(57)【要約】  ハウジングと外科用駆動部とを含んだ外科用機械を、前記機械のメンテナンスが簡素化するように改良するために、前記駆動部と前記ハウジングとを直接的又は非直接的に着脱自在に接続可能とする。外科用機械の制御及び／又は調整方法も提案される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１０２；３０２；５０２；７１２）と、外科用駆動部（１２０；３２０；５２０；７１４）とを含む外科用機械（１００；３００；５００；７００）であって、前記駆動部（１２０；３２０；５２０；７１４）と前記ハウジング（１０２；３０２；５０２；７１２）とが、着脱自在に直接的又は非直接的に接続可能であることを特徴とする機械。
【請求項２】
請求項１記載の機械であって、前記ハウジング（１０２；３０２；５０２；７１２）が、少なくとも２つの開口部を含むことを特徴とする機械。
【請求項３】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記機械（１００；３００；５００；７００）が、前記ハウジング（１０２；３０２；５０２；７１２）を通じて導入可能な電源供給ユニット（２０６；７２２）を含むことを特徴とする機械。
【請求項４】
請求項３記載の機械であって、前記機械（１００；３００；５００；７００）が、電源ユニット（２０６；７２２）なしで完全に洗浄可能及び／又は減菌可能であることを特徴とする機械。
【請求項５】
請求項３又は４記載の機械であって、前記電源供給ユニット（２０６；７２２）が、バッテリ又は充電可能なアキュムレータであることを特徴とする機械。
【請求項６】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記機械（１００；３００；５００；７００）が、前記駆動部（１２０；３２０；５２０；７１４）を制御及び／又は調整するための制御及び／又は調整ユニット（２４６；７２４）を含むことを特徴とする機械。
【請求項７】
請求項６記載の機械であって、前記制御及び／又は調整ユニット（２４６；７２４）が、モータコントローラであることを特徴とする機械。
【請求項８】
請求項６又は７記載の機械であって、前記電源供給ユニット（２０６；７２２）と前記制御及び／又は調整ユニット（２４６；７２４）とが、全体を前記ハウジング（１０２；３０２；５０２；７１２）内に導入可能な電源及び制御ユニット（１１０；７２０）を形成することを特徴とする機械。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１つに記載の機械であって、前記ハウジング（１０２；３０２；５０２；７１２）の一部が前記機械（１００；３００；５００；７００）のグリップ（１０８；３０８；５０８；７１８）を形成し、かつ、前記電源及び制御ユニット（１１０；７２０）が前記グリップ（１０８；３０８；５０８；７１８）内に挿入可能であることを特徴とする機械。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の機械であって、前記電源及び制御ユニット（１１０）が、前記電源供給ユニット（２０６）を充電器（２０２）に接続するための充電用接点（２００）と、前記駆動部（１２０；３２０；５２０）に接続するための接続用接点と、を含むことを特徴とする機械。
【請求項１１】
請求項１０記載の機械であって、４つの充電用接点（２００）が設けられていることを特徴とする機械。
【請求項１２】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記駆動部（１２０；３２０；５２０）が、少なくとも２つのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）と、それぞれ２つのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）に接続された少なくとも２つのモータ接点（１９４；３９４；５９４）と、を含むことを特徴とする機械。
【請求項１３】
請求項１２記載の機械であって、前記駆動部が、３つのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）と、互いに平行に突出した接続ピンの形態での３つのモータ接点（１９４；３９４；５９４）と、を含むことを特徴とする機械。
【請求項１４】
請求項１３記載の機械であって、前記接続ピン（１９４；３９４；５９４）が固体構造を有することを特徴とする機械。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の機械であって、前記電源及び制御ユニット（１１０）が、前記接続ピン（１９４；３９４；５９４）に対応する接続ソケット（１９８）を含むことを特徴とする機械。
【請求項１６】
請求項１５記載の機械であって、前記コンタクトソケット（１９８）が、略中空−円筒構造であって、かつ前記接続ピン（１９４；３９４；５９４）をクランプ留めして保持するための弾性壁部を含むことを特徴とする機械。
【請求項１７】
請求項８〜１６のいずれか１つに記載の機械であって、前記電源及び制御ユニット（１１０；７２０）が、作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６）により非接触で作動可能である回転速度設定センサ（２８２）を備えた回転速度設定ユニット（２４６；７２４）を含むことを特徴とする機械。
【請求項１８】
請求項８〜１７のいずれか１つに記載の機械であって、前記電源及び制御ユニット（１１０；７２０）が、作動部材（１３８，７２８）によって非接触で作動可能な少なくとも１つの動作モード切り替えセンサ（２７６）を有することを特徴とする機械。
【請求項１９】
請求項１８記載の機械であって、前記少なくとも１つの動作モード切り替えセンサ（２７６）がライトバリアであり、このライトバリアは作動部材（１３８，７２８）によって非接触で作動可能であることを特徴とする機械。
【請求項２０】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記機械（１００；３００；５００；７００）のある動作モードをアクティブに又は非アクティブにするために少なくとも１つの動作モードアクティブ化センサ（２７８）が設けられていることを特徴とする機械。
【請求項２１】
請求項２０記載の機械であって、前記動作モードアクティブ化センサ（２７８）がライトバリアであり、前記ライトバリア（２７８）は動作モードアクティベーション作動部材により非接触で作動可能であることを特徴とする機械。
【請求項２２】
請求項１９又は２１に記載の機械であって、前記ライトバリア（２７８）が赤外線ライトバリアことを特徴とする機械。
【請求項２３】
請求項２１又は２２記載の機械であって、先記駆動部（１２０；３２０；５２０）が前記動作モードアクティベーション作動部材を有することを特徴とする機械。
【請求項２４】
請求項８〜２３のいずれか１つに記載の機械であって、前記電源及び制御ユニット（１１０）が前記動作モードアクティブ化センサを有することを特徴とする機械。
【請求項２５】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記ハウジング（１０２；３０２；５０２；７１２）がチタン製であることを特徴とする機械。
【請求項２６】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記ハウジング（１０２；３０２；５０２）に接続可能なフレーム（１２８；３２８；５２８）が設けられ、前記駆動部（１２０；３２０；５２０）が前記フレーム（１２８；３２８；５２８）に着脱自在に接続されていることを特徴とする機械。
【請求項２７】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記駆動部（１２０；３２０；５２０；７１４）の回転速度及び／又は回転方向及び／又は動作モードを設定するために少なくとも１つの作動部材（１３６；１３８；３３６；５３６；７２６；７２８）が設けられていることを特徴とする機械。
【請求項２８】
請求項２７記載の機械であって、プッシュボタンユニット（１４０；３４０；５４０；７２９）を形成するために前記少なくとも１つの作動部材（１３６；１３８；３３６；５３６；７２６；７２８）が前記フレーム（１２８；３２８；５２８）に着脱自在に接続されていることを特徴とする機械。
【請求項２９】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、外科用ツール（１６２）に接続するための結合装置（１８０；３８８；５８８；７１６）が設けられていることを特徴とする機械。
【請求項３０】
請求項２９記載の機械であって、前記結合装置（１８０）が前記フレーム（１２８）に着脱自在に接続可能であることを特徴とする機械。
【請求項３１】
請求項２９又は３０記載の機械であって、前記結合装置（１８０）が、前記外科用ツール（１６２）の結合要素（１８４）又は結合レセプタクル（２１８）内の器具を固定するための少なくとも１つのロック要素（２２８）を含むことを特徴とする機械。
【請求項３２】
請求項３１記載の機械であって、前記少なくとも１つのロック要素（２２８）が前記結合装置（１８０）の長手軸（１０４）に対して横方向に移動可能であり、挿入位置において、前記結合要素（１８４）を挿入するための前記結合レセプタクル（２１８）を開放し、結合位置において、前記結合レセプタクル（２１８）を閉鎖することを特徴とする機械。
【請求項３３】
請求項３１又は３２記載の機械であって、前記少なくとも１つのロック要素（２２８）が、基本位置において、結合位置となることを特徴とする機械。
【請求項３４】
請求項３１〜３３のいずれか１つに記載の機械であって、前記少なくとも１つのロック要素（２２８）が、弾性により付勢された状態で前記基本位置に保持されることを特徴とする機械。
【請求項３５】
請求項３１〜３４のいずれか１つに記載の機械であって、前記少なくとも１つのロック要素（２２８）は、前記結合要素（１８４）を前記結合レセプタクル（２１８）内に導入することで前記結合位置から前記挿入位置まで移動可能であることを特徴とする機械。
【請求項３６】
請求項３１〜３５のいずれか１つに記載の機械であって、前記少なくとも１つのロック要素（２２８）が第１スライド面（２３０）を含み、この第１スライド面上で結合要素（１８４）がスライドして前記ロック要素（２２８）を前記結合位置から前記挿入位置に移動可能であることを特徴とする機械。
【請求項３７】
請求項３１〜３６のいずれか１つに記載の機械であって、前記ロック要素（２２８）が第２スライド表面（２３２）を有し、前記ロック要素（２２８）が、前記ロック要素（２２８）を前記結合レセプタクル内（２１８）内に挿入した後に、前記第２スライド表面（２３２）が前記結合要素（１８４）上をスライド可能でかつ前記結合要素（１８４）を前記結合レセプタクル（２１８）内に遊びのない状態で保持するように装着されることを特徴とする機械。
【請求項３８】
請求項３１〜３７のいずれか１つに記載の機械であって、前記少なくとも１つの結合レセプタクル（２１８）が、前記結合装置（１８０）の長手軸（１０４）の方向に伸びるとともに、前記結合装置（１８０）の前記長手軸（１０４）に同軸に配置されたツールレセプタクル（２１６）に接する凹部であり、かつ、前記少なくとも１つの結合要素（１８４）は、前記器具又はツール（１６２）から径方向に突き出ているとともに前記結合レセプタクル（２１８）内に導入可能な突出部であることを特徴とする機械。
【請求項３９】
請求項３８記載の機械であって、前記突出部（１８４）が円筒状のピンであることを特徴とする機械。
【請求項４０】
請求項３１〜３９のいずれか１つに記載の機械であって、それぞれ１つの結合要素（１８４）に対して１つのロック要素（２２８）をそれぞれ備えた３つの結合レセプタクル（２１８）が設けられていることを特徴とする機械。
【請求項４１】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記駆動部（１２０；３２０；５２０）に着脱自在に接続可能なギア（１６２；３６２；５６２）が設けられていることを特徴とする機械。
【請求項４２】
請求項４１記載の機械であって、前記ギア（１６２；３６２；５２０）が前記フレーム（１２８；３２８；５２８）に対して着脱自在に接続可能であることを特徴とする機械。
【請求項４３】
請求項４１又は４２記載の機械であって、前記ギア（１６２；３６２；５２０）がステップダウンギア又はステップアップギアであることを特徴とする機械。
【請求項４４】
請求項４１〜４３のいずれか１つに記載の機械であって、前記ギア（３６２；５６２）によって前記駆動部（３２０；５２０）の駆動シャフト（３５２；５５２）の回転運動が、ツールに接続可能な結合部（３８８；５８８）の振動運動（４５０；６８８）に変換可能であることを特徴とする機械。
【請求項４５】
請求項４４記載の機械であって、前記結合部（３８８）が、前記結合部（３８８）の振動運動（４５０）が前記駆動シャフト（３５２）の長手軸（３０４）の延長として発生可能となるように装着されていることを特徴とする機械。
【請求項４６】
請求項４１〜４５のいずれか１つに記載の機械であって、前記ギア（３６２）が円筒ギア（４０４；４６２）により駆動される偏心器（４６４）を含むことを特徴とする機械。
【請求項４７】
請求項４６記載の機械であって、前記円筒ギアが、前記駆動シャフト（３５２）の長手軸（３０４）に対して横方向の軸に関して回転するよう装着されたかさ歯車（４６２）を有し、前記かさ歯車（４６２）は偏心器（４６４）を備え、前記偏心器（４６４）が前記かさ歯車（４６２）の長手軸（４６０）に平行に突出することを特徴とする機械。
【請求項４８】
請求項２〜４７のいずれか１つに記載の機械であって、少なくとも２つの開口部（１１２，１２６；３１２，３２６，３７５；５１２，５２６，５７５）を閉じるために設けられた、少なくとも２つのクロージャー要素（１１４，１２８，１６６；３２８，３６６；５２８，５６６）が設けられていることを特徴とする機械。
【請求項４９】
請求項４８記載の機械であって、前記フレーム（１２８；３２８；５２８）がクロージャー要素を形成することを特徴とする機械。
【請求項５０】
請求項２〜４９のいずれか１つに記載の機械であって、前記少なくとも２つの開口部（１１２，１２６；３１２，３２６，３７５；５１２，５２６，５７５）が液密に密封されていることを特徴とする機械。
【請求項５１】
請求項４８〜５０のいずれか１つに記載の機械であって、前記少なくとも２つのクロージャー要素（１１４，１２８，１６６；３２８，３６６；５２８，５６６）が前記少なくとも２つの開口部（１１２，１２６；３１２，３２６，３７５；５１２，５２６，５７５）を液密に閉鎖することを特徴とする機械。
【請求項５２】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記駆動部（１２０；３２０；５２０；７１４）が電気モータであることを特徴とする機械。
【請求項５３】
請求項５２記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）がブラシレスモータであることを特徴とする機械。
【請求項５４】
請求項５２又は５３記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）が電気的に整流されたＤＣモータであることを特徴とする機械。
【請求項５５】
請求項５２〜５４のいずれか１つに記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）がセンサレスモータであることを特徴とする機械。
【請求項５６】
請求項２６〜５５のいずれか１つに記載の機械であって、前記駆動部を含む駆動ユニット（１２０；３２０；５２０）が設けられ、前記駆動ユニット（１２０；３２０；５２０）が前記フレーム（１２８；３２８；５２８）に着脱自在に接続可能であることを特徴とする機械。
【請求項５７】
請求項５６記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０）がロータ（１５０；３５０；５５０）を含み、前記ロータ（１５０；３５０；５５０）が、前記結合装置（１８０）及び／又は前記フレーム（１２８；３２８；５２８）に配置された前記ギア（３６２；５６２）を取り外した後に、前記駆動ユニット（１２０；３２０；５２０）からその長手軸（１０４；３０４；５０４）に平行に取り外し可能であることを特徴とする機械。
【請求項５８】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記ハウジング（１０２；３０２；５０２）上に前記駆動部（１２０；３２０；５２０）を保持するための少なくとも１つの取付け要素（１６６；３６６；５６６）が設けられていることを特徴とする機械。
【請求項５９】
請求項５８記載の機械であって、前記取付け要素（１６６；３６６；５６６）は、前記駆動部（１２０；３２０；５２０）を前記ハウジング（１０２；３０２；５０２）に固定的に接続するために前記駆動部（１２０；３２０；５２０）の長手軸（１０４；３０４；５０４）の延長線上に設けられていることを特徴とする機械。
【請求項６０】
請求項５８又は５９記載の機械であって、前記少なくとも１つの取付け要素（１６６；３６６；５６６）がクロージャー要素を形成することを特徴とする機械。
【請求項６１】
請求項５８〜６０のいずれか１つに記載の機械であって、前記少なくとも１つの取付け要素（１６６；３６６；５６６）を取り外した後に、前記フレーム（１２０；３２０；５２０）が前記ハウジング（１０２；３０２；５０２）から着脱自在であることを特徴とする機械。
【請求項６２】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記機械（１００；３００；５００；７００）がドリル装置、ミーリング装置（１００；７００）、ジグソー（３００）又はオシレーティングソー（５００）であることを特徴とする機械。
【請求項６３】
請求項２７〜６２のいずれか１つに記載の機械であって、前記フレーム（１２８；３２８；５２８）又は前記ハウジング（７１２）上で移動可能に装着された前記少なくとも１つの作動部材（１３６；１３８；３３６；５３６；７２６、７２８）が前記フレーム（１２８；３２８；５２８）及び／又は前記ハウジング（７１４）に対して液密に密封されていることを特徴とする機械。
【請求項６４】
請求項６３記載の機械であって、前記少なくとも１つの作動部材（１３６；３３６；５３６）に対してベローシール（４４４；６４４）が設けられていることを特徴とする機械。
【請求項６５】
請求項６２〜６４のいずれか１つに記載の機械であって、前記ジグソー（３００）及び前記オシレーティングソー（５００）が前記駆動部（３２０；５２０）の回転速度を設定するための移動可能に設けられた作動部材（３３６；５３６）を１つだけ有することを特徴とする機械。
【請求項６６】
請求項６２〜６５のいずれか１つに記載の機械であって、前記ジグソー（３００）及び／又はオシレーティングソー（５００）が、駆動部（３２０；５２０）のロータ（３５０；５５０）のシャフトベアリング（３５４；５５４）を備えた駆動部（３２０；５２０）を一方端にのみ含み、前記ロータ（３５０；５５０）の第２シャフトベアリング（３５６；５５６）が前記機械（３００；５００）のギアユニット（３６２；５６２）に設けられていることを特徴とする機械。
【請求項６７】
請求項６２〜６４のいずれか１つに記載の機械であって、前記ドリル又はミーリング装置（１００；７００）が、前記駆動部（１２０；７１４）の回転速度を設定し、かつ、前記駆動部（１２０；７１４）の第１動作モードから少なくとも第２の動作モードへの切り替え及びその逆への切り替えを行うための、２つの移動可能に装着された作動部材（１３６；１３８；７２６；７２８）を有することを特徴とする機械。
【請求項６８】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記外科用機械（１００；３００；５００；７００）の回転速度及び／又は回転方向を設定するために作動方向（１０４；３０４；５０４；７９４）に移動可能に装着された少なくとも１つの作動部材（１３６；１３８；３３６；５３６；７２６，７２８）にプッシュボタンユニット（１４０；３４０；５４０；７２９）が設けられていることを特徴とする機械。
【請求項６９】
請求項６８記載の機械であって、前記プッシュボタンユニット（１４０；３４０；５４０）は、フレーム（１２８；３２８；５２８）を含むことを特徴とする機械。
【請求項７０】
請求項６８又は６９記載の機械であって、磁界又は電界を生成するためのフィールド生成ユニット（２６６；７８２）が設けられ、前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６）の移動及び／又は位置に応答して作動信号を生成するために少なくとも１つの作動センサ（２６４；７７０）が設けられ、生成された作動信号は、前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６）の移動の結果として発生する、前記フィールド生成ユニット（２６６；７８２）により生成されたフィールドの変化及び／又はフィールド強度に関連づけられることを特徴とする機械。
【請求項７１】
請求項７０記載の機械であって、前記作動センサ（２６４；７７０）が前記フィールド生成ユニット（２６６，７８２）に結合されており、前記フィールド生成ユニット（２６６，７８２）によって生成されて前記作動センサ（２６４，７７０）の位置に作用しているフィールドに変化を生成するために、フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）が設けられ、この変化は前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６）の運動及び／又は位置変化の結果として生じるものであることを特徴とする機械。
【請求項７２】
請求項７０又は７１記載の機械であって、前記作動センサ（２６４；７７０）及びフィールド生成ユニット（２６６，７８２）は互いに固定して配置されることを特徴とする機械。
【請求項７３】
請求項７０〜７２のいずれか１つに記載の機械であって、前記作動センサが磁界センサ（２６４；７７０）であることを特徴とする機械。
【請求項７４】
請求項７３記載の機械であって、前記磁界センサはホールセンサ（２６４；７７０）であることを特徴とする機械。
【請求項７５】
請求項７１〜７４記載の機械であって、前記フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）が少なくとも部分的に磁気的に分極可能で、０ではない値の磁化率χmを有することを特徴とする機械。
【請求項７６】
請求項７５記載の機械であって、前記フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）は、少なくとも部分的に反磁性、常磁性、強磁性、反強磁性、或いはフェリ磁性であることを特徴とする機械。
【請求項７７】
請求項７５又は７６記載の機械であって、前記フィールド変化部材は、軟鉄要素（４４８；６４８；７８８）であることを特徴とする機械。
【請求項７８】
請求項７０〜７７のいずれか１つに記載の機械であって、前記フィールド生成ユニットは磁石（２６６；７８２）であることを特徴とする機械。
【請求項７９】
請求項７８記載の機械であって、前記磁石は永久磁石（２６６，７８２）であることを特徴とする機械。
【請求項８０】
請求項７８記載の機械であって、前記磁石（２６６，７８２）はコイルにより生成されることを特徴とする機械。
【請求項８１】
請求項７０〜８０のいずれか１つに記載の機械であって、前記作動センサ（２６４；７７０）はフィールド生成ユニット（２６６，７８２）の極の間に配置されていることを特徴とする機械。
【請求項８２】
請求項８１記載の機械であって、前記作動センサ（２６４；７７０）はリングコイルのギャップ内に配置されることを特徴とする機械。
【請求項８３】
請求項７０〜８２のいずれか１つに記載の機械であって、前記フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）の断面（７９８；８００）が前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６；７２８）の作動方向に（３０４；５０４；７９４）おいて変化することを特徴とする機械。
【請求項８４】
請求項８３記載の機械であって、前記断面（７９８；８００）が増加することを特徴とする機械。
【請求項８５】
請求項７０〜８４のいずれか１つに記載の機械であって、前記フィールド生成ユニット（２６６，７８２）は、リターンパスシステム（７７６）によって前記作動センサ（２６４；７７０）と結合されることを特徴とする機械。
【請求項８６】
請求項８５記載の機械であって、前記リターンパスシステム（７７６）が磁気リターンパスシステムであることを特徴とする機械。
【請求項８７】
請求項７０〜８６のいずれか１つに記載の機械であって、前記フィールド生成ユニット（２６６，７８２）、リターンパスシステム（７７６）、及び作動センサ（２６４；７７０）が凹部（２８４）を画定し、前記フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）が、前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６；７２８）の移動の結果として少なくとも部分的に前記凹部（２８４）内に導入可能となるように配置されていることを特徴とする機械。
【請求項８８】
請求項８７記載の機械であって、前記凹部（２８４）が、略長方形の断面を有することを特徴とする機械。
【請求項８９】
請求項７０〜８８のいずれか１つに記載の機械であって、前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６，７２８）が前記フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）を有することを特徴とする機械。
【請求項９０】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記フィールド生成ユニット（２６６）は、前記電源及び制御ユニット（１１０）に配置されていることを特徴とする機械。
【請求項９１】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記機械（１００；３００；５００；７００）は、少なくとも２つの異なる動作モードを有し、前記少なくとも１つの作動部材（１３６；３３６；５３６；７２８）の第１動作モード位置が第１動作モードに関連づけられており、前記少なくとも１つの作動部材（１３６；３３６；５３６；７２８）が前記第１動作モード位置から第２動作モード位置へと回転軸に関して回転可能であり、前記駆動ユニット（１００；３００；５００；７００）を前記第１動作モードから前記第２動作モードに切り替えるために、前記第２動作モード位置が前記機械（１００；３００；５００；７００）の第２動作モードに関連づけられていることを特徴とする機械。
【請求項９２】
請求項７〜９１のいずれか１つに記載の機械であって、全てのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）に対して同時に電流を供給可能であるとともに前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）の制御及び／又は調整のための空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法（Ａ）を、前記モータコントローラ（２４６，７２４）が実行可能であることを特徴とする機械。
【請求項９３】
請求項７〜９２のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）が、制御ユニット（７３６）及び電源ユニット（７４０）を含むことを特徴とする機械。
【請求項９４】
請求項９３に記載の機械であって、前記電源ユニット（７４０）が、前記少なくとも２つのモータ巻線のそれぞれに対して、２つのパワートランジスタ（Ｑ１；Ｑ２；Ｑ３；Ｑ４；  Ｑ５；Ｑ６）をそれぞれ含むことを特徴とする機械。
【請求項９５】
請求項５２〜９４のいずれか１つに記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）が電気的に整流されるブラシレスＤＣモータであることを特徴とする機械。
【請求項９６】
請求項９２〜９５のいずれか１つに記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）のロータ位置は、前記少なくとも２つのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）への電流供給を制御及び／又は調整することで決定可能であることを特徴とする機械。
【請求項９７】
請求項９６記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）のロータ位置を決定するために、前記少なくとも２つのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）の少なくとも一方が前記機械（１００；３００；５００；７００）の電源（２０６；７２２）から時間間隔ｔinterruptの間分離可能であり、前記少なくとも２つのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）の前記少なくとも１つにおけるＣＥＭＦ（逆起電力）が前記時間間隔ｔinterrupt中に測定可能であり、前記ロータ（１５０；３５０；５５０）の実位置は前記測定されたＣＥＭＦ（逆起電力）から計算することができることを特徴とする機械。
【請求項９８】
請求項９７記載の機械において、全てのモータ巻線は、時間間隔ｔinterruptの間、前記機械（１００；３００；５００；７００）の電源（２０６；７２２）から同時に分離可能であることを特徴とする機械。
【請求項９９】
請求項９７又は９８に記載の機械において、前記少なくとも２つのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）に印加される電圧は、前記時間間隔ｔinterruptの開始時又は開始前、或いはＣＥＭＦ（逆起電力）の測定前において測定可能であり、最低電圧が測定されるモータ巻線（１９９；３９９；５９９）は、所定の電位に接続可能であることを特徴とする機械。
【請求項１００】
請求項９９記載の機械において、前記所定の電位は接地であることを特徴とする機械。
【請求項１０１】
請求項９７〜１００のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記時間間隔ｔinterruptの間、遷移時間ｔtransientが経過する迄は前記ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定を行わないことを特徴とする機械。
【請求項１０２】
請求項９７〜１０１のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、ＣＥＭＦ（逆起電力）を決定するために、前記モータ巻線又は前記所定の電位に接続されていないモータ巻線（１９９；３９９；５９９）で電圧の挙動が測定可能であるように、かつ、前記遷移時間ｔtransientが、前記モータ巻線（１９９；３９９；５９９）に印加される電圧又は前記所定の電位に接続されていないモータ巻線（１９９；３９９；５９９）の電圧が時間の経過により一定もしくはほぼ一定となるまでの時間ｔconstantに少なくとも対応するように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１０３】
請求項９７〜１０２のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記時間間隔ｔinterruptに対して一定値が予め定められるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１０４】
請求項９７〜１０２のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記時間間隔ｔinterruptが可変となるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１０５】
請求項１０４記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記時間間隔ｔinterruptを、この時間間隔ｔinterruptの間に、モータ巻線に印加される電圧又は前記所定の電位に接続されていないモータ巻線（１９９；３９９；５９９）の電圧がその時間の経過により一定又はほぼ一定とみなせるように予め定めることができるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１０６】
請求項１０４又は１０５記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記時間ｔconstantが前記時間間隔ｔinterruptよりも大きいときは前記時間間隔ｔinterruptを大きくでき、及び／又は前記時間ｔconstantが前記時間間隔ｔinterruptよりも小さい場合は前記時間間隔ｔinterruptを小さくできるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１０７】
請求項１０４〜１０６のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記時間間隔ｔinterruptを変更可能で、特に、１回転毎に段階的に大きく又は小さくすることができるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１０８】
請求項９７〜１０７のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記ロータ（１５０；３５０；５５０）の特定の位置を、ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定により決定される前記ロータ（１５０；３５０；５５０）の実際の位置と比較可能であり、前記空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）のフィールド角は前記ロータ（１５０；３５０；５５０）の前記特定の位置と前記実際の位置との間から決定される差に応じて調整可能であるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１０９】
請求項９７〜１０８のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記少なくとも２つのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）の少なくとも１つのモータ電流が０にまで下落した後にのみ前記ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定が可能であるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１１０】
請求項１０９記載の前記主電源から独立した電源ユニット（２０６；７２２）及び前記モータコントローラ（２４６；７２４）が１つのユニット（１１０；７２０）を形成し、前記ユニット（１１０；７２０）が前記機械（１００；３００；５００；７００）に着脱自在に接続されることを特徴とする機械。
【請求項１１１】
請求項１０９又は１１０記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）が接続回路（７４２）を備え、この接続回路（７４２）は、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）が前記モータコントローラ（２４６；７２４）に接続されるまでは、前記モータコントローラ（２４６；７２４）のプロセッサ（７３８）を前記電源ユニット（２０６；７２２）には接続しないことを特徴とする機械。
【請求項１１２】
先行する請求項のいずれか１つに記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）が３つのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）を含むことを特徴とする機械。
【請求項１１３】
請求項９７〜１１２のいずれか１つに記載の機械であって、前記外科用機械（１００；３００；５００；７００）の回転速度範囲全体（７３０，７３２）は、低速回転用の少なくとも１つの低速回転速度範囲（７３０）と、この少なくとも１つの低速回転速度範囲（７３０）よりも高速回転用の少なくとも１つの高速回転速度範囲（７３２）と、に分割され、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）を制御及び／又は調整するための第１制御及び／又は調整方法（Ａ）を前記少なくとも１つの低速回転速度範囲（７３０）において実行可能であるように設計されており、かつ、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）を制御及び／又は調整するための第２制御及び／又は調整方法（Ｂ）を、前記少なくとも１つの高速回転速度範囲（７３２）において実行可能であることを特徴とする機械。
【請求項１１４】
請求項１１３記載の機械であって、前記第１の及び／又は第２の制御及び／又は調整方法（Ａ、Ｂ）は、パルス幅変調（ＰＷＭ）方法であることを特徴とする機械。
【請求項１１５】
請求項１１３又は１１４記載の機械であって、前記第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）は、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法であり、全てのモータ巻線に対して同時に電流供給可能であることを特徴とする機械。
【請求項１１６】
請求項１１３〜１１５のいずれか１つに記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）が回転速度検出センサを備え、前記モータコントローラ（２４６；７２４）が、前記第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）が、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は前記回転速度検出センサにより測定される実回転速度に応じて前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）に制御信号を与える前記外科用機械（１００；３００；５００；７００）の制御及び／又は調整方法であるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１１７】
請求項１１６記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）の実回転速度を検出するためにホールシステムが設けられ、前記ホールシステムには回転速度検出センサが含まれることを特徴とする機械。
【請求項１１８】
請求項１１３〜１１７のいずれか１つに記載の機械であって、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲（７３０）と前記少なくとも１つの高速回転速度範囲（７３２）との間の回転速度限界値（Ｄlimit1，Ｄlimit2）は、変更できないことを特徴とする機械。
【請求項１１９】
請求項１１３〜１１７のいずれか１つに記載の機械であって、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲（７３０）と前記少なくとも１つの高速回転速度範囲（７３２）との間の回転速度限界値（Ｄlimit1，Ｄlimit2）は、可変であることを特徴とする機械。
【請求項１２０】
請求項１１３〜１１９のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）から前記第２の制御及び／又は調整方法（Ｂ）への切り替えが第１のスイッチオーバー回転速度（Ｄlimit1）で発生し、前記第２の制御及び／又は調整方法（Ｂ）から前記第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）への切り替えが第２のスイッチオーバー回転速度（Ｄlimit2）で発生するように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１２１】
請求項１２０記載の機械であって、前記第１のスイッチオーバー回転速度（Ｄlimit1）が前記第２のスイッチオーバー回転速度（Ｄlimit2）以上であることを特徴とする機械。
【請求項１２２】
請求項１１３〜１２１のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記第１の制御及び／又は調整方法（Ａ）から前記第２の制御及び／又は調整方法（Ｂ）への切り替えが、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲（７３０）から前記少なくとも１つの高速回転速度範囲（７３２）への遷移時に自動的に発生し、その逆もしかりとなるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１２３】
請求項１１３〜１２２のいずれか１つに記載の機械であって、前記電気モータ（１２０；３２０；５２０；７１４）が３つのモータ巻線（１９９；３９９；５９９）を含むことを特徴とする機械。
【請求項１２４】
請求項７〜１２３のいずれか１つに記載の機械であって、前記機械（１００；７００）が第１及び第２作動部材（１３６、１３８；７２６，７２８）を含み、前記モータコントローラ（２４６；７２４）が、前記駆動部（１２０；７１４）の回転速度が前記第１作動部材（１３６；７２６）を作動させることにより前記モータコントローラ（２４６；７２４）に設定可能であるよう設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１２５】
請求項１２４記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）が、前記第２作動部材（１３８；７２８）の作動によって、前記駆動部（１２０；７１４）の時計回り動作から前記駆動部の反時計回り動作への切り替えが生じるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１２６】
請求項１２４又は１２５記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）が、前記駆動部（１２０；７１４）が時計回り動作及び／又は反時計回り動作及び／又は振動動作（２８６）及び／又はピルグリムステップ動作（２８４）が可能なように設計されており、前記振動動作中においては、前記駆動部（１２０；７１４）がその回転方向が、各場合において、等時間で交互に異なる方向に変わるように動作し、前記ピルグリムステップ動作（２８４）では、前記駆動部（１２０；７１４）がその回転方向が交互に異なる方向に変わるように動作し、各場合において、前記駆動部（１２０；７１４）が、第１回転方向での動作が第２回転方向での動作よりもある程度長くなるよう作動されることを特徴とする機械。
【請求項１２７】
請求項１２６記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）が、前記機械の時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作（２８６）及び／又はピルグリムステップ動作（２８４）への切り替え動作のために、前記作動部材（１３８；７２８）が少なくとも設定された切り替え時間ｔｚの間連続的に作動可能であるよう設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１２８】
請求項１２６又は１２７記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作（２８６）又はピルグリムステップ動作への切り替えのために前記第２作動部材（１３８；７２８）が、前記第１作動部材（１３６；７２６）が作動していない間に作動されるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１２９】
請求項１２７又は１２８記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、切り替え時間（ｔｚ）として２秒〜５秒の範囲の期間が設定可能であるよう設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１３０】
請求項１２６〜１２９のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記第２作動部材（１３８；７２８）が設定された切り替え時間（ｔｚ）作動し終えて、もはや作動されていない状態となった後でも、振動動作（２８６）又はピルグリムステップ動作（２８４）が維持されるように設計されることを特徴とする機械。
【請求項１３１】
請求項１２６〜１３０のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記駆動部（１２０；７１４）の振動動作（２８６）又はピルグリムステップ動作（２８４）から時計回り動作への切り替えが、前記第２作動部材（１３８；７２８）を前記設定された切り替え時間（ｔｚ）よりも短い期間作動させることにより行われるよう設計されることを特徴とする機械。
【請求項１３２】
請求項１２６〜１３０のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、前記駆動部（１２０；７１４）の振動動作（２８６）又はピルグリムステップ動作（２８４）から反時計回り動作への切り替えが、前記第２作動部材（１３８；７２８）を前記設定された切り替え時間（ｔｚ）より短い期間作動させることにより行われるよう設計されることを特徴とする機械。
【請求項１３３】
請求項１２６〜１３２のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）は、時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作（２８６）又はピルグリムステップ動作（２８４）に切り替えた後に、第１作動部材（１３６；７２６）の作動後に最初に前記駆動部（１２０；７１４）のピルグリムステップ動作への切り替えが発生するよう設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１３４】
請求項１２６〜１３３のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）が、前記第１作動部材（１３６；７２６）によって、切り替え回転速度よりも低い回転速度が設定される限り、前記機械（１００；７００）がピルグリムステップ動作（２８４）で動作できるよう設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１３５】
請求項１２６〜１３４のいずれか１つに記載の機械であって、前記モータコントローラ（２４６；７２４）が、前記第１作動部材（１３６；７２６）によって、切り替え回転速度よりも高い回転速度が設定されている場合、前記機械（１００；７００）がピルグリムステップ動作（２８４）から振動動作（２８６）へと切り替え可能であるように設計されていることを特徴とする機械。
【請求項１３６】
ロータと少なくとも２つのモータ巻線を含んだ電気モータと、前記電気モータを制御及び／又は調整するためのモータコントローラと、を含む外科用機械の制御及び／又は調整方法であって、前記モータコントローラによって空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法が実行されることを特徴とする方法。
【請求項１３７】
請求項１３６記載の方法であって、
前記モータコントローラが制御ユニット及び動力ユニットを含むことを特徴とする方法。
【請求項１３８】
請求項１３７記載の方法であって、前記動力ユニットが、前記少なくとも２つのモータ巻線のそれぞれに対して、２つのパワートランジスタをそれぞれ含むことを特徴とする方法。
【請求項１３９】
請求項１３６〜１３８のいずれか１つに記載の方法であって、前記電気モータがブラシレスＤＣモータであることを特徴とする方法。
【請求項１４０】
請求項１３６〜１３９のいずれか１つに記載の方法であって、前記電気モータのロータ位置は、前記少なくとも２つのモータ巻線への電流供給を制御及び／又は調整することで決定されることを特徴とする方法。
【請求項１４１】
請求項１４０記載の方法であって、前記電気モータのロータ位置を決定するために、前記少なくとも２つのモータ巻線の少なくとも一方が前記機械の電源から時間間隔ｔinterruptの間分離可能であり、前記少なくとも２つのモータ巻線の前記少なくとも１つにおけるＣＥＭＦ（逆起電力）が前記時間間隔ｔinterrupt中に測定可能であり、前記ロータの実位置は前記測定されたＣＥＭＦ（逆起電力）から計算することができることを特徴とする方法。
【請求項１４２】
請求項１４１記載の方法であって、全てのモータ巻線は、時間間隔ｔinterruptの間、前記機械の電源から同時に分離可能であることを特徴とする方法。
【請求項１４３】
請求項１４１又は１４２記載の方法であって、前記少なくとも２つのモータ巻線に印加される電圧は、前記時間間隔ｔinterruptの開始時又は開始前、或いはＣＥＭＦ（逆起電力）の測定前において測定可能であり、最低電圧が測定されるモータ巻線は、所定の電位に接続可能であることを特徴とする方法。
【請求項１４４】
請求項１４３記載の方法であって、前記所定の電位が接地であることを特徴とする方法。
【請求項１４５】
請求項１４１〜１４４のいずれか１つに記載の方法であって、前記時間間隔ｔinterruptの間、遷移時間ｔtransientが経過する迄は前記ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定を行わないことを特徴とする方法。
【請求項１４６】
請求項１４１〜１４５のいずれか１つに記載の方法であって、ＣＥＭＦ（逆起電力）を決定するために、電圧の挙動がモータ巻線で測定可能であるか、又は、モータ巻線が前記所定の電位に接続されておらず、かつ、前記遷移時間ｔtransientは、モータ巻線に印加される電圧又は前記所定の電位に接続されていないモータ巻線の電圧が時間の経過により一定もしくはほぼ一定となるまでの時間ｔconstantに少なくとも対応することを特徴とする方法。
【請求項１４７】
請求項１４１〜１４６のいずれか１つに記載の方法であって、前記時間間隔ｔinterruptに対して一定値が予め定められていることを特徴とする方法。
【請求項１４８】
請求項１４１〜１４７のいずれか１つに記載の方法であって、前記機械の操作中に前記時間間隔ｔinterruptが変更されることを特徴とする方法。
【請求項１４９】
請求項１４８記載の方法であって、前記時間間隔ｔinterruptは、この時間間隔ｔinterruptの間に、モータ巻線に印加される電圧又は前記所定の電位に接続されていないモータ巻線の電圧がその時間の経過により一定又はほぼ一定とみなせるように予め定められていることを特徴とする方法。
【請求項１５０】
請求項１４８又は１４９記載の方法であって、前記時間ｔconstantが前記時間間隔ｔinterruptよりも大きいときは前記時間間隔ｔinterruptが増加され、及び／又は前記時間ｔconstantが前記時間間隔ｔinterruptよりも小さい場合は前記時間間隔ｔinterruptが減少されることを特徴とする方法。
【請求項１５１】
請求項１４８〜１５０のいずれか１つに記載の方法であって、前記時間間隔ｔinterruptが周期的に変更、特に、増加又は減少され、この変更は段階的、特に回転毎になされることを特徴とする方法。
【請求項１５２】
請求項１４１〜１５１のいずれか１つに記載の方法であって、ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定後、のモータラインが前記機械の前記電源に再接続されることを特徴とする方法。
【請求項１５３】
請求項１４１〜１５２のいずれか１つに記載の方法であって、前記ロータの特定の位置を、ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定により決定される前記ロータの実際の位置と比較可能であり、前記空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）のフィールド角は前記ロータの前記特定の位置と前記実際の位置との間から決定される差に応じて調整可能であることを特徴とする方法。
【請求項１５４】
請求項１４１〜１５３のいずれか１つに記載の方法であって、前記少なくとも２つのモータ巻線の少なくとも１つのモータ電流が０にまで下落した後にのみ前記ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定が可能であることを特徴とする方法。
【請求項１５５】
請求項１３６〜１５４のいずれか１つに記載の方法であって、前記機械への電源供給のために、主電源から独立した電源、特に電池が用いられることを特徴とする方法。
【請求項１５６】
請求項１５５記載の方法であって、前記主電源から独立した電源及び前記モータコントローラが１つのユニットを形成し、前記ユニットは、前記機械を操作させる前に前記機械に接続されることを特徴とする方法。
【請求項１５７】
請求項１５５又は１５６に記載の方法であって、前記電気モータが前記モータコントローラに接続されるまでは、前記モータコントローラのプロセッサは前記主電源から独立した電源に接続されないことを特徴とする方法。
【請求項１５８】
請求項１３６〜１５７のいずれか１つに記載の方法であって、３つのモータ巻線を備えた電気モータが使用されることを特徴とする方法。
【請求項１５９】
請求項１３６〜１５８のいずれか１つに記載の方法であって、前記外科用機械の回転速度範囲全体は、低速回転用の少なくとも１つの低速回転速度範囲と、この少なくとも１つの低速回転速度範囲よりも高速回転用の少なくとも１つの高速回転速度範囲と、に分割され、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲において前記空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法が実行されることを特徴とする方法。
【請求項１６０】
請求項１５９記載の方法であって、前記外科用機械を制御及び／又は調整する第２の方法であるパルス幅変調（ＰＷＭ）方法を、前記少なくとも１つの高速回転速度範囲において実行することを特徴とする方法。
【請求項１６１】
請求項１３６〜１６０のいずれか１つに記載の方法、又は請求項１３６の前段部に記載の方法、又は請求項１３６の前段部及び請求項１３７〜１６０のいずれか１つに記載の方法であって、前記外科用機械の回転速度範囲全体は、低速回転用の少なくとも１つの低速回転速度範囲と、この少なくとも１つの低速回転速度範囲よりも高速回転用の少なくとも１つの高速回転速度範囲と、に分割され、前記電気モータを制御及び／又は調整するための第１の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの低速回転速度範囲で実行され、かつ、前記電気モータを制御及び／又は調整するための第２の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの高速回転速度範囲で実行可能されることを特徴とする方法。
【請求項１６２】
請求項１６１記載の方法であって、前記第１の及び／又は第２の制御及び／又は調整方法は、パルス幅変調（ＰＷＭ）方法であることを特徴とする方法。
【請求項１６３】
請求項１６１又は１６２記載の方法であって、前記第１の制御及び／又は調整方法が、全てのモータ巻線に対して同時に電流供給可能である空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法であることを特徴とする方法。
【請求項１６４】
請求項１６１〜１６３のいずれか１つに記載の方法であって、センサレス電気モータである電気モータが使用されることを特徴とする方法。
【請求項１６５】
請求項１６１〜１６３のいずれか１つに記載の方法であって、前記電気モータが回転速度検出センサを備え、前記第１の制御及び／又は調整方法が前記外科用機械の制御及び／又は調整方法であり、モータコントローラが前記回転速度検出センサにより測定される実回転速度に応じて前記電気モータに制御信号を与えることを特徴とする方法。
【請求項１６６】
請求項１６５記載の方法であって、前記電気モータの実回転速度を検出するためにホールシステムが設けられ、前記ホールシステムには回転速度検出センサが含まれることを特徴とする方法。
【請求項１６７】
請求項１６１〜１６６のいずれか１つに記載の方法であって、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲と前記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値は、前記機会の作動中は変更できないことを特徴とする方法。
【請求項１６８】
請求項１６１〜１６７のいずれか１つに記載の方法であって、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲と前記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値は、可変であることを特徴とする方法。
【請求項１６９】
請求項１６１〜１６８のいずれか１つに記載の方法であって、前記第１の制御及び／又は調整方法から前記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えが第１のスイッチオーバー回転速度で発生し、前記第２の制御及び／又は調整方法から前記第１の制御及び／又は調整方法への切り替えが第２のスイッチオーバー回転速度で発生することを特徴とする方法。
【請求項１７０】
請求項１６９記載の方法であって、前記第１のスイッチオーバー回転速度が前記第２のスイッチオーバー回転速度以上であることを特徴とする方法。
【請求項１７１】
請求項１６１〜１７０のいずれか１つに記載の方法であって、前記第１の制御及び／又は調整方法から前記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えが、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲から前記少なくとも１つの高速回転速度範囲への遷移時に自動的に発生し、その逆もしかりとなるように設計されていることを特徴とする方法。
【請求項１７２】
請求項１３６の前段部、又は請求項１３６〜１７１のいずれか１つ、又は請求項１３６の前段部及び請求項１３６〜１７１のいずれか１つ、に記載の方法であって、前記機械は第１及び第２作動部材を有し、前記電気モータの回転速度は、前記第１作動部材を作動させることで前記モータコントローラにより設定されることを特徴とする方法。
【請求項１７３】
請求項１７２記載の方法であって、前記電気モータの時計回り動作から前記電気モータの反時計回りの動作への切り替えは、前記第２作動部材の作動により引き起こされることを特徴とする方法。
【請求項１７４】
請求項１３６〜１７３のいずれか１つに記載の方法であって、前記機械は時計回り動作及び／又は反時計回り動作及び／又は振動動作及び／又はピルグリムステップ動作で可能なように設計されており、前記振動動作中においては、前記電気モータがその回転方向が等時間で交互に異なる方向に変わるように動作し、前記ピルグリムステップ動作では、前記電気モータがその回転方向が交互に異なる方向に変わるように動作し、各場合において、前記電気モータが時計回りでの動作が反時計回りでの動作よりもある程度長くなっているように作動されることを特徴とする方法。
【請求項１７５】
請求項１７４記載の方法であって、前記機械の時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作又はピルグリムステップ動作への切り替え動作のために、前記第２作動部材が少なくとも設定された切り替え時間の間連続的に作動されることを特徴とする方法。
【請求項１７６】
請求項１７４又は１７５記載の方法であって、時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作及び／又はピルグリムステップ動作への切り替えのために前記第２作動部材が、前記第１作動部材が作動していない間に作動されることを特徴とする方法。
【請求項１７７】
請求項１７５又は１７６記載の方法であって、切り替え時間として２秒〜５秒の範囲の期間が設定されていることを特徴とする方法。
【請求項１７８】
請求項１７５〜１７７のいずれか１つに記載の方法であって、前記第２作動部材が設定された切り替え時間作動し終えて、もはや作動されていない状態となった後でも、振動動作及び／又はピルグリムステップ動作が維持されることを特徴とする方法。
【請求項１７９】
請求項１７４〜１７８のいずれか１つに記載の方法であって、振動動作又はピルグリムステップ動作から時計回り動作への切り替えが、前記第２作動部材を前記設定された切り替え時間よりも短い期間作動させることにより行われることを特徴とする方法。
【請求項１８０】
請求項１７４〜１７８のいずれか１つに記載の方法であって、振動動作又はピルグリムステップ動作から反時計回り動作への切り替えが、前記第２作動部材を前記設定された切り替え時間より短い期間作動させることにより行われることを特徴とする方法。
【請求項１８１】
請求項１７４〜１８０のいずれか１つに記載の方法であって、時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作又はピルグリムステップ動作に切り替えた後に、前記第１作動部材（１３６；７２６）の作動後に最初にピルグリムステップ動作への切り替えが発生することを特徴とする方法。
【請求項１８２】
請求項１７４〜１８１のいずれか１つに記載の方法であって、前記第１作動部材によって、切り替え回転速度よりも低い回転速度が設定される限り、前記機械がピルグリムステップ動作で動作することを特徴とする方法。
【請求項１８３】
請求項１８２に記載の方法であって、前記第１作動部材によって、切り替え回転速度よりも高い回転速度が設定されている場合、前記機械がピルグリムステップ動作から振動動作へと切り替えられることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングと外科用駆動部とを備えた外科用機械に関する。
【０００２】
本発明は更に、ロータと少なくとも２つのモータ巻線とを含む電気モータの形態を好ましくはとる駆動部と、この駆動部を制御及び／又は調整するためのモータコントローラと、を備えた外科用機械の制御及び／又は調整方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
冒頭で述べた類の機械は、外科手術において様々な変形例及び実施形態により使用されている。そのような機械の例としては、ドリル、ミル、及び鋸（特に、ジグソー及びオシレーティングソー）が挙げられる。場合によっては、そのような機械の設計と動作のいずれもが非常に複雑なものとなる。更に、この機械のメンテナンス及びクリーニングに関する問題が繰り返し生じてしまう。
【特許文献１】DE 80 00 592 U1
【特許文献２】DE 202 02 724 U1
【特許文献３】US 2,244,683
【特許文献４】US 4,091,880
【特許文献５】US 6,059,806
【特許文献６】WO 98/06338
【特許文献７】US 2003/0155878 A1
【特許文献８】US 5,268,622
【特許文献９】WO 96/01521 (US 5,107,151、US 5,677,605)
【特許文献１０】US 5,689,159
【特許文献１１】WO 97/50171
【特許文献１２】US 2002/044472 (US 6,653,149 B2)
【特許文献１３】WO 2004/036755 (US 6,819,078 B2)
【特許文献１４】WO 03/052919 A2 (US 6,885,163 B2)
【特許文献１５】DE 198 46 831 A1 (US 6,249,094 B1)
【特許文献１６】US 6,068,544
【特許文献１７】US 5,994,867
【特許文献１８】US 6,013,991
【非特許文献１】Felix Jenny/Dieter Wueest, "Steuerverfahren fuer selbstgefuehrte Stromrichter", (C) 1995 vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zuerich und B.G. Teubner Stuttgart
【非特許文献２】FPGA-Based SVPWM Control IC for 3-Phase PWM Inverters Ying-Yu Tzou, Member, IEEE, Hau-Jean Hsu, and Tien-Sung kuo Power Electronic and Motion Control Labl, Institute of Control Engineering, National Chiao Tung Univ., Taiwan, R.O.C.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、取り扱いが容易になるよう、冒頭で述べた類の機械や方法を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、冒頭で述べた類の外科用機械において、本発明に従い、前記駆動部と前記ハウジングとが着脱自在に直接的又は間接的に接続可能とされることで達成される。
【０００６】
従って、前記外科用機械は、例えば前記駆動部と前記ハウジングとを分離することで、特に容易に分解することができる。前記駆動部は、例えば対応する取付け機構によって、直接前記ハウジングに接続することもできる、或いは、例えば前記ハウジングに直接的に接続可能な２つの要素間にクランプ留めすることによって、前記ハウジングに間接的に接続することもできる。前記駆動部は、このように、簡素な方法で取り外すことができ、例えば、クリーニングのために、特に、故障時においてはモータ交換のために、或いはメンテナンスのために、取り外すことができる。
【０００７】
前記ハウジングは、少なくとも２つの開口部を含むことが好ましい。例えば、前記ハウジングの一方の開口部を通じて前記駆動部を組み入れ、他方の開口部又はその同じ開口部を通じて前記機械の電源ユニットを組み入れることができる。しかしながら、組み立て又はメンテナンスを行うために、更なるコンポーネントアセンブリ或いはコンポーネントを簡単に前記ハウジングに組み入れ、或いは取り外すために、開口部を２つ以上、例えば３つ或いは４つ設けることも可能である。
【０００８】
好適には、前記機械は、前記ハウジングを通じて導入可能な電源ユニットを含む。このため、主電源を使わずに前記機械を動作させることが可能となり、従って、主電源を使って動作させるために必要とされるケーブル接続を完全になくすことができる。
【０００９】
前記機械は前記電源ユニットを持たずに完全に洗浄可能及び／又は減菌可能であることが好ましい。従って、一方で、前記機械は、例えば手術室のような無菌領域内で、この無菌領域に細菌が侵入するというリスクを冒すことなく使用することが保証される。他方、前記機械もまた、洗浄中、特に、洗浄機或いは食洗器内において損傷を受けることを防ぐことができる。
【００１０】
原則として、主電源につながれるＤＣ電源を外科用機械電源ユニットとして選択することが想定される。しかしながら、前記機械の電源として、主電源から独立した電源ユニットが設けられることが特に好ましい。特に、バッテリ或いは再充電可能なアキュムレータを用いることが有利である。更に、燃料電池を使用することも想定できる。前記機械は、外科的処置の間に、煩雑なケーブル接続を用いることなく所望の手法で用いることができる。
【００１１】
前記駆動部を所望の回転速度又は所望の回転方向で動作可能とするために、前記機械が前記駆動部の制御及び／又は調整を行うための制御及び／又は調整ユニットを含むことが好ましい。
【００１２】
好適には、この制御及び／又は調整ユニットは、モータコントローラである。これは、例えば、前記ハウジングに或いは直接前記駆動部に、配置することができる。
【００１３】
本発明の更に好適な実施形態によれば、前記電源供給ユニットと前記制御及び／又は調整ユニットとが、その全体を前記ハウジング内に導入可能な電源及び制御ユニットを形成するようにもできる。このようにして、前記外科用機械を、前記電源と前記制御及び／又は調整ユニットとから分離して洗浄することができる。電源及び制御ユニットを設けることで、外科的処置のための前記機械の組み立て及び準備も容易とされる。
【００１４】
好適には、前記ハウジングの一部は、前記駆動部用の受容スペースを形成する。更に、前記ハウジングの一部によりこの前記機械のグリップを形成し、前記電源及び制御ユニットを前記グリップ内に挿入可能とすることが好ましい。通常重たいものである電源ユニットを、これにより操作者の手の中に直接配するようにできることから、この設計によって前記機械の取り扱いを特に良好なものとすることができる。更に、前記電源及び制御ユニットは簡素な方法で交換することができる。
【００１５】
前記電源及び制御ユニットは、前記電源ユニットを充電器に接続するための充電用接点、及び前記駆動部に接続するための接続用接点を含むことが好ましい。これにより、原則的に、前記駆動部に接続された前記電源及び制御ユニットを前記駆動部から分離することなく充電することができる。更に、前記接続用接点に接続されたモータコントローラへのダメージも防がれる。一体化されたモータコントローラを有しないものとして提供された、つまり、電源及び制御ユニットしては提供されていない従来の電源ユニットでは、前記接続用接点は、原則として、充電用接点にもなる。提案された実施形態においては、更なる充電用接点が必要であるが、これらを提供することで、前記機械の全体的な取り扱いがより簡素なものとなる。
【００１６】
前記電源ユニットを簡素かつ迅速に充電するために、４つの充電用接点を用いることが都合がよい。
【００１７】
モータ接点の数を最小限にするために、前記駆動部は、各々２つのモータ巻線に接続された、少なくとも２つのモータ巻線及び少なくとも２つのモータ接点を有することが好ましい。
【００１８】
前記駆動部は、好適には、３つのモータ巻線及び３つのモータ接点を有する。特に、各モータ接点は、それぞれ後段のモータに接続された２つの前記モータ巻線に接続することができる。前記モータ接点は、互いに平行に突出した接続ピンの形態として、前記駆動部から突出していることが好ましい。その結果、前記モータ接点を、例えば単にモータ接点をともに押すだけで、前記電源及び制御ユニットの前記接続用接点に簡単に接続することができる。
【００１９】
前記モータ接点の安定性を増加させるため、前記接続ピンをソリッドな構造とすることが望ましい。更に、前記モータ接点が腐食する危険性を最小限に抑制することができる。複数のスプリング要素からなる接続ピンと比較すると、ソリッドな接続ピン又は外側が閉鎖されているスリーブ状の接続ピンは、細菌が発生可能となるこれらの間のスペース或いは空洞が存在しないことから、洗浄をより良好に行うことができる。更に、前記モータ接点と充電用接点との双方を金メッキすることができ、その結果、前記接点における腐食耐性が向上し、従って、前記機械の洗浄を頻繁に行った後、特に、減菌処理の後であっても、前記駆動部と前記電源及び制御ユニットとの間に常に完全な接触が確立される。
【００２０】
前記駆動部と前記電源及び制御ユニットとの間の接続を安全なものとするために、前記電源及び制御ユニットは、接続ピンに対応する接続ソケットを含むことが好ましい。このようにして、前記電源及び制御ユニットは、単にそれらをともに押すことで前記駆動部に接続することができる。
【００２１】
ソリッドな構造の接続ピン或いは閉鎖スリーブ形状の接続ピンの場合には、接続ソケットが略中空−円筒状構造であって、クランプ留めの手法によってこのコンタクトピンを保持するための弾性壁部を含むことが特に好ましい。この構成によって、接続ソケットと前記モータ接点の間に、前記電源及び制御ユニットを頻繁に交換した後であっても安全な接触を確立することができる。
【００２２】
本発明の好適実施形態によれば、前記電源及び制御ユニットには、作動部材によって非接触で作動可能な回転速度設定センサを備えた回転速度設定ユニットを含むことができる。このように、前記作動部材と前記回転速度設定ユニットの間の電気接続は不要である。例えば、前記作動部材は前記ハウジングに接続され、従って前記機械と一緒に洗浄される。一方、前記電源及び制御ユニットは前記機械の洗浄の前に取り出すことができ、このようにして、腐食及び接触に関する問題を容易に回避することができる。
【００２３】
異なる動作モードで前記機械を動作可能とするために、前記電源及び制御ユニットは、前記作動部材によって非接触で作動可能な、少なくとも1つの動作モード切り替えセンサを有することが好ましい。前記動作モード切り替えセンサが非接触で作動可能であることから、前記作動部材と前記モータコントローラの間の電気的な接続を完全になくすことができる。従って、腐食に関する問題が回避され、前記作動部材の線上性が最適化されることが保証される。
【００２４】
原則として、少なくとも1つの前記動作モード切り替えセンサを、磁石又は軟鉄要素によって非接触で動作可能であるホールセンサとすることが想定できる。この少なくとも1つの前記動作モード切り替えセンサは、好ましくは、作動部材によって非接触で作動可能であるライトバリアである。例えば、前記ハウジングに対しての移動のために前記ハウジングに装着された作動部材は、前記電源及び制御ユニット上に設けられたライトバリアを遮断又は開放し、例えば、第１動作モードから第２動作モードに切り替えを行う。
【００２５】
好適には、前記機械における、ある動作モードをアクティブに又は非アクティブにするために少なくとも1つの動作モードアクティブ化センサが設けられる。例えば、前記機械の特定の動作モード、例えば振動動作又はピルグリムステップ動作は、これにより所望の手法によりアクティブに又は非アクティブにでき、特に、永久的にもアクティブに又は非アクティブにできる。
【００２６】
原則として、動作モードアクティブ化センサを、手動で動作可能なスイッチ要素とすることも想定される。しかしながら、動作モードアクティブ化センサをライトバリアとし、このライトバリアを動作モードアクティベーション作動部材によって非接触で作動可能とすることが好ましい。更に、動作モードアクティブ化センサを、誘導センサ又は容量性センサ又はスイッチ要素の形態として構成することが好ましい。
【００２７】
好適には、ライトバリアは赤外線バリアである。これにより、動作モードアクティブ化センサ及び／又は動作モード切換センサを、好適には、赤外線バリアとして構成することができる。従って、これら２つのセンサもまた、特に、光線を通さないハウジング内に保護された手法で配置可能である。これにより、意図せずに触れてしまうことによるダメージだけでなく、洗浄中におけるダメージによるセンサに対するリスクも避けることができる。
【００２８】
好適には、前記駆動部は動作モードアクティベーション作動部材を備える。これにより、前記機械に何らかの駆動部をインストールする場合、一つ又はそれ以上の動作モードを永久的にアクティブに又は非アクティブにするか否かを予め設定することができる。この目的のために、前記少なくとも一つの動作モードアクティベーション作動部材は、例えば、前記動作モードアクティブ化センサと相互作用するように配置される。前記動作モードアクティベーション作動部材を設けたことで、ある動作モードに対して前記駆動部のコーディングを簡素な方法で達成することができる。
【００２９】
特にコンパクトなデザインの前記機械に対しては、前記電源及び制御ユニットが前記動作モードアクティブ化センサを備えることが好ましい。従って、前記動作モードアクティブ化センサは、故障した場合には、前記電源及び制御ユニットと一緒に簡素な手法で交換することができる。前記電源及び制御ユニットが交換可能であることから、更に、前記電源及び制御ユニットの一部が故障した場合、オペレータによってこの故障を非常に簡単に取り除くことができ、即ち、その故障した前記電源及び制御ユニットを適正に動作する電源及び制御ユニットと交換することで非常に簡単に取り除くことができるという利点がある。その後、前記電源及び制御ユニットのメンテナンスを前記機械とは別個に実行することができ、この前記機械は、別の前記電源及び制御ユニットによって更に作動させることが可能である。
【００３０】
前記ハウジングは、チタン製である場合、特に頑健であり、耐腐食性を有する。更に、これにより特に軽くもなる。
【００３１】
前記機械の分解を最適化するために、前記ハウジングに対して接続可能なフレームを設け、前記駆動部をこのフレームに着脱自在に接続することができることが好ましい。これにより、前記ハウジングから前記フレームを分離することによって、前記ハウジングから前記駆動部を分離することが可能となる。特に、フレームが前記機械の更なるコンポーネント又はコンポーネントアセンブリを備える場合、これによって前記機械は、例えばメンテナンス又は洗浄のために、簡単に分解可能となる。
【００３２】
本発明の好適実施形態によれば、前記駆動部の作動スピード及び／又は回転方向及び／又は作動モードを設定するために、少なくとも１つの作動部材を設けることが可能である。前記作動部材は、例えば、可動となるように装着された前記作動部材又は圧力を感受する前記作動部材とすることができ、例えば圧力センサ、とすることができる。
【００３３】
更に前記機械の前記設計を単純化するために、少なくとも１つの前記作動部材を、プッシュボタンユニットを形成するようフレームに対して着脱自在に接続可能とすることが好ましい。従って、少なくとも１つの前記作動部材は前記プッシュボタンユニットの一部になり、このプッシュボタンユニットは前記ハウジングからその全体を取り外すことも可能となる。特に、この少なくとも１つの前記作動部材は、動作モード切り替えセンサ及び／又は動作モードアクティブ化センサをアクティブにすることも可能となる。
【００３４】
本発明の更なる好適実施形態によれば、外科用ツールに接続するために結合装置を提供することも可能である。前記結合装置によって、前記機械の前記駆動部は特に外科用ツールに接続可能となり、又は所望の手法でツールを動かす、例えば鋸を用いる場合で行われるように回転させるか振動させる、ために、ギアユニットにも接続可能である。
【００３５】
前記機械の分解性を改善するために、前記結合装置がフレームに対して着脱自在に接続可能であることが好ましい。その結果、例えば、前記結合装置がフレームから取り外される場合、前記駆動部のロータを前記駆動部及び前記ハウジングから取り外すことが可能である。そのような実施形態では、前記結合装置は、同時にロータ用カウンタベアリングとなることもでき、必須ではないが、ロータ用のベアリング要素を含まなければならない。
【００３６】
結合装置は、結合レセプタクル内に外科用ツール又は器具の結合要素を固定するための少なくとも1つのロック要素を含むことが好ましい。前記ロック要素を用いることで、前記ツール、ギアユニット、又は前記器具の前記結合要素が前記結合レセプタクルと係合するときに前記機械から外れてしまうことを防ぐことが可能となる。
【００３７】
前記ツール、前記ギアユニット、又は前記器具の結合要素を前記結合レセプタクル内に簡素な手法で固定するために、少なくとも一つのロック要素を前記結合装置の長手軸に対して横方向に移動可能として、挿入位置において前記結合要素を挿入するための前記結合レセプタクルを開放し、結合位置において結合レセプタクルを閉鎖することが好ましい。
【００３８】
前記機械に接続された前記ツール又は前記器具が意に反して外れることがないようにするために、少なくとも１つのロック要素を、その基本位置が結合位置となるようにすることが好ましい。
【００３９】
この少なくとも１つのロック要素は、好ましくは、前記基本位置に弾性により付勢されて保持される。前記ロック要素が、前記基本位置から前記挿入位置、或いは他の所望の位置に移されると、この場合、弾性による付勢力によって、前記ロック要素は、リリースされた後に、基本位置に戻されることになる。
【００４０】
前記結合レセプタクルに前記結合要素を導入することによって、少なくとも１つの前記ロック要素を、前記結合位置から前記挿入位置へと移動可能とすることが特に好ましい。このような構成の結合装置により、オペレータはいずれの作動要素をも作動させる必要はなく、前記結合要素を前記ロック要素に対して移動させるだけで十分であり、これにより、前記ロック要素は、自動的に前記挿入位置へと移動し、従って前記結合要素は、前記器具又は前記ツールを前記機械に接続するために前記結合レセプタクル内に完全に導入される。
【００４１】
前記ロック要素は、少なくとも１つの前記ロック要素が第１スライド表面を含むときに、前記結合要素を前記結合レセプタクル内に導入することで、前記結合位置から前記挿入位置へと、特に簡単に移動することができる。このスライド表面上で、前記結合要素がスライドして前記ロック要素が前記結合位置から前記挿入位置へと移動可能である。例えば、スライド表面が適切に与えられている場合、前記結合装置の長手軸と平行に前記結合要素を移動させることによって、前記ロック要素は前記結合装置の長手方向に対して横方向に移動することができる。
【００４２】
前記ロック要素が第２スライド表面を有し、かつ前記ロック要素が、前記結合レセプタクル内への前記ロック要素の挿入後に、前記第２スライド表面が前記結合要素上でスライドして前記結合要素を前記結合レセプタクル内で遊びがないように保持するように搭載される場合、前記結合レセプタクル内での前記結合要素のロックは特に簡素なものとなる。例えば、前記結合レセプタクル内に前記結合要素を導入した後に前記基本位置へと戻されるように、前記ロック要素は弾性により付勢され、その後、前記第２スライド表面が前記結合要素上でスライドして、前記結合要素を前記結合レセプタクル内に固定し、より特定的には、遊びがないようにされる。これにより弾性による付勢によって、前記ロック要素はそれ以上遊びがなくなるよう十分なまでに離れた位置に正確に移動され、前記結合要素と前記結合レセプタクルとの間での前記ロック要素の移動方向に対して横方向に維持されて遊びがなくなるにようにされる。
【００４３】
ツール、ギアユニット或いは器具への前記機械の接続は、少なくとも１つの結合レセプタクルが、前記結合装置の長手軸方向に沿って伸びるとともに前記結合装置の前記長手方向に同軸に配置されたツールレセプタクルに接する凹部である場合、及び前記少なくとも１つの結合装置が前記器具又はツールから径方向に突きだしているとともに前記結合レセプタクル内に導入可能な突出部である場合、特に簡素となる。前記機械に接続される前記器具又はツールは、前記長手軸に平行な結合部分を前記結合装置の前記ツールレセプタクル内に入れて導入可能であり、前記結合要素は前記結合レセプタクルに同時に係合又は入れ込まれる。
【００４４】
前記ツール又は器具、及び前記結合装置の設計、従って前記機械の設計は、前記突出部が筒状ピンである場合に、特に簡素なものとなる。特に、ロック要素は、そのようなピン上を特に良好にスライド可能となる。
【００４５】
前記機械と器具又はアクセサリ部とが確実に接続されることを保証するために、１つの結合要素のそれぞれに対して１つのロック要素をそれぞれ備えた、３つの結合レセプタクルを設けることが好ましい。
【００４６】
前記機械を普遍的に使用可能とするために、前記駆動部に着脱自在に接続可能なギアを設けることが好ましい。例えば、その後に器具又はツール、例えばドリル又は鋸刃、を所望の手法により前記ギアに接続することができる。前記駆動部に対して前記ギアが着脱自在に接続可能であることから、前記機械は、個々のコンポーネントアセンブリへと好適な方法で分解することができる。
【００４７】
前記ハウジングからより大きなコンポーネントアセンブリをまとめて分離可能とするために、前記ギアが前記フレームに着脱自在に接続可能であることが好ましい。その後、前記ギアは前記フレームと共に前記ハウジングから分離することができる。
【００４８】
前記駆動部によって提供されるトルク又は回転速度がある外科的な目的のために増加すべきか減少すべきかに応じて、前記ギアが、ステップダウンギア又はステップアップギアであることが好ましい。
【００４９】
本発明の好適実施形態によれば、前記ギアによって、前記駆動部の駆動軸の回転運動が、ツールに接続可能な結合部の振動運動に変換可能とすることができる。この構成は、例えば鋸として前記機械を使用することを可能にする。例えば、鋸刃は前記結合部に接続可能であり、例えば回転軸に関して又は長手方向での振動運動によって、ジグソー及び振動ペンデュラム鋸の双方を提供することができる。
【００５０】
前記結合部の振動運動が、駆動軸の長手軸の延長として発生することが可能となるように前記結合部が装着される場合、前記機械の設計は特にコンパクトとなる。例えば、ジグソーはこのように構成可能で、前記鋸刃が直接前記駆動部の長手軸の延長として前記結合部に接続することが可能であり、これにより、前記機械を特にスリムに設計することが可能となる。
【００５１】
前記ギアが円筒ギアによって駆動される偏心器を含む場合、前記結合部の振動運動を可能とする前記ギアの前記設計は特に簡素なものとなる。前記駆動部のロータの回転運動は、このようにして偏心器の振動運動に変換することができる。
【００５２】
前記結合部の振動運動を駆動軸の長手軸の延長として発生可能とするために、前記円筒ギアは、前記駆動軸の前記長手方向に対する横方向軸に関して回転するよう設けられたかさ歯車を備えることが好ましく、前記かさ歯車は偏心器を動かし、前記偏心器は前記かさ歯車の長手軸に平行に突出することが好ましい。
【００５３】
本発明の好適実施形態によれば、前記ハウジングの少なくとも２つの開口部を閉じるために、少なくとも２つのクロージャー要素を提供することができる。一方、前記ハウジング内に配置された部分は、これにより、ハウジングから意に反して出てきてしまうことが防がれる。他方では、前記ハウジングに配置された前記機械の前記部分、要素或いはコンポーネントアセンブリは、外部の影響から保護される。
【００５４】
前記フレームがクロージャー要素を形成する場合、前記機械の設計は特に簡素なものとなる。
【００５５】
機械の内部、或いは前記ハウジングの内部に細菌が入り込むのを防ぐために、少なくとも２つの開口部を、液密に密閉することが好ましい。とりわけ、電源及び制御ユニットを外して前記機械を洗浄すること、特に、殺菌することが可能となる。続いて、電源及び制御ユニットは、必ずしも無菌である必要又は無菌とする必要はないが、前記ハウジング内に挿入することができ、このために設けられた前記開口部は、液密な手法により密閉される。
【００５６】
前記機械の前記設計は、少なくとも２つのクロージャー要素が液密な手法で少なくとも２つの開口部を閉じる場合に、特に簡素なものとなる。例えば、それぞれの開口部の輪郭に従って形成されたシーリング素子を、この目的のために使用することができる。例えば、これらを円環状断面のシール或いはリップシールとすることができる。前記開口部がそれら自身内で閉鎖したリング状開口である場合、好適にはOリングが使用される。
【００５７】
前記駆動部が電気モータである場合、前記機械の前記駆動部は特に強健な設計となる。更に、前記機械も主電源から独立して適切な電源で使用することができる。
【００５８】
前記電気モータがブラシレスモータである場合、前記機械の耐用年数が増加される。前記機械の修理と整備に起因する休止時間は、このようにして著しく短くされる。
【００５９】
回路消費を最小限にし、かつ、その結果としてモータを特にコンパクト手法で構成可能とするために、前記電気モータが電気的に整流されたDCモータであることが好ましい。
【００６０】
原則として、回転速度検出用のホールシステムを含む電気モータを使用することが想定できる。しかしながら、その場合、回転速度検出の前記ホールシステムの前記ホールセンサに前記モータコントローラを接続するために、更にコンタクトを追加することが要求される。従って、前記電気モータがセンサレスモータであることが特に好ましい。その後、例えばCEMF(逆起電力)を決定することで、モータの回転速度を検出することができる。特に、センサレス電気モータは、前記電気モータの実回転速度を測定するための回転速度検出センサが前記電気モータ上に何ら提供も配置もされていないものとして理解されるべきものである。そのような電気モータは、センサを含むモータより相当にコスト効率が良い。また、更に、前記外科用機械の全体的構造も単純化される。その理由は、前記モータのために必要とされる接続が、より少なくてすむからである。このことから、分解可能な外科用機械の場合には、回転速度検出及び／又は位置センサに前記モータコントローラを接続するためのコンタクトで腐食問題が生じないという更なる利点が得られる。そのようなコンタクトは、通常小さな電圧或いは電流に晒される。その結果、たとえコンタクトが僅かに腐食した場合であっても、前記電気モータの実回転速度の検出におけるエラーに結びつく場合がある。これは本発明に記載の機械では、これは決して起こり得ない。
【００６１】
配置された前記駆動部を含む駆動ユニットにより、また、前記フレームに着脱自在に接続可能な駆動ユニットにより、前記機械をコンポーネントアセンブリへと更に分解しやすくなる。例えば、電気モータには要素を更に設けること、例えば前記フレームに又は前記ハウジングに取り付けるための特別なモータコンタクト又は取り付け要素を更に設けることができ、これにより、前記駆動部を含む前記駆動ユニット全体を前記ハウジングの前記フレームから取り外すことができるようにされる。
【００６２】
更に前記機械のメンテナンスのしやすさを改善するために、前記電気モータがロータを含み、前記フレーム上に配置された前記ギア及び／又は前記結合装置を取り外した後に、前記ロータがその長手軸と平行な前記駆動ユニットから取り外し可能であることが好ましい。
【００６３】
特に、本発明により提案される前記設計に従って、ロータが、その上にベアリング、インパクト要素及び永久磁石が取り付けられるシャフトを含む場合、前記ハウジングを完全に開くことなく前記ロータを容易かつ迅速に交換することができる。前記シャフト上に配置される磁石は永久磁石とすることができ、特に、一個体型のマグネット、或いは複数の薄い個別のディスクで構成されたマグネットとすることができる。ここでの利点は、渦電流損失が縮小されるということである。永久磁石が使用される場合、好ましくは、その永久磁石を貫通するボーリングホールを設け、これにより前記ロータシャフト上にネジ溝を切ることも可能である。このことにより、安定性及び前記ロータの曲剛性が増加される。洗浄中、特に減菌処理中において前記ロータを外部影響から保護するために、好適には、シースを、防錆及び非磁性材料製の薄いスリーブの形態として前記シャフト上に装着された磁石上に設ける。これにより、特に、高回転速度における前記ロータの機械的安定性が増加される。更に、ネオジム鉄ホウ素マグネットも使用することができるように、前記磁石に対して腐食に対する保護をこのようにして行うことができる。
【００６４】
前記ハウジング上に形成及び固定された前記駆動部を保持するために、少なくとも1つの取付け要素を設けることが好ましい。例えば、取付け要素は、スクリュー又はスクリュースリーブ、或いはまた差し込み接続により前記ハウジングへの前記駆動部の接続を可能とするコンポーネントとすることができる。
【００６５】
前記ハウジングに前記駆動部を特に容易に接続するために、前記駆動部を前記ハウジングに固定して接続するように、前記駆動部の長手軸の延長線上に前記取付け要素要素を設けることが好ましい。特に、前記取付け要素は、更に、前記ハウジングから前記ロータの前記長手軸の延長線上に突出する延長スリーブの固定にも有用であり、例えば前記駆動部全体を通じて伸びるＫ−ワイヤが前記機械に設けられるときに有用である。
【００６６】
前記機械の前記設計は更に、前記取付け要素がクロージャー要素を形成する場合に更に簡素なものとなる。前記取付け要素は、これにより開口部を閉鎖して前記駆動部を前記ハウジングに固定する役割を果たす。
【００６７】
前記フレームが、前記取付け要素除去後において前記ハウジングから分離可能な場合、前記機械は、特に簡単に分解することができる。例えば、前記フレームは、前記フレームを対応する凹部へと引き込む前記取付け要素からの張力によって、対応する凹部に保持することができる。その後、前記取付け要素を取り外すことで、前記フレームを対応する前記ハウジングから外される。
【００６８】
前記機械でできる限り多種多様の外科的処置を行うことを可能とするために、前記機械がドリル機又はミーリング機、ジグソー或いはオシレーティングソーであることが好ましい。
【００６９】
本発明の好適実施形態によれば、前記フレーム又は前記ハウジング上に移動可能に設けられた前記少なくとも1つの作動部材は、前記フレーム及び／又は前記ハウジングに対して液密にシールされる。これにより、作動部材の領域内の細菌が前記ハウジングの内部に入り込むのを防ぐことができる。
【００７０】
前記作動部材と前記フレーム及び／又は前記ハウジングとの間における特に簡素かつ永久的に液密な接続は、前記少なくとも1つの作動部材に配されたベローシールにより達成することができる。
【００７１】
作動部材の数を最小とし、従って密封しなければならない前記ハウジングの内部への開口部又は貫通孔の数を最小にするために、ジグソー及びオシレーティングソーは、回転速度を設定するための移動可能に設けられた作動部材をそれぞれただ１つのみ有するようにすることが好ましい。他方、ドリル装置は、例えば２つの作動部材を有することができ、１つは回転速度の設定用、もう一つは前記機械の動作モードの切り替え又は設定用とすることができる。
【００７２】
前記駆動部のロータに必要なベアリングの数を最小限にし、かつ更にその装着性を改良するために、前記ジグソー及びオシレーティングソーは、前記駆動部のロータのためのシャフトベアリングを一端にのみ含む駆動部を有することが好ましく、また、前記ロータのための第２のシャフトベアリングが前記機械のギアユニット内に設けられることが好ましい。その後、ロータはギアユニットに接続することができる。一方で、シャフトベアリングを備えることもでき、他方では、ロータ用のシャフトベアリングシャフトは、前記ギアに設けることもできる。前記ロータのこのようなシャフトは、ツーパートシャフトと称されることもあり、一方のパートは前記駆動部に、他方のパートは前記ギアに設けられる。
【００７３】
前記駆動部の回転速度を設定するために、また、前記駆動部を第1の動作モードから少なくとも第２の動作モードへの切り替え及びその逆の切り替えのために、前記ドリル装置又は前記ミーリング装置が２つの移動可能に設けられた作動部材を有することが好ましい。
【００７４】
前記外科用機械の回転方向及び／又は回転速度の設定のための外科用プッシュボタンユニットには、作動方向に移動するよう設けられた少なくとも1つの作動部材が設けられることが好ましい。特に、そのようなプッシュボタンユニットの利点は、損傷を受けたとき、又は個別に洗浄されるときに、前記機械、例えば特に前記ハウジングから、その全体を取り外すことができることである。
【００７５】
更に、プッシュボタンユニットが前記フレームを含むことが好ましい。前記フレームが前記ハウジングから取り外し可能な場合、これは、前記プッシュボタンユニットもまたその全体を前記ハウジングから取り外し可能であることを意味する。これにより、前記機械の分解が更に簡素なものとなる。
【００７６】
本発明の好適実施形態によれば、磁界又は電界を生成するためのフィールド生成ユニットと、前記作動部材の動き及び／又は位置に応答して作動信号を生成するための少なくとも１つの作動センサとが提供可能であり、生成された作動信号は、前記作動部材の移動の結果として生じる、前記フィールド生成ユニットにより生成されたフィールドの強度及び／又はフィールドの変化に関連づけられる。特に、この構成は、前記作動センサによって非接触で作動可能であり、例えば、対応する作動要素又は作動部材によりもたらされる、前記フィールド生成ユニットによって生成されたフィールドの強度及び／又はフィールド変化によって、作動可能である。
【００７７】
例えば米国特許第5,747,953により、フィールド生成ユニットとして磁石を備えたアキュムレータ機の形態でのプッシュボタンを備えた、バッテリ駆動される外科用駆動ユニットが知られている。この磁石は、プッシュボタンユニットのプッシュボタンに接続されているとともに、作動センサとなっているホールセンサに対して移動可能となっているものである。作動信号は、前記センサから前記マグネットの空間的距離を変更することにより生成される。そのようなアセンブリは、洗浄目的のため、例えば、駆動ユニットの減菌のため、この滅菌に先立って前記プッシュボタンユニットから前記駆動ユニットに配置された電子機器を分離することを可能とする。しかしながら、従来の構造には、前記磁石もまた洗浄サイクルに晒されなければならないという難点があった。特に、完全には密閉されない場合に、前記プッシュボタンから分離可能とし得る。更に、各接続について、前記電子機器は前記ホールセンサを含み、かつ前記プッシュボタンユニットの前記プッシュボタンは、磁石とセンサとが再度互いに対して正しく調整されなければならないという問題を有している。駆動ユニットが頻繁に分解される場合、分解を行ううちに誤調節が生じる場合があり、それは、駆動ユニットの動作性に悪影響を与え得る。従って、可能な限り機械の動作信頼性を保証するために、前記作動センサが前記フィールド生成ユニットと結合されることが好ましく、かつ、前記作動部材の位置の変化及び／又は移動の結果として前記フィールド生成ユニットにより生成された、前記作動センサの位置にかけられているフィールドに変化を起こすためのフィールド変化部材を設けることが好ましい。特に、この構成により、洗浄のために、前記駆動ユニットから前記作動センサを、空間的関係を固定して前記フィールド生成ユニットとともに取り外すことが可能となり、駆動ユニットと制御電子機器とを組み立てるときにフィールド生成ユニットと作動センサに関して公差に関する問題が発生することはないようにされる。多くの駆動ユニットが使用される場合、それらの制御電子機器を交換する場合、これは特に負の効果を持っていない。更に、フィールド生成ユニットを駆動ユニットの減菌及び洗浄に晒すことも回避することができる。更に、フィールド生成ユニットを前記センサに対して移動させる必要が全くないことから、動作信頼性が向上する。
【００７８】
好ましくは、前記作動センサと前記フィールド生成ユニットは、互いに相対的に固定して配置される。作動センサとフィールド生成ユニットとを互いに相対移動可能に設けることにより起こりえる全ての難点は、これにより完全に排除できる。フィールド変化部材が、前記作動センサの配置位置において、前記フィールド生成ユニットによって生成されたフィールド変化をもたらすことから、駆動ユニットとともに使用することに対してのプッシュボタンユニットの機能性が保証された状態が維持される。
【００７９】
原則として、前記作動センサは、電気センサ、又は電磁作動センサとすることができる。しかしながら、磁界センサが好適である。従って、磁界を生成可能であるフィールド生成ユニットであればいずれも前記駆動ユニットとの使用に好適である。
【００８０】
前記磁界センサは、好適にはホールセンサである。このようなセンサを用いて、電圧形態での作動信号を簡素な方法にて生成することができる。
【００８１】
前記フィールド変化部材が、少なくとも部分的に磁気的に分極化可能で、０ではない値の磁化率χmを有することが好ましい。このことから、前記フィールド生成ユニットによって生成されたフィールドに前記フィールド変化部材を導入するときに、フラックス密度が前記作動センサの前記位置で変更可能となり、それによって作動信号を生成することができる。
【００８２】
前記フィールド変化部材は、少なくとも部分的に反磁性、常磁性、強磁性、反強磁性、或いはフェリ磁性であることが特に好ましい。前述の磁気特性を有する材料は、特に、磁界センサの位置で、磁界の所望の変化をもたらすことができる。
【００８３】
前記フィールド変化部材が軟鉄要素である場合、プッシュボタンユニットの設計を特に簡素なものとすることができる。これは簡素な方法で製造することができ、前記駆動ユニットを洗浄するために用いられる従来の洗浄剤に対しても耐性を有する。
【００８４】
前記フィールド生成ユニットがマグネットである場合、プッシュボタンユニットの設計は特に簡素なものとなる。
【００８５】
原則として、磁石として電磁石を使用することが想定できる。しかしながら、前記磁石が永久磁石である場合、プッシュボタンユニットの動作は特に信頼できるものとなる。これにより、プッシュボタンユニットの整備間隔を著しく長くすることができる。
【００８６】
しかしながら、前記磁石をコイルによって形成することも好ましい。
【００８７】
前記作動センサの位置でできるだけ高いフラックス密度を得るために、前記作動センサが前記フィールド生成ユニットの電極間に配置されることは好ましい。
【００８８】
特に、本発明の好適実施形態によれば、前記作動センサがリングコイルのギャップに配置されることは好ましくなり得る。
【００８９】
作動信号を更に増幅させるために、前記作動部材の作動方向において前記フィールド変化部材の断面積が変化することが好ましい。その結果、前記フィールドのフラックスの侵入を受ける前記フィールド変化部材の体積は、少なくとも1つの作動部材の作動に従って増加し、特に、前記フィールド変化部材が、前記フィールド生成ユニットのフィールドへ入るときと、フィールドから出るときに増加する。
【００９０】
前記断面積が増加することが好ましい。断面積が大きくされたフィールド変化部材は、特に容易に構成することができる。
【００９１】
前記フィールド生成ユニットが前記作動センサにリターンパスシステムによって結合される場合、前記フィールド生成ユニットと前記作動センサの間に特に良好な結合を達成することができる。前記リターンパスシステムは、直接前記フィールド生成ユニットから前記作動センサに、前記フィールド生成ユニットによって生成された前記フィールドのフラックスを誘導するのに特に好適である。これにより、前記駆動ユニットの制御電子機器上の前記フィールド生成ユニットによって生成されたフィールドの望ましくない影響を回避することができる。
【００９２】
磁界を生成するユニットの場合には、前記リターンパスシステムが磁気リターンパスシステムであることは特に好ましい。例えば、ここでは、リターンパスシステムの生産、例えば機械的継手の生産のために磁化可能材料を使用することができる。
【００９３】
本発明の好適実施形態によれば、前記フィールド生成ユニット、前記リターンパスシステム及び前記作動センサが凹部を形成し、これにより、前記作動部材の移動の結果として、前記フィールド変化部材が少なくとも部分的に前記凹部内に導入可能となるように配置することも可能である。このようにして、前記作動センサの位置にかかるフィールドを、簡素で信頼できる手法により変化させることができる。
【００９４】
凹部の断面が略長方形である場合、前記プッシュボタンユニットの前記設計は特に簡素となる。
【００９５】
原則として、作動部材が前記フィールド変化部材を駆動するか、間接的に接続されることが想定できる。しかしながら、前記作動部材が前記フィールド変化部材を備える場合、プッシュボタンユニットの設計は更に簡素となる。
【００９６】
前記フィールド生成ユニットが前記電源ユニットに配置されることが特に好ましい。前記フィールド生成ユニットは、特に前記電源及び制御ユニットに配置することができる。その結果、作動部材に配置しなければならいのは、前記フィールド変化部材だけとなる。他の全ての要素、特に、前記フィールド生成ユニットは、前記電源及び制御ユニットに配置することができる。従って、例えば作動部材に関して回転速度を設定するためには、順に前記作動部材と前記電源及び制御ユニットの間に電気接点は何ら必要とされない。更に、製作公差はこれにより容易に補償することができ、例えば、前記電源及び制御ユニットの前記位置が、異なる電源及び制御ユニットに対して交換することにより、その交換の後において、もはや同一位置ではない場合、つまり、前記フィールド生成ユニットに対して、前記フィールド変化部材がもはや元の位置にない場合においても、容易に補償することができる。
【００９７】
前記機械が少なくとも２つの異なる動作モードを有することが好ましく、少なくとも１つの作動部材の第１動作モード位置が第1の動作モード位置に関連づけられ、かつ、前記駆動ユニットを第1動作モードから第２動作モードに切り替えるために、少なくとも1つの作動部材が、前記第１動作モード位置から、前記機械の第２動作モードに関連づけられた第２動作モード位置へと回転軸の周囲に回転可能であることが好ましい。前記プッシュボタンユニットのこのような構成により、作動部材に多くの機能を割り付けることが可能となる。例えば、前記駆動ユニットの回転速度を設定するための回転速度設定部材となり、同時に、第１動作モードから第２動作モードへと切り替えるスイッチともなる。
【００９８】
２つの作動センサを備えて、一方の作動センサが、前記第１動作モード位置にある少なくとも１つの作動部材の位置及び／又は前記第１動作モード位置にある前記少なくとも１つの作動部材の動きが検出可能となり、第２の作動センサが、前記第２動作位置にある前記少なくとも１つの作動部材の位置及び／又は前記第２動作モード位置にある前記少なくとも１つの作動部材の動きが検出可能となるように配置されることが好ましい。このように、要求された感度に依存して、異なる目的のために異なる作動センサを用いることができる。従って、プッシュボタンユニットの設計は、用いられる回路或いはコンポーネントにおける特殊な要件に対してこのように調整することができる。
【００９９】
前記電気モータは、好適にはロータ及び少なくとも２つのモータ巻線を含む。
【０１００】
主電源からの電源供給に依存しない電源を備えた機械の使用が外科において増加している。その結果、複数（通常は３つ）のモータ巻線を備えた電気モータの動作に必要な時間依存電圧及び電流進行を、電源からのDC電圧から得るために、電源として通常使用されるバッテリ又はアキュムレータに対してコンバータ回路が利用可能とならなければならない。
【０１０１】
電源が主電源からの電源供給に依存しないことに起因して、前記電気モータは電気的に整流されなければならない。しかしながら、特に、低速のモータ回転速度、即ち毎分１０００回転未満において、モータの制御及び／又は調整に対する要求が大きくなっている。更に、負荷下におけるモータの最適な始動時の挙動及びそのダイナミクスに対して高度な要求がなされ、同時に、各動作点における可能な限り最良の効率を達成すべきであることから、通常は磁石により形成される前記モータの前記ロータの位置或いは配置を決定することが必要である。モータ又はステータ巻線として参照される前記コイルに対して、この目的に従って、ロータの正確な位置のみによって、整流が要求された時点で電流を供給することが可能となる。
【０１０２】
センサシステム、例えばデジタル又はアナログホールシステムを位置認識に使用することが知られている。このような構成における難点は、前記モータに対して位置センサを一体化しかつモータコントローラに接続しなければならないということである。従って、前記モータコントローラが前記電気モータに固定して接続されない場合、各位置センサに対応する接点を供給しなければならない。これは、洗浄中、特に前記機械の殺菌時に接点の腐食を招くおそれがあり、最悪の場合、前記機械が停止するおそれがある。
【０１０３】
更に、前記ダイナミクス、前記始動トルク及び前記モータの低速回転速度範囲におけるモータ性能に対して、高度な要求がなされない用途において、センサレスロータ位置認識方法を用いることが知られている。電気モータに対しての従来の整流方法では、１つのモータ巻線には電流が常時供給されているわけではないので、電流が供給されていない前記モータ巻線において前記ＣＥＭＦ（counterelectromotive force:逆起電力）が測定され、モータの実回転速度決定のために評価される。
【０１０４】
外科用機械における上述の既知の制御及び調整方法は、回路の使用量が増加して追加のコンポーネントが必要で特に位置センサを備えたセンサシステムが必要となるか、或いは、特に電気モータを負荷下で停止状態から始動して電気モータを非常に低速の回転速度でかつ回転を非常に滑らかとするには不適切であるか、のいずれかである。
【０１０５】
従って、特に、前記電気モータが低回転速度及び前記モータの始動時においても最適効率で動作可能となるように、外科用機械を改善することが好ましく、この目的に従って、負荷下におけるモータの始動も可能とされる。これは、例えば、前記電気モータを調整及び／又は制御するための空間ベクトルパルス幅変調(SVPWM)方法が前記モータコントローラによって実行可能である本発明の好適実施形態により達成され、この方法では、全てのモータ巻線は電流が同時に供給されることができる。
【０１０６】
前記外科用機械が空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法によって制御及び／又は調整可能となるように前記モータコントローラを設計することは、特に、前記モータの始動及び低速回転速度でのモータ動作を改善する。その理由は、特に、従来のパルス幅変調（ＰＷＭ：pulse width modulation）方法とは異なり、全てのモータ巻線に電流が同時に供給されることにある。このことは、特に、３つのモータ巻線を備えた電気モータでは、２つだけではなく３つの全てのモータ巻線に電流が供給されることを意味する。従って３つのモータ巻線の場合、前記モータ巻線に対して前記電気モータのロータの移動を位相６０°から無段階へと変更することができる。従来のパルス幅変調（ＰＷＭ）方法或いはこれまでに使用されたパルス幅変調（ＰＷＭ）方法においては、ステータフィールドのフィールド角は、無段階に変更することはできず、６０°のステップ毎でしか変更できなかった。従って、前記モータのかなり滑らかな移動を、特に低速回転速度で達成可能である。更に、前記電気モータの前記ロータの位置とは独立して、前記モータの始動を、非常に詳細に決定することができる。
【０１０７】
前記モータコントローラが制御ユニットと動力ユニットを含む場合、前記機械が最適に設計される。このようにして、前記電気モータが停止している場合、特に、前記機械の電力消費量が最小化される。
【０１０８】
前記少なくとも２つのモータ巻線の各々に対して２つの前記パワートランジスタをそれぞれ含む動力ユニットによって、整流を簡素な方法で達成することができる。このように、電源として１つの直流電圧源だけが利用可能な場合であっても、前記少なくとも２つのモータ巻線に対して基準電位に対して正負の電圧を簡素な手法で印加することができる。
【０１０９】
前記機械は前記電気モータがブラシレスＤＣモータである場合、特にメンテナンスしやすい。特に、前記電気モータも整流可能である。
【０１１０】
原則として、前記電気モータの前記ロータのロータ位置の決定を省略することも考えられる。しかしながら、特に、負荷下の前記電気モータの始動を最適化するために、少なくとも２つのモータ巻線への電流供給を制御及び／又は調整するためには、前記電気モータの前記ロータ位置を決定可能とすることが好都合である。前記ロータ位置を知ることで、電流が供給された前記モータ巻線によって生成されたステータフィールドのフィールド角は、前記モータの最適効率を得るように、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法によって更に無段階に切り替えることができる。
【０１１１】
本発明の好適実施形態によれば、前記電気モータの前記ロータ位置を決定するために、前記少なくとも２つのモータ巻線の少なくとも１つが、時間間隔ｔinterruptで機械の電源から分離可能で、前記少なくとも２つのモータ巻線の少なくとも１つにおけるＣＥＭＦ（逆起電力）が、前記時間間隔ｔinterruptで測定可能であり、従って、測定されたＣＥＭＦ（逆起電力）から前記ロータの実位置が計算することができる。換言すれば、これは、特に前記モータ巻線の１つ、幾つか、或いは全てに対して、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法においてある時間間隔で特定の手法で細かく電流を中断しながら、電流が同時に供給されることを意味する。短期間の中断において、その後、前記モータ巻線のうちの１つ、幾つか、或いは全てに対して前記ＣＥＭＦ（逆起電力）が測定され、前記モータ巻線に対しての前記ロータの位置がその大きさから決定される。
【０１１２】
全てのモータ巻線が、前記機械の電源から前記時間間隔ｔinterruptで同時に分離可能な場合、更に、前記ロータ位置の決定を一層改善することができる。従って、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）は、全てのモータ巻線で同時に決定することができ、１つのモータ巻線だけでの前記ＣＥＭＦ（逆起電力）の決定においてなんらかの不正確性があっても、あまり重大な影響は与えない。
【０１１３】
前記時間間隔ｔinterruptをできるだけ短いままとするために、前記時間間隔ｔinterruptの開始時又は開始前、又はＣＥＭＦ（逆起電力）の測定前に、前記少なくとも２つのモータ巻線に加えられる電圧を測定可能とすることが好ましく、また、最低電圧が測定される前記モータ巻線を所定の電位に接続可能とすることが好ましい。前記システムの過渡現象の時間はこの処理によって最小限にされる、つまり、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を最小の待ち時間の後に測定することができる。
【０１１４】
前記所定の電位が接地電位である場合、前記外科用機械の前記設計は特に簡素な物となる。
【０１１５】
前記ロータ位置の決定を更に最適化するために、前記モータコントローラでは、遷移時間ｔtransientの経過後までは、前記時間間隔ｔinterruptの間の前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を測定しないことが好ましい。換言すれば、これは、例えば、少なくとも１つの前記モータ巻線への電流供給が中断されることを意味する、つまり、前記時間間隔ｔinterruptが開始され、通常は前記時間間隔ｔinterruptよりも短い前記遷移時間ｔtransientが経過した後にのみ、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）が測定される。
【０１１６】
前記ロータ位置決定における正確さをさらに改善するため、前記モータコントローラは、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を決定するために、前記モータ巻線又は所定の電位に接続されていない複数のモータ巻線で電圧の挙動が測定可能であるように、かつ、遷移時間ｔtransientが、前記モータ巻線に印加される電圧或いは所定の電位に接続されていない前記モータ巻線の電圧が時間の経過により一定或いはほぼ一定となるまでの時間であるｔconstantに少なくとも対応するように、設計されていることが好ましい。この構成により、前記遷移時間ｔtransientが必要に応じて変えられるようになる。前記時間ｔconstantを決定することで、前記遷移時間ｔtransientを特定の手法でセットし、最小限にすることができる。
【０１１７】
前記モータコントローラは、好適には、前記時間間隔ｔinterruptに対して一定値が設定されるよう設計される。従って、前記モータコントローラは相当に単純化することができる。
【０１１８】
前記機械の他の実施形態においては、しかしながら、前記時間間隔ｔinterruptが変更可能であるように前記モータコントローラを設計することが好ましいであろう。特に、前記時間ｔconstantが、前記初期設定された時間間隔ｔinterruptより長い場合、時間間隔ｔinterruptを長く又は短くすることができる。
【０１１９】
前記時間間隔ｔinterruptの間に前記モータ巻線に印加される電圧又は所定の電位に接続されていない前記モータ巻線がその時間の経過により一定又はほぼ一定とみなせるように前記時間間隔ｔinterruptの期間が予め定められるよう前記モータコントローラを設計することで、前記機械の操作の最適化を行うことができる。特に、立ち下がり時間が短い、つまり時間ｔconstantが非常に短い場合、前記時間間隔ｔinterruptをこれに従って調整可能であり、これにより前記モータ巻線への電流供給の中断時間が最小に短縮されるようになる。特に、低速回転時及び始動時におけるモータ操作の平滑性が改善される。
【０１２０】
モータコントローラは、好適には、前記時間ｔconstantが前記時間間隔ｔinterruptよりも長い場合には前記時間間隔ｔinterruptを増加でき、及び／又は前記ｔconstantが前記時間間隔ｔinterruptよりも短い場合には前記時間間隔ｔinterruptを短縮できるように設計される。従って、前記時間間隔ｔinterruptは、ロータ位置の検出のために前記ＣＥＭＦ（逆起電力）をできる限り正確に測定するために絶対的に必要となる長さよりも長くはならないことが保証される。
【０１２１】
原則として、周期的に前記時間間隔ｔinterruptを変えることも考えられる。しかしながら、モータコントローラは、前記時間間隔ｔinterruptを、１回転毎に段階的に変更可能となるよう設計することが好ましい。特に、前記時間間隔ｔinterruptを段階的に増加可能或いは減少可能とすることが好ましい。このようにして、前記時間間隔ｔinterruptを、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を安全かつ正確に決定可能となるように、その時間が少なくとも前記時間ｔconstantに対応するまで変えることが可能である。
【０１２２】
本発明の好適実施形態によれば、前記モータコントローラは、ＣＥＭＦ（逆起電力）測定から決定される前記ロータの前記実位置と前記ロータの特定位置との比較が可能で、前記ロータの特定位置と実位置の間の測定された差に従って空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）のフィールド角の調整が可能であるように構成されている。従って、前記モータコントローラは、このように前記ロータの前記実位置の前記特定位置からの偏差を測定し、測定された位置偏差に基づいて、前記モータ巻線により形成された前記ステータフィールドの前記フィールド角を調節する。このようにして前記モータの最適効率化を達成することができる。
【０１２３】
前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を更に正確に決定するために、前記モータコントローラは、前記少なくとも２つのモータ巻線のうち少なくとも２つのモータ電流が０まで落ちた後にのみ前記ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定が可能となるよう設計されることが好ましい。前記ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定におけるモータ電流が流れることによる測定エラーは、いずれもこれにより避けることができる。
【０１２４】
前記主電源とは独立した前記電源と前記モータコントローラとは１つのユニットを形成することが好ましく、かつ、このユニットは、前記機械に対して着脱自在であることが好ましい。この場合、特に、熱や湿気に敏感な機械の部分の全てを、例えば前記機械の殺菌のような洗浄目的のために、取り外すことができるという利点が得られる。前記モータコントローラ及び前記主電源とは独立した電源とを１ユニット化した構成によって、前記外科用機械を使用するための準備に必要となる時間が短縮される。
【０１２５】
前記モータコントローラは、前記電気モータが前記モータコントローラに接続されるまでは前記モータコントローラのプロセッサを電源に接続しない接続回路を有することが好ましい。その結果、前記主電源から独立した電源の早期放電、特に自己放電を防ぐことができる。前記モータコントローラのプロセッサは、通常、前記コントローラの他のコンポーネントよりも電力消費量がかなり高い。前記電気モータに対して前記モータコントローラが接続された後にのみ前記モータコントローラをアクティブにすることで、前記主電源から独立した電源の自己放電を回避することができる。
【０１２６】
３つのモータ巻線を備えた前記電気モータが使用される場合、本発明による方法は、特に簡素なものとなる。
【０１２７】
上述した種類の外科用機械は、多様なものが知られており、特に、ドリル及びミーリング機或いは鋸が知られている。ある回転速度で操作させるために、これらは、前記電気モータ用の前記モータコントローラにより生成される制御信号によって操作される。前記電気モータのタイプによっては、その回転速度は、毎分７０，０００回転に達し得る。しかし、その構造により、前記電気モータの効率は全ての回転速度で常に同一なもの、特に、最適なものとはならない。
【０１２８】
従って、前記外科用機械を改善し、特に、ほぼ前記回転速度範囲全体にわたって前記電気モータの効率を最適化することが好ましい。これは、本発明の好適実施形態によれば、例えば前記外科用機械の回転速度範囲全体が、低回転速度用の少なくとも１つの低速回転速度範囲と、前記少なくとも一つの低速回転速度範囲における回転速度よりも高回転速度である少なくとも１つの高速回転速度範囲に分割され、前記モータコントローラは、前記電気モータを制御及び／又は調整するための第１の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの低速回転速度範囲で実行可能で、かつ、前記電気モータを制御及び／又は調整するための第２の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの高速回転速度範囲で実行可能であるように設計される。これは、前記電気モータの回転速度範囲にそれぞれ適応された制御及び／又は調整方法を用いることができるという利点を有する。特に、回転速度範囲を２つより多く定義し、用いられている制御及び／又は調整方法が、ある回転速度範囲から他の範囲への遷移のそれぞれの時点でそれぞれ切り替えることもできる。このようにして、操作中に前記電気モータの効率を最適化できるだけではなく、例えば、操作中の前記電気モータの実回転速度も、前記回転速度に依存して最適化された手法で決定することができる。
【０１２９】
第１及び／又は第２制御及び／又は調整方法は、パルス幅変調（ＰＷＭ）方法であることが有利である。特に、この方法により、ＤＣモータを簡素かつ最適化された手法で操作させることができる。特に、搬送周波数をデジタル電圧又は電流信号に重ね合わせることで、シヌソイダル電流及び電圧の挙動を生成することが出来る。
【０１３０】
本発明の好適実施形態によれば、第１の制御及び／又は調整方法は、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法であり、この方法においては、全てのモータ巻線に電流を同時に供給できる。前記ＳＶＰＷＭ方法は、従来のパルス幅変調（ＰＷＭ）方法に比較して、全てのモータ巻線に同時に前記電流を供給でき、従って特に低回転速度において前記電気モータをスムーズかつジャークが生じることなく操作させることができるという利点をも有する。更に、全てのモータ巻線に対して同時に電流を供給できることから、停止状態からの前記モータの起動が非常に改善される。
【０１３１】
他の形態では、前記モータに回転速度検出センサを含む有利な手法で配置することができ、また、前記モータコントローラは、前記第１の制御及び／又は調整方法が前記外科用機械の制御及び／又は調整であって、かつ前記モータコントローラが電気モータに対して回転速度検出センサにより測定された実回転速度に応じて制御信号を与えるよう設計されるという有利な手法で与えられる。更に、前記回転速度検出センサが前記電気モータの前記ロータの位置をも決定するようにしてもよい。特に、前記電気モータの低速回転速度時に回転速度検出センサを使用することで、例えば前記モータ巻線又は複数の巻線で生成された前記ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定により前記回転速度を決定する場合に比較して、より正確に回転速度を決定できるという利点を有する。特に、より高い誘導電圧が生成されることから、高速回転時においては前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を測定することがより好ましく、従って、前記検出された信号をより良く処理することができる。
【０１３２】
前記電気モータの実回転速度の検出にホールシステム（Hall system）が提供され、かつ前記ホールシステムが前記回転速度検出センサを含む場合、前記機械の特に簡素な構成が得られる。特に、回転速度検出センサとしてのホールセンサを小さくしかつ前記電気モータに直接一体化可能とすることができる。
【０１３３】
本発明の好適実施形態によれば、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲と前記少なくとも１つの高速回転速度範囲の間の回転速度限界値を変化させないようにすることもできる。この場合、前記所望の回転速度限界値において、前記少なくとも２つの制御及び／又は調整方法間での切り替えが常に発生してしまう。
【０１３４】
本発明の更に好適な実施形態によれば、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲と前記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値は、可変とすることもできる。従って、前記操作状況に応じて、前記少なくとも２つの制御及び／又は調整方法間で、個々に切り替えの変更を行うことが可能である。所望の手法でスイッチングポイントを変化させることも可能である。
【０１３５】
簡素な手法により、前記少なくとも２つの制御及び／又は調整方法間で常に切り替えが発生してしまうことが避けられる。この手法では、前記モータコントローラが、第１の制御及び／又は調整方法から第２の制御及び／又は調整方法への切り替えが第１のスイッチオーバー回転速度で発生し、前記第２の制御及び／又は調整方法から前記第１の制御及び／又は調整方法への切り替えが第２のスイッチオーバー回転速度で発生するように設計される。このようにして２つのスイッチングポイントが、特に、前記低速回転速度範囲から前記高速回転速度範囲への遷移時、及びこの逆のときに定義される。従って、前記切り替え時間分離することも可能であり、即ち、前記モータの前記実回転速度の変動が小さい場合には、必ずしも他の制御及び／又は調整方法へと即座に切り替える必要がないようにすることもできる。
【０１３６】
原則として、前記第１スイッチオーバー回転速度は、前記第２のスイッチオーバー回転速度よりも小さいものとすることが考えられる。しかしながら、特に、前記スイッチオーバー回転速度を前記第２のスイッチオーバー回転速度以上にすることが好適である。従って、前記高速回転速度範囲への切り替えは、前記高速回転速度範囲から前記低速回転速度範囲への切り替え時の速度よりも高い切り替え回転速度で生じる。従って、これは、一方及び他方の制御及び／又は調整方法が、ある回転速度に対して用いられるが、前記電気モータの前記回転速度が増加するか減少するかに依存して用いられるという、いわばヒステリシス曲線に帰着する。
【０１３７】
原則として、オペレータが所望の回転速度範囲を特定して、対応する制御及び／又は調整方法をアクティブにするように、前記機械を設計することも可能である。しかしながら、本発明の好ましい実施形態においては、前記第１の制御及び／又は調整方法から前記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えが、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲から前記少なくとも１つの高速回転速度範囲への遷移時に自動的に発生し、その逆もまたしかりとされるように、前記モータコントローラを設計することができる。このような前記機械の進歩性のある設計により、前記オペレータに必要とされることは、前記機械が操作する回転速度を特定することのみとなる。
【０１３８】
前記機械が第1及び第２の作動部材を含むことが好ましく、また、前記モータコントローラは、第1の作動部材を始動させることにより前記モータコントローラに前記駆動部の回転速度を設定可能であることが好ましい。例えば、前記第２の作動部材は、前記機械を、第1動作モードから第２動作モードまで切り替えるものとすることができる。好ましくは、しかしながら、前記第1の作動部材を、第１動作モードから第２動作モードへの切り替えを可能とするものとことができる。例えば、前記作動部材を、その長手軸に関して回転可能とすることによってこれを達成することができる。１つの動作モードを前記機械のスイッチオフ状態に対応させることもでき、前記第２動作モード又は前記作動部材の前記第２位置を、特殊な動作モードであるか否かに拘わらず、前記機械がスイッチオンされている動作位置に対応させることができる。従って、一方において、前記第1の作動部材によって前記駆動部の回転速度を設定することが可能であり、他方において、稼働していることが忘れられてかつ適切に保護されなかった機械により傷害を受けるというリスクを最小限にするために、前記機械のスイッチを永続的にスイッチオフすることも可能である。
【０１３９】
前記モータコントローラは、前記第1動作モードから前記駆動部の前記第２動作モードまでの切り替えが、前記第２作動部材を始動させることにより可能であるように設計されることもまた好ましい。前記第1動作モードは、好適には、前記駆動部の時計回りの動作であり、前記第２動作モードは、前記駆動部の反時計回り動作である。この構成により、前記第１作動部材の作動による回転速度の設定が可能となり、例えば、前記第２作動部材の作動により前記駆動部が時計回り動作から反時計回り動作へと切り替えられる。更に、前記モータコントローラは、ある動作モードから別の動作モードへの切り替えが前記第２の作動部材を一度始動させることにより引き起こされるか、又は、前記第２作動部材が作動している間は前記駆動部が他の動作モードのみで動作するように設計される。
【０１４０】
本発明の更なる好適実施形態によれば、前記モータコントローラは、前記駆動部が時計回り及び／又は反時計回り動作及び／又は振動動作及び／又はピルグリムステップ動作するように設計され、前記振動動作中においては前記駆動部が、その回転方向が等時間で交互に異なる方向に変わるように動作する。ピルグリムステップ動作では、前記駆動部は、その回転方向が交互に異なる方向に変わるように動作し、各場合において、前記駆動部は、第１回転方向での動作が第２回転方向での動作よりもある程度長くなっている。ピルグリムステップ動作では、例えば、簡単にネジ溝を形成することができ、このために、前記駆動部は常に順方向での動作時間が逆方向での動作時間よりも幾分長くなってネジ溝が形成される。振動動作は、表面において加工を行う場合に、前記機械に接続された器具又はツールが何ら前進移動しないようにするためには特に好ましいものとなり得る。
【０１４１】
前記機械の動作を時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作及び／又はピルグリムステップ動作に切り替えるために、少なくとも設定された切り替え時間中において前記第２作動部材が連続的に作動可能であることが好ましい。そのようなモータコントローラは、第１位置から第２位置への機械的な切り替えが必要となるタイプの作動部材を要求することはない。特に、前記作動部材は感圧センサとすることができる。前記作動部材が設定された切り替え時間よりも長く動作されると、その場合、前記機械は、例えば時計回り動作又は反時計回り動作から、振動動作或いはピルグリムステップ動作へと動作を変更することができる。
【０１４２】
実行中の動作の切り替え、即ち時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作又はピルグリムステップ動作への切り替え、が起きないようにするために、好適には、前記モータコントローラは、時計回り又は反時計回り動作から振動動作或いはピルグリムステップ動作へと切り替えるために、前記第1の作動部材を作動させずに前記第２の作動部材が作動可能となるよう設計することができる。このようにして、異なる動作モード間での切り替えは、好適には、前記第１作動部材が作動されていない場合にのみ、特に、前記駆動部に回転速度の要求がなされていない場合にのみ、発生可能とすることができる。これにより、前記駆動部が停止している場合にのみ切り替えが生じることを確実なものとすることができる。
【０１４３】
前記モータコントローラは、切り替え時間として、２秒〜５秒の期間が設定できるように設計することが好ましい。切り替え時間として約３秒が設定されることが好ましい。指定された時間範囲で切り替え時間を設定することによって、前記第２作動部材が意図せず作動されてしまうことによる第1動作モードから第２動作モードへの望ましくない切り替えが生じないことが確実とされる。従って、切り替えは、オペレータにより必ず意図的に切り替えられる。
【０１４４】
好ましくは、前記モータコントローラは、前記第２作動部材が前記設定された切り替え時間中で作動した後であってもはや作動されていない場合であっても、振動動作及び／又はピルグリムステップ動作が維持されるように好適に設計される。これにより、前記駆動部を別の動作モードへと永続的に切り替えることが可能となる。これは、少なくとも前記切り替え時間に対して前記第２作動部材が一回だけ作動されることを要求する。
【０１４５】
本発明の更なる好適実施形態によれば、前記モータコントローラは、設定された切り替え時間よりも短い期間で前記第２作動部材を作動させることで、前記駆動部が、振動動作及び／又はピルグリムステップ動作から時計回り動作又は反時計回り動作に切り替え可能となるよう設計される。その結果、前記第２作動部材の特定の作動によって、２つの動作モード間での切り替えが可能となる。
【０１４６】
好適には、前記モータコントローラは、設定された切り替え時間よりも短い期間で前記第２作動部材の作動により、前記駆動部が、振動動作又はピルグリムステップ動作から反時計回り動作に切り替え可能となるよう設計される。これにより、振動動作及び／又はピルグリムステップ動作から反時計回り動作に特定的に切り替えることが可能となる。
【０１４７】
本発明の好適実施形態によれば、前記モータコントローラは、時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作又はピルグリムステップ動作へと切り替えた後に、前記駆動部は前記第１作動部材の作動後に最初にピルグリムステップ動作に切り替え可能となるように設計することもできる。例えば、前記第１作動部材の作動後に、前記駆動部が停止している場合、例えば、前記駆動部のある回転速度を要求するために、最初にピルグリムステップ動作への切り替えのみが発生する。更に、振動動作への切り替えは、前記回転速度要求作動後に最初に発生するように構成することも考えられる。ピルグリムステップ動作と振動動作との切り替えは、前記第1作動部材が作動中であるかに依存して、又は要求された回転速度に依存して発生する。
【０１４８】
好適には、前記モータコントローラは、前記第１作動部材によって指定される回転速度が切り替え回転速度よりも低速である限りは、前記機械がピルグリムステップ動作で動作可能であるよう設計されることが好ましい。このように、前記駆動部の所望の回転速度を設定することによって、ピルグリムステップ動作と更なる動作モード(例えば振動モード)との間の切り替えを、前記第1作動部材により行うことができる。
【０１４９】
好適には、前記モータコントローラは、前記第1作動部材によって指定される回転速度が切り替え回転速度よりも高速である場合、前記機械がピルグリムステップ動作から振動動作へと切り替え可能であるよう設計されることが好ましい。従って、単に、ある回転速度を超えるように回転速度要求を増加させるだけで、ピルグリムステップ動作から振動動作への切り替えが発生する。
【０１５０】
本発明によれば、冒頭に述べた目的も、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法が前記モータコントローラで行われることで、冒頭に述べた種類の方法により達成される。
【０１５１】
このような冒頭に述べた方法を更に発展させることで、全ての前記モータ巻線に同時に電流を供給することができ、これにより、電流が供給される前記モータ巻線によって予め決定可能なステータフィールドのフィールド角を無段階に調整可能とし、かつ所望により変化させることが可能であり、特に、前記電動モータの始動、及び低速回転速度において最適操作及び電動モータを滑らかに操作させることを達成することができる。
【０１５２】
前記モータコントローラは、制御ユニットと動力ユニットを含むことが好ましい。
【０１５３】
前記動力ユニットは、少なくとも２つのモータ巻線の各々に対して２つのパワートランジスタをそれぞれ含むことが好ましい。特に、これにより電源として直流電圧源を使用することが可能となる。
【０１５４】
前記電動モータをブラシレスＤＣモータとすることも好ましいであろう。これにより、前記外科用機械のメンテナンスの容易性も改善される。
【０１５５】
前記電動モータに電流が最良に供給されることを可能にするために、前記電動モータの前記ロータ位置は、前記少なくとも２つのモータ巻線への電流供給を制御及び／又は調整するように決定されることが好ましい。これにより、前記モータ巻線に、前記ロータ位置に依存して電流を供給することが可能となる。従って、電流が供給された前記モータ巻線によって形成されたステータフィールドのフィールド角を、前記ロータ位置に最良に適応させることが可能となり、従って、前記電動モータの滑らかな操作及び穏やかな始動を保証することができる。
【０１５６】
前記電動モータの前記ロータ位置を決定するために、前記少なくとも２つのモータ巻線のうち少なくとも１つは、時間間隔ｔinterruptの間前記機械の電源から分離されることが好ましく、また、前記の少なくとも２つのモータ巻線の前記少なくとも１つにおけるＣＥＭＦ（逆起電力）を前記時間間隔ｔinterruptの間に測定することが好ましく、更に、前記ロータの実位置を、測定されたＣＥＭＦ（逆起電力）から計算することが好ましい。前記空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法においては、通常全てのモータ巻線に電流が同時に供給されるので、少なくとも１つのモータ巻線への電流の供給が中断される場合のみ、ＣＥＭＦ（逆起電力）を決定することができる。その後、電流の供給が短時間停止される前記モータ巻線における電磁誘導による前記電圧降下は、その後、ＣＥＭＦ（逆起電力）として測定され、その値から、前記ロータの前記実位置が計算される。
【０１５７】
好適には、全ての前記モータ巻線が同時に前記機械の前記電源から前記時間間隔ｔinterruptの間分離される。これにより、全てのモータ巻線で同時に前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を測定する可能性が開かれ、これにより、前記ロータの実位置決定における正確さが向上する。
【０１５８】
本発明に係る方法の好ましい変形例においては、前記時間間隔ｔinterruptの開始時又は開始前、或いは前記ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定の前に、前記少なくとも２つのモータ巻線に印加される電圧が測定され、前記最低電圧が測定された前記モータ巻線を、所定の電位に接続するようにしてもよい。何故なら、原則として、前記ロータの前記実位置を決定するために全てのモータ巻線の前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を測定する必要はないので、提案されたこの方法を一層発展させることで、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を特に素早く決定することが可能である。特に、過渡現象を、そのために最適化し短くすることができる。
【０１５９】
前記所定の電位は、好適には接地である。
【０１６０】
前記ロータ位置のより正確な決定を可能にするために、前記時間間隔ｔinterruptの間、遷移時間ｔtransientが経過するまではＣＥＭＦ（逆起電力）を測定しないことが好ましい。例えば、前記時間間隔ｔinterruptの開始時から、直接遷移時間の経過を待つことができる。前記遷移時間ｔtransientの経過を待つことで、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）に対して間違った値を測定されてしまうことを回避することができる。この値が間違っていると、その結果、前記ロータの実位置も間違った値が推定されてしまうことになる。
【０１６１】
本発明の更に好適な変形例によれば、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を決定するために、前記モータ巻線、又は前記所定の電位に接続されていない前記モータ巻線において電圧の挙動が測定され、前記遷移時間ｔtransientは、前記モータ巻線に印加される電圧又は前記所定の電位に接続されていないモータ巻線の前記電圧が時間の経過により一定もしくはほぼ一定となるまでの時間ｔconstantに少なくとも対応するようにしてもよい。１つ或いは複数の前記モータ巻線における電圧の挙動の測定により、過渡現象の直後に前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を測定することが可能となる。このようにして、前記時間間隔ｔinterruptを最小限にすることができ、これは、操作の円滑性を向上し、かつ、前記モータの始動時の振る舞いを改善することに寄与する。
【０１６２】
前記時間間隔ｔinterruptに対して予め一定値が定められる場合、本発明に係る方法は特に簡素なものとなる。しかしながら、前記時間間隔ｔinterruptが機械の操作中に変更される場合、前記実位置を、より一層かなり正確に決定することができ、加えて、前記電動モータの操作の円滑性が更に改善される。特に、前記遷移時間ｔtransientが前記時間間隔ｔinterruptより長く続く場合、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を前記時間間隔ｔinterrupt内で決定することが可能となるように、この時間間隔を前記遷移時間に従って合わせることも可能である。
【０１６３】
前記時間間隔ｔinterruptは、この時間間隔ｔinterruptの間に、前記モータ巻線に印加される電圧又は前記所定の電位に接続されていない前記モータ巻線の電圧がその時間の経過により一定又はほぼ一定とみなせるように予め定めることができるように設計されることが好ましい。従って、前記システムの過渡現象の後、誘導電圧が１つ又は複数の前記モータ巻線で一定、或いは略一定になったときに、各所望のモータ巻線で前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を決定することが可能である。これは、前記ロータ位置の決定における正確さを増加させる。
【０１６４】
好ましくは、前記時間ｔconstantが前記時間間隔ｔinterruptよりも大きいときは前記時間間隔ｔinterruptを大きくし、及び／又は前記時間ｔconstantが前記時間間隔ｔinterruptよりも小さい場合は前記時間間隔ｔinterruptを小さくする。この処理により、前記時間間隔ｔinterruptが必要以上に長くならないことが保証される。これにより、特に前記モータの円滑な操作が保証される。
【０１６５】
前記時間間隔ｔinterruptは、周期的に段階的に変更されることが好ましい。特に、これは前記ロータの回転毎、又はサンプリング周波数で実行することができる。このサンプリングレートは、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法又はパルス幅変調（ＰＷＭ）方法における変調周波数よりも低い。特に、段階的な変更は、増加又は減少である。このような、本発明に係る方法の一層の発展により、所望の手法で、少なくとも１つのモータ巻線において前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を測定するために実際に要求される中断時間に対して、時間間隔ｔinterruptを連続的に適応させることが可能となる。
【０１６６】
前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を測定した後に、好適には、全てのモータ巻線が前記機械の電源に再接続される。これは、直接或いは時間遅れをもって行うことができる。前記機械の前記電源に対する前記モータラインの再接続が素早くなるにつれて、前記時間間隔ｔinterruptが短くなり、前記モータの操作もスムーズになる。
【０１６７】
更に、前記ロータの特定の位置を、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）の測定により決定される前記ロータの前記実位置と比較可能とし、前記空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）のフィールド角を前記ロータの前記特定の位置と前記実位置との間から決定される前記差に応じて調整可能とすることが好ましい。この調整により、前記電動モータに対して最適な効率で電流を供給することが保証される。
【０１６８】
好ましくは、前記ＣＥＭＦ（逆起電力）は、少なくとも２つのモータ巻線の少なくとも１つの前記モータ電流が０まで落ちた後にのみ測定される。前記ＣＥＭＦ（逆起電力）を決定する場合、このように簡素な方法で測定誤差を回避することができる。これにより、前記ロータ位置の決定における正確性が増加される。
【０１６９】
前記機械に電源を供給するためには、前記主電源とは独立した電源を用いることが有利である。特に、これは電池又はアキュムレータでありえる。従って、前記の機械は、ケーブルなしで操作することができる。
【０１７０】
本発明に係る方法の更に好適な変形例では、前記主電源から独立した電源及び前記モータコントローラが１つのユニットを形成し、前記機械を操作させる前に、前記ユニットを前記機械に接続するようにしてもよい。このようにして、前記外科用機械を、前記電源及び前記モータコントローラから分離して洗浄することが可能となる。１つのユニットとすることで、更に、外科用の用途に前記機械を用いて準備することが促進される。
【０１７１】
前記主電源から独立した電源の早期放電、特に自己放電、を防ぐために、前記電動モータが前記モータコントローラに接続されるまでは、前記モータコントローラのプロセッサを前記主電源から独立した電源に接続しないことが好ましい。前記モータコントローラのプロセッサは、通常、前記コントローラの他のコンポーネントよりも電力消費量がかなり高い。前記主電源から独立した電源の自己放電は、前記電動モータに前記モータコントローラが接続された後にのみ前記モータコントローラをアクティブにすることで、回避することができる。
【０１７２】
３つのモータ巻線を備えた電動モータが使用される場合、本発明による方法は、特に簡素なものとなる。
【０１７３】
好ましくは、前記外科用機械の回転速度範囲全体は、低速回転用の少なくとも１つの低速回転速度範囲と、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲よりも高速回転用の少なくとも１つの高速回転速度範囲と、に分割され、前記少なくとも１つの前記低速回転速度範囲において前記空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法が実行される。前記空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法は、低速回転速度おいて特に有利であるが、回転速度が高くなると、前記モータのダンピング、従ってモータの効率の低下を招くことになる。従って、前記高速回転速度範囲において前記電動モータをコントロールするために、異なる制御及び／又は調整方法を提供することが好ましい。
【０１７４】
少なくとも１つの高速回転速度範囲において、前記外科用機械を制御及び／又は調整するために、第２の方法としてパルス幅変調（ＰＷＭ）方法を行うことが特に好ましい。前記高速回転速度範囲におけるこの方法を実行することで、前記空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法を使用することに起因する望ましくないモータのダンピングが生じ得ない、という利点が得られる。換言すれば、前記電動モータの効率は、２つの異なる制御及び／又は調整方法を行うことにより、事実上、回転速度範囲全体に関して改善される。
【０１７５】
更に、冒頭に述べた方法のより好適な変形例によれば、前記外科用機械の前記回転速度範囲全体は、低速回転用の少なくとも１つの低速回転速度範囲と、この少なくとも１つの低速回転速度範囲よりも高速回転用の少なくとも１つの高速回転速度範囲と、に分割され、前記電気モータを制御及び／又は調整するための第１の制御及び／又は調整方法が少なくとも１つの低速回転速度範囲で実行され、かつ、前記電気モータを制御及び／又は調整するための第２の制御及び／又は調整方法が前記少なくとも１つの高速回転速度範囲で実行される。このようにして、前記外科用機械を好適に動作させることができ、特に、その全体的な効率がこれにより向上する。何故なら、前記電気モータの前記回転速度に応じて最適な制御及び／又は調整方法がそれぞれ選択可能となるからである。
【０１７６】
第１及び／又は第２制御及び／又は調整方法がパルス幅変調（ＰＷＭ）方法である場合、ＤＣモータを特に簡素な手法でアクティブにすることができる。
【０１７７】
特に、低速回転時及び前記電気モータの始動時において、第１の制御及び／又は調整方法は、全てのモータ巻線に対して同時に電流を供給可能な空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法であることが特に好ましい。この方法によって、特に低速回転速度時に、前記モータの効率向上を達成することが可能である。何故なら、電流が供給される前記モータ巻線によって前記ロータ位置に依存してロータにかかる力は、従来法により電流が供給されている電気モータに比較して、調整することができるからである。
【０１７８】
前記電気モータとしてセンサレス電気モータが使用される場合、前記外科用機械の接点数を減少することができる。更に、そのようなモータは、製造コスト効率がかなり良い。
【０１７９】
この方法の更に好適な変形例によれば、モータが回転速度検出センサを有し、前記第１の制御及び／又は調整方法は、前記外科用機械の制御及び／又は調整方法であって、前記モータコントローラが前記回転速度検出センサにより測定された実回転速度に応じて前記電気モータの制御信号を与える。特に、回転速度検出センサによって、低速回転速度において、前記電気モータの実回転速度を簡素にかつ正確に測定することができる。
【０１８０】
前記電気モータの実回転速度を検出するためにホールシステムが与えられておりかつ前記ホールシステムが回転速度検出センサを含む場合、前記方法の操作は特に簡素なものとなる。前記ホールシステムは、多くの応用において有用であることが確認されている。特に、ホールセンサを特に小さくして直接電気モータに一体化することもできる。
【０１８１】
前記少なくとも１つの低速回転速度範囲と前記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値は、好適には、前記機械の操作中において変更されないままである。このようにしてこの方法は最大限に単純化される。
【０１８２】
しかしながら、この方法の更に好適な変形例によれば、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲と前記少なくとも１つの高速回転速度範囲との間の回転速度限界値は、前記機械の操作中において変化する。この方法により、現在の操作状況に応じてスイッチオーバー回転速度価値を設定することが可能となる。
【０１８３】
前記第１の制御及び／又は調整方法から前記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えは、第１のスイッチオーバー回転速度で発生し、前記第２の制御及び／又は調整方法から前記第１の制御及び／又は調整方法は、第２のスイッチオーバー回転速度で発生することが好ましい。その結果、前記低速回転速度範囲から前記高速回転速度範囲への遷移時、及びその逆のときにおいて、スイッチオーバーポイントが所望の手法で設定される。特に、前記機械が前記スイッチオーバー回転速度の範囲の回転速度で操作している場合に頻繁な切り替えの発生を防ぐことか可能である。切り替えが常に発生すると、前記外科用機械の操作に悪影響を与え、特に、その円滑な操作を阻害するであろう。
【０１８４】
好適には、前記第１のスイッチオーバー回転速度は、前記第２のスイッチオーバー回転速度以上である。従って、好適には、前記低速回転速度範囲から前記高速回転速度範囲への切り替えは、その逆の場合よりも高回転速度において発生する。
【０１８５】
前記第１の制御及び／又は調整方法から前記第２の制御及び／又は調整方法への切り替えは、前記少なくとも１つの低速回転速度範囲から前記少なくとも１つの高速回転速度範囲への遷移時、又はその逆の時に自動的に発生することが有利である。
【０１８６】
この場合、オペレータは、単に前記外科用機械の所望の回転速度を特定することだけが必要とされ、異なる制御及び／又は調整方法の間で起こりえる切り替えに留意する必要はない。
【０１８７】
電気モータを備えた外科用機械の制御方法において、前記機械が第１及び第２の作動部材を含み、前記電気モータの回転速度が前記第１作動部材を作動させることにより設定されることが好ましい。従って、前記モータの制御に他のいずれの方法が使用されたかに拘わらず、前記駆動部を動作させるための回転速度は、前記第１作動部材により設定することができる。
【０１８８】
前記電気モータの時計回りから反時計回りへの切り替えが、前記第２作動部材を作動させることにより起こされる場合、前記外科用機械の取り扱いは特に簡素となる。この切り替えは、前記第２作動部材が永続的に押されたとき、又は押された状態を維持している限りにおいて発生するか、又は前記第２作動部材を一旦作動させることにより発生する。
【０１８９】
前記機械は、時計回り及び／又は反時計回りで作動され、及び／又は振動動作で作動されることが好ましく、前記振動動作の中において前記電動モータは交互に回転し、各場合において、各異なる回転方向において等時間回転し、及び／又はピルグリムステップ動作で動作され、その間前記モータは回転方向が交互に異なる方向に変わるよう動作し、各場合において、前記電気モータは、時計回りでの動作が反時計回りでの動作よりもある程度長くなっている。前記機械によって満たされる目的に応じて、そのために最も適した動作モードで運転することができる。例えばドリルで時計回りに穴を開ける場合、ドリルを抜くためには、例えば反時計回りで動作させる。ドリル穴を機械加工する場合、或いは冠状鋸として前記機械を使用する場合、例えば振動動作を好適に使用することができる。ドリル穴がネジ溝付きとされるべきものである場合、上述したピルグリムステップ動作が好適である。従って、ネジ溝を段階的に切ることが可能である。
【０１９０】
前記機械の動作を時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作及び／又はピルグリムステップ動作に切り替えるために、少なくとも設定された切り替え時間中において前記第２作動部材が連続的に作動されることが好ましい。その結果、オペレータが少なくとも設定された切り替え時間中に連続的に前記第２作動部材をさせる場合、意図しない切り替えが発生することは不可能であり、意図的な切り替えのみがなされる。
【０１９１】
時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作及び／又はピルグリムステップ動作への切り替えにおいて、好ましくは、前記第１作動部材が作動されていない間に前記第２作動部材が作動される。これにより、切り替えが起こる時には前記駆動部が確実に停止される、即ち、他の動作への切り替えは、フル動作しているときには生じ得ない。
【０１９２】
２つの動作モード間の切り替えが偶然に起きることがないように、切り替え時間として２〜５秒の範囲が設定されることが好ましい。切り替え時間として約３秒が設定されることが特に好ましい。
【０１９３】
好ましくは、前記第２作動部材が前記設定された切り替え時間中で作動した後であってもはや作動されていない場合であっても、振動動作及び／又はピルグリムステップ動作が維持される。これにより、オペレータは、これによって前記機械の取り扱いに、特に、他の作動部材による所望の回転速度の設定に、完全に専念することができる。振動動作又はピルグリムステップ動作から時計回り動作又は反時計回り動作への切り替えは、好適には、前記第２作動部材を、前記設定された切り替え時間よりも短い期間作動させることで行われる。このようにして、前記機械の様々な動作モード間の切り替えは、前記第２作動部材を再度短く作動させることで行うことができる。
【０１９４】
更に、振動動作又はピルグリムステップ動作から反時計回り動作への切り替えは、前記第２作動部材を前記設定された切り替え時間よりも短い期間作動させることで行われる。例えば、前記機械に接続される器具が、前記機械の使用中に停止する場合、上述した動作モード間での切り替えを簡素な方法により行うことができる。
【０１９５】
好ましくは、前記第１作動部材の作動後における時計回り動作又は反時計回り動作から振動動作又はピルグリムステップ動作への切り替え後において、ピルグリムステップ動作が最初に発生する。このようにして、前記機械を用いて、時計回り動作によってドリルによる穴をあけることができ、例えば、前記ドリルは反時計回り動作において引き抜かれる。更に、ピルグリムステップ動作又は振動動作モードへの切り替え後、前記ドリルによりあけられた穴にネジ溝をきることができる。
【０１９６】
前記第１作動部材により設定される切り替え時間回転速度が切り替え回転速度よりも低い限り、前記機械はピルグリムステップ動作により動作されることが好ましい。更に、要求された回転速度が切り替え回転速度より高い場合、前記機械をピルグリムステップ動作で動作させることも想定できる。
【０１９７】
更に、前記切り替え回転速度よりも高い回転速度が前記第１作動部材で設定された場合、前記機械をピルグリムステップ動作から振動動作へと切り替えることが好ましい。その結果、単に所望の回転速度を設定するだけで、ピルグリムステップ動作から振動動作への切り替えを発生させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１９８】
以下に記載された本発明の好適実施形態と図面とにより、更に詳細な説明を行う。
【０１９９】
図１は、アキュムレータ機を、参照数字１００によって概略が示される外科用ドリル装置又はミーリング装置の形態で、コンポーネントアセンブリに分解して示したものであり、以下により詳細に説明する。アキュムレータ機１００は、長手軸１０４を画定するモータマウント１０６を備えたハウジング１０２、及びモータマウント１０６からの略横方向に突出して一体化して形成されたグリップ１０８を含む。グリップ１０８は、モータマウントユニット１０６と別方向を向いている電源及び制御ユニット１１０を受容し、この電源及び制御ユニット１１０はグリップ１０８の開口部１１２を通じて押し入れることが可能である。カバー１１４は、開口部１１２を閉じ、かつ電源及び制御ユニット１１０をグリップ１０８内に固定するよう作用する。カバー１１４は、カバー１１４がグリップ１０８上に配置されるときに、開口部１１２を取り囲むグリップ１０８のリム１１８を押圧する内部シール１１６を含む。ハウジング１０２は、グリップ１０８の領域内で、ハウジングエッジの角が丸められ、略菱形断面となっている。図示されていないが、カバー１１４を取り外した後において電源及び制御ユニット１１０の取り外しを補助するためのスプリングをグリップ１０８内に設けてもよい。
【０２００】
駆動ユニット１２０は、正面側から、略中空のシリンダモータマウント１０６内に長手軸１０４と平行に挿入することができる。駆動ユニット１２０は、電気的に整流されたセンサレスＤＣモータの形態で、モータハウジング１２２に囲まれた電気駆動部を含む。モータマウント１０６とグリップ１０８との遷移領域における、モータマウント１０６及びグリップ１０８の鍵穴状の前端開口部１２６は、略鍵穴状でフレームとして役立つプレート１２８により閉鎖することができる。ボアホール１３０は、プレート１２８上で長手軸１０４と同心に配置される。正面側に面する３つのカットアウト１３２は、ボアホール１３０に接して、ボアホール１３０を対称的に囲んでおり、スクリュー１３４のヘッドを受容するよう設けられている。このスクリュー１３４により駆動ユニット１２０は長手軸１０４に関して同軸にプレート１２８に固定できる。
【０２０１】
更に、プレート１２８には、パワー／スピードプッシュボタン１３６及び動作モードセレクタ１３８の形態で、二つの作動部材が配置され、これら両方は長手軸１０４に平行にプレート１２８に向かう方向に移動可能であり、図示されていないリターンスプリングによって、そのプレート１２８から突出した基本位置に戻すことが可能である。２つの作動部材は、プレート１２８と共にプッシュボタンユニット１４０を形成する。
【０２０２】
プレート１２８は、長手軸１０４に対して横方向に突出している周辺リム１４２を有し、この周辺リム１４２は、開口部１２６から一段突出しているリム１４４に対応するよう構成されている。図示されていないが、リム１４２及びリム１４４の間に挿入されるシールによって、開口部１２６と閉鎖要素を形成するプレート１２８とが確実に無菌状態で閉鎖される。また、リム１４４の近くには、短いシリンダピン１４８が配置され、このシリンダピン１４８は、停止版１４６からプレート１２８への方向に突出し、このプレート１２８が長手軸１０４に対して横方向に動かなくなるよう、プレート１２８の図示されていない凹部に入り込む。
【０２０３】
電気モータのロータ１５０は、この駆動ユニット１２０がプレート１２８に固定されるとき、特にボアホール１３０を通じて固定されるときにも、駆動ユニット１２０から取り外すことができる。ロータ１５０は、伸張されて略円筒状のベアリングシャフト１５２を含み、これに対してエンドボールベアリング１５４及びフロントボールベアリング１５６が、ロータハウジング１２２内でロータ１５０が回転可能となるように取り付けられる。
【０２０４】
更に、軸受シャフト１５２上のボールベアリング１５４と１５６の間に、永久磁石１５８が固定されており、このために、永久磁石１５８には、長手軸１０４と平行に伸びる長手ボアが設けられている。ロータ１５０をバランスさせるために必要ないずれのバランス要素をも軸受シャフト１５２に設けることができる。軸受シャフト１５２は、フロントボールベアリング１５６から突出した端部において、フォーク形の結合片１６０の形状に構成される。このフォーク形の結合片１６０は、結合片に接続された別のシャフトの図示されていない同一構成とされた結合片と確実にロックした状態で係合可能であり、この別のシャフトの回転を引き起こすことができる。
【０２０５】
永久磁石１５８は一個体型のマグネット、或いは複数の個別のディスクで構成されたマグネットとすることができる。このように、渦電流損失は縮小することができる。穴が形成された軸受シャフト１５２上の永久磁石にネジ溝形成することで、ロータ１５０の安定性及び曲剛性の双方を向上させることができる。永久磁石１５８を保護するために、ロータアーマリング１６４が設けられ、特に、防錆かつ非磁性体で形成されて永久磁石１５８を取り囲む薄いスリーブの形態で設けられる。ロータアーマリング１６４は、ロータ１５０の機械的強度を高めるよう働き、これは、非常に高速の回転速度において特に重要である。更に、ロータアーマリング１６４は、永久磁石１５８に対して腐食に対する保護を形成し、その結果、特に、腐食に弱いネオジム−鉄−ホウ素磁石をも使用することができる。
【０２０６】
ボールベアリング１５４及び１５６は、緩衝要素をその上に装着可能となっている外リング上に、図示されていない放射状グルーブを有する。モータハウジング１２２上に緩衝要素を設けた場合アクセスが困難であるが、この場合に比較して、この装置によってメンテナンス目的のための分解及び再組み立てがより簡単となる。モータの緊急動作特性は、セラミックボールベアリング又は個々にセラミックコンポーネントを備えたボールベアリングを使用することで改善される。
【０２０７】
開口部１２６に対向するともに長手軸と同軸に伸びるモータマウント１０６の半円の端部にはボアホールが設けられ、これを通じて、その雄ネジ溝部１６８を備えた取付けスクリュー１６６が導入可能となっており、モータマウント１０６に駆動ユニット１２０を固定する役割を果たす。取付けスクリュー１６６のヘッド１７０は、シーリングリング１７２によって、前記ハウジング１０２に関して液密に密封することができる。
【０２０８】
雄ネジ溝部１６８は、モータハウジング１２２の後端部に設けられた、図示しない雌ネジ溝部にネジ止めすることができる。プレート１２８に固定された駆動ユニット１２０がモータマウント１０６に押し込まれると、その後、取付けスクリュー１６６にネジ止めすることで、モータマウント１０６の後端部１７４に対して、従ってリム１４２がリム１４４に対して、引き出される。従って、取付けスクリュー１６６をリリースするだけで、プレート１２８は駆動ユニット１２０とともにハウジング１０２から外すことができ、ハウジング１０２から取り出すことができる。
【０２０９】
プレート１２８上でカットアウト１３２に隣接して、３つのネジ溝付きボア１７６が配置され、その雌ネジ溝は、長シャフトスクリュー１７８の雄ネジ溝部に対応し、これにより結合装置１８０をプレート１２８に固定することが可能となる。結合装置１８０は、結合片１８２を、短い円筒ピンの形態で後者から突出した３つの結合要素１８４と接続するよう作用する。結合片１８２は、ギアブロック１６２の後端部を形成し、その前端部に、ギアブロック１６２への接続用の器具又はツールを受け取るためのツール受容部１８８を備えた結合片１８６が設けられる。詳述はしないが、クイックアクト機構を用いることで、ツールは、リングフランジを結合位置１８０に向けて外側作動スリーブ１９０を引き戻すことで、ツール受容部１８８から外すことができる。
【０２１０】
コンタクトブロック１９２はモータハウジング１２２からグリップ１０８への方角に突出しており、ここから、順に、３つのモータコンタクト１９４が互いに平行に整列されて突出し、これらは互いに計３個のモータ巻線１９９のうち二つにそれぞれ接続される。モータ接点１９４は、中空の接続ピンの形態となっており、これらは横方向のボアホールを有し、これらボアホールを通じてモータ巻線がネジ込まれて半田付けされる。コンタクトブロック１９２は、モータ接点１９４のマウントとなり、耐高温性のプラスチック材料製となっている。更に、コンタクトブロック１９２は、モータハウジング１２２に関して密封される。モータ接点１９４は、グリップ１０８の長手軸１９６と平行に整列する。
【０２１１】
グリップ１０８に従う形状とされた電源及び制御ユニット１１０は、その内部が非円形となっていてモータ接点１９４に対応する３つの接続用接点１９８を有し、電源及び制御ユニット１１０がグリップ１０８に押し込まれたときに突出したモータコンタクト１９４がその中に伸びるようにされている。安全なコンタクトは前記電源及び制御ユニット１１０内にその移動が制限されて、即ちフロート状態で、組み入れられた接続用接点１９８によって、固定接続を行うことができる。従って、モータ接点１９４に対しての、接続用接点１９８の寸法、形状及び位置許容差を補償することができる。これにより、接続用接点１９８とモータ接点１９４の間の境界抵抗を所定の手法により設定することができる。更に、電源及び制御ユニット１１０は、容易にグリップ１０８に押し込められ、更に、再びそれから取り外すことができる。電源及び制御ユニット１１０上には、４つの充電用接点２００もまた設けられており、これにより、電源及び制御ユニットは、電源及び制御ユニット１１０のスリーブ状のハウジング２０４に配置されたアキュムレータ電池２０６を充電するために、接続ケーブルにより、又は直接充電器２０２に接続することができる。
【０２１２】
以下、結合装置１８０がどのように機能するかを図２、２ａ及び図３を参照して詳細に説明する。
【０２１３】
結合装置１８０は、２つの対称的に配置されて長手軸１０４の方向に開いたリング溝２１０が形成された回転リング２０８を含む。回転対称な形状であって、結合装置１８０を通じて長手軸１０４と同軸に伸びる、中空で円筒状の結合レセプタクル２１６を形成する連結部材２１２及び２１４が、両サイドから回転リング２０８に挿入されている。又これら連結部材は、互いに回転可能に固定して結合されている。結合レセプタクル２１６は、結合片１８２を受容する。長手軸１０４と平行な結合レセプタクル２１６から伸びる３つの結合レセプタクル２１８が、結合要素１８４を受け取るよう働き、その結果、正面側からのこれら結合要素がその側から結合レセプタクル２１８に入る。更に、連結部材２１２と２１４には、カットアウト２２０と２２２が設けられ、これらはリング溝２１０の逆側に配置されて共に二つのリング空間を形成し、この各スペースにコイルばね２２４及び２２６が設けられる。コイルばね２２４及び２２６の一方の対応する端部は、回転リング２０８に回転可能に固定して接続され、コイルばね２２４及び２２６の他方の対応する端部は連結部材２１２及び２１４に回転しないよう固定して接続される。結合レセプタクル２１８は、結合装置１８０全体を通じて伸びるわけではなく、結合部材２１４内にとどまる。
【０２１４】
３つのロック要素２２８が、回転リング２０８に回転可能に固定して接続され、これらは、結合部材２１２に対しての回転リング２０８の回転時に、周方向に移動される。それらは結合レセプタクル２１８を通じて横方向にのびる二つのエッジ、特に第１スライドエッジ２３０及び第２スライドエッジ２３２を有する。第１スライドエッジ２３０は、長手軸１０４に対しておよそ３０°傾斜しており、第２スライドエッジ２３２は、プレート１２８の方向に向いており、ほぼ９０°傾斜している。
【０２１５】
ギアブロック１６２の端部スリーブ２３４上に配置される結合片１８２が、結合要素１８４が結合レセプタクル２１８に入るように、結合レセプタクル２１６へ導入される場合、結合要素１８４は、最初に第１スライドエッジ２３０上に接する。結合片１８２が結合レセプタクル２１６内へと更に移動される場合、第１スライドエッジ２３０は結合要素１８４上でスライドし、これにより、これらはコイルばね２２４及び２２６のばね力に抗して、連結部材２１２及び２１４に対して回転リング２０８と共に周方向に動かされる。結合要素１８４が、２つのスライドエッジ２３０及び２３２を互いに接続するエッジ２３６上に一旦押されると、コイルばね２２４及び２２６は、ロック要素２２８を再度それらの基本位置へと周方向に戻す力を加える。第２スライドエッジ２３２は、結合要素１８４に沿ったスプリング力によって移動されて、これらに対して更に結合レセプタクル２１８への力を加える。結合装置１８０に面する端部スリーブ２３４のリングエッジ２３８は、結合装置１８０の端面２４０に接し、第２のスライドエッジ２３２は、リングエッジ２３８が端面２４０上で遊びがなくなるように、結合要素１８４を長手軸１０４に平行なテンション下に維持する。
【０２１６】
前記ギアブロック１６２をリリースするためには、回転リング２０８は、コイルばね２２４，２２６のスプリング力に抗して、結合部材２１２、２１４に対して回転させるだけでよく、この回転は、結合要素１８４をこれらから長手軸１０４に平行に引き出すことが可能となるように、ロック要素２２８が結合レセプタクル２１８を開放するまでなされる。
【０２１７】
連結部材２１２及び２１４は、長手軸１０４と平行に伸びる３つの貫通孔２４２を備えており、これによってスクリュー１７８がプレート１２８のネジ溝つきボア１７６内に挿入され、ネジ止めされる。このようにして、プレート１２８がハウジング１０２に接続されたときに、結合装置１８０をプレート１２８から開放することができる。結合装置１８０がプレート１２８から開放されると、その後、ロータ１５０は駆動ユニット１２０から引き抜くことができる。従って、ボールベアリング１５４及び１５６のメンテナンスについては、プレート１２８を開放する必要はなく、結合装置１８０のを取り出すだけで十分である。
【０２１８】
以下、電源及び制御ユニット１１０の設計を、図４ａ及び４ｂを参照してより詳細に説明する。
【０２１９】
モータマウント１０６の方向に面したハウジング２０４、いわゆるコントロールハウジング２４４、の端部領域において、特に図４ｂに示されるプリント回路基板２４８及び２５０を有するモータコントローラ２４６が配置され、その上に、アキュムレータ機１００を制御するために要求される電子部品が配置される。コントロールハウジング２４４は、前記ハウジング２０４に固定して接続される。スクリュー２５２は、コントロールハウジング２４４内のモータコントローラ２４６を固定するものである。アキュムレータ電池２０６とモータコントローラ２４６とを分離する分離プレート２５４は、コントロールハウジング２４４にスクリュー２５２でネジ留め可能である。中空バー２５６は、長手軸１９６と平行な分離プレート２５４から突出し、前記ハウジング２０４を通じてこの長手軸の端部まで伸びる。バー２５６は、モータコントローラ２４６と反対側の端部に、雌ネジ溝が形成されたセクション２５８を備えている。スクリュー２６０によって、ハウジング２０４を閉じるためのマッチングハウジングカバー２６２は、ハウジング２０４に接続することができ、その他方端はコントロールハウジング２４４に接続される。引き出された接続用接点１９８及び充電用接点２００を除いて、前記電源及び制御ユニット１１０は完全にカプセル化されている。
【０２２０】
特に、コントロールハウジング２４４内には、ホールセンサ２６４、及び図２１及び２２を参照して以下により詳細に記述されるリターンパスシステムによってホールセンサ２６４に結合された棒磁石２６６が配置される。前記リターンパスシステムは、コントロールハウジング２４４中のギャップ２６８の一方側に配置され、その結果、パワー／スピードプッシュボタン１３６に配置された平行六面体形の磁気軟鉄要素２７０は、前記リターンパスシステムによって形成された開口部２７２に入り、前記リターンパスシステム中の磁束を変更することができる。このように、例えば、回転速度設定信号を、パワー／スピードプッシュボタン１３６と電源及び制御ユニット１１０との間に直接的な電気的接続を何ら行うことなく、前記電源及び制御ユニット１１０に送信することができる。
【０２２１】
更に、コントロールハウジング２４４の上部側に、ギャップ２６８に平行に配置された狭いスロット２７４が設けられる。スロットのいずれか一方側には、スロットを通じて伸びる二つのライトバリア２７６、２７８が設けられており、いずれも可視光線により動作され従って対応するカットアウトがコントロールハウジング２４４に設けられるか、又は、赤外線バリアによって形成され、この場合コントロールハウジング２４４には開口部は必要とされないものとされる。ライトバリア２７６は、動作モード切り替えセンサとして働き、前記ハウジング１０２内に突出する動作モードセレクタスイッチ１３８の端部から非接触で作動可能であり、特に、ライトバリア２７５が遮断されるまで端部がスロット２７４内に移動されたときに作動可能である。
【０２２２】
ライトバリア２７８は、動作モードアクティブ化センサとして働き、図示されていない動作モードアクティベーション作動部材によって非接触で作動可能である。これは、例えば駆動ユニット１２０上に配置するようにも配置しないようにもでき、これが存在する場合、スロット２７４に入りこみライトバリア２７８を遮断する。例えば、これによってある動作モード、特にアキュムレータ機１００の振動動作を、特定的にアクティブに又は非アクティブにすることができる。
【０２２３】
上述された電源及び制御ユニット１１０は、アキュムレータ機１００のみならず、他の機械に使用することができ、特に、以下に記載した実施形態に対して使用可能である。特に、分離プレート２５４の下にアキュムレータ電池２０６が２個だけ配置される場合、電源及び制御ユニット１１０は、図４ｂに示されるものよりも短い構造とすることができる。従って、前記ハウジング２０４はこれに応じて短くすることができる。その後、同様に、前記ハウジング１０２のグリップ１０８もこれに応じて短くすることができる。特に、ユーザーがより軽い機械を望むか、又はアキュムレータ機１００を作動させるためにより小さいキャパシティが必要とされる場合、グリップ１０８を上述した方法で短くすることが好ましい。
【０２２４】
アキュムレータ電池２０６は、その寿命が通常限られていることから、定期的に交換することが必要であるが、ハウジング２０４に分離可能なハウジングカバー２６２を設けることで、このアキュムレータ電池２０６に直接アクセスすることが可能となり、従って、交換が容易となる。
【０２２５】
上述したように、アキュムレータ機１００の全ての電子部品、特に、モータコントローラ２４６は、減菌をされることがない前記電源及び制御ユニット１１０内にある。従って、高感度の電子機器は、有害な環境条件のいずれにも晒されることはなく、特に、滅菌器中の熱及び湿気に晒されることはない。更に、これら電子機器を汚れから過度に保護する必要はなく、或いは、更にカプセル化する必要もない。アキュムレータ機１００の電子機器は、更にモータコントローラ２４６に加えて、回転速度、回転方向及び動作モードを制御するための既述のセンサを備えるようにしてもよい。更に、アキュムレータ電池２０６用の監視要素及び充電器２０２への通信要素を設けることもできる。アキュムレータ機１００のセンサテクノロジー全体が非接触な設計であるので、前記電源及び制御ユニット１１０上に、移動可能な機械的要素は設けられていない。特に、前記電源及び制御ユニット１１０は、前記作動部材、即ち、特にパワー／スピードプッシュボタン１３６及び動作モードセレクタ１３８、をリセットするための機械的要素を備えておらず、これにより、作動部材を作動させるための力は最小限とされている。モータコントローラ２４６はプログラム可能なホールＩＣを含み、例えば、パワー／スピードプッシュボタン１３６を小さく押し込むことで最初に、回転速度がパワー／スピードプッシュボタン１３６のプッシュボタン経路に比例して回転速度が増加し、その後にのみ、モータの回転速度が過剰比例して増加し最大回転速度に達する。
【０２２６】
アキュムレータ電池２０６の電力消費を最小限にするために、特に、機械が使用されていないとき、つまり零入力電流消費をできる限り小さく維持し、これにより沿面放電を打ち消すために、電源及び制御ユニット１１０は、ある条件の下においてのみ操作可能な状態となる。例えば、電源及び制御ユニット１１０がグリップ１０８に押し込まれてかつ接続用接点１９８がモータ接点１９４に接しているときが、この場合に相当する。例えば、この条件をチェックするために、モータコントローラ１４６は周期的にアクティブにされ、例えば１秒から１０秒間隔で、好ましくは６秒間隔で、数ミリ秒の間アクティブにされ、設定されたアクティベーションのための条件を調べる。アクティベーションのための条件に当てはまらない場合、モータコントローラ２４６は再び非アクティブにされる。
【０２２７】
アキュムレータ電池２０６として、幅広く異なる技術によるセルブロックを用いることができる。適切なサイズのアキュムレータ電池２０６を選択し、かつ個々のアキュムレータ電池２０６を直列接続することで、アキュムレータパックが作成される。これは、必要な寸法及び設定された公称電圧、好適には１４．４Ｖを有する。このことから、適用プロファイルに応じて、リチウムイオン、リチウムポリマー、ＮｉＭＨ及びＮｉＣｄテクノロジーによる電池を使用することが可能となる。例えば、大容量が要求される場合、それぞれ１．２ボルトのＮｉＭＨ電池１２本により、総電圧を１４．４Ｖとして使用することができる。対照的に、特にアキュムレータ機１００を軽量とすることが要求される場合、前記例に代えて、それぞれ公称電圧３．６ボルトのリチウムイオン電池を４本、つまり、合わせて１４．４ボルトとして用いることもできる。更に、マンガンベースのリチウムイオン電池も使用することができ、その結果、電源及び制御ユニット１１０の外部の保護配線を省くことができる。
【０２２８】
ジグソー３００の形態による外科用機械の第２実施形態を、図５ａ〜図８ａに示す。これらの図を比較すると、殆どのコンポーネント及びジグソー３００のコンポーネントアセンブリは、アキュムレータ機１００のコンポーネント又はコンポーネントアセンブリに相当する。特に、ハウジング１０２と３０２とは同一であり、更に、図５ａ〜８ａには示されていないが、電源及び制御ユニット１１０は、アキュムレータ機１００と同様に設計され、図示しないカバーを備えたハウジング３０２のグリップ３０８内に保持することができる。このカバーは、カバー１１４と同じものである。
【０２２９】
前記ハウジング３０２は、長手軸３０４を画定するモータマウント３０６、及びモータマウント３０６から略横方向に突出して長手軸３９６を画定するグリップ３０８を含む。駆動ユニット３２０は、モータマウント３０６の領域及びグリップ３０８への遷移領域において、前記ハウジング３０２の前方側に画定された開口部３２６に、長手軸３０４に平行に押し込むことができる。駆動ユニット３２０はモータハウジング３２２を含み、このモータハウジングは、開口部３２６の設計に対応したプレート３２８に着脱自在に固定可能である。モータハウジング３２２は、プレート３２８の円形開口を通じて、スリーブ形のセクション３２４付近にまで伸びる。パワー／スピードプッシュボタン３３６は、プレート３２８上で移動可能に装着され、アキュムレータ機１００上で動作モードセレクタスイッチ１３８が提供される位置に配置される。更に、プレート１２８と３２８とが略同一となるように、アキュムレータ機１００上でパワー／スピードプッシュボタン１３６が提供される位置にカバー３３８が設けられている。パワー／スピードプッシュボタン３２６を備えたプレート３２８はプッシュボタンユニット３４０を形成する。プレート３２８のリム３４２は、開口部３２６のリム３４４に対し、図示しないシールによって耐細菌性となるように密封される。開口部３２６の下方端にある停止板１２６に対応する停止板３４６は、プレート３２８のハウジング３０２への移動を制限する。
【０２３０】
モータマウント３０６に押し込まれた駆動ユニット３２０は、取付けスクリュー１６６に対応する取付けスクリュー３６６により固定することができる。この目的のために、取付けスクリュー３６６は、雄ネジ溝部３６８とヘッド３７０とを有し、このヘッド３７０は、モータマウント３０６の後端部３７４用停止となり、かつ、後端部３７４中に設けられた開口部３７５を無菌状態で閉じるよう、後端部３７４に対してシーリングリング３７２により密封され、密封される。
【０２３１】
コンタクトブロック３９２は、グリップ３０８への方向へとモータハウジング３２２から突出し、このコンタクトブロック３９２は、順に、モータ接点１９４と同一の３つのモータ接点３９４が、グリップ３０８への方向における金メッキされた接続ピンの形態で、長手軸３９６に平行に突出する。
【０２３２】
ロータ３５０は駆動ユニット３２０の一部であり、プレート３２８に固定可能でこれにより円筒部３２４を取り巻くギアブロック３６２がプレート３２８から取り外されるときに、駆動ユニットから取り外すことができる。ロータ３５０は、ロータ１５０と略同一に設計されており、軸受シャフト３５２と、軸受シャフト３５２上に装着されるとともに軸受シャフト３５２に対応するボアホール３５９を備えた円筒状永久磁石３５８と、を有する。リングベアリングの形態とされたボールベアリング３５４は、後端部３７４の方向に面する軸受シャフト３５２の端部に固定される。永久磁石３５８の前方及び後方に、カラー状のクランプ素子４００及び４０２が配置され、これらクランプ素子は、一方では、非磁性材料製の薄いスリーブ状のロータアーマリング３６４と共に腐食を防止し、他方では、軸受シャフト３５２上に永久磁石３５８を保持する。軸受シャフト３５２の前端部は、長手軸３０４に対して横方向に配置されたカットアウト３６１を備えた結合片３６０を形成し、このカットアウト３６１にクランプ部材３６３が挿入される。このクランプ部材３６３は、ギアブロック３６２の駆動輪４０４の溝部に押し込むことができ、駆動輪４０４のキャッチとして作用する。
【０２３３】
ギアブロック３６２の前端部には、長手軸３０４と同軸にツール受容部３８８が設けられており、この中に、鋸刃の挿入及びスクリュー４０６による固定が可能である。
【０２３４】
図５ａ及び５ｂ示されるジグソー３００のコンポーネント及びコンポーネントアセンブリの内部設計を、図７、８及び８ａを参照して以下により詳細に以下に説明する。
【０２３５】
グリップ３０８に形成された受容スペース３０９には電源及び制御ユニット１１０が挿入可能であって、上述のようにカバー１１４に対応するカバーで閉じることができる。また、カバー１１４内に設けられた周辺シール１１６がハウジング３０２の下方リム３１８を押圧し、これにより耐細菌性が得られるように閉じられる。ハウジングは計３つの開口部、即ち、グリップ３０８内に電源及び制御ユニット１１０を挿入するための開口部３１２、取付けスクリュー３６６を配置するためのモータマウント３０６の後端部３７４の開口部３７５、及び前記ハウジング３０２内に駆動ユニット３２０を挿入するための開口部３２６を有する。従って、開口部用のクロージャー要素が取付けスクリュー３６６、図示しないカバー１１４及びプレート３２８によって形成される。シーリング素子は、上述のようなクロージャー要素によって開口部３１２、３７４及び３２６を無菌状態で密閉するように、また、アキュムレータ機１００と同様に、非無菌状態の電源及び制御ユニット１１０を挿入した後に、無菌領域で、例えば手術室で使用するためにジグソー３００を準備するように、それぞれ提供される。
【０２３６】
駆動ユニット３２０の後端部には、スリーブ形の結合片４０８が配置され、この結合片には、雄ネジ溝部３６８の雄ネジの設計に対応する雌ネジ４１０が設けられている。結合片４０８は、それぞれシングルステップで２段階に延長し、第２それぞれシングルシングルステップで、２度膨らむ。また、第２の延長部４１２によってボールベアリング３５４が受取られる。この延長部４１２の先には径方向外側に突出するリングフランジ４１４が設けられ、このリングフランジはモータハウジング３２２の後端部へ差し込まれて、リング封じ４１６で密封される。二つのスペーサリング４１８、４１９が、モータハウジング３２２の外側に配置され、これによりモータハウジングを取り囲み、これらは駆動ユニット３２０が挿入されたときにモータマウント３０６の内側に載る。好適には、これらは制振材料製とされる。更に、これらはモータハウジング３２２の底面のコンタクトブロック３９２を保持するよう作用する。
【０２３７】
３つのモータ巻線３９９が巻きつけられたスリーブ状の巻線部材が、長手軸３０４に沿ってモータハウジング３２２と同軸に挿入されている。モータハウジング３２２へと伸びるモータ接点３９４の端部には、横断ボア４２４が設けられ、この横断ボアを貫通してモータ巻線が通されて半田付けされる。従って、モータ巻線３９９の接続エリアは、このように貫通させることにより、非常に短くしておくことができる。モータハウジング３２２の前方部３２４は、このためにプレート３２８により設けられたボアホール３３０を通じて伸びる。一部３２４への遷移の外部直径のシングルステップ縮小によって形成されたモータハウジング３２２上のリング状停止４２６は、プレート３２８の上に直接接する。
【０２３８】
モータハウジング３２２全ての導電性要素、特に、巻線部材４２０とモータハウジング３２２との間に配置されたモータ巻線３９９と、コンタクトブロック３９２内に保持されたモータ接点３９４と、は鋳造によって完全にカプセル化される。駆動ユニット３２０の内部の回転対称な受容スペース４２８は、詳細に上述されたロータ３５０を受け取るよう作用する。
【０２３９】
２つのボアホール４３０及び４３２は、パワー／スピードプッシュボタン３３６及びカバー３３８を受容するためのプレート３２８上に、長手軸３０４に対して互いに平行に配置される。ボアホール４３２に挿入されたカバー３３８は、プレート３２８に対するリングシール４３４により耐細菌性となるよう密封される。カバー３３８は、その外側は、人間工学による形状とされた外側表面を有し、この外側表面上でオペレータは中指及び／又は薬指を好適に支持することができる。
【０２４０】
パワー／スピードプッシュボタン３３６は、ボアホール４３０を通じてリードされるスリーブ形の固定ベアリング部材４３６を含むとともに、ボアホール４３０の上には、ボアホール４３０の長手軸４４０と同軸に移動するプッシュボタン要素４３８が設けられている。このプッシュボタン要素は、プレート３２８から突出しコイルばね４４２によって基本位置に保持される。その一方がベアリング部材４３６に固定され、他方がプッシュボタン要素４３８に固定されたベローシール４４４によって、プレート３２８に対してパワー／スピードプッシュボタン３３６が無菌状態で確実に密閉される。
【０２４１】
プッシュボタン要素４３８は、ボアホール４３０を通じて伸びるピンを有する。前記ハウジング３０２内に伸びるピンの端部には、下方に突出するとともにその幅が電源及び制御ユニット１０のギャップ２６８内に押し込むことが出来るものとされた小プレート４４８が設けられている。これは、前記電源及び制御ユニット１１０における回転速度設定センサ２８２のホールセンサ２６４を作動させるよう作用する。ジグソー３００では、小さな軟鉄プレート４４８が、図示しない小鉄プレートと同じ位置においてギャップ２６８内に入ることができるまでに下方に伸びている。この小鉄プレートは、アキュムレータ機１００のパワー／スピードプッシュボタン１３６上に配置されている。パワー／スピードプッシュボタン３３６は、ジグソー３００上において、動作モードセレクタスイッチ１３８がアキュムレータ機１００上に提供される位置に配置されるものの、小さな軟鉄プレート４４８が特殊な形状をしていることから、電源及び制御ユニット１１０には、アキュムレータ機１００及びジグソー３００の両方で動作可能とするための変更を何ら行う必要はない。パワー／スピードプッシュボタン１３６及び３３６がそれぞれこのような交換配置となっていることから、人間工学的に、アキュムレータ機１００及びジグソー３００の動作共に特に利便性を有するものになるという利点がある。
【０２４２】
プレート３２８が前記ハウジング３０２に結合されている場所において、パワー／スピードプッシュボタン１３６、動作モードセレクタスイッチ１３８及びパワー／スピードプッシュボタン３３６は、メンテナンスのためにプレート３２８から取り外すことができる。
【０２４３】
巻線部材４２０上に巻回されたモータ巻線３９９は、真空又は常圧下でエポキシ樹脂と共に冷間鋳造により鋳造され、アキュムレータ機１００及びジグソー３００の双方のこのオープン構造により、細菌の住処となり得るキャビティが生じることはないようにされている。更に、鋳造は、前記機械の滅菌中において、振動からの保護及び熱いスチームからの保護として役立つ。冷間鋳造体は、好適には充填剤が充填され、これによりモータ巻線３９９からの熱伝導遮断性が改善される。
【０２４４】
従って、駆動ユニット３２０は、三相の電気的に整流されたモータを含み、これらは全ての実施形態において同一設計かつセンサレスとなっている。特に、モータ巻線３９９に電流を供給するために必要であるロータ３５０の位置又は回転方向を得るためのホールセンサを備えたホールシステムは存在しない。以下に説明されるように、ロータ位置はセンサレスに決定される。しかしながら、原則として、駆動ユニット３２０のロータ位置を検出するためにセンサを設けることも想定できる。
【０２４５】
ギアブロック３６２は、矢線４５０に示されるように、長手軸３０４と同軸で、ロータ３５０の回転を、鋸刃を受容するための結合レセプタクル３８８を備えた結合部４５２の振動運動に変換するよう作用する。ギアブロック３６２は、略円錐形のハウジングを有し、このハウジングの後端部には、ボールベアリング３５６によって装着された駆動輪４０４が装着される。ロータ３５０の結合片３６０は、駆動輪４０４の円筒状のレセプタクル４５６内に挿入することができる。ボールベアリング３５６は、ベアリング部材４５８内に保持されて、ギアブロック３６２の前端部への方角に更に伸びる。ベアリング部材４５８上に、長手軸３０４に対して横方向となる長手軸４６０の周囲に、駆動輪４６２が装着され、この駆動輪は駆動輪４０４により駆動される。駆動輪４０４及び４６２は、円筒歯車とギアホイール、又は２つのかさ歯車として形成することができる。長手軸４６０に対して偏心して、駆動輪４６２は、長手軸４６０と平行に接続ロッド４６４を備え、この接続ロッド上には、長手軸３０４と同軸に配置された駆動輪４７０のボアホール４６８内に保持された、二つのボールベアリング４６６及び４６７が装着される。前記結合部４５２は、シャフト４７２によって接続ロッド４６４に接続され、駆動輪４６２の回転の結果、接続ロッド４６４がドライブロッド４７０を周期的に移動させ、かつ、矢線４５０によって示されるように、ドライブロッド４７０はシャフト４７２を結合部４５２に平行に前後移動させる。結合部は、ハウジング４５４中の滑り軸受によって装着される。
【０２４６】
ギアブロック３６２は、速効クロージャによって、モータハウジング３２２の前方部３２４に接続されている。前記ギアブロック３６２が取り外される場合、駆動ユニット３０２から駆動ユニット３２０を取り出す必要なく、ロータ３５０を駆動ユニット３２０から取り外すことができる。
【０２４７】
モータがより高効率の範囲で動作可能となるように、駆動輪４０４及び４６２は、縮小ステージを形成し、高効率の範囲では、電源及び制御ユニット１１０は、達成可能な前記モータの高回転速度に対して比較的低いモータ電流を流すだけでよい。その結果、鋸が載せられた時、モータの回転速度は、モータの最大パワーより低い範囲に落ちることはなく、しかしながら、モータ電流が急激に増加することはない。前記モータの更なる摩擦損失、及び、より高い回転速度に起因する損失にも拘わらず、縮小ステージは、前記機械のパワーバランスに対してポジティブであり、換言すれば、この機械は、電源及び制御ユニット１１０によって得られる電力が同じでも、より長く動作することができる。しかしながら、機械の動作時間は、引き出されるモータ電流量に強く依存する。
【０２４８】
パワー／スピードプッシュボタン１３６でもなされているように、旋回可能にマウントされたロック要素４７４がパワー／スピードプッシュボタン３３６上に提供される。これは、長手軸４４０に平行な軸の周囲での旋回のためのプッシュボタン要素４３８に平行に装着される。第１の限界ピボット位置では、プッシュボタン要素４３８の長手軸４４０に平行な移動が許可され、他の限界ピボット位置では、プレート３２８の方向へのプッシュボタン要素４３８の移動はロックされる。従って、ロック要素４７４は、意図しない動作から機械を守るよう作用する。
【０２４９】
本発明に係る外科用機械の第３実施形態を、参照数字５００によってその概略が示されるオシレーティングソーの形態で図９〜１５に示す。鋸５００の設計は、ジグソー３００の設計にほぼ相当し、同一のパーツ又はコンポーネントを、ジグソー３００の説明において用いられた参照符号３００〜４９９と同様に、参照符号５００〜６９９により示した。
【０２５０】
モータコントローラ２４６を含む前記電源及び制御ユニット１１０は、電源として作用する。前記電源及び制御ユニット１１０をハウジング５０２のグリップ５０８の受容スペース５０９に押し込むことが可能であり、かつ、カバー１１４に対応するカバーで開口部５１２を閉じることにより固定することができる。グリップ５０８は、モータマウント５０６から略横方向に突出し、長手軸５０４を画定する。開口部５１２を閉じることのためのカバーはシールを有し、このシールは、グリップ５１８の下方リムを押圧し、耐細菌性が得られるように受容スペース５０９を閉じる。
【０２５１】
駆動ユニット５２０は、プレート５２８上に装着され、モータハウジング５２２を含む。このハウジングからは、スペーサリング６１８及び６１９で更に固定されたコンタクトブロック５９２がグリップ５０８の方向へと突出する。コンタクトブロック５９２は、３つのピン状のモータ接点５９４が設けられ、これらモータ接点は、長手軸５９６に平行に突出し、３つのモータ巻線５９９に電気的に接続される。
【０２５２】
２つのボアホール６３０及び６３２が、プレート５２８上で、一方が他方の上となって長手軸５０４に平行な方向に配置されており、プレート５２８と共にプッシュボタンユニット５４０を形成するパワー／スピードプッシュボタン５３６とカバー５３８とをそれぞれ受け取るよう作用する。モータマウント５０６の領域、及びグリップ５０８への遷移領域におけるハウジング５０２の略鍵穴状の開口部は、ハウジング５０２内への駆動ユニット５２０の挿入に役立つ。プレートのリム５４２は、図示しないシールによって、開口部５２６のリム５４４に関して密封される。プレート５２８が形成された位置に保持されるために、停止板５４６が開口部５２６の下側領域に提供される。
【０２５３】
ハウジング５０２に挿入された駆動ユニット５２０は、駆動ユニット５２０の後端部で、接続部分６０８の雌ネジ６１０にネジ留めされている雄ネジ溝部５６８を備えた取付けスクリュー５６６によって固定される。この目的のために、モータマウント５０６の後端部５７４に開口部５７５が設けられ、そのリムにおいて、取付けスクリュー５６６のヘッド５７０が支持される。ヘッド５７０と開口部５７５のリムとの間のシール５７２によって、開口部が耐細菌性となるよう密封される。
【０２５４】
駆動ユニット５２０の前端部のスリーブ形状部５２４は、プレート５２８のボアホール５３０を通じて伸び、ギアブロック５６２に接続される。このギアブロックは、その前端部に、楔形のツール受容部５８８を備えた角部６８０を有し、このツール受容部上に、例えば、対応するボアホールを備えた鋸刃を配置及び固定することができる。
【０２５５】
前記ギアブロック５６２をプレート５２８から取り外す場合、ロータ５５０を駆動ユニット５２０から取り外すことができる。ロータは、その後端部にボールベアリング５５４が固定される、略円筒状の軸受シャフト５５２を有する。長手軸５０４の方向に伸びるボアホールを備えた円筒状永久磁石５５８は、軸受シャフト５５２上に設けられ、同時に、薄いスリーブ形状のロータアーマリングによって周方向に保持及び保護され、その端部は、カラー状のクランプ素子６００及び６０２に面する。軸受シャフト５５２の前端部は、結合片５６０を形成し、これは、駆動輪６０４によって、回転可能に固定した状態で係合可能である。
【０２５６】
鋸５００の内部設計、特に、前記ギアブロック５６２の内部設計を、図１２〜１５を参照して以下に詳細に説明する。
【０２５７】
接続部分６０８は、その内径がシングルステップで２回拡大し、また、ボールベアリング５５４は、第２の延長部６１２の領域に保持される。接続部分６０８から径方向外側に突出するリングフランジ６１４は、リングシール６１６と共に、モータハウジング５２２の後端部を閉じるよう作用する。モータハウジング５２２には、その上にモータ巻線５９９が巻回されている巻線部材６２０が挿入される。ジグソー３００の設計において述べたように、モータ巻線５９９も冷間鋳造によって完全にカプセル化される。コンタクトブロック５９２には、長手軸に向かうモータ接点５９４の端部６２２が、横方向ボアホール６２４とともに設けられ、このボアホールを通じてモータ巻線５９９がネジ止め及び半田付けされる。前方部５２７内のモータハウジング５２２の遷移領域におけるリング状停止部６２６は、プレート５２８の上に直接的に接する。
【０２５８】
プッシュボタンユニット５４０はプッシュボタンユニット３４０の設計と同一である。パワー／スピードプッシュボタン５３６はベアリング部材６３６を含み、このベアリング部材は、穴６３０へ差し込まれ、プレート５２８に関して耐細菌性となるよう密封される。中指又は薬指を支持するための人間工学的形状のカバー５３８は、ボアホール６３２を囲むリングシールによりプレート５２８に関して密封される。プッシュボタン要素６３８は、長手軸６４０に沿って同軸移動するように、ベアリング部材６３６に設けられる。プッシュボタン要素は、作動されていない場合、コイルばね６４２によって、プレート５２８から最大に突出する基本位置に保持される。一方でベアリング部材６３６に固定され他方でプッシュボタン要素６３８に固定されたベローシール６４４は、パワー／スピードプッシュボタン５３６をプレート５２８に対して密封するよう作用する。前記ハウジング５０２内に伸びるピン６４６を含むプッシュボタン要素６３８は、ピン６４６の突出端に、下方へ面する小さな軟鉄プレート５４８を有し、この軟鉄プレートは、前記電源及び制御ユニット１１０のギャップ２６８に押し込み可能な寸法となっている。パワー／スピードプッシュボタン５３６を作動させることによって、回転速度設定センサ２８２が作動されると、モータコントローラ２４６は、所望の回転速度に必要な電流により、駆動ユニット２２０に作用する。
【０２５９】
ギアブロック５６２は、その後端部に、プレート５２８方向に面して結合片５６０用のレセプタクル６５０を有する。結合片５６０上には、その内部にレセプタクル６５０内の突出部が入り込むことが可能なカットアウト６５２が設けられ、これにより、駆動輪６０４と軸受シャフト５５２の間に、回転可能に固定された接続が確立される。駆動輪６０４は、前記ハウジングの内側のパー上のボールベアリング５５６によって装着される。前記ハウジングの内部は、外側ハウジング６５６に対し、長手軸５０４に関して回転するよう設けられてコイルばねによって基本位置に保持され、この基本位置において、前記ギアブロック５６２がプレート５２８上にロックされる。
【０２６０】
駆動輪６０４は、減速ユニット６６０の一部であり、この減速ユニットによって、駆動ユニット５２０の回転速度を減速して目標値とすることができる。ハウジングの内部６５４の２つのボールベアリング６６４及び６６６によって装着された駆動軸６６２は、長手軸５０４に平行に、しかし、ある程度長手軸５０４からオフセットされており、リダクションユニット６６０によって駆動される。駆動軸６６２の前端部は、偏心ピン６５８の形態をしており、この偏心ピンは、振動レバー６７６のフォーク形の端部６７２に保持されて球状の外側表面を備えたボールベアリング６７０を有する。振動レバーは、回転軸線６８２に関して回転するように角部６８０に装着されたシャフト６７８に固定され、角部６８０からの突出部の端部がツール受容部５８８を形成する。回転軸６８２は、長手軸５０４に対して垂直にかつ交差するように伸びる。シャフト６７８は、角部６８０中の２つのボールベアリング６８４及び６８６によって装着される。駆動軸６６２の回転の結果、ピン６６８は偏心移動して端部６７２に、従って振動レバー６７６にも、振動移動を行わせ、かつ、ボールベアリング６７０はフォーク形の端部６７２内にスライド可能である。シャフト６７８の振動運動は、図１４及び１５内の矢線６８８によって示される。
【０２６１】
駆動軸６６２が軸受シャフト５５２に平行に配置されていることから、外側ハウジング６５６の外径を特に小さくし、外側ハウジング６５６を対称に設計することが達成可能となる。しかしながら、他の減速ユニットが使用される場合には、駆動軸６６２を軸受シャフト５５２と同軸に配置することもできる。
【０２６２】
ここに記述した３台の機械、即ちアキュムレータ機１００、ジグソー３００及びオシレーティングソー５００では、駆動ユニット１２０、３２０及び５２０と、結合装置１８０と、前記ギアブロック３６２及び５６２とはともに密封はされない。このことから、これらの機械の領域は、その内部が殺菌中に無菌になるという長所を持つ。上述の要素を通じて、ベアリングの潤滑のために、軸受の潤滑用の前述の要素によってスプレーされる。これに代えて、駆動ユニットを密封して、全寿命にわたって軸受を潤滑することも可能である。しかしながら、国際特許出願PCT/EP03/00911に記載されるようなメンブレンバルブが提供されれば、殺菌により内部を無菌とすることもできる。
【０２６３】
更に前記機械駆動部の領域、及び前記機械出力の領域に、機械を洗浄するための接続可能性を提供することができ、回転駆動部の汚れたチャンネル、及び鋸刃用の同様に汚れたツール受容部５８８も、手動で洗浄することができる。
【０２６４】
それぞれのハウジング１０２、３０２及び５０２から駆動ユニット１２０、３２０及び５２０を取り外し可能であることから、駆動ユニット１２０、３２０及び５２０外部を、ハウジングの外部でテストし動作させることも可能である。
【０２６５】
以下、前記電源及び制御ユニット１１０がプッシュボタンユニット１４０、３４０及び５４０によりどのように機能するかを図１６〜１９を参照してより詳細に説明する。前記電源及び制御ユニット１１０の回転速度設定センサ２８２は、パワー／スピードプッシュボタン１３６、３３６及び５３６によって非接触で作動することができる。回転速度設定センサからのモータコントローラ２４６に送られる対応する信号が処理され、それぞれ接続されたモータ接点１９４、モータ巻線１９９、３９９及び５９９は、対応する回転速度で駆動ユニット１２０，３２０及び５２０を作動させるよう、接続用接点１９８を通じての電流に従って動作される。動作モード切り替えスイッチ１３８は、非接触でライトバリア２７６を作動させるよう働き、中断された場合には、アキュムレータ機１００を時計回り動作から反時計回り動作へと切り替える。
【０２６６】
更に、突出部２８０によってライトバリア２７８を非接触で作動させることができる。これが生じる場合、モータコントローラ２４６はアキュムレータ機１００を振動動作或いはピルグリムステップ動作への基本的切り替え可能性をアクティブに又は非アクティブにする。
【０２６７】
軸受シャフト１５２の時間に対する回転速度、及び回転速度センサとして作用するパワー／スピードプッシュボタン１３６の時間に対するパーセント動作を図１７に示す。時計回り（ｃｗ）／反時計回り（ｃｃｗ）スイッチとして作用する動作モード切り替えスイッチ１３８は、図１７に示される時間に対する図では作動されていない。パワー／スピードプッシュボタン１３６の押し込み量が、グラフにおいて１００％の値に対応する最大限度に押し込まれて停止するまで、増加するにつれて、駆動ユニット１２０の回転速度の増加量も増加する。
【０２６８】
図１７とは異なり、図１８には、アキュムレータ機１００の時計回りでの動作中に、動作モード切り替えスイッチ１３８が時間ｔ１にわたって押し込まれる。この結果、駆動ユニットが時計回り動作から反時計回動作に切り替えられ、これは、時間に対する回転速度の進行から認識可能である。
【０２６９】
図１９において「ＥＮＡＢＬＥ振動」によって示される、対応する信号がライトバリア２７８によって供給された場合、アキュムレータ機１００は、図１７、１８に示される時計回り動作及び反時計回り動作だけでなく、振動動作又はピルグリムステップ動作でも動作する。その前提条件は、アキュムレータ機１００が最初に停止していることである。動作モード切り替えスイッチ１３８が、例えば１秒〜１０秒として設定可能な設定切り替え時間よりも長い時間ｔ２にわたって押されると、その後、例えば、前記電源及び制御ユニット１１０によって生成された音響信号により、アキュムレータ機１００が振動モードへ切り替えられたとして信号化することができる。この切り替えの後、パワー／スピードプッシュボタン１３６が単に最大Ｘ％にまで押し込まれる場合その後、図１９の矢線２８４によって示されるように、モータコントローラ２４６は駆動ユニット１２０をいわゆるピルグリムステップ動作でアクティブにする。この場合、駆動ユニットは周期的に回転方向を変更するが、駆動ユニット１２０は、時計回りで時間ｔ３、反時計回りで時間ｔ４にわたって作動され、この時間ｔ３は、時間ｔ４よりある程度長くされている。その結果、「スタッタリング」時計回り回転となる。図１９の中の矢線２８６によって示されるように、実際の振動動作への切り替えは、パワー／スピードプッシュボタン１３６が事前設定されたＸ％を超えて押し込まれた場合にのみ発生し、振動動作中において、駆動ユニット１２０は時計回りと反時計回りにそれぞれ等時間で駆動される。動作モード切り替えスイッチ１３８が短時間作動された場合、モータコントローラ２４６は、アキュムレータ機１００を反時計回り動作へと切り替える。次に、振動動作への切り替えには、駆動ユニット１２０が停止した状態で、少なくとも設定された切り替え時間にわたる動作モード切り替えスイッチ１３８の連続的動作が要求される。
【０２７０】
以下、図２０〜３５を参照して、主電源に依存しての、或いは主電源とは独立しての、外科用機械に対するモータコントローラの設計及び動作を説明する。
【０２７１】
参照数字７００によって概略的に示される外科用アキュムレータ機を、図２０に概略的にのみ示す。例えば、これは、アキュムレータ機７００とはその設計の詳細を異なるものとし得る、上述のアキュムレータ機１００、ジグソー３００或いはオシレーティングソー５００とすることができる。アキュムレータ機７００は、ハウジング７１２を含み、その一部には、センサレス電気モータ７１４がこのハウジング部の長手軸に平行に配置されて、アキュムレータ機７００の図示しない駆動軸を駆動する。駆動軸の端部には、結合部７１６が設けられ、この結合部によってアキュムレータ機７００はいずれの種類のツール、例えばドリル、ミル、のみ、及び鋸に、或いは例えばこれらツールの一つを接続するためのギアユニットに、接続可能である。
【０２７２】
グリップ７１８は、電気モータ７１４を受容するハウジング７１２のハウジング部から横方向に突出し、このグリップ内に、パワーパック７２０の形態での電源及び制御ユニットを挿入することができる。パワーパック７２０は、充電式電池又はアキュムレータ電池７２２、及びモータコントローラ７２４を含む。アキュムレータ機７００を始動するために、２つのプッシュボタン、即ちパワー／スピードプッシュボタン７２６及び動作モード切り替えスイッチ７２８、が提供される。これらは、前記電気モータ７１４の長手軸に略平行に、グリップ７１８内に押し込むことができるパワー／スピードプッシュボタン７２６及び動作モード切り替えスイッチ７２８は、ともにプッシュボタンユニットを形成する。
【０２７３】
前記電気モータ７１４は好適にはセンサレスブラシレスＤＣモータであり、つまり、電気モータ７１４のロータの動き及びロータマグネットの位置を検出するための回転速度検出センサは設けられていない。以下、ロータマグネットをロータと記載する。しかし、原則として回転速度を検出するためにセンサシステムを備えた電気モータを使用することも想定できる。
【０２７４】
図２１及び２２に、例えば、パワー／スピードプッシュボタン７２６、又はパワー／スピードプッシュボタン１３６、３３６或いは５３６のうちの１つに対して、電源パック上に設けられた作動センサ、例えばホールセンサ２６４により、パワー／スピードプッシュボタン７２６が動くことでどのようにして作動信号が非接触で生成されるかを概略的に示す。
【０２７５】
３つの接続用接点７７２を備えたホールセンサ７７０は作動センサとして作用する。このホールセンサは、２つのＬ形の軟鉄プレート７７６の２つのショートレッグ７７４間に配置され、その結果、脚体７７４及びこれら脚体７７４間に配置されたホールセンサ７７０から構成された平行六面体の構造が得られ、脚体７７４間のスペースを更なる軟鉄要素により埋めることも可能である。２枚の軟鉄プレート７７６の２つのロングレッグ７８０の自由端７７８の間には、円筒状の棒磁石７８２が設けられ、例えば、前記電源及び制御ユニット１１０上の棒磁石２６５の形態のように設けられる。これにより、全体として結果的にフレーム型構造が得られ、このフレーム型構造によって、例えば電源及び制御ユニット１１０上での開口部２７２の形態のように、長方形断面により、ロングレッグ７８０、棒磁石７８２及びその間にホールセンサ７７０が戴置されたショートレッグ７７４により形成される開口部７８４が形成される。平行六面体の軟鉄要素７８８は、例えば電源及び制御ユニット１１０上の平行六面体の軟鉄要素２７０の形態のように、本体７２５の作動ボタン７２７とは逆向きの終端面７８６上に、図２１に概略的に示されるプッシュボタン７２６上に配置される。平行六面体の軟鉄要素７８８は、本体７２５の長手軸７９０の方向に突出し、かつ、平行六面体の軟鉄要素７８８の終端面７９２は、メインボディ７２５の終端面７８６に対して４５°傾けられる。
【０２７６】
ホールセンサ７７０を備えたフレーム構造体は、プッシュボタン７２６に対して、図２１の矢線７９４の方向、即ち長手軸７９０に平行な方向、にプッシュボタン７２６を作動させた結果として、本体７２５が平行六面体の軟鉄要素７８８とともに開口部７８４内へと移動するように配置される。その形状に起因して、強磁性の平行六面体の軟鉄要素７８８は、前端縁７９６から、図２２に示した２つの断面７９８及び８００に示されるようにその断面積が終端面７８６に平行方向に増加する。これら断面積は、ともに終端面７８６に平行に伸びるものである。
【０２７７】
平行六面体の軟鉄要素７８８が開口部７８４内に移動される場合、これは２枚の軟鉄プレート７７６によって形成された前記リターンパスシステム内の磁束に影響し、ホールセンサ７７０と棒磁石７８２とを結合する。ホールセンサ７７０を通り抜ける磁束の変化は、ホールセンサ７７０によって生成されたホール電圧の変化につながり、これは接続用接点７７２によってタッピングできる。測定されたホール電圧は、動作信号として使用され、その後、モータコントローラ７２４によって処理されて、前記モータ７１４に対応する制御信号となる。
【０２７８】
２つのプッシュボタン７２６及び７２８は、特に、バッテリ駆動の駆動機械内に残るよう配置され、前記電源及び制御ユニット７２０はアキュムレータ機７００の殺菌の前にモータコントローラ７２４及びバッテリ７２２とともに取り外すことができる。従って、プッシュボタンユニット７２９は、平行六面体の軟鉄要素７８８の形態でフィールド変化部材を含み、アキュムレータ機７００上に残る。従って、動作信号の生成に必要な電気コンタクトはアキュムレータ機７００内に残らず、制御電子機器、例えばモータコントローラ７２４の形態で、ホールセンサ７７０もまた完全に取り外される。棒磁石７８２に対するホールセンサ７７０の特別な配置によって、これらの空間的配置が一定にかつ永久的に固定される。従来のシステムのような再調整は不要である。平行六面体の軟鉄要素７８８及び開口部７８４のサイズ及び形状におけるいずれの製作公差も、プッシュボタンユニット７２９の動作におけるクリティカルな効果よりも、プッシュボタン上に磁石が装着されてホールセンサ７７０に対して移動される従来のシステムにおける場合に比較して、はるかに小さくなっている。
【０２７９】
図２３は、三相電力インバータの概略説明図であり、この図においてＶａ、Ｖｂ及びＶｃは、モータ巻線に加えられた電圧を表す。合計６つのパワートランジスタが、直列接続されたペア及び互いに並列なペアとして接続され、Ｑ１〜Ｑ６として示されている。この回路図では、それぞれのトランジスタＱ１〜Ｑ６のスイッチ状態がＤＴＰＨｘとして示され、ここでｘはａ、ｂ或いはｃを表す。通常は、上部側トランジスタがスイッチオンされる場合、上部側トランジスタに直列接続された下部側トランジスタはスイッチオフされ、その逆もしかりとなっている。
【０２８０】
図２３に示される回路図は、従来のパルス幅変調（ＰＷＭ）、及び空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）の双方に相当する。しかしながら、２つの方法のスイッチング手法は、著しく異なる。
【０２８１】
図２４及び２５を参照して以下に記述される従来のパルス幅変調（ＰＷＭ）方法において、各モータ巻線ａ、ｂ及びｃの変調信号は、搬送周波数上で変調される。搬送周波数は、搬送周波数信号が変調信号より低い場合にスイッチング状態に起因するパルス幅変調信号が「１」となるように、周期的な鋸歯形として選択されている。その後、トランジスタＱ１〜Ｑ６がこれに従って切り替えられ、上部側トランジスタＱ１、Ｑ３又はＱ５、或いは下部側トランジスタＱ２、Ｑ４又はＱ６の一方が接続される。図２４及び２５に示された従来の三相電力インバータのパルス幅変調（ＰＷＭ）の例を通じて、少なくとも１つのモータ巻線が常に電流が供給されないままであることが容易に理解されるであろう。これにより、３つのモータ巻線に電流を供給することにより形成されるステータフィールドの電界角γの調整が６０°のステップ毎でのみ可能となる。
【０２８２】
空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法は、これとは異なる。６つのトランジスタのスイッチング手法は、図２６に概略的に示される。空間ベクトル空間中のいわゆる空間ベクトルは、各スイッチング位置に関連付けられている。空間ベクトルＳ０は、従って、スイッチング位置０００に対応し、この場合、３つの下部側トランジスタＱ２、Ｑ４及びＱ６は閉じている。図２７に示される空間ベクトルは、直列接続されたトランジスタペアのスイッチング位置を決定し、「０」は下部側トランジスタが接続されることを意味し、「１」は上部側トランジスタが接続されることを示す。全部で８つのスイッチング状態が存在し、これらはそれぞれ、８つのスイッチング状態のうちの１つにそれぞれ相当する電圧ベクトルＵ０〜Ｕ７によって表すことができる。各電圧ベクトル、Ｕ１〜Ｕ６は、単位ベクトルに対応する長さを有し、一方、電圧ベクトルＵ０及びＵ７の長さは０である。Ｕ１〜Ｕ６の６つの電圧ベクトルは、電圧ベクトル空間を合計６つのセクタに分割し、電圧ベクトルＵ１とＵ４、Ｕ２とＵ５、Ｕ３とＵ６は、それぞれ互いに逆向きであり、これらのペアを加算するとゼロベクトルとなる。
【０２８３】
オプション出力電圧Ｕは、このように３つのモータ巻線全てに電流を供給することにより、周期的に無段階に変えることができるようになっている。その結果、ステータフィールドのオプション角度γは電気モータのロータに対して調整可能であり、即ち、上述した従来のパルス幅変調（ＰＷＭ）の場合のように６０°のステップ毎だけでしか調整できないということはない。
【０２８４】
しかしながら、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）の場合には、モータ巻線のＣＥＭＦ（逆起電力）は、容易には決定できず、これは、原則として、全てのモータ巻線に同時に電流が供給されるからである。この理由から、少なくとも１つ、好ましくは全てのモータラインに対しての電流の供給が短時間中断される。これに対応するフロー図を図２８に示す。モータコントローラは、オペレータによって要求される所望の回転速度に従って空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）のスイッチング手法を指定する。これは、外科用機械を操作させた後に、電流が供給されたモータ巻線によって生成されたステータフィールドのフィールド角が連続的に更に切り替えられることを意味する。図２８に示される質問ルーチンは、各パルス幅変調パルスに対して呼び出される。ルーチンを開始した後に、ステータフィールドのフィールド角が最初に更に切り替えられる。この操作において、異なる２つの周波数が用いられる。モータへの電流供給が中断される周波数は、パルス幅変調周波数以下である。例えば、中断周波数は、パルス幅変調周波数が８ｋＨｚの場合には１ｋＨｚとすることもできる。換言すれば、パルス幅変調周波数は、中断周波数又はサンプリング周波数の倍数、特に整数倍であることが好適である。２つのパルス幅変調周波数の重ね合わせがこのように生じる。前記例に挙げられた数値においては、モータラインはロータが８回転する毎に短時間でスイッチオフされることを意味する。
【０２８５】
図２８に示されるように、電流供給が中断される時点に達すると、全てのモータラインはスイッチオフされる。次のステップは、モータ電流が０にまで落ちるまで待つことである。その後、モータライン或いはモータ巻線が全て測定され、最も電圧が低いモータラインを接地電位とするか、或いは接地とする。
【０２８６】
次に、スイッチング処理の結果生じる発振が減衰するのを待つ。その後、モータラインは全て測定され、つまり、ＣＥＭＦ（逆起電力）が全てのモータラインで同時に測定される。測定が完了した後、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法に従って、モータラインに電流が再度供給される。測定されたＣＥＭＦ（逆起電力）の値から、ロータ位置が計算され、フィールド角γがそれに従って調整される。これは、空間ベクトルパルス幅変調スイッチング手法に対応して適応することで行われる。
【０２８７】
相電流の準正弦波的挙動は、空間ベクトルパルス幅変調によって各モータラインで生成することができる。例として、モータラインのロータ回転以上における相電流を図２９に示す。エリアがぼかされているのは、パルス幅変調によるものである。“Ａ”と印されたエリアでは、周期的な中断が認識可能であり、相電流は０まで落ちている。このことを時間分解能が１０倍である図３０に拡大して更に示す。これにより、図２９に示される暗いエリアがより明白に認識可能である。上述したように、パルス幅変調信号は周期的に生成され、その周波数は、中断周波数の８倍の周波数となっている。８番目毎のＰＭＷパルスでは、しかしながら、モータへの電流の供給は中断され、つまり、相電流は０まで落ち、これは、図３０の“Ｂ”で示されるエリアにおいて明白に認められる。
【０２８８】
電池７２２の接地に関してのモータ巻線の電圧の挙動は、図３１及び３２に示される。この図は、パルス幅変調に起因する非常に高い雑音のレベルを示す。“Ｃ”で示されるエリアでは、パルス幅変調の中断において、モータのシヌソイドＣＥＭＦ（逆起電力）が認識可能である。図３１からの電圧の挙動を、時間分解能を１０倍高くして、再度図３２に示す。干渉ピークが重なったパルス幅変調が認識可能である。
【０２８９】
上述した電源の中断、つまり各８番目のパルスの代わり、では、モータ巻線のＣＥＭＦ（逆起電力）の電圧の挙動が認識可能である。ＣＥＭＦ（逆起電力）、つまり、ロータの回転によりモータ巻線に誘導された電圧は、矢印７３０で示す遷移時間ｔtransientの後にほぼ一定値に収束し、ＣＥＭＦ（逆起電力）は、過渡現象の終わりに測定することができる。これは、３つのモータ巻線の全てで同様に、かつ同時に発生し、電気モータ７１４の実回転速度及び電気モータ７１４のロータの回転位置は、測定された３つのＣＥＭＦ（逆起電力）の値から算出することができる。
【０２９０】
図３３に、電源及び制御ユニットとして作用する電池パック７２０の構成を模式的に示す。最初に述べたように、これは電池７２２及びモータコントローラ７２４を含む。とりわけ、モータコントローラ７２４は、３つの主な回路コンポーネント、即ちデジタルシグナルプロセッサ７３８を備えたプロセッサユニット７３６、６つのパワートランジスタＱ１〜Ｑ６を備えたパワーステージ７４０、及び中断スイッチングユニット７４２を備える。中断スイッチングユニット７４２は、ライン７３２及び７３４によって電池７２２に接続される。更に、中断スイッチングユニットは、電気モータ７１４の３本の接続ライン７４４のうちの２本に接続される、又は例えば、電源及び制御ユニット１１０の接続用接点１９８に接続される。接続ライン７４４は、３つの接点、又は例えば、モータ接点１９４、３９４又は５９４によってパワーパック７２０に着脱自在に接続可能である。更に、中断スイッチングユニット７４２及びプロセッサユニット７３６が接続され、これはライン７４８によって模式的に示される。プロセッサユニット７３６は、パワーステージ７４０に接続され、これはライン７５０によって模式的に示される。
【０２９１】
中断スイッチングユニットは、パワーパック７２０が電気モータ７１４に接続されない場合に、電池７２２からプロセッサユニット７３６のデジタルシグナルプロセッサ７３８を分ける役目をする。この目的のために、中断スイッチングユニット７４２は２本のライン７５２を介してパワーパック７２０の接点７４６に接続され、このパワーパック７２０がアキュムレータ機１０のハウジング７１２のハンドル７１８内に押し込まれると、電気モータの２本の接続ライン７４４に接続される。電気モータ７１４にパワーパック７２０が接続された後のみにおいて、中断スイッチングユニット７４２がプロセッサユニット７３６を解放する、即ち、プロセッサユニット７３６が電池７２２に接続される。このようにして、電池７２２の自己放電が防止される。何故なら、消費電力の大きいプロセッサユニット７３６は、格納状態にあるとき、つまり、パワーパック７２０が電気モータ７１４に接続されていないときは、操作していないからである。
【０２９２】
最初に記述したように、位置センサは、原則として、電気モータ７１４の実回転速度を決定するため、或いはロータ位置を検出するために使用することができる。しかし、本発明に係るアキュムレータ機７１０の場合においては、正確には、そのようなセンサは不要である。しかしながら、種々の同定方法により、回転速度とロータ位置を非常に正確に決定することが可能である。これらの例として、ルーエンバーガー観測機或いはカルマンフィルタが挙げられる。デジタルシグナルプロセッサ７３８は、非常に迅速で高い計算能力を備えたプロセッサであるので、回転速度又はロータ位置を非常に正確に検出することができる。
【０２９３】
モータコントローラ７２４は、図３４に模式的に示されるように、電気モータ７１４の回転速度範囲が２つの部分範囲、即ち、低速回転速度範囲７５４及び高速回転速度範囲７５６に分割される設計となっている。更に、モータコントローラ７２４は、電気モータ７１４を操作するための２つの異なる制御及び／又は調整方法を行うことを可能にする。第１は、空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法であり、これは、図３４及び３５において“Ａ”として概略的に示される。第２は、従来のパルス幅変調（ＰＷＭ）方法であり、図３４及び３５において“Ｂ”として模式的に示される。
【０２９４】
位置センサ及び回転速度検出センサを含む回転速度検出システムを備えた電気モータ７１４の場合には、制御及び／又は調整方法Ａは、電気モータ７１４の実回転速度が回転速度検出センサによって決定されてモータコントローラ７２４によって処理される制御及び／又は調整方法としてもよい。空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法及び更に従来のパルス幅変調（ＰＷＭ）方法では、電気モータ７１４の実回転速度はＣＥＭＦ（逆起電力）の検出により決定される。
【０２９５】
制御及び／又は調整方法Ａから制御及び／又は調整方法Ｂへの切り替える際の処理を図３４及び３５を参照して以下に詳細に説明する。
【０２９６】
アキュムレータ機７００は、オペレータがパワー／スピードプッシュボタン７２６を始動させることによって操作状態にされる。図３４の中の参照数字７５８は、スタート／ストップを示す。オペレータが電気モータ７１４の回転速度を増加させる場合、モータコントローラ７２４は、スイッチオーバー回転速度Ｄlimit1に達するまで、制御及び／又は調整方法Ａを実行する。スイッチオーバー回転速度Ｄlimit1に達した場合、モータコントローラ７２４は、制御及び／又は調整方法Ｂへと自動的に切り替えを行う。電気モータ７１４の最大の回転速度Ｄmaxに達するまで、電気モータ７１４は、モータコントローラ７２４によって制御及び／又は調整方法Ｂで操作される。電気モータ７１４の要求される回転速度がオペレータによって再度小さくされる場合、電気モータ７１４の回転速度がスイッチオーバー回転速度Ｄlimit1より低くなっても、スイッチオーバー回転速度Ｄlimit2に達するまでは、制御及び／又は調整方法Ｂが維持される。スイッチオーバー回転速度Ｄlimit2に達してそれより小さくなった後にのみ、モータコントローラ７２４は、制御及び／又は調整方法Ａに再度切り替えられる。しかしながら、要求される回転速度が再び増加される場合、制御及び／又は調整方法Ｂへの切り替えは、再度スイッチオーバー回転速度Ｄlimit1を超過した後にのみ行われる。
【０２９７】
このスイッチング手法の結果、図３４における低速回転速度範囲７５４と高速回転速度範囲７５６との間に、オーバーラップ範囲が形成され、その全体が参照数字７６０により示される。このオーバーラップ範囲７６０では、モータコントローラ７２４は制御及び／又は調整方法Ａと、制御及び／又は調整方法Ｂと、の両方を行うことができる。いずれの方法が実行されるかは、要求される回転速度がスイッチオーバー回転速度Ｄlimit2より低い実回転速度から増加されるのか、或いは、実際のスイッチオーバー回転速度Ｄlimit1よりも高速から減少されるのか、に依存する。概して、これにより、図３４に示されるようなヒステリシス状の曲線が形成され、オーバーラップ範囲７６０を反時計回り方向に動くことができるようになる。
【０２９８】
２つの制御及び／又は調整方法ＡとＢの間で切り替えを行うためのモータコントローラ７２４の操作モードを図３５により説明する。スタートにおいて、電気モータ７１４は停止状態にある。スタートがなされた場合、モータコントローラ７２４は制御及び／又は調整方法Ａを実行する。時間ｔｎの実回転速度は周期的な間隔で測定される。時間ｔｎにおいて実回転速度を測定した後に、実回転速度がスイッチオーバー回転速度Ｄlimit1未満であるかどうかが判定される。回転速度がスイッチオーバー回転速度Ｄlimit1未満である場合、回転速度が０に等しいか否かが判定される。０に等しい場合、モータコントローラ７２４は、その後、電気モータ７１４の操作を停止させる。実回転速度がスイッチオーバー回転速度Ｄlimit1未満で、しかし０を越えている場合、制御及び／又は調整方法Ａが更に実行される。
【０２９９】
時間ｔｎにおいて測定された実回転速度がスイッチオーバー回転速度Ｄlimit1より大きい場合には、モータコントローラ７２４は制御及び／又は調整方法Ｂに切り替える。時間ｔn+1における実回転速度は周期的な間隔で測定が続けられ、かつ、測定に続いて時間ｔｎにおいて先に測定された実回転速度と比較される。時間ｔn+1における実回転速度が時間ｔｎにおける実回転速度より大きい場合には、モータコントローラ７２４は制御及び／又は調整方法Ｂを実行し続ける。しかしながら、時間ｔn+1における実回転速度が、時間ｔｎにおける実回転速度未満である場合には、実回転速度はスイッチオーバー回転速度Ｄlimit2と比較される。実回転速度がスイッチオーバー回転速度Ｄlimit2より大きい場合、モータコントローラは制御及び／又は調整方法Ｂを実行し続ける。そうでない場合は、モータコントローラ７２４は自動的に制御及び／又は調整Ａへの切り替えを行う。
【０３００】
２つの制御及び／又は調整方法ＡとＢとの間での切り替えは、特に、高速回転速度において望ましくないダンピング効果を示してモータ損失及びアキュムレータ機７００の効率に悪影響を与える空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法が、低速回転速度で実行され、高速回転速度では実行される必要がない、という利点が得られる。
【０３０１】
モータコントローラにおける２つの制御及び／又は調整方法Ａ及びＢは、ハードウェアベースもしくはソフトウェアベースで実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【０３０２】
【図１】外科用機械の第１実施形態の分解図。
【図２】図２は、図１の結合装置の斜視図。
【図２ａ】図２の結合装置の平面図。
【図３】図２ａの３−３線に沿った断面図。
【図４ａ】電源及び制御ユニットの側面図。
【図４ｂ】図４ａの４−４線に沿った断面図。
【図５ａ】外科用機械の第２実施形態の斜視図。
【図５ｂ】図５ａに示される前記機械の分解図。
【図６】図５ａの前記機械の正面図。
【図７】図６の７−７線に沿った断面図。
【図８】図５ｂにおいて分解された前記機械の図７と同様の断面図。
【図８ａ】図８右側に示されるコンポーネントアセンブリの拡大図。
【図９】外科用機械の第３実施形態の側面図。
【図１０】図９に示される前記機械の正面図。
【図１１】図９に示される前記機械の分解図。
【図１２】図１０の１２−１２線に沿った断面図。
【図１３】図１２の１３−１３線に沿った断面図。
【図１４】図１２の１４−１４線に沿った断面図。
【図１５】図１２の１５−１５線に沿った断面図。
【図１６】外科用機械の回路図。
【図１７】時間経過に対する外科用機械の動作の概略説明図。
【図１８】時間経過に対する外科用機械の動作進行の更なる説明図。
【図１９】時間経過に対する外科用機械の動作進行の更なる説明図。
【図２０】プッシュボタン／センサアセンブリの概略説明図。
【図２１】作動センサに対するフィールド変化部材の移動の概略説明図。
【図２２】外科用アキュムレータ機の概略説明図。
【図２３】三相電力インバータの回路図。
【図２４】三相パルス幅変調インバータの操作線図。
【図２５】キャリア−ベースのパルス幅変調の線図。
【図２６】空間ベクトルパルス幅変調における８つのスイッチング状態の概略説明図。
【図２７】空間ベクトルパルス幅変調における電圧ベクトル空間の概略説明図。
【図２８】ブラシレスＤＣモータの制御及び／又は調整のための本発明における空間ベクトルパルス幅変調（ＳＶＰＷＭ）方法のフロー図。
【図２９】モータ巻線中の電流の挙動を時間の関数として示す概略説明図。
【図３０】図８中のＡ部を、時間分解能を１０倍として電流の挙動を示す説明図。
【図３１】電源の接地に関してモータ巻線電圧の挙動の概要を示す概略説明図。
【図３２】図１０の電圧の挙動を、時間分解能を１０倍として示した概略説明図。
【図３３】アキュムレータ／モータコントローラユニットの概略説明図。
【図３４】図２２に示されるアキュムレータ機のモータコントローラのスイッチング図。
【図３５】図２２に示されるアキュムレータ機の操作に対する図３４のスイッチング図形に対応するフロー図。
【図１】
2008537901.tif 000003
【図２】
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【図２ａ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図８ａ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
2008537901.tif 000039
【図３４】
2008537901.tif 000040
【図３５】
2008537901.tif 000041
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月24日(2008.1.24)
【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】
ハウジング（１０２；３０２；５０２；７１２）と、外科用駆動部（１２０；３２０；５２０；７１４）とを含む外科用機械（１００；３００；５００；７００）であって、
前記駆動部（１２０；３２０；５２０；７１４）と前記ハウジング（１０２；３０２；５０２；７１２）とが、着脱自在となるよう直接的又は間接的に接続可能であることを特徴とする機械。
【請求項２】
請求項１に記載の機械において、プッシュボタンユニット（１４０；３４０；５４０；７２９）が、前記外科用機械（１００；３００；５００；７００）の回転速度及び／又は回転方向を設定するために、作動方向（１０４；３０４；５０４；７９４）に移動するよう装着された少なくとも１つの作動部材（１３６，１３８；３３６；５３６；７２６，７２８）を備えることを特徴とするもの。
【請求項３】
請求項２に記載の機械において、前記プッシュボタンユニット（１４０；３４０；５４０）がフレーム（１２８；３２８；５２８）を含むことを特徴とするもの。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の機械において、
磁界又は電界を生成するためにフィールド生成ユニット（２６６；７８２）が設けられ、かつ、前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６）の移動及び／又は位置に応じて作動信号を生成するために少なくとも１つの作動センサ（２６４；７７０）が設けられると共に、
生成される前記作動信号が、前記フィールド生成ユニット（２６６；７８２）により生成されるフィールドのフィールド強度及び／又は変化と関連付けられ、かつ、前記変化が前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６）の移動の結果として生じること、
を特徴とするもの。
【請求項５】
請求項４に記載の機械において、
前記作動センサ（２６４；７７０）が前記フィールド生成ユニット（２６６，７８２）と結合されること、及び
前記作動センサ（２６４，７７０）の位置で作用しかつ前記フィールド生成ユニット（２６６，７８２）によって生成されるフィールドに変化を生じさせるために、フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）が設けられ、かつ、前記変化が前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６）の移動及び／又は位置変化の結果として生じること、
を特徴とするもの。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の機械において、前記作動センサ（２６４；７７０）及び前記フィールド生成ユニット（２６６；７８２）が互いに固定して配置されることを特徴とするもの。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１つに記載の機械において、前記作動センサが磁界センサ（２６４；７７０）であることを特徴とするもの。
【請求項８】
請求項７に記載の機械において、前記磁界センサがホールセンサ（２６４；７７０）であることを特徴とするもの。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれか１つに記載の機械において、前記フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）が、少なくとも一部で磁気的に分極可能であり、かつ０とは異なる磁化率χｍを有することを特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項９に記載の機械において、前記フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）が、少なくとも部分的に、反磁性、常磁性、強磁性、反強磁性、又はフェリ磁性であることを特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の機械において、前記フィールド変化部材が軟鉄要素（４４８；６４８；７８８）であることを特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項４〜１１のいずれか１つに記載の機械において、前記フィールド生成ユニットが磁石（２６６；７８２）であることを特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１２に記載の機械において、前記磁石が永久磁石（２６６；７８２）であることを特徴とするもの。
【請求項１４】
請求項１２に記載の機械において、前記磁石（２６６；７８２）がコイルにより生成されることを特徴とするもの。
【請求項１５】
請求項４〜１４のいずれか１つに記載の機械において、前記作動センサ（２６４；７７０）が前記フィールド生成ユニット（２６６；７８２）の極の間に配置されることを特徴とするもの。
【請求項１６】
請求項１５に記載の機械において、前記作動センサ（２６４；７７０）がリングコイルのギャップに配置されることを特徴とするもの。
【請求項１７】
請求項４〜１６のいずれか１つに記載の機械において、前記フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）の断面（７９８；８００）が、前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６；７２８）の作動方向（３０４；５０４；７９４）において変化することを特徴とするもの。
【請求項１８】
請求項１７に記載の機械において、前記断面（７９８，８００）が増加することを特徴とするもの。
【請求項１９】
請求項４〜１８のいずれか１つに記載の機械において、前記フィールド生成ユニット（２６６；７８２）が、リターンパスシステム（７７６）によって前記作動センサ（２６４；７７０）と結合されることを特徴とするもの。
【請求項２０】
請求項１９に記載の機械において、前記リターンパスシステム（７７６）が磁気リターンパスシステムであることを特徴とするもの。
【請求項２１】
請求項４〜２０のいずれか１つに記載の機械において、
前記フィールド生成ユニット（２６６；７８２）、前記リターンパスシステム（７７６）、及び前記作動センサ（２６４；７７０）が凹部（２６８；７８４）を画定し、かつ
前記フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）が、前記作動部材（１３６；３３６；５３６；７２６；７２８）の移動によって少なくとも部分的に前記凹部（２６８；７８４）内に導入され得るよう配置されること、
を特徴とするもの。
【請求項２２】
請求項２１に記載の機械において、前記凹部（２６８；７８４）が略矩形の断面を有することを特徴とするもの。
【請求項２３】
請求項４〜２２のいずれか１つに記載の機械において、前記作動部材（１３６，１３８；３３６；５３６；７２６，７２８）が前記フィールド変化部材（４４８；６４８；７８８）を担持することを特徴とするもの。
【請求項２４】
請求項４〜２３のいずれか１つに記載の機械において、前記フィールド生成ユニット（２２６）が前記電源及び制御ユニット（１１０）に配置されることを特徴とするもの。
【請求項２５】
請求項２〜２４のいずれか１つに記載の機械において、
前記機械（１００；３００；５００；７００）が少なくとも２つの異なる動作モードを有し、かつ、前記少なくとも１つの作動部材（１３６；３３６；５３６；７２８）の第１動作モード位置が第１動作モードに関連付けられること、及び
前記駆動ユニット（１００；３００；５００；７００）を前記第１動作モードから前記第２動作モードに切り替えるため、前記少なくとも１つの作動部材（１３６；３３６；５３６；７２８）が前記第１動作モード位置から第２動作モード位置へと回転軸を中心に回転可能であり、かつ、前記第２動作モード位置が前記機械（１００；３００；５００；７００）の第２動作モードに関連付けられ、こと、
を特徴とするもの。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
冒頭で述べた類の機械は、外科手術において様々な変形例及び実施形態により使用されている。そのような機械の例としては、ドリル、ミル、及び鋸（特に、ジグソー及びオシレーティングソー）が挙げられる。場合によっては、そのような機械の設計と動作のいずれもが非常に複雑なものとなる。更に、この機械のメンテナンス及びクリーニングに関する問題が繰り返し生じてしまう。
【特許文献１】DE 80 00 592 U1
【特許文献２】DE 202 02 724 U1
【特許文献３】US 2,244,683
【特許文献４】US 4,091,880
【特許文献５】US 6,059,806
【特許文献６】WO 98/06338
【特許文献７】US 2003/0155878 A1
【特許文献８】US 5,268,622
【特許文献９】WO 96/01521 (US 5,107,151、US 5,677,605)
【特許文献１０】US 5,689,159
【特許文献１１】WO 97/50171
【特許文献１２】US 2002/044472 (US 6,653,149 B2)
【特許文献１３】WO 2004/036755 (US 6,819,078 B2)
【特許文献１４】WO 03/052919 A2 (US 6,885,163 B2)
【特許文献１５】DE 198 46 831 A1 (US 6,249,094 B1)
【特許文献１６】US 6,068,544
【特許文献１７】US 5,994,867
【特許文献１８】US 6,013,991
【特許文献１９】WO 2004/036755 A2
【非特許文献１】Felix Jenny/Dieter Wueest, "Steuerverfahren fuer selbstgefuehrte Stromrichter", (C) 1995 vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zuerich und B.G. Teubner Stuttgart
【非特許文献２】FPGA-Based SVPWM Control IC for 3-Phase PWM Inverters Ying-Yu Tzou, Member, IEEE, Hau-Jean Hsu, and Tien-Sung kuo Power Electronic and Motion Control Labl, Institute of Control Engineering, National Chiao Tung Univ., Taiwan, R.O.C.
【国際調査報告】
2008537901.tif 000042
2008537901.tif 000043
2008537901.tif 000044
2008537901.tif 000045
2008537901.tif 000046
2008537901.tif 000047
2008537901.tif 000048
2008537901.tif 000049
2008537901.tif 000050
2008537901.tif 000051
2008537901.tif 000052
2008537901.tif 000053
2008537901.tif 000054
2008537901.tif 000055