(57)【要約】【課題】多数の消毒サイクルに耐えうる外科用電動ツールのための操作ユニット及び外科用電動ツール、並びにそのためのキャリブレート方法を提示する。【解決手段】外科用電動ツールのための操作ユニットは、外科用電動ツールのハウジングの領域内部に配置するための、密封閉鎖された金属製のカプセルと、カプセル内部に配置した、力が伝達される状態でカバー面と接合された力センサと、少なくとも１個の、カプセルから外部へ延びる電気的な接触部とを含む。当該カプセルは、外面において指先のためのカバー面を画定する。外科用電動ツールは、ハウジングと、電気モータと、指先の力によって制御され、ハウジングの領域に配置され、密封閉鎖された力センサを有する少なくとも１個の操作ユニットとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用電動ツール（５０）のための操作ユニット（１０）において、
外科用電動ツール（５０）のハウジング（５２）の領域内部に配置するための、密封閉鎖された金属製のカプセル（１２）を含み、このカプセル（１２）は、外面において指先のためのカバー面（２０）を画定し、
カプセル（１２）内部に配置した、力が伝達される状態でカバー面（２０）と接合された力センサ（２８）を含み、
少なくとも１個の、カプセル（１２）から外部へ延びる電気的な接触部（２４）を含む
操作ユニット。
【請求項２】
前記カバー面（２０）が、触覚的な把握ができる空間的な境界を有することを特徴とする請求項１に記載の操作ユニット。
【請求項３】
前記力センサ（２８）が、ひずみゲージ（９７）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の操作ユニット。
【請求項４】
前記力センサ（２８）が、圧電素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の操作ユニット。
【請求項５】
前記力センサ（２８）が、カバー面（２０）の裏側の、カプセル（１２）の内面に配置されていることを特徴とする請求項１から４いずれか一項に記載の操作ユニット。
【請求項６】
前記カプセル（１２）の内部に、力センサ（２８）と接続した信号処理回路（３０）を収容することを特徴とする請求項１から５いずれか一項に記載の操作ユニット。
【請求項７】
前記カプセル（１２）が円筒状の形状を有することを特徴とする請求項１から６いずれか一項に記載の操作ユニット。
【請求項８】
前記カプセル（１２）が、なべ状の金属製キャップ（１４）を有し、及びこのキャップ（１４）を閉鎖するキャップ底部（２２）を設置し、前記カバー面（２０）がキャップ（１４）の表面で形成されることを特徴とする請求項１から７いずれか一項に記載の操作ユニット。
【請求項９】
前記カプセル（１２）が少なくとも１個の開口（２６）を有し、電気的な接触部（２４）がこの開口（２６）を貫通して延び、この開口（２６）はガラスによって密封閉鎖されることを特徴とする請求項１から８いずれか一項に記載の操作ユニット。
【請求項１０】
外科用電動ツール（５０）において、
ハウジング（５２）と、電気モータ（６０）と、指先の力によって制御され、ハウジング（５２）の領域に配置され、密封閉鎖された力センサ（２８）を有する少なくとも１個の操作ユニット（１０）とを含み、
当該操作ユニット（１０）が、外面において指先による力を導入するためのカバー面（２０）を画定する金属製のハウジングケース（１２）を含み、当該力センサ（２８）が、前記カバー面（２０）と力が伝達される状態で接合されている電動ツール。
【請求項１１】
前記ハウジングケース（１２）が、内部に力センサ（２８）が配置された密封閉鎖されたカプセル（１２）を含み、力を導入するための前記カバー面（２０）が前記カプセル（１２）の外面から形成されることを特徴とする請求項１０に記載の外科用電動ツール。
【請求項１２】
電気モータ（６０）を第１回転方向に制御するための第１操作ユニット（１０）と、電気モータ（６０）を第１回転方向とは逆向きの第２回転方向に制御する第２操作ユニット（１０）とを設置したことを特徴とする請求項１０または１１に記載の外科用電動ツール。
【請求項１３】
ブリッジ回路（３２）を有する信号処理回路（３０）を設置し、前記力センサ（２８）がこのブリッジ回路（３２）の一部を構成することを特徴とする請求項１０から１２いずれか一項に記載の外科用電動ツール。
【請求項１４】
前記電動ツール（５０）が、縦長に延びる、少なくとも略円筒形のハウジング（５２）を有し、前記少なくとも１個の操作ユニット（１０）がハウジングの前方部分に配置されていることを特徴とする請求項１０から１３いずれか一項に記載の外科用電動ツール。
【請求項１５】
金属製の標準−トランジスタハウジング（１２）もしくはその一部分（２２）を、外科用電動ツール（５０）の操作ユニット（１０）のための力センサ（２８）を密封してカプセル化するために使用すること。
【請求項１６】
請求項１から９いずれか一項に記載の操作ユニット（１０）の力センサ（２８）および／または請求項１０から１４いずれか一項に記載の外科用電動ツール（５０）をキャリブレーションするための方法において、
既定のイベントを把握する、
既定のイベントの把握に対する応答として、力センサ（２８）の出力信号を測定する、
測定した出力信号を、次の操作プロセスのための無効信号として使用する、
という一連のステップを含む方法。
【請求項１７】
前記既定のイベントが、電圧供給のアクティブ化であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記既定のイベントが、操作プロセスが発生しないまま、既定の時間間隔が経過することであることを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外科用電動ツールのための、指先の力で制御される操作ユニットに関するものである。さらに、本発明は、上記のような操作ユニットを有する外科用電動ツール及び本電動ツールのキャリブレーション方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
すでに数十年前から、外科用電動ツールは、外科医の仕事を支援してきた。外科用電動ツールの例として、電気駆動の外科用ドリル、骨のこぎり及び、骨ねじのためのねじドライバが挙げられうる。
【０００３】
どの外科用電動ツールも、ツールの特定の機能を制御するための、例えば可動スイッチや回転つまみといった制御ユニットを含む。簡単なケースでは、操作ユニットは、電動ツールを選択的にスイッチオンするもしくはオフするロッカースイッチとする。しばしば、電動ツールの使用者が、様々な動作形態の中から選択できるようにするため、多段スイッチを用いる。電動ツールの回転数を調節するため、無段式の回転つまみといった、回転可能な操作ユニットも使用される。
【０００４】
タンブルスイッチや回転つまみといった従来の機械的な操作ユニットは、少なくとも消毒が必要な場合には、しばしば外科用電動ツールに適切ではない。これは、このような操作ユニットが液状もしくはガス状の消毒媒体の浸入を防ぐことができない、多数の可動な機械的な部品を含むこととも関連している。消毒媒体がこの種の操作ユニットに浸入することは、その機能を損なう。このような理由から、タンブルスイッチや回転つまみもしくは通常の機械的な操作ユニットを有する外科用電動ツールは、まったく消毒されないか、数度の消毒サイクルの後メンテナンスされなければならない。
【０００５】
外科用電動ツールの消毒適合性を改良するもしくは、まったく初めて可能にするために、このようなツールの場合、機械的な操作ユニットを、しばしば力センサおよび力センサのための信号処理回路の組み合わせによって代替する。力センサーは、通常、平面状の形状を有し、可動な機械的な要素を持たない。このような理由から、力センサは簡単にかつ密封状態で、外科用電動ツールの可撓性を有するハウジングの一部分の下に組み込まれる。
【０００６】
可撓性を有するハウジングの一部分の下に配置した力センサを備える外科用電動ツールは、例えば特許文献１や特許文献２から既知である。このような外科用ツールでは、力センサは通常、力センサ（及びしばしば付属の信号処理回路）を消毒媒体から保護するプラスチックカバーの内部に収容する。しかし、実用上、このようなカバーがあるにもかかわらず、数度の消毒サイクルの後メンテナンスされなければならないか、センサを基礎とする操作ユニットを交換しなければならないことがわかった。
【特許文献１】米国特許第３４６３９９０号明細書
【特許文献２】米国特許第６０３７７２４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、多数の消毒サイクルに耐えうる外科用電動ツールのための操作ユニットを提示することである。さらに、本発明の目的は、より適切に消毒可能な外科用電動ツールを提案することである。さらに加えて、本発明の目的は、外科用電動ツールのためキャリブレート方法を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の特徴は、外科用電動ツールのための操作ユニットを提供することにある。この操作ユニットは、外科用電動ツールのハウジング領域に配置するための、密閉性の金属カプセルを含み、このカプセルは、外面において、指先のためのカバー面を画定する。さらに、操作ユニットはカプセル内部に配置した力センサを含み、当該力センサは、力の伝達が可能な形態でカバー面と接合され、並びに操作ユニットは、少なくとも１個の、カプセルから外方に延びる電気的な接触部を含む。
【０００９】
カプセルは、外科用電動ツールのハウジング上もしくは内方に配置する。好適には、カプセルのうち、少なくとも、消毒媒体にさらされるハウジング領域に配置される領域は、消毒媒体に対して耐性がある金属から構成する（もしくは、このような金属によってコーティングする）。カプセルは、金属から製造することができ、必要な場合には、プラスチックもしくは他の金属によるコーティングを行う。しかし、カプセルに、メタルコーティングによって被覆された、非金属の材料からなるコアを設けることもできる。
【００１０】
外科医が外科用電動ツールから視線をそらしている場合にも、操作ユニットを捜し出すことを可能にするために、カバー面に明確ではっきりした空間的な境界を設けることができる。この空間的な境界は、外科医が触覚によって把握するためのものであり、それゆえ、外科用電動ツールの操作が容易になる。
【００１１】
力センサの構造に関しては、様々な実施形態の中から選択可能である。すなわち、力センサーを、ひずみゲージ、圧電素子、半導体素子として構成することができる。力センサーは、カバー面とは裏側の、カプセルの内面に配置することができる。カバー面がカプセル壁の表面を形成する場合には、力センサは、これに合わせて直接、カバー面とは裏側の、カプセル壁の裏面に固定することができる。力センサの固定は、接着もしくは何か別の方法により行う。
【００１２】
好適には、力センサのために、力センサと接続した信号処理回路を設置する。信号処理回路は、カプセルの外部にも内部にも設置することができる。第１実施形態に従うと、信号処理回路はセンサ信号を測定し、操作力に依存する、連続的な出力信号に変換する。第２実施形態に従うと、信号処理回路はセンサ信号を（例えば、２段階もしくは多段階の）離散的な出力信号に変換する。
【００１３】
カプセルは、さまざまな外形とすることができる。すなわち、カプセルは、円筒形、特に短円筒形（錠剤状）の形状にすることができる。ある実施例に従うと、カプセルはなべ状の金属製のキャップと、キャップを閉じるカプセル底部とを有する。この実施形態では、カバー面はキャップの表面もしくはカプセル底部に形成する。キャップ表面とは対面に位置するカプセル底部は、消毒媒体に対する暴露の程度に応じて、非金属製の素材から形成し、もしくは、金属製の素材を含める。
【００１４】
信号の測定を可能にするため、もしくは、信号をカプセル外部へ伝達するため、カプセルは１個もしくは複数の開口を有し、この開口を貫通して、少なくとも１個の電気的な接触部が延びるようにする。この開口は、好適には側壁もしくはカプセルの裏面に形成し、密封閉鎖する。開口の封鎖には、ガラスもしくは類似の耐性のある素材が適切である。
【００１５】
力センサを収容するためのカプセルは、それぞれの外科用電動ツールに対する必要性に特化して製造することができる。しかし、コスト的に有利な選択肢として、カプセルは、（例えば標準−トランジスタハウジングのような）標準品にすることもできる。
【００１６】
本発明のさらなる特徴は、外科用電動ツールの提供にある。外科用電動ツールは、ハウジングと、電気モータと、及び指先によって制御され、ハウジングの領域に配置され、密閉された力センサを有する少なくとも１個の操作ユニットとを含む。操作ユニットは、金属製のハウジングケースを有し、このハウジングケースは、指先による力を導入するためのカバー面を画定する。力センサは、このカバー面と、力の伝達が可能な形態で接合されている。
【００１７】
ハウジングケースは、密封閉鎖された金属製のカプセルから形成することができ、その内部に力センサを配置する。力の導入のためのカバー面は、この場合、カプセルの外面として設置する。しかし、金属製のハウジングケースは、必ずしも力センサをカプセル化する機能を有する必要ない。むしろ、金属製のハウジングケースは、基本的に平面的な、必要に応じてハウジングの湾曲にあわせた形状とすることもでき、このとき、力センサを密封閉鎖するために、特別な予防措置を必要としうる。その予防措置には、金属製のハウジングケースの、ハウジングケースと隣接するハウジング領域との密封接合を含みうる。金属製のハウジングケースは、（例えば２層や多層の）複合素材から構成することができる。このとき、ハウジングケースは少なくとも１個の金属層を含む。
【００１８】
指先の力を力センサに伝達するハウジングケースの金属製の領域には、好適には、導入すべき指先の力に対して弾性的な（ばねの）性質を与える。弾性的な性質を得るために、金属製の領域の面と厚みを適切に選択することができる。厚みが大きすぎると、力センサによって把握可能な変形のために加える指先の力が、強くなりすぎてしまう。逆に、厚みが小さすぎると、指先の力が復元不可能な（可塑的な）変形を引き起こすという危険がある。選択した金属性の素材に応じて、当業者は、カバー面の大きさを考慮して、これら両方の境界領域の間にある、適切な材料厚を選択しなければならない。（ニッケル−鋼鉄のような）一般的に用いられる消毒可能な金属素材の場合、典型的な材料厚は、指先に合わせたカバー面では、約０．０５〜１．０ｍｍであり、好適には、約０．１〜０．４ｍｍである。
【００１９】
外科用電動ツールの使い勝手を改良するために、カバー面を、ハウジングの表面から突出させるか、もしくは、この表面に関してへこませて配置することができる。このような対策は、外科医がカバー面を触覚によって捜し出すことを容易にし、それゆえ、取り扱いが容易になる。付加的もしくは選択的に、カバー面に（ある種のウエーブに似た）表面構造を与えることができる。
【００２０】
個々の電動ツールには、１個、２個もしくは多数の操作ユニットを含めることができる。すなわち、電気モータを第１回転方向に制御するため、第１操作ユニットを設置し、電気モータを第１回転方向とは逆向きの第２回転方向に制御するため、第２操作ユニットを設置するというのが考えられる。
【００２１】
電気モータ用のモータ制御回路を設置し、力センサ用の信号処理回路を設置することができる。好適には、信号処理回路に力センサをも内包するブリッジ回路を含める。
【００２２】
外科用電動ツールには、外科用ドリルや外科用ノコギリ、あるいは（骨ねじのための）ねじドライバなどがある。第１実施形態に従うと、電動ツールは、縦長でかつ少なくとも略円筒形のハウジング有し、このとき、少なくとも１個の操作ユニットをハウジングの前方（すなわち、ドリルやねじドライバブレードのような本来のツール側の）部分に配置する。
【００２３】
本発明の３番目の特徴は、金属製の標準−トランジスタハウジング（もしくはその一部）を、外科用電動ツールの操作ユニットのための力センサを密封してカプセル化するために使用することの提案にある。標準−トランジスタハウジングには、ＴＯ８−トランジスタハウジングや任意の他のトランジスタハウジングがある。
【００２４】
本発明のさらなる特徴は、本発明に従った操作ユニット内部に、もしくは本発明に従った外科用電動ツールに適用可能であるような、力センサをキャリブレーションする方法を提供することにある。この方法は、既定のイベントを把握するステップと、既定のイベントの把握に対する応答として、力センサの出力信号を測定するステップと、測定した測定信号を、次の操作プロセスのための無効信号として使用するステップとを含む。この方法は、好適には、（指先の力が加わっていない）非作動状態で実行する。
【００２５】
既定のイベントとは、信号処理回路に対する電圧供給のアクティブ化や、外科用ツール自体のアクティブ化である。例えば、外科用ツールの電源が入っている場合やバッテリパックがはめ込まれた場合に、自動的に上述のステップを実行することができる。選択的あるいは付加的な構成に従うと、既定のイベントに、操作プロセスが発生しないまま、既定のタイムインターバルが経過することを含める。
【００２６】
さらなる本発明の特徴と長所を、好適な実施例に関する以下の記述および図面で明らかにする。
【実施例１】
【００２７】
以下では、外科用電動ツール及びこれに用いるための操作ユニットの好適な実施例に基づいて、本発明を詳述する。同じ要素には、同じ参照番号を付している。
【００２８】
図１では、外科用電動ツールのための操作ユニット１０についての第１実施例を示す。操作ユニット１０は、ＴＯ８−トランジスタハウジング形状の密閉されたカプセル１２を含む。カプセル１２は、特殊鋼からなる基本的になべ状のキャップ１４を有し、このキャップ１４は、図２で大きく拡大して図示している。キャップ１４は円筒状の側面部分１８及び、側面部分１８と一体形成されるカバー面２０を有する。側面部分１８の内径はおよそ１１ｍｍ（典型的には、約５〜３０ｍｍ）であり、側面部分１８の高さはおよそ７ｍｍ（典型的には、約２〜１２ｍｍ）である。カバー面２０は、図面では上方の、側面部分１８の前端部と連結し、約０．２５ｍｍの厚みを有する。キャップ１４の自由前端部は、キャップ底部２２によって密閉状態で閉鎖される。キャップ底部２２はニッケル−鋼鉄から形成する。
【００２９】
図３及び４からわかるように、キャップ底部２２に全部で４個の貫通口２６を形成する。貫通口２６を通して、金メッキした電気的な接触部を立てる。一方で接触部を消毒するために、他方で、高い密閉性を保証するために、開口２６はガラスにより密閉状態で閉鎖する。
【００３０】
カプセル１２の内部には、ひずみゲージ２８として形成した力センサ及び力センサのための信号処理回路３０を収容する。この状況は、図１からわかる。力センサ２８は、電気的なケーブル３１を介して信号処理回路３０と接続する。他方、信号処理回路３０は、カプセル１２から外部へ出る接触部２４と接続する。
【００３１】
図５は、信号処理回路３０の回路図を示している。信号処理回路３０の基本的な構成要素は、温度補正する抵抗−ブリッジ回路３２及び増幅部品３４である。力センサ２８は、３個のブリッジ抵抗Ｒ１，Ｒ２及びＲ３に加えて、調整抵抗Ｒａｂｇ１，Ｒａｂｇ２を含むブリッジ回路３２の一部である。信号処理回路３０は、キャップ１２から突出する４個の接触部２４（図４参照）と一致する４個の接続部を有する。すなわち、アース接続部３６、参照電圧のための接続部４０、電源のための接続部３８、並びに増幅部品３４の出力信号のための接続部４２である。
【００３２】
図１から５に関連して、操作ユニット１０の機能について、詳細に述べる。カバー面２０の上部は、指先のための配置面として機能し、図１の矢印４４に沿って、操作力を導入する。矢印４４に沿った操作力がカバー面２０に作用すると、カバー面２０はカプセル１２の内側方向に弾性的に変形する。このようなカバー面２０の変形は、例えばカバー面２０の裏面に接着剤で固定した力センサ２８に伝達する。正確には、この変形は、ひずみゲージとして構成した力センサ２８のひずみに作用する。このひずみが生じた結果、力センサ２８の抵抗が変化する。この力センサ２８の抵抗の変化は、他方で、ブリッジ回路３２の動作点をずらす。
【００３３】
動作点のずれは、差分増幅器として構成した増幅部品３４に把握され、増幅された差分信号に変換する。増幅された差分信号は、信号処理回路３０の出力信号として、接続部４２から更なる処理のために提供される。出力信号の水準は、ひずみゲージである力センサ２８の変形に比例し、それゆえ、カバー面２０に加わる操作力に比例する。異なる実施形態の場合、（例えば、１個もしくは複数の、力に関する閾値の横断に応じて）２倍もしくはそれ以上の離散的な水準の出力信号を有するように、信号処理回路を形成する。
【００３４】
以下では、図６から８に関連して、バッテリ駆動するねじドライバとして形成した外科用電動ツール５０の第１実施例について詳述する。外科用電動ツール５０は、バッテリパック５４のはめ込みを受容しうる、縦長の、略円筒形のハウジング５２を有する。
【００３５】
外科用電動ツール５０は、全部で２個の操作ユニット１０，１０´を有する。操作ユニット１０，１０´は、バッテリパック５４とは逆側の、ハウジング５２の前方領域において構成し、図１から５に関連づけて説明した構造を有する。特に図８からわかるように、操作ユニット１０，１０´のキャップは、ハウジング５２においてそのために設けた開口を貫通して突き出るので、それぞれのカバー面２０，２０´が、幾分ハウジング５２から張り出す。操作ユニット１０，１０´の表面を、ハウジング５２の表面を含む平面上に延在させるか、もしくは、この表面に関してへこませることも、考えられうる。
【００３６】
図８に示すように、ハウジング５２の内部には、通信モータ６０、モータと連結した駆動装置６２、ならびに駆動装置の下方に連結部６４が収容される。連結部６４は、既知の方法で、交換可能なねじドライバブレード６６を、駆動装置６２と回転不能に連結する。同様にハウジング５２を貫通して突き出た拘束ボタン６８によって、連結部を回転不能に機械的に拘束することができる。拘束ボタン６８を作動させると、電動ツールを通常のねじドライバのように使用可能である。（すなわち、回転モーメントはモータ６０からは生じず、ハウジング５２が手動で回転することによって得られる。）
【００３７】
すでに述べたように、外科用電動ツール５０は、全部で２個の操作ユニット１０，１０´を有する。操作ユニット１０，１０´両方のうち第１操作ユニットは、電気モータを第１回転方向（“前方向”）に制御する。他方の操作ユニットは、電気モータを第１回転方向とは逆向きの第２回転方向（“後方向”）に制御する。前方向及び後方向へのモータ回転数は、それぞれ、それぞれの操作ユニット１０，１０´に加わる操作力に比例する。操作力を大きくすればするほど、モータの回転数が高くなる。回転数を制御するため、ハウジング５２の後方部分に固定したプリント基盤７０上のモータ制御回路に配置する。
【００３８】
モータ制御回路は、電気的に操作ユニット１０，１０´と接続する。モータ制御回路と両方の操作ユニット１０，１０´との機能的な中間に、図９に示すような論理回路８０を配置する。論理回路８０は、基本的に、両方の操作ユニット１０，１０´に同時に力が加わったとしても、不定な状態に陥らないようにさせる。このようにするためには、論理回路に両方の操作ユニット１０，１０´それぞれと接続した、２個の別々の入力接続部８２，８４を設ける。入力接続部８２，８４のうち片方のみに信号が到達すると、２個の出力接続部８６，８８のうちちょうど１個の出力接続部を介して、増幅された出力信号がモータ制御回路に転送される。モータ制御回路は、接続部８６を介して、第１回転方向のための信号を、接続部８８を介して、逆向きの第２回転方向のための信号を受ける。
【００３９】
論理回路８０の両方の入力接続部８２，８４に出力信号が到達すると（すなわち、両方の操作ユニット１０，１０´に操作力が加わると）、論理回路内部で実行される論理は、両方の出力接続部８６，８８のうちいずれにおいても、出力信号をモータ制御回路へ出力させない。さらに、“制動”−接触部９２が、高レベル信号を受信する。接触部９２に生じる高レベル信号は、電気的に通信を行う電気モータ６０を瞬時に停止させ、これによって、電気モータ６０は電気的に制動され、静止状態に至る。
【００４０】
図９に示す論理回路８０は、さらに、速度制御−接触部９０を含む。速度制御−接触部９０を介して、モータ制御回路は、要求されたモータ回転数に関する応答信号を受信する。
【００４１】
図６から９を参照して記述される外科用電気ツール５０は、オートクレーブ内部での、非常に多い回数の殺菌サイクルに耐えうる。その理由は、それぞれ金属ケース内部でカプセル化された力センサを有する、消毒媒体を侵入させない操作ユニット１０，１０´にある。さらに、有利なことには、消毒媒体に対する耐久性が高いにもかかわらず、操作ユニット１０，１０´は必ずしもハウジング５２の表面に統合されなければならないわけではなく、ハウジング５２から突出させることができる。これによって、外科医が操作ユニット１０，１０´を問題なく思い通りにすることができるので、電動ツール５２の長時間にわたる操作が容易になる。それゆえ、外科用電動ツール５２は、目で見ることなく操作可能である。
【実施例２】
【００４２】
以下では、図１０から１３を参照して、本発明に従った操作ユニット１０及び本発明に従った電動ツール５０のさらなる実施例について検討する。図１０から１３の実施例は、基本的な特徴において、上述した実施例と一致する。それゆえ、対応する要素には、同じ参照番号を付している。
【００４３】
図１０は、外科用電動ツールのためのカプセル化した操作ユニット１０の第２実施例である。カプセル１２の内部には、信号処理回路のプリント基盤９４を収容する。信号処理回路は、アース連結部を介して、キャップ底部２２と電気的に接続している。いずれにせよ、カプセル１２のキャップ１４は特別に製作しなければならないが、底面２２はＴＯ８−トランジスタハウジングから作ることもできる。
【００４４】
図１１に示す特殊鋼から製作されたキャップ１４の断面図は、第１実施例と比較して、異なる点がある。大きな違いは、円筒状の側面部分１８が、カバー面２０と比較して明らかに大きな厚みを有することである。カバー面２０の厚みが０．３ｍｍであるのに対して、側面部分１８の厚みは０．８ｍｍもしくはそれ以上である。このような実施例は、指先の力がカバー面２０に導入される際に、カバー面２０に生じる弾性的な変形を制限するのに、好都合である。換言すれば、側面部分１８は、カバー面２０に導入される操作力に対して基本的に非弾性的である。これは、操作ユニット１０を密封状態で電動ツールのハウジングに組み込むのを容易にする。
【００４５】
図１２は、図１０のカプセル１２に収容された力センサ２８の説明図である。力センサ２８は、接触部９８，９８´を有するひずみゲージの曲折−構造を含む。組み立て後の状態では、接触部９８，９８´は電気的に信号処理回路と接続している。２個のマーキングは、曲折−構造の中央を指し、カプセル１２内部で中央に取り付けするのに役立つ。この取り付けは、接着によって行う。
【００４６】
図１３は、第２実施例に従った外科用電動ツール５０の部分断面図である。図１０から１２で説明した実施例に従って構成した、両方の操作ユニット１０，１０´であることは、明白であろう。図１３によると、カバー面２０，２０´（すなわち被覆面）は、電動ツール５０のハウジング５２の表面と同一平面にある状態で、包含される。
【００４７】
以下では、図１４のフローダイアグラム１００を参照して、図６から９及び１３の外科用電動ツール５０の力センサ２８のためのキャリブレーション方法の実施例について詳述する。しかし、このキャリブレーション方法は、広く一般的に、図１から５もしくは１０から１２の操作センサ１０を含む電動ツールに適用できる。この方法は、好適には、ソフトウェア−プログラムの形で、適合するツールに組み込む。
【００４８】
図１４に示すように、本方法は、既定のイベントを把握する第１ステップ１０２からはじまる。バッテリパック５４の外科用電動ツール５０へのマウント及びこれに伴って生じる電源供給のアクティブ化が、既定のイベントになりうる。これに対し付加的もしくは選択的に、操作ユニット１０，１０´のうち一方がアクティブになることなく、既定の（典型的には１０秒から６０秒、つまり例えば３０秒の）時間間隔が経過することも、既定のイベントになりうる。
【００４９】
次のステップ１０４では、典型的には０．５秒から５秒（例えば約１秒）の短いタイムスパンの間、力センサ２８それぞれの出力信号を測定する。
【００５０】
後に続くステップ１０６では、測定した出力信号を、次の操作プロセスのための無効信号として使用する。無効信号は、操作ユニット１０，１０´を作動させないことに相当し、それゆえ連続的に更新される。
【００５１】
無効信号のこのような連続的な更新には、特に本明細書で詳述する操作ユニットに関連して、様々な利点がある。すなわち、電動ツールをぶつけたり落下させた場合に生じるような、金属製のカプセル５０の持続的な（可塑的な）力学的な変形は、自動的に補正される。さらに、金属疲労と変形には、確実に対応できる。それゆえ、外科用電動ツールは、連続的に動作可能かつ制御可能である。その上、操作ユニット１０，１０´が可動部分を含まず後調整を必要としないので、電動ツール５０はメンテナンスフリーである。これによって生じる利点は、とりわけ外科の周辺領域で、顕著である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に従った操作ユニットの利用領域が、ねじドライバとして形成した外科用電動ツールに限られるわけではないことは明白である。ないしは、本発明に従った操作ユニットは、ドリル、鋸などの他の外科用電動ツールにも使用可能である。
【００５３】
それゆえ、本発明に従った操作ユニット及び本発明に従った外科用電動ツールに関する様々な改変及び付加が可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】操作ユニットの第１実施例についての模式的な部分断面図である。
【図２】図１の操作ユニットのキャップについての断面図である。
【図３】図２のキャップのための底面部分を、接触部とともに部分断面図に示したものである。
【図４】図３の底面部分の裏面を接触部名称とともに説明図に示したものである。
【図５】操作ユニットのための信号処理回路の、模式的な説明図である。
【図６】外科用電動ツールの第１実施例についての側面図である。
【図７】図６の外科用電動ツールの説明図である。
【図８】図６の外科用電動ツールの断面図である。
【図９】図６及び７の外科用電動ツールで使用するための論理回路の説明図である。
【図１０】操作ユニットの第２実施例についての模式的な部分断面図である。
【図１１】図１０の操作ユニットのキャップについての断面図である。
【図１２】図１０の操作ユニットに組み込まれるひずみゲージの説明図である。
【図１３】外科用電動ツールの第２実施例について切抜きした断面図である。
【図１４】キャリブレーション方法の実施例についての模式的なフローダイアグラムである。
【符号の説明】
【００５５】
１０  操作ユニット
１２  カプセル
１４  キャップ
１８  側面部分
２０  カバー面
２２  キャップ底部
２４  接触部
２６  貫通口／開口
２８  力センサ
３０  信号処理回路
３１  ケーブル
３２  ブリッジ回路
３４  増幅部品
３６、３８、４０、４２  接続部
４４  矢印
５０  電動ツール
５２  ハウジング
５４  バッテリパック
６０  モータ
６２  駆動装置
６４  連結部
６６  ねじドライバブレード
６８  拘束ボタン
７０  プリント基盤
８０  論理回路
８２，８４，８６，８８，９０，９２  接続部
９４  プリント基盤
９７  曲折−構造
９８  接触部
９９  マーキング
１００  フローダイアグラム
１０２，１０４，１０６  ステップ
【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５】
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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１３】
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【図１４】
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