(57)【要約】  手術ツールピースおよび手術ツールピースのための結合機構が提供される。手術ツールピースは、駆動機構によって駆動されるように構成される。手術ツールピースは、シャフトの遠位端部からシャフトの近位端部の結合部分に延びる長手軸を有するシャフトを有する。結合部分は、結合部分の周囲に位置する少なくとも３つの凹部を有する駆動セクションを有し、各凹部は、長手方向及び回転方向の両方でツールピースを固定するように駆動機構の対応する駆動要素を受けるように構成されている。
2020519406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術ツールピースを固定するための結合機構であって、前記結合機構は：
前記ツールピースの結合セクションを受けるための内部長手方向キャビティを形成するシースであって、前記内部長手方向キャビティは、前記結合機構の中心長手方向軸を画定する、シースと；
前記結合機構内に前記ツールピースを固定するように構成される少なくとも３つの対向する結合要素であって、各前記結合要素は、前記中心長手方向軸から半径方向に離れて配置され、前記ツールピースの前記結合セクションの少なくとも一部が前記結合要素を通過できるよう半径方向外方に移動するように構成される、少なくとも３つの対向する結合要素と；
を有し、
前記結合機構は、前記ツールピースが前記中心長手方向軸の周りに回転駆動され得るように、前記ツールピースの前記結合セクション内の対応する凹部に前記ツールピースを長手方向および回転方向に固定するために、前記結合要素を前記中心長手方向軸に向かって半径方向内側に付勢するように構成される、
結合機構。
【請求項２】
前記結合要素は、前記シースを通って半径方向に延びるチャネル内に配置されたボールである、
請求項１に記載の結合機構。
【請求項３】
前記ボールを前記中心長手方向軸に向かって半径方向内側に付勢するように構成されたＯリングをさらに有する、
請求項２に記載の結合機構。
【請求項４】
前記ボールが、前記結合機構内に前記ツールピースを固定するための凹部内に前記ボールをロックするために前記ツールピース内の対応する前記凹部内に位置するとき、前記ボールの上を通過するように構成されたロックリングをさらに有する、
請求項２又は３に記載の結合機構。
【請求項５】
前記ロックリングは、前記ボールが前記ツールピースの前記凹部に完全に挿入されるまで、前記ボールの上を通過しないように構成される、
請求項４に記載の結合機構。
【請求項６】
前記チャネルのそれぞれの内側端部にあり、対応する前記ボールが前記内部長手方向キャビティ内を完全に通過することを防止するように構成される、１つまたは複数の突起を有する、
請求項２乃至５のいずれか１項に記載の結合機構。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の結合機構と、前記中心長手方向軸周りに回転するように前記結合機構を駆動するように構成されたモータとを有する手術ツール。
【請求項８】
駆動機構によって駆動されるように構成された手術ツールピースであって、前記ツールピースは、シャフトであって、前記シャフトの遠位端部から前記シャフトの近位端部の結合部分に延びる長手方向軸を有するシャフトを有し、
前記結合部分は、前記結合部分の周囲に位置する少なくとも３つの凹部を有する駆動セクションを有し、各前記凹部は、長手方向及び回転方向の両方で前記ツールピースを固定するように前記駆動機構の対応する駆動要素を受けるように構成される、
手術ツールピース。
【請求項９】
各前記凹部は、１つまたは複数の表面を有し、前記１つまたは複数の表面の各々は、長手方向軸の周りに回転するように前記手術ツールピースを駆動するために駆動力を受けるように構成される、
請求項８に記載の手術ツールピース。
【請求項１０】
前記１つまたは複数の表面の各々は、それぞれの前記凹部に対応する第１の方向に沿って通過する対応する平坦な表面を画定し、前記第１の方向は、前記長手方向軸に垂直であり、前記対応する平坦な表面は、前記長手方向軸からの半径方向距離が変化し、前記第１の方向に沿って測定すると、前記凹部の中心点における局所的最小半径方向距離から増加する、
請求項９に記載の手術ツールピース。
【請求項１１】
前記１つまたは複数の表面は、それぞれの前記凹部の平坦なベース部を有する、
請求項９又は１０に記載の手術ツールピース。
【請求項１２】
各前記凹部は、少なくとも部分的に、前記手術ツールピースを長手方向に固定するように構成されるそれぞれの遠位壁および近位壁から形成される、
請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の手術ツールピース。
【請求項１３】
前記１つまたは複数の表面は、前記遠位壁および前記近位壁の一方または両方を有する、
請求項１２に記載の手術ツールピース。
【請求項１４】
前記遠位壁および前記近位壁は、前記長手方向軸に対して４５°から９０°の間の角度で傾斜している、
請求項１２又は１３に記載の手術ツールピース。
【請求項１５】
前記遠位壁および前記近位壁は、前記長手方向軸に対して５０°から６０°の間の角度で傾斜している、
請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の手術ツールピース。
【請求項１６】
前記遠位壁および前記近位壁は、前記長手方向軸に対して５５°の角度で傾斜している、
請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の手術ツールピース。
【請求項１７】
各前記凹部のための前記遠位壁および前記近位壁は、前記ツールピースの周囲に延びるチャネルを形成するように結合され、前記チャネルは：
前記凹部と；
駆動位置において前記凹部に隣接して連結するチャネルセクションであって、各前記チャネルセクションは、半径方向外側に移動することなく、対応する前記駆動要素が前記チャネルに沿って前記凹部の間を移動することを防止するために、隣接する前記凹部に対して隆起したフロアを有する、チャネルセクションと；
から形成される、
請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の手術ツールピース。
【請求項１８】
前記凹部は、長手方向軸に垂直に延びかつ前記チャネルを通過する平面に沿って取られた三角形の断面を形成する、
請求項１７に記載の手術ツールピース。
【請求項１９】
前記の隆起したセクションは、前記三角形の断面のための丸いコーナー部を形成する、
請求項１８に記載の手術ツールピース。
【請求項２０】
前記結合部分は、前記結合部分に沿って互いに長手方向に分離された複数の駆動セクションを有し、前記ツールピースが、前記結合部分に沿って異なる長手方向位置で前記駆動機構に選択的に結合されることを可能にする、
請求項８乃至１９のいずれか１項に記載の手術ツールピース。
【請求項２１】
前記駆動セクションは、中間セクションによって分離され、前記中間セクションは、前記長手方向軸に垂直に延びる平面に沿って取られた円形断面を有する、
請求項２０に記載の手術ツールピース。
【請求項２２】
請求項８乃至２１のいずれか１項に記載の手術ツールピースと、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の結合機構とを有する部品のキット。
【請求項２３】
請求項８乃至２１のいずれか１項に記載の手術ツールピースと、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の結合機構とを有する手術ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、手術ツールピースおよび手術ツールピースを固定するための結合機構に関する。特に、本開示は、手術ツールおよび手術ツール用の結合機構に関するが、これらに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
手術処置の間、しばしば骨や他の組織を切断する必要がある。この目的のために、空気圧または電気駆動式の手術用ドリルおよびバー（burs）を使用することができる。これらの手術ツールは、しばしば、切断部分を含むツールピース（tool-piece）を駆動するためのハンドピースを含む。ツールピースは切断手段であり、ハンドピースは駆動手段である。
【０００３】
ツールピースは、汚染され、切断部分が鈍くなることがあるので、しばしば使用後に交換する必要がある。従って、ハンドピースは、その中にツールピースが解放可能に結合されてハンドピースによって駆動されることを可能にする解放可能なロック機構を有することがある。これにより、汚染を避けるために一度使用されるとツールピースを交換することができる。これはまた、同じハンドピースが、各々が異なる機能を有する様々な異なるタイプの交換可能なツールピースを駆動することを可能にする。
【０００４】
ツールピースによって異なる切断端部（cutting  ends）を有することがある。例えば、ツールピースは、その端部にドリルヘッド又はバーを有することがある。また、異なるツールピースは、異なる処置で使用するために、異なるサイズの切断端部を有することがある。さらに、異なるツールピースは、意図される手術部位の位置および実施される手術処置に応じて、異なる長さのシャフト（異なる長手方向長さ）を有することがある。
【０００５】
各ツールピースは、ハンドピースのロック機構または他の駆動機構に結合するためのロック部分を有することがある。ロック機構には、一般的に、調整不可能な機構と調整可能な機構の２種類がある。
【０００６】
調整不可能な機構
調整不可能なツールピースは、駆動機構に結合され得る単一の長手方向位置を有する。ツールピースを所定の位置に固定する１つの方法は、単一の回転溝をツールピースのシャフトにセットすることである。この溝は、正方形または円形であってよい。溝は、場合によっては一組のボールを介して、ツールピースをロック機構に長手方向にロックするために使用される。この機構を介してトルクは伝達されない。
【０００７】
駆動ドグ（drive  dog）が、ツールピースの駆動端部に配置されてもよい。このドグは、通常、ツールピースを駆動するための少なくとも１つの平坦な表面を有する。ツールピースを回転位置決めするために、バーロック機構上の嵌合部が使用される。モータからのトルクは、この駆動ドグを介して駆動される。
【０００８】
強力な駆動力が調整不可能な機構を介して提供されることができるが、これらの機構は、ツールピースがそれらの長手方向の長さに沿って調整されることを許容しない。加えて、より少ない平坦な表面を持つ駆動ドグ機構は、可能なアライメント位置の数が駆動表面の数に比例するので、回転的に整列することがより困難である。例えば、１つの平坦な表面は１つの回転アライメント位置を提供し、２つの平坦な表面は２つのアライメント位置を提供する。
【０００９】
さらに、これらの機構は、ツールピースを駆動するもの（例えば、駆動ドグ）とは別の機構（例えば、溝）を用いて、ツールピースの長手方向位置をロックする。従って、このタイプの構成は、（２つの別個の機構が必要とされるので）より複雑な結合機構を必要とする。
【００１０】
調整可能な機構
調整可能なロック機構は、そこで駆動機構に結合され得る複数の長手方向位置を有する。調整可能なツールピースを達成するためのいくつかの方法がある。
【００１１】
一つの機構は、互いに対して１８０度反対側の二つの平坦な表面にセットされた一組のリッジ（ridges）を含むバーを提供する。バーが駆動機構に挿入されると、駆動機構内の位置突起がリッジを乗り越える。
【００１２】
この種の機構は、バーを長手方向に調節することができるが、その駆動ドグは、２つの平坦な表面しか持たないので、回転整列を困難にする。加えて、バーは一方向にしか固定力を受けないため、これは、駆動されるときに片側にジャンプする可能性があることを意味する。
【００１３】
異なる機構は、一組の皿溝（countersunk  grooves）を有するバーを提供する。バーの溝及びリッジは円筒形である。駆動は、コレットシステム（collet  system）を使用して、溝の一つの湾曲面を通って取り出される。
【００１４】
この種のバーは、長手方向（溝の１つの選択により）および回転方向（表面が円筒状であるため）に調整することができるが、部分的には、円筒面を介して駆動するシステムのために、駆動機構を通して十分なトルクを得ることは困難である。
【００１５】
従って、ツールピースが効果的に駆動されることを可能にする確実なロック機構を提供するツールピース及び対応する駆動機構が必要である。特に、１つの位置に容易に軸方向に位置決めすることができるか、又は複数の長手方向の位置を可能にするようにスケールアップすることができ、一方、軸方向に容易に位置合わせする（align）ことができる機構が必要である。
【発明の概要】
【００１６】
本発明の第１の態様によれば、手術ツールピースを固定するための結合機構が提供され、結合機構は、ツールピースの結合セクションを受けるための内部長手方向キャビティを形成するシースであって、内部長手方向キャビティは、結合機構の中心長手方向軸を画定する、シースと、結合機構内にツールピースを固定するように構成される少なくとも３つの対向する結合要素とを有する。各結合要素は、中心長手方向軸から半径方向に離れて配置され、ツールピースの結合セクションの少なくとも一部が結合要素を通過できるよう半径方向外方に移動するように構成される。結合機構は、ツールピースが中心長手方向軸の周りに回転駆動され得るように、ツールピースの結合セクション内の対応する凹部にツールピースを長手方向および回転方向に固定するために、結合要素を中心長手方向軸に向かって半径方向内側に付勢するように構成される。
【００１７】
３つの結合要素を介してツールピースを駆動することにより、ツールピースをより多くの回転配置で機構に挿入することができる。これにより、ツールピースを結合機構に挿入しやすくなる。また、駆動要素がバーをより多くの方向に沿って固定するので、より確実な駆動および結合を提供する。
【００１８】
駆動要素は、ツールピースを長手方向及び回転方向の両方に固定するように作用する。従って、駆動要素は、一旦固定されると結合機構に対してツールピースが長手方向に動くことを防止すること、および、結合機構によって回転駆動され得るようにツールピースを（結合機構に対して）回転方向に固定することの二つの機能を解決する。これにより、ツールピースを長手方向に位置決めするためのおよびツールピースを駆動するための別個の機構の必要性が回避される。また、結合機構が、種々の長手方向位置（これらの位置がツールピース上に設けられている場合）でツールピースを固定することを可能にする。従って、これは、ツールピースを複数の選択可能な長手方向位置に固定するように調整可能な、複雑さを低減する固定機構を提供する。
【００１９】
有利には、少なくとも３つの結合要素は、中心長手方向軸の周りに互いに実質的に等間隔に配置され得る。これは、ツールピースをより均一に固定し駆動するのに役立つことができる。実質的に等間隔に配置されることは、±５°または±１０°などの間隔の誤差を含む可能性がある。３つの駆動要素がある場合、駆動要素は、中心長手方向軸の周りに互いに約１２０°離間され得る。駆動要素は、全て、互いに並んで、すなわち、中心長手方向軸に垂直な単一平面に沿って、配置され得る。
【００２０】
さらなる実施形態によれば、結合要素は、シースを通って半径方向に延びるチャネル内に配置されたボールである。これにより、ボールがツールピースに沿って突起の上を容易に転がり、ツールピースの挿入を容易にすることができる。
【００２１】
さらなる実施形態によれば、結合機構は、ボールを中心長手方向軸に向かって半径方向内側に付勢するように構成されたＯリングを有する。駆動要素を内側に付勢するために任意の付勢手段を利用することができるが、Ｏリングは、ボールの全てを囲むことによって、全てのボールに対して同時に付勢する手段として作用することができるという利点を提供する。Ｏリングは、ボールが外側に遠くに移動し過ぎること、または、極端な場合には、カップ結合機構から完全に外れることを防止するように位置することができる。
【００２２】
さらなる実施形態によれば、結合機構は、ボールが、結合機構内にツールピースを固定するための凹部内にボールをロックするためにツールピース内の対応する凹部内に位置するとき、ボールの上を通過するように構成されたロックリングをさらに含む。これは、ツールピースを所定の位置にロックするための効果的な機構を提供する。ロックリングはまた、ボールの外縁に押し付けられるときに、ボールに対して内側への追加の付勢力を提供することができる。これは、ツールピースを固定するためにボールを所定の位置に移動させるのに役立つことができる。
【００２３】
さらなる実施形態によれば、ロックリングは、ボールがツールピースの凹部に完全に挿入されるまで、ボールの上を通過しないように構成される。これは、ツールピースが機構内に効果的に固定される前に、結合機構がロックされることを防止するのを助けることができる。
【００２４】
さらなる実施形態によれば、結合機構は、チャネルのそれぞれの内側端部に１つまたは複数の突起を有する。１つまたは複数の突起は、対応するボールが内部長手方向キャビティ内を完全に通過することを防止するように構成される。１つまたは複数の突起は、チャネルの内側端部における対応するチャネルの絞り部（narrowing）またはフランジまたはリップであり得る。
【００２５】
一実施形態によれば、上記実施形態のいずれかによる結合機構と、中心長手方向軸周りに回転するように結合機構を駆動するように構成されたモータとを有する手術ツールが提供される。
【００２６】
本発明の第２の態様によれば、駆動機構によって駆動されるように構成された手術ツールピースが提供され、ツールピースは、シャフトの遠位端部からシャフトの近位端部の結合部分に延びる長手方向軸を有するシャフトを有する。結合部分は、結合部分の周囲に位置する少なくとも３つの凹部を有する駆動セクションを有し、各凹部は、長手方向及び回転方向の両方でツールピースを固定するように駆動機構の対応する駆動要素を受けるように構成されている。
【００２７】
駆動機構と同様に、３つ以上の凹部を有するツールピースは、より効果的に駆動されることができ、回転配置の数が増加するため、結合機構内により容易に配置されることができる。凹部は、ツールピースを長手方向および回転方向の両方に固定するように構成される。従って、これは、ツールピースを長手方向に位置決めし、回転方向に固定し、ツールピースを駆動するための別個のセクションの必要性を回避する。凹部がツールピースを長手方向に固定するので、ツールピースは、ツールピースの長手方向の位置を調節することができるように、互いに長手方向に離間した複数の結合／駆動セクションを含むように容易に適合されることができる。結合部分は、凹部を含まない部分において円筒形（例えば、実質的に円筒形）であり得る。これにより、ツールピースは、任意の回転アライメントに沿って挿入することができるので、結合機構に挿入しやすくなる。
【００２８】
一実施形態によれば、遠位端部は、ツール部分を有する。これは、バー、ドリル又はブレードなどの切断部分、又は駆動機構によって与えられる駆動力を付与するための任意の他の部分を含むことができる。
【００２９】
一実施形態によれば、少なくとも３つの凹部は、シャフトの円周の周りに互いに実質的に等間隔に配置されている。これは、ツールピースをより均一に固定し駆動するのに役立つ。実質的に均等に間隔をあけることは、±５°または±１０°などの間隔の誤差を含む可能性がある。３つの凹部がある場合、凹部は、中心長手方向軸の周りで互いに約１２０°離間され得る。凹部は、全て、互いに、並んで、すなわち、中心長手方向軸に垂直な単一平面に沿って、配置され得る。
【００３０】
一実施形態によれば、各凹部は、１つまたは複数の表面を有し、１つまたは複数の表面の各々は、長手方向軸の周りに回転するように手術ツールピースを駆動するために駆動力を受けるように構成される。
【００３１】
さらなる実施形態によれば、１つまたは複数の表面の各々は、それぞれの凹部に対応する第１の方向に沿って通過する対応する平坦な表面を画定し、第１の方向は、長手方向軸に垂直であり、対応する平坦な表面は、長手方向軸からの半径方向距離が変化し、第１の方向に沿って測定すると、凹部の中心点における局所的最小半径方向距離から増加する。第１の方向は、長手方向軸に対して垂直であり得るが、長手方向軸と交差しなくてもよい。変化する半径方向距離は、ツールピースが凹部内に固定され、１つまたは複数の平坦な表面に対して回転駆動されることを可能にする。第１の方向は、各凹部に対して異なり得る。
【００３２】
さらなる実施形態によれば、１つまたは複数の表面は、それぞれの凹部の平坦なベース部を有する。従って、平坦なベース部は、ツールピースが平坦なベース部を介して回転駆動力を受けることを可能にするように、長手方向軸から半径方向距離が変化する表面を画定し得る。
【００３３】
さらなる実施形態によれば、各凹部は、少なくとも部分的に、手術ツールピースを長手方向に固定するように構成されるそれぞれの遠位壁および近位壁から形成される。各遠位壁および近位壁は、少なくとも部分的に、長手方向軸の周りを円周方向に延び得る。これらの壁は、ツールピースが長手方向に効果的に固定されることを可能にするように駆動要素を受け入れるために特に離間され得る。壁は、長手方向軸に対して及び半径方向に対して傾斜し得る。これは、ツールピースの駆動機構への挿入を容易にし、ツールピースを駆動することができる追加の面を提供する。
【００３４】
さらなる実施形態によれば、１つまたは複数の表面は、遠位壁および近位壁の一方または両方を有する。従って、ツールピースは、平坦なベース部、近位壁、または遠位壁のうちの１つまたは複数を介して回転駆動力を受け得る。一実施形態では、ツールピースは、平坦なベース部、近位壁、および遠位壁を介して回転駆動力を受けるように構成される。一実施形態では、平坦面並びに近位壁及び遠位壁は全て第１の方向に沿って延びている。
【００３５】
さらなる実施形態によれば、遠位壁および近位壁は、長手方向軸に対して４５°から９０°の間の角度で傾斜している。この角度の範囲は、ツールピースの挿入の容易さと結合の強度との間の遊びを可能にするのに有効であることが分かった。各壁の傾斜は、勾配、すなわち、遠位壁と近位壁が互いに離れて反対方向に傾斜することを考慮することができる。一実施形態では、遠位壁および近位壁は、実質的に同じ傾斜を有する。これは、よりバランスのとれた結合機構を提供するのに役立つ。上述したが、別の実施形態は、異なる傾斜を有する遠位壁および近位壁を提供する。
【００３６】
さらなる実施形態によれば、遠位壁および近位壁は、長手方向軸に対して５０°から６０°の間の角度で傾斜している。さらなる実施形態によれば、遠位壁および近位壁は、長手方向軸に対して５５°の角度で傾斜している。これは、ツールピースが挿入されるときにユーザに効果的な触覚フィードバックを提供する一方で、ツールピースを結合するための最も効果的な角度であることが分かった。
【００３７】
さらなる実施形態によれば、各凹部のための遠位壁および近位壁は、ツールピースの周囲に延びるチャネルを形成するように結合される。チャネルは、凹部および駆動位置において凹部に隣接して連結するチャネルセクションから形成される。各チャネルセクションは、半径方向外側に移動することなく、対応する駆動要素がチャネルに沿って凹部の間を移動することを防止するために、隣接する凹部に対して隆起したフロアを有する。
【００３８】
周囲に延びるチャネルを設けることによって、ユーザは、ツールピースが正しく回転されない場合でも、ツールピースを長手方向に正しく位置決めする手段を提供される。加えて、隆起したフロアは、ツールピースを正しい向きに付勢する手段を提供し、ツールピースをより確実に駆動することができる機能部（features）を提供する。
【００３９】
さらなる実施形態によれば、凹部は、長手方向軸に垂直に延びかつチャネルを通過する平面に沿って取られた三角形の断面を形成する。これは、ツールピースが効果的に駆動されることを可能にするのに十分な大きい機能部を提供する一方で、増加した数の回転配置を提供する。チャネル内の凹部／面の数が増加するにつれて、駆動位置はより円筒状になり、従って、トルクを効果的に加えることができる機能部のサイズを小さくする。三角形の断面は、平らな面を有し得る、すなわち、凹部は、それらのベース部に平らな駆動面を有し得る。
【００４０】
さらなる実施形態によれば、隆起したセクションは、三角形の断面のための丸いコーナー部を形成する。これは、駆動要素がコーナー部に付勢されるときに、ツールピースを正しい回転アライメントに回転させるカム作用を提供するのに役立つ。加えて、丸いコーナー部は、結合機構内でツールピースが詰まるのを防止するのに役立つ。
【００４１】
さらなる実施形態によれば、結合部分は、結合部分に沿って互いに長手方向に分離された複数の駆動セクションを有し、ツールピースが、結合部分に沿って異なる長手方向位置で駆動機構に選択的に結合されることを可能にする。これにより、ユーザのニーズに基づいてツールピースの長手方向位置を調整することができる。これは、１つのツールピースが、他の方法ではいくつかの異なる長さのツールピースが必要とされ得る目的を果たすことができることを意味する。異なる駆動セクションの凹部は、同じ角度位置に配置される必要はないが、これは、ユーザが結合機構内でツールピースをより容易に位置決めするのを助けることができる。
【００４２】
さらなる実施形態によれば、駆動セクションは、中間セクションによって分離され、中間セクションは、長手方向軸に垂直に延びる平面に沿って取られた円形断面を有する。すなわち、中間セクションは円筒形である。これにより、ツールピースを任意の回転で容易に結合機構に挿入することができる。
【００４３】
さらなる実施形態によれば、シャフトの近位端部は円錐形または円錐台形である。これは、駆動部材がツールピースの邪魔にならないようゆるやかに動く（ease）のに役立ち得るとともに、ツールピースを任意の回転で容易に挿入できるようにするのに役立つ。
【００４４】
さらなる実施形態によれば、上記実施形態のいずれかによる手術ツールピースと、上記実施形態のいずれかによる結合機構とを有する部品のキットが提供される。
【００４５】
さらなる実施形態によれば、上記実施形態のいずれかによる手術ツールピースと、上記実施形態のいずれかによる結合機構とを有する手術ツールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本発明の実施形態は、単なる例として作成され、図面と共に取り上げられる、以下の詳細な説明からより完全に理解され、理解されるであろう。
【００４７】
【図１】一実施形態による、ハンドピース、ノーズピース、およびバーを示す。
【図２】一実施形態によるバーを示す。
【図３Ａ】図２のバーの結合セクション１２０の拡大図を示す。
【図３Ｂ】図２のバーの結合セクション１２０の拡大図を示す。
【図３Ｃ】図２の結合セクション１２０の断面図を示す。
【図４Ａ】種々の回転点における図２の溝の拡大図を示す。
【図４Ｂ】種々の回転点における図２の溝の拡大図を示す。
【図５】代替実施形態によるバーを示す。
【図６Ａ】図５のバーの結合セクション１２０の拡大図を示す。
【図６Ｂ】図５のバーの結合セクション１２０の拡大図を示す。
【図６Ｃ】図５の結合セクション１２０の断面図を示す。
【図７Ａ】一実施形態による結合機構の切り取り図を示す。
【図７Ｂ】一実施形態による結合機構の断面図を示す。
【図８】ロックされていない配置における結合機構に挿入されたバーの切り取り図を示す。
【図９Ａ】種々の深さでバーが機構内に挿入された状態の結合機構の断面図を示す。
【図９Ｂ】種々の深さでバーが機構内に挿入された状態の結合機構の断面図を示す。
【図９Ｃ】種々の深さでバーが機構内に挿入された状態の結合機構の断面図を示す。
【図１０Ａ】中にバーが部分的に挿入された結合機構の断面図を示し、ボールはバーのリッジの上に位置している。
【図１０Ｂ】バーが内部に挿入された結合機構の断面図を示し、ボールはバーの溝の上に位置している。
【図１１Ａ】バーが内側にロックされた状態の結合機構の断面図を示す。
【図１１Ｂ】バーが内側にロックされた状態の結合機構の断面図を示す。
【図１１Ｃ】バーが内側にロックされた状態の結合機構の断面図を示す。
【図１２Ａ】３つの接触点および丸いコーナー部を有する結合構成を示す。
【図１２Ｂ】４つの接触点および鋭いコーナー部を有する結合構成を示す。
【図１３Ａ】溝のベース部に対して４５°の角度で傾斜した壁を持つ溝内に嵌っているボールを示す。
【図１３Ｂ】溝のベース部に対して９０°の角度で傾斜した壁を持つ溝内に嵌っているボールを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本明細書に記載される実施形態は、コンパクトなフットプリントで長手方向の調整可能性を可能にしながら、十分なトルクを伝達するための新規な結合機構を提供する。これは、バーまたはドリルなどの任意の回転ツールを駆動するのに適している。ただし、簡略化のため、以下の説明はバーに関するものとする。
【００４９】
図１は、一実施形態による、ハンドピース、ノーズピース、およびバーを示す。ハンドピース１０は、バー３０を固定しかつ駆動するように構成された結合機構を有する。ノーズピース２０は、ハンドピース１０の結合機構の上に適合する。ノーズピース２０は、ハンドピース１０によって駆動されるときにバー３０を安定化させるためにバー３０を受けるように構成された長手方向チャネルを有する。
【００５０】
代替構成では、ノーズピース２０は、バー３０に駆動力を提供し得る。この場合、ノーズピース２０は、バー３０を固定しかつ駆動するように構成された結合機構を有する。ノーズピース２０は、次に、ノーズピース２０に駆動力を提供するハンドピース１０に結合される。これは、ノーズピース２０が曲げられてハンドピース１０に対してバー３０を角度付けることができ、それによって、直線的なアタッチメントでは到達が困難であり得る部位へのアクセスを可能にする。
【００５１】
図２は、一実施形態によるバーを示す。このバーは、シャフト１１０の近位端部の結合セクション１２０およびシャフト１１０の遠位端部の切断端部１５０を持つ円筒形シャフト１１０を有する。シャフト１１０は、バーの長手方向軸を画定する。
【００５２】
切断端部１５０は、バー部分を有する。バー部分は、鋭いエッジ（sharpened  edges）又は研磨部分（abrasive  portion）を有し得る。本実施形態では、バー部分は、例えばダイヤモンドコーティングを介して、粗面によって形成された研磨部分を有する。バー１０がその長手方向軸の周りに回転されるとき、バーは研磨作用を提供する。
【００５３】
結合セクション１２０は、結合機構に結合されるように構成される。結合セクション１２０は、結合機構から駆動要素を受けるための周方向溝（circumferential groove）を有する。これにより、バーは、予め定められた長手方向位置（溝の位置によって定められる）で結合機構に結合されることが可能となる。
【００５４】
図３Ａ及び図３Ｂは、図２のバーの結合セクション１２０の拡大図を示す。図３Ｃは、図２の結合セクション１２０の断面図を示す。結合セクション１２０は、外方に突出する２つの周方向リッジに挟まれた周方向溝１２４を有する。溝１２４及び各リッジ１２２は、結合セクション１２０の周囲に周方向に延びる。
【００５５】
結合セクション１２０は、バーが結合機構にあまり遠くに挿入されるのを防止するように構成された隆起壁１３４で終わる。隆起壁１３４は、バーの周りを周方向に延び、シャフト１１０の周囲と等しい高さまで半径方向外方に突出する。したがって、結合セクション１２０の全体は、シャフト１１０に対して減少した半径を有する。
【００５６】
溝１２４は、結合セクション１２０の周りに周方向に延びるベース部を有するチャネルを形成する。ベース部は、それに接してバーが駆動され得る３つの平坦な駆動面１３０を有する。駆動面１３０は、互いに対して１２０°の角度を有する。従って、駆動面１３０は、バーの長手方向軸が断面の中心を通過する三角形の断面を形成する。駆動面１３０は、丸いコーナー部（rounded  corners）１３２で接合される。丸いコーナー部１３２は、結合機構内に配置されたときに、装置をより容易に回転させる。
【００５７】
丸いコーナー部１３２と平坦な駆動面１３０との組み合わせは、変化する深さを有する（バーの中心長手方向軸から半径方向の距離を変化させるベース部を有する）溝１２４をもたらす。それは、各駆動面１３０の中心で最も深く、コーナー部１３２で最も浅い。これは、コーナー部１３２が駆動面１３０の間に突起（protrusions）を形成することを意味する。これにより、結合機構の駆動要素がひっかかるようになり（get  purchase）、バーを回転駆動することが可能となる。駆動面１３０及びコーナー部１３２の組合せは、駆動要素を受けるための対応する凹部を提供する。
【００５８】
丸いコーナー部１３２は、駆動面１３０を分離する突起を形成するが、それらは依然としてリッジ１２２に対して凹んでいる。これは、駆動要素がコーナー部１３２の上方に位置する場合でさえ、ツールピースを正しい長手方向のアライメントに付勢するのを助ける。これはまた、ツールピースが結合され得る種々の長手方向位置に関する触覚的なフィードバックをユーザに提供する。
【００５９】
各リッジ１２２は、円形断面を有する。これにより、バーを任意の回転アライメントで結合機構に挿入することができる。結合セクション１２０は、結合機構への挿入を容易にするために、その端部（バーの近位端部）にテーパを有する。このテーパは、円錐台形の先端部１２６を形成する。
【００６０】
図４Ａおよび４Ｂは、種々の回転点における図２の溝の拡大図を示す。溝は、バーの周りに周方向に延びるベース部及び２つの対向する傾斜壁１２８によって画定される。各リッジ１２２は、対応する傾斜壁１２８を介して溝に接続される。各傾斜壁１２８は、傾斜路（ramp）を提供し、この傾斜路の上を結合機構の駆動要素が通過して、バーが結合機構に挿入されるときに、リッジ１２２と溝１２４との間のより滑らかな移行を提供し得る。
【００６１】
また、傾斜壁１２８は、駆動要素からトルクを受けるための追加の部分を提供する。各傾斜壁１２８は、各平坦な駆動面１３０に隣接する傾斜面１２９を有する。各傾斜面１２９は、一定の勾配で、バーの長手方向軸に対して傾斜している。各傾斜面１２９は、長手方向軸に垂直な第１の方向に沿って延びている。第１の方向はまた、対応する平坦な駆動面１３０にも平行である。
【００６２】
長手方向軸からの各傾斜面１２９の半径方向の距離は、第１の方向に沿って測定した場合、中心（最小）点を外側に向かって増加させる。従って、駆動部材が両方の傾斜面１２９と接触する場合、駆動部材が平坦な駆動面１３０から離れる（drive  off  of）ことができる方法と同様の方法で、傾斜面を介してバーを駆動することができる。１つの構成では、バーは、各凹部に対して、駆動部材が、平坦な駆動面１３０および傾斜壁１２９の各々と接触し、それらから離れることができるように構成される。
【００６３】
加えて、傾斜壁は、チャネル１２４がバーの長手方向位置を設定することを可能にする。これを可能にするために、チャネル１２４は、駆動要素がチャネル１２４に完全に挿入されたとき、各駆動要素が両方の壁１２８に接触するように構成される。これは、バーを固定し、いかなる長手方向の移動も防止し、両側壁１２８を通して駆動力をとることを可能にする。
【００６４】
図５は、代替実施形態によるバーを示す。この実施形態は、図２の実施形態と非常によく似ているが、結合部分１２０は、リッジによって分離された複数の溝を含み、溝およびリッジは、結合セクション１２０の上方の長手方向に交互に配置される。各溝は、バーが結合機構に結合され得る位置を画定する。従って、結合セクション１２０は、その長さに沿って配置された複数の選択可能な駆動セクションを画定する。
【００６５】
図６Ａおよび図６Ｂは、図５のバーの結合セクション１２０の拡大図を示す。図６Ｃは、図５の結合セクション１２０の断面図を示す。リッジ１２２および溝１２４は、結合セクション１２０の長さに沿って交互に配置されている。各溝１２４は、図２の実施形態における溝１２４と同じ形状であり、すなわち、各溝は、三角形の断面を有する。溝１２４の駆動面１３０は、バーの長手方向位置が変化しているときにバーを回転させる必要がないように、互いに整列されている（すなわち、溝１２４の等しい駆動面１３０は、全て同じ周方向位置で角度をつけられている）。種々の深さの溝１２４の（または高さのリッジ１２２）が、固定されるツールの結合要件に基づいて使用され得る。
【００６６】
図７Ａは、一実施形態による結合機構の切り取り図を示す。図７Ｂは、一実施形態による結合機構の断面図を示す。結合機構は、バーの結合部分１２０を受けるための中心長手方向キャビティを形成するスリーブ２１０を有する。スリーブ２１０は、各々が対応するボール２２０を収容する３つのキャビティを有する。各キャビティは、長手方向軸に垂直なそれぞれの方向に沿ってスリーブ２１０に入り、すなわち、キャビティは、中心長手方向キャビティから半径方向外側に延びる。キャビティは、スリーブ２１０の周りに離間されているが、全ては、長手方向軸に垂直な単一平面に沿って配置されている。
【００６７】
ボール２２０およびキャビティは、互いに１２０°の位置でスリーブ２１０の周りに周方向に等間隔に配置される。ボール２２０は、バーが結合機構に挿入されたときに、駆動面１３０を介してバーを固定し且つ駆動するように構成される。
【００６８】
キャビティは、キャビティの内縁に突出部を有し、結合機構が空のときにボール２２０が中心長手方向キャビティに落下するのを防止する。スリーブ２１０内のキャビティは、ボール２２０を保持するが、ボール２２０が少なくとも部分的に中心長手方向キャビティの外に半径方向に移動することを許容する。これにより、ボール２２０が溝１２４のいずれかに位置決めされることができるように、バーが結合機構に出入りするときに、ボール２２０が溝１２４から出て、バーの結合セクション１２０のリッジ１２２を越えて移動することを可能にする。従って、これは、結合機構内のバーの長手方向位置を設定する手段を提供する。ボール２２０は、ボール２２０が溝１２４から外にリッジ１２２を越えて移動するときにバーに対する抵抗を提供し、かつボール２２０を溝１２４内に付勢するように、Ｏリング２５０によって半径方向内方に付勢される。
【００６９】
ロックリング２３０は、スリーブ２１０の近位端部でスリーブ２１０の周りに配置されている。ロックリング２３０は、スリーブ２１０に沿って且つボール２２０の上を長手方向に移動するように構成される。ロックリング２３０がボール２２０から離れて後退されるとき、それは、ボール２２０が長手方向キャビティの外に半径方向に自由に移動し、バーが結合機構の内外にスライドされることを可能にする、ロックされていない位置にある。
【００７０】
ロックリング２３０からのキャビティの反対側には、スリーブ２１０を取り囲む第２のリング２４０がある。第２のリング２４０は、ボール２２０を結合機構内に固定するのを助けるＯリング２５０のためのチャネルを含む。
【００７１】
ロックリング２３０は、ロック解除位置から第２のリング２４０に向かって長手方向にスライドし、ボール２２０を内方へ付勢するようにボール２２０の上のロック位置に移動するように構成される。これは、バーを結合機構内の所定の位置にロックするための機構を提供する。ロックリング２３０は、例えばスプリングを介して、ロック位置に向かって付勢され得る。
【００７２】
図８は、ロック解除配置における結合機構に挿入されたバーの切り取り図を示す。ロックリング２３０は、後退（ロック解除）位置にある。したがって、ボール２２０の上方には、ボール２２０が半径方向外側にスリーブ２１０のキャビティ２３２内に移動するための空間がある。これは、結合セクション１２０のリッジ１２２がボール２２０を通過して移動するためのスペースを提供する。従って、バーは、バーを挿入するか、バーを除去するか、または、バーの長手方向位置を結合機構内で調整するために、結合機構内で長手方向に移動され得る。また、ロックリング２３０がロック解除位置にあるときに、バーを回転させることもできる。一旦、ボール２２０が溝の一つに完全に挿入されると、経路は、ロックリング２３０がキャビティを通過して、ボール２２０を所定の位置に固定し、それによってバーを所定の位置に固定するために自由となる。
【００７３】
図９Ａ、９Ｂ、および９Ｃは、バーが種々の深さで機構内に挿入された状態の結合機構の断面図を示す。ロックリング２３０がロック解除位置にあるとき、ボール２２０は、バーのリッジ１２２がキャビティを通過して移動できるように、キャビティ内に上方に自由に移動することができる。
【００７４】
Ｏリング２５０は、第２のリング２４０の内面の周方向チャネル内でスリーブ２１０を取り囲む。チャネルは、ボール２２０に最も近いリングのコーナー部に配置される。これは、Ｏリング２５０がボール２２０の各々に接触し、ボール２２０を半径方向内方に付勢するのを助けることを意味する。したがって、Ｏリング２５０は、機構がロック解除位置にあるときにボール２２０に対して内向きの圧力を与える。Ｏリング２５０がキャビティ２３２内に部分的に延びるので、ボール２２０を所定の位置に保持し、ボールが結合機構から落下するのを防止する。
【００７５】
Ｏリング２５０によってボール２２０に与えられる下向きの圧力は、バーを押し込むおよび押し出すときに抵抗を与え、それによって、バーが位置することができる異なる位置に触覚感を与える。Ｏリング２５０は、機構の振動を防止するために、常にボール２２０と接触している。Ｏリング２５０は、ゴム、または他の弾性材料から作られ得る。
【００７６】
図９Ａでは、バーは、リッジ１２２がボール２２０の真下に位置する点に挿入されている。リッジ１２２は、ボール２２０を中心長手方向キャビティの外に付勢した。Ｏリング２５０は、ボール２２０によって圧縮されるので、この動作に抵抗を与える。
【００７７】
図９Ｂでは、ボール２２０が溝１２４の上に配置されるように、バーがさらに結合機構に押し込まれている。ボール２２０は、Ｏリングによって溝１２４に付勢される。
【００７８】
この場合、バーは、ボール２２０が溝１２４の三角形断面の丸いコーナー部１３２の１つの上に位置するように回転される。バーが回転されると、ボールは、図９Ｃに示されるように、溝内でより深く位置決めされ得る。
【００７９】
図９Ｃでは、バーは、ボール２２０が、駆動面１３０のうちの１つの中心点の上に位置決めされるように回転されている。再び、Ｏリング２５０は、溝１２４に完全に挿入されるまで、ボール２２０を溝１２４に付勢する。ボール２２０は、３つの接触点、溝１２４のベース部、および傾斜壁の上縁でバーと接触する。これは、結合機構がロックされると、バーが長手方向に動くことができず、トルクの伝達のための強力な接続を提供することを確実にする。
【００８０】
図９Ｂ及び図９Ｃから、溝１２４の深さが深くなるにつれて溝１２４の幅が増加することが分かる。これは、ベース部がバーの周囲に一定の幅を有するので、傾斜壁が長くなるためである。これは、ボール２２０が溝１２４に完全に挿入されると、傾斜壁は、ボールが長手方向軸から半径方向外側に移動することなく、ボール２２０が溝に沿って移動することを妨げることを意味する。従って、ロックリング２３０がボール２２０の上を滑るとき、ボール２２０は、ロックリング２３０、溝１２４のベース部、および溝１２４の壁の間に固定される。
【００８１】
スリーブ２１０は、キャビティを画定する壁の内側端部からキャビティ内に突出するリム２１２を有する。このリム２１２は、キャビティに対して減少した幅／直径の開口を形成する。この開口の直径は、ボール２２０の直径よりも小さい。これは、キャビティの中心長手方向キャビティへの開口がボール２２０の直径よりも小さいことを意味する。これにより、結合機構が空のときにボール２２０が中心長手方向キャビティ内に落下するのを防止する。
【００８２】
図１０Ａは、バーが部分的に挿入される結合機構の断面図を示し、ボール２２０はバーのリッジ１２２の上方に位置している。結合機構がロック解除位置にあるので、ボール２２０は、バーが結合機構に挿入されることを可能にするように、バーの第１のリッジ１２２を越えて自由に移動することができる。バーの円錐形先端部１２６は、バーの経路の外にボールをゆるやかに動かすのに役立つ。円錐形先端部１２６およびリッジ１２２が円形の断面を有するので、バーは、任意の回転整列で挿入されることができ、ボール２２０がこれらの断面の上に位置するときに容易に回転することができる。バーがさらに結合機構に挿入されると、ボール２２０はバーの表面上をスライドおよび／または転がることができる。
【００８３】
図１０Ｂは、バーが挿入される結合機構の断面図を示し、ボール２２０は、バーの溝１２４の上方に位置している。ロックリング２３０がボール２２０の上方に付勢されると、ボール２２０は溝１２４の中に付勢される。Ｏリング２５０は、ボール２２０に付加的な内向きの力を与える。バーの三角形の断面のために、ロックリング２３０及びＯリング２５０からボール２２０上に加えられた下向きの圧力は、ボール２２０が可能な最低点、即ち、３つの駆動面１３０の中心に座ることができるまで、バーを自然に回転させるカム作用を引き起こす。
【００８４】
一構成では、ロックリング２３０は、ロックリング２３０の背後に配置されたバネによって、ボール２２０上に付勢される。このバネは、ロックリング２３０が解除されるときロックリング２３０をボール２２０に対して押し戻すように、ロックリング２３０が後退するときに収縮する。これはまた、バーが駆動されているときに装置がロック解除することを防ぐように、ロックリング２３０をロック位置に固定するのに役立つ。
【００８５】
三角形の断面の丸いコーナー部は、ボールが誤った位置にロックされるのを防ぐ。従って、三角形の断面及びボール２２０は、バーを自動的に正しい位置まで回転させる。
【００８６】
ボール２２０が正しい位置（各駆動面１３０の中心）になるまで、ボールはスリーブから突出する。従って、ロックリング２３０は、それがチャネルを横切ってスライドするとき、ボール２２０に押す。これにより、ロックリング２３０は、バーを正しいアライメントに付勢するための追加の力を提供することができる。
【００８７】
ボール２２０が溝１２４内に位置するとき、ボール２２０は、バーの正しい平面の上に自然に配置され、これは、ユーザがバーを所定の位置にロックしようとするときに、ロックリング２３０がボール２２０の頂部をスライドする余地があることを意味する。機構がロックされるとき、ロックリング２３０は、ボール２２０が半径方向外側に移動するのを防止する。
【００８８】
図１１Ａ、１１Ｂ、および１１Ｃは、バーが内側にロックされた状態の結合機構の断面図を示す。ロックリング２３０は、ボール２２０上のロック位置に配置される。これにより、バーの結合セクション１２０から離れて、ボール２２０が半径方向外側に移動するのを防止する。これは、ボール２２０を結合セクション２２０の溝１２４に付勢する。溝１２４、溝１２４の両側のリッジ１２２、およびロックリング２３０の組み合わせは、ボール２２０が溝１２４内にピン止めされ保持されることを意味する。溝１２４が三角形の断面を有するので、ボール２２０は駆動面１３０の中心において所定の位置に保持される。それぞれの溝１２４内にピン止めされた３つのボール２２０の組み合わせは、バーを効果的に駆動することを可能にする確実なクランプ機構を提供する。
【００８９】
ボール２２０が座る（sit）溝１２４のプロフィール（profile）は、バーが使用中に前方または後方に移動できないことを意味する。この効果は、加速中に、バーが自然に前方に押し出されるので、ツールを加速したり、ツールで切断したりするときに最もよくみられる。これは、高精度の作業中、すなわち、外科医が切断を試みる際にツールを加速すると、ツールが前方にジャンプする可能性がある場合、問題を引き起こす可能性がある。従って、結合機構における長手方向の緩みを防止することが重要である。本実施形態の高許容ギャップは、傾斜壁がボール２２０と接触する平面を横切るボール２２０の直径に一致するバーの長手方向のいずれの動きも防止する。
【００９０】
結合機構はまた、バーを回転させる駆動機構としても機能する。結合機構は、バーを駆動するために、モータなどの駆動手段に接続され得る。結合機構は、駆動手段に直接接続されてもよいし、取り外し可能に接続されてもよく、例えば、結合機構が、モータを備えるハンドピースに取り付けられる取り外し可能なノーズピース内に位置する。ボール２２０とバーの結合セクションとの間の点接触のために、駆動部は非常に精密であり、ボール２２０とバーとの間の摩擦が低く、これにより、駆動部とバーとの間の熱の蓄積が低減される。
【００９１】
上述の実施形態は、３つの駆動面１３０および３つのボール２２０を備えて説明されているが、これらは、より多くの面１３０およびボール２２０を備えても等しく作用し得る。これに言及した上で、本発明者らは、円筒形に正確な状態を維持し、自然に自己中心を有する（self-centres）ように、バーを均等にクランプする非常に正確な方法を提供するので、３つの面１３０（および３つのボール２２０）が最良のクランプ構成を提供することを見出した。加えて、３つの駆動面の使用は、ロック機構およびツールピースの空間制限を考慮に入れながら、改善されたトルク伝達を提供する。駆動面１３０の間に丸いコーナー部１３２を設けることは、機構がロックアップするのを防止するのに役立つ。
【００９２】
図１２Ａは、３つの接触点および丸いコーナー部を有する結合構成を示す。図１２Ｂは、４つの接触点および鋭いコーナー部を有する結合構成を示す。鋭いコーナー部が利用される場合、部品の製造における不正確さにより、ボール２２０のうちの１つまたは複数がコーナー部１３２の間違った側に落下する可能性があることが分かる。図１２Ｂでは、ボール３２０および３２２は両方とも、同じ駆動面３３０に対して付勢される。同じ駆動面３３０上にロックする２つのボール３２０、３２２は、結合機構を部分的にロック／ジャミングすることをもたらすことができる。これにより、ロック機構が正しい方向に自動回転するのを防ぐ。
【００９３】
この理由のために、いくつかの実施形態は、結合機構のロックを回避するために、丸いコーナー部を利用する。また、丸いコーナー部は、ボールがコーナー部に対して付勢されたときにバーを所定の位置に回転させるのに役立つ。
【００９４】
各溝１２４は、側壁１２８およびベース部を有する。側壁１２８は、ベース部に対して様々な角度に沿って形成されてもよい。浅い角度は、ボール２２０がリッジ１２２の上を転がり易くする。対照的に、急勾配の壁１２８は、ボール２２０が溝１２４内に位置する場合に関して、ユーザに改善されたフィードバックを提供する。また、より急な壁は、バーとロック機構との間の長手方向の緩みを軽減するのに役立つ。
【００９５】
図１３Ａは、ベース部に対して４５°の角度で傾斜した壁１２８を有する溝１２４内に嵌合するボール２２０を示す。溝のベース部は、駆動面１３０の１つを形成する。傾斜壁は、システムがロック解除配置にあるとき、ボール２２０がリッジ１２２上を移動しやすくする。ボール２２０は、３つの接触点で、溝１２４のベース部および傾斜壁１２８の各々において、バーと接触する。ボール２２０は、これら３つの接触点を介してトルクをバーに伝達する。
【００９６】
図１３Ｂは、溝１２４のベース部に対して９０°の角度で傾斜した壁１２８を有する溝１２４内に嵌合するボール２２０を示す。各壁１２８は、その上端で９０°に角度をつけられ、壁１２８を溝１２４のベース部にシームレスに接合するために、そのベース部に湾曲したコーナー部を形成する。壁１２８は、各壁１２８の上端でボール２２０と接触する。
【００９７】
一実施形態では、壁１２８は、溝１２４のベース部に対して５５°で角度をつけられている。これは、結合セクション１２０が結合機構に出入りするときに、最良の触覚感を提供することが判明した。壁１２８がより急勾配にされると、ボール２２０を溝１２４の外に付勢することが困難になり、より浅くなると、結合セクション１２０が結合機構に出入りするときに、あまりにも簡単になり、ポジティブフィールが減少する。
【００９８】
溝１２４の幅は、壁１２８がボール２２０を固定し、バーが使用中に長手方向に前方または後方に移動するのを阻止するように選択される。従って、チャネル１２４は、ボール２２０が、３つの接触点で、駆動面１３０（ベース部）および２つの壁１２８の上縁において、固定されるように構成される。しかし、これは必須ではない。別の実施形態では、各ボール２２０は、各溝１２４内の２つの接触点の間に、または各溝１２４内の１つに固定される。
【００９９】
上述の実施形態は、特にバーに関するが、本明細書に記載の概念は、任意の回転ツールピースの固定および駆動に等しく適用することができる。
【０１００】
上述したように、ツールピースは、ツールピースを駆動機構に結合するための駆動要素２２０の受け入れのための複数の凹部を含む結合位置を備え得る。凹部は、単一の環状溝１２４またはチャネルの形態であり得る。凹部は、溝１２４の残りに対して増加した深さのセクションであり得る。溝の壁１２８は、駆動要素２２０を受け入れるための長手方向の位置を画定し、一方、駆動要素がツールピースを駆動することを可能にするための接触点も提供する。したがって、溝１２４は、ツールピースを長手方向に位置決めし、それを効果的に駆動されることを可能にするという２つの目的を果たす。
【０１０１】
上述のように、ツールピースは、シャフトの結合セクション１２０に沿って長手方向に離間された複数の結合位置を備え得る。複数の結合位置がシャフトに沿って長手方向に分離されるので、ツールピースはシャフトに沿って異なる位置で選択的に結合され得る。これにより、ツールピースをユーザの要求に合わせて調整することができる。一実施形態では、ツールピースは、１０ｍｍまで延長することができる。
【０１０２】
結合セクション１２０の調整可能性は、様々な長さの複数のツールピースを取得する必要性を低減する。従って、これは、より適応性があり、費用対効果の高いツールを提供する。
【０１０３】
結合セクション１２０の先端の円筒形断面とリッジ１２２は、結合セクション１２０が任意の回転方向で結合機構に装填され得ることを意味する。溝１２４は、３つの駆動面１３０のセットを有する。これは、リッジ１２２を乗り越えるボール２２０と結合され、カム機能をもたらし、これは、結合機構が締め付けられるときに、結合セクション１２０を正しい向きに自動的に回転させる。
【０１０４】
３つ以上の駆動面１３０を設けることにより、ツールピースは、それが固定され得るより多い数の回転の向きを有するので、結合機構により容易に結合され得る。また、追加の駆動面１３０は、ツールピースをさらに安定化させるのに役立ち、ツールピースを駆動するためのより効果的な接続を提供する。３つのボール２２０の使用は、ツールピースを高速で中心にするのに役立つ。対照的に、ただ２つの駆動面１３０にツールピースを固定することは、ツールピースが駆動されているときに、ツールピースが片側に蹴る危険があり、振動を生じる。これは、ツールピースが、本実施形態における追加の駆動面１３０による二次元ではなく、（二つの面の間で）一次元に沿った固定力しか受けないからである
【０１０５】
円周方向溝１２４内の丸いコーナー部と駆動面１３０との組合せは、駆動要素が溝１２４内に付勢されるときにツールピースが自動的に整列することを意味する。これは、ツールピースが結合機構内に正しく固定されることを確実にする助けとなる。コーナー部が丸いという事実は、ツールピースが誤った位置でロックすることおよび所定の位置でツールピースを詰まらせることを防止する。溝１２４の傾斜壁１２８は、異なる位置の触覚（正のフィードバック）を可能にする。各溝１２４が、結合部分の周囲全体に沿って延びているという事実は、結合要素が丸いコーナー部の上に位置していても、このフィードバックが提供されることを意味する。
【０１０６】
（例えば、ツールピースをクランプするコレットシステムとは対照的に）ツールピースの凹部内に合う駆動要素の使用は、改善されたトルク伝達があることを意味する。駆動要素は、ボール２２０の形態であり得る。これは、点駆動接触を提供し、摩擦接触面積を減少させ、従って、熱の蓄積を減少させる。加えて、ボール２２０は、結合機構がロック解除されたときに結合セクション１２０の表面上を転がることができ、それによって、結合機構内でツールピースを移動しやすくする。
【０１０７】
本明細書に記載された実施形態は、本発明の説明的なものであるが、本発明の範囲から逸脱することなく修正することができる。例えば、図３Ａおよび３Ｂに示される隆起壁１３４は、いくつかの実施形態では省略されてもよく、それによって、結合部分と同じ半径を有するシャフトを有するツールがもたらされることが理解されるであろう。
【０１０８】
同様に、上述の実施形態は、３つの駆動要素２２０および同数の駆動面１３０を有するが、代替実施形態は、３つより多い駆動要素２２０および３つより多い駆動面１３０を有してもよい。各駆動要素２２０が対応する駆動面１３０と整列することができあれば、駆動面１３０と同じ数の駆動要素２２０は必要ではない。
【０１０９】
上述の実施形態は、バーの固定および駆動について論じているが、本明細書に記載の結合機構は、回転駆動を必要とする任意のツールを固定および駆動するのに適している。これには、ドリル及びバー、特に手術ドリル及びバーが含まれる。
【０１１０】
上述の実施形態では、溝を有する結合セクションについて説明し、回転駆動が、溝１２４のベース部上の駆動面１３０を介して取られることができるが、別の実施形態では、溝１２４の傾斜した側壁のみを介して駆動を取ることができる。この場合、ボール２２０と溝１２４のベース部との間に接触は生じない。従って、傾斜した側壁は、ツールを長手方向に位置決めし、ツールを駆動する機能の両方を提供する。これはまた、ツールが使用中に摩耗するボール２２０に順応することができることを意味する。
【０１１１】
溝のベース部が、ボール２２０との接触を避けるように、この構成において凹んでいるので、ボール２２０は、それらが摩耗するにつれて溝にさらに挿入され得る。ボール２２０が摩耗するにつれて、それらは、両側壁に接触するまで、所定の位置にロックされるとき、溝の中により深く付勢される。ボール２２０の動きが、代わりにチャネルの深さによって制限される場合、これは、ボール２２０が、両側壁の間で接触する位置に動くことができない危険性がある。従って、このことは、ボール２２０が摩耗した後にツールを長手方向に固定することを可能にする溝１２４の能力に影響を及ぼし得る。従って、この構成は、ボール２２０がある程度摩耗した後でさえ、ツールを効果的に駆動することを可能にする。
【０１１２】
特定の実施形態が本明細書に記載されているが、実施形態は単なる例示として示されており、本発明の範囲を限定するものではない。実際、本明細書に記載の新規な方法および装置は、種々の他の形態で具体化することができ、さらに、本明細書に記載の方法およびシステムの形態における種々の省略、置換および変更は、特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【国際調査報告】
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