(57)【要約】【課題】エアモータの部材の摩耗を低減させる。【解決手段】外科用ハンドピース側システムと、作動流体供給側システムと、フットコントロールスイッチとを具備する外科手術システムを構成する。ここで、その外科用ハンドピース側システムは、エアモータとアタッチメントとを含む外科用ハンドピースと、外科用ハンドピースのエアモータに作動流体を供給するエアホースとを備える構成にする。そして、エアモータには、作動流体の流れに応答して回転するローターと、ローターを収納するローターケースと、ローターとローターケースとの間に配置されるスリーブとを設ける。ここにおいて、そのスリーブは、ローターと別体に構成され、ローターの回転に追従して回転するものとする。【選択図】図１
2019136304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用ハンドピース側システムと、
作動流体供給側システムと、
フットコントロールスイッチと
を具備し、
前記外科用ハンドピース側システムは、
エアモータとアタッチメントとを含む外科用ハンドピースと、
前記外科用ハンドピースの前記エアモータに作動流体を供給するエアホースと
を備え、
前記エアモータは、
前記作動流体の流れに応答して回転するローターと、
前記ローターを収納するローターケースと、
前記ローターと前記ローターケースとの間に配置されるスリーブとを備え、
前記スリーブは、
前記ローターと別体に構成され、前記ローターの回転に追従して回転する
外科用手術器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外科用手術システムおよびその外科用手術システムで用いられる外科用手術器に関し、例えば、圧縮空気を作動流体として使用する外科用手術器に関する。
【背景技術】
【０００２】
外科手術の分野において、圧縮した空気や窒素等の気体の流れ（以下、「作動流体、または、エアー等と呼ぶ場合もある」という）を作動用の流体として用いて切削ツールを回転させる外科用手術器が知られている。
【０００３】
この様な外科用手術器は、外科用ハンドピースと呼ばれる手持ち器具を備えている。外科用ハンドピースは、エアモータを備えている。エアモータは、エアーの流れにより回転することで駆動力を生み出す。使用時の外科用ハンドピースには、所望の部位に作用する切削ツールが取り付けられる。切削ツールは、このエアモータが生み出す駆動力によって回転する。作動流体によって駆動力を発生させるエアモータは、簡素な構成であるが、部品の摩耗が問題に成る場合がある。また、作動流体を供給するホース内部の圧力が変動することによる不具合が発生することがある。さらに、流体による駆動のため、停止時に惰性回転が発生し、ユーザの停止動作とエアモータの実際の停止にタイムラグが生じることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１８−５００１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、エアモータの部材の摩耗を低減させることにある。
また、本発明が解決しようとする別の課題は、ホースの不具合発生を抑制することにある。
また、本発明が解決しようとする更に別の課題は、停止時のタイムラグを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、外科用ハンドピース側システムと、作動流体供給側システムと、フットコントロールスイッチとを具備する外科手術システムを構成する。ここで、その外科用ハンドピース側システムは、エアモータとアタッチメントとを含む外科用ハンドピースと、外科用ハンドピースのエアモータに作動流体を供給するエアホースとを備える構成にする。そして、エアモータには、作動流体の流れに応答して回転するローターと、ローターを収納するローターケースと、ローターとローターケースとの間に配置されるスリーブとを設ける。ここにおいて、そのスリーブは、ローターと別体に構成され、ローターの回転に追従して回転するものとする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、エアモータの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の全体構成を例示する図である。
【図２】図２は、本発明の外科用ハンドピース側システムの構成を例示する斜視図である。
【図３】図３は、本発明の外科用ハンドピースのエアモータ部とエアホースの構成を例示する側面図である。
【図４】図４は、本発明の外科用ハンドピースのエアモータ部の側面の構成を例示する側面図である。
【図５】図５は、本発明の外科用ハンドピースのエアモータ部の断面の構成を例示する断面図である。
【図６】図６は、本実施形態の駆動ユニットの詳細な構成を例示する断面図である。
【図７】図７は、本実施形態の駆動ユニットの構成を例示する分解斜視図である。
【図８】図８は、本実施形態の制動部の構成を例示する斜視図である。
【図９】図９は、本実施形態の制動部の構成を例示する分解斜視図である。
【図１０】図１０は、本実施形態の制動部の動作を例示する断面図である。
【図１１】図１１は、本実施形態のエアホースの構成を例示する断面図である。
【図１２】図１２は、ハンドスイッチと流量制御部との関連性を例示する断面図である。
【図１３】図１３は、本実施形態の流量制御部の動作を例示する断面図である。
【図１４】図１４は、本実施形態の外科用ハンドピースの他の構成を例示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の全体構成を例示する全体構成図である。図１に例示されているように、本実施形態の流体駆動式外科用手術システム１０１は、外科用ハンドピース側システム１０２と、作動流体供給側システム１０３と、フットコントロールスイッチ１０４とを備えている。
流体駆動式外科用手術システム１０１は、外科用手術の利用可能な治療用システムであり、圧縮空気を作動流体としてバーと呼ばれる切削工具を回転させている。
外科用ハンドピース側システム１０２は、流体駆動式外科用手術システム１０１の終端側のシステムであり、フットコントロールスイッチ１０４に接続されている。
作動流体供給側システム１０３は、作動流体を供給源（図示されず）から受け取るシステムである。作動流体供給側システム１０３は、その供給源から受けとった作動流体をフットコントロールスイッチ１０４に供給する。
フットコントロールスイッチ１０４は、外科用ハンドピース側システム１０２と作動流体供給側システム１０３との間に設けられる制御システムである。図１に示されているように、フットコントロールスイッチ１０４は、外科用ハンドピース側システム１０２と作動流体供給側システム１０３と一列に接続されている。
【００１０】
図２は、本実施形態の外科用ハンドピース側システム１０２の構成を例示する図である。図２に示されているように、外科用ハンドピース側システム１０２は、アタッチメント１０５と、エアモータ１０７と、エアホース１０８とを含んでいる。アタッチメント１０５に取り付けられるバー（先端工具）１０６は着脱可能であり、術者は所望の形状のバー（先端工具）１０６をアタッチメント１０５装着して外科手術を実行する。
【００１１】
アタッチメント１０５はエアモータ１０７に対して着脱可能であり、術者は外科手術の様態に応じて複数種類のアタッチメント１０５から最適のものを選択してエアモータ１０７に装着する。なお、本実施形態においては、本願発明の理解を容易にするために、１種類のアタッチメント１０５を例示する。
【００１２】
また、本実施形態のエアモータ１０７は、ハンドスイッチ１０９を備えている。ハンドスイッチ１０９は、術者の手によって握ることができるレバーであり、このハンドスイッチ１０９の運動に連動してエアモータ１０７に作動流体が供給される。
術者が、そのハンドスイッチ１０９を手で握ることで作動流体の供給を制御することができるため、フットコントロールスイッチ１０４に依存することなくエアモータ１０７を動作させることができる。さらに、フットコントロールスイッチ１０４と連動してエアモータ１０７を動作させることもできる。
なお、本実施形態において、アタッチメント１０５とエアモータ１０７とを含む構成を外科用ハンドピース１１０と呼ぶ場合もある。なお、本実施形態で例示する外科用ハンドピース１１０には、バー（先端工具）１０６が取り付けられていても取り付けられていなくても良い。
【００１３】
図３は、本実施形態の外科用ハンドピース側システム１０２において、アタッチメント１０５およびバー（先端工具）１０６を取り外した状態を例示する側面図である。図３に示されているように、エアホース１０８の一方の端部にはエアホース側第１連結部１１１が設けられている。エアモータ１０７とエアホース１０８とはそのエアホース側第１連結部１１１を介して着脱可能に接続されている。エアホース１０８のもう一方の端部にはエアホース側第２連結部１１２が設けられている。エアホース１０８は、そのエアホース側第２連結部１１２を介して着脱可能にフットコントロールスイッチ１０４に接続される。
【００１４】
図４は、本実施形態のエアモータ１０７の単体の構成を例示する側面図である。なお、図４には、本願発明の理解を容易にするために、上述のハンドスイッチ１０９を省略した構成が示されている。図４に示されているように、エアモータ１０７は、エアモータ側第１連結部１１３とエアモータ側第２連結部１１４とを含んでいる。エアモータ側第１連結部１１３は、上述のエアホース側第１連結部１１１に接続可能な接続部であり、エアホース１０８から供給される作動流体をエアモータ１０７の内部に供給する供給路を備えている。エアモータ側第２連結部１１４は上述のアタッチメント１０５に接続可能な接続部であり、アタッチメント１０５がエアモータ１０７に連結されたときに、そのエアモータ１０７が生成した駆動力をアタッチメント１０５に供給する供給部を備えている。
【００１５】
図５は、本実施形態のエアモータ１０７の断面構造を例示する断面図である。なお、図５には、本願発明の理解を容易にするために、上述のハンドスイッチ１０９を省略した構成が示されている。図５に示されているように、エアモータ１０７は、エアモータ本体と、流量制御部１１６とを備えている。また、エアモータ本体は、駆動ユニット１１７と、制動部１１８とを含んでいる。
エアモータ１０７において、エアモータ本体は、作動流体の流れに応答して駆動力を生成する領域である。流量制御部１１６は、図示されていないハンドスイッチ１０９の運動に連動して弁を開閉する流量制御機能を備えている
エアモータ本体に備えられた駆動ユニット１１７は、作動流体によって回転する部材を備えている。駆動ユニット１１７は、その部材が回転することで駆動力を発生させている。制動部１１８は、駆動ユニット１１７の回転を制動する部材を備えている。制動部１１８は、圧力流体である作動流体の圧力に応答して、駆動ユニット１１７の回転を許可する。また、制動部１１８はその圧力の低下に応答して駆動ユニット１１７の回転を禁止する。
【００１６】
図６は、本実施形態の駆動ユニット１１７の詳細な構成を例示する断面図である。図６に示されているように、駆動ユニット１１７は、ローター１２１と、穴あきスリーブ１２２と、ローターケース１２３と、ベーン１２４とを備えている。
ローター１２１は、軸線を回転中心に回転する部材であり、その軸線に沿って延伸するシャフトを備えている。そのシャフトは、エアモータ１０７にアタッチメント１０５が接続されたときに、駆動力を伝達することができる。また、ローター１２１には、作動流体を受ける羽根であるベーン１２４が備えられている。駆動ユニット１１７には、複数のベーン１２４を設けられている。駆動ユニット１１７は、各ベーン１２４が作動流体を受けることで、駆動力を生成している。
【００１７】
図６を参照すると、ローター１２１の外側には穴あきスリーブ１２２が設けられている。さらに、その穴あきスリーブ１２２の外側にはローターケース１２３が設けられている。そして、穴あきスリーブ１２２には、複数の孔１２５が設けられている。
穴あきスリーブ１２２は、ベーン１２４に独立な部材であり、かつ、ローター１２１の回転に同期するベーン１２４に追従するように回転運動する。これによって、ベーン１２４の摩耗による消耗を低減することができる。
また、本実施形態の駆動ユニット１１７において、その内部を流れる作動流体は軸線に近い方から遠い方へ向かって流れる。その一部は、孔１２５を介してローターケース１２３と穴あきスリーブ１２２との隙間に供給される。これにより、ローターケース１２３と穴あきスリーブ１２２の間の摩擦が低減され、駆動ユニット１１７の寿命を延ばすことが可能となる。
【００１８】
図７は、上述の駆動ユニット１１７の構成を例示する分解斜視図である。図７に示されているように、穴あきスリーブ１２２と、ローターケース１２３と、ベーン１２４とは、各々が独立した部品である。ローター１２１の回転時に、ベーン１２４は、穴あきスリーブ１２２の内側を滑りながら回転する。ローター１２１の回転の初期においては、ローター１２１と穴あきスリーブ１２２との回転速度は、異なる状態である。ローター１２１が回転を継続すると、穴あきスリーブ１２２は、ベーン１２４との摩擦の作用に起因してその回転速度が上昇する。さらに継続的にローター１２１が回転することで、穴あきスリーブ１２２は、ローター１２１と同期するような状態で回転する。
【００１９】
図７に示されているように、穴あきスリーブ１２２には複数の孔１２５が設けられている。ローター１２１の回転に作用する作動流体（エアー）は、駆動ユニット１１７の駆動時にベーン１２４に当たり回転する力を与える。このとき、その作動流体の一部は穴あきスリーブ１２２の内側から外側に向かって孔１２５を通って流れる。穴あきスリーブ１２２の外側に流れ出た一部の作動流体は、ローターケース１２３と穴あきスリーブ１２２との間に存在し、流体軸受けのような機能を提供する。これによって、本実施形態の駆動ユニット１１７は、ベーン１２４の寿命を延ばしつつ、ローター１２１を効率的に回転させることが可能となる。
【００２０】
図８は、本実施形態の制動部１１８の構成を例示する斜視図である。本実施形態の制動部１１８は、駆動ユニット１１７のローター１２１の回転を制動するための構造を備えている。図８に示されているように、その制動部１１８は、ブレーキディスク１３１と、制動用リング１３２とを備えている。そのブレーキディスク１３１には、流体経路１３３が設けられている。また、制動用リング１３２は、スプリング１３４と位置決めピン１３５とに接続されている。
【００２１】
図９は、本実施形態の制動部１１８の構成を例示する分解斜視図である。図９に示されているように、制動部１１８の制動用リング１３２は、ブレーキディスク１３１と独立に構成されている。制動用リング１３２には、位置決めピン１３５に対応する位置決め孔１３６が設けられている。また、制動部１１８のスプリング１３４は、制動用リング１３２を押す力を加える。その力は、制動用リング１３２が、軸線に沿ってブレーキディスク１３１に向かって押されるような力である。
【００２２】
制動用リング１３２の流体経路１３３には、駆動ユニット１１７の動作時に、作動流体の一部が供給される。流体経路１３３に供給される作動流体は、制動用リング１３２をスプリング１３４に向かって押すような力を制動用リング１３２に加える。流体経路１３３に供給される作動流体は、ブレーキディスク１３１と制動用リング１３２との接触を禁止するように、制動用リング１３２を軸線に沿って移動させる。
【００２３】
図１０は、本実施形態の制動部１１８の動作を例示する断面図である。図１０の（ａ）は、ブレーキがかかっているときの制動部１１８の制動部１１８がローター１２１の回転を停止させている状態を例示している。また、図１０の（ｂ）は、ブレーキが解除され、制動部１１８がローター１２１の回転を許可している状態を例示している。
【００２４】
図１０の（ａ）を参照すると、ブレーキがかかっているときは、ブレーキディスク１３１と制動用リング１３２とが接触した状態を維持する。スプリング１３４は、バネの力によって、制動用リング１３２とブレーキディスク１３１との接触を支援する。ブレーキディスク１３１と制動用リング１３２との間の制動部間隙１３７は、スプリング１３４に押される制動用リング１３２によって埋められる。
【００２５】
図１０の（ｂ）を参照すると、ブレーキが解除されているときは、流体経路１３３を介して制動部間隙１３７に供給される作動流体（エアー）の力によって、制動用リング１３２は、スプリング１３４の力に逆らう向きに移動する。制動部間隙１３７に供給され続ける作動流体（エアー）は、制動用リング１３２とブレーキディスク１３１との接触を禁止させるように働く。制動部間隙１３７に供給され続ける作動流体（エアー）の力が低下し、スプリング１３４の力を下回るようになると、制動用リング１３２とブレーキディスク１３１とは接触する（図１０の（ａ））
【００２６】
本実施形態のエアモータ本体は、制動部１１８の作用によって、作動流体の供給が止まった時などに、ローター１２１の惰性回転を抑制することが可能となる。また、制動部１１８の制動用リング１３２は、位置決めピン１３５によって軸線に沿って平行に移動することが可能となる。そのため、ブレーキがかかるとき、制動用リング１３２の面（ブレーキディスク１３１側の面）とブレーキディスク１３１の面（制動用リング１３２側の面）とが同時的全体的に接触することになる。これによって、本実施形態の制動部１１８の制動力を向上させることが可能となる。
【００２７】
図１１は、本実施形態のエアホース１０８の構成を例示する断面図である。上述のように、そのエアホース１０８の端部は、エアホース側第１連結部１１１とエアホース側第２連結部１１２とが装着されている。エアホース側第１連結部１１１は、エアモータ１０７に接続され、エアホース側第２連結部１１２は、フットコントロールスイッチ１０４に接続される。図１１に示されているように、エアホース１０８は、外側ホース１４１と内側ホース１４２とを備えている。その内側ホース１４２は、内側ホース内層１４４と内側ホース外層１４５との二つの層になっている。
流体の供給源から出てきた作動流体（エアー）は、フットコントロールスイッチ１０４を経由してエアホース１０８に送られる。送られた作動流体は、エアホース１０８の内側空間１４６を通ってエアモータ１０７に供給される。エアモータ１０７で駆動力の生成に使用された作動流体は、排気となってエアホース１０８の外側空間１４３を通って排出される。
【００２８】
外側ホース１４１はシリコン系の材料で構成されている。また、上述したように、内側ホース１４２は、内側ホース内層１４４と内側ホース外層１４５との二つの層で構成されている。内側ホース内層１４４は、フッ素を成分に含む樹脂などで構成されることが好ましい。内側ホース外層１４５は、ポリアミドに分類されるポリマーによって構成される。この内側ホース外層１４５は、好ましくは、アラミドに分類される高耐熱性・高強度のエンジニアリングプラスチックで構成される。本実施形態において、内側ホース外層１４５は繊維状のアラミドが巻き付けられて内側ホース内層１４４を被覆している。この内側ホース外層１４５の作用によって内側ホース内層１４４の内部を高圧の作動流体が流れるときに、内側ホース１４２に不具合が生じることを防いでいる。
本実施形態のエアホース１０８において、内側ホース１４２をさらに保護する部材が外側空間１４３に配置されていても良い。例えば、樹脂製のスパイラルチューブや柔軟性の高い金属製のスプリングなどを外側空間１４３に配置することで、折り曲げによる不具合の発生や、万が一にエアホース１０８を踏んだ際の作動流体の圧の増加にも対応することが可能となる。
【００２９】
図１２は、本実施形態のエアモータ１０７に設けられたハンドスイッチ１０９と流量制御部１１６との関連性を例示する断面図である。図１２の（ａ）は、術者（ユーザ）が外科用ハンドピース１１０を使用してエアモータ１０７を作動させている状態を例示している。また、図１２の（ｂ）は、術者（ユーザ）がエアモータ１０７を停止させている状態を例示している。
図１２の（ａ）を参照すると、ハンドスイッチ１０９が握られ本体側に倒されると流量制御部１１６のバルブが開放される。また、図１２の（ｂ）に示されるように、ハンドスイッチ１０９を握る力（ハンドスイッチ１０９を倒す方向の力）を弱めると、流量制御部１１６のバネの力で、バルブが閉じられるとともにハンドスイッチ１０９が起こされる。
【００３０】
図１３は、本実施形態の流量制御部１１６の動作を例示する断面図である。図１３の（ａ）は、術者（ユーザ）がエアモータ１０７を作動させている状態を例示している。図１３の（ａ）は、上述の図１２の（ａ）に対応している。また、図１３の（ｂ）は、術者（ユーザ）がエアモータ１０７を停止させている状態を例示している。図１３の（ｂ）は、上述の図１２の（ｂ）に対応している。なお、図１３においては、本実施形態の構成、動作に対する理解を容易にするために、ハンドスイッチ１０９を省略している。
図１３の（ａ）に示されるように、ハンドスイッチ１０９が本体側に倒されるとき、ピストン部材１５１がスプリング１５２を縮める方向に下げられる。このとき、流体経路を閉じているＯリング１５３も下がり、流体経路が開く。図１３の（ｂ）に示されるように、ハンドスイッチ１０９を支える力を弱めると、スプリング１５２の力によりピストン部材１５１が押し上げられ、そのピストン部材１５１の動きに連動してＯリング１５３が流体経路を閉じる。
【００３１】
図１４は、本実施形態の外科用ハンドピース１１０の他の構成を例示する斜視図である。図１４に示されているように、本実施形態の流体駆動式外科用手術システム１０１では、外科用ハンドピース１１０にハンドスイッチ１０９が備えられていない場合でも、フットコントロールスイッチ１０４の操作でエアモータ１０７の回転と停止とを制御することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０１…流体駆動式外科用手術システム
１０２…外科用ハンドピース側システム
１０３…作動流体供給側システム
１０４…フットコントロールスイッチ
１０５…アタッチメント
１０６…バー（先端工具）
１０７…エアモータ
１０８…エアホース
１０９…ハンドスイッチ
１１０…外科用ハンドピース
１１１…エアホース側第１連結部
１１２…エアホース側第２連結部
１１３…エアモータ側第1連結部
１１４…エアモータ側第２連結部
１１５…エアモータ本体
１１６…流量制御部
１１７…駆動ユニット
１１８…制動部
１２１…ローター
１２２…穴あきスリーブ
１２３…ローターケース
１２４…ベーン
１２５…孔
１３１…ブレーキディスク
１３２…制動用リング
１３３…流体経路
１３４…スプリング
１３５…位置決めピン
１３６…位置決め孔
１３７…制動部間隙
１４１…外側ホース
１４２…内側ホース
１４３…外側空間
１４４…内側ホース内層
１４５…内側ホース外層
１４６…内側空間
１５１…ピストン部材
１５２…スプリング
１５３…Ｏリング
【図１】
2019136304.tif 000003
【図２】
2019136304.tif 000004
【図３】
2019136304.tif 000005
【図４】
2019136304.tif 000006
【図５】
2019136304.tif 000007
【図６】
2019136304.tif 000008
【図７】
2019136304.tif 000009
【図８】
2019136304.tif 000010
【図９】
2019136304.tif 000011
【図１０】
2019136304.tif 000012
【図１１】
2019136304.tif 000013
【図１２】
2019136304.tif 000014
【図１３】
2019136304.tif 000015
【図１４】
2019136304.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月28日(2019.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用ハンドピース側システムと、
作動流体供給側システムと、
フットコントロールスイッチと
を具備し、
前記外科用ハンドピース側システムは、
エアモータとアタッチメントとを含む外科用ハンドピースと、
前記外科用ハンドピースの前記エアモータに作動流体を供給するエアホースと
を備え、
前記エアモータは、
前記作動流体の流れに応答して回転するローターと、
前記ローターを収納するローターケースと、
前記ローターと前記ローターケースとの間に配置されるスリーブとを備え、
前記ローターは、
前記作動流体を受ける羽根であるベーンを含み、
前記ベーンは、前記スリーブの内側を滑りながら回転し、
前記スリーブは、
前記ローターと別体に構成され、前記ローターの回転に追従して回転する
外科用手術器。