JP2018512952A - 自動分割耐性電池電動手術用ハンドピース工具と電動制御方法 - Google Patents

Abstract

外科用電動電源工具の１個のセル電源ユニットは、１個のセル電源ユニット筐体を含む。高温バッテリセルは、１個のセル電源ユニット筐体内に機械的に支持されて、１個のセル電源ユニット筐体のほぼ中心に配置される。複数のコネクタピンを有する電気コネクタは、モータを有する工具部品の雌雄嵌合電気コネクタに接続されるように構成される。電源ユニットが取り外されるとモータが動作しないようにする外科用ハンドピース電動工具、外科用ハンドピース工具の多相ブラシレスセンサレスモータを制御性良く始動させる方法、可撓性回路基板により絶縁されるバッテリを備える外科用電動電源工具の電源ユニット、及びレバー磁石モータ速度制御を行なう外科用電動電源工具の安全スイッチシステムについても記載される。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１５年４月３日出願の“Ａｕｔｏｃｌａｖｅ Ｔｏｌｅｒａｎｔ Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｅｌｌ Ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｈａｎｄ Ｐｉｅｃｅ Ｔｏｏｌ ａｎｄ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅｔｈｏｄ”と題する米国仮特許出願第６２／１４２，５９５号の優先権を主張するものであり、この米国仮特許出願の開示内容全体が、参照により本明細書に援用される。

本出願は、外科用工具に関するものであり、特にバッテリ操作式外科用電動工具に関するものである。

背景技術とその課題

バッテリ操作式工具を含む外科用電動工具は、この技術分野において良く知られている。必要なモータ電源を供給するために、例えば持ち運び可能な外科用鋸の場合、従来の外科用電動工具は普通、直列及び／又は並列に配線接続される複数のバッテリを使用する。しかしながら、幾つかのバッテリを含めると、器具の重量が非常に重くなって、当該器具を把持するのが難しくなり、外科治療中に正確に操作するのが難しくなる。したがって、この技術分野では、外科用器具が比較的軽量のバッテリを１個だけ有する（又は、複数の小型バッテリを有する）ことにより、外科用器具を外科治療中に操作するのが容易であることが必要である。

従来の充電型バッテリ駆動外科用工具の別の問題は、バッテリパックを治療と治療の間にオートクレーブ処理により減菌する必要があることである。従来の多くのリチウムイオンセルバッテリパックは、バッテリパックを減菌中に損傷しないように相当程度の注意を払って取り扱う必要がある。幾つかの場合では、通常、化学減菌による、例えばパックを過酸化水素ガスプラズマに曝すことによる低温減菌しか使用することができない。他の場合では、多くのセルバッテリパックはオートクレーブ内に収容することができるが、非常に短い時間の間しか収容する（例えば、４分間曝す）ことができず、短い乾燥時間で、かつ低い乾燥温度でしか収容することができない。これとは対照的に、幾つかの治療器具の減菌手順は、最短で１８分間の高温曝露を必要とし、続いて４５分間の加熱乾燥時間を要するオートクレーブサイクルを必要とする−従来のバッテリパックは、減菌手順に必要な条件に合わない。また、多くのオートクレーブシステムは、バッテリパックが耐えるようには設計されていない幾つかの高温期間及び真空期間を含む一連の温度サイクル及び圧力サイクルを使用している。したがって、この技術分野においては、オートクレーブ処理に耐えることができる電源ユニットが必要である。

ピンを利用して、オートクレーブの厳しい環境から保護されて密閉される必要がある電子回路の間の電気接続を可能にする携帯型外科用器具の従来の設計では、これらのピンは成形済みであるか、または樹脂成形済みであった。しかしながら、以下の詳細な説明において記載されているように、各ピンは、高圧蒸気がオートクレーブから筐体に浸入する潜在的な経路となるので、ピンの数を減らすと、潜在的な漏れ経路の数が減ることにより信頼性を向上させることになる。したがって、この技術分野では、密閉する必要があり、かつ高圧蒸気の潜在的な経路となるピンの数を減らす必要がある。

外科用工具のモータの向きは、モータ速度制御レバーを施術者が動かすときに、注意深く、制御性良く、予測可能に変えることができる必要もある。始動手順が複雑であることの他には、トルク負荷が、工具ビットの切断エッジが、例えば骨に押圧対向している場合の結合負荷から、ビット刃又は鋸刃が空中にあって、切断対象表面に未だ押圧保持されていない場合の実質的にトルク無負荷の範囲で変化し得ることである。幾つかの従来の外科用工具は、大抵は上手く行く予定通りの始動手順を適用する。しかしながら、このような始動は大まかであり、このような始動により、工具及び／又は工具ビットが急に動いてしまうこともある。したがって、この技術分野では、モータを、工具又は工具ビットの急な動きを伴うことなく、スムーズに始動させる方法が必要である。

モータの最大速度は、モータの両端に印加される電圧で決まる。モータが鉛酸電池技術又はニッケル電池技術を用いたバッテリで駆動されている場合、バッテリ電圧の低下は、満充電状態になった直後の時点から認められる。リチウムイオン電池技術の利点の１つは、リチウムイオン電池が、当該電池の電圧を、残りの充電量の最後の数パーセントになるまで極めて良好に維持することである。電子速度制御を行なうモータ駆動用途ではさらに、モータ制御パルスのパルス長を調整することにより低下電圧を補償する。多くの場合、充電が無くなっているとユーザが感じる最初の兆候は、モータが突然停止することである。これは、この事態が治療中の繊細さを要する操作を行なっている最中に発生した場合には、極めて不都合なことになってしまう。

視覚警報インジケータ、例えばＬＥＤを点滅させる燃料計は、ハンドピースを把持している途中なので、又は施術者が施術者の全神経を作業に集中している途中なので、良く見えなくなる可能性があり問題である。音声センサを用いることが可能であるが、スペース上の制約が非常に厳しい、バッテリケースを介した音声伝達に大きな制約がある、適切な温度特性を持つトランスデューサが無い。モータ自体は、音が出るように製造されてしまうが、このセンサによる音は、モータが静止状態になっているときにしか鳴動しないので、鳴動すると治療を中断させることになる。センサレスモータの始動特性が比較的悪い場合、後で再始動できない虞もある。したがって、ユーザにバッテリが低下していることを、視覚インジケータ又は聴覚インジケータを利用することなく通知することが必要である。

１つの態様によれば、外科用電動工具の電源ユニットは：内部空洞を規定する外側筐体と；前記内部空洞内に全体が配置される１個のバッテリセルと；前記内部空洞内に配置されるプリント回路基板と、を備える。

１つの実施形態によれば、前記電源ユニットはさらに、前記少なくとも１つのバッテリセルの周りを断熱層として少なくとも部分的に包み込む少なくとも１つの絶縁層を備える。

１つの実施形態によれば、前記プリント回路基板は、可撓性プリント回路基板材料により少なくとも部分的に形成される。

１つの実施形態によれば、前記バッテリセルは高温バッテリである。

１つの実施形態によれば、前記電源ユニットはさらに、前記筐体から突出する気密コネクタを備え、前記筐体及び気密コネクタは、一体に気密封止される。

１つの実施形態によれば、前記気密コネクタを取り囲むバルクヘッドはさらに、Ｏリングを備え、前記Ｏリングは、ラジアルシールとして構成されて、非円形経路の内部に伸びることにより、前記バルクヘッドと前記筐体との間の接合部を密封する。

１つの実施形態によれば、前記気密コネクタはさらに、複数のピンを備える。

１つの実施形態によれば、前記複数のピンのうちの少なくとも１つのピンは、双曲線状ピンソケット（ｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃ ｐｉｎ ｓｏｃｋｅｔ）である。

１つの実施形態によれば、前記複数のピンのうちの少なくとも１つのピンは、前記プリント回路基板と連通しており、前記プリント回路基板は、第１信号及び第２信号を前記複数のピンのうちの前記少なくとも１つのピンに多重化するように構成される。

１つの実施形態によれば、前記筐体の前記内部空洞は真空である。

１つの実施形態によれば、前記電源ユニットはさらに、前記内部空洞と連通し、前記筐体の外側表面と連通する一方向チェックバルブを備え、前記一方向チェックバルブは、前記筐体の前記外側表面が真空に曝される場合に、前記筐体の前記真空を入れ替えるように構成される。

１つの実施形態によれば、前記電源ユニットはさらに、溝内に配置されて前記電源ユニットを外科用ハンドピース電動ユニットに固定する傾斜ばねを備える。

１つの実施形態によれば、前記電源ユニットはさらに、コンピューティング装置と通信するように構成されるトランシーバを備える。

１つの実施形態によれば、前記電源ユニットは、モータを有する外科用ハンドピース電動ユニットに供給される電源を変化させて、前記モータの速度が、ユーザが知覚できる所定の態様で変化するように構成される。

別の態様によれば、ブラシレス直流モータを始動させる方法であって：少なくとも１つの方向に回転するように構成されるロータを有し、かつ複数相を含むステータを有するブラシレス直流モータを設けるステップであって、前記ロータの位置が与えられると必ず、前記複数相を組み合わせた少なくとも２つの相組み合わせが配置され、前記少なくとも２つの相組み合わせに電流を流すと、前記ロータが回転するようになる、前記設けるステップと；電圧を、複数相を組み合わせた第１相組み合わせ、及び前記複数相を組み合わせた第２相組み合わせに少なくとも印加するステップであって、前記第１相組み合わせ及び前記第２相組み合わせの両方の相組み合わせに電流を流すと、前記ロータが前記第１方向に回転するようになる、前記印加するステップと；前記第１相組み合わせに流れる第１電流と、前記第２相組み合わせに流れる第２電流とを比較するステップと；前記第２相組み合わせに流れる前記電流が前記第１相組み合わせに流れる前記電流よりも少ないと判断すると、電圧を、前記複数相を組み合わせた第３相組み合わせ、及び前記複数相を組み合わせた前記第２相組み合わせに少なくとも印加するステップと、を含む。

１つの実施形態によれば、前記第１相組み合わせ及び第２相組み合わせは、前記複数相から前記ロータの初期位置に従って選択される。

１つの実施形態によれば、前記ロータの前記初期位置は、電圧が複数の相組み合わせの各相組み合わせに印加されると、複数相を組み合わせた複数の相組み合わせに流れる電流を測定することにより導出される。

１つの実施形態によれば、前記第１相組み合わせ及び前記第２相組み合わせに流れる前記電流は、シャント抵抗の両端の電圧降下に従って測定される。

１つの態様によれば、外科用電動工具は：バッテリと、第１コネクタ及びセンサと、を備える電源ユニットと；モータを有する電動ユニットと；前記電動ユニットに回動点を介して装着されるレバーアームと、を備え、磁場を持つ磁石は、前記レバーアームの上に配置され、かつ前記レバーアームを押すと、前記磁石と前記センサとの間の距離が変化するように配置され、前記センサは、前記磁場の強度を検出するように構成され、前記電源ユニットは、電源を前記電動ユニットに前記磁場の前記検出強度に従って供給するように構成される。

１つの実施形態によれば、前記電源ユニットはさらに、第１コネクタを備え、前記電動ユニットはさらに、第２コネクタを備え、前記第２コネクタは、前記第１コネクタと雌雄嵌合して、前記電源ユニットを前記電動ユニットから、前記第２コネクタを前記第１コネクタから分離することにより取り外すことができるように構成され、前記磁石のサイズが設定され、前記磁石が前記レバーの上に配置されて、前記第２コネクタを前記第１コネクタから分離すると、前記センサにより検出される前記磁場の前記強度が、前記第２コネクタが前記第１コネクタから完全に分離されるまで変わることがなくなる。

１つの態様によれば、外科用電動工具の電源ユニットは：内部空洞を規定する外側筐体と；前記内部空洞内に全体が配置される少なくとも１つのバッテリセルと；前記内部空洞内に配置され、かつ前記少なくとも１つのバッテリセルの周りを断熱層として少なくとも部分的に包み込むプリント回路基板と、を備える。

１つの態様によれば、外科用電動工具の電源ユニットは：内部空洞を規定する外側筐体と；前記内部空洞内に全体が配置される１個のバッテリセルと；前記内部空洞内に配置されるプリント回路基板と、を備える。

１つの実施形態によれば、前記プリント回路基板はさらに、前記１個のバッテリセルから供給される電圧を段階的に上昇させるように構成される昇圧コンバータを備える。

１つの実施形態によれば、前記１個のバッテリセルは、低い内部インピーダンスを有する。

１つの実施形態によれば、前記１個のバッテリセルは、リチウムイオンセラミックセルにより構成される。

１つの実施形態によれば、前記電圧は、１０Ｖまで段階的に上昇する。

１つの実施形態によれば、前記１個のバッテリセルは、２２Ａの電流を供給する。

１つの実施形態によれば、前記１個のバッテリセルは、前記プリント回路基板に直接取り付けられて、前記１個のバッテリセルから供給される電圧のリップルが抑制される。

１つの実施形態によれば、前記１個のバッテリセルは、前記プリント回路基板に一対のタブを介して取り付けられ、前記タブは、前記１個のバッテリセルから供給される電圧のリップルが抑制されるようなサイズ及び寸法に設定される。

１つの態様によれば、携帯型外科用器具のユーザに通知を行なう方法では： 第１値を有する第１指標を測定し；前記第１値を所定の値と比較し；モータの速度を第１速度から第２速度に変化させて、前記変化をユーザが知覚できるようにする。

１つの実施形態によれば、前記第１速度は前記第２速度よりも低い。

１つの実施形態によれば、前記第２速度は前記第１速度よりも低い。

１つの実施形態によれば、前記モータは、所定の期間が経過した後に、前記第２速度に変化する。

本出願の特徴は、以下に説明される図面、及び特許請求の範囲を参照することにより一層深く理解することができる。これらの図面は必ずしも寸法通りではなく、その代わり、本明細書において説明される原理を示す箇所が全体的に強調されている。これらの図面では、同様の参照番号を使用して同様の構成要素を様々な図を通じて指すようにしている。

１つの実施形態による電源ユニットの好ましい実施形態の断面図を示している。 １つの実施形態による器具の概略図を示している。 １つの実施形態によるモータの静止ロータ位置を導出するために測定される電圧パルス及び電流を示している。 １つの実施形態による転流パターンを示している。 １つの実施形態による転流パターンを示している。 １つの実施形態による現在の相電圧及び次の相電圧を示している。 １つの実施形態による立ち上がり波形及び立ち下り波形を示している。 １つの実施形態による旧来のスイッチング方式を使用する複数の転流を示している。 １つの実施形態による電源ユニット及び電動ユニットを有する外科用ハンドピース工具の１つの好ましい実施形態の等角図を示している。 １つの実施形態による図９の電源ユニット及び電動ユニットを有する外科用ハンドピース工具の断面図を示している。 １つの実施形態による安全スイッチを備える外科用電動工具の好ましい実施形態の部分断面図を示している。 １つの実施形態による電動モータの始動方法のフローチャートを示している。 １つの実施形態によるモータと通信する、状態を通知する、又は他のメッセージを送信するフローチャートを示している。 １つの実施形態による異なる相に流れる電流の比較を示している。 １つの実施形態による昇圧コンバータの回路概略図を示している。

これらの図を参照するに、図１には、オートクレーブ処理に耐えられる電源ユニット１００が図示されており、電源ユニット１００は、とりわけ、外科用工具に給電する。電源ユニット１００は、バッテリ１０１と、プリント回路基板１０３と、絶縁材１０５と、電源ユニット筐体１０９と、を備えることができる。１つの実施形態では、筐体１０９は、密閉されてバッテリ１０１及びプリント回路基板１０３をオートクレーブ処理中に保護する。１つの実施形態では、プリント回路基板１０３は、複数のプログラム命令を格納するように構成される非一時的な記憶媒体（すなわち、メモリ）と、メモリに格納されているプログラム命令を実行するように構成される処理装置と、を含むことができる（図２に示すように）。さらに、プリント回路基板１０３は、バッテリ管理機能及びモータ制御（取り付けたモータの、またはその他には、組み込んだモータの）だけでなく、本開示において記載される他の操作及び機能を制御するように構成することができる。

電源ユニット１００はさらに、複数のピン１３３を含むコネクタ１３１を備えることができ、これらのピンは、図９に関連して以下に説明されるように、ユニット筐体１０９から突出し、かつ電源をバッテリ１０１から、取り付けたモータ（又は、他の搭載部品）に少なくとも供給するように構成される。電源ユニット１００はさらに、真空をオートクレーブ処理中に入れ替える一方向チェックバルブ１４１を含むことができる。

図１に示すように、１つの実施形態では、電源ユニット１００は、多重結合構造を有するように構成することにより、バッテリ１０１を断熱材でオートクレーブ処理中に覆うことができる。１つの実施形態では、多重結合構造は、各々がバッテリ１０１を少なくとも部分的に覆う関係になるように配置されるプリント回路基板１０３、絶縁材１０５、及び筐体１０９を含むことができるので、プリント回路基板１０３、絶縁材１０５、及び筐体１０９はそれぞれ、バッテリ１０１を部分的に断熱するように機能する。さらに、１つの実施形態では、バッテリ１０１を各層で完全に閉じ込めることができる。別の実施形態では、プリント回路基板１０３及び／又は絶縁材１０５はそれぞれ、バッテリ１０１を部分的に閉じ込めることができる。

１つの実施形態では、プリント回路基板１０３が、バッテリ１０１の周りを完全に包み込んで、バッテリ１０１がプリント回路基板１０３内に完全に収まって配置されるようになる。例えば、バッテリ１０１が円筒体である場合、プリント回路基板１０３は、バッテリ１０１の直径よりも大きい直径を持つ円筒体（同様の形状）となるように形成されて、バッテリ１０１がプリント回路基板１０３内に完全に収まって配置されるようにすることができる。プリント回路基板１０３は、バッテリ１０１を完全に閉じ込めることができる任意の形状となるように形成することができる（例えば、プリント回路基板１０３は、バッテリ１０１を完全に閉じ込めるために十分な高さ、及び十分大きな幅を有するボックスとなるように形成することができる）。バッテリを断熱する他に、この手法により電源ユニットのハウジングに必要な容積を最小限に抑えることができるが、その理由は、プリント回路基板が筐体内に嵌め込まれるように形成されるからである。

別の実施形態では、プリント回路基板は、バッテリ１０１を部分的に覆うように、又は部分的に閉じ込めるように形成することができる。例えば、プリント回路基板１０３は、バッテリ１０１の周りに配置される三面ボックスとなるように形成することができるが、三面ボックスは、少なくとも一部が一面側で開口したままの状態になる。当業者であれば、本開示の内容を精査すると、プリント回路基板がバッテリ１０１を少なくとも部分的に覆うか、又は閉じ込めてプリント回路基板が、バッテリ１０１をオートクレーブ処理中に絶縁するのに役立つことができるような任意の形状となるようにプリント回路基板１０３を形成することができることを理解できるであろう。

プリント回路基板１０３は、可撓性プリント回路基板材料により形成することができるので、プリント回路基板１０３がバッテリ１０１の周りを湾曲して包み込むことができる。別の実施形態では、プリント回路基板１０３は、高剛性回路基板材料により形成することができ、高剛性回路基板材料は、複数のパネルにより一体に形成されて所望の形状となるようにするか、又は複数のパネルにより一体に構成されて所望の形状となるようにすることができる。例えば、プリント回路基板１０３は、複数の矩形パネルにより形成されて接続合体させることにより、六角形断面の筐体を形成することができる。別の例では、プリント回路基板１０３は、４つの矩形パネルにより形成されて接続することによりボックスとすることができる。別の実施形態では、プリント回路基板１０３は、可撓性部分及び高剛性部分の両方により形成されるようにしてもよい。例えば、プリント回路基板１０３は、可撓性部分を挟んで接続される高剛性パネルを含むことができるので、これらの高剛性パネルを配置して、所望の形状となるように形成することができる。このように、プリント回路基板１０３は、バッテリ１０１の第１絶縁層となる。

１つの実施形態では、絶縁層１０５がプリント回路基板１０３の周りを少なくとも部分的に包み込むことができる。１つの実施形態では、絶縁層１０５がプリント回路基板１０３の周りを包み込むことにより、絶縁層がプリント回路基板１０３と筐体１０９の内側表面との間に配置されるようになる。別の実施形態では、絶縁層１０５がプリント回路基板１０３とバッテリ１０１との間に挿入されるようにしてもよい。更に別の実施形態では、電源ユニット１００は、２つの絶縁層：プリント回路基板１０３とバッテリ１０１との間の第１層、及びプリント回路基板１０３と筐体１０９との間の第２層を含むことができる。上記実施形態のうちの任意の実施形態では、絶縁層１０５が配置される箇所に関係なく、絶縁層がバッテリ１０１を完全に閉じ込めるか、又はバッテリ１０１を部分的にのみ閉じ込めることができる。例えば、１つの実施形態では、絶縁層１０５がプリント回路基板１０３の周りを完全に包み込む。別の例では、絶縁層１０５がプリント回路基板１０３の周りを部分的に包み込むことにより、絶縁層１０５がバッテリ１０１の一部を覆わないようにする。

１つの実施形態では、絶縁層１０５は、バッテリ１０１を絶縁するために適する任意の断熱層により構成することができる。例えば、絶縁層１０５は、ニューヨーク州トナワンダにある、Ｕｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ社（Ｕｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ ｏｆ Ｔｏｎａｗａｎｄａ Ｎ．Ｙ．）から市販されているＩｎｓｕｌｆｒａｘ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ（登録商標）により構成することができる。別の実施形態では、シリカエアロゲル絶縁材を使用することができる。例えば、カーボンエアロゲル−カーボンエアロゲルは、炭素が、熱を運ぶ赤外線を吸収するので良好な放射絶縁体である−を使用することができる。別の構成として、炭素をシリカエアロゲルに添加した状態のシリカエアロゲル−さらに良好な絶縁体−を使用することができる。別の構成として、ポリイミドエアロゲル−ポリイミドエアロゲルは極めて良好な絶縁体であり、薄板として折り畳むことができ、機械加工可能であり、シリカエアロゲルよりも壊れ難い−を使用することができる。このようなポリイミドエアロゲルの例として、テキサス州サンアントニオ７８２１８のリッツマンロード６１１０にあるブルーシフト社（Ｂｌｕｅｓｈｉｆｔ ６１１０ Ｒｉｔｔｉｍａｎ Ｒｏａｄ， Ｓａｎ Ａｎｔｏｎｉｏ， Ｔｅｘａｓ ７８２１８）から市販されているＡｅｒｏＺｅｒｏ（登録商標）がある。別の実施形態では、金属箔メタライズドマイラー層又は他の適切な材料を反射バリアとして、別の絶縁層と一緒に、又は単独で使用することができる。更に別の実施形態では、絶縁層１０５は、相変化材料により構成することができる。成形可能な、又は調製可能なこのようなＰＣＭ絶縁材料は、コロラド州ゴールデンのパインリッジロード８３１にあるアウトラストテクノロジーズＬＬＣ（Ｏｕｔｌａｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， ＬＬＣ， ８３１ Ｐｉｎｅ Ｒｉｄｇｅ Ｒｏａｄ， Ｇｏｌｄｅｎ， ＣＯ．）から市販されているＬａｔｅｎｔ Ｈｅａｔ Ｓｔｏｒａｇｅ（ＬＨＳ）がある。この種類の絶縁体は、熱管理を受動的に行なう低コストの有効な手段を提供する。

筐体１０９は、ほぼ全ての標準的なオートクレーブサイクルに適する任意の材料により製造することができる。通常、筐体１０９自体が、更に別の熱絶縁層となるが、熱抵抗は筐体内の絶縁層よりも小さい。筐体１０９は、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ又はＵｌｔｅｍ（登録商標））、及びポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ又はＲａｄｅｌ（登録商標））のような任意の適切な材料により製造することができる。

上に説明したように、バッテリパック１００は、ピン１３３を含むコネクタ１３１を含むことができる。コネクタ１３１は、ピン１３３を密閉する気密ガラスにより構成することができるので、電源ユニット１００のバッテリ及び内部電子素子が過熱蒸気雰囲気に、オートクレーブ処理中に直接曝されることがない。電気ピン１３３を備える気密コネクタ１３１は、治療工具への使用に適する任意の気密電気コネクタとすることができる。例えば、ガラスヘッダと同等の熱膨張率を有するＫｏｖａｒピン又はニッケル５２％合金ピンを備える気密ガラスコネクタを使用することができる。更に別の実施形態では、１個のセル電源ユニットはさらに、所定の種類の双曲線形状のコネクタ又は双曲面形状のコネクタを利用する複数のピン／ソケットを含み、これらのコネクタは、ニューヨーク州ブルックリンの５８番ストリート１４０にあるＩＥＨ社（ＩＥＨ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ， １４０ ５８^ｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ， Ｂｒｏｏｋｌｙｎ， ＮＹ．）から市販されているような高振動用途及び高信頼性用途に利用される。「ｐｉｎ」、「ｓｏｃｋｅｔ」、又は「ｐｉｎ ｓｏｃｋｅｔ」という用語は、同じ意味に使用されて、電気接続の別の側から分離することができる電気接続の一方の側を規定する。ピン及びソケットが雌雄嵌合すると、電気接続が２つの側の間で行なわれる。ペアが物理的に接続解除されると、２つの側の間の電気接続が開放される。このように、気密コネクタ１３１は、ピン１３３を収容することができる、又は気密コネクタは別の構成として、ピンを受け入れる（例えば、電動ユニット９００に接続されるコネクタから受け入れる）ソケットを収容することができる。１つの実施形態では、気密コネクタ１３１は、ピン１３３及びソケットを有することができる。

１つの実施形態では、電源ユニット１００はさらに、気密関係を維持しながら気密コネクタ１３１を取り囲むバルクヘッド１２５（図９に示す）を備えることができる。筐体１０９とバルクヘッド１２５との間の接合部は、Ｏリングで気密封止することができる。１つの実施形態では、Ｏリングは、円形経路を辿るラジアルシールとすることができる。さらに、コネクタを収容するバルクヘッドの気密面（すなわち、筐体に当接する表面）は、非円形経路を辿る（すなわち、非円形経路内に伸びる）ラジアルシールＯリングとすることができる。別の実施形態では、気密コネクタは、筐体１０９から真っ直ぐに突出するとともに−バルクヘッド１２５を使用することなく−筐体１０９で気密封止することができる。

１つの実施形態では、ピンの数は、少なくとも２つの独立機能を、これらのピンのうちの少なくとも１つのピンで実行することにより減らすことができる。換言すると、各ピン−又は、これらのピンのうちの少なくとも１つのピン−は、複数の個別機能を実行するように設定又は構成することができる。これは、１つの実施形態では、異なる機能を同一ピンに多重化することにより行なうことができる。

例えば、１つの実施形態では、ピン群１３３のうちの２つのピンをまとめて使用することにより、バッテリ充電器又は工場の検査用固定具と通信することができる。これらのピンを使用して、電源ユニットが電動ユニット、バッテリ充電器、又は工場の検査用固定具に接続される時点を検出することもできる。これらのピンで検出される信号に基づいて、電源ユニットに書き込みを行なって適切に応答させることができる。電動ユニットでは、抵抗をこれらのピンに接続することができ、抵抗の値が測定されることにより、電源ユニットは、いずれの電動ユニットが接続されているかを判断して、電動ユニットの動作の最大速度又は他のパラメータを制限することができる。これらのピンは、電源ユニットが接続解除されて電源ユニットが休止状態になってバッテリエネルギーを、電源ユニットが電動ユニットを動作させる必要がないときに保存することができる時点を検出することもできる。

残りのピンに関して、１つの実施形態では、ピン群１３３のうちのモータ専用の２つの相ピンがコネクタ１３１上に設けられるのに対し、モータの３番目の相ピンは、バッテリ充電器、又は工場の検査用固定具のいずれかに接続されると電源ユニットのグランド接続部として機能することができる。コネクタ上の別のピンを使用して、バッテリを正常な状態のマイクロプロセッサによる制御の下に充電するか、又はバッテリが過度に放電している場合に充電することができる；別のピンは、バッテリを、マイクロコントローラが応答していない場合でも充電する。普通、マイクロコントローラは、応答してバッテリを充電する必要がある。このピンを使用して、極端な環境に置かれたマイクロコントローラをリセットすることもできる。リセットを行なうためには、バッテリ充電器は、適正な８Ｖ（又は、通常の充電電圧よりも大きい任意の他の電圧）を充電ピンに所定の時間をかけて−例えば、８秒間−印加することができる。マイクロコントローラがバッテリ充電器と通信して、充電電圧を所定の期間内に低下させることができない場合、電源ユニットの内部の回路は、ハードウェアリセットをマイクロコントローラに対して行なうことができる。このようにして、マイクロコントローラが、バッテリ充電器を外部接続したときに応答していない場合、マイクロコントローラは自動的にリセットされることになる。

ピン数は、複数の機能を、少なくとも１つのピンに多重化することにより−したがって、複数ピンの機能を分解して１個のピンに割り当てることにより−少なくすることができるので−各ピンをより大きく製造することができ；より広い接触表面積及びより多くの接触箇所を各ピンとジャックとの間に形成して電気接続を行なうことにより信頼性を向上させることができる。より大きなピンは、ピンとジャックとの間のより大きな機械公差を吸収することもできる。より大きなピンは、所定のモータ電流において、より小さなピンよりも加熱される度合いが小さいので、信頼性をさらに向上させることもできる。さらに、ピン数を最小にすることにより、コネクタの全体直径がより小さくなり、ピンに由来して断面積が小さくなるので、オートクレーブから筐体への伝熱を減らすことができ−バッテリ及び電子素子をより低いピーク温度にオートクレーブサイクル中に保つことができ、信頼性を向上させることができる。コネクタ内のピン数を減らすことにより、電源ユニット１００と電動ユニット９００との間の電気接続の信頼性をさらに向上させることができる。最後に、コネクタ内の各ピンは、電気的開放又は電気不良の可能性があるので、ピン数を減らすと、接触不良の確率を低くすることができる。

電源ユニット１００は、一方向圧力チェックバルブ１４１を備えることにより、真空を筐体１０９内に形成することができる。一方向チェックバルブ１４１は、筐体１０９の内部、及び筐体１０９の外部と連通することにより、チェックバルブ１４１が電源ユニット１００内の真空を、電源ユニット１００がオートクレーブサイクルで動作するたびに入れ替えることができ、真空排気は、オートクレーブ減菌処理の一部として行なわれる。真空は、更に別の熱絶縁状態を電源ユニットケーシングの外側表面と電源ユニット内に配置される１個の高温バッテリセルとの間に、１個のバッテリセルと電源ユニットハウジングの外側表面との間の熱伝導及び熱対流の両方を制限することにより実現することができる。例えば、ミネソタ州ミネアポリスにあるプレシジョンアソシエーツ社（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ， Ｉｎｃ． ｏｆ Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ）から市販されている６２６−１１５のようなＵ型チェックバルブを使用することができる。

当業者であれば、本開示の内容を精査すると、図１に示すＵ型チェックバルブ１４１が、低圧一方向チェックバルブの１つの実施形態に過ぎず、低圧一方向チェックバルブを使用して、気密封止されていない電源ユニット筐体１０９内の真空引きを行なうことができることを理解できるであろう。使用することができるチェックバルブの他の例は、ボールチェックバルブ、アンブレラチェックバルブ、及びダックビルチェックバルブを含む。

バッテリ１０１は、１つの実施形態では、１セルバッテリとすることができ、電源ユニット１００を比較的軽量で小型に保つことができる。さらに、１つの実施形態では、バッテリ１０１は、オートクレーブ処理の温度に過熱することなく耐えることができる高温バッテリ（例えば、１００℃超の温度に耐えることができるような）とすることができる。例えば、バッテリ１０１は、フォーミュラ１レーシングカー用に開発されたセルのようなリチウムイオンセラミックセルとすることができる。このような１セルバッテリは、比較的高電力密度であり、高温に耐えることができる。高電力密度よりも小さく耐高温性に優れた複数のバッテリを本明細書において想到することもできる。実際に、当業者であれば、バッテリを携帯型医療充電用給電器具に含めて使用することができる限り、複数の小型バッテリ（又は、もっと多くの同様のサイズのバッテリ、もしくは大型バッテリであるが、これは、より重くなって器具を操作するのがさらに難しくなる）を１セルバッテリに代えて使用することができることを理解できるであろう。

上に説明した高温バッテリ（例えば、リチウムイオンセラミックセル）は、例えば自動車に使用されるような運動エネルギー回生システム（ＫＥＲＳ）に関連する損傷、大きな充電電流及び放電電流を生じることなく比較的高い温度に耐えることができるので長時間継続して使用することができる。さらに、標準的な医療グレードバッテリハウジング内に単独で装着される場合、これらのセルは、殆どの標準的なオートクレーブサイクルに耐えることができず、保護手段をさらに付加する必要がある。１つの実施形態では、高温バッテリは、低い内部インピーダンスを有するので、高温バッテリは、殆ど放電した状態で２．５Ｖで２２Ａの電流を発生させることができる。当業者であれば、本開示の内容を精査すると、例えばＬＩＰＯＮ（酸窒化リンリチウム鉄）のような高温化学反応を起こし、ＬＳＰＳ（硫化リンリチウム錫）のような固体電解液種類の固体電解液を含む１個のリチウムイオンセルのような任意の適切な高エネルギー密度の１個のセルを使用することができることを理解できるであろう。さらに、当業者であれば、バッテリ１０１が耐えることができる温度は、電源ユニット１００が提供する絶縁材に部分的に依存する。換言すれば、バッテリ１０１は、本開示において記載される絶縁材構造（又は、本明細書において記載されていない他の絶縁材構造）が許容する温度に耐えるだけでよい。

しかしながら、殆どの１セルバッテリは、殆どの標準的な持ち運び可能な治療工具用モータには不十分な３．３〜３．６Ｖの範囲内の電圧しか生成することができない。したがって、１つの実施形態では、昇圧コンバータを追加して、電動ユニット９００に供給される電圧を昇圧する必要がある。このような昇圧コンバータ技術はこの技術分野で公知であり、このような昇圧コンバータ技術を最適化して、電源ユニット１００のサイズ、重量を小さくして、電源ユニット１００の電力効率を高めることができる。１つの実施形態では、コンバータは、電圧を１０Ｖ以上に昇圧することができる。１つの実施形態では、昇圧コンバータは、内部インピーダンスが低い１セルバッテリ−リチウムイオンセラミックバッテリのような−と一体となって５０Ｗの電力を発生させて、電動ユニット９００を駆動することができる。１つの実施形態では、昇圧コンバータ及び１セルバッテリの複合体は、約５Ａの電流を供給することができる。

図１５は、このようなコンバータの例を示している。図１５に示すように、高電位側の転流トランジスタＱ５が、ショットキーダイオード（又は、ショットキーダイオードと同様に動作するダイオード）を組み込んで電圧低下を最小限に抑えているのに対し、コントローラＵ１３は、このトランジスタを遮断して効率を高める。効率を高めることにより、実行時間をより長くして、電源ユニット内で発生する熱を減らして信頼性を高めることができる。低電位側のトランジスタＱ６は、このショットキーダイオードを含まないことにより、バッテリの非動作時の電流を、コンバータを遮断している状態で低減する。フィードバック分圧抵抗Ｒ６７及びＲ６９の接続をＱ７Ｂにより解除するのに対し、コンバータを遮断してバッテリの非動作時の電流を最小限に抑える。バッテリの非動作時の電流を低減させることにより、未使用状態でのバッテリ充電とバッテリ充電との間の時間をより長くすることができる。

１つの実施形態では、バッテリ１０１は、プリント回路基板１０３に直接取り付けることができる。１つの実施形態では、正側端子のみをプリント回路基板１０３に直接取り付ける。別の実施形態では、正側端子及び負側端子の両方の端子をプリント回路基板１０３に直接取り付ける。１つの実施形態では、バッテリ１０１は、バッテリの両端にタブを溶着する、半田付けする、又はその他には、接続することにより取り付けることができ（すなわち、電流を流すことができる）、これらのタブは、ＰＣＢに直接半田付けされる−これらのタブは、バッテリ１０１から供給される電圧のリップルを抑制するサイズ及び寸法に設定される。１つの実施形態では、これらのタブの間の領域に、昇圧回路及び３相モータインバータ（ドライバ）を収容することにより、これらのタブの間のスペースを最も有効に利用することができ、昇圧コンバータの入力側のキャパシタンスの必要を低減させることができる。バッテリ１０１が、プリント回路基板から分離され−かつワイヤを介して取り付けられる場合−リップルが、バッテリ１０１から供給される電圧に形成される可能性がある。このようなリップルは、例えば大容量のキャパシタ（すなわち、フィルタ）で抑えることができる。しかしながら、バッテリ１０１を直接取り付けることにより、このような大容量のキャパシタの必要を低減させることができる。さらに、バッテリ１０１をプリント回路基板に直接接続することにより、筐体１０９内のスペースを効率的に使用することができ、余分な部品及び配線の使用を回避することができる。

一例として、上に説明した電源ユニット１００は、以下の通りに製造することができる。１個のリチウムイオンバッテリセル１０１は、電源ユニット筐体１０９内の略中心に収納することができる。任意の適切な高エネルギー密度の１個のセル、例えば比較的大きな充電電流及び放電電流が流れる内部セラミック構造を含む１個のＬｉイオンセルを使用することができる。幾つかのプロトタイプ実施態様では、マサチューセッツ州ウォータータウンにあるＡ１２３ Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ａ１２３システムズ社）から市販されているＡＨＲ１８７００ｍ１Ｕｌｔｒａバッテリが使用されている。バッテリを取り囲んでいるのは、高剛性／屈曲可撓性ＰＣＢ１０３であり、ＰＣＢ１０３は、本明細書において更に詳細に説明される制御電子素子を含む。可撓性ＰＣＢ１０３を取り囲む位置には、１つ以上の任意の適切な絶縁層１０５を、可撓性ＰＣＢ１０３と電源ユニット筐体１０９の内側表面との間に配置されるように設けることができる。幾つかのプロトタイプ実施態様では、使用する絶縁材は、ニューヨーク州トナワンダにあるＵｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ社（Ｕｎｉｆｒａｘ Ｉ ＬＬＣ ｏｆ Ｔｏｎａｗａｎｄａ， ＮＹ．）から市販されている１／８”（１／８インチ（０．３１７５ｃｍ））のＩｎｓｕｌｆｒａｘ ｐａｐｅｒ（インサルフラックスペーパー）であった。電源ユニット筐体１０９は、標準的なオートクレーブ温度及び圧力サイクルに耐えるために適する任意の材料により製造することができる。幾つかのプロトタイプ実施態様では、電源ユニット筐体１０９は、マサチューセッツ州ピッツフィールドにあるＳａｂｉｃ（Ｓａｕｄｉ Ｂａｓｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ：サウジベーシックインダストリーズ社）から市販されているＵｌｔｅｍ（登録商標）１０００により製造した。

図９に示すように、１つの実施形態によれば、電源ユニット１００は、電動ユニット９００と雌雄嵌合して動作可能に接続されるように構成することができる。電動ユニット９００は、外科用電動工具に給電を行なうモータ９５０（図１０に示す）を含むことができる。１つの実施形態では、モータ９５０は、電力をピン１３３から受電することができ、ピン１３３から受信する信号に従って動作することができる。当業者であれば、電源ユニット１００は、任意の数の電動ユニット−他のＤＣ医療充電用給電器具を含む−に接続することができ、電動ユニット９００は、１つのこのような考えられる取り付け器具の１つの実施形態に過ぎないことを理解できるであろう。他の取り付け器具は、これらには限定されないが、中速ドリル及び高速ドリルだけでなく、サジタルソー（ｓａｇｉｔｔａｌ ｓａｗ）、振動鋸、及び往復動鋸を含むことができる。

矢印線９１０に関して、電源ユニット１００は、電動ユニット９００から任意の理由で取り外すことができ、例えば電源ユニット１００を取り替える、バッテリ１０１を取り替える、各部品を減菌するなどの理由で取り外すことができる。この技術分野で公知の任意の適切な構造を使用して、電源ユニット１００を電動ユニット９００に着脱可能に取り付けることができる。例えば、「クリック式の」摩擦係脱機構は、傾斜ばね係脱機構に基づいて作動させることができる。このような傾斜ばね−傾斜ばねは、例えば電源ユニットの外郭の溝に配置することができる）−の例は、カリフォルニア州フットヒルランチにあるバルシールエンジニア社（Ｂａｌ Ｓｅａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｉｎｃ． ｏｆ Ｆｏｏｔｈｉｌｌ Ｒａｎｃｈ， ＣＡ．）から市販されている。

１つの実施形態によれば、モータ速度は、回動点９０５回りのレバー９０１の位置に基づいて制御することができる。更に詳細には、センサ９２０に対する磁石９０３の接近距離が、モータ９５０の速度を決定することができる。１つの実施形態によれば、レバー９０１−レバー９０１をレバー９０１が電動ユニット９００から最も遠くなる開放位置にバネ付勢することができる−を電動ユニット９００に向かって押すと、磁石９０３は、電源ユニット１００の外郭に配置される磁石センサ９２０（例えば、ホールセンサ）から離れるように移動する。センサ９２０から磁石９０３までの距離が長くなると、モータコントローラにより、電動ユニット９００のモータ速度を低下させることができる（又は、別の実施形態では、増加させることができる）。更に詳細には、磁石９０３が生成して磁石センサ９０１が検出する磁場の強度が大きくなると、又は小さくなると、モータの速度を変えることができる。例えば、センサ９２０が検出する磁場の強度が大きくなると、モータの速度を低下させることができる。

当業者であれば、レバー９０１の構成及び位置は変更してもよいことを理解できるであろう。例えば、別の実施形態では、センサ９２０は、電源ユニット１００内に配置することができ、磁石９０３は、レバー９０１上に配置することができる。さらに、別の実施形態では、レバー９０１は、電源ユニット１００に装着することができる。更に別の実施形態では、レバー９０１、磁石９０３、及びセンサ９２０はそれぞれ、電源ユニット１００に配置するようにしてもよい。

電源ユニット１００が電動ユニット９００から分離されている状態で不意にモータ９５０に当たるのを回避するために、磁石９３０のサイズ、寸法、及び位置を調整して、２つのユニットが軸線方向（矢印線９１０に沿った方向）に引き離されている状態で、センサ９２０が磁石９０３に極めて接近する状態を保つことができる。１つの実施形態では、磁石９０３は−電源ユニット１００が電動ユニット９００から外れている状態で−センサが磁石９３０の磁場を、電動ユニット９００が電源ユニット１００から完全に取り外されるまで、検出し続けるように十分長くすることができる。このように、モータ９５０は、電動ユニットが電源ユニットから矢印線９１０に沿って引き離されるときに、回転し始めることがないように構成される。

別の実施形態では、図２に示すように、電源ユニット１００は、電源ユニット１００の外部の制御装置と通信することができる無線トランシーバ−プリント回路基板１０３又は別体のコントローラと通信して、プリント回路基板１０３又は別体のコントローラにより制御される−を含むことができる。無線トランシーバ１２１、及び関連する制御回路は、外部制御装置と、この技術分野で公知の任意の通信プロトコルを介して通信することができる。無線トランシーバを使用して、制御装置は、電源ユニットに取り付けられるモータの速度を、例えばユーザが踏む足踏みペダルで制御することができる。別の構成として、トランシーバを使用して、スマートフォン、又はタブレット、ラップトップ、デスクトップコンピュータ、又はサーバのようなコンピューティング装置に接続することができる。接続先の携帯電話機又はコンピューティング装置を使用して、考えられる複数の設定値（例えば、モータの最大速度又は最小速度）のうち任意の設定値を設定することにより、測定対象の指標（例えば、バッテリ充電量）を確認することができる、もしくは器具を制御することができる（例えば、モータの速度をモバイル機器で制御する）。

無線通信／無線伝送は、ネットワークを介して行なうことができ、ネットワークは、通信を伝送することができる任意の適切な有線ネットワーク又は無線ネットワークとすることができ、これらのネットワークとして、これらには限定されないが、電話ネットワーク、インターネット、イントラネット、ローカルエリアネットワーク、イーサネット（登録商標）、オンライン通信、オフライン通信、無線通信、及び／又は同様の通信手段を挙げることができる。無線伝送は、任意の無線プロトコル／無線技術を利用して行なうことができ、無線プロトコル／無線技術として、これらには限定されないが、ＺｉｇＢｅｅ規格のプロトコル、ブルートゥース（登録商標）技術、及び／又はＷｉ−Ｆｉ技術を挙げることができる。これらの機器は、同じ部屋に、同じ建物の異なる部屋に、及び／又は全く異なる建物に、及び互いに離れた場所に格納することができる。ホストコンピュータ（又は、異なるコンピュータ）を使用するユーザは、データ伝送信号、制御信号、又は通信信号を電源ユニット１００に送信して、本明細書において記載される機能のうち任意の機能を開始する、又は実行することができる。

図１１は、電動ユニット９００の１つの実施形態の部分断面図を示している。図示のように、電動ユニット９００は、安全スイッチ１１０１を備えることができ、安全スイッチ１１０１は、レバー９０１のモータ速度制御機能を無効にするように構成される。１つの実施形態では、安全スイッチ１１０１は磁石１１０２を含み、磁石１１０２は、電源ユニットの磁場センサと相互作用する。安全スイッチ１１０１の磁石１１０２を軸線方向に動かして（例えば、摺動させることにより）、磁石１１０２がセンサ９２０に隣接するようになると、安全スイッチ１１０１の磁石１１０２は、センサ９２０を飽和させて、センサ９２０が、レバー９０１の磁石９０３の磁場の変化を全く検出することができなくなって、モータ９５０が、レバー９０１の位置に関係なく、遮断状態のままとなる。さらに、１つの実施形態では、安全スイッチ１１０１は、レバー９０１に機械的に干渉する可能性があり−安全位置で当たってしまうと−レバー９０１の動きの邪魔になって、当該レバー器具が操作不能状態になっているというフィードバックをユーザに対して更に行なう。

次に、図１２を参照するに、ブラシレスＤＣ（ＢＬＤＣ）モータをスムーズに−すなわち、急な動き（ｊｅｒｋｉｎｇ）を伴うことなく−始動させる方法１２００（又は、アルゴリズム）の１つの実施形態が図示されている。１つの実施形態では、方法１２００は、本開示において記載されるモータ９５０のようなＢＬＤＣモータを、電源ユニット１００に接続される形態で説明される処理装置のような処理ユニットに接続して、方法１２００のステップを実行するように処理ユニットに書き込むことにより実行することができる。方法１２００は、電源ユニット１００及び電動ユニット９００に関連して説明されるが、当業者であれば、本開示の内容を精査すると、この方法が、任意のＢＬＤＣモータにより、スムーズな始動が必要となる、又はその他には、スムーズな始動が望ましい任意の状況において実行されることを理解できるであろう。

ステップ１２０２では、１つの実施形態において、ＢＬＤＣモータのロータ静止位置を識別することができる。１つの実施形態では、これは、ロータの向きを、当該ロータの未知の初期位置から既知の第２静止位置に電気的に変えることにより行なうことができる。しかしながら、ロータを既知の位置に移動させること自体により、把持部の不所望の急な動きが生じるが、その理由は、ロータを移動させるためには、ロータをまず、未知の位置から回転させる必要があるからである。別の実施形態では、ロータの静止位置は、例えばホール効果センサで、ロータの位置をこの技術分野で公知の方法に従って検出することにより識別することができる。更に別の実施形態では、ロータの位置は、異なる相を合成することにより流れる相対電流を比較することにより識別することができる。このような方法については、ドイツのミュンヘンにあるインフィニオンテクノロジーズ社による「Ｓｔａｒｔ−ｕｐ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ ａｎｄ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｌｏａｄ ＢＬＤＣ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｓｉｎｇ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ」（ＡＰ０８０１８）と題する論文に記載されており、この論文の全開示内容は、参照により本明細書に援用され、以下に簡単に説明される。

この実施形態によれば、ロータ静止位置は、相を検査電圧に応答して合成するたびに流れる電流を測定することにより識別することができる。ロータの永久磁石が各相のインダクタンスに影響するので、相を合成するたびに、異なる電流が検査電圧に応答して流れることになる。（さらに、コイルに印加されるパルスは、非常に短いパルス時間長を有するので、モータロータは決して、非常に長い距離を移動することがなく、したがって工具を把持する施術者はこの静止位置検出ステップ中に急な動きを決して感じることがない）。したがって、例えば三相ＢＬＤＣモータでは、検査電圧をＡ相に、Ｂ相及びＣ相が接地されている状態で印加することができ、結果的に流れる電流を測定することができる。次に、手順を逆にして、Ａ相を、検査電圧がＢ相及びＣ相に印加されている状態で接地して、結果的に流れる電流を再度測定することができる。この手順を再度、Ｃ相から開始することができ：検査電圧をＣ相に、Ａ相及びＢ相が接地されている状態で印加することができ、この後も同様にして手順を進めることができる。これは、全ての相を組み合わせる（三相ＢＬＤＣモータの場合、合計６通りの組み合わせ）ことにより流れる電流が測定されるまで繰り返すことができる。

当業者であれば、本開示の内容を精査すると、他のＢＬＤＣモータがより多くの相、又はより少ない相を有することができ、各相を検査することができることを理解できるであろう。したがって、６相のＢＬＤＣモータは、１２通りの検査可能な組み合わせを有することができる。当業者であれば、検査可能な各組み合わせを検査する必要はないが；より少ない数の組み合わせを検査することにより、ロータの位置の測定値がより粗くなるので、可能な限りの最大数の組み合わせを検査すると有利であることを理解できるであろう。

結果的に流れる電流を比較する場合、各相組み合わせを、当該相組み合わせを逆にした相組み合わせと比較することができ；したがって、Ａ相を高電位とし、Ｂ相及びＣ相を低電位とすることにより流れる電流を、Ｂ相及びＣ相を高電位とし、Ａ相を低電位とすることにより流れる電流と比較することができる。より大きな電流が、磁場の方向に流れていると推定することができる。このように、Ａ相を高電位とし、Ｂ相及びＣ相を低電位とすることにより流れる電流が、Ｂ相及びＣ相を高電位とし、Ａ相を低電位とすることにより流れる電流よりも大きい場合、磁場は、電流がＡ相からＢ相及びＣ相に流れる方向を向き、ロータの北極からＡ相までの距離が、Ｂ相及びＣ相までの距離よりも短いと推定することができる。したがって、ロータの位置を約１８０°だけ狭めることができる。他の各相組み合わせとの同様の比較を行なうことにより、ロータの位置を６０°以内に狭めることができる。ＢＬＤＣモータを、より多数の相と組み合わせることにより、したがって相組み合わせの数を更に多くすることにより、ロータの位置を３０°以内に狭める、又はそれ以上狭い範囲に狭めることができる。

図３は、Ｂ相（記録波形３０３）及びＣ相（記録波形３０５）が低電位に保持されている状態でのＡ相に現われる好ましい電圧パルス（記録波形３０１）を示している。ステップ１２０２の場合、電流は三角波形である（記録波形３０７）。水平軸の時間目盛は、５μ秒／区分である。電流は、低抵抗値のシャント抵抗の両端に配置される高速アンプを使用することにより測定することができる。次に、これらの相の極性を反転させて、同じ高さの逆極性パルスでステータコアの磁化を回避することができる。次に、同じ手順を、Ｂ相に対して、次にＣ相に対して行なって、合計６個のパルスで行なう。パルスの相対振幅によって異なるが、ルックアップテーブルから、６通りの可能な転流組み合わせ位置又は転流セクタのうち、いずれの転流組み合わせ位置又は転流セクタに、ロータが位置しているかが分かる。各組み合わせ位置は、ロータが機械的に回転している間に２回繰り返されるので、１回転当たり１２セクタが出現する、したがって１２通りの転流が行なわれる。

ステップ１２０４では、一旦、ロータ位置が判明すると、所定の電源投入手順を開始して、ロータを所望の方向に駆動することができる。１つの実施形態では、少なくとも１つの相（すなわち、ロータの現在位置に関連付けられる相）に電流を流すことができる。１つの実施形態では、当該相に、パルス幅変調電圧（例えば、方形波電圧）で電流を流すことができる。１つの実施形態では、１つよりも多くの相を一度に駆動することができる。

この説明を行なうに当たって、まず、三相ＢＬＤＣモータの代表的な転流パターンについて記載するのが有用である。当業者であれば、本明細書において記載される転流パターンが、多くの考えられるパターンのうちの一つのパターンに過ぎないことを理解できるであろう。三相電動モータの場合、ロータが１回転している間に、モータは、６通りの異なる相組み合わせの間で転流を行なう。本開示の目的のためにのみ、組み合わせＡ−Ｂとは、Ａ相が電圧源に、Ｂ相が接地に接続されている状態で接続されることを意味するものとする。逆に、Ｂ−Ａとは、Ｂ相が電圧源に、Ａ相が接地に接続されている状態で接続されることを意味するものとし、その他の組み合わせもこれと同様である。任意の所定の期間中の能動的な相組み合わせは、「ｓｔａｔｅ（状態）」と表記することができる。したがって、図４に示すように、ロータが１回転している間に、モータは以下の順序で、相から相に転流することができる：

しかしながら、回転中の任意の所定の時点において、少なくとも２つの相組み合わせにより、正のトルクがロータに加わる。例えば、ロータが当該ロータの経路の所定の位置に近づくと、「現在の」相組み合わせ（すなわち、最大トルクをロータに加える相組み合わせ）及び「次の」相組み合わせ（すなわち、次に始まるようにスケジューリングされる相組み合わせ）の両方により、正のトルクがロータに加わる。（この説明では、必要な電流方向及び相組み合わせが予め選択されることにより、有利な転流パターンに取り込まれ、この転流パターンにより、「現在の」相組み合わせが開始組み合わせとなって、「次の」相組み合わせがスケジューリングされ、このような転流パターンの例は、上の表１に確認することができる）。例えば、モータ９５０が状態１になっていて、 ロータが相組み合わせＡ−Ｃにより駆動されている場合、ロータ回転中の所定の時点において、Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃの両方（すなわち、現在の相組み合わせ、及びスケジューリングされた次の相組み合わせの両方）により、正のトルクがロータに加わる。さらに、一旦、ロータが動いて状態２になると、ロータ回転中の所定の時点において、Ａ−Ｃにより、正のトルクがロータに加わるのが止み、その代わり、Ｂ−Ａ（状態３の）により正のトルクが加わり始める。したがって、１つの実施形態によれば、図５に示すように、以下の表に従って、相組み合わせに電流を流すことができる：
このように、所定の状態の場合、「現在の」相組み合わせ、及び「次の」相組み合わせの両方の相組み合わせに電流を流すことができる。勿論、モータが三相よりも多くの相を有する場合、正のトルクをロータに加える任意の数の相組み合わせに電流を、任意の所定の時点で流すことができる。

１つの実施形態によれば、両方の相組み合わせに電流を、ほぼ一定の電圧で流すことができる。別の実施形態では、両方の相組み合わせに電流を、交流パルス幅変調信号で流すことができる。換言すれば、パルス幅変調信号のパルスを各相組み合わせの間で交互に流すことができる。例えば、所定のロータ位置に関して、電流を流す先を２つの相組み合わせＡ−Ｃ及びＢ−Ｃとする場合、パルス幅変調信号の第１パルスをＡ−Ｃに流すことができ、第２パルスをＢ−Ｃに、第３パルスをＡ−Ｃに流すことができるなどである。さらに、パルスを各相組み合わせの間で直接交互に流す必要はなく、相組み合わせの間で任意の比率に分けて流すことができる。例えば、４つのパルスをこれらの相のうちの１つの相に流すたびに、１つのパルスのみを他の相に流すことができる。これらの相パルスの比率及び順序は、経時的に変えることができる、又はロータが１つの相から別の相に向かって進角するにつれて変えることができる。当業者であれば、本開示の内容を精査すると、電流を他の変調方式に従って流すことができ、任意のこのような適切な方式を使用して電流を複数ペアの相組み合わせの間で分けて流すことができることを理解できるであろう。

ロータが当該ロータの経路に沿って進角して、各相に向かって移動し、次に各相から離れる方向に移動するにつれて、勿論、異なる相組み合わせペアの間で転流を行なう必要がある。例えば、上の表２に、及び図５に示すように、所定の時点において、モータ９５０は、Ａ−Ｃ及びＢ−Ｃに電流を流す状態１から、Ｂ−Ｃ及びＢ−Ａに電流を流す状態２への転流を行なう。

このように、モータ９５０は、第１の相組み合わせペアから第２の相組み合わせペアへの転流を行なう。１つの実施形態では、転流は、「次の」相組み合わせに流れる電流が、「現在の」相組み合わせに流れる電流を下回ると行なわれる。当業者であれば、殆どのＢＬＤＣモータの場合、所定の相組み合わせのインダクタンスは、ロータ磁石が当該相組み合わせに近づくにつれて大きくなり、したがって電流の変化率が小さくなる。反対のことが、ロータが相組み合わせを通過して、距離が長くなるにつれて生じる。「現在の」相組み合わせのインダクタンスが小さくなるにつれて、「次の」相組み合わせのインダクタンスが大きくなる。この回転中の相電流に及ぼす影響を図１４ａ，図１４ｂ，及び図１４ｃに示す。図１４ａでは、ロータ磁石は、「次の」相組み合わせよりも「現在の」相組み合わせに近づいている。図１４ｂでは、ロータは、２つの相組み合わせの間の等距離にある。図１４ｃでは、この時点において、ロータは、「次の」相組み合わせにより近づいている。したがって、モータ９５０は、これらの相組み合わせの一方の相組み合わせに流れる電流が低下して、他方の相組み合わせに流れる電流を下回ると、第１の相組み合わせペアから次の相組み合わせペアへの転流を行なう。

異なる表現をすると、三相ＢＬＤＣモータでは、上に説明したように、所定の相組み合わせペアは、「現在の」相組み合わせ及び「次の」相組み合わせを有するものであると考えることができる。１つの実施形態では、転流は、「次の」相組み合わせに流れる電流が低下して、「現在の」相組み合わせに流れる電流を下回ると行なわれる。この時点では、「次の」相組み合わせが「現在の」相組み合わせになるのに対し、次に到来するようにスケジューリングされた相組み合わせは、「次の」相組み合わせになり、最初の「現在の」相組み合わせにこれ以上、電流を流すことはない。例えば、所定の状態が続いているときに、相組み合わせＡ−Ｃ及びＢ−Ｃに電流を流している場合、各々に流れる電流をモニタリングすることができる。Ｂ−Ｃに流れる電流が、Ａ−Ｃに流れる電流を下回る場合、モータは次の状態への転流を行なって；Ａ−Ｃに電流を流すのを止め、その代わり、Ｂ−Ｃの他に、Ｂ−Ａに電流を流し始める。このように、１つの実施形態では、両方の相組み合わせペア（すなわち、各連続状態）は、相組み合わせペアのうちの少なくとも一方を共有する。任意の第１転流状態では、共通の組み合わせは、「次の」相組み合わせであり、第２状態では、共通の組み合わせは、「現在の」相組み合わせである。転流を行なうこの方法により、状態間の遷移がスムーズに行なわれるようになって、低速において特に有利となる。

当業者であれば、転流は、「次の」相組み合わせに流れる電流が「現在の」相組み合わせに流れる電流を下回るようになる正確な時点で行なわれる必要はないことを理解できるであろう。正確な時点で行なわれる必要があるのではなく、転流は、「次の」電流が「現在の」電流に略等しいか、又は「現在の」電流の所定の百分率に収まる場合に行なわれる。例えば、「次の」相組み合わせに流れる電流が、「現在の」相組み合わせに流れる電流の１０％に収まる場合、モータは当該状態への転流を行なう。別の実施形態では、転流は、「次の」相に流れる電流が、「現在の」相組み合わせに流れる電流を下回った（又は、「現在の」相組み合わせに流れる電流に略等しいか、又は電流の所定の百分率に収まった）後の所定の期間内に行なわれる。別の実施形態では、転流は、「次の」電流が、「現在の」電流を所定数のパルスペアごとに下回った後に行なわれる。

図６は、「次の」相組み合わせがＢ−Ａである状態における好ましい「現在の」相組み合わせＢ−Ｃを示している。説明を分かり易くするために、Ｃ相の代わりに、ソフトウェアが転流を行なうように決定した時点を示す信号を用いている。左から始めると、奇数順の番号（「現在の」）が最初は、偶数順の番号（「次の」）よりも小さく、次に同じになり、次に最後に、大きくなることが分かる。「次の」が「現在の」よりも複数のパルスペアごとに小さくなることが確認されると、転流が行なわれる。

記載の方法は効率の点で最適ではなく、モータに「現在の」相組み合わせにより電流が流れる場合に最適となる。所定のモータに関して変化する所定の速度を上回ると、Ｂａｃｋ−ＥＭＦ ｚｅｒｏ−ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ（ＢＥＭＦゼロクロス検出）と呼ばれる別の方法を用いてもよい。モータが回転すると、ロータ磁石の回転がステータのコイルと相互作用して発電機を形成する。

図７は、好ましい立ち上がり波形及び立ち下り波形（２つの縦軸時間目盛りの間は約１ｍｓ）を示している。（この図は、他の方式−ユニポーラとは異なるバイポーラ−とは若干異なる変調方式を示して説明が分かり易くなるようにしていることに留意されたい）。発生電圧は、速度の上昇とともに立ち上がるので、この場合における１０Ｖでの最大モータ速度３０，０００ＲＰＭは、発生電圧が、印加電圧に逆極性で等しくなる場合に、すなわち発生電圧が、回転に逆らうときの逆電圧である場合に得られる。通常のモータ動作では、３つの相のうち２つの相だけが一度に励磁され、このＢａｃｋ−ＥＭＦ（ＢＥＭＦ）は、第３相について観測することができる。立ち上がり波形及び立ち下り波形が供給電圧の中点で交差する場合、ロータは、最後の転流点と次の転流点との間の途中に位置し、タイマーを使用して転流が行なわれるべき時点を正確に突き止めることが容易になる。

１つの実施形態では、スケジューリングされた次に到来する相組み合わせは、メモリから取り出すことができ、これらの相組み合わせは、ルックアップテーブルに格納されるか、又は所定の他の有利な格納方式で格納される。

さらに、当業者であれば、本開示の内容を精査すると、この方法は、任意の数の相、及び相組み合わせに拡張することができることを理解できるであろう。

ステップ１２０６では、一旦、モータ９５０のロータ速度が、所定の角速度を超えると、モータの動作が、１つの実施形態において、旧来の電圧転流方法に移行する。ロータの角速度は、各転流の間の時間を測定することにより、したがってロータが各セクタを通過するときの速度を測定することにより導出することができる。一旦、十分大きな電圧が、ロータの永久磁石の磁束がモータステータの巻線と鎖交することにより発生すると、３つの相のうち、転流の間の任意の所定期間中に電流を流していない相の電圧をフィードバック信号として使用して、モータ速度を制御することができるようになる。別の実施形態では、ロータの角速度に関係なく、転流は継続して行なわれて、「次の」相電流が低下して「現在の」相組み合わせ電流を下回るようになる時点で殆どが行なわれる。

図８は、旧来のスイッチング方式を用いた複数の転流を詳細に（２００μｓ／区分）示している。全ての波形を、ＰＷＭによりチョッピングする。中心では、立ち上がり波形を開放状態のＣ相に確認することができるのに対し、Ａ相が励磁され、Ｂ相は接地される。また、セクタ内の電流の変化を確認できるだけでなく、転流点に対するピークの顕著な相シフトを確認できる。

図１３は、ユーザにバッテリが低下していることを通知する（又は、別の実施形態では、メッセージを通知する）方法１３００又はアルゴリズムの１つの実施形態を示している。ステップ１３０２では、バッテリ１０１の状態、又は別の状態を測定する。例えば、バッテリ１０１が生成する電流電圧を測定することができる。別の実施形態では、モータ９５０が正しく動作していることを示す指標を測定することができる。

ステップ１３０４では、測定値を所定の値と比較することができる。例えば、バッテリ１０１が生成する電圧をステップ１３０２で測定する場合、当該生成電圧を次に、所定の電圧値と比較して、バッテリが低下しているかどうかを判断することができる。別の構成として、電流を時間積分して、所定の値と比較測定して、バッテリの充電状態を監視することができる。

バッテリが低下している場合（又は、測定した他の状態をユーザに通知する必要がある場合）、ステップ１３０６では、モータの速度を目に付き易いパターンに従って変化させることによりユーザにバッテリが低下していることを通知することができる。例えば、モータ９５０は、第１速度で始動して、所定期間が経過した後、第２速度に変化させることができる。１つの実施形態では、第１速度は、最大速度、最小速度、ユーザが指示する速度、又は任意の他の速度とすることができる。第２速度は、第１速度とは異なっていることを検出可能な任意の速度とすることができる。したがって、第１速度がモータの最大速度である場合、第２速度は第１速度よりも低くすることができる。逆に、第１速度が低速である場合、第２速度は第１速度よりも高くすることができる。

１つの実施形態では、バッテリが低下すると、速度の変化が大きくなる。別の実施形態では、第１速度になっている時間と第２速度に変化する時間との間の時間を変化させて、より少ない充電量が、速度が低下する前に経過する時間がより短いことを意味するようにする（又は、別の構成として、より長い時間が、充電量がより少なくなっていることを意味するようにする）。別の構成として、速度をほんの少しの間だけ、変えることができる−１つの実施形態では、数十ミリ秒だけ速度を「ｂｌｉｐ（カット）」する。これにより、聴覚情報及び触覚情報をユーザに与える。１つの実施形態では、カットの回数が、充電量を表わす、又はユーザに対する所定の他のメッセージを表わすことができる。例えば、カット回数がより多くなることは、充電量がより少なくなっていることを意味する。この方法は、始動局面とは無関係に使用することができ、一連のカットは、例えば十秒ごとに繰り返される。

別の実施形態では、又は図１３に関連して説明した方法の他に、モータ９５０に供給される電源をパルス状に印加して、モータ９５０が可聴音を放音するようにする。この音を音程、音の振幅、及び音の長さの全てについて変調して、一連の符号化ビープ音を生成することにより情報を伝達することができる。別の構成として、音を変調して、音楽メッセージ又は事前に記録された発話メッセージとすることができる。この音を使用してバッテリ残量、バッテリ設定値、バッテリ状態などを知らせることができる。

記載の主題の上記実施形態は、多数の方法のうち任意の方法で実現することができる。例えば、幾つかの実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせを使用して実現することができる。１つの実施形態の任意の態様がソフトウェアで少なくとも部分的に実現される場合、ソフトウェアコードは、任意の適切な処理装置で、又は処理装置集合体で、単一のデバイス内に、又は単一のコンピュータ内に設けられるか、もしくは複数のデバイス／コンピュータに分散配置されるかどうかに関係なく実行することができる。

様々な実施形態を本明細書において説明及び例示してきたが、当業者であれば、本明細書において説明される機能を実行する、及び／又は結果及び／又は利点の１つ以上の利点を実現する多種多様な他の手段及び／又は構造を容易に想到することができ、このような変更及び／又は変形の各々は、本明細書において説明される実施形態の範囲に含まれると見なされる。概括すると、当業者であれば、本明細書において説明される全てのパラメータ、寸法、材料、及び構成は、例示に過ぎず、実際のパラメータ、寸法、材料、及び／又は構成は、教示が利用される特定の用途、又は複数用途によって異なってくることを容易に理解できるであろう。当業者であれば、単なる日常的な経験を利用するだけで、本明細書において説明される特定の実施形態の多くの等価物を認識するか、又は確認することができるであろう。したがって、これまで説明してきた実施形態は例示としてのみ提示され、添付の請求項、及び請求項の均等物の範囲内で、実施形態を、詳細に記載され、かつ特許請求される形態とは異なる形態で実施することができることを理解されたい。本開示の実施形態は、本明細書において説明される各個々の特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法に関するものである。また、２つ以上のこのような特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法の任意の組み合わせは、このような特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法が相互に矛盾していない場合、本開示の範囲に含まれる。

Claims (28)

1. 外科用電動工具の電源ユニットであって：
   内部空洞を規定する外側筐体と、
   前記内部空洞内に全体が配置される少なくとも１つのバッテリセルと、
   前記内部空洞内に配置され、かつ前記少なくとも１つのバッテリセルの周りを断熱層として少なくとも部分的に包み込むプリント回路基板とを備える電源ユニット。
2. さらに、前記少なくとも１つのバッテリの周りを断熱層として少なくとも部分的に包み込む少なくとも１つの絶縁層を備える請求項１に記載の電源ユニット。
3. 前記プリント回路基板は、可撓性プリント回路基板材料により少なくとも部分的に形成される請求項１に記載の電源ユニット。
4. 前記バッテリセルは高温バッテリである請求項１に記載の電源ユニット。
5. さらに、前記筐体から突出する気密コネクタを備え、前記筐体及び気密コネクタは、一体に気密封止される請求項１に記載の電源ユニット。
6. 前記電源ユニットはさらに、前記気密コネクタを取り囲むバルクヘッドを備え、前記バルクヘッドはＯリングを備え、前記Ｏリングは、非円形経路の内部に伸びており、前記バルクヘッドと前記筐体との間の接合部をラジアルシールで密封するように構成される請求項５に記載の電源ユニット。
7. 前記気密コネクタはさらに、複数のピンを備える請求項５に記載の電源ユニット。
8. 前記気密コネクタはさらに、複数の双曲線状ピンソケット（ｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃ ｐｉｎ ｓｏｃｋｅｔｓ）を備える請求項５に記載の電源ユニット。
9. 前記複数のピンのうちの少なくとも１つのピンは、前記プリント回路基板と連通しており、前記プリント回路基板は、第１信号及び第２信号を前記複数のピンのうちの前記少なくとも１つのピンに多重化するように構成される請求項７に記載の電源ユニット。
10. 前記筐体の前記内部空洞は真空である請求項１に記載の電源ユニット。
11. さらに、前記内部空洞と、及び前記筐体の外側表面と連通する一方向チェックバルブを備え、前記一方向チェックバルブは、前記筐体の前記外側表面が真空に曝される場合に、前記筐体の前記真空を入れ替えるように構成される請求項１０に記載の電源ユニット。
12. 前記電源ユニットはさらに、溝内に配置されて前記電源ユニットを外科用ハンドピース電動ユニットに固定する傾斜ばねを備える請求項１に記載の電源ユニット。
13. 前記電源ユニットはさらに、コンピューティング装置と通信するように構成されるトランシーバを備える請求項１に記載の電源ユニット。
14. 前記電源ユニットは、モータを有する外科用ハンドピース電動ユニットに供給される電源を変化させて、前記モータの速度が、ユーザが知覚できる所定の態様で変化するように構成される請求項１に記載の電源ユニット。
15. ブラシレス直流モータを始動させる方法であって：
    少なくとも１つの方向に回転するように構成されるロータを有し、かつ複数相を含むステータを有するブラシレス直流モータを設けるステップであって、前記ロータの位置が与えられると必ず、前記複数相を組み合わせた少なくとも２つの相組み合わせが配置され、少なくとも２つの相組み合わせに電流を流すと、前記ロータが回転するようになる、前記設けるステップと、
    電圧を、複数相を組み合わせた第１相組み合わせ、及び前記複数相を組み合わせた第２相組み合わせに少なくとも印加するステップであって、前記第１相組み合わせ及び前記第２相組み合わせの両方の相組み合わせに電流を流すと、前記ロータが前記第１方向に回転するようになる、前記印加するステップと、
    前記第１相組み合わせに流れる第１電流と、前記第２相組み合わせに流れる第２電流とを比較するステップと、
    前記第２相組み合わせに流れる前記電流が前記第１相組み合わせに流れる前記電流よりも少ないと判断すると、電圧を、前記複数相を組み合わせた第３相組み合わせ、及び前記複数相を組み合わせた前記第２相組み合わせに少なくとも印加するステップとを含む方法。
16. 前記第１相組み合わせ及び第２相組み合わせは、前記複数相から前記ロータの初期位置に従って選択される請求項１５に記載の方法。
17. 前記ロータの前記初期位置は、電圧が複数の相組み合わせの各相組み合わせに印加されると、前記複数相を組み合わせた複数の相組み合わせに流れる電流を測定することにより導出される請求項１５に記載の方法。
18. 前記第１相組み合わせ及び前記第２相組み合わせに流れる前記電流は、シャント抵抗の両端の電圧降下に従って測定される請求項１５に記載の方法。
19. 外科用電動工具であって：
    バッテリと、第１コネクタ及びセンサと、を備える電源ユニットと、
    モータを有する電動ユニットと、
    前記電動ユニットに回動点を介して装着されるレバーアームと、を備え、
    磁場を持つ磁石は、前記レバーアームの上に配置されて前記レバーアームを押すと、前記磁石と前記センサとの間の距離が変化するようになり、前記センサは、前記磁場の強度を検出するように構成され、前記電源ユニットは、電源を前記電動ユニットに前記磁場の前記検出強度に従って供給するように構成される外科用電動工具。
20. 前記電源ユニットはさらに、第１コネクタを備え、前記電動ユニットはさらに、第２コネクタを備え、前記第２コネクタは、前記第１コネクタと雌雄嵌合して、前記電源ユニットを前記電動ユニットから、前記第２コネクタを前記第１コネクタから分離することにより取り外すことができるように構成され、前記磁石のサイズが設定され、前記磁石が前記レバーの上に配置されて、前記第２コネクタを前記第１コネクタから分離すると、前記センサにより検出される前記磁場の前記強度が、前記第２コネクタが前記第１コネクタから完全に分離されるまで変わることがなくなる請求項１９に記載の外科用電動工具。
21. 外科用電動工具の電源ユニットであって：
    内部空洞を規定する外側筐体と、
    前記内部空洞内に全体が配置される１個のバッテリセルと、
    前記内部空洞内に配置されるプリント回路基板とを備える電源ユニット。
22. 前記プリント回路基板はさらに、前記１個のバッテリセルから供給される電圧を段階的に上昇させるように構成される昇圧コンバータを備える請求項２１に記載の電源ユニット。
23. 前記１個のバッテリセルは、低い内部インピーダンスを有することにより、前記１個のバッテリセルが、２．５Ｖで２２Ａの電流を発生させることができる請求項２１に記載の電源ユニット。
24. 前記１個のバッテリセルは、リチウムイオンセラミックセルにより構成される請求項２１に記載の電源ユニット。
25. 前記電圧は、１０Ｖまで段階的に上昇する請求項２２に記載の電源ユニット。
26. 前記１個のバッテリセルは、２２Ａの電流を供給する請求項２２に記載の電源ユニット。
27. 前記バッテリは、前記プリント回路基板に直接取り付けられて、前記１個のバッテリセルから供給される電圧のリップルが抑制される請求項２１に記載の電源ユニット。
28. 前記バッテリは、前記プリント回路基板に一対のタブを介して取り付けられ、前記タブは、前記１個のバッテリセルから供給される電圧のリップルが抑制されるようなサイズ及び寸法に設定される請求項２１に記載の電源ユニット。