JP4160125B2 - トルクと捩り角度を表示する手段を持つ手術器具 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、特に人体骨組織内に手術用インプラントをねじ込むためのまたは人体骨組織内にねじタップによりねじを切るためのツールを含む手術器具に関する。またツール内に含まれる電気モータに電力を供給しその速度を制御するための装置、及び検出及び表示部材が含まれており、この検出部材はツールのトルクと捩り角度に応じた信号を表示部材に送る。表示部材は組み合わされた表示及びメモリー部材を持つコンピュータ装置、例えばマイクロプロセッサを含む。この表示及びメモリー部材はそれぞれツールによって作り出されるねじ込みまたはねじ切りに基づくトルク曲線を表示し記憶する。この曲線は捩り角度の関数としてのトルクを示す。この場合表示部材はコンピュータスクリーン、ＶＤＵ等を含む形式のものであることができる。この発明はまた上記手術器具が含まれる配置に関する。
先行技術
例えばＰＣＴ公開公報ＷＯ ９５／２０１４６から、ねじ込みツールで、電気モータに電力を供給するための装置を用いることは既に知られている。電気モータの電流供給回路に増幅器が接続されており、この増幅器はアナログ／ディジタル変換器に続いている。この変換器は順にＶＤＵを持つコンピュータ装置に接続されている。人体の種々の骨質を調査し、これらの骨質の統計を作成すること自体も既に知られている。この場合、それぞれの骨／骨組織に貫入する特定のツールの能力を検出し、この貫入能力を骨質に関連づけることも可能である。インプラント、歯科用ブリッジ構造体等を使用する歯科作業に関連してねじ込み及びねじ切りのためにトルク制御ツールを用いることもまた知られている。異なる年齢の異なる人間に対して骨質の異なる評価もそれ自体知られている。
本発明の記述
技術課題
進歩した歯科作業を実行する外科医、歯科医及び同等者を助けるための有効手段に対する要求がある。例えば、骨組織内にねじタップによりねじを切りそこにインプラントをねじ込んで固定するとき、外科医または同等者は実行される作業の完全な管理をなさねばならない。対象のインプラントは最適に適用されねばならない。この最適適用は個々の各場合の骨組織の品質に大きく依存する。この品質は通常外観検査からは全く明らかでない。これまでは良好な結果は専門技術と経験に関連していた。本発明は大きな精度で、例えば骨質等を指示することによりこの問題を解決する。
統計及び他の情報を作成するとき、簡単な方式で、骨質、患者のタイプ、年齢、構造のタイプ、インプラント適用等に関して実行されるそれぞれの作業を実証することができることが重要である。この発明はこの問題もまた解決する。
対象のツールの操作機能が簡単で良く証明された機能と構成要素設計を与えられることができることがまた重要である。この発明はこれらの問題もまた解決する。この発明は捩り角度が知られているという事実を用いる。
解決
主としてこの発明による手術器具を特徴づけるものと考えられる特徴は、検出部材（単数または複数）がツールのトルクと捩り角度に応じた信号を、表示部材の他にメモリー部材を有するコンピュータ装置を含む表示部材に、送ること、及び表示部材がこの場合骨組織の品質を評価するための基礎を形成するトルク／捩り角度曲線を表示するように配置されていることである。
一実施例において、電力を供給しかつ速度を制御するための装置が本質的に一定の回転速度または既知の可変回転速度を電気モータに提供するように配置されている。
記憶部材（単数）／記憶部材（複数）は種々のねじ込み及び／またはねじ切りの場合に関連づけることのできる一つまたはそれ以上のトルク曲線を記憶するように配置されている。
一実施例において、検出部材は増幅器及びこの下流に接続された、検出部材の信号を対応するデータ信号に変換する、アナログ／ディジタル変換器を含む。前記データ信号は低域フィルタの助けにより表示部材のスクリーン上にヒストグラムとして示される。その各カラムは急速変動またはリップルが作成を妨げないようにトルクの多数の平均値に対応する。
この発明による配置は、検出部材がツールにより作り出されるトルク（単数または複数）を検出し、これを捩り角度（単数または複数）に関連づけること、及び表示部材（単数または複数）が捩り角度の関数としてのトルク変動を示す曲線を表示するように配置されていること、及び表示部材（単数または複数）が一つまたはそれ以上の記憶部材を含みまたはそれに接続されていることにより本質的に特徴づけられる。更なる特徴は配置がまた骨質、骨質の統計等のための評価システムを含むこと、及び前記記憶部材（単数または複数）が一つまたはそれ以上のトルク／捩り角度曲線を記憶するように配置されていることである。記憶された曲線は更にそれらが評価システムに伝達されることができるように配置されている。
好ましい実施例において、取り出し可能な記憶部材が記憶部材として用いられる。この記憶部材はここではデータを装荷することのできるカード（クレジットカード、電子ウオレットカード（wallet card）等を参照）の形を持つことができる。一人またはそれ以上の患者のためのそれぞれの曲線形態は対象のカード中に供給される。データ情報が装荷された後に、カード評価システム内での使用のために、すなわち挿入のために取り出されることができる。
利点
手術器具中への上記機能の形成に加えて冷却、速度制御、回転制御の方向、トルク制御等のための設備を与えることにより、外科医または同等者のための非常に魅力的な技術支援器具が得られる。
図面の説明
現在提案されるこの発明による手術器具及び配置が添付図面に関して以下に述べられるであろう。図面において、
図１は、基本的な回路図での、このツールの電気モータの機能、その電力と速度制御、電気モータのトルク／捩り角度曲線のための検出部材、及び対象の曲線（単数または複数）のための表示部材と記憶部材を示し、
図２は、正面からの、手術器具の例を示し、
図３は、基本的な回路図での、トルク／捩り角度曲線のデータを装荷されることのできるカードのための入力機能を示し、
図４は、平面図での、評価システムを示し、
図５は、基本的な回路図での、ツールの対象の電気モータのための速度制御を示し、そして
図５ａは、基本的な回路図での、速度制御とマグネットとホール素子（Hall elements）とコンピュータに結合された計算器によるローターの捩り角度の情報を示す。
詳細な実施例
図１において、電気モータは１によって表される。モータはそれ自身知られたタイプのもので、開放市場でStork ＡＢによって販売されているブラシレスＥＣ ０３２タイプのものであることができる。組み合わされた電力及び速度制御装置は２によって示されている。この装置は特に、モータのトルクとは独立して一定回転速度をモータ１に提供することができるように配置されている。これに代えて、またはこれに追加して、ローターのホール素子とマグネットの助けにより公知の方式で捩り角度を測定することができる。このモータの電流供給回路３に配置されているのは、好ましくは抵抗器の形の要素４である。既知の形式の増幅器７が抵抗器を横切る接点５，６に接続されている。増幅器の出力７ａはアナログ／ディジタル変換器８に接続されており、この変換器の出力８ａはコンピュータ装置９、例えばマイクロプロセッサに接続されている。コンピュータ装置は記憶部材１０と例えばＶＤＵの形の表示スクリーン１１を含む。
モータ１は既知の方式でギヤーを含み、上記に従って一定の回転速度でまたは各瞬間に既知のローター位置１を持って回転する。抵抗器を通る供給電流はｉ１で示される。増幅器は抵抗器を横切る電圧Ｖを検出し、変化に応じた電流ｉ１／電圧Ｖ１をアナログ／ディジタル変換器に送り、変換器はこの検出に応じたパルス列ｉ２を作り出す。コンピュータ装置９は前記パルス列を受ける。
この方式で、ツール（１５）を使用してインプラントを骨組織内にねじ込むときに、又はねじタップにより骨組織内にねじを切るときに、抵抗器を横切る電圧降下がリアルタイムで前記表示器に表示される。モータ電流は電圧降下に比例し、電流は逆に伝達されたトルクに比例するので、トルクの直接的表示が得られる。トルクは時間の関数として表示器に示される。データ（ｉ２）はアナログ曲線（捩り角度の関数としてのトルク）として示される。この曲線は低域フィルタリングを受け、従って急速な変動または電気リップルは見られないであろう。曲線上に重なった小さな不規則性からなる前記リップルはギヤーボックスとモータコミュテーションの不規則性に起因する。
図２は手術器具１２の全体を示す。器具の表示器（すなわち上記によるコンピュータスクリーン）は１３によって示される。器具は種々の機能（上記参照）のためのキーボード／指示パネル１４を有する。ツールは１５により示され、ツールへの接続は１６によって示される。上記による記憶部材はここでは１０′で表されている。記憶部材はデータを装荷することのできるクレジットカード（電子ウォレット参照）として設計されている。カードは既知の方式でカード読み取り装置１７中に挿入されかつそこから取り出すことができる。カードは集積回路１０ａを有し、これは既知の方式でデータ、すなわちこの場合はツール位置（角度）の関数としてのトルクデータ、を提供される。
図において、スクリーン１３に二つのトルク曲線１８，１９が示されており、これらの曲線の各々は顎／骨組織内へのインプラントのねじ込み又はねじタップによる顎／骨組織内でのねじ切りを表している。曲線は回転の位置／捩り角度の関数としてのモーメントＭを示す。トルク値が高い程せん断力が高く、このせん断力は骨質に関連させられる。
カード１０は図３で側面から示されており、そこでは装荷部材／回路は２０，２１により示されている。母線結線は２２により示され、上記によるマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）は９′により示され、この母線結線２２に接続されている。母線結線に接続されたターミナル２３も含むことができ、このターミナル２３にトルク曲線を補助するデータ、例えば日付、患者のタイプ、年齢等の形のデータ、を入力することが可能である。パルス列ｉ２′は母線結線に接続されたアダプター回路２４を経て受けられる。また組み合わされた固定メモリ２５及び装荷可能なメモリ１０′，１０ａ′のためのアダプター部材２６も含まれている。要素２５と２６はまた母線結線に接続されている。
図４によれば、カード／メモリ１０″′が評価システム上または内の既知のタイプのカード読み取り器２７中に導入されることができる。統計、骨質の評価等が評価システム内で実行されかつ収集されることができる。これについての情報は出力２９，３０で得られる。
図５において、モータ１′のための電力供給と速度制御の組み合わされた装置（例えばホール素子−マグネット−計算器−コンピュータの形の（上記２参照））が３１で示されている。位置指示フィードバックが３２で示され、上記による抵抗器が４′により示されている。回転速度はホール素子で測定される。
速度制御とローター１ａの角度位置の情報が例えばモータのローター上のマグネット１ｂ及びマグネットの位置を検出する三つのホール素子１ｃを用いることにより得られる。ホール素子はフィードバック回路３３を経て計算器回路３４に結合され、計算器回路は逆にコンピュータに結合されている。例えば、制御回路ＭＭＣ−ＥＣ０５０（Stork ＡＢ）が計算器回路に結合される。モータは例えばＥＣ０３２（Stork ＡＢ）である。
この発明は例として上に示された実施例に限定されず、添付の特許請求の範囲及び発明の概念の範囲内で改変されることができる。

Claims (6)

1. 骨組織内に外科用インプラントをねじ込むためのまたは骨組織内にねじタップによりねじを切るためのツール（１５）、電力を供給し電気モータ（１）の速度を制御するためのこのツール内に含まれた装置（２）、検出部材（７，８）、及びコンピュータ装置（９）を含む手術器具（１２）において、コンピュータ装置（９）が表示部材と記憶部材（１０）とを含むこと、検出部材がツールのトルクと捩り角度（単数または複数）に応じた信号（ｉ２）をコンピュータ装置（９）の表示部材に送ること、そしてこの場合表示部材が骨組織の品質を評価するための基礎を形成するトルク／捩り角度曲線を表示するように配置されていること、及び前記トルク／捩り角度曲線が表示部材のスクリーン（１１）上にヒストグラムとして示されること、ここでヒストグラムの各カラムは急速な変動またはリップルが見られないように捩り角度に応じたトルクの多数の平均値に対応していることを特徴とする手術器具。
2. 電力を供給し速度を制御するための装置が電気モータに本質的に一定の回転速度または既知の可変回転速度を提供するように配置されていることを特徴とする請求の範囲１に記載の手術器具。
3. 記憶部材（１０）が種々のねじ込み及び／またはねじ切りの場合に関連づけられる一つまたはそれ以上のトルク／捩り角度曲線（１３，１８）を記憶するように配置されていることを特徴とする請求の範囲１または２に記載の手術器具。
4. 電気モータの速度制御と電気モータのローターの捩り角度の情報がマグネット、ホール素子、計算器及び前記コンピュータによって実行されることを特徴とする請求の範囲１〜３のいずれかに記載の手術器具。
5. 電気モータとそのモータのためのまたはそのモータに関する電力及び速度制御を持つ手術器具を含む集成装置において、検出部材（７，８）が捩り角度（単数または複数）に関連させてツール（１５）によって作り出されたトルク（単数または複数）を検出すること、表示部材（単数または複数）が捩り角度の関数としてのトルク変動を示すトルク／捩り角度曲線（１３，１８）を表示するように配置されていること、表示部材が一つまたはそれ以上の記憶部材（１０″）に接続されていること、この集成装置がまた骨質、骨質の統計等のための評価システム（２８）を含むこと、前記記憶部材（単数）／記憶部材（複数）（１０′）が一つまたはそれ以上のトルク／捩り角度曲線（１３，１８）を記憶するように配置されていること、そして記憶された曲線が評価システムに伝達されることができるように配置されていることを特徴とする集成装置。
6. 記憶部材がデータを装荷することができるカード（１０″）を持って配置されることができ、このカード中に一人またはそれ以上の患者のための曲線形態（単数または複数）（１３，１８）が供給されることができること、そしてデータ情報が装荷された後にカードが評価システムでの使用（挿入）のために取り出されることができることを特徴とする請求の範囲５に記載の集成装置。

Images