JP2012035088A - 可変速度モータを有するハンドピースを備えており、ハンドピース速度に応じてハンドピースモータの消費電流をカスタム調整できる電動外科用器具システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力および制御信号の要求仕様が異なる器具を使いやすくし、異なった組合わせの付属装置とともに個々の器具を使用することができるようにする電動外科用ハンドピースのための電動外科用器具システムを提供する。
【解決手段】電動外科用ハンドピース３２、３３はアタッチメント３４，３５を駆動するモータと制御信号を発するスイッチとモータに関するデータを有するメモリとを備え、制御卓は、モータがメモリに記載の最高速度を超えた速度で作動しないように制御信号に基づきモータの速度を調整し、モータ速度と個々の速度で許容されるモータ最大許容電流を表すメモリ内のデータとに基づいてモータが消費する最大許容電流を計算し、モータ消費電流と最大許容電流との比較により最大許容電流を越える電流をモータが消費したと示される場合には、モータへの付勢信号付与を調整する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して電動外科用器具システムに係り、特に、多数の異なった外科用器具を
使いやすくするとともに、これらの器具に異なった付属品を取り付けて使いやすくするた
めの一体構造の電動外科用器具システムに関する。

現代の外科医術では、電動外科用器具は、ある程度の外科的処置を行うのに医師が利用
できる最も重要な器具の一部である。多くの外科用器具は、ドリルビット、削り目、また
はのこ刃などのような切断用付属品を取り付けるようになったある種のモーター付きハン
ドピースの形状をとっている。これらの器具は、硬いまたは柔らかい組織の微細な部分を
選択的に除去したり、あるいは、組織の切除部分を切り離したりする際に使用する。患者
に対し、電動外科用器具が使用できることにより、患者に外科的処置を施している時に医
師やその他の治療者が受ける肉体的緊張が軽減される。さらに、電動外科用器具を使用す
れば、ほとんどの外科的処置を、手動の同等の機器を使用した場合より、迅速に、そして
より正確に行うことができる。

一般的な電動外科用器具システムは、ハンドピースに加え、制御卓と、ハンドピースを
制御卓に接続するためのケーブルとを含む。制御卓には、電源電圧を、ハンドピースと一
体構造のモータに電力を供給するのに適した付勢電圧に変換する電子回路が含まれている
。一般的には、制御卓は、機器を制御するのに使用するハンドスイッチまたは足踏スイッ
チからの信号を受信するために接続してある。すなわち、その信号に基づいて、制御卓は
適当な付勢信号をハンドピースに送り、希望の速度で操作できるようにする。

特開平３−４７２４９号公報 特開昭６１−１９６９５３号公報

電動外科用器具の使用範囲が広がったため、異なった外科的作業を行う異なった種類の
電動外科用器具の開発が行われてきた。例えば、臀部の移植手術に使用する大腿部用拡孔
器の場合、ドリルの速度は比較的遅く、約１００ＲＰＭであるが、約４００ワットという
比較的大きい電力を必要とする。神経外科の場合は、約７５，０００ＲＰＭで作動し、１
５０ワットという中程度の電力を必要とする高電力ドリルである、開頭器を使用する必要
がある。耳、鼻、および喉の手術の場合は、しばしば、マイクロドリルが使用される。一
般的なマイクロドリルは、回転数が約１０，０００乃至４０，０００ＲＰＭで、約４０ワ
ットという、比較的小さい電力しか必要としない。

電動外科用器具の種類の数が増えたことから、各タイプのハンドピースに適当な付勢信
号を確実に受信できる機構を設ける必要がでてきた。この問題の従来の解決策は、それぞ
れのハンドピースに専用の制御卓を設けることであった。しかし、この解決策は、所定の
外科的処置を行う際に、特定の器具を組み合わせる必要がある場合、病院や他の外科手術
医療機関が、異なった制御卓を多数利用できるように維持しなければならないため、コス
トがかかるということは明らかである。さらに、所定の外科用処置を行うのに多種の外科
用器具を必要とする場合、手術室に、各種のハンドピースに必要な制御卓を別々に設けな
ければならない。 このように異なった制御卓を準備しなければならないため、手術室に
混乱を引き起こす可能性がある。

この問題点を解決すべく、異なったハンドピースに電力を供給することができる制御卓
が設計されている。これらの制御卓は、性能は満足できるものではあるが、欠点がないわ
けではない。これらの制御卓の多くは、接続する器具に対して希望の付勢信号を確実に加
えるように、医師が手動でその内部のエレクトロニクスを予め設定しなければならない。
さらに、人間には過ちがつきものであるため、新しい器具を構成したら、制御卓が実際に
正しく構成できているかを確認するのに時間をかけなければならない。こうした作業を医
師に求めるということは、医師が患者の急を要する事態に注意を払うことができる時間を
割くことになる。

また、相補制御卓に構成情報を提供することができる外科用器具を提供する試みもなさ
れた。これらの器具は、一般的には、一つもしくはそれ以上のアナログ信号を制御卓に集
合的に戻す一台もしくは二台の抵抗器を有するハンドピースの形状を取っている。制御卓
は、これらのアナログ器具型信号の振幅に基づいて、取り付けてある器具や切断機器のタ
イプを識別するなどの基本的な器具構成機能を実行することができる。これらの電動器具
システムは、有益であることが証明されているが、例えば、そこに印加することができる
最大電力の示度、あるいは、モータを駆動することができる最大速度などのような、器具
についての重要な情報が相補制御卓の中に入っていなければならないという制限もある。

制御卓が、特定のハンドピースで適切に使用できるように適切に構成されるようにする
には、制御卓に、このデータを予めロードしておかなければならない。制御卓にこのデー
タが入っていないと、器具の中に含まれる識別データは比較的限界値となる。

さらに、電動外科用器具の数が増えたため、これらの器具に使用できる付属品の機能の
数も増えた。例えば、器具によっては、医師が器具のオン／オフ状態とともに器具内のモ
ータの速度も制御できるようにした、器具と一体構造を有するハンドスイッチを設けたも
のもある。また、他の器具システムでは、足踏スイッチを設けてある。この後者のタイプ
の制御装置は、手で器具の速度を制御するよりも足で器具の速度を制御するのを好む医師
にとっては便利である。足踏スイッチが付いた器具制御装置が好まれる一つの理由は、医
師によってはハンドピースの把握を妨げると感じている物理的対象物であるハンドスイッ
チを持つ必要がないからである。

さらに他の外科用器具システムにおいて、ライトおよび／または水の供給源が一体構造
にて設けられたものもある。一般的に、光源には、外科用器具のヘッド部分に取り付けた
ある種の発光部材が含まれる。光源は、外科医が、外科的作業を行っている手術部位に強
度の高い光を当てたい場合に設けられる。水供給源は、一般的に灌注ポンプに接続されて
いる。一般的に、水供給源は、本質的に外科的作業の実施と同時進行で手術部位に灌注し
たい状況の時に外科用器具に取り付ける。

外科用器具に希望の付属品を設けるための従来の解決策は、個々の器具に独自の付属品
を固定して設計することであった。例えば、一部の器具にはハンドスイッチがついている
が、一方、他の器具にはこうしたスイッチがついていない。同様に、一部の器具には手術
部位にライトおよび／または水を供給するための一体構造の導管を設けてあるが、他の機
器には、このような付属装置は付いていない。外科施設では、外科用器具の選択は、医師
の好みや、行われる外科的作業のタイプのような変数の関数となりうる。個々の医師の好
みや外科的な要求事項に適切に適応させるために、独自の付属機能の組み合わせを有する
異なった種類の機器を多数設けるのは、非常にコストがかかる場合がある。

さらに、器具の付属品は、一般的に、その操作を調整するため、独自の制御信号の組み
合わせを必要とする。これは、しばしば、ライトや水の装置のような付属品に、付属のハ
ンドピースへの電力の印加を制御するのに使用する制御卓とは別体の、独自の制御卓を設
けることによって達成される。このような追加の制御卓を設けなければならない場合には
、手術室に適当な設備を揃える際のコストの問題と、手術室の中が混乱するという二つの
問題が起きる。

着脱式のハンドスイッチと着脱式のライトクリップやウォータークリップを外科用器具
に設けることによって、機器の数を減らすようにする試みがなされた。ハンドスイッチは
、取り外すと、一部の外科医にとって面倒な構造的構成要素のうちの一部を減らすことが
できる。しかし、これらの機器は、一般的には、ハンドスイッチを定位置に固定するため
の、ある種の永久的保持器を設けてある。これらの保持器も、取り付けられた器具の把握
を妨げるという潜在性もある。さらに、これらの着脱式の装置には、ある種の制御装置を
設けなければならない。これらの着脱式装置の有用性を最大限にするために、上記のよう
に、独自の制御卓を設けていることがしばしばである。このタイプの器具組立体が有する
もう一つの欠点は、ライトと水の装置が、これらの装置の作動や稼動率を制御するために
押下する相補制御ボタンを有しているという点である。このような制御ボタンを有してい
るということは、手術室の医師に提供された制御ボタンの総数をさらに増やすことになる
。これらのボタンの存在は、それらが必要ないときには、外科医に、集中すべき問題や機
器の制御から注意を引くような余分な情報を与えることになる。

さらに、最近では、従来のハンドピースと比べて異なった電力規定を有する外科用器具
が開発された。例えば、一部の外科的処置においては、医師は、電力供給用としてバッテ
リーパックを組み込んだ器具の使用を望んでいる。また、バッテリの排流という必然的な
問題を回避するため、バッテリーパックの代わりにコードによって電力を供給する動力部
を望んでいる場合もある。その他の新しい器具では、伝統的な電力モータを備えていない
ものもある。これらの器具の例としてあげられるのは、外科用レーザおよび超音波の外科
小刀がある。これらの器具は、独自の動力要求仕様と補助の付属品を有する。外科医がこ
れらの器具を使用できるようになるには、外科用処置室に追加の制御卓のセットを持ちこ
まなければならない。この追加の設備を設けなければならないため、外科用処置室に設備
を揃えるためのコストがかかり、複雑となる。

本発明は、電力および制御信号の要求仕様が異なる器具を使いやすくし、異なった組み
合わせの付属装置とともに個々の器具を使用することができるようにする電動外科用ハン
ドピースのための一体構造の電動外科用器具システムを改良することを目的とする。

本発明は、アタッチメントを駆動する電動外科用ハンドピースであって、このアタッチ
メントを駆動するため付勢信号により駆動される可変速度モータを備えたハンドピースを
設け、制御信号を発する前記モータ速度調節用のスイッチを設け、前記ハンドピースに一
体化した不揮発性メモリであって、前記モータの最高速度と、個々の速度においてモータ
が消費すべき最大電流とを表すデータを有する不揮発性メモリを設け、付勢信号を前記モ
ータに付与するよう前記ハンドピースに連結するとともに前記メモリからデータを読むた
めに前記メモリに連結し、また前記制御信号を受け取るため前記スイッチに連結した制御
卓を設け、この制御卓は、前記モータが前記メモリに記載の最高速度を超えた速度で作動
しないように前記制御信号に基づき前記モータの速度を調整し、前記モータの速度を監視
し、前記モータが消費する電流を監視し、前記制御信号および前記モータの速度に基づき
前記モータに付勢信号を付与し、前記モータ速度と個々の速度で許容されるモータ最大許
容電流を表す前記メモリ内のデータとに基づいて前記モータが消費する最大許容電流を計
算し、前記モータが消費した電流と前記最大許容電流とを比較し、そして前記モータ消費
電流と前記最大許容電流との比較により前記モータが駆動する速度で許容される最大許容
電流を越える電流を前記モータが消費したと示される場合には、前記モータへの付勢信号
付与を調整するように構成されたことを特徴とする。

本発明の電動外科用機器システムは、モータの複数の速度を最適な速度ループに安定さ
せることができ、これにより、制御卓が速度制御を安定させることができる速度範囲を広
めることができる。
本発明の電動外科用機器システムは、各ハンドピースの操作パラメータに関する情報が
ハンドピース内のメモリの中に保存されるように構成されている。システムが初期設定さ
れるとき、制御卓は、このデータを読み出し、適正な付勢信号をハンドピースに供給する
よう構成する。従って、本発明のシステムは、付勢信号を低速から高速までで回転でき、
異なる電力規定を有するモータのついたハンドピースに送るのに使用することができる単
体の制御卓を提供することができ、そのような広い範囲の機器に使用できる単体の制御卓
を提供することができることにより、複数の制御卓を準備しなければならないことによる
コストや手術室の混乱を除去することができる。
また、制御卓は、ハンドピースの内部のモータを作動させるのに必要な付勢信号を供給
するだけでなく、ハンドピースへ直接駆動付勢信号を送ることができる。これにより、さ
らに、システムに組みこむことができるハンドピースの数や種類が増え、さらに、準備し
なければならない追加の制御卓の数を減らすことができる。
さらに、制御卓は、ハンドピースの内部のメモリを読み出すことによって、自動的にハ
ンドピースのモータが駆動されるべき最高速度とハンドピースが消費することができる電
流に関する制限値を確立する。これにより、人間の過ちによって、制御卓をモータの過励
振やハンドピースによる過度の電流の消費につながる付勢信号を加える結果となるように
構成してしまう可能性をなくすことができる。

本発明における一体構造の外科用器具システムの基本的な構成要素を表した構成図である。 一体構造の外科用器具システムの一部として採用できる一つのハンドピースの断面図である。 ハンドピースモータの内部にある構成要素の組立分解図である。 フレックス回路がハンドピースの後部外郭の中にどのように収容されているかを表した底面図である。 ハンドピースに付勢信号を送るために使用し、ハンドピースと制御卓の間で交換する制御信号のための線渠として働く基本的なケーブルの断面図である。 図５Ａに示すケーブル内に位置する一本のモータ用導体の詳細を表す断面図である。 着脱式ハンドスイッチがどのようにハンドピースに取り付けられているかを示す、組立分解図である。 着脱式ハンドスイッチを形成する構成要素の組立分解図である。 着脱式ライト‐アンド‐ウォータクリップがどのようにハンドピースに取り付けられているかを示す組立分解図である。 図８のライト‐アンド‐ウォータクリップを形成している構成要素を表した組立分解図である。 図９のライト‐アンド‐ウォータクリップとともに使用する制御ケーブルの断面図である。 図１０で使用した制御ケーブルの制御卓端部のプラグの断面図である。 図１０のケーブルがハンドピースとライト‐アンド‐ウォータクリップにどのように接続されているかを表した断面図である。 ケーブルとライト‐アンド‐ウォータクリップとの間の電気接続を表した断面図である。 ケーブルとライト‐アンド‐ウォータクリップとの間の水系統の連結を表した断面図である。 ハンドピース内の不揮発性メモリに保存されたデータのブロック図である。 ハンドピース内のモータの最大トルクがハンドピースの速度の関数としてどのように変化するかを表した図である。 ハンドピース内の読み出し／書き込みメモリの中のデータフィールドを表す図である。 図１６は、一体化構造の器具システムの制御卓内で制御回路を形成する要素の組立状態を示すブロック図である。 制御回路を形成する構成要素の略図である。 図１６Ａとともに制御回路を形成する構成要素の略図である。 制御回路の主要プロセッサの主要な構成要素の組立状態を示すブロック図である。 主要プロセッサの構成要素を形成する略図である。 図１７Ａとともに主要プロセッサの構成要素を形成する略図である。 制御回路のハンドピースインターフェースを形成する構成要素の略図である。 図１８Ａとともに制御回路のハンドピースインターフェースを形成する構成要素の略図である。 図１８Ａ、図１８Ｂとともに制御回路のハンドピースインターフェースを形成する構成要素の略図である。 制御回路の表示装置−入力／出力制御装置の組立状態を示すブロック図である。 制御回路の表示装置−入力／出力制御装置を形成する構成要素の略図である。 図１９Ａとともに制御回路の表示装置−入力／出力制御装置を形成する構成要素の略図である。 制御回路のモータ制御装置と電流検出回路の組立状態を示すブロック図である。 制御回路のモータ制御装置と電流検出回路を形成する構成要素の略図である。 図２０Ａとともに制御回路のモータ制御装置と電流検出回路を形成する構成要素の略図である。 制御回路のモータ駆動装置の略図である。 主要制御装置内のマイクロプロセッサによってアクセスするメモリのブロック図であり、システムの操作中にマイクロプロセッサが選択的に実行するモジュールを表したものである。 主要モジュール内に含まれた命令に基づいて、主要制御装置内のマイクロプロセッサが実行する主要処理ステップのフローチャートである。 システムを初期設定するときに制御卓が表示する、サインオン画面の画像の図である。 ハンドピースのモータ用の過電流制限超過タイムアウト時間がハンドピースの現行の動作速度の関数としてどのように変化するかを表したグラフである。 システムが初期設定された後、少なくとも一つのハンドピースが制御卓の中に差し込まれた時、すなわち、システムが初期設定されたときに制御卓が表示する最初の使用者の時間画像を表した図である。 相補形のハンドピースが制御卓に取り付けられていない状態のケーブルがあるときに、制御卓が表す、ケーブルのみ／ハンドピースが接続されていませんという画像を示した図であり、それぞれがケーブルの作動における関心事を表している。 速度設定モジュールに含まれる命令に基づいて主要制御装置内でマイクロプロセッサが実行する処理ステップのフローチャートである。 電流設定モジュール内に含まれる命令に基づいて主要制御装置内でマイクロプロセッサが実行する処理ステップのフローチャートである。 ハンドピースが作動したときに制御卓が表示する実行時間の画像を表したものである。 制御卓が表示する外科医のセレクタの図である。 ハンドピースメモリの中に呈示することができる一組の付属品ヘッドのデータフィールドを表したブロック図である。 本発明の外科用器具システムの一部として採用することができる代替のハンドピースの斜視図である。 図３３に示したハンドピースの組立分解図である。 図３３に示したハンドピースの断面図である。 図３３に示したハンドピースを部分的に分解した、前面端部の図である。 図３３に示したハンドピースで採用している磁気スライドの側面図である。 図３３に示したハンドピースのトリムスリーブの斜視図である。 取り付けたハンドピースがロック状態から解放状態に、そして再びロック状態に移るときにシステムが実行するプロセスステップのフローチャートである。

本発明は、請求の範囲にその特殊性を示している。本発明の上記の、そしてさらに詳し
い特性については、添付の図面に基づいて次に示す説明を参照することによって、さらに
よく理解できよう。

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
図１は、本発明における一体構造の外科用器具システムの基本的な構成要素を表したも
のである。
図２は、一体構造の外科用器具システムの一部として採用できる一つのハンドピースの
断面図である。
図３は、ハンドピースモータの内部にある構成要素の組立分解図である。
図４は、フレックス回路がハンドピースの後部外郭の中にどのように収容されているか
を表した底面図である。
図５Ａは、ハンドピースに付勢信号を送るために使用し、ハンドピースと制御卓の間で
交換する制御信号のための線渠として働く基本的なケーブルの断面図である。
図５Ｂは、図５に示すケーブル内に位置する一本のモータ用導体の詳細を表す断面図で
ある。
図６は、着脱式ハンドスイッチがどのようにハンドピースに取り付けられているかを示
す、組立分解図である。
図７は、着脱式ハンドスイッチを形成する構成要素の組立分解図である。
図８は、着脱式ライト‐アンド‐ウォータクリップがどのようにハンドピースに取り付
けられているかを示す組立分解図である。
図９は、図８のライト‐アンド‐ウォータクリップを形成している構成要素を表した組
立分解図である。
図１０は、図９のライト‐アンド‐ウォータクリップとともに使用する制御ケーブルの
断面図である。
図１１は、図１０で使用した制御ケーブルの制御卓端部のプラグの断面図である。
図１２は、図１０のケーブルがハンドピースとライト‐アンド‐ウォータクリップにど
のように接続されているかを表した断面図である。
図１２Ａは、ケーブルとライト‐アンド‐ウォータクリップとの間の電気接続を表した
断面図である。
図１２Ｂは、ケーブルとライト‐アンド‐ウォータクリップとの間の水系統の連結を表
した断面図である。
図１３は、ハンドピース内の不揮発性メモリに保存されたデータのブロック図である。
図１４は、ハンドピース内のモータの最大トルクがハンドピースの速度の関数としてど
のように変化するかを表した図である。
図１５は、ハンドピース内の読み出し／書き込みメモリの中のデータフィールドを表す
図である。
図１６は、一体化構造の器具システムの制御卓内で制御回路を形成する要素の基本的な
ブロック図を形成するためには、１６Ａと１６Ｂをどのように組み立てればよいかを表し
た青写真である。
図１７は、制御回路の主要プロセッサの主要な構成要素のブロック図を形成するために
は図１７Ａおよび１７Ｂをどのように組み立てればよいかを表した青写真である。
図１８Ａ、１８Ｂおよび１８Ｃは、制御回路のハンドピースインターフェースを形成す
る構成要素の略図である。
図１９は、制御回路の表示装置−入力／出力制御装置のブロック図を形成するには、図
１９Ａと図１９Ｂをどのように組立てればよいかを表したブロック図である。
図２０は、制御回路のモータ制御装置と電流検出回路のブロック図を形成するためには
、図２０Ａと図２０Ｂとをどのように組み立てればよいかを表したブロック図である。
図２１は、制御回路のモータ駆動装置の略図である。
図２２は、主要制御装置内のマイクロプロセッサによってアクセスするメモリのブロッ
ク図であり、システムの操作中にマイクロプロセッサが選択的に実行するモジュールを表
したものである。
図２３は、主要モジュール内に含まれた命令に基づいて、主要制御装置内のマイクロプ
ロセッサが実行する主要処理ステップのフローチャートである。
図２４は、システムを初期設定するときに制御卓が表示する、サインオン画面の画像の
図である。
図２５は、ハンドピースのモータ用の過電流制限超過タイムアウト時間がハンドピース
の現行の動作速度の関数としてどのように変化するかを表したグラフである。
図２６は、システムが初期設定された後、少なくとも一つのハンドピースが制御卓の中
に差し込まれた時、すなわち、システムが初期設定されたときに制御卓が表示する最初の
使用者の時間画像を表した図である。
図２７は、相補形のハンドピースが制御卓に取り付けられていない状態のケーブルがあ
るときに、制御卓が表す、ケーブルのみ／ハンドピースが接続されていません（ｃａｂｌ
ｅ ｏｎｌｙ ／ ｎｏ ｈａｎｄｐｉｅｃｅ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）という画像を示し
ており、それぞれがケーブルの作動における関心事を表している。
図２８は、速度設定モジュールに含まれる命令に基づいて主要制御装置内でマイクロプ
ロセッサが実行する処理ステップのフローチャートである。
図２９は、電流設定モジュール内に含まれる命令に基づいて主要制御装置内でマイクロ
プロセッサが実行する処理ステップのフローチャートである。
図３０は、ハンドピースが作動したときに制御卓が表示する実行時間の画像を表したも
のである。
図３１は、制御卓が表示する外科医のセレクタの図である。
図３２は、ハンドピースメモリの中に呈示することができる一組の付属品ヘッドのデー
タフィールドを表したブロック図である。
図３３は、本発明の外科用器具システムの一部として採用することができる代替のハン
ドピースの斜視図である。
図３４は、図３３に示したハンドピースの組立分解図である。
図３５は、図３３に示したハンドピースの断面図である。
図３６は、図３３に示したハンドピースを部分的に分解した、前面端部の図である。
図３７は、図３３に示したハンドピースで採用している磁気スライドの側面図である。
図３８は、図３３に示したハンドピースのトリムスリーブの斜視図である。
図３９は、取り付けたハンドピースがロック状態から解放状態に、そして再びロック状
態に移るときにシステムが実行するプロセスステップのフローチャートである。

図１は、本発明による一体構造の外科用器具システム３０の基本的な構成要素を表して
いる。システム３０には、ハンドピース３２および３３と呼ばれる二つの外科用器具が含
まれている。ハンドピース３２および３３は、それぞれ電動モータを備えている。切断用
取り付け器具、ここでは、削り目３４がハンドピース３２に連結してあり、モータの作動
とともに回転するように構成されている。のこぎり３５は、ハンドピース３３の切断用取
り付け器具としての役割を果たす。ハンドピース３２または３３の中のモータを付勢する
ための電力は、制御卓３６から供給される。制御卓３６は、使用者が入力したコマンドに
応答してハンドピース３２および３３を選択的に付勢し、さらにハンドピースの操作を監
視する。制御卓３６と一体構造のタッチスクリーン表示装置３７は、ハンドピース３２お
よび３３についての情報を外科医に提供し、ハンドピースを制御するのに使用するいくつ
かのコマンドを制御卓に供給する際のインターフェースの役割を果たす。

オン／オフ操作とハンドピース３２の速度は、ハンドピースの外側の回りに固定した着
脱式ハンドスイッチ３９によって制御する。ハンドピース３２と制御卓３６の間を接続す
るケーブル４３は、ハンドピースと制御卓の間で交換する信号が通る導電性経路を提供す
る。これらの信号には、ハンドスイッチ３９の状態を受けてハンドピース３２によって生
成された信号と、ハンドピースの内部のモータに加えられた付勢信号の両方が含まれる。
ハンドピース３３には、ハンドスイッチが付いていない。代わりに、オン／オフ状態とハ
ンドピース３３のモータ速度は、やはりシステム３０の一部である足踏スイッチ組立体４
６と一体構造のペダル４４を押下することによって制御する。

ハンドピース３３を使用する手術部位は、ハンドクリップ３４に着脱式に取り付けられ
たライト‐アンド‐ウォータークリップ４５によって照明され、また、選択的に灌注され
る。ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５から放出された水は、適当な滅菌水の水源
４１に接続されたポンプ４０によってクリップを通って押し出される。図１には、制御卓
３６に脱着可能に装着できる装置としてポンプ４０が示されている。水は、制御卓３６か
ら延在し、さらに、ハンドピース３３とクリップ４５と一体構造のライトを制御するのに
必要な信号が通る導線を含むケーブル４７を通ってポンプ４０からライト‐アンド‐ウォ
ータークリップ４５に供給される。クリップ４５を通るライトの始動と水の放出の始動は
、両方とも足踏スイッチ組立体４６を通って入力するコマンドに基づいて制御卓３６によ
って調整される。

ハンドピース３２または３３がシステムに差し込まれているとシステム３０が判断する
と、制御卓３６は、ハンドピース内の記憶装置の中に保存してあるデータを読み出す。検
索したデータに基づき、制御卓３６は、付勢信号をハンドピース３２または３３に適切に
供給できるように、自動的に構成される。初期設定過程の一部として、制御卓は、医師に
、ハンドピース３２および３３に取り付けて使用できるいずれかの付属品についての情報
を提供するように医師に指示する一組の指示を表示装置３７上に表示する。必要な指示を
受け取ると、制御卓は、ハンドスイッチ３９、ペダル４４、および表示装置３７を通じて
入力したコマンドの状態に基づいてハンドピース３２および３３の操作を調整する。

図２および３は、ハンドピース、ここでは、本発明のシステム３０の一部である、ハン
ドピース３２の基本的な構造を表している。ハンドピース３２には、モータ５２が収容さ
れている円筒型のモータハウジング５０が含まれる。モータハウジング５０は、開放され
た後端部５４を通してモータ５２を形成する構成要素がハウジングの中に挿入できるよう
に構成してある。

さらにモータハウジング５０は、ハウジング本体に対して直径が小さいハウジングの前
端部に首部５６を形成するような形状である。ここで示した本発明の形態では、モータ５
２は、ブラシレスの、ホーレス（検出器のない）直流モータである。モータ５２は、スリ
ーブ状のフィールドコイル組立体５８によって代表される三つの別体の巻線を有している
。フィールドコイル組立体５８と一体構造を有しているのは、実質的にフィールドコイル
組立体の外周全体に位置する積層５９である。回転子６０が、フィールドコイル組立体５
４の中に回転可能に固定してある。一組の永久磁石６２が回転子５６の外側にフィールド
コイル組立体に近接して位置して固定してある。

モータの回転子６０は、モータハウジング５０の首部５６から外側に延在している。回
転子６０の回りの首部５６に取り付けた軸受け組立体６４が、回転子をしっかり保持して
いる。ドリルハウジング６６は、モータハウジング５０の首部５６の回り取り付けてあり
、回転子５６の露出した端部の回りに延在している。カップリング組立体６８は、ドリル
ハウジング６０の中に位置している。カップリング組立体は、本発明には関係ないが、削
り目３４や他の切断用付属品を回転子５６に固定して、付属品が回転子と一体になって回
転するように構成されている。

二つの記憶装置７２および７４がハンドピース３２のモータハウジング５０の中に固定
してある。第１の記憶装置である、記憶装置７２は、読み出し専用メモリである。本発明
のある好ましい形態では、記憶装置７２は、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＯＶＲ
ＡＭ）という保存容量が２ｋバイトの、一度だけ書き込み可能なメモリである。ＮＯＶＲ
ＡＭ７２は、ハンドピース３２の製造中に書き込まれており、そこに保存されているデー
タは、ハンドピース３２を制御卓に取り付けたときに、制御卓３６が検索する。第２の記
憶装置である記憶装置７４は、不揮発性であり、消去可能なランダムアクセスメモリであ
る。本発明の一つの好ましい形態では、記憶装置７４は、記憶容量が２５６ビットの、電
気的消去可能でプログラム可能な読み込み専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）である。ＥＥＰＲ
ＯＭ７４には、ハンドピース３２を使用した結果、制御卓３６によって書き込まれる。Ｅ
ＥＰＲＯＭに含まれるデータは、その初期の内部構成過程の一部として制御卓３６によっ
て読み出され、さらに、ハンドピース３２に保守作業を行なうときに読み出される。本発
明のある形態では、ＮＯＶＲＡＭ７２としてダラス半導体製造のＤＳ２５０５Ｐを採用し
ており、ＥＥＰＲＯＭ７４としては、同じ製造元のＤＳ２４３０ＡＰを採用している。

ＮＯＶＲＡＭ７２とＥＥＰＲＯＭ７４は、共に、モータハウジング５０の中に位置する
フレックス回路７６に取り付けてある。フレックス回路７６は、ハンドピース２３が露出
している滅菌環境（飽和蒸気３０ｐｓｉで約１３１℃）にさらされても破壊されない非伝
導性材料で形成されている。

フレックス回路７６を形成するのに適した材料の一つに、デュポン社がパワーフレック
スＡＰという商標で販売しているポリアミド様の材料がある。フレックス回路７６上に形
成された銅のトレース７８は、メモリ７２および７４と、フレックス回路に取り付けられ
た、または接続された他の構成要素への導電性経路を形成している。

フレックス回路７６は、初めは、積層５９とスリーブコイル組立体５８の回りに取り付
けたスリーブ様のプラスチック製後部外郭８２との間に取り付けられている。ここで説明
する本発明の形態では、フレックス回路７６は、円形のヘッド部８４を有する形状である
。後に説明するように、フレックス回路７６への外部電気接続は、ヘッド部８４を通じて
行われる。長手の、おおむね長方形の背部８６がフレックス回路７６のヘッド部８４から
延在している。二本の一列にならんだアーム８８が背部８６のヘッド部８４に近い部分か
ら垂直に延在している。ＮＯＶＲＡＭ７２は、アーム８８の第１の部分に取り付けられて
おり、ＥＥＰＲＯＭ７４は、アーム８８の第２の部分に取り付けられている。

フレックス回路７６は、背部８６の端部あたりに中心を置き、アーム８８から間隔をあ
けて位置する長方形の本体９０を有している。フレックス回路７６の本体９０とは、フレ
ックス回路の、積層５９と後部外郭８２との間に位置する部分である。フレックス回路７
６の本体９０には、フィールドコイル組立体５８を形成する三本の巻線への電気接続を形
成する導電性トレース７８が設けられている。巻線への電気接続を容易にするため、ヘッ
ド部から遠位に位置する本体９０の端部に矢印の頭の形状の切りこみ９７が三つ形成され
ており、そこまでトレース７８が延在している。

さらに、フレックス回路７６の本体９０には、フレックス回路が設けられているハンド
ピース専用の二つの追加装置が取り付けられている。ハンドピース３２の場合は、その装
置の一方はホール効果検出器９４である。ホール効果検出器９４は、ハンドスイッチを使
用してオン／オフ状態とモータ５０の速度を制御する時に、ハンドスイッチ内の磁石の位
置を監視する。第二の装置は、ハンドピース３２の内部の温度を監視する温度検出器９６
である。ここで説明する本発明の形態では、ホール効果検出器９４は、フレックス回路７
６のヘッド部８４から遠位に位置するフレックス回路の本体９０の周囲に沿って形成され
た切り欠きスペース９８に取り付けられている。温度検出器９６は、フレックス回路７６
のフィールドコイル組立体５８に面して内側に向いた表面に固定されている。温度検出器
９６は、さらにフレックス回路に、本体９０のヘッド部８４から最も遠い側の縁部のすぐ
内側にくるように取り付けられている。従って、フレックス回路をハンドピース３２に取
り付ける時には、温度検出器９６を、モータハウジング５０の首部５６とその中に設けら
れた軸受け組立体６４に比較的密に近接して位置するように、フィールドコイル組立体５
８の前端に近接して位置させる。

本発明のいくつかの変形例では、単一の導電性トレース７８が、ＮＯＶＲＡＭ７２とＥ
ＥＰＲＯＭ７４の両方に対するアドレス／データ母線として機能する。本発明のこれらの
形態では、記憶装置のうちの一つまで延在するトレースの支線の中に抵抗器１０２を直列
に接続することができる。また、一般的に、フレックス回路７６に固定した検出器９４お
よび９６に基準電圧を提供する必要がある。後に説明するように、この基準信号は、制御
卓３６によって供給される。一般的に、基準電圧のスパイキングを最小限にするため、コ
ンデンサ１０４が導電性トレース７８の両端に接続されており、その中を導電性基準電圧
が通ってフレックス回路とアナログ信号アースとして働く相補形トレース７８上に印加さ
れるように構成されている。

記憶装置７２および７４内のデータが制御卓３６によって正確に読み出されるようにす
るため、フレックス回路７６には、専用デジタル接地導体として機能する追加の導電性ト
レース７８を設けてある。このデジタル接地導体は、記憶装置７２および７４の接地ピン
に接続してあるだけである。この導体は、検出器９４および９６へのアナログ接地導体と
は別体である。また、デジタル接地導体と記憶装置７２および７４に接続された付属の信
号導体は、フレックス回路７６上でも、制御卓に接続したケーブル４３の中でも、一対の
ワイヤを最大限ねじった形状にする必要がある。

後部外郭８２について、図３および図４を参照しながら説明する。後部外郭８２は、モ
ータ５２の取り付けを容易にするために開放された前端部１０８を有する本体１０６と、
組立てられたフレックス回路７６を外郭内に有している。後部外郭の本体１０６は、さら
に外側に突出し、長手方向に延在するリブ１１０を有する形状である。リブ１１０により
、後部外郭８２と近接するモータハウジング５０の内壁との間を圧縮によりはめ込むこと
ができる。本発明のいくつかの形態では、リブ１１０は、後部外郭８２がモータハウジン
グ５０にはめられたときに少なくとも部分的に切り取られている。後部外郭８２の本体１
０６と一体構造になっているのは、キャップ１１２である。キャップ１１２には、本体１
０６と同軸で並んだ穴が形成されており、そこを通ってモータ５０の回転子６０の後部が
延在している。

さらに、後部外郭８２は、本体１０６とキャップ１１２の両方を通り、外郭の全長にわ
たって延在する長手の溝穴形状の開口部１１４を形成している。開口部１１４は、フレッ
クス回路７６がそのヘッド部８４をキャップ１１２の端部から間隔を保って位置できるよ
うな寸法であり、背部８６は、開口部１１４の中に収容され、本体９０は、本体１０６の
後部外郭の内側表面にもたれて配置されている。このようにフレックス回路７６を後部外
郭８２にはめ込むと、フレックス回路のアーム８８はキャップ１１２の外周に位置する。
アーム８８の両端は、図４を見ると最も良くわかるように、キャップ１１２に形成された
溝穴１１６に収容される。ここで説明する本発明の形態では、キャップ１１２には、さら
に、開口部１１４から溝穴１１６へ延在する平坦な表面１１８が形成されている。平坦な
表面１１８は、キャップ１１２の残りの部分の外径に対して凹んでいる。記憶装置７２お
よび７４、抵抗器１０２およびコンデンサ１０４は、後部外郭８２の平坦な表面１１８に
面するようにフレックス回路７６に取り付けられている。このように、記憶装置７２およ
び７４、抵抗器１０２およびコンデンサ１０４が表面１１８によって比較的開放的なスペ
ースの中に位置していることにより、ハンドピース３２が滅菌処理を受ける際に、これら
の構成要素の回りに導入される蒸気を、比較的迅速に追い出すことができる。

図２および図３に戻るが、前部外郭１２２が、後部外郭８２から前方に突出し、後部外
郭に形成されている開口部１１４の中に収容されているフレックス回路７６の外表面を覆
っているのがわかる。前部外郭１２２は、フレックス回路７６の本体９０の露出部分の回
りに収容される環状のヘッド部１２６を有している。ヘッド部１２６と一体構造に形成さ
れたステム１２７がそこから後方に延在している。前部外郭１２２は、ヘッド部と相対的
に位置しているので、前部外郭ステム１２７が後部外郭の開口部１１４の中に収容され、
開口部の中に収容されたフレックス回路部を覆うような構成になっている。

後部軸受けハウジング１２８は、後部外郭８２のキャップ１１２の端部にはめ込まれて
いる。後部軸受けハウジング１２８は、モータハウジング５０の内壁に比較的ぴったりと
はめることができるような外径を有する、比較的直径の大きい基部１３０を有している。
後部軸受けハウジング１２８の基部１３０は、長手の溝穴１４０を形成し、その中にフレ
ックス回路７６の背部８６が収容されるような形状に構成されている。基部１３０の内部
は、フレックス回路７６のヘッド部８４が収容される空隙１３４を形成している。直径を
縮小した軸受けスリーブ１３５は、基部１３０から後部外郭のキャップ１１２に形成され
た穴１１３の中に延在している。後部軸受け組立体１３２は、軸受けスリーブ１３５の中
に位置している。また、後部軸受け組立体１３２は、軸受けスリーブ１３５とモータ回転
子６０の端部との間に延在し、回転子を保持して安定して回転させる。

単体の、円筒形のソケット保持器１３７は、後部軸受けハウジング１２８とフレックス
回路７６の露出したヘッド部８４とを覆うようにモータハウジング５０の端部にはめ込む
。ソケット保持器１３７は、モータハウジング５０の内壁にぴったりとはまるような直径
の、管状の外側本体１３８を有している。外側本体１３８には、その後端部に位置する外
側方向に向かって突出する周フランジ１４０が形成されており、ソケット保持器１３７の
前方への動きを制限する。また、外側本体１３８には、さらに、外側本体の内壁に沿って
延在する長手の溝穴１４１が形成されており、ソケット保持器１３７にケーブル４３を正
しく接続しやすい構成となっている。

ヘッドリング１４２は、ソケット保持器１３７の外側本体１３８から前方に延在してい
る。ヘッドリング１４２の直径は、外側本体１３８の直径よりも小さい。特に、ソケット
保持器１３７のヘッドリング１４２は、ヘッドリングをスペース１３４を形成する後部軸
受けハウジング１２８の基部１３０の内周壁にはめ込むことができるような外径を有する
。ソケット保持器１３７の外側本体１３６の回りに位置するＯ‐リング１４４は、モータ
ハウジング５０の内側を密閉している。ここで説明する本発明の形態では、Ｏ‐リング１
４４は、外側本体１３６の前方外側縁部に沿って形成された環状溝穴１４６の中に収容さ
れている。

さらに、ソケット保持器１３７は、一体の円筒形ソケットボス１４８を含む。ソケット
ボス１４８は、ソケット保持器１３７のヘッドリング１４２から後方向に延在し、外側本
体１３８から内側に間隔を置いて位置している。ソケットボス１４８には、中心穴５０が
形成されており、そこにヘッドキャップねじ１５２が収容されている。ヘッドキャップね
じ１５２の先端は、後部軸受けハウジング１２８の中心に位置する相補形の穴の中に収容
されている。一組の導電性ソケット１５４が、中心穴１５０の回りの環状リングに形成さ
れた先がしだいに太くなる穴１４８のリングに収容されている。これらのソケットは、ケ
ーブル４３からフレックス回路７６への導電性経路を提供する。ソケット１５４の先端部
は、フレックス回路７６のヘッド部８４に形成された穴１５６の中に収容される。

図５Ａは、信号が、ハンドピース３２のようなハンドピースと信号を交換する導体を含
むケーブル４３の断面図である。ケーブル４３はシリコンゴムのような絶縁材料からなる
外被１６０を有している。外被１６０のすぐ内側にあるのは、すずメッキした銅からなる
編み組みシールド１６２である。シールド１６２の中には、付勢信号をハンドピースモー
タ５０に送り、メモリ７２および７４にアクセスし、検出器９４および９６を監視する際
に使用する導体が位置している。ここで説明する本発明の形態では、ハンドピースモータ
５０は三線式ブラシレスの、ホーレス（検出器が付いていない）モータであり、ケーブル
４３は、三本のモータ導体１６４を有しており、フレックス回路７６を介してフィールド
コイル組立体５８を形成する巻線へそれぞれ別々に連結されている。六本の個々に絶縁さ
れた信号導体１６６は、制御卓３６とメモリ７２および７４と検出器９４および９６の間
の信号経路として設けられている。

図５Ｂを見ればわかるとおり、それぞれのモータ導体１６４は、銅からなる導電性の芯
１６８を含む。絶縁体１７０がその芯１６８の回りに位置している。螺旋シールド１７２
が絶縁体１７０の回りに位置している。シールド１７２の回りに延在する絶縁外被１７４
は、それぞれの導体１６４用の外側カバーとしての役割を果たす。図５Ａに戻るが、ポリ
エステル充填材１７６の素線が導体１６４および１６６の回りで衝撃吸収する。導体１６
４および１６６は、フィルタ１７６の素線と同様、ＰＴＦＥテープ１７８で包まれている
。外被１６０とシールド１６２は、包まれた半組立体の回りに取り付けられている。

図１１は、制御卓３６へケーブル４７を接続する際に使用する雄のプラグ１７７を表し
たものである。プラグ１７７は、ケーブル４３を制御卓３６に取り付けるのに使用する雄
のプラグの中にあるものと、基本的な構成要素は同じである。端末ピン１７９は、ケーブ
ル内で導体１６４および１６６と接続され、制御卓３６の面上で、相補形のソケットの開
口部（図示せず）と電気接続する。制御卓内の相補形ソケット開口部の中に延在する端末
ピン１７９のうちの二本は、共に短絡している。後に説明するように、制御卓３６が短絡
したピン１７９を介してアクティブにする信号は、ケーブル４３または４７が制御卓のソ
ケットに取り付けられているかどうかを判断するために制御卓３６が使用する。

絶縁したハンドピースプラグ１８０（図６）は、ケーブル４３の反対側端部でケーブル
とハンドピース３２との間の接続を形成する。ハンドピースプラグ１８０には、ケーブル
４３内の導体１６４および１６６とハンドピース３２の中のソケット１５４との間で導電
接続を形成する多数のピン１８１（図１２）が設けられている。ハンドピースプラグ１８
０には、単一のスプライン３０８を設けてある（図９では、ケーブル４７のプラグ２４２
に関して示してある）。スプラインは、ソケット保持器１３７の中にはめ込んだヘッドの
前方部分の長さに渡って延在するおおむね長方形の輪郭を有している。また、スプライン
は、ケーブル４３のピンがハンドピース３２のソケット１５４と正しく一列に並ぶように
するため、ソケット保持器１３７に形成された相補形の溝穴１４１の中にはめ込むように
設計されている。

ハンドピース３２に取り付けられた着脱式のハンドスイッチ３９について、図６および
図７を参照しながら説明する。ハンドスイッチ３９は、ハンドピース３２のモータハウジ
ング５０に着脱式に取り付けられたスリップリング１８４を有している。レバーアーム１
８６は、ハンドピース３２の長さに沿って前方に延在するようにスリップリング１８４に
旋回可能に固定されている。スリップリング１８４とレバーアーム１８６の間に位置する
ねじりコイルばね１８８は、レバーアームを常にハンドピースから離れる方向に旋回する
ように偏向する。磁石１９０がレバーアーム１８６の中に取り付けてある。磁石１９０の
位置は、ハンドピース３２の内部にあるモータ５０が希望の運転速度で作動しているかど
うかの示度として、ホール効果検出器９４によって監視される。

スリップリング１８４は、モータハウジング５０上に解放可能に押しこんで固定するよ
うに設計された、プラスチックのスリーブ様の本体１９２を有している。ハンドスイッチ
を正しくはめ込むためには、スリップリング１８４の本体１９２の内径をモータハウジン
グ５０の外径よりもわずかに小さく形成する。さらに、スリップリング１８４の本体１９
２には、スリップリング１８４がハンドピースへ着脱式に締め付けやすくするための、本
体の長さに沿って延在する長手の溝穴１９４が設けられている。

また、スリップリング１８４の本体１９２には、一体型のタブ１９６（点線で示す）が
形成されており、本体１９２の後端部から本体の中心軸に向かって内側方向に延在してい
る。タブ１９６は、スリップリングがハンドピース３２または３３の前端部上にはめ込ま
れることがないように防ぐような寸法を有する。ケーブル４３をハンドピース３２に連結
する時、ケーブル４３はスリップリング１８４の本体１９２の径方向内側に挿入位置され
る。タブ１９６の内側に向いた端部は、ケーブル４３のハンドピースプラグ１８０に形成
された相補形の切り欠き１８５の中に収容される形状を有する。スリップリングタブ１９
６がハンドピースプラグ１８０に形成された切り欠き１８５に収容されていることにより
、ハンドスイッチの磁石１９０がハンドピースの中心軸に対する半径方向の線と一直線に
並び、それに沿って相補形のホール効果検出器９４が位置する。

レバーアーム１８６は、相補形の上下の外郭１９８および２００それぞれから構成され
ており、超音波で溶接されている。上側外郭１９８は、スリップリング１８４の本体１９
２から外側に向かって延在する二つの平行な、間隔をあけて位置する取り付けタブ２０４
の間に位置する後端部２０２を有する。タブ２０４と、レバーアームの上側外郭１９８の
後縁部２０２上に一直線に並んで位置する開口部を通って延在するピン２０６により、レ
バーアーム１８６がスリップリング１８４に固定されている。ねじりばね１８８がピン２
０６の回りに取り付けてある。ばね１８８がピン２０６を圧迫しないようにスリーブ様の
マンドレル２０８をばねの中心に取り付け、ピンを回転可能にマンドレルに取り付けてあ
る。

磁石１９０がレバーアーム１８６に取り付けた可動保持器２１２に収容してある。保持
器２１２は、間隔をあけて長手方向に延在する平行な二本の脚２１４を有している。脚２
１４の間には、横方向のウェブ２１６が延在している。磁石１９０は、横方向のウェブ２
１６に取り付けられた保持カラー２１８内に取り付けてある。ここで説明する本発明の形
態では、磁石１９０は、下側外郭２００に形成された長手の溝穴２１９を通って延在して
位置している。保持器２１２の脚２１４はレバーアーム１８６の下側外郭２００の中に形
成した溝２２０に取り付ける。溝２２０は、保持器２１２が長手方向に可動となるように
相補形の脚２１４より長くなっている。

保持器２１２の位置は、横方向のウェブ２１６に取り付けてあり、レバーアーム１８６
から外側方向に突出する両側のタブ２２２を手動でずらすことによって決める。従って、
保持器２１２により、磁石１９０を、ハンドピース３２の長手方向の軸に対し、磁石が相
補形のホール効果検出器９４から離れる第１の位置と、長手方向に検出器に近づく第２の
位置に位置させることができる。従って、レバーアーム１８６を誤って押してしまった場
合に、モータ５２が不本意に作動しないように、磁石を安全な位置である第１の位置に位
置させる。磁石１９０が第２の位置、すなわち作動位置にあるときにのみ、レバーアーム
１８６を押すことによって磁石がホール効果検出器９４に十分近づき、磁石が近傍にある
ということを検出器に検出させることができる。シここで説明したステム３０の形態では
、保持器の磁石１９０がハンドピース３２の後端に向かって位置している場合に安全な位
置にあるということになる。

ここで説明する本発明の形態においては、保持器２１２の脚２１４の両端に、外側に向
かって曲がった足２２４が設けられている。下側外郭２００は、溝２２０の両端に切り欠
き２２６を形成しており、保持器が安全位置に位置すると、足がその中に収容される。ま
た、対向する第２の対の切り欠き２２７が、第１の対の切り欠きの前方に、溝と一体構造
で形成されている。足２２４がこれらの切り欠き２２６または２２７の中に収容されるこ
とにより、保持器２１２がそれぞれ安全な位置または作動位置から動こうとする力に対し
て抵抗がかかる。この抵抗を課することにより、磁石１９０が所定の位置から誤って移動
してしまわないよう防ぐことができる。

拡張装置２３０がレバーアーム１８６の中に伸縮自在に収容されている。拡張装置２３
０は、手の大きさが異なる、そして／またはハンドピース３２の持ち方が異なる医師がハ
ンドスイッチ３９を使用しやすいように設けられている。拡張装置２３０は、Ｕ字型の誘
導棒２３２を有している。誘導棒２３２の対向する脚が、レバーアーム１８６の上側外郭
１９８の前に形成されている相補形の開口部２３４に滑動可能にはめ込まれる。ヘッドピ
ース２３６が誘導棒２３２の露出した先端に取り付けられており、外科医が指を置くため
の指置き面を形成している。誘導棒２３２の脚の対向する端部は、拡張装置２３０がレバ
ーアーム１８６から完全に抜けてしまわないように内側に曲がっている。

ハンドピース３３に固定したライト‐アンド‐ウォータークリップ４５について、図８
および図９に基づいて説明する。ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５は、ケーブル
４７の一端に取り付けられている相補形のハンドピースプラグ２４２に固定された後部外
郭２４０を含む。可撓性のシリコン製搬送管２４４が後部外郭２４０から前方に向かって
延在している。搬送管２４４は、灌注水が流れ、電球用の照明電圧を搬送する導体を収容
する導管を形成している。搬送管２４４の先端は、ハンドピース３３の前方端部にスナッ
プ式にはめ込む前部外郭２４６に取り付ける。電球２４８は、前部外郭２４６に収容され
、手術部位を照明する。また、剛性の放水管２５０が前部外郭２４６に取りつけられてお
り、手術部位に灌注水を放出するための流体導管を形成している。

ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の後部外郭２４０は、上下二分割形であり、
上部２５２と下部２５４とからなり、互いに固定してある。外郭２４０の下部２５４に形
成された横方向のウェブ２５６の中には、二本の外側方向に向いた導電性のピン２５８が
収容されている。ピン２５８は、ハンドピースプラグ２４２との電気接続を形成する。剛
性の水吸込み管２６０は、横方向のウェブ２５６から外側方向に延在し、灌注水用の導管
を形成している。図９からわかるように、後部外郭２４０の下部２５４には、横方向のウ
ェブ２５６の後方に向かって延在する脚２６２が設けられている。脚２６２は、ハンドピ
ースプラグ２４２にクリップ４５を連結しやすくするだけでなく、ピン２５８と管２６０
の露出している端部が誤って曲がってしまわないように保護する。

搬送管２４４は、一端が後部外郭２４０の上側と下側の間に留めてある。搬送管２４４
には、水の吸入管２６０を取り付ける第１の導管２６４が形成されている。また、搬送管
２４４は、輪郭がダンベル形状の、長さ方向に延在する第２の導管２６６を有する。点線
で示す絶縁導体２６８が導管２６６の両端に取り付けてある。導体２６８は、ピン２５８
に接続してあり、付勢信号を電球２４８に送るための導電性の通路として機能する。

搬送管２４４は、それに付随するライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の前部外郭
２４６をモータハウジングの前方のハンドピース３３に取りつけられるだけの長さを有し
ていると予想される。さらに、搬送管２４４の可撓性により、前部外郭２４６が後部外郭
２４２の固定部分と相対的に回転できる。これにより、電球２４８と放水管２５０は、外
科医によってハンドピース３３の周囲に選択的に位置させることができる。
ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の前部外郭２４６は主台枠２７０と主台枠上
にスナップ形式で取り付ける相補形のカバー２７２とを有する。主台枠２７０は、ハンド
ピース３３上にスナップ形式ではめ込むような寸法のおおむねＣ字型の締付け部材２７４
を有する形状である。締付け部材２７４にはヘッドピース２７６が取り付けてある。ヘッ
ドピース２７６上には外郭カバーがスナップ形式ではめ込まれており、その間に搬送管２
４４の前端部を固定しやすいように構成してある。ヘッドピース２７６には、電球２４８
を収容する第１の孔２７８が形成されている。（搬送管内の電球２４８と導体２６８との
間の接続は図示されていない。）電球２４８の回りには電球が生成する熱が放射されない
ように防ぐための熱シールド２８０が取り付けてある。

放水管２５０は、ヘッドピース２７６に形成された第２の孔２８２の中に収容される。
ここで説明する本発明の形態では、放水管２５０は平行で軸方向に互いにオフセットした
二つの対向する部分と、その対向する部分を連結している中間部分を有している。管２５
０の、ヘッドピース２７６から後方に延在する部分は、灌注水を受け取るための搬送管２
４４の中に位置する導管２６４に取り付けてある。また、放水管２５０の反対側端部は、
手術部位に水を送給するために、前部外郭２４６から前方に突出している。

本発明の好ましい形態では、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の後部外郭２４
０と前部外郭２４６は、両方とも、その最も厚い部分が、それを取り付けてあるハンドピ
ースの隣接する外表面から０．５インチ（１．２７ｃｍ）を超えて延在しないような形状
を有する。本発明の、さらに好ましい形態では、これらの外郭は、０．３インチ（０．７
６２ｃｍ）を超えて延在しない。前部外郭締付け部材２７４の長さは０．６インチ（１．
５２４ｃｍ）を超えない。水と導体のための導管として機能する搬送管２４４は、多くの
実施形態を有するが、最大幅が０．４インチ（１．０１６ｃｍ）、頂点の高さが０．２５
インチ（０．６３５ｃｍ）である。本発明のさらに好ましい実施形態では、これらの寸法
の最大限度は、それぞれ０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）、０．２インチ（０．５０８
ｃｍ）である。まとめると、これらの特性により、ライト‐アンド‐ウォータークリップ
４５のハンドピースへの連結によりハンドピースの取り扱いを妨害することはほとんどな
い。

信号をハンドピース３３と交換し、水をライト‐アンド‐ウォータークリップ４５に送
給するためのケーブル４７について、図１０に基づいて説明する。ケーブル４７は、ケー
ブル４３に関して説明したものと基本的に同型の外被１６０、編み組みシールド１６２、
およびモータ導体１６４を有している。灌注管２８６は、ケーブル４７の中心を長手方向
に延在している。また、ケーブル４７には、三つの束にまとめられた９本の信号導体１６
６が設けられている。ケーブル４７は、モータ導体１６４と信号導体１６６の束が交互に
位置し、灌注管２８６の回りに円周方向に配置して構成されている。ポリエステルの充填
材１７６の素線が灌注管２８６に隣接して位置し、モータ導体１６４と信号導体１６６の
束とを互いに分離している。導体１６４、１６６、充填材の素線１７６、および灌注管２
８６はＰＴＦＥテープ１７８で巻いてある。

図１１は、ケーブル４７の一端に取り付けてある、ケーブル４７を制御卓３６とポンプ
４０に接続するためのプラグ２８８を表したものである。プラグ２８８は、制御卓３６の
表面に取り付けた相補形のソケット（図示せず）に適合するように設計してある一般的に
金属またはプラスチックの本体を有する。ケーブル４７の一端は、プラグ２８８の反対側
端部に取りつける。一体型ピン保持器２９０がプラグ２８８の内部に取り付けてある。制
御卓３６と導体１６４および１６６の間に電気接続を形成する導電性のピン１７９がピン
保持器２９０に、そこから外側に延在するように取り付けてある。プラグ２８８は、モー
タおよびハンドピース３３の内部の装置への必要な接続を容易に行うのに十分なだけの導
電性のピン１７９を有しているだけでなく、クリップ４５に取りつけた電球２４８へ付勢
電圧を印加するための追加のピンも有している。

制御卓プラグ２８８には、さらに、ポンプ４０からの灌注水をケーブル４７の中に導入
する吸入スタッド２９２が形成されている。吸入スタッド２９２は、プラグの主軸、すな
わちピン１７９が向いている方向の軸から垂直に離れる方向に延在している。吸入スタッ
ド２９２には、ポンプ４０から相補形の放水管２９４（図１）を受容するように設計され
た孔２９３が形成されている。Ｌ字型の連結管２９６により、吸入スタッド２９２からケ
ーブル４７の中の管２８６まで流体の連通通路が形成されている。連結管２９６の一端は
、吸入スタッド２９２と軸方向一列に並んだ、内側に向いた取り付けスタッド２９８に取
り付けてある。特に、接続管２９６は、管が吸入スタッド２９２の中の孔２９３に開口す
るように、スタッド２９８の中に形成された孔３００に取り付けてある。連結管２９６の
反対側の端部は、ケーブル４７の端部の後方に延在する灌注管２８６の延長部分３０２の
中にはめ込んである。

図９、図１２、図１２Ａおよび図１２Ｂは、ケーブル４７のハンドピースプラグ２４２
の構造と、プラグがハンドピース３３とライト‐アンド‐ウォータークリップ４５にどの
ように接続しているかを示したものである。プラグ２４２は、ケーブル４７の一端が取り
つけられたプラスチック製の本体３０６を有する。本体３０６には、ハンドピースの端部
に取り付けたソケット保持器（図２）の外側本体１３８内に受容できるような寸法を有す
る一体型ピン保持器３０７を形成している。ハンドピースへの電気接続を形成するピン１
８１がピン保持器３０７に取り付けてあり、そこから前方に延在している。図１２を見る
とよくわかるように、プラグ２４２の本体３０６は、さらに、外側に向いたスプライン３
０８を有する形状になっている。スプライン３０８は、ピン１８１が正しく並びやすいよ
うに、相補形の溝穴１４１の中に収容される。

ハンドピースプラグ２４２は、さらに、スプライン３０８の直径方向反対側に位置する
ように、本体３０６の外側に取り付けたヘッド３１０を有する。ヘッド３１０には、二つ
の導電性ソケット３１２を設けてある。ソケット３１２は、クリップ４５の後部外郭２４
０から後方に延在する相補形の導電性ピン２５８を受容する位置にある。付勢電流を電球
２４８に供給するケーブル４７の中の信号導体１６６は、ソケット３１２に取り付けてあ
る（接続は図示していない）。

ハンドピースプラグ２４２のヘッド３１０には、さらに、ソケット３１２の間の僅かに
上方に位置する前方を向いた放出孔３１４を形成している。放出孔３１４は、ライト‐ア
ンド‐ウォータークリップ４５から延在する水吸入ライン２６０を受容する寸法になって
いる。ダックビルシール３１６が孔３１４の中に収容されており、吸入ライン２６０によ
って開放されるように位置している。従って、シール３１６により、ライト‐アンド‐ウ
ォータークリップ４５が取りつけられていないときには、ケーブル４７から水が放出され
ないように防ぎ、そして、クリップが定位置にあるときには、液体が流れるように開放さ
れる。ケーブル４７からの水は、ケーブル４７の端部から延在する灌注管２８６と一体の
延長管３１８を通って穴３１４の中に向かって流れる。延長管３１８は、ハンドピースプ
ラグ２４２のヘッド３１０に形成された密閉小室３２０の中に連結されており、ハンドピ
ース２４２からは孔３１４が延在している。ここで説明する本発明の形態では、小室３２
０は、延長管３１８が、孔３１４が小室から延在している位置より、関連するハンドピー
スの長手方向の軸に近い位置で小室の中に連結されるような寸法になっている。

ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５から後方に延在する脚２６２は、クリップを
ハンドピースプラグ２４２のヘッド部３１０に固定する。それぞれの脚２６２には、内側
に向いた足３２２が形成されている。足３２２は、ヘッドの前面の前方にあるハンドピー
スプラグヘッド３１０に形成された、対向する内側方向のステップ３２４に収容される。
足３２２はライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の後部外郭の下半分２５４の両側面
を手で内側に向かって押すことによって、ハンドピースヘッド３１０から離れる方向に旋
回する。

図１に戻るが、足踏スイッチ組立体４６の構造について説明する。本発明のここで説明
する形態では、足踏スイッチ組立体４６は五つのペダル４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ
、および４４ｅを有する。ペダル４４ａと４４ｂは、互いに反対側に位置する左右の主要
ペダルであり、比較的寸法が大きく、通常の完全に拡張した位置をとるようにばねで偏向
してある。ペダル４４ａおよび４４ｂには、磁石（図示せず）が付いており、その位置は
、相補形のホール効果検出器３２７ （点線にて図示）によって監視される。ペダル４４
ａと４４ｂを選択的に踏むことにより、それに関連するハンドピース３２または３３を起
動する。特に、システムのある構成では、ペダル４４ａを踏むのは、付随するハンドピー
スのモータを第１の方向に回転させるときに使用し、ペダル４４ｂを踏むのは、ハンドピ
ースのモータを反対方向に回転させるときに使用するように構成されている。あるいは、
システム３０を、ペダル４４ａまたは４４ｂのうちの一つを踏むとそれに関連するハンド
ピースのモータが一方向に回転し、もう一方のペダルを踏むとモータが振動回転に係合す
るように構成することもできる。足踏スイッチ組立体の内部のＮＯＶＲＡＭ３２９（点線
にて図示）は、組立体に取り付けた特定の検出器３２７の出力信号の特性についてのデー
タを保存する。

ペダル４４ｃ、４４ｄ、４４ｅは、ペダル４４ａおよび４４ｂの上方に位置している。
ペダル４４ｃ、４４ｄ、および４４ｅは、それぞれ、足踏スイッチ組立体の左、中央およ
び右スイッチの三つの二様相スイッチの状態をそれぞれ制御する。本発明のある構成にお
いては、外科医が灌注、すなわちポンプ４０の作動を希望する場合にペダル４４ｃを踏む
。ペダル４４ｄは、外科医がハンドピース３２または３３のどちらを起動させたいかを示
すために踏む。ペダル４４ｅは、外科医が起動中のハンドピース３２または３３に付属の
電球２４８を作動させたいかどうかを示すために作動させる。足踏スイッチ組立体４６は
、ケーブル３２８によって制御卓３６に接続してある。ケーブル３２８は、導体を有して
おり、そこを通ってペダル４４ａおよび４４ｂに付属のホール効果検出器が生成する信号
と、ペダル４４ｃ、４４ｄおよび４４ｅに付属のスイッチを通じて選択的に伝送される信
号が制御卓３６に供給される。また、ケーブル３２８は、制御卓がそこに保存されたデー
タを検索できるように、ＮＯＶＲＡＭ３２９に接続した導体も備えている。

図１３は、ハンドピース３２のようなハンドピース内のＮＯＶＲＡＭ７２の中に含まれ
るデータフィールドのブロック図である。ＮＯＶＲＡＭ７２には、三つの基本的なタイプ
のデータが含まれる：すなわち、ハンドピースの中にあり、ハンドピースについての基本
的な識別を行う見出しデータ；ハンドピースの操作特性を説明する百科事典データ；そし
て、ハンドピースが表示装置３７に提示したい何らかの独自の画像についての命令を含む
独自の画面データである。

表示される第１のデータは、見出しデータであり、第１のフィールドは、見出しデータ
によって占められる記憶領域の部分を示す見出し長フィールド３４２である。ハンドピー
ス識別フィールド３４３、３４４、および３４５が、一組となって見出し長フィールド３
４２に続く。ハンドピース識別フィールド３４３〜３４５には、例えば、矢状のこぎりの
ようなハンドピースの名前、ハンドピースの部品番号、ハンドピースの通し番号、および
ハンドピースの製造元を識別するコードなどの情報が含まれる。コード改訂フィールド３
４６には、読み出されているＮＯＶＲＡＭ７２の中のデータの形態についての情報が入っ
ている。検査合計フィールド３４７には、ハンドピースから読み取ったデータのエラー検
出／エラー修正に役立つデータが入っている。フィールド３４２〜３４７に含まれるデー
タは、見出しデータである。

百科事典データが見出しデータの後に続く。百科事典データの第１のフィールドは、表
の長さのフィールド３４８である。表の長さのフィールド３４８には、百科事典が含まれ
るＮＯＶＲＡＭ７２のサイズ表示が入っている。表の長さのフィールド３４８の次は、ハ
ンドピース定義フィールド３５０である。ハンドフィールド定義フィールド３５０には、
ハンドピースの特性を説明する情報が入っている。この情報には：ハンドピースがヘビー
デューティーのハンドピースであるか、マイクロデューティーのハンドピースであるか；
正／逆方向制御を規範としているか、あるいは反対方向であるか；モータが帰還系付きで
作動しているか、なしで作動しているか；ライトと水に関連する付属品をハンドピースと
ともに使用できるかどうか；そして、表示装置３７上に形成される画像に表示されるべき
有効数字の数などの説明が入っている。

次の二つのデータフィールド、フィールド３５２および３５４は、ハンドピースに設置
された装置の特性を識別する装置のタイプのフィールドである。本発明のある形態では、
３５２および３５４の各フィールドは、４ビットのフィールドである。１６種類のビット
の組み合わせは、それぞれ、装置が存在の可否、そして装置の機能を識別する。例えば、
あるコード体系では、ビットの組み合わせ００００を使って装置が存在しないことを表し
、組み合わせ０００１は、装置が生成した信号が主要トリガ（正逆トリガの組み合わせ）
であることを表すのに使用する。装置が、すでに説明したホール効果検出器９４（図３）
である場合には、このコードはＮＯＶＲＡＭ７２の中に含まれる。このコード体系では、
組み合わせ０１００は、装置がハンドピース内温度検出器９６（図３）であり、装置が生
成する信号はハンドピースの温度を表すものであるということを表すのに使用する。また
、別のコードを使って、第２の装置が、ハンドピースに一体構造で取り付けることができ
るカップリング組立体９４８（図３３）のロック／解除状態を監視するために採用した検
出器９６０（図３４）であることを示すこともできる。

次の８つのフィールド３５６〜３７０は、ハンドピースの内部の装置が生成する信号の
範囲と、それらがハンドピース３２の作動をどのように制御するかについての情報を含む
電圧レベルのフィールドである。このフィールドのうちの４つ、フィールド３５６〜３６
２には、第１の装置によって生成された信号についての情報が含まれる。この装置は、以
後、総称的に装置Ａと呼ぶ。フィールド３６４〜３７０には、第２の装置によって生成さ
れた信号についての情報が含まれる。この装置は、以後、装置Ｂと呼ぶ。

フィールド３５６〜３７０に含まれる情報は、関連する装置の本来の機能である。例え
ば、その装置が、使用者が選択したモータの運転速度と装置の温度を表す信号を生成する
検出器である場合、フィールド３５８〜３６２および３６６〜３７０には、それぞれモー
タ速度信号とハンドピースの温度の状態についてのデータが含まれる。下に示す表１は、
これらのフィールドの中に潜在的に入っているデータのタイプを表したものである。

装置ＡおよびＢそれぞれによって生成された信号がディジタルフィルタリングを必要とす
る場合は、フィールド３６２および３７０には、ろ波値のデータが入る。

上記の説明は、単に三つのタイプの装置用のフィールド３５６〜３７０に入っているデ
ータについて説明したものであるというこを認識しておく必要がある。これらのフィール
ドに含まれるデータは、他のタイプの装置の場合とはかなり異なる場合がある。例えば、
ハンドピースと一体となったある変圧装置が、医師が選択的に押下することができる複数
のスイッチとして働く一組のボタンである場合もある。このタイプの装置では、特定の組
み合わせのボタンを押すことにより、ハンドピース３２によって制御卓３６が特別なコマ
ンドとして認識する独自の信号を生成することができる。これらのボタンが設置された装
置の場合は、それに付随するフィールド３５６〜３６２または３６４〜３７０には、その
装置が生成する特定の信号が表すコマンドのタイプを表すデータが含まれる場合もある。
例えば、そのようなコマンドのうちの二つが、ハンドピースの内部のモータが作動できる
最大速度を上げるものと下げるものである場合もある。

フィールド３７２〜３８２には、ハンドピース内の装置が生成する信号を処理する際に
使用する係数に関するデータが含まれる。フィールド３７２〜３７６は、装置Ａが生成し
た信号を処理する際に使用する三つの係数に関するデータが含まれる。フィールド３７８
〜３８２は、装置Ｂが生成した信号を処理する際に使用する三つの係数に関するデータが
含まれる。

一般的に、装置ＡまたはＢが作成するデータは、次のような多項式を使って処理する。

ここで、ｘは、装置ＡまたはＢが生成した信号のディジタル化したバージョンである。
結果のｙは、制御卓の内部のダウンライン処理モジュールが使用する。
フィールド３７２と３７８には、係数“ａ”を表すデータが含まれる；すなわち、フィー
ルド３７４および３８０には、係数“ｂ”を表すデータが含まれる；そして、フィールド
３８０および３８２には、係数“ｃ”を表すデータが含まれる。従って、フィールド３７
２〜３８２内のデータは、個々の装置の出力特性における差によって起こる、ハンドピー
ス装置が生成する信号の標準値からの偏差に対する不等一次修正のための係数を提供する
。

フィールド３８４〜３９２には、ハンドピース内のモータ５２（図２）の操作速度を確
立するのに使用するデータが入っている。フィールド３８４には、モータの失速速度、す
なわち付属のハンドピース装置ＡまたはＢからの信号が最低電圧レベルであったときにモ
ータ５２が作動すべき最低速度（毎秒の回転数）を表すデータが入っている。フィールド
３８６には、使用者がモータ５０に対して確立できる最高速度の最低値の表示が入ってい
る。このデータにより、医師が速度をすでに確立している最高速度より低くしたい場合に
、モータに機能させたい最高速度の最高値を独自の設定値で確立することができる。フィ
ールド３８８には、モータが作動できる最高速度を表すデータが入っている。推論的に、
フィールド３８８に保存されたデータもまた、使用者がハンドピースのプログラムを組む
ことができる最高速度設定点の最高値を表す。フィールド３９０には、モータの最大速度
設定点を調整できる、速度の増分差を表すデータが入っている。例えば、フィールド３９
０には、最大速度設定点を１００ＲＰＭ、５００ＲＰＭまたは１０００ＲＰＭのいずれの
増分で調整可能であるかを表すデータが入っている。

フィールド３９１および３９２には、モータが正‐逆振動モードで操作できる場合に使
用するデータが入っている。フィールド３９１には、モータが振動モードで操作できる最
低速度の示度が入っている。フィールド３９２には、モータが振動モードの時に作動でき
る最高速度を表すデータが入っている。

フィールド３９４には、ハンドピース３２のギヤ比についてのデータが入っている。こ
のデータは、ハンドピースに連結されている切断用付属装置の真の速度を計算するのに使
用する。ハンドピースでは、切断用付属装置であるハンドピース３２がモータ回転子６０
に直接連結してある。従って、この特殊なハンドピース３２の場合は、フィールド３９４
には、モータの回転と切断用付属装置の回転の比が１：１であることを示すデータが入っ
ている。フィールド３９６には、モータの内部の極数についてのデータが入っている。制
御卓３６は、このデータを使って個々の極への付勢電流の印加を調整する。

フィールド３９８および４００には、ハンドピース３２または３３の内部の装置Ａおよ
びＢを付勢するためにハンドピースに流すバイアス電流についてのデータが入っている。
フィールド３９８および４００は、それぞれ、ハンドピース３２または３３に流す最小お
よび最大バイアス電流についてのデータが入っている。

フィールド４０２〜４０４には、その運転サイクルの異なる位相においてモータに必要
な最大電流に関するデータが入っている。フィールド４０２および４０３には、最初の起
動サイクル中にモータが必要とする最大電流の示度が入っている。特に、フィールド４０
２には、モータが起動サイクルのリセット位相にいるときに必要とする最大電流の示度が
入っている。フィールド４０３には、起動サイクルの使用可能位相中にモータが必要とす
る最大電流の示度が入っている。フィールド４０４には、モータが、モータに使用した伝
達関数の係数の調整を実行しなければならない、運転時間中に必要な最大電流の示度が入
っている。

フィールド４０６、４０８、および４１０には、定義したトルクの設定点に基づいて電
流の設定点を計算するための等式で使用する係数が入っている。これらの係数は、必要な
ものである。なぜなら、後に説明するように、メモリには所定のモータ速度に対してモー
タが生成すべき最大トルクの示度も含まれているからである。流れる電流と生成されたト
ルクとの比は、一直線であるのが理想的であるが、変化する場合もある。従って、不等一
次方程式で使用する係数がメモリに保存され、制御卓が比較的正確にトルクから電流への
変換を実行することができるようになる。本発明の、ここで説明した形態では、三つの係
数を使用しており、これは、二次方程式のための定数を出すには十分である。

フィールド４１２、４１４、および４１６には、制御卓がモータの電流制御モードに従
事しているとき、モータ制御中に使用する係数が入っている。フィールド４１８、４２０
、および４２２には、制御卓がモータの速度制御モードに従事しているときに使用する係
数が入っている。どちらのモードでも、制御卓は、モータの比例積分微分制御に従事する
。すなわち、制御卓は、モータが受信した帰還系信号を変更して、その正確な作動を保証
する。

フィールド４２８〜４３４には、モータの安全作動範囲を定義するトルク／速度設定点
を表すデータが入っている。図１４の線４３６に見られるように、モータは、速度とトル
クの比が一直線であり、モータを駆動することができる最大速度と、モータが開ループ駆
動モードの時にそのスピードで生成することができるべきトルクとの間には、逆行直線の
関係がある。所定の速度に対し、モータが過剰なトルクを生成した場合、モータにかかる
付勢電流により、モータの過熱からモータを形成している構成要素の摩滅までにわたる望
ましくない結果となりうる。

本発明の一体構造の器具システム３０では、フィールド４２８〜４３４には、設定点デ
ータが入っており、それにより、制御卓が、ハンドピース３２の内部のモータに対する独
自の速度／トルクのグラフ４３８を内部でマップすることができる。フィールド４２８、
４３０および４３２には、それぞれ、モータの最大速度の任意の割合に対し、モータが生
成できなければならない最大トルクの割合を表すデータが入っている。例えば、フィール
ド４３２には、モータがその最大速度の２０％で作動しているときには、最大許容トルク
の６５％を超えるトルクを生成しなければならないという指示が入っている場合がある。
これらの値の基礎となる最大速度は、モータ最大速度フィールド３８８で指定した最大速
度である。第４の速度／トルクフィールドである、フィールド４３４には、モータが生成
できる最大トルクであるゼロ速度トルクが入っている。その他の三つのトルク設定点は、
フィールド４３４で指定した最大トルクに基づいている。

作図４３８の線分４３９Ａから４３９Ｄは、フィールド４２８〜４３４の設定点データ
を作図した結果、作成された速度とトルクの関係を表したものである。線分４３９Ａは、
第１の最高速度フィールドであるフィールド４２８に指定した速度／トルク設定点から最
大速度／ゼロトルク設定点まで延在している。グラフ４３８に見られるように、本発明の
好ましい形態では、この第１の速度／トルク設定点は、線分４３９Ａが実質的に垂直にな
るように選択してある。従って、モータが最大速度で作動しているときは、外科医は、モ
ータでトルクを生成し、モータの速度を落とすことなく手術部位に押しつけることができ
る。

グラフ４３８の線分４３９Ｂ、４３９Ｃおよび４３９Ｄは、緩やかな傾斜の斜めの図で
ある。これらの図は、モータが生成するトルクが上がると、速度が異なった減速率で下が
る。従って、これらの図が斜めになっていることにより、モータが生成するトルクが上が
ると、モータの速度は外科医が触覚で感じることができるような率で下がる。従って、外
科医は、モータを失速する点まで駆動しすぎないようにハンドピースを操作することがで
きる。ここで示した図４３８では、個々の線分の傾斜は、トルクの下限値では、最高速度
は比較的ゆっくりと下がっていき、モータのトルク上限値では、線分４３９Ｄで示すよう
に、速度の低下は、非常に顕著になっている。後者のように構成することにより、モータ
が生成できる最大量のトルクを生成しているということを感覚で外科医に知らせることが
できる。

グラフ４３８に関し、線分４３９Ｄを形成する二つの点は最後の中間フィールドである
フィールド４３２に含まれた速度／トルク設定点と、フィールド４３４で指定したゼロ速
度／最大トルク点であるということを認識しておく必要がある。

フィールド４４２には、モータが正しく起動するように制御卓の内部の構成要素に送っ
たリセット、使用可能および遅延パルスの長さを表すデータが入っている。また、このフ
ィールドには、モータが加速できなければならない最大速度を表すデータも入っている。
フィールド４４４はモータに送られるべき制動信号の周波数と、制動信号がモータに送ら
れるべき時間の長さと、モータを完全に停止させるためにモータに加えなければならない
制動信号を表すデータが入っている。また、フィールド４４４には、モータが減速できる
最大速度を表すデータも入っている。フィールド４４２および４４４の中のデータは、モ
ータの起動と停止の制御に加え、モータが振動モードで駆動されているときには、その作
動を制御するのにも有効である。

フィールド４４６には、現行の信号のフィルタリングを制御するために使用できるデー
タが含まれている。タコメータ信号のフィルタリングを制御するのに使用するデータは、
フィールド４４８の中に入っている。フィールド４４９には、タイムアウトデータと呼ば
れるものが含まれている。フィールド４４９に入っているタイムアウトデータは、モータ
に所定の瞬間に流れているべき電流より大きい電流が流れているときに、制御卓３６が使
用し、モータへの付勢信号の否定を調整する。フィールド４５０には、抵抗器補償データ
が含まれる。フィールド４５０の中のデータは、制御卓３６内の速度帰還系ループのイン
ピーダンスを確立する際に使用する。

フィールド４５１は、ハンドピース用のウォーム運転の定義である。ウォーム運転の定
義は、ハンドピースが暖かい状態で作動していると考えられるハンドピースの内部の温度
を表す。フィールド４５２には、ハンドピースについての高電流データが入っている。ハ
ンドピースの操作中に、ハンドピースに流れる電流がフィールドで指定しているレベルを
超えると、ハンドピースは高電流状態であると見なされる。後に説明するように、フィー
ルド４５１および４５２の中のデータは、ハンドピースの作動履歴の記録が容易に行える
ようにするために使用する。

フィールド４５３および４５４には、ハンドピースに関連して使用できる付属装置を制
御するために役立つデータが入っている。本発明のある実施形態では、フィールド４５３
および４５４にはそれぞれライト‐アンド‐ウォータークリップ４５と一体構造のポンプ
４０および電球２４８の操作パラメータに関連するデータが入っている。特に、フィール
ド４５３には、ハンドピース用のポンプ４０の最大および最低運転速度と、ポンプの速度
をあげることができる割合を表すデータが入っている。フィールド４５４には、電球２４
８の最大強さを表すデータが入っている。

フィールド３４８〜４３４および４４２〜４５４に入っているデータは、ＮＯＶＲＡＭ
７２の中の百科事典データを表す。

フィールド４５８および４６０は、ハンドピース３２の操作に対して表示装置３７に表
示される画像に関する指示が入っているデータフィールドである。フィールド４５８は、
ハンドピースが標準画像を使用している場合はそれを表し、そうでない場合は、必要な独
自のイメージの数を表示する画面型フィールドである。フィールド４６０には、ハンドピ
ースが必要とする独自の画像を生成するための指示が入っている。従って、フィールド４
６０には、独自の画面データが入っていることになる。事実上、フィールド４６０は、画
面型フィールド４５８よりサイズが大きく、より多くのサブフィールドが入っているとい
うことを認識する必要がある。

ここに示した本発明の形態では、フィールド３４２〜４３４および４４２〜４６０に含
まれるデータは、メモリを約５００バイト使用し、ＮＯＶＲＡＭ７２は、２キロバイトの
メモリを有する。ＮＯＶＲＡＭ７２のメモリが余分にあることにより、ＮＯＶＲＡＭの中
の異なったブロックに異なった形態のデータを書き込むことができる。ＮＯＶＲＡＭ７２
が複数の形態のデータを保持することができるということは、例えば、ハンドピース３２
の製造中に、初めてＮＯＶＲＡＭにデータを書き込もうとして失敗した場合に役立つ。さ
らに、ハンドピース３２を有効に使用している間に、ＮＯＶＲＡＭ７２に新しい操作デー
タを提供できれば望ましい場合もある。保守試験の結果、ハンドピースの操作特性が変わ
ったと判断したら、新しい操作データが必要となる。

ここで、図１５に基づいて、ハンドピース３２の内部のＥＥＰＲＯＭ７４に保存された
データについて説明する。フィールド４６６は、オドメータフィールドである。合計時間
を秒および／または分で表すオドメータフィールド４６６のデータでは、ハンドピース３
２と一体構造のモータ５２が作動している。このフィールドは、ハンドピース３２の操作
中に制御卓３６によって更新される。また、合計作動時間の点から、ハンドピース３２が
次にいつ予防保守点検を受けるべきであるかを表す定期サービスフィールド４６７もある
。保守フラグフィールド４６８の中のデータは、ハンドピース３２の製造および保守担当
員によって設定される。

ハンドピース３２を制御卓３６に取り付けるとき、制御卓は、オドメータから作動した
ハンドピースの合計時間と定期サービスフィールド４６７と比較する。この比較の結果、
ハンドピース３２がその運転時間のサイクルにおいて保守がまもなく必要となるであろう
時点、または必要となる時点に近づいていることがわかると、制御卓３６は表示装置３７
に適当なメッセージを表示する。また制御卓３６は、外科医がそのハンドピースの保守を
実行する時期が過ぎていることを知っているという特定の肯定応答を行った場合にのみ、
ハンドピース３２が使用できるようにする。サービス履歴フィールド４６８には、ハンド
ピースに対して、最後の三回のサービスをいつ行ったかを過去の運転時間で表した表示が
含まれる。

ＥＥＰＲＯＭ７４は、最高温度フィールド４６９も有している。最高温度フィールド４
６９には、ハンドピースの操作中に温度検出器９６が監視したハンドピース３２内の最大
温度の示度が入っている。制御卓３６が、システム３０を、ハンドピース３２と共に使用
するように初期設定するとき、制御卓は、ウォーム運転フィールド４５１に保存した温度
データを検索する。ハンドピース３２の使用中に、ハンドピースの温度が過去最高の温度
を超えると、制御卓３６は、新しい温度をフィールド４６９の中に書き込む。そして、最
大温度フィールド４６９の中のデータは、ハンドピース３２の保守中に、ＥＥＰＲＯＭ７
４から読み込まれ、ハンドピースが許容可能なパラメータ内で作動しているかどうかを評
価するのに役立つ。

ＥＥＰＲＯＭ７４には、ウォーム運転時間フィールド４７０も入っており、そこには、
ハンドピースがウォーム運転定義フィールド４５１で指定した値を超える温度で運転され
た合計時間の示度が保存される。また、最大電流および高電流運転時間フィールド４７１
および４７２もある。最大電流フィールドには、ハンドピースに流れた瞬間最大電流の示
度が入っている。高電流運転時間フィールド４７２は、ハンドピースが高電流定義フィー
ルド４５２で指定されている値を超える電流で運転された合計時間の示度を保存するのに
使用する。

ハンドピースが作動した際の平均速度は、平均速度フィールド４７３に保存される。ハ
ンドピースが制御卓３６に差し込まれた合計時間は、連結回数フィールド４７４に記録さ
れる。ＥＥＰＲＯＭ７４は、重ね書き計数フィールド４７５も有する。重ね書き計数フィ
ールド４７５には、ハンドピースを操作するために、制御卓を介して重ね書きコマンドを
入力しなければならない状況になった回数の示度が入っている。

制御卓３６の中の制御回路の基本構造について、図１６Ａと図１６Ｂを組立てた際に形
成されるブロック図に基づいて説明する。主制御装置４９２がシステム３０の全体的な制
御をつかさどる。主制御装置４９２は、ハンドピースメモリ７２および７４と、足踏スイ
ッチ組立体メモリ３２９の中に保存されたデータを読み出し、メモリの中に保存されたデ
ータに従って作動する、制御卓３６の内部の構成要素である。主要制御装置４９２は、ハ
ンドスイッチ３９、足踏スイッチペダル４４ａ、４４ｂ、．．．およびタッチスクリーン
表示装置３７を監視する検出器９４のような多くの発信元から入力コマンドを受信する。
主要制御装置４９２に埋め込まれている指示、検索したデータ、入力コマンド、そして検
出器９４および９６からの信号に基づいて、主要制御装置４９２は、ハンドピース３２へ
の付勢信号の印加、ポンプ４０、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５と一体構造の
電球２４８が放射する光の強さ、およびタッチスクリーン表示装置に表示された情報を制
御する。

制御卓３６がハンドピース３２と制御卓を付勢するために使用する交流電源電圧は、初
めに交直変換器４９４によって４０ＶＤＣ信号に変換される。本発明のいくつかの好まし
い形態においては、交直変換機４９４は、制御卓３６の本体から物理的に取り外すことが
できるプラグインモジュールである。これにより、電力定格の異なる交直変換器４９４を
制御卓３６に取り付けることができる。例えば、制御卓を使用するハンドピース３２また
は３３の電力規定によって、２００ワットの交直変換器あるいは４００ワットの変換器を
設けることが可能である。本発明のこれらの形態においては、交直変換器４９４は、主要
制御装置４９２へのＰＯＷＥＲ＿ＳＵＰＰＬＹ＿ＳＥＮＳＥ（ＰＷＲ＿ＳＮＳ）信号をア
クティブにするように構成してある。ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号は、主要制御装置４９２に交直
変換器４９４の電力定格の示度を送る。これにより、主要制御装置４９２は、制御卓３６
が、制御卓に取り付けてある特定のハンドピース３２または３３が必要な電力を供給でき
るかどうかを判断するのに必要な情報を得る。

温度検出器４９５はいくつかの交直変換器４９４の中に取り付けることができる。この
検出器４９５は、その変圧器または電力二極管のような変換器４９５の、危険で発熱する
部分に隣接して位置させることができる。長時間大量の電力が流れた場合に起こりうるよ
うに、変換器４９４が過熱したと検出器４９５が判断した場合、または構成要素の不良の
場合、検出器は、主要制御装置４９２への信号をアクティブにする。本発明のいくつかの
形態においては、温度検出器４９５がアクティブにする信号は、特殊なＰＷＲ＿ＳＮＳ信
号である。また、検出器４９５の状態によって二つの異なる信号を送ることも可能である
。すなわち、まず、変換器４９４が過熱し始めただけの時に、第１のＰＷＲ＿ＳＮＳを送
り、第２の信号は、過熱が危険な段階に達したということを表すために送る。比較的少量
の電力を供給する変換器４９４、例えば、２００ワット以下の電力を通す変換機では、検
出器４９５は必要ない。

４０ＶＤＣは直接、ＤＣ−ＤＣの電圧変換器４９６に印加される。電圧変換器４９６は
、４０ＶＤＣ信号を付勢信号として制御卓３６の他の構成要素に加えられる＋１２ＶＤＣ
、＋５ＶＤＣ、−５ＶＤＣ信号に変換する。４０ＶＤＣは、電圧変換器４９６から４０Ｖ
ＤＣレール４９８を通って制御卓３６の他の構成要素に分配される。残りのブロックと回
路図の複雑性を最低限に押さえるため、＋１２ＶＤＣ、＋５ＶＤＣおよび‐５ＶＤＣ信号
が必要ないくつかの代表的な位置のみを表示している。また、４０ＶＤＣは、電圧変換器
４９６を介して専用導体に分配され、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ（ＭＴＲ＿ＰＷＲ）信号と
して活動状態のハンドピース３２または３３に加えられる。ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号
は、電圧変換器４９６の内部の継電器５００の出力端子から発生する。継電器５００の状
態は、主要制御装置４９２によって生成される信号によって制御する。

ハンドピース３２および３３の内部のメモリ７２および７４の中のデータは、ハンドピ
ースの内部の検出器９４および９６（装置）からの出力信号と同様にハンドピースインタ
ーフェース５０２から主要制御装置４９２に供給される。ハンドピースインターフェース
５０２は、それぞれ二つの別々なハンドピースソケット５０４および５０５を介してハン
ドピース３２および３３の出力端子に接続してある。足踏スイッチ組立体４６に付随する
ペダル４４ａ、４４ｂ、．．．が生成する信号は足踏スイッチインターフェース５０６を
介して主要制御装置に供給される。

付勢信号のハンドピースへの印加は、モータ制御装置５０８によって調整される。モー
タ制御装置５０８は、ハンドピース３２および３３の内部のモータが作動しなければなら
ない速度と、モータがどのように作動しなければならないかに関する基本的なコマンドを
受け取るように主要制御装置４９２に接続する。主要制御装置４９２からの受信コマンド
に応答して、モータ制御装置５０８はモータ駆動装置および電流感知回路５１０へのトリ
ガコマンドを生成する。モータ駆動装置および電流感知回路５１０は、二つの基本的な機
能を実行する。まず、モータ制御装置５０８が生成したトリガコマンドに応答して、ＭＯ
ＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号を活動状態のハンドピース３２または３３のモータに選択的に加
える。第２には、モータ駆動装置および電流感知回路５１０はハンドピース３２のモータ
に流れた電流を監視する。感知した電流を表す信号が主要制御装置４９２とモータ制御装
置５０８に送られる。

表示装置入力／出力制御装置５１２は、タッチスクリーン表示装置３７上の画像の表示
と、表示画面上に表示されたスイッチ画像の押下に基づくシステムコマンドの生成の両方
を制御する。表示装置入力／出力制御装置５１２は、主要制御装置４９２からタッチスク
リーン表示装置３７上に表示されるべき特定の画像に関する基本的なコマンドを受け取る
。これらのコマンドに基づき、表示装置入力／出力制御装置５１２は希望の画像を表示さ
せる特定のビットレベルのコマンドを生成する。表示装置入力／出力制御装置は、さらに
、タッチスクリーン表示装置３７を監視して、画面上に表示されたスイッチ画像のどれが
押されたかを判断し、その情報を主要制御装置４９２に送る。

バックライトおよびスピーカ制御装置５１４も主要制御装置４９２に接続されている。
バックライトおよびスピーカ制御装置５１４は、表示画面上に表示された画像を可視化す
るために必要なバックライト照明を提供するタッチスクリーン表示装置３７に付属の蛍光
灯バックライト５１１の強さとコントラストを制御する。また、バックライトおよびスピ
ーカ制御装置５１４は、スピーカ５１３による警告音の発生も制御する。ポンプ制御装置
５１５は、灌注ポンプ４０への付勢信号の印加を制御する。ポンプ４０が制御卓３６内に
取り付けられるように適合されたモジュールとして設計されている時は、ポンプ制御装置
５１６をポンプが取り付けてあるそのモジュールに一体構造で取り付けることもできる。

図１７Ａおよび１７Ｂに見られるように、主要制御装置４９２はマイクロプロセッサ５
１８を有している。本発明のここで説明した形態では、マイクロプロセッサ５１８はアナ
ログ信号とディジタル信号の両方を、制御卓３６を形成している相補形の構成要素と交換
することができる。本発明のマイクロプロセッサ５１８として採用することができる、適
したマイクロプロセッサのひとつには、フィリップス半導体が製造した８０Ｃ５５２があ
る。マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピースインターフェース３６２からのＨＡＮＤ
ＰＩＥＣＥ＿ＲＥＣＯＧＮＩＴＩＯＮ（ＨＰ＿ＲＥＣ）信号として、ハンドピース３２お
よび３３のメモリ７２および７４に保存されたデータを検索する。また、ハンドピースイ
ンターフェース５０２は、ハンドピースの内部の装置ＡおよびＢが生成する信号、ＨＰ＿
ＤＶＣ＿Ａ、ＨＰ＿ＤＶＣ＿Ｂ信号それぞれと、ハンドピースの内部の装置が消費する電
流を表す信号であるＨＰ＿ＣＵＲ信号をマイクロプロセッサ５１８に送る。マイクロプロ
セッサ５１８は、ハンドピースインターフェースに、制御卓３６に接続されている二つの
ハンドピース３２のうちの、どちらを活動状態のハンドピースと考えるべきかを

で提供する。

足踏スイッチ組立体４６の内部のメモリ３２９内に保存されているデータは、足踏スイ
ッチインターフェース５０６を介してＦＳ＿ＲＥＣ信号としてマイクロプロセッサ５１８
に供給される。ここで説明した本発明の形態では、ＨＰ＿ＲＥＣおよびＦＳ＿ＲＥＣ信号
の両方が直列データ母線内を通りマイクロプロセッサ５１８まで送られる。また、マイク
ロプロセッサ５１８は、足踏スイッチインターフェース４６から、足踏スイッチ組立体の
ペダル４４ａおよび４４ｂを押した結果生成される信号をそれぞれ表す、ＦＯＯＴＳＷＩ
ＴＣＨ＿ＦＯＲＷＡＲＤ（ＦＳ＿ＦＷＤ）およびＦＯＯＴＳＷＩＴＣＨ＿ＲＥＶＥＲＳＥ
（ＦＳ＿ＲＶＳ）信号を受け取る。

マイクロプロセッサ５１８は、モータ付勢信号の基本的な生成を制御するためのモータ
制御装置５０８へ一組の信号を生成する。ディジタル信号には、モータ制御装置や電流感
知回路５１０がモータの付勢を制御するのに使用する信号を生成するかどうかの基本的制
御を行う

付勢信号の初回の生成を制御するために反復されるＲＥＳＥＴ（ＲＳＴ）およびＥＮＡＢ
ＬＥ（ＥＮＢ）信号；付勢信号が生成されるべきシーケンスを調整する

およびマイクロプロセッサ５１８が、ハンドピース３２内のモータ５２を減速しやすくす
る付勢信号を生成する必要があると判断した時にアクティブにされるＢＲＡＫＥ（ＢＲＫ
）信号が含まれている。

また、マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピース３２の内部のモータ５２が付勢され
る速度を表すアナログのＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ（ＳＰＤ＿ＳＰ）信号をモータ
制御装置５０８に生成する。マイクロプロセッサ５１８は、モータ速度を表す可変周波数
ディジタルＴＡＣＨＯＭＥＴＥＲ（ＴＡＣＨ）信号をモータ制御装置５１８から直接受信
する。

また、マイクロプロセッサ５１８は、ＶＣＯ信号、ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯ（ＭＴＲ＿ＶＣ
Ｏ）信号、ＤＵＴＹ信号、およびＭＯＴＯＲ＿ＤＵＴＹ（ＭＴＲ＿ＤＴＹ）信号を選択的
にモータ制御装置５０８に送る。これらの信号は、制御卓３６を使って直接駆動モードで
作動するハンドピースに付勢信号を送る際に、マイクロプロセッサ５１８によってアクテ
ィブにされる。ハンドピースは、そこに送られる付勢信号が、直接ここで述べたハンドピ
ース３２内に収容されているようなブラシレスのホーレスモータ５２に加えられない場合
には、直接駆動モードで操作される。例えば、直接駆動モード付勢信号は、特定の型の外
科用器具用充電式バッテリパックとして機能するハンドピースに送られる。あるいは、直
接駆動モード付勢信号は、実際の器具がレーザまたは超音波器具のように、モータを使わ
ないタイプの装置である場合に、ハンドピースに送られる。

ＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号は、マイクロプロセッサ５１８がハンドピースの直接駆動付
勢を調整するために送る実信号である。これらの信号は、マルチビット並列信号である。
後に説明するように、主要制御装置４９２内の他の構成要素は、これらの信号をモータ制
御装置５０８で使用するためにアナログ形式に変換する。ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯおよびＭＯ
ＴＯＲ＿ＤＵＴＹ信号は、モータ制御装置５０８をＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号によってい
つ調整するかを制御するためにアクティブにされる。ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯおよびＭＯＴＯ
Ｒ＿ＤＵＴＹ信号は、マイクロプロセッサ５１８がモータ制御装置５０８に直接送る１ビ
ット信号である。

別のＨＡＮＤＰＩＥＣＥ＿ＯＮ＼ＯＦＦ（ＨＰ１＿ＯＮ）およびＨＡＮＤＰＩＥＣＥ２
＿ＯＮ＼ＯＦＦ（ＨＰ２＿ＯＮ）信号は、マイクロプロセッサ５１８が生成し、モータ駆
動装置および電流感知回路５１０に送られる。ＨＡＮＤＰＩＥＣＥｘ＿ＯＮ＼ＯＦＦ信号
は、ハンドピース３２または３３のどちらに付勢信号を印加するかを決定するのに使用す
る。ＲＥＳＩＳＴＯＲ＿ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ（ＲＥＳ＿ＣＯＭＰ）信号は、マイク
ロプロセッサ５１８が生成してモータ制御装置５０８に送り、モータ制御装置５０８内の
速度帰還系ループの構成を調整する。

また、マイクロプロセッサ５１８はＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ（ＰＫ＿Ｉ＿Ｓ
Ｐ）およびＴＩＭＥ＿ＯＦＦ（Ｔ＿ＯＦＦ）信号を生成し、その両方ともモータ制御装置
５０８に印加され、モータ５２へ印加される付勢電圧を調整する。ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ
＿ＰＯＩＮＴ信号は、任意の瞬間にモータ５２が消費できる最大電流を表す。ＴＩＭＥ＿
ＯＦＦ信号は、消費した電流がＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号で定義した限度を
超えてから、モータへの付勢信号のアクティブ化を否定するまでのタイムアウト時間を確
立するのに使用する。ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号およびＴＩＭＥ＿ＯＵＴ信
号はマルチビット並列信号として生成される。主要制御装置４８２の他の構成要素は、こ
れらの信号をモータ制御装置５０８へアクティブにするため、アナログ形式信号に変換す
る。

また、２ビットのＧＡＩＮ信号がマイクロプロセッサ５１８によって生成される。ＧＡ
ＩＮ信号はモータ制御装置および電流感知回路５１０に送られて、活動中のハンドピース
３２または３３が消費する電流を表す信号を処理する増幅器のゲインを確立する。ＧＡＩ
Ｎ信号は、後に説明するように、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号とともに設定さ
れる。

四つのマルチビット並列信号もマイクロプロセッサ５１８によって生成され、システム
３０の補助構成要素を制御する。これらの信号は：表示装置３７上に表示される画像の特
性を調整するＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ（ＢＲＨＴＮＳ）およびＣＯＮＴＲＡＳＴ（ＣＮＴＲ
ＳＴ）信号；ポンプ４０に対し、使用者が選択した運転速度を表すＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿Ｐ
ＯＩＮＴ信号；およびスピーカ５１３に対し、使用者が選択した音量を表すＳＰＥＡＫＥ
Ｒ＿ＯＵＴである。これらの信号をアナログ形式に変換する主要制御装置４９２の他の構
成要素について、説明する。

マイクロプロセッサ５１８は、モータ駆動装置および電流感知回路５１０から活動状態
のハンドピース３２、または３３の内部のモータ５２が消費する平均電流を表すＡＶＥＲ
ＡＧＥ＿Ｉ（ＡＶＧ＿Ｉ）信号を受信する。

タッチスクリーン表示装置３７上に生成される画像と、この表示画面を通して入力され
るコマンドを表すデータ信号が、マイクロプロセッサ５１８と表示装置入力／出力制御装
置５１２の間で通信（ＣＯＭＭ）母線５２０内を通って交換される（図１９Ａ）。本発明
のある形態では、通信母線５２０には、通信回線への書き込みと、そこからの読み出しを
調整する制御信号を伝送する書き込み許可回線とともに二本の単信直列通信回線が含まれ
る。

システム３０の一部を形成するライトのうち、二つライトのオン／オフ状態は、マイク
ロプロセッサ５１８が直接制御する。マイクロプロセッサ５１８は、ＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮ
ＴＲＯＬ（ＬＩＧＨＴ＿ＣＮＴ）信号を生成して、ハンドピースインターフェース５０２
を介して活動状態のハンドピース３２または３３に取り付けてある電球２４８のオン／オ
フ状態と強さを調整する。タッチスクリーン表示画面３７に付属の蛍光灯バックライト５
１１のオン／オフ状態を調整するＣＣＦＴ＿ＯＮ信号は、マイクロプロセッサ５１８によ
って選択的に生成され、バックライトおよびスピーカ制御装置５１４に送られる。

マイクロプロセッサ５１８は、交直変換器４９４によって生成した４０ＶＤＣ信号を監
視すると同時に、４０ＶＤＣ信号の伝送をＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号として調整する継
電器５００の状態を制御する。４０ＶＤＣ信号は、４０ＶＤＣレール４９８を通ってマイ
クロプロセッサ５１８に加えられる。通常、マイクロプロセッサ５１８は、継電器５００
へのＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ＿ＯＮ（ＰＷＲ＿ＯＮ）信号をにアクティブにし、４０ＶＤ
ＣがＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号としてモータ駆動装置および電流感知回路に印加される
ように、継電器を閉じる。しかし、マイクロプロセッサ５１８は、４０ＶＤＣが予め決め
られた許容範囲を下回るあるいは上回ると、その電圧変動を不良状態と解釈する。この判
断が行われると、マイクロプロセッサ５１８はＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ＿ＯＮ信号のアク
ティブ化を否定し、それ以上ハンドピース３２または３３に付勢信号が送られなくなる。
また、マイクロプロセッサ５１８は、システム３０の中で他の危険な不良を検知した時も
、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ＿ＯＮ信号を否定する。

本発明の、ここに示す形態では、マイクロプロセッサ５１８は、表示装置入力／出力制
御装置からタッチスクリーン表示画面３７の信号を表すＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰ（ＤＳ
ＰＬＹ＿ＴＭＰ）信号も受信する。ＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰ信号は、マイクロプロセッ
サ５１８が、表示装置３７のコントラストの実時間調整を実行して、表示画面の温度の変
動によって起こるコントラストの変化を補償する際に使用する。

ＨＰ＿ＤＶＣ＿Ｂ信号に関して示したように、マイクロプロセッサ５１８が直接受信し
たアナログ信号は、負荷抵抗器５２２を介してマイクロプロセッサ５１８に送られる。コ
ンデンサ５２４が、受信した信号からの異常な電圧変動をろ波するために、負荷抵抗器５
２２の接続点とマイクロプロセッサ５１８の間に連結されている。図示してはいないが、
同様の負荷抵抗器とフィルタ・コンデンサを使用して、マイクロプロセッサ５１８に印加
される他のアナログ信号の多く（全部でなければ）を処理する。

また、主要制御装置４９２は、ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８を有しており、ＲＯＭ−ＰＬＡ５
２８はマイクロプロセッサ５１８に接続されている。ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、検索する
指示を保存し、マイクロプロセッサ５１８が実行すべき処理機能を決定する。制御卓３６
に採用されたＲＯＭ−ＰＬＡ５２８の一つに、ＷＳＩ製造のＰＳＤ３１１がある。また、
ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、制御卓３６を形成する他の構成要素からいくつかのディジタル
入力信号を受信し、主要制御装置４９２を形成する他の構成要素によって処理されるディ
ジタル出力信号を生成する。主要なデータとマイクロプロセッサ５１８とＲＯＭ−ＰＬＡ
との間のアドレス交換は、主要プロセッサのアドレスおよびデータ用母線５３０を通って
行われる。ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８からのデータの読み出しとそこへのデータの書き込みを
制御する信号は、読み出し書き込み制御母線５３２内を通ってマイクロプロセッサ５１８
とＲＯＭ−ＰＬＡとの間で交換される。

ここで説明する本発明の形態では、ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、入力信号として、ケーブ
ル４３または４７が制御卓３６の表面上のソケットに取り付けられているかどうかを表す
ＣＡＢＬＥ＿Ａ（ＣＢＬ＿Ａ）およびＣＡＢＬＥ＿Ｂ（ＣＢＬ＿Ｂ）信号を受信する。ケ
ーブル４３または４７がソケットに差し込まれている場合は、二本の互いに接合されてい
る接続ピン１７９（図１１）の間の短絡が検知され、主要制御装置４９２によってケーブ
ルが取り付けられていることを表すめやすとして認識される。

ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、ハンドピースインターフェース５０２からＬＩＧＨＴ＿ＳＥ
ＮＳＥ（ＬＨＴ＿ＳＮＳ）信号を受信する。この信号は、ライトクリップが活動状態のハ
ンドピース３２に取りつけられているかどうかを示し、取りつけられている場合は、電球
が機能しているかどうかを示す。ＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号は、ここで示す本発明の形
態では、２ビット信号である。ＰＵＭＰ＿ＳＥＮＳＥ（ＰＭＰ＿ＳＮＳ）信号は、ポンプ
４０がシステム３０に接続されているときは常にポンプ制御装置５１５からＲＯＭ−ＰＬ
Ａ５２８に送信される。

ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号は、マルチビット信号と呼ばれ、交直変換器からＲＯＭ−ＰＬＡ５
２８へ送信される。ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号は、マイクロプロセッサ５１８が使用し、ＲＯＭ
−ＰＬＡ５２８は交直変換器４９４が供給できる電力量を決定する。また、ＰＷＲ＿ＳＮ
Ｓ信号は、変換器４９４の温度の値も含む。ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号が、変換器４９４の中の
温度が警告レベルを超えたことを示すと、マイクロプロセッサ５１８は表示装置３７に警
告メッセージを表示させる。ＰＷＲ＿ＳＮＳ信号が、変換器の温度が危険なレベルを超え
たことを示すと、マイクロプロセッサ５１８とＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、ハンドピースの
付勢を終了し、システム３０停止の原因を示すメッセージを生成させる。

また、マイクロプロセッサ５１８は、母線５３０内を通ってＲＯＭ−ＰＬＡに、マイク
ロプロセッサが生成するＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、ＴＩＭＥ＿ＯＦＦ、ＤＵＴ
Ｙ、ＶＣＯ、ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ、ＣＯＮＴＲＡＳＴ、ＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ
およびＳＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴ信号を送信する。ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８の内部の並列−直
列変換器は、これらの信号を一本の出力回線を通って出力されるディジタルパルスに変換
する。

足踏スイッチ組立体４６の一部である特定のペダル４４ｃ、４４ｄまたは４４ｅが押下
されたかどうかを表す状態信号がラッチ５３４を介してマイクロプロセッサ５１８に送信
される。ラッチ５３４は、足踏スイッチインターフェース５０６から、そのペダル４４ｃ
、４４ｄまたは４４ｅそれぞれが押下されたかどうかを表す信号ＦＳ＿ＬＦＴ、ＦＳ＿Ｃ
ＮＴＲ、およびＦＳ＿ＲＩＧＨＴを受信する。これらの信号は、ラッチから主要プロセッ
サのアドレスおよびデータ用母線５３０内を通ってマイクロプロセッサ５１８まで送られ
る。

さらに、主要制御装置４９２は、活動状態にあるハンドピース３２または３３の内部の
モータ５２の使用者が希望する速度を表すＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ（ＳＰＤ＿Ｓ
Ｐ）を連続的に生成する専用ＤＡ（ディジタル‐アナログ）変換器５３６を有する。ＤＡ
変換器５３６は、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が基礎とするマイクロプロセッサ
５１８からディジタル信号を受信するための主要プロセッサのアドレスおよびデータ用母
線５３０に接続してある。本発明のある好ましい形態では、デジタル信号は、１２ビット
信号であり、アドレスおよびデータ用母線５３０が有するデータラインは８行のみである
。本発明のこれらの形態では、信号の最上位８ビットが初めにＤＡ変換器５３６に入り、
次に、残りの最下位４ビットが変換器の中に入る。

ここに示した本発明の形態では、ＤＡ変換器５３６は、制御卓３６内の他の構成要素に
対する基準電圧として機能するアナログＶＲＥＦ信号も生成する。ＤＣ変換器５３６が最
初に生成する基本的な基準信号は、抵抗器５３８に加えられる。次に、その信号は、信号
内の変動をろ波するために、二台のコンデンサ５４２および５４４を介してアースにつな
げられる。ろ波した信号は、増幅器５４６の非反転入力端子に印加される。増幅器５４６
からの出力信号は、基本的なＶＲＥＦ信号として機能する。ＶＲＥＦ信号は、増幅器５４
６の反転入力端子へ帰還系として印加されるため、増幅器４６は低インピーダンスバッフ
ァとして機能する。

増幅器５４６が生成するＶＲＥＦ信号は、増幅器５４８の非反転入力端子に印加される
。増幅器５４８からの出力信号は、ＮＰＮトランジスタ５４９の基部とＮＰＮトランジス
タ５５０のコレクタに印加される。トランジスタ５４９のコレクタは、＋１２ＶＤＣの電
圧源に接続し、その発光体はトランジスタ５５０の基部につないである。そして、足踏ス
イッチ組立体４６に供給される基準信号であるＶＲＥＦ＿ＦＳは、やはりトランジスタ５
４９の基部に接続してある抵抗器５５１から取り出される。また、ＶＲＥＦ＿ＦＳ信号は
、帰還系信号として増幅器５４８の反転入力端子と、トランジスタ５５０の発光体の両方
に送られる。

従って、主要制御装置４９２は、精密な低インピーダンスのＶＲＥＳ＿ＦＳ信号を、主
要なＶＲＥＦ信号の発生源とは別の発生源から足踏スイッチ組立体４６へ送る。増幅器５
４８は、ＶＲＥＦ＿ＦＳ信号に対し、過負荷を防ぐ。従って、足踏スイッチ組立体４６ま
たは足踏スイッチ組立体を制御卓３６に接続しているケーブルのいずれかに短絡が起きた
場合でも、その短絡の影響は制御卓の他の構成要素に及ぶことはない。

主要制御装置４９２は、さらに、二台の多重ＤＡ変換器５５６および５５８を有してお
りそれらは互いに接続してある。ＤＡ変換器５５６および５５８は、ＲＯＭ−ＰＬＡ５２
８に接続されており、それによって生成されるＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、ＴＩ
ＭＥ＿ＯＦＦ、ＤＵＴＹ、ＶＣＯ、ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ、ＣＯＮＴＲＡＳＴ、ＰＵＭＰ
＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴおよびＳＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴ信号を表すプラス信号を受信し、こ
ららの信号をアナログ信号に選択的に変換する。変換機５５６および５５８へのＲＯＭ−
ＰＬＡ５２８接続は、専用の変換器母線５５９を通る。パルス信号と共に受信したクロッ
ク信号に基づいて、ＤＡ変換器５５６は、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、ＴＩＭＥ
＿ＯＦＦ、ＤＵＴＹ、ＶＣＯ信号をアナログ信号に変換する。また、ＤＡ変換器５５８は
、ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ、ＣＯＮＴＲＡＳＴ、ＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、およびＳ
ＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴ、そしてＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号をアナログ信号に
変換する。

変換器母線５５９の導体の一つとして、図示していないが、８桁パルス信号をＲＯＭ−
ＰＬＡ５２８から変換器５５６および５５８の両方に送る際に通る導体としての役割を果
たす直列データ導体がある。ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８が、変換器母線５５９を形成する他の
導体を通って、パルス信号と同時に送信したコマンド信号は、変換器５５６および５５８
が生成した個々の信号の送信を制御する。

変換器５５６および５５８が生成したアナログ信号の振幅は基準信号を参照することに
よって設定する。ＤＡ変換器５３６が生成するＶＲＥＦ信号は、ＰＫ＿Ｉ＿ＳＰ、Ｔ＿Ｏ
ＦＦ、ＶＣＯ、ＤＵＴＹ、ＰＭＰ＿ＳＰ、ＢＲＨＴＮＳおよびＣＮＴＲＳＴ信号が基準と
している基準信号として機能する。ＳＰＫＲ＿ＯＵＴ信号に対する基準信号は、表示装置
入力／出力制御装置５１２が生成するＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ（ＳＰＫＲ＿
ＦＲＥＱ）信号である。音量制御信号のアナログ変換によって生成した音量信号は、ＳＰ
ＫＲ＿ＦＲＥＱ信号によって調整されるため、その結果生成されたＳＰＫＲ＿ＯＵＴ信号
は、希望の音声信号音を生成するために増幅後にスピーカ５１３に送られるアナログ音声
駆動信号である。

また、主要制御装置４９２は、危険防止リセット回路として機能するリセットタイマ５
６０を有している。リセットタイマ５６０は、読み出し書き込み制御母線５３２内を通っ
てマイクロプロセッサ５１８からＲＯＭ−ＰＬＡ５２８に伝送されるアドレスラッチ使用
可能（ＡＬＥ）信号の状態を監視する。リセットタイマ５６０が、予め決められた時間を
超えてもアドレスラッチ使用可能信号がある特定の状態を保っていると判断した場合は、
リセットタイマはＲＥＳＥＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ（ＲＳＴ＿ＣＴＲＬ）信号をアクテ
ィブにする。ＲＥＳＥＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ信号は、マイクロプロセッサ５１８、Ｒ
ＯＭ−ＰＬＡ５２８および表示入力／出力制御装置５１２に送られ、制御卓３６のリセッ
トシーケンスを開始する。ここで示した本発明の形態では、ＲＥＳＥＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬ
ＬＥＲ信号は、読み出し書き込み制御母線５３２の支線を通って、マイクロプロセッサ５
１８と、この信号に反応するすべての他の構成要素に送られる。

また、リセットタイマ５６０は、＋５ＶＤＣが分配される時に通るレールにも接続して
ある。＋５ＶＤＣが所定の値、例えば本発明のある実施形態では＋４．５ＶＤＣを下回る
と、リセットタイマ５６０はＲＥＳＥＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ信号もアクティブにする
。

図１８Ａは、ハンドピース３２および３３の内部のメモリ７２および７４に保存された
データを検索し、ハンドピース内に組みこまれた装置が生成した信号を読み取るハンドピ
ースインターフェース５０２の構成要素の略図である。伝送制御装置５６４は、マイクロ
プロセッサ５１８を制御卓３６に接続した二台のハンドピース３２のうち、活動状態にあ
るハンドピースに接続する。伝送制御装置５６４が確立した接続は、マイクロプロセッサ
５１８が送った

の状態で確認する。伝送制御装置のハンドピース３２に向いた側には、二本の同一の信号
経路があり、その中を通って保存したデータを含むＨＰ＿ＲＥＣｘ信号がマイクロプロセ
ッサまで供給される。それぞれの信号経路には、＋５ＶＤＣ電圧供給源に接続されたプル
アップ抵抗器５６６が設けられている。逆偏向ジーナー・ダイオードとして略図で示して
あるサージサプレッサ５６８が抵抗器５６６の間に位置しており、過電圧がハンドピース
３２または３３にかからないように防ぐ。

図１８Ａの回路には、さらに、四台の装置（二台のハンドピース３２および３３にそれ
ぞれ二台ずつ設けられた装置）からの信号が伝送制御装置５６４の入力端子まで送られる
際に通る信号経路が設けられている。ＤＶＣ＿Ｂ＿１信号、すなわち第１のハンドピース
３２の装置Ｂが生成する信号が通る信号経路からわかるように、それぞれの信号経路には
、信号が信号経路に導入される点のすぐ下の回線にサージサプレッサ５７０が設けられて
いる。プルダウン抵抗器５７２がダイオード５７０と並列で接続されている。抵抗器５７
４と、直列に接続されたコンデンサ５７６は、さらに、信号経路とアースの間に並列に接
続されており、さらにハンドピースの内部の装置によって生成された信号に接続されてい
る。さらに、信号経路には、限流抵抗器５７８が設けられており、そこを通って装置の信
号が伝送制御装置５６４の入力端子に流れ込む。コンデンサ５８０が、抵抗器５７８と、
接地されている伝送制御装置５６４との間に接続されており、ＤＶＣ＿ｘ＿ｘ信号をさら
にろ波する。伝送制御装置５６４は、三つの出力信号、ＨＰ＿ＲＥＣ信号、ＨＰ＿ＤＶＣ
＿Ａ信号およびＨＰ＿ＤＶＣ＿Ｂ信号を生成する。これらの信号を出すハンドピース３２
または３３は

の関数である。

図１８Ｂは、活動状態のハンドピース３２または３３に基準電圧を供給し、ＨＰ＿ＣＵ
Ｒ信号を生成するハンドピースインターフェース５０２の構成要素を表した図である。主
要制御装置４９２が生成したＶ＿ＲＥＦ信号は、演算増幅器５８２の非反転入力端子に印
加される。プルアップ抵抗器５８４は＋１２ＶＤＣ電圧供給源と増幅器５８２の出力端子
との間に接続される。増幅器５８２の出力は、直接、ＮＰＮトランジスタ５８６の基部に
送られる。後に説明するように、作動しているハンドピース３２または３３に送られた出
力ＶＲＥＦｘ信号は、一定に保つように、増幅器５８２の反転入力端子に戻される。

トランジスタ５８６のコレクタは、＋１２ＶＤＣの電圧供給源に接続されている。トラ
ンジスタ５８６の発光体は、抵抗器５９０を介して伝送制御装置５８８の入力端子に接続
されている。伝送制御装置５８８は、二台のハンドピース３２または３３のどちらに補力
ＶＲＥＦｘ信号を送るかを制御する。ここ示す本発明の形態では、基準信号は、伝送制御
装置５８８の二本の通信路を通って活動状態のハンドピース３２または３３に印加される
。基準信号のこの並列経路指定は、伝送制御装置５８８の内部抵抗が基準信号に及ぼす影
響を最低限に押さえるために行う。ハンドピース３２および３３に対してそれぞれ一本ず
つ、二本の信号経路が、ＶＲＥＦ＿ｘ信号が送られる入力端子と相補形の伝送制御装置の
出力端子に接続してある。ＶＲＥＦ＿１信号である第１のハンドピースへの基準電圧が通
る信号経路を見ればわかるように、それぞれの信号経路には、プルダウン抵抗器５９２が
設けられている。サージサプレッサ５９４は抵抗器５９２に並列に接続されている。そし
て、ＶＲＥＦ＿ｘ信号が、ハンドピース２３または３３に印加され、ハンドピースの内部
の装置を付勢する。例えば、Ｖ＿ＲＥＦ信号をハンドピース３２に印加すると、その信号
は、ハンドピースの内部にあるホール効果化検出器９４と温度検出器９６の両方に基準信
号として使用される。

帰還系回線５９６が、接続点５９５ａと５９５ｂとの間に接続してあり、そこからＶＲ
ＥＦ＿ｘ信号がハンドピース３２または３３と増幅器５８２の反転入力端子に印加され、
ケルビン接続が形成される。帰還系回線５９６は、伝送制御装置５８８の出力側、すなわ
ち、ハンドピースに最も近い伝送制御装置側の接続点５９５ａまたは５９５ｂから始まる
。そして、帰還系回線５９６は、伝送制御装置５８８の第３の通信路を介して増幅器５８
２の反転入力端子へ戻る。システム３０が作動中は、増幅器５８２は、主要制御装置４９
２からのＶＲＥＦ信号と、活動状態のハンドピース３２または３３に送られたＶＲＥＦ＿
ｘ信号との間の違いを監視する。この比較に基づき、増幅器５８２は、トランジスタ５８
６を駆動してＶＲＥＦ＿ｘ信号を一定に保つ。この信号の監視中は、増幅器５８２のイン
ピーダンスが高いため、帰還系信号が伝送制御装置５８８を通って流れるときにさらされ
る比較的低い抵抗は、無視することができる。

抵抗器５９０は、ＶＲＥＦ＿ｘ信号を送った結果、活動状態のハンドピース３２または
３３が消費する電流を監視する電流検出器として機能する。トランジスタ５８６と抵抗器
５９０の接続点にある信号は、抵抗器６００を介して増幅器５９８の非反転入力端子に印
加される。抵抗器６０２およびコンデンサ６０４は、増幅器５９８の非反転入力端子の間
に並列で接続され、それぞれ増幅器に与えられた電圧を分割し、ろ波する。ＶＲＥＦ＿ｘ
信号、すなわち、抵抗器５９０と伝送制御装置５８８との間の接続点にある信号は、抵抗
器６０６を介して増幅器５９８の反転入力端子へ印加される。抵抗器６０８およびコンデ
ンサ６１０は増幅器５９８の出力端子と反転入力端子との間に並列に接続されており、活
動状態のハンドピースの内部の装置が消費する電流を表す可変平均信号を増幅器に生成さ
せる。

増幅器５９８が生成する出力信号は、抵抗器６１２に送られ、そこでその信号は、ＨＰ
＿ＣＵＲ信号として機能する。アースに接続されたサージサプレッサ６１３はＨＰ＿ＣＵ
Ｒ信号を、最大許容電圧に抑制する。

また、増幅器５９８からの出力信号は、逆偏向ジーナー・ダイオード５９７に印加され
る。ダイオード５９７の反対側端部、はＮＰＮトランジスタ５９９の基部に接続してある
。トランジスタ５９９のコレクタは増幅器５８２の出力端子に接続されている。すなわち
、トランジスタの発光体はアースに接続されている。増幅器５９８が生成した信号が、ハ
ンドピースが余分な電流を消費しているということを示している場合は、ダイオード５９
７は導電され、トランジスタ５９９を閉じる。そして、トランジスタ５９９の閉鎖は、ハ
ンドピースへのＶＲＥＦ信号の送信を短絡させる。

図１８Ｃは、ハンドピース３２および３３に取り付けることができるライト‐アンド‐
ウォータークリップ４５と一体構造の電球２４８の状態を付勢し、監視するハンドピース
インターフェース５０２の一部の略図である。ここで示したシステム３０では、電球２４
８が照射する光の強さは、電球にパルス幅を調整した付勢信号を印加することによって制
御する。両ハンドピース３２および３３に別々のライト‐アンド‐ウォータークリップ４
５を取り付けることができるため、ハンドピースインターフェース５０２は、各ハンドピ
ースに付属の電球２４８を選択的に付勢するための付勢分岐回路を二本有している。これ
らの付勢分岐回路はまったく同じであるため、その同一の特性について、重複する説明は
、以後、最小限に押さえる。

電球付勢電圧は、両方の付勢分岐回路に共通の抵抗器６１４を介して＋５ＶＤＣ電圧供
給源から取る。付勢信号は、迅速にオンとオフを反復できる制御装置ＦＥＴ６１６ａを介
してＬＩＧＨＴ＿１信号として電球２４８に印加される。制御装置ＦＥＴ６１６ａは、マ
イクロプロセッサ６１８からのＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号によって切り換えられる
。ＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号はまず、抵抗器６２０を介してＮＰＮトランジスタ６
１８の基部に印加される。トランジスタ６１８のコレクタは、抵抗器６２２を介して＋５
ＶＤＣ電圧供給源に接続してある。コンデンサ６２４は、トランジスタ６２２の基部の間
に接続してある。総合的には、抵抗器６２０とコンデンサ６２４は、電球を付勢するのに
使用するパルス幅調整信号の傾斜を緩め、この信号が生成する電磁インターフェースを最
低限に押さえる。

ＦＥＴ６１６ａは、通常、ｐ−通信路ＦＥＴであり、抵抗器６２６ａおよび６２７ａを
介してＦＥＴ６１６ａのゲートに印加される＋５ＶＤＣの信号によって高く引き上げられ
る。従って、ＦＥＴ６１６ａに送られる信号は、ＦＥＴをオフ、すなわち、非導電状態に
維持する。トランジスタ６１８のコレクタの出力信号は、ＦＥＴ６１６ａまたは６１６ｂ
のうちの選択した一方をオンにするために使用する。コレクタ出力信号でオンに切り換え
られたＦＥＴ６１６ａまたは６１６ｂは、伝送制御装置６２４によって制御される。伝送
制御装置６２４が信号を印加するそのＦＥＴ６１６ａまたは６１６ｂは、伝送制御装置の
切り換え状態を設定する

によって制御される。このコレクタ出力信号は、例えば、抵抗器６２６ａおよび６２７ａ
の接続点に送られ、ＦＥＴ６１６ａのゲートの電圧を元の電圧より下に下げてＦＥＴをオ
ンにする。従って、マイクロプロセッサ５１８によってＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＲＯＬ信号を
アクティブにすることにより、信号が印加されるＦＥＴ６１６ａまたは６１６ｂが周期的
にオンとオフに切り替わる。ＦＥＴ６１６ａまたは６１６ｂを周期的にオンにすることに
より、付勢電圧が付属のライト‐アンド‐ウォータークリップの電球２４８に印加される
。

付勢分岐回路は、さらに、クリップに電気的不良が起きた場合に、付属のライト‐アン
ド‐ウォータークリップ４５の余分な電流消費を防ぐように構成されている。抵抗器６１
４は比較的抵抗が低く、一般的には１０オーム未満である。トランジスタ６２８ａの基部
が抵抗器‐発生源の接続点に接続され、トランジスタ６２８ａのコレクタがＦＥＴ６１６
ａのゲートに接続されるように、抵抗器６１４とＦＥＴ６１６ａの間にはＰＮＰトランジ
スタ６２８ａが接続されている。トランジスタ６２８ａの発光体は、＋５ＶＤＣの電圧源
に接続されている。ＦＥＴ６１６ａからの回線に短絡があった場合、抵抗器６１４の電圧
は、トランジスタ６２８ａをオンにするレベルを上回るまであがる。トランジスタ６２８
ａをオンにすることにより、オーバドライブ電圧がＦＥＴ６１６ａへ印加され、それによ
ってＦＥＴがオフになり、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５への付勢信号が終了
する。また、この電流制限回路は、電球２４８を最初に作動させた時に、ライト‐アンド
‐ウォータークリップへ過電流がかからないように防ぐ。さらに、サージサプレッサ（図
示せず）がＦＥＴ６１６ａとアースの間に接続してある。

また、図１８Ｃの回路は、連結されたハンドピース３２および３３にクリップがついて
いる状態、いない状態、電球の状態が良い状態、悪い状態を表している。このような状態
はハンドピースインターフェース５０２からの信号がライト‐アンド‐ウォータークリッ
プ４５に送られる個所と、信号がアースに戻る個所との間の抵抗を推論で測定することに
よって判断される。クリップ４５が取り付けてあり、クリップには状態のよい電球２４８
が取り付けてある場合、抵抗は約１Ωである。クリップ４５に状態の悪い電球が取りつけ
られているときには、抵抗は約４００Ωである。クリップが定位置にない場合、あるいは
クリップの中に電球がない場合には、この回路の抵抗は、無限となる。

この抵抗、中間の抵抗、約４００Ωを測定するためには、抵抗器６３０ａおよび６３０
ｂを＋５ＶＤＣ電圧源から、そしてＦＥＴ６１６ａおよび６１６ｂとをまたがって接続す
る。ＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号が送られていないときは、これらの抵抗器にかかる
電圧を測定し、電球の状態を表す電球の抵抗の値を調べる。

抵抗器６３０ａまたは６３０ｂにかかる電圧の測定は、伝送制御装置６２４を介して抵
抗器の内の一台に選択的に接続した二台の同型の比較器６３２ａおよび６３２ｂによって
行う。比較器６３２ａおよび６３２ｂは、２ビットのＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号を集合
的に生成する。特に、選択した抵抗器６３０ａまたは６３０ｂの、＋５ＶＤＣの電圧レー
ルから離れた側の端部を、抵抗器６３４を介して両比較器６３２ａおよび６３２ｂの反転
入力端子に取り付ける。ＦＥＴ６１６ａまたは６１６Ｂからの信号における電圧スパイク
は、比較器６３２ａおよび６３２ｂの反転入力端子とアースとの間にコンデンサ６３８を
接続することによって除去する。比較器の非反転入力端子は、直列に接続した抵抗器６４
０、６４２、および６４４からなる電圧ディバイダに接続する。抵抗器６４０の一つの端
子を＋５ＶＤＣに接続し、もう一方の端子を抵抗器６４６に接続する。抵抗器６４４は、
抵抗器６４２とアースとの間に接続する。比較器６３２ａの非反転入力端子を抵抗器６４
０と６４２の接続点につなぐ。比較器６３２ｂの非反転入力端子は、抵抗器６４２および
６４４の接続点につなぐ。

帰還系抵抗器６４６ａおよび６４６ｂは、それぞれ、比較器６３２および６３２ｂの出
力端子と非反転入力端子との間をつなぐ。プルアップ抵抗器６４８ａおよび６４８ｂは、
それぞれ、＋５ＶＤＣ源と比較器６３２ａおよび６３２ｂの出力端子との間に接続し、比
較器に２ビットのＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号を集合的に生成させる。選択したハンドピ
ース３２または３３にライト‐アンド‐ウォータークリップ４５が取り付けられていない
場合、または電球２４８が取り付けられていない場合、比較器６３２ａおよび６３２ｂは
、開ループ‐ゼロ電圧状態となる。従って、比較器６３２ａおよび６３２ｂが結合し、ク
リップも電球も取りつけられていない状態を表す第１のＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号をア
クティブにする。クリップ４５が取り付けられており、電球が良い状態であれば、電球の
低抵抗によって比較器はクリップが取り付けられていて電球が良い状態であることを示す
第２のＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号をアクティブにする。クリップは取り付けられている
が、電球が悪い状態である場合は、電球の状態がよい場合より抵抗が高いため、比較器は
、クリップがついているが電球の状態が悪いことを表す第３のＬＩＧＨＴＲ＿ＳＥＮＳＥ
信号をアクティブにする。

足踏スイッチインターフェース５０６は、足踏スイッチ組立体４６からの信号をアナロ
グ処理するための構成要素を有しており、これらは、ハンドピースインターフェース５０
２に関して図１８Ａに基づいて説明したものと類似している。ハンドピースからのＤＶＣ
＿ｘ＿ｘ信号を処理する際に使用するものと類似した抵抗器、コンデンサおよびサージサ
プレッサを使用して、ＦＳ＿ＦＷＤおよびＦＳ＿ＲＶＳ信号を生成するためにペダル４４
ａおよび４４ｂを押下した結果生成された信号を処理する。サージサプレッサ、フィルタ
コンデンサおよびプルアップ抵抗器を使用して、ＦＳ＿ＬＦＴ、ＦＳ＿ＣＮＴＲおよびＦ
Ｓ＿ＲＧＨＴ信号をそれぞれ生成するためにペダル４４ｃ、４４ｄ、および４４ｅを押下
した結果生成されたアナログ信号を前処理する。ＨＰ＿ＲＥＣｘ信号を処理する際に使用
する回路と類似した回路を使用して、足踏スイッチ組立体４６の内部のメモリ３２９と交
換した信号を処理し、ＦＳ＿ＲＥＣ信号を交換しやすくする。

本発明の一部の好ましい形態では、ＶＲＥＦ＿ＦＳ信号は、足踏スイッチインターフェ
ース５０６を介して足踏スイッチ組立体４６に印加されるのではなく、代わりに、制御卓
３６の中の専用導体を使って、ＶＲＥＦ＿ＦＳを直接、制御卓の表面に設けられた適正な
ソケットの開口部に印加する。導体は図示していない。
表示装置入力／出力制御装置５１２について、図１９Ａおよび１９Ｂに基づいて説明す
る。まず、タッチスクリーン表示装置３７は、表示画面６５２と、その表示画面上にはめ
込んだ透明なタッチスクリーン６５３の両方を含むということを認識しておく必要がある
。表示画面６５２は、外科医が見る画像を作成する表示装置３７の一部である。本発明の
ある形態では、表示画面６５２は、液晶表示装置である。プロセッサは、表示装置と一体
構造であり、表示装置内の電極の付勢を制御し、希望の画像を表示する（プロセッサと電
極は図示していない）。タッチスクリーン６５３は、外科医が選択的に接触して制御卓３
６内に指示および承認を入力するスイッチ表面を有する表示装置の要素である。タッチス
クリーン６５３には、可変コンデンサスイッチなどのような画像を表示画面６５２上に表
示することによって視覚的に形成された、透明で圧力または熱に敏感なスイッチを多数含
んでいる。

表示装置入力／出力制御装置５１２は、表示装置プロセッサ６５４を有する。表示プロ
セッサ６５４は、タッチスクリーン表示装置３７上に表示された画像、スピーカ５１３を
通して生成された音声信号音、およびタッチスクリーン表示装置上で制御卓に入力したコ
マンドに基づいた、主要制御装置４９２へのコマンドの生成などの全体的な制御を行う。
タッチスクリーン表示装置として採用できる適したプロセッサの一つに、フィリップス半
導体が製造した８０Ｃ３１プロセッサがある。表示装置プロセッサ６５４は、表示される
画像と生成される音声信号音に関する基本的なコマンドを、通信母線５２０を介してマイ
クロプロセッサ５１８から受信する。表示装置プロセッサ６５４は、タッチスクリーン６
５３から入力した使用者入力コマンドに反応して、マイクロプロセッサ５１８へのコマン
ドを生成し、それらを母線５２０経由でマイクロプロセッサ５１８に送る。

また、表示装置プロセッサ６５４は、スピーカ基準信号としてコンバータ５５８に送ら
れるＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ信号を生成する。ＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵ
ＥＮＣＹ信号は、可変周波数パルス信号である。ＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹの
周波数は、コンバータ５５８が選択的に送るアナログ音声ＳＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴ信号の
周波数の基礎となる。表示装置プロセッサ６５４は、マイクロプロセッサ５１８から受信
した特定のコマンド信号に基づく適正なＳＰＥＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹを生成する
。

表示装置入力／出力制御装置５１２には、ＲＯＭ‐ＰＬＡ６５６が含まれる。適したＲ
ＯＭ−ＰＬＡ６５６の一つに、ウェーハ・スケール・インテグレーションが市場に出して
いるＰＳＤ３１３がある。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６には、表示装置プロセッサ６５４が表示
画像の生成、音声信号音の生成、および主要制御装置４９２へのコマンドの送信を制御す
るために使用する不揮発性データが含まれる。また、ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６は、必要な画
像、信号音およびプロセッサのコマンドを生成する過程の一部としてアクティブにしなけ
ればならないコマンドの一部を生成する固定論理配列も含まれる。アドレスおよびデータ
信号は、１６ビットのアドレスおよびデータ用の母線６５８を経由して表示装置プロセッ
サ６５４とＲＯＭ−ＰＬＡ６５６の間で交換される。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６へのデータ書
き込みと、ＲＯＭ−ＰＬＡからの信号の読み出しは、別の読み出し書き込み制御母線６６
０を経由して信号を交換することによって表示装置プロセッサ６５４が制御する。

ＥＥＰＲＯＭ６６２も表示装置入力／出力制御装置５１２の一部である。ＥＥＰＲＯＭ
は、マイクロプロセッサ５１８と表示装置プロセッサ６５４の両方によって要求され、制
御卓の使用中に変更可能な指示データを保存する。このデータには、多くの医師が、彼ら
が行う処置に役立つと考える独自の構成のリスト、制御卓３６の最後の設定、表示装置３
７への最後のコントラスト電圧供給、および表示装置の最後の明るさ設定などが含まれる
。ＥＥＰＲＯＭ６６２は、アドレスおよびデータ用母線６５８を経由して表示装置プロセ
ッサ６５４に接続される。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６は、専用のＥＥＰＲＯＭ母線６６４を経
由してアクティブにした信号の生成を介してＥＥＰＲＯＭ６６２からのデータのアドレッ
シングを制御する。マイクロプロセッサ５１８は、表示装置プロセッサ６５４と基本的な
コマンドとデータを交換することによって、ＥＥＰＲＯＭ６６２からデータを検索し、そ
こへデータを書き込む。すなわち、このデータの交換に基づいて、表示装置プロセッサ６
５４は、ＥＥＰＲＯＭ６６２から必要なデータの読み出しまたはそこへの書き込みを実行
する。

表示装置入力／出力制御装置５１２は、希望のビデオ画像を生成させるコマンドを実際
に生成するビデオ制御装置６６６を有している。適したビデオ制御装置６６６の一つに、
エプソン・アメリカ製造のＥ１３３０制御装置がある。ビデオ制御装置６６６は、アドレ
スおよびデータ用母線６５８の支線を経由して表示装置プロセッサ６５４から受信した指
示に基づいて、その特殊な画像形成コマンドを生成する。ビデオ制御装置６６６によるデ
ータ読み出しは、読み出し書き込み用母線６６０経由でコマンドをアクティブにすること
によって表示装置プロセッサ６５４が制御する。ビデオ制御装置６６６が生成する画像形
成コマンドは直接表示画面６５２に送られる。表示画面６５２の内部のプロセッサは、受
信したコマンドに基づいて表示画面の内部の適正な電極を付勢し、希望の画像が形成でき
るようにする。

ビットマップ・メモリ６６８は、ビデオ画像制御装置６６６に直接接続する。ビットマ
ップメモリ６６８は、複数ページのデータを保存するのに十分なメモリを含んでおり、各
ページには、表示画面６５２に表示しなければならない場合もありうる完全な画像が描写
されている。ビットマップメモリ６６８は専用メモリ母線６７０を介して直接ビデオ画像
制御装置６６６に接続されている。ビデオ画像制御装置６６６は、表示装置画面６５２上
に表示するのに必要な画像を表す画像形成コマンドを保持するための一時記憶装置として
ビットメモリ６６８を使用する。特別な保存画像が必要な場合は、その画像に関する指示
が、ビデオ画像制御装置６６６によってビットマップメモリ６６８から検索され、その制
御装置６６６によって表示画面６５２に送られる。

ここで示した本発明のシステム３０の形態では、温度検出器６７２が表示画面６５２に
取り付けられている。温度検出器６７２は、表示画面の温度を監視し、この温度を表すＤ
ＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰ信号をアクティブにする際に使用する。ＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭ
Ｐ信号は、マイクロプロセッサ５１８に送られる。マイクロプロセッサ５１８は、ＤＩＳ
ＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰを監視し、温度によるコンストラストの変化を補償するために、表示
画面６５２に表示された画像のコントラストの実時間調整を行う。

タッチスクリーン６５３の内部のスイッチの状態は表示装置プロセッサ６５４とＲＯＭ
−ＰＬＡ６５６によって反復的に評価される。タッチスクリーン６５３の内部のスイッチ
は、行と列の配列に配置されている。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６は、タッチスクリーン６５３
に接続されており、走査したいスイッチの列を選択的に付勢することができる。ＲＯＭ−
ＰＬＡ６５６は、どの列を走査するかを表すコマンドを専用の列用母線６７４を経由して
アクティブにする。ＲＯＭ−ＰＬＡ６５６によって送られたコマンドは、復号器６７６に
送信される。複号器６７６は、中の個々のスイッチの状態を評価できるように、選択した
列のスイッチを付勢する。

スイッチの列が走査用に付勢されたら、表示装置プロセッサ６５４はその中の各スイッ
チを選択的に走査する。個々のスイッチ走査は、表示装置プロセッサ６５４によって行ご
とに実行する。この個々のスイッチの走査は、各スイッチの行を、多重回線専用行用母線
６７８を経由して、表示装置プロセッサ６５４に選択的に接続することによって実行する
。行用母線６７８の各線上にある信号の状態は、選択した行および列の位置にあるスイッ
チが開いているか閉じているかを表すめやすとなる。スイッチが閉じていると、表示装置
プロセッサ６５４は、適したメッセージを母線５２０経由でマイクロプロセッサ５１８に
送る。

また、表示装置入力／出力制御装置５１２は、制御卓を製造／保守コンピュータ（図示
せず）に接続しやすいように、端子６８０を備えている。製造／保守コンピュータは、母
線５２０の支線を経由して主要制御装置、マイクロプロセッサ５１８、および表示装置プ
ロセッサ６５４へコマンドを送り、それらとデータ交換を行う。母線５２０と端子６８０
との間を接続しているゲート６８２は、製造／保守コンピュータとの信号の交換を制御す
る。表示装置プロセッサ６５４が母線５２０に付随する導体を経由してゲート６８２まで
伝送した使用可能信号は、製造／保守コンピュータの母線５２０への接続を制御する。母
線５２０、端子６８０、およびゲート６８２によって確立された接続により、制御卓が容
易にソフトウェアの更新を製造／保守コンピュータから受信することができ、さらに制御
卓がコンピュータに制御卓の作動履歴についての情報を提供することができる。

モータ制御装置５０８について、図２０Ａおよび２０Ｂに基づいて説明する。モータ制
御装置５０８は、モータを希望通り回転せしめるためにはハンドピース３２または３３の
モータの内部にある巻線にどのような信号接続を行えばよいかを判断する。モータ制御装
置５０８はモータ制御チップ６８６を含む。モータ制御チップ６８６は、モータ駆動装置
および電流感知回路５１０への必要なコマンド信号をアクティブにし、それぞれの巻線を
接続させて、ＭＯＴＯＴ＿ＰＯＷＥＲ信号を受信するか、アースに接続する。制御卓３６
に組みこむことができる適したモータ制御チップ６８６の一つに、マイクロ・リニア製造
のＭＬ４４２６チップがある。

モータ制御チップ６８６の中へ入力する信号のひとつに、変換器５３６からのＳＰＥＥ
Ｄ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号がある。モータ制御チップ６８６は、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿
ＰＯＩＮＴ信号をハンドピースのモータ５２が回転すべき速度を決定するための基準信号
として使用する。ここで示した本発明の形態では、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号
は、抵抗器６８８を介してモータ制御チップ６８６に印加される。コンデンサ６９０は、
ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号の中に存在しうる電圧スパイクを減衰させるために
、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ入力端末とアースとの間に接続される。

マイクロプロセッサ５１８がアクティブにした

ＢＲＡＫＥ、ＲＥＳＥＴおよびＥＮＡＢＬＥ信号はモータ制御チップ６８６に印加される
。モータ制御チップ６８６は、

の状態を利用して、ハンドピースのモータ５２が回転すべき方向を決定する。ＢＲＡＫＥ
信号がモータ制御チップ６８６に印加されることにより、チップ６８６は、ハンドピース
のモータ５２の回転子５６に磁界による減速を引き起こさせるために巻線へ送る信号をア
クティブにする。ＲＥＳＥＴおよびＥＮＡＢＬＥ信号をモータ制御チップ６８６に印加し
て、モータ５２の回転を起動する。ＲＥＳＥＴおよびＥＮＡＢＬＥ信号の状態に基づき、
モータ制御チップ６８６は、回転子６０を完全に停止した状態から加速するのに必要な、
初期のＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲとアースを接続せしめる信号をアクティブにする。

また、モータ制御チップ６８６は、ハンドピースモータ５０の内部のフィールドコイル
組立体５８から、Ｗ１、Ｗ２、およびＷ３の三つの信号を受信する。Ｗ１、Ｗ２、および
Ｗ３の信号は、回転子６０の回転の結果、巻線が生成する戻りＥＭＦパルス信号である。
ロータ６０が回転を始めると、これらの戻りＥＭＦ信号をモータ制御チップが使用して、
いつ、それぞれの巻線を接続してＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号を受け取るか、あるいはア
ースにつなげるかを判断する。ここで示す制御卓の形態では、コンデンサ６８９は、個々
のＷ１、Ｗ２、またはＷ３信号を、モータ制御チップ６８６加える際に通る導体と戻りＥ
ＭＦパルスをろ波するためのアースの間につなげる。逆偏向ジーナー・ダイオード６９１
も導体とアースとの間に接続する。ダイオード６９１は、それに関連するＷ１、Ｗ２また
はＷ３の戻りＥＭＦ信号が許容電位を超えた場合には、モータ制御チップ６８６に対して
電流保護を行う。

また、モータ制御チップ６８６は、入力信号としてＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ
信号に基づく信号を受信するように構成されている。モータ制御装置５０８は、変換器５
５６からのＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が加えられる反転入力端子を備えた比
較器６９２を具備している。ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号は、抵抗器６９４を
介して比較器６９２に加えられる。コンデンサ６９６は、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩ
ＮＴ信号をろ波するために比較器６９２の反転入力端子とアースの間に接続してある。ハ
ンドピースモータ５２の中の巻線が消費する電流を表す信号がモータ駆動装置と電流感知
回路５１０から非反転入力端子へ印加される。比較器６９２からの出力信号は、モータ制
御チップ６８６へ印加される。比較器６９２が、測定した電流がＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿
ＰＯＩＮＴ信号が示す最大確立電流を超えていると判断すると、比較器からの出力信号は
、状態を変更する。比較器６９２からの出力信号の状態変更に反応して、 モータ制御チ
ップ６８６はＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号のアクティブ化を停止する。下に説
明するように、モータの巻線に付勢信号を加える際に通るループを閉鎖するためには、こ
れらのＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号をアクティブにしなければならない。

モータ制御チップ６８６からの主要な出力信号は、ＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯ
Ｌ（ＨＳＣ）信号と、ＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ（ＬＳＣ）である。ＨＩＧＨ＿
ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号は、モータ制御チップ６８６によってアクティブにされ、
それにより、モータ駆動装置および電流感知回路５１０がＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号を
巻線に選択的に加える。ＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号がアクティブになると、
モータ駆動装置および電流感知回路は巻線をアースに選択的につなぐ。モータ制御チップ
６８６は、三つのＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号、
モータのフィールドコイル組立体５８を形成しているそれぞれの巻線ごとに一対の信号を
アクティブにする。

三つの個々のＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号は、アクティブＬＯＷであり、
それぞれが別の２入力端子ＯＲゲート６９８を介してモータ駆動装置および電流感知回路
５１０に加えられる。マイクロプロセッサ５１８からのＭＯＴＯＲ＿ＯＮ信号は、第２の
入力としてＯＲゲート６９８に加えられる。ＭＯＴＯＲ＿ＯＮ信号もアクティブＬＯＷで
ある。従って、ＭＯＴＯＲ＿ＯＮ信号がアクティブにならないと、それぞれのＯＲゲート
６９８への少なくとも一つの入力端子に、高い信号が存在する。ＯＲゲート６９８の入力
端子に高い信号があると、ゲートは、モータ駆動装置および電流感知回路５１０が制御信
号として認識できない高い信号をアクティブにして、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号を巻線
に加える。三つのＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号は、直接、モータ駆動装置およ
び電流感知回路５１０に加えられる。

また、モータ制御チップ６８６は、可変周波数ＤＣパルス出力信号（図示せず）をアク
ティブにする。この信号は、チップ６８６が戻りＥＭＦ信号を監視した結果、検出したモ
ータ５２の速度を表す。この出力信号は、インバータ７０２を介してＮ分割カウンタ７０
４に加えられる。カウンタ７０４からの出力パルスは、ＴＡＣＨＯＭＥＴＥＲ信号として
マイクロプロセッサ５１８に加えられる。

コンデンサ７０６は、モータ制御チップ６８６の一つの端子（図示せず）とアースとの
間に接続してある。コンデンサ７０６は、ハンドピースのモータ５２が消費する電流が、
主要制御装置４９２によって確立されたピーク電流設定点を超えるとＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿
ＣＯＮＴＲＯＬ信号が否定される「タイムアウト時間」を確立するための外部タイミング
コンデンサとして機能する。通常、モータ制御チップ６８６の内部の電流供給源がコンデ
ンサ７０６をチャージする。モータ制御装置チップ６８６の内部のトランジスタは、コン
デンサ７０６とアースの間につなげる。このトランジスタは、通常、コンデンサ７０６が
充電されないようにオンにする。モータ制御装置チップ６８６の内部の比較器は、コンデ
ンサ７０６の電位を監視する。

ハンドピースのモータ５２が消費する電流が、主要制御装置４９２によって確立された
ピーク電流設定点を超えた場合は、モータ制御装置チップは、ＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮ
ＴＲＯＬ信号のアクティブ化を停止する。同時に、コンデンサ７０６にまたがって接続し
てあるモータ制御チップ６８６の内部のトランジスタはオフになる。モータ制御チップ６
８６内のトランジスタをオフにすることにより、コンデンサ７０６はチャージが可能とな
る。コンデンサ７０６のチャージにより、コンデンサにかかる電圧は、モータ制御チップ
６８６内の内部基準電圧を上回る。コンデンサ７０６にかかる電圧が内部基準電圧を上回
ると、内部の比較器からの出力信号は遷移状態となり、モータ制御チップ６８６は、ＬＯ
Ｗ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号を再びアクティブにし始める。モータ制御チップ６８
６がＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号のアクティブ化を否定するタイムアウト時間
は、コンデンサ７０６がコンデンサにかかる電圧を内部の基準電圧を上回る点まで充電す
るのに要する時間の関数である。

制御卓３６がＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＲＯＬ信号のアクティブ化が否定されるタイム
アウト時間を変更することができるようにするため、プログラム可能な電流供給源７０８
をモータ制御チップ６８６とコンデンサ７０６との接続点に取り付けてある。電流供給源
７０８がコンデンサ７０６に印加する電流は、変換器５５６からのＴＩＭＥ＿ＯＵＴ信号
によって確立される。

モータ制御装置５０８は、図示していないが、パルス幅変調器制御回路（内部のＰＷＭ
）を有しており、その回路は、後に説明する打点間隔の衝撃周波を制御するための速度制
御帰還系ループの一部を形成している。打点間隔の衝撃周波を制御して、回転子５６の加
速と減速を調整すると、モータは、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が指示する希望
の速度で作動する。内部のＰＷＭと一体になった増幅器と結合して外部インピーダンス通
信網が設けられているため、制御卓３６に取り付けたハンドピースのモータ５２のゲイン
の減衰が正確に行われ、よってモータの作動中はずっと速度ループが安定するようになる
。図２０Ａおよび２０Ｂで見られるように、この外部通信網は、モータ制御チップ６８６
上のＰＷＭ調整端子とアースの間に直列に接続されたコンデンサ７１７と抵抗器７１９か
らなる。外部インピーダンス通信網は、さらに、コンデンサ７１７と抵抗器７１９にまた
がって接続した抵抗器７２０とコンデンサ７２２を含む。

この本発明のモータ制御装置５０８の外部インピーダンス通信網は、さらに、通信網の
インピーダンスを変更することができる追加の構成要素を含む。ここで示す本発明の形態
では、外部インピーダンス通信網には、抵抗器７２１が含まれている。抵抗器７２１は、
一端がアースに接続されており、伝送制御装置７２４を介してコンデンサ７１７と抵抗器
７１９の接続点に選択的に接続されている。伝送制御装置７２４は、主要マイクロプロセ
ッサ５１８がアクティブにしたＲＥＳＩＳＴＯＲ＿ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ信号の状態
に基づいて、抵抗器７２１を外部インピーダンス通信網へ接続／切断する。

また、モータ制御装置５０８は、ハンドピースへの直接駆動モード付勢信号の印加を制
御する。制御卓３６は、主要制御装置４９２にモータ制御チップ６８６（図示せず）内の
電圧制御発振器（内部ＶＣＯ）と内部のＰＷＭを制御させることによって、直接駆動モー
ドで作動する。内部ＶＣＯは、モータの巻線へ印加されるＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号の
転流周波数を制御する。この転流周波数はＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号が別体の巻線に印
加される基本的な周波数、すなわち、それぞれのＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信
号がアクティブにされる時間の長さである。内部のＰＷＭによって調整される打点周期は
、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号が加えられる巻線と相補形の巻線がアースにつながるオン
‐オフ動作周期である。一般的に、転流が「オン」になっているそれぞれの時間帯に、打
点が「オン」となる時間帯が複数回起きる。従って、特定のＨＩＧＨ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮ
ＴＲＯＬ信号が一つの巻線に対してアクティブになるそれぞれの時間帯で、相補形の巻線
に対してアクティブにされたＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号が周期的に多数回オ
ン、オフされる。

ここで示すモータ制御装置５０８では、モータ制御チップ６８６の内部のＶＣＯは、通
常、チップ６８６上のＶＣＯとアースの間に接続されたコンデンサ７１０によって調整さ
れる。コンデンサ７１０と７１２にまたがって接続された、直列に接続した抵抗器７１４
とコンデンサ７１６も内部のＶＣＯの調整と補償を調整する。さらに、内部のＶＣＯの調
整は、ＶＣＯ調整端子と、やはりチップ６８６上にあるランプ端子との間に接続されてい
る追加の外部コンデンサ７１８で行う。

制御卓３６は、それぞれモータ制御チップ６８６内に位置する内部のＶＣＯおよび内部
のＰＷＭに対してＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号を選択的にアクティブにすることによって直
接駆動付勢モードで操作する。ＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号は、変換器５５６から伝送制御
装置７２４の別々の通信路の入力端子に加えられる。伝送制御装置７２４は、スイッチを
機能させてＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号のモータ制御チップ６８６への印加を制御する。Ｖ
ＣＯ信号は、伝送制御装置７２４からモータ制御チップ６８６のＶＣＯ調整端子に選択的
に印加される。ＤＵＴＹ信号は、伝送制御装置７２４からモータ制御チップ６８６のＰＷ
Ｍ調整端子に選択的に印加される。ＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号のモータ制御チップへの印
加は、ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯおよびＭＯＴＯＲ＿ＤＵＴＹ信号をアクティブにすることによ
ってマイクロプロセッサ５１８が制御する。ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯおよびＭＯＴＯＲ＿ＤＵ
ＴＹ信号は、伝送制御装置７２４のアドレス入力端子に加えられ、伝送制御装置によって
形成された回路の接続を確立する。ＭＯＴＯＲ＿ＶＣＯおよびＭＯＴＯＲ＿ＤＵＴＹ信号
の状態により、モータ制御チップ６８６に、ＶＣＯおよびＤＵＴＹ信号のうちのどちらも
印加できないか、あるいはそのうちの一方、またはその両方が印加できる。ＶＣＯおよび
ＤＵＴＹ信号がモータ制御チップ６８６に印加されると、チップは、直接駆動付勢信号を
希望通りに加えるために必要なＨＩＧＨ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号
をアクティブにする。

ここで、モータ駆動装置および電流感知回路５１０について、まず、図２１を参照しな
がら説明する。モータ駆動装置および電流感知回路５１０は、モータ駆動装置チップ７２
８を含み、モータ駆動装置チップ７２８には、モータ制御チップ６８６からＨＩＧＨ＿お
よびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号の両方が加えられる。ＨＩＧＨ＿およびＬＯ
Ｗ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号の状態に基づいて、モータ駆動装置チップ７２８は、
ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号を巻線に加えたり、あるいは巻線をアースにつなぐためのＦ
ＥＴ駆動装置信号をアクティブにする。モータ駆動装置チップ７２８として使用すること
ができる適したチップの一つに、インターナショナル整流器が製造したＩＲ２１３０があ
げられる。

また、ここに示した本発明の形態では、モータ駆動装置チップ７２８はマイクロプロセ
ッサ５１８へのＦＡＵＬＴ信号（マイクロプロセッサ５１８への接続は図示していない）
をアクティブにするように構成されている。モータ駆動装置チップ７２８は、ＨＩＧＨ＿
およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号を受信すると必ずＦＡＵＬＴ信号をアクテ
ィブにする。これは、モータ駆動装置チップ７２８にＦＥＴ駆動装置信号をアクティブに
させ、その結果、不適当なＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲまたはアースが巻線へ接続される可能
性がある。ＦＡＵＬＴ信号は例えば、モータ駆動装置チップ７２８が、一つの巻線がＭＯ
ＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号とアースの両方に接続されているというデータを受信するとアク
ティブにすることができる。マイクロプロセッサ５１８は、ＦＡＵＬＴ信号の受信を、付
勢信号をモータに加える際の不良と認識し、適正な処置をとる。

また、モータ駆動装置および電流感知回路５１０は、三つのＨＩＧＨ側ＦＥＴ７３０を
有しており、そのそれぞれが相補形のＬＯＷ側のＦＥＴ７３２に直列で接続されている。
個々の巻線に付勢信号を供給する導体７３３は、ＦＥＴ７３２の電源端子に接続してある
。それぞれのＨＩＧＨ側ＦＥＴ７３０は、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号が存在する導体を
、ハンドピース３２または３３の内部の巻線のうちの一つに接続するためのスイッチとし
て機能する。それぞれの相補形のＬＯＷ側ＦＥＴ７３２は、ハンドピースの巻線をアース
に接続するためのスイッチとして機能する。

ＦＥＴ７３０および７３２のオン＼オフ状態は、モータ駆動装置チＰップ７２３からそ
れらのゲートに加えられたＦＥＴ駆動装置信号によって制御される。ＦＥＴ駆動装置信号
は、個々の負荷抵抗器７３４を介してＦＥＴ７３０のゲートに加えられる。ＦＥＴ７３０
のドレーンにある信号は、モータ駆動装置チップ７２８に戻されて、ＦＥＴ７３０のゲー
トに提供されるべき適正な信号の振幅を決定するための基準となる。ＦＥＴ７３０のドレ
ーンからの信号は、別々の抵抗器７３６を介してモータ駆動装置チップ７３０に戻される
。ＦＥＴ７３２のゲートにかかるＦＥＴ駆動装置信号は負荷抵抗器７３８を介してそこに
加えられる。

誘導子７４０は、各ＦＥＴ７３０のドレーンとそれに付随するＦＥＴ７３２と導体７３
３との接続点との間に接続されている。各誘導子７４０のインダクタンスは、モータフィ
ールドコイル組立体５８の一部である、付属の巻線のインダクタンスと比べると比較的小
さい。例えば、本発明の一部の実施形態では、各誘導子７４０のインダクタンスは、約０
．１から１０マイクロヘンリーであり、さらに好ましい形態では、約０．５マイクロヘン
リーである。

誘導子７４０は、ＦＥＴ７３０がオフで、相補形のＦＥＴ７３２がオンの時、転流周期
中に発達してしまうであろう高電流スパイクに対する抑制器として機能する。電流スパイ
クがこの瞬間に起きるのは、ＦＥＴの状態が移行する前に、電位が０ＶＤＣであるコンデ
ンサとしてＦＥＴ７３０が作動するためである。ＦＥＴ７３２の状態が変わる時にＦＥＴ
７３２は低抵抗導体となる。その結果、ＦＥＴ７３０の両端の電圧が迅速にチャージする
。ＦＥＴ７３２のオン状態の抵抗が低いため、この電圧により、比較的高い電流スパイク
が感知抵抗器７５４を介してアースへ流れる。誘導子７４０は電流スパイクの振幅を抑制
する。

導体７３３は、二組の分岐導体である、導体７４２および７４４に分かれている。導体
７４２は、ハンドピースが接続されている制御卓３８６の面上に設けられた第１のソケッ
トまで延在し、導体７４４は、ハンドピース３３が接続してある第２のソケットまで延在
している。導体７４２は、対応するソケット接点（図示せず）に、別々の継電器７４６を
介して接続されている。継電器７４６の開／閉状態は、

によって制御される。継電器７４６は、

がアクティブにされない限り、開状態になるように構成されている。導体７４４は、個々
の継電器７４８を介して対応するソケット接点に接続されている。継電器７４８は、

がアクティブにされたときにのみ閉じる。

また、導体７３３には、三本の追加の分岐導体７５０も接続されている。導体７５０は
、個々の巻線からのＷ１、Ｗ２、およびＷ３の戻りＥＭＦ信号をモータ駆動装置チップ７
２８に加えるときに通る導体として機能する。
図２１を見るとわかるように、モータ駆動装置および電流感知回路５１０の電流感知部
分では、ＦＥＴ７３２のドレーンとアースの間に抵抗器７５４が接続されている。抵抗器
７５４は、電流測定抵抗器として機能し、巻線が消費する電流を測定するときに通る。抵
抗器７５４の両端の電圧は、ＩＳＥＮＳＥ＋およびＩＳＥＮＳＥ−信号として測定する。

ＩＳＥＮＳＥ＋およびＩＳＥＮＳＥ−信号は、モータ駆動装置および電流感知回路の残
りの部分に加えられる。これについては、図２０Ａおよび２０Ｂに戻って説明する。ＩＳ
ＥＮＳＥ＋およびＩＳＥＮＳＥ−信号は、抵抗器７５８および７６０それぞれを介してプ
ログラム可能な増幅器７５６に加えられる。増幅器７５６は、1、２ ５または１０のゲ
インによってＩＳＥＮＳＥ信号を増幅することができる。（増幅器７５６がＩＳＥＮＳＥ
信号を増強する際に使用するゲインは変更され、それは、マイクロプロセッサ５１８から
増幅器７５６に印可されたＧＡＩＮ信号の関数である。）

プログラム可能な増幅器７５６からの出力信号は、固定ゲイン増幅器７６２の非反転入
力端子に加えられる。抵抗器７６４は、増幅器７６２の反転入力端子端子とアースの間を
連結し、抵抗器７６６は、増幅器７６２の出力端子と反転入力端子との間を連結する。本
発明のある実施形態では、抵抗器７６４と７６６は、増幅器７６２のゲインが１０となる
ように選択されている。

増幅器７６２からの出力信号は二つの位置まで分岐している。出力信号が分岐している
第１の位置は、モータ制御装置５０８の比較器６９２の反転入力端子である。従って、瞬
間増幅ＩＳＥＮＳＥ信号は、活動状態のハンドピース３２または３３が許容量を超える電
流を消費したかどうかを判断するために、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が比較
対象とする信号として機能する。増幅器７６２からの出力信号が加えられる第２の位置は
、２極バターワースフィルタ７６８である。バターワースフィルタ７６８は増幅したＩＳ
ＥＮＳＥ信号を平均し、ＡＶＥＲＡＧＥ＿Ｉ信号を生成する。ＡＶＥＲＡＧＥ＿Ｉ信号は
、活動状態のハンドピース３２または３３が消費する電流の測定値としてマイクロプロセ
ッサ５１８に加えられる。

適正なＣＣＦＴ制御装置と音声増幅器をバックライトおよびスピーカ制御装置５１４に
組み込むことができる（制御装置と増幅器は図示せず）。採用するのに適したＣＣＦＴ制
御装置のうちの一つとして、リニアテック製造のＬＴ１１８２ＣＳがある。主要制御装置
４９２からのＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳおよびＣＣＦＴ＿ＯＮ信号は、一般的に、ＣＣＦＴ制
御装置に直接加えられる。主要制御装置からのＣＯＮＴＲＡＳＴ信号は、表示画面６５２
へのコントラスト信号の印加を制御する平衡用回路に加えられる。システム３０のある形
態では、バックライトおよびスピーカ制御装置５１４の音声増幅器は、信号をスピーカ５
１３に加える前に、約５のゲインでＳＰＫＲ＿ＯＵＴ信号を増幅する。

ポンプ制御装置５１５には、適正なモータ制御回路が含まれている。このような回路の
一つに、ユニトロール製造のＵＣ３８２３制御装置がある。また、ポンプ制御装置５１５
は、ＰＵＭＰ＿ＳＥＮＳＥ信号を供給し、ポンプ４０がシステム３０に接続されているか
どうかを表すコネクタとしての役割を果たすように構成されている。

図２２では、システム３０の操作中にマイクロプロセッサ５１８が選択的に実行する指
示を含むＲＯＭ−ＰＬＡ５２８内に保存された主要モジュールをブロック図で表している
。入力／出力機能を実行し、割り込み機構および例外項目を処理し、システムを作動させ
るのに必要な他の細かい作業を実行する基本的なオペレーティングシステムは図示してい
ない。主要モジュール７８２は、一次モジュールである。主要モジュール７８２は、シス
テム３０を初期設定した時に最初に起動するモジュールであり、また、他のモジュールの
作動を選択的に制御するモジュールである。ＮＯＶＲＡＭ連絡機構７８４には、ハンドピ
ースＮＯＶＲＡＭ７２と、足踏スイッチ組立体４６内にある相補形のＮＯＶＲＡＭの中に
含まれるデータの検索を制御するソフトウェアの指示が入っている。ＥＥＰＲＯＭ連絡機
構７８６には、ハンドピース３２または３３の中のＥＥＰＲＯＭ７４からのデータの読み
出しとそこへの書き込みを制御する際に使用する指示が入っている。連絡機構モジュール
７８４および７８６は、ＮＯＶＲＡＭ７２とＥＥＰＲＯＭ７４それぞれの特定の仕様に従
ってデータを直列で検索および書き込みするように設計されている。従って、連絡機構７
８４および７７８６の特別な設計については、ここでは、これ以上詳しく説明していない
。

ＲＯＭ−ＰＬＡ５２８は、マイクロプロセッサ５１８が実行する三つの追加のモジュー
ルを含んでおり、それにより、制御卓３６がハンドピース３２または３３に正しい付勢信
号を印加する。速度設定モジュール７８８には、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を
生成するための指示が入っている。電流設定モジュール７９０には、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥ
Ｔ＿ＰＯＩＮＴ信号のような、マイクロプロセッサ５１８が生成する残りの主要な制御信
号を生成するための指示が入っている。第３のモジュールである、直接駆動モジュール７
９２には、制御卓３６を直接駆動モードで操作するように選択したときにマイクロプロセ
ッサ５１８がアクティブにする信号を生成するための指示が入っている。

図２３では、主要モジュール７８２の中に入っている指示に基づいて、マイクロプロセ
ッサ５１８が実行する工程段階を基本的に説明している。制御卓３６をまず起動すると、
初めにシステム初期設定工程７９４が実行される。システム初期設定工程７９４中は、マ
イクロプロセッサ５１８とシステムの他の構成要素は、初めの実行準備が整った状態にな
る。初期設定工程７９４中に、マイクロプロセッサ５１８は、表示装置入力／出力制御装
置５１２に対し、図２４に示したようなサインオン画像７９６を表示画面３７上に表示す
るように命令する。サインオン画像７９６にはシステムの使用者に提示したい初期情報を
含んでいる。

初期設定工程７９４を実行した後、マイクロプロセッサ５１８は、評価を行い、システ
ム３０を工程７９８で示したような保守モードにするかどうかを判断する。工程７９８は
実際には複数の工程を含む。初めに、サインオン画像７９６が提示されると、マイクロプ
ロセッサは、表示装置入力／出力制御装置５１２から受け取ったデータを見なおし、タッ
チスクリーン表示画面３７上に表示された二つの点線で示したボタン８００が押下された
かどうかを判断する。点線で示してあるボタン８００は、サインオン画像７９６の一部を
形成している実際に見える画像ではない。代わりに、外科医ではなく、サポート要員のみ
がこれらのボタンの存在を知っている。ボタン８００を押すと、マイクロプロセッサ５１
８は、保守コードを有する保守キーが制御卓３６の面上に設けられたソケットのうちの一
つに取り付けられているかどうかを評価する。保守キーは、ハンドピースモータハウジン
グ５０に類似した形状であり、制御卓３６のケーブルソケット５０４または５０６の中に
直接差し込む。ＮＯＶＲＡＭは、保守キーの中に包含されている。マイクロプロセッサ５
１８は、保守キーＮＯＶＲＡＭＷを読み出す。マイクロプロセッサ５１８が保守キーの中
のＮＯＶＲＡＭに有効なコードが入っていると判断すると、マイクロプロセッサは、主要
モジュールを終了し、工程８０２によって表されている保守モジュールに入る（保守モジ
ュールは示していない）。

制御卓３６が保守モードに入らない場合は、マイクロプロセッサ５１８は工程８０４で
表されているように、システムの定義に進む。工程８０４では、マイクロプロセッサ５１
８は、システムがどのように構成されているかを判断するために提示されている多数の信
号を読み出す。ハンドピースに関しては、マイクロプロセッサはまず、ＣＡＢＬＥ＿ｘ信
号の状態を見直して、ケーブル４３または４７が制御卓３６の面上に設けられた相補形の
ソケット５０４および５０６に連結されているかどうかを判断する。ケーブル４３または
４７がソケットに接続されている場合は、マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピース３
２または３３がケーブルの端部に接続されているかどうかを判断する。（まず、この評価
は、ケーブルを接続するのに適した状態であるか、ハンドピースがそこに取り付けられて
いるかについて、マイクロプロセッサ５１８がハンドピースのインターフェース５０２を
介して、マイクロプロセッサへのＨＰ＿１／２信号をアクティブにしたり、あるいは否定
することによって始まる。）本発明のある実施形態では、ハンドピースがケーブルに接続
されているかどうかの評価は、ＨＰ＿ＣＵＲ信号の状態を評価することによって行う。電
流が流れているということをＨＰ＿ＣＵＲ信号が示している場合は、この状態は、ハンド
ピース３２または３３が制御卓３６に取り付けられていると認識される。

ハンドピース３２または３３が制御卓３６に取り付けられている場合は、システム定義
工程８０４の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２
およびＥＥＰＲＯＭ７４に入っているデータを検索する。このデータの検索は、ＮＯＶＲ
ＡＭ連絡機構およびＥＥＰＲＯＭ連絡機構モジュール７８４および７８６の中に含まれる
指示に従って行われる。このデータは、ＨＰ＿ＲＥＣ信号の形式でマイクロプロセッサ５
１８に送られる。

システム定義工程８０４には、制御卓３６を構成するのに必要な付属データの検索も含
まれる。このデータには、ポンプ４０および足踏スイッチ組立体４６が制御卓３６に接続
されているかどうかの判断も含まれる。マイクロプロセッサ５１８が、足踏スイッチ組立
体４６が存在していると判断したら、マイクロプロセッサは、ＮＯＶＲＡＭ連絡機構モジ
ュール７８４にアクセスし、そのメモリ３２９から付属の足踏スイッチ組立体４６に対す
る構成データを検索する。このデータは、マイクロプロセッサ５１８がＦＳ＿ＲＥＣ信号
として検索する。また、システムの補助構成要素に関して現在の使用者が選択した設定が
読み出される。これらの設定には、表示装置３７の明度およびコントラスト、ポンプ４０
の速度、スピーカ５１３の音量およびライト‐アンド‐ウォータークリップ４５に取り付
けられた電球２４８の強さの選択などが含まれる。これらの設定は、システム定義工程８
０４の初期実行中に、制御卓３６を最後に使用したときの設定が保存されている表示装置
入力／出力制御装置ＥＥＰＲＯＭ６６２から検索される。

システム定義工程８０４が完了したら、マイクロプロセッサ５１８は、システム更新工
程８０６を実行する。システム更新工程８０６では、マイクロプロセッサ５１８は、シス
テム定義工程８０４中に受け取った情報に基づいて適正な制御信号を決定する。補助構成
要素に関しては、マイクロプロセッサ５１８は、ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ、ＣＯＮＴＲＡＳ
Ｔ、ＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、およびＳＰＥＡＫＥＲ＿ＯＵＴ、およびＣＣＦＴ＿
ＯＮ信号を確立する。これらの制御信号に対して適正なレベルを決定したら、アクティブ
にする必要のある信号はアクティブにされ、一方、後に必要となるであろう信号は保存さ
れる。例えば、ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳおよびＣＯＮＴＲＡＳＴ信号は、表示装置３７上に
あるすべての画像の表示を制御するために使用するため、すぐにアクティブにされる。Ｐ
ＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴおよびＬＩＧＨＴ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号は、反対に、これら
の信号を加える構成要素が作動するまで保存される。

システム更新工程８０６の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、制御卓３６に取
り付けたハンドピース３２または３３を実行するのに必要な適した演算を行う。これらの
演算には、図１４の速度‐トルクのグラフ４３８を表すデータ表の作成を含む。このデー
タ表は、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７４から検索したデータに基づいている。

また、マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２のタイムアウトフ
ィールド４４９から検索したデータを使用し、図２５のタイムアウトのグラフ８０８を表
すデータ表を作成する。このタイムアウトのグラフ８０８は、測定したモータ５２の速度
と、モータにＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴによって指定した値を超える電流が流れ
た後から、モータに付勢信号を加えてはならない時間との間の関係を表したグラフである
。タイムアウトフィールド４４９には、二つの作図ポイントを表すデータが含まれている
。第１は、低速点で、第２は高速点である。図２５に見られるように、モータが低速で運
転しているとき、その運転がタイムアウトになるべき時間は、高速で運転しているときよ
りも長い。グラフ８０８で示すように、第１の低速点より低い速度では、タイムアウト時
間は、第１の速度に対して指定した時間の長さである。第２の高速点より低い速度に対し
ては、時間は、第２の速度の時間である。

システム更新工程８０６の後、マイクロプロセッサ５１８は、使用者更新工程８１０（
図２３）を実行する。使用者更新工程８１０では、システム３０の状態に関する情報が使
用者に提示される。システム情報が提供される主要手段は、表示装置３７上に使用者時間
の画像８１２を提示することによる。これについては、図２６を参照しながら説明する。
画像を形成する個々の素子を生成するコマンドは、表示装置入力／出力制御装置５１２に
よって生成される。マイクロプロセッサ５１８は、使用者更新工程８１０中およびマイク
ロプロセッサが情報を表示しているその他の時間中に、実際に表示装置入力／出力制御装
置５１２への一般の画像表示コマンドを生成する。これらのコマンドに基づいて、表示装
置入力／出力制御装置５１２により、適当な画像が表示装置３７上に表示される。

使用者時間画像８１２には、システムの状態によって一組のボタン、アイコン、および
データラインが含まれる。画像８１２の右下の縁部に沿って、小さい画像が、ハンドピー
スが制御卓３６の相補形のソケットに接続されているかどうかを表している。ハンドピー
ス３２または３３が両ソケットに接続されている場合は、ボタン８１４および８１６が表
れてハンドピースがあることを示す。これで、使用者は、連結したソケットに対するボタ
ン８１４または８１６を押下することによって活動状態としたいハンドピースのうちの一
つを選択することができる。どちらのボタンも押さないと、それぞれのボタンは、ボタン
８１６のように３次元輪郭ＪＰ７２を呈し、ボタン内のハンドピース記号が白く表示され
る。ボタンを押すと、ボタン８１４のように平坦な輪郭を呈し、二つのソケットのうち、
どちらが活動状態のハンドピースかが一目瞭然となるようにボタンの中に表示されている
ハンドピースの記号は黒くなる。主要モジュール７８２は、さらに、マイクロプロセッサ
５１８に、活動状態のハンドピースを、表示されているものから非活動状態のものに切り
換えるためのめやすとしてＦＳ＿ＣＮＴＲ信号がアクティブであるかどうかを認識させる
指示を含んでいる。ハンドピースインターフェース５０２を介して選択したハンドピース
を制御卓３６に接続する必要がある場合は、ハンドピースを選択する手段に関わらず、マ
イクロプロセッサ５１８は、

を否定またはアクティブにする。

また、図示した使用者時間画像８１２は、補助ボタン８１７を含む。ボタン８１７は、
ハンドピース３２および３３に関して説明したように、システムによって付勢される可能
性があるが、ハンドピースデータを有するＮＯＶＲＡＭを含まないハンドピースがあるか
どうかを示し、またその活動状態を制御する。

制御卓３６にハンドピースが付いていないケーブル４３または４７の場合には、ここで
図２７に基づいて説明する「ケーブルのみ」の画像８２０によって表されているように、
「ケーブルのみ」のアイコン８１８が画面上に表示される。あるいは、本発明の別の形態
では、ソケットケーブルのみの状態は、ハンドピースの記号が表記されていないボタンと
して表される。ケーブルのみのボタンまたは足踏スイッチ４４ｄを押下すると、マイクロ
プロセッサ５１８は、大型の“ハンドピースが検出できません”と表されたアイコン８２
２を表示装置３７上に表示する。

図２６に戻るが、制御卓３６に接続されたハンドピース３２または３３に関連するボタ
ン８１４または８１６が押下されると、他の情報が使用者時間画像８１２の一部として表
示される。足踏スイッチ組立体４６が制御卓３６に取り付けられている場合は、足踏スイ
ッチのアイコン８２６が表示される。

ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５が、選択したハンドピース３２または３３に
取り付けられている場合、そしてこれらの補助構成要素がハンドピースと互換性がある場
合、マイクロプロセッサ５１８は、画像８１２にこれらの機能が利用可能であることを示
すボタン８２８および８３０を入れる。マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピースイン
ターフェース５０２からのＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号が、活動状態のハンドピースに対
して、ライト‐アンド‐ウォータークリップ４５の電球２４８がよい状態にあるというこ
とを表している場合にのみ、ボタン８２８、すなわちライトオプションボタンを表示させ
るということを認識しておく必要がある。ＬＩＧＨＴ＿ＳＥＮＳＥ信号が、電球２４８が
熱焼損していることを表している場合には、マイクロプロセッサ５１８は、表示装置入力
／出力制御装置５１２に、表示装置３７上に適正な不良メッセージを生成するように指示
する。ボタン８２８および８３０を押すと、それぞれ、電球２４８およびポンプ４０を、
それらと接続しているハンドピースの起動と共に作動させる。

ハンドピースが適正である場合は、ボタン８３２および８３４は、それぞれハンドピー
スが順方向あるいは逆方向に駆動できるかどうかを示す。ボタン８３２および８３４のう
ちの一つを押下することにより、ボタンが平らになり、そこに含まれている記号がボタン
８３４で示すように暗くなる。オプションボタン８３８により、使用者は、その使用者が
システム３０の補助構成要素を制御することができるようなスイッチを有する異なった画
面に切り換えることができる。オプション画面に関連するボタンにより、使用者は、表示
装置に表示された画像の明度とコントラスト、スピーカ５１３の音量、ポンプ４０が水を
供給する速度、およびライト‐アンド‐ウォータークリップ４５に付属の電球が発光する
光の強さなどを制御することができる。さらに、以後述べるように、特殊なオプション画
面により、外科スタッフは、個々の医者が実行する特殊な処置に対してカスタマイズした
、予め決められたシステム設定を入力することができる。

初めにオプションボタン８３８の起動することによって選択できるもう一つの機能は、
システム３０についての情報を提供する言語である。本発明のある形態では、これを使っ
て表示画面３７やスピーカ５１３の設定を選択できる場合、表示装置入力／出力制御装置
５１２は、一組のボタンとアイコンを表示し、それらによって使用者が表示装置３７に表
示する情報の言語を選択することができる。

ハンドピースによっては、その他のオプションの機能を有しており、使用者がハンドピ
ースの内部のモータが加速または減速する率を設定できる。最大加速率は、ＮＯＶＲＡＭ
データフィールド４４２に入っているデータに基づく。最大減速速度は、ＮＯＶＲＡＭデ
ータフィールド４４４に入っている。

また、使用者時間画像８１２は、活動状態のハンドピース３２または３３の名前を提供
する器具識別行８３９を含む。この名前は、ＮＯＶＲＡＭ７２のハンドピース識別子フィ
ールドから検索したデータに基づくものである。器具識別行８３９のすぐ下に表示される
のは、最大速度識別子８４０である。最大速度識別子８４０は、ハンドピース３２または
３３を作動できる最大速度を表すデータ行である。この速度は、表示装置３７上に表示さ
れる他の速度情報と同様に「先端速度」すなわち、ハンドピースの先端、駆動端の速度で
ある。ハンドピース内に動力伝達装置がある場合は、マイクロプロセッサ５１８は、ＮＯ
ＶＲＡＭ７２のギヤ比フィールド内に含まれるデータに基づいて適正な速度変換を行って
、外科スタッフに先端速度を表示する。

最大速度識別子８４０のすぐ左は、速度調整ボタン８４２である。速度調整ボタン８４
２により、医師が最大速度をリセットすることができ、それによってハンドピースの実際
の最大速度より下げて調整することができる。システム更新工程８０６中は、マイクロプ
ロセッサ５１８は選択的にハンドピースの最大速度を調整する。ハンドピースＮＯＶＲＡ
Ｍ７２のフィールド３８６、３８８および３９０から検索した限界データに従って、ハン
ドピースの最大速度を選択的に調整する。スライドバー８４３が速度調整ボタン８４２の
間に位置している。スライドバー８４３は、ハンドピースの最大速度を上げたり下げたり
することができる範囲の可視表示を外科医に提供する。

また、使用者更新工程８１０の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、表示装置入
力／出力制御装置５１２へ適正な信号を生成して制御装置５１２に適正なＳＰＥＡＫＥＲ
＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ信号を生成させ、スピーカ５１３が適正な音声信号音を生成できる
ようにする。あるいは、表示装置入力／出力制御装置５１２内の表示装置プロセッサ６５
４は、マイクロプロセッサ５１８から受信する画像作成コマンドに基づいて適正なＳＰＥ
ＡＫＥＲ＿ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ信号を自動的に生成するように構成することもできる。本
発明のある形態では、ボタンまたは足踏スイッチを押下するたびに、音声信号音を発し、
ボタン／スイッチを押下したことを聴覚で確認できるように構成されている。マイクロプ
ロセッサ５１８および表示装置プロセッサ６５４は協働して、新しい情報が表示装置３７
に表示されたとき、および／または特定の警告をシステムの使用者に提示しなければなら
ないと判断されたときには、また別の種類の音声信号音を生成する。

使用者更新工程８１０が実行されると、マイクロプロセッサ５１８は、図２３のモータ
スイッチオン工程８４４で表しているように、使用者が、選択したハンドピースの使用者
が今必要であるということを表すコマンドを入力したかどうかを判断する。この工程では
、マイクロプロセッサ５１８は、活動状態にあるハンドピースのオン‐オフスイッチの状
態、適正なＨＰ＿ＤＶＣ＿Ｘ信号、ＦＳ＿ＦＷＤ、およびＦＳ＿ＲＶＳ信号を見なおし、
これらの信号のうちのいずれかが、相補記憶装置の中のデータで指定した履歴現象のレベ
ルを超えているかどうかを判断する。これらの信号の状態がすべてその履歴現象、始動、
レベルを下回っている場合は、マイクロプロセッサ５１８は、省略形式のシステム定義工
程８０４を戻し、実行する。

工程８０４の省略形式では、マイクロプロセッサはそこに提示された信号を見直し、状
態が変わった信号があるかどうかを判断する。この見直しの一部として、マイクロプロセ
ッサ５１８は制御卓３６に取り付けたハンドピースのＮＯＶＲＡＭ７２に含まれる見出し
データを読み出す。比較の結果、見出しデータに変更がないことがわかると、同じハンド
ピースが制御卓３６にまだ取り付けられていると解釈する。見出しデータに変更があると
制御卓３６に新しいハンドピースが取り付けられたと解釈する。この後者のような状態が
存在すると、マイクロプロセッサ５１８はそのハンドピース用の百科辞典データを読み出
す。

この省略定義システム工程の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、使用者がシス
テム３０に加えた変更があれば、それを見直す。マイクロプロセッサ５１８は、表示装置
３７上に表示されているボタンがあれば、そのうちのどれが起動されたかを示す、表示装
置プロセッサ６５４からのデータメッセージの形式で、これらの変更に関する情報を検索
する。これらの変更には、器具の最高速度、表示の明度およびポンプの速度、活動状態に
する新しいハンドピースの選択、あるいは、クリップ４５の電球２４８のような装置の起
動などの変数の調整も含まれる。

ここで説明する本発明の形態では、主要モジュール７８４はさらに、足踏スイッチ４４
ｃを押下して、ＦＳ＿ＬＦＴ信号を連続的にアクティブにした場合、それは、関連するハ
ンドピースのオン／オフ状態に関係なくポンプ４０を起動するということを示すものであ
るとマイクロプロセッサ５１８に認識させる指示も含む。また、マイクロプロセッサ５１
８は、足踏スイッチ４４ｅを押下してＦＳ＿ＲＧＨＴ信号を連続的にアクティブにした場
合、それは、相補のハンドピースのオン／オフ状態に関係なく電球を起動するということ
を示すと認識する。スイッチ４４ｃおよび４４ｅを短時間押下すると、それは、ポンプと
電球それぞれをハンドピースの作動とともに起動するという単純なコマンドであると認識
される。

マイクロプロセッサ５１８が省略定義システム工程８０４を実行した後に、類似した省
略更新システムおよび使用者更新工程８０６および８１０がそれぞれ実行される。省略更
新システム工程８０６では、マイクロプロセッサ５１８は、生成したデータを適正に調整
してシステム３０の他の構成要素を制御する。例えば、ＦＳ＿ＬＦＴ信号を長時間受け取
った場合、マイクロプロセッサ５１８は適正なＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を生成
してポンプ制御装置５１５にポンプ４０を作動させる。使用者更新工程８１０では、マイ
クロプロセッサ５０８が、表示装置入力／出力制御装置５１２に適正なコマンドを生成し
、システムの状態におけるあらゆる変更に関して適正な画像を生成させる。

マイクロプロセッサが、工程８０４、８０６、８１０、および８４４の間でループを作
っているとき、言い換えれば、ハンドピースが作動してないとき、システム３０は、使用
者時間モードにあると呼ぶ。

モータスイッチオン工程８４４中にＨＰ＿ＤＶＣ＿ｘ、ＦＳ＿ＦＷＤおよびＦＳ＿ＲＶ
Ｓ信号の見直しの結果、外科医がハンドピースを作動したいとマイクロプロセッサ５１８
が判断したら、システム３０は、使用者時間モードから実行時間モードに移行する。この
移行は、工程８４６に示すように、マイクロプロセッサ５１８がハンドピースＥＥＰＲＯ
Ｍ７４の中のデータを再度読み出すことから始まる。ＥＥＰＲＯＭ７４の再読み出しは、
必要な作業である。なぜなら、後の説明から明白となるであろうが、そこに入っているデ
ータは、ＥＥＰＲＯＭを最初に読み出した後に更新される可能性があるからである。

ハンドピースＥＥＰＲＯＭ７４を読み出した後、マイクロプロセッサ５１８は、モータ
始動工程８４７を実行する。工程８４７では、マイクロプロセッサ５１８は、モータ制御
装置５０８への適正なＲＥＳＥＴおよびＥＮＡＢＬＥ信号を生成するため、正しいＨＩＧ
Ｈ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号がアクティブになり、モータ５２の初
期動作が始まる。これらの信号がアクティブになるのにかかる時間は、ＮＯＶＲＡＭ７４
のフィールド４４２から検索したデータに基づく。この操作の初期工程の間にモータが消
費する電流は、ＮＯＶＲＡＭ７４のフィールド４０２および４０３に含まれる電流レベル
のデータに基づいて監視される。

また、モータ始動工程８４７の一部として、マイクロプロセッサ５１８は、ＭＯＴＯＲ
＿ＰＯＷＥＲ＿ＯＮ信号、ＭＯＴＯＲ＿ＯＮ／ＯＦＦ信号をアクティブにして、ＦＯＲＷ
ＡＲＤ／ＲＥＶＥＲＳＥ信号を適正な状態にする。また、マイクロプロセッサ５１８は、
適正なＨＰｘ＿ＯＮ信号をアクティブにして、モータ駆動装置および電流感知回路５１０
の内部の正しい継電器７４６または７４８を閉じる。継電器７４６または７４８を閉じる
だけで、制御卓ソケットへの接続により、その関連するソケットの内部の接点に付勢信号
を加えることができるようになる。

モータ始動工程８４７後、マイクロプロセッサ５１８は、工程８４８で示すように、速
度および電流の設定の割り込みをオンにする。この割り込みにより、主要モジュール７８
２は、速度設定モジュールと電流設定モジュール７８８および７９０をそれぞれ選択的に
呼び出して実行することができる。ハンドピース３２または３３が作動している間は、ス
ピード設定モジュール７８８、電流設定モジュール７９０の中の指示が、図示していない
が、主要モジュール７８２に組み込まれた実行時間モジュールの中の指示とともにマイク
ロプロセッサ５１８によって実行される。割り込みを設定したら、マイクロプロセッサ５
１８は、制御卓３６の他の構成要素への信号を生成し、活動状態で、作動しているハンド
ピース３２または３３に適正な付勢信号を供給する。

初めてモータ５２が起動した時に、マイクロプロセッサ５１８が生成する主要な信号は
、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号である。なぜなら、これは、モータ制御装置５０
８がモータ速度を調整するために使用する信号だからである。ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯ
ＩＮＴ信号を確立するための指示は、速度設定モジュール７８８内に入っている。図２８
は、このモジュールの中に含まれている指示に基づいてマイロプロセッサ５１８が実行し
た工程工程を表している。マイクロプロセッサ５１８が実行する最初の工程は、未処理速
度読み出し工程８５６である。工程８５６では、マイクロプロセッサ５１８は、ハンドピ
ースに対してユーザが選択した速度を表す基本的なアナログ信号を読み出す。この信号は
、レバーアーム１８６の位置を監視する、ハンドピースの中のセンサ９４からの信号ＨＰ
＿ＤＶＣ＿ｘ信号の場合もある。あるいは、外科医が足踏スイッチ４４ａまたは４４ｂの
いずれかを押下した場合、この信号は、ＦＳ＿ＦＷＤまたはＦＳ＿ＲＶＳスイッチのいず
れかである場合もある。

工程８５８で未処理速度の信号を読み出したら、マイクロプロセッサ５１８は修正速度
信号を生成する。修正速度信号は、速度信号の送信元に付属のメモリから関数の係数を検
索して確立した修正関数を使って計算する。したがってセンサ９４が未処理のセンサ信号
の送信元である場合、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２のフィールド３７２〜３７６におけ
る係数は、修正関数の係数として使用する。ＦＳ＿ＦＷＤまたはＦＳ＿ＲＶＳ信号のいず
れかを未処理速度信号として使用する場合は、足踏スイッチ組立体３９２から検索した係
数は、修正関数で使われる。

さらに、修正速度信号は、伝達関数の中の変数として使用され、工程８６０で表すよう
な調整速度信号を生成する。この速度信号の二度目の補正は、システムエラーを最小限に
抑えるために実行するものであり、これにより、結果のＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ
信号が、ハンドピースに対して外科医が希望する速度を正確に表すようになる。伝達関数
によって確立する関係は、修正速度信号がモータを可能な最高速度（外科医が設定した最
高速度または規定値の最高速度のいずれか）で操作すべきであるということを示すと、モ
ータが実際にその速度で作動するような関係である。本発明のある形態では、この伝達関
数は、一次関数である。初めは、この関数の係数は、一つである。後に述べるように、ハ
ンドピースが作動を続けている間は、マイクロプロセッサ５１８は連続してこの関数の係
数を調整しつづける。

調整工程８６０の一部として、マイクロプロセッサ８６０はさらにＳＰＰＥＤ＿ＳＥＴ
＿ＰＯＩＮＴ信号を調整して、ハンドピースのモータ５２が、規定値（ＮＯＶＲＡＭ）ま
たはユーザ設定加速／減速率によって指定した率より高い率で作動しないように防ぐ。こ
の工程を実行するには、マイクロプロセッサ５１８は、ろ波したＴＡＣＨＯＭＥＴＥＲ信
号に基づいてユーザ速度をモータの実際の速度と比較する必要がある。

修正速度信号を伝達関数に加えた結果、生成された調整速度信号は、マイクロプロセッ
サ５１８によりＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号として出力される。そして、モータ
制御装置５０８は、ＨＩＧＨ＿およびＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号のアクティ
ブ化を、部分的にこの信号の振幅に基づいて制御する。

マイクロプロセッサ５１８は、工程８６２に示すように、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩ
ＮＴ信号が、モータをＮＯＶＲＡＭ７２のデータ検索フィールド３８８から指定した最低
、失速、速度を下回って運転するように示しているかどうかを判断する。この比較の結果
が、モータを失速速度より上回る速度で運転するように示している場合は、終了工程８６
４で示しているように速度設定モジュール７８８の実行は終了する。

しかし、工程８６０の比較の結果、モータを失速速度より下で実行するように示してい
る場合は、マイクロプロセッサは、工程８６６で速度設定および電流設定割り込みをオフ
にする。この工程には、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号をゼロにする工程も組みこ
まれている。

次に、マイクロプロセッサ５１８は、工程８６６で示すように、モータ制御装置５０８
へのＢＲＡＫＥ信号の適正な設定をアクティブにする。モータ制御装置５０８は、ＢＲＡ
ＫＥ信号のアクティブ化に基づいて、ＨＩＧＨ＿およびｌＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯ
Ｌ信号を起動させ、モータ５２を命令により停止させる。マイクロプロセッサ５１８がＢ
ＲＡＫＥ信号をアクティブにする率は、ＮＯＶＲＡＭ７２の制動制御フィールド４４４か
ら検索したデータに基づく。

制動信号が一度アクティブになると、マイクロプロセッサ５１８は、終了工程８６４へ
の移行によって示されるように、速度設定モジュール７８８内の指示の実行を終了する。
この時点で、制御卓は、図２３のフローチャートの工程８８９で示すように、実行時間モ
ードを終了し、使用者時間モードに戻る。マイクロプロセッサが実行する次の工程は、モ
ータスイッチオン決定工程８４４である。

上記の速度設定モジュール７８８は、ユーザが入力したコマンドが、最低失速速度を超
えてハンドピースを運転するように指示しているかどうかを判断する前に、ＳＰＥＥＤ＿
ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を再計算し、アクティブにするように構成されている。この構成
の利点は、ユーザが入力した速度コマンドを正確に表すＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ
信号を敏速に生成できるという点である。その後の判断により、使用者が実際はハンドピ
ースを作動していないということが発覚しても、比較的短い間低いＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿
ＰＯＩＮＴ信号をアクティブにしたことでその後のハンドピースの制動に悪影響を及ぼす
ことはない。

電流設定モジュールの実行に基づいてマイクロプロセッサ５１８が実行する工程段階に
ついて、図２９を参照しながら説明する。初めにマイクロプロセッサ５１８は読み出し工
程８７２に入る。読み出し工程８７２では、マイクロプロセッサ５１８は、調整速度信号
、外科医設定または規定値最低速度信号、モータ速度、およびモータの消費電流を読み出
す。

このモータ速度は、マイクロプロセッサ５１８が実行する他のすべてのモータ速度の計
算と同様、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２のタコメータろ波フィールド４４８に含まれる
係数によってろ波され、受信したタコメータ信号に基づいているということを理解してお
く必要がある。同様に、この、そして他のすべての電流読み出しは、電流ろ波フィールド
４４６に含まれる係数によってろ波された、モータ駆動装置および電流感知回路５０８か
らのＡＶＡＲＡＧＥ＿Ｉに基づいている。

必要なデータを読み出したら、マイクロプロセッサは、工程８７４を実行して、調整速
度信号を生成するのに使用する伝達関数の係数自体を調整すべきかどうかを判断する。工
程８７４では、最初の判断は、調整速度信号が、使用者がそのモータを最大速度で運転す
るよう指示していることを表しているかどうかに関して行われる。使用者がそのようなコ
マンドを出しているのであれば、モータの消費電流をＮＯＶＲＡＭ７２の最大モータ電流
フィールド４０４の中に入っている電流の規制値と比較する。消費電流が指定した最大電
流値より低い場合は、マイクロプロセッサ５１８は伝達速度係数更新工程８７６に進む。
これら二つの判断のうち、いずれかが否定された場合は、工程８７６は実行されない。

伝達関数係数更新工程８７６では、工程８６０の中の調整速度信号を生成するのに使用
する伝達関数の係数が更新される。特に、修正速度信号がモータを最大速度で運転するこ
とを示していると仮定した場合、係数が改訂されてモータを最大速度で作動させるための
調整速度信号を生成する。このように伝達関数の係数を連続して調整することにより、制
御卓３６の個々の変化に起因するハンドピースの制御における変化を最低限に抑えること
ができる。この更新は、連続的に行われるため、制御卓の温度の変化によって起こる制御
卓３６内の構成要素の特性の変化も補償することができる。この係数がどのようにして更
新されるかについての、さらに詳しい説明は、参照のために本明細書に引用している米国
特許第５ ５４３ ６９５号で説明している。

工程８７６の後、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴおよびＧＡＩＮ信号設定工程８７
８が実行される。工程８７８では、マイクロプロセッサは、まず、現在の運転速度に基づ
いて、モータ５２が消費すべきピーク電流を決定する。この決定は、まず、その速度に基
づいてモータにかけるべき最大トルクを決定することによって行う。この最大トルクは、
図１４に示す速度／トルクのグラフ４３８の表示を含むデータ表を参照することによって
決定される。最大トルクが決定すると、同等の最大電流が二次方程式に基づいて算出され
る。この係数に対する係数は、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２の中のトルク‐電流フィー
ルド４０６〜４１０に入っているものである。

次に、マイクロプロセッサ５１８は、計算した最大電流に基づいてＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥ
Ｔ＿ＰＯＩＮＴおよびＧＡＩＮ信号を確立する。モータが比較的小さい電流を必要とする
状態で、比較的高速で作動している場合は、マイクロプロセッサ５１８は比較的低いＰＥ
ＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を生成する。相補的なＧＡＩＮ信号は、プログラム可
能な増幅器７５６に、抵抗器７５４の両端で測定した基本電流測定値をかなり増幅せしめ
るものである。反対に、モータが比較的大きいトルクを生じ、かなりの電流を消費する場
合は、マイクロプロセッサ５１８はＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号を比較的高く
設定する。相補のＧＡＩＮ信号は、基本電流信号の増幅があったとしてもほとんど行われ
ないように設定される。

次に、マイクロプロセッサ５１８は工程８７９に進み、ＴＩＭＥ＿ＯＦＦ信号を設定す
る。この工程は、図２５のの速度／タイムアウトのグラフ８０８の表示を含むデータテー
ブルを参照することによって実行される。モータの現在速度の参照に基づいて、また、こ
のデータ表を参照することによって、モータがＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号に
よって指定した値を超える電流を消費している場合に、マイクロプロセッサは、モータ５
２に対して適正なタイムアウト時間を決定する。この時間を表すＴＩＭＥ＿ＯＵＴ信号は
、モータ制御装置５０８へ送られる。

次に、マイクロプロセッサは、工程８８０を実行し、ＲＥＳＩＳＴＯＲ＿ＣＯＭＰＥＮ
ＳＡＴＩＯＮ信号の状態を確立する。モータ制御装置５０８に関連して述べたように、抵
抗器７２１は速度帰還系制御ループの外部インピーダンス通信網に選択的に接続される。
抵抗器７２１のこの通信網への接続は、ハンドピースモータ５２の速度の関数である。

本発明の一つの好ましい形態では、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２の抵抗器補償フィー
ルド４５０には、いつ、抵抗器７２１をそれに付随する外部インピーダンス通信網に接続
／切断するべきかに関して、相補系のハンドピースに対する二つの速度設定が入っている
。第１の速度設定は、抵抗器をモータ速度が上がるに従って、いつ抵抗器を接続／切断す
るかを表す。第２の速度設定は、モータ速度が低下するに従って、いつ抵抗器を接続／切
断するかを表す。これらの別々の速度設定は、一般的には、同じではない。工程８８０で
は、マイクロプロセッサ５１８はモータの現在の速度、過去の速度およびフィールド４５
０に入っている速度設定を見直す。この情報に基づいて、マイクロプロセッサ５１８はＲ
ＥＳＩＳＴＯＲ＿ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮを適当であるとして、アクティブにするか、
否定する。このように、マイクロプロセッサ５１８は、速度ループ補償の外部インピーダ
ンスを実時間調整し、複数の速度を最適な速度ループに安定させる。これにより、制御卓
３６は、制御卓が速度制御を安定させることができる速度範囲を広めることができる。

抵抗器補償工程８８０の実行は、電流設定モジュール７９０内に入っている指示の実行
を完了する。そして、マイクロプロセッサは、終了工程８８２への移行で示すように、こ
のモジュールを終了する。

システム３０が実行時間モードである場合、主要モジュール７８２の実行時間モジュー
ルも実行できる。このサブモジュールは、二つの工程、すなわち、図２３のフローチャー
トに示すような工程８８６および８８８で表している。工程８８６は、実行時間更新シス
テム工程である。工程８８６では、マイクロプロセッサ５１８はシステム３０の操作に最
も危険な状態を表す信号を監視する。これらの信号には；モータの速度を表すＴＡＣＨＯ
ＭＥＴＥＲ信号；ＡＶＡＲＡＧＥ＿Ｉ信号；４０ＶＣＤ信号；起動したハンドピースの内
部の装置が消費するバイアス電流を表すＨＰ＿ＣＵＲ信号；使用者が設定可能なモータ最
大速度に対して加えられた調整を表す信号、および表示装置３７の温度を表すＤＩＳＰＬ
ＡＹ＿ＴＥＭＰ信号などがある。システム更新工程８８６中は、起動したハンドピース内
の装置の信号が速度制御を確立するのに使用されていない場合、マイクロプロセッサ５１
８はこれらの信号を監視する。例えば、これらの装置のうちの一つが上記の温度検出器９
６である場合、相補のＨＰ＿ＤＶＣ＿ｘ信号は、工程８８６を実行している間中監視され
る。

また、工程８８６の間、マイクロプロセッサ５１８は、必要に応じて、監視した信号に
応答する。例えば、外科医がハンドピースに対する最高速度を調整した場合、主要制御装
置４９２に対して内部の最高速度設定が行われる。ＤＩＳＰＬＡＹ＿ＴＥＭＰ信号が表示
温度の変化を表している場合は、ＣＯＮＴＲＡＳＴおよびＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ信号に対
して適正な調整を行い、表示装置３７上の画像を一定に保つ。

工程８８６に続き、マイクロプロセッサは実行時間使用者更新工程８８８を実行する。
初めに、システム３０が使用者時間モードから実行時間モードに移行するとすぐに、表示
装置入力／出力制御装置５１２は、図２６に示す８１２の使用者時間の画像からここで図
３０に基づいて説明する実行時間画像８９０に切り換えるように指示を受ける。実行時間
画像８９０には、ハンドピースが作動しているときに重要だと外科医が考える情報のみが
入っている。図示した形態の画像８９０では、この情報は、単にハンドピースの実際の速
度とハンドピースの最大モータ速度を調整するのに必要なボタンだけである。図３０を見
るとわかるように、画像８９０は使用者時間画像８１２上に表示された最高速度表示８４
０より大きく、画面の幅を実質的に占有する速度表示８９２を有している。速度表示の寸
法が大きくなり、表示装置３７から実質的に他のすべての画像を除去したことにより、ハ
ンドピースの実行時間速度を読み取るのに必要な努力が最低限ですむ。

実行時間使用者更新工程８８８の大多数を実行している間にマイクロプロセッサ５１８
が行う主要なタスクは、適正なコマンドを表示装置入力／出力制御装置に送り、モータ速
度を実時間で表示することである。マイクロプロセッサ５１８が監視する他の信号が、使
用者が通知されるべき他の構成要素の状態が変更されたことを表している場合は、他の適
正なコマンドは、表示装置入力／出力制御装置５１２に送られる。例えば、ＨＰ＿ＤＶＣ
＿ｘ信号が、ハンドピースが過度に温まっていることを表している場合、マイクロプロセ
ッサ５１８は、表示装置入力／出力制御装置５１２に適正な警告画像を提供し、適正な警
告音を出すように指示する。

使用者時間モードに戻る工程８８９中に、マイクロプロセッサ５１８が実行する処理工
程についてここで詳しく説明する。工程８９０の一部として、マイクロプロセッサ５１８
は、ＥＥＰＲＯＭ連絡機構モジュール７８６にアクセスし、ハンドピースの新しい使用履
歴を反映するハンドピースＥＥＰＲＯＭ７４に書き込む。さらに、マイクロプロセッサ５
１８は、表示装置入力／出力制御装置５１２に実行時間画像８９０の作成を停止し、使用
者時間画像８１２の生成に戻るように指示する。

本発明のシステム３０が実行時間モードに入ると、実行時間モジュール工程８８６およ
び８８８の実行は、実行した主要処理工程である。速度設定および電流設定モジュール７
８８および７９０内に含まれる指示の実行は、それぞれ割り込み実行として起こる。しか
し、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号はできるだけ頻繁に更新することが重要である
。従って、本発明の好ましい形態では、割り込みは、速度設定モジュール７８８内の指示
が５ミリ秒ごとに呼び出されて実行されるように設定されている。残りのモータ制御信号
、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、ＧＡＩＮ、ＴＩＭＥ＿ＯＦＦおよびＲＥＳ＿ＣＯ
ＭＰ信号は、頻繁に更新する必要はない。従って、割り込みは、電流の設定点モジュール
７９０内の指示が、約５０ミリ秒ごとに呼び出されて実行されるように設定される。実行
時間モジュールの工程８８６および８８８はあまり頻繁に実行する必要ななく、これらの
工程は、１５０から５００ミリ秒ごとに呼び出されるだけである。本発明のある好ましい
形態では、工程８８６および８８８は約２００ミリ秒ごとに実行される。

上記の処理がすべて確実に行われるようにするため、本発明の好ましい実施形態では、
速度設定モジュール７８８に入っている指示を実行するのに、約２ミリ秒かかり、電流設
定モジュール７９０の中に入っている指示を実行するのに、約１５ミリ秒かかり、主要モ
ジュールの工程８８６および８８８を実行するには、約６０ミリ秒かかるように構成され
ている。まとめると、これにより、２００ミリ秒ごとに、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮ
Ｔ信号は４０回更新され、残りもモータ制御信号は、４回更新され、残りのシステム制御
信号は１回更新されることになる。このＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号の迅速な更
新により、モータ制御装置５０８に提示される信号の変更が本質的にアナログ表示される
。

上記のように、あるオプションのシステム３０により、外科医は、特定の医療処置に対
して個々の外科医が好むようにシステム設計の表示を保持することができる。この情報は
、表示装置入力／出力制御装置ＥＥＰＲＯＭ６６２の中に保存され、システムが使用者時
間モードになっているときに選択的に検索される。図３１は、オプションボタン８３８と
、図示していないが、他の適正なボタンの押下に基づいて表示画面３７上に示される外科
医セレクタ画像８９６を表したものである。

外科医セレクタ画像８９６には特定の外科医と特定の外科的処置の両方を識別するスク
ロール行８９８が組みこまれている。スクロール行８９８の右側のボタン９００を操作す
るとシステムの中に保存してある外科医／外科的処置の一覧を表示する。スクロール行８
９８の左にある医者選択ボタン９０２を押下して、表示された外科医／手順に対してその
外科医の好みを入力する。外科医選択ボタン９０２を押すと、マイクロプロセッサ５１８
は、表示プロセッサ６５４を介してＥＥＰＲＯＭ６６２から選択した保存設定を検索する
。

新しい外科医／処置に対する設定を入力する場合は、新しい外科医９０４ボタンを押下
する。新しい外科医ボタンの押下により、キーボードが表示装置３７上に表示され、外科
医／処置についてのデータの識別を入力することができる。そして、処置の最後に、医者
が確立した設定を保存する。これらの設定は、使用者時間へ戻る工程８８９の一部として
最初に保存してもよい。ボタン９０６を押すと、特定の外科医／処置に対する記録を消去
する。ボタン９０８は、外科医／処置識別子を編集する必要がある場合に押下する。

通常、処置を保存した外科医の場合、その処置を再び実行した後、その医者が入力した
新しい設定は保存される。処置ロックボタン９１０の押下により、このシステムはこの保
存した設定の自動書き換えとの接続を停止する。

直接駆動制御装置７９２には、マイクロプロセッサ５１８は、上記のモータ駆動モード
とは逆の直接駆動モードで作動しているハンドピースに付勢信号を供給する必要があると
いうことを示すソフトウェアの指示が入っている。これらの指示が実行されると、ＦＥＴ
７３０の転流周期と、ＦＥＴ７３２の使用周期は、Ｗｘ信号として受信した戻りＥＭＦパ
ルスとは関係なく、マイクロプロセッサによって直接制御される。従って、ハンドピース
の中に制御卓によって生成された高電圧（４０ＶＤＣ）低電流（１０Ａｍｐ）信号を一部
の外科用器具で使用する低電圧（１０ＶＤＣ）高電流（４０Ａｍｐ）信号に変換するため
の変換器を組み込むことも可能である。このような変換は、直接駆動制御装置モジュール
７９２に、モータ制御装置５０８によって確立した切断および使用周期を調整するための
指示を入れることによって可能になる。モジュール７９２の中の指示は、相補形のハンド
ピース用のＮＯＶＲＡＭ７２に保存した適正な指示コマンドに基づいて実行される。

従って、ハンドピースが本発明のシステム３０の相補形制御卓３６に接続されたとき、
主要プロセッサは、まず、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２の中に保存したデータを読み出
して、ハンドピースを、駆動信号がモータから供給された帰還系信号に基づいて生成され
るモータ駆動モードで駆動するか、戻りＥＭＦ信号で駆動するか、あるいは直接駆動モー
ドで駆動するかを決定する。

ハンドピースがモータ駆動モードで駆動される場合は、主要制御装置４９２は、相補形
の組立部品が必要なＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ、ＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＴ
、ＧＡＩＮ、ＲＥＳ＿ＣＯＭＰおよびＴＩＭＥ＿ＯＵＴ信号を生成して適正な付勢信号が
ハンドピース内のモータの巻線に印加されるようにする。モータのトルクが所定の速度に
対する最大トルクを下回る限り、モータ制御装置５０８およびモータ駆動装置および電流
感知回路５１０は正しい信号をアクティブにしてモータの巻線を＋４０ＶＤＣレール４９
８とアースに接続する。この接続の実際のタイミングは、さらに、モータからの戻りＥＭ
Ｆ信号が受け取られるときまでに調整される。適正な速度帰還系制御は、速度帰還系制御
ループに接続された外部インピーダンス通信網のインピーダンスを調整するＲＥＳＩＳＴ
ＯＲ−ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ信号によって維持される。

比較器６９２は、選択的に増幅したＩＳＥＮＳＥ信号をＰＥＡＫ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩ
ＮＴ信号と比較してモータが生成したトルクがその確立した最大値を超えるかどうか決定
する。このような状態になると、比較器６９２からの出力信号は状態を変える。モータ制
御チップ６８６は、比較器信号の状態の変更をＬＯＷ＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号の
アクティブ化を否定するコマンドとして解釈する。これらの信号のアクティブを否定する
時間の長さは、ＴＩＭＥ＿ＯＵＴ信号の関数である。

制御卓３６は、作動しているハンドピースの内部温度も監視する。この温度が選択した
レベルを超えたら、適正な警告メッセージおよび／または上書き要求が表示装置３７上に
表示される。

本発明の外科用機器システム３０は各ハンドピースの操作パラメータに関する情報がハ
ンドピース内のメモリ７２および７４の中に保存されるように構成されている。システム
が初期設定されるとき、制御卓３６は、このデータを読み出し、適正な付勢信号をハンド
ピースに供給するよう構成する。従って、本発明のシステム３０により、付勢信号を１０
ＲＰＭの低速から１００，０００ＲＰＭの高速で回転でき、２０ワットから５００ワット
までの電力規定を有するモータのついたハンドピースに送るのに使用することができる単
体の制御卓３６を提供することができる（この上限は、適正な電力供給モジュール４９４
が取り付けられていると仮定したものである）。そのような広い範囲の機器に使用できる
単体の制御卓を提供することができることにより、複数の制御卓を準備しなければならな
いことによるコストや手術室の混乱を除去することができる。

また、制御卓３６は、ハンドピースの内部のモータを作動させるのに必要な付勢信号を
供給するだけでなく、ハンドピースへ直接駆動付勢信号を送ることができる。これにより
、さらに、システム３０に組みこむことができるハンドピースの数や種類が増え、さらに
、準備しなければならない追加の制御卓の数を減らすことができる。

さらに、制御卓３６は、ハンドピースの内部のメモリ７２、および７４を読み出すこと
によって、自動的にハンドピースのモータが駆動されるべき最高速度とハンドピースが消
費することができる電流に関する制限値を確立する。これにより、人間の過ちによって、
制御卓３６をモータの過励振やハンドピースによる過度の電流の消費につながる付勢信号
を加える結果となるように構成してしまう可能性をなくすことができる。こうした状態は
、両方とも、誤って患者や、そのハンドピースで作業している外科医の手を傷つけてしま
う恐れがある。

本発明のもう一つの機能は、それぞれのハンドピースを付属の装置と簡単に連結するこ
とができるという点である。ハンドピースは、例えば、ハンドスイッチ３９および／また
はライト‐アンド‐ウォータークリップ４５に取り付けることができる。これらの付属品
は両方とも、ハンドピースから完全に取り外すことができる；すなわち、ハンドピースは
、付属品の取り付けが容易に行えるようにするための取り付けタブを有していない。従っ
て、一台のハンドピースを、円滑な、円筒形の器具を使うのを好む者も、付属品を取り付
けて作業するのを好む者も共に使用することができる。本発明のこの機能により、ハンド
ピースで作業する外科医の個人的な好みを取り入れるために異なったハンドピースを提供
する必要性をなくすことができる。このハンドピースに異なった付属品を永久的に取り付
ける必要性をなくしたことにより、さらに、手術室の設備のコストを減らすことができる
。

さらに、本発明の着脱可能なハンドスイッチ３９では、スリップリング１８４によって
、ケーブル４３がそこに接続されたときに、スイッチがハンドピース３２の後部上に取り
付けられることがないように防ぐ。スリップリング１８４と一体構造のタブ１９６はハン
ドスイッチ３９がハンドピース３２の前端上に滑らないような寸法になっている。従って
、本発明のこれらの機能により、ハンドスイッチ３９がハンドピース上に取り付けられる
ことはなく、ケーブル４３が取り付けられる。ケーブル４３はハンドピース３２から取り
外さなければならない。従って、ハンドスイッチ３９を取り付ける工程中に、磁石１９０
が誤ってホール効果検出器９４に近接する位置に移動した場合でも、ハンドピース２３は
制御卓３６から取り外されているため、ハンドピースが誤って起動してしまう可能性をな
くすことができる。システム３０を操作するためには、ケーブル４３を正しくハンドピー
スに接続しなければならない。ケーブル４３を正しく接続するためには、タブ１９６が相
補形状の溝穴１８５の中に収容されなければならない。これらの機能により、一度システ
ムを正しく構成してしまえば、ハンドスイッチ３９がハンドピース３２とずれてしまうよ
うなことはない。

さらに、本発明では、各ハンドピース内のオン／オフ／速度ホール効果検出器によって
アクティブにされた出力信号の特性に関するデータはハンドピースの中に保存される。こ
れにより、制御卓３６がハンドスイッチ磁石１９０の磁束における偏差を調整するために
必要な信号処理調整を行うことができるため、異なる着脱式のハンドスイッチ３９を設け
たハンドピースを使うことが可能になる。

同様に、足踏スイッチ組立体４６の中にメモリ３２９を取り付けることにより、足踏ス
イッチ組立体と制御卓３６を同様に置き換えることができる。

本発明のもう一つの特性は、ハンドピースには、内部温度検出器を設けることができ、
ハンドピースの内部のＮＯＶＲＡＭ７２には、受け入れ可能なハンドピースの操作温度に
関するデータが入っている。これにより、いずれかのハンドピースの操作温度が、その特
定のハンドピースにおける通常の温度を超えた場合に、制御卓が警告メッセージを出し、
過剰に温度が上がってきた場合には、ハンドピースにかける電力を減らし、そして／また
はハンドピースを停止させるようにシステムを構成することができる。本発明のこの機能
により、使用法または故障によって、ハンドピースが過熱した場合でも、それを持ってい
る人の手をやけどさせる可能性が低い。

さらに、本発明のハンドピースを、ハンドピース３２に関して述べたように、温度検出
器９６と巻線５８と前軸受け組立体６４の間に短い熱伝導性経路を設けることができる。
例えば、本発明の一部の形態では、温度検出器９６は、巻線５８に関しては、１００ｍｓ
ｌ（２．５４ｍｍ）未満であり、さらに好ましくは、その巻線から約２０乃至５０ｍｉｌ
ｓ（０．５０８乃至１．２７ｍｍ）である。温度検出器９６は、同様に前軸受け組立体６
４から５００ｍｉｌ（１２．７ｍｍ）であり、さらに好ましくは軸受け組立体から３００
乃至４００ｍｉｌ（７．６２乃至１０．１６ｍｍ）未満である。ハンドピース２３が落下
した場合、ハンドピースを操作した際に容易に検知できなかったとしても、この前軸受け
組立体６４にずれが起きる。この、または他の不良の結果、巻線５８は迅速に過熱する。
この軸受け組立体がずれると、ハンドピースを起動した際に、巻線５８および／または軸
受け組立体６４がかなり過熱する恐れがある。しかし温度検出器９６が巻線５８および軸
受け組立体６４に比較的近い位置に設置してあることにより、制御卓表示装置３７を介し
てハンドピースが過熱していることを敏速に表示することができる。これにより、過剰な
、怪我または構成要素の不良につながる熱が生成される前に、ハンドピースを使用してい
る者に、不良についての表示を提供することができる。

ハンドピースの内部のＥＥＰＲＯＭ７４は、ハンドピースが作動していた合計時間を表
す。この情報を容易に得ることができるため、ハンドピースの保守の担当者にとって、ハ
ンドピースが保守検査を受けなければならないかどうかを判断するのに都合が良い。ＥＥ
ＰＲＯＭ７４の中の情報は、特定のハンドピースがまだ保証期間内であるかどうかを判断
するための基礎としてハンドピースの製造元が使用することもできる。

ＥＥＰＲＯＭ７４は、ハンドピースの内部の最高温度に関するデータを保存することが
できるため、ハンドピースが消費する最大電流およびハンドピースが消費する合計電力も
、ハンドピースの保守要員にとって、ハンドピースが正常に機能しているかどうかを判断
する再に役に立つ。

本発明のシステム３０の制御卓３６は、単に、付勢信号規定が異なるハンドピースの操
作を調整するだけではない。制御卓は、さらに、外科用器具と関連してしばしば使われる
付属部品、灌注ポンプ４０および照明電球２４８を統合して制御する。この統合制御によ
り、手術室に追加の制御装置を準備する必要性がなくなる。

本発明の制御卓３６のもう一つの機能は、ハンドピースに電力が不本意にかからないよ
うに防ぐための三つの安全スイッチを備えているということである。ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷ
ＥＲ付勢信号を交直変換器４９４からハンドピースのポートへ加えるには、まず、ＭＯＴ
ＯＲ＿ＰＯＷＥＲ＿ＯＮ信号をマイクロプロセッサ５１８でアクティブにしなければなら
ない。そして、ＭＯＴＯＲ＿ＯＮ信号は、規定値であるＯＲゲート６９８によるＨＩＧＨ
＿ＳＩＤＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ信号の否定が行われないようにマイクロプロセッサ５１８に
よってアクティブにしなければならない。最後に、ＦＥＴ７２８がオンになっていても、
関連する継電器７４６または７４８が必須のＨＰｘ＿ＯＮ信号をアクティブにすることに
よって閉じている場合は、ＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ信号は、ハンドピースのソケットに加
えられるだけである。この冗長により、制御卓３６が誤ったＭＯＴＯＲ＿ＰＯＷＥＲ付勢
信号をハンドピースに印加する恐れがなくなる。

本発明のもう一つの特性は、ＦＥＴ７３０および７３０の状態が移行した結果、インダ
クタ７４０により、ＦＥＴ７３２が消費する電流の規模が実質的に減るという点である。
この消費電流の低減により、本来なら電流検知回路が測定してしまう明らかに過剰な消費
電流を補償するためにモータ駆動装置および電流検知回路５１０の電流感知部にフィルタ
を設けたり、あるいは主要制御装置４９２にソフトウェアフィルタを設けたりする必要が
なくなる。

本発明のシステム３０の制御卓３６は、さらに、ハンドピースへの付勢信号のアクティ
ブ化を否定する過剰電流消費後のタイムアウト時間を、制御卓をあるハンドピースととも
に使用するように構成する工程の一部として設定するように構成されている。モータ制御
装置５０８のこうした調整能力により、制御卓３６に異なった動力操作規定を有するハン
ドピースを取り付けて使用する能力を高めることができる。

本発明のもう一つの特性は、制御卓３６により、外科医が第１のハンドピースから第２
のハンドピースに迅速に交換することができるという点である。外科的処置をできるだけ
迅速に行うことができるため、手術部位が感染する可能性がある時間や、あるいは患者が
麻酔状態でいなければならない時間を短縮することができる。また、本発明のシステム３
０により、外科医がハンドピースモータ５２の加速または減速する率を設定することが可
能になる。

これまで、本発明の特定の実施形態について述べてきたが、本発明は、ここで特に説明
したもの以外の代替の構成要素を使用しても実施できるということは、本発明の説明から
も明らかである。例えば、ハンドピースの動作寿命中に起きた事象についてのデータを保
存するために、必ずしもＥＥＰＲＯＭの付いたハンドピースを使用しなくてもよいという
ことは明らかである。同様に、ハンドピースの内部の不揮発性メモリに、必ずしも本発明
の形態で説明したようなデータをすべて入れなくてもよい。例えば、本発明のある形態で
は、ハンドピースのモータが作動できる最大速度と、モータが消費するべき最大電力に関
する最低量のデータのみ入れればよいものもある。あるいは、本発明のある実施形態では
、ここで説明したものとは異なるデータを保存したハンドピースメモリを設けたほうが好
ましいものもある。

例えば、図３２に示すように、ハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２に一組の付属品ヘッドフ
ィールド９２０を設けることもできる。このフィールド９２０は、ハンドピース内に備え
られて、これに相補型付属ヘッドの取り付けが必要である。この付属品ヘッドには、ハン
ドピース内のモータによって生成した動力を、付属品ヘッドに取り付けた切断用付属器具
が利用できる形式で伝達するのに必要な歯車および伝達機構を備えている。一般的にこれ
らの歯車は、切断用付属器具にかかるモータの回転率を下げる働きをする。

第１の付属品ヘッドフィールド９２０に代表されるように、これらのフィールドはそれ
ぞれ多数のサブフィールドからなる。第１のサブフィールドは特定の付属品ヘッドを識別
する付属品ヘッド名フィールド９２２である。第２のフィールドは、比率フィールド９２
４である。比率フィールド９２４は、ギヤ比フィールド３９８のように、特定の付属品ヘ
ッドに対するギヤ比を表す。最高速度フィールド９２５には、付属品ヘッドの先端を駆動
することができる最高速度に関する情報が入っている。増分フィールド９２６には、付属
品ヘッドの使用者設定最大速度を駆動できる比率が入っている。また、電流規制値フィー
ルド９２８もある。電流規制値フィールド９２８には、ハンドピースが消費できる最大電
流と付属品ヘッドが消費できる最大電流との間の相関関係を表すデータが含まれる。一般
的に、フィールド９２８にはハンドピースが生成できる最大トルクの割合（ハンドピース
が消費できる電流）を百分率で表したものが入っている。また、電流遮断フィールド９３
０もある。電流遮断フィールド９３０には、特定の付属品ヘッドを取り付けたハンドピー
スが消費できる最大電流の値が入っている。ＡＶＥＲＡＧＥ＿Ｉ信号が、ハンドピースが
消費する電流が電流遮断フィールド９３０で指定した値を超えていることを示すと、マイ
クロプロセッサ５１８は、場合によっては、ハンドピースのコールド・スタートを要求し
て、ハンドピースにそれ以上の付勢信号の印加を行わない。

本発明のこの形態では、マイクロプロセッサ５１８は、初期システム定義工程８０４中
にハンドピースＮＯＶＲＡＭ７２を読み出し、付属品ヘッドフィールド９２２が含まれて
いるかどうかを判断する。これらのフィールドがない場合、マイクロプロセッサ５１８は
上記のようにシステム３０の初期設定に進む。付属品ヘッドフィールド９２２がある場合
は、マイクロプロセッサ５１８は表示装置入力／出力制御装置５１８に、初期使用者時間
画像８１２上の個々の付属品ヘッド名フィールド９２２から検索した名前を提示するよう
に指示する。これらの名前は、機器識別行８３９の下に、作動可能ボタンとして提示され
る。システムを使用している外科医は、そこで、適当な名前のボタンを押して、ハンドピ
ースに取り付けてある付属品ヘッドを識別しなければならない。すると、主要制御装置４
９２が、選択した付属品ヘッドに対する付属品ヘッドサブフィールド９２４〜９３０に含
まれる残りのデータに基づき、ハンドピースへの付勢信号の印加を調整する。

図３３は、本発明の外科用機器システム３０の一部として採用することができる代替ハ
ンドピース９４０を示している。図示した形態のハンドピース９４０は、内視シェーバと
して知られる外科用ハンドピースである。従って、このような特殊なハンドピース９４０
は、一般的に内視鏡および関節鏡検査の外科的処置において、患者の内視鏡／関節鏡検査
の患部から硬いまたは柔らかい組織を切除する場合に用いられる。ハンドピース９４０は
、ハンドピースの内部の構成要素が収容されているハウジング９４２を有している。ハン
ドスイッチ３９は、ハウジング９４２の後端部に着脱式に取り付けらており、ハンドピー
ス９４０のオン／オフ状態および速度を手で制御できるように構成されている。制御卓３
６がハンドピース９４０内に保存されたデータおよびそのハンドピースが生成した検出器
信号を読み出し、ハンドピースに付勢信号を送る際に使用するケーブル４３（図１）の接
続については図示していない。

切断用付属器具９４４がハンドピース９４０の前端から延在している。切断用付属器具
は、ハンドピース９４０から前方に延在する固定スリーブ９４５を備えている。また、切
断付属器具９４４は、回転子６０（図２）に類似したモータ回転子に連結され、スリーブ
９４５に収容された軸９４６を有している。ここには図示しておらず、さらに本発明には
関係していない歯車完成組立品が軸９４６をモータ回転子に接続しており、回転子の作動
により、軸も回転するように構成されている。図示した切断用付属器具９４４の先端には
、削り目９４８が設けられている。ＬＵＥＲ管継手９５０が、ハウジング９４２の端部か
ら後方に向かって延在している。ＬＵＥＲ管継手９５０により、ハンドピース９４０を吸
入系統に接続することができる（図示しておらず、さらに本発明には関係しない）。ハウ
ジング９４２には、点線で示した吸入管９５２が形成されており、その吸入管は、ハンド
ピース９４０の全長に渡り、軸方向前方に延在している。吸入管９５２の前端はモータの
軸に向かって角度がついており、切断用付属器具９４４がハウジング９４２に取り付けら
れている位置で終端している。吸入系統が作動すると、吸入ヘッドが伸張する。この吸入
ヘッドは、流体や断片を患部から吸い取る。図示した切断用付属器具９４４では、この吸
込みヘッドは固定スリーブ９４５と軸９４６の間に位置する環状の間隙空間に位置する。
他の切断用付属器具では、吸込みヘッドの位置が異なる。レバー９５３で表される弁組立
体は、管９５２を介した吸入動作を調整する。

切断用付属器具９４４は、一部を図に示しているように継手組立体９４８によってハン
ドピース９４２に固定してある。関節鏡手術に使用可能な外科用装置と題した、本書で参
照のために引用している米国特許第５、１９２、２９２号では、継手組立体９４８のある
形態について説明し、図示している。継手組立体９４８の一つの構成要素にハウジング９
４２の前端に回転可能に固定したトリムスリーブ９５４がある。トリムスリーブ９５４は
、手動で回転させ、継手組立体９４８のロック／解放状態を制御してハンドピース９４０
に切断用付属器具９４４を取り付けたり、取り外したりできるように構成されている。

ハンドピース９４０のモータについて、図３、３４、および３５に基づいて説明する。
モータは、回転子を有しているだけでなく、巻線半組立品９５８も有している。巻線半組
立体９５８は、前述のフィールドコイル組立体５８および積層６０を有している。フレッ
クス回路（図示していない）は、前述のフレックス回路７６と類似しているが、積層６０
によって包囲されている。フレックス回路は、前述のＮＯＶＲＡＭ７２、ＥＥＰＲＯＭ７
４、ホール効果検出器９４を有している。フレックス回路は、さらに、第２のホール効果
検出器９６０を有しており、その目的については、以後説明する。ホール効果検出器９６
０は、回路本体の前方に延在する、フレックス回路のアーム９６２に取り付けられている
。

フィールドコイル組立体５８、積層スタック６０およびフレックス回路７６ａは、後部
外郭８２内に配設されている。前部外郭１２２ａは、巻線半組立体の前端に取り付けてあ
る。前部外郭１２２ａのヘッド部１２６ａには小さい切り欠き９６４が設けられており、
そこからフレックス回路のアーム９６２が延在している。従って、ホール効果検出器９６
０は、前部外郭１２２ａの前方に延在する。巻線半組立体は、管状モータハウジング９６
６の中に収容されている。前端を除き、モータハウジング９６６は、間隙である主要空間
９６７を形成しており、その空間は、内部に巻線半組立体を収容するための空間となる。
モータハウジング９６６の前端は、穴９７０および二つの端ぐり９７２および９７４を有
しており、そこを通ってモータの回転子が延在している。主要空間９６７に最も近い孔９
７０が、モータハウジング９６６で最も小さい内径を有しているのがわかる。孔９７０と
端ぐり９７４の間に位置する端ぐり９７２の直径は、孔９７０の直径より大きい。最も外
側の端ぐりである端ぐり９７４の直径は、端ぐり９７２の直径より大きく、モータハウジ
ング９６６の内側のねじ山がついた表面によって形成されている。さらに、環９６８は、
主要空間９６７から孔９７０への移行を形成する段つき表面に切り欠き９７６を形成する
形状である。巻線半組立体がモータハウジング９６６の中に入ると、ホール効果検出器９
６０は切り欠き９７６に収容される。モータ半組立体は、そこに取り付けられている半組
立体と同様、ハウジング９４２の全長にわたって延在する孔９７７の中に収容されている
。

レジューサハウジング９８０がモータハウジング９６６の前端上に取り付けてある。レ
ジューサハウジング９８０の後端９８２には、ねじ山が形成されており、そのねじ山は、
モータハウジング９６６の端ぐり９７４の回りに位置する相補形状のねじ山に係合する。
レジューサハウジング９８０は、さらに、後端部９８２に隣接して位置する環状フランジ
９８４を有している。主要部９９０の終端は、レジューサハウジング９８０の前端を押し
はめている端ぐり９９２を規定する。モータハウジング９６６とレジューサハウジング９
８０が連結されると、フランジ９８４は、モータハウジング９６６の開放端に突き合わさ
って収容され、モータハウジング９６６と同じ外径を有している。レジュータハウジング
９８０には、切断用付属器具９４４の軸９４６を回転子に接続する歯車完成組立品の一部
とともに、モータの回転子も収容している。

レジューサハウジング９８０は、スリーブ状のコレット本体９８８に収容されている。
コレット本体９８８は、ハンドピース９４０のハウジング９４２内に収容されている主要
部９９０を有している。コレット本体９８８は、さらに主要部９９０と一体構造で、そこ
から前方に延在するヘッド部９９４を有している。コレット本体９８８がハンドピースハ
ウジング９４２に取り付けられている時は、ヘッド部９９４は、ハウジング９４２の開放
端から前方に延在している。

ロックカラー９９６がコレット本体９８８のヘッド部９９４上に回転可能に取り付けら
れている。ロックカラー９９６には、図３４および３６図に示すように、ロックカラーの
長手の軸に垂直な面に沿って溝穴９９８が形成されている。ロックカラー９９６がコレッ
ト本体９８８上に位置している時には、ねじ１００２は、その頭部が溝穴９９８の中に収
容されるように、ヘッド部９９４の開口部の中に固定される。従って、ねじ１００２は、
ロックカラー９９６をハンドピース９４０に固定し、ロックカラーの回転を制限する。ロ
ックカラー９９６は、さらに、螺旋系溝穴１００３を有しており、その目的については、
この後説明する。

継手組立体９４８は、コレット本体９８８のヘッド部９９４の前面に旋回可能に固定し
た、一対の、直径方向反対側に位置する、弧状レバーアーム（図示せ ず）を有している
。これらのレバーアームは、切断用付属機器９４４の固定スリーブ９４５の後端と一体構
造のハブを把握している（ハブは図示していない）。これらのレバーアームは、レバーア
ームをロックおよび解放する継手組立体９４８の相補形の構成部品と同様、本書で参照の
ために引用している米国特許第５ １９２ ２９２で詳しく説明している。本発明の目的
のため、コレット本体９８８のヘッド部９９４に形成された溝穴９９５の中に収容された
板ばねがレバーアームに抗して作用し、切断用付属機器を把握する力を生成する。ロック
カラー９９６の内側表面から外側に向かって延在するピンは、レバーアームの自由端に接
触している。ロックカラー９９６を手動で回転させることにより、そのピンが、接続用付
属機器を定位置に保持するレバーアームに接触したり、離れたりする。このレバーアーム
の置換がその握り面を切断用付属器具９４４の相補形のハブから離れる方向に旋回させる
。レバーアームがそのように置換すると、切断用付属器具９４４を取り外し、新しい器具
を取り付けることができる。板ばねは、レバーアームをその安定したロック状態に戻る方
向に推し進める。

ハンドピース９４０は、ロックカラー９９６の作動とともに置換される磁石スライド１
００４を有している。図３６および３７に見られるように、磁石スライド１００４は細長
い本体１００６を有する。磁石スライド１００４はさらに、外表面１００８がほぼ半円形
の輪郭を有する形状である。外表面１００８の反対側の内表面１０１０は、弧状の輪郭を
有し、磁石スライド１００４の後端から前方に向かって延在している。特に、内側表面１
０１０は、モータハウジング９６６とコレット本体９８８の外表面が内接する面と同一の
半径の面を形成する。

磁石１０１２は、磁石スライドの後端部に向かって形成された開口部１０１４の中に収
容される。磁石スライド１００４の内側表面には、スライドの前端に隣接したアンダーカ
ット１０１６を有する。前端のすぐ後ろには、磁石スライド１００４がタブ１０１８を形
成しており、タブはアンダーカット１０１６によって形成された空間の中に突出している
。

ハンドピース９４０が組立てられると、磁石スライド１００４は孔９７７を形成するハ
ウジング９４２の内壁に形成された溝１０２０（図３４）の中に収容される。溝１０２０
は、孔９７７の軸から延在する線と切り欠き９７６の反対側に延びている。従って、磁石
スライド１００４、そして特に磁石１０１２はホール効果検出器９６０と非常に近接する
。磁石スライド１００４の前端は、ハウジング９４２の外側まで延在している。ロックカ
ラー９９６の、コレット本体９８８の断面の周囲を超えて延在する部分は磁石スライドの
アンダーカット１０１６内に収容される。従って、タブ１０１８はロックカラー９９６内
に形成されたらせん状溝穴１００３の中に収容される。磁石スライドが溝穴１０２０の中
に軸方向に収容されているため、ロックカラー９９６の回転によりスライドが溝穴の中を
長手方向に移動する。

トリムスリーブ９５４は、ロックカラー９９６上に圧入され、継手組立体９４８をロッ
ク状態から解放状態へ移動させるために下側が把握された部材として機能する。トリムス
リーブ９５４は、図３８に最もわかりやすく示しているように、断面形状がおおむね円形
の内壁１０２４を有しており、ロックカラー９９６が収容される空間を形成している。し
かし、内壁１０２４は、トリムスリーブ９５４の後端に向かって延在する、外側に向かう
段を切り込んだ表面１０２６を形成している。トリムスリーブ９５４がロックカラー上に
収容されると、磁石スライドの前端は切り込んだ表面１０２６によって形成された空間に
ロックカラーの外表面に隣接して収容される。トリムスリーブ９５４およびロックカラー
９９６が回転すると、ハンドピース９４０の軸に対する磁石スライド１００４の位置は一
定に保たれる。従って、切り込んだ表面１０２６とロックカラー９９６が形成する空間は
磁石スライド１００４の回りを回転する。さらに、トリムスリーブ９５４の外側表面には
、トリムスリーブを回転させやすいように親指ストッパ１０２８を設けてある。

溝穴１００３の螺旋形状により、また、磁石スライド１００４が溝１０２０の中を横方
向に移動しないように制限されていることにより、ロックカラー９９６を回転させると磁
石スライドが長手方向に、ハンドピース９４０の長手の軸に平行に移行する。従って、継
手組立体９４８をロック状態から解放状態へ移動させるトリムスリーブ９５４の回転によ
り、磁石１０１２がホール効果検出器９６０に相対的に移動する。本発明のある好ましい
形態では、ハンドピース９４０は、継手組立体９４８が通常のロック状態にあるときには
、磁石１０１２はホール効果検出器９６０に比較的近づくように構成されている。継手組
立体９４８を解放状態へ回転させると、磁石１０１２は、ホール効果検出器９６０から離
れる方向に移動する。この磁石１０１２の置換は、ホール効果検出器９６０からの出力信
号に顕著な状態の変化をもたらすのには十分である。

本発明の継手組立体検出器としてホール効果検出器９６０を採用している形態では、検
出器９６０からの出力信号は、ハンドピース９４０の継手組立体９４８のロック／解放状
態を表す。制御卓３６（図１）は、このデータに基づいて多数の処理工程を実行する。本
発明のある好ましい形態では、このデータは、最低でも、制御コマンドとして働き、制御
卓にハンドピース９４０への付勢信号のアクティブ化を否定させる。制御卓３６は、ホー
ル効果検出器９６０からの信号が、継手組立体９４８がロック状態に戻ったことを示すま
で、ハンドピース９４０への付勢信号をそれ以上アクティブしないように防ぐ。これによ
り、明らかに操作すべき状態でない時にハンドピース９４０が誤って作動しないように防
ぐことができる。解放状態で実行すると、損傷するハンドピースの場合は、付勢信号をロ
ックすることにより、このタイプの損傷の発生を防ぐことができるのは明らかである。

また、ホール効果検出器９６０からのデータは、制御卓３６が、ハンドピース９４０に
加えられた付勢信号の制限をリセットし、そして／あるいはハンドピースを使用している
外科医にその操作特性についてのデータを入力するようにプロンプト表示するための合図
として使用することができる。このタイプの制御シーケンスは、ハンドピースの操作特性
が、それと共に使用している特定の切断用付属器具９４４によって部分的に決定している
ときに採用することができる。例えば、ある内視鏡シェーバでは、作動すべき最高速度は
それに付属の切断用器具の関数である。特に、柔らかい組織用のカッタを切断用器具とし
て採用した場合、付属器具は６，０００ＲＰＭを超えて回転してはならない。切断用器具
として削り目を採用している場合は、付属器具は１２，０００ＲＰＭまでの速度で回転し
てもよい。

本発明に説明する形態では、ハンドピース内のＮＯＶＲＡＭ７２（図１３）の中にある
データフィールドには、ホール効果検出器９６０が生成した信号のタイプを表すための必
要なデータが入っており、適正な制御卓３６がその検出器によって生成された信号に反応
する。例えば、ホール効果検出器９６０がハンドピースの第２の装置であるとすると、装
置タイプフィールド３５４にはその装置がハンドピースの中に組み込まれた継手組立体９
４８のロック／解放状態を監視するための二状態検出器であることを表すデータが入る。
データフィールド３６４には、継手組立体９４８がロック状態であるか、解放状態である
かを示すためにホール効果検出器９６０から出力される信号の電圧レベルの値が入る。ハ
ンドピース９４０のさまざまな規定値や最大操作速度を表すデータは他のフィールドに入
る。例えば、このデータは、通常は検出器からの信号を処理するために採用された係数を
含むフィールド３７８〜３８２に保存することができる。

ハンドピース９４０が制御卓３６に連結されると、マイクロプロセッサ５１８は初めて
の操作に対して制御卓を構成するためにＮＯＶＲＡＭ７２のデータを読み出す。まず、ハ
ンドピース定義フィールド３５０の中に入っているデータと係数フィールド３７８〜３８
２に保存された速度データに基づき、制御卓３６は、特定の最大規定速度までの範囲での
み作動するようにハンドピースに付勢信号を送るように構成されている。本発明のある形
態では、ハンドピース９４０が内視鏡シェーバである場合、規定操作速度は１５００ＲＰ
Ｍである。また、規定操作状態では、ハンドピース９４０は振動モードで作動するように
構成されている。

すると、マイクロプロセッサ５１８は、外科医に、ハンドピース９４０は規定の状態で
操作するように構成されていることを知らせる画像を表示装置３７上に表示する。この画
像には、外科医に、ハンドピースを異なった操作状態にどのように設定すればよいかを知
らせる指示とそれを行うためのボタンが組みこまれている。例えば、外科医は、ハンドピ
ースの内部のモータが作動できる最大速度を上げたい場合がある。本発明の一部の形態で
は、マイクロプロセッサ５１８により、外科医は、足踏ペダル４４を押してハンドピース
９４０の操作制限をリセットすることができる。

外科医が、ハンドピースが所定の値を超えた速度で作動するように操作卓３６を設定す
ると、制御プロセスの一部として、マイクロプロセッサ５１８は、外科医に、そのハンド
ピースを、その速度レベルを超えて作動させるには、特定の切断用付属器具９４４をハン
ドピースに取り付けなければならない旨を知らせる画像を表示装置３７上に表示する。そ
して、外科医がこの情報を承認するための特定のコマンドを入力し、特定のボタンを押せ
ば、マイクロプロセッサ５１８は、このハンドピースの速度をそのように設定することが
できるようになる。このように、本発明のシステム３０では、医師は、ハンドピースに付
勢信号を加える前に、あるハンドピースにはある切断用付属器具を取り付けなければなら
ないということを承認しなければならない。この工夫により、適正な切断用付属器具が取
り付けられていないときにハンドピースが誤って高速で作動しないように防ぐことができ
る。

図３９は、ホール効果検出器９６０が、さらに、どのように本発明のハンドピース９４
０の不本意な高速作動を防ぐかについてのフローチャートである。特に、図３９は、工程
１０４０で表しているように、継手組立体９４８がロック状態から解放状態に移動したと
いうホール効果検出器９６０からの継手組立体の信号を受け取った時に、マイクロプロセ
ッサ５１８が実行する工程段階を示している。この事象は、外科的処置中に、外科医がハ
ンドピース９４０と共に使用している切断用付属器具９４４を変更しに移動したときに起
きる。

継手組立体９４８の状態の変化を表す継手組立体信号を受け取ると、マイクロプロセッ
サ５１８は、工程１０４２で表すようにロックアウトモードに入り、それ以上付勢信号を
ハンドピース９４０に加えることを禁止する。従って、外科医がハンドピースを交換して
いる間に誤って足踏ペダル４４を押下した場合でも、モータは作動しない。このように、
継手組立体９４８が解放状態になると、回転子が回転を停止し、そこに取り付けてある付
属器具を容易に取り外し、新しい切断用付属器具をすばやく取り付けることができる。ハ
ンドピースがロックアウト状態であることを表す適正なアイコンがタッチスクリーン３７
上に表示される。

一度切断用付属器具９４４を取り付けると、外科医は、トリムスリーブ９５４を解放し
、連結組立体９４８をロック状態に戻す。ホール効果検出器９６０からの信号は、工程１
０４４で表されているように、適正な状態変更を受ける。そして、マイクロプロセッサ５
１８は、制御卓３６をロックアウトモードから解放し、工程１０４６で表すように、それ
を規定の状態に戻す。従って、新しい切断用付属器具９４４がハンドピース９４０に取り
付けられるたびに制御卓は規定値に戻り、ハンドピースに規定の状態の付勢信号を供給す
るだけになる。

制御卓３６を規定値の状態に戻すと、マイクロプロセッサ５１８は工程１０４８で示す
ように、ハンドピース９４０がこの状態にあるというということを外科医に知らせる画像
を表示装置３７上に表示する。すると、外科医は、工程１０５０に示すように、ハンドピ
ースの操作パラメータを調整する。マイクロプロセッサ５１８は、工程１０５２で表すよ
うに、ハンドピース９４０に対して設定してある最大速度を監視する。外科医が選択した
最大速度が設定レベルを下回る場合は、工程１０５３に示すように、ハンドピース再設定
工程により、中断せずにハンドピースの再設定工程を完了することができる。しかし、外
科医が、モータの最大速度を、設定レベルを超えて設定しようとした場合は、工程１０５
４で示すように、マイクロプロセッサ５１８は適正な警告画像を表示する。外科医が設定
レベルを上回る速度を設定したい場合は、まず、工程１０５６で示すように、適正な切断
用付属機器が取り付けられていたという承認を入力しなければならない。この承認を入力
すると、工程１０５８で外科医の設定速度を入力する。この速度は、フィールド３８２（
図１３）の中のデータに基づいたハンドピースの最大速度を上回ることはできないという
ことは認識しておかなければならない。しかし、外科医がこの承認を入力しない場合は、
制御卓は、ハンドピースを低い最高速度までの速度でしか操作できない（工程１０６０）
。一度最高速度を設定してしまえば、ハンドピースの再設定工程は完了する（工程１０５
３）。ハンドピース９４０の操作パラメータが制御卓３６でリセットされると、ハンドピ
ースの速度は、そのように設定され、外科医は、ハンドピース９４０を以前と同じように
操作することができるようになる。

従って、本発明のシステム３０は、通知なしでさらに設定速度を上回ってハンドピース
９４０を操作できないように構成されている。システム３０を、設定速度を上回ってハン
ドピースを駆動するように構成した者は、最低でも適正な相補形の切断用付属機器をハン
ドピースに固定しなければならないということを承認する必要がある。ハンドピース９４
０が制御卓３６に差し込まれている間に切断用付属機器が変更されると、システム３０は
自動的にその操作を規定値に直し、もはや正しくないであろう高速設定に基づいてハンド
ピースが作動してしまわないように防ぐ。総合的には、本発明のこれらの特徴は、ハンド
ピースあるいはそれに取り付けた切断具が外科手術中に誤って起動してしまう可能性を最
小限とする。

その規定値の機構を別の構成にすることもできる。例えば、ホール効果検出器９６０は
、継手組立体９４８が解放状態からロック状態に戻っていることを知らせる信号を出した
後、マイクロプロセッサ５１８は、ボタンを押して、取り付けられている切断用付属機器
のタイプを明らかに示すように外科医に要求する画像を生成させることができる。そして
、このデータに基づき、マイクロプロセッサ５１８は、制御卓３６にハンドピースの初期
最高操作速度を設定する。そして、画像とボタンが表示され、この速度を調整できるよう
になる。そのハンドピース９４０および切断用付属器具９４４により、警告メッセージが
表示された後、外科医がハンドピースの最高操作速度を上げることができるように制御卓
を構成することもできる。

システム３０は、さらに、ユーザが選択可能な別の制御オプションを提供するように構
成してもよい。例えば、まず、ユーザがハンドピースに対して固定した速度を確立するこ
とができるようにシステムを構成するのが望ましい。次に、ハンドスイッチまたは足踏ペ
ダルのいずれかを押下することによってモータをその確立した固定速度でのみ操作できる
ようにする。あるいは、モータを作動させるのにモータを制御しているハンドスイッチま
たは足踏ペダルを押下しつづけなければならない接触スイッチからモータを起動させる時
に一度押下し、モータを停止させる時にもう一度押下するようなシングルプルスイッチに
リセットできるようなオプションを外科医に提供するのが望ましい。

同様に、ハンドピースに取り付けた装置は、これまで説明してきたものとは異なるもの
でもよいということを認識する必要がある。例えば、ある特定のハンドピースが焼灼器具
である場合、ハンドピースの中に、器具を当てている患部の温度を測定できる遠隔検出器
を設けるのが好ましい。同様に、この器具には、器具の内部の温度を監視する第２の温度
検出器を設けてもよい。同様の内容で、ハンドピースに、制御卓が監視する信号をアクテ
ィブにする装置を設けなくても、１つ設けても、あるいは３つ以上設けてよいということ
も認識しておくべきである。

また、ある特殊な構成について述べたが、ハンドピースは、本発明の性質から離れるこ
となく、異なった構成を有するものでもよい。ハンドピースの中に回路面を設けるのが好
ましい場合もある。回路面の最初の面には、ハンドピースの内部の装置や電力消費部材へ
の導電性経路を設け、第２の面には、取り外し可能なメモリモジュールへの導電性経路を
設けることができる。

本発明の好ましい形態では、ハンドピースの内部のモータ５２を、三巻線ブラシレス、
ホーレスＤＣモータとして説明した。しかし、本発明の他の形態では、ハンドピースに別
のモータを設けることもできるということを認識しておく必要がある。本発明のこれらの
形態では、制御卓３６のモータ制御およびモータ駆動部はハンドピースに必要な付勢信号
を送るように適正に構成し直す。あるいは、制御卓３６に種々のモータ制御装置およびモ
ータ駆動装置を設けて、種々のハンドピースが必要な種々のタイプの付勢信号を提供でき
るように構成することもできる。同様に、種々の電力変換器モジュール４９４を設けて様
々な国の電源電圧で本発明の外科用器具システム３０を使用できるように構成することも
できる。

さらに、ハンドピースと一体構造の継手組立体９４８のロック／解放状態を検出する他
の手段を採用することもできる。本発明の一部の形態では、継手組立体９４８をロック状
態から解放状態に切り換えると、磁石スライド１００４をスプリングで偏向したり、その
安定位置から移動させることができる。あるいは、第１の磁石をホール効果検出器に近接
して位置させ、第２の磁石を継手組立体の回転部分であるロックカラーまたはトリムスリ
ーブに取り付けることができる。継手組立体が解放状態にあるときには、第２の磁石は、
第１の磁石と一列に並ぶ位置に移動させて検出磁界の強さをかなり上げることができる。
本発明のこの形態では、前述のスライダを設ける必要はない。場合によっては、第１の固
定磁石を排除することも可能である。

本発明のさらに別の形態では、継手組立体センサが磁界センサでなくてもよい。例えば
、本発明の一部の形態では、この検出器は継手組立体に接続したハンドピースの中に配設
されているスイッチであってもよい。本発明のこれらの形態では、スイッチの開閉状態は
継手組立体をロック状態から解放状態へ移動させることによって制御する。本発明のある
形態では、スイッチは、結合組立体の一部である移動磁石の位置に基づいて開閉するリー
ドスイッチでもよい。本発明のさらに別の形態では、スイッチは、継手組立体に機械的に
接続し、継手組立体のロック／解放状態に基づいて開閉状態の間を移動するワイパを有し
ているものでもよい。この場合、マイクロプロセッサ５１８は、信号の状態を、継手組立
体のロック／解放状態を表す継手組立体信号としてスイッチを介して監視する。

直接駆動付勢信号を送る制御卓３６の機能に関してすでに説明したように、すべてのハ
ンドピースが内部に直接駆動モータを有している必要はないということも認識すべきであ
る。制御卓３６がハンドピース用のバッテリーパックとして置換するようにシステムを構
成してもよい。あるいは、ハンドピースは、内部にモータを備えていない、ある種のレー
ザや超音波発生器または検出器などのようなタイプのものであってもよい。

また、制御卓３６は上記のものと異なる構成のものでもよい。例えば、本発明の一部の
形態では、主要制御装置４９２とモータ制御装置５０８の両方の機能を果たす並列または
複数のマイクロプロセッサを有していてもよい。同様に、制御卓３６の内部のプロセッサ
は、必ずしも本発明の前述の形態で採用したソフトウェアツールを設ける必要はない。さ
らに、ハンドピースの作動中にソフトウェアツールを実行するための、ある特殊なタイミ
ングシーケンスを開示しているが、本発明の他の形態では、器具の実行は異なる率で起こ
るものでもよい。例えば、本発明の一部の形態では、希望の電流を他のソフトウェアツー
ルより頻繁に消費するかどうかを判断するソフトウェアツールを実行しなければならない
ばあいもある。また、採用するアルゴリズムは前述のものとは異なるものでもよい。

さらに、本発明の前述の形態では、制御卓は、電源電圧を制御卓の内部の構成要素を付
勢するのに有効であり、相補形のハンドピースに印加するのに有効な電圧に変換するため
の電源４９４を有するが、このモジュールは、常に必要なわけではない。制御卓に制御構
成要素およびハンドピースの付勢に必要な電力を供給することができるバッテリパックを
設けることも可能である。本発明のこれらの形態では、制御卓の寸法と内部の消費電力を
減ずるため、タッチスクリーン表示装置およびポンプのような他の構成要素を排除するこ
ともできる。

また、制御卓３６には、追加の構成要素および／または工程の指示を設け、その操作特
性に関するデータを含むＮＯＶＲＡＭ７２を設けたハンドピース３２または３３で使用す
るだけでなく、そのようなメモリを備えていないハンドピースでも使用することができる
。そのような制御を可能にするには、制御卓３６の面上にこれらのハンドピースとともに
使用するケーブルを接続するための一つ以上の追加のソケット５０５（図１）を設ける必
要がある場合もある。このようなシステムでは、主要制御装置４９２は、このハンドピー
スに付勢信号を提供するための指示を含む追加のソフトウェアモジュールを設けてある。
使用者時間画像８１２（図２６）で示したボタン８１７は、このハンドピースを活動状態
のハンドピースにするための一つの方法を示している。

このように、開示した主要制御装置４９２が実行する工程段階は、本発明の一つの形態
で実行可能な一組の工程を表しただけであるということは理解できよう。例えば、本発明
の前述の形態では、主要制御装置４９２は、基本的に利用可能なデータを読み出し、それ
に関連する出力信号をアクティブにする、あるいは調整するように説明している。しかし
、これは必ずしも必要なわけではない。本発明の一部の形態では、主要プロセッサはいく
つかのデータを読み出し、即時それに基づいて作動する。例えば、システムは、希望のポ
ンプ設定を読み出すとすぐに相補のＰＵＭＰ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴを再調整することがで
きる。

同様に、処理工程の順番とタイミングは前述のものと異なっていてもよい。前述のハン
ドピースでは、ＳＰＥＥＤ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が最も頻繁に更新されるものである
が、システムやハンドピースによってはそうでないものもある。従って、外科的処置によ
っては、ハンドピースの速度は最も重大な要素ではなく、それが生成するトルク、消費す
る電力のほうが重大である場合もある。このようなシステム／ハンドピースでは、ＰＥＡ
Ｋ＿Ｉ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号またはＣＵＲＲＥＮＴ＿ＳＥＴ＿ＰＯＩＮＴ信号が主要
制御装置４９２によって最も頻繁にリセットされる。

さらに、本発明のある好ましい形態では、さらに、二台のハンドピースが両方とも制御
卓３６にハンドスイッチ３９を有しており、ひとつのハンドスイッチが押下された場合、
制御卓は、関連するハンドピースを活動状態の、作動しているハンドピースであると自動
的に判断する。両方のハンドスイッチ３９を押下すると、制御卓３６に信号を送るための
第１のハンドスイッチは他のハンドピースからの切り換え信号をロックする。本発明のこ
のような形態では、マイクロプロセッサ５１８は、使用者時間モードにあるときはＨＰ＿
１／２を反復して、潜在的に切り換え信号を生成することができるＨＰ＿ＤＶＣ＿ｘ＿ｘ
信号を定期的にポーリングする。制御卓３６は、一般的に、表示装置３７上にポーリング
が起きているということを表すメッセージを使用者に提供しない。

同様に、表示装置３７上に表示された画像は上記の画像と異なるものでもよいというこ
とを認識しておくべきである。前述のように、ハンドピースＮＯＶＲＡＭは、その操作中
に提示する必要がある独自の画像に関するデータを保存することができる。あるいは、こ
こで示してきたものと僅かに異なる使用者時間および実行時間画像を表示してもよい。例
えば、一部のハンドピースにおいては、ハンドピースが作動している速度の図表による表
示を避けたほうが好ましい場合もある。この表示は、また、医師の好みの問題でもある。
また、他のハンドピースにおいては、ハンドピースの速度の値を表示するだけでなく、さ
らにハンドピースが生成するトルクも表示するものが好ましい場合もあり、あるいはオプ
ションとして設けてもよい。これらのオプションは両方とも、この情報を提供する実行時
間の画像は使用者時間画像として表示される初めの画像より寸法が大きいと考えられる。

従って、添付の請求の範囲の目的は、このような修正や様態変更すべてを、本発明の真
の精神と範囲からはずれることなく含むことができるということである。

本発明の電動外科用機器システムは、多数の異なった外科用器具を使いやすくするとと
もに、これらの器具に異なった付属品を取り付けて使いやすくするための一体構造のもの
であり、様々な外科的処置に適用することができる。

３０ 電動外科用器具システム
３２・３３ 電動外科用ハンドピース
３４・３５ アタッチメント
３６ 制御卓
３７ 表示装置
３９ ハンドスイッチ
４０ ポンプ
４１ 水源
４６ 足踏スイッチ組立体
５０ モータハウジング
５２ モータ
６８ カップリング組立体
７２・７４ 記憶装置（メモリ）

Claims (6)

1. 制御卓によって制御される外科用ハンドピースであって、
   ハウジング（５０）と、
   このハウジング内に設けられ、当該外科用ハンドピースが取り外し可能に連結される前記制御卓のソケット（５０４）を介して、前記制御卓のモータ駆動装置（５１０）からの付勢信号を受け取る可変速度モータ（５２）と、
   前記可変速度モータと連結して前記可変速度モータによって駆動され、手術部位に当てられるアタッチメント（３４、３５）と、
   当該外科用ハンドピースに一体化した不揮発性メモリであって、前記制御卓の制御プロセッサにより読み出されるとともに、前記可変速度モータに付与される付勢信号の性質を記載したデータ（３８６、３８８、３９０）を有する不揮発性メモリ（７２）と
   を備え、前記データは、前記可変速度モータ（５２）に対する独自の速度とトルクのグラフ（４３８）を規定する速度／トルク設定点のハンドピースデータ（４２８、４３０、４３２）を含む外科用ハンドピース。
2. 前記不揮発性メモリは、前記可変速度モータにより生成されるトルクに基づいて前記可変速度モータに流れる最大電流を計算するための等式で使用する少なくとも１つの係数で示されたデータ（４０６、４０８、４１０）を含むことを特徴とする請求項１に記載の外科用ハンドピース。
3. 前記ハウジングの中に位置し、前記アタッチメント（３４、３５）を前記可変速度モータに連結するカップリング組立体（６８）を更に備えた請求項１又は２に記載の外科用ハンドピース。
4. 前記ハウジング（５０）に着脱式に取り付けられたスイッチ組立体（３９）を更に備えた請求項１又は２に記載の外科用ハンドピース。
5. 前記外科用ハンドピースの内部に位置し、前記付勢信号を前記可変速度モータに供給する制御卓（３６）によりデータの書き込み可能なメモリ（７４）を更に備えた請求項１又は２に記載の外科用ハンドピース。
6. 前記不揮発性メモリ（７２）は、前記ハウジング（５０）内に設けたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の電動外科用ハンドピース。

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