(57)【要約】【課題】本発明は、コードレス電動外科用器具に関し、器具の騒音を減少するとともに構成部品の摩耗を減少するために器具の初期作動速度を管理する制御アセンブリを備え、また本発明は、外科医が器具の最高速度を容易に選択できることを目的としている。【解決手段】電動外科用器具は動力発生ユニットを収容するハンドピースを備え、制御部材をハンドピースに取り付けている。制御部材はハンドピース取付方向を基準として制御部材の方向を選択的に設定して、ハンドピースの基準点を基準として移動可能になるように、ハンドピースに取り付けられる。制御モジュールは基準点に対する制御部材の方向および位置を監視する。制御モジュールは制御部材の方向及び位置に基づいて動力発生ユニットの作動を調整する信号を発する。動力発生ユニットがモータである場合は、制御モジュールはモータが無負荷速度未満の最高速度で確実に駆動できるように信号を発する。
2005534420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドピースを設け、モータを前記ハンドピース内に設け、このモータは回転軸を備えており、可変通電信号に応じて無負荷速度も含む種々の速度で回転するように構成して設け、前記モータ軸に連結して前記モータ軸の回転運動を前後運動に変換するリンクアセンブリを前記ハンドピースに取り付けて設け、前記リンクアセンブリに連結して前記モータ軸による前記リンクアセンブリの駆動に応じて前後運動する連結アセンブリを前記ハンドピースに取り付けて設け、この連結アセンブリは、鋸ブレードが前記連結アセンブリとともに前後運動するように鋸ブレードを取り外し可能に取付けるように構成して設け、前記モータに電力を供給するバッテリを前記ハンドピースに連結取付して設け、ユーザ駆動の制御部材を前記ハンドピースに可動的に取り付けて設け、この制御部材は、初期位置と最終位置とこれらの間のユーザ選択の中間位置とを有するように設け、それぞれの位置はユーザ選択のモータ速度を表すように設け、前記ハンドピースに速度調整器を設け、この速度調整器は、前記制御部材の移動を監視するために前記制御部材と、前記バッテリと、前記モータに付勢信号を印加するとともに前記回転軸を監視するために前記モータとに連通して設け、この速度調整器は、前記制御部材の移動およびモータ速度に基づいて、前記モータが前記制御部材の位置に基づく速度で駆動するようにモータに加えられる負荷の変化に応じた付勢信号を前記モータに印加するように構成して設け、前記制御部材および前記速度調整器の少なくとも一方に一体化した速度制限アセンブリを設け、この速度制限アセンブリは、前記制御部材が最終位置にある場合に前記速度調整器が前記モータを無負荷速度よりも遅い最高速度で駆動するように前記モータの速度を制限するように構成して設けたことを特徴とする電動外科用鋸。
【請求項２】
前記速度制限アセンブリは、前記制御部材に結合して設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動外科用鋸。
【請求項３】
前記制御部材は、最高速度位置を有するように設け、前記速度調整器は、前記制御部材が最高速度位置にある場合に前記モータを無負荷速度で駆動するように構成して設け、前記速度制限アセンブリは、前記制御部材が最終位置から最高速度位置に移動しないように前記制御部材付近の前記ハンドピースに連結した機械的部材を有するように設けたことを特徴とする請求項２に記載の電動外科用鋸。
【請求項４】
前記制御部材は、トリガアセンブリの一部であり、このトリガアセンブリはさらに前記ハンドピース内に可動な被検出素子を有するように設け、この被検出素子は、第１位置から第２位置に移動可能に設け、前記速度調整器は、前記被検出素子が第１位置にある場合には前記モータが低速で駆動するように、また前記検出子が第２位置にある場合には前記モータが無負荷速度で駆動するように、また前記検出子が第１位置と第２位置との中間位置にある場合には前記モータが前記低速と無負荷速度との中間速度で駆動するように、前記被検出素子の動きを監視するとともに前記モータの付勢を調整すべく構成したセンサを有するように設け、前記制御部材は、前記被検出素子付近に位置して前記制御部材の移動時に前記被検出素子を移動させる脚部を有するように設け、この脚部は、前記制御部材が最終位置に移動した場合に前記脚部が前記被検出素子を前記第１位置と前記第２位置との間に位置する中間位置の一つに移動させるように形成して設けたことを特徴とする請求項２に記載の電動外科用鋸。
【請求項５】
前記速度制限アセンブリは、前記速度調整器に結合して設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動外科用鋸。
【請求項６】
前記速度調整器は、前記制御部材の位置を監視すべく構成したセンサを有するように設け、このセンサは、前記制御部材の位置に応じた可変速度信号を発信するように構成して設け、前記制御部材が第２制限位置にある場合には前記センサは最高速度信号を発信するように設け、前記速度制限アセンブリは、前記センサに連結して前記速度信号を入力するとともにこの速度信号に基づいて変調速度信号を発信する信号減衰器を有するように設け、前記速度調整器は、さらに、変調速度信号を入力するとともに前記モータがこの変調速度信号に応じたモータ速度で駆動するように構成して設け、前記速度調整器は、前記センサが最高速度信号を発信した場合に入力した変調補正信号に基づき前記モータをモータ最高速度で駆動することを特徴とする請求項５に記載の電動外科用鋸。
【請求項７】
前記速度調整器は、前記モータに加えられる負荷が異なる場合にモータ速度を前記制御部材の位置に応じた一定速度に維持するように構成して設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動外科用器具。
【請求項８】
ハンドピースを設け、可変速度のモータを前記ハンドピース内に設け、このモータは、前記モータへの選択駆動信号に応じた選択速度で駆動するように構成して設け、切除アクセサリを可動的に受け入れる連結アセンブリを前記ハンドピースに可動的に連結して設け、前記モータと前記連結アセンブリとの間を延長するリンクアセンブリであって、前記モータの駆動に応じて前記連結アセンブリおよびこの連結アセンブリに取り付けた切除アクセサリが運動するように前記モータによる回転運動を前記連結アセンブリに伝達する前記リンクアセンブリを設け、前記モータに電力を供給するバッテリを前記ハンドピースに連結して設け、制御アセンブリを前記ハンドピースに連結して設け、この制御アセンブリは、前記ハンドピースに取り外し可能に取り付けたユーザ駆動の制御部材と、前記制御部材と連結して前記制御部材の移動時に移動する被検出部材を設け、この被検出部材は第１制限位置と第２制限位置とこれらの間の選択可能位置とを有するように設け、前記制御部材の被検出部材第２制限位置への移動を阻止するように前記被検出部材の動きを制限するために配置した、前記制御部材と関連する停止アセンブリを設け、起動信号を前記モータに選択的に印加する前記モータおよび前記バッテリに連結したモータ調整器を設け、このモータ調整器は、前記モータが無負荷速度に至る速度で駆動するように起動信号を前記モータに印加するように構成して設け、前記モータに連結し前記モータの速度を監視するように前記モータ調整器に一体化した速度調整器を設け、この速度調整器は、前記被検出部材の移動を監視するセンサアセンブリを有するように設け、このセンサアセンブリは、前記被検出部材の位置に基づいたユーザ選択速度を表すユーザ速度信号を発し、この速度調整器は、被検出要素の移動およびモータ速度に基づき、前記モータがユーザ選択速度で駆動するように、前記モータに与えられる負荷の変化に応じた前記モータ調整器による起動信号の前記モータへの印加を制御するとともに、被検出部材が第２制限位置の方向に移動する場合には前記速度調整器が前記モータを無負荷速度よりも低速の最高速度で駆動するように構成して設けたことを特徴とする電動外科用器具。
【請求項９】
前記停止アセンブリは、前記ハンドピースに連結に取り付けて前記制御部材が前記被検出要素を第２制限位置に移動させる場合に前記制御部材に当接するように配置した部材を有するように設けたことを特徴とする請求項８に記載の電動外科用器具。
【請求項１０】
前記制御部材および前記被検出部材は別個独立した可動部品であって、この被検出部材は前記ハンドピース内に配置して設け、前記制御部材は、前記ハンドピース内にドライバを有するように設け、このドライバは、前記制御部材の移動時に前記被検出部材を移動させるように前記被検出部材に連結して設けるとともに、前記制御部材の移動完了時に前記被検出部材が被検出部材第１制限位置から被検出部材第２制限位置まで移動しないように前記被検出部材に連結して設けたことを特徴とする請求項７に記載の電動外科用器具。
【請求項１１】
前記制御部材のドライバは、前記ドライバの移動時に前記被検出部材に当接する脚部であって、この脚部は、前記制御部材の移動完了時に前記脚部が前記被検出部材を第２制限位置まで移動させないように形成されたことを特徴とする請求項９に記載の電動外科用器具。
【請求項１２】
ハンドピースを設け、可変速度のモータを前記ハンドピース内に設け、このモータは、前記モータへの選択駆動信号に応じた選択速度で駆動するように構成して設け、このモータは無負荷速度で駆動し、切除アクセサリを可動的に受け入れる連結アセンブリを前記ハンドピースに可動的に連結して設け、前記モータと前記連結アセンブリとの間を延長するリンクアセンブリであって、前記モータの駆動に応じて前記連結アセンブリおよびこの連結アセンブリに取り付けた切除アクセサリが運動するように前記モータによる回転運動を前記連結アセンブリに伝達する前記リンクアセンブリを設け、前記モータに電力を供給するバッテリを前記ハンドピースに連結して設け、前記ハンドピースに取り外し可能に取り付けたユーザ駆動の制御部材と、この制御部材は第１制限位置と第２制限位置とこれらの間の複数の中間位置とを有するように設け、モータ調整器を前記ハンドピースに設け、このモータ調整器は、前記バッテリと、前記モータへの起動信号を印加するとともに前記モータの速度を監視するために前記モータと、前記制御部材の位置を監視するために連結して設け、このモータ調整器は、前記モータが前記制御部材の位置に応じた選択速度で駆動するように前記制御部材の位置と前記モータ速度に基づいて前記モータへの起動信号の適用を調整すべく構成して設け、前記モータの速度は、前記制御部材の第１制限位置から第２制限位置側への移動に応じて増大するとともに、前記モータ調整器は、前記制御部材が第２制限位置にある場合には前記モータが無負荷速度より遅い最高速度で駆動するように前記モータへ起動信号を適用するように設けたことを特徴とする電動外科用器具。
【請求項１３】
前記モータ調整器は、前記モータは無負荷速度に至る種々の速度で駆動するように前記モータへの起動信号の適用を調整する速度調整器を前記モータ調整器内に有するように設け、この速度調整器は、前記モータに連結して前記モータの速度を監視するとともにユーザ選択モータ速度を表す速度信号を入力すべく構成して設けるとともに、前記モータへの起動信号の付勢を制御するように構成して設け、前記速度調整器は、速度信号に基づき前記モータを無負荷速度で駆動できるように設け、前記制御部材の位置を監視するセンサ回路を設け、前記センサは、前記制御部材の位置に応じて種々のセンサ信号を発するように設け、前記センサ回路に連結して前記センサ信号を入力するとともにセンサ信号に応じた速度信号を発して前記速度調整器へ印加する速度制限回路を設け、この速度制限回路は、モータが最高速度で駆動されるべきことを表す最大速度信号を発するように構成して設けたことを特徴とする請求項１２に記載の電動外科用器具。
【請求項１４】
前記センサは、磁界センサであることを特徴とする請求項１３に記載の電動外科用器具。
【請求項１５】
前記速度制限回路は、センサ信号が印加される分圧器であることを特徴とする請求項１３に記載の電動外科用器具。
【請求項１６】
ハンドピースを設け、前記ハンドピースに動力発生ユニットを設け、この動力発生ユニットは、可変量の動力を発生するように構成して設け、前記ハンドピースに連結アセンブリを設け、この連結アセンブリは、切除アクセサリを取り外し可能に取り付けるとともに前記動力発生ユニットからの動力を前記切除アクセサリに伝達するように構成して設け、前記ハンドピースに可動に取り付ける制御部材を設け、この制御部材は、前記ハンドピースの基準点を基準とした第１方向または第２方向に選択的に位置するように、またこの第１方向または第２方向にある場合に前記制御部材の少なくとも一部が選択的に前記基準点に対して所定位置に配置することができるように前記ハンドピースに取り付けて設け、前記ハンドピースにセンサアセンブリを設け、このセンサアセンブリは、前記制御部材の方向を監視するとともに前記制御部材の向きを表す第１センサ出力信号を発する一つ以上の第１センサと、基準点からの前記制御部材の動きを監視するとともに前記制御部材の相対位置を表す第２センサ信号を発するように構成した第２センサとを有するように設け、前記センサアセンブリに連結して第１センサ信号および第２センサ信号を入力するとともに、前記動力発生ユニットに連結して前記動力発生ユニットの動力発生量を調整する動力調整器を設け、前記動力調整器は、第１センサおよび第２センサにより前記制御部材が基準点に対する第１方向かつ基準点に対する第１位置にあることを示した場合には、前記動力調整器は前記動力発生ユニットが第１動力量を発生するように、また第１センサおよび第２センサにより前記制御部材が基準点に対する第２方向かつ基準点に対する第１位置にあることを示した場合には、前記動力調整器は前記動力発生ユニットが第１動力量とは異なる第２動力量を発生するように構成して設けたことを特徴とする電動外科用器具。
【請求項１７】
前記動力発生ユニットは、可変速度のモータであり、また前記動力調整器は、前記モータに連結して前記モータの速度を調節する速度調整器であるとともに、第１センサおよび第２センサにより前記制御部材が基準点に対する第１方向かつ基準点に対する第１位置にあることを示した場合には、前記速度調整器は前記モータが第１速度で駆動するように、また第１センサおよび第２センサにより前記制御部材が基準点に対する第２方向かつ基準点に対する第１位置にあることを示した場合には、前記速度調整器は前記モータが第１速度とは異なる第２速度で駆動するように構成して設けたことを特徴とする請求項１６に記載の電動外科用器具。
【請求項１８】
前記制御部材は、回転可能に前記ハンドピースに取り付けて設け、さらに前記制御部材の少なくとも一部が移動可能となりハンドピース基準点を基準として選択的に位置可能なように前記ハンドピースに取り付けて設け、前記センサアセンブリの第１センサは、前記ハンドピースを基準とした前記制御部材の回転方向を監視するように構成して設けたことを特徴とする請求項１６に記載の電動外科用器具。
【請求項１９】
前記制御部材は、回転可能に前記ハンドピースに取り付けて設け、さらに前記制御部材は、ハンドピースを基準として選択的に後退または前進できるように前記ハンドピースに取り付けて設け、前記センサアセンブリの第１センサは、前記ハンドピースを基準とした前記制御部材の回転方向を監視するように構成して設け、前記センサアセンブリの第２センサは、前記制御部材がハンドピースを基準として後退または前進する距離を監視するように構成して設けたことを特徴とする請求項１６に記載の電動外科用器具。
【請求項２０】
前記第１センサにおいては、前記ハンドピース内に配置したそれぞれ独立可動の第１キャリッジおよび第２キャリッジを設け、前記制御部材が第１方向にあるとともに前記制御部材がハンドピースの基準点に対して所定位置にある場合に前記第１キャリッジを移動させる第１リンク部材を前記制御部材に取り付けて設け、前記制御部材が第２方向にあるとともに前記制御部材がハンドピースの基準点に対して所定位置にある場合に前記第２キャリッジを移動させる第２リンク部材を前記制御部材に取り付けて設け、前記第１センサのリンク部材は、前記制御部材がハンドピース基準点に対する第１方向にあり第１位置まで移動した場合は、前記第１キャリッジは第１距離を移動するするとともに、前記制御部材がハンドピース基準点に対する第２方向にあり第１位置まで移動した場合は、前記第２キャリッジは第１距離とは異なる第２距離を移動するように構成して設け、前記第２センサは、前記ハンドピース内に可動的に配置した第３キャリッジを備えており、前記第１キャリッジおよび第２キャリッジは前記第３キャリッジを移動させるように配置して設け、前記第１キャリッジは、前記第３キャリッジを前記第１キャリッジの移動距離に比例した距離で移動させることができるとともに、前記第２キャリッジは、前記第３キャリッジを前記第２キャリッジの移動距離に比例した距離で移動させることができることを特徴とする請求項１６に記載の電動外科用器具。
【請求項２１】
前記第１センサにおいては、前記ハンドピース内に配置したそれぞれ独立可動の第１キャリッジおよび第２キャリッジを設け、前記制御部材が第１方向にあるとともに前記制御部材がハンドピースの基準点に対して所定位置にある場合に前記第１キャリッジを移動させる第１リンク部材を前記制御部材に取り付けて設け、前記制御部材が第２方向にあるとともに前記制御部材がハンドピースの基準点に対して所定位置にある場合に前記第２キャリッジを移動させる第２リンク部材を前記制御部材に取り付けて設け、第１キャリッジセンサおよび第２キャリッジセンサを設け、この第１キャリッジセンサは、前記第１キャリッジの移動を監視するとともに前記第１キャリッジの移動を表す第１キャリッジ信号を発するように構成して設け、第２キャリッジセンサは、前記第２キャリッジの移動を監視するとともに前記第２キャリッジの移動を表す第２キャリッジ信号を発するように構成して設け、前記第１キャリッジ信号および第２キャリッジ信号は集合的に第１センサ信号を構成することを特徴とする請求項１６に記載の電動外科用器具。
【請求項２２】
前記第１センサおよび第２センサは、別個の部品であることを特徴とする請求項１６に記載の電動外科用器具。
【請求項２３】
前記第１センサおよび第２センサの少なくとも一方は、磁界強度を監視するように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載の電動外科用器具。
【請求項２４】
前記第１センサおよび第２センサは、集合的に第１センサユニットおよび第２センサユニットを構成するとともに、この第１センサユニットは、前記制御部材が第１方向にある場合にハンドピース基準点に対する前記制御部材の位置を表す可変の第１センサユニット信号を発するように構成して設け、前記第２センサユニットは、前記制御部材が第２方向にある場合にハンドピース基準点に対する前記制御部材の位置を表す可変の第２センサユニット信号を発するように構成して設け、それにより前記第１センサユニット信号および第２センサユニット信号が集合的に第１センサ信号および第２センサ信号として機能することを特徴とする請求項１６に記載の電動外科用器具。
【請求項２５】
前記第１センサユニットおよび第２センサユニットは、磁界強度を測定するように構成されていることを特徴とする請求項２４に記載の電動外科用器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コードレスでバッテリ駆動の外科用器具に関するものである。より具体的には、本発明は、個々の外科医の好みに応じて選択的に構成された静寂に動作する手術用鋸（ソー）等のコードレス電動外科用器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コードレス電動外科用器具は、種々の外科手術を行うための重要な器具となった。一般的に、この器具は、駆動モータを収容するハンドピースを備えている。モータへの電力は、ハンドピースに取り外し可能に取り付けたバッテリにより供給される。ギアアセンブリや連結アセンブリにより、モータの回転力を切除アクセサリへ伝達する。典型的には、この連結アセンブリは、切除アクセサリを器具に取り外し可能に保持する。これらの器具は、他の器具と同様に、患者の硬い組織や柔らかい組織を分離除去するために使用される。
【０００３】
コードレス電動外科用器具は、その名前が示す通り、外部電源からの電力経路として機能するコードを有していない。それにより、手術時にコードを殺菌した手術領域に入れてもよいように手術作業員がコードを殺菌する必要がなくなるとともに、手術時に殺菌していないコードを手術領域に誤って入れてしまうことのないように注意する必要がなくなる。コードレス駆動外科用器具の別の利点としては、コードがないので、同様に邪魔な混乱が生じないし、コードによる視界妨害も生じない。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，７４７，９５３号公報
【特許文献２】米国特許第６，０２５，６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１９９８年５月５日に付与された出願人の米国特許第５，７４７，９５３号明細書（ＣＯＲＤＬＥＳＳ，ＢＡＴＴＥＲＹ  ＯＰＥＲＡＴＥＤ  ＳＵＲＧＩＣＡＬ  ＴＯＯＬ）の引用をもってそれを開示したものとするが、そこには、コードレス駆動の外科用器具に一体化するに適したトリガアセンブリおよび制御回路が開示されている。この書類に記載されている器具は、ドリルである。この種の器具は、ドリル部を回転駆動するように配置したリンク機構および連結アセンブリを有している。その特許に開示されるトリガアセンブリは、二つのトリガを有している。このトリガアセンブリおよび制御回路は、集合的に、第１トリガを引くと、モータ軸が任意の前進回転方向たる第１方向に回転するように構成されている。第２トリガを引くと、モータ軸が任意の反対回転方向たる第２方向に回転する。さらに、このトリガアセンブリと制御回路は、同時に両トリガを引くと、モータに供給される電流が前進・反転・前進・反転の振動パターンになるように構成される。
【０００６】
この米国特許第５，７４７，９５３号に開示されるアセンブリは、種々の電動外科用器具に用いた場合にかなり有用であることが証明されている。特に、これは長手方向軸を回転するように設計された組織加工切除アクセサリを取り付けた電動外科用器具に一体化した場合に有用であることが証明されている。そのように駆動する切除アクセサリは、ドリル部と、このドリル部および／またはワイヤドライバにより駆動するワイヤを備えている。
【０００７】
しかしながら、別のコードレス外科用器具、特に鋸の場合に限界が生じる。通常、電動外科用鋸は、取り付けた連結アセンブリを前後パターンで運動させるリンク機構を備えた電動外科用器具である。連結アセンブリは、組織を切除するように設計したブレードを保持する。ある鋸は、相補形の鋸ブレードをその長手方向軸に沿って前後に往復運動パターンで運動させるリンクアセンブリを備えている。別の鋸は、取り付けたブレードを矢状運動あるいは振動、特に前後にピボット運動させるリンクアセンブリを備えている。
【０００８】
このような限界の一つは、まさにその使用方法の性質たる鋸ブレードが反復の前後運動をしているという事実に関するものである。この運動により、ブレードは、ブレードを鋸に保持する連結アセンブリ部品に繰り返し押しつけられることになる。リンクアセンブリおよび連結アセンブリを構成する部品も、これらの部品の双方向運動により、同様にそれぞれ繰り返し接触する。この部品接触により、鋸駆動時にかなりの雑音が生じることになる。この雑音により、少なくとも手術室で他の音の聞き取りが困難になることがある。さらにこの雑音は、外科医の集中を乱すことになり、手術の際に手術作業員にストレスを与える環境要因の一つとなりうる。
【０００９】
鋸やその他の電動外科用器具による雑音を減少させるべくこれまで手術作業員が試みてきた一つの方法は、器具を最高速度未満の速度で駆動させることである。通常、これは外科用器具のモータの自由速度、無負荷速度である。通常、この速度調整は、外科用器具のトリガを引いて手動により行われるのであり、完全ではなく一部のみ引くことになる。多くの場合、外科医は、取り付けた切除アクセサリで加工の対象たる組織を押圧する前に、このような方法で短時間だけ外科用器具を作動させる。それから、モータのトルク発生によりモータ速度が減速するので、外科医は、トリガ圧を調整して、モータの作動を要望の速度に維持する。この方法により、器具が発生する騒音をある程度減少させることができるが、外科医が器具のトリガの引き具合に集中することが必要となる。よって、外科医はトリガの設定に注意を向けなければならないのであって、これは外科医の手術面に関する集中能力に悪影響を与えることになる。
【００１０】
ある外科医が発見した別の騒音減少方法は、より低速の外科用器具を用いて手術を行うことである。この種の器具は、より高速の器具の場合と比較して、より騒音が少ない。より高速の器具の場合と比較して、より低速の器具は、パワーが劣り、迅速に組織を切除できないことは明らかであろう。いくつかの例では、高速器具ではなしうる手術をより低速の器具では行うことすらできないこともありうる。その結果、外科医が低速の器具が有用であると分かる場合でも、通常、より高速の器具を準備することが必要あるいは好ましいことが分かる。この高速器具は、迅速な手術を好むとともに騒音を気にしない外科医が使用することになる。また、より低速な器具では不可能あるいは困難な処置のために高速な器具を準備することも必要となる。これは、病院や手術設備においては、ある意味、個々の外科医の好みに対応した器具の数が二倍になるということである。この重複は、手術設備の費用増加となる。
【００１１】
本発明は、コードレス電動外科用器具に関するものであり、器具の騒音を減少するとともに構成部品の摩耗を減少するために器具の初期作動速度を管理する制御アセンブリを備えている。また、本発明は、外科医が器具の最高速度を容易に選択できるトリガアセンブリを備えた外科用器具の制御アセンブリに関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、ハンドピースを設け、モータを前記ハンドピース内に設け、このモータは回転軸を備えており、可変通電信号に応じて無負荷速度も含む種々の速度で回転するように構成して設け、前記モータ軸に連結して前記モータ軸の回転運動を前後運動に変換するリンクアセンブリを前記ハンドピースに取り付けて設け、前記リンクアセンブリに連結して前記モータ軸による前記リンクアセンブリの駆動に応じて前後運動する連結アセンブリを前記ハンドピースに取り付けて設け、この連結アセンブリは、鋸ブレードが前記連結アセンブリとともに前後運動するように鋸ブレードを取り外し可能に取付けるように構成して設け、前記モータに電力を供給するバッテリを前記ハンドピースに連結取付して設け、ユーザ駆動の制御部材を前記ハンドピースに可動的に取り付けて設け、この制御部材は、初期位置と最終位置とこれらの間のユーザ選択の中間位置とを有するように設け、それぞれの位置はユーザ選択のモータ速度を表すように設け、前記ハンドピースに速度調整器を設け、この速度調整器は、前記制御部材の移動を監視するために前記制御部材と、前記バッテリと、前記モータに付勢信号を印加するとともに前記回転軸を監視するために前記モータとに連通して設け、この速度調整器は、前記制御部材の移動およびモータ速度に基づいて、前記モータが前記制御部材の位置に基づく速度で駆動するようにモータに加えられる負荷の変化に応じた付勢信号を前記モータに印加するように構成して設け、前記制御部材および前記速度調整器の少なくとも一方に一体化した速度制限アセンブリを設け、この速度制限アセンブリは、前記制御部材が最終位置にある場合に前記速度調整器が前記モータを無負荷速度よりも遅い最高速度で駆動するように前記モータの速度を制限するように構成して設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、ハンドピースを設け、可変速度のモータを前記ハンドピース内に設け、このモータは、前記モータへの選択駆動信号に応じた選択速度で駆動するように構成して設け、切除アクセサリを可動的に受け入れる連結アセンブリを前記ハンドピースに可動的に連結して設け、前記モータと前記連結アセンブリとの間を延長するリンクアセンブリであって、前記モータの駆動に応じて前記連結アセンブリおよびこの連結アセンブリに取り付けた切除アクセサリが運動するように前記モータによる回転運動を前記連結アセンブリに伝達する前記リンクアセンブリを設け、前記モータに電力を供給するバッテリを前記ハンドピースに連結して設け、制御アセンブリを前記ハンドピースに連結して設け、この制御アセンブリは、前記ハンドピースに取り外し可能に取り付けたユーザ駆動の制御部材と、前記制御部材と連結して前記制御部材の移動時に移動する被検出部材を設け、この被検出部材は第１制限位置と第２制限位置とこれらの間の選択可能位置とを有するように設け、前記制御部材の被検出部材第２制限位置への移動を阻止するように前記被検出部材の動きを制限するために配置した、前記制御部材と関連する停止アセンブリを設け、起動信号を前記モータに選択的に印加する前記モータおよび前記バッテリに連結したモータ調整器を設け、このモータ調整器は、前記モータが無負荷速度に至る速度で駆動するように起動信号を前記モータに印加するように構成して設け、前記モータに連結し前記モータの速度を監視するように前記モータ調整器に一体化した速度調整器を設け、この速度調整器は、前記被検出部材の移動を監視するセンサアセンブリを有するように設け、このセンサアセンブリは、前記被検出部材の位置に基づいたユーザ選択速度を表すユーザ速度信号を発し、この速度調整器は、被検出要素の移動およびモータ速度に基づき、前記モータがユーザ選択速度で駆動するように、前記モータに与えられる負荷の変化に応じた前記モータ調整器による起動信号の前記モータへの印加を制御するとともに、被検出部材が第２制限位置の方向に移動する場合には前記速度調整器が前記モータを無負荷速度よりも低速の最高速度で駆動するように構成して設けたことを特徴とする。
【００１４】
更に、ハンドピースを設け、可変速度のモータを前記ハンドピース内に設け、このモータは、前記モータへの選択駆動信号に応じた選択速度で駆動するように構成して設け、このモータは無負荷速度で駆動しえ、切除アクセサリを可動的に受け入れる連結アセンブリを前記ハンドピースに可動的に連結して設け、前記モータと前記連結アセンブリとの間を延長するリンクアセンブリであって、前記モータの駆動に応じて前記連結アセンブリおよびこの連結アセンブリに取り付けた切除アクセサリが運動するように前記モータによる回転運動を前記連結アセンブリに伝達する前記リンクアセンブリを設け、前記モータに電力を供給するバッテリを前記ハンドピースに連結して設け、前記ハンドピースに取り外し可能に取り付けたユーザ駆動の制御部材と、この制御部材は第１制限位置と第２制限位置とこれらの間の複数の中間位置とを有するように設け、モータ調整器を前記ハンドピースに設け、このモータ調整器は、前記バッテリと、前記モータへの起動信号を印加するとともに前記モータの速度を監視するために前記モータと、前記制御部材の位置を監視するために連結して設け、このモータ調整器は、前記モータが前記制御部材の位置に応じた選択速度で駆動するように前記制御部材の位置と前記モータ速度に基づいて前記モータへの起動信号の適用を調整すべく構成して設け、前記モータの速度は、前記制御部材の第１制限位置から第２制限位置側への移動に応じて増大するとともに、前記モータ調整器は、前記制御部材が第２制限位置にある場合には前記モータが無負荷速度より遅い最高速度で駆動するように前記モータへ起動信号を適用するように設けたことを特徴とする。
【００１５】
更にまた、ハンドピースを設け、前記ハンドピースに動力発生ユニットを設け、この動力発生ユニットは、可変量の動力を発生するように構成して設け、前記ハンドピースに連結アセンブリを設け、この連結アセンブリは、切除アクセサリを取り外し可能に取り付けるとともに前記動力発生ユニットからの動力を前記切除アクセサリに伝達するように構成して設け、前記ハンドピースに可動に取り付ける制御部材を設け、この制御部材は、前記ハンドピースの基準点を基準とした第１方向または第２方向に選択的に位置するように、またこの第１方向または第２方向にある場合に前記制御部材の少なくとも一部が選択的に前記基準点に対して所定位置に配置することができるように前記ハンドピースに取り付けて設け、前記ハンドピースにセンサアセンブリを設け、このセンサアセンブリは、前記制御部材の方向を監視するとともに前記制御部材の向きを表す第１センサ出力信号を発する一つ以上の第１センサと、基準点からの前記制御部材の動きを監視するとともに前記制御部材の相対位置を表す第２センサ信号を発するように構成した第２センサとを有するように設け、前記センサアセンブリに連結して第１センサ信号および第２センサ信号を入力するとともに、前記動力発生ユニットに連結して前記動力発生ユニットの動力発生量を調整する動力調整器を設け、前記動力調整器は、第１センサおよび第２センサにより前記制御部材が基準点に対する第１方向かつ基準点に対する第１位置にあることを示した場合には、前記動力調整器は前記動力発生ユニットが第１動力量を発生するように、また第１センサおよび第２センサにより前記制御部材が基準点に対する第２方向かつ基準点に対する第１位置にあることを示した場合には、前記動力調整器は前記動力発生ユニットが第１動力量とは異なる第２動力量を発生するように構成して設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、ハンドピースを設け、モータを前記ハンドピース内に設け、このモータは回転軸を備えており、可変通電信号に応じて無負荷速度も含む種々の速度で回転するように構成して設け、前記モータ軸に連結して前記モータ軸の回転運動を前後運動に変換するリンクアセンブリを前記ハンドピースに取り付けて設け、前記リンクアセンブリに連結して前記モータ軸による前記リンクアセンブリの駆動に応じて前後運動する連結アセンブリを前記ハンドピースに取り付けて設け、この連結アセンブリは、鋸ブレードが前記連結アセンブリとともに前後運動するように鋸ブレードを取り外し可能に取付けるように構成して設け、前記モータに電力を供給するバッテリを前記ハンドピースに連結取付して設け、ユーザ駆動の制御部材を前記ハンドピースに可動的に取り付けて設け、この制御部材は、初期位置と最終位置とこれらの間のユーザ選択の中間位置とを有するように設け、それぞれの位置はユーザ選択のモータ速度を表すように設け、前記ハンドピースに速度調整器を設け、この速度調整器は、前記制御部材の移動を監視するために前記制御部材と、前記バッテリと、前記モータに付勢信号を印加するとともに前記回転軸を監視するために前記モータとに連通して設け、この速度調整器は、前記制御部材の移動およびモータ速度に基づいて、前記モータが前記制御部材の位置に基づく速度で駆動するようにモータに加えられる負荷の変化に応じた付勢信号を前記モータに印加するように構成して設け、前記制御部材および前記速度調整器の少なくとも一方に一体化した速度制限アセンブリを設け、この速度制限アセンブリは、前記制御部材が最終位置にある場合に前記速度調整器が前記モータを無負荷速度よりも遅い最高速度で駆動するように前記モータの速度を制限するように構成して設けたので、高精度抵抗器を選択することや抵抗器をトリミングすることで、モータ最高速度を設定できる。
【００１７】
また、ハンドピースを設け、可変速度のモータを前記ハンドピース内に設け、このモータは、前記モータへの選択駆動信号に応じた選択速度で駆動するように構成して設け、切除アクセサリを可動的に受け入れる連結アセンブリを前記ハンドピースに可動的に連結して設け、前記モータと前記連結アセンブリとの間を延長するリンクアセンブリであって、前記モータの駆動に応じて前記連結アセンブリおよびこの連結アセンブリに取り付けた切除アクセサリが運動するように前記モータによる回転運動を前記連結アセンブリに伝達する前記リンクアセンブリを設け、前記モータに電力を供給するバッテリを前記ハンドピースに連結して設け、制御アセンブリを前記ハンドピースに連結して設け、この制御アセンブリは、前記ハンドピースに取り外し可能に取り付けたユーザ駆動の制御部材と、前記制御部材と連結して前記制御部材の移動時に移動する被検出部材を設け、この被検出部材は第１制限位置と第２制限位置とこれらの間の選択可能位置とを有するように設け、前記制御部材の被検出部材第２制限位置への移動を阻止するように前記被検出部材の動きを制限するために配置した、前記制御部材と関連する停止アセンブリを設け、起動信号を前記モータに選択的に印加する前記モータおよび前記バッテリに連結したモータ調整器を設け、このモータ調整器は、前記モータが無負荷速度に至る速度で駆動するように起動信号を前記モータに印加するように構成して設け、前記モータに連結し前記モータの速度を監視するように前記モータ調整器に一体化した速度調整器を設け、この速度調整器は、前記被検出部材の移動を監視するセンサアセンブリを有するように設け、このセンサアセンブリは、前記被検出部材の位置に基づいたユーザ選択速度を表すユーザ速度信号を発し、この速度調整器は、被検出要素の移動およびモータ速度に基づき、前記モータがユーザ選択速度で駆動するように、前記モータに与えられる負荷の変化に応じた前記モータ調整器による起動信号の前記モータへの印加を制御するとともに、被検出部材が第２制限位置の方向に移動する場合には前記速度調整器が前記モータを無負荷速度よりも低速の最高速度で駆動するように構成して設けたので、高精度抵抗器を選択することや抵抗器をトリミングすることで、モータ最高速度を設定できる。
【００１８】
更に、ハンドピースを設け、可変速度のモータを前記ハンドピース内に設け、このモータは、前記モータへの選択駆動信号に応じた選択速度で駆動するように構成して設け、このモータは無負荷速度で駆動しえ、切除アクセサリを可動的に受け入れる連結アセンブリを前記ハンドピースに可動的に連結して設け、前記モータと前記連結アセンブリとの間を延長するリンクアセンブリであって、前記モータの駆動に応じて前記連結アセンブリおよびこの連結アセンブリに取り付けた切除アクセサリが運動するように前記モータによる回転運動を前記連結アセンブリに伝達する前記リンクアセンブリを設け、前記モータに電力を供給するバッテリを前記ハンドピースに連結して設け、前記ハンドピースに取り外し可能に取り付けたユーザ駆動の制御部材と、この制御部材は第１制限位置と第２制限位置とこれらの間の複数の中間位置とを有するように設け、モータ調整器を前記ハンドピースに設け、このモータ調整器は、前記バッテリと、前記モータへの起動信号を印加するとともに前記モータの速度を監視するために前記モータと、前記制御部材の位置を監視するために連結して設け、このモータ調整器は、前記モータが前記制御部材の位置に応じた選択速度で駆動するように前記制御部材の位置と前記モータ速度に基づいて前記モータへの起動信号の適用を調整すべく構成して設け、前記モータの速度は、前記制御部材の第１制限位置から第２制限位置側への移動に応じて増大するとともに、前記モータ調整器は、前記制御部材が第２制限位置にある場合には前記モータが無負荷速度より遅い最高速度で駆動するように前記モータへ起動信号を適用するように設けたので、高精度抵抗器を選択することや抵抗器をトリミングすることで、モータ最高速度を設定できる。
【００１９】
更にまた、ハンドピースを設け、前記ハンドピースに動力発生ユニットを設け、この動力発生ユニットは、可変量の動力を発生するように構成して設け、前記ハンドピースに連結アセンブリを設け、この連結アセンブリは、切除アクセサリを取り外し可能に取り付けるとともに前記動力発生ユニットからの動力を前記切除アクセサリに伝達するように構成して設け、前記ハンドピースに可動に取り付ける制御部材を設け、この制御部材は、前記ハンドピースの基準点を基準とした第１方向または第２方向に選択的に位置するように、またこの第１方向または第２方向にある場合に前記制御部材の少なくとも一部が選択的に前記基準点に対して所定位置に配置することができるように前記ハンドピースに取り付けて設け、前記ハンドピースにセンサアセンブリを設け、このセンサアセンブリは、前記制御部材の方向を監視するとともに前記制御部材の向きを表す第１センサ出力信号を発する一つ以上の第１センサと、基準点からの前記制御部材の動きを監視するとともに前記制御部材の相対位置を表す第２センサ信号を発するように構成した第２センサとを有するように設け、前記センサアセンブリに連結して第１センサ信号および第２センサ信号を入力するとともに、前記動力発生ユニットに連結して前記動力発生ユニットの動力発生量を調整する動力調整器を設け、前記動力調整器は、第１センサおよび第２センサにより前記制御部材が基準点に対する第１方向かつ基準点に対する第１位置にあることを示した場合には、前記動力調整器は前記動力発生ユニットが第１動力量を発生するように、また第１センサおよび第２センサにより前記制御部材が基準点に対する第２方向かつ基準点に対する第１位置にあることを示した場合には、前記動力調整器は前記動力発生ユニットが第１動力量とは異なる第２動力量を発生するように構成して設けたので、高精度抵抗器を選択することや抵抗器をトリミングすることで、モータ最高速度を設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
上述の如く発明したことにより、高精度抵抗器を選択することや抵抗器をトリミングすることで、モータ最高速度を設定している。
【実施例】
【００２１】
図１および図２は、本発明に従って組み立てられた電動外科用器具２０の基本要素を示すものである。電動外科用器具２０は、矢状の鋸である。もちろん、往復運動の鋸やドリルやリーマやワイヤドライバといった器具によっても本発明を実施できることは理解できるであろう。電動外科用器具２０は、その構成部品のほとんどを収容するハウジング２２を含む。このハウジング２２のハウジング上部２４中には、直流駆動の可変モータ２６が収容される。矢状頭部２８は、ハウジング上部２４の開口部から前方に延長する。リンクアセンブリ３０および連結アセンブリ３２は、矢状頭部２８に挿入されている。リンクアセンブリ３０は、モータ２６の出力軸および連結アセンブリ３２に連結している。リンクアセンブリ３０は、連結アセンブリ３２が振動パターンで運動するようにモータ軸の回転運動を連結アセンブリに伝達変換する。連結アセンブリ３２は、鋸ブレード（図示せず）を取り外し可能に保持し、鋸ブレードが連結アセンブリとともに同様の振動運動するように設計されている。
【００２２】
さらに、ハウジング２２は、ハウジング上部２４より下に延長するグリップ３４を有するように形成される。モータ２６へ電流を供給するバッテリ２４（図３に示される）は、グリップ３４に取り外し可能に取り付けられる。調節装置３６は、モータ２６の駆動を調節する。この調節装置３６は、ハウジング２２から前方に延長する可動のトリガ３８を含む。キャリッジアセンブリ４０は、このトリガ３８のすぐ上のハウジング２２内に位置している。トリガ３８はハウジング２２の内外を滑動可能であるとともに、ハウジングを基準として回転可能でもある。３つのマグネット４２、４４、４６（図３のＭおよび図７Ａ）は、キャリッジアセンブリ４０に可動に設けられる。トリガ３８およびキャリッジアセンブリ４０は、トリガを引くと、３つのマグネット４２、４４、４６が移動するように連結している。マグネットのうちのどの２つが作用するかは、ハウジング２２を基準としたトリガ３８の回転向きにより決まる。
【００２３】
より具体的には、ハウジング２２は、ハウジング上部２４の前方端が開口するように形成される。この開口部には正面板４７が着座する。正面板４７は、電動外科用器具２０の構造部材であり、ここにモータ２６、矢状頭部２８、トリガ３８、キャリッジアセンブリ４０が取り付けられる。
【００２４】
また、調節装置３６は、キャリッジアセンブリ４０上方のハウジング２２内において、密封のモジュール４８を含む。モータ２６の駆動を調整する制御回路は、密封のモジュール４８内に着座する。この制御回路は、ほぼ図３に示される。本発明のある形態においては、制御回路は、３つのセンサ（Ｓ）５３、５５、５７を備えている。各センサは、それぞれマグネット４２、４４、４６の移動軌跡内に位置するようにモジュール４８内に着座する。各センサ５３、５５、５７は、それぞれマグネット４２、４４、４６が生じる磁界強度を表す信号を発する。本発明のある形態においては、センサ５３、５５、５７は、ホール効果のセンサである。センサ５３、５５、５７の発する信号は、これも制御回路の一部であるモータ調整器６０に印加される。
【００２５】
モータ調整器６０は、センサ５３、５５、５７の発信信号に基づいて、モータ駆動およびモータ軸回転速度を調整すべく、モータ２６に一体化した巻線への電流を制御する。一般的には、マグネット４２と関連するセンサ５３は、モータ軸が任意の第１方向（前進方向と呼ぶ）に回転するようにモータを駆動すべきかどうかを表す信号を発信することが理解されよう。マグネット４２から最も離れたマグネット４６と関連するセンサ５７は、モータ軸が前進方向とは反対方向に回転するようにモータを駆動すべきかどうかを表す信号を発信する。中間に位置するマグネット４４に関連するセンサ５５は、モータが駆動されるべき速度を表す信号を発信する。これらの信号に基づき、モータ調整器６０は、要望の方向かつ要望の速度でモータ軸を回転させるように選択的にモータの巻線への電流を印加する。
【００２６】
モータ調整器６０内においては、速度調整器６１を備えた回路があることが理解されよう。この速度調整器６１は、モータ２６に連結しており、モータ速度を監視する。ホール素子等のセンサを備えたモータにおいては、速度調整器６１はこれらのセンサが発信する出力信号を監視する。センサなしのモータにおいては、速度調整器６１はモータの巻線に連結しており、逆起電力パルスを監視する。この速度調整器６１内の構成部品は、モータより受信した信号に応じて回転軸速度を表す信号を発信する回転速度計を備えている。また、速度調整器６１は、ユーザ設定速度とモータ速度とを比較するある種の比較器を備えている。この比較器が発信する出力信号は、モータ調整器６０内の別の回路によって利用され、モータ軸ができるだけユーザ設定速度で回転するような適切な率でモータへ流れる電流を生じさせる。
【００２７】
また、モータ調整器６０および速度調整器６１を含む制御回路に関する詳細な構成は、米国特許第５，７４７，９５３号明細書に見いだすことができ、この開示をもって本願に引用したものとする。別の回路部品は、２０００年２月１５日に付与された米国特許第６，０２５，６８３号（ＭＯＴＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＣＩＲＣＵＩＴ  ＦＯＲ  ＲＥＧＵＬＡＴＩＮＧ  Ａ  ＤＣ  ＭＯＴＯＲ）に見いだすことができ、この開示をもって本願に引用したものとする。
【００２８】
上述のように、モータ調整器６０は、取り付けたモータ２６を前進方向又は逆方向に駆動するように構成される。本発明の形態における電動外科用器具２０は、鋸である。リンクアセンブリ３０は、前進方向状態または逆方向状態にあるか否かにかかわらず、モータ軸の回転運動を振動運動に伝達可能である。したがって、本発明に従い構成されたこの種の電動外科用器具の場合、前進方向または逆方向の一方にモータ軸が回転するようにモータを駆動できるということは、重要ではない。
【００２９】
トリガ３８は、トリガアセンブリ６４の一部であり、図４Ａおよび図４Ｂに示される。トリガアセンブリ６４は、略円筒形状の軸ハウジング６６を備えている。軸ハウジング６６の近傍端は閉鎖しており、その遠方端は開口している。（「近傍」とは、外科医側の器具端部側を指し、「遠方」とは、器具が使用される手術部位側である）。さらに、軸ハウジング６６は、その遠方開口端の円周を延長する平坦なリップ６８を有するように形成される（図５に示される）。軸ハウジング６６は、正面板４７に物理的に取り付けられるトリガアセンブリ６４の構成部品である。トリガアセンブリ６４をそのように取り付けた場合には、リップ６８は、軸ハウジング６６が着座する正面板４７の孔に着座する。さらに、軸ハウジング６６は、そこからリップ６８が延長する前方部７０を有するように形成される。この前方部７０の外径は、軸ハウジング６６の本体部を後方に延長するその他の外径よりも大きくなっている。軸ハウジング６６の前方部７０は、径方向に指向したネジ切られたボア７２を有するように形成される。ボア７２は、正面板４７を通じて延長して軸ハウジング６６を正面板４７に保持する締結具（図示せず）を受け入れる寸法となっている。
【００３０】
さらに、軸ハウジング６６は、軸ハウジング６６の近傍端を閉鎖する背面７４を有するように形成される。この背面７４は、略長形状の中央開口部７５を有するように形成される。さらに、背面７４は、背面７４の周辺に位置するとともにそれぞれ離間した４つの周辺開口部７６、７８、８０、８２を有するように形成される。この周辺開口部７６、７８、８０、８２は、軸ハウジング６６の本体部を構成する周辺側面壁側に延長する。
【００３１】
トリガ３８は、外側軸８４の頭端部となるように形成される（図６に詳細に示される）。この外側軸８４の本体部は、軸ハウジング６６へ滑動可能に挿入できるよう、かつ軸ハウジング６６内で回転できるように、略筒形状となっている。外側軸８４の近傍端は、２つの対向する脚部８６、８８を有するように形成される。脚部８８は、脚部８６よりも短くなっていることが分かる。脚部８６、８８の前方において、外側軸８４はボア９０を有していることが理解される。このボア９０は、トリガ３８側に一部延長している。外側軸８４は、軸ハウジング６６内に着座する寸法となっているとともに、外側軸本体部の前方部位およびトリガ３８が軸ハウジング６６の前方側に位置するような寸法となっている。
【００３２】
外側軸８４は、これも軸ハウジング６６に配置される略固体ロッド状の内側軸９２を覆って挿入する。この内側軸９２は、略長形の胴部９３を有するように形成される。具体的には、胴部９３は、軸ハウジング背面７４の中央開口部７５を回転せず滑動可能に延長するように形成される。ワッシャ８７、８９は胴部９３の近傍端に固定されており、この近傍端はネジ切られた締結具９５により軸ハウジング６６外部を延長する。この締結具９５は、内側軸の胴部９３の後方指向面に形成された相補形のボア９７内に螺装する。ワッシャ８７、８９は、内側軸９２が軸ハウジング６６を外れて前方に移動しないように中央開口部７５を覆って延長する寸法となっている。
【００３３】
内側軸９２の断面形状は、胴部９３の前方において略円形状となっている。内側軸９２の前方部位は、胴部９３のすぐ前方にて環状溝９６を有するように形成される。溝９６は、Ｏリング９８を収容する寸法となっている。
【００３４】
複合部を有する幅方向ボア１０２は、内側軸９２の前方部位を通って延長している。幅方向ボア１０２は、その本体部がコイルバネ１０４を収容する寸法となっている。幅方向ボア１０２の一端の直径は、ボア間の段部がコイルバネ一端の停止部位となるように短くなっている。幅方向ボア１０２の他端の直径は、より大きくなっている。幅方向ボア１０２のより大きな直径部位は、ボールベアリング１０６を収容するように形成されている。内側軸９２の遠方側面のすぐ後方において、内側軸９２は、その外周を延長する溝１０８有するように形成される。この溝１０８は、内側軸９２の外周を延長しない。
【００３５】
トリガアセンブリ６４を組み立てた場合には、外側軸８４は、内側軸９２の前方部位がボア９０内に位置するようにして内側軸９２に着座する。ピン１１０は、トリガ３８に形成されボア９０側に延長する開口部１１１に圧入される。またこのピン１１０は、溝１０８に着座する。そしてピン１１０は、トリガ３８および外側軸８４を内側軸９２に保持する。トリガアセンブリ６４をこのように組み立てた場合には、ボールベアリング１０６は、ボア９０を構成する外側軸８４の内壁に接して着座する。この内壁は、互いに１８０度離間する窪み１１２を有するように形成される。内側軸９２は回転不可能であるが、外側軸８４は内側軸を基準として回転可能である。外側軸８４が回転すると、ボールベアリング１０６は対向する窪み１１２と位置が揃ったり、外れたりする。ボールベアリングがそれぞれの窪み１１２に着座すると、以下説明するようなトリガ３８の向きに関してカチッとした感触をもたらす。
【００３６】
溝１０８は内側軸９２の外周を延長するものではないので、内側軸を構成する物質がピン１１０の回転、ひいてはトリガ３８および外側軸８４の回転を阻止する。本発明の一形態においては、トリガアセンブリ６４は、トリガ３８および外側軸８４を１８０度のみ回転するように構成される。トリガ３８のハンドピースにおける回転位置を判断するために、トリガ３８の外面の一端は、位置決め窪み１１３を有するように形成される。
【００３７】
バネ１１４は、軸ハウジング６６内に配置される。このバネ１１４は、軸ハウジングの背面７４の遠方側面と胴部９３の遠方端付近の内側軸９２の近傍端面との間を延長する。バネ１１４は、内側軸９２、ひいてはトリガ３８および外側軸８４を正面板４７から離れる遠方側に付勢する。トリガアセンブリ６４の部品は、バネ１１４が外部反対力がない場合に外側軸８４および内側軸９２を保持して脚部８６、８８が完全に軸ハウジング６６内に着座するように選択される。
【００３８】
さらにトリガアセンブリ６４は、外側軸８４の本体部周囲を延長するＯリング１１６を含む。このＯリング１１６は、軸ハウジングの前方部７０の環状溝内に着座する。
【００３９】
さらに、トリガアセンブリ６４においては、軸ハウジング６６が、外側軸８４および内側軸９２が延長するメインボアを包囲する軸ハウジングの開口端の周囲にカウンタボア１１８を有するように形成される。このカウンタボア１１８には、外側軸８４および内側軸９２の周囲を延長するようにして複数のシム１２０が着座する。シム１２０は、カウンタボア１１８に圧入したリング１２２により保持される。このシム１２０により、リング１２２が、軸ハウジングのリップ６８の遠方面の前方に少しだけ突出することになる。その結果、トリガ３８を内側すなわちハウジング上部２４側に引いた場合、トリガ３８の近傍側面がリング１２２の遠方側面に当接するので、トリガ３８と外側軸８４と内側軸９２の内側への移動は、制限されることになる。この機械的な停止について、以下説明する。
【００４０】
キャリッジアセンブリ４０、すなわちマグネット４２、４４、４６を設けたアセンブリは、図７Ａおよび図７Ｂに示される。このキャリッジアセンブリ４０は、プラスチックの略Ｈ字形状のフレーム１２６を含む。概して、このフレーム１２６は、頭部端１２８と、この頭部端から離間してそれと略平行に延長する尾部端１３０と、頭部端及び尾部端とを連結する中間ビーム１３２とで構成される。ネジ（図示せず）は、フレーム１２６の頭部端１２８の遠方側面から前方に延長するとともに、正面板４７の近傍側面に形成された孔に着座して、キャリッジアセンブリ４０を正面板（ここでは図示せず）に保持する。ピン１３４は、頭部端１２８から上方に延長する。このピン１３４には、密封したモジュール４８が取り付けられる基板が着座する。
【００４１】
マグネット４２、４４、４６は、それぞれ個別のキャリア１３６、１３８、１４０内に取り付けられる。このキャリア１３６、１３８、１４０は、それぞれフレーム１２６の頭部端１２８と尾部端１３０との間を延長する個別のピン１４２に滑動可能に取り付けられる。具体的には、各ピン１４２の遠方端は、フレーム１２６の頭部端１２８に形成される貫通孔１４４内に着座する。各ピン１４２の近傍端は、フレーム１２６の尾部端１３０に形成される切欠部１４３に挿入される。中央のキャリア１３８が取り付けられるピン１４２は、中間ビーム１３２の長手方向軸と一直線に並ぶ。キャリア１３６、１４０が取り付けられるピン１４２は、中間ビーム１３２から幅方向に離間する。
【００４２】
またキャリア１３６、１４０が取り付けられるピン１４２は、フレーム１２６に取り付けられ、頭部端１２８の前方を少しだけ突出する。これらのピン１４２の遠方端は、正面板４７に形成される開口部に着座して、キャリッジアセンブリ４０の安定化を容易にする。
【００４３】
キャリア１３６、１４０は、それぞれ対称となっている。各キャリア１３６、１４０のキャリア本体部１４４は略四角形状となっており、それぞれマグネット４２、４６が収容される。また各キャリア１３６、１４０は、キャリア本体１４４の一側面に沿って長手方向に延長する細長いスリーブ１４６を一体的に備えている。スリーブ１４６は、ピン１４２が延長するキャリア１３６、１４０の構成要素である。また各キャリア１３６は、フレームの中間ビーム１３２に最も近い側において、斜め下方に延長する脚部１４８と斜め上方に延長する腕部１５０を備えている。
【００４４】
マグネット４４が収容されるキャリア１３８は、中間ビーム１３２に形成された細長い溝１５４内に配置される。本発明の一例においては、キャリア１３８は、集合的にマグネット４４を構成する二つのマグネット４３、４５を備えている。マグネット４３、４５の極性は、集合的に集中して強力な磁界を生じるように反転している。キャリア１３８は、マグネット４３、４５が着座する細長いキャリア本体部１５６を備えている。脚部１５８は、キャリア本体部１５６の両側面から下方に延長する。キャリアの脚部１５８は、中央のピン１４２を挿通できるように開口部１６０を有するように形成される。
【００４５】
バネ１６２は、ピン１４２を挿通する。各バネ１６２は、フレームの尾部端１３０と、ピン１４２に取り付けたキャリア１３６、１３８、１４０との間を延長する。バネ１６２は、反対力がない場合にはキャリアをフレームの頭部端１２８側に付勢する。この配置により、通常、キャリア１３６の脚部１４８は軸ハウジング６６の周辺開口部７６内に着座するとともに、キャリア１４０の脚部１４８は軸ハウジング６６の周辺開口部８２内に着座する。
【００４６】
さらに、キャリッジアセンブリ４０において、キャリア１３６、１４０の腕部１５０が、キャリア１３８の近傍側脚部１５８の遠方側面に当接するように構成される。キャリア１３６または１４０のいずれかが近傍側に移動した場合には、キャリア１３８も同様に移動することになる。
【００４７】
外科医は、トリガ３８の長手方向軸がハウジング上部２４の長手方向軸と並ぶようにしてトリガ３８を回転させることで、本発明の鋸１０を駆動する。ボールベアリング１０６が窪み１１２の一つに着座すると、外科医はトリガ３８と外側軸８４とが並びカチッという感触を受ける。トリガ３８がそのように位置した場合には、より具体的にはトリガ３８の位置決め窪み１１３が矢状頭部２８に最も近い位置にある場合には、外側軸の脚部８６が、軸ハウジング後面の周辺開口部７６と一列に並ぶとともに、脚部８８が軸ハウジング後面の周辺開口部７８と一列に並ぶ。トリガ３８および外側軸８４がそのような位置にある場合には、トリガを押圧して後方に引くことができる。外科医は指圧をトリガ３８に加えて、トリガを正面板４７側に付勢することで、鋸１０を駆動する。この動きにより、外側軸の脚部８６が後方に、すなわち軸ハウジング６６の外部に移動してキャリア１３６の脚部１４８に押しつける。そして、このトリガ３８の後方移動により、キャリア１３６ひいてはキャリア１３８も同様に移動することになる。センサ５３、５５によりマグネット４２、４４の後方移動が検知される。センサ５３からの信号状態の変化により、モータ調整器６０は、モータが前進方向へ回転することになるように、モータへの信号を発生する。
【００４８】
モータ２６の作動速度は、センサ５５からの信号に基づいて決定される。この信号は、マグネット４４とセンサ５５との距離に応じて定まる。センサ５５、モータ調整器６０、速度調整器６１においては、センサの出力信号がマグネット４４が比較的近いことを表す場合は、これら調整器がモータを高速で駆動すべきと解釈するように構成される。
【００４９】
しかしながら、上述のように、トリガ３８はリング１２２に当接することで、トリガを完全に引くことがないように阻止する。この停止により、マグネット４４がセンサ５５側に移動する距離を制限できる。このトリガ移動の制限の結果、モータ調整器が許容するモータの最高速度は、自由速度、無負荷速度未満になる。この「無負荷速度」というのは、バッテリ２５が供給できる最大電圧に基づいたハンドピースのモータ２６の最高速度であることが理解されよう。例えば、本発明の一形態においては、モータの無負荷速度は、１５，０００〜３０，０００ｒｐｍとなることを期待できる。本発明のこの形態においては、本発明の鋸１０は、トリガ３８が上述のような位置にある場合には、モータの最高速度は、無負荷速度の３０〜７０％となるように構築される。より好ましい形態においては、モータの無負荷速度は１８，０００〜２４，０００ｒｐｍ、および／または制限速度は、無負荷速度の４０〜６０％となるように構築される。
【００５０】
このモータ２６の速度制限の結果は、図８により理解される。典型的には、器具は、モータが無負荷速度で駆動するように起動し、それから器具に取り付けた切除アクセサリを組織に対して押圧する。この組織に対する切除アクセサリの動きにより、モータが切除アクセサリへトルクを与えることになる。モータを駆動するエネルギは限られているので、トルク発生により、点線１７２に示すようにモータ軸回転速度が直ちに減少してしまう。
【００５１】
しかしながら、本発明による電動外科用器具２０は、モータの最高速度を制限するように構成されている。したがって、外科用器具２０がトルクを発生するように使用していない場合でさえも、トリガ３８に接する制限リング１２２によって、外科医は、無負荷速度よりも低速の制限された最高速度（図８のＭＡＸ  ＳＰＤ１）でのみモータを駆動するよう設定できる。外科用器具２０がこのような状態にあるとともに相補形の切除アクセサリを組織に対して押圧した場合には、モータは従来通りにトルクを発生する。ただし、モータ速度は無負荷速度未満であるので、バッテリは、モータへ通電し続けるパワーを依然として有している。このように、速度調整器６１は、比較的低トルクの場合には、実線１７４に示すようにモータが制限された最高速度で駆動するようにモータ２６に通電信号を送ることができる。すなわち、速度調整器６１は、モータ２６への負荷が異なった場合でも、実際のモータ速度およびユーザ設定速度を表す信号に基づき、モータの閉ループ速度制限を行う。
【００５２】
ただし最終的には、モータが発生させるべきトルク量の増大に応じて、斜めの実線１７６に示すようにモータ速度は落ち始める。
【００５３】
あるいは、外科医は、外科用器具２０を使用する前に、ＭＡＸ  ＳＰＤ１ほどの高速で器具を駆動する必要がないと判断することもある。もし外科医がこのように判断した場合には、外科用器具を駆動する前に、トリガ３８および外側軸８４を内側軸９２周囲で回転させる。この回転は、ピン１１０が内側軸の溝１０８を回転移動できるため、可能である。外科医は、当初の回転位置から１８０度向きを変えたとき、すなわちハウジング上部２４と長手方向で位置を揃えた場合に、トリガ３８の回転を停止する。トリガの窪み１１３が矢状頭部２８から離間していることを目視することで、トリガの向きを確認できる。
【００５４】
トリガ３８および外側軸８４がそのように位置する場合には、外側軸の脚部８８は、軸ハウジング後面の周辺開口部８２に位置が揃うとともに、外側軸の脚部８６は、軸ハウジング後面の周辺開口部８０に位置が揃う。外科医は、トリガを引いて、外科用器具２０を駆動させる。外側軸の脚部８８は、脚部８６よりも短くなっていることが思い出されよう。その結果、トリガ３８および外側軸８４は、脚部８８がキャリア１４０に当接してキャリア１４０を移動し始めるべく十分に引かれるまでに、自由移動する。トリガ３８および外側軸８４が移動する距離は、これらの部品の回転位置にもかかわらず一定である。したがって、脚部８８が短くなっていることにより、トリガ３８を完全に引いた場合には、脚部８８は、トリガを同様に引いて脚部８６がキャリア１３６を移動させた場合の距離よりも短い距離だけ、キャリア１４０を移動させることになる。
【００５５】
キャリア１４０の移動が最小でも、センサがモータ２６の駆動に必要な状態変化を受けるようにマグネット４６はセンサ５７に十分近くに位置している。ただし、キャリア１４０の移動が限定されているので、同様にキャリア１３８およびマグネット４４の移動はより短い。センサ５５はこのマグネット４４の限定された移動を監視する。このセンサ５５は、モータ調整器がモータを最高速度よりも遅い速度の限定された最高速度（図８のＭＡＸ  ＳＰＤ２）で駆動するように出力信号を発信するのみである。本発明の開示された形態においては、マグネット４４のこの検出位置に基づき駆動した場合には、モータ軸は逆転方向とされる方向に回転する。しかし、上述の理由により、これはブレード３１の前後運動に影響を与えない。
【００５６】
このように、本発明の外科用器具２０は、トリガ３８が完全に引かれた場合でもモータ２６が無負荷速度よりも低速の最高速度で駆動するように構成される。この限定された最高速度によるモータ駆動の結果、リンクアセンブリ３０および結合アセンブリ３２および取り付けた切除アクセサリが前後に振動する周波数も、同様に減少する。振動数が減少した場合の利点の一つは、その最高速度で鋸および切除アクセサリが発生する騒音が減少するところにある。振動数が減少した場合の二番目の利点は、この運動に関与する構成部品の摩耗も同様に減少するところにある。この摩耗減少により、構成部品の寿命が延長される。
【００５７】
鋸の最高速度が限定されたが、この減少は、手術を行う際の鋸の効率に影響を与えるものではない。これは、鋸が最高速度で駆動し切除アクセサリが表面に使用されてトルクが発生した場合には、速度調整器が速度を維持すべくモータに追加パワーを供給するからである。このように、外科用器具２０は同じ切除パワーで使用されるが、無負荷状態よりも騒音が減少している。
【００５８】
本発明による電動外科用器具の別の特徴は、トリガ３８の単純な回転により、器具の最高速度を高速側の最高速度あるいは低速側の最高速度に設定できるところにある。このように、外科医が器具の高速駆動を必要としておらず、より静かな作業を好む状況においては、トリガによりモータが低速側の最高速度で駆動するように設定できる。さらにモータの低速側駆動の別の利点は、図８の一点鎖線１７５に示されている。すなわち、モータの最高速度はＭＡＸ  ＳＰＤ１より低速なので、外科医が減速を感じるまでにモータが発生するトルク量は増大する。
【００５９】
あるいは、外科医はより高速での作業を好む場合やそれを必要とする場合には、トリガを完全に引いて、モータが高速側の最高速度で駆動するように簡単にリセットできる。このように、本発明の単一の外科用器具により、単にモータの最高速度が異なるだけの同様の二つの電動外科用器具を準備する必要がなくなる。
【００６０】
本発明の上述の形態においては、外科用器具２０のアセンブリの一部として、シム１２０が正面板のカウンタボア１１８に設けられる。具体的には、リング１２２が正面板４７の前方に十分に延長してトリガ移動を適切に制限してモータが要望の限定された最高速度で駆動するように、適切な数のシム１２０を、カウンタボア１１８に挿入する。
【００６１】
図９は、本発明による速度制限および最高速度選択回路として使用されるアナログ回路の概略ダイアグラムである。本発明のこの形態においては、ホール素子たるセンサ５５の出力電圧は、ユーザ設定速度を表す信号である。この電圧は、モータ調整器６０および速度調整器６１に印加される前に分圧器により減衰される。特に二つの抵抗器１７８、１８２は、センサ５５のエミッタに直列接続している。この抵抗器１７８、１８２間には、二つのダイオード１８０、１８１が直列接続している。（スイッチ１８７は、抵抗器１７８とダイオード１８０との間に位置しているが、このスイッチ１８７の目的は、閉じた状態に関して以下に説明される）。抵抗器１８２の自由端（センサ５５から最も遠いところ）は、第３抵抗器１８４および順方向バイアスのダイオード１８５を通じて、センサ５３のコレクタに連結している。また抵抗器１８２の自由端は、順方向バイアスのダイオード１８６を通じて、センサ５７のコレクタにも連結している。センサ５３、５７のエミッタは、ともに接地している。
【００６２】
抵抗器１７８とダイオード１８０との接合点における電圧は、モータ調整器および速度調整器に印加されるユーザ設定速度を表す信号である。
【００６３】
本発明のある形態において使用されるトリガアセンブリは、機械的な停止部材、すなわち本発明の最初の形態として開示されるシム１２０およびリング１２２を有していない。また、本発明のこの形態においては、外側軸の脚部８６、８８は、等しい長さとなっている。よって、本発明のこの形態においては、トリガ３８の向きにかかわらず、トリガを引いた場合には、中央のマグネット４４が同じ距離だけ移動する。
【００６４】
本発明のこの形態においては、トリガ３８を高速側の最高速度の向きに設定した場合、マグネット４２はセンサ５３側に移動するが、マグネット４６は同様には移動しない。この移動の結果、センサ５３のみが状態遷移を受けることになる。特に、この状態遷移の結果、センサ５３が閉鎖して、抵抗器１７８、１８２、１８４の直列回路とアースとを連絡する。この直列回路がアースと連絡する結果、抵抗器１７８とダイオード１８２との間の接合点の電圧は、それぞれモータ調整器６０および速度調整器６１に印加される電圧であって、センサ５５の出力信号よりも低くそれに比例している。この電圧はセンサ５５の最大出力信号よりも常に低いので、たとえトリガ３８を完全に引いた場合でも、速度調整器は、常に無負荷速度よりも低い限定された最高速度でモータが駆動するようになる。
【００６５】
あるいは、トリガ３８を、モータが低速側の最高速度状態で駆動する向きにすることもできる。それからトリガ３８を引いた場合、マグネット４６（マグネット４２ではない）は、同様に移動する。この動きにより、センサ５７（センサ５３ではない）は開放から閉鎖状態へ遷移する。この状態遷移により、抵抗器１７８、１８２のみの直列回路をアースに連結する。センサ５５からアース分圧への抵抗が変化しているので、抵抗器１７８、１８２の接合点の電圧は、マグネット４４に同様の移動が生じるとともにトリガ３８が高速側の最高速度に設定された場合の抵抗器１７８、１８２の接合点の電圧よりも低くなる。このように電圧が低くなるので、速度調整器６１は順に二つの最高速度のうち低速側の最高速度でモータが駆動するようにモータを駆動する。
【００６６】
本発明の前述の形態による利点は、高精度抵抗器を選択することや抵抗器をトリミングすることで、モータ最高速度を設定できるところにある。これにより、機械的停止部材として機能するシムやナットといった機械的部品を使用する必要がなくなる。また本発明のこの形態においては、外側軸８４の脚部が低速側最高速度にセットされた場合に要望の低速側の最高速度で駆動するように、外側軸の脚部を精密な形状に形成する必要もなくなる。
【００６７】
さらに本発明の別の形態においては、トリガ３８を低速側最高速度に設定してトリガを引いた場合、モータ２６は高速側設定時と同じ移動点で駆動開始する。これにより、トリガ３８の初期移動の際にモータが駆動せずに外科医が一時的に狼狽する可能性がなくなる。
【００６８】
図９に関する本発明の別の形態の利点は、ダイオード１８０、１８１、１８５、１８６のいずれかが、外科用器具２０の内部回路の温度変化による信号ドリフトを補正するところにある。特に、センサ５５の出力信号および速度調整器６１内の回転速度計の出力信号は、器具が比較的暖かいので上昇しやすい。一般的に、器具が暖かいということには、二つの理由が考えられる。第一には、外科用器具２０の殺菌として、オートクレーブ処理されるからである。外科用器具をオートクレーブ処理した後で、その温度が環境温度にまで冷却する前に、外科用器具を使用することがあり得る。第二に、モータ２６の発熱により、センサ５５および回転速度計の出力信号がドリフトする程度にまで外科用器具２０の構成部品が暖められるからである。もしこれらの出力信号がドリフトした場合、ダイオード１８０、１８１、１５８、１８６の電圧は低下するが、反対極性に同様にドリフトする。このように、ダイオード１８０は、温度による抵抗器１７８の出力端の信号変化を補正する。
【００６９】
上に簡単に触れた通り、この回路には、ある種のスイッチやジャンパ、すなわち抵抗器１７８とダイオード１８０との間にスイッチ１８７が設けられる。スイッチ１８７とアースとを連結する回路は、製造の際にハンドピースに選択的に設置あるいは取外しできるようになされる。このように、本発明の特徴事項である速度制限および制限最高速度選択を行う回路を有する単一のサブアセンブリ、あるいはかかる特徴事項を含まない単一のサブアセンブリを提供できる。
【００７０】
前述の説明は、本発明の一形態を示したものであり、本発明の別の形態は、いままでの記載とは異なったものとなりうることは理解されよう。例えば、本発明の特徴事項は、電動外科用鋸のみおよび／またはコードレス器具のみに一体化する必要はない。すなわち、本発明の一つ以上の形態における特徴事項を、遠隔制御卓からの電源コードを通じた電力供給により駆動するドリルやワイヤドライバといった別の電動外科用器具に一体化することもできる。同様に、本発明の特徴事項を組み込んだ鋸は、相補形のブレードを矢状運動で駆動する鋸である必要はない。本発明の特徴事項は、相補形のブレードを往復運動で駆動する鋸に容易に組み込むこともできる。
【００７１】
同様に、本発明の電動外科用器具は、動力発生ユニットとして電動モータを使用しないこともできることは理解されよう。本発明のこの形態においては、動力発生ユニットは、例えば空気駆動モータ、超音波外科用器具、高周波焼灼プローブや電気焼灼プローブ、レーザ、その他の発熱・発光ユニットでもよい。相補形の連結ユニットは、動力発生ユニットで発生したエネルギを手術部位に伝達するアクセサリと連結する。
【００７２】
同様に、本発明の全ての外科用器具は、最高速度制限アセンブリおよび限定された最高速度選択トリガの両方を常に備えている必要はないことは理解されよう。本発明の外科用器具は、最高速度の制限のみを行うように構成されており、限定された最高速度を外科医が選択するトリガを備えていない。本発明の別の外科用器具は、ハンドピースを基準にした選択方向に配置することでユニットが発生すべき最大パワーの表示をなさしめ、この選択方向において可動となり直ちに供給できるパワー量を表示するトリガや制御部材を備えている。本発明のこの実施例の別の形態においては、外科医は特定の速度で器具を駆動するようにのみ設定できるようになっている。
【００７３】
同様に、二つの速度制限アセンブリ、すなわち機械的制限アセンブリと電気的制限アセンブリについて記載されたが、別の速度制限アセンブリを本発明の電動外科用器具２０に組み込むこともできることは認識されよう。
【００７４】
例えば、シムを別の場所に配置してトリガ３８および外側軸８４の移動を制限することもできる。別の形態においては、例えばシムを内側軸の胴部９３の周囲に配置することもできる。これらのシムは、バネ１１４内に完全に包囲されるような寸法となっている。最も近傍側のシム（あるいは近傍側のロックナット）が軸ハウジングの背面７４の内側面に当接することにより外側軸８４および内側軸９２を引っ込み移動が停止するように、十分なシムやロックナットが胴部周囲に設けられる。あるいは、バネ１１４は、完全に圧縮することもできる。本発明のこの形態においては、バネ一端に配置したシムにより、トリガ３８の後方移動距離を制限することになる。
【００７５】
本発明の別の機械的な最高速度制限アセンブリは、シムさえ備えていない。例えば、別の機械的な最高速度制限アセンブリにおいては、トリガアセンブリの外側軸８４の脚部８６は、キャリア１３６を直接移動させないような形状に設けられている。
【００７６】
あるいは、機械的な速度制限アセンブリは、外側軸８４において、二つの離間した長手方向に延長する分岐部およびこの分岐部とを連結する外周部を備えた溝を有するように形成している。本発明のこの形態においては、軸ハウジング６６はこの溝に着座するピンを備えている。溝の分岐部は、トリガ３８および外側軸８４の位置に応じて一つ以上の溝がピンと一列に並ぶように位置する。この溝の長さは、トリガを引いて外側軸を完全に引っ込める前に、ピンが着座する溝の一端にピンが当接するような長さである。このように、ピンおよび溝は、モータ２６の最高速度を制限するためにトリガの移動を制限する機械的な停止部材として機能する。この溝が等しい長さではないため、ピンをより長い溝に配置した場合は、外科用器具は二つの最高速度のうちの高速側で駆動することになるとともに、ピンをより短い溝に配置した場合は、二つの最高速度のうちの低速側で駆動することになる。
【００７７】
本発明による別の電気的速度制限アセンブリまたは最高速度設定アセンブリを設けることもできる。本発明のある形態においては、例えばスピードセンサたる中央センサ４４からのアナログ信号をデジタル化することもできる。本発明のこの形態においては、最高速度は、二つの最高速度選択センサたるセンサ５３、５７のうちのどちらが状態遷移しているかに基づいて判定される。もし高速側の最高速度選択センサたるセンサ５３が状態遷移した場合、速度調整器６１内の論理回路は、最高速度信号を二種類の最高速度信号のうちの高速側の信号に設定する。あるいは、もしセンサ５７が状態遷移した場合、論理回路は、限定された最高速度を二つの最高速度のうちの低速側に設定する。この速度の実際の設定は、モータ調整器６０および速度調整器６１の厳密な構造に応じた種々の方法でなされる。例えば、もし速度調整器においてユーザ設定速度とモータ速度との比較のためにアナログ比較器を用いる場合、論理回路は、センサ５５とセンサ５３・５７の一方との出力状態変化に基づいて、選択した振幅のアナログ信号を比較器に選択的に送られる。あるいは、同じ三つの入力に基づいた論理回路からの中間出力は、ユーザ設定速度を表すデジタル信号でありうる。この信号は、比較器に送られる前にアナログ信号に変換される。
【００７８】
本発明の別の形態においては、モータの適切な作動を確実にするに必要なフィードバック信号を供給するために、ユーザ設定速度を表すデジタル信号は、デジタル方式のモータ速度と比較される。
【００７９】
この形態においては、また本発明の他の形態においても、制限された最高速度やモータ速度に関するデータを記載したＮＯＶＲＡＭ（不揮発性メモリ）を設けることができる。本発明のこの形態においては、かかるデータをモータの実際の速度と比較し、モータが無負荷速度よりも低速の限定された最高速度で確実に駆動するようにする。また、外科医が器具の制御部材をどの程度押したかを表す信号とともに、かかるデータを入力変数として、ユーザ設定速度を判断するために使用できる。本発明のこの形態においては、モータ調整器はデジタル方式の構成部品であって、ＮＯＶＲＡＭから読み出したデータは、デジタル処理がなされる。あるいは、このデータを、それぞれ特定の制限された最高速度を表す一連のアナログ信号に変換してもよい。
【００８０】
ＮＯＶＲＡＭにより制限された最高速度を供給する場合の利点は、種々の制限された最高速度を表すデータを種々のＮＯＶＲＡＭに記憶することができるということである。そこで、かなり高速で駆動するモータを備えたベースユニットを設けることができる。それから、組立工程においては、個別の限定された最高速度を記憶したＮＯＶＲＡＭを完成アセンブリたる外科用器具２０に取り付けることができる。この装置の利点は、種々の制限された最高速度を達成するために製造者が準備しなければならない部品の数を減らすことができるということである。
【００８１】
同様に、制限された最高速度の電圧ドライバの一部を構成する抵抗器１８２は、常に単一の抵抗器である必要はないことは認識されよう。製造のためには、一組の直列および／または並列に連結した抵抗器を設けることもできる。この組立工程の一部として、抵抗器１７８およびダイオード１８０の結合点における信号は、モータが適切な限定された最高速度で駆動するように経験に基づき設定される。ひとたびこの信号が設定されると、抵抗器１８２を橋渡しするジャンパは、抵抗器が集合的にモータ調整器６０への出力信号によりモータを適切な速度で駆動するとともに要望の制限された最高速度を超えないような適切な抵抗となるように、適切に取り付けられるか取り外される。この抵抗器１８２を構成する一組の抵抗器を設ける利点は、自動ワイヤマシンにより信号較正や抵抗器の取付けまたは取外しを行うことができるところにある。
【００８２】
同様に、本発明のある形態においては、速度制限するとともに最高速度選択トリガ機能を有する上述の機械的アセンブリや電気的アセンブリを組み合わせることも可能であることは理解されよう。
【００８３】
また、本発明の別の形態においては、速度調整器６１は、モータへの負荷変化の際にモータ速度を一定に保つモータ速度の閉ループ制限を行わないこともできる。本発明のある形態においては、モータ調整器６０および速度調整器６１は、ユーザ設定速度、モータ速度、モータへの負荷という三つの入力に基づいてモータ速度を調整するように構成される。
【００８４】
この種の速度調整は、図１０に示される。ここで、線１８８は、速度・トルク線図を示すものであり、モータ調整器６０および速度調整器６１は、モータがトルクを発生し始める際には、最高速度が落ち始めるまでに最高速度が少し上昇するように構成されていることを示している。さらに本発明の別の形態においては、線１８９に示すように、モータ調整器および速度調整器は、モータがトルクを発生し始める際には、ハンドピース駆動に利用できる全体パワーが発生トルク量によりモータ速度を制限するまでわずかなモータ速度の初期低下が見られるように構成されている。
【００８５】
さらに、本発明のこの形態を構成する実際の構成部品は、以上のものと異なるものとなりうる。例えば、本発明の全ての形態において、トリガアセンブリ、キャリッジアセンブリ、マグネット位置センサアセンブリを常に備えている必要はない。本発明の別の形態においては、トリガや別のユーザ起動制御部材を、ハウジング２２内のモータ調整器６０の一部たる電位差計のワイパに連結してもよい。本発明のこの形態においては、速度制限アセンブリは、制御部材がワイパーを無負荷速度たる最高速度設定となる位置にならないように制御部材制限する機械的停止部材を備えている。この種のアセンブリにおいては、制御部材の移動とワイパの移動との間には１：１の相関関係がある。本発明の別の形態においては、これらの構成部品間の駆動部材は、直接の移動をもたらさない。本発明のこの形態においては、外側軸８４の脚部８８のような駆動部材は、電位差計ワイパの無負荷速度たる最高速度位置への移動となる外科医による制御部材の移動距離を抑制するように形成されうる。
【００８６】
本発明の前述の形態においては、限定された最高速度の選択機能を備えている。例えば、トリガによりワイパを起動する場合、トリガの回転位置は、速度信号や変調した形態の速度信号がモータ調整器や速度調整器に送られる分圧器の抵抗となるスイッチを開放または閉鎖するように使用される。
【００８７】
また、外科医により起動される制御部材の構造は、上述のものとは別のものに変化しうることは認識されよう。本発明のある形態においては、この制御部材は押し下げ可能なトリガである。本発明のある形態においては、制御部材は、ハンドピースのハウジングに枢軸的に連結したレバである。本発明のさらに別の形態においては、制御部材は、ハンドピースのハウジングに設けた一つ以上の手動電気的スイッチからなる。本発明のこの形態においては、速度制限アセンブリは、無負荷速度未満の最高速度以上へのモータ駆動を抑制する構成部品をモータ調整器および速度調整器内に備えている。
【００８８】
本発明のある形態においては、トリガを三方向以上に位置させ、取り付けた動力発生ユニットにおいて三種以上の最高速度駆動を実現できる。
【００８９】
同様に、本発明の制御アセンブリは、常に制限された最高速度および外科医選択速度を実現する単一の制御部材を設ける必要はない。本発明の別の形態においては、二つの制御部材が設けられる。例えば、第１制御部材を制限された最高速度の実現に使用し、第２制御部材を外科医選択速度の実現に使用することもできる。本発明のこの実施例の機械的な形態においては、第１制御部材は、第２制御部材の物理的移動距離を制限するレバ装置やスクリュー装置である。本発明のこの実施例の電気的な形態においては、第１制御部材および第２制御部材の位置は、電気的信号に変換される。第１制御部材および第２制御部材の位置に基づき、モータ調整器は、外科医要望のモータ速度を設定するとともに、選択された限定最高速度を超えたモータ駆動を防止する。
【００９０】
同様に、磁界強度を測定するセンサとは別の手段を、制御部材の向きおよび／または位置の検出センサとして用いることもできる。上記の通り、電位差計は制御部材の位置を監視するセンサとして機能している。一つ以上の接触スイッチを制御部材の向きを表す信号を供給するセンサ部品として使用することもできる。特に、制御部材は、マイクロスイッチに連結して、マイクロスイッチの向きに応じてマイクロスイッチを開放または閉鎖する。
【００９１】
さらに本発明の別の形態においては、トリガアセンブリは、光学センサを備えている。本発明のこの形態においては、トリガアセンブリの構成部品は、ＬＥＤを備えている。相補形のセンサは、感光性フォトダイオードやフォトトランジスタである。ＬＥＤとセンサとの間には、調節可能なシャッタが設けられる。シャッタの開口度は、トリガ位置に応じて機械的に設定できる。このように、シャッタを通過する光の量は、トリガの位置に応じて定まる。フォトセンサは、トリガ位置を表す出力信号を発信する。
【００９２】
あるいは、本発明のある形態においては、一つ以上のセンサは、制御部材の向きを表す機能、制御部材の移動距離を表す機能を果たす。例えば、本発明のある形態においては、図１１に示すように、二つのマグネット４２、４６、および対応するセンサ１９０、１９２のみが設けられている。トリガを第１方向に向けて引いた場合には、マグネット４２のみが移動する。このマグネット４２のみの移動は、対応するセンサ１９０（高速センサ）が検知する。この高速センサ１９０の信号状態の変化に応じて、モータ調整器６０ａ内の速度調整器は、モータが第１最高速度に至る第１速度領域で駆動するように調整する。より低速での作動を望む場合は、前述のトリガ３８を低速駆動にリセットする。それから、トリガを引いて、第２マグネット（マグネット４６）のみを移動させる。対応するセンサ１９２（低速センサ）がこの移動を検知する。この低速センサ１９２の信号状態の変化に応じて、速度調整器は、モータが第２最高速度に至る第２速度領域で駆動するように調整する。再び、トリガ位置に応じて独立して移動するワイパを備えた電位差計は、上述の二重センサ機能を果たしうる。
【００９３】
同様に、通電信号をモータに送る電気回路は、上述とは異なったものとなりうることは理解されよう。モータ速度を監視するとともにユーザ設定速度を表す信号を入力してこれら二つの入力に基づきユーザ設定速度で駆動するように通電信号をモータに供給するアナログモータ調整器、デジタルモータ調整器、アナログ・デジタル併用のモータ調整器を、本発明の電動外科用器具に組み込むこともできる。
【００９４】
このように、付属の請求項の目的は、本発明の趣旨や範囲内にある全ての変更形態や変形形態を保護することにある。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
外科手術を行うための電動外科用器具。この電動外科用器具は、動力発生ユニットを収容するハンドピースを備えている。制御部材をハンドピースに取り付けている。この制御部材は、制御部材のハンドピース取付方向を基準として制御部材の方向を選択的に設定して、ハンドピースの基準点を基準として移動可能になるように、ハンドピースに取り付けられる。制御モジュールは、基準点に対する制御部材の方向およびその位置を監視する。この制御モジュールは、制御部材の方向及び位置に基づいて動力発生ユニットの作動を調整する信号を発する。動力発生ユニットがモータである場合は、制御モジュールはモータが無負荷速度未満の最高速度で確実に駆動できるように信号を発する。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
本発明は、請求項に詳細に示される。本発明の上記の特徴事項や利点は、付属の図面を参照した説明により理解されよう。
【００９７】
【図１】本発明の特徴要素を組み込んだコードレス電動外科用器具の斜視図である。
【図２】図１に示した器具の分解図である。
【図３】本発明の外科用器具の制御回路の概略ブロック図である。
【図４Ａ】トリガアセンブリの分解図である。
【図４Ｂ】トリガアセンブリの断面図である。
【図５】トリガアセンブリの軸ハウジングの近傍端の斜視図である。
【図６】トリガアセンブリのトリガおよび外側軸の近傍端の斜視図である。
【図７Ａ】キャリッジアセンブリの上面図である。
【図７Ｂ】キャリッジアセンブリの分解図である。
【図８】本発明の電動外科用器具の速度・トルクのカーブを示すグラフである。
【図９】本発明の別形態における制御回路に一体化した構成部品の概略図である。
【図１０】本発明の別の速度・トルクのカーブを示すグラフである。
【図１１】本発明の別のセンサアセンブリの概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００９８】
２０  電動外科用器具
２２  ハウジング
２４  ハウジング上部
２６  可変モータ
２８  矢状頭部
３０  リンクアセンブリ
３２  連結アセンブリ
３４  グリップ
３６  調節装置
３８  トリガ
４０  キャリッジアセンブリ
６０  モータ調整器
６１  速度調整器
６４  トリガアセンブリ
６６  軸ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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