JP2000508183A - 外科用デバイスを制御する磁気スイッチング素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 外科用デバイスを制御するための装置は、ハウジング（１０５）と、ハウジング（１０５）に装着された磁気スイッチング素子（４００）とを具備する。磁気スイッチング素子（４００）は、磁石（４０５）と、外科用デバイスを制御するための制御信号を生成するよう構成された磁気センサ（５００）と、磁気センサ（５００）によって生成された制御信号の値を変化させるために、磁石の磁界が磁気センサ（５００）と磁気的に結合しない第１位置と、磁界が磁気センサ（５００）と磁気的に結合される第２位置との間を移動するためのハウジング（１０５）に装着されたアクチュエータ（４１０）とを備える。磁気スイッチ素子（４００）はまた軟磁性部材を備え、この部材はアクチュエータの移動が磁石と軟磁性部材との間の相対的移動を生じるよう配置される。

Description

【発明の詳細な説明】 外科用デバイスを制御する磁気スイッチング素子 この発明は、動力式外科用システムのハンドピースに関する。 外科用ハンドピースは、様々な外科用器具を操作することができる。通常、外 科用ハンドピースはモータを収容するハウジングを備える。モータはモータに連 結された駆動軸を回転させ、駆動軸を介して外科用器具に動力を伝達する。 外科用ハンドピースは、モータを駆動し制御する１つ以上のスイッチを備える 。例えば、レックスロス〔Rexroth〕の米国特許第５，２１７，４７８号は、モ ータをオン及びオフに切り換え、モータの回転方向を正転と逆転に切り変え、モ ータの回転速度を増加または減少させるよう構成された４つのスイッチを備える 。それぞれのスイッチは、スイッチを押し下げると電気的に結合されるべく配置 された１対のスイッチ接点を具備する。 しかしながら、外科における滅菌された用具に対するきびしい要求は、このよ うなハンドピースがオートクレーブ滅菌されることを必要とするが、一般的な滅 菌技術ではこれができず、特に、磁気スイッチが関わる場合はできない。よって この発明の目的の１つは、この問題を解決することにある。 したがって、ハウジングとこのハウジングに装着された磁気スイッチング素子 とからなり、この磁気スイッチング素子は、 磁石と、外科用デバイスを制御するための制御信号を生成するよう形設された磁 気センサと、磁気センサによって生成された制御信号の値を変化させるべく、磁 石の磁界が磁気センサに磁気的に結合しない第１位置と磁界を磁気センサに磁気 的に結合させる第２位置との間を移動のためにハウジングに装着されたアクチュ エータとを含む、外科用デバイスを制御するための装置が提供される。 １つの観点によれば、この発明は、概ね、外科用デバイスの制御装置に特徴が ある。この装置は、ハウジングと、このハウジングの上に取り付けられた１つ以 上の磁気スイッチング素子を備える。それぞれの磁気スイッチング素子は、磁石 と、磁気センサと、アクチュエータとを備える。磁気センサは外科用デバイスを 制御する制御信号を生成する。アクチュエータはハウジングに取り付けられ、磁 気センサによって生成された制御信号の値を変化させるために、磁石の磁界が磁 気センサに磁気的に結合しない第１位置と磁界を磁気センサに磁気的に結合させ る第２位置との間を移動する。 この発明は、機械部品間の相互作用を必要としない堅牢で、ソリッドステート の形態を提供する。機構的な相互作用は不要なので、磁石は磁気センサから物理 的に隔離することができる。これはスイッチが装置内への漏れ経路を形成しない ことを保証することになり、その結果として装置は完全にオートクレーブ滅菌処 理を施せることになる。 この発明の実施態様は、１つ以上の後述する特徴を備えるこ とができる。磁気スイッチング素子は、アクチュエータの移動が磁石と軟磁性部 材との間の相対移動を起こさせるよう配置された軟磁性部材を具備する。磁石は 、アクチュエータの移動が磁石の移動を生じるようアクチュエータと磁気的に結 合されてよい。さらに、軟磁性部材は、アクチュエータが第１位置にあるとき磁 石によって作られた磁界を実質的に吸収し、アクチュエータが第２位置にあると き磁石によって作られた磁界を実質的に吸収しないように形設されてよい。 磁石は磁気センサから物理的に隔離されてよい。例えば、磁石はハウジングの 壁によって磁気センサから分離されてよい。 ハウジングはモータを内設する外科用ハンドピースのハウジングであってよく 、磁気センサによって生成された制御信号はモータの動作を制御する時に使用さ れてよい。 軟磁性部材は円筒状開口を有するスイッチ底部を含んでもよく、磁石はアクチ ュエータが第１位置にあるときに円筒状開口内に位置し、アクチュエータが第２ 位置にあるとき円筒状開口を覆って延びる。円筒状開口は、磁石は受け入れ閉じ た底部を有するハウジングの外面の凹所の上に位置する。 軟磁性部材は、磁石に固定されたスイッチカバーをさらに含んでもよい。スイ ッチカバーはばねによって円筒状開口から離れるよう付勢され、スイッチの底部 とスイッチカバーは、機械的に連結されてよい。 磁気センサは、ハウジングの内部に配置された実質的に平坦な回路基板上に装 着されてよい。磁石センサの例としては、 ホール効果素子やリードスイッチが挙げられる。 アクチュエータが第１位置にあるときの磁石の位置と、アクチュエータが第２ 位置にあるときの磁石の位置との間の距離は約０．１インチ（２．６ｍｍ）以下 である。例えば、その距離は約０．０６インチ（１．５３ｍｍ）である。 別の観点によれば、この発明は、全体的には、外科用デバイスの制御装置を特 徴とする。この装置は、ハウジングとハウジングに取り付けられた磁気スイッチ ング素子とを具備する。それぞれの磁石スイッチ素子は、ハウジングの外側に配 置された磁石と、このハウジングの内側に配置され、ハウジングの壁によって磁 石から物理的に隔離された磁気センサと、磁気センサによって生成された制御信 号の値を変化させるために、磁石の磁界が磁気センサに磁気的に結合しない第１ 位置から磁界を磁気センサに磁気的に結合させる第２位置へ移動するためにハウ ジングに装着されたアクチュエータとを備える。 この発明の実施態様は、後述する特徴を１つ以上備える。それぞれの磁気スイ ッチング素子は、軟磁性部材を備え、アクチュエータの移動が、磁石と軟磁性部 材との間の相対移動を起こさせるよう構成されてよい。例えは、磁石はアクチュ エータの移動が磁石の移動を生じるようアクチュエータと磁気的に結合されてよ い。 磁気的にやらかい材料は、磁石に固定されたスイッチカバーと、円筒状開口を 有するスイッチ底部とを含んでよい。磁石は、アクチュエータが第１位置にある とき円筒状開口内に位置し、 アクチュエータが第２位置にあるとき円筒状開口を越えて伸びてよい。軟磁性部 材はまた、アクチュエータが第１位置にあるとき磁石によって生成された磁界を 実質的に吸収し、アクチュエータが第２位置にあるとき磁石によって生成された 磁界を実質的に吸収しないように構成されてもよい。 この発明のさらなる観点によれば、前述した装置と外科用器具とからなる外科 用システムが提供される。 この発明の他の観点によれば、前述した外科用システムがキット形態で提供さ れる。 この発明の他の特徴及び利点は、後述する好ましい実施態様の記載、添付図面 及び請求の範囲から明らかになるであろう。図面の簡単な説明 図１は、外科用ハンドピースの斜視図である。 図２は、図１のハンドピースを含む外科用システムのブロック図である。 図３Ａは、外科用ハンドピースの側面断面図である。 図３Ｂは、図３Ａの断面図の部分拡大図である。 図４Ａは、図１のハンドピースの磁気スイッチ素子の分解上部斜視図である。 図４Ｂは、図４Ａの磁気スイッチ素子の底面斜視図である。 図４Ｃは、他の磁気スイッチ素子の断面図である。 図４Ｄは、押し下げられた位置における図４Ａの磁気スイッチ素子の断面図で ある。 図５Ａは、図１のハンドピースの回路基板の平面図である。 図５Ｂは、図５Ａの回路基板の端面図である。 図６Ａは、図１のハンドピースに取り付けるように形成された外科用器具の斜 視図である。 図６Ｂは、図６Ａの外科用器具のハブ及びドライブシャフトの斜視図である。 図６Ｃは、図６Ｂのハブ及びドライブシャフトの側面図である。 図７Ａは、図１のハンドピースと図６Ａから６Ｃのハブ及びドライブシャフト との接合面の、ハンドピースの長手軸で切り取った側面断面図である。 図７Ｂは、ハンドピースの長手軸から角度をずらした図７Ａの接合面の側面断 面図である。 図８Ａから８Ｄは、図７Ａの接合面のラッチ機構の動作図である。 図９Ａは、他のラッチ機構の側面図である。 図９Ｂは、図９Ａのラッチ機構との嵌合するよう形成されたハンドピース端部 の平面図である。 図９Ｃは、９Ｃ−９Ｃ線に沿って切りとられた図９Ｂのハンドピース端部の断 面図である。 図９Ｄから９Ｈは、その他のラッチ機構の側面図及び平面図である。 図１０Ａから１０Ｃは、他のラッチ機構の斜視図及び平面図である。 図１１Ａ及び１１Ｂは、他のラッチ機構の斜視図である。 図１２は、図６Ａから６Ｃのラッチ機構を備えたアダプタの側面図である。好ましい実施態様の説明 図１及び図２において、再使用できる動力付の外科用ハンドピース１００（図 １）は、多種類の使い捨て可能な（または再使用可能な外科用器具を操作するよ う構成されている。このハンドピースは概ね円筒状で涙滴形状の断面を有し、ア ルミニウムのような非磁性材料から作られるハウジング１０５を備える。ハンド ピースはその遠位端に外科用器具を取り付けるための円筒状孔部１１０を有する 。孔部１１０の内部には、ハンドピース１００の内部に位置するモータ１２０に 係合する駆動軸１１５が配設されている。ハンドピースはモータ１２０の制御中 に使用する信号を生成する押しボタンスイッチ１２５，１３０及び１３５を備え る。ハンドピース１００は、押しボタンスイッチ１２５，１３０及び１３５を含 めて充分にオートクレーブ滅菌処理が可能である。 ハンドピース１００は、そのハンドピース，コンソール２０５，外科用器具３ ００（または１組の外科用器具）及びフットコントロールアッセンブリ２１０を 備えた外科用システム２００において使用される。コンソール２０５の内部に位 置するプロセッサ２１５は、ハンドピース１００のモータ１２０の作動速度及び 方向を制御する。結果としてこれが外科用器具３００ の動作の速度及び方向を制御する。例えば、ハンドピース１００の長手軸１４０ 周りに回転する駆動部３０５（例えば、カッティングブレードまたは研磨バー〔 abrading burr〕）を外科用器具３００が備えるとき、プロセッサ２１５は駆動 部３０５の回転方向及び速度を制御する。 プロセッサ２１５は、押しボタンスイッチ１２５，１３０及び１３５並びにコ ンソール２０５及びフットコントロールアッセンブリ２１０からの信号に応じて モータ１２０を制御する。さらに、後述するように、ハンドピース１００は、ハ ンドピース内に位置する外科用器具の器具の種類を示す情報をプロセッサ２１５ に提供する。ハンドピース１００は、ねじ部を有するコネクタ１４６によってハ ンドピースの近位端に取り付けられたケーブル１４５を介してコンソール２０５ に接続されている。 プロセッサ２１５に加えて、コンソール２０５は、システムを駆動または停止 させる動力スイッチ２２０及びハンドピースモータ１２０の速度を増加（２２５ ）または減少（２３０）させるボタンを具備する。情報を表示するためにコンソ ールは、状態を示す〔for diagnostic messages〕１６文字蛍光ディスプレイ２ ３５、モータ速度（２４０）と、モータ速度の許容範囲（２４５，２５０）のデ ジタルディスプレイ及び許容範囲内でのモータ速度のバーグラフディスプレイ２ ５５を具備する。フットコントロールアッセンブリ２１０は、ケーブル２６０を 介してコンソール２０５に取り付けられ、ハンドピース１００のモータ１２０の 正転，逆転及び振動の動作モードを操作者が 選択できるようにする。または、フットコントロールアッセンブリは外科用器具 の手術部分の位置を制御するのに使用される。 さらに図３Ａ及び３Ｂにおいて、３つの押しボタンスイッチ１２５，１３０及 び１３５は、ハウジング１０５の外側に取り付けられ、これらスイッチと関連す る電子回路からハウジングの壁により物理的に隔離されている。この隔離は、ス イッチが電子部品への漏れ経路を生じないようにし、それによってハンドピース １００とスイッチ１２５，１３０及び１３５がオートクレーブ滅菌処理が可能に なる。さらにスイッチを前記回路から隔離するための分離封止を必要としない。 円形で同じ大きさのこれらスイッチはハンドピース１００の遠位端近傍に配設さ れ３角形の形態を呈するよう配列されている。使用するスイッチは、これより少 なくても多くてもよく（例えは２つまたは４つのスイッチ）、スイッチは異なる 形態で配列されていてもよい。 既に述べたように、スイッチ１２５，１３０及び１３５はケーブル１４５を介 してプロセッサ２１５に信号を供給し、プロセッサ２１５はハンドピース１００ 内のモータ１２０を制御する制御信号を用いる。スイッチの機能は子細に説明す る必要がないが、プロセッサ２１５をプログラミングすることによって構成され る。例えば、スイッチ１２５はプロセッサ２１５にモータ１２０を制御させ順に 正転，逆転及び振動の動作モードで動作させるさせることができ、一方、スイッ チ１３０は前記プロセッサにモータを順にいくつかの速度範囲で動作させ、ス イッチ１３５はプロセッサにモータを駆動または停止させることができる。 他の構成として、スイッチはそれぞれ、プロセッサに正転モード（スイッチ１ ２５），逆転モード（スイッチ１３０）または振動モード（スイッチ１３５）で モータを作動させるべく制御させる。この他の構成は、スイッチのいずれか１つ を押してモータを駆動し対応するモードでモータを作動させる。その後、いずれ かをスイッチを押してモータを停止させる。例えは正転動作モードから逆転動作 モードに切り換える際、操作者は３つのスイッチのいずれか１つを押してモータ を停止させ、その後スイッチ１３０を押して逆転モードでモータを再作動させる 。 各スイッチ１２５，１３０及び１３５に、さらに、多数の機能を具備させるこ とができる。例えば、スイッチをすばやく押すことによって正転及び逆転動作モ ードの間でモータを切り換え、一方、スイッチを押し続けることによって振動モ ードでモータを動作させてもよい。同様に、スイッチをすばやく押すことによっ てモータを駆動させ、一方、スイッチを押し続けることによってモータの速度を 徐々に増加させるか、あるいは上述したように外科用器具の手術部分の位置を制 御してもよい。 さらに図４Ａ及び４Ｂにおいて、各スイッチ１２５，１３０及び１３５は、軟 磁性部材で囲まれた永久磁石４０５からなる磁気スイッチング素子４００を備え る。軟磁性部材は、磁石４０５によって生成される磁界を吸収し、スイッチが使 用者に よって押し下げられるまでこの磁界がハンドピースのスイッチ回路を作動させな いよう前記磁石を分流し〔to shunt〕、しかもこれは経時的に磁化されることが ないようになされる。 スイッチ１２５，１３０及び１３５のそれぞれは、磁気スイッチング素子４０ ０を覆って配置されたラバーブーツ１５０を備える。ラバーブーツ１５０は、金 属カバー１６０でハンドピース１００のハウジング１０５に固定されたシリコン ラバーシート１５５に形成されている。各磁気スイッチング素子４００の永久磁 石４０５は、スイッチカバー４１０に固定され、スイッチ底部４２０の円筒状開 口４１５の内部に配置されている。スイッチカバー４１０はスイッチのアクチュ エータとして働く。ばね４２５はスイッチカバー４１０をスイッチ底部４２０か ら離れるよう付勢し、ラバーブーツ１５０はスイッチ素子４００を単体ユニット として保持する。他の配置としては、図４Ｃに示すように、ラバーブーツ１５０ がスイッチ素子４００を単体ユニットとして保持する役割を果たさないようスイ ッチカバー４１０及びスイッチ底部４２０が機械的に係合される。スイッチカバ ー４１０、スイッチ底部４２０及びばね４２５は、軟磁性ステンレス鋼の性質を 有するカーペンタ〔Carpenter〕４３０Ｆのソレノイドのような軟磁性材料から 作られている。軟磁性鉄のような他の軟磁性材料も使用できるが、軟磁性ステン レス鋼は、その耐腐蝕性により採用される。 磁気スイッチング素子４００は、スイッチ素子から物理的に隔離された、対応 するホール効果センサと相互に作用するよう 位置決め及び構成がなされている。各磁気スイッチング素子４００は、ハウジン グ１０５の凹部１６５に配置されている。特に、各磁気スイッチング素子４００ は、スイッチ底部４２０を収容できる寸法を有する凹んだ棚１７０の上に配置さ れ、ハウジングのくぼみ１７５にかぶさっている。くぼみ１７５は、スイッチ底 部４２０の円筒状開口４１５の直径よりもわずかに大きい直径を有し、閉ざされ た底部を備える。例えば、スイッチ１３５に対応するくぼみ１７５の底部には、 スイッチ１３５に対応するホール効果センサ５００から磁気スイッチング素子４ ００を物理的に隔離するハウジング１０５の壁１８０が存在する。この物理的隔 離は、スイッチ１３５を介するいかなる潜在的なもれ経路に対しても障壁を形成 する。しかし、ハウジング１０５が非磁性材料であるアルミニウムから作られて いるので、磁気スイッチング素子４００は、ホール効果センサ５００から磁気的 に隔離されていない。 スイッチ１３５が押されていないとき、永久磁石４０５はスイッチカバー４１ ０とスイッチ底部４２０によって形成された容積空間内に位置する。上述したよ うに、これらの素子は永久磁石４０５によって生成された磁界を吸収する。永久 磁石４０５がスイッチカバー４１０とスイッチ底部４２０によって形成された容 積空間内に位置するとき、これらの素子は、ばね４２５に沿い、永久磁石４０５ によって生成された磁界の主要部分（全部ではないにしても）がホール効果セン サ５００に及ぶのを防ぐ磁気回路を構成する。すなわち、磁界はホール効果セン サ５００から非結合となる。 図４Ｄに示すように、スイッチ１３５が押されると磁石４０５の１部がスイッ チ底部４２０を越えてくぼみ１７５の内部へ達する。上述したように、ハンドピ ース１００のハウジング１０５はアルミニウムや、磁界を吸収せず、磁石４０５ を分流しない材料でできている。したがって、スイッチ１３５が押されると磁石 ４０５の一部が分流された位置〔shunted position〕から相対的に分流されてい ない位置〔unshunted position〕へ移動する。磁石４０５が分流されていない位 置にあるとき、磁石４０５によって生成された磁界はホール効果センサ５００に 結合し検出される。ハウジング１０５が、プラスチックまたはオーステナイト系 の非磁性ステンレス鋼のような他の非磁性材料から作られる場合も同様の結果が 得られる。 ホール効果センサ５００は、ケーブル１１０の多重バスに沿ってコンソール２ ０５に信号を送ることにより磁界に応答する。ホール効果センサ５００は、マサ チューセッツ州ウスターのアレグロ・マイクロシステムズ〔Allegro Microsyste ms〕によって供給される型式Ａ３０５４ＳＵのホール効果センサである。このセ ンサは、高密度ＣＭＯＳ論理ステージを駆動する高分解能バイポーラ型のホール 効果スイッチ回路を有する。この論理ステージはプロセッサ２１５によって多重 バス上に送られた直列形のアドレスパルスを解読し、所定のアドレスを受け取っ たときに応答する。この応答は、ホール効果センサが磁界を検出したかどうかの 指標となる。プロセッサ２１５はスイッ チ１３５の機能に応じてモータ１２０を制御することによりホール効果センサ５ ００からの信号に応答する。アレグロセンサは、さらに機械的スイッチの接続を 受け入れる入力部を備える。したがって、所望すれば機械的スイッチは、冗長性 のためまたはフェールセーフ手段として磁気スイッチング素子４００と結合でき るし、あるいは磁気スイッチング素子４００と置き換えることができる。しかし 、そのような構成は、おそらくハウジング１０５を貫通する物理的通路の形成を 必要とするだろう。他の磁気センサ、例えば他の製造業者によるホール効果セン サまたはリードスイッチを使用することも可能である。 スイッチ１３５は、０．０６インチ程度のストローク長を有する（すなわち、 磁石４０５が、スイッチ１３５は押されたときの方がスイッチ１３５が押されて いないときよりもホール効果センサ５００に０．０６インチ近づく）。したかっ て、磁石４０５とホール効果センサ５００の間の物理的距離は、ホール効果セン サ５００が磁石４０５によって生成された磁界を検出するかどうかについてほと んど意味を持たない。むしろ、重要なファクターは、磁石４０５がスイッチ底部 ４２０を越えて延び、それによって磁石４０５がもはや、分流されず、磁界がホ ール効果センサ５００に及ぶのを許容されるかどうかである。磁石４０５は、ス イッチ１３５のストロークの始めの３分の１の間分流され、ストロークの次の３ 分の２の間スイッチ底部４２０を越えて延びる。 さらに図５Ａ及び５Ｂにおいて、ホール効果センサ５００は、 ハンドピース１００のハウジングの溝１８５に配置された回路基板５０５上に取 り付けられている。回路基板５０５は、平坦で、１５ミリインチの厚みを有しわ ずかに可撓性を有する。ホール効果センサ５００は、回路基板５０５の切り欠き の内部に位置し、ホール効果センサ５００をコンソール２０５に電気的に接続す るバスを構成する１対の回路パス５１５にはんだ付けされたリード５１０により 回路基板に接続されている。回路パス５１５に接続されたワイヤ５２０は、コン ソール２０５からおよびコンソール２０５へと信号を伝送する。 スイッチ１２５及び１３０にそれぞれ対応するホール効果センサ５２５及び５ ３０は、回路基板５０５の側部の切り欠きに配置され、スイッチ１２５及び１３ ０の下方に位置する。センサ５２５，５３０は、ハンドピース１００の曲率に適 合するよう回路基板５０５に対して曲げられ、回路パス５１５にはんだ付けされ たリード５１０で接続される。 追加のホール効果センサ５３５対が孔部１１０に隣接して配置され、外科用器 具の磁石に応答してハンドピース１００に取り付けられた器具の型を特定する。 センサ５３５は、センサ５２５及び５３０と同じ方法で曲げられ接続されている 。ホール効果センサ５３５は、磁石が外科用器具の内部の２つの各チャンバに存 在するかどうかを検出し、プロセッサ２１５にこの情報を提供する。この情報を 使用してプロセッサ２１５は、器具が属する器具の型を特定し、この器具の型を 用いて次の処理を実行する。例えば、プロセッサ２１５は、器具の動作速度 の許容範囲を設定するために器具の型を用いる。２つのホール効果センサ５３５ の使用によって４つまでの異なる器具の型（すなわち、磁石なし、一方のチャン バに磁石、他方のチャンバに磁石、両方のチャンバに磁石）が符号化できる。追 加のホール効果センサ５３５と対応する磁石チャンバを使用してより多くの器具 の型を符号化できる（例えば、４つのホール効果センサ５３５は１６の器具の型 を符号化できる）。器具の型を符号化する技術は、“動力式器具用の外科システ ム”と題する米国特許第４，７０５，０３８号及びＲｅ．３４，５５６号に記載 されているが、これらは参照によって組み込まれるものとする。 回路基板５０５はさらに、溝部１８５の内部に回路基板５０５を挿入する際の 補助となる延出部５４０を具備する。 図６Ａから６Ｃにおいて、上述した外科用ハンドピースとともに使用される使 い捨て式の外科用器具３００は、弾性ラッチ機構３１０を具備し、ラッチ機構３ １０を操作したり、ハンドピース上の他のラッチ機構を必要とすることなしにハ ンドピース１００の内部に挿入する構成となっている。ラッチ機構３１０は、器 具３００のハブ３２０の外部表面から半径方向に離間された片持ち梁状の弾性ア ーム３１５を具備する。使用者が操作できる解除ボタン３２５は、その解除ボタ ン３２５の両側に配置された傾斜隆起を有する〔ramped〕ラッチ３３０を備えた 片持ち梁状のアーム上に取り付けられている。それぞれのラッチ３３０は傾斜し た前縁３３５と背面がカットされた後縁 ３４０を具備する。 ハブ３２０は、射出成形による一体成形されたプラスチックから形成され、こ れに片持ち状アーム３１５が近位にハブ３２０の外部表面に隣接して延びるよう 支える環状構造３４２が固定されている。環状構造３４２はスナップ嵌めにより ハブ３２０の遠位端に結合される。別の形態として、環状構造をハブ一体構造と するか、またはハブの近位端に固定することができる環状構造がハブの近位端に 固定されるとき、ラッチ３３０は傾斜した前縁と背面カットの後縁をもち続ける ために弾性アーム３１５に対するラッチ３３０の向きは逆となる。 さらに図１，３Ａ，７Ａ及び７Ｂについて、ハンドピース１００の孔部１１０ は外科用器具３００のラッチ機構に係合するよう形成されている。この目的のた め、ハンドピースの遠位端外部表面は、ハブ３２０が孔部１１０の内部に挿入さ れるとき、外科用器具の解除ボタン３２５が挿入されるスロット６０５を有する 凹部６００を備える。この凹部は操作を容易にするために形成され、ハンドピー スに配置された外科用器具が偶発的に解除される一切の可能性を排除するのを助 ける。 孔部１１０内部の環状フランジ６１０は、器具をハンドピース１００に軸方向 で固定するために外科用器具の傾斜隆起のあるラッチ３３０に係合する。環状フ ランジ６１０は傾斜が形成された前縁６１５と背面カットの後縁６２０を有する 。スロット６０５によって形成された領域を除いて環状フランジは孔部１１０の 内径の全周に延びる。しかし、部分的フランジもまた 使用される。実際、フランジにおける唯一の機能的制限は、それがラッチ機構３ １０に係合することである。そういうものとして環状フランジ６１０は、傾斜し た前縁または背面カットの後縁を備える必要はなく、例えば正方形または矩形の 断面形状を有することもできる。さらに、過度の摩耗が問題であれば、環状のフ ランジ１０８は鋼のインサートを有して形成することができる。 ガイドスロット６２５は、外科用器具をハンドピースに半径方向に固定するた めに外科用器具ハブ３２０から突出したタブ３４５と相互に作用し合い、モータ １２０によって生じるトルクに応じて外科用器具が回転するのを防止する。図示 するように、ガイドスロット６２５はハンドピースの半径方向の厚みの一部に延 びるだけであって同じ大きさのタブを受け入れるよう構成されている。ガイドス ロット及びタブの大きさは、特定のハンドピースと共に特定の外科用器具を使用 するのを防止するために変更することができる。例えば、別のハンドピースは、 半径方向の厚みを完全に貫通して延びるガイドスロットを備えることができる。 この別のハンドピースとのみを使用するように構成された外科用器具は、現在の ハンドピースのガイドスロットより半径方向において長いタブを備え、それによ ってそれらの器具が現在のハンドピースに取り付けられないように構成すること ができる。この構成によれば、依然として現在のハンドピースに取り付け可能な 外科用器具をこの別のハンドピースに取り付けることができるであろう。 タブ３４５は、ハブ３２０の上にラッチ機構３１０の反対側かつ解除ボタン３ ２５の遠位側に配設されている。したがって、外科用器具３００がハンドピース １００の内部に挿入されるときのガイドスロット６２５とタブ３４５との半径方 向の位置５合わせは、スロット６０５中に解除ボタン３２５が入ることで確保さ れる。 図８Ａから８Ｄを併せて参照すれば、外科用器具３００のラッチ機構３１０に より、操作者がハブ３２０を単にハンドピース１００の孔部１１０内に挿入する だけで外科用器具３００をハンドピース１００にしっかりと係合できる。ハブは 、スロット６０５に解除ボタン３２５が位置合わせされて挿入される。スロット は、位置合わせを容易にするフレア付きの開口を有する（図１）。ハブが挿入さ れると、傾斜隆起を有するラッチ３３０の傾斜前縁３３５が、環状フランジ６１ ０の傾斜前縁６１５と係合する（図８Ａ）。さらに挿入力を加えると、両傾斜前 縁が互いにすれ違うよう弾性アーム３１５が曲がる（図８Ｂ）。結果として傾斜 を有するラッチ３３０の後縁３４０は環状フランジ６１０の後縁６２０と行き違 う（図８Ｃ）。この時点で、アーム３１５はその正常な湾曲しない姿勢に戻り、 傾斜を有するラッチ３３０はその後縁が環状フランジ６１０の後縁と対する位置 へパチンと嵌まる（図８Ｄ）。環状フランジ６１０と傾斜を有するラッチ３３０ の両方の後縁が背面切りされているので、ハブ３２０がハンドピース１００の遠 位端に向かってわずかに移動したとき、ラッチ３３０がスナップ嵌めされる。 図６Ａから６Ｃにおいて、外科用器具３００は、ハブ３２０の内部に挿入され る駆動軸３５０を備える。駆動軸３５０は、ハンドピース１００のばねで付勢さ れシールされた駆動軸１１５に係合する延出部３５５を備える。外科用器具３０ ０がハンドピース１００内に配置されたとき、駆動軸１１５の回転は駆動軸３５ ０を回転させる。駆動軸をシールする技術は、“外科用ツールのモータ駆動ハン ドピース”と題する米国特許第５，１３３，７２９号に記載されているが、これ は参照により組み込まれるものとする。 駆動軸１１５と延出部３５５との位置合わせを容易にするため、延出部３５５ は、近位端で傾斜し、傾斜端となるドリルチップ構成３５７を備える。外科用器 具がハンドピースの内部に挿入されるとき、延出部３５５が駆動軸１１５と心出 しされていなければ、ドリルチップ構成３５７は駆動軸１１５と係合し（駆動軸 ３５０といっしょに）延出部と駆動軸か正しく心出しされるまで延出部３５５を 回転させる。 駆動軸１１５のばね付勢は、駆動軸３５０を介してハブ３２０に対して遠位方 向の力を加える。この力は外科用器具３００を孔部１１０に固定するよう作用す る。さらに加えられる固定力は、１対のタブ３６７によってハブ３２０に固定さ れる可撓性のラバーシール３６５により供給され、孔部１１０の壁に流体密シー ルを提供する。 傾斜隆起を有するラッチ３３０が環状フランジ６１０の後縁に係合するとき、 駆動軸１１５のばね１９０は圧縮され、駆動 軸３５０及びハブ３２０を介して傾斜隆起を有するラッチ３３０に抗して力を及 ぼす。この力は環状フランジ６１０に対して傾斜隆起を有するラッチ３３０を固 定する。環状フランジ６１０及び傾斜隆起を有するラッチ３３０の両方の後縁が 、背面切りされているので、ばね１９０によって生じる力を上まわらなければ、 ラッチ３００をフランジ６１０から解除することができない。 ハンドピース１００と外科用器具３００との間の係合を容易にするばかりでな く、ラッチ機構３１０によって、操作者は単に解除ボタン３２５を押すだけでハ ンドピース１００から器具３００を解除でき、ハンドピース１００を操作したり 、またはさらに外科用器具３００を操作したりする必要がない。解除ボタン３２ ５が押されたとき、傾斜隆起３３０の後縁は、環状フランジ６１０の後縁がもは や環状フランジに接触しなくなるまでその後縁に沿って移動する（図８Ｃ）。そ の時点で、駆動軸１１５のばね１９０は、ばね１９０がもはや圧縮されないよう になるまで外科用器具３００をハンドピース１００の近位端から離れるように付 勢する。 ハブは、磁石３６２が埋め込まれており、１対の半径方向に延びるチャンバ３ ６０（図７Ｂ）を具備する。上述したように、磁石３６５はホール効果素子５３ ５と作用し合って外科用器具３００の器具の型を特定する。それぞれのチャンバ ３６０はプラスチックキャップ３６４によりカバーされている。 外科用器具は、様々な外科的処置を施すよう構成することが できる。外科用器具の多数の例を挙げると、例えば、“閉鎖外科的処置に適する 外科用器具”と題した米国特許第４，２０３，４４４号、“メニスカル カッタ ー（外科用器具）”と題した米国特許第４，２７４，４１４号、“外科用器具” と題した米国特許第４，５２２，２０６号、“外科用器具”と題した米国特許第 ４，６６２，３７１号、“関節鏡外科用器具”と題した米国特許第４，８３４， ７２９号、“関節鏡関節形成用の外科用器具”と題した米国特許第４，８４２， ５７８号、“関節鏡外科用器具”と題した米国特許第４，９８３，１７９号、“ 外科用器具”と題した米国特許第５，１５２，７４４号、“外科用デバイス”と 題した米国特許第５，３２０，６３５号及び“外科用器具”と題した米国特許第 ５，３２２，５０５号があり、これらはすべては参照によりここに組み込まれて いるものとする。別の器具には、１９９４年９月２３日に出願された“外科用器 具”と題した米国出願第０８／３１９，０５７号、１９９５年４月２０日に出願 された“細分化された内部部材を有する曲面外科用器具”と題した米国出願第０ ８／４２５，７１９、１９９５年２月１５日に出願された“外科用器具”と題し た米国出願第０８／３８８，９９２号及び１９９４年２月２３日に出願された“ 外科用器具”と題した米国出願第０８／２００，６６２号があり、これらすべて は参照によりここに組み込まれているものとする。 図示した実施態様において、外科用器具３００は、中空外管３７０に取り付け られる固定ハブ３２０と、中空内管３７５に 取り付けられる回転可能な駆動軸３５０とを具備する。チューブ３７０及び３７ ５の遠位端の開口は尖った縁を有し、外管３７０の内部で内管３７５が回転する とき、カッティング動作を行う。ハブ３２０及び駆動軸３５０は射出成形された プラスチックからなるが、管３７０及び３７５は器具を容易に使い捨てにするた めにステンレス鋼から作られている。器具を再使用可能としたい場合は他の材料 を使うことができる。 また図３Ａ，３Ｂ，７Ａ及び７Ｂにおいて、駆動軸３５０は、内管３７５を通 って引き出された物体〔material〕がハンドピース１００の吸気流路６３０の内 部を通過するのを許容する開口３８０を具備する。ハンドピース１００はまた、 バルブ６４０を制御するハンドル６３５を具備し、それによって吸気流路６３０ を通る流量を制御する。ハンドル６３５は、ハンドピースの遠位端近傍のハンド ピース底部に配置され、ハンドピースの長手軸１４０と直交する軸６４５周りに 回転する。この向きによって、ハンドピース１００を保持する人は、片手でかつ 指操作で吸気流路６３０を通る流量を制御できる。吸気流路６３０は、ハンドピ ースの近位端の吸気差込端６５０で終わる。使用中、差込端６５０は吸引源（図 示せず）に接続される。 表面にローレット加工が施された３つのバンド６５５は、ハンドピース１００ の円周周りに弓形を形成する。これらのバンドは、握りを容易にし、ハンドピー スの外表面に刻み目を付ける〔scoring〕ことにより形成される。 他の実施態様も考えられる。例えば、図９Ａに示すように、 別のラッチ機構９００は傾斜隆起のあるラッチ９１０から軸方向に離間した解除 ボタン９０５を具備する。軸配置により、傾斜隆起のあるラッチ９１０を移動さ せるためには傾斜隆起のあるラッチ３３０をフランジ６１０から半径方向に遠ざ けるよう移動させるために解除ボタン３２５にかける以上に、大きな力を解除ボ タン９０５にかけねばならない。追加の力をたやすく示すために解除ボタン９０ ５は、通常、解除ボタン３２５よりも大きい表面積を有する。傾斜隆起のあるラ ッチ９１０に対して解除ボタン９０５を軸方向に配置することによってスロット ６０５に対してフランジ６１０を近位方向に移動することができ、これはスロッ トを短くする、フランジを移動させる、またはこの２つの組み合わせにより達成 される。スロットに対するフランジの移動は、スロットによるフランジの破損を なくし、一方、解除ボタンに対するラッチの移動は解除ボタンによるラッチの破 損をなくする。これによりラッチ及びフランジが、連続した表面に沿って互いに 係合できるようになる。 図９Ｂ及び９Ｃに示すように、ラッチ機構９００と使用するハンドピース９１ ５は、ハンドピース１００のフランジ６１０より、ハンドピース９１５のフラン ジ９２０がハンドピースの遠位端から離れて位置するという点を除いて、上記の ハンドピースと同じである。この構成では、フランジ９２０は孔部１１０内のス ロット６０５の近位側に位置しスロット６０５ともはや交わらない。したがって 、フランジ９２０は中断がなく、孔部１１０の内周に連続した環を形成する。フ ランジの位置を 孔部の内部に確保し、スロット６０５を短くすることにより同様の結果が得られ る。 ラッチ機構３１０は別の方法で代替できる。例えば、図９Ｄは、解除ボタン９ ３０と正方形の断面を有するラッチ９３５を備えた別のラッチ機構９２５を示す 。図９Ｅ及び９Ｆは、解除ボタン９４５と傾斜隆起を有するラッチ９５０とを備 えるラッチ機構９４０を示す。傾斜を有する前方表面９５５を備えることに加え 、ラッチ９５０は長手方向で先端９６５に向かって傾斜する前縁９６０を備える 。同様に、図９Ｇ及び９Ｈに示したラッチ９７０は、解除ボタン９７５と、傾斜 を有する前方表面９８５及び、湾曲した前端９９０を備えたラッチ９８０とを具 備する。 図１０Ａから１０Ｃにおいて、別の代替となるラッチ機構はタブ１０００及び タブ１００５を有する。タブ１０００は外科用器具１０１５のハブ１０１０の表 面に取り付けられている。タブ１００５は、ハブ１０１０の遠位端に配置された ばね付勢プレート１０２０の近位側に取り付けられている。タブ１０００及び１ ００５は、ハブ１０１０の円周周りに１７０°程度の円弧を形成するように配置 されている。装着時において、ハブ１０１０は、スロット６０５にタブ１０００ が合ってハンドピースの孔部１１０の内部に挿入される。ハブは、スロット６０ ５によって形成されたフランジ６１０のギャップをタブ１０００が通過するまで 挿入される。このとき、プレート１０２０はハンドピース１００の遠位端に抗し て圧迫され、ばね１０２ ５は圧縮され、さらに、タブ１０００及び１００５が１７０°の円弧を形成する のに対してハンドピースのスロット６１０及び６２５が１８０°ずれているため 、タブ１００５はスロット６２５と位置が合わない。タブ１０００がギャップを 乗り超えると、タブ１００５がスロット６２５と合い、ハブ１０１０を孔部内に ロックする位置にスナップ嵌めされるまでハブ１０１０は回転される。この器具 は、タブ１００５がスロット６２５から外部に出るまでプレート１０２０をハン ドピース１００から引き離し、タブ１０００がフランジ６１０のギャップと合う までハブ１０１０を回転させることによって孔部から取り外される。 図１１Ａ及び１１Ｂを参照すれば、ラッチ機構は外科用器具のハブ１１１０の くぼみ〔indentation〕１１０５に配置された、ばね付勢されたプランジャ１１ ００によっても実現できる。ばね１１１５はプランジャ１１００とは別の部材で あってもよいし、プランジャとともに成形してもよい。 図１２を参照すれば、ラッチ機構３１０は、外科用器具のハブをハンドピース に接続するアダプタ１２００の内部に組み込むこともできる。アダプタ１２００ は、ハンドピースの孔部１１０内に挿入する近位端１２０５及び外科用器具のハ ブに取り付けるように構成された遠位端１２１０を具備する。 後述する請求項に含まれる他の実施態様がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ハウジングとこのハウジングに装着された磁気スイッチング素子とからなり 、この磁気スイッチング素子は、 磁石と、 外科用デバイスを制御するための制御信号を生成するよう形設された磁気セン サと、 磁気センサによって生成された制御信号の値を変化させるべく、磁石の磁界が 磁気センサから磁気的に結合しない第１位置と磁界を磁気センサと磁気的に結合 させる第２位置との間を移動するためにハウジングに装着されたアクチュエータ とを含む、外科用デバイスを制御するための装置。 ２．軟磁性部材を更に備え、アクチュエータの移動が磁石と軟磁性部材との間の 相対移動を起こさせる請求の範囲第１項の装置。 ３．磁石が、アクチュエータの移動が磁石の移動を起こさせるようにアクチュエ ータに結合される請求の範囲第２項の装置。 ４．軟磁性部材が、アクチュエータが第１位置にあるときには磁石によって作ら れた磁界を実質的に吸収し、アクチュエータが第２位置にあるときには磁石によ って作られた磁界を実質的に吸収しないよう形設された請求の範囲第２項の装置 。 ５．磁石が、磁気センサから物理的に隔離されている請求の範囲第１項の装置。 ６．磁石が、ハウジングの壁によって磁気センサから分離され た請求の範囲第５項の装置。 ７．ハウジングが、モータを内設する外科用ハンドピースのハウジングからなり 、磁気センサによって生成された制御信号がモータの動作を制御するためのもの である請求の範囲第１項の装置。 ８．軟磁性部材が、円筒状開口を有するスイッチ底部からなり、アクチュエータ が第１位置にあるとき、磁石が円筒状開口内に位置し、アクチュエータが第２位 置にあるとき磁石の一部が、円筒状開口を越えて延びる請求の範囲第２項の装置 。 ９．軟磁性部材が、更に、磁石に固定されたスイッチカバーからなる請求の範囲 第８項の装置。 １０．スイッチカバーを円筒状開口から離れるよう付勢すべく形設されたばねを 更に備えた請求の範囲第９項の装置。 １１．スイッチの底部とスイッチカバーが、機械的に連結された請求の範囲第１ ０項の装置。 １２．スイッチ底部における円筒状開口が、ハウジングの外面の凹所の上に位置 し、その凹所が、磁石を受承するよう形設されかつ閉じた底部を有する請求の範 囲第８項の装置。 １３．磁気センサが、ホール効果デバイスからなる請求の範囲第１項の装置。 １４．磁気センサが、リードスイッチからなる請求の範囲第１項の装置。 １５．複数の磁気スイッチング素子を備えた請求の範囲第１項の装置。 １６．磁気センサが、ハウジング内に配置され、実質的に平らな回路板に装着さ れた請求の範囲第１項の装置。 １７．アクチュエータが第１位置にあるときの磁石の位置と、アクチュエータが 第２位置にあるときの磁石の位置との間の距離が、０．１インチ以下である請求 の範囲第３項の装置。 １８．アクチュエータが第１位置にあるときの磁石の位置と、アクチュエータが 第２位置にあるときの磁石の位置との間の距離が、約０．０６インチである請求 の範囲第１項の装置。 １９．磁石が、ハウジングの外側に配置された請求の範囲第１項の装置。 ２０．磁気センサが、ハウジングの内側に配置された請求の範囲第１項の装置。 ２１．ハウジングと、このハウジングに装着された磁気スイッチング素子とから なり、この磁気スイッチング素子が、 磁石と、 この磁石を覆う軟磁性材料のスリーブと、 外科用デバイスを制御するための制御信号を生成するよう形設された磁気セン サと、 磁気センサによって生成された制御信号の値を変化させるべく、磁石が軟磁性 部材のスリーブ内に配置され、磁石の磁界が磁気センサと磁気的に結合しない第 １位置と、磁石の一部が軟磁性部材のスリーブから延び、磁界が磁気センサと磁 気的に結合される第２位置との間を移動するためにハウジングに装着されたアク チュエータとを含む、外科用デバイスを制御するため の装置。 ２２．外科用器具と共に請求の範囲第１項の装置を含む外科用システム。 ２３．キット形態の請求の範囲第２２項の外科用システム。 ２４．実質的に添付図面を参照してここに記載されたような装置。