JP2011525844A - 深さが制御可能で計測可能な医療用ドライバ装置およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

ここに記載された装置および方法は、加工工具を軸方向に駆動することを伴い、直線運動が、制御され計測可能で、穴あけされるべき骨を取り巻く組織への損傷を回避できるようする。前記装置は、ハウジング（２０，２１０）の領域を通って伸長する軸方向の駆動シャフト（４０）と、前記軸方向の駆動シャフトの領域に結合された第１の駆動エレメント（３０，２３０）と、前記ハウジングの領域を通って伸長する回転駆動シャフト（８０）と、前記回転駆動シャフトの領域に結合された第２の駆動エレメント（６０，２６０）と、加工工具（１１０，３１０）と回転駆動シャフトとに結合される結合具（９０，２９０）と、随意的には、前記加工工具を取り囲むドリルガイド（３７０）アッセンブリと、を備えている。前記軸方向の駆動シャフトは、第２の駆動エレメントかドリルガイド・アッセンブリに結合され、第１の駆動エレメントが作動させられると、加工工具のハウジングから離間する軸方向の移動またはドリルガイド・アッセンブリのハウジングに向かう軸方向の移動が得られる。トランスデューサ（３９）が、この動作を計測する。

Description

本発明は、２００８年６月２６日に出願された、Wayne Andersonによる「制御された深さの医療用穴明け装置」と題された米国仮特許出願第６１／０７６，１０５号の優先権を主張するものである。２００８年６月２６日の出願日の優先権は、ここに主張され、また、前記仮特許出願の開示は、引用によりここに組み込まれる。

整形外科手術は、骨折の修復、または移植片（インプラント：implant）若しくは他の装置（デバイス：device）の挿入のために、骨の穴明けを必要とすることがある。その結果生じる穴は、圧力を加えるため，固定のため若しくは骨の減量のために、ネジ，移植片および他のデバイスを受け合う必要がある。
骨内に及び骨を貫通して工具（ツール：tool）を前進させるためにドリル若しくは他のドライバ（driver）が用いられるあらゆる処置（procedure）の間中、操作者（オペレータ：operator）は、意識して且つ注意深く、穿通（penetration）を所望の深さまでに制限しなければならない。オペレータが、工具をそれ以上に穿通させてしまうと、患者は、遠位側の組織（structure）に、例えば、神経，脳，脊髄，動脈，静脈，筋肉，筋膜，骨あるいは間接腔構造などの組織に、損傷を被る場合がある。これらのタイプの損傷は、患者の深刻な病的状態を招き、死に至らしめる場合もある。
明けられた穴部（bore）に挿入されるデバイスは、場合によっては僅か１ミリメートル（ｍｍ）以下で変動する、長さの狭い範囲内で、嵌合しなければならない場合が頻繁にある。

骨の穴明けが無事完了すると、穴明け工具によって造られた穴部の深さを取得することが賢明である場合が多い。例えば、内部固定装置（internal fixation device），ネジ若しくは他の移植可能な金物類（ハードウェア：hardware）の設置において、多くの工程は、工具の穿通深さについて知っておく必要がある。処置に必要なネジ若しくは他の移植片の適切な長さの選定は、かかる穴部の深さの知見に依存している。
当該分野で用いられている従来の技法は、多くの場合、不便で時間が掛かり信頼性も低く、また、多くの場合、適切な移植片の挿入が達成されるまでに、試行錯誤や放射線写真に何度も曝されることを必要とする。

穴明け工具によって形成された穴部の深さを取得するための一般的な方法は、深さゲージ（depth gauge）を用いることである。多くの場合、執刀医は、所望の深さに達したか否かを、触って見るか或いは深さゲージを用いて測定するために、穴明け工程を中断しなければならない。多くの例では、執刀医は、適切な穿通深さが達成されたことを確かめるために穴明け工程中に放射線写真を撮るであろうし、或いは、深さゲージがもたらす情報が精確であることを保証するために当該ゲージが定位置にある間に放射線写真を撮るであろう。
当該分野で用いられる深さゲージは、不正確で、執刀医が、確認の放射線写真が撮られるまでは識別されることが珍しい不適切な長さのネジを定置してしまう結果を招くこともある。撮影される放射線写真の各々は、手術室内の執刀医，スタッフ及び患者の放射線被曝を増大させることになる。当該分野で既知の深さゲージが破損し、執刀医が、穴部からそれを回収することが必要になる場合もある。
当該分野で既知の不便で不正確な深さ計測の装置および方法では、ネジが不適切にサイズ選定される結果、除去され新しい適切にサイズ選定されたネジに取り換えなければならない事態を招き得る。無駄に費やされたハードウェア，整形外科的処置における混乱および遅れの増大は、結局は、執刀医，スタッフ及び患者を不必要な放射線に曝すだけでなく、処置の費用を増大させることになる。追加的な時間，無駄に費やされたハードウェア及び放射線被曝のコストは、極めて重大である。

当該分野で骨に穴を明けるために知られている全ての技法は、技術的に要求が厳しく、また、追加時間，コスト及びかかる処置を完了するのに追加的な確認の放射線写真を要する、実際の骨の穴明けを中断させる別途の計測ステップを必要とする。より安全で、制御された穴明け方法および装置に対する要求（need）が依然としてある。また、例えば、内部固定装置，ネジ及び他の移植可能なハードウェアの設置などの処置中に、機器（インストラメント：instrument）の穿通の深さを制御すると共に計測する機器に対するニーズもある。

或る実施形態では、ハウジングを有する医療用の穴あけ装置が開示されており、前記ハウジングは、当該ハウジングの近位端付近にある手持ち部分と；前記ハウジングの遠位端付近にある係合部分と；アクチュエータと；を備えている。この装置は、また、前記近位端と遠位端との間にて前記ハウジングの領域を通って伸長する軸方向の駆動シャフトと；前記軸方向の駆動シャフトの領域に結合された第１の駆動エレメントと；前記近位端と遠位端との間にて前記ハウジングの領域を通って伸長する回転駆動シャフトと；前記回転駆動シャフトの領域に結合された第２の駆動エレメントと；加工工具と回転駆動シャフトとに交換可能に結合される結合具（カプラ：coupler）であって、前記ハウジングの前記係合部分を越えて伸長し得る結合具と；トランスデューサと；電子回路パッケージと；を備えている。
別の実施形態では、医療用の穴あけ装置は、更に、ドリルガイド，前部表面ガイド部および後部表面ガイド部を含むドリルガイド・アッセンブリを備えている。前記ドリルガイドは加工工具を取り囲み、前記前部表面ガイド部の遠位領域は前記ドリルガイドに結合し、前記前部表面ガイド部の近位領域は前記後部表面ガイド部に結合し、該後部表面ガイド部は軸方向の駆動シャフトに結合している。

また、骨に穴部を創成する方法も開示されている。或る実施形態では、前記方法は、近位端付近にある手持ち部分と遠位端付近にある係合部分とを有するハウジングと；前記近位端と遠位端との間にて前記ハウジングの領域を通って伸長する軸方向の駆動シャフトと；前記軸方向の駆動シャフトの領域に結合された第１の駆動エレメントと；前記近位端と遠位端との間にて、前記ハウジングの領域を通って伸長する回転駆動シャフトと；前記回転駆動シャフトの領域に結合された第２の駆動エレメントと；トランスデューサと；電子回路パッケージと、を備えた装置を用意するステップ、を備えている。前記方法は、また、前記回転駆動シャフトの遠位端を加工工具に結合するステップであって、前記ハウジングの前記係合部分を越えて伸長し得る結合具を用いて、前記工具が前記回転駆動シャフトに対し交換可能に結合されるステップ、を備えている。
また、前記方法は、骨の露出表面を創成するために組織を切り裂くステップと；前記装置の前記係合部分を前記骨の露出表面に接触させるステップと；前記トランスデューサのゼロ点合わせを行うステップと；前記第２の駆動エレメントを作動させて、回転駆動シャフトを連動して回転させるステップと；前記第１の駆動エレメントを作動させて、軸方向の駆動シャフトを連動して軸方向に移動させるステップと；前記加工工具を用いて前記骨内に穴部を創成するステップと；前記トランスデューサから瞬時に与えられる計測情報のディスプレイを読み取るステップであって、前記計測情報は前記骨内への前記加工工具の深さの計測値を含んでいる、ステップと；前記骨から前記加工工具を除去するステップと、を備えている。

他の特徴および利点は、例として開示された装置および方法の原理を説明する様々の実施形態についての以下の記載から、明らかになることであろう。

図１は、穴明け装置の或る実施形態の斜視図である。 図２は、図１に示した装置の実施形態の遠位端の斜視図であり、カプラ拡大部を明示する図である。 図３は、洗浄ノズルを備えた取付／取り外し可能なガイドを有する装置の実施形態の遠位端の斜視図である。 図４は、図２に示した装置の実施形態の遠位端の斜視図であり、カプラが本体管部の外側へ伸長した状態を示す図である。 図５は、図１に示した回転エンコーダの実施形態の斜視図である。 図６は、穴明け装置の別の実施形態の分解斜視図である。 図７Ａは、図６に示した穴明け装置の斜視図である。 図７Ｂは、図６に示した穴明け装置の斜視図である。

この開示は、動物の組織（animal tissue）内に穴部を用意するための外科手術用の機器に関する。特に、本開示は、回転動作と直線的な軸方向の動作との両方が制御され計測可能な回転工具を駆動する外科手術用の機器に関するものである。
本機器は、回転駆動装置と軸方向駆動装置の両方を有し、その各々が執刀医によって制御可能である。また、この機器は、執刀医が、工具の行程（travel）を制御すると共に同時に計測でき、周囲の組織（structure）への損傷を防止できる用にするために有用である。
駆動装置（ドライブ：drive）の回転速度を制御することは、周囲の組織（tissue）及び骨を、例えば局部的な熱傷を引き起こすポイントまで加熱する危険性を低減するために重要である。また、軸方向の動作を制御することも、例えば、標的（ターゲット：target）の遠位側にある神経，脳，脊髄，動脈，静脈，筋肉，筋膜，骨あるいは間接腔構造などの組織に対する、穿通による損傷を防止する上で重要である。

図１は、機器１０の一実施形態の斜視図を示している。機器１０は、駆動軸４０と２個の駆動モータ３０，６０を収容する本体部２０を有することができる。駆動モータ３０は、固定された軸方向の駆動モータであってもよい。駆動モータ３０は駆動軸４０に動力を供給し、この駆動軸が次には第２のモータ６０を軸方向へ移動させる。
第２駆動モータ６０は、摺動（スライド）可能な回転駆動モータであってもよい。
駆動軸４０は、ジャッキネジ（jack screw），ボールネジ，送りネジ（lead screw）等を備えることができる。第２駆動モータ６０は、回転運動にたいしては固定され、後でより詳しく説明するように、本体部２０の遠位端の近傍に位置する加工工具１１０の最終的な回転運動をもたらすことができる。ここに示された実施形態は、電池（バッテリ）１６０によって電力が供給されるモータを使用するものであるが、例えば、窒素ガス源によって動力が付与される空圧モータ，電気モータ等の他の動力供給システムも考慮に入れられることが理解されるべきである。

加工工具１１０としては、例えば、錐先（ドリルビット：drill bit），キルシナー鋼線（Kirshner wire），套管針（トロカール：trochar），バー（burr），リーマ（reamer），ネジ回し（スクリュードライバ：screw driver）、或いはその他の工具であってもよい。工具１１０は、例えばチタニウム金属やステンレス鋼などの材料で製作することができる。金属材料で製作された工具は、殺菌処理して再使用することができる。
その代わりに、工具１１０が高分子（polymeric）材料で製作され、各使用後に廃棄されてもよい。適切な工具動作を許容するに必要な強度がもたらされるように、材料が選定される。

機器１０の本体部２０は、例えば真っ直ぐな本体（ストレートボディ：straight-body）の機器など、他の形態のものも考えられるのであるが、ピストル形の握り部（グリップ：grip）を有する中空の管（チューブ：tube）として示されている。図１に示されるように、本体部２０は、当該本体部２０の遠位端の付近に係合端部１２０を備えている。本体部２０は、近位側には端末片部（end piece）１５０を備えている。例えば駆動軸４０及び駆動モータ３０などの近位部分の付近にある機器１０のモジュール式の（modular）部分を清掃つまり除去するために、前記端末片部１５０は、本体部２０の近位側領域へのアクセス（access）を得ることができるように、取り外すことができる。

遠位側の係合端部１２０の付近で、機器１０の本体部２０の内部に結合具（カプラ：coupler）９０が収容されていてもよい。カプラ９０は、回転可能に駆動されることができ、加工工具１１０を機器１０に結合するように構成されている。カプラ９０は、例えば、各爪（ジョー：jaw）が工具１１０の上部を握持して工具を定位置にしっかりと保持する、普通の３爪式のチャック（three-jaw chuck）などのチャック装置であってもよい。カプラ９０は、回転機構もしくはキー（key）又は当該分野で既知の他の技法により、爪を開閉するために作動させることができる。また、カプラ９０は、すぐに取り外しできる（quick release）タイプのチャック又は結合具であってもよい。

前記カプラ９０は、本体部２０の内部に収容されてもよく、或いは、機器１０の本体部２０の外部からアクセスできるように、本体部２０の遠位側の係合端部１２０を越えて伸長していてもよい（図２及び図４参照）。機器１０の本体部２０から外部へのカプラ９０のアクセス可能性は、オペレータが、加工工具１１０とカプラ９０との間の信頼性の高い結合をなすことができるようにしている。外部でのアクセスは、また、カプラ９０が機器本体部２０の内部にある場合に比して、より短くより安全な被駆動工具を可能にする。更に、外部でのアクセスは、機器１０のこの部分の清浄の容易性をもたらすこともできる。

駆動モータ３０は、本体部２０の内部に収容され、駆動モータアクチュエータ３２によって稼働される。或る実施形態では、駆動モータアクチュエータ３２は、本体部２０のハンドル部に設けられた押下操作可能なトリガー（trigger）である。或る実施形態では、駆動モータ３０の回転速度は、トリガー３２の作動の程度に、例えばトリガーの押し込み量に比例するようにしてもよい。

駆動軸４０は、ジャッキネジ，ボールネジ，送りネジ等であってもよく、前記駆動モータ３０によって制御される。駆動軸４０は、駆動モータ３０の回転運動を直線運動に変換する。駆動軸４０は、機器１０の軸線つまり工具１１０の軸線と実質的に平行である、正方向にも逆方向にも移動するように製作することができる。駆動軸４０が移動する方向は、例えば、正方向または逆方向により切り換えられるスイッチ３４の位置によって決定される。

駆動軸４０は、駆動モータ３０のトルクを駆動軸４０の推力（スラスト力：thrust）に変換することができる。オペレータは、例えばトリガー３２を緩めたり強く押し下げたりすることにより、駆動モータ３０によるスラスト力を変化させることができる。また、オペレータは、機器に加えられる軸方向の圧力を強めたり弱めたりすることにより、機器のスラスト力を変化させることもできる。
或る実施形態では、オペレータによって機器に加えられる軸方向の圧力に比べて組織（tissue）の抵抗が、工具が機器から軸方向に伸長するときに、あたかもワーク（work）から身を引くかのように感じる機器のハンドルの相対位置を生じさせる／可能にする。このことは、組織を貫通して工具を駆動するのに追加の軸方向圧力を加えることを、オペレータに要求する。
回転工具１１０に関連するトルクは、機器の使用中にも変化し得る。この変化はオペレータにフィードバックをもたらし、オペレータは、これを受けて、必要に応じた軸方向の運動および回転運動を適切に調節する。或る実施形態では、トルクは、変更可能であり、プログラム可能であり、また、計測可能である。

回転速度に対する制御を有することに加えて、駆動軸４０の軸方向動作も、制御し計測することができる。駆動軸４０の動き及び位置は、例えば着脱可能な電子回路パッケージ３６（後でより詳しく説明する）などによって表示部（ディスプレイ：display）に対して情報を与える、例えばトランスデューサ（transducer）３９などにより、測定され表示される。測定は、オペレータが、使用に先立って、例えば軸方向測定の選択／リセット・ボタン３８を押下することにより、ゼロ点に合わすことができる。これにより、オペレータが、選定された工具１１０の長さに応じて、測定をゼロに合わせることができるようになる。

機器１０は、工具１１０が組織に穿通するときに、瞬時に計測した軸方向の動作を、執刀医に与える。軸方向動作は、例えば相対位置（インクリメンタル：incremental）回転エンコーダ若しくは絶対位置（アブソリュート：absolute）回転エンコーダ（例えば、ＢＥＩ光学エンコーダ；www.motion-control-info.com/encoder_design_guide.html参照）などのトランスデューサ３９によって計測される。
ジャッキネジ，ボールネジ或いは送りネジの回転が測定でき、移動した距離を求めるために乗算が実行される。この距離が、設定ポイント又はゼロ点と対比される。こうして、機器の遠位端からの工具の位置を演算することができる。この演算は、標的組織（例えば骨）について、機器の遠位端の位置によって決定される深さに関係している。

或る実施形態では、工具１１０の遠位端は本体部２０の遠位端と揃えられ、機器がゼロ点に合わされる。このことは、執刀医によって手動で実行されるか、又は設定ポイントとフィードバック・システム（つまり、カプラとのインタフェース）を用いて電子制御で実行されることができる。工具１１０の遠位端と本体部２０の遠位端との整列は、両者が互いに同一平面上にあるか、若しくは、工具１１０の遠位端が、幾らかの距離、例えば３から７ｍｍだけ、本体部２０の遠位端を越えている、状態であってもよい。工具１１０は、穴あけに先立って、骨に対し直に接触して位置させられてもよい。工具１１０が骨内に前進するとき、機器１０は骨に対し押し付けられる。
この代わりに、例えば図３に見られるように、ドリルガイド１７０を用い、機器の大部分が小さい接触領域に集中するようにしてもよい。ドリルガイド１７０は、また、執刀医による利用のために、固定板（fixation plate）に装着するようにしてもよい。ドリルガイド１７０は、直接に圧入することにより、或いは、固定板の一つ若しくはそれ以上の孔部内にネジ込むことにより、固定板内に装着することができる。
その後、深さが制御される医療用穴明け装置がドリルガイド１７０に結合され、工具１１０がドリルガイド１７０の遠位端に揃えられ、固定板複合体および機器がゼロ点に合わされる。切削が開始され工具１１０が骨に対し直に接触させられると、執刀医は、骨を貫通するように工具を更に前進させるために、軸方向駆動装置を用いる。

工具１１０が組織を穿通する際の穴部についての瞬時の計測は、挿入のための移植片を選定するときに利点をもたらす。例えば、ドリル穴の長さ及び次いで必要とされる移植片の長さが、穴部の創成と同時に計測される。このことは、創成された穴部の深さについての別の装置を用いての計測という、追加的なステップの必要性を無くする。
例えば、当該分野で既知の深さゲージは、往々にして誤った測定をもたらす。その結果、執刀医は、間違ったサイズの移植片を挿入のために選定してしまい、それを取り除いて異なるサイズの移植片を再挿入することが必要になる。また、当該分野で既知の深さゲージは破損しやすく、この破損は、追加的な時間の消費と患者の不健全を招くことになる。
穴部を創成しながら当該穴部の深さを制御し計測することは、移植片の固定の度重なる試行を防止し、治療のための適正な移植片を選定する試行錯誤のプロセスを無くし、患者の安全性を高める。また、機器１０は、作動時間を短くし、移植片のサイズを決めるに際しての度重なる放射線写真のような追加的な手順の必要性を無くする。個人１人に対する手術室の費用の見積は、１分間当たり２５ドルもの高額になる場合があるので、手術室での時間のたとえ僅かの節約でも大きなお金の節約をもたらすことになる。

ここに記載した装置の使用および方法は、手術室内で必要とされる放射線写真の枚数を減らすという別の利点をもたらすものである。手術中の放射線写真および放射線被曝は、医師および手術室の職員（スタッフ：staff）にとって、主要な職業上の危険要素（リスク：risk）の一つである。このタイプの放射線被曝が、放射性の皮膚炎，白内障，皮膚癌，白血病およびその他の癌を引き起こすことは示されてきた。
ここに記載したような装置および方法を用いることにより、治療１回当たりに必要とされる放射線写真の枚数が少なくなり、医師およびスタッフのＸ線に対する一生涯の被爆量が低減される。このように放射線被曝が低減されることは、医師およびそのスタッフの慢性的な放射線被曝および放射線に関連した病気の危険性を、究極的に低下させる。

前述のように、駆動モータ６０は、摺動可能な回転駆動モータである。この駆動モータ６０は、本体部２０内に収容することができ、着脱可能な結合具（カプラ：coupler）５０を用いて駆動軸４０に結合されることができる。図４に最も明瞭に示されているように、駆動モータ６０は、本体部２０の遠位端まで延びてカプラ５０の解放装置（リリース：release）５２の作動を可能にすることができる。解放装置５２が押し下げられると、オペレータは、駆動モータ６０を駆動軸４０から結合解除し、当該駆動モータを機器１０の本体部２０から取り外すことができる。駆動モータ６０，駆動軸８０，カプラ９０及び工具１１０は、モジュール式であってもよく、機器１０の本体部２０から完全に分離されることができる。このことは、機器１０の要素の清浄および消毒だけでなく、部品の交換もできるようにしている。

駆動モータ６０は、アクチュエータ６２によって稼働される。或る実施形態では、前記アクチュエータ６２は、本体部２０のハンドル部に設けられた押下操作可能なトリガー（trigger）である。或る実施形態では、駆動モータ６０の回転速度は、トリガー６２の作動の程度に、例えばトリガーの押し込み量に、比例するようにしてもよい。前記駆動モータ６０は、摺動可能な回転駆動モータであり、前述のように、正方向／逆方向切り換えスイッチ３４の位置によって決定される、時計回り方向または反時計回り方向の何れの方向にも回転するように製作することができる。

或る実施形態では、機器は、回転速度（例えば、米国特許第４，７２３，９１１号に記載されている速度デバイス参照），加速度，減速度あるいはトルクを計測する計測器（メータ：meter）を備えていてもよい。計測器は、組織の異なる層を貫通する通路に関連する情報を、執刀医に与えることができる。例えば、皮質骨を貫通して髄様骨に入る，髄様骨から皮質骨への、或いは皮質骨から軟質の組織への、ドリルビットの動作である。前記装置は、穿通している組織が密度の高い皮質骨であるのか海綿（スポンジ：sponge）状の髄様骨であるか、穿痛している組織に対する感触を執刀医に与えながら、回転および漸進をもたらす。

或る実施形態では、軸方向の動作は、トランスデューサ又は回転エンコーダ３９を用いて計測することができる。エンコーダ３９は、回転を計測して、その情報を軸方向の動きに変換することができる。或る実施形態では、回転エンコーダ３９は、軸受ハウジング・アッセンブリ２０１，光源２０２，コード円板（code disc）２０３，マスク（mask）２０４，光検出器アッセンブリ２０５，軸２０８の周りに回転する電子回路板（electronics board）２０６、を備えている（図５参照）。また、或る実施形態では、回転エンコーダ３９は、直角位相の複式の溝部（デュアルチャンネル：dual channels）を備え、「ゼロ点」設定のための内部位置基準を与える追加的なデータトラック（data track）を備えた、相対位置（インクリメンタル：incremental）回転エンコーダである。
回転エンコーダ３９は、駆動モータ３０及び駆動軸４０と整合することができる。回転エンコーダ３９は、加工工具の穴部内への軸方向動作の深さに関する、駆動軸４０の位置についての瞬時の情報をもたらすことができる。この情報は、工具の位置を決定するために乗算を実行することができる着脱可能な電子回路パッケージ３６に送られることができる。また、この回転エンコーダ３９は、清掃および／または修理のために、本体部２０から取り外すことができる。この回転エンコーダ３９は、機械式，磁気式，電気式あるいは光学式のものであってもよい。

別の実施形態では、回転エンコーダによって計測される値に、時間を付け加えることができる。時間を計測することは、着脱可能な電子回路パッケージ３６によって速度および加速度が算出されることを可能にする。計測された情報は、着脱可能な電子回路パッケージ３６によって表示されることができ、組織の異なる層を貫通する通過に関連する情報を、執刀医に与えることができる。例えば、皮質骨を貫通して髄様骨に入る，髄様骨から皮質骨への、或いは皮質骨から軟質の組織への、ドリルビットの動作である。別の実施形態では、トルクセンサが駆動モータ６０に適用されることができ、組織の変化する層を貫通する工具の通路に関連する情報を、執刀医に与えることができる。

使用中に穿通の深さを自動的に計測することに加えて、執刀医は、装置の侵入の深さを制御することができる。或る実施形態では、装置の侵入の深さは、穴部内への工具１１０の軸方向運動の深さを制御するのに適合した電子技術を組み込むことができる。或る実施形態では、装置によって創成されるべき穴部の最大深さは、電子技術を用いて穴明けに先立ってプログラムを組むことができる。或る実施形態では、執刀医は、加工工具１１０の一部を遠位側へ送ることができる。例えば、頸骨や大腿骨に対する作業であれば３０ｍｍ送り、或いは、橈骨に対する作業であれば１２ｍｍ送ることができる。その後に、執刀医は、軸方向に静止したドリルと同様にして、骨を貫通して穴明けを行うことになる。予めプログラムされた深さに達すると、皮質が未だ突破されていなければ、骨を更に穿痛するために軸方向の駆動を用いることができる。
別の実施形態では、電子技術は、工具１１０の遠位方向の移動を制限する予め設定された最大距離を包含することができる。例えば、１つの停止および進行信号（つまり、トリガーの１回のクリック）或いは２回の停止および進行（つまり、トリガーの２回のクリック）は、深さの停止を解除し更なる移動を許容する。工具の遠位方向への前進を制御するために、あらゆる多様な計画（スケジュール：schedule）が電子装置にプログラムされることができる。例えば、典型的な時計付きラジオの居眠り警報システムに似たスケジュールが役に立つかもしれない。初期停止後に工具１１０が前進させられる度に、例えば３ｍｍ或いは６ｍｍ或いは他の漸増距離の更なる遠位方向への移動のみを許容するように、電子装置がプログラムされることができる。

予め計画された実施形態に対して、所望の穿通深さを特定することは、当該分野で知られているように決定することができる。例えば、患者の年齢および体格を知ること、或いは、手術前の放射線写真やＣＴスキャン（CT scan）から標的組織の代表的な大きさを知ることは、所望の穿痛深さを知る上で、有益な情報をもたらす。
執刀医は、骨に応じて、約７０−８０％に見積もることもでき、そのことは、近位側の皮質，髄様骨を貫通して、遠位側の皮質近く又はその内部への移動をもたらす。非常に多くの制御が必要とされる遠位側の皮質内に入ると、機器の軸方向駆動装置は、穴明け中にパンと弾ける音が感じられるか速度の変化が聞き取ることができるまで、ゆっくりと進めるのに用いられる。この工程は、加速度もしくはトルクの計測によって増強されることができる。例えば、ドリルビットが、遠位側の皮質の正しく最終層まで穿通するとき、ドリルビットが遠位側の皮質を完全に突き破るときに加速度の急昇を伴って加速し始める。このことは、また、トルクの変化としても検知することができる。
機器は、ドリルビットによって時々生じさせられる微妙な音の変化（auditory change）を協調するために、独自の聴音性の出力を与えることができる。予め定められた目標深さに達すると、回転動作は継続しながら軸方向の動作は遅くなるか又は停止される。執刀医は、継続するための手の位置を変えることなく、装置のトリガーを作動させることにより、予め計画された任意の制限を無効にすることができる。

駆動モータ６０は、回転防止導電フランジ７０によって回転したままに保持されることができる。或る実施形態では、フランジ７０は、本体部２０の溝部（チャンネル：channel）内で摺動することができる。或る実施形態では、各チャンネルは、例えば本体部２０のハンドル部内の充電式バッテリ１６０のような電源から、駆動モータ６０に電力を伝えるように、逆極性を有することができる。
別の実施形態では、電力は、導電フランジから分離されることもできる。回転防止導電フランジは、安定性を増すために、螺旋状に形成され螺旋状の溝部を通って移動するようにしてもよい。また、回転防止導電フランジは装置から除外され、回転駆動モータ６０は軸方向の駆動軸に固定されてもよい。この場合、駆動モータは軸方向の駆動軸と共に回転することになる。

駆動軸８０は、駆動モータ６０に結合され、この駆動モータ６０によって駆動されることができる。また、駆動軸８０は、工具１１０を保持するカプラ９０にも結合されることができる。このカプラ９０は、軸受１００によって本体部２０内に安定に保たれている。軸受１００は、軸方向に摺動可能で安定に保たれている。

或る実施形態では、機器は潅漑システムを備えることができる。この潅漑システムは、一つ若しくはそれ以上の潅漑ノズル１３０，潅漑ポート１４０及び潅漑アクチュエータ１４２を備えることができる。潅漑アクチュエータ１４２は、本体部２０上の押し下げ可能なトリガーとすることができる。該アクチュエータ１４２は、ノズル１３０を通って手術領域へ供給されるべき潅漑流体を流すことができる。潅漑ノズル１３０は、本体部２０の係合端部１２０に、或いはその近傍に位置することができる。この潅漑ノズル１３０は、潅漑ポート１４０を介して、滅菌流体の袋（バッグ：bag）及び滅菌チューブ（不図示）に連結されることができる。潅漑流体は、滅菌流体バッグ及び滅菌チューブを介して、潅漑ポート１４０に供給されることができる。
外部の流体ポンプ若しくは重力が、潅漑システムに圧力を加えるのに用いられてもよい。潅漑システムは、例えば機器に結合される滅菌チューブを除いては、滅菌手術領域の外側に保つようにしてもよい。かかる配置構造は、係合端部１２０及び工具１１０が、手術領域内で機器のより精確な配置および容易な使用を可能にするが嵩高で若しくは他の扱いにくい機器から、比較的自由に維持されるのに貢献することができる。

潅漑ノズル１３０は、機器が使用されている間、手術領域が冷却状態に維持されることを可能にする。或る実施形態では、潅漑ノズル１３０は、機器の先端から流体を噴射する。別の実施形態では、潅漑ノズル１３０は、内部的に工具１１０を通る経路を辿って、工具の遠位端近傍の溝部（チャンネル）から噴射することができる。潅漑ノズル１３０は、例えば骨の燃焼や骨壊死のような使用部位での組織損傷の危険性を低減する。また、潅漑ノズル１３０は、ハードウェアの損傷，再手術の必要性，感染，四肢欠損および死亡の危険性をも低減することができる。
機器は、手術領域あるいはその近傍に、吸引のための手段を備えることができる。
吸引手段は、潅漑システムのノズル１３０を介して適用することができ、若しくは、別の経路を介して適用することができる。

図３に関して、機器１０は、潅漑ノズル１３０を備えた若しくは備えていない、取り付け／取り外し可能なガイド部１７０を備えている。ガイド部１７０は、手術領域と係合するその遠位端に、本体部の遠位端に比してより小さい直径を与えることができる。電子回路パッケージ３６は、ガイド部１７０の追加的な軸方向長さを含めるために、前述のようにしてゼロ点合わせを行うことができる。

使用に際しては、駆動軸４０が駆動モータ６０を軸方向に駆動し、駆動モータ６０は駆動軸８０を回転させ、駆動軸８０が、工具１１０を回転させるカプラ９０を回転させる。駆動軸４０は、駆動モータ３０によって軸方向に駆動される。次に、工具１１０が回転し、また、工具は、その長手方向の軸線に沿って軸方向へも移動する。工具１１０の回転運動および軸方向の変位は、緩やかで着実なやり方で制御することができる。

図６は、執刀医が穴部の深さを瞬時に制御し計測することができるようにする機器２００の他の実施形態を示している。先の実施形態における場合と同様に、本実施形態の装置は、放射線写真を確認することを伴うか或いは伴わない深さゲージを用いるという、余分で信頼性も低く時間も掛かり、また有害でもあるステップ、を無くするものである。
機器２００は、２個の駆動モータ２３０，２６０を収容する本体部２１０と、後部および前部の表面ガイド部３００，３０２と、ドリルガイド部３７０と、を備えている。ここに示された実施形態はモータを使用するものであるが、例えば、窒素ガス源によって動力が付与される空圧モータ，電気モータ等の他の動力供給システムも考慮に入れられることが理解されるべきである。

駆動モータ２３０は、軸方向駆動モータ及びスピンドル（spindle）であってもよい。駆動モータ及びスピンドル２３０は、本体部２１０の後部に配設され、駆動ラグ（drive lug）２４０に取り付けられている。駆動モータ・スピンドル２３０は、ジャッキネジ（jack screw），ボールネジ，送りネジ（lead screw）等と同様に機能することができる。軸方向の駆動モータ２３０は、駆動ラグ２４０に軸方向における動力を供給し、このことが、順に、後部表面ガイド部３００，前部表面ガイド部３０２及びドリルガイド部３７０の全てを軸方向に駆動する。

第２の駆動モータ２６０は、回転駆動モータ及びスピンドルであってもよい。第２の駆動モータ２６０は、本体部２１０の前部に配設されている。この第２の駆動モータ２６０は、結合具（カプラ）若しくはチャック（chuck）を、そして最終的には工具３１０を、回転方向に駆動する。
このカプラ若しくはチャック２９０は、例えば一般的な３爪（three-jaw）のチャック装置などでもよく、そこでは、顎部（ジョー：jaw）が、工具３１０の上部を掴み、その位置にしっかりと保持する。カプラ若しくはチャック２９０は、回転機構またはキーまたは当該分野で知られている他の技術により、ジョーを開閉させるために作動させられることができる。カプラ若しくはチャック２９０は、急速解放タイプのチャック又はカプラであってもよい。カプラ若しくはチャック２９０は、加工工具３１０に結合されることができる。また、カプラ若しくはチャック２９０は、延長部２８０を備えていてもよい。

加工工具３１０としては、例えば、錐先（ドリルビット），キルシナー鋼線，套管針（トロカール），バー，リーマ，ネジ回し（スクリュードライバ）、或いはその他の工具であってもよい。加工工具３１０は、例えばチタニウム金属やステンレス鋼などの材料で製作することができる。金属材料で製作された工具３１０は、各使用後に、殺菌処理し、再使用され或いは廃棄されてもよい。その代わりに、工具３１０が殺菌処理できる高分子材料で製作され、各使用後に廃棄されてもよい。適切な工具動作を許容するに必要な強度がもたらされるように、材料が選定される。加工工具３１０は、ワークと係合するためにドリルガイド部３７０を通って伸長し、前部表面ガイド部３０２の遠位端を通って嵌合している。

工具３１０がワーク内部へ進行する深さは、機械式，磁気式，電気式あるいは光学式の回転エンコーダなどによって計測することができる。回転エンコーダは、相対位置（インクリメンタル）回転エンコーダ若しくは絶対位置（アブソリュート）回転エンコーダであってもよい。また、工具３１０がワーク内部へ進行する深さは、シンクロ（synchro），レゾルバ（resolver），回転式可変差動変圧器（ＲＶＤＴ）或いは回転式電位差計などによっても計測することができる。
前述のように、機器の使用に関する情報は、機器２００の本体部２１０内に認められ、例えば穴あけ中の穴部の深さなどの情報を瞬時にもたらす、取り外し可能な電子回路パッケージを用いて、表示部（ディスプレイ：display）２３６へ即時（リアルタイム：real-time）に中継されることができる。ディスプレイ２３６としては、ＬＥＤ、或いは、例えば電気フィラメント，プラズマ，ガス等を用いた他のディスプレイなどがある。

後部表面ガイド部３００が近位端で駆動ラグ２４０に取り付けられ、前部表面ガイド部３０２は遠位端に取り付けられている。これら２つの表面ガイド部３００，３０２間に、一つ若しくはそれ以上のオーリング（o-ring）２５０があってもよい。 別の実施形態では、表面ガイド部３００，３０２を一つのユニットとすることができる。図に示された表面ガイド部３００，３０２は、軸方向に伸びる２本の「腕（アーム：arm）部」つまり支持部を有している。しかしながら、表面ガイド部３００，３０２が、負荷に耐える追加的な支持を与える、１本，２本，３本またはそれ以上のアーム部を有することができることが理解されるべきである。
前部表面ガイド部３０２は、カプラ若しくはチャック２９０の外側と係合することができる。或る実施形態では、カプラ若しくはチャック２９０は、スリーブ（sleeve）及び／又は安定化フランジ（stabilizing flange）を備えている。別の実施形態では、カプラ若しくはチャック２９０は、スリーブ又は安定化フランジ無しで機能することができる。前記実施形態では、カプラ若しくはチャック２９０と直接に係合し、なお且つ当該カプラ若しくはチャック２９０が自由に回転できるようにするために、ブッシング（bushing）或いは他の装置を有するようにしてもよい。

ドリルガイド部３７０は、前部表面ガイド部３０２の遠位端に結合している。ドリルガイド部３７０は、骨，骨折プレート（fracture plate）若しくは他の移植片（インプラント：implant）と係合することができる。骨折プレートに螺入するドリルガイド部は、ドリルビットに対して方向付けの案内を与えることができる。ドリルガイド部３７０は骨折プレートにネジ込まれ、当該ドリルガイド部３７０がドリルビットを受容し、ドリルガイド部を介して機器２００に取り付けられるようにすることができる。
骨折プレートはドリルガイド部３７０に結合することができ、当該ドリルガイド部３７０は機器２００に結合することができ、その結果、穴部をドリル加工するための相互結合された複合体になる。或る実施形態では、ドリルガイド部３７０が骨折プレートに螺入し、その後、前部表面ガイド部３０２をドリルガイド部３７０に結合することにより、機器２００がドリルガイド部３７０に取り付けられることができる。

本体インサート（挿入体）２２０は、本体部２１０の上部内面に嵌合し、駆動モータ２３０及び２６０を覆っている。駆動ラグ２４０及び後部表面ガイド部３００は、本体インサート２２０上方で本体部２１０内に位置している。また、本体部２１０の上部は、本体カバー２１４を受け合うことができる。後部表面ガイド部３００は、本体部２１０の内部で自在に移動でき本体部２１０及び本体カバー２１４を越えて伸長するように、本体部２１０と本体カバー２１４との間に嵌合している。軸方向の駆動モータ及びスピンドル２３０並びに駆動ラグ２４０は、後部表面ガイド部３００の動作を決定する。また、本体部２１０は、例えば前進２段トリガー２３２及び逆進トリガー２３４を有するトリガーハウジング２１２を備えることができる。

或る実施形態では、前記前進２段トリガー２３２は、駆動モータ２３０，２６０の両方を作動させることができる。第１段は、回転駆動モータ２６０に連動することができる。第２段は、軸方向の駆動モータ２３０に連動することができる。回転駆動モータ２６０の速度は、トリガー２３２の第１段の作動の程度に、例えば押し下げ量に、比例するようにしてもよい。軸方向の駆動モータ２３０の速度は、トリガー２３２の第２段の作動の程度に比例するようにしてもよい。
或る実施形態では、第１段で回転駆動モータ２６０が連動している間に、トリガーが更に引っ張られるほど、工具が、全速になるまでより速く回転する。工具は、第２段に入って軸方向の駆動モータ２３０が連動し表面ガイド部が軸方向に移動し始める直前に、全速で回転する。

２段トリガー２３２の第１段が作動させられると、回転駆動モータ及びスピンドル２６０，カプラ若しくはチャック２９０及び工具３１０は、正方向（forward direction）に回転する。２段トリガー２３２の第２段が作動させられると、回転駆動モータ及びスピンドル２６０，カプラ若しくはチャック２９０及び工具３１０が最大速度で正方向に回転しながら、軸方向駆動モータ及びスピンドル２３０は、２段トリガー２３２の第２段の作動の程度に比例した回転をし始める。
軸方向駆動モータ及びスピンドル２３０の動作は、駆動ラグ２４０，後部表面ガイド部３００，前部表面ガイド部３０２及びドリルガイド３７０を、軸方向において、近位方向へ、つまり機器２００の本体部２１０の方に向かって、そして標的組織から離れるように、移動せしめる。機器２００の本体部２１０の方に向かっての近位方向における軸方向運動は、オペレータが機器２００に圧力を加え、ワークとの係合を維持するとき、工具３１０がワークと係合し穴あけできるようにすることを明らかにする。

逆進トリガー２３４は、駆動モータ２３０，２６０の両方についてその方向を逆にすることができる。逆進トリガー２３４が働く一方、２段トリガー２３２が作動させられ第１段の間は、回転駆動モータ及びスピンドル２６０，カプラ若しくはチャック２９０及び工具３１０は、逆方向（reverse direction）に回転する。２段トリガー２３２の第２段が作動させられ、且つ、逆進トリガー２３４がなお働いていると、回転駆動モータ及びスピンドル２６０，カプラ若しくはチャック２９０及び工具３１０が最大速度で逆方向に回転しながら、軸方向駆動モータ及びスピンドル２３０は、２段トリガー２３２の第２段の作動の程度に比例した回転をし始める。
軸方向駆動モータ及びスピンドル２３０の動作は、駆動ラグ２４０，後部表面ガイド部３００，前部表面ガイド部３０２及びドリルガイド３７０を、軸方向において機器２００の本体部２１０から離れるように移動せしめる。機器２００の本体部２１０から離れる軸方向運動は、機器本体部２１０をワークから離間するように押圧し、工具３１０をワークから引き抜く。別の実施形態では、モータ２３０，２６０が独立した逆進機能を有し、独立したアクチュエータ若しくはトリガーを介して、独立して制御されてもよい。

トリガーハウジング２１２の遠位側に、揺動（oscillation）選択スイッチ２６２があってもよい。揺動選択スイッチ２６２がオフ（off）位置にあるときには、機器２００は前述のように機能することができる。揺動選択スイッチ２６２がオン（on）位置にあるときには、トリガーが作動させられておらず軸方向駆動モータ２３０の機能が影響を受けない場合に、回転駆動モータ２６０が適当な方向において揺動してもよい。
前進トリガーが作動させられている場合には、機器２００は前進方向に揺動する、つまり、回転駆動モータは前方へ揺動する、しかし、軸方向駆動モータは、それ以前と同様に、前方へスムースに移動する。逆進トリガー及び前進トリガーが作動させられている場合には、機器２００は逆進方向に揺動する、つまり、回転駆動モータは逆方向において揺動する、しかし、軸方向駆動モータは、それ以前と同様に、逆方向においてスムースに移動する。揺動選択スイッチは、軸方向駆動モータではなく、回転モータの働きに影響を及ぼすものである。それが選択されたときには、回転モータに揺動を生じさせる。

或る実施形態では、回転駆動モータ２６０は、加えられたトルクのセンサ（不図示）を有していてもよい。工具が、皮質骨を貫通して髄様骨に入るとき、或いは皮質骨から軟質の組織へ入るとき、計測されるトルクは劇的に低下するであろう。その情報はディスプレイ２３６に中継され、モータ駆動装置およびそのアクチュエータの機能に一体化される。 例えば、或る実施形態では、工具３１０が、前進方向において軸方向に移動していて、皮質骨から髄様骨に貫通し、或いは皮質骨から軟質の組織へ通過するとき、低下したトルクは軸方向動作を妨げることになる。そのとき、軸方向駆動装置は、前進２段トリガーへの圧力を解除して再び圧力を加えることにより、再び働かされることができる。

本体部２１０は、灌漑チューブ３４０を受け合うことができる。自動化された灌漑は、一般に、それが、ドリルビットの温度，骨の温度および骨の燃焼の危険性を効果的に低下させるので、執刀医にとって所望の選択肢（オプション：option）である。前部表面ガイド部３０２は、一つ若しくはそれ以上の潅漑ノズル３３０を有していてもよい。本体部２１０は、例えば当該本体部２１０のハンドル部上の押し下げ可能なトリガー等の灌漑アクチュエータを受け合うことができる。灌漑アクチュエータは、ディスプレイ２３６内に収容された電子回路パッケージの一部であってもよい。このアクチュエータは、灌漑チューブ３４０からノズル３３０を通って手術領域へ供給されるべき潅漑流体を流すことができる。潅漑ノズル３３０は、潅漑チューブ３４０を介して、滅菌流体バッグ及び滅菌チューブ（不図示）に連結されることができる。潅漑流体は、滅菌流体バッグ及び滅菌チューブを介して、潅漑ポート３４０に供給されることができる。
外部の流体ポンプ若しくは重力が、潅漑システムに圧力を加えるのに用いられてもよい。潅漑システムは、例えば機器に結合される滅菌チューブを除いては、滅菌手術領域の外側に保つようにしてもよい。かかる配置構造は、係合端部および工具３１０が、手術領域内で機器２００のより精確な配置および容易な使用を可能にするが嵩高で若しくは他の扱いにくい機器から、比較的自由に維持されるのに貢献することができる。
別の実施形態では、灌漑システムが加工中の工具３１０に流体を供給するのに適応する一方、灌水が工具３１０内へ入って工具３１０内の遠位側のポート（port）を通ってワーク内へ出て行くように、移動することができる。また、別の実施形態では、灌漑システム或いは別のシステムが、加工領域に吸引力を供給するのに適応させられるようにしてもよい。

本体部２１０は、電池３６０を取り囲み電池ケースカバー３６４によって底部で蓋がされる電池カバー３６２を受け合うことができる。また、本体部２１０は、電池解放ボタン３６６を受け合うことができる。機器２００の本体部２１０は、電池カバー３６２，電池ケースカバー３６４，本体カバー２１４及びトリガーハウジング２１２と一緒になって、ピストル状のグリップ部として示されているが、他の形態も考えられる。例えば、真っ直ぐな本体部の機器あるいは他の形態も使用することができる。

ここに記載された装置あるいは複数の装置の例示的な使用方法が、以下に説明されている。或る実施形態では、執刀医は、組織を骨まで切り裂き、ドリルビット若しくはドリルガイド若しくは取付可能なドリルガイドを骨に対して配置するに十分な大きさの領域を創り出す。他の移植片を何ら伴うことなく、裂け目を横切ってネジを配置することができ、或いは、骨ネジにより裂け目を横切ってプレート（plate）を固定することができる。ネジはプレート及び骨の内部に係止することができる。プレートを用いるべき場合には、執刀医は、プレートを配置するに十分な大きさの領域を創り出してもよい。この代わりに、プレートが小さな切開口から挿入され、執刀医が、骨の表面に沿って、組織の鈍的切開の組み合わせで途中まで、プレートを挿入できるようにしてもよい（すなわち、皮下プレート）。ネジは、例えばプレート内の穴部を見付けるために放射線写真を用いて、骨まで切り裂かれた裂け目を有する皮膚を通って小さな切開口を貫通して配置することができる。
周囲を取り囲む組織は、開創器具（retractor），ドリルビットが挿入されるドリルガイド，機器に配置される取付可能なガイドなど、を用いて保護される。ドリルガイドが用いられる場合には、ガイドの長さは深さ測定において考慮されるものである。取付可能なガイドが用いられる場合には、深さは、自動的に又は手動でゼロ点合わせが行われる。プレートが用いられる場合には、プレートの厚さは、自動的に又は手動でゼロ点合わせにおいて考慮されるものである。

加工中の機器の端部は、ガイドを備えていてもいなくても、露出した切り裂かれた骨に隣り合って配置され、機器がゼロ点合わせされてもよい。この代わりに、執刀医は、装置をゼロ点合わせするに先立って、ドリルビットを数ミリメートル伸長させて骨に係合させ、皿穴あるいは先導（パイロット：pilot）穴をあけるようにすることもできる。固定プレートが用いられる場合には、プレートが骨に隣り合って配置され、ドリル端部はプレートにぴったりと配置されてもよい。この代わりに、何枚かのプレートは、ドリルが適切な角度に指向するようにネジ込むドリルガイドを有している。ここに開示された機器は、３つのタイプのドリルガイドに取り付けられるか、若しくは自在に係合するように、製作されることができる。更に、ドリルビット・ガイドは、骨上にて自身の位置を保持するために小さなスパイク（spike）を有するようにしてもよい。ガイドは、この機能を実行するためにスパイクを有していてもよい。

執刀医は軸方向に圧力を加えて、まず回転駆動装置を所望の速度に働かせる。執刀医は、骨の密度およびユーザの好みに応じて、軸方向の駆動装置を継続的に若しくは漸増的に働かせ続ける。
穴あけは、皮質骨を貫通し髄様骨を貫通して続き、遠位側の皮質骨へ入って貫通する。予め設定された深さ制御手段，軸方向の抵抗，ドリルの回転速度からの聴覚によるフィードバック及び／又は加速度センサ若しくはトルクセンサからの聴覚によるフィードバックによって定められているように、遠位側の皮質骨を貫通すると、軸方向の動作は停止される。
その後、執刀医は、軸方向駆動装置を逆進させることにより、或いは機器上に引き戻すことにより、ドリルを除去することができる。回転駆動装置は働いたままに残され、前方向において、創成された穴部をきれいにし易くする。その後、執刀医は、ディスプレイ上の深さを読み取り、移植のために適切なネジを選定することができる。ネジは、手動のネジ回しなどを用いて埋め込まれる。

図７Ａ−７Ｂに関し、使用に際して、露出した骨に対し、或いは使用されるのであれば骨折固定プレートに対し、機器２００がセットされてもよい。適切なゼロ深さ位置が、自動的に決定されることができる。オペレータがトリガー２３２を作動させると、ドリルガイド３７０は近位方向（矢印Ｐ）へ引き込まれ、加工工具３１０がドリルガイドを通って伸長する。オペレータが機器２００に圧力を加え、工具をワークと係合状態に維持するとき、加工工具３１０はワークに係合して該ワークに穴をあける。加工工具３１０は、ドリルガイド３７０が後退する量によって、骨内に穴あけをすることができる。ドリルガイド３７０の後退は、瞬時に計測されることができ、機器２００の背面のディスプレイ２３６上に表示されることができる。
骨に対してであるか骨折固定プレートに対してであるかのゼロ位置の自動的な決定は、骨に対して又はプレート及びプレートの厚さに対してドリルガイド３７０をセットする方法に関する、独占所有権のあるアルゴリズムに依存している。これらの変数は、各プレートシステム及びドリルガイドの設定に独特のものである。ワーク内への加工工具３１０の移動の深さは、加工工具３１０が遠位方向において軸方向へ移動しワークに侵入するときに、同時かつ瞬時に、計測されディスプレイ２３６上に表示される。

所望の穿通深さに達すると、逆進トリガー２３４が作動されて、両方の駆動モータ２３０，２６０にその方向を逆転させることができる。軸方向駆動モータ２３０の動作は、駆動ラグ２４０，後部表面ガイド部３００，前部表面ガイド部３０２及びドリルガイド３７０を、軸方向において機器の本体部２１０から離れるように移動せしめ、その軸方向動作は、機器本体部２１０をワークから離間するように押圧し、工具３１０をワークから引き抜く。

この明細書は数多くの特定のものを包含しているけれども、これらは、請求項もしくは請求可能なものの範囲に対する限定として解釈されるべきものではなく、特定の実施形態に特有の特徴についての記載であると解釈されるべきものである。本明細書内で別々の実施形態の文脈において記載された或る特徴は、単一の実施形態において、組み合わせて実行されることができる。逆に、単一の実施形態の文脈において記載された様々な特徴は、多数の別の実施形態あるいは任意の好適なサブコンビネーションにおいても実行可能である。更に、或る組み合わせ及びまさに初期にクレームされたものにおいて働くものとして、特徴が記載されているけれども、クレームされた組み合わせからの一つ若しくはそれ以上の特徴が、幾つかの場合には、組み合わせから切り取られ、当該クレームされた組み合わせは、一つのサブコンビネーション或いはサブコンビネーションの変形に向けたものとされることができる。同様に、操作は図面において特定の順序で示されているが、このことは、かかる操作が、示された特定の順序で、或いは逐次的な順序で、実行されることを要求するものとして、また、所望の結果を達成するためには図示された全ての操作が実行されることを要求するものとして、理解されるべきではない。

ここでは、様々の方法および装置が、或るバージョンを参照しながら、ここに詳細に説明されているが、他のバージョン，実施形態，使用の方法、及びそれらの組み合わせも可能である、ことが理解されるべきである。従って、付属の請求項の要旨および範囲は、ここに含まれる実施形態の説明に限定されるべきものではない。

Claims (52)

1. 以下を備えたハウジングと、
   当該ハウジングの近位端付近にある手持ち部分と；
   前記ハウジングの遠位端付近にある係合部分と；
   アクチュエータ；
   前記近位端と遠位端との間にて、前記ハウジングの領域を通って伸長する軸方向の駆動シャフトと、
   前記軸方向の駆動シャフトの領域に結合された第１の駆動エレメントと、
   前記近位端と遠位端との間にて、前記ハウジングの領域を通って伸長する回転駆動シャフトと、
   前記回転駆動シャフトの領域に結合された第２の駆動エレメントと、
   加工工具と回転駆動シャフトとに交換可能に結合される結合具であって、前記ハウジングの前記係合部分を越えて伸長する結合具と、
   トランスデューサと、
   電子回路パッケージと、
   を備える、ことを特徴とする医療用穴あけ装置。
2. 前記第１の駆動エレメントは、固定された軸方向の駆動モータを備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記固定された軸方向の駆動モータは、軸方向の駆動シャフトに動力を供給する、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記軸方向の駆動シャフトは、軸方向に或る距離だけ移動する、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記軸方向の駆動シャフトは、前記ハウジングに対して、近位側から遠位方向へ或いは遠位側から近位方向へ、軸方向に移動する、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記軸方向の駆動シャフトが移動する距離は、トランスデューサによって瞬時に測定される、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. 前記電子回路パッケージは、前記軸方向の駆動シャフトが前記ハウジング内で移動した距離を、前記加工工具の骨内部への軸方向運動の深さ測定値に変換する、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記加工工具が骨を穿通する深さは、オペレータによって予め計画されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記軸方向の駆動シャフトは、ジャッキネジ，ボールネジ及び送りネジから成るグループから選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
10. 前記第２の駆動エレメントは、摺動可能な回転駆動モータを備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
11. 前記軸方向の駆動シャフトは、前記摺動可能な回転駆動モータを軸方向に動かす、ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記回転駆動モータに結合された前記第２の駆動エレメントは、前記加工工具を回転させる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
13. 前記加工工具は、ドリルビット，キルシナー鋼線，套管針，バー，リーマ及びネジ回しから成るグループから選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
14. 前記加工工具を取り囲むドリルガイド，前部表面ガイド部および後部表面ガイド部を備えたドリルガイド・アッセンブリを更にそなえている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
15. 前記前部表面ガイド部の遠位領域は前記ドリルガイドに結合され、前記前部表面ガイド部の近位領域は前記後部表面ガイド部に結合されており、該後部表面ガイド部は前記軸方向の駆動シャフトに結合されている、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記軸方向の駆動シャフトが作動すると、前記ドリルガイド・アッセンブリは、前記ハウジングの近位領域に向かって引き込み状態へ軸方向に移動する、ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記引き込み状態にある前記ドリルガイド・アッセンブリは、当該ドリルガイド・アッセンブリの遠位領域を越えて伸長する加工工具の長さを露呈している、ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 前記トランスデューサは回転エンコーダを備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
19. 前記回転エンコーダは、相対位置回転エンコーダ若しくは絶対位置回転エンコーダである、ことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 前記回転エンコーダは、電子式，光学式，磁気式もしくは機械式のものである、ことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記トランスデューサは、シンクロ，レゾルバ，回転式可変差動変圧器（ＲＶＤＴ）及び回転式電位差計から成るグループから選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
22. トルクセンサを更に備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
23. 前記加工工具に流体を供給する潅漑システムを更に備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
24. 前記手持ち部分は、ピストル型の握り部を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
25. 前記アクチュエータは、トリガーを備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
26. 前記アクチュエータは、第１の作動位置と第２の作動位置とを備えている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
27. 前記アクチュエータは、第１の駆動エレメントと第２の駆動エレメントとを作動させる、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
28. 前記アクチュエータの第１の作動位置は、前記第２の駆動エレメントを回転するように作動させる、ことを特徴とする請求項２６に記載の装置。
29. 前記アクチュエータの第２の作動位置は、前記第１の駆動エレメントを作動させる、ことを特徴とする請求項２６に記載の装置。
30. 作動の程度は、トリガーの押し下げの程度に比例する、ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
31. 前記ハウジングは、外部アクセスポートを有している、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
32. 前記軸方向および回転する駆動シャフト，第１及び第２の駆動エレメント，結合具，トランスデューサ及び電子回路パッケージは、モジュール式である、ことを特徴とする請求項３１に記載の装置。
33. 前記軸方向および回転する駆動シャフト，第１及び第２の駆動エレメント，結合具，トランスデューサ及び電子回路パッケージは、装置から取り外すことができる、ことを特徴とする請求項３１に記載の装置。
34. 以下を備えたハウジングと、
    当該ハウジングの近位端付近にある手持ち部分と；
    前記ハウジングの遠位端付近にある係合部分と；
    アクチュエータ；
    前記近位端と遠位端との間にて、前記ハウジングの領域を通って伸長する軸方向の駆動シャフトと、
    前記軸方向の駆動シャフトの領域に結合された第１の駆動エレメントと、
    前記近位端と遠位端との間にて、前記ハウジングの領域を通って伸長する回転駆動シャフトと、
    前記回転駆動シャフトの領域に結合された第２の駆動エレメントと、
    加工工具と回転駆動シャフトとに交換可能に結合される結合具であって、前記ハウジングの前記係合部分を越えて伸長し得る結合具と、
    ドリルガイド，前部表面ガイド部および後部表面ガイド部を備えたドリルガイド・アッセンブリであって、前記ドリルガイドは前記加工工具を取り囲み、前記前部表面ガイド部の遠位領域は前記ドリルガイドに結合し、前記前部表面ガイド部の近位領域は前記後部表面ガイド部に結合し、該後部表面ガイド部は前記軸方向の駆動シャフトに結合している、ドリルガイド・アッセンブリと、
    を備えている、ことを特徴とする医療用穴あけ装置。
35. 前記軸方向の駆動シャフトが作動すると、前記ドリルガイド・アッセンブリは、前記ハウジングの近位領域に向かって引き込み状態へ軸方向に移動する、ことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
36. 前記引き込み状態にある前記ドリルガイド・アッセンブリは、当該ドリルガイド・アッセンブリの遠位領域を越えて伸長する加工工具の長さを露呈している、ことを特徴とする請求項３５に記載の装置。
37. 骨に穴部を創成する方法であって、
    近位端付近にある手持ち部分と遠位端付近にある係合部分とを有するハウジングと；前記近位端と遠位端との間にて前記ハウジングの領域を通って伸長する軸方向の駆動シャフトと；前記軸方向の駆動シャフトの領域に結合された第１の駆動エレメントと；前記近位端と遠位端との間にて、前記ハウジングの領域を通って伸長する回転駆動シャフトと；前記回転駆動シャフトの領域に結合された第２の駆動エレメントと；トランスデューサと；電子回路パッケージと、を備えた装置を用意するステップと、
    前記回転駆動シャフトの遠位端を加工工具に結合するステップであって、前記ハウジングの前記係合部分を越えて伸長し得る結合具を用いて、前記工具が前記回転駆動シャフトに対し交換可能に結合されるステップと、
    骨の露出表面を創成するために組織を切り裂くステップと、
    前記装置の前記係合部分を前記骨の露出表面に接触させるステップと、
    前記トランスデューサのゼロ点合わせを行うステップと、
    前記第２の駆動エレメントを作動させて、回転駆動シャフトを連動して回転させるステップと、
    前記第１の駆動エレメントを作動させて、軸方向の駆動シャフトを連動して軸方向に移動させるステップと、
    前記加工工具を用いて前記骨内に穴部を創成するステップと、
    前記トランスデューサから瞬時に与えられる計測情報のディスプレイを読み取るステップであって、前記計測情報は前記骨内への前記加工工具の深さの計測値を含んでいる、ステップと、
    前記骨から前記加工工具を除去するステップと、
    を備える、ことを特徴とする方法。
38. 前記第１の駆動エレメントを作動させて軸方向の駆動シャフトを連動して軸方向に移動させるステップは、前記第２の駆動エレメントを、前記ハウジングの近位側の手持ち部分から遠位方向に離間するように、軸方向へ移動させるステップを備えている、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
39. 前記ハウジングは前記係合部分の遠位端に結合されたドリルガイド・アッセンブリを更にそなえ、該ドリルガイド・アッセンブリの一部は前記加工工具を取り囲む、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
40. 前記装置の前記係合部分を前記骨の露出表面に接触させるステップは、前記ドリルガイド・アッセンブリの遠位部分を前記骨の露出表面に接触させることを含んでいる、ことを特徴とする請求項３９に記載の方法。
41. 前記第１の駆動エレメントを作動させて軸方向へ移動させるステップは、前記ハウジングの遠位側の係合部分から離間する近位方向における前記ドリルガイド・アッセンブリの軸方向の動作を含んでいる、ことを特徴とする請求項４０に記載の方法。
42. 前記ハウジングの遠位側の係合部分から離間する近位方向における前記ドリルガイド・アッセンブリの軸方向の動作は、前記ドリルガイド・アッセンブリを通る加工工具の長さを露呈することを含む、ことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
43. 前記加工工具が前記骨の内部に穴をあける深さを制御するように前記電子回路パッケージにプログラムを組み込むステップを更に備える、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
44. 前記加工工具に流体を供給する流体潅漑システムを用いて前記加工工具を潅注するステップを更に備えている、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
45. 前記装置の第１及び第２の駆動エレメントを作動させるステップは、当該装置の前記手持ち部分のトリガーを押し込むことを含んでいる、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
46. 前記軸方向の駆動シャフトは、ジャッキネジ，ボールネジ及び送りネジから成るグループから選択される、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
47. 前記加工工具は、ドリルビット，キルシナー鋼線，套管針，バー，リーマ及びネジ回しから成るグループから選択される、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
48. 前記トランスデューサは回転エンコーダを備えている、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
49. 前記回転エンコーダは、相対位置回転エンコーダ若しくは絶対位置回転エンコーダを備えている、ことを特徴とする請求項４８に記載の方法。
50. 前記回転エンコーダは、電子式，光学式，磁気式もしくは機械式のものである、ことを特徴とする請求項４９に記載の方法。
51. 前記トランスデューサは、シンクロ，レゾルバ，回転式可変差動変圧器（ＲＶＤＴ）及び回転式電位差計から成るグループから選択される、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。
52. 骨内への挿入のために適切にサイズ設定された移植片を選択するために、前記計測情報を用いるステップを更に備えている、ことを特徴とする請求項３７に記載の方法。

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