(57)【要約】  ドリルビットを骨などの固形物に押し込むためのドリル。ドリルは、回転運動をドリルビットに伝達する、ボアを有するロータを含む。ドリルビットは、ロータボアを貫通する。プローブが、ボア深さを測定するために、ドリルから前方に延在する。プローブは、ロータボア内まで延在するように、ドリルに移動可能に取り付けられる。ドリルおよびドリルビットが前方に進むとき、プローブは静止したままである。ドリルが前進することにより、ロータは、プローブの近位端部にわたって延在する。
2018526124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリルビット（４５０）を作動させるための外科用ドリル（５０、５０ａ）であって、
ハウジング（５２、５８２）と、
前記ハウジング内に配置されたモータ（６０、６０ａ）と、
前記ハウジング内に回転自在に配置され、また、前記モータの前記作動によりロータの回転がもたらされるように前記モータの一部とされるかまたは前記モータに接続される、ロータ（１１０）であって、向かい合った近位端部および遠位端部を有する、ロータ（１１０）と、
前記ハウジング内に配置された継手組立体（１７４、１８４、１８６、２１８）であって、前記ロータの回転に応じてドリルビットが回転するように、生体組織にボアを形成するように構成された前記ドリルビット（４５０）を前記ロータ（１１０）に解放可能に結合するように構成された、継手組立体（１７４、１８４、１８６、２１８）と、
前記ハウジングから前方に延在するように前記ハウジングに摺動可能に取り付けられているプローブ（３８０）であって、組織に接触して配置されるように適合された遠位端部を有するプローブ（３８０）と、
前記ドリルビット（４５０）が組織内に進められるときに、前記ハウジング（５２、５８２）が前記プローブ（３８０）の前記遠位端部に対して移動した距離を表す信号を生成するために、前記ハウジングに取り付けられた、トランスデューサ組立体（２６０）と、
を含み、
前記ロータ（１１０）が、前記ドリルビット（４５０）の近位セクションおよび前記プローブ（３８０）の近位セクションを受け入れる寸法となされたボア（１１７）を有して形成され、
前記継手組立体（１７４、１８４、１８６、２１８）が、前記ドリルビット（４５０）が前記モータロータ（１１０）に結合されるときに、前記ドリルビットの近位セクションが前記ロータの前記近位端部に結合され、また、前記ドリルビットが前記ロータボア（１１７）を貫通し、また、前記ドリルビットが前記ロータの前記遠位端部から出て前記ドリルビットが当てられる前記組織に向かって前方に延在するように、前記ロータ（１１０）の前記近位端部に隣接して前記ハウジング内に配置され、
前記プローブが、前記ロータ（１１０）の前記ボア（１１７）内で長手方向に移動することができる近位セクションと、前記ドリルビット（４５０）の遠位端部に隣接して配置されるように前記ロータの前方に延在する遠位セクションと、を有するように前記ハウジング（５２、５８２）に取り付けられること
を特徴とする、外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２】
前記継手組立体が、
前記ハウジング（５２、５８２）内に回転自在に配置されるスピンドル（１７４）であって、前記ドリルビットが前記スピンドルと一致して回転するように前記ドリルビット（４５０）を受け入れるように構成された特徴を有し、また、前記ロータの前記作動に応じて回転するように前記ロータに接続される、スピンドル（１７４）と、
前記ドリルビットを前記スピンドル（１７４）に解放可能に結合する保持機構（１８４）と
を含む、請求項１に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項３】
前記ロータ（１１０）および前記スピンドル（１７４）が、互いに分かれており、
伝動装置（１４２）が、前記ロータ（１１０）と前記スピンドル（１７４）との間に接続されて、前記ロータの前記回転に応じて前記スピンドルが回転するように、前記ロータの前記回転運動を前記スピンドルに伝達する、
請求項２に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項４】
前記伝動装置（１４２）が、前記ロータ（１１０）と前記スピンドル（１７４）との間に配置され、かつ、前記伝動装置が、前記ドリルビット（４５０）が貫通する貫通ボア（１５０、１６２）を有して形成される、請求項３に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項５】
前記伝動装置（１４２）は、前記スピンドルが前記ロータ（１１０）の回転速度に満たない速度で回転するように、前記スピンドル（１７４）の回転速度を減じるように構成される、請求項３または４に記載の外科用ドリル。
【請求項６】
前記プローブが、前記ドリルビット（４５０）を円周方向に包囲するカニューレ（３８０）である、請求項１から５のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項７】
前記カニューレ（３８０）が、少なくとも１つの開口部（３８６）を有して形成され、前記少なくとも１つの開口部（３８６）を通して、前記ドリルビット（４５０）による穿孔中に生成されたデブリが前記カニューレから排出される、請求項６に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項８】
前記トランスデューサ組立体（２６０）が、
前記ハウジング（５２、５８２）に移動可能に取り付けられる可動部材（３６）であって、前記プローブ（３８０）に係合しかつ前記プローブに対する前記ハウジングの運動に応じて移動するように構成された、可動部材（３６）と、
前記可動部材の運動に応じて可変信号を生成するように構成された、前記可動部材に接続されたトランスデューサ（３６０）と
を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項９】
前記可動部材（３２６）が、前記プローブに対する前記ハウジングの運動に応じて回転するように、前記ハウジングに回転自在に取り付けられる、請求項８に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１０】
前記プローブ（３８０）が、歯（３８６）を有して形成され、
前記可動部材（３２６）が、前記プローブの前記歯に係合する歯車である、
請求項８に記載の外科用ドリル。
【請求項１１】
前記トランスデューサ（３６０）が、電位差計である、請求項８、９、または１０のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１２】
前記トランスデューサ組立体（２６０）が、前記ハウジング（５２、５２ａ）に取り付けられ、かつ、前記ハウジングが受ける滅菌過程に耐えることができる、請求項１から１１のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１３】
前記ハウジング（５２、５８２）に取り付けられるプロセッサ（４０８）およびディスプレイ（４１０）をさらに含み、前記プロセッサが、前記トランスデューサ組立体（２６０）からの前記信号を受信し、かつ、前記信号に基づいて、前記ドリルビット（４５０）によって形成された前記ボアの前記深さの指標を前記ディスプレイ（４１０）上に提示させるように構成される、請求項１から１２のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１４】
前記モータ（６０、６０ａ）が、電気モータ、油圧モータ、および空気モータから成る群からの１つである、請求項１から１３のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１５】
前記ハウジング（５２、５８２）と前記プローブ（３８０）との間に延在して、前記プローブの前記遠位端部を前記ハウジングから離すように前方に付勢する力を前記プローブに与える付勢部材（３６４）をさらに含む、請求項１から１４のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１６】
前記付勢部材（３６４）が、ばねである、請求項１５に記載の外科用ドリル。
【請求項１７】
前記付勢部材が、前記トランスデューサ組立体（２６０）の内部に配置される、請求項１５または１６に記載の外科用ドリル。
【請求項１８】
前記プローブ（３８０）の少なくとも最遠位１０ｍｍの部分に沿って、前記プローブ（３８０）が、前記ドリルビット（４５０）から外方に最大で５ｍｍ延在する、請求項１から１７のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１９】
前記モータ（６０、６０ａ）が、巻線（８５）を含む電気モータであり、前記ボア（１１７）を有する前記ロータ（１１０）が、前記モータ巻線内に配置され、磁石（１１８）が、前記ロータ（１１０）に取り付けられ、それにより、前記ロータが前記モータ（６０、６０ａ）の前記ロータとして機能する、請求項１から１８のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２０】
ドリルビット（４５０）を作動させるための外科用ドリル（５０、５０ａ）であって、
遠位に向けられた面を有して形成されたハウジング（５２、５８２）と、
前記ハウジング内に配置されたモータ（６０、６０ａ）と、
前記モータの作動に応じてドリルビットが回転するように、生体組織にボアを形成するように構成された前記ドリルビット（４５０）を前記モータ（６０、６０ａ）に解放可能に接続するように構成された、前記ハウジング内に配置された継手組立体（１８４、１８６、２１８）と、
前記ハウジングから前方に延在するように前記ハウジングに摺動可能に取り付けられているプローブ（３８０）であって、組織に接触して配置されるように適合された遠位端部を有するプローブ（３８０）と、
前記ドリルビット（４５０）が組織内に進められるときに、前記ハウジング（５２、５８２）が前記プローブ（３８０）の前記遠位端部に対して移動した距離を表す信号を生成するために、前記ハウジングに取り付けられた、トランスデューサ組立体（２６０）と、
を含み、
前記ハウジングが、前記ハウジングの前記遠位に向けられた面に開口部（３２１）が存在するように形成され、
前記継手組立体（１８４、１８６、２１８）が、ドリルビットが前記ハウジングの前記遠位に向けられた面の前記開口部から前方に延在するように、前記ドリルビットを前記ハウジングに対して保持するように位置決めされ、
前記プローブ（３８０）が、それを通って前記ドリルビットが前記ハウジングから前方に延在する前記ハウジングの前記遠位に向けられた面の前記開口部（３２１）から外へ延在するように、前記ハウジングに摺動可能に取り付けられること
を特徴とする、外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２１】
前記ハウジング（５２、５８２）の内部にブッシュ（３１６）が存在し、前記ブッシュは、前記プローブ（３８０）が摺動することを可能にすると同時に少なくとも１ｃｍの長さにわたって前記プローブの横方向運動を抑制するように構成された、請求項２０に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２２】
前記ブッシュ（３１６）が、足部（３１８）および頭部（３２４）を含み、前記足部（３１８）および前記頭部（３２４）が、互いに離間し、かつ、前記プローブの前記横方向運動を抑制するために前記プローブ（３８０）に接触する、請求項２１に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２３】
前記ドリルビット（４５０）および前記プローブ（３８０）が貫通する前記ハウジングの前記開口部が、前記ブッシュ（３１６）に形成された開口部（３２１）である、請求項２１または２２に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２４】
前記プローブ（３８０）が、前記ドリルビット（４５０）から外方に最大で５ｍｍ突出する、請求項２０から２３のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２５】
前記ドリルビット（４５０）および前記プローブ（３８０）が貫通する前記開口部（３２１）が、前記トランスデューサ組立体（２６０）に形成された開口部である、請求項２０から２４のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２６】
ロータ（１１０）が、前記ハウジング（５０、５８２）内に回転自在に配置され、前記ロータが、前記モータの作動に応じて回転するように、前記モータ（６０、６０ａ）の一部とされるかまたは前記モータ（６０、６０ａ）に接続され、前記ロータが、ボア（１１７）を有して形成され、
前記継手組立体（５０、５０ａ）が、前記ロータの回転に応じて前記ドリルビットが回転するように、前記ドリルビットを前記ロータ（１１０）に接続し、
前記プローブ（３８０）が、前記ロータ（１１０）の前記ボア（１１７）内に延在するように、前記ハウジングに取り付けられる、
請求項２０から２５のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２７】
前記モータ（６０）が、巻線組立体（７８、８５）を含み、前記ロータ（１１０）が、前記モータの前記ロータとして機能するように前記巻線組立体内に配置される、請求項２６に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２８】
ドリル（５０、５０ａ）に取り付けられたドリルビット（４５０）により固形物に形成されたボアの突抜け深さを判定する方法であって、
ゼロ深さから、ボアを形成するために前記ドリルビットが前記骨内に進入するにつれて、前記ボアの前記深さを判定し、また、深さを判定する度に測定時刻を判定して、前記深さ、および前記深さの測定時刻の両方を記憶するステップ（４９０）と、
前記判定されたボア深さを、それまでに記憶された最深ボア深さと比較するステップ（４９４）と、
前記判定されたボア深さが前記それまでに記憶された最深ボア深さを上回る場合に、前記判定されたボア深さを前記記憶される最深ボア深さとして記憶するステップ（４９６）と、
前記判定されたボア深さを前記ゼロ深さと比較するステップ（５０４）と、
前記判定されたボア深さが前記ゼロ深さを超える場合に、前記ボア深さを判定するステップ、前記判定されたボア深さをそれまでに記憶された最深ボア深さと比較するステップ、前記判定されたボア深さを前記最深ボア深さとして選択的に記憶するステップ、および、前記ボア深さを前記ゼロ深さと比較するステップを引き続き行い、それにより、前記諸ステップを繰り返し行った結果として、前記判定されたボア深さのそれぞれに対して、前記記憶された最深ボア深さを含め、前記深さが判定された時刻を示すデータが記憶されるステップと、
前記判定されたボア深さが前記ゼロ深さに等しい場合に、前記記憶された最深骨深さが生じた時刻を判定し、前記記憶された最深骨深さが判定された時刻に基づいて、前記記憶された最深ボア深さが判定された時刻に先行する設定時刻である突抜け時刻を計算し、前記判定されたボア深さおよびボア深さ判定時刻に関する記憶された記録に基づいて、前記突抜け時刻において判定された深さを前記骨に形成された前記ボアの前記突抜け深さとして設定するステップ（４９８、５０６）と、
を含む、突抜け深さを判定する方法。
【請求項２９】
前記判定されたボア深さを前記記憶される最深ボア深さとして記憶する各前記ステップが行われた後、前記突抜け時刻を計算して、前記突抜け深さを前記突抜け時刻における深さとして設定する、前記ステップ（４９８）が行われ、
前記判定されたボア深さが前記ゼロ深さに等しい場合に、最後に判定された突抜け深さが、前記骨に形成された前記ボアの前記突抜け深さとして表示される、
請求項２８に記載の突抜け深さを判定する方法。
【請求項３０】
前記ボア深さを判定するステップが、前記ドリル（５０、５０ａ）に移動可能に取り付けられるプローブ（３８０）と、前記プローブに対する前記ドリルの運動を測定するトランスデューサ組立体とを用いて、
前記穿孔過程の開始時に、前記プローブが前記固形物に接するように前記ドリルが位置決めされ、
前記穿孔過程中に、前記プローブが静止したままで、前記ドリルおよびドリルビットが前記固形物に向かって進められ、
前記プローブに対する前記ドリルの運動に関する前記トランスデューサ組立体による測定値が、前記ドリルビットによって形成された前記ボアの前記深さを判定するために使用されるように、行われる、
請求項２８または２９に記載の突抜け深さを判定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、動力外科用ドリルに関する。本発明の動力外科用ドリルは、深さゲージを含み、この深さゲージは、ボア深さを測定するものであり、また、この深さゲージは、関連するドリルビットが押し込まれる組織の眺めに顕著に干渉することはない。
【背景技術】
【０００２】
整形外科において使用される動力外科用ツールの１つのタイプが、外科用ドリルである。このタイプのツールは、モータを収容するハウジングを含む。やはりドリルの一部である継手組立体が、モータの作動に応じてドリルビットが回転するように、ドリルビットをモータに対して解放可能に保持する。その名称によって暗示されるように、外科用ドリルは、ドリルビットが当てられる組織にボアを穿つ。ボアを穿つことが必要とされる外科的処置の１つのタイプが、骨折を修復するための外傷処置である。このタイプの処置では、骨の骨折した部分を合わせて保持するために、釘と呼ばれることもある細長いロッドが使用される。釘を所定の位置に保持するために、１つまたは複数のボアが骨に穿たれる。これらのボアは、釘に形成された相補的な穴と一致するように位置決めされる。それぞれの位置合わせされたボアと釘穴に、ねじが挿入される。ねじは、骨に対して適切な位置に釘を保持する。
【０００３】
別のタイプの処置では、プレートとして知られるインプラントが、骨の骨折した部分の外表面に固定されて、それらの部分を合わせて保持する。ねじが、プレートを骨の分離した部分に固定する。プレートを骨に固定するねじを取り付けるために、ねじを受け入れるためのボアを最初に穿つ必要がある。
【０００４】
ねじを受け入れるボアを骨に穿つために用いられる処置の一部として、ボアの端から端までの深さ（ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ  ｄｅｐｔｈ）を知ることが望ましい。この情報により、外科医は、ボアホール内に嵌合されるねじのサイズを選択することができる。ねじが過度に短い場合、ねじは、そのねじが挿入される釘を所定の位置にしっかりと保持することができない。ねじが過度に長い場合、ねじは、骨を越えて必要以上の距離延在する可能性がある。ねじが骨を越えて必要以上の距離延在した場合、ねじの露出端は、周辺の組織と擦れ合う可能性がある。そのような事象が生じた場合、ねじと擦れ合う組織は、損傷する恐れがある。
【０００５】
したがって、多くの骨ボア形成処置に必須の要素は、ボアの深さを測定することである。現在、この測定は、ドリルとは別体の深さゲージを用いて行われることが多い。これは、外科医がドリルビットをボアから引き抜いた後でボアに深さゲージを挿入することを必要とする。次いで、外科医は、触覚フィードバックに基づいて、ゲージの遠位端部がちょうどボアの遠い方の開口部まで延在するように、ゲージをセットする。それらの過程が完了すると、外科医はゲージを読み取って、ボアの深さを確定する。
【０００６】
この処置の欠点は、ボアが形成された後に、深さゲージをボアに挿入すること、ボア深さが正確に測定されることを確実にするためにゲージを適切に位置決めすること、ゲージを読み取ってボア深さを確定すること、および、ゲージを引き抜くことのために、外科医が時間を割かなければならないことである。これらのサブステップを行わなければならないことは、外科処置を行うのにかかる全体的な時間を増大させる。したがって、これらのサブステップを行わなければならないことは、現代の外科診療の方針の１つ、すなわち、内部組織が周囲環境にさらされる時間、したがって感染を受けやすくなる時間を最小限に抑えることと、患者の麻酔への暴露を減らすこととのために、処置は可能な限り迅速に行われるべきであるという方針に反する。
【０００７】
ボア深さを測定するのにこの余計な時間を費やさなければならないという状態を避けるために、組み込みの深さゲージを含む外科用ドリルが提案されてきた。このタイプのドリルは、典型的には、ドリルハウジングに摺動可能に取り付けられるロッドを含む。ロッドは、ドリルビットと平行になるように、また、ドリルビットから離間されるように、位置決めされる。ロッドの遠位端部に頭部が配置される。頭部は、ドリルビットの周りに着座するように位置決めされる。このドリルが使用されるとき、ドリルは、ロッドが延長されている間、その周りでボアが形成される骨に頭部が押し当てられるように、位置決めされる。ボアが形成されるとき、頭部およびロッドは静止したままである。ドリルは、頭部に向かって移動する。ドリルに取り付けられたセンサが、ロッドに対するドリルの動きを監視する。ドリルの動きに関するセンサからの測定値は、ボアの深さの測度として使用される。
【０００８】
上記のタイプのドリルは、組織にボアを形成するのと同時に、ボア深さの測度を提供することができる。このタイプのドリルに関する問題は、０．５ｃｍ以上の距離をドリルビットから離間されるロッド、および、０．８ｃｍ以上の直径を有し得る頭部が、ドリルビットが押し当てられる組織に対する外科医の視界を遮ることである。したがって、この特定のタイプのドリルは、ボアを形成すると同時にボア深さの測度を提供するための一般的なデバイスであるとは証明されなかった。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、組織にボアを穿つこととボア深さの測度を提供することとを同時に行うことができる、新規かつ有用なドリルに関する。本発明のドリルは、深さを測定する構成要素が、ドリルビットが当てられる組織の視野を顕著に遮ることがないように、設計される。本発明のさらなる特徴は、深さを測定する構成要素を収容するために、骨に隣接した切り込みのサイズを外科医が大幅に拡大しなくてもよい、深さを測定する構成要素の存在である。
【００１０】
本発明のドリルは、ドリルハウジングから延在するドリルビットを含む。ドリルはまた、深さゲージを含む。深さゲージの１つの構成要素は、ドリルビットに極めて接近するようにハウジングに摺動可能に取り付けられる、細長いプローブである。本発明の多くのバージョンでは、プローブは、ドリルビット上に延在する、チューブ、カニューレである。
【００１１】
ドリルビットに対するプローブの接近位置を促進するために、ドリルビットは、ドリルビットを回転させる回転モーメントを提供するカニューレ状ロータ（ｃａｎｎｕｌａｔｅｄ  ｒｏｔｏｒ）から、前方に延在する。ロータのボア内には、プローブの近位部分を受け入れる寸法となされた空所が存在する。本発明のこのバージョンでは、ドリルビットは、ロータの近位端部に取り付けられた継手組立体に取り付けられる。本発明のいくつかのバージョンでは、ロータは、モータの内部にあるロータである。本発明の他のバージョンでは、このロータは、モータから分かれている。モータシャフトが回転することにより、ドリルビットを回転させかつプローブの近位端部を受け入れるロータの回転がもたらされるように、歯車組立体が、モータの回転シャフトをこのロータに接続する。
【００１２】
したがって、本発明のドリルは、そこからドリルビットも延在するドリル内の同じ開口部を通ってプローブがドリルから前方に延在するように、設計される。
【００１３】
深さゲージは、ドリルハウジングに取り付けられるセンサを含む。センサは、ハウジングに対するプローブの遠位端部の位置を表す信号を生成する。実際には、本発明のドリルが使用される場合、ハウジングは、プローブに対して移動する。ドリルビットの遠位端部は、ハウジングに対して長手方向の位置に位置する。したがって、ハウジングの移動を表すセンサによる信号出力は、ボア深さの測度として使用される。
【００１４】
本発明のドリルのさらなる特徴は、たとえボアが形成された後でドリルビットが患者への進入を続けても、ドリルがボア深さの測度を提供することである。本発明のドリルは、ドリルの少なくとも１つの構成要素によって生成される信号を監視することにより、このボア深さの測度を提供する。本発明の１つのバージョンでは、このボアの端の判定（ｅｎｄ−ｏｆ−ｂｏｒｅ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）は、センサ信号を監視することによってなされる。より具体的には、センサ信号は、ドリルビットの深さの顕著な変化があったことを信号が示しているかどうかを判定するために監視される。本発明の他のバージョンでは、ボアの端の判定は、ドリルビットを駆動するドリルの内部のモータによるトルク出力、またはドリルビットの速度の変化を監視することによってなされる。
【００１５】
ドリルの状態の急変があったことを示す信号に基づき、深さゲージを形成する構成要素は、ボア深さの測定を停止する。
【００１６】
本発明は、特許請求の範囲で詳細に示される。本発明の上記その他の特徴および利点は、添付の図面と併せ、以下の発明を実施するための形態から理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の外科用ドリルの斜視図である。
【図２】ドリルの近位端部の斜視図である。
【図３】ドリルの断面図である。
【図３Ａ】ドリルのバレルの近位端部の拡大断面図である。
【図４】ドリル内部のモータの断面の部分的な斜視図である。
【図５】モータ前キャップの斜視断面図である。
【図６】モータ後キャップの斜視断面図である。
【図７】積層スタックスリーブおよびスタック内に配置された巻線の斜視図である。
【図８】モータ内部のロータの断面の部分的な斜視図である。
【図９】モータロータに取り付けられた出力シャフトの斜視図である。
【図１０】歯車列の遠位に向けられた構成要素が見られる、ドリル内部の歯車列、および取り付けられた駆動スピンドルの斜視図である。
【図１１】歯車列の近位に配置された構成要素が見られる、ドリル内部の歯車列の一部分、および取り付けられた駆動スピンドルの斜視図である。
【図１２】歯車列の近位部分、および歯車列に取り付けられた駆動スピンドルの断面図である。
【図１３】ドリル内部のロックリングの斜視図である。
【図１４】駆動スピンドルおよびロックリングの断面図である。
【図１５】ロックアクチュエータ、およびロックアクチュエータを変位させるために使用されるボタンの分解組立図である。
【図１６】ドリル本体に対するカニューレの変位を監視するトランスデューサ組立体の部分的に分解された図である。
【図１７】トランスデューサ組立体の断面図である。
【図１８】トランスデューサ組立体の構成要素の斜視図である。
【図１９】トランスデューサ組立体の内部の分解組立図である。
【図２０】トランスデューサ組立体のためのハウジングの右側外殻の内部の斜視図である。
【図２１】トランスデューサ組立体のためのハウジングの左側外殻の内部の斜視図である。
【図２２】トランスデューサ組立体の内部にあるブッシュの斜視図である。
【図２３】トランスデューサ組立体の内部にあるシャフトの斜視図である。
【図２４】本発明のドリルの一部であるカニューレの斜視図である。
【図２５】ドリルの信号処理構成要素のうちのいくつかの部分的な概略ブロック図である。
【図２６】本発明のドリルに使用されるドリルビットの斜視破断図である。
【図２７Ａ】指標ボア深さを提供するために電気的構成要素によって行われる処理ステップの流れ図である。
【図２７Ｂ】指標ボア深さを提供するために電気的構成要素によって行われる処理ステップの流れ図である。
【図２８】経時的なボア深さのプロットである。
【図２９】ドリルガイドがどのようにしてドリルビットに嵌合され得るかを示す斜視図である。
【図３０】図２９のドリルガイドの断面図である。
【図３１】本発明の代替的なドリルハウジングの一部分の斜視図である。
【図３２】本発明の代替的なドリルの断面図である。
【図３３】図３２の代替的なドリルの内部にある静的なカニューレの斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜図３は、本発明の外科用ドリル５０、および、ドリル５０から延在しかつドリル５０によって回転されるドリルビット４５０を示す。ドリル５０は、ハウジング５２を含む。本発明の例示されたバージョンでは、ドリルハウジング５２は、ピストルの形状である。ハウジング５２は、グリップ５４を有する。同じくハウジング５２の一部であるバレル５６が、グリップ５４の上方に配置され、かつ、グリップ５４から離れるように近位に延在する。（「近位に」は、ドリル５０を保持する施術者に向かうこと、すなわち、ドリルビット４５０が当てられる部位から離れることを意味すると理解される。「遠位に」は、ドリル５０を保持する施術者から離れること、すなわち、ドリルビット４５０が当てられる部位に向かうことを意味すると理解される）。モータ６０が、ハンドピースバレル５６内に配置される。ドリルビット４５０は、モータによって回転されるようにモータ６０に接続される。ディスプレイ４１０が、バレル５６の近位端部に取り付けられる。
【００１９】
モータ６０の電源を入れるための電力は、典型的には、ハンドグリップ５４の台尻に取り付けられた電池（図示せず）によって提供される。１つのそのような電池が、本出願人の米国特許出願公開第２００７／００９０７８８号／ＰＣＴ公開ＷＯ２００７／０５０４３９で開示されており、その内容は参照により本明細書に明示的に組み込まれる。電力は、制御卓とドリル５０との間に延びるケーブルを通じて制御卓から供給されてもよい。１つのそのような制御卓が、本出願人の米国特許出願公開第２００６／００７４４０５号／ＰＣＴ公開ＷＯ２００６／０３９３３１で開示されており、その内容は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【００２０】
手動操作可能なトリガ１３８，１３９が、バレル５６の遠位端部の下方でハンドグリップ５４から前方に延在する。ハンドグリップ５４の内部には、制御モジュール１４０が存在する。制御モジュール１４０の内部には、モータ６０の状態ならびにトリガ１３８，１３９の変位の両方を監視するセンサ（図示せず）が存在する。センサによって生成された信号に基づき、制御モジュール１４０は、電源からの通電信号をモータ巻線８５（図７）に選択的に印加して、モータ６０の所望される作動を引き起こす。モータ６０の作動を管理する構成要素を含む制御モジュール１４０の構造は、本発明に含まれない。制御モジュール１４０の設計に関するさらなる理解は、米国特許出願公開第２００７／００８５４９６号／ＰＣＴ公開ＷＯ２００７／００２１８０から得ることができ、その内容は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【００２１】
本発明の外科用ドリル５０はまた、ドリルビット４５０に極めて接近して配置されるプローブを含む。本発明の例示されたバージョンでは、プローブは、ドリルビット４５０の周囲を取り囲む、チューブ形状のカニューレ３８０である。カニューレ３８０は、ドリルハウジング５２に摺動可能に取り付けられる。ドランスデューサ組立体２６０（図１６）が、ドリルハウジング５２に対するカニューレ３８０の遠位端部の位置を表す信号を生成する。これらの信号に基づき、ドリル５０と一体の他の構成要素が、ドリルビット４５０によって形成されたボアの深さを示すデータをディスプレイ４１０上に提示させる。
【００２２】
モータ６０は、図４で明らかなように、前キャップ６２および後キャップ９２を含み、後キャップ９２は、前キャップ６２と軸方向に位置合わせされ、かつ、前キャップ６２から遠位に離間される。前キャップ６２は、図５で明らかなように、チューブ様の形状のリム６６を含む。大きい外径を有するリム６６の近位セクションと小さい外径を有するリム６６の遠位セクションとの間の段は、識別されていない。図５では２つの足部が見られる、等角度に離間された３つの足部６４が、リム６６の近位端部から近位に突出する。プレート６８が、リム６６の遠位端部上に延在する。ボス７０が、プレート６８から前方に延在する。ボス７０は、ボア７２を画定するように形成され、ボア７２は、ボスの遠位端部から延在し、かつ、リム６６によって画定された円筒形空洞内に開口する。前キャップ６２はまた、チューブ形状のスリーブ７４を画定するように形成される。スリーブ７４は、プレート６８の近位に向けられた面から近位に延在する。前キャップ６２は、スリーブ７４が、ボア７２に通じるプレート６８内の開口部から径方向外方に離間されるように、形成される。リム６６によって画定された空間とともに配置されるスリーブ７４は、リムの内側円筒壁から径方向内方に離間される。
【００２３】
後キャップ９２は、図６で最も良く分かるように、チューブ様の外側スリーブ９４を含む。外側スリーブ９４は、前キャップリム６６の外径および内径にそれぞれ実質的に等しい外径および内径を有する。２つの足部が例示されている、等角度に離間された３つの足部９３が、外側スリーブ９４の遠位端部から前方に延在する。後キャップ９２はまた、内側スリーブ９８を含む。内側スリーブ９８は、外側スリーブ９４内に配置され、かつ、外側スリーブ９４から径方向内方に離間される。同じく後キャップ９２の一部である、環状に成形されたウェブ９６が、スリーブ９４および９８の近位端部間に延在して、スリーブ同士を接続する。ウェブ９６から前方に遠位に延在する内側スリーブ９８は、外側スリーブ９４よりも長さが短い。リップ１０２が、内側スリーブ９８の遠位端部から径方向内方に突出する。
【００２４】
次いで図７を参照することにより説明されるチューブ形状の積層スタック７８は、前キャップ６２と後キャップ９２との間に配置される。積層スタック７８は、積層鋼から形成される。１つのそのような鋼は、Ｗｙｏｍｉｓｓｉｎｇ、Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ、Ｕｎｉｔｅｄ  ＳｔａｔｅｓのＣａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能であるＣａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｈｉｇｈ  Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  “４９”  Ａｌｌｏｙとして知られるニッケル−鉄合金である。積層スタック７８の外壁は、全体的に円筒形である。積層スタック７８の外壁は、前６６のリム６６および後キャップ９２の外側スリーブ９４の共通の直径におおよそ等しい直径を有する。等角度に離間されて長手方向に延在する３つの溝８０が、積層スタック７８の外表面から内方に延在する。モータ６０が組み立てられると、前キャップ６２の近位に向けられた足部６４は、溝８０の遠位端部内に着座する。後キャプ９２の一部である遠位に向けられた足部９３は、溝８０の近位端部内に着座する。
【００２５】
積層スタック７８はさらに、複数の溝８２がスタックの内表面から内方に延在するように形成される（１つの溝８２が識別されている）。モータ巻線８５は、そのうちの２つの端部が図７に例示されているが、溝８２内に着座される。巻線８５は、積層スタック７８の向かい合った近位端部および遠位端部を越えて外方に延在する。モータ６０が組み立てられると、巻線８５のうちの積層スタック７８から近位に延在する部分は、後キャップ９２の外側スリーブ９４と内側スリーブ９８との間の環状の空所内に延在する。巻線８５のうちの積層スタック７８の遠位端部から前方に突出する部分は、前キャップ６２のリム６６とスリーブ７４との間の環状の空所内に着座する。
【００２６】
図８で最も良く分かる、モータ６０のロータ１１０は、チューブ様の形状である。ロータ１１０は、近位端部に足部１１２を有する。足部１１２は、後キャップ９２の内部にあるリップ１０２の内表面によって画定された円形の空間内で足部が自由に回転することを可能にする直径を有する。ロータ１１０は、足部１１２の前方に胴部１１４を有する。胴部１１４は、ロータ１１０を貫く長手軸に直角をなす断面において多角形に見える外表面を有するように、成形される。胴部１１４が有する面１１５の数は、以下で論じられる胴部上に配置される磁石１１８の数に対応する。図８では、１つの面１１５の縁部が識別されている。胴部１１４の外面１１５は、足部１１２の外表面から径方向外方に配置される。ロータ１１０はさらに、胴部１１４の前方に延在する頭部１１６を有するように成形される。ロータ頭部１１６は、隣接する胴部１１４の面１１５から径方向内方に配置される外径を有する。ボア１１７が、足部１１２の近位端部から頭部１１６の遠位端部までロータ１１０を軸方向に貫通する。
【００２７】
等角度に離間された複数の磁石１１８が、胴部１１４の外表面に接触して配置される。各磁石１１８は、胴部１１４の複数の外面１１５のうちの別々の外面１１５上に配置される。本発明の例示されたバージョンでは、６つの磁石１１８が、胴部１１４上に配置される。６つの磁石１１８のうちの３つが、図８に見られる。チューブ形状のスリーブ１２０が、磁石１１８を取り囲む。スリーブ１２０は、磁石１１８をロータ１１０に対して保持する。
【００２８】
軸受組立体１２２，１２４が、積層スタック７８を貫通するボア内でロータ１１０を回転自在に保持する。（軸受組立体１２２および１２４の内側軌道輪および外側軌道輪は例示されていない）。軸受組立体１２２の内側軌道輪は、ロータ足部１１２に接触して着座される。軸受組立体１２２の外側軌道輪は、後キャップ９２と一体の内側スリーブ９８の内側円筒形表面に接触して着座される。軸受組立体１２４の内側軌道輪は、ロータ頭部１１６に接触して着座される。軸受組立体１２４の外側軌道輪は、前キャップ６２の内部にあるスリーブ７４の内側円筒形表面に接触して着座される。
【００２９】
図９で最も良く分かる出力シャフト１２８が、ロータ１１０から後方に、近位に延在する。出力シャフト１２８は、チューブ様のステム１３０を有する。ステム１３０は、ロータ１１０の内部にあるボア１１７内に圧縮嵌めされる寸法となされる。頭部１３２が、ステム１３０の近位端部に配置される。頭部１３２は、ステム１３０を越えて径方向外方に延在する歯１３４を有し、２つの歯が識別されている。
【００３０】
本発明のドリル５０が組み立てられると、出力シャフト１２８の頭部１３２がモータ後キャップ９２の近位端部のすぐ後ろに配置されることが、図３Ａから見て取れる。チューブ様のモータナット１３６が、後キャップ９２上に延在し、かつ、後キャップ９２から後方に突出する。モータナット１３６の外表面のうちの１つは、図４に見られるねじ切り部１３７を有して形成される。モータナット１３６のねじ切り部１３７は、ハウジング５２のバレル５６の内表面上の相補的なねじ切り部と係合する。（ハウジングのねじ切り部は図示せず）。モータナット１３６は、モータ６０、および以下で説明される歯車列１４２を、ハウジングバレル５６内に保持する。
【００３１】
その構成要素が図１０〜図１２で最も良く分かる、伝動装置と呼ばれることもある歯車列１４２は、モータロータ１１０の回転モーメントをドリル４５０に伝達する。本発明の例示されたバージョンでは、歯車列１４２は、２つの遊星歯車組立体から成る。１つの遊星歯車組立体は、第１のディスク形状のキャリア１４８を含む。等角度に離間された３つの遊星歯車１４６が、キャリアの遠位に向けられた面から前方に延在するように、キャリア１４８に回転自在に取り付けられる。ボア１５０が、キャリア１４８の中心を貫通する。キャリアの近位に向けられた面の後方に配置された、キャリア１４８と一体の太陽歯車は、例示されていない。
【００３２】
第２の遊星歯車組立体は、第２のディスク形状のキャリア、キャリア１５６を含む。図１１ではそのうちの２つが識別されている、等角度に離間された３つの遊星歯車１５４が、キャリア１５６の遠位に向けられた面に隣接するように、キャリア１５６に回転自在に取り付けられる。ボス１５８が、キャリア１５６の近位に向けられた面から後方に突出する。キャリア１５６はさらに、中心に配置されたボア１６２を有するように形成される。ボア１６２は、キャリア１５６を貫通し、かつ、ボス１５８を部分的に貫通する。ボア１６２の様々なセクションは識別されていない。ボア１６２は、ボス１５８内に形成されたカウンターボア１６４内に開口する。ボア１６２よりも直径が大きいカウンターボア１６４は、ボス１５８の近位端部まで延在する。
【００３３】
キャリア１５６は、ボア１６２の開口端のすぐ近位に溝１６５を有し、この溝１６５は、ボア１６２を画定するキャリアの内表面から径方向外方に延在する。Ｏリング１６６が、溝１６５内に着座されて、ボア１６２内に突出する。Ｏリング１６６は、以下で説明される静的なカニューレ６０２（図３３）とキャリア１５６との間のシールとして機能する。
【００３４】
歯車列１４２はまた、図３Ａでのみ識別されているスリーブ１７０を含む。スリーブ１７０は、後キャップ９２に接触し、かつ、後キャップ９２から離れるように近位に延在する。スリーブ１７０は、遊星歯車組立体を受け入れる寸法となされる。スリーブ１７０の内表面は、歯を有して形成される（歯は識別されていない）。歯車列１４０が組み立てられると、遊星歯車１４６および１５４の歯は、スリーブ１７０と一体の歯に係合する。したがって、スリーブ１７０は、両方の遊星歯車組立体の単一の静的な輪歯車として機能する。
【００３５】
ドリル５０が組み立てられると、歯車列１４２は、モータ６０のすぐ近位に配置される。出力シャフトの頭部１３２は、遊星歯車１４６間に着座され、かつ、遊星歯車１４６と係合する。したがって、出力シャフト頭部１３２は、第１の遊星歯車組立体のための太陽歯車として機能する。本発明のいくつかのバージョンでは、歯車列１３２は、出力シャフト１２８に対するボス１５８の速度比がおおよそ１：１０から１：２０になるように、回転速度を低下させる。
【００３６】
同じく図１０〜図１２に見られるスピンドル１７４が、遊星歯車組立体のボス１５８に取り付けられて、ボスと一致して回転する。スピンドル１７４は、チューブ様の形状である。スピンドル１７４は、ボス１５８の内部にあるカウンターボア１６４内へのスピンドルの圧入を促進する外径を有する。スピンドル１７４は、ボア１７６を有するように形成され、ボア１７６は、ボアの向かい合った近位端部と遠位端部との間で、スピンドルを貫いて軸方向に延在する。スピンドル１７４は、近位端部のすぐ前方で歯１７８がボア１７６内へと内方に突出するように、形成される。歯１７８は、ボア１７６の全長の約３分の１に等しい距離だけ延在する。歯１７８の遠位では、ボア１７６は滑らかな壁とされる。
【００３７】
スピンドル１７４はさらに、２つの側ボア１８０を有するように形成される。側ボア１８０は、ボア１７８を貫く長手軸に対して互いに直径方向に向かい合う。側ボア１８０は、歯１７８の遠位端部から前方に短い距離離れた所に配置される。各側ボア１８０は、スピンドルの外表面からボア１７６内まで延在する。各側ボア１８０は、開口部の外表面から径方向内方に延在するとともにボア１８０の直径が減少するような形状を有する。溝１８１が、スピンドル１７４の外表面を囲んで内方および円周方向に延在する。溝１８１は、スピンドル１７４の近位端部から前方に１ｃｍ未満の短い距離離れた所に配置される。
【００３８】
次に、図１３および図１４を参照することにより、ドリルビット４５０をドリル５０に対して解放可能に保持する継手組立体の構成要素が、最初に説明される。継手組立体は、２つのボール１８４を含む。各ボール１８４は、スピンドル１７４に形成された側ボア１８０うちの別々の側ボア１８０内に着座される。ドリル５０を形成する構成要素は、各ボール１８４が、ボアが着座された側ボア１８０の小さい直径の開口部から部分的に突出することができるように、構成される。したがって、ボール１８４は、スピンドル１７４に形成された主たる軸方向のボア１７６内に、しかし完全には通過せず、延在することができる。ボール１８４はさらに、スピンドル１７４から外方に突出する寸法となされる。
【００３９】
ロックリング１８６が、ボール１８４をスピンドル１７４に対して選択的に保持し、そのため、ボールは、主たる軸方向のボア１７６から抜け出る運動を妨げられる。ロックリング１８６は、円筒形のカラー１８８を含む。ロックリングは、カラー１８８のすぐ近位に、頭部１９０を有する。頭部１９０は、おおよそ３００°の弧にわたって、カラー１８８を越えて径方向外方に突出する。ロックリング１８６はさらに、カラー１８８の向かい合った側上に配置された勾配付き表面１９２を有して頭部１９０が形成されるように、形成される。勾配付き表面１９２の向かい合った側は、頭部１９０の向かい合った弓形端部から始まる。勾配付き表面１９２の部分が頭部１９０のこれらの端部から離れるように延在するにつれて、勾配付き表面１９２は、ドリル５０の遠位端部に向かって傾く。
【００４０】
ロックリング１８６は、隣接する複数のボアを含む。ボア１９６が、カラー１８８の遠位端部から近位に延在する。ボア１９６は、ボア１９８内に開口する。ボア１９８は、ボア１９６よりも直径が小さい。ボア２０２が、ボア１９８の近位端部から近位に延在する。ボア２０２は、勾配が付けられる。したがって、ボア２０２がボア１９８から近位に延在するにつれて、ボア２０２の直径は減少する。ボア２０２は、一定直径のボア２０４内に開口する。ロックリング１８６は、ボア２０４が隣接するボア２０２の最小直径部分に等しい直径を有するように、形成される。ドリル５０を形成する構成要素はさらに、ボア２０４がスピンドル１７４の直径よりもわずかに大きい直径を有するように、形成される。ボア２０４の直径は、ロックリング１８６のボア２０４が形成された部分がスピンドル側ボア１８０上に配置されたときに、ボア２０４を画定するロックリングの内側円筒壁がボール１８４をスピンドル側ボア１８０内に保持するような直径である。より具体的には、ボール１８４は、スピンドル１７４の主たる軸方向のボア１７６内に延在するように、スピンドル側ボア１８０内に保持される。
【００４１】
ロックリング１８６は、ボア２０４から近位に延在するボア２０６を有するように形成される。ボア２０６は、ボア２０４よりも直径が大きい。ロックリング１８６は、ボア２０６がリング頭部１９０の近位端部まで延在するように、形成される。
【００４２】
ドリル５０が組み立てられると、ロックリング１８６は、リング１８６の頭部１９０がスピンドルの近位セクションを覆って配置されるように、スピンドル１７４を覆って着座される。ボア２０６内には、ばね２１０が、スピンドルとボア２０６を画定するロックリングの内側円筒壁との間に位置するように、スピンドル１７４の周りに配置される。ばねの一方の端部は、図３に見られるスピンドル溝１８１内に着座されたスナップリング２１２に接触して着座する。ばね２１０の反対側の端部は、ボア２０４と２０６との間のロックリング内部の段に接触して着座する。したがって、ばね２１２は、通常、ロックリングを遠位前方に付勢する。ロックリング１８６は、通常、ボア２０４を画定するリングの内表面がボール１８４に接触してその周りに位置決めされる位置にある。ロックリング１８６がこの位置にある場合、継手組立体はロック位置にある。
【００４３】
外殻４０２内に移動可能に配置される、図５で最も良く分かるロックアクチュエータ２１８が、ロックリング１８６をロック位置とロード位置との間で移動させられる。ロックアクチュエータ２１８は、矩形の基部２２０を有して形成される。離間された２つの平行なタイン２２２が、基部の主表面のうちの１つから外方に延在する。タイン２２２は、ロックリングカラー１８８がタイン間に着座することができるように、互いに離間される。ロックアクチュエータ２１８は、タイン２２２が共平面の勾配付き表面２２４を有するように、形成される。ドリル５０が組み立てられると、ロックアクチュエータ２１８は、ロックリングの勾配付き表面２２４が、ロックリングの勾配付き表面１９２の離間した部分に接触するように、ロックリング１８６に対して位置決めされる。
【００４４】
ロックアクチュエータ２１８はさらに、ボア２２８を有するように形成される。ボア２２８は、そこからタイン２２２が延在する基部２２０の表面から、内方に延在する。ボア２２８は、基部２２０の反対側の表面まで延在する。
【００４５】
解放ボタン２３０が、ロックアクチュエータを変位させる。解放ボタンはステム２３２を有し、ステム２３２の端部は、ロックアクチュエータ２１８の内部にあるボア２２８内に取り付けられる。解放ボタン２３０のステム２３２は、ディスプレイ４１０が取り付けられる外殻４０２にある開口部を貫通する。解放ボタンは、アクチュエータから離間される、ステムの端部上に配置された頭部２３４を有する。ボタン２３０の頭部２３４は、図３Ａで最も良く分かるように、外殻４０２に形成されたボア４０３内に位置し、かつ、外殻から外に延在する。ばね２３８が、ボア４０３内に配置されるステム２３２の部分の周りに配置される。ばね２３８の一方の端部は、端部ボア４０３を囲む環状の段に接触して着座する。ばね２３８の反対側の端部は、解放ボタン２３０と一体の頭部２３４の裏側を圧迫する。ばね２３８は、解放ボタン２３０に力を及ぼし、その結果、ボタンは、通常、アクチュエータ基部２２０がロックリング１８６から離間される位置にロックアクチュエータ２１８を保持する。ロックアクチュエータ２１８がこの位置にある場合、継手組立体はロック状態にある。
【００４６】
図１６〜図１９に見られるトランスデューサ組立体２６０は、ハウジングバレル５６の遠位端部のすぐ前方に配置される、向かい合った外殻の対をなして配置される。一方の外殻である右外殻２６２は、図２０で最も良く分かる。外殻２６２は、基部２６４を含む。半円形のアーム２６６が、基部から突出する。アーム２６６は、隣接するハウジングバレル５６の開口端内に嵌合する寸法となされる。
【００４７】
右外殻２６２は、複数の空洞を有するように形成される。１つの空洞、空洞２７０は、反対側の左外殻２８６に接触して着座する外殻２６２の面から内方に延在する。空洞２７０は、円形の形状である。円形の空洞２７２が、空洞２７０の基部から内方に延在する。空洞２７２は、空洞２７０の直径未満の直径を有する。右外殻はまた、切欠き部２７４を有する。切欠き部２７４は、空洞２７０を画定する外殻内部の円筒壁から外方に延在する。右外殻に形成された別の空洞が、チャネル２７６である。右外殻２６２は、チャネル２７６が、アーム２６６から外殻の遠位端部まで延びる長手軸に沿って中心に位置するように、形成される。チャネル２７６は、チャネルの基部がおおよそ１５０°の弧をなすように、弓形の形状とされる。チャネル２７６は、空洞２７０と交わる。チャネル２７６は、外殻２６２の内面から垂直に内方に延在する空洞２７０のすぐ下方で側壁（識別されていない）によって画定される。右外殻２６２はさらに、チャネル２７６を画定する外殻の湾曲した内壁から半円形の２つのリブ２７８が外方に延在するように、形成される。一方のリブ２７８は、空洞２７０の近位に配置される。第２のリブ２７８は、空洞２７０の遠位に配置される。
【００４８】
次に図２１を参照して説明される左外殻２８６は、トランスデューサ組立体２６０を形成する構成要素が収容される、第２の外殻である。左外殻２８６は、基部２８８を含む。図では見られないが、外殻２６２の基部２６４および外殻２８６の基部２８８の外側は、基本的に互いの鏡像である。左外殻は、基部２８８から延在するアーム２９０を含む。アーム２９０は、基本的に右外殻アーム２６６の鏡像構成要素である。
【００４９】
左外殻２８６は、複数の空洞を画定するように形成される。それらの空洞のうちの１つが、外殻の内面から内方に延在する円形の空洞２９４である。空洞２９４は、空洞２７０と同じ直径を有する。外殻２６２が互いに組み立てられると、空洞２７０，２９４は、隣接する。円形の空洞２９６が、空洞２９４の基部から内方に延在する。空洞２９６は、空洞２９４よりも直径が小さい。左外殻２８６はまた、空洞２９６の基部の内方に配置される外側チャネル２９８を有するように形成される。チャネル２９８は、全体的に矩形の形状である。チャネル２９６の近位から遠位までの幅は、空洞２９６の直径未満である。チャネル２９８は、基部２８８の底面まで延在する。円形の空洞３０２が、チャネル２９８の基部を画定する左外殻２８６の内表面の内方に配置される。左外殻は、空洞２９，２９６，３０２が同軸になるように、形成される。空洞３０２は、空洞２９６の直径未満の直径を有する。左外殻２８６はまた、外側チャネル２９８に対して凹設された全体的に矩形の内側チャネル３０４を有する。より具体的には、左外殻２８６は、空洞３０２および内側チャネル３０４が同一平面の基部を有するように、形成される。内側チャネル３０４は、アーム２９０の最も近くに配置される外側チャネルの部分から内方に延在する。
【００５０】
左外殻２８６はまた、近位から遠位に延在するチャネル３０６を有する。チャネル３０６は、右外殻チャネル２７６の鏡像である。チャネル３０６は、空洞２９４および外側チャネル２９８の一部分と交わる。左外殻２８６はまた、チャネル３０６を画定する外殻の内表面から外方に突出する２つのリブ３０８を含む。リブ３０８は、右外殻２６２と一体のリブ２７８の鏡像である。
【００５１】
外殻２６２，２８６を合わせて保持するために使用される締結具、または外殻をドリルハウジング５２に対して保持する締結具は、識別されていない。ドリル５０が組み立てられると、アーム２６６，２９０は、バレル５６の開口端内に延在する。隣接するチャネル２７６，３０６の共通の近位端部もまた、バレル５６内に開口する。青銅などの低摩擦材料で形成された、図２２を参照することにより説明されるブッシュ３１６が、隣接するチャネル２７６，３０６内に配置される。ブッシュ３１６は、近位に配置された足部３１８と、遠位に配置されかつ足部３１８の前方に離間された頭部３２４とを含む。ブッシュ足部３１８および頭部３２４は、それぞれ、先端が切り取られた外側リムを有する座金のような形状とされる。より具体的には、ブッシュ足部３１６および頭部３２４は、チャネル２７６，３０６をそれぞれ画定する外殻２６２，２９０の内表面に接触して着座する寸法となされる。ブッシュ足部３１８および頭部３２４は、それぞれ、平坦部を有する。ブッシュ足部３１８の平坦部３１９のみ、識別されている。平坦部は、チャネル２７６，３０６を画定する外殻２６２，２９０の内面に接する。この平坦部と平坦部との当接（ｆｌａｔ−ａｇａｉｎｓｔ−ｆｌａｔ  ａｂｕｔｍｅｎｔ）は、ブッシュ３１６の回転を抑制する。ブッシュ足部３１８および頭部３２４は、それぞれ、構成要素の外側曲面から内方に延在する溝３２３を有して形成される。溝３２３は、図１６で識別されている。ドリルが組み立てられると、リブ２７８，３０８は、ブッシュ溝３２３内に着座する。この溝内へのリブの着座（ｒｉｂ−ｉｎ−ｇｒｏｏｖｅ  ｓｅａｔｉｎｇ）は、外殻２６２，２８６に対するブッシュ３１６の長手方向の運動を防ぐ働きをする。ブッシュ足部３１８および頭部３２４は、それぞれ、中心に配置された貫通開口部を有する。図２２では、頭部３２４を貫通する開口部３２１のみ、識別されている。
【００５２】
同じくブッシュ３１６の一部分であるウェブ３２０が、足部３１８と頭部３２４との間に延在する。ブッシュに沿った近位から遠位への長手軸に垂直な平面における断面において、ウェブ３２０は、弓形の形状に見え、かつ、おおよそ９０°の弧をなす。ブッシュの足部３１８および頭部３２４の中心開口部は、ウェブ３２０に隣接した空間内に開口する。同じくブッシュ３２０の一部分である、図１９でのみ識別されているボス３２５が、頭部３２４の内表面から内方に延在する。ボス３２５は、開口部３２１内に延在する。
【００５３】
トランスデューサ組立体２６０は、歯車３２６を含む。歯車３２６は、円筒形の基部３２８、および、同軸で円筒形の頭部３３０を含む。頭部３３０は、基部３２８の直径よりも大きい直径を有する。１つの歯が識別されている、複数の歯３３２が、頭部３３０から径方向外方に延在する。歯車３２６を貫いて軸方向に延在するボアは、識別されていない。
【００５４】
歯車３２６は、外殻２６２，２８６の内部にある空洞内に着座する。基部３２８は、左外殻２８６の内部にある空洞２９６内に着座する。歯車頭部３３０は、隣接する空洞２７０，２９４内に着座する。歯車歯３３２は、隣接するチャネル２７６，３０６内に突出すると理解される。より具体的には、歯車歯は、ブッシュ３１６の足部３１８と頭部３２４との間に位置するように、チャネル２７６，３０６内に配置される。
【００５５】
図２３で最も良く分かるシャフト３３６が、歯車３２６を通って軸方向に延在する。シャフト３３６は、円筒形の足部３３８を含む。シャフトは、足部３３８に隣接する脚部３４０を含む。脚部３４０は、足部３３８の直径よりも大きい直径を有する。シャフトは、脚部３４０に隣接する円筒形の胴部３４２を有する。胴部３４２は、脚部の直径よりも大きい直径を有する。胴部３４２は、歯車３２６を貫いて軸方向に延在するボア内に圧入されるかまたは他の方法でしっかりと着座されるように設計されたシャフトの一部分である。シャフト３３６は、胴部から外方に突出する首部３４４を有する。首部３４４は、部分的に円筒形である形状を有する。首部の湾曲部分の曲率半径は、胴部３４２の半径未満である。同じくシャフト３３６の一部分である頭部３４６が、首部３４４から外方に延在する。頭部３４４は、部分的に円筒形である形状を有する。頭部の曲面の曲率半径は、首部３４４の隣接する湾曲部分の曲率半径未満である。
【００５６】
シャフト３３６はさらに、スロット３５０を有するように形成され、スロット３５０は、足部３３８および脚部３４０を通って長手方向に延在し、かつ、製造上の理由から胴部３４２内に短距離だけ延在する。スロット３５０は、足部３３８、脚部３４０、および胴部３４２を貫く共通の軸に中心が置かれる。シャフト３３６はさらに、首部３４４および頭部３４６が共通の平坦部３５２を画定するように形成される。明らかになるように、平坦部３５２は、組立を容易にするために頭部３４６に存在する。
【００５７】
２つの軸受組立体３５４，３５６が、シャフト３３６を、ひいては歯車３２６を、外殻２６２，２８６内に回転自在に保持する。（軸受組立体の軌道輪は識別されていない）。軸受組立体３５４は、右外殻２６２の内部にある空洞２７２内に着座される。軸受組立体３５４は、シャフト足部３３８の周りに延在する内側軌道輪を有する。軸受組立体３５４の外側軌道輪は、空洞２７２を画定する外殻２６２の内部にある円筒壁に接触して配置される。軸受組立体３５６は、左外殻２８６の内部にある空洞３０２内に着座される。軸受組立体３５６の外側軌道輪は、空洞３０２を画定する左外殻２８６の内表面に接触して着座される。軸受組立体の内側軌道輪は、シャフト頭部３４６の周りに配置される。
【００５８】
電位差計３６０が、左外殻２８６の外側チャネル２９８内に配置される。シャフト首部３４４は、電位差計を貫通して、電位差計の摺動子を変位させる。平坦部３５２は、電位差計の内部にある摺動子を回転させる、電位差計の内部にある隣接する平坦部に接する。内側チャネル３０４は、電位差計３６０まで延びる線を収容するための空洞として機能するために設けられる。内側チャネル３０４を画定する壁もまた、回転に逆らって電位差計３６０を保持する。
【００５９】
歯車３２６および電位差計３６０の摺動子の両方が、シャフト３３６に接続される。したがって、歯車３２６の回転により、電位差計摺動子の同様の変位がもたらされる。
【００６０】
トランスデューサ組立体２６０はまた、渦巻き形状のばね３６４を含む。ばね３６４は、空洞の基部と歯車頭部３３０との間に位置するように、右外殻空洞２７０内に配置される。ばね３６４の外側端部は、切欠き部２７４内に着座される。ばね３６４の内側端部は、シャフト３３６の内部にあるスロット３５０内に延在する。
【００６１】
ディスク３６２が、空洞２７０の基部を画定する右外殻２６８の内部の表面とばね３６４との間に配置される。ディスク３６６が、歯車頭部３３０とばね３６４との間に配置される。シャフト３３６が貫通するディスク３６２，３６６内の穴は、識別されていない。ディスク３６２，３６６は、ばね３６４とトランスデューサ組立体２６０の隣接する構成要素との間の低摩擦接触面を提供する。
【００６２】
図２４で最も良く分かるカニューレ３８０は、チューブ形状の構造体である。カニューレ３８０は、モータロータ１１０を貫通するボア１１７内にカニューレがぴったりと滑り込むことを可能にする外径を有する。ドリル５０を形成する構成要素はさらに、カニューレがブッシュ３１６の足部３１８および頭部３２４に形成された開口部を滑り抜けることができるように、配置される。また、カニューレは、ブッシュ３１６のウェブ３２０上を摺動することができる。カニューレ３８０の近位端部から前方に間隔を空けて、刻み目が、２つの歯が識別されているカニューレ歯３８２を与えるように、カニューレの一部分にわたって弓形に延在する。カニューレ３８０は、歯３８２が歯車歯３３２と噛合するように、成形される。カニューレは、歯がカニューレの全長のおおよそ３０％から５０％に等しい距離延在するように、形成される。
【００６３】
ルーメン３８１が、カニューレを貫いて軸方向に延在する。本発明の多くのバージョンでは、カニューレの外表面と内側のルーメンを画定する表面との間のカニューレの壁厚は、２ｍｍ以下である。本発明のより好ましいバージョンでは、この壁厚は、１ｍｍ以下である。例示されていないが、本発明のいくつかのバージョンでは、カニューレの遠位端部は、勾配を有して形成される。この勾配は、カニューレの最遠位端部におけるカニューレの壁厚がこの遠位端部の近位の壁の厚さにすら満たないような勾配である。
【００６４】
カニューレ３８０はまた、カニューレに沿って長手方向に延在する溝３８４を有するように形成される。溝３８４は、歯３８２が形成される表面とは反対側のカニューレの表面からカニューレ内に延在して示されている。カニューレ３８０はまた、複数の長円形の貫通開口部３８６を有して形成され、２つの開口部が識別されている。貫通開口部３８６は、歯３８２の前方に配置される。開口部３８６は、カニューレを通って軸方向に延在するルーメン３８１まで延在する。本発明のドリル５０が作動されると、貫通開口部３８６はポートとして機能し、このポートを通して、くり抜かれた材料がカニューレ３８０から排出される。
【００６５】
カニューレ３８０は、ブッシュ３１６内に摺動可能に取り付けられる。カニューレ３８０は、ブッシュ頭部３２４およびブッシュ足部３１８を貫通する。カニューレは、ブッシュ頭部３２４にある貫通開口部３２１を出て遠位前方に延在する。ブッシュ内に取り付けられるカニューレの特定の部分は、歯３８２が形成されるカニューレの部分である。歯３８２は、歯車歯３３２と噛合する。カニューレ３８０がドリルに取り付けられると、ブッシュウェブ３２０から外方に突出するボス３２５は、カニューレと一体の溝３８４内に着座する。このボスが溝に入る構成（ｂｏｓｓ−ｉｎ−ｇｒｏｏｖｅ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）により、カニューレ３８０は、ドリル５０の残りの部分に対して近位から遠位への長手軸の運動を行うことができると同時に、ドリルの残りの部分に対するカニューレの回転が抑制される。
【００６６】
ばね３６４は、シャフトを、ひいては歯車３２６を回転させるトルクをシャフト３３６に与えることも、理解されるべきである。トルクは、図１６の斜視図から見たときに時計方向に回転するようにシャフトを付勢する。歯車３２６の回転は、カニューレの運動を生じさせる。より具体的には、カニューレは、ドリルハウジング５２から離れるように、遠位前方に変位される。カニューレの運動は、歯車歯３３２がカニューレ歯３８２の近位にあるカニューレの歯のない部分に接したときに停止する。この歯車歯とカニューレの外表面との当接は、歯車３２６のさらなる回転を阻止する。
【００６７】
ディスプレイ４１０は、図２で最も良く分かる外殻４０２内に収容される。外殻４０２は、バレル５６の近位端部に取り付けられる。ディスプレイ４１０は、外殻の近位端部から近位の方を向くように、外殻に取り付けられる。外殻４０２、ディスプレイ４１０は、本発明のドリルの他の構成要素のように、ドリルを滅菌するのに用いられる過程の過酷さに耐えることができる構成要素で構成され、そのため、ドリルは、外科術に使用することができる。典型的には、ドリル５０は、高圧滅菌過程への暴露に耐えることができるように構成される。高圧滅菌過程では、ドリルは、１２５℃の温度および２ｂａｒの圧力で、蒸気（水蒸気）で飽和した雰囲気内に置かれる。
【００６８】
図２５は、ドリルビット４５０によって形成されたボアの深さの指標をカニューレの位置に基づいて提供する、ドリル５０の基本的な電気的構成要素を示す。適切な電位の駆動信号がボア深さ表示構成要素に供給されることを確実にする電圧調整構成要素は、識別されていない。ボア深さに関する情報を提供する構成要素は、電位差計３６０を含む。電位差計３６０の一方の端部に、電圧が印加される。電位差計３６０の反対側の端部は、アースされる。電位差計の摺動子に存在する電圧は、信号プロセッサ４０８に印加される。信号プロセッサ４０８に取り付けられたゼロイングスイッチ４０６も示されている。図では、スイッチ４０６は、ディスプレイ外殻４０２に取り付けられて示されている。
【００６９】
信号プロセッサ４０８は、例示されていない複数の構成要素を含む。それらの構成要素には、記憶装置が含まれる。ボア深さの指標を生成するためにドリル５０によって必要とされる命令およびデータが、記憶装置に内蔵される。信号プロセッサ４０８はまた、クロックまたはタイマを含むが、その目的は以下で明らかになる。
【００７０】
電位差計３６０の摺動子と電位差計の一方の端部との間に存在する電圧の変化、およびゼロイングスイッチ４０６からの信号に基づき、信号プロセッサ４０８は、ドリルビット４５０によって形成されたボアの深さを表すデータを生成する。ボア深さを表す信号が、ディスプレイ４１０に印加される。
【００７１】
次に、図２６を参照することにより、ドリルビット４５０の特徴が説明される。ドリルビットは、細長いシャフト４５８を含む。本発明の構成要素は、ドリルビットシャフト４５８が、カニューレルーメン３８１の直径におおよそ０．０２から０．２５ｍｍ満たない直径を有するように、構成される。それら２つの構成要素の相対的な寸法決めにより、ドリルビット４５０は、カニューレ３８０内で自由に回転するとともに長手方向に移動することができる。シャフト４５８の近位端部において、カニューレは、足部４５２を有する。足部４５２は、ドリルビット４５０を貫く近位から遠位への長手軸に垂直な断面において、多角形の形状である。より具体的には、足部４５２は、隣り合った側面間のコーナ部分が駆動スピンドル１７４の歯１７８間に嵌まることができるように、成形される。この面と歯が接触する構成（ｆａｃｅ−ａｇａｉｎｓｔ−ｔｅｅｔｈ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）は、駆動スピンドル１７４からドリルビット４５０へのトルクの伝達を促進する。
【００７２】
足部４５２の前方で、シャフト４５８に溝４５６が形成される。溝４５６は、シャフトの外表面から内方に延在し、かつ、シャフトを囲んで円周方向に延在する。ドリルビット４５０は、溝４５６が弓形形状を有するように、形成される。より具体的には、ドリルビット４５０は、溝４５０がボール１８４を受け入れることができるように、形成される。
【００７３】
ドリルビット４５０の遠位端部は、フルート４６０を有して形成され、１つのフルートが識別されている。フルート４６０は、ボアを形成するためにドリル５０が使用される組織、典型的には骨をくり抜くように設計される。ドリルビット４５０の遠位端部の幾何形状を含む、フルート４６０の幾何形状は、本発明に含まれない。
【００７４】
本発明のドリル５０を使用するための準備は、多くの場合、ドリルビット４５０をドリルに解放可能に取り付けることから始まる。この過程を行うために、ボタン２３０が内方に押される。それにより、ドリルバレル５６を貫く長手軸に垂直な平面に沿って、ロックアクチュエータ２１８が横方向に移動する。勾配付き表面２２４は、ロックリング１８６の隣接する勾配付き表面１９２に逆らって移動する。ロックリング１８６に逆らうロックアクチュエータ２１８によって与えられる力は、ロックリングをロック位置に保持するためにばね２１０がロックリングにもたらす力を克服するのに十分である。したがって、ロックリング１８６は、近位に付勢される。ロックリング１８６のこの運動の結果として、ボア２０４を画定するリングの部分は、スピンドル側ボア１８０およびボール１８４から離れるように近位に移動する。ボール１８４は、スピンドル主ボア１７６から外へ出ることができる。継手組立体は、ロード状態にある。
【００７５】
このドリルビット４５０をドリルに結合する過程中、カニューレがドリルバレル５６内へ後退するように、カニューレ３８０を近位に押すことが必要とされ得る。指の力は、カニューレを伸長位置に保持するためにばね３４６がカニューレにもたらす力を克服するのに十分である。
【００７６】
継手組立体がロード状態になると、ドリルビット４５０は、ドリル５０に挿入される。ドリルビット４５０は、カニューレ３８０を通して挿入される。ドリルビット４５０の近位部分がロータを通り越えて近位に移動すると、ドリルビットのこの部分は、歯車列１４２の内部にあるボア１５０，１４２を通って、駆動スピンドル１７４内まで移動する。ドリルビット４５０のこの位置決めの結果として、ドリルビット足部４５２の隅部は、駆動スピンドル１７４の歯１７８間に着座する。ドリルビット４５０がそのように固定されると、ボタン２３０に印加された指の力が解放される。ばね２３８が、解放ボタン２３０およびロックアクチュエータ２１８をロック状態に戻す。次いで、ばね２１０が、ロックリング１８６を付勢して、元のロック状態にする。ロックリング１８６の運動の結果として、ボア２０２を画定するリングの勾配付き表面は、ボールに押し付けられる。このロックリングとボールとの当接により、ボールは、完全にボア１８０内に着座した位置に付勢される。ロックリング１８６がロック位置まで完全に戻ると、ボール１８４は、ボア２０４を画定するロックリングの表面により、外方への運動を制限される。したがって、ボール１８４は、ドリルビット４５０の内部にある溝４５６内にロックされる。ボール１８４が溝４５６内に着座することにより、ドリルビットが駆動スピンドル１７４に対して保持される。
【００７７】
ドリルビット４５０が駆動スピンドル１７４に対してロックされると、カニューレ３８０を後退位置に保持するために使用される力が、解放される。ばね３６４によって生成されたトルクは、カニューレを伸長位置に戻す歯車３２６の回転をもたらす。カニューレ３８０がそのように位置決めされると、カニューレの遠位端部は、ドリルビット４５０の遠位端部から前方に短い距離だけ離れた所に配置される。この距離は、典型的には、１ｃｍ未満である。
【００７８】
ドリルビット４５０がハウジング５２に取り付けられたときに、ドリルビットは、カニューレ３８０がそこから遠位前方に延在するのと同じ開口部であるブッシュ頭部３２４にある開口部３２１を通ってハウジングから外に延在することも、理解されるべきである。
【００７９】
必要であれば、ドリル５０は、電池または電力制御卓などの電源に接続される。
【００８０】
ドリル５０を使用に向けてセットするために、ドリルはまず、カニューレ３８０の遠位端部がその周りでボアが形成される骨の表面に接するように、位置決めされる。プレートなどの外科用インプラントの下にボアが形成される場合、インプラントが位置決めされた後、ドリルは、カニューレがインプラントの露出面に接するように、位置決めされる。インプラントは、ボアを形成するためにドリルビットが押し通される開口部を有して形成されている。このドリル５０の最初の位置決めにより、カニューレ３８０は、さらなる前進を阻止される。
【００８１】
カニューレ３８０は前進を阻止されているが、ドリルビット４５０を、ひいてはドリル５０を遠位前方に進めることがなおも可能である。これは、ばね３６４が歯車３２６の反時計方向回転を抑制するのに十分な力を及ぼさないためである。したがって、カニューレが位置決めされると、ドリルの位置決めは、ビットの遠位端部がそれを貫いてボアが形成される組織の表面に突き当たるまで、カニューレを通るドリルビット４５０の前進を継続する。
【００８２】
このステップ、および、それに続く実際に骨に穴を開けるステップでは、視覚的には、カニューレがドリル５０内へ後退しているかのように見える。実際には、カニューレ３８０は動いていない。ドリル５０は、カニューレ３８０上を前進する。
【００８３】
ドリルビット４５０と標的組織との当接により、ドリル５０のさらなる前進が阻止される。この時点で、ドリルは、組織に所望のボアを形成するようにセットされている。この時点で、ゼロイングスイッチ４０６が押し下げられるが、これは図２７Ａのステップ４８２である。ゼロイングボタンが押し下げられたことを示す信号を受信したことに応答して、プロセッサ４０８は、電位差計３６０の摺動子に存在する電圧を、処置のためのゼロ状態電圧として記憶する。
【００８４】
ドリルビット４５０を前進させるために、外科医は、適切なトリガ１３８または１３９を押圧する。この説明のために、トリガ１３８が押圧されたときには、制御モジュール１４０により、ビットを骨内に進ませるビットの回転であるドリルビットの前進回転をもたらす駆動信号がモータに印加されることが、想定されている（ステップは図示せず）。
【００８５】
ステップ４８４において、ドリルビットが骨内に進められるにつれて、ドリルハウジング５０およびハウジング内部の構成要素は、ドリルビットと共に前進する。カニューレ３８０は、カニューレとボアが形成されている組織または組織の周囲のインプラントとの継続的な当接により前進を阻止されることが、想起される。ドリルハウジング５２の運動の結果として、歯車３２６は、カニューレ３８０上での歯車の運動により、引き続き回転される。歯車の回転は、電位差計３６０の摺動子の同様の変位をもたらす。それにより、ゼロ状態電圧に対する電位差計の電圧出力の変化が生じる。ステップ４８６は、電位差計の摺動子の電圧の測定、および測定が行われた時刻を表す。ステップ４８６の一部として、電圧測定が行われた時刻も記録される。それらの時刻データは、ドリル５０の内部にあるタイマまたはクロックからの時刻またはクロックのデータに基づく。ステップ４８８は、信号プロセッサによるそれら２つの電圧間の差の計算である。この第２の電圧は、現状電圧（ｐｒｅｓｅｎｔ  ｓｔａｔｅ  ｖｏｌｔａｇｅ）と呼ばれる。
【００８６】
現状電圧とゼロ状態電圧との間の差に基づき、プロセッサ４０８は、ステップ４９０において、ドリルビット４５０によって形成されているボアの現在の深さを判定する。本発明のいくつかのバージョンでは、この判定は、この電圧差をアルゴリズム内への入力変数として使用することによって行われる。このアルゴリズムの出力値は、ボアの現在の深さである。あるいは、ステップ４９０における現在のボア深さの判定は、ルックアップ表一式を参照することによって行われる。それらの表において、入力値は電圧差であり、出力値はボア深さである。
【００８７】
ステップ４９０において計算される実際値は、静的なカニューレ３８０上を前進した歯車３２６の円周距離の測度であることが、理解されるべきである。この距離は、ゼロボタンが押圧されてからカニューレの遠位端部を越えてドリルビット４５０が前進した距離に対応する。以下で論じられるように、この距離は、一般に、しかし常にではないが、ドリルビット４５０が当てられる組織におけるボアの深さである。
【００８８】
ステップ４９０の一部として、信号プロセッサは、それぞれのボア深さの判定が行われた時刻を示すデータを記録する。これらの時間データは、電圧測定が行われた時間に基づく。
【００８９】
ステップ４９２は、プロセッサが現在のボア深さの測定値をディスプレイ４１０上に提示するステップである。
【００９０】
ドリル５０が前進するにつれて、カニューレ３８０は、トランスデューサ組立体２６０を収容する外殻２６２および２８２内へまたそれらを越えて後退するように見える。カニューレの近位セクションは、ロータボア１１７内へ後退する。カニューレ３８０は、ドリル５０がカニューレ上を前進することを可能とされる範囲を限定する構成要素を備えることが多い。これは、急速に回転する出力シャフト１２８が静的なカニューレ３８０を圧迫することを防ぐためである。本発明のいくつかのバージョンでは、この構成要素の当接を防ぐために、静的なリング（図示せず）が、カニューレ上に配置されて、カニューレに堅固に取り付けられる。リングは、ドリル５０がカニューレの特定の距離を前進すると、ドリルの前面、実際にはブッシュ頭部３２４の前面がこのリングに当接するように、位置決めされる。このドリルとリングとの当接（ｄｒｉｌｌ−ａｇａｉｎｓｔ−ｒｉｎｇ−ａｂｕｔｍｅｎｔ）により、出力シャフト１２８がカニューレ３８０を圧迫する位置までドリルが前進することが防止される。
【００９１】
典型的には、ドリル５０は、少なくとも１ｃｍ、より典型的には少なくとも５ｃｍ、より好ましくは少なくとも１０ｃｍ、カニューレ上を前進することができるように設計される。本発明の大抵のバージョンでは、ドリル５０は、少なくともドリルが形成することを意図された最も深いボアの深さを０．５ｃｍ上回る距離に等しい距離だけカニューレ上を前進することができるように設計される。
【００９２】
ステップ４９４において、プロセッサ４０８は、現在のボア深さがそれまでに記憶された最深ボア深さを上回っているかどうかを判定する。ステップ４９４の評価の結果が正であった場合、プロセッサは、ドリル５０はドリルビット４５０が前進している状態にあると見なす。ステップ４９６において、プロセッサは、最深ボア深さの値を、今しがた計算した現在のボア深さに再設定する。
【００９３】
ステップ４９４の評価の結果が正であった場合に実行される別のステップは、突抜け深さ（ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ  ｄｅｐｔｈ）を判定するステップ４９８である。突抜け深さは、ドリルビットが骨を突抜けた瞬間のボアの深さである。したがって、突抜け深さは、骨内に完全に形成されたボアの深さである。本発明のいくつかのバージョンでは、突抜け深さを判定するために使用される１つの変数は、最深ボア深さが達せられた時刻である。本発明のそれらのバージョンでは、突抜け深さは、ドリルビットが最深ボア深さにあったときより前の定刻における最深ボア深さである。
【００９４】
この関係性の背後にある論理は、図２８のプロット５３０を参照することによって説明される。プロット５３０は、トランスデューサ組立体により経時的に測定されたときのボアの深さを表す。プロットのセクション５３２は、ドリルビット４５０が骨を通して進められるときにボアの深さが比較的低速度で経時的に増大することを表す。セクション５３２におけるくぼみ５３４は、ビット４５０が骨を通して進められている間に、ドリルビットの現在の深さが一時的にボア深さ未満になる場合がある得ることを表す。これは、外科医が一時的にドリルビット４５０を後退させ、次いでドリルビット４５０をセットし直した場合に起こり得る。期間５３３中、ビットが後退されてからドリルビット先端が骨と再び係合するまで、ステップ４９４の評価の結果は負となる。
【００９５】
点５３８は、ドリルビット４５０が骨を突抜けるときのボア深さおよび時間を表す。この時点では、外科医は、ビット４５０を前進させるために、依然としてドリルに軸方向の力を印加している。したがって、突抜けが起こると、ドリルビットは、短期間にわたって引き続き前進する。軟組織は、ビットの前進に対する抵抗力が骨よりも低い。したがって、この期間中のビット４５０の前進は、それまでに前進が生じた速度よりも高速度でのものある。ビットのこの高速度での前進は、プロット５３０のセクション５４０によって表される。点５４２は、外科医がドリルビットを前進させるのを止めたときのボア深さおよび時刻を表す。この深さは、最終貫入深さと呼ばれる。この深さは、ステップ４９６の最後の実行において設定される最深ボア深さ値である。
【００９６】
プロット５３０のセクション５４４は、ドリルビット４５０を患者から完全に引き抜くことを表す。点５４６は、ドリルビットの引き抜きおよびカニューレ３８０上からのドリル５０の後退の結果として、プロセッサ４０８がボア深さをゼロ深さ状態に戻っているものと計算することを表す。この引き抜き過程では、外科医は典型的にはドリルビットを作動させることが、理解されるべきである。多くの場合、外科医は、ドリルビット４５０を逆向きに駆動することによってこのステップを行う。本発明の説明されたバージョンでは、モータ６０は、トリガ１３９を押圧することにより、逆向きに回転される。
【００９７】
本発明の１つのバージョンでは、ステップ４９８の判定は、外科医がドリル４５０の最終的な後退を開始する点５４２における時刻がその終わりである時間枠の開始時刻に基づく。この時間枠は、括弧５３５によって表される。この時間枠の開始時刻は、ボア深さプロット５３０上の点５３６によって表される。この時間枠の開始時刻は、突抜けが生じた時点５３８より前である。しかし、プロット５３０上の点５３６のこの時間枠の始まりにおける切削器具深さ（ｂｕｒ  ｄｅｐｔｈ）と点５３８における切削器具深さとの間の誤差の限界は、典型的には、ドリルビット突抜け時におけるボア深さの測度を提供するための精度の許容範囲内である。
【００９８】
したがって、ドリルビット４５０が引き続き組織を通って前進すると、プロセッサ４０８はステップ４９８を実行し続ける。ステップ４９８の各実行において、最深ボア深さが測定された時刻を時間枠に対する最終時刻として最初に割り当てることより、突抜け深さが判定される。この最終時刻に基づき、開始時刻を判定するために、一定の時間値である時間枠の時間値が最終時刻から差し引かれる。次いで、この時間枠に対する開始時刻におけるボア深さに、突抜け深さの値が割り当てられる。ボアが骨を貫いて増大されている限りは、ステップ４９８の複数回の実行において判定される突抜けボア深さは、突抜けボア深さと骨における実際のボアの深さのどちらも表さないことが、理解されるべきである。ドリルビット４５０がいつ最終貫入深さに達したかに基づく、ステップ４９８の最後の実行中になされる深さ判定のみが、突抜け時での骨の実際の深さを表す。
【００９９】
ステップ４９８からステップ４８６への折り返しは、ボア深さの測定、現在のボア深さの表示、測定された深さが最深深さであるかどうかの判定、および、突抜け深さの計算が、ドリルビット４５０が骨を通して進められている間に繰り返し生じることを表す。
【０１００】
ステップ４９４の評価の結果が負であった場合、外科医は、ドリルビット４５０を一時的に後退させたか、またはボアを穿孔する過程を完了させたかのどちらかである。どちらの状況でも、ステップ４９４〜４９８は実行されない。
【０１０１】
代わりに、ステップ５０４が実行される。ステップ５０４では、プロセッサは、現在のボア深さの測定に基づいて、ドリルビットが骨の表面に対してゼロ深さまで後退されたことをドリルビットの測定が示すかどうかを評価する。
【０１０２】
ステップ５０４の評価の結果が負であった場合、プロセッサ４０８は、ドリルが、ドリルビットが一時的に後退された状態、つまりくぼみ５３４の期間５３６、または、ドリルビットが完全に後退させられている状態、つまりプロット５３０のセクション５４４の期間にあると見なす。どちらの場合でも、ドリルビット４５０は、依然として骨内にある。プロセッサ４０８は、ステップ４８６に折り返す。
【０１０３】
ステップ５０４の評価の結果が正であった場合、ドリルビット４５０は、骨から完全に後退されている。プロセッサ４０８は、この状態にあるドリル５０を、ボアが骨に完全に形成されたことの表れとして解釈する。したがって、ステップ５０６において、プロセッサは、最後に計算された突抜け深さを骨内のボアの測定された深さとしてディスプレイ上に提示する。
【０１０４】
したがって、本発明のドリル５０は、形成するためにドリルが使用されるボアの深さを正確に表すデータを提供し、かつ、ドリルビットの眺めまたはドリルビットの周囲の組織の眺めに顕著に干渉することなくそれらのデータを提供する。
【０１０５】
図２９は、本発明のドリル５０がどのようにしてドリルガイド５５０と共に使用され得るかを示す。ドリルガイド５５０は、骨の一部分の外表面にロック式プレート（ｌｏｃｋｉｎｇ  ｓｔｙｌｅ  ｐｌａｔｅ）を保持するために使用されるねじを受け入れるように設計されたボアを形成するためにドリル４５０が使用されるときに、使用される。このタイプのプレートは、骨の骨折した部分を合わせて保持するために使用される。ロックプレートは、ねじを受け入れるように設計された小さな貫通開口部を有して形成される。貫通開口部は、開口部に嵌合されたねじをプレートに対して保持するように設計されたねじ切り部を備える。
【０１０６】
図２９および図３０で明らかであるドリルガイド５５０は、全体的に円筒形の形状である。足部５５２が、ドリルガイド５５０の最遠位セクションを形成する。足部５５２の外表面は、ねじ切り部（識別されていない）を有して形成される。足部ねじ切り部は、プレート開口部内のねじ切り部と係合するように設計される。これは、ドリルガイド５５０がプレート開口部のそれぞれの中に一時的に固定されることを可能にする。ドリルガイドは、足部５５２の近位に主要部５５４を有する。主要部５５４は、足部５５２の外径よりも大きい外径を有する。首部５５６が、主要部５５４の近位端部から後方に延在する。ドリルガイド５５０は、首部５５６の前方に頭部５６０を有する。頭部５６０は、ドリルガイド５５０の最大径のセクションである。
【０１０７】
遠位ボア５６４が、足部５５２および主要部５５４を貫いて延在し、かつ、首部５５６内に短い距離だけ延在する。遠位ボア５６４は、カニューレルーメン３８１のように、ドリルビットがボア５６４内で回転することができるように、ドリルビット４５０を受け入れる寸法となされる。遠位ボア５６４は、近位ボア５６８内に開口する。ドリルガイド５５０は、近位ボア５６８が遠位ボア５６４の直径よりも大きい直径を有するように、成形される。より具体的には、近位ボア５６８は、カニューレ３８０がボア５６８内にぴったりと滑り込むことを可能にする直径を有する。近位ボア５６８は、ドリルガイド５５０の近位端部である頭部５６０の近位端部まで、首部５５６および頭部５６０を貫通する。
【０１０８】
ドリルガイド５５０はさらに、足部の近位で複数の長円形の開口部５６６が主要部５５４を通って遠位ボア５６４内まで延在するように、形成される。開口部５６６は、カニューレ３８０の内部にある開口部３８６と同じ機能を果たす。
【０１０９】
ドリルガイド５５０を伴うドリル５０が、あたかもドリルがドリルガイドを伴わずに使用されるかのように最初にドリルを構成することによって使用される。ドリルガイド５５０の足部５５２は、それに隣接してボアが形成されるプレートのボアホールのうちの１つにねじ込まれる。プレートが適切に位置決めされると、ドリルビット４５０は、最初にボア５６８に挿入され、次いでドリルガイド５５０のボア５６４に挿入される。
【０１１０】
この過程が進行すると、カニューレ３８０は最終的に、ボア５６４と５６８との間の、ドリルガイドの内部にある段に当接する。このカニューレ３８０の当接は、カニューレがドリルビット４５０と共に同時に前進することを阻止する。ドリルビットおよびドリルが引き続き前進すると、ドリルの前進により、ドリルはカニューレ３８０上を移動する。歯車３２６は、歯車がカニューレ３８０上を前進するにつれて回転する。
【０１１１】
最終的に、ドリルビット４５０は、ドリルビットが当てられるべき骨に当接する。このビットと骨との当接は、ドリルビットおよびドリル５０のさらなる前進を阻止する。この時点で、ドリル５０は、骨にボアを形成するようにセットされている。図２７Ａおよび図２７Ｂに関して説明された過程が、ボアを形成すると同時にボア深さの測度を提供するために行われる。このドリル５０の使用中、ドリルおよびドリルビット４５０が前進されているときに、カニューレはカニューレとドリルガイドの内部にある段との継続的な当接によって静的に保持されることが、理解されるべきである。したがって、ステップ４８２において、ドリルが、カニューレがドリルガイドの内部にある段に当接し、かつ、ドリルビットが下層にある骨に最初に当接した状態にあるときに、カニューレ位置のゼロ化が行われる。ステップ４８８およびステップ４９０において、計算された電位差計の電圧の差は、この場合も、ドリル５０がカニューレの遠位端部に向かって前進した距離を表す。この距離は、この場合も、ドリルビットが骨内に形成したボアの深さに対応する。
【０１１２】
ドリルガイド５５０を提供することにより、それに隣接してボアが形成されるプレートに対してドリルビットを精密に配向するように、本発明のドリル５０を使用することができる。これは、得られるボアがプレートのねじ山に対して正確な配向を有することを確実にする。
【０１１３】
図３１は、本発明のドリルのための代替的なハウジング５８２を示す。本発明のこのバージョンでは、ディスプレイ５８４が、トランスデューサ組立体を収容するハウジングの部分に取り付けられる。
【０１１４】
図３２は、本発明の代替的なドリル５０ａの一部分を示す。図３２では、ドリルビットは、モータロータ内に配置されて示されていない。ドリル５０ａは、上記のハウジング５８２およびディスプレイ５８４を含む。
【０１１５】
ドリル５０ａはまた、モータ６０ａを含む。モータ６０ａは、最初に説明されたモータ６０と実質的に同一である。モータ６０ａは、追加の構成要素である、図３３で最も良く分かる静的なカニューレ６０２を含む。静的なカニューレ６０２は、チューブ状の主要部６１０を含む。主要部６１０は、ボア１１７を画定するロータ１１０の内表面の直径未満の外径を有する。主要部６１０の近位端部では、リング様の頭部６０８が、径方向外方にかつ主要部を囲むように円周方向に突出する。頭部６０８の外側円筒面は、典型的にはねじ切り部（図示せず）を備える。より具体的には、頭部６１０は、前キャップボス７０の内部にあるボア７２内に着座する形状となされる。同じくチューブ様の尾部６１２が、主要部６１２の近位端部から近位に延在する。不動のカニューレ６０２は、尾部が主要部６１０の外径未満の外径を有するように、形成される。より具体的には、尾部６１２の外径は、尾部が、ボア１６２を画定するキャリア１５６のボス１５８の内部の表面内に着座しかつそこから内方に離間され得るような外径である。静的なカニューレ６０２はさらに、尾部６１２を通って延在するボア６１８を画定する内壁が、ドリルビット４５０が尾部内に着座しかつ自由に回転することを可能にするのに十分な直径を有するように、形成される。
【０１１６】
静的なカニューレ６０２は、カニューレを貫いて軸方向に延在している、隣接する２つのボアを有する。ボア６１６が、頭部６０８の遠位端部から、頭部を貫いて主要部６１０の近位端部まで、近位に延在する。ボア６１６は、ボア６１８内に開口する。ボア６１８は、カニューレ６０２の尾部６１２を貫通し、かつ、カニューレの近位端部において開口部を形成する。ボア６１８は、ボア６１６の直径未満の直径を有することが、理解されるべきである。
【０１１７】
モータ６０ａが組み立てられるときに、不動のカニューレ６０２は、カニューレ主要部６１０がロータボア１１７内に着座するように、モータに挿入される。このカニューレ６０２がロータ１１０内に着座することの結果として、カニューレ尾部は、キャリア１４８のボア１５０を通って、ボス１５８の内部のボア１６２内まで延在する。Ｏリング１６６は、カニューレ尾部６１２の外表面を圧迫する。
【０１１８】
本発明のこのバージョンでは、前キャップ６２は、ボア７２を画定するボス７０の内表面がねじ切り部（図示せず）を有して形成されるように、形成される。不動のカニューレ６０２は、カニューレ頭部６０８を囲むねじ切り部がボス７０の内部にあるねじ切り部と係合するようにカニューレ６０２を回転させることにより、ロータボア１１７内にしっかりと固定される。
【０１１９】
ドリル５０ａは、最初に説明されたドリル５０が使用されるのと同じように使用される。使用に際して唯一認められる違いは、ドリルビット４５０がドリル５０ａに嵌合されるときに、ビットが、スピンドル１７４内に延在する前に、静的なカニューレ６０２の内部にあるボア６１６および６１８を貫通することである。
【０１２０】
ドリル５０ａの利点は、静的なカニューレ６０２が、周囲環境とモータ６０ａの可動構成要素との間の障壁として機能することである。この障壁は、ドリル５０ａが用いられるときに存在する流体およびデブリがモータ６０ａの可動構成要素と接触するのを防ぐ。
【０１２１】
上記のことは、本発明の１つの特定のバージョンを対象とする。本発明の他のバージョンは、説明されてきたのとは異なる特徴を有し得る。
【０１２２】
例えば、本発明の代替的なバージョンでは、モータは、空気モータまたは油圧モータとされ得る。
【０１２３】
さらに、ドリルから前方に延在するプローブがドリルビットを基本的に円周方向に包囲するカニューレであることは、本発明の全てのバージョンにおいて要求される訳ではない。本発明の代替的なバージョンでは、プローブは、ドリルビットの周りに比較的小さい弧をなすロッドとされ得る。あるいは、プローブは、弧状に離間された複数のロッドで構成され得る。本発明のそれらのバージョンでは、より大きな弧をなす止め具が、ロッド（または複数のロッド）の遠位端部に配置され得る。本発明のこのバージョンの利点は、このタイプのプローブが、ドリルビット４５０が当てられる部位の眺めを、本発明の主要な説明されたバージョンのカニューレよりもさらに小規模にしか妨げないことである。一般に、本発明の大抵のバージョンにおいて、プローブの少なくとも最遠位１０ｍｍの部分内、より具体的にはプローブの少なくとも最遠位１５ｍｍの部分内では、ドリルビットに隣接する表面であるプローブの内表面はドリルビットから２ｍｍ以下離間されることが、理解されるべきである。プローブの少なくとも最遠位１０ｍｍ内、より好ましくはプローブの最遠位１５ｍｍ内では、ドリルビットから最も遠くに離間される表面であるプローブの外表面は、ドリルビットから最大で５ｍｍ離れて配置される。
【０１２４】
同様に、本発明は、プローブに対するドリルの変位を測定するトランスデューサ組立体が歯車を含み、その歯車が歯車の回転を測定するプローブまたは電位差計と係合するドリルに、限定されるものではない。本発明の代替的なバージョンでは、線形可変差動変成器が、プローブに対するドリルの相対運動を測定しかつその運動を表す信号を提供するトランスデューサとして機能し得る。センサ信号は、センサに対する磁石の相対位置に基づいて変化する。信号プロセッサは、このセンサ信号の変化に基づいて、プローブに対するドリルの運動を判定することができる。
【０１２５】
カニューレ３８０が歯３８２を備える本発明のバージョンでは、トランスデューサは、歯がセンサのそばを通過するのに応じて信号を生成するトランスデューサとされ得る。１つのそのようなセンサは、Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ、ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓのＡｌｌｅｇｒｏ  ＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍｓから入手可能なＡＴＳ６０５ＬＳＧ  Ｄｕａｌ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｐｅｅｄ  Ａｎｄ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ  Ｓｅｎｓｏｒである。本発明のこのバージョンでは、歯３８２がトランスデューサのそばを通るたびに、トランスデューサは、別々のパルス信号を出力する。トランスデューサによって放出されるパルスの数は、センサを通過する歯の数を表すものである。センサを通過する歯の数は、ドリル５０がカニューレ３８０上を前進した距離に対応する。
【０１２６】
あるいは、センサは、光学センサとされ得る。本発明のそれらのバージョンでは、プローブは、センサによって読み取られ得る印を有して形成される。第２の構成要素に対する１つの構成要素の運動を表す信号を提供することができる他のセンサも、用いられ得る。
【０１２７】
さらに、ディスプレイ４１０を含めて、トランスデューサ組立体２６０の構成要素のうちのいくつかまたは実質的に全てが、ドリルハウジング５２に取り外し可能に取り付けられることが、本発明の範囲に含まれる。本発明のそれらのバージョンの利点は、それらの取り外し可能な構成要素が、度重なる滅菌過程の過酷さに耐えるように設計されなくてもよいことである。本発明のいくつかのバージョンでは、プローブは、トランスデューサ組立体を含む取り外し可能なモジュールに組み入れられる。本発明のさらに他のバージョンでは、プローブは、ドリルハウジングに取り外し可能に取り付けられる。
【０１２８】
本発明のいくつかのバージョンでは、カニューレ３８０の溝３８４である、プローブの外表面に沿って横方向に延在する細長い溝は、プローブの近位端部より遠位の位置から始まるか、またはプローブの遠位端部より近位の位置で終端し得る。本発明のそれらのバージョンでは、ボス３２５と溝の端部との当接により、ドリルに対するプローブの運動が制限される。
【０１２９】
同様に、それを通ってカニューレ３８０およびドリルビット４５０の両方が遠位前方に延在するドリルハウジング５２内の共通の開口部は、必ずしも摺動可能な運動のためにカニューレを支持するブッシュに存在していなくてもよいことが、理解されるべきである。同様に、この共通の開口部は、必ずしもトランスデューサ組立体の一部を形成する構成要素に形成された開口部でなくてもよい。
【０１３０】
ブッシュそのものに関して、ブッシュは、必ずしも本発明の主要なバージョンに関して説明された単体の組立体でなくてもよい。本発明のいくつかのバージョンでは、ブッシュは、プローブの長手方向の運動を可能にすると同時にドリルビット４５０の軸から離れる運動を抑制するようにプローブを保持する、２つ以上の離間した部材で構成され得る。この撓みは、生じることが許容された場合、ボア深さの正確な測度を提供するドリルの能力に悪影響を与え得る。この撓みを許容することに関するより深刻な影響は、回転するドリルビットをプローブが圧迫することになり得ることである。一般に、プローブの撓みを抑制するには、ブッシュ組立体は、少なくとも１ｃｍの長さ、より多くの場合少なくとも１．５ｃｍの長さ、さらにより好ましくは少なくとも２ｃｍの長さの距離に沿って、プローブが横方向運動つまり左右の運動をするのを抑えるべきであると考えられる。
【０１３１】
同様に、プローブを遠位前方に付勢する力を提供するために、説明された渦巻きばね以外のデバイスが、本発明のドリルに組み込まれてもよい。本発明のいくつかのバージョンでは、この力は、プローブに長手方向の力を直接印加するばねによって提供され得る。この付勢力を提供する組立体が、プローブを遠位前方に付勢するために磁気または電磁気の力に依存する組立体であることが、同様に本発明の範囲に含まれる。したがって、プローブを遠位前方に付勢する付勢部材であってトランスデューサ組立体と一体ではない付勢部材を提供することが本発明の範囲に含まれることが、理解されるべきである。したがって、例えば、トランスデューサ組立体が説明されたトランスデューサ組立体とは異なる本発明の一バージョンでは、プローブを遠位前方に付勢する付勢部材は、トランスデューサ組立体の一部ではない場合がある。これは、トランスデューサ組立体が光学センサである場合、付勢部材は、プローブの近位部分を押すロータボア内に配置されたつる巻きばねとされ得る。
【０１３２】
伝動装置と呼ばれることもある歯車列が、モータロータとドリルビットをモータに解放可能に保持して回転させる継手組立体との間に存在することは、本発明の全てのバージョンにおいて要求される訳ではない。歯車列が存在する本発明のバージョンでは、歯車列は、説明されてきたものとは異なる構造を有してもよい。したがって、歯車列が単一の遊星歯車組立体または３つ以上の遊星歯車組立体を含むことが、本発明の範囲に含まれる。
【０１３３】
さらに、伝動装置が存在する場合、伝動装置は、必ずしもモータ６０とドリルビット４５０が結合される構成要素である駆動スピンドル１７４との間に物理的に配置されなくてもよい。本発明のいくつかのバージョンでは、構成要素は、駆動スピンドルがモータと伝動装置との間に配置されるように、構成され得る。
【０１３４】
同様に、伝動装置がモータロータの速度に対して駆動スピンドルの回転速度を減少させることは、伝動装置が存在する本発明の全てのバージョンにおいて要求される訳ではない。伝動装置が実際には駆動スピンドルの回転速度をモータの回転速度に対して増大させる働きをし得ることが、本発明の範囲に含まれる。同様に、本発明のいくつかのバージョンでは、伝動装置は、ロータに対する駆動スピンドルの回転速度の増大または減少を生じさせることなく、モータロータの回転運動を駆動スピンドルに伝達する働きのみをし得る。
【０１３５】
さらに、本発明は、ドリルビットを駆動しまたその中に両方のドリルビットが着座されるロータがドリルモータの内部のロータであるように構成されたドリルに限定されるものではない。本発明の代替的な駆動部は、モータロータとドリルビットを受け入れるロータとが互いに分かれている駆動部であり得る。したがって、本発明の代替的なドリルは、モータがドリルハウジングのハンドグリップに内蔵されるように構成され得る。ドリルビットを回転させるとともにプローブを受け入れるロータは、ハウジングのバレルに回転可能に内蔵される。本発明のこれらのバージョンでは、モータは、巻線と一緒に配置されるロータを有する。歯車組立体が、このロータの回転モーメントを第２のロータに伝達する。この第２のロータは、駆動スピンドルが接続されるロータである。本発明のいくつかのバージョンでは、この歯車組立体はまた、ドリルビットおよびプローブが貫通するロータがモータ駆動シャフトの回転速度よりも遅い速度で回転するように回転モーメントを減じる伝動装置として機能する。本発明のこのバージョンのなおも他の変形形態では、モータロータ、およびドリルビットを受け入れるロータは、同速度で作動する。歯車組立体１４２に類似した歯車組立体に類似した歯車組立体が、ロータが回転する速度に満たない速度で駆動スピンドルが回転するように、ドリルビット４５０が実際に結合される構成要素である駆動スピンドルの速度を低下させる。
【０１３６】
同様に、本発明のいくつかのバージョンでは、ドリルは、ドリルビットが貫通しまたプローブが摺動可能に受け入れられるボアを有するロータを含まない場合があることが、理解されるべきである。ドリルビット４５０をモータによる回転のために接続する継手組立体の近位にモータが配置されるようにドリルを構成することが、本発明のドリルの範囲に含まれる。本発明のなおも他のバージョンでは、ロータ以外の構成要素が、モータの出力シャフトからのトルクを、ドリルビットが取り外し可能に接続されるスピンドルまたは他の構成要素に伝達し得る。本発明のこれらのバージョンでは、ドリルビット継手組立体にトルクを伝達するボアを有するロータを含むことが必要でない場合があることが、理解されるべきである。本発明のこれらのバージョンでは、プローブがドリルビットおよび隣接する組織の眺めを妨げる範囲を縮小するために、プローブ３８０は、ドリルビット４５０が貫通する開口部を通ってハンドピースから遠位前方に延在する。繰り返すが、本発明のこれらのバージョンでは、プローブの横方向運動を防止するために、ブッシュ組立体が存在する可能性が最も高い。
【０１３７】
さらに、ドリルビットをモータ６０に対して解放可能に保持するために使用される継手組立体が、説明されたものとは異なることが、本発明の範囲に含まれる。例えば、本発明のドリルに組み込まれ得る１つの代替的な継手組立体は、可撓性の足部を有するコレットを含む継手組立体である。選択的に移動可能なカラーが、継手組立体をロック状態にするために、足部をドリルビットに対して保持する。あるいは、カラーを移動させることにより、足部はドリルビットから離れるように曲がることができる。これは、ドリルビットの取外しおよび新たなドリルビットの装着を容易にする。このタイプの継手組立体のさらなる理解は、米国特許出願公開第２００２／００５８９５８号／ＰＣＴ公開ＷＯ２００１／００６０２６１から得ることができ、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０１３８】
伝動装置組立体を含まない本発明のバージョンでは、駆動スピンドルは、モータロータと一体であり得る。したがって、本発明のそれらのバージョンでは、継手組立体は、基本的に、ドリルビットがモータロータと一致して回転するように、ドリルビット４５０をモータロータ６０に直接固定する。
【０１３９】
ハウジングがピストル形状あることが本発明の全てのバージョンにおいて要求される訳ではないことが、理解されるべきである。
【０１４０】
本発明の説明されたバージョンでは、プロセッサ４０８は、ドリルビット４５０が骨を完全に掘削したという外科医の判断に基づいて、骨に形成されたボアの深さの最終的な値を判定しかつ表示する。本発明の他のバージョンでは、ボア深さに関するプロセッサ４０８の最終的な判定を引き起こす入力合図は、説明されてきたものとは異なる場合がある。したがって、本発明のいくつかのバージョンでは、ドリルビット４５０が骨を突抜けたことを示す入力合図は、ボア深さ；加速度の変化を含む、骨を通るドリルビットの前進速度；モータによるトルク出力；モータによって引き出される電流；またはモータ速度といった入力変数のうちの１つまたは複数に基づき得る。同様に、ボア深さを判定するために使用される変数は、上記に挙げられた変数のうちの１つまたは複数を含み得る。
【０１４１】
さらに、ハンドピースに組み入れられることによりボア深さに関するデータが提示されるディスプレイは、本発明の全てのバージョンにおいて要求される訳ではない。本発明のいくつかのバージョンでは、このディスプレイは、遠隔制御卓上に存在し得る。したがって、ディスプレイは、モータ６０に電力を供給するために使用される遠隔制御卓上に提示される画像の一部とされ得る。同様に、トランスデューサ組立体２６０によって出力される信号に応答してボアの深さを判定するプロセッサは、ディスプレイを含む遠隔制御卓に同様に組み入れられ得る。本発明のそれらのバージョンでは、ドリルハウジング５２から制御卓へのケーブルが導体を含み、その導体を通じてトランスデューサ組立体２６０からの信号がプロセッサまで送られることが、理解される。
【０１４２】
さらに、図２７Ａおよび図２７Ｂに関して説明された、本発明のボアの突抜けを判定する方法は、本発明の組立体以外の、ボア深さを判定するための組立体を使用して行われてもよい。したがって、この方法は、ドリルビットから５ｍｍを超えて離間されたプローブによりボア深さを測定する組立体と共に使用され得る。あるいは、ドリルの貫入深さを測定するセンサは、波動がトランスデューサ組立体に反映されるにかかる時間を監視することにより、骨へのドリルの進入、ひいてはドリルビットの貫入深さを判定する、組立体である。
【０１４３】
さらに、プロセスのステップにおける変形形態が存在し得る。例えば、突抜け深さを判定するステップ４９８は、ステップ５０４の比較が、判定された深さがゼロ深さに戻ったことを示した後で、１回だけ判定されてもよい。
【０１４４】
同様に、本発明のドリルは、外科用ドリルとして一般に説明されたが、この使用法は、限定的なものと捉えられるべきではない。本発明の代替的なドリルは、生体組織以外の物質にボアを形成すると同時に形成されたボアの深さを測定するために、使用され得る。したがって、ドリル５０に取り付けられるドリルビットのタイプに応じて、本発明のドリルは、木、金属、石、コンクリート、セメント、またはアスファルトなどの物質にボアを形成するために使用され得る。
【０１４５】
したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神および範囲に含まれる全てのそのような変形形態および修正形態をカバーすることである。
【図１】
2018526124.tif 000003
【図２】
2018526124.tif 000004
【図３】
2018526124.tif 000005
【図３Ａ】
2018526124.tif 000006
【図４】
2018526124.tif 000007
【図５】
2018526124.tif 000008
【図６】
2018526124.tif 000009
【図７】
2018526124.tif 000010
【図８】
2018526124.tif 000011
【図９】
2018526124.tif 000012
【図１０】
2018526124.tif 000013
【図１１】
2018526124.tif 000014
【図１２】
2018526124.tif 000015
【図１３】
2018526124.tif 000016
【図１４】
2018526124.tif 000017
【図１５】
2018526124.tif 000018
【図１６】
2018526124.tif 000019
【図１７】
2018526124.tif 000020
【図１８】
2018526124.tif 000021
【図１９】
2018526124.tif 000022
【図２０】
2018526124.tif 000023
【図２１】
2018526124.tif 000024
【図２２】
2018526124.tif 000025
【図２３】
2018526124.tif 000026
【図２４】
2018526124.tif 000027
【図２５】
2018526124.tif 000028
【図２６】
2018526124.tif 000029
【図２７Ａ】
2018526124.tif 000030
【図２７Ｂ】
2018526124.tif 000031
【図２８】
2018526124.tif 000032
【図２９】
2018526124.tif 000033
【図３０】
2018526124.tif 000034
【図３１】
2018526124.tif 000035
【図３２】
2018526124.tif 000036
【図３３】
2018526124.tif 000037
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月7日(2018.5.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドリルビット（４５０）を作動させるための外科用ドリル（５０、５０ａ）であって、
ハウジング（５２、５８２）と、
前記ハウジング内に配置されたモータ（６０、６０ａ）と、
前記ハウジング内に回転自在に配置され、また、前記モータの前記作動によりロータの回転がもたらされるように前記モータの一部とされるかまたは前記モータに接続される、ロータ（１１０）であって、向かい合った近位端部および遠位端部を有する、ロータ（１１０）と、
前記ハウジング内に配置された継手組立体（１７４、１８４、１８６、２１８）であって、前記ロータの回転に応じてドリルビットが回転するように、生体組織にボアを形成するように構成された前記ドリルビット（４５０）を前記ロータ（１１０）に解放可能に結合するように構成された、継手組立体（１７４、１８４、１８６、２１８）と、
前記ハウジングから前方に延在するように前記ハウジングに摺動可能に取り付けられているプローブ（３８０）であって、組織に接触して配置されるように適合された遠位端部を有するプローブ（３８０）と、
前記ドリルビット（４５０）が組織内に進められるときに、前記ハウジング（５２、５８２）が前記プローブ（３８０）の前記遠位端部に対して移動した距離を表す信号を生成するために、前記ハウジングに取り付けられた、トランスデューサ組立体（２６０）と、
を含み、
前記ロータ（１１０）が、前記ドリルビット（４５０）の近位セクションおよび前記プローブ（３８０）の近位セクションを受け入れる寸法となされたボア（１１７）を有して形成され、
前記継手組立体（１７４、１８４、１８６、２１８）が、前記ドリルビット（４５０）が前記モータロータ（１１０）に結合されるときに、前記ドリルビットの近位セクションが前記ロータの前記近位端部に結合され、また、前記ドリルビットが前記ロータボア（１１７）を貫通し、また、前記ドリルビットが前記ロータの前記遠位端部から出て前記ドリルビットが当てられる前記組織に向かって前方に延在するように、前記ロータ（１１０）の前記近位端部に隣接して前記ハウジング内に配置され、
前記プローブが、前記ロータ（１１０）の前記ボア（１１７）内で長手方向に移動することができる近位セクションと、前記ドリルビット（４５０）の遠位端部に隣接して配置されるように前記ロータの前方に延在する遠位セクションと、を有するように前記ハウジング（５２、５８２）に取り付けられる、
外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２】
前記継手組立体が、
前記ハウジング（５２、５８２）内に回転自在に配置されるスピンドル（１７４）であって、前記ドリルビットが前記スピンドルと一致して回転するように前記ドリルビット（４５０）を受け入れるように構成された特徴を有し、また、前記ロータの前記作動に応じて回転するように前記ロータに接続される、スピンドル（１７４）と、
前記ドリルビットを前記スピンドル（１７４）に解放可能に結合する保持機構（１８４）と
を含む、請求項１に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項３】
前記ロータ（１１０）および前記スピンドル（１７４）が、互いに分かれており、
伝動装置（１４２）が、前記ロータ（１１０）と前記スピンドル（１７４）との間に接続されて、前記ロータの前記回転に応じて前記スピンドルが回転するように、前記ロータの前記回転運動を前記スピンドルに伝達する、
請求項２に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項４】
前記伝動装置（１４２）が、前記ロータ（１１０）と前記スピンドル（１７４）との間に配置され、かつ、前記伝動装置が、前記ドリルビット（４５０）が貫通する貫通ボア（１５０、１６２）を有して形成される、請求項３に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項５】
前記伝動装置（１４２）は、前記スピンドルが前記ロータ（１１０）の回転速度に満たない速度で回転するように、前記スピンドル（１７４）の回転速度を減じるように構成される、請求項３または４に記載の外科用ドリル。
【請求項６】
前記プローブが、前記ドリルビット（４５０）を円周方向に包囲するカニューレ（３８０）である、請求項１から５のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項７】
前記トランスデューサ組立体（２６０）が、
前記ハウジング（５２、５８２）に移動可能に取り付けられる可動部材（３６）であって、前記プローブ（３８０）に係合しかつ前記プローブに対する前記ハウジングの運動に応じて移動するように構成された、可動部材（３６）と、
前記可動部材の運動に応じて可変信号を生成するように構成された、前記可動部材に接続されたトランスデューサ（３６０）と
を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項８】
前記可動部材（３２６）が、前記プローブに対する前記ハウジングの運動に応じて回転するように、前記ハウジングに回転自在に取り付けられる、請求項７に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項９】
前記プローブ（３８０）が、歯（３８６）を有して形成され、
前記可動部材（３２６）が、前記プローブの前記歯に係合する歯車である、
請求項８に記載の外科用ドリル。
【請求項１０】
前記トランスデューサ（３６０）が、電位差計である、請求項７、８、または９のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１１】
前記ハウジング（５２、５８２）に取り付けられるプロセッサ（４０８）およびディスプレイ（４１０）をさらに含み、前記プロセッサが、前記トランスデューサ組立体（２６０）からの前記信号を受信し、かつ、前記信号に基づいて、前記ドリルビット（４５０）によって形成された前記ボアの前記深さの指標を前記ディスプレイ（４１０）上に提示させるように構成される、請求項１から１０のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１２】
前記ハウジング（５２、５８２）と前記プローブ（３８０）との間に延在して、前記プローブの前記遠位端部を前記ハウジングから離すように前方に付勢する力を前記プローブに与える付勢部材（３６４）をさらに含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１３】
前記モータ（６０、６０ａ）が、巻線（８５）を含む電気モータであり、前記ボア（１１７）を有する前記ロータ（１１０）が、前記モータ巻線内に配置され、磁石（１１８）が、前記ロータ（１１０）に取り付けられ、それにより、前記ロータが前記モータ（６０、６０ａ）の前記ロータとして機能する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１４】
ドリルビット（４５０）を作動させるための外科用ドリル（５０、５０ａ）であって、
遠位に向けられた面を有して形成されたハウジング（５２、５８２）と、
前記ハウジング内に配置されたモータ（６０、６０ａ）と、
前記モータの作動に応じてドリルビットが回転するように、生体組織にボアを形成するように構成された前記ドリルビット（４５０）を前記モータ（６０、６０ａ）に解放可能に接続するように構成された、前記ハウジング内に配置された継手組立体（１８４、１８６、２１８）と、
前記ハウジングから前方に延在するように前記ハウジングに摺動可能に取り付けられているプローブ（３８０）であって、組織に接触して配置されるように適合された遠位端部を有するプローブ（３８０）と、
前記ドリルビット（４５０）が組織内に進められるときに、前記ハウジング（５２、５８２）が前記プローブ（３８０）の前記遠位端部に対して移動した距離を表す信号を生成するために、前記ハウジングに取り付けられた、トランスデューサ組立体（２６０）と、
を含み、
前記ハウジングが、前記ハウジングの前記遠位に向けられた面に開口部（３２１）が存在するように形成され、
前記継手組立体（１８４、１８６、２１８）が、ドリルビットが前記ハウジングの前記遠位に向けられた面の前記開口部から前方に延在するように、前記ドリルビットを前記ハウジングに対して保持するように位置決めされ、
前記プローブ（３８０）が、それを通って前記ドリルビットが前記ハウジングから前方に延在する前記ハウジングの前記遠位に向けられた面の前記開口部（３２１）から外へ延在するように、前記ハウジングに摺動可能に取り付けられること
を特徴とする、外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１５】
前記ハウジング（５２、５８２）の内部にブッシュ（３１６）が存在し、前記ブッシュが、前記プローブ（３８０）が摺動することを可能にすると同時に少なくとも１ｃｍの長さにわたって前記プローブの横方向運動を抑制するように構成された、請求項１４に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１６】
前記ブッシュ（３１６）が、足部（３１８）および頭部（３２４）を含み、前記足部（３１８）および前記頭部（３２４）が、互いに離間し、かつ、前記プローブの前記横方向運動を抑制するために前記プローブ（３８０）に接触する、請求項１５に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１７】
前記ドリルビット（４５０）および前記プローブ（３８０）が貫通する前記ハウジングの前記開口部が、前記ブッシュ（３１６）に形成された開口部（３２１）である、請求項１４または１５に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１８】
前記プローブ（３８０）が、前記ドリルビット（４５０）から外方に最大で５ｍｍ突出する、請求項１４から１７のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項１９】
前記ドリルビット（４５０）および前記プローブ（３８０）が貫通する前記開口部（３２１）が、前記トランスデューサ組立体（２６０）に形成された開口部である、請求項１５から１８のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２０】
前記ハウジングが、近位端部を有するバレルを備え、前記継手組立体が、前記バレルの前記近位端部内に前記ドリルビットを保持するように位置決めされる、請求項１４から１８のいずれか１項に記載の外科用ドリル（５０、５０ａ）。
【請求項２１】
ドリル（５０、５０ａ）に取り付けられたドリルビット（４５０）により固形物に形成されたボアの突抜け深さを判定する方法であって、
ゼロ深さから、前記ボアを形成するために前記ドリルビットが前記骨内に進入するにつれて、前記ボアの前記深さを判定し、また、深さを判定する度に測定時刻を判定して、前記深さ、および前記深さの測定時刻の両方を記憶するステップ（４９０）と、
前記判定されたボア深さを、それまでに記憶された最深ボア深さと比較するステップ（４９４）と、
前記判定されたボア深さがそれまでに記憶された最深ボア深さを上回る場合に、前記判定されたボア深さを前記記憶される最深ボア深さとして記憶するステップ（４９６）と、
前記判定されたボア深さを前記ゼロ深さと比較するステップ（５０４）と、
前記判定されたボア深さが前記ゼロ深さを超える場合に、前記ボア深さを判定するステップ、前記判定されたボア深さをそれまでに記憶された最深ボア深さと比較するステップ、前記判定されたボア深さを前記最深ボア深さとして選択的に記憶するステップ、および、前記ボア深さを前記ゼロ深さと比較するステップを引き続き行い、それにより、前記諸ステップを繰り返し行った結果として、前記判定されたボア深さのそれぞれに対して、前記記憶された最深ボア深さを含め、前記深さが判定された時刻を示すデータが記憶されるステップと、
前記判定されたボア深さが前記ゼロ深さに等しい場合に、穿孔中の前記ドリルビットの加速度を判定し、前記加速度データに基づいて前記ドリルビットが前記骨を突き抜けたときの前記深さを判定するステップと、
を含む、突抜け深さを判定する方法。
【国際調査報告】
2018526124.tif 000038
2018526124.tif 000039
2018526124.tif 000040