(57)【要約】【課題】本発明は、電力および制御信号の要求仕様が異なる器具を使いやすくし、異なった組合わせの付属装置とともに個々の器具を使用することができるようにする電動外科用ハンドピースのための電動外科用器具システムを改良することを目的とする。【解決手段】本発明は、電動外科用ハンドピースはアタッチメントを駆動するモータと制御信号を発するスイッチとモータに関するデータを有するメモリとを備え、制御卓は、モータがメモリに記載の最高速度を超えた速度で作動しないように制御信号に基づきモータの速度を調整し、モータ速度と個々の速度で許容されるモータ最大許容電流を表すメモリ内のデータとに基づいてモータが消費する最大許容電流を計算し、モータ消費電流と最大許容電流との比較により最大許容電流を越える電流をモータが消費したと示される場合には、モータへの付勢信号付与を調整するように構成されたことを特徴とする。【選択図】図１
2007195993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アタッチメントを駆動する電動外科用ハンドピースであって、このアタッチメントを駆動するため付勢信号により駆動される可変速度モータを備えたハンドピースを設け、
制御信号を発する前記モータ速度調節用のスイッチを設け、
前記ハンドピースに一体化した不揮発性メモリであって、前記モータの最高速度と、個々の速度においてモータが消費すべき最大電流とを表すデータを有する不揮発性メモリを設け、
付勢信号を前記モータに付与するよう前記ハンドピースに連結するとともに前記メモリからデータを読むために前記メモリに連結し、また前記制御信号を受け取るため前記スイッチに連結した制御卓を設け、
この制御卓は、前記モータが前記メモリに記載の最高速度を超えた速度で作動しないように前記制御信号に基づき前記モータの速度を調整し、
前記モータの速度を監視し、
前記モータが消費する電流を監視し、
前記制御信号および前記モータの速度に基づき前記モータに付勢信号を付与し、
前記モータ速度と個々の速度で許容されるモータ最大許容電流を表す前記メモリ内のデータとに基づいて前記モータが消費する最大許容電流を計算し、
前記モータが消費した電流と前記最大許容電流とを比較し、
そして前記モータ消費電流と前記最大許容電流との比較により前記モータが駆動する速度で許容される最大許容電流を越える電流を前記モータが消費したと示される場合には、前記モータへの付勢信号付与を調整するように構成されたことを特徴とする電動外科用器具システム。
【請求項２】
前記メモリは、個々のモータ速度における前記モータの最大トルクを表すデータを含む第１セットのデータフィールドと、前記モータのトルク−電流関係係数を含む第２セットのデータフィールドとを含み、
前記制御卓は、前記モータの速度と前記モータの最大トルクを表す前記メモリ内のデータとに基づき前記モータの最大許容トルクを決定するとともに、前記モータの最大許容トルクと前記モータの前記トルク−電流関係係数とに基づいて前記モータの最大許容電流を計算することにより前記モータの最大許容電流を計算するように構成して設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動外科用器具システム。
【請求項３】
前記スイッチは、前記ハンドピース外に位置する制御メンバと、前記ハンドピース内に位置するスイッチセンサとを有しており、
前記制御メンバは、前記スイッチセンサに対して移動可能であり、
前記スイッチセンサは、前記制御メンバの前記スイッチに対する相対位置に応じた制御信号を発するように設け、
前記メモリは、前記制御信号を補正する一セットの係数を有しており、
前記制御卓は、さらに前記スイッチセンサからの前記制御信号と前記制御信号補正係数とに基いた補正制御信号を発し、前記補正制御信号とモータ速度とに基いて付勢信号を前記モータに付与するように構成して設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動外科用器具システム。
【請求項４】
前記メモリは、前記ハンドピース内に配設したことを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３に記載の電動外科用器具システム。
【請求項５】
ハウジングを設け、
このハウジング内にはアタッチメントを駆動するため付勢信号により駆動される可変速度モータを設け、
前記アタッチメントを前記モータに連結するカップリング組立体を設け、
前記ハンドピースに一体化したメモリであって、前記モータに付与される付勢信号の性質を記載したデータを含有するメモリを設け、このデータは、モータが駆動すべき最高速度、および個々の速度においてモータが消費すべき最大電流を表すことを特徴とする電動外科用ハンドピース。
【請求項６】
前記メモリは、個々の速度における前記モータ最大許容トルクを表すデータと、前記モータのトルク−電流消費関係を表すデータとを含むことを特徴とする請求項５に記載の電動外科用ハンドピース。
【請求項７】
前記メモリは、前記ハウジング内に設けたことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の電動外科用ハンドピース。
【請求項８】
本体と、
この本体内に設けた動力発生ユニットと、
前記本体に連通しており、前記動力発生ユニットが発生した動力を手術部位に与えるため前記動力発生ユニットに連結したアタッチメントと、
前記本体に取り外し可能に装着されるように少なくとも部分的に前記本体を包囲する静止部材と、
前記静止部材に可動的に取り付けられており、被検出部材を有するスイッチ要素と、
前記被検出部材のセンサに対する近さを監視するとともに前記被検出部材の近さに応じて可変センサ信号を出力するように構成した、前記本体内に設けたセンサと、を設けたことを特徴とする外科用ハンドピース。
【請求項９】
複数の外科用ハンドピースを駆動する制御卓であって、
各外科用ハンドピースは、与えられる付勢信号により作動する動力発生ユニットと、付勢信号の性質を記載するメモリとを設け、
前記制御卓は、各外科用ハンドピースが同時にそこに連結される複数のソケットと、
このソケットを介して外科用ハンドピースの動力発生ユニットに付勢信号を供給するパワーサプライと、
前記ソケットを介してハンドピース内のデータを検索する制御プロセッサとを設け、
前記制御プロセッサは、ハンドピースメモリからの検索データに基づいて前記パワーサプライが各ハンドピースの動力発生ユニットに付勢信号を供給するように、前記パワーサプライに連結して付勢信号供給を調整することを特徴とする制御卓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して電動外科用器具システムに係り、特に、多数の異なった外科用器具を使いやすくするとともに、これらの器具に異なった付属品を取り付けて使いやすくするための一体構造の電動外科用器具システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の外科医術では、電動外科用器具は、ある程度の外科的処置を行うのに医師が利用できる最も重要な器具の一部である。多くの外科用器具は、ドリルビット、削り目、またはのこ刃などのような切断用付属品を取り付けるようになったある種のモーター付きハンドピースの形状をとっている。これらの器具は、硬いまたは柔らかい組織の微細な部分を選択的に除去したり、あるいは、組織の切除部分を切り離したりする際に使用する。患者に対し、電動外科用器具が使用できることにより、患者に外科的処置を施している時に医師やその他の治療者が受ける肉体的緊張が軽減される。さらに、電動外科用器具を使用すれば、ほとんどの外科的処置を、手動の同等の機器を使用した場合より、迅速に、そしてより正確に行うことができる。
【０００３】
一般的な電動外科用器具システムは、ハンドピースに加え、制御卓と、ハンドピースを制御卓に接続するためのケーブルとを含む。制御卓には、電源電圧を、ハンドピースと一体構造のモータに電力を供給するのに適した付勢電圧に変換する電子回路が含まれている。一般的には、制御卓は、機器を制御するのに使用するハンドスイッチまたは足踏スイッチからの信号を受信するために接続してある。すなわち、その信号に基づいて、制御卓は適当な付勢信号をハンドピースに送り、希望の速度で操作できるようにする。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−４７２４９号公報
【特許文献２】特開昭６１−１９６９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動外科用器具の使用範囲が広がったため、異なった外科的作業を行う異なった種類の電動外科用器具の開発が行われてきた。例えば、臀部の移植手術に使用する大腿部用拡孔器の場合、ドリルの速度は比較的遅く、約１００ＲＰＭであるが、約４００ワットという比較的大きい電力を必要とする。神経外科の場合は、約７５，０００ＲＰＭで作動し、１５０ワットという中程度の電力を必要とする高電力ドリルである、開頭器を使用する必要がある。耳、鼻、および喉の手術の場合は、しばしば、マイクロドリルが使用される。一般的なマイクロドリルは、回転数が約１０，０００乃至４０，０００ＲＰＭで、約４０ワットという、比較的小さい電力しか必要としない。
【０００６】
電動外科用器具の種類の数が増えたことから、各タイプのハンドピースに適当な付勢信号を確実に受信できる機構を設ける必要がでてきた。この問題の従来の解決策は、それぞれのハンドピースに専用の制御卓を設けることであった。しかし、この解決策は、所定の外科的処置を行う際に、特定の器具を組み合わせる必要がある場合、病院や他の外科手術医療機関が、異なった制御卓を多数利用できるように維持しなければならないため、コストがかかるということは明らかである。さらに、所定の外科用処置を行うのに多種の外科用器具を必要とする場合、手術室に、各種のハンドピースに必要な制御卓を別々に設けなければならない。  このように異なった制御卓を準備しなければならないため、手術室に混乱を引き起こす可能性がある。
【０００７】
この問題点を解決すべく、異なったハンドピースに電力を供給することができる制御卓が設計されている。これらの制御卓は、性能は満足できるものではあるが、欠点がないわけではない。これらの制御卓の多くは、接続する器具に対して希望の付勢信号を確実に加えるように、医師が手動でその内部のエレクトロニクスを予め設定しなければならない。さらに、人間には過ちがつきものであるため、新しい器具を構成したら、制御卓が実際に正しく構成できているかを確認するのに時間をかけなければならない。こうした作業を医師に求めるということは、医師が患者の急を要する事態に注意を払うことができる時間を割くことになる。
【０００８】
また、相補制御卓に構成情報を提供することができる外科用器具を提供する試みもなされた。これらの器具は、一般的には、一つもしくはそれ以上のアナログ信号を制御卓に集合的に戻す一台もしくは二台の抵抗器を有するハンドピースの形状を取っている。制御卓は、これらのアナログ器具型信号の振幅に基づいて、取り付けてある器具や切断機器のタイプを識別するなどの基本的な器具構成機能を実行することができる。これらの電動器具システムは、有益であることが証明されているが、例えば、そこに印加することができる最大電力の示度、あるいは、モータを駆動することができる最大速度などのような、器具についての重要な情報が相補制御卓の中に入っていなければならないという制限もある。
【０００９】
制御卓が、特定のハンドピースで適切に使用できるように適切に構成されるようにするには、制御卓に、このデータを予めロードしておかなければならない。制御卓にこのデータが入っていないと、器具の中に含まれる識別データは比較的限界値となる。
【００１０】
さらに、電動外科用器具の数が増えたため、これらの器具に使用できる付属品の機能の数も増えた。例えば、器具によっては、医師が器具のオン／オフ状態とともに器具内のモータの速度も制御できるようにした、器具と一体構造を有するハンドスイッチを設けたものもある。また、他の器具システムでは、足踏スイッチを設けてある。この後者のタイプの制御装置は、手で器具の速度を制御するよりも足で器具の速度を制御するのを好む医師にとっては便利である。足踏スイッチが付いた器具制御装置が好まれる一つの理由は、医師によってはハンドピースの把握を妨げると感じている物理的対象物であるハンドスイッチを持つ必要がないからである。
【００１１】
さらに他の外科用器具システムにおいて、ライトおよび／または水の供給源が一体構造にて設けられたものもある。一般的に、光源には、外科用器具のヘッド部分に取り付けたある種の発光部材が含まれる。光源は、外科医が、外科的作業を行っている手術部位に強度の高い光を当てたい場合に設けられる。水供給源は、一般的に灌注ポンプに接続されている。一般的に、水供給源は、本質的に外科的作業の実施と同時進行で手術部位に灌注したい状況の時に外科用器具に取り付ける。
【００１２】
外科用器具に希望の付属品を設けるための従来の解決策は、個々の器具に独自の付属品を固定して設計することであった。例えば、一部の器具にはハンドスイッチがついているが、一方、他の器具にはこうしたスイッチがついていない。同様に、一部の器具には手術部位にライトおよび／または水を供給するための一体構造の導管を設けてあるが、他の機器には、このような付属装置は付いていない。外科施設では、外科用器具の選択は、医師の好みや、行われる外科的作業のタイプのような変数の関数となりうる。個々の医師の好みや外科的な要求事項に適切に適応させるために、独自の付属機能の組み合わせを有する異なった種類の機器を多数設けるのは、非常にコストがかかる場合がある。
【００１３】
さらに、器具の付属品は、一般的に、その操作を調整するため、独自の制御信号の組み合わせを必要とする。これは、しばしば、ライトや水の装置のような付属品に、付属のハンドピースへの電力の印加を制御するのに使用する制御卓とは別体の、独自の制御卓を設けることによって達成される。このような追加の制御卓を設けなければならない場合には、手術室に適当な設備を揃える際のコストの問題と、手術室の中が混乱するという二つの問題が起きる。
【００１４】
着脱式のハンドスイッチと着脱式のライトクリップやウォータークリップを外科用器具に設けることによって、機器の数を減らすようにする試みがなされた。ハンドスイッチは、取り外すと、一部の外科医にとって面倒な構造的構成要素のうちの一部を減らすことができる。しかし、これらの機器は、一般的には、ハンドスイッチを定位置に固定するための、ある種の永久的保持器を設けてある。これらの保持器も、取り付けられた器具の把握を妨げるという潜在性もある。さらに、これらの着脱式の装置には、ある種の制御装置を設けなければならない。これらの着脱式装置の有用性を最大限にするために、上記のように、独自の制御卓を設けていることがしばしばである。このタイプの器具組立体が有するもう一つの欠点は、ライトと水の装置が、これらの装置の作動や稼動率を制御するために押下する相補制御ボタンを有しているという点である。このような制御ボタンを有しているということは、手術室の医師に提供された制御ボタンの総数をさらに増やすことになる。これらのボタンの存在は、それらが必要ないときには、外科医に、集中すべき問題や機器の制御から注意を引くような余分な情報を与えることになる。
【００１５】
さらに、最近では、従来のハンドピースと比べて異なった電力規定を有する外科用器具が開発された。例えば、一部の外科的処置においては、医師は、電力供給用としてバッテリーパックを組み込んだ器具の使用を望んでいる。また、バッテリの排流という必然的な問題を回避するため、バッテリーパックの代わりにコードによって電力を供給する動力部を望んでいる場合もある。その他の新しい器具では、伝統的な電力モータを備えていないものもある。これらの器具の例としてあげられるのは、外科用レーザおよび超音波の外科小刀がある。これらの器具は、独自の動力要求仕様と補助の付属品を有する。外科医がこれらの器具を使用できるようになるには、外科用処置室に追加の制御卓のセットを持ちこまなければならない。この追加の設備を設けなければならないため、外科用処置室に設備を揃えるためのコストがかかり、複雑となる。
【００１６】
本発明は、電力および制御信号の要求仕様が異なる器具を使いやすくし、異なった組み合わせの付属装置とともに個々の器具を使用することができるようにする電動外科用ハンドピースのための一体構造の電動外科用器具システムを改良することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、アタッチメントを駆動する電動外科用ハンドピースであって、このアタッチメントを駆動するため付勢信号により駆動される可変速度モータを備えたハンドピースを設け、制御信号を発する前記モータ速度調節用のスイッチを設け、前記ハンドピースに一体化した不揮発性メモリであって、前記モータの最高速度と、個々の速度においてモータが消費すべき最大電流とを表すデータを有する不揮発性メモリを設け、付勢信号を前記モータに付与するよう前記ハンドピースに連結するとともに前記メモリからデータを読むために前記メモリに連結し、また前記制御信号を受け取るため前記スイッチに連結した制御卓を設け、この制御卓は、前記モータが前記メモリに記載の最高速度を超えた速度で作動しないように前記制御信号に基づき前記モータの速度を調整し、前記モータの速度を監視し、前記モータが消費する電流を監視し、前記制御信号および前記モータの速度に基づき前記モータに付勢信号を付与し、前記モータ速度と個々の速度で許容されるモータ最大許容電流を表す前記メモリ内のデータとに基づいて前記モータが消費する最大許容電流を計算し、前記モータが消費した電流と前記最大許容電流とを比較し、そして前記モータ消費電流と前記最大許容電流との比較により前記モータが駆動する速度で許容される最大許容電流を越える電流を前記モータが消費したと示される場合には、前記モータへの付勢信号付与を調整するように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電動外科用機器システムは、モータの複数の速度を最適な速度ループに安定させることができ、これにより、制御卓が速度制御を安定させることができる速度範囲を広めることができる。
本発明の電動外科用機器システムは、各ハンドピースの操作パラメータに関する情報がハンドピース内のメモリの中に保存されるように構成されている。システムが初期設定されるとき、制御卓は、このデータを読み出し、適正な付勢信号をハンドピースに供給するよう構成する。従って、本発明のシステムは、付勢信号を低速から高速までで回転でき、異なる電力規定を有するモータのついたハンドピースに送るのに使用することができる単体の制御卓を提供することができ、そのような広い範囲の機器に使用できる単体の制御卓を提供することができることにより、複数の制御卓を準備しなければならないことによるコストや手術室の混乱を除去することができる。
また、制御卓は、ハンドピースの内部のモータを作動させるのに必要な付勢信号を供給するだけでなく、ハンドピースへ直接駆動付勢信号を送ることができる。これにより、さらに、システムに組みこむことができるハンドピースの数や種類が増え、さらに、準備しなければならない追加の制御卓の数を減らすことができる。
さらに、制御卓は、ハンドピースの内部のメモリを読み出すことによって、自動的にハンドピースのモータが駆動されるべき最高速度とハンドピースが消費することができる電流に関する制限値を確立する。これにより、人間の過ちによって、制御卓をモータの過励振やハンドピースによる過度の電流の消費につながる付勢信号を加える結果となるように構成してしまう可能性をなくすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、請求の範囲にその特殊性を示している。本発明の上記の、そしてさらに詳しい特性については、添付の図面に基づいて次に示す説明を参照することによって、さらによく理解できよう。
【実施例】
【００２０】
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
図１は、本発明における一体構造の外科用器具システムの基本的な構成要素を表したものである。
図２は、一体構造の外科用器具システムの一部として採用できる一つのハンドピースの断面図である。
図３は、ハンドピースモータの内部にある構成要素の組立分解図である。
図４は、フレックス回路がハンドピースの後部外郭の中にどのように収容されているかを表した底面図である。
図５Ａは、ハンドピースに付勢信号を送るために使用し、ハンドピースと制御卓の間で交換する制御信号のための線渠として働く基本的なケーブルの断面図である。
図５Ｂは、図５に示すケーブル内に位置する一本のモータ用導体の詳細を表す断面図である。
図６は、着脱式ハンドスイッチがどのようにハンドピースに取り付けられているかを示す、組立分解図である。
図７は、着脱式ハンドスイッチを形成する構成要素の組立分解図である。
図８は、着脱式ライト‐アンド‐ウォータクリップがどのようにハンドピースに取り付けられているかを示す組立分解図である。
図９は、図８のライト‐アンド‐ウォータクリップを形成している構成要素を表した組立分解図である。
図１０は、図９のライト‐アンド‐ウォータクリップとともに使用する制御ケーブルの断面図である。
図１１は、図１０で使用した制御ケーブルの制御卓端部のプラグの断面図である。
図１２は、図１０のケーブルがハンドピースとライト‐アンド‐ウォータクリップにどのように接続されているかを表した断面図である。
図１２Ａは、ケーブルとライト‐アンド‐ウォータクリップとの間の電気接続を表した断面図である。
図１２Ｂは、ケーブルとライト‐アンド‐ウォータクリップとの間の水系統の連結を表した断面図である。
図１３は、ハンドピース内の不揮発性メモリに保存されたデータのブロック図である。
図１４は、ハンドピース内のモータの最大トルクがハンドピースの速度の関数としてどのように変化するかを表した図である。
図１５は、ハンドピース内の読み出し／書き込みメモリの中のデータフィールドを表す図である。
図１６は、一体化構造の器具システムの制御卓内で制御回路を形成する要素の基本的なブロック図を形成するためには、１６Ａと１６Ｂをどのように組み立てればよいかを表した青写真である。
図１７は、制御回路の主要プロセッサの主要な構成要素のブロック図を形成するためには図１７Ａおよび１７Ｂをどのように組み立てればよいかを表した青写真である。
図１８Ａ、１８Ｂおよび１８Ｃは、制御回路のハンドピースインターフェースを形成する構成要素の略図である。
図１９は、制御回路の表示装置−入力／出力制御装置のブロック図を形成するには、図１９Ａと図１９Ｂをどのように組立てればよいかを表したブロック図である。
図２０は、制御回路のモータ制御装置と電流検出回路のブロック図を形成するためには、図２０Ａと図２０Ｂとをどのように組み立てればよいかを表したブロック図である。
図２１は、制御回路のモータ駆動装置の略図である。
図２２は、主要制御装置内のマイクロプロセッサによってアクセスするメモリのブロック図であり、システムの操作中にマイクロプロセッサが選択的に実行するモジュールを表したものである。
図２３は、主要モジュール内に含まれた命令に基づいて、主要制御装置内のマイクロプロセッサが実行する主要処理ステップのフローチャートである。
図２４は、システムを初期設定するときに制御卓が表示する、サインオン画面の画像の図である。
図２５は、ハンドピースのモータ用の過電流制限超過タイムアウト時間がハンドピースの現行の動作速度の関数としてどのように変化するかを表したグラフである。
図２６は、システムが初期設定された後、少なくとも一つのハンドピースが制御卓の中に差し込まれた時、すなわち、システムが初期設定されたときに制御卓が表示する最初の使用者の時間画像を表した図である。
図２７は、相補形のハンドピースが制御卓に取り付けられていない状態のケーブルがあるときに、制御卓が表す、ケーブルのみ／ハンドピースが接続されていません（ｃａｂｌｅ  ｏｎｌｙ  ／  ｎｏ  ｈａｎｄｐｉｅｃｅ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）という画像を示しており、それぞれがケーブルの作動における関心事を表している。
図２８は、速度設定モジュールに含まれる命令に基づいて主要制御装置内でマイクロプロセッサが実行する処理ステップのフローチャートである。
図２９は、電流設定モジュール内に含まれる命令に基づいて主要制御装置内でマイクロプロセッサが実行する処理ステップのフローチャートである。
図３０は、ハンドピースが作動したときに制御卓が表示する実行時間の画像を表したものである。
図３１は、制御卓が表示する外科医のセレクタの図である。
図３２は、ハンドピースメモリの中に呈示することができる一組の付属品ヘッドのデータフィールドを表したブロック図である。
図３３は、本発明の外科用器具システムの一部として採用することができる代替のハンドピースの斜視図である。
図３４は、図３３に示したハンドピースの組立分解図である。
図３５は、図３３に示したハンドピースの断面図である。
図３６は、図３３に示したハンドピースを部分的に分解した、前面端部の図である。
図３７は、図３３に示したハンドピースで採用している磁気スライドの側面図である。
図３８は、図３３に示したハンドピースのトリムスリーブの斜視図である。
図３９は、取り付けたハンドピースがロック状態から解放状態に、そして再びロック状態に移るときにシステムが実行するプロセスステップのフローチャートである。
【００２１】
図１は、本発明による一体構造の外科用器具システム３０の基本的な構成要素を表している。システム３０には、ハンドピース３２および３３と呼ばれる二つの外科用器具が含まれている。ハンドピース３２および３３は、それぞれ電動モータを備えている。切断用取り付け器具、ここでは、削り目３４がハンドピース３２に連結してあり、モータの作動とともに回転するように構成されている。のこぎり３５は、ハンドピース３３の切断用取り付け器具としての役割を果たす。ハンドピース３２または３３の中のモータを付勢するための電力は、制御卓３６から供給される。制御卓３６は、使用者が入力したコマンドに応答してハンドピース３２および３３を選択的に付勢し、さらにハンドピースの操作を監視する。制御卓３６と一体構造のタッチスクリーン表示装置３７は、ハンドピース３２および３３についての情報を外科医に提供し、ハンドピースを制御するのに使用するいくつかのコマンドを制御卓に供給する際のインターフェースの役割を果たす。
【００２２】
オン／オフ操作とハンドピース３２の速度は、ハンドピースの外側の回りに固定した着脱式ハンドスイッチ３９によって制御する。ハンドピース３２と制御卓３６の間を接続するケーブル４３は、ハンドピースと制御卓の間で交換する信号が通る導電性経路を提供する。これらの信号には、ハンドスイッチ３９の状態を受けてハンドピース３２によって生成された信号と、ハンドピースの内部のモータに加えられた付勢信号の両方が含まれる。ハンドピース３３には、ハンドスイッチが付いていない。代わりに、オン／オフ状態とハンドピース３３のモータ速度は、やはりシステム３０の一部である足踏スイッチ組立体４６と一体構造のペダル４４を押下することによって制御する。
【００２３】
ハンドピース３３を使用する手術部位は、ハンドクリップ３４に着脱式に取り付けられたライト‐アンド‐ウォータークリップ４５によって照明され、また、選択的に灌注される。ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５から放出された水は、適当な滅菌水の水源４１に接続されたポンプ４０によってクリップを通って押し出される。図１には、制御卓３６に脱着可能に装着できる装置としてポンプ４０が示されている。水は、制御卓３６から延在し、さらに、ハンドピース３３とクリップ４５と一体構造のライトを制御するのに必要な信号が通る導線を含むケーブル４７を通ってポンプ４０からライト‐アンド‐ウォータークリップ４５に供給される。クリップ４５を通るライトの始動と水の放出の始動は、両方とも足踏スイッチ組立体４６を通って入力するコマンドに基づいて制御卓３６によって調整される。
【００２４】
ハンドピース３２または３３がシステムに差し込まれているとシステム３０が判断すると、制御卓３６は、ハンドピース内の記憶装置の中に保存してあるデータを読み出す。検索したデータに基づき、制御卓３６は、付勢信号をハンドピース３２または３３に適切に供給できるように、自動的に構成される。初期設定過程の一部として、制御卓は、医師に、ハンドピース３２および３３に取り付けて使用できるいずれかの付属品についての情報を提供するように医師に指示する一組の指示を表示装置３７上に表示する。必要な指示を受け取ると、制御卓は、ハンドスイッチ３９、ペダル４４、および表示装置３７を通じて入力したコマンドの状態に基づいてハンドピース３２および３３の操作を調整する。
【００２５】
図２および３は、ハンドピース、ここでは、本発明のシステム３０の一部である、ハンドピース３２の基本的な構造を表している。ハンドピース３２には、モータ５２が収容されている円筒型のモータハウジング５０が含まれる。モータハウジング５０は、開放された後端部５４を通してモータ５２を形成する構成要素がハウジングの中に挿入できるように構成してある。
【００２６】
さらにモータハウジング５０は、ハウジング本体に対して直径が小さいハウジングの前端部に首部５６を形成するような形状である。ここで示した本発明の形態では、モータ５２は、ブラシレスの、ホーレス（検出器のない）直流モータである。モータ５２は、スリーブ状のフィールドコイル組立体５８によって代表される三つの別体の巻線を有している。フィールドコイル組立体５８と一体構造を有しているのは、実質的にフィールドコイル組立体の外周全体に位置する積層５９である。回転子６０が、フィールドコイル組立体５４の中に回転可能に固定してある。一組の永久磁石６２が回転子５６の外側にフィールドコイル組立体に近接して位置して固定してある。
【００２７】
モータの回転子６０は、モータハウジング５０の首部５６から外側に延在している。回転子６０の回りの首部５６に取り付けた軸受け組立体６４が、回転子をしっかり保持している。ドリルハウジング６６は、モータハウジング５０の首部５６の回り取り付けてあり、回転子５６の露出した端部の回りに延在している。カップリング組立体６８は、ドリルハウジング６０の中に位置している。カップリング組立体は、本発明には関係ないが、削り目３４や他の切断用付属品を回転子５６に固定して、付属品が回転子と一体になって回転するように構成されている。
【００２８】
二つの記憶装置７２および７４がハンドピース３２のモータハウジング５０の中に固定してある。第１の記憶装置である、記憶装置７２は、読み出し専用メモリである。本発明のある好ましい形態では、記憶装置７２は、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＯＶＲＡＭ）という保存容量が２ｋバイトの、一度だけ書き込み可能なメモリである。ＮＯＶＲＡＭ７２は、ハンドピース３２の製造中に書き込まれており、そこに保存されているデータは、ハンドピース３２を制御卓に取り付けたときに、制御卓３６が検索する。第２の記憶装置である記憶装置７４は、不揮発性であり、消去可能なランダムアクセスメモリである。本発明の一つの好ましい形態では、記憶装置７４は、記憶容量が２５６ビットの、電気的消去可能でプログラム可能な読み込み専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）である。ＥＥＰＲＯＭ７４には、ハンドピース３２を使用した結果、制御卓３６によって書き込まれる。ＥＥＰＲＯＭに含まれるデータは、その初期の内部構成過程の一部として制御卓３６によって読み出され、さらに、ハンドピース３２に保守作業を行なうときに読み出される。本発明のある形態では、ＮＯＶＲＡＭ７２としてダラス半導体製造のＤＳ２５０５Ｐを採用しており、ＥＥＰＲＯＭ７４としては、同じ製造元のＤＳ２４３０ＡＰを採用している。
【００２９】
ＮＯＶＲＡＭ７２とＥＥＰＲＯＭ７４は、共に、モータハウジング５０の中に位置するフレックス回路７６に取り付けてある。フレックス回路７６は、ハンドピース２３が露出している滅菌環境（飽和蒸気３０ｐｓｉで約１３１℃）にさらされても破壊されない非伝導性材料で形成されている。
【００３０】
フレックス回路７６を形成するのに適した材料の一つに、デュポン社がパワーフレックスＡＰという商標で販売しているポリアミド様の材料がある。フレックス回路７６上に形成された銅のトレース７８は、メモリ７２および７４と、フレックス回路に取り付けられた、または接続された他の構成要素への導電性経路を形成している。
【００３１】
フレックス回路７６は、初めは、積層５９とスリーブコイル組立体５８の回りに取り付けたスリーブ様のプラスチック製後部外郭８２との間に取り付けられている。ここで説明する本発明の形態では、フレックス回路７６は、円形のヘッド部８４を有する形状である。後に説明するように、フレックス回路７６への外部電気接続は、ヘッド部８４を通じて行われる。長手の、おおむね長方形の背部８６がフレックス回路７６のヘッド部８４から延在している。二本の一列にならんだアーム８８が背部８６のヘッド部８４に近い部分から垂直に延在している。ＮＯＶＲＡＭ７２は、アーム８８の第１の部分に取り付けられており、ＥＥＰＲＯＭ７４は、アーム８８の第２の部分に取り付けられている。
【００３２】
フレックス回路７６は、背部８６の端部あたりに中心を置き、アーム８８から間隔をあけて位置する長方形の本体９０を有している。フレックス回路７６の本体９０とは、フレックス回路の、積層５９と後部外郭８２との間に位置する部分である。フレックス回路７６の本体９０には、フィールドコイル組立体５８を形成する三本の巻線への電気接続を形成する導電性トレース７８が設けられている。巻線への電気接続を容易にするため、ヘッド部から遠位に位置する本体９０の端部に矢印の頭の形状の切りこみ９７が三つ形成されており、そこまでトレース７８が延在している。
【００３３】
さらに、フレックス回路７６の本体９０には、フレックス回路が設けられているハンドピース専用の二つの追加装置が取り付けられている。ハンドピース３２の場合は、その装置の一方はホール効果検出器９４である。ホール効果検出器９４は、ハンドスイッチを使用してオン／オフ状態とモータ５０の速度を制御する時に、ハンドスイッチ内の磁石の位置を監視する。第二の装置は、ハンドピース３２の内部の温度を監視する温度検出器９６である。ここで説明する本発明の形態では、ホール効果検出器９４は、フレックス回路７６のヘッド部８４から遠位に位置するフレックス回路の本体９０の周囲に沿って形成された切り欠きスペース９８に取り付けられている。温度検出器９６は、フレックス回路７６のフィールドコイル組立体５８に面して内側に向いた表面に固定されている。温度検出器９６は、さらにフレックス回路に、本体９０のヘッド部８４から最も遠い側の縁部のすぐ内側にくるように取り付けられている。従って、フレックス回路をハンドピース３２に取り付ける時には、温度検出器９６を、モータハウジング５０の首部５６とその中に設けられた軸受け組立体６４に比較的密に近接して位置するように、フィールドコイル組立体５８の前端に近接して位置させる。
【００３４】
本発明のいくつかの変形例では、単一の導電性トレース７８が、ＮＯＶＲＡＭ７２とＥＥＰＲＯＭ７４の両方に対するアドレス／データ母線として機能する。本発明のこれらの形態では、記憶装置のうちの一つまで延在するトレースの支線の中に抵抗器１０２を直列に接続することができる。また、一般的に、フレックス回路７６に固定した検出器９４および９６に基準電圧を提供する必要がある。後に説明するように、この基準信号は、制御卓３６によって供給される。一般的に、基準電圧のスパイキングを最小限にするため、コンデンサ１０４が導電性トレース７８の両端に接続されており、その中を導電性基準電圧が通ってフレックス回路とアナログ信号アースとして働く相補形トレース７８上に印加されるように構成されている。
【００３５】
記憶装置７２および７４内のデータが制御卓３６によって正確に読み出されるようにするため、フレックス回路７６には、専用デジタル接地導体として機能する追加の導電性トレース７８を設けてある。このデジタル接地導体は、記憶装置７２および７４の接地ピンに接続してあるだけである。この導体は、検出器９４および９６へのアナログ接地導体とは別体である。また、デジタル接地導体と記憶装置７２および７４に接続された付属の信号導体は、フレックス回路７６上でも、制御卓に接続したケーブル４３の中でも、一対のワイヤを最大限ねじった形状にする必要がある。
【００３６】
後部外郭８２について、図３および図４を参照しながら説明する。後部外郭８２は、モータ５２の取り付けを容易にするために開放された前端部１０８を有する本体１０６と、組立てられたフレックス回路７６を外郭内に有している。後部外郭の本体１０６は、さらに外側に突出し、長手方向に延在するリブ１１０を有する形状である。リブ１１０により、後部外郭８２と近接するモータハウジング５０の内壁との間を圧縮によりはめ込むことができる。本発明のいくつかの形態では、リブ１１０は、後部外郭８２がモータハウジング５０にはめられたときに少なくとも部分的に切り取られている。後部外郭８２の本体１０６と一体構造になっているのは、キャップ１１２である。キャップ１１２には、本体１０６と同軸で並んだ穴が形成されており、そこを通ってモータ５０の回転子６０の後部が延在している。
【００３７】
さらに、後部外郭８２は、本体１０６とキャップ１１２の両方を通り、外郭の全長にわたって延在する長手の溝穴形状の開口部１１４を形成している。開口部１１４は、フレックス回路７６がそのヘッド部８４をキャップ１１２の端部から間隔を保って位置できるような寸法であり、背部８６は、開口部１１４の中に収容され、本体９０は、本体１０６の後部外郭の内側表面にもたれて配置されている。このようにフレックス回路７６を後部外郭８２にはめ込むと、フレックス回路のアーム８８はキャップ１１２の外周に位置する。アーム８８の両端は、図４を見ると最も良くわかるように、キャップ１１２に形成された溝穴１１６に収容される。ここで説明する本発明の形態では、キャップ１１２には、さらに、開口部１１４から溝穴１１６へ延在する平坦な表面１１８が形成されている。平坦な表面１１８は、キャップ１１２の残りの部分の外径に対して凹んでいる。記憶装置７２および７４、抵抗器１０２およびコンデンサ１０４は、後部外郭８２の平坦な表面１１８に面するようにフレックス回路７６に取り付けられている。このように、記憶装置７２および７４、抵抗器１０２およびコンデンサ１０４が表面１１８によって比較的開放的なスペースの中に位置していることにより、ハンドピース３２が滅菌処理を受ける際に、これらの構成要素の回りに導入される蒸気を、比較的迅速に追い出すことができる。
【００３８】
図２および図３に戻るが、前部外郭１２２が、後部外郭８２から前方に突出し、後部外郭に形成されている開口部１１４の中に収容されているフレックス回路７６の外表面を覆っているのがわかる。前部外郭１２２は、フレックス回路７６の本体９０の露出部分の回りに収容される環状のヘッド部１２６を有している。ヘッド部１２６と一体構造に形成されたステム１２７がそこから後方に延在している。前部外郭１２２は、ヘッド部と相対的に位置しているので、前部外郭ステム１２７が後部外郭の開口部１１４の中に収容され、開口部の中に収容されたフレックス回路部を覆うような構成になっている。
【００３９】
後部軸受けハウジング１２８は、後部外郭８２のキャップ１１２の端部にはめ込まれている。後部軸受けハウジング１２８は、モータハウジング５０の内壁に比較的ぴったりとはめることができるような外径を有する、比較的直径の大きい基部１３０を有している。後部軸受けハウジング１２８の基部１３０は、長手の溝穴１４０を形成し、その中にフレックス回路７６の背部８６が収容されるような形状に構成されている。基部１３０の内部は、フレックス回路７６のヘッド部８４が収容される空隙１３４を形成している。直径を縮小した軸受けスリーブ１３５は、基部１３０から後部外郭のキャップ１１２に形成された穴１１３の中に延在している。後部軸受け組立体１３２は、軸受けスリーブ１３５の中に位置している。また、後部軸受け組立体１３２は、軸受けスリーブ１３５とモータ回転子６０の端部との間に延在し、回転子を保持して安定して回転させる。
【００４０】
単体の、円筒形のソケット保持器１３７は、後部軸受けハウジング１２８とフレックス回路７６の露出したヘッド部８４とを覆うようにモータハウジング５０の端部にはめ込む。ソケット保持器１３７は、モータハウジング５０の内壁にぴったりとはまるような直径の、管状の外側本体１３８を有している。外側本体１３８には、その後端部に位置する外側方向に向かって突出する周フランジ１４０が形成されており、ソケット保持器１３７の前方への動きを制限する。また、外側本体１３８には、さらに、外側本体の内壁に沿って延在する長手の溝穴１４１が形成されており、ソケット保持器１３７にケーブル４３を正しく接続しやすい構成となっている。
【００４１】
ヘッドリング１４２は、ソケット保持器１３７の外側本体１３８から前方に延在している。ヘッドリング１４２の直径は、外側本体１３８の直径よりも小さい。特に、ソケット保持器１３７のヘッドリング１４２は、ヘッドリングをスペース１３４を形成する後部軸受けハウジング１２８の基部１３０の内周壁にはめ込むことができるような外径を有する。ソケット保持器１３７の外側本体１３６の回りに位置するＯ‐リング１４４は、モータハウジング５０の内側を密閉している。ここで説明する本発明の形態では、Ｏ‐リング１４４は、外側本体１３６の前方外側縁部に沿って形成された環状溝穴１４６の中に収容されている。
【００４２】
さらに、ソケット保持器１３７は、一体の円筒形ソケットボス１４８を含む。ソケットボス１４８は、ソケット保持器１３７のヘッドリング１４２から後方向に延在し、外側本体１３８から内側に間隔を置いて位置している。ソケットボス１４８には、中心穴５０が形成されており、そこにヘッドキャップねじ１５２が収容されている。ヘッドキャップねじ１５２の先端は、後部軸受けハウジング１２８の中心に位置する相補形の穴の中に収容されている。一組の導電性ソケット１５４が、中心穴１５０の回りの環状リングに形成された先がしだいに太くなる穴１４８のリングに収容されている。これらのソケットは、ケーブル４３からフレックス回路７６への導電性経路を提供する。ソケット１５４の先端部は、フレックス回路７６のヘッド部８４に形成された穴１５６の中に収容される。
【００４３】
図５Ａは、信号が、ハンドピース３２のようなハンドピースと信号を交換する導体を含むケーブル４３の断面図である。ケーブル４３はシリコンゴムのような絶縁材料からなる外被１６０を有している。外被１６０のすぐ内側にあるのは、すずメッキした銅からなる編み組みシールド１６２である。シールド１６２の中には、付勢信号をハンドピースモータ５０に送り、メモリ７２および７４にアクセスし、検出器９４および９６を監視する際に使用する導体が位置している。ここで説明する本発明の形態では、ハンドピースモータ５０は三線式ブラシレスの、ホーレス（検出器が付いていない）モータであり、ケーブル４３は、三本のモータ導体１６４を有しており、フレックス回路７６を介してフィールドコイル組立体５８を形成する巻線へそれぞれ別々に連結されている。六本の個々に絶縁された信号導体１６６は、制御卓３６とメモリ７２および７４と検出器９４および９６の間の信号経路として設けられている。
【００４４】
図５Ｂを見ればわかるとおり、それぞれのモータ導体１６４は、銅からなる導電性の芯１６８を含む。絶縁体１７０がその芯１６８の回りに位置している。螺旋シールド１７２が絶縁体１７０の回りに位置している。シールド１７２の回りに延在する絶縁外被１７４は、それぞれの導体１６４用の外側カバーとしての役割を果たす。図５Ａに戻るが、ポリエステル充填材１７６の素線が導体１６４および１６６の回りで衝撃吸収する。導体１６４および１６６は、フィルタ１７６の素線と同様、ＰＴＦＥテープ１７８で包まれている。外被１６０とシールド１６２は、包まれた半組立体の回りに取り付けられている。
【００４５】
図１１は、制御卓３６へケーブル４７を接続する際に使用する雄のプラグ１７７を表したものである。プラグ１７７は、ケーブル４３を制御卓３６に取り付けるのに使用する雄のプラグの中にあるものと、基本的な構成要素は同じである。端末ピン１７９は、ケーブル内で導体１６４および１６６と接続され、制御卓３６の面上で、相補形のソケットの開口部（図示せず）と電気接続する。制御卓内の相補形ソケット開口部の中に延在する端末ピン１７９のうちの二本は、共に短絡している。後に説明するように、制御卓３６が短絡したピン１７９を介してアクティブにする信号は、ケーブル４３または４７が制御卓のソケットに取り付けられているかどうかを判断するために制御卓３６が使用する。
【００４６】
絶縁したハンドピースプラグ１８０（図６）は、ケーブル４３の反対側端部でケーブルとハンドピース３２との間の接続を形成する。ハンドピースプラグ１８０には、ケーブル４３内の導体１６４および１６６とハンドピース３２の中のソケット１５４との間で導電接続を形成する多数のピン１８１（図１２）が設けられている。ハンドピースプラグ１８０には、単一のスプライン３０８を設けてある（図９では、ケーブル４７のプラグ２４２に関して示してある）。スプラインは、ソケット保持器１３７の中にはめ込んだヘッドの前方部分の長さに渡って延在するおおむね長方形の輪郭を有している。また、スプラインは、ケーブル４３のピンがハンドピース３２のソケット１５４と正しく一列に並ぶようにするため、ソケット保持器１３７に形成された相補形の溝穴１４１の中にはめ込むように設計されている。
【００４７】
ハンドピース３２に取り付けられた着脱式のハンドスイッチ３９について、図６および図７を参照しながら説明する。ハンドスイッチ３９は、ハンドピース３２のモータハウジング５０に着脱式に取り付けられたスリップリング１８４を有している。レバーアーム１８６は、ハンドピース３２の長さに沿って前方に延在するようにスリップリング１８４に旋回可能に固定されている。スリップリング１８４とレバーアーム１８６の間に位置するねじりコイルばね１８８は、レバーアームを常にハンドピースから離れる方向に旋回するように偏向する。磁石１９０がレバーアーム１８６の中に取り付けてある。磁石１９０の位置は、ハンドピース３２の内部にあるモータ５０が希望の運転速度で作動しているかどうかの示度として、ホール効果検出器９４によって監視される。
【００４８】
スリップリング１８４は、モータハウジング５０上に解放可能に押しこんで固定するように設計された、プラスチックのスリーブ様の本体１９２を有している。ハンドスイッチを正しくはめ込むためには、スリップリング１８４の本体１９２の内径をモータハウジング５０の外径よりもわずかに小さく形成する。さらに、スリップリング１８４の本体１９２には、スリップリング１８４がハンドピースへ着脱式に締め付けやすくするための、本体の長さに沿って延在する長手の溝穴１９４が設けられている。
【００４９】
また、スリップリング１８４の本体１９２には、一体型のタブ１９６（点線で示す）が形成されており、本体１９２の後端部から本体の中心軸に向かって内側方向に延在している。タブ１９６は、スリップリングがハンドピース３２または３３の前端部上にはめ込まれることがないように防ぐような寸法を有する。ケーブル４３をハンドピース３２に連結する時、ケーブル４３はスリップリング１８４の本体１９２の径方向内側に挿入位置される。タブ１９６の内側に向いた端部は、ケーブル４３のハンドピースプラグ１８０に形成された相補形の切り欠き１８５の中に収容される形状を有する。スリップリングタブ１９６がハンドピースプラグ１８０に形成された切り欠き１８５に収容されていることにより、ハンドスイッチの磁石１９０がハンドピースの中心軸に対する半径方向の線と一直線に並び、それに沿って相補形のホール効果検出器９４が位置する。
【００５０】
レバーアーム１８６は、相補形の上下の外郭１９８および２００それぞれから構成されており、超音波で溶接されている。上側外郭１９８は、スリップリング１８４の本体１９２から外側に向かって延在する二つの平行な、間隔をあけて位置する取り付けタブ２０４の間に位置する後端部２０２を有する。タブ２０４と、レバーアームの上側外郭１９８の後縁部２０２上に一直線に並んで位置する開口部を通って延在するピン２０６により、レバーアーム１８６がスリップリング１８４に固定されている。ねじりばね１８８がピン２０６の回りに取り付けてある。ばね１８８がピン２０６を圧迫しないようにスリーブ様のマンドレル２０８をばねの中心に取り付け、ピンを回転可能にマンドレルに取り付けてある。
【００５１】
磁石１９０がレバーアーム１８６に取り付けた可動保持器２１２に収容してある。保持器２１２は、間隔をあけて長手方向に延在する平行な二本の脚２１４を有している。脚２１４の間には、横方向のウェブ２１６が延在している。磁石１９０は、横方向のウェブ２１６に取り付けられた保持カラー２１８内に取り付けてある。ここで説明する本発明の形態では、磁石１９０は、下側外郭２００に形成された長手の溝穴２１９を通って延在して位置している。保持器２１２の脚２１４はレバーアーム１８６の下側外郭２００の中に形成した溝２２０に取り付ける。溝２２０は、保持器２１２が長手方向に可動となるように相補形の脚２１４より長くなっている。
【００５２】
保持器２１２の位置は、横方向のウェブ２１６に取り付けてあり、レバーアーム１８６から外側方向に突出する両側のタブ２２２を手動でずらすことによって決める。従って、保持器２１２により、磁石１９０を、ハンドピース３２の長手方向の軸に対し、磁石が相補形のホール効果検出器９４から離れる第１の位置と、長手方向に検出器に近づく第２の位置に位置させることができる。従って、レバーアーム１８６を誤って押してしまった場合に、モータ５２が不本意に作動しないように、磁石を安全な位置である第１の位置に位置させる。磁石１９０が第２の位置、すなわち作動位置にあるときにのみ、レバーアーム１８６を押すことによって磁石がホール効果検出器９４に十分近づき、磁石が近傍にあるということを検出器に検出させることができる。シここで説明したステム３０の形態では、保持器の磁石１９０がハンドピース３２の後端に向かって位置している場合に安全な位置にあるということになる。
【００５３】
ここで説明する本発明の形態においては、保持器２１２の脚２１４の両端に、外側に向かって曲がった足２２４が設けられている。下側外郭２００は、溝２２０の両端に切り欠き２２６を形成しており、保持器が安全位置に位置すると、足がその中に収容される。また、対向する第２の対の切り欠き２２７が、第１の対の切り欠きの前方に、溝と一体構造で形成されている。足２２４がこれらの切り欠き２２６または２２７の中に収容されることにより、保持器２１２がそれぞれ安全な位置または作動位置から動こうとする力に対して抵抗がかかる。この抵抗を課することにより、磁石１９０が所定の位置から誤って移動してしまわないよう防ぐことができる。
【００５４】
拡張装置２３０がレバーアーム１８６の中に伸縮自在に収容されている。拡張装置２３０は、手の大きさが異なる、そして／またはハンドピース３２の持ち方が異なる医師がハンドスイッチ３９を使用しやすいように設けられている。拡張装置２３０は、Ｕ字型の誘導棒２３２を有している。誘導棒２３２の対向する脚が、レバーアーム１８６の上側外郭１９８の前に形成されている相補形の開口部２３４に滑動可能にはめ込まれる。ヘッドピース２３６が誘導棒２３２の露出した先端に取り付けられており、外科医が指を置くための指置き面を形成している。誘導棒２３２の脚の対向する端部は、拡張装置２３０がレバーアーム１８６から完全に抜けてしまわないように内側に曲がっている。
【００５５】
ハンドピース３３に固定したライト‐アンド‐ウォータークリップ４５について、図８および図９に基づいて説明する。ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５は、ケーブル４７の一端に取り付けられている相補形のハンドピースプラグ２４２に固定された後部外郭２４０を含む。可撓性のシリコン製搬送管２４４が後部外郭２４０から前方に向かって延在している。搬送管２４４は、灌注水が流れ、電球用の照明電圧を搬送する導体を収容する導管を形成している。搬送管２４４の先端は、ハンドピース３３の前方端部にスナップ式にはめ込む前部外郭２４６に取り付ける。電球２４８は、前部外郭２４６に収容され、手術部位を照明する。また、剛性の放水管２５０が前部外郭２４６に取りつけられており、手術部位に灌注水を放出するための流体導管を形成している。
【００５６】
ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の後部外郭２４０は、上下二分割形であり、上部２５２と下部２５４とからなり、互いに固定してある。外郭２４０の下部２５４に形成された横方向のウェブ２５６の中には、二本の外側方向に向いた導電性のピン２５８が収容されている。ピン２５８は、ハンドピースプラグ２４２との電気接続を形成する。剛性の水吸込み管２６０は、横方向のウェブ２５６から外側方向に延在し、灌注水用の導管を形成している。図９からわかるように、後部外郭２４０の下部２５４には、横方向のウェブ２５６の後方に向かって延在する脚２６２が設けられている。脚２６２は、ハンドピースプラグ２４２にクリップ４５を連結しやすくするだけでなく、ピン２５８と管２６０の露出している端部が誤って曲がってしまわないように保護する。
【００５７】
搬送管２４４は、一端が後部外郭２４０の上側と下側の間に留めてある。搬送管２４４には、水の吸入管２６０を取り付ける第１の導管２６４が形成されている。また、搬送管２４４は、輪郭がダンベル形状の、長さ方向に延在する第２の導管２６６を有する。点線で示す絶縁導体２６８が導管２６６の両端に取り付けてある。導体２６８は、ピン２５８に接続してあり、付勢信号を電球２４８に送るための導電性の通路として機能する。
【００５８】
搬送管２４４は、それに付随するライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の前部外郭２４６をモータハウジングの前方のハンドピース３３に取りつけられるだけの長さを有していると予想される。さらに、搬送管２４４の可撓性により、前部外郭２４６が後部外郭２４２の固定部分と相対的に回転できる。これにより、電球２４８と放水管２５０は、外科医によってハンドピース３３の周囲に選択的に位置させることができる。
ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の前部外郭２４６は主台枠２７０と主台枠上にスナップ形式で取り付ける相補形のカバー２７２とを有する。主台枠２７０は、ハンドピース３３上にスナップ形式ではめ込むような寸法のおおむねＣ字型の締付け部材２７４を有する形状である。締付け部材２７４にはヘッドピース２７６が取り付けてある。ヘッドピース２７６上には外郭カバーがスナップ形式ではめ込まれており、その間に搬送管２４４の前端部を固定しやすいように構成してある。ヘッドピース２７６には、電球２４８を収容する第１の孔２７８が形成されている。（搬送管内の電球２４８と導体２６８との間の接続は図示されていない。）電球２４８の回りには電球が生成する熱が放射されないように防ぐための熱シールド２８０が取り付けてある。
【００５９】
放水管２５０は、ヘッドピース２７６に形成された第２の孔２８２の中に収容される。ここで説明する本発明の形態では、放水管２５０は平行で軸方向に互いにオフセットした二つの対向する部分と、その対向する部分を連結している中間部分を有している。管２５０の、ヘッドピース２７６から後方に延在する部分は、灌注水を受け取るための搬送管２４４の中に位置する導管２６４に取り付けてある。また、放水管２５０の反対側端部は、手術部位に水を送給するために、前部外郭２４６から前方に突出している。
【００６０】
本発明の好ましい形態では、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の後部外郭２４０と前部外郭２４６は、両方とも、その最も厚い部分が、それを取り付けてあるハンドピースの隣接する外表面から０．５インチ（１．２７ｃｍ）を超えて延在しないような形状を有する。本発明の、さらに好ましい形態では、これらの外郭は、０．３インチ（０．７６２ｃｍ）を超えて延在しない。前部外郭締付け部材２７４の長さは０．６インチ（１．５２４ｃｍ）を超えない。水と導体のための導管として機能する搬送管２４４は、多くの実施形態を有するが、最大幅が０．４インチ（１．０１６ｃｍ）、頂点の高さが０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）である。本発明のさらに好ましい実施形態では、これらの寸法の最大限度は、それぞれ０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）、０．２インチ（０．５０８ｃｍ）である。まとめると、これらの特性により、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５のハンドピースへの連結によりハンドピースの取り扱いを妨害することはほとんどない。
【００６１】
信号をハンドピース３３と交換し、水をライト‐アンド‐ウォータークリップ４５に送給するためのケーブル４７について、図１０に基づいて説明する。ケーブル４７は、ケーブル４３に関して説明したものと基本的に同型の外被１６０、編み組みシールド１６２、およびモータ導体１６４を有している。灌注管２８６は、ケーブル４７の中心を長手方向に延在している。また、ケーブル４７には、三つの束にまとめられた９本の信号導体１６６が設けられている。ケーブル４７は、モータ導体１６４と信号導体１６６の束が交互に位置し、灌注管２８６の回りに円周方向に配置して構成されている。ポリエステルの充填材１７６の素線が灌注管２８６に隣接して位置し、モータ導体１６４と信号導体１６６の束とを互いに分離している。導体１６４、１６６、充填材の素線１７６、および灌注管２８６はＰＴＦＥテープ１７８で巻いてある。
【００６２】
図１１は、ケーブル４７の一端に取り付けてある、ケーブル４７を制御卓３６とポンプ４０に接続するためのプラグ２８８を表したものである。プラグ２８８は、制御卓３６の表面に取り付けた相補形のソケット（図示せず）に適合するように設計してある一般的に金属またはプラスチックの本体を有する。ケーブル４７の一端は、プラグ２８８の反対側端部に取りつける。一体型ピン保持器２９０がプラグ２８８の内部に取り付けてある。制御卓３６と導体１６４および１６６の間に電気接続を形成する導電性のピン１７９がピン保持器２９０に、そこから外側に延在するように取り付けてある。プラグ２８８は、モータおよびハンドピース３３の内部の装置への必要な接続を容易に行うのに十分なだけの導電性のピン１７９を有しているだけでなく、クリップ４５に取りつけた電球２４８へ付勢電圧を印加するための追加のピンも有している。
【００６３】
制御卓プラグ２８８には、さらに、ポンプ４０からの灌注水をケーブル４７の中に導入する吸入スタッド２９２が形成されている。吸入スタッド２９２は、プラグの主軸、すなわちピン１７９が向いている方向の軸から垂直に離れる方向に延在している。吸入スタッド２９２には、ポンプ４０から相補形の放水管２９４（図１）を受容するように設計された孔２９３が形成されている。Ｌ字型の連結管２９６により、吸入スタッド２９２からケーブル４７の中の管２８６まで流体の連通通路が形成されている。連結管２９６の一端は、吸入スタッド２９２と軸方向一列に並んだ、内側に向いた取り付けスタッド２９８に取り付けてある。特に、接続管２９６は、管が吸入スタッド２９２の中の孔２９３に開口するように、スタッド２９８の中に形成された孔３００に取り付けてある。連結管２９６の反対側の端部は、ケーブル４７の端部の後方に延在する灌注管２８６の延長部分３０２の中にはめ込んである。
【００６４】
図９、図１２、図１２Ａおよび図１２Ｂは、ケーブル４７のハンドピースプラグ２４２の構造と、プラグがハンドピース３３とライト‐アンド‐ウォータークリップ４５にどのように接続しているかを示したものである。プラグ２４２は、ケーブル４７の一端が取りつけられたプラスチック製の本体３０６を有する。本体３０６には、ハンドピースの端部に取り付けたソケット保持器（図２）の外側本体１３８内に受容できるような寸法を有する一体型ピン保持器３０７を形成している。ハンドピースへの電気接続を形成するピン１８１がピン保持器３０７に取り付けてあり、そこから前方に延在している。図１２を見るとよくわかるように、プラグ２４２の本体３０６は、さらに、外側に向いたスプライン３０８を有する形状になっている。スプライン３０８は、ピン１８１が正しく並びやすいように、相補形の溝穴１４１の中に収容される。
【００６５】
ハンドピースプラグ２４２は、さらに、スプライン３０８の直径方向反対側に位置するように、本体３０６の外側に取り付けたヘッド３１０を有する。ヘッド３１０には、二つの導電性ソケット３１２を設けてある。ソケット３１２は、クリップ４５の後部外郭２４０から後方に延在する相補形の導電性ピン２５８を受容する位置にある。付勢電流を電球２４８に供給するケーブル４７の中の信号導体１６６は、ソケット３１２に取り付けてある（接続は図示していない）。
【００６６】
ハンドピースプラグ２４２のヘッド３１０には、さらに、ソケット３１２の間の僅かに上方に位置する前方を向いた放出孔３１４を形成している。放出孔３１４は、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５から延在する水吸入ライン２６０を受容する寸法になっている。ダックビルシール３１６が孔３１４の中に収容されており、吸入ライン２６０によって開放されるように位置している。従って、シール３１６により、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５が取りつけられていないときには、ケーブル４７から水が放出されないように防ぎ、そして、クリップが定位置にあるときには、液体が流れるように開放される。ケーブル４７からの水は、ケーブル４７の端部から延在する灌注管２８６と一体の延長管３１８を通って穴３１４の中に向かって流れる。延長管３１８は、ハンドピースプラグ２４２のヘッド３１０に形成された密閉小室３２０の中に連結されており、ハンドピース２４２からは孔３１４が延在している。ここで説明する本発明の形態では、小室３２０は、延長管３１８が、孔３１４が小室から延在している位置より、関連するハンドピースの長手方向の軸に近い位置で小室の中に連結されるような寸法になっている。
【００６７】
ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５から後方に延在する脚２６２は、クリップをハンドピースプラグ２４２のヘッド部３１０に固定する。それぞれの脚２６２には、内側に向いた足３２２が形成されている。足３２２は、ヘッドの前面の前方にあるハンドピースプラグヘッド３１０に形成された、対向する内側方向のステップ３２４に収容される。足３２２はライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の後部外郭の下半分２５４の両側面を手で内側に向かって押すことによって、ハンドピースヘッド３１０から離れる方向に旋回する。
【００６８】
図１に戻るが、足踏スイッチ組立体４６の構造について説明する。本発明のここで説明する形態では、足踏スイッチ組立体４６は五つのペダル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、および４４ｅを有する。ペダル４４ａと４４ｂは、互いに反対側に位置する左右の主要ペダルであり、比較的寸法が大きく、通常の完全に拡張した位置をとるようにばねで偏向してある。ペダル４４ａおよび４４ｂには、磁石（図示せず）が付いており、その位置は、相補形のホール効果検出器３２７  （点線にて図示）によって監視される。ペダル４４ａと４４ｂを選択的に踏むことにより、それに関連するハンドピース３２または３３を起動する。特に、システムのある構成では、ペダル４４ａを踏むのは、付随するハンドピースのモータを第１の方向に回転させるときに使用し、ペダル４４ｂを踏むのは、ハンドピースのモータを反対方向に回転させるときに使用するように構成されている。あるいは、システム３０を、ペダル４４ａまたは４４ｂのうちの一つを踏むとそれに関連するハンドピースのモータが一方向に回転し、もう一方のペダルを踏むとモータが振動回転に係合するように構成することもできる。足踏スイッチ組立体の内部のＮＯＶＲＡＭ３２９（点線にて図示）は、組立体に取り付けた特定の検出器３２７の出力信号の特性についてのデータを保存する。
【００６９】
ペダル４４ｃ、４４ｄ、４４ｅは、ペダル４４ａおよび４４ｂの上方に位置している。ペダル４４ｃ、４４ｄ、および４４ｅは、それぞれ、足踏スイッチ組立体の左、中央および右スイッチの三つの二様相スイッチの状態をそれぞれ制御する。本発明のある構成においては、外科医が灌注、すなわちポンプ４０の作動を希望する場合にペダル４４ｃを踏む。ペダル４４ｄは、外科医がハンドピース３２または３３のどちらを起動させたいかを示すために踏む。ペダル４４ｅは、外科医が起動中のハンドピース３２または３３に付属の電球２４８を作動させたいかどうかを示すために作動させる。足踏スイッチ組立体４６は、ケーブル３２８によって制御卓３６に接続してある。ケーブル３２８は、導体を有しており、そこを通ってペダル４４ａおよび４４ｂに付属のホール効果検出器が生成する信号と、ペダル４４ｃ、４４ｄおよび４４ｅに付属のスイッチを通じて選択的に伝送される信号が制御卓３６に供給される。また、ケーブル３２８は、制御卓がそこに保存されたデータを検索できるように、ＮＯＶＲＡＭ３２９に接続した導体も備えている。
【００７０】
図１３は、ハンドピース３２のようなハンドピース内のＮＯＶＲＡＭ７２の中に含まれるデータフィールドのブロック図である。ＮＯＶＲＡＭ７２には、三つの基本的なタイプのデータが含まれる：すなわち、ハンドピースの中にあり、ハンドピースについての基本的な識別を行う見出しデータ；ハンドピースの操作特性を説明する百科事典データ；そして、ハンドピースが表示装置３７に提示したい何らかの独自の画像についての命令を含む独自の画面データである。
【００７１】
表示される第１のデータは、見出しデータであり、第１のフィールドは、見出しデータによって占められる記憶領域の部分を示す見出し長フィールド３４２である。ハンドピース識別フィールド３４３、３４４、および３４５が、一組となって見出し長フィールド３４２に続く。ハンドピース識別フィールド３４３〜３４５には、例えば、矢状のこぎりのようなハンドピースの名前、ハンドピースの部品番号、ハンドピースの通し番号、およびハンドピースの製造元を識別するコードなどの情報が含まれる。コード改訂フィールド３４６には、読み出されているＮＯＶＲＡＭ７２の中のデータの形態についての情報が入っている。検査合計フィールド３４７には、ハンドピースから読み取ったデータのエラー検出／エラー修正に役立つデータが入っている。フィールド３４２〜３４７に含まれるデータは、見出しデータである。
【００７２】
百科事典データが見出しデータの後に続く。百科事典データの第１のフィールドは、表の長さのフィールド３４８である。表の長さのフィールド３４８には、百科事典が含まれるＮＯＶＲＡＭ７２のサイズ表示が入っている。表の長さのフィールド３４８の次は、ハンドピース定義フィールド３５０である。ハンドフィールド定義フィールド３５０には、ハンドピースの特性を説明する情報が入っている。この情報には：ハンドピースがヘビーデューティーのハンドピースであるか、マイクロデューティーのハンドピースであるか；正／逆方向制御を規範としているか、あるいは反対方向であるか；モータが帰還系付きで作動しているか、なしで作動しているか；ライトと水に関連する付属品をハンドピースとともに使用できるかどうか；そして、表示装置３７上に形成される画像に表示されるべき有効数字の数などの説明が入っている。
【００７３】
次の二つのデータフィールド、フィールド３５２および３５４は、ハンドピースに設置された装置の特性を識別する装置のタイプのフィールドである。本発明のある形態では、３５２および３５４の各フィールドは、４ビットのフィールドである。１６種類のビットの組み合わせは、それぞれ、装置が存在の可否、そして装置の機能を識別する。例えば、あるコード体系では、ビットの組み合わせ００００を使って装置が存在しないことを表し、組み合わせ０００１は、装置が生成した信号が主要トリガ（正逆トリガの組み合わせ）であることを表すのに使用する。装置が、すでに説明したホール効果検出器９４（図３）である場合には、このコードはＮＯＶＲＡＭ７２の中に含まれる。このコード体系では、組み合わせ０１００は、装置がハンドピース内温度検出器９６（図３）であり、装置が生成する信号はハンドピースの温度を表すものであるということを表すのに使用する。また、別のコードを使って、第２の装置が、ハンドピースに一体構造で取り付けることができるカップリング組立体９４８（図３３）のロック／解除状態を監視するために採用した検出器９６０（図３４）であることを示すこともできる。
【００７４】
次の８つのフィールド３５６〜３７０は、ハンドピースの内部の装置が生成する信号の範囲と、それらがハンドピース３２の作動をどのように制御するかについての情報を含む電圧レベルのフィールドである。このフィールドのうちの４つ、フィールド３５６〜３６２には、第１の装置によって生成された信号についての情報が含まれる。この装置は、以後、総称的に装置Ａと呼ぶ。フィールド３６４〜３７０には、第２の装置によって生成された信号についての情報が含まれる。この装置は、以後、装置Ｂと呼ぶ。
【００７５】
フィールド３５６〜３７０に含まれる情報は、関連する装置の本来の機能である。例えば、その装置が、使用者が選択したモータの運転速度と装置の温度を表す信号を生成する検出器である場合、フィールド３５８〜３６２および３６６〜３７０には、それぞれモータ速度信号とハンドピースの温度の状態についてのデータが含まれる。下に示す表１は、これらのフィールドの中に潜在的に入っているデータのタイプを表したものである。
【００７６】
2007195993.tif 000003
装置ＡおよびＢそれぞれによって生成された信号がディジタルフィルタリングを必要とする場合は、フィールド３６２および３７０には、ろ波値のデータが入る。
【００７７】
上記の説明は、単に三つのタイプの装置用のフィールド３５６〜３７０に入っているデータについて説明したものであるというこを認識しておく必要がある。これらのフィールドに含まれるデータは、他のタイプの装置の場合とはかなり異なる場合がある。例えば、ハンドピースと一体となったある変圧装置が、医師が選択的に押下することができる複数のスイッチとして働く一組のボタンである場合もある。このタイプの装置では、特定の組み合わせのボタンを押すことにより、ハンドピース３２によって制御卓３６が特別なコマンドとして認識する独自の信号を生成することができる。これらのボタンが設置された装置の場合は、それに付随するフィールド３５６〜３６２または３６４〜３７０には、その装置が生成する特定の信号が表すコマンドのタイプを表すデータが含まれる場合もある。例えば、そのようなコマンドのうちの二つが、ハンドピースの内部のモータが作動できる最大速度を上げるものと下げるものである場合もある。
【００７８】
フィールド３７２〜３８２には、ハンドピース内の装置が生成する信号を処理する際に使用する係数に関するデータが含まれる。フィールド３７２〜３７６は、装置Ａが生成した信号を処理する際に使用する三つの係数に関するデータが含まれる。フィールド３７８〜３８２は、装置Ｂが生成した信号を処理する際に使用する三つの係数に関するデータが含まれる。
【００７９】
一般的に、装置ＡまたはＢが作成するデータは、次のような多項式を使って処理する。
2007195993.tif 000004
ここで、ｘは、装置ＡまたはＢが生成した信号のディジタル化したバージョンである。
結果のｙは、制御卓の内部のダウンライン処理モジュールが使用する。
フィールド３７２と３７８には、係数“ａ”を表すデータが含まれる；すなわち、フィールド３７４および３８０には、係数“ｂ”を表すデータが含まれる；そして、フィールド３８０および３８２には、係数“ｃ”を表すデータが含まれる。従って、フィールド３７２〜３８２内のデータは、個々の装置の出力特性における差によって起こる、ハンドピース装置が生成する信号の標準値からの偏差に対する不等一次修正のための係数を提供する。
【００８０】
フィールド３８４〜３９２には、ハンドピース内のモータ５２（図２）の操作速度を確立するのに使用するデータが入っている。フィールド３８４には、モータの失速速度、すなわち付属のハンドピース装置ＡまたはＢからの信号が最低電圧レベルであったときにモータ５２が作動すべき最低速度（毎秒の回転数）を表すデータが入っている。フィールド３８６には、使用者がモータ５０に対して確立できる最高速度の最低値の表示が入っている。このデータにより、医師が速度をすでに確立している最高速度より低くしたい場合に、モータに機能させたい最高速度の最高値を独自の設定値で確立することができる。フィールド３８８には、モータが作動できる最高速度を表すデータが入っている。推論的に、フィールド３８８に保存されたデータもまた、使用者がハンドピースのプログラムを組むことができる最高速度設定点の最高値を表す。フィールド３９０には、モータの最大速度設定点を調整できる、速度の増分差を表すデータが入っている。例えば、フィールド３９０には、最大速度設定点を１００ＲＰＭ、５００ＲＰＭまたは１０００ＲＰＭのいずれの増分で調整可能であるかを表すデータが入っている。
【００８１】
フィールド３９１および３９２には、モータが正‐逆振動モードで操作できる場合に使用するデータが入っている。フィールド３９１には、モータが振動モードで操作できる最低速度の示度が入っている。フィールド３９２には、モータが振動モードの時に作動できる最高速度を表すデータが入っている。
【００８２】
フィールド３９４には、ハンドピース３２のギヤ比についてのデータが入っている。このデータは、ハンドピースに連結されている切断用付属装置の真の速度を計算するのに使用する。ハンドピースでは、切断用付属装置であるハンドピース３２がモータ回転子６０に直接連結してある。従って、この特殊なハンドピース３２の場合は、フィールド３９４には、モータの回転と切断用付属装置の回転の比が１：１であることを示すデータが入っている。フィールド３９６には、モータの内部の極数についてのデータが入っている。制御卓３６は、このデータを使って個々の極への付勢電流の印加を調整する。
【００８３】
フィールド３９８および４００には、ハンドピース３２または３３の内部の装置ＡおよびＢを付勢するためにハンドピースに流すバイアス電流についてのデータが入っている。フィールド３９８および４００は、それぞれ、ハンドピース３２または３３に流す最小および最大バイアス電流についてのデータが入っている。
【００８４】
フィールド４０２〜４０４には、その運転サイクルの異なる位相においてモータに必要な最大電流に関するデータが入っている。フィールド４０２および４０３には、最初の起動サイクル中にモータが必要とする最大電流の示度が入っている。特に、フィールド４０２には、モータが起動サイクルのリセット位相にいるときに必要とする最大電流の示度が入っている。フィールド４０３には、起動サイクルの使用可能位相中にモータが必要とする最大電流の示度が入っている。フィールド４０４には、モータが、モータに使用した伝達関数の係数の調整を実行しなければならない、運転時間中に必要な最大電流の示度が入っている。
【００８５】
フィールド４０６、４０８、および４１０には、定義したトルクの設定点に基づいて電流の設定点を計算するための等式で使用する係数が入っている。これらの係数は、必要なものである。なぜなら、後に説明するように、メモリには所定のモータ速度に対してモータが生成すべき最大トルクの示度も含まれているからである。流れる電流と生成されたトルクとの比は、一直線であるのが理想的であるが、変化する場合もある。従って、不等一次方程式で使用する係数がメモリに保存され、制御卓が比較的正確にトルクから電流への変換を実行することができるようになる。本発明の、ここで説明した形態では、三つの係数を使用しており、これは、二次方程式のための定数を出すには十分である。
【００８６】
フィールド４１２、４１４、および４１６には、制御卓がモータの電流制御モードに従事しているとき、モータ制御中に使用する係数が入っている。フィールド４１８、４２０、および４２２には、制御卓がモータの速度制御モードに従事しているときに使用する係数が入っている。どちらのモードでも、制御卓は、モータの比例積分微分制御に従事する。すなわち、制御卓は、モータが受信した帰還系信号を変更して、その正確な作動を保証する。
【００８７】
フィールド４２８〜４３４には、モータの安全作動範囲を定義するトルク／速度設定点を表すデータが入っている。図１４の線４３６に見られるように、モータは、速度とトルクの比が一直線であり、モータを駆動することができる最大速度と、モータが開ループ駆動モードの時にそのスピードで生成することができるべきトルクとの間には、逆行直線の関係がある。所定の速度に対し、モータが過剰なトルクを生成した場合、モータにかかる付勢電流により、モータの過熱からモータを形成している構成要素の摩滅までにわたる望ましくない結果となりうる。
【００８８】
本発明の一体構造の器具システム３０では、フィールド４２８〜４３４には、設定点データが入っており、それにより、制御卓が、ハンドピース３２の内部のモータに対する独自の速度／トルクのグラフ４３８を内部でマップすることができる。フィールド４２８、４３０および４３２には、それぞれ、モータの最大速度の任意の割合に対し、モータが生成できなければならない最大トルクの割合を表すデータが入っている。例えば、フィールド４３２には、モータがその最大速度の２０％で作動しているときには、最大許容トルクの６５％を超えるトルクを生成しなければならないという指示が入っている場合がある。これらの値の基礎となる最大速度は、モータ最大速度フィールド３８８で指定した最大速度である。第４の速度／トルクフィールドである、フィールド４３４には、モータが生成できる最大トルクであるゼロ速度トルクが入っている。その他の三つのトルク設定点は、フィールド４３４で指定した最大トルクに基づいている。
【００８９】
作図４３８の線分４３９Ａから４３９Ｄは、フィールド４２８〜４３４の設定点データを作図した結果、作成された速度とトルクの関係を表したものである。線分４３９Ａは、第１の最高速度フィールドであるフィールド４２８に指定した速度／トルク設定点から最大速度／ゼロトルク設定点まで延在している。グラフ４３８に見られるように、本発明の好ましい形態では、この第１の速度／トルク設定点は、線分４３９Ａが実質的に垂直になるように選択してある。従って、モータが最大速度で作動しているときは、外科医は、モータでトルクを生成し、モータの速度を落とすことなく手術部位に押しつけることができる。
【００９０】
グラフ４３８の線分４３９Ｂ、４３９Ｃおよび４３９Ｄは、緩やかな傾斜の斜めの図である。これらの図は、モータが生成するトルクが上がると、速度が異なった減速率で下がる。従って、これらの図が斜めになっていることにより、モータが生成するトルクが上がると、モータの速度は外科医が触覚で感じることができるような率で下がる。従って、外科医は、モータを失速する点まで駆動しすぎないようにハンドピースを操作することができる。ここで示した図４３８では、個々の線分の傾斜は、トルクの下限値では、最高速度は比較的ゆっくりと下がっていき、モータのトルク上限値では、線分４３９Ｄで示すように、速度の低下は、非常に顕著になっている。後者のように構成することにより、モータが生成できる最大量のトルクを生成しているということを感覚で外科医に知らせることができる。
【００９１】
グラフ４３８に関し、線分４３９Ｄを形成する二つの点は最後の中間フィールドであるフィールド４３２に含まれた速度／トルク設定点と、フィールド４３４で指定したゼロ速度／最大トルク点であるということを認識しておく必要がある。
【００９２】
フィールド４４２には、モータが正しく起動するように制御卓の内部の構成要素に送ったリセット、使用可能および遅延パルスの長さを表すデータが入っている。また、このフィールドには、モータが加速できなければならない最大速度を表すデータも入っている。フィールド４４４はモータに送られるべき制動信号の周波数と、制動信号がモータに送られるべき時間の長さと、モータを完全に停止させるためにモータに加えなければならない制動信号を表すデータが入っている。また、フィールド４４４には、モータが減速できる最大速度を表すデータも入っている。フィールド４４２および４４４の中のデータは、モータの起動と停止の制御に加え、モータが振動モードで駆動されているときには、その作動を制御するのにも有効である。
【００９３】
フィールド４４６には、現行の信号のフィルタリングを制御するために使用できるデータが含まれている。タコメータ信号のフィルタリングを制御するのに使用するデータは、フィールド４４８の中に入っている。フィールド４４９には、タイムアウトデータと呼ばれるものが含まれている。フィールド４４９に入っているタイムアウトデータは、モータに所定の瞬間に流れているべき電流より大きい電流が流れているときに、制御卓３６が使用し、モータへの付勢信号の否定を調整する。フィールド４５０には、抵抗器補償データが含まれる。フィールド４５０の中のデータは、制御卓３６内の速度帰還系ループのインピーダンスを確立する際に使用する。
【００９４】
フィールド４５１は、ハンドピース用のウォーム運転の定義である。ウォーム運転の定義は、ハンドピースが暖かい状態で作動していると考えられるハンドピースの内部の温度を表す。フィールド４５２には、ハンドピースについての高電流データが入っている。ハンドピースの操作中に、ハンドピースに流れる電流がフィールドで指定しているレベルを超えると、ハンドピースは高電流状態であると見なされる。後に説明するように、フィールド４５１および４５２の中のデータは、ハンドピースの作動履歴の記録が容易に行えるようにするために使用する。
【００９５】
フィールド４５３および４５４には、ハンドピースに関連して使用できる付属装置を制御するために役立つデータが入っている。本発明のある実施形態では、フィールド４５３および４５４にはそれぞれライト‐アンド‐ウォータークリップ４５と一体構造のポンプ４０および電球２４８の操作パラメータに関連するデータが入っている。特に、フィールド４５３には、ハンドピース用のポンプ４０の最大および最低運転速度と、ポンプの速度をあげることができる割合を表すデータが入っている。フィールド４５４には、電球２４８の最大強さを表すデータが入っている。
【００９６】
フィールド３４８〜４３４および４４２〜４５４に入っているデータは、ＮＯＶＲＡＭ７２の中の百科事典データを表す。
【００９７】
フィールド４５８および４６０は、ハンドピース３２の操作に対して表示装置３７に表示される画像に関する指示が入っているデータフィールドである。フィールド４５８は、ハンドピースが標準画像を使用している場合はそれを表し、そうでない場合は、必要な独自のイメージの数を表示する画面型フィールドである。フィールド４６０には、ハンドピースが必要とする独自の画像を生成するための指示が入っている。従って、フィールド４６０には、独自の画面データが入っていることになる。事実上、フィールド４６０は、画面型フィールド４５８よりサイズが大きく、より多くのサブフィールドが入っているということを認識する必要がある。
【００９８】
ここに示した本発明の形態では、フィールド３４２〜４３４および４４２〜４６０に含まれるデータは、メモリを約５００バイト使用し、ＮＯＶＲＡＭ７２は、２キロバイトのメモリを有する。ＮＯＶＲＡＭ７２のメモリが余分にあることにより、ＮＯＶＲＡＭの中の異なったブロックに異なった形態のデータを書き込むことができる。ＮＯＶＲＡＭ７２が複数の形態のデータを保持することができるということは、例えば、ハンドピース３２の製造中に、初めてＮＯＶＲＡＭにデータを書き込もうとして失敗した場合に役立つ。さらに、ハンドピース３２を有効に使用している間に、ＮＯＶＲＡＭ７２に新しい操作データを提供できれば望ましい場合もある。保守試験の結果、ハンドピースの操作特性が変わったと判断したら、新しい操作データが必要となる。
【００９９】
ここで、図１５に基づいて、ハンドピース３２の内部のＥＥＰＲＯＭ７４に保存されたデータについて説明する。フィールド４６６は、オドメータフィールドである。合計時間を秒および／または分で表すオドメータフィールド４６６のデータでは、ハンドピース３２と一体構造のモータ５２が作動している。このフィールドは、ハンドピース３２の操作中に制御卓３６によって更新される。また、合計作動時間の点から、ハンドピース３２が次にいつ予防保守点検を受けるべきであるかを表す定期サービスフィールド４６７もある。保守フラグフィールド４６８の中のデータは、ハンドピース３２の製造および保守担当員によって設定される。
【０１００】
ハンドピース３２を制御卓３６に取り付けるとき、制御卓は、オドメータから作動したハンドピースの合計時間と定期サービスフィールド４６７と比較する。この比較の結果、ハンドピース３２がその運転時間のサイクルにおいて保守がまもなく必要となるであろう時点、または必要となる時点に近づいていることがわかると、制御卓３６は表示装置３７に適当なメッセージを表示する。また制御卓３６は、外科医がそのハンドピースの保守を実行する時期が過ぎていることを知っているという特定の肯定応答を行った場合にのみ、ハンドピース３２が使用できるようにする。サービス履歴フィールド４６８には、ハンドピースに対して、最後の三回のサービスをいつ行ったかを過去の運転時間で表した表示が含まれる。
【０１０１】
ＥＥＰＲＯＭ７４は、最高温度フィールド４６９も有している。最高温度フィールド４６９には、ハンドピースの操作中に温度検出器９６が監視したハンドピース３２内の最大温度の示度が入っている。制御卓３６が、システム３０を、ハンドピース３２と共に使用するように初期設定するとき、制御卓は、ウォーム運転フィールド４５１に保存した温度データを検索する。ハンドピース３２の使用中に、ハンドピースの温度が過去最高の温度を超えると、制御卓３６は、新しい温度をフィールド４６９の中に書き込む。そして、最大温度フィールド４６９の中のデータは、ハンドピース３２の保守中に、ＥＥＰＲＯＭ７４から読み込まれ、ハンドピースが許容可能なパラメータ内で作動しているかどうかを評価するのに役立つ。
【０１０２】
ＥＥＰＲＯＭ７４には、ウォーム運転時間フィールド４７０も入っており、そこには、ハンドピースがウォーム運転定義フィールド４５１で指定した値を超える温度で運転された合計時間の示度が保存される。また、最大電流および高電流運転時間フィールド４７１および４７２もある。最大電流フィールドには、ハンドピースに流れた瞬間最大電流の示度が入っている。高電流運転時間フィールド４７２は、ハンドピースが高電流定義フィールド４５２で指定されている値を超える電流で運転された合計時間の示度を保存するのに使用する。
【０１０３】
ハンドピースが作動した際の平均速度は、平均速度フィールド４７３に保存される。ハンドピースが制御卓３６に差し込まれた合計時間は、連結回数フィールド４７４に記録される。ＥＥＰＲＯＭ７４は、重ね書き計数フィールド４７５も有する。重ね書き計数フィールド４７５には、ハンドピースを操作するために、制御卓を介して重ね書きコマンドを入力しなければならない状況になった回数の示度が入っている。
【０１０４】
制御卓３６の中の制御回路の基本構造について、図１６Ａと図１６Ｂを組立てた際に形成されるブロック図に基づいて説明する。主制御装置４９２がシステム３０の全体的な制御をつかさどる。主制御装置４９２は、ハンドピースメモリ７２および７４と、足踏スイッチ組立体メモリ３２９の中に保存されたデータを読み出し、メモリの中に保存されたデータに従って作動する、制御卓３６の内部の構成要素である。主要制御装置４９２は、ハンドスイッチ３９、足踏スイッチペダル４４ａ、４４ｂ、．．．およびタッチスクリーン表示装置３７を監視する検出器９４のような多くの発信元から入力コマンドを受信する。主要制御装置４９２に埋め込まれている指示、検索したデータ、入力コマンド、そして検出器９４および９６からの信号に基づいて、主要制御装置４９２は、ハンドピース３２への付勢信号の印加、ポンプ４０、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５と一体構造の電球２４８が放射する光の強さ、およびタッチスクリーン表示装置に表示された情報を制御する。
【０１０５】
制御卓３６がハンドピース３２と制御卓を付勢するために使用する交流電源電圧は、初めに交直変換器４９４によって４０ＶＤＣ信号に変換される。本発明のいくつかの好ましい形態においては、交直変換機４９４は、制御卓３６の本体から物理的に取り外すことができるプラグインモジュールである。これにより、電力定格の異なる交直変換器４９４を制御卓３６に取り付けることができる。例えば、制御卓を使用するハンドピース３２または３３の電力規定によって、２００ワットの交直変換器あるいは４００ワットの変換器を設けることが可能である。本発明のこれらの形態においては、交直変換器４９４は、主要制御装置４９２へのＰＯＷＥＲ＿ＳＵＰＰＬＹ＿ＳＥＮＳＥ（ＰＷＲ＿ＳＮＳ）信号をアクティブにするように構成してある。ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号は、主要制御装置４９２に交直変換器４９４の電力定格の示度を送る。これにより、主要制御装置４９２は、制御卓３６が、制御卓に取り付けてある特定のハンドピース３２または３３が必要な電力を供給できるかどうかを判断するのに必要な情報を得る。
【０１０６】
温度検出器４９５はいくつかの交直変換器４９４の中に取り付けることができる。この検出器４９５は、その変圧器または電力二極管のような変換器４９５の、危険で発熱する部分に隣接して位置させることができる。長時間大量の電力が流れた場合に起こりうるように、変換器４９４が過熱したと検出器４９５が判断した場合、または構成要素の不良の場合、検出器は、主要制御装置４９２への信号をアクティブにする。本発明のいくつかの形態においては、温度検出器４９５がアクティブにする信号は、特殊なＰＷＲ＿ＳＮＳ信号である。また、検出器４９５の状態によって二つの異なる信号を送ることも可能である。すなわち、まず、変換器４９４が過熱し始めただけの時に、第１のＰＷＲ＿ＳＮＳを送り、第２の信号は、過熱が危険な段階に達したということを表すために送る。比較的少量の電力を供給する変換器４９４、例えば、２００ワット以下の電力を通す変換機では、検出器４９５は必要ない。
【０１０７】
４０ＶＤＣは直接、ＤＣ−ＤＣの電圧変換器４９６に印加される。電圧変換器４９６は、４０ＶＤＣ信号を付勢信号として制御卓３６の他の構成要素に加えられる＋１２ＶＤＣ、＋５ＶＤＣ、−５ＶＤＣ信号に変換する。４０ＶＤＣは、電圧変換器４９６から４０ＶＤＣレール４９８を通って制御卓３６の他の構成要素に分配される。残りのブロックと回路図の複雑性を最低限に押さえるため、＋１２ＶＤＣ、＋５ＶＤＣおよび‐５ＶＤＣ信号が必要ないくつかの代表的な位置のみを表示している。また、４０ＶＤＣは、電圧変換器４９６を介して専用導体に分配され、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ（ＭＴＲ＿ＰＷＲ）信号として活動状態のハンドピース３２または３３に加えられる。ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号は、電圧変換器４９６の内部の継電器５００の出力端子から発生する。継電器５００の状態は、主要制御装置４９２によって生成される信号によって制御する。
【０１０８】
ハンドピース３２および３３の内部のメモリ７２および７４の中のデータは、ハンドピースの内部の検出器９４および９６（装置）からの出力信号と同様にハンドピースインターフェース５０２から主要制御装置４９２に供給される。ハンドピースインターフェース５０２は、それぞれ二つの別々なハンドピースソケット５０４および５０５を介してハンドピース３２および３３の出力端子に接続してある。足踏スイッチ組立体４６に付随するペダル４４ａ、４４ｂ、．．．が生成する信号は足踏スイッチインターフェース５０６を介して主要制御装置に供給される。
【０１０９】
付勢信号のハンドピースへの印加は、モータ制御装置５０８によって調整される。モータ制御装置５０８は、ハンドピース３２および３３の内部のモータが作動しなければならない速度と、モータがどのように作動しなければならないかに関する基本的なコマンドを受け取るように主要制御装置４９２に接続する。主要制御装置４９２からの受信コマンドに応答して、モータ制御装置５０８はモータ駆動装置および電流感知回路５１０へのトリガコマンドを生成する。モータ駆動装置および電流感知回路５１０は、二つの基本的な機能を実行する。まず、モータ制御装置５０８が生成したトリガコマンドに応答して、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号を活動状態のハンドピース３２または３３のモータに選択的に加える。第２には、モータ駆動装置および電流感知回路５１０はハンドピース３２のモータに流れた電流を監視する。感知した電流を表す信号が主要制御装置４９２とモータ制御装置５０８に送られる。
【０１１０】
表示装置入力／出力制御装置５１２は、タッチスクリーン表示装置３７上の画像の表示と、表示画面上に表示されたスイッチ画像の押下に基づくシステムコマンドの生成の両方を制御する。表示装置入力／出力制御装置５１２は、主要制御装置４９２からタッチスクリーン表示装置３７上に表示されるべき特定の画像に関する基本的なコマンドを受け取る。これらのコマンドに基づき、表示装置入力／出力制御装置５１２は希望の画像を表示させる特定のビットレベルのコマンドを生成する。表示装置入力／出力制御装置は、さらに、タッチスクリーン表示装置３７を監視して、画面上に表示されたスイッチ画像のどれが押されたかを判断し、その情報を主要制御装置４９２に送る。
【０１１１】
バックライトおよびスピーカ制御装置５１４も主要制御装置４９２に接続されている。バックライトおよびスピーカ制御装置５１４は、表示画面上に表示された画像を可視化するために必要なバックライト照明を提供するタッチスクリーン表示装置３７に付属の蛍光灯バックライト５１１の強さとコントラストを制御する。また、バックライトおよびスピーカ制御装置５１４は、スピーカ５１３による警告音の発生も制御する。ポンプ制御装置５１５は、灌注ポンプ４０への付勢信号の印加を制御する。ポンプ４０が制御卓３６内に取り付けられるように適合されたモジュールとして設計されている時は、ポンプ制御装置５１６をポンプが取り付けてあるそのモジュールに一体構造で取り付けることもできる。
【０１１２】
図１７Ａおよび１７Ｂに見られるように、主要制御装置４９２はマイクロプロセッサ５１８を有している。本発明のここで説明した形態では、マイクロプロセッサ５１８はアナログ信号とディジタル信号の両方を、制御卓３６を形成している相補形の構成要素と交換することができる。本発明のマイクロプロセッサ５１８として採用することができる、適したマイクロプロセッサのひとつには、フィリップス半導体が製造した８０Ｃ５５２がある。マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピースインターフェース３６２からのＨＡＮＤＰＩＥＣＥ＿ＲＥＣＯＧＮＩＴＩＯＮ（ＨＰ＿ＲＥＣ）信号として、ハンドピース３２および３３のメモリ７２および７４に保存されたデータを検索する。また、ハンドピースインターフェース５０２は、ハンドピースの内部の装置ＡおよびＢが生成する信号、ＨＰ＿ＤＶＣ＿Ａ、ＨＰ＿ＤＶＣ＿Ｂ信号それぞれと、ハンドピースの内部の装置が消費する電流を表す信号であるＨＰ＿ＣＵＲ信号をマイクロプロセッサ５１８に送る。マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピースインターフェースに、制御卓３６に接続されている二つのハンドピース３２のうちの、どちらを活動状態のハンドピースと考えるべきかを
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で提供する。
【０１１３】
足踏スイッチ組立体４６の内部のメモリ３２９内に保存されているデータは、足踏スイッチインターフェース５０６を介してＦＳ＿ＲＥＣ信号としてマイクロプロセッサ５１８に供給される。ここで説明した本発明の形態では、ＨＰ＿ＲＥＣおよびＦＳ＿ＲＥＣ信号の両方が直列データ母線内を通りマイクロプロセッサ５１８まで送られる。また、マイクロプロセッサ５１８は、足踏スイッチインターフェース４６から、足踏スイッチ組立体のペダル４４ａおよび４４ｂを押した結果生成される信号をそれぞれ表す、ＦＯＯＴＳＷＩＴＣＨ＿ＦＯＲＷＡＲＤ（ＦＳ＿ＦＷＤ）およびＦＯＯＴＳＷＩＴＣＨ＿ＲＥＶＥＲＳＥ（ＦＳ＿ＲＶＳ）信号を受け取る。
【０１１４】
マイクロプロセッサ５１８は、モータ付勢信号の基本的な生成を制御するためのモータ制御装置５０８へ一組の信号を生成する。ディジタル信号には、モータ制御装置や電流感知回路５１０がモータの付勢を制御するのに使用する信号を生成するかどうかの基本的制御を行う
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付勢信号の初回の生成を制御するために反復されるＲＥＳＥＴ（ＲＳＴ）およびＥＮＡＢＬＥ（ＥＮＢ）信号；付勢信号が生成されるべきシーケンスを調整する
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およびマイクロプロセッサ５１８が、ハンドピース３２内のモータ５２を減速しやすくする付勢信号を生成する必要があると判断した時にアクティブにされるＢＲＡＫＥ（ＢＲＫ）信号が含まれている。
【０１１５】
また、マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピース３２の内部のモータ５２が付勢される速度を表すアナログのＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ（ＳＰＤ＿ＳＰ）信号をモータ制御装置５０８に生成する。マイクロプロセッサ５１８は、モータ速度を表す可変周波数ディジタルＴＡＣＨＯＭＥＴＥＲ（ＴＡＣＨ）信号をモータ制御装置５１８から直接受信する。
【０１１６】
また、マイクロプロセッサ５１８は、ＶＣＯ信号、ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯ（ＭＴＲ＿ＶＣＯ）信号、ＤＵＴＹ信号、およびＭＯＴＯＲ＿ＤＵＴＹ（ＭＴＲ＿ＤＴＹ）信号を選択的にモータ制御装置５０８に送る。これらの信号は、制御卓３６を使って直接駆動モードで作動するハンドピースに付勢信号を送る際に、マイクロプロセッサ５１８によってアクティブにされる。ハンドピースは、そこに送られる付勢信号が、直接ここで述べたハンドピース３２内に収容されているようなブラシレスのホーレスモータ５２に加えられない場合には、直接駆動モードで操作される。例えば、直接駆動モード付勢信号は、特定の型の外科用器具用充電式バッテリパックとして機能するハンドピースに送られる。あるいは、直接駆動モード付勢信号は、実際の器具がレーザまたは超音波器具のように、モータを使わないタイプの装置である場合に、ハンドピースに送られる。
【０１１７】
ＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号は、マイクロプロセッサ５１８がハンドピースの直接駆動付勢を調整するために送る実信号である。これらの信号は、マルチビット並列信号である。後に説明するように、主要制御装置４９２内の他の構成要素は、これらの信号をモータ制御装置５０８で使用するためにアナログ形式に変換する。ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯおよびＭＯＴＯＲ＿ＤＵＴＹ信号は、モータ制御装置５０８をＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号によっていつ調整するかを制御するためにアクティブにされる。ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯおよびＭＯＴＯＲ＿ＤＵＴＹ信号は、マイクロプロセッサ５１８がモータ制御装置５０８に直接送る１ビット信号である。
【０１１８】
別のＨＡＮＤＰＩＥＣＥ＿ＯＮ＼ＯＦＦ（ＨＰ１＿ＯＮ）およびＨＡＮＤＰＩＥＣＥ２＿ＯＮ＼ＯＦＦ（ＨＰ２＿ＯＮ）信号は、マイクロプロセッサ５１８が生成し、モータ駆動装置および電流感知回路５１０に送られる。ＨＡＮＤＰＩＥＣＥｘ＿ＯＮ＼ＯＦＦ信号は、ハンドピース３２または３３のどちらに付勢信号を印加するかを決定するのに使用する。ＲＥＳＩＳＴＯＲ＿ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ（ＲＥＳ＿ＣＯＭＰ）信号は、マイクロプロセッサ５１８が生成してモータ制御装置５０８に送り、モータ制御装置５０８内の速度帰還系ループの構成を調整する。
【０１１９】
また、マイクロプロセッサ５１８はＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ（ＰＫ＿Ｉ＿ＳＰ）およびＴＩＭＥ＿ＯＦＦ（Ｔ＿ＯＦＦ）信号を生成し、その両方ともモータ制御装置５０８に印加され、モータ５２へ印加される付勢電圧を調整する。ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号は、任意の瞬間にモータ５２が消費できる最大電流を表す。ＴＩＭＥ＿ＯＦＦ信号は、消費した電流がＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号で定義した限度を超えてから、モータへの付勢信号のアクティブ化を否定するまでのタイムアウト時間を確立するのに使用する。ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号およびＴＩＭＥ＿ＯＵＴ信号はマルチビット並列信号として生成される。主要制御装置４８２の他の構成要素は、これらの信号をモータ制御装置５０８へアクティブにするため、アナログ形式信号に変換する。
【０１２０】
また、２ビットのＧＡＩＮ信号がマイクロプロセッサ５１８によって生成される。ＧＡＩＮ信号はモータ制御装置および電流感知回路５１０に送られて、活動中のハンドピース３２または３３が消費する電流を表す信号を処理する増幅器のゲインを確立する。ＧＡＩＮ信号は、後に説明するように、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号とともに設定される。
【０１２１】
四つのマルチビット並列信号もマイクロプロセッサ５１８によって生成され、システム３０の補助構成要素を制御する。これらの信号は：表示装置３７上に表示される画像の特性を調整するＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ（ＢＲＨＴＮＳ）およびＣＯＮＴＲＡＳＴ（ＣＮＴＲＳＴ）信号；ポンプ４０に対し、使用者が選択した運転速度を表すＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号；およびスピーカ５１３に対し、使用者が選択した音量を表すＳＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴである。これらの信号をアナログ形式に変換する主要制御装置４９２の他の構成要素について、説明する。
【０１２２】
マイクロプロセッサ５１８は、モータ駆動装置および電流感知回路５１０から活動状態のハンドピース３２、または３３の内部のモータ５２が消費する平均電流を表すＡＶＥＲＡＧＥ＿Ｉ（ＡＶＧ＿Ｉ）信号を受信する。
【０１２３】
タッチスクリーン表示装置３７上に生成される画像と、この表示画面を通して入力されるコマンドを表すデータ信号が、マイクロプロセッサ５１８と表示装置入力／出力制御装置５１２の間で通信（ＣＯＭＭ）母線５２０内を通って交換される（図１９Ａ）。本発明のある形態では、通信母線５２０には、通信回線への書き込みと、そこからの読み出しを調整する制御信号を伝送する書き込み許可回線とともに二本の単信直列通信回線が含まれる。
【０１２４】
システム３０の一部を形成するライトのうち、二つライトのオン／オフ状態は、マイクロプロセッサ５１８が直接制御する。マイクロプロセッサ５１８は、ＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬ（ＬＩＧＨＴ＿ＣＮＴ）信号を生成して、ハンドピースインターフェース５０２を介して活動状態のハンドピース３２または３３に取り付けてある電球２４８のオン／オフ状態と強さを調整する。タッチスクリーン表示画面３７に付属の蛍光灯バックライト５１１のオン／オフ状態を調整するＣＣＦＴ＿ＯＮ信号は、マイクロプロセッサ５１８によって選択的に生成され、バックライトおよびスピーカ制御装置５１４に送られる。
【０１２５】
マイクロプロセッサ５１８は、交直変換器４９４によって生成した４０ＶＤＣ信号を監視すると同時に、４０ＶＤＣ信号の伝送をＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号として調整する継電器５００の状態を制御する。４０ＶＤＣ信号は、４０ＶＤＣレール４９８を通ってマイクロプロセッサ５１８に加えられる。通常、マイクロプロセッサ５１８は、継電器５００へのＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ＿ＯＮ（ＰＷＲ＿ＯＮ）信号をにアクティブにし、４０ＶＤＣがＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号としてモータ駆動装置および電流感知回路に印加されるように、継電器を閉じる。しかし、マイクロプロセッサ５１８は、４０ＶＤＣが予め決められた許容範囲を下回るあるいは上回ると、その電圧変動を不良状態と解釈する。この判断が行われると、マイクロプロセッサ５１８はＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ＿ＯＮ信号のアクティブ化を否定し、それ以上ハンドピース３２または３３に付勢信号が送られなくなる。また、マイクロプロセッサ５１８は、システム３０の中で他の危険な不良を検知した時も、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ＿ＯＮ信号を否定する。
【０１２６】
本発明の、ここに示す形態では、マイクロプロセッサ５１８は、表示装置入力／出力制御装置からタッチスクリーン表示画面３７の信号を表すＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰ（ＤＳＰＬＹ＿ＴＭＰ）信号も受信する。ＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰ信号は、マイクロプロセッサ５１８が、表示装置３７のコントラストの実時間調整を実行して、表示画面の温度の変動によって起こるコントラストの変化を補償する際に使用する。
【０１２７】
ＨＰ＿ＤＶＣ＿Ｂ信号に関して示したように、マイクロプロセッサ５１８が直接受信したアナログ信号は、負荷抵抗器５２２を介してマイクロプロセッサ５１８に送られる。コンデンサ５２４が、受信した信号からの異常な電圧変動をろ波するために、負荷抵抗器５２２の接続点とマイクロプロセッサ５１８の間に連結されている。図示してはいないが、同様の負荷抵抗器とフィルタ・コンデンサを使用して、マイクロプロセッサ５１８に印加される他のアナログ信号の多く（全部でなければ）を処理する。
【０１２８】
また、主要制御装置４９２は、ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８を有しており、ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８はマイクロプロセッサ５１８に接続されている。ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、検索する指示を保存し、マイクロプロセッサ５１８が実行すべき処理機能を決定する。制御卓３６に採用されたＲＯＭ−ＰＬＡ５２８の一つに、ＷＳＩ製造のＰＳＤ３１１がある。また、ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、制御卓３６を形成する他の構成要素からいくつかのディジタル入力信号を受信し、主要制御装置４９２を形成する他の構成要素によって処理されるディジタル出力信号を生成する。主要なデータとマイクロプロセッサ５１８とＲＯＭ−ＰＬＡとの間のアドレス交換は、主要プロセッサのアドレスおよびデータ用母線５３０を通って行われる。ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８からのデータの読み出しとそこへのデータの書き込みを制御する信号は、読み出し書き込み制御母線５３２内を通ってマイクロプロセッサ５１８とＲＯＭ−ＰＬＡとの間で交換される。
【０１２９】
ここで説明する本発明の形態では、ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、入力信号として、ケーブル４３または４７が制御卓３６の表面上のソケットに取り付けられているかどうかを表すＣＡＢＬＥ＿Ａ（ＣＢＬ＿Ａ）およびＣＡＢＬＥ＿Ｂ（ＣＢＬ＿Ｂ）信号を受信する。ケーブル４３または４７がソケットに差し込まれている場合は、二本の互いに接合されている接続ピン１７９（図１１）の間の短絡が検知され、主要制御装置４９２によってケーブルが取り付けられていることを表すめやすとして認識される。
【０１３０】
ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、ハンドピースインターフェース５０２からＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ（ＬＨＴ＿ＳＮＳ）信号を受信する。この信号は、ライトクリップが活動状態のハンドピース３２に取りつけられているかどうかを示し、取りつけられている場合は、電球が機能しているかどうかを示す。ＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号は、ここで示す本発明の形態では、２ビット信号である。ＰＵＭＰ＿ＳＥＮＳＥ（ＰＭＰ＿ＳＮＳ）信号は、ポンプ４０がシステム３０に接続されているときは常にポンプ制御装置５１５からＲＯＭ−ＰＬＡ５２８に送信される。
【０１３１】
ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号は、マルチビット信号と呼ばれ、交直変換器からＲＯＭ−ＰＬＡ５２８へ送信される。ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号は、マイクロプロセッサ５１８が使用し、ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は交直変換器４９４が供給できる電力量を決定する。また、ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号は、変換器４９４の温度の値も含む。ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号が、変換器４９４の中の温度が警告レベルを超えたことを示すと、マイクロプロセッサ５１８は表示装置３７に警告メッセージを表示させる。ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号が、変換器の温度が危険なレベルを超えたことを示すと、マイクロプロセッサ５１８とＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、ハンドピースの付勢を終了し、システム３０停止の原因を示すメッセージを生成させる。
【０１３２】
また、マイクロプロセッサ５１８は、母線５３０内を通ってＲＯＭ−ＰＬＡに、マイクロプロセッサが生成するＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、ＴＩＭＥ＿ＯＦＦ、ＤＵＴＹ、ＶＣＯ、ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ、ＣＯＮＴＲＡＳＴ、ＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴおよびＳＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴ信号を送信する。ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８の内部の並列−直列変換器は、これらの信号を一本の出力回線を通って出力されるディジタルパルスに変換する。
【０１３３】
足踏スイッチ組立体４６の一部である特定のペダル４４ｃ、４４ｄまたは４４ｅが押下されたかどうかを表す状態信号がラッチ５３４を介してマイクロプロセッサ５１８に送信される。ラッチ５３４は、足踏スイッチインターフェース５０６から、そのペダル４４ｃ、４４ｄまたは４４ｅそれぞれが押下されたかどうかを表す信号ＦＳ＿ＬＦＴ、ＦＳ＿ＣＮＴＲ、およびＦＳ＿ＲＩＧＨＴを受信する。これらの信号は、ラッチから主要プロセッサのアドレスおよびデータ用母線５３０内を通ってマイクロプロセッサ５１８まで送られる。
【０１３４】
さらに、主要制御装置４９２は、活動状態にあるハンドピース３２または３３の内部のモータ５２の使用者が希望する速度を表すＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ（ＳＰＤ＿ＳＰ）を連続的に生成する専用ＤＡ（ディジタル‐アナログ）変換器５３６を有する。ＤＡ変換器５３６は、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が基礎とするマイクロプロセッサ５１８からディジタル信号を受信するための主要プロセッサのアドレスおよびデータ用母線５３０に接続してある。本発明のある好ましい形態では、デジタル信号は、１２ビット信号であり、アドレスおよびデータ用母線５３０が有するデータラインは８行のみである。本発明のこれらの形態では、信号の最上位８ビットが初めにＤＡ変換器５３６に入り、次に、残りの最下位４ビットが変換器の中に入る。
【０１３５】
ここに示した本発明の形態では、ＤＡ変換器５３６は、制御卓３６内の他の構成要素に対する基準電圧として機能するアナログＶＲＥＦ信号も生成する。ＤＣ変換器５３６が最初に生成する基本的な基準信号は、抵抗器５３８に加えられる。次に、その信号は、信号内の変動をろ波するために、二台のコンデンサ５４２および５４４を介してアースにつなげられる。ろ波した信号は、増幅器５４６の非反転入力端子に印加される。増幅器５４６からの出力信号は、基本的なＶＲＥＦ信号として機能する。ＶＲＥＦ信号は、増幅器５４６の反転入力端子へ帰還系として印加されるため、増幅器４６は低インピーダンスバッファとして機能する。
【０１３６】
増幅器５４６が生成するＶＲＥＦ信号は、増幅器５４８の非反転入力端子に印加される。増幅器５４８からの出力信号は、ＮＰＮトランジスタ５４９の基部とＮＰＮトランジスタ５５０のコレクタに印加される。トランジスタ５４９のコレクタは、＋１２ＶＤＣの電圧源に接続し、その発光体はトランジスタ５５０の基部につないである。そして、足踏スイッチ組立体４６に供給される基準信号であるＶＲＥＦ＿ＦＳは、やはりトランジスタ５４９の基部に接続してある抵抗器５５１から取り出される。また、ＶＲＥＦ＿ＦＳ信号は、帰還系信号として増幅器５４８の反転入力端子と、トランジスタ５５０の発光体の両方に送られる。
【０１３７】
従って、主要制御装置４９２は、精密な低インピーダンスのＶＲＥＳ＿ＦＳ信号を、主要なＶＲＥＦ信号の発生源とは別の発生源から足踏スイッチ組立体４６へ送る。増幅器５４８は、ＶＲＥＦ＿ＦＳ信号に対し、過負荷を防ぐ。従って、足踏スイッチ組立体４６または足踏スイッチ組立体を制御卓３６に接続しているケーブルのいずれかに短絡が起きた場合でも、その短絡の影響は制御卓の他の構成要素に及ぶことはない。
【０１３８】
主要制御装置４９２は、さらに、二台の多重ＤＡ変換器５５６および５５８を有しておりそれらは互いに接続してある。ＤＡ変換器５５６および５５８は、ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８に接続されており、それによって生成されるＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、ＴＩＭＥ＿ＯＦＦ、ＤＵＴＹ、ＶＣＯ、ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ、ＣＯＮＴＲＡＳＴ、ＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴおよびＳＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴ信号を表すプラス信号を受信し、こららの信号をアナログ信号に選択的に変換する。変換機５５６および５５８へのＲＯＭ−ＰＬＡ５２８接続は、専用の変換器母線５５９を通る。パルス信号と共に受信したクロック信号に基づいて、ＤＡ変換器５５６は、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、ＴＩＭＥ＿ＯＦＦ、ＤＵＴＹ、ＶＣＯ信号をアナログ信号に変換する。また、ＤＡ変換器５５８は、ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ、ＣＯＮＴＲＡＳＴ、ＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、およびＳＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴ、そしてＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号をアナログ信号に変換する。
【０１３９】
変換器母線５５９の導体の一つとして、図示していないが、８桁パルス信号をＲＯＭ−ＰＬＡ５２８から変換器５５６および５５８の両方に送る際に通る導体としての役割を果たす直列データ導体がある。ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８が、変換器母線５５９を形成する他の導体を通って、パルス信号と同時に送信したコマンド信号は、変換器５５６および５５８が生成した個々の信号の送信を制御する。
【０１４０】
変換器５５６および５５８が生成したアナログ信号の振幅は基準信号を参照することによって設定する。ＤＡ変換器５３６が生成するＶＲＥＦ信号は、ＰＫ＿Ｉ＿ＳＰ、Ｔ＿ＯＦＦ、ＶＣＯ、ＤＵＴＹ、ＰＭＰ＿ＳＰ、ＢＲＨＴＮＳおよびＣＮＴＲＳＴ信号が基準としている基準信号として機能する。ＳＰＫＲ＿ＯＵＴ信号に対する基準信号は、表示装置入力／出力制御装置５１２が生成するＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ（ＳＰＫＲ＿ＦＲＥＱ）信号である。音量制御信号のアナログ変換によって生成した音量信号は、ＳＰＫＲ＿ＦＲＥＱ信号によって調整されるため、その結果生成されたＳＰＫＲ＿ＯＵＴ信号は、希望の音声信号音を生成するために増幅後にスピーカ５１３に送られるアナログ音声駆動信号である。
【０１４１】
また、主要制御装置４９２は、危険防止リセット回路として機能するリセットタイマ５６０を有している。リセットタイマ５６０は、読み出し書き込み制御母線５３２内を通ってマイクロプロセッサ５１８からＲＯＭ−ＰＬＡ５２８に伝送されるアドレスラッチ使用可能（ＡＬＥ）信号の状態を監視する。リセットタイマ５６０が、予め決められた時間を超えてもアドレスラッチ使用可能信号がある特定の状態を保っていると判断した場合は、リセットタイマはＲＥＳＥＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ（ＲＳＴ＿ＣＴＲＬ）信号をアクティブにする。ＲＥＳＥＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ信号は、マイクロプロセッサ５１８、ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８および表示入力／出力制御装置５１２に送られ、制御卓３６のリセットシーケンスを開始する。ここで示した本発明の形態では、ＲＥＳＥＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ信号は、読み出し書き込み制御母線５３２の支線を通って、マイクロプロセッサ５１８と、この信号に反応するすべての他の構成要素に送られる。
【０１４２】
また、リセットタイマ５６０は、＋５ＶＤＣが分配される時に通るレールにも接続してある。＋５ＶＤＣが所定の値、例えば本発明のある実施形態では＋４．５ＶＤＣを下回ると、リセットタイマ５６０はＲＥＳＥＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ信号もアクティブにする。
【０１４３】
図１８Ａは、ハンドピース３２および３３の内部のメモリ７２および７４に保存されたデータを検索し、ハンドピース内に組みこまれた装置が生成した信号を読み取るハンドピースインターフェース５０２の構成要素の略図である。伝送制御装置５６４は、マイクロプロセッサ５１８を制御卓３６に接続した二台のハンドピース３２のうち、活動状態にあるハンドピースに接続する。伝送制御装置５６４が確立した接続は、マイクロプロセッサ５１８が送った
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の状態で確認する。伝送制御装置のハンドピース３２に向いた側には、二本の同一の信号経路があり、その中を通って保存したデータを含むＨＰ＿ＲＥＣｘ信号がマイクロプロセッサまで供給される。それぞれの信号経路には、＋５ＶＤＣ電圧供給源に接続されたプルアップ抵抗器５６６が設けられている。逆偏向ジーナー・ダイオードとして略図で示してあるサージサプレッサ５６８が抵抗器５６６の間に位置しており、過電圧がハンドピース３２または３３にかからないように防ぐ。
【０１４４】
図１８Ａの回路には、さらに、四台の装置（二台のハンドピース３２および３３にそれぞれ二台ずつ設けられた装置）からの信号が伝送制御装置５６４の入力端子まで送られる際に通る信号経路が設けられている。ＤＶＣ＿Ｂ＿１信号、すなわち第１のハンドピース３２の装置Ｂが生成する信号が通る信号経路からわかるように、それぞれの信号経路には、信号が信号経路に導入される点のすぐ下の回線にサージサプレッサ５７０が設けられている。プルダウン抵抗器５７２がダイオード５７０と並列で接続されている。抵抗器５７４と、直列に接続されたコンデンサ５７６は、さらに、信号経路とアースの間に並列に接続されており、さらにハンドピースの内部の装置によって生成された信号に接続されている。さらに、信号経路には、限流抵抗器５７８が設けられており、そこを通って装置の信号が伝送制御装置５６４の入力端子に流れ込む。コンデンサ５８０が、抵抗器５７８と、接地されている伝送制御装置５６４との間に接続されており、ＤＶＣ＿ｘ＿ｘ信号をさらにろ波する。伝送制御装置５６４は、三つの出力信号、ＨＰ＿ＲＥＣ信号、ＨＰ＿ＤＶＣ＿Ａ信号およびＨＰ＿ＤＶＣ＿Ｂ信号を生成する。これらの信号を出すハンドピース３２または３３は
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の関数である。
【０１４５】
図１８Ｂは、活動状態のハンドピース３２または３３に基準電圧を供給し、ＨＰ＿ＣＵＲ信号を生成するハンドピースインターフェース５０２の構成要素を表した図である。主要制御装置４９２が生成したＶ＿ＲＥＦ信号は、演算増幅器５８２の非反転入力端子に印加される。プルアップ抵抗器５８４は＋１２ＶＤＣ電圧供給源と増幅器５８２の出力端子との間に接続される。増幅器５８２の出力は、直接、ＮＰＮトランジスタ５８６の基部に送られる。後に説明するように、作動しているハンドピース３２または３３に送られた出力ＶＲＥＦｘ信号は、一定に保つように、増幅器５８２の反転入力端子に戻される。
【０１４６】
トランジスタ５８６のコレクタは、＋１２ＶＤＣの電圧供給源に接続されている。トランジスタ５８６の発光体は、抵抗器５９０を介して伝送制御装置５８８の入力端子に接続されている。伝送制御装置５８８は、二台のハンドピース３２または３３のどちらに補力ＶＲＥＦｘ信号を送るかを制御する。ここ示す本発明の形態では、基準信号は、伝送制御装置５８８の二本の通信路を通って活動状態のハンドピース３２または３３に印加される。基準信号のこの並列経路指定は、伝送制御装置５８８の内部抵抗が基準信号に及ぼす影響を最低限に押さえるために行う。ハンドピース３２および３３に対してそれぞれ一本ずつ、二本の信号経路が、ＶＲＥＦ＿ｘ信号が送られる入力端子と相補形の伝送制御装置の出力端子に接続してある。ＶＲＥＦ＿１信号である第１のハンドピースへの基準電圧が通る信号経路を見ればわかるように、それぞれの信号経路には、プルダウン抵抗器５９２が設けられている。サージサプレッサ５９４は抵抗器５９２に並列に接続されている。そして、ＶＲＥＦ＿ｘ信号が、ハンドピース２３または３３に印加され、ハンドピースの内部の装置を付勢する。例えば、Ｖ＿ＲＥＦ信号をハンドピース３２に印加すると、その信号は、ハンドピースの内部にあるホール効果化検出器９４と温度検出器９６の両方に基準信号として使用される。
【０１４７】
帰還系回線５９６が、接続点５９５ａと５９５ｂとの間に接続してあり、そこからＶＲＥＦ＿ｘ信号がハンドピース３２または３３と増幅器５８２の反転入力端子に印加され、ケルビン接続が形成される。帰還系回線５９６は、伝送制御装置５８８の出力側、すなわち、ハンドピースに最も近い伝送制御装置側の接続点５９５ａまたは５９５ｂから始まる。そして、帰還系回線５９６は、伝送制御装置５８８の第３の通信路を介して増幅器５８２の反転入力端子へ戻る。システム３０が作動中は、増幅器５８２は、主要制御装置４９２からのＶＲＥＦ信号と、活動状態のハンドピース３２または３３に送られたＶＲＥＦ＿ｘ信号との間の違いを監視する。この比較に基づき、増幅器５８２は、トランジスタ５８６を駆動してＶＲＥＦ＿ｘ信号を一定に保つ。この信号の監視中は、増幅器５８２のインピーダンスが高いため、帰還系信号が伝送制御装置５８８を通って流れるときにさらされる比較的低い抵抗は、無視することができる。
【０１４８】
抵抗器５９０は、ＶＲＥＦ＿ｘ信号を送った結果、活動状態のハンドピース３２または３３が消費する電流を監視する電流検出器として機能する。トランジスタ５８６と抵抗器５９０の接続点にある信号は、抵抗器６００を介して増幅器５９８の非反転入力端子に印加される。抵抗器６０２およびコンデンサ６０４は、増幅器５９８の非反転入力端子の間に並列で接続され、それぞれ増幅器に与えられた電圧を分割し、ろ波する。ＶＲＥＦ＿ｘ信号、すなわち、抵抗器５９０と伝送制御装置５８８との間の接続点にある信号は、抵抗器６０６を介して増幅器５９８の反転入力端子へ印加される。抵抗器６０８およびコンデンサ６１０は増幅器５９８の出力端子と反転入力端子との間に並列に接続されており、活動状態のハンドピースの内部の装置が消費する電流を表す可変平均信号を増幅器に生成させる。
【０１４９】
増幅器５９８が生成する出力信号は、抵抗器６１２に送られ、そこでその信号は、ＨＰ＿ＣＵＲ信号として機能する。アースに接続されたサージサプレッサ６１３はＨＰ＿ＣＵＲ信号を、最大許容電圧に抑制する。
【０１５０】
また、増幅器５９８からの出力信号は、逆偏向ジーナー・ダイオード５９７に印加される。ダイオード５９７の反対側端部、はＮＰＮトランジスタ５９９の基部に接続してある。トランジスタ５９９のコレクタは増幅器５８２の出力端子に接続されている。すなわち、トランジスタの発光体はアースに接続されている。増幅器５９８が生成した信号が、ハンドピースが余分な電流を消費しているということを示している場合は、ダイオード５９７は導電され、トランジスタ５９９を閉じる。そして、トランジスタ５９９の閉鎖は、ハンドピースへのＶＲＥＦ信号の送信を短絡させる。
【０１５１】
図１８Ｃは、ハンドピース３２および３３に取り付けることができるライト‐アンド‐ウォータークリップ４５と一体構造の電球２４８の状態を付勢し、監視するハンドピースインターフェース５０２の一部の略図である。ここで示したシステム３０では、電球２４８が照射する光の強さは、電球にパルス幅を調整した付勢信号を印加することによって制御する。両ハンドピース３２および３３に別々のライト‐アンド‐ウォータークリップ４５を取り付けることができるため、ハンドピースインターフェース５０２は、各ハンドピースに付属の電球２４８を選択的に付勢するための付勢分岐回路を二本有している。これらの付勢分岐回路はまったく同じであるため、その同一の特性について、重複する説明は、以後、最小限に押さえる。
【０１５２】
電球付勢電圧は、両方の付勢分岐回路に共通の抵抗器６１４を介して＋５ＶＤＣ電圧供給源から取る。付勢信号は、迅速にオンとオフを反復できる制御装置ＦＥＴ６１６ａを介してＬＩＧＨＴ＿１信号として電球２４８に印加される。制御装置ＦＥＴ６１６ａは、マイクロプロセッサ６１８からのＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号によって切り換えられる。ＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号はまず、抵抗器６２０を介してＮＰＮトランジスタ６１８の基部に印加される。トランジスタ６１８のコレクタは、抵抗器６２２を介して＋５ＶＤＣ電圧供給源に接続してある。コンデンサ６２４は、トランジスタ６２２の基部の間に接続してある。総合的には、抵抗器６２０とコンデンサ６２４は、電球を付勢するのに使用するパルス幅調整信号の傾斜を緩め、この信号が生成する電磁インターフェースを最低限に押さえる。
【０１５３】
ＦＥＴ６１６ａは、通常、ｐ−通信路ＦＥＴであり、抵抗器６２６ａおよび６２７ａを介してＦＥＴ６１６ａのゲートに印加される＋５ＶＤＣの信号によって高く引き上げられる。従って、ＦＥＴ６１６ａに送られる信号は、ＦＥＴをオフ、すなわち、非導電状態に維持する。トランジスタ６１８のコレクタの出力信号は、ＦＥＴ６１６ａまたは６１６ｂのうちの選択した一方をオンにするために使用する。コレクタ出力信号でオンに切り換えられたＦＥＴ６１６ａまたは６１６ｂは、伝送制御装置６２４によって制御される。伝送制御装置６２４が信号を印加するそのＦＥＴ６１６ａまたは６１６ｂは、伝送制御装置の切り換え状態を設定する
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によって制御される。このコレクタ出力信号は、例えば、抵抗器６２６ａおよび６２７ａの接続点に送られ、ＦＥＴ６１６ａのゲートの電圧を元の電圧より下に下げてＦＥＴをオンにする。従って、マイクロプロセッサ５１８によってＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＲＯＬ信号をアクティブにすることにより、信号が印加されるＦＥＴ６１６ａまたは６１６ｂが周期的にオンとオフに切り替わる。ＦＥＴ６１６ａまたは６１６ｂを周期的にオンにすることにより、付勢電圧が付属のライト‐アンド‐ウォータークリップの電球２４８に印加される。
【０１５４】
付勢分岐回路は、さらに、クリップに電気的不良が起きた場合に、付属のライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の余分な電流消費を防ぐように構成されている。抵抗器６１４は比較的抵抗が低く、一般的には１０オーム未満である。トランジスタ６２８ａの基部が抵抗器‐発生源の接続点に接続され、トランジスタ６２８ａのコレクタがＦＥＴ６１６ａのゲートに接続されるように、抵抗器６１４とＦＥＴ６１６ａの間にはＰＮＰトランジスタ６２８ａが接続されている。トランジスタ６２８ａの発光体は、＋５ＶＤＣの電圧源に接続されている。ＦＥＴ６１６ａからの回線に短絡があった場合、抵抗器６１４の電圧は、トランジスタ６２８ａをオンにするレベルを上回るまであがる。トランジスタ６２８ａをオンにすることにより、オーバドライブ電圧がＦＥＴ６１６ａへ印加され、それによってＦＥＴがオフになり、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５への付勢信号が終了する。また、この電流制限回路は、電球２４８を最初に作動させた時に、ライト‐アンド‐ウォータークリップへ過電流がかからないように防ぐ。さらに、サージサプレッサ（図示せず）がＦＥＴ６１６ａとアースの間に接続してある。
【０１５５】
また、図１８Ｃの回路は、連結されたハンドピース３２および３３にクリップがついている状態、いない状態、電球の状態が良い状態、悪い状態を表している。このような状態はハンドピースインターフェース５０２からの信号がライト‐アンド‐ウォータークリップ４５に送られる個所と、信号がアースに戻る個所との間の抵抗を推論で測定することによって判断される。クリップ４５が取り付けてあり、クリップには状態のよい電球２４８が取り付けてある場合、抵抗は約１Ωである。クリップ４５に状態の悪い電球が取りつけられているときには、抵抗は約４００Ωである。クリップが定位置にない場合、あるいはクリップの中に電球がない場合には、この回路の抵抗は、無限となる。
【０１５６】
この抵抗、中間の抵抗、約４００Ωを測定するためには、抵抗器６３０ａおよび６３０ｂを＋５ＶＤＣ電圧源から、そしてＦＥＴ６１６ａおよび６１６ｂとをまたがって接続する。ＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号が送られていないときは、これらの抵抗器にかかる電圧を測定し、電球の状態を表す電球の抵抗の値を調べる。
【０１５７】
抵抗器６３０ａまたは６３０ｂにかかる電圧の測定は、伝送制御装置６２４を介して抵抗器の内の一台に選択的に接続した二台の同型の比較器６３２ａおよび６３２ｂによって行う。比較器６３２ａおよび６３２ｂは、２ビットのＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号を集合的に生成する。特に、選択した抵抗器６３０ａまたは６３０ｂの、＋５ＶＤＣの電圧レールから離れた側の端部を、抵抗器６３４を介して両比較器６３２ａおよび６３２ｂの反転入力端子に取り付ける。ＦＥＴ６１６ａまたは６１６Ｂからの信号における電圧スパイクは、比較器６３２ａおよび６３２ｂの反転入力端子とアースとの間にコンデンサ６３８を接続することによって除去する。比較器の非反転入力端子は、直列に接続した抵抗器６４０、６４２、および６４４からなる電圧ディバイダに接続する。抵抗器６４０の一つの端子を＋５ＶＤＣに接続し、もう一方の端子を抵抗器６４６に接続する。抵抗器６４４は、抵抗器６４２とアースとの間に接続する。比較器６３２ａの非反転入力端子を抵抗器６４０と６４２の接続点につなぐ。比較器６３２ｂの非反転入力端子は、抵抗器６４２および６４４の接続点につなぐ。
【０１５８】
帰還系抵抗器６４６ａおよび６４６ｂは、それぞれ、比較器６３２および６３２ｂの出力端子と非反転入力端子との間をつなぐ。プルアップ抵抗器６４８ａおよび６４８ｂは、それぞれ、＋５ＶＤＣ源と比較器６３２ａおよび６３２ｂの出力端子との間に接続し、比較器に２ビットのＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号を集合的に生成させる。選択したハンドピース３２または３３にライト‐アンド‐ウォータークリップ４５が取り付けられていない場合、または電球２４８が取り付けられていない場合、比較器６３２ａおよび６３２ｂは、開ループ‐ゼロ電圧状態となる。従って、比較器６３２ａおよび６３２ｂが結合し、クリップも電球も取りつけられていない状態を表す第１のＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号をアクティブにする。クリップ４５が取り付けられており、電球が良い状態であれば、電球の低抵抗によって比較器はクリップが取り付けられていて電球が良い状態であることを示す第２のＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号をアクティブにする。クリップは取り付けられているが、電球が悪い状態である場合は、電球の状態がよい場合より抵抗が高いため、比較器は、クリップがついているが電球の状態が悪いことを表す第３のＬＩＧＨＴＲ＿ＳＥＮＳＥ信号をアクティブにする。
【０１５９】
足踏スイッチインターフェース５０６は、足踏スイッチ組立体４６からの信号をアナログ処理するための構成要素を有しており、これらは、ハンドピースインターフェース５０２に関して図１８Ａに基づいて説明したものと類似している。ハンドピースからのＤＶＣ＿ｘ＿ｘ信号を処理する際に使用するものと類似した抵抗器、コンデンサおよびサージサプレッサを使用して、ＦＳ＿ＦＷＤおよびＦＳ＿ＲＶＳ信号を生成するためにペダル４４ａおよび４４ｂを押下した結果生成された信号を処理する。サージサプレッサ、フィルタコンデンサおよびプルアップ抵抗器を使用して、ＦＳ＿ＬＦＴ、ＦＳ＿ＣＮＴＲおよびＦＳ＿ＲＧＨＴ信号をそれぞれ生成するためにペダル４４ｃ、４４ｄ、および４４ｅを押下した結果生成されたアナログ信号を前処理する。ＨＰ＿ＲＥＣｘ信号を処理する際に使用する回路と類似した回路を使用して、足踏スイッチ組立体４６の内部のメモリ３２９と交換した信号を処理し、ＦＳ＿ＲＥＣ信号を交換しやすくする。
【０１６０】
本発明の一部の好ましい形態では、ＶＲＥＦ＿ＦＳ信号は、足踏スイッチインターフェース５０６を介して足踏スイッチ組立体４６に印加されるのではなく、代わりに、制御卓３６の中の専用導体を使って、ＶＲＥＦ＿ＦＳを直接、制御卓の表面に設けられた適正なソケットの開口部に印加する。導体は図示していない。
表示装置入力／出力制御装置５１２について、図１９Ａおよび１９Ｂに基づいて説明する。まず、タッチスクリーン表示装置３７は、表示画面６５２と、その表示画面上にはめ込んだ透明なタッチスクリーン６５３の両方を含むということを認識しておく必要がある。表示画面６５２は、外科医が見る画像を作成する表示装置３７の一部である。本発明のある形態では、表示画面６５２は、液晶表示装置である。プロセッサは、表示装置と一体構造であり、表示装置内の電極の付勢を制御し、希望の画像を表示する（プロセッサと電極は図示していない）。タッチスクリーン６５３は、外科医が選択的に接触して制御卓３６内に指示および承認を入力するスイッチ表面を有する表示装置の要素である。タッチスクリーン６５３には、可変コンデンサスイッチなどのような画像を表示画面６５２上に表示することによって視覚的に形成された、透明で圧力または熱に敏感なスイッチを多数含んでいる。
【０１６１】
表示装置入力／出力制御装置５１２は、表示装置プロセッサ６５４を有する。表示プロセッサ６５４は、タッチスクリーン表示装置３７上に表示された画像、スピーカ５１３を通して生成された音声信号音、およびタッチスクリーン表示装置上で制御卓に入力したコマンドに基づいた、主要制御装置４９２へのコマンドの生成などの全体的な制御を行う。タッチスクリーン表示装置として採用できる適したプロセッサの一つに、フィリップス半導体が製造した８０Ｃ３１プロセッサがある。表示装置プロセッサ６５４は、表示される画像と生成される音声信号音に関する基本的なコマンドを、通信母線５２０を介してマイクロプロセッサ５１８から受信する。表示装置プロセッサ６５４は、タッチスクリーン６５３から入力した使用者入力コマンドに反応して、マイクロプロセッサ５１８へのコマンドを生成し、それらを母線５２０経由でマイクロプロセッサ５１８に送る。
【０１６２】
また、表示装置プロセッサ６５４は、スピーカ基準信号としてコンバータ５５８に送られるＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ信号を生成する。ＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ信号は、可変周波数パルス信号である。ＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹの周波数は、コンバータ５５８が選択的に送るアナログ音声ＳＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴ信号の周波数の基礎となる。表示装置プロセッサ６５４は、マイクロプロセッサ５１８から受信した特定のコマンド信号に基づく適正なＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹを生成する。
【０１６３】
表示装置入力／出力制御装置５１２には、ＲＯＭ‐ＰＬＡ６５６が含まれる。適したＲＯＭ−ＰＬＡ６５６の一つに、ウェーハ・スケール・インテグレーションが市場に出しているＰＳＤ３１３がある。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６には、表示装置プロセッサ６５４が表示画像の生成、音声信号音の生成、および主要制御装置４９２へのコマンドの送信を制御するために使用する不揮発性データが含まれる。また、ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６は、必要な画像、信号音およびプロセッサのコマンドを生成する過程の一部としてアクティブにしなければならないコマンドの一部を生成する固定論理配列も含まれる。アドレスおよびデータ信号は、１６ビットのアドレスおよびデータ用の母線６５８を経由して表示装置プロセッサ６５４とＲＯＭ−ＰＬＡ６５６の間で交換される。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６へのデータ書き込みと、ＲＯＭ−ＰＬＡからの信号の読み出しは、別の読み出し書き込み制御母線６６０を経由して信号を交換することによって表示装置プロセッサ６５４が制御する。
【０１６４】
ＥＥＰＲＯＭ６６２も表示装置入力／出力制御装置５１２の一部である。ＥＥＰＲＯＭは、マイクロプロセッサ５１８と表示装置プロセッサ６５４の両方によって要求され、制御卓の使用中に変更可能な指示データを保存する。このデータには、多くの医師が、彼らが行う処置に役立つと考える独自の構成のリスト、制御卓３６の最後の設定、表示装置３７への最後のコントラスト電圧供給、および表示装置の最後の明るさ設定などが含まれる。ＥＥＰＲＯＭ６６２は、アドレスおよびデータ用母線６５８を経由して表示装置プロセッサ６５４に接続される。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６は、専用のＥＥＰＲＯＭ母線６６４を経由してアクティブにした信号の生成を介してＥＥＰＲＯＭ６６２からのデータのアドレッシングを制御する。マイクロプロセッサ５１８は、表示装置プロセッサ６５４と基本的なコマンドとデータを交換することによって、ＥＥＰＲＯＭ６６２からデータを検索し、そこへデータを書き込む。すなわち、このデータの交換に基づいて、表示装置プロセッサ６５４は、ＥＥＰＲＯＭ６６２から必要なデータの読み出しまたはそこへの書き込みを実行する。
【０１６５】
表示装置入力／出力制御装置５１２は、希望のビデオ画像を生成させるコマンドを実際に生成するビデオ制御装置６６６を有している。適したビデオ制御装置６６６の一つに、エプソン・アメリカ製造のＥ１３３０制御装置がある。ビデオ制御装置６６６は、アドレスおよびデータ用母線６５８の支線を経由して表示装置プロセッサ６５４から受信した指示に基づいて、その特殊な画像形成コマンドを生成する。ビデオ制御装置６６６によるデータ読み出しは、読み出し書き込み用母線６６０経由でコマンドをアクティブにすることによって表示装置プロセッサ６５４が制御する。ビデオ制御装置６６６が生成する画像形成コマンドは直接表示画面６５２に送られる。表示画面６５２の内部のプロセッサは、受信したコマンドに基づいて表示画面の内部の適正な電極を付勢し、希望の画像が形成できるようにする。
【０１６６】
ビットマップ・メモリ６６８は、ビデオ画像制御装置６６６に直接接続する。ビットマップメモリ６６８は、複数ページのデータを保存するのに十分なメモリを含んでおり、各ページには、表示画面６５２に表示しなければならない場合もありうる完全な画像が描写されている。ビットマップメモリ６６８は専用メモリ母線６７０を介して直接ビデオ画像制御装置６６６に接続されている。ビデオ画像制御装置６６６は、表示装置画面６５２上に表示するのに必要な画像を表す画像形成コマンドを保持するための一時記憶装置としてビットメモリ６６８を使用する。特別な保存画像が必要な場合は、その画像に関する指示が、ビデオ画像制御装置６６６によってビットマップメモリ６６８から検索され、その制御装置６６６によって表示画面６５２に送られる。
【０１６７】
ここで示した本発明のシステム３０の形態では、温度検出器６７２が表示画面６５２に取り付けられている。温度検出器６７２は、表示画面の温度を監視し、この温度を表すＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰ信号をアクティブにする際に使用する。ＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰ信号は、マイクロプロセッサ５１８に送られる。マイクロプロセッサ５１８は、ＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰを監視し、温度によるコンストラストの変化を補償するために、表示画面６５２に表示された画像のコントラストの実時間調整を行う。
【０１６８】
タッチスクリーン６５３の内部のスイッチの状態は表示装置プロセッサ６５４とＲＯＭ−ＰＬＡ６５６によって反復的に評価される。タッチスクリーン６５３の内部のスイッチは、行と列の配列に配置されている。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６は、タッチスクリーン６５３に接続されており、走査したいスイッチの列を選択的に付勢することができる。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６は、どの列を走査するかを表すコマンドを専用の列用母線６７４を経由してアクティブにする。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６によって送られたコマンドは、復号器６７６に送信される。複号器６７６は、中の個々のスイッチの状態を評価できるように、選択した列のスイッチを付勢する。
【０１６９】
スイッチの列が走査用に付勢されたら、表示装置プロセッサ６５４はその中の各スイッチを選択的に走査する。個々のスイッチ走査は、表示装置プロセッサ６５４によって行ごとに実行する。この個々のスイッチの走査は、各スイッチの行を、多重回線専用行用母線６７８を経由して、表示装置プロセッサ６５４に選択的に接続することによって実行する。行用母線６７８の各線上にある信号の状態は、選択した行および列の位置にあるスイッチが開いているか閉じているかを表すめやすとなる。スイッチが閉じていると、表示装置プロセッサ６５４は、適したメッセージを母線５２０経由でマイクロプロセッサ５１８に送る。
【０１７０】
また、表示装置入力／出力制御装置５１２は、制御卓を製造／保守コンピュータ（図示せず）に接続しやすいように、端子６８０を備えている。製造／保守コンピュータは、母線５２０の支線を経由して主要制御装置、マイクロプロセッサ５１８、および表示装置プロセッサ６５４へコマンドを送り、それらとデータ交換を行う。母線５２０と端子６８０との間を接続しているゲート６８２は、製造／保守コンピュータとの信号の交換を制御する。表示装置プロセッサ６５４が母線５２０に付随する導体を経由してゲート６８２まで伝送した使用可能信号は、製造／保守コンピュータの母線５２０への接続を制御する。母線５２０、端子６８０、およびゲート６８２によって確立された接続により、制御卓が容易にソフトウェアの更新を製造／保守コンピュータから受信することができ、さらに制御卓がコンピュータに制御卓の作動履歴についての情報を提供することができる。
【０１７１】
モータ制御装置５０８について、図２０Ａおよび２０Ｂに基づいて説明する。モータ制御装置５０８は、モータを希望通り回転せしめるためにはハンドピース３２または３３のモータの内部にある巻線にどのような信号接続を行えばよいかを判断する。モータ制御装置５０８はモータ制御チップ６８６を含む。モータ制御チップ６８６は、モータ駆動装置および電流感知回路５１０への必要なコマンド信号をアクティブにし、それぞれの巻線を接続させて、ＭＯＴＯＴ＿ＰＯＷＥＲ信号を受信するか、アースに接続する。制御卓３６に組みこむことができる適したモータ制御チップ６８６の一つに、マイクロ・リニア製造のＭＬ４４２６チップがある。
【０１７２】
モータ制御チップ６８６の中へ入力する信号のひとつに、変換器５３６からのＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号がある。モータ制御チップ６８６は、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号をハンドピースのモータ５２が回転すべき速度を決定するための基準信号として使用する。ここで示した本発明の形態では、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号は、抵抗器６８８を介してモータ制御チップ６８６に印加される。コンデンサ６９０は、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号の中に存在しうる電圧スパイクを減衰させるために、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ入力端末とアースとの間に接続される。
【０１７３】
マイクロプロセッサ５１８がアクティブにした
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ＢＲＡＫＥ、ＲＥＳＥＴおよびＥＮＡＢＬＥ信号はモータ制御チップ６８６に印加される。モータ制御チップ６８６は、
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の状態を利用して、ハンドピースのモータ５２が回転すべき方向を決定する。ＢＲＡＫＥ信号がモータ制御チップ６８６に印加されることにより、チップ６８６は、ハンドピースのモータ５２の回転子５６に磁界による減速を引き起こさせるために巻線へ送る信号をアクティブにする。ＲＥＳＥＴおよびＥＮＡＢＬＥ信号をモータ制御チップ６８６に印加して、モータ５２の回転を起動する。ＲＥＳＥＴおよびＥＮＡＢＬＥ信号の状態に基づき、モータ制御チップ６８６は、回転子６０を完全に停止した状態から加速するのに必要な、初期のＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲとアースを接続せしめる信号をアクティブにする。
【０１７４】
また、モータ制御チップ６８６は、ハンドピースモータ５０の内部のフィールドコイル組立体５８から、Ｗ１、Ｗ２、およびＷ３の三つの信号を受信する。Ｗ１、Ｗ２、およびＷ３の信号は、回転子６０の回転の結果、巻線が生成する戻りＥＭＦパルス信号である。ロータ６０が回転を始めると、これらの戻りＥＭＦ信号をモータ制御チップが使用して、いつ、それぞれの巻線を接続してＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号を受け取るか、あるいはアースにつなげるかを判断する。ここで示す制御卓の形態では、コンデンサ６８９は、個々のＷ１、Ｗ２、またはＷ３信号を、モータ制御チップ６８６加える際に通る導体と戻りＥＭＦパルスをろ波するためのアースの間につなげる。逆偏向ジーナー・ダイオード６９１も導体とアースとの間に接続する。ダイオード６９１は、それに関連するＷ１、Ｗ２またはＷ３の戻りＥＭＦ信号が許容電位を超えた場合には、モータ制御チップ６８６に対して電流保護を行う。
【０１７５】
また、モータ制御チップ６８６は、入力信号としてＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号に基づく信号を受信するように構成されている。モータ制御装置５０８は、変換器５５６からのＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が加えられる反転入力端子を備えた比較器６９２を具備している。ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号は、抵抗器６９４を介して比較器６９２に加えられる。コンデンサ６９６は、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号をろ波するために比較器６９２の反転入力端子とアースの間に接続してある。ハンドピースモータ５２の中の巻線が消費する電流を表す信号がモータ駆動装置と電流感知回路５１０から非反転入力端子へ印加される。比較器６９２からの出力信号は、モータ制御チップ６８６へ印加される。比較器６９２が、測定した電流がＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が示す最大確立電流を超えていると判断すると、比較器からの出力信号は、状態を変更する。比較器６９２からの出力信号の状態変更に反応して、  モータ制御チップ６８６はＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号のアクティブ化を停止する。下に説明するように、モータの巻線に付勢信号を加える際に通るループを閉鎖するためには、これらのＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号をアクティブにしなければならない。
【０１７６】
モータ制御チップ６８６からの主要な出力信号は、ＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ（ＨＳＣ）信号と、ＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ（ＬＳＣ）である。ＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号は、モータ制御チップ６８６によってアクティブにされ、それにより、モータ駆動装置および電流感知回路５１０がＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号を巻線に選択的に加える。ＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号がアクティブになると、モータ駆動装置および電流感知回路は巻線をアースに選択的につなぐ。モータ制御チップ６８６は、三つのＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号、モータのフィールドコイル組立体５８を形成しているそれぞれの巻線ごとに一対の信号をアクティブにする。
【０１７７】
三つの個々のＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号は、アクティブＬＯＷであり、それぞれが別の２入力端子ＯＲゲート６９８を介してモータ駆動装置および電流感知回路５１０に加えられる。マイクロプロセッサ５１８からのＭＯＴＯＲ＿ＯＮ信号は、第２の入力としてＯＲゲート６９８に加えられる。ＭＯＴＯＲ＿ＯＮ信号もアクティブＬＯＷである。従って、ＭＯＴＯＲ＿ＯＮ信号がアクティブにならないと、それぞれのＯＲゲート６９８への少なくとも一つの入力端子に、高い信号が存在する。ＯＲゲート６９８の入力端子に高い信号があると、ゲートは、モータ駆動装置および電流感知回路５１０が制御信号として認識できない高い信号をアクティブにして、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号を巻線に加える。三つのＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号は、直接、モータ駆動装置および電流感知回路５１０に加えられる。
【０１７８】
また、モータ制御チップ６８６は、可変周波数ＤＣパルス出力信号（図示せず）をアクティブにする。この信号は、チップ６８６が戻りＥＭＦ信号を監視した結果、検出したモータ５２の速度を表す。この出力信号は、インバータ７０２を介してＮ分割カウンタ７０４に加えられる。カウンタ７０４からの出力パルスは、ＴＡＣＨＯＭＥＴＥＲ信号としてマイクロプロセッサ５１８に加えられる。
【０１７９】
コンデンサ７０６は、モータ制御チップ６８６の一つの端子（図示せず）とアースとの間に接続してある。コンデンサ７０６は、ハンドピースのモータ５２が消費する電流が、主要制御装置４９２によって確立されたピーク電流設定点を超えるとＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号が否定される「タイムアウト時間」を確立するための外部タイミングコンデンサとして機能する。通常、モータ制御チップ６８６の内部の電流供給源がコンデンサ７０６をチャージする。モータ制御装置チップ６８６の内部のトランジスタは、コンデンサ７０６とアースの間につなげる。このトランジスタは、通常、コンデンサ７０６が充電されないようにオンにする。モータ制御装置チップ６８６の内部の比較器は、コンデンサ７０６の電位を監視する。
【０１８０】
ハンドピースのモータ５２が消費する電流が、主要制御装置４９２によって確立されたピーク電流設定点を超えた場合は、モータ制御装置チップは、ＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号のアクティブ化を停止する。同時に、コンデンサ７０６にまたがって接続してあるモータ制御チップ６８６の内部のトランジスタはオフになる。モータ制御チップ６８６内のトランジスタをオフにすることにより、コンデンサ７０６はチャージが可能となる。コンデンサ７０６のチャージにより、コンデンサにかかる電圧は、モータ制御チップ６８６内の内部基準電圧を上回る。コンデンサ７０６にかかる電圧が内部基準電圧を上回ると、内部の比較器からの出力信号は遷移状態となり、モータ制御チップ６８６は、ＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号を再びアクティブにし始める。モータ制御チップ６８６がＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号のアクティブ化を否定するタイムアウト時間は、コンデンサ７０６がコンデンサにかかる電圧を内部の基準電圧を上回る点まで充電するのに要する時間の関数である。
【０１８１】
制御卓３６がＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＲＯＬ信号のアクティブ化が否定されるタイムアウト時間を変更することができるようにするため、プログラム可能な電流供給源７０８をモータ制御チップ６８６とコンデンサ７０６との接続点に取り付けてある。電流供給源７０８がコンデンサ７０６に印加する電流は、変換器５５６からのＴＩＭＥ＿ＯＵＴ信号によって確立される。
【０１８２】
モータ制御装置５０８は、図示していないが、パルス幅変調器制御回路（内部のＰＷＭ）を有しており、その回路は、後に説明する打点間隔の衝撃周波を制御するための速度制御帰還系ループの一部を形成している。打点間隔の衝撃周波を制御して、回転子５６の加速と減速を調整すると、モータは、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が指示する希望の速度で作動する。内部のＰＷＭと一体になった増幅器と結合して外部インピーダンス通信網が設けられているため、制御卓３６に取り付けたハンドピースのモータ５２のゲインの減衰が正確に行われ、よってモータの作動中はずっと速度ループが安定するようになる。図２０Ａおよび２０Ｂで見られるように、この外部通信網は、モータ制御チップ６８６上のＰＷＭ調整端子とアースの間に直列に接続されたコンデンサ７１７と抵抗器７１９からなる。外部インピーダンス通信網は、さらに、コンデンサ７１７と抵抗器７１９にまたがって接続した抵抗器７２０とコンデンサ７２２を含む。
【０１８３】
この本発明のモータ制御装置５０８の外部インピーダンス通信網は、さらに、通信網のインピーダンスを変更することができる追加の構成要素を含む。ここで示す本発明の形態では、外部インピーダンス通信網には、抵抗器７２１が含まれている。抵抗器７２１は、一端がアースに接続されており、伝送制御装置７２４を介してコンデンサ７１７と抵抗器７１９の接続点に選択的に接続されている。伝送制御装置７２４は、主要マイクロプロセッサ５１８がアクティブにしたＲＥＳＩＳＴＯＲ＿ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ信号の状態に基づいて、抵抗器７２１を外部インピーダンス通信網へ接続／切断する。
【０１８４】
また、モータ制御装置５０８は、ハンドピースへの直接駆動モード付勢信号の印加を制御する。制御卓３６は、主要制御装置４９２にモータ制御チップ６８６（図示せず）内の電圧制御発振器（内部ＶＣＯ）と内部のＰＷＭを制御させることによって、直接駆動モードで作動する。内部ＶＣＯは、モータの巻線へ印加されるＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号の転流周波数を制御する。この転流周波数はＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号が別体の巻線に印加される基本的な周波数、すなわち、それぞれのＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号がアクティブにされる時間の長さである。内部のＰＷＭによって調整される打点周期は、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号が加えられる巻線と相補形の巻線がアースにつながるオン‐オフ動作周期である。一般的に、転流が「オン」になっているそれぞれの時間帯に、打点が「オン」となる時間帯が複数回起きる。従って、特定のＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号が一つの巻線に対してアクティブになるそれぞれの時間帯で、相補形の巻線に対してアクティブにされたＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号が周期的に多数回オン、オフされる。
【０１８５】
ここで示すモータ制御装置５０８では、モータ制御チップ６８６の内部のＶＣＯは、通常、チップ６８６上のＶＣＯとアースの間に接続されたコンデンサ７１０によって調整される。コンデンサ７１０と７１２にまたがって接続された、直列に接続した抵抗器７１４とコンデンサ７１６も内部のＶＣＯの調整と補償を調整する。さらに、内部のＶＣＯの調整は、ＶＣＯ調整端子と、やはりチップ６８６上にあるランプ端子との間に接続されている追加の外部コンデンサ７１８で行う。
【０１８６】
制御卓３６は、それぞれモータ制御チップ６８６内に位置する内部のＶＣＯおよび内部のＰＷＭに対してＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号を選択的にアクティブにすることによって直接駆動付勢モードで操作する。ＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号は、変換器５５６から伝送制御装置７２４の別々の通信路の入力端子に加えられる。伝送制御装置７２４は、スイッチを機能させてＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号のモータ制御チップ６８６への印加を制御する。ＶＣＯ信号は、伝送制御装置７２４からモータ制御チップ６８６のＶＣＯ調整端子に選択的に印加される。ＤＵＴＹ信号は、伝送制御装置７２４からモータ制御チップ６８６のＰＷＭ調整端子に選択的に印加される。ＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号のモータ制御チップへの印加は、ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯおよびＭＯＴＯＲ＿ＤＵＴＹ信号をアクティブにすることによってマイクロプロセッサ５１８が制御する。ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯおよびＭＯＴＯＲ＿ＤＵＴＹ信号は、伝送制御装置７２４のアドレス入力端子に加えられ、伝送制御装置によって形成された回路の接続を確立する。ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯおよびＭＯＴＯＲ＿ＤＵＴＹ信号の状態により、モータ制御チップ６８６に、ＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号のうちのどちらも印加できないか、あるいはそのうちの一方、またはその両方が印加できる。ＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号がモータ制御チップ６８６に印加されると、チップは、直接駆動付勢信号を希望通りに加えるために必要なＨＩＧＨ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号をアクティブにする。
【０１８７】
ここで、モータ駆動装置および電流感知回路５１０について、まず、図２１を参照しながら説明する。モータ駆動装置および電流感知回路５１０は、モータ駆動装置チップ７２８を含み、モータ駆動装置チップ７２８には、モータ制御チップ６８６からＨＩＧＨ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号の両方が加えられる。ＨＩＧＨ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号の状態に基づいて、モータ駆動装置チップ７２８は、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号を巻線に加えたり、あるいは巻線をアースにつなぐためのＦＥＴ駆動装置信号をアクティブにする。モータ駆動装置チップ７２８として使用することができる適したチップの一つに、インターナショナル整流器が製造したＩＲ２１３０があげられる。
【０１８８】
また、ここに示した本発明の形態では、モータ駆動装置チップ７２８はマイクロプロセッサ５１８へのＦＡＵＬＴ信号（マイクロプロセッサ５１８への接続は図示していない）をアクティブにするように構成されている。モータ駆動装置チップ７２８は、ＨＩＧＨ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号を受信すると必ずＦＡＵＬＴ信号をアクティブにする。これは、モータ駆動装置チップ７２８にＦＥＴ駆動装置信号をアクティブにさせ、その結果、不適当なＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲまたはアースが巻線へ接続される可能性がある。ＦＡＵＬＴ信号は例えば、モータ駆動装置チップ７２８が、一つの巻線がＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号とアースの両方に接続されているというデータを受信するとアクティブにすることができる。マイクロプロセッサ５１８は、ＦＡＵＬＴ信号の受信を、付勢信号をモータに加える際の不良と認識し、適正な処置をとる。
【０１８９】
また、モータ駆動装置および電流感知回路５１０は、三つのＨＩＧＨ側ＦＥＴ７３０を有しており、そのそれぞれが相補形のＬＯＷ側のＦＥＴ７３２に直列で接続されている。個々の巻線に付勢信号を供給する導体７３３は、ＦＥＴ７３２の電源端子に接続してある。それぞれのＨＩＧＨ側ＦＥＴ７３０は、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号が存在する導体を、ハンドピース３２または３３の内部の巻線のうちの一つに接続するためのスイッチとして機能する。それぞれの相補形のＬＯＷ側ＦＥＴ７３２は、ハンドピースの巻線をアースに接続するためのスイッチとして機能する。
【０１９０】
ＦＥＴ７３０および７３２のオン＼オフ状態は、モータ駆動装置チＰップ７２３からそれらのゲートに加えられたＦＥＴ駆動装置信号によって制御される。ＦＥＴ駆動装置信号は、個々の負荷抵抗器７３４を介してＦＥＴ７３０のゲートに加えられる。ＦＥＴ７３０のドレーンにある信号は、モータ駆動装置チップ７２８に戻されて、ＦＥＴ７３０のゲートに提供されるべき適正な信号の振幅を決定するための基準となる。ＦＥＴ７３０のドレーンからの信号は、別々の抵抗器７３６を介してモータ駆動装置チップ７３０に戻される。ＦＥＴ７３２のゲートにかかるＦＥＴ駆動装置信号は負荷抵抗器７３８を介してそこに加えられる。
【０１９１】
誘導子７４０は、各ＦＥＴ７３０のドレーンとそれに付随するＦＥＴ７３２と導体７３３との接続点との間に接続されている。各誘導子７４０のインダクタンスは、モータフィールドコイル組立体５８の一部である、付属の巻線のインダクタンスと比べると比較的小さい。例えば、本発明の一部の実施形態では、各誘導子７４０のインダクタンスは、約０．１から１０マイクロヘンリーであり、さらに好ましい形態では、約０．５マイクロヘンリーである。
【０１９２】
誘導子７４０は、ＦＥＴ７３０がオフで、相補形のＦＥＴ７３２がオンの時、転流周期中に発達してしまうであろう高電流スパイクに対する抑制器として機能する。電流スパイクがこの瞬間に起きるのは、ＦＥＴの状態が移行する前に、電位が０ＶＤＣであるコンデンサとしてＦＥＴ７３０が作動するためである。ＦＥＴ７３２の状態が変わる時にＦＥＴ７３２は低抵抗導体となる。その結果、ＦＥＴ７３０の両端の電圧が迅速にチャージする。ＦＥＴ７３２のオン状態の抵抗が低いため、この電圧により、比較的高い電流スパイクが感知抵抗器７５４を介してアースへ流れる。誘導子７４０は電流スパイクの振幅を抑制する。
【０１９３】
導体７３３は、二組の分岐導体である、導体７４２および７４４に分かれている。導体７４２は、ハンドピースが接続されている制御卓３８６の面上に設けられた第１のソケットまで延在し、導体７４４は、ハンドピース３３が接続してある第２のソケットまで延在している。導体７４２は、対応するソケット接点（図示せず）に、別々の継電器７４６を介して接続されている。継電器７４６の開／閉状態は、
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によって制御される。継電器７４６は、
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がアクティブにされない限り、開状態になるように構成されている。導体７４４は、個々の継電器７４８を介して対応するソケット接点に接続されている。継電器７４８は、
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がアクティブにされたときにのみ閉じる。
【０１９４】
また、導体７３３には、三本の追加の分岐導体７５０も接続されている。導体７５０は、個々の巻線からのＷ１、Ｗ２、およびＷ３の戻りＥＭＦ信号をモータ駆動装置チップ７２８に加えるときに通る導体として機能する。
図２１を見るとわかるように、モータ駆動装置および電流感知回路５１０の電流感知部分では、ＦＥＴ７３２のドレーンとアースの間に抵抗器７５４が接続されている。抵抗器７５４は、電流測定抵抗器として機能し、巻線が消費する電流を測定するときに通る。抵抗器７５４の両端の電圧は、ＩＳＥＮＳＥ＋およびＩＳＥＮＳＥ−信号として測定する。
【０１９５】
ＩＳＥＮＳＥ＋およびＩＳＥＮＳＥ−信号は、モータ駆動装置および電流感知回路の残りの部分に加えられる。これについては、図２０Ａおよび２０Ｂに戻って説明する。ＩＳＥＮＳＥ＋およびＩＳＥＮＳＥ−信号は、抵抗器７５８および７６０それぞれを介してプログラム可能な増幅器７５６に加えられる。増幅器７５６は、1、２  ５または１０のゲインによってＩＳＥＮＳＥ信号を増幅することができる。（増幅器７５６がＩＳＥＮＳＥ信号を増強する際に使用するゲインは変更され、それは、マイクロプロセッサ５１８から増幅器７５６に印可されたＧＡＩＮ信号の関数である。）
【０１９６】
プログラム可能な増幅器７５６からの出力信号は、固定ゲイン増幅器７６２の非反転入力端子に加えられる。抵抗器７６４は、増幅器７６２の反転入力端子端子とアースの間を連結し、抵抗器７６６は、増幅器７６２の出力端子と反転入力端子との間を連結する。本発明のある実施形態では、抵抗器７６４と７６６は、増幅器７６２のゲインが１０となるように選択されている。
【０１９７】
増幅器７６２からの出力信号は二つの位置まで分岐している。出力信号が分岐している第１の位置は、モータ制御装置５０８の比較器６９２の反転入力端子である。従って、瞬間増幅ＩＳＥＮＳＥ信号は、活動状態のハンドピース３２または３３が許容量を超える電流を消費したかどうかを判断するために、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が比較対象とする信号として機能する。増幅器７６２からの出力信号が加えられる第２の位置は、２極バターワースフィルタ７６８である。バターワースフィルタ７６８は増幅したＩＳＥＮＳＥ信号を平均し、ＡＶＥＲＡＧＥ＿Ｉ信号を生成する。ＡＶＥＲＡＧＥ＿Ｉ信号は、活動状態のハンドピース３２または３３が消費する電流の測定値としてマイクロプロセッサ５１８に加えられる。
【０１９８】
適正なＣＣＦＴ制御装置と音声増幅器をバックライトおよびスピーカ制御装置５１４に組み込むことができる（制御装置と増幅器は図示せず）。採用するのに適したＣＣＦＴ制御装置のうちの一つとして、リニアテック製造のＬＴ１１８２ＣＳがある。主要制御装置４９２からのＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳおよびＣＣＦＴ＿ＯＮ信号は、一般的に、ＣＣＦＴ制御装置に直接加えられる。主要制御装置からのＣＯＮＴＲＡＳＴ信号は、表示画面６５２へのコントラスト信号の印加を制御する平衡用回路に加えられる。システム３０のある形態では、バックライトおよびスピーカ制御装置５１４の音声増幅器は、信号をスピーカ５１３に加える前に、約５のゲインでＳＰＫＲ＿ＯＵＴ信号を増幅する。
【０１９９】
ポンプ制御装置５１５には、適正なモータ制御回路が含まれている。このような回路の一つに、ユニトロール製造のＵＣ３８２３制御装置がある。また、ポンプ制御装置５１５は、ＰＵＭＰ＿ＳＥＮＳＥ信号を供給し、ポンプ４０がシステム３０に接続されているかどうかを表すコネクタとしての役割を果たすように構成されている。
【０２００】
図２２では、システム３０の操作中にマイクロプロセッサ５１８が選択的に実行する指示を含むＲＯＭ−ＰＬＡ５２８内に保存された主要モジュールをブロック図で表している。入力／出力機能を実行し、割り込み機構および例外項目を処理し、システムを作動させるのに必要な他の細かい作業を実行する基本的なオペレーティングシステムは図示していない。主要モジュール７８２は、一次モジュールである。主要モジュール７８２は、システム３０を初期設定した時に最初に起動するモジュールであり、また、他のモジュールの作動を選択的に制御するモジュールである。ＮＯＶＲＡＭ連絡機構７８４には、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２と、足踏スイッチ組立体４６内にある相補形のＮＯＶＲＡＭの中に含まれるデータの検索を制御するソフトウェアの指示が入っている。ＥＥＰＲＯＭ連絡機構７８６には、ハンドピース３２または３３の中のＥＥＰＲＯＭ７４からのデータの読み出しとそこへの書き込みを制御する際に使用する指示が入っている。連絡機構モジュール７８４および７８６は、ＮＯＶＲＡＭ７２とＥＥＰＲＯＭ７４それぞれの特定の仕様に従ってデータを直列で検索および書き込みするように設計されている。従って、連絡機構７８４および７７８６の特別な設計については、ここでは、これ以上詳しく説明していない。
【０２０１】
ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、マイクロプロセッサ５１８が実行する三つの追加のモジュールを含んでおり、それにより、制御卓３６がハンドピース３２または３３に正しい付勢信号を印加する。速度設定モジュール７８８には、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を生成するための指示が入っている。電流設定モジュール７９０には、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号のような、マイクロプロセッサ５１８が生成する残りの主要な制御信号を生成するための指示が入っている。第３のモジュールである、直接駆動モジュール７９２には、制御卓３６を直接駆動モードで操作するように選択したときにマイクロプロセッサ５１８がアクティブにする信号を生成するための指示が入っている。
【０２０２】
図２３では、主要モジュール７８２の中に入っている指示に基づいて、マイクロプロセッサ５１８が実行する工程段階を基本的に説明している。制御卓３６をまず起動すると、初めにシステム初期設定工程７９４が実行される。システム初期設定工程７９４中は、マイクロプロセッサ５１８とシステムの他の構成要素は、初めの実行準備が整った状態になる。初期設定工程７９４中に、マイクロプロセッサ５１８は、表示装置入力／出力制御装置５１２に対し、図２４に示したようなサインオン画像７９６を表示画面３７上に表示するように命令する。サインオン画像７９６にはシステムの使用者に提示したい初期情報を含んでいる。
【０２０３】
初期設定工程７９４を実行した後、マイクロプロセッサ５１８は、評価を行い、システム３０を工程７９８で示したような保守モードにするかどうかを判断する。工程７９８は実際には複数の工程を含む。初めに、サインオン画像７９６が提示されると、マイクロプロセッサは、表示装置入力／出力制御装置５１２から受け取ったデータを見なおし、タッチスクリーン表示画面３７上に表示された二つの点線で示したボタン８００が押下されたかどうかを判断する。点線で示してあるボタン８００は、サインオン画像７９６の一部を形成している実際に見える画像ではない。代わりに、外科医ではなく、サポート要員のみがこれらのボタンの存在を知っている。ボタン８００を押すと、マイクロプロセッサ５１８は、保守コードを有する保守キーが制御卓３６の面上に設けられたソケットのうちの一つに取り付けられているかどうかを評価する。保守キーは、ハンドピースモータハウジング５０に類似した形状であり、制御卓３６のケーブルソケット５０４または５０６の中に直接差し込む。ＮＯＶＲＡＭは、保守キーの中に包含されている。マイクロプロセッサ５１８は、保守キーＮＯＶＲＡＭＷを読み出す。マイクロプロセッサ５１８が保守キーの中のＮＯＶＲＡＭに有効なコードが入っていると判断すると、マイクロプロセッサは、主要モジュールを終了し、工程８０２によって表されている保守モジュールに入る（保守モジュールは示していない）。
【０２０４】
制御卓３６が保守モードに入らない場合は、マイクロプロセッサ５１８は工程８０４で表されているように、システムの定義に進む。工程８０４では、マイクロプロセッサ５１８は、システムがどのように構成されているかを判断するために提示されている多数の信号を読み出す。ハンドピースに関しては、マイクロプロセッサはまず、ＣＡＢＬＥ＿ｘ信号の状態を見直して、ケーブル４３または４７が制御卓３６の面上に設けられた相補形のソケット５０４および５０６に連結されているかどうかを判断する。ケーブル４３または４７がソケットに接続されている場合は、マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピース３２または３３がケーブルの端部に接続されているかどうかを判断する。（まず、この評価は、ケーブルを接続するのに適した状態であるか、ハンドピースがそこに取り付けられているかについて、マイクロプロセッサ５１８がハンドピースのインターフェース５０２を介して、マイクロプロセッサへのＨＰ＿１／２信号をアクティブにしたり、あるいは否定することによって始まる。）本発明のある実施形態では、ハンドピースがケーブルに接続されているかどうかの評価は、ＨＰ＿ＣＵＲ信号の状態を評価することによって行う。電流が流れているということをＨＰ＿ＣＵＲ信号が示している場合は、この状態は、ハンドピース３２または３３が制御卓３６に取り付けられていると認識される。
【０２０５】
ハンドピース３２または３３が制御卓３６に取り付けられている場合は、システム定義工程８０４の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２およびＥＥＰＲＯＭ７４に入っているデータを検索する。このデータの検索は、ＮＯＶＲＡＭ連絡機構およびＥＥＰＲＯＭ連絡機構モジュール７８４および７８６の中に含まれる指示に従って行われる。このデータは、ＨＰ＿ＲＥＣ信号の形式でマイクロプロセッサ５１８に送られる。
【０２０６】
システム定義工程８０４には、制御卓３６を構成するのに必要な付属データの検索も含まれる。このデータには、ポンプ４０および足踏スイッチ組立体４６が制御卓３６に接続されているかどうかの判断も含まれる。マイクロプロセッサ５１８が、足踏スイッチ組立体４６が存在していると判断したら、マイクロプロセッサは、ＮＯＶＲＡＭ連絡機構モジュール７８４にアクセスし、そのメモリ３２９から付属の足踏スイッチ組立体４６に対する構成データを検索する。このデータは、マイクロプロセッサ５１８がＦＳ＿ＲＥＣ信号として検索する。また、システムの補助構成要素に関して現在の使用者が選択した設定が読み出される。これらの設定には、表示装置３７の明度およびコントラスト、ポンプ４０の速度、スピーカ５１３の音量およびライト‐アンド‐ウォータークリップ４５に取り付けられた電球２４８の強さの選択などが含まれる。これらの設定は、システム定義工程８０４の初期実行中に、制御卓３６を最後に使用したときの設定が保存されている表示装置入力／出力制御装置ＥＥＰＲＯＭ６６２から検索される。
【０２０７】
システム定義工程８０４が完了したら、マイクロプロセッサ５１８は、システム更新工程８０６を実行する。システム更新工程８０６では、マイクロプロセッサ５１８は、システム定義工程８０４中に受け取った情報に基づいて適正な制御信号を決定する。補助構成要素に関しては、マイクロプロセッサ５１８は、ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ、ＣＯＮＴＲＡＳＴ、ＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、およびＳＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴ、およびＣＣＦＴ＿ＯＮ信号を確立する。これらの制御信号に対して適正なレベルを決定したら、アクティブにする必要のある信号はアクティブにされ、一方、後に必要となるであろう信号は保存される。例えば、ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳおよびＣＯＮＴＲＡＳＴ信号は、表示装置３７上にあるすべての画像の表示を制御するために使用するため、すぐにアクティブにされる。ＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴおよびＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号は、反対に、これらの信号を加える構成要素が作動するまで保存される。
【０２０８】
システム更新工程８０６の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、制御卓３６に取り付けたハンドピース３２または３３を実行するのに必要な適した演算を行う。これらの演算には、図１４の速度‐トルクのグラフ４３８を表すデータ表の作成を含む。このデータ表は、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７４から検索したデータに基づいている。
【０２０９】
また、マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２のタイムアウトフィールド４４９から検索したデータを使用し、図２５のタイムアウトのグラフ８０８を表すデータ表を作成する。このタイムアウトのグラフ８０８は、測定したモータ５２の速度と、モータにＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴによって指定した値を超える電流が流れた後から、モータに付勢信号を加えてはならない時間との間の関係を表したグラフである。タイムアウトフィールド４４９には、二つの作図ポイントを表すデータが含まれている。第１は、低速点で、第２は高速点である。図２５に見られるように、モータが低速で運転しているとき、その運転がタイムアウトになるべき時間は、高速で運転しているときよりも長い。グラフ８０８で示すように、第１の低速点より低い速度では、タイムアウト時間は、第１の速度に対して指定した時間の長さである。第２の高速点より低い速度に対しては、時間は、第２の速度の時間である。
【０２１０】
システム更新工程８０６の後、マイクロプロセッサ５１８は、使用者更新工程８１０（図２３）を実行する。使用者更新工程８１０では、システム３０の状態に関する情報が使用者に提示される。システム情報が提供される主要手段は、表示装置３７上に使用者時間の画像８１２を提示することによる。これについては、図２６を参照しながら説明する。画像を形成する個々の素子を生成するコマンドは、表示装置入力／出力制御装置５１２によって生成される。マイクロプロセッサ５１８は、使用者更新工程８１０中およびマイクロプロセッサが情報を表示しているその他の時間中に、実際に表示装置入力／出力制御装置５１２への一般の画像表示コマンドを生成する。これらのコマンドに基づいて、表示装置入力／出力制御装置５１２により、適当な画像が表示装置３７上に表示される。
【０２１１】
使用者時間画像８１２には、システムの状態によって一組のボタン、アイコン、およびデータラインが含まれる。画像８１２の右下の縁部に沿って、小さい画像が、ハンドピースが制御卓３６の相補形のソケットに接続されているかどうかを表している。ハンドピース３２または３３が両ソケットに接続されている場合は、ボタン８１４および８１６が表れてハンドピースがあることを示す。これで、使用者は、連結したソケットに対するボタン８１４または８１６を押下することによって活動状態としたいハンドピースのうちの一つを選択することができる。どちらのボタンも押さないと、それぞれのボタンは、ボタン８１６のように３次元輪郭ＪＰ７２を呈し、ボタン内のハンドピース記号が白く表示される。ボタンを押すと、ボタン８１４のように平坦な輪郭を呈し、二つのソケットのうち、どちらが活動状態のハンドピースかが一目瞭然となるようにボタンの中に表示されているハンドピースの記号は黒くなる。主要モジュール７８２は、さらに、マイクロプロセッサ５１８に、活動状態のハンドピースを、表示されているものから非活動状態のものに切り換えるためのめやすとしてＦＳ＿ＣＮＴＲ信号がアクティブであるかどうかを認識させる指示を含んでいる。ハンドピースインターフェース５０２を介して選択したハンドピースを制御卓３６に接続する必要がある場合は、ハンドピースを選択する手段に関わらず、マイクロプロセッサ５１８は、
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を否定またはアクティブにする。
【０２１２】
また、図示した使用者時間画像８１２は、補助ボタン８１７を含む。ボタン８１７は、ハンドピース３２および３３に関して説明したように、システムによって付勢される可能性があるが、ハンドピースデータを有するＮＯＶＲＡＭを含まないハンドピースがあるかどうかを示し、またその活動状態を制御する。
【０２１３】
制御卓３６にハンドピースが付いていないケーブル４３または４７の場合には、ここで図２７に基づいて説明する「ケーブルのみ」の画像８２０によって表されているように、「ケーブルのみ」のアイコン８１８が画面上に表示される。あるいは、本発明の別の形態では、ソケットケーブルのみの状態は、ハンドピースの記号が表記されていないボタンとして表される。ケーブルのみのボタンまたは足踏スイッチ４４ｄを押下すると、マイクロプロセッサ５１８は、大型の“ハンドピースが検出できません”と表されたアイコン８２２を表示装置３７上に表示する。
【０２１４】
図２６に戻るが、制御卓３６に接続されたハンドピース３２または３３に関連するボタン８１４または８１６が押下されると、他の情報が使用者時間画像８１２の一部として表示される。足踏スイッチ組立体４６が制御卓３６に取り付けられている場合は、足踏スイッチのアイコン８２６が表示される。
【０２１５】
ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５が、選択したハンドピース３２または３３に取り付けられている場合、そしてこれらの補助構成要素がハンドピースと互換性がある場合、マイクロプロセッサ５１８は、画像８１２にこれらの機能が利用可能であることを示すボタン８２８および８３０を入れる。マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピースインターフェース５０２からのＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号が、活動状態のハンドピースに対して、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の電球２４８がよい状態にあるということを表している場合にのみ、ボタン８２８、すなわちライトオプションボタンを表示させるということを認識しておく必要がある。ＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号が、電球２４８が熱焼損していることを表している場合には、マイクロプロセッサ５１８は、表示装置入力／出力制御装置５１２に、表示装置３７上に適正な不良メッセージを生成するように指示する。ボタン８２８および８３０を押すと、それぞれ、電球２４８およびポンプ４０を、それらと接続しているハンドピースの起動と共に作動させる。
【０２１６】
ハンドピースが適正である場合は、ボタン８３２および８３４は、それぞれハンドピースが順方向あるいは逆方向に駆動できるかどうかを示す。ボタン８３２および８３４のうちの一つを押下することにより、ボタンが平らになり、そこに含まれている記号がボタン８３４で示すように暗くなる。オプションボタン８３８により、使用者は、その使用者がシステム３０の補助構成要素を制御することができるようなスイッチを有する異なった画面に切り換えることができる。オプション画面に関連するボタンにより、使用者は、表示装置に表示された画像の明度とコントラスト、スピーカ５１３の音量、ポンプ４０が水を供給する速度、およびライト‐アンド‐ウォータークリップ４５に付属の電球が発光する光の強さなどを制御することができる。さらに、以後述べるように、特殊なオプション画面により、外科スタッフは、個々の医者が実行する特殊な処置に対してカスタマイズした、予め決められたシステム設定を入力することができる。
【０２１７】
初めにオプションボタン８３８の起動することによって選択できるもう一つの機能は、システム３０についての情報を提供する言語である。本発明のある形態では、これを使って表示画面３７やスピーカ５１３の設定を選択できる場合、表示装置入力／出力制御装置５１２は、一組のボタンとアイコンを表示し、それらによって使用者が表示装置３７に表示する情報の言語を選択することができる。
【０２１８】
ハンドピースによっては、その他のオプションの機能を有しており、使用者がハンドピースの内部のモータが加速または減速する率を設定できる。最大加速率は、ＮＯＶＲＡＭデータフィールド４４２に入っているデータに基づく。最大減速速度は、ＮＯＶＲＡＭデータフィールド４４４に入っている。
【０２１９】
また、使用者時間画像８１２は、活動状態のハンドピース３２または３３の名前を提供する器具識別行８３９を含む。この名前は、ＮＯＶＲＡＭ７２のハンドピース識別子フィールドから検索したデータに基づくものである。器具識別行８３９のすぐ下に表示されるのは、最大速度識別子８４０である。最大速度識別子８４０は、ハンドピース３２または３３を作動できる最大速度を表すデータ行である。この速度は、表示装置３７上に表示される他の速度情報と同様に「先端速度」すなわち、ハンドピースの先端、駆動端の速度である。ハンドピース内に動力伝達装置がある場合は、マイクロプロセッサ５１８は、ＮＯＶＲＡＭ７２のギヤ比フィールド内に含まれるデータに基づいて適正な速度変換を行って、外科スタッフに先端速度を表示する。
【０２２０】
最大速度識別子８４０のすぐ左は、速度調整ボタン８４２である。速度調整ボタン８４２により、医師が最大速度をリセットすることができ、それによってハンドピースの実際の最大速度より下げて調整することができる。システム更新工程８０６中は、マイクロプロセッサ５１８は選択的にハンドピースの最大速度を調整する。ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２のフィールド３８６、３８８および３９０から検索した限界データに従って、ハンドピースの最大速度を選択的に調整する。スライドバー８４３が速度調整ボタン８４２の間に位置している。スライドバー８４３は、ハンドピースの最大速度を上げたり下げたりすることができる範囲の可視表示を外科医に提供する。
【０２２１】
また、使用者更新工程８１０の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、表示装置入力／出力制御装置５１２へ適正な信号を生成して制御装置５１２に適正なＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ信号を生成させ、スピーカ５１３が適正な音声信号音を生成できるようにする。あるいは、表示装置入力／出力制御装置５１２内の表示装置プロセッサ６５４は、マイクロプロセッサ５１８から受信する画像作成コマンドに基づいて適正なＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ信号を自動的に生成するように構成することもできる。本発明のある形態では、ボタンまたは足踏スイッチを押下するたびに、音声信号音を発し、ボタン／スイッチを押下したことを聴覚で確認できるように構成されている。マイクロプロセッサ５１８および表示装置プロセッサ６５４は協働して、新しい情報が表示装置３７に表示されたとき、および／または特定の警告をシステムの使用者に提示しなければならないと判断されたときには、また別の種類の音声信号音を生成する。
【０２２２】
使用者更新工程８１０が実行されると、マイクロプロセッサ５１８は、図２３のモータスイッチオン工程８４４で表しているように、使用者が、選択したハンドピースの使用者が今必要であるということを表すコマンドを入力したかどうかを判断する。この工程では、マイクロプロセッサ５１８は、活動状態にあるハンドピースのオン‐オフスイッチの状態、適正なＨＰ＿ＤＶＣ＿Ｘ信号、ＦＳ＿ＦＷＤ、およびＦＳ＿ＲＶＳ信号を見なおし、これらの信号のうちのいずれかが、相補記憶装置の中のデータで指定した履歴現象のレベルを超えているかどうかを判断する。これらの信号の状態がすべてその履歴現象、始動、レベルを下回っている場合は、マイクロプロセッサ５１８は、省略形式のシステム定義工程８０４を戻し、実行する。
【０２２３】
工程８０４の省略形式では、マイクロプロセッサはそこに提示された信号を見直し、状態が変わった信号があるかどうかを判断する。この見直しの一部として、マイクロプロセッサ５１８は制御卓３６に取り付けたハンドピースのＮＯＶＲＡＭ７２に含まれる見出しデータを読み出す。比較の結果、見出しデータに変更がないことがわかると、同じハンドピースが制御卓３６にまだ取り付けられていると解釈する。見出しデータに変更があると制御卓３６に新しいハンドピースが取り付けられたと解釈する。この後者のような状態が存在すると、マイクロプロセッサ５１８はそのハンドピース用の百科辞典データを読み出す。
【０２２４】
この省略定義システム工程の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、使用者がシステム３０に加えた変更があれば、それを見直す。マイクロプロセッサ５１８は、表示装置３７上に表示されているボタンがあれば、そのうちのどれが起動されたかを示す、表示装置プロセッサ６５４からのデータメッセージの形式で、これらの変更に関する情報を検索する。これらの変更には、器具の最高速度、表示の明度およびポンプの速度、活動状態にする新しいハンドピースの選択、あるいは、クリップ４５の電球２４８のような装置の起動などの変数の調整も含まれる。
【０２２５】
ここで説明する本発明の形態では、主要モジュール７８４はさらに、足踏スイッチ４４ｃを押下して、ＦＳ＿ＬＦＴ信号を連続的にアクティブにした場合、それは、関連するハンドピースのオン／オフ状態に関係なくポンプ４０を起動するということを示すものであるとマイクロプロセッサ５１８に認識させる指示も含む。また、マイクロプロセッサ５１８は、足踏スイッチ４４ｅを押下してＦＳ＿ＲＧＨＴ信号を連続的にアクティブにした場合、それは、相補のハンドピースのオン／オフ状態に関係なく電球を起動するということを示すと認識する。スイッチ４４ｃおよび４４ｅを短時間押下すると、それは、ポンプと電球それぞれをハンドピースの作動とともに起動するという単純なコマンドであると認識される。
【０２２６】
マイクロプロセッサ５１８が省略定義システム工程８０４を実行した後に、類似した省略更新システムおよび使用者更新工程８０６および８１０がそれぞれ実行される。省略更新システム工程８０６では、マイクロプロセッサ５１８は、生成したデータを適正に調整してシステム３０の他の構成要素を制御する。例えば、ＦＳ＿ＬＦＴ信号を長時間受け取った場合、マイクロプロセッサ５１８は適正なＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を生成してポンプ制御装置５１５にポンプ４０を作動させる。使用者更新工程８１０では、マイクロプロセッサ５０８が、表示装置入力／出力制御装置５１２に適正なコマンドを生成し、システムの状態におけるあらゆる変更に関して適正な画像を生成させる。
【０２２７】
マイクロプロセッサが、工程８０４、８０６、８１０、および８４４の間でループを作っているとき、言い換えれば、ハンドピースが作動してないとき、システム３０は、使用者時間モードにあると呼ぶ。
【０２２８】
モータスイッチオン工程８４４中にＨＰ＿ＤＶＣ＿ｘ、ＦＳ＿ＦＷＤおよびＦＳ＿ＲＶＳ信号の見直しの結果、外科医がハンドピースを作動したいとマイクロプロセッサ５１８が判断したら、システム３０は、使用者時間モードから実行時間モードに移行する。この移行は、工程８４６に示すように、マイクロプロセッサ５１８がハンドピースＥＥＰＲＯＭ７４の中のデータを再度読み出すことから始まる。ＥＥＰＲＯＭ７４の再読み出しは、必要な作業である。なぜなら、後の説明から明白となるであろうが、そこに入っているデータは、ＥＥＰＲＯＭを最初に読み出した後に更新される可能性があるからである。
【０２２９】
ハンドピースＥＥＰＲＯＭ７４を読み出した後、マイクロプロセッサ５１８は、モータ始動工程８４７を実行する。工程８４７では、マイクロプロセッサ５１８は、モータ制御装置５０８への適正なＲＥＳＥＴおよびＥＮＡＢＬＥ信号を生成するため、正しいＨＩＧＨ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号がアクティブになり、モータ５２の初期動作が始まる。これらの信号がアクティブになるのにかかる時間は、ＮＯＶＲＡＭ７４のフィールド４４２から検索したデータに基づく。この操作の初期工程の間にモータが消費する電流は、ＮＯＶＲＡＭ７４のフィールド４０２および４０３に含まれる電流レベルのデータに基づいて監視される。
【０２３０】
また、モータ始動工程８４７の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ＿ＯＮ信号、ＭＯＴＯＲ＿ＯＮ／ＯＦＦ信号をアクティブにして、ＦＯＲＷＡＲＤ／ＲＥＶＥＲＳＥ信号を適正な状態にする。また、マイクロプロセッサ５１８は、適正なＨＰｘ＿ＯＮ信号をアクティブにして、モータ駆動装置および電流感知回路５１０の内部の正しい継電器７４６または７４８を閉じる。継電器７４６または７４８を閉じるだけで、制御卓ソケットへの接続により、その関連するソケットの内部の接点に付勢信号を加えることができるようになる。
【０２３１】
モータ始動工程８４７後、マイクロプロセッサ５１８は、工程８４８で示すように、速度および電流の設定の割り込みをオンにする。この割り込みにより、主要モジュール７８２は、速度設定モジュールと電流設定モジュール７８８および７９０をそれぞれ選択的に呼び出して実行することができる。ハンドピース３２または３３が作動している間は、スピード設定モジュール７８８、電流設定モジュール７９０の中の指示が、図示していないが、主要モジュール７８２に組み込まれた実行時間モジュールの中の指示とともにマイクロプロセッサ５１８によって実行される。割り込みを設定したら、マイクロプロセッサ５１８は、制御卓３６の他の構成要素への信号を生成し、活動状態で、作動しているハンドピース３２または３３に適正な付勢信号を供給する。
【０２３２】
初めてモータ５２が起動した時に、マイクロプロセッサ５１８が生成する主要な信号は、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号である。なぜなら、これは、モータ制御装置５０８がモータ速度を調整するために使用する信号だからである。ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を確立するための指示は、速度設定モジュール７８８内に入っている。図２８は、このモジュールの中に含まれている指示に基づいてマイロプロセッサ５１８が実行した工程工程を表している。マイクロプロセッサ５１８が実行する最初の工程は、未処理速度読み出し工程８５６である。工程８５６では、マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピースに対してユーザが選択した速度を表す基本的なアナログ信号を読み出す。この信号は、レバーアーム１８６の位置を監視する、ハンドピースの中のセンサ９４からの信号ＨＰ＿ＤＶＣ＿ｘ信号の場合もある。あるいは、外科医が足踏スイッチ４４ａまたは４４ｂのいずれかを押下した場合、この信号は、ＦＳ＿ＦＷＤまたはＦＳ＿ＲＶＳスイッチのいずれかである場合もある。
【０２３３】
工程８５８で未処理速度の信号を読み出したら、マイクロプロセッサ５１８は修正速度信号を生成する。修正速度信号は、速度信号の送信元に付属のメモリから関数の係数を検索して確立した修正関数を使って計算する。したがってセンサ９４が未処理のセンサ信号の送信元である場合、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２のフィールド３７２〜３７６における係数は、修正関数の係数として使用する。ＦＳ＿ＦＷＤまたはＦＳ＿ＲＶＳ信号のいずれかを未処理速度信号として使用する場合は、足踏スイッチ組立体３９２から検索した係数は、修正関数で使われる。
【０２３４】
さらに、修正速度信号は、伝達関数の中の変数として使用され、工程８６０で表すような調整速度信号を生成する。この速度信号の二度目の補正は、システムエラーを最小限に抑えるために実行するものであり、これにより、結果のＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が、ハンドピースに対して外科医が希望する速度を正確に表すようになる。伝達関数によって確立する関係は、修正速度信号がモータを可能な最高速度（外科医が設定した最高速度または規定値の最高速度のいずれか）で操作すべきであるということを示すと、モータが実際にその速度で作動するような関係である。本発明のある形態では、この伝達関数は、一次関数である。初めは、この関数の係数は、一つである。後に述べるように、ハンドピースが作動を続けている間は、マイクロプロセッサ５１８は連続してこの関数の係数を調整しつづける。
【０２３５】
調整工程８６０の一部として、マイクロプロセッサ８６０はさらにＳＰＰＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を調整して、ハンドピースのモータ５２が、規定値（ＮＯＶＲＡＭ）またはユーザ設定加速／減速率によって指定した率より高い率で作動しないように防ぐ。この工程を実行するには、マイクロプロセッサ５１８は、ろ波したＴＡＣＨＯＭＥＴＥＲ信号に基づいてユーザ速度をモータの実際の速度と比較する必要がある。
【０２３６】
修正速度信号を伝達関数に加えた結果、生成された調整速度信号は、マイクロプロセッサ５１８によりＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号として出力される。そして、モータ制御装置５０８は、ＨＩＧＨ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号のアクティブ化を、部分的にこの信号の振幅に基づいて制御する。
【０２３７】
マイクロプロセッサ５１８は、工程８６２に示すように、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が、モータをＮＯＶＲＡＭ７２のデータ検索フィールド３８８から指定した最低、失速、速度を下回って運転するように示しているかどうかを判断する。この比較の結果が、モータを失速速度より上回る速度で運転するように示している場合は、終了工程８６４で示しているように速度設定モジュール７８８の実行は終了する。
【０２３８】
しかし、工程８６０の比較の結果、モータを失速速度より下で実行するように示している場合は、マイクロプロセッサは、工程８６６で速度設定および電流設定割り込みをオフにする。この工程には、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号をゼロにする工程も組みこまれている。
【０２３９】
次に、マイクロプロセッサ５１８は、工程８６６で示すように、モータ制御装置５０８へのＢＲＡＫＥ信号の適正な設定をアクティブにする。モータ制御装置５０８は、ＢＲＡＫＥ信号のアクティブ化に基づいて、ＨＩＧＨ＿およびｌＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号を起動させ、モータ５２を命令により停止させる。マイクロプロセッサ５１８がＢＲＡＫＥ信号をアクティブにする率は、ＮＯＶＲＡＭ７２の制動制御フィールド４４４から検索したデータに基づく。
【０２４０】
制動信号が一度アクティブになると、マイクロプロセッサ５１８は、終了工程８６４への移行によって示されるように、速度設定モジュール７８８内の指示の実行を終了する。この時点で、制御卓は、図２３のフローチャートの工程８８９で示すように、実行時間モードを終了し、使用者時間モードに戻る。マイクロプロセッサが実行する次の工程は、モータスイッチオン決定工程８４４である。
【０２４１】
上記の速度設定モジュール７８８は、ユーザが入力したコマンドが、最低失速速度を超えてハンドピースを運転するように指示しているかどうかを判断する前に、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を再計算し、アクティブにするように構成されている。この構成の利点は、ユーザが入力した速度コマンドを正確に表すＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を敏速に生成できるという点である。その後の判断により、使用者が実際はハンドピースを作動していないということが発覚しても、比較的短い間低いＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号をアクティブにしたことでその後のハンドピースの制動に悪影響を及ぼすことはない。
【０２４２】
電流設定モジュールの実行に基づいてマイクロプロセッサ５１８が実行する工程段階について、図２９を参照しながら説明する。初めにマイクロプロセッサ５１８は読み出し工程８７２に入る。読み出し工程８７２では、マイクロプロセッサ５１８は、調整速度信号、外科医設定または規定値最低速度信号、モータ速度、およびモータの消費電流を読み出す。
【０２４３】
このモータ速度は、マイクロプロセッサ５１８が実行する他のすべてのモータ速度の計算と同様、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２のタコメータろ波フィールド４４８に含まれる係数によってろ波され、受信したタコメータ信号に基づいているということを理解しておく必要がある。同様に、この、そして他のすべての電流読み出しは、電流ろ波フィールド４４６に含まれる係数によってろ波された、モータ駆動装置および電流感知回路５０８からのＡＶＡＲＡＧＥ＿Ｉに基づいている。
【０２４４】
必要なデータを読み出したら、マイクロプロセッサは、工程８７４を実行して、調整速度信号を生成するのに使用する伝達関数の係数自体を調整すべきかどうかを判断する。工程８７４では、最初の判断は、調整速度信号が、使用者がそのモータを最大速度で運転するよう指示していることを表しているかどうかに関して行われる。使用者がそのようなコマンドを出しているのであれば、モータの消費電流をＮＯＶＲＡＭ７２の最大モータ電流フィールド４０４の中に入っている電流の規制値と比較する。消費電流が指定した最大電流値より低い場合は、マイクロプロセッサ５１８は伝達速度係数更新工程８７６に進む。これら二つの判断のうち、いずれかが否定された場合は、工程８７６は実行されない。
【０２４５】
伝達関数係数更新工程８７６では、工程８６０の中の調整速度信号を生成するのに使用する伝達関数の係数が更新される。特に、修正速度信号がモータを最大速度で運転することを示していると仮定した場合、係数が改訂されてモータを最大速度で作動させるための調整速度信号を生成する。このように伝達関数の係数を連続して調整することにより、制御卓３６の個々の変化に起因するハンドピースの制御における変化を最低限に抑えることができる。この更新は、連続的に行われるため、制御卓の温度の変化によって起こる制御卓３６内の構成要素の特性の変化も補償することができる。この係数がどのようにして更新されるかについての、さらに詳しい説明は、参照のために本明細書に引用している米国特許第５  ５４３  ６９５号で説明している。
【０２４６】
工程８７６の後、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴおよびＧＡＩＮ信号設定工程８７８が実行される。工程８７８では、マイクロプロセッサは、まず、現在の運転速度に基づいて、モータ５２が消費すべきピーク電流を決定する。この決定は、まず、その速度に基づいてモータにかけるべき最大トルクを決定することによって行う。この最大トルクは、図１４に示す速度／トルクのグラフ４３８の表示を含むデータ表を参照することによって決定される。最大トルクが決定すると、同等の最大電流が二次方程式に基づいて算出される。この係数に対する係数は、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２の中のトルク‐電流フィールド４０６〜４１０に入っているものである。
【０２４７】
次に、マイクロプロセッサ５１８は、計算した最大電流に基づいてＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴおよびＧＡＩＮ信号を確立する。モータが比較的小さい電流を必要とする状態で、比較的高速で作動している場合は、マイクロプロセッサ５１８は比較的低いＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を生成する。相補的なＧＡＩＮ信号は、プログラム可能な増幅器７５６に、抵抗器７５４の両端で測定した基本電流測定値をかなり増幅せしめるものである。反対に、モータが比較的大きいトルクを生じ、かなりの電流を消費する場合は、マイクロプロセッサ５１８はＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を比較的高く設定する。相補のＧＡＩＮ信号は、基本電流信号の増幅があったとしてもほとんど行われないように設定される。
【０２４８】
次に、マイクロプロセッサ５１８は工程８７９に進み、ＴＩＭＥ＿ＯＦＦ信号を設定する。この工程は、図２５のの速度／タイムアウトのグラフ８０８の表示を含むデータテーブルを参照することによって実行される。モータの現在速度の参照に基づいて、また、このデータ表を参照することによって、モータがＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号によって指定した値を超える電流を消費している場合に、マイクロプロセッサは、モータ５２に対して適正なタイムアウト時間を決定する。この時間を表すＴＩＭＥ＿ＯＵＴ信号は、モータ制御装置５０８へ送られる。
【０２４９】
次に、マイクロプロセッサは、工程８８０を実行し、ＲＥＳＩＳＴＯＲ＿ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ信号の状態を確立する。モータ制御装置５０８に関連して述べたように、抵抗器７２１は速度帰還系制御ループの外部インピーダンス通信網に選択的に接続される。抵抗器７２１のこの通信網への接続は、ハンドピースモータ５２の速度の関数である。
【０２５０】
本発明の一つの好ましい形態では、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２の抵抗器補償フィールド４５０には、いつ、抵抗器７２１をそれに付随する外部インピーダンス通信網に接続／切断するべきかに関して、相補系のハンドピースに対する二つの速度設定が入っている。第１の速度設定は、抵抗器をモータ速度が上がるに従って、いつ抵抗器を接続／切断するかを表す。第２の速度設定は、モータ速度が低下するに従って、いつ抵抗器を接続／切断するかを表す。これらの別々の速度設定は、一般的には、同じではない。工程８８０では、マイクロプロセッサ５１８はモータの現在の速度、過去の速度およびフィールド４５０に入っている速度設定を見直す。この情報に基づいて、マイクロプロセッサ５１８はＲＥＳＩＳＴＯＲ＿ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮを適当であるとして、アクティブにするか、否定する。このように、マイクロプロセッサ５１８は、速度ループ補償の外部インピーダンスを実時間調整し、複数の速度を最適な速度ループに安定させる。これにより、制御卓３６は、制御卓が速度制御を安定させることができる速度範囲を広めることができる。
【０２５１】
抵抗器補償工程８８０の実行は、電流設定モジュール７９０内に入っている指示の実行を完了する。そして、マイクロプロセッサは、終了工程８８２への移行で示すように、このモジュールを終了する。
【０２５２】
システム３０が実行時間モードである場合、主要モジュール７８２の実行時間モジュールも実行できる。このサブモジュールは、二つの工程、すなわち、図２３のフローチャートに示すような工程８８６および８８８で表している。工程８８６は、実行時間更新システム工程である。工程８８６では、マイクロプロセッサ５１８はシステム３０の操作に最も危険な状態を表す信号を監視する。これらの信号には；モータの速度を表すＴＡＣＨＯＭＥＴＥＲ信号；ＡＶＡＲＡＧＥ＿Ｉ信号；４０ＶＣＤ信号；起動したハンドピースの内部の装置が消費するバイアス電流を表すＨＰ＿ＣＵＲ信号；使用者が設定可能なモータ最大速度に対して加えられた調整を表す信号、および表示装置３７の温度を表すＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰ信号などがある。システム更新工程８８６中は、起動したハンドピース内の装置の信号が速度制御を確立するのに使用されていない場合、マイクロプロセッサ５１８はこれらの信号を監視する。例えば、これらの装置のうちの一つが上記の温度検出器９６である場合、相補のＨＰ＿ＤＶＣ＿ｘ信号は、工程８８６を実行している間中監視される。
【０２５３】
また、工程８８６の間、マイクロプロセッサ５１８は、必要に応じて、監視した信号に応答する。例えば、外科医がハンドピースに対する最高速度を調整した場合、主要制御装置４９２に対して内部の最高速度設定が行われる。ＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰ信号が表示温度の変化を表している場合は、ＣＯＮＴＲＡＳＴおよびＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ信号に対して適正な調整を行い、表示装置３７上の画像を一定に保つ。
【０２５４】
工程８８６に続き、マイクロプロセッサは実行時間使用者更新工程８８８を実行する。初めに、システム３０が使用者時間モードから実行時間モードに移行するとすぐに、表示装置入力／出力制御装置５１２は、図２６に示す８１２の使用者時間の画像からここで図３０に基づいて説明する実行時間画像８９０に切り換えるように指示を受ける。実行時間画像８９０には、ハンドピースが作動しているときに重要だと外科医が考える情報のみが入っている。図示した形態の画像８９０では、この情報は、単にハンドピースの実際の速度とハンドピースの最大モータ速度を調整するのに必要なボタンだけである。図３０を見るとわかるように、画像８９０は使用者時間画像８１２上に表示された最高速度表示８４０より大きく、画面の幅を実質的に占有する速度表示８９２を有している。速度表示の寸法が大きくなり、表示装置３７から実質的に他のすべての画像を除去したことにより、ハンドピースの実行時間速度を読み取るのに必要な努力が最低限ですむ。
【０２５５】
実行時間使用者更新工程８８８の大多数を実行している間にマイクロプロセッサ５１８が行う主要なタスクは、適正なコマンドを表示装置入力／出力制御装置に送り、モータ速度を実時間で表示することである。マイクロプロセッサ５１８が監視する他の信号が、使用者が通知されるべき他の構成要素の状態が変更されたことを表している場合は、他の適正なコマンドは、表示装置入力／出力制御装置５１２に送られる。例えば、ＨＰ＿ＤＶＣ＿ｘ信号が、ハンドピースが過度に温まっていることを表している場合、マイクロプロセッサ５１８は、表示装置入力／出力制御装置５１２に適正な警告画像を提供し、適正な警告音を出すように指示する。
【０２５６】
使用者時間モードに戻る工程８８９中に、マイクロプロセッサ５１８が実行する処理工程についてここで詳しく説明する。工程８９０の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、ＥＥＰＲＯＭ連絡機構モジュール７８６にアクセスし、ハンドピースの新しい使用履歴を反映するハンドピースＥＥＰＲＯＭ７４に書き込む。さらに、マイクロプロセッサ５１８は、表示装置入力／出力制御装置５１２に実行時間画像８９０の作成を停止し、使用者時間画像８１２の生成に戻るように指示する。
【０２５７】
本発明のシステム３０が実行時間モードに入ると、実行時間モジュール工程８８６および８８８の実行は、実行した主要処理工程である。速度設定および電流設定モジュール７８８および７９０内に含まれる指示の実行は、それぞれ割り込み実行として起こる。しかし、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号はできるだけ頻繁に更新することが重要である。従って、本発明の好ましい形態では、割り込みは、速度設定モジュール７８８内の指示が５ミリ秒ごとに呼び出されて実行されるように設定されている。残りのモータ制御信号、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、ＧＡＩＮ、ＴＩＭＥ＿ＯＦＦおよびＲＥＳ＿ＣＯＭＰ信号は、頻繁に更新する必要はない。従って、割り込みは、電流の設定点モジュール７９０内の指示が、約５０ミリ秒ごとに呼び出されて実行されるように設定される。実行時間モジュールの工程８８６および８８８はあまり頻繁に実行する必要ななく、これらの工程は、１５０から５００ミリ秒ごとに呼び出されるだけである。本発明のある好ましい形態では、工程８８６および８８８は約２００ミリ秒ごとに実行される。
【０２５８】
上記の処理がすべて確実に行われるようにするため、本発明の好ましい実施形態では、速度設定モジュール７８８に入っている指示を実行するのに、約２ミリ秒かかり、電流設定モジュール７９０の中に入っている指示を実行するのに、約１５ミリ秒かかり、主要モジュールの工程８８６および８８８を実行するには、約６０ミリ秒かかるように構成されている。まとめると、これにより、２００ミリ秒ごとに、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号は４０回更新され、残りもモータ制御信号は、４回更新され、残りのシステム制御信号は１回更新されることになる。このＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号の迅速な更新により、モータ制御装置５０８に提示される信号の変更が本質的にアナログ表示される。
【０２５９】
上記のように、あるオプションのシステム３０により、外科医は、特定の医療処置に対して個々の外科医が好むようにシステム設計の表示を保持することができる。この情報は、表示装置入力／出力制御装置ＥＥＰＲＯＭ６６２の中に保存され、システムが使用者時間モードになっているときに選択的に検索される。図３１は、オプションボタン８３８と、図示していないが、他の適正なボタンの押下に基づいて表示画面３７上に示される外科医セレクタ画像８９６を表したものである。
【０２６０】
外科医セレクタ画像８９６には特定の外科医と特定の外科的処置の両方を識別するスクロール行８９８が組みこまれている。スクロール行８９８の右側のボタン９００を操作するとシステムの中に保存してある外科医／外科的処置の一覧を表示する。スクロール行８９８の左にある医者選択ボタン９０２を押下して、表示された外科医／手順に対してその外科医の好みを入力する。外科医選択ボタン９０２を押すと、マイクロプロセッサ５１８は、表示プロセッサ６５４を介してＥＥＰＲＯＭ６６２から選択した保存設定を検索する。
【０２６１】
新しい外科医／処置に対する設定を入力する場合は、新しい外科医９０４ボタンを押下する。新しい外科医ボタンの押下により、キーボードが表示装置３７上に表示され、外科医／処置についてのデータの識別を入力することができる。そして、処置の最後に、医者が確立した設定を保存する。これらの設定は、使用者時間へ戻る工程８８９の一部として最初に保存してもよい。ボタン９０６を押すと、特定の外科医／処置に対する記録を消去する。ボタン９０８は、外科医／処置識別子を編集する必要がある場合に押下する。
【０２６２】
通常、処置を保存した外科医の場合、その処置を再び実行した後、その医者が入力した新しい設定は保存される。処置ロックボタン９１０の押下により、このシステムはこの保存した設定の自動書き換えとの接続を停止する。
【０２６３】
直接駆動制御装置７９２には、マイクロプロセッサ５１８は、上記のモータ駆動モードとは逆の直接駆動モードで作動しているハンドピースに付勢信号を供給する必要があるということを示すソフトウェアの指示が入っている。これらの指示が実行されると、ＦＥＴ７３０の転流周期と、ＦＥＴ７３２の使用周期は、Ｗｘ信号として受信した戻りＥＭＦパルスとは関係なく、マイクロプロセッサによって直接制御される。従って、ハンドピースの中に制御卓によって生成された高電圧（４０ＶＤＣ）低電流（１０Ａｍｐ）信号を一部の外科用器具で使用する低電圧（１０ＶＤＣ）高電流（４０Ａｍｐ）信号に変換するための変換器を組み込むことも可能である。このような変換は、直接駆動制御装置モジュール７９２に、モータ制御装置５０８によって確立した切断および使用周期を調整するための指示を入れることによって可能になる。モジュール７９２の中の指示は、相補形のハンドピース用のＮＯＶＲＡＭ７２に保存した適正な指示コマンドに基づいて実行される。
【０２６４】
従って、ハンドピースが本発明のシステム３０の相補形制御卓３６に接続されたとき、主要プロセッサは、まず、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２の中に保存したデータを読み出して、ハンドピースを、駆動信号がモータから供給された帰還系信号に基づいて生成されるモータ駆動モードで駆動するか、戻りＥＭＦ信号で駆動するか、あるいは直接駆動モードで駆動するかを決定する。
【０２６５】
ハンドピースがモータ駆動モードで駆動される場合は、主要制御装置４９２は、相補形の組立部品が必要なＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＴ、ＧＡＩＮ、ＲＥＳ＿ＣＯＭＰおよびＴＩＭＥ＿ＯＵＴ信号を生成して適正な付勢信号がハンドピース内のモータの巻線に印加されるようにする。モータのトルクが所定の速度に対する最大トルクを下回る限り、モータ制御装置５０８およびモータ駆動装置および電流感知回路５１０は正しい信号をアクティブにしてモータの巻線を＋４０ＶＤＣレール４９８とアースに接続する。この接続の実際のタイミングは、さらに、モータからの戻りＥＭＦ信号が受け取られるときまでに調整される。適正な速度帰還系制御は、速度帰還系制御ループに接続された外部インピーダンス通信網のインピーダンスを調整するＲＥＳＩＳＴＯＲ−ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ信号によって維持される。
【０２６６】
比較器６９２は、選択的に増幅したＩＳＥＮＳＥ信号をＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号と比較してモータが生成したトルクがその確立した最大値を超えるかどうか決定する。このような状態になると、比較器６９２からの出力信号は状態を変える。モータ制御チップ６８６は、比較器信号の状態の変更をＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号のアクティブ化を否定するコマンドとして解釈する。これらの信号のアクティブを否定する時間の長さは、ＴＩＭＥ＿ＯＵＴ信号の関数である。
【０２６７】
制御卓３６は、作動しているハンドピースの内部温度も監視する。この温度が選択したレベルを超えたら、適正な警告メッセージおよび／または上書き要求が表示装置３７上に表示される。
【０２６８】
本発明の外科用機器システム３０は各ハンドピースの操作パラメータに関する情報がハンドピース内のメモリ７２および７４の中に保存されるように構成されている。システムが初期設定されるとき、制御卓３６は、このデータを読み出し、適正な付勢信号をハンドピースに供給するよう構成する。従って、本発明のシステム３０により、付勢信号を１０ＲＰＭの低速から１００，０００ＲＰＭの高速で回転でき、２０ワットから５００ワットまでの電力規定を有するモータのついたハンドピースに送るのに使用することができる単体の制御卓３６を提供することができる（この上限は、適正な電力供給モジュール４９４が取り付けられていると仮定したものである）。そのような広い範囲の機器に使用できる単体の制御卓を提供することができることにより、複数の制御卓を準備しなければならないことによるコストや手術室の混乱を除去することができる。
【０２６９】
また、制御卓３６は、ハンドピースの内部のモータを作動させるのに必要な付勢信号を供給するだけでなく、ハンドピースへ直接駆動付勢信号を送ることができる。これにより、さらに、システム３０に組みこむことができるハンドピースの数や種類が増え、さらに、準備しなければならない追加の制御卓の数を減らすことができる。
【０２７０】
さらに、制御卓３６は、ハンドピースの内部のメモリ７２、および７４を読み出すことによって、自動的にハンドピースのモータが駆動されるべき最高速度とハンドピースが消費することができる電流に関する制限値を確立する。これにより、人間の過ちによって、制御卓３６をモータの過励振やハンドピースによる過度の電流の消費につながる付勢信号を加える結果となるように構成してしまう可能性をなくすことができる。こうした状態は、両方とも、誤って患者や、そのハンドピースで作業している外科医の手を傷つけてしまう恐れがある。
【０２７１】
本発明のもう一つの機能は、それぞれのハンドピースを付属の装置と簡単に連結することができるという点である。ハンドピースは、例えば、ハンドスイッチ３９および／またはライト‐アンド‐ウォータークリップ４５に取り付けることができる。これらの付属品は両方とも、ハンドピースから完全に取り外すことができる；すなわち、ハンドピースは、付属品の取り付けが容易に行えるようにするための取り付けタブを有していない。従って、一台のハンドピースを、円滑な、円筒形の器具を使うのを好む者も、付属品を取り付けて作業するのを好む者も共に使用することができる。本発明のこの機能により、ハンドピースで作業する外科医の個人的な好みを取り入れるために異なったハンドピースを提供する必要性をなくすことができる。このハンドピースに異なった付属品を永久的に取り付ける必要性をなくしたことにより、さらに、手術室の設備のコストを減らすことができる。
【０２７２】
さらに、本発明の着脱可能なハンドスイッチ３９では、スリップリング１８４によって、ケーブル４３がそこに接続されたときに、スイッチがハンドピース３２の後部上に取り付けられることがないように防ぐ。スリップリング１８４と一体構造のタブ１９６はハンドスイッチ３９がハンドピース３２の前端上に滑らないような寸法になっている。従って、本発明のこれらの機能により、ハンドスイッチ３９がハンドピース上に取り付けられることはなく、ケーブル４３が取り付けられる。ケーブル４３はハンドピース３２から取り外さなければならない。従って、ハンドスイッチ３９を取り付ける工程中に、磁石１９０が誤ってホール効果検出器９４に近接する位置に移動した場合でも、ハンドピース２３は制御卓３６から取り外されているため、ハンドピースが誤って起動してしまう可能性をなくすことができる。システム３０を操作するためには、ケーブル４３を正しくハンドピースに接続しなければならない。ケーブル４３を正しく接続するためには、タブ１９６が相補形状の溝穴１８５の中に収容されなければならない。これらの機能により、一度システムを正しく構成してしまえば、ハンドスイッチ３９がハンドピース３２とずれてしまうようなことはない。
【０２７３】
さらに、本発明では、各ハンドピース内のオン／オフ／速度ホール効果検出器によってアクティブにされた出力信号の特性に関するデータはハンドピースの中に保存される。これにより、制御卓３６がハンドスイッチ磁石１９０の磁束における偏差を調整するために必要な信号処理調整を行うことができるため、異なる着脱式のハンドスイッチ３９を設けたハンドピースを使うことが可能になる。
【０２７４】
同様に、足踏スイッチ組立体４６の中にメモリ３２９を取り付けることにより、足踏スイッチ組立体と制御卓３６を同様に置き換えることができる。
【０２７５】
本発明のもう一つの特性は、ハンドピースには、内部温度検出器を設けることができ、ハンドピースの内部のＮＯＶＲＡＭ７２には、受け入れ可能なハンドピースの操作温度に関するデータが入っている。これにより、いずれかのハンドピースの操作温度が、その特定のハンドピースにおける通常の温度を超えた場合に、制御卓が警告メッセージを出し、過剰に温度が上がってきた場合には、ハンドピースにかける電力を減らし、そして／またはハンドピースを停止させるようにシステムを構成することができる。本発明のこの機能により、使用法または故障によって、ハンドピースが過熱した場合でも、それを持っている人の手をやけどさせる可能性が低い。
【０２７６】
さらに、本発明のハンドピースを、ハンドピース３２に関して述べたように、温度検出器９６と巻線５８と前軸受け組立体６４の間に短い熱伝導性経路を設けることができる。例えば、本発明の一部の形態では、温度検出器９６は、巻線５８に関しては、１００ｍｓｌ（２．５４ｍｍ）未満であり、さらに好ましくは、その巻線から約２０乃至５０ｍｉｌｓ（０．５０８乃至１．２７ｍｍ）である。温度検出器９６は、同様に前軸受け組立体６４から５００ｍｉｌ（１２．７ｍｍ）であり、さらに好ましくは軸受け組立体から３００乃至４００ｍｉｌ（７．６２乃至１０．１６ｍｍ）未満である。ハンドピース２３が落下した場合、ハンドピースを操作した際に容易に検知できなかったとしても、この前軸受け組立体６４にずれが起きる。この、または他の不良の結果、巻線５８は迅速に過熱する。この軸受け組立体がずれると、ハンドピースを起動した際に、巻線５８および／または軸受け組立体６４がかなり過熱する恐れがある。しかし温度検出器９６が巻線５８および軸受け組立体６４に比較的近い位置に設置してあることにより、制御卓表示装置３７を介してハンドピースが過熱していることを敏速に表示することができる。これにより、過剰な、怪我または構成要素の不良につながる熱が生成される前に、ハンドピースを使用している者に、不良についての表示を提供することができる。
【０２７７】
ハンドピースの内部のＥＥＰＲＯＭ７４は、ハンドピースが作動していた合計時間を表す。この情報を容易に得ることができるため、ハンドピースの保守の担当者にとって、ハンドピースが保守検査を受けなければならないかどうかを判断するのに都合が良い。ＥＥＰＲＯＭ７４の中の情報は、特定のハンドピースがまだ保証期間内であるかどうかを判断するための基礎としてハンドピースの製造元が使用することもできる。
【０２７８】
ＥＥＰＲＯＭ７４は、ハンドピースの内部の最高温度に関するデータを保存することができるため、ハンドピースが消費する最大電流およびハンドピースが消費する合計電力も、ハンドピースの保守要員にとって、ハンドピースが正常に機能しているかどうかを判断する再に役に立つ。
【０２７９】
本発明のシステム３０の制御卓３６は、単に、付勢信号規定が異なるハンドピースの操作を調整するだけではない。制御卓は、さらに、外科用器具と関連してしばしば使われる付属部品、灌注ポンプ４０および照明電球２４８を統合して制御する。この統合制御により、手術室に追加の制御装置を準備する必要性がなくなる。
【０２８０】
本発明の制御卓３６のもう一つの機能は、ハンドピースに電力が不本意にかからないように防ぐための三つの安全スイッチを備えているということである。ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ付勢信号を交直変換器４９４からハンドピースのポートへ加えるには、まず、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ＿ＯＮ信号をマイクロプロセッサ５１８でアクティブにしなければならない。そして、ＭＯＴＯＲ＿ＯＮ信号は、規定値であるＯＲゲート６９８によるＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号の否定が行われないようにマイクロプロセッサ５１８によってアクティブにしなければならない。最後に、ＦＥＴ７２８がオンになっていても、関連する継電器７４６または７４８が必須のＨＰｘ＿ＯＮ信号をアクティブにすることによって閉じている場合は、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号は、ハンドピースのソケットに加えられるだけである。この冗長により、制御卓３６が誤ったＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ付勢信号をハンドピースに印加する恐れがなくなる。
【０２８１】
本発明のもう一つの特性は、ＦＥＴ７３０および７３０の状態が移行した結果、インダクタ７４０により、ＦＥＴ７３２が消費する電流の規模が実質的に減るという点である。この消費電流の低減により、本来なら電流検知回路が測定してしまう明らかに過剰な消費電流を補償するためにモータ駆動装置および電流検知回路５１０の電流感知部にフィルタを設けたり、あるいは主要制御装置４９２にソフトウェアフィルタを設けたりする必要がなくなる。
【０２８２】
本発明のシステム３０の制御卓３６は、さらに、ハンドピースへの付勢信号のアクティブ化を否定する過剰電流消費後のタイムアウト時間を、制御卓をあるハンドピースとともに使用するように構成する工程の一部として設定するように構成されている。モータ制御装置５０８のこうした調整能力により、制御卓３６に異なった動力操作規定を有するハンドピースを取り付けて使用する能力を高めることができる。
【０２８３】
本発明のもう一つの特性は、制御卓３６により、外科医が第１のハンドピースから第２のハンドピースに迅速に交換することができるという点である。外科的処置をできるだけ迅速に行うことができるため、手術部位が感染する可能性がある時間や、あるいは患者が麻酔状態でいなければならない時間を短縮することができる。また、本発明のシステム３０により、外科医がハンドピースモータ５２の加速または減速する率を設定することが可能になる。
【０２８４】
これまで、本発明の特定の実施形態について述べてきたが、本発明は、ここで特に説明したもの以外の代替の構成要素を使用しても実施できるということは、本発明の説明からも明らかである。例えば、ハンドピースの動作寿命中に起きた事象についてのデータを保存するために、必ずしもＥＥＰＲＯＭの付いたハンドピースを使用しなくてもよいということは明らかである。同様に、ハンドピースの内部の不揮発性メモリに、必ずしも本発明の形態で説明したようなデータをすべて入れなくてもよい。例えば、本発明のある形態では、ハンドピースのモータが作動できる最大速度と、モータが消費するべき最大電力に関する最低量のデータのみ入れればよいものもある。あるいは、本発明のある実施形態では、ここで説明したものとは異なるデータを保存したハンドピースメモリを設けたほうが好ましいものもある。
【０２８５】
例えば、図３２に示すように、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２に一組の付属品ヘッドフィールド９２０を設けることもできる。このフィールド９２０は、ハンドピース内に備えられて、これに相補型付属ヘッドの取り付けが必要である。この付属品ヘッドには、ハンドピース内のモータによって生成した動力を、付属品ヘッドに取り付けた切断用付属器具が利用できる形式で伝達するのに必要な歯車および伝達機構を備えている。一般的にこれらの歯車は、切断用付属器具にかかるモータの回転率を下げる働きをする。
【０２８６】
第１の付属品ヘッドフィールド９２０に代表されるように、これらのフィールドはそれぞれ多数のサブフィールドからなる。第１のサブフィールドは特定の付属品ヘッドを識別する付属品ヘッド名フィールド９２２である。第２のフィールドは、比率フィールド９２４である。比率フィールド９２４は、ギヤ比フィールド３９８のように、特定の付属品ヘッドに対するギヤ比を表す。最高速度フィールド９２５には、付属品ヘッドの先端を駆動することができる最高速度に関する情報が入っている。増分フィールド９２６には、付属品ヘッドの使用者設定最大速度を駆動できる比率が入っている。また、電流規制値フィールド９２８もある。電流規制値フィールド９２８には、ハンドピースが消費できる最大電流と付属品ヘッドが消費できる最大電流との間の相関関係を表すデータが含まれる。一般的に、フィールド９２８にはハンドピースが生成できる最大トルクの割合（ハンドピースが消費できる電流）を百分率で表したものが入っている。また、電流遮断フィールド９３０もある。電流遮断フィールド９３０には、特定の付属品ヘッドを取り付けたハンドピースが消費できる最大電流の値が入っている。ＡＶＥＲＡＧＥ＿Ｉ信号が、ハンドピースが消費する電流が電流遮断フィールド９３０で指定した値を超えていることを示すと、マイクロプロセッサ５１８は、場合によっては、ハンドピースのコールド・スタートを要求して、ハンドピースにそれ以上の付勢信号の印加を行わない。
【０２８７】
本発明のこの形態では、マイクロプロセッサ５１８は、初期システム定義工程８０４中にハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２を読み出し、付属品ヘッドフィールド９２２が含まれているかどうかを判断する。これらのフィールドがない場合、マイクロプロセッサ５１８は上記のようにシステム３０の初期設定に進む。付属品ヘッドフィールド９２２がある場合は、マイクロプロセッサ５１８は表示装置入力／出力制御装置５１８に、初期使用者時間画像８１２上の個々の付属品ヘッド名フィールド９２２から検索した名前を提示するように指示する。これらの名前は、機器識別行８３９の下に、作動可能ボタンとして提示される。システムを使用している外科医は、そこで、適当な名前のボタンを押して、ハンドピースに取り付けてある付属品ヘッドを識別しなければならない。すると、主要制御装置４９２が、選択した付属品ヘッドに対する付属品ヘッドサブフィールド９２４〜９３０に含まれる残りのデータに基づき、ハンドピースへの付勢信号の印加を調整する。
【０２８８】
図３３は、本発明の外科用機器システム３０の一部として採用することができる代替ハンドピース９４０を示している。図示した形態のハンドピース９４０は、内視シェーバとして知られる外科用ハンドピースである。従って、このような特殊なハンドピース９４０は、一般的に内視鏡および関節鏡検査の外科的処置において、患者の内視鏡／関節鏡検査の患部から硬いまたは柔らかい組織を切除する場合に用いられる。ハンドピース９４０は、ハンドピースの内部の構成要素が収容されているハウジング９４２を有している。ハンドスイッチ３９は、ハウジング９４２の後端部に着脱式に取り付けらており、ハンドピース９４０のオン／オフ状態および速度を手で制御できるように構成されている。制御卓３６がハンドピース９４０内に保存されたデータおよびそのハンドピースが生成した検出器信号を読み出し、ハンドピースに付勢信号を送る際に使用するケーブル４３（図１）の接続については図示していない。
【０２８９】
切断用付属器具９４４がハンドピース９４０の前端から延在している。切断用付属器具は、ハンドピース９４０から前方に延在する固定スリーブ９４５を備えている。また、切断付属器具９４４は、回転子６０（図２）に類似したモータ回転子に連結され、スリーブ９４５に収容された軸９４６を有している。ここには図示しておらず、さらに本発明には関係していない歯車完成組立品が軸９４６をモータ回転子に接続しており、回転子の作動により、軸も回転するように構成されている。図示した切断用付属器具９４４の先端には、削り目９４８が設けられている。ＬＵＥＲ管継手９５０が、ハウジング９４２の端部から後方に向かって延在している。ＬＵＥＲ管継手９５０により、ハンドピース９４０を吸入系統に接続することができる（図示しておらず、さらに本発明には関係しない）。ハウジング９４２には、点線で示した吸入管９５２が形成されており、その吸入管は、ハンドピース９４０の全長に渡り、軸方向前方に延在している。吸入管９５２の前端はモータの軸に向かって角度がついており、切断用付属器具９４４がハウジング９４２に取り付けられている位置で終端している。吸入系統が作動すると、吸入ヘッドが伸張する。この吸入ヘッドは、流体や断片を患部から吸い取る。図示した切断用付属器具９４４では、この吸込みヘッドは固定スリーブ９４５と軸９４６の間に位置する環状の間隙空間に位置する。他の切断用付属器具では、吸込みヘッドの位置が異なる。レバー９５３で表される弁組立体は、管９５２を介した吸入動作を調整する。
【０２９０】
切断用付属器具９４４は、一部を図に示しているように継手組立体９４８によってハンドピース９４２に固定してある。関節鏡手術に使用可能な外科用装置と題した、本書で参照のために引用している米国特許第５、１９２、２９２号では、継手組立体９４８のある形態について説明し、図示している。継手組立体９４８の一つの構成要素にハウジング９４２の前端に回転可能に固定したトリムスリーブ９５４がある。トリムスリーブ９５４は、手動で回転させ、継手組立体９４８のロック／解放状態を制御してハンドピース９４０に切断用付属器具９４４を取り付けたり、取り外したりできるように構成されている。
【０２９１】
ハンドピース９４０のモータについて、図３、３４、および３５に基づいて説明する。モータは、回転子を有しているだけでなく、巻線半組立品９５８も有している。巻線半組立体９５８は、前述のフィールドコイル組立体５８および積層６０を有している。フレックス回路（図示していない）は、前述のフレックス回路７６と類似しているが、積層６０によって包囲されている。フレックス回路は、前述のＮＯＶＲＡＭ７２、ＥＥＰＲＯＭ７４、ホール効果検出器９４を有している。フレックス回路は、さらに、第２のホール効果検出器９６０を有しており、その目的については、以後説明する。ホール効果検出器９６０は、回路本体の前方に延在する、フレックス回路のアーム９６２に取り付けられている。
【０２９２】
フィールドコイル組立体５８、積層スタック６０およびフレックス回路７６ａは、後部外郭８２内に配設されている。前部外郭１２２ａは、巻線半組立体の前端に取り付けてある。前部外郭１２２ａのヘッド部１２６ａには小さい切り欠き９６４が設けられており、そこからフレックス回路のアーム９６２が延在している。従って、ホール効果検出器９６０は、前部外郭１２２ａの前方に延在する。巻線半組立体は、管状モータハウジング９６６の中に収容されている。前端を除き、モータハウジング９６６は、間隙である主要空間９６７を形成しており、その空間は、内部に巻線半組立体を収容するための空間となる。モータハウジング９６６の前端は、穴９７０および二つの端ぐり９７２および９７４を有しており、そこを通ってモータの回転子が延在している。主要空間９６７に最も近い孔９７０が、モータハウジング９６６で最も小さい内径を有しているのがわかる。孔９７０と端ぐり９７４の間に位置する端ぐり９７２の直径は、孔９７０の直径より大きい。最も外側の端ぐりである端ぐり９７４の直径は、端ぐり９７２の直径より大きく、モータハウジング９６６の内側のねじ山がついた表面によって形成されている。さらに、環９６８は、主要空間９６７から孔９７０への移行を形成する段つき表面に切り欠き９７６を形成する形状である。巻線半組立体がモータハウジング９６６の中に入ると、ホール効果検出器９６０は切り欠き９７６に収容される。モータ半組立体は、そこに取り付けられている半組立体と同様、ハウジング９４２の全長にわたって延在する孔９７７の中に収容されている。
【０２９３】
レジューサハウジング９８０がモータハウジング９６６の前端上に取り付けてある。レジューサハウジング９８０の後端９８２には、ねじ山が形成されており、そのねじ山は、モータハウジング９６６の端ぐり９７４の回りに位置する相補形状のねじ山に係合する。レジューサハウジング９８０は、さらに、後端部９８２に隣接して位置する環状フランジ９８４を有している。主要部９９０の終端は、レジューサハウジング９８０の前端を押しはめている端ぐり９９２を規定する。モータハウジング９６６とレジューサハウジング９８０が連結されると、フランジ９８４は、モータハウジング９６６の開放端に突き合わさって収容され、モータハウジング９６６と同じ外径を有している。レジュータハウジング９８０には、切断用付属器具９４４の軸９４６を回転子に接続する歯車完成組立品の一部とともに、モータの回転子も収容している。
【０２９４】
レジューサハウジング９８０は、スリーブ状のコレット本体９８８に収容されている。コレット本体９８８は、ハンドピース９４０のハウジング９４２内に収容されている主要部９９０を有している。コレット本体９８８は、さらに主要部９９０と一体構造で、そこから前方に延在するヘッド部９９４を有している。コレット本体９８８がハンドピースハウジング９４２に取り付けられている時は、ヘッド部９９４は、ハウジング９４２の開放端から前方に延在している。
【０２９５】
ロックカラー９９６がコレット本体９８８のヘッド部９９４上に回転可能に取り付けられている。ロックカラー９９６には、図３４および３６図に示すように、ロックカラーの長手の軸に垂直な面に沿って溝穴９９８が形成されている。ロックカラー９９６がコレット本体９８８上に位置している時には、ねじ１００２は、その頭部が溝穴９９８の中に収容されるように、ヘッド部９９４の開口部の中に固定される。従って、ねじ１００２は、ロックカラー９９６をハンドピース９４０に固定し、ロックカラーの回転を制限する。ロックカラー９９６は、さらに、螺旋系溝穴１００３を有しており、その目的については、この後説明する。
【０２９６】
継手組立体９４８は、コレット本体９８８のヘッド部９９４の前面に旋回可能に固定した、一対の、直径方向反対側に位置する、弧状レバーアーム（図示せ  ず）を有している。これらのレバーアームは、切断用付属機器９４４の固定スリーブ９４５の後端と一体構造のハブを把握している（ハブは図示していない）。これらのレバーアームは、レバーアームをロックおよび解放する継手組立体９４８の相補形の構成部品と同様、本書で参照のために引用している米国特許第５  １９２  ２９２で詳しく説明している。本発明の目的のため、コレット本体９８８のヘッド部９９４に形成された溝穴９９５の中に収容された板ばねがレバーアームに抗して作用し、切断用付属機器を把握する力を生成する。ロックカラー９９６の内側表面から外側に向かって延在するピンは、レバーアームの自由端に接触している。ロックカラー９９６を手動で回転させることにより、そのピンが、接続用付属機器を定位置に保持するレバーアームに接触したり、離れたりする。このレバーアームの置換がその握り面を切断用付属器具９４４の相補形のハブから離れる方向に旋回させる。レバーアームがそのように置換すると、切断用付属器具９４４を取り外し、新しい器具を取り付けることができる。板ばねは、レバーアームをその安定したロック状態に戻る方向に推し進める。
【０２９７】
ハンドピース９４０は、ロックカラー９９６の作動とともに置換される磁石スライド１００４を有している。図３６および３７に見られるように、磁石スライド１００４は細長い本体１００６を有する。磁石スライド１００４はさらに、外表面１００８がほぼ半円形の輪郭を有する形状である。外表面１００８の反対側の内表面１０１０は、弧状の輪郭を有し、磁石スライド１００４の後端から前方に向かって延在している。特に、内側表面１０１０は、モータハウジング９６６とコレット本体９８８の外表面が内接する面と同一の半径の面を形成する。
【０２９８】
磁石１０１２は、磁石スライドの後端部に向かって形成された開口部１０１４の中に収容される。磁石スライド１００４の内側表面には、スライドの前端に隣接したアンダーカット１０１６を有する。前端のすぐ後ろには、磁石スライド１００４がタブ１０１８を形成しており、タブはアンダーカット１０１６によって形成された空間の中に突出している。
【０２９９】
ハンドピース９４０が組立てられると、磁石スライド１００４は孔９７７を形成するハウジング９４２の内壁に形成された溝１０２０（図３４）の中に収容される。溝１０２０は、孔９７７の軸から延在する線と切り欠き９７６の反対側に延びている。従って、磁石スライド１００４、そして特に磁石１０１２はホール効果検出器９６０と非常に近接する。磁石スライド１００４の前端は、ハウジング９４２の外側まで延在している。ロックカラー９９６の、コレット本体９８８の断面の周囲を超えて延在する部分は磁石スライドのアンダーカット１０１６内に収容される。従って、タブ１０１８はロックカラー９９６内に形成されたらせん状溝穴１００３の中に収容される。磁石スライドが溝穴１０２０の中に軸方向に収容されているため、ロックカラー９９６の回転によりスライドが溝穴の中を長手方向に移動する。
【０３００】
トリムスリーブ９５４は、ロックカラー９９６上に圧入され、継手組立体９４８をロック状態から解放状態へ移動させるために下側が把握された部材として機能する。トリムスリーブ９５４は、図３８に最もわかりやすく示しているように、断面形状がおおむね円形の内壁１０２４を有しており、ロックカラー９９６が収容される空間を形成している。しかし、内壁１０２４は、トリムスリーブ９５４の後端に向かって延在する、外側に向かう段を切り込んだ表面１０２６を形成している。トリムスリーブ９５４がロックカラー上に収容されると、磁石スライドの前端は切り込んだ表面１０２６によって形成された空間にロックカラーの外表面に隣接して収容される。トリムスリーブ９５４およびロックカラー９９６が回転すると、ハンドピース９４０の軸に対する磁石スライド１００４の位置は一定に保たれる。従って、切り込んだ表面１０２６とロックカラー９９６が形成する空間は磁石スライド１００４の回りを回転する。さらに、トリムスリーブ９５４の外側表面には、トリムスリーブを回転させやすいように親指ストッパ１０２８を設けてある。
【０３０１】
溝穴１００３の螺旋形状により、また、磁石スライド１００４が溝１０２０の中を横方向に移動しないように制限されていることにより、ロックカラー９９６を回転させると磁石スライドが長手方向に、ハンドピース９４０の長手の軸に平行に移行する。従って、継手組立体９４８をロック状態から解放状態へ移動させるトリムスリーブ９５４の回転により、磁石１０１２がホール効果検出器９６０に相対的に移動する。本発明のある好ましい形態では、ハンドピース９４０は、継手組立体９４８が通常のロック状態にあるときには、磁石１０１２はホール効果検出器９６０に比較的近づくように構成されている。継手組立体９４８を解放状態へ回転させると、磁石１０１２は、ホール効果検出器９６０から離れる方向に移動する。この磁石１０１２の置換は、ホール効果検出器９６０からの出力信号に顕著な状態の変化をもたらすのには十分である。
【０３０２】
本発明の継手組立体検出器としてホール効果検出器９６０を採用している形態では、検出器９６０からの出力信号は、ハンドピース９４０の継手組立体９４８のロック／解放状態を表す。制御卓３６（図１）は、このデータに基づいて多数の処理工程を実行する。本発明のある好ましい形態では、このデータは、最低でも、制御コマンドとして働き、制御卓にハンドピース９４０への付勢信号のアクティブ化を否定させる。制御卓３６は、ホール効果検出器９６０からの信号が、継手組立体９４８がロック状態に戻ったことを示すまで、ハンドピース９４０への付勢信号をそれ以上アクティブしないように防ぐ。これにより、明らかに操作すべき状態でない時にハンドピース９４０が誤って作動しないように防ぐことができる。解放状態で実行すると、損傷するハンドピースの場合は、付勢信号をロックすることにより、このタイプの損傷の発生を防ぐことができるのは明らかである。
【０３０３】
また、ホール効果検出器９６０からのデータは、制御卓３６が、ハンドピース９４０に加えられた付勢信号の制限をリセットし、そして／あるいはハンドピースを使用している外科医にその操作特性についてのデータを入力するようにプロンプト表示するための合図として使用することができる。このタイプの制御シーケンスは、ハンドピースの操作特性が、それと共に使用している特定の切断用付属器具９４４によって部分的に決定しているときに採用することができる。例えば、ある内視鏡シェーバでは、作動すべき最高速度はそれに付属の切断用器具の関数である。特に、柔らかい組織用のカッタを切断用器具として採用した場合、付属器具は６，０００ＲＰＭを超えて回転してはならない。切断用器具として削り目を採用している場合は、付属器具は１２，０００ＲＰＭまでの速度で回転してもよい。
【０３０４】
本発明に説明する形態では、ハンドピース内のＮＯＶＲＡＭ７２（図１３）の中にあるデータフィールドには、ホール効果検出器９６０が生成した信号のタイプを表すための必要なデータが入っており、適正な制御卓３６がその検出器によって生成された信号に反応する。例えば、ホール効果検出器９６０がハンドピースの第２の装置であるとすると、装置タイプフィールド３５４にはその装置がハンドピースの中に組み込まれた継手組立体９４８のロック／解放状態を監視するための二状態検出器であることを表すデータが入る。データフィールド３６４には、継手組立体９４８がロック状態であるか、解放状態であるかを示すためにホール効果検出器９６０から出力される信号の電圧レベルの値が入る。ハンドピース９４０のさまざまな規定値や最大操作速度を表すデータは他のフィールドに入る。例えば、このデータは、通常は検出器からの信号を処理するために採用された係数を含むフィールド３７８〜３８２に保存することができる。
【０３０５】
ハンドピース９４０が制御卓３６に連結されると、マイクロプロセッサ５１８は初めての操作に対して制御卓を構成するためにＮＯＶＲＡＭ７２のデータを読み出す。まず、ハンドピース定義フィールド３５０の中に入っているデータと係数フィールド３７８〜３８２に保存された速度データに基づき、制御卓３６は、特定の最大規定速度までの範囲でのみ作動するようにハンドピースに付勢信号を送るように構成されている。本発明のある形態では、ハンドピース９４０が内視鏡シェーバである場合、規定操作速度は１５００ＲＰＭである。また、規定操作状態では、ハンドピース９４０は振動モードで作動するように構成されている。
【０３０６】
すると、マイクロプロセッサ５１８は、外科医に、ハンドピース９４０は規定の状態で操作するように構成されていることを知らせる画像を表示装置３７上に表示する。この画像には、外科医に、ハンドピースを異なった操作状態にどのように設定すればよいかを知らせる指示とそれを行うためのボタンが組みこまれている。例えば、外科医は、ハンドピースの内部のモータが作動できる最大速度を上げたい場合がある。本発明の一部の形態では、マイクロプロセッサ５１８により、外科医は、足踏ペダル４４を押してハンドピース９４０の操作制限をリセットすることができる。
【０３０７】
外科医が、ハンドピースが所定の値を超えた速度で作動するように操作卓３６を設定すると、制御プロセスの一部として、マイクロプロセッサ５１８は、外科医に、そのハンドピースを、その速度レベルを超えて作動させるには、特定の切断用付属器具９４４をハンドピースに取り付けなければならない旨を知らせる画像を表示装置３７上に表示する。そして、外科医がこの情報を承認するための特定のコマンドを入力し、特定のボタンを押せば、マイクロプロセッサ５１８は、このハンドピースの速度をそのように設定することができるようになる。このように、本発明のシステム３０では、医師は、ハンドピースに付勢信号を加える前に、あるハンドピースにはある切断用付属器具を取り付けなければならないということを承認しなければならない。この工夫により、適正な切断用付属器具が取り付けられていないときにハンドピースが誤って高速で作動しないように防ぐことができる。
【０３０８】
図３９は、ホール効果検出器９６０が、さらに、どのように本発明のハンドピース９４０の不本意な高速作動を防ぐかについてのフローチャートである。特に、図３９は、工程１０４０で表しているように、継手組立体９４８がロック状態から解放状態に移動したというホール効果検出器９６０からの継手組立体の信号を受け取った時に、マイクロプロセッサ５１８が実行する工程段階を示している。この事象は、外科的処置中に、外科医がハンドピース９４０と共に使用している切断用付属器具９４４を変更しに移動したときに起きる。
【０３０９】
継手組立体９４８の状態の変化を表す継手組立体信号を受け取ると、マイクロプロセッサ５１８は、工程１０４２で表すようにロックアウトモードに入り、それ以上付勢信号をハンドピース９４０に加えることを禁止する。従って、外科医がハンドピースを交換している間に誤って足踏ペダル４４を押下した場合でも、モータは作動しない。このように、継手組立体９４８が解放状態になると、回転子が回転を停止し、そこに取り付けてある付属器具を容易に取り外し、新しい切断用付属器具をすばやく取り付けることができる。ハンドピースがロックアウト状態であることを表す適正なアイコンがタッチスクリーン３７上に表示される。
【０３１０】
一度切断用付属器具９４４を取り付けると、外科医は、トリムスリーブ９５４を解放し、連結組立体９４８をロック状態に戻す。ホール効果検出器９６０からの信号は、工程１０４４で表されているように、適正な状態変更を受ける。そして、マイクロプロセッサ５１８は、制御卓３６をロックアウトモードから解放し、工程１０４６で表すように、それを規定の状態に戻す。従って、新しい切断用付属器具９４４がハンドピース９４０に取り付けられるたびに制御卓は規定値に戻り、ハンドピースに規定の状態の付勢信号を供給するだけになる。
【０３１１】
制御卓３６を規定値の状態に戻すと、マイクロプロセッサ５１８は工程１０４８で示すように、ハンドピース９４０がこの状態にあるというということを外科医に知らせる画像を表示装置３７上に表示する。すると、外科医は、工程１０５０に示すように、ハンドピースの操作パラメータを調整する。マイクロプロセッサ５１８は、工程１０５２で表すように、ハンドピース９４０に対して設定してある最大速度を監視する。外科医が選択した最大速度が設定レベルを下回る場合は、工程１０５３に示すように、ハンドピース再設定工程により、中断せずにハンドピースの再設定工程を完了することができる。しかし、外科医が、モータの最大速度を、設定レベルを超えて設定しようとした場合は、工程１０５４で示すように、マイクロプロセッサ５１８は適正な警告画像を表示する。外科医が設定レベルを上回る速度を設定したい場合は、まず、工程１０５６で示すように、適正な切断用付属機器が取り付けられていたという承認を入力しなければならない。この承認を入力すると、工程１０５８で外科医の設定速度を入力する。この速度は、フィールド３８２（図１３）の中のデータに基づいたハンドピースの最大速度を上回ることはできないということは認識しておかなければならない。しかし、外科医がこの承認を入力しない場合は、制御卓は、ハンドピースを低い最高速度までの速度でしか操作できない（工程１０６０）。一度最高速度を設定してしまえば、ハンドピースの再設定工程は完了する（工程１０５３）。ハンドピース９４０の操作パラメータが制御卓３６でリセットされると、ハンドピースの速度は、そのように設定され、外科医は、ハンドピース９４０を以前と同じように操作することができるようになる。
【０３１２】
従って、本発明のシステム３０は、通知なしでさらに設定速度を上回ってハンドピース９４０を操作できないように構成されている。システム３０を、設定速度を上回ってハンドピースを駆動するように構成した者は、最低でも適正な相補形の切断用付属機器をハンドピースに固定しなければならないということを承認する必要がある。ハンドピース９４０が制御卓３６に差し込まれている間に切断用付属機器が変更されると、システム３０は自動的にその操作を規定値に直し、もはや正しくないであろう高速設定に基づいてハンドピースが作動してしまわないように防ぐ。総合的には、本発明のこれらの特徴は、ハンドピースあるいはそれに取り付けた切断具が外科手術中に誤って起動してしまう可能性を最小限とする。
【０３１３】
その規定値の機構を別の構成にすることもできる。例えば、ホール効果検出器９６０は、継手組立体９４８が解放状態からロック状態に戻っていることを知らせる信号を出した後、マイクロプロセッサ５１８は、ボタンを押して、取り付けられている切断用付属機器のタイプを明らかに示すように外科医に要求する画像を生成させることができる。そして、このデータに基づき、マイクロプロセッサ５１８は、制御卓３６にハンドピースの初期最高操作速度を設定する。そして、画像とボタンが表示され、この速度を調整できるようになる。そのハンドピース９４０および切断用付属器具９４４により、警告メッセージが表示された後、外科医がハンドピースの最高操作速度を上げることができるように制御卓を構成することもできる。
【０３１４】
システム３０は、さらに、ユーザが選択可能な別の制御オプションを提供するように構成してもよい。例えば、まず、ユーザがハンドピースに対して固定した速度を確立することができるようにシステムを構成するのが望ましい。次に、ハンドスイッチまたは足踏ペダルのいずれかを押下することによってモータをその確立した固定速度でのみ操作できるようにする。あるいは、モータを作動させるのにモータを制御しているハンドスイッチまたは足踏ペダルを押下しつづけなければならない接触スイッチからモータを起動させる時に一度押下し、モータを停止させる時にもう一度押下するようなシングルプルスイッチにリセットできるようなオプションを外科医に提供するのが望ましい。
【０３１５】
同様に、ハンドピースに取り付けた装置は、これまで説明してきたものとは異なるものでもよいということを認識する必要がある。例えば、ある特定のハンドピースが焼灼器具である場合、ハンドピースの中に、器具を当てている患部の温度を測定できる遠隔検出器を設けるのが好ましい。同様に、この器具には、器具の内部の温度を監視する第２の温度検出器を設けてもよい。同様の内容で、ハンドピースに、制御卓が監視する信号をアクティブにする装置を設けなくても、１つ設けても、あるいは３つ以上設けてよいということも認識しておくべきである。
【０３１６】
また、ある特殊な構成について述べたが、ハンドピースは、本発明の性質から離れることなく、異なった構成を有するものでもよい。ハンドピースの中に回路面を設けるのが好ましい場合もある。回路面の最初の面には、ハンドピースの内部の装置や電力消費部材への導電性経路を設け、第２の面には、取り外し可能なメモリモジュールへの導電性経路を設けることができる。
【０３１７】
本発明の好ましい形態では、ハンドピースの内部のモータ５２を、三巻線ブラシレス、ホーレスＤＣモータとして説明した。しかし、本発明の他の形態では、ハンドピースに別のモータを設けることもできるということを認識しておく必要がある。本発明のこれらの形態では、制御卓３６のモータ制御およびモータ駆動部はハンドピースに必要な付勢信号を送るように適正に構成し直す。あるいは、制御卓３６に種々のモータ制御装置およびモータ駆動装置を設けて、種々のハンドピースが必要な種々のタイプの付勢信号を提供できるように構成することもできる。同様に、種々の電力変換器モジュール４９４を設けて様々な国の電源電圧で本発明の外科用器具システム３０を使用できるように構成することもできる。
【０３１８】
さらに、ハンドピースと一体構造の継手組立体９４８のロック／解放状態を検出する他の手段を採用することもできる。本発明の一部の形態では、継手組立体９４８をロック状態から解放状態に切り換えると、磁石スライド１００４をスプリングで偏向したり、その安定位置から移動させることができる。あるいは、第１の磁石をホール効果検出器に近接して位置させ、第２の磁石を継手組立体の回転部分であるロックカラーまたはトリムスリーブに取り付けることができる。継手組立体が解放状態にあるときには、第２の磁石は、第１の磁石と一列に並ぶ位置に移動させて検出磁界の強さをかなり上げることができる。本発明のこの形態では、前述のスライダを設ける必要はない。場合によっては、第１の固定磁石を排除することも可能である。
【０３１９】
本発明のさらに別の形態では、継手組立体センサが磁界センサでなくてもよい。例えば、本発明の一部の形態では、この検出器は継手組立体に接続したハンドピースの中に配設されているスイッチであってもよい。本発明のこれらの形態では、スイッチの開閉状態は継手組立体をロック状態から解放状態へ移動させることによって制御する。本発明のある形態では、スイッチは、結合組立体の一部である移動磁石の位置に基づいて開閉するリードスイッチでもよい。本発明のさらに別の形態では、スイッチは、継手組立体に機械的に接続し、継手組立体のロック／解放状態に基づいて開閉状態の間を移動するワイパを有しているものでもよい。この場合、マイクロプロセッサ５１８は、信号の状態を、継手組立体のロック／解放状態を表す継手組立体信号としてスイッチを介して監視する。
【０３２０】
直接駆動付勢信号を送る制御卓３６の機能に関してすでに説明したように、すべてのハンドピースが内部に直接駆動モータを有している必要はないということも認識すべきである。制御卓３６がハンドピース用のバッテリーパックとして置換するようにシステムを構成してもよい。あるいは、ハンドピースは、内部にモータを備えていない、ある種のレーザや超音波発生器または検出器などのようなタイプのものであってもよい。
【０３２１】
また、制御卓３６は上記のものと異なる構成のものでもよい。例えば、本発明の一部の形態では、主要制御装置４９２とモータ制御装置５０８の両方の機能を果たす並列または複数のマイクロプロセッサを有していてもよい。同様に、制御卓３６の内部のプロセッサは、必ずしも本発明の前述の形態で採用したソフトウェアツールを設ける必要はない。さらに、ハンドピースの作動中にソフトウェアツールを実行するための、ある特殊なタイミングシーケンスを開示しているが、本発明の他の形態では、器具の実行は異なる率で起こるものでもよい。例えば、本発明の一部の形態では、希望の電流を他のソフトウェアツールより頻繁に消費するかどうかを判断するソフトウェアツールを実行しなければならないばあいもある。また、採用するアルゴリズムは前述のものとは異なるものでもよい。
【０３２２】
さらに、本発明の前述の形態では、制御卓は、電源電圧を制御卓の内部の構成要素を付勢するのに有効であり、相補形のハンドピースに印加するのに有効な電圧に変換するための電源４９４を有するが、このモジュールは、常に必要なわけではない。制御卓に制御構成要素およびハンドピースの付勢に必要な電力を供給することができるバッテリパックを設けることも可能である。本発明のこれらの形態では、制御卓の寸法と内部の消費電力を減ずるため、タッチスクリーン表示装置およびポンプのような他の構成要素を排除することもできる。
【０３２３】
また、制御卓３６には、追加の構成要素および／または工程の指示を設け、その操作特性に関するデータを含むＮＯＶＲＡＭ７２を設けたハンドピース３２または３３で使用するだけでなく、そのようなメモリを備えていないハンドピースでも使用することができる。そのような制御を可能にするには、制御卓３６の面上にこれらのハンドピースとともに使用するケーブルを接続するための一つ以上の追加のソケット５０５（図１）を設ける必要がある場合もある。このようなシステムでは、主要制御装置４９２は、このハンドピースに付勢信号を提供するための指示を含む追加のソフトウェアモジュールを設けてある。使用者時間画像８１２（図２６）で示したボタン８１７は、このハンドピースを活動状態のハンドピースにするための一つの方法を示している。
【０３２４】
このように、開示した主要制御装置４９２が実行する工程段階は、本発明の一つの形態で実行可能な一組の工程を表しただけであるということは理解できよう。例えば、本発明の前述の形態では、主要制御装置４９２は、基本的に利用可能なデータを読み出し、それに関連する出力信号をアクティブにする、あるいは調整するように説明している。しかし、これは必ずしも必要なわけではない。本発明の一部の形態では、主要プロセッサはいくつかのデータを読み出し、即時それに基づいて作動する。例えば、システムは、希望のポンプ設定を読み出すとすぐに相補のＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴを再調整することができる。
【０３２５】
同様に、処理工程の順番とタイミングは前述のものと異なっていてもよい。前述のハンドピースでは、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が最も頻繁に更新されるものであるが、システムやハンドピースによってはそうでないものもある。従って、外科的処置によっては、ハンドピースの速度は最も重大な要素ではなく、それが生成するトルク、消費する電力のほうが重大である場合もある。このようなシステム／ハンドピースでは、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号またはＣＵＲＲＥＮＴ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が主要制御装置４９２によって最も頻繁にリセットされる。
【０３２６】
さらに、本発明のある好ましい形態では、さらに、二台のハンドピースが両方とも制御卓３６にハンドスイッチ３９を有しており、ひとつのハンドスイッチが押下された場合、制御卓は、関連するハンドピースを活動状態の、作動しているハンドピースであると自動的に判断する。両方のハンドスイッチ３９を押下すると、制御卓３６に信号を送るための第１のハンドスイッチは他のハンドピースからの切り換え信号をロックする。本発明のこのような形態では、マイクロプロセッサ５１８は、使用者時間モードにあるときはＨＰ＿１／２を反復して、潜在的に切り換え信号を生成することができるＨＰ＿ＤＶＣ＿ｘ＿ｘ信号を定期的にポーリングする。制御卓３６は、一般的に、表示装置３７上にポーリングが起きているということを表すメッセージを使用者に提供しない。
【０３２７】
同様に、表示装置３７上に表示された画像は上記の画像と異なるものでもよいということを認識しておくべきである。前述のように、ハンドピースＮＯＶＲＡＭは、その操作中に提示する必要がある独自の画像に関するデータを保存することができる。あるいは、ここで示してきたものと僅かに異なる使用者時間および実行時間画像を表示してもよい。例えば、一部のハンドピースにおいては、ハンドピースが作動している速度の図表による表示を避けたほうが好ましい場合もある。この表示は、また、医師の好みの問題でもある。また、他のハンドピースにおいては、ハンドピースの速度の値を表示するだけでなく、さらにハンドピースが生成するトルクも表示するものが好ましい場合もあり、あるいはオプションとして設けてもよい。これらのオプションは両方とも、この情報を提供する実行時間の画像は使用者時間画像として表示される初めの画像より寸法が大きいと考えられる。
【０３２８】
従って、添付の請求の範囲の目的は、このような修正や様態変更すべてを、本発明の真の精神と範囲からはずれることなく含むことができるということである。
【産業上の利用可能性】
【０３２９】
本発明の電動外科用機器システムは、多数の異なった外科用器具を使いやすくするとともに、これらの器具に異なった付属品を取り付けて使いやすくするための一体構造のものであり、様々な外科的処置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０３３０】
【図１】本発明における一体構造の外科用器具システムの基本的な構成要素を表した構成図である。
【図２】一体構造の外科用器具システムの一部として採用できる一つのハンドピースの断面図である。
【図３】ハンドピースモータの内部にある構成要素の組立分解図である。
【図４】フレックス回路がハンドピースの後部外郭の中にどのように収容されているかを表した底面図である。
【図５Ａ】ハンドピースに付勢信号を送るために使用し、ハンドピースと制御卓の間で交換する制御信号のための線渠として働く基本的なケーブルの断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示すケーブル内に位置する一本のモータ用導体の詳細を表す断面図である。
【図６】着脱式ハンドスイッチがどのようにハンドピースに取り付けられているかを示す、組立分解図である。
【図７】着脱式ハンドスイッチを形成する構成要素の組立分解図である。
【図８】着脱式ライト‐アンド‐ウォータクリップがどのようにハンドピースに取り付けられているかを示す組立分解図である。
【図９】図８のライト‐アンド‐ウォータクリップを形成している構成要素を表した組立分解図である。
【図１０】図９のライト‐アンド‐ウォータクリップとともに使用する制御ケーブルの断面図である。
【図１１】図１０で使用した制御ケーブルの制御卓端部のプラグの断面図である。
【図１２】図１０のケーブルがハンドピースとライト‐アンド‐ウォータクリップにどのように接続されているかを表した断面図である。
【図１２Ａ】ケーブルとライト‐アンド‐ウォータクリップとの間の電気接続を表した断面図である。
【図１２Ｂ】ケーブルとライト‐アンド‐ウォータクリップとの間の水系統の連結を表した断面図である。
【図１３】ハンドピース内の不揮発性メモリに保存されたデータのブロック図である。
【図１４】ハンドピース内のモータの最大トルクがハンドピースの速度の関数としてどのように変化するかを表した図である。
【図１５】ハンドピース内の読み出し／書き込みメモリの中のデータフィールドを表す図である。
【図１６】図１６は、一体化構造の器具システムの制御卓内で制御回路を形成する要素の組立状態を示すブロック図である。
【図１６Ａ】制御回路を形成する構成要素の略図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａとともに制御回路を形成する構成要素の略図である。
【図１７】制御回路の主要プロセッサの主要な構成要素の組立状態を示すブロック図である。
【図１７Ａ】主要プロセッサの構成要素を形成する略図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａとともに主要プロセッサの構成要素を形成する略図である。
【図１８Ａ】制御回路のハンドピースインターフェースを形成する構成要素の略図である。
【図１８Ｂ】図１８Ａとともに制御回路のハンドピースインターフェースを形成する構成要素の略図である。
【図１８Ｃ】図１８Ａ、図１８Ｂとともに制御回路のハンドピースインターフェースを形成する構成要素の略図である。
【図１９】制御回路の表示装置−入力／出力制御装置の組立状態を示すブロック図である。
【図１９Ａ】制御回路の表示装置−入力／出力制御装置を形成する構成要素の略図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａとともに制御回路の表示装置−入力／出力制御装置を形成する構成要素の略図である。
【図２０】制御回路のモータ制御装置と電流検出回路の組立状態を示すブロック図である。
【図２０Ａ】制御回路のモータ制御装置と電流検出回路を形成する構成要素の略図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａとともに制御回路のモータ制御装置と電流検出回路を形成する構成要素の略図である。
【図２１】制御回路のモータ駆動装置の略図である。
【図２２】主要制御装置内のマイクロプロセッサによってアクセスするメモリのブロック図であり、システムの操作中にマイクロプロセッサが選択的に実行するモジュールを表したものである。
【図２３】主要モジュール内に含まれた命令に基づいて、主要制御装置内のマイクロプロセッサが実行する主要処理ステップのフローチャートである。
【図２４】システムを初期設定するときに制御卓が表示する、サインオン画面の画像の図である。
【図２５】ハンドピースのモータ用の過電流制限超過タイムアウト時間がハンドピースの現行の動作速度の関数としてどのように変化するかを表したグラフである。
【図２６】システムが初期設定された後、少なくとも一つのハンドピースが制御卓の中に差し込まれた時、すなわち、システムが初期設定されたときに制御卓が表示する最初の使用者の時間画像を表した図である。
【図２７】相補形のハンドピースが制御卓に取り付けられていない状態のケーブルがあるときに、制御卓が表す、ケーブルのみ／ハンドピースが接続されていませんという画像を示した図であり、それぞれがケーブルの作動における関心事を表している。
【図２８】速度設定モジュールに含まれる命令に基づいて主要制御装置内でマイクロプロセッサが実行する処理ステップのフローチャートである。
【図２９】電流設定モジュール内に含まれる命令に基づいて主要制御装置内でマイクロプロセッサが実行する処理ステップのフローチャートである。
【図３０】ハンドピースが作動したときに制御卓が表示する実行時間の画像を表したものである。
【図３１】制御卓が表示する外科医のセレクタの図である。
【図３２】ハンドピースメモリの中に呈示することができる一組の付属品ヘッドのデータフィールドを表したブロック図である。
【図３３】本発明の外科用器具システムの一部として採用することができる代替のハンドピースの斜視図である。
【図３４】図３３に示したハンドピースの組立分解図である。
【図３５】図３３に示したハンドピースの断面図である。
【図３６】図３３に示したハンドピースを部分的に分解した、前面端部の図である。
【図３７】図３３に示したハンドピースで採用している磁気スライドの側面図である。
【図３８】図３３に示したハンドピースのトリムスリーブの斜視図である。
【図３９】取り付けたハンドピースがロック状態から解放状態に、そして再びロック状態に移るときにシステムが実行するプロセスステップのフローチャートである。
【符号の説明】
【０３３１】
３０  電動外科用器具システム
３２・３３  電動外科用ハンドピース
３４・３５  アタッチメント
３６  制御卓
３７  表示装置
３９  ハンドスイッチ
４０  ポンプ
４１  水源
４６  足踏スイッチ組立体
５０  モータハウジング
５２  モータ
６８  カップリング組立体
７２・７４  記憶装置（メモリ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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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】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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