JP6859387B2 - 真空モータ、外科用駆動システム、および真空モータの動作方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空モータ、前記真空モータを含む外科用駆動システム、前記真空モータを含む軟組織および／または骨組織のデブリードマンのための医療洗浄システム、ならびに前記真空モータを含む軟組織および／または骨組織のブラッシング、ラスピングまたはソーイングのための医療デバイス、ならびに真空モータを動作させるための方法に関する。本真空モータは、軟組織および骨組織の洗浄およびデブリードマンのための医療デバイスを駆動するのに適する。本真空モータによって駆動される医療デバイスは、衛生上の理由から単回使用用であることが好ましい。さらに、揺動直線運動を生成する方法が提案される。

残念ながら、整形外科においては微生物に感染した関節エンドプロテーゼの敗血症の修正がある程度行われる必要がある。これに関連して、感染した関節エンドプロテーゼが外植され、感染および／または壊死組織が除去される。感染／壊死組織の除去はデブリードマンと呼ばれる。デブリードマンは、いわゆる洗浄システムを用いて創傷をすすぐことによって、ならびに切断、ラスピング、ソーイング、およびブラッシングによって、行われうる。デブリードマンのために使用されるデバイスは、デブリードマンの後に組織残留物および微生細菌で汚染される。再使用のためには、これらの器具は徹底的にクリーニングされた後に滅菌される必要がある。これに関連しては、医療スタッフが、クリーニング作業中の微生細菌の伝播による汚染および／または感染から保護される必要がある。したがって、面倒で有害なクリーニングステップを伴わずに単回使用後に一般的なＯＲ廃棄物とともに処分が行われうる、敗血症の修正のためのラスピング、ソーイング、およびブラッシングのためのモータ駆動部を備えた安価なデバイスを提供することが望ましいであろう。その場合、駆動部が電池、蓄電池、および電気モータを必要としなければ、資源および環境保護の理由からだけでなく費用の理由からも賢明であろう。

洗浄システムにおいては、クリーニングされるべき組織エリアに当たって前記組織エリアに機械的クリーニング効果を及ぼすスプレージェットを産出するためにすすぎ液が用いられる。特に、関節エンドプロテーゼの移植の間および敗血症の修正の間には、洗浄システムが本質的重要性を有する（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４）。パルス洗浄システムが、例えば特許文献１、特許文献２、および特許文献３から、長い間知られている。

しかし、圧縮空気駆動式洗浄システムを使用するには２チューブシステムの使用が必要であり、この２チューブシステムにおいては、１つのチューブを通して非滅菌圧縮空気が供給され、圧縮空気モータを駆動した後に部分的に膨張される非滅菌空気を放出するために第２チューブが使用される。圧縮空気または他の圧縮ガスによって駆動されるシステムは、通常、圧縮ガスモータを駆動部として利用する。このタイプの圧縮ガスモータは、特許文献４から知られている。この参考文献に記載された圧縮ガスモータは、介在空間とピストン部分の１つを通る通路とを備えた２部ピストンを有する。これにより、モータの構造が特に簡単で安価になる。スプレー缶用の圧縮ガスモータは、特許文献５から知られている。圧縮ガスによって駆動される往復ポンプは、特許文献６から知られている。洗浄システム用の圧縮ガスモータは、特許文献７から知られている。この圧縮ガスモータにおいては、キャッチ要素を用いて制御ピストンが作動ピストンによって移動させられ、これによって、圧縮ガスモータの動作中にガス入口開口部とガス出口開口部とが周期的に開閉される。

多くの手術が滲出物および血液の吸引を必要とする。前記流体を吸引するために、負圧によって動作させられる吸引デバイスが使用される。これらのデバイスを動作させるために、ほとんどの手術室（ＯＲ）は、通常０．８バール〜０．９バールの負圧を供給する固定真空システムを備える。これらのデバイスの他に、可動真空システムおよび／または負圧生成吸引システムも広く使用される。

しかし、より安価な設計のモータを有する要望が常に存在する。さらに、より高い周波数および／またはより大きな力で動作させることができるモータを提供する必要もある。

特許文献８は、弁要素が膜の運動を通して制御される、真空モータを備えたポンプを開示する。膜に対する仕事は、ポンプを駆動する交互するガス圧力によってなされる。前記真空モータの設計は比較的精巧であり、膜および必要とされる膜の張力付与のために、同一設計の真空モータはそれらの揺動挙動が異なりうる。さらに、この弁要素は、真空モータが補助なしではそこから作動しない可能性がある死点が存在するリスクを伴う。

特許文献３から、負圧によって駆動される洗浄システムであって、空気の供給のためのガス入口の開閉のための弾性付勢された弁体が中に設けられた中空形状の直線移動可能なやはり弾性付勢されたピストンによって膜が駆動される、洗浄システムのための液体ポンプが知られている。このシステムは、弁要素が、開かれた状態において、小さな流れの自由断面しか提供できない点で不利である。その結果、ポンプによって生成されうる力が制限され、ポンプが補助なしではそこから再び始動できない死点が存在するリスクがある。さらに、ピストンを膜に接続するロッドのために設けられたハウジングのフィードスルーを通じて外部から空気が侵入する可能性があり、ロッドは負圧源に接続された空間を通って走るため、これによって、ロッドがシールされた様式で支持されない限りポンプ出力がさらに減少しうるが、シールされた様式で支持するのは複雑であり、ポンプの高い作動周波数ではますます困難で一層複雑になる。さらに、案内部がない弁体によって、弁体の横運動、ひいてはピストンの不規則な振動がもたらされうる。

特許文献９は、２つの円筒を用いて働く真空駆動式洗浄システムを開示する。互いに連結された２つのピストンが、真空によって円筒内で駆動される。

特許文献１０および特許文献１１は、洗浄システムのためのポンプを駆動するための真空モータを記載する。この真空モータは、中空空間内で軸方向に移動可能な作動ピストンと、その下流に設けられた復元要素とからなる。作動ピストンは、デバイスの動作中に制御ピストンを移動させるキャッチ要素を有する。制御ピストンは中空円筒であり、その閉じたジャケット表面によってガス出口開口部とガス入口開口部とを覆いうる。例えば真空ポンプなどの負圧源がガス出口開口部に接続される。これは、ガス出口開口部とガス入口開口部とがモータの動作中に周期的に覆われることを意味する。ガス出口開口部が開いているときには、空気が真空モータから外に吸い出され、それによって作動ピストンが復元要素に抗して移動させられる。同時に、空気取り込み開口部は制御ピストンによって閉じられる。復元要素には張力がかけられている。次に、キャッチ要素が運動量を制御ピストンに伝達する。制御ピストンは作動ピストンから離れるように移動してガス入口開口部を開き、同時にガス出口開口部を閉じる。真空が崩壊し、復元要素が作動ピストンをその開始位置に移動させる。これに関連して、キャッチ要素が運動量を制御ピストンに伝達する。制御ピストンが作動ピストンの方向にシフトする。ガス入口開口部が制御ピストンのジャケット表面によって閉じられ、ガス出口開口部が開かれる。その後、サイクルが再び始まる。前記真空モータは、洗浄システムのためのポンプの動作のために毎分約２，０００パルスの高パルスレート用に設計される。ストローク長は比較的短く、２〜５ｍｍの間である。ブラッシング、ラスピングまたはソーイングには、より長いストローク長およびより低いパルスレートが必要である。特許文献１０および特許文献１１に記載される真空モータの製造は、プラスチック部分の精密射出成形によって製造される構成要素を要する。これらの部分の組み立ては、多大な注意を要する。

米国特許第４５８３５３１Ａ号 米国特許第４２７８０７８Ａ号 米国特許第５５４２９１８Ａ号 国際公開第２０１２／０３８００３Ａ１号 独国特許第３７２４１１０Ａ１号 米国特許第４９９３９２４Ａ号 欧州特許第２８７３８５６Ａ１号 米国特許第５５５４０１１Ａ号 米国特許出願公開第２００５／００８４３９５Ａ１号 欧州特許第２９１０２７０Ｂ１号 米国特許第９８６１７７０Ｂ２号

Ｒ．Ｍ．Ｓｈｅｒｍａｎら：Ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｌａｖａｇｅ ｉｎ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ｈｅｍｏｄｙｎａｍｉｃ ａｎｄ ｂｌｏｏｄ‐ｇａｓ ｃｈａｎｇｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ａｒｔｈｒｏｐｌａｓｔｙ．Ｊ．Ｂｏｎｅ Ｊｏｉｎｔ．Ｓｕｒｇ．１９８３；６５‐Ａ：５００‐５０６ Ｓ．Ｊ．Ｂｒｅｕｓｃｈら：Ｌａｖａｇｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｎ ＴＨＡ：Ｊｅｔ‐ｌａｖａｇｅ Ｐｒｏｄｕｃｅｓ Ｂｅｔｔｅｒ Ｃｅｍｅｎｔ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ｔｈａｎ Ｓｙｒｉｎｇｅ‐Ｌａｖａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｘｉｍａｌ Ｆｅｍｕｒ．Ｊ．Ａｒｔｈｒｏｐｌａｓｔｙ．２００；１５（７）：９２１‐９２７ Ｒ．Ｊ．Ｂｙｒｉｃｋら：Ｈｉｇｈ‐ｖｏｌｕｍｅ，ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｐｕｌｓａｔｉｌｅ ｌａｖａｇｅ ｄｕｒｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ａｒｔｈｒｏｐｌａｓｔｙ．Ｊ．Ｂｏｎｅ Ｊｏｉｎｔ Ｓｕｒｇ．１９８９；８１‐Ａ：１３３１‐１３３６ Ｊ．Ｃｈｒｉｓｔｉｅら：Ｍｅｄｕｌｌａｒｙ ｌａｖａｇｅ ｒｅｄｕｃｅｓ ｅｍｂｏｌｉｃ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ａｎｄ ｃａｒｄｉｏｐｕｌｍｏｎａｒｙ ｃｈａｎｇｅｓ ｄｕｒｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｈｅｍｉａｒｔｈｒｏｐｌａｓｔｙ．Ｊ．Ｂｏｎｅ Ｊｏｉｎｔ Ｓｕｒｇ．１９９５；７７‐Ｂ：４５６‐４５９

したがって、従来技術の欠点を克服することが本発明の目的である。特に、安価で製造が容易であり、確実に作動し、広く使用されることができ、組織のデブリードマンのためおよびこの目的で外科用ツールを駆動するために病院で利用可能なタイプの負圧源を用いて十分な出力を達成する真空モータを開発することが本発明の目的である。したがって、このタイプの真空モータを含む前記外科用ツールおよび洗浄システムを提供することも本発明の目的である。真空モータを動作させるための方法であって、真空モータに関して上述した利点を提供する方法を提供することも本発明の目的である。

真空および／または負圧によって駆動されることができ、揺動直線運動を生成する、極めて単純化された安価な真空モータを開発することも本発明の目的である。本真空モータは、特許文献１０および特許文献１１に記載される洗浄システムを駆動するための真空モータよりも単純な設計を有し、製造するのがより安価でなければならない。本真空モータは、中央真空設備を介して手術室に提供される真空がモータの動作に十分であるように適切に設計されねばならない。医療現場でブラシまたは鋸などのツールを有効に操作できるように、本真空モータのストロークは５ｍｍより大きくなければならない。本真空モータは、衛生上の理由からいわゆる「使い捨てデバイス」（使い捨て製品）としての単回限りの使用が意図された、感染した軟組織および骨組織のデブリードマンのための洗浄システムおよびデバイスを駆動するのに適していなければならない。可能な限り少ない数のプラスチック射出成形部品から、少数の組み立てステップのみによって、本真空モータを安価に製造することが可能でなければならない。本真空モータをエチレンオキシドで滅菌することが可能でなければならない。

本発明の根本的な目的は、
１）円筒状内部空間を有するハウジングであり、ハウジングおよび内部空間はそれぞれ、前側と、前側の反対側にある後側とを有し、内部空間の前側は、ハウジングの前側に面する、ハウジングと、
２）内部空間の前側と後側との間で直線揺動によって移動可能であるように円筒状内部空間の円筒軸の軸方向に設けられた作動ピストンと、
３）内部空間内に設けられ、作動ピストンに対して内部空間の前側の方向に作用する力を少なくとも一時的に及ぼす、第１復元要素と、
４）内部空間からガスを放出するための、ハウジングのガス出口であって、負圧源に接続されることができるかまたは負圧源に接続された、ガス出口と、
５）内部空間内に周囲空気または加圧ガスを供給するための、ハウジングのガス入口であって、ガス出口とガス入口とは、作動ピストンとハウジングの後側との間の内部空間に終端し、作動ピストンは、そのいずれの位置においてもガス出口およびガス入口を完全にまたは部分的にも覆わない、ガス入口と、
６）ガス入口を閉じるためにガス入口に対して移動させられうる弁体と、
７）弁体がガス入口を閉じるように弁体を閉位置に移行させる第２復元要素と、
８）作動ピストンと弁体との間でハウジング内で軸方向に移動可能であるように設けられた少なくとも１つのペッスルと、
を含む真空モータによって達成され、それによって、
９）作動ピストンの内部空間の後側の方向への運動時に、弁体が第２復元要素の力に抗して移動させられることができ、その結果ガス入口が開かれることができるように作動ピストンから運動量が少なくとも１つのペッスルを介して弁体に伝達されることができ、開かれたガス入口の自由断面は、ガス出口の自由断面とサイズが少なくとも等しい。

開かれたガス入口および全開のガス出口の自由断面は、流れの自由断面積として流れるガスに利用可能な最も狭い部位の断面積に対応する。自由断面は、真空モータの内部空間内の空気交換および／またはガス交換のために役立つ。

本発明の範囲内において、「真空モータ」という用語は、負圧にあるガスとより高い圧力にあるガスとの間の圧力差によって仕事を行うことができるモータであると理解されるものとする。これに関連して、大気圧、常圧またはより高い圧力にあるガス、特に好ましくは真空モータの周囲からの空気が、作動媒体として使用され、ガスまたは空気は真空および／または負圧によって真空モータを通して導かれ、その過程で、作動ピストンに対して仕事を行う。この目的のために、本発明は、周囲圧力が常に内部空間の前側に面する作動ピストンの側にかけられるように提供するのが好ましい。この目的のために、本発明は、内部空間の前エリアが作動ピストンの前側と内部空間の前側との間で真空モータの周囲に接続されるように提供しうる。

本発明の範囲内の一般的定義にしたがった円筒および／または円筒状形状は、２つの平行な平面状の合同な表面（ベース表面およびカバー表面）ならびにジャケット表面および／または円筒表面によって境界された本体であって、ジャケット表面が平行な直線によって形成される、本体である。これは、円筒が、平面状表面を前記平面内に配置されない直線に沿ってシフトすることによって生成されることを意味する。円筒の高さは、ベース表面とカバー表面がある２つの平面の間の距離によって与えられる。

直線がベース表面およびカバー表面に垂直である場合、その構造体は直円筒と呼称される。本発明によれば、内部空間は直円筒状形状を有するのが好ましい。したがって、本発明の範囲内の直円形円筒は、円筒状形状の特別なケースに過ぎないが、製造がより容易であるため好適でもある。

ハウジングおよび内部空間の前側および後側は等しく揃えられる。

作業を効率的に行うことができるように、作動ピストンは、円筒状内部空間の内壁に対して密閉するのが好ましい。したがって、この目的のために、作動ピストンは、少なくとも部分的に円筒状であり、内部空間に一致するのが好ましい。作動ピストンは、内部空間の内壁に対して作動ピストンをシールする円周シールを有するように提供されうる。

本発明は、作動ピストンが内部空間の後側の方向に最大限に偏らされた位置で作動ピストンがガス出口を部分的に覆うように提供しうる一方で、ガス入口は内部空間内の作動ピストンのいずれの位置でも覆われない。しかし、ガス出口は完全に開かれたままである、つまり作動ピストンがそのいずれの位置においてもガス出口を部分的にも覆わないのが好ましい。

弁体の質量ならびに第２復元要素のばね定数および／または弾性特性は、弁体の自然揺動が作動ピストンの揺動に合う自然周波数を有するように作動ピストンの作動周波数に適切に合わせられるのが好ましい。

本発明は、弁体がそのいずれの位置においてもガス出口を閉じることができないように提供しうるのが好ましい。

これにより、弁体の運動がガス出口に悪影響を及ぼさないことが確保される。さらに、ガス出口のシーリングが行われる必要がなく、その結果本真空モータは特に単純かつ安価に設計されうる。

本発明は、内部空間の前部が、ハウジングの少なくとも１つの換気開口部によってハウジングの周囲に接続され、内部空間の前部が、作動ピストンのいずれの位置でも作動ピストンによってガス出口から分離されるように提供することもできる。

これにより、作動ピストンがその前側と作動ピストンの前側の反対側にある後側との間の圧力差によって第１復元要素の力に抗して駆動されうるように、周囲圧力が常に内部空間の前側に面する作動ピストンの側にかけられることが確保される。これによって、本真空モータにより高出力が達成されうる。さらに、内部空間の前部もエチレンオキシドで滅菌されうる。

さらに、本発明は、第２復元要素を、直線移動可能な弁体がガス入口に対してばね付勢様式で支持される弾性ばねであるように提供しうる。

コイルばねが弾性ばねとして使用されうるのが好ましい。

弾性ばねは安価であり、現在意図された目的のために効率的に使用されうる。弾性ばねは、ばね鋼などの金属からなりうるが、弾性的に変形可能なプラスチック材料からなってもよい。真空モータが衛生使い捨て製品として設計される場合には、ばねは高耐用性のために設計される必要がないため、単純なプラスチック材料が使用されることもできる。

本発明により、特に好ましい真空モータは、ガス入口が内部空間の後側に設けられ、ガス入口が円筒状弁空間と弁体によって閉じられることができ、開いた状態では内部空間と円筒状弁空間とを接続するフィードスルーとを備えた弁要素を含み、弁体が円筒状弁空間内に円筒状弁空間の軸方向に案内され、移動可能であり、円筒状弁空間が周囲空気または加圧ガスを供給するためのガス入口開口部を含むように、提供されうる。これに関連して、本発明は、第２復元要素を、弁体と内部空間の反対側に面する弁空間の後側との間に設けられた弾性ばねであるように提供しうるのが好ましい。

これによって、弁体は、内部空間内の作動ピストンに類似して、弁空間内を軸方向に移動可能である。したがって、作動ピストンは弁体を押すかまたは打ち、その結果弁体を弁座から押し出すかまたは打ち出し、その結果ガス入口を開くことができる。弁体を円筒状弁空間内に案内することにより、弁体の安定した運動およびガス入口の確実で均一な開閉が達成されることが可能になる。

これに関連して、本発明は、フィードスルーが弁空間よりも小さな断面積を有するように提供することもでき、弁空間が内部空間に面する側で弁座を形成するように、フィードスルーが、内部空間に面する側で弁空間に終端するように提供することができ、弁体が、閉位置において内部空間に面する前側によって弁座に着座するように提供することができ、弁体が第２復元要素によって弁座上に押し付けられているときに弁座によって少なくとも１つの通路、したがってガス入口が閉じられるように、弁体内に少なくとも１つの通路が設けられ、弁体の前側を、前側の反対側にある弁体の後側に接続する。

その結果、弁体が弁座から押し出されるかまたは打ち出されたときに、自由断面全体が周囲空気またはガスの流入のために迅速に利用可能になる。

前記真空モータは、フィードスルーの自由断面から少なくとも１つのペッスルまたは全てのペッスルの断面積を引いたものが、ガス出口の自由断面とサイズが少なくとも等しいように適切に提供されうる。

これにより、ガス入口が開いているときに作動ピストンと内部空間の後側との間の内部空間内のガス圧力が十分急速に上昇して、作動ピストンが内部空間の前側の方向への迅速かつ強力な運動を行うことを可能にすることが保証される。

本発明は、ハウジングが、少なくとも内部空間の前側を境界する前部と、少なくとも弁空間を境界する後部とを含み、ハウジングの前部とハウジングの後部とが互いに対して固締され、好ましくは、内部空間の反対側に面する弁空間の後側が、ハウジングの後部の蓋によって境界され、特に好ましくは、ガス入口開口部が蓋内に設けられるように、提供することもできる。

これにより、真空モータの組み立てが単純化される。

さらに、前記真空モータは、弁体が作動ピストンの作用によって弁空間内で０．１ｍｍ〜６ｍｍの間だけ移動させられうるように適切に提供されうる。

これによって、本真空モータはコンパクトな設計を有することができ、適切な復元要素が使用された場合にストロークによって医療目的でのモータの適切な作動周波数がもたらされる。

代替的実施形態は、弁体を、回転されうるようにガス入口に対して支持されるように提供することができ、第２復元要素を、回転可能に支持された弁体がガス入口に対して回転可能なばね付勢様式で支持される弾性ばねまたは螺旋ばねであるように提供することができる。

前記実施形態は、ガス入口の開閉のために回転軸を中心に回転しているかまたは回転可能であるように支持された弁体を利用する。これに関連して、第２復元要素は、ガス入口の周期的開閉のために回転揺動を生成および／または利用する。前述のように、回転揺動は作動ピストンの衝突によって駆動される。したがって、本発明は回転可能に支持された弁体を用いて実施されることもできる。

本発明によれば、ロッドが作動ピストンの前側に設けられることができ、作動ピストンの前側は内部空間の前側に面し、ロッドはハウジングの前側を通ってハウジングから外に突出し、ロッドは、移動可能であるようにハウジングの前側の案内部内に支持される。

これによって、モータの出力をロッドにより外側から利用可能にすることができる。

これに関連して、本発明は、固締要素に合う反対側の固締要素、特にねじ山に合う反対側のねじ山を備えた鋸、ラスプまたはブラシなどのツールがロッドに固締されうる固締要素、特にねじ山が、ロッドの前側に設けられるように提供しうる。

これによって、本真空モータは様々なツールとともに可変的に使用されることができる。

好ましい発展形態によれば、本発明は、少なくとも１つのペッスルが、ハウジングの後側に面する作動ピストンの後側にもしくは内部空間に面する弁体の前側に固締されるように提供することができ、または、少なくとも１つのペッスルが、好ましくは第３復元要素によって作動ピストンおよび弁体に対してばね付勢様式で支持されるように、移動可能であるようにハウジングに対して別個の部分として支持されるように提供することができ、または少なくとも１つのペッスルが、ハウジングの後側に面する作動ピストンの後側に固締され、少なくとも１つのさらなるペッスルが、内部空間に面する弁体の前側に固締されるように提供することができ、好ましくは、少なくとも１つのペッスルまたは少なくとも２つのペッスルは、作動ピストンのハウジングの後側の方向への運動時に弁体が少なくとも１つのペッスルによってまたは少なくとも２つのペッスルによってハウジングの後側の方向に押されるかまたは打たれるように適切に設けられる。

圧縮ばねが第１復元要素として使用され、ペッスルが作動ピストンの後側に設けられる場合、圧縮ばねは作動ピストンのペッスルを同軸に取り囲む螺旋ばねであるのが好ましい。

螺旋ばねが弾性圧縮ばねとして使用されうるのが好ましい。

作動ピストンは、少なくとも１つのペッスルまたは少なくとも２つのペッスルによって弁体から離れて支持されうる。ペッスルが作動ピストン上と弁体上との両方に設けられる場合には、これらのペッスルは、弁体を作動ピストンから離れるように移動させるためおよび／または打つために互いにぶつかり合うように適切に揃えられるのが好ましい。これによって、作動ピストンの弁体への接続部をコンパクトで狭く設計することができ、ガス入口のために（フィードスルー内に）十分な自由断面が残る。

さらに、本発明は、作動ピストンが内部空間の前側の方向に最大限に偏らされたときに、少なくとも１つのペッスルの長さまたは作動ピストン上の少なくとも１つのペッスルと弁体上の少なくとも１つのさらなるペッスルとの長さの合計が、閉位置にある弁体と作動ピストンの後側との間の距離よりも小さくなるように提供することができる。

これにより、内部空間の後側の方向に移動する作動ピストンが、少なくとも１つのペッスルまたは少なくとも２つのペッスルによって弁体を打ち出すときおよび／または押し出すときに十分な速度に達していることが保証される。これにより、弁体の揺動がより良好に誘発されることができ、ガス入口が迅速に完全に開かれる。さらに、弁体が吸引により付着するのも衝突によって防ぐことができる。

同じ目的で、本発明は、作動ピストンが、弁体よりも大きい質量を有するように、好ましくは弁体の少なくとも２倍の質量、特に好ましくは弁体の少なくとも１０倍の質量を有するように提供することができる。

本発明は、第１復元要素が、ハウジングの後側に面する作動ピストンの後側と内部空間の後側との間に設けられた圧縮ばねであるように好ましく提供することもでき、この圧縮ばねは作動ピストンを内部空間の前側の方向に押す。

圧縮ばねは、第１復元要素の最も単純で特に安価な実施形態である。これに関連して、圧縮ばねは、金属、特にばね鋼でなることができ、または弾性プラスチック材料からなってもよい。真空モータが衛生使い捨て製品として設計される場合には、圧縮ばねは長寿命に設計される必要がないため、単純なプラスチック材料が使用されることもできる。

真空モータを安価に製造すること、容易に消毒すること、および便利に処分することを可能にするために、本発明は、ハウジング、作動ピストン、弁体、およびロッドを、プラスチック材料から、特に熱可塑性材料から、好ましくは射出成形によって製造されるように提供することができる。

これらの構成要素は、プラスチック射出成形によって安価に生産されることができ、使用後に無害に環境的に安全に処分されることができる。これに関連して、エチレンオキシドによる滅菌に耐えるプラスチックが好ましい。好ましくは、少なくとも１つのペッスルおよび／またはロッド、特に好ましくは存在する場合にはばね（単数または複数）および／または圧縮ばね（単数または複数）も、プラスチック材料、特に熱可塑性材料から製造される。

さらに、本発明は、弁体を、回転対称体、特に円筒、円錐状先端または尖頭形先端を備えた円筒、ボールまたは尖頭であるように提供することができ、この回転対称体の回転対称軸は、弁体の運動方向に対応するのが好ましい。

これにより、弁体の運動の良好な制御が可能になる。さらに、これらの形状ではガス入口の閉鎖もうまく実施されうる。

さらに、本発明は、内部空間の後側に面する作動ピストンの後側を、少なくとも１０ｍｍの直径、好ましくは少なくとも２０ｍｍの直径、特に好ましくは少なくとも３０ｍｍの直径を有するように提供することができる。

これによって、たとえ圧力差が小さくても医療用途に十分な真空モータ力が保証される。例えば、その結果真空モータは、０．８バールの負圧を提供し、ガス出口を通じて内部空間内に負圧を生成する真空源によって動作させられうる一方で、ガス入口を通じて（海面位での）周囲空気が供給される。

本発明の根本的な目的はまた、本発明による真空モータに加えて手動操作可能な弁を含む外科用駆動システムによっても達成され、この弁は、弁によってガス出口の負圧源に対する接続が中断されうるように、および／またはガス出口での負圧が設定されうるように、ガス出口と負圧源とに接続されることができるかまたは接続されたライン内、特に真空ライン内に設けられることができ、または手動操作可能な弁はラインによってガス入口に接続され、このラインが周囲または圧縮ガス源に接続される。

駆動システムは、真空モータと同じ利点を有する。ガス入口を手動操作可能な弁によって制御することができれば、真空モータは特に容易に簡単に停止されうる。この目的のために、手動操作可能な弁が、流れの方向の弁体の上流に設けられるのが好ましい。

これに関連して、本発明は、外科用駆動システムを片手で保持することができるハンドルを含むように外科用駆動システムを提供することができ、ハンドル上のトリガによって弁が操作されうる。

これにより、駆動システムは片手で手軽に使用可能である。

さらに、本発明は、真空モータのハウジングを取り囲み、ロッドが中を通って外側ハウジングから外に突出する案内部を含む、外側ハウジングを含むように外科用駆動システムを提供することができる。

これによって、駆動システムがより容易に安全に操作されることができ、真空モータが外部の影響から保護される。

本発明の根本的な目的は、本発明による真空モータまたは本発明による外科用駆動システムを含む軟組織および／または骨組織のデブリードマンのための医療洗浄システムによっても達成される。

本発明の根本的な目的は、本発明による真空モータまたは本発明による外科用駆動システムを含む、軟組織および／または骨組織のブラッシング、ラスピングまたはソーイングのための医療デバイスによっても達成される。

外科用駆動システム、医療洗浄システム、または軟組織および／もしくは骨組織のブラッシング、ラスピングもしくはソーイングのための医療デバイスは、単回使用用のデバイスとして設計される。その結果、それぞれのデバイスは衛生的なままであり、ＯＲにおいて滅菌状態で使用されることができる。

前記デバイスは、真空モータおよび／または外科用駆動システムと共有する利点を含む。

本発明の根本的な目的は、真空モータ、特に本発明による真空モータを動作させるための方法であって、作動ピストンが円筒状内部空間内で直線的に揺動し、この内部空間は、前側と、前側の反対側にある後側とを含む、方法によっても達成され、この方法は、
Ａ）作動ピストンと内部空間の後側との間の内部空間から開いたガス出口を通じてガスを排出するステップと、
Ｂ）作動ピストンを負圧により内部空間の後側の方向に移動させるステップと、
Ｃ）作動ピストンの運動によって第１復元要素に張力をかけるステップと、
Ｄ）作動ピストンから少なくとも１つのペッスルを介して、移動可能であるように支持された弁体に運動量を伝達することによって、作動ピストンの運動によって内部空間の後側のエリアのガス入口を開くステップであって、弁体の運動によってガス入口が開かれ、開かれたガス入口の自由断面は、ガス出口の自由断面とサイズが少なくとも等しい、ステップと、
Ｅ）作動ピストンと内部空間の後側との間の内部空間へのガス入口を通じた周囲空気または圧縮ガスの流入のステップと、
Ｆ）作動ピストンを、張力をかけられた第１復元要素によって駆動されて内部空間の前側の方向に移動させるステップであって、これに関連して、作動ピストンに取り付けられ、案内部を通して内部空間の前側から外に案内されたロッドが、内部空間から押し出される、ステップと、
Ｇ）弁体の逆進運動によってガス入口を閉じるステップと、
を含む。

これに関連して、本発明は、本方法を、本発明による真空モータを用いて、または本発明による外科用駆動システムを用いて、または軟組織および／もしくは骨組織のブラッシング、ラスピングもしくはソーイングのための本発明による洗浄システムもしくは本発明による医療デバイスを用いて実施されるように提供しうる。

さらに、本発明は、ガス出口を、本方法のワークフロー全体を通して開いたままであるように提供しうる。

これによって、ガス出口を閉じるための措置が省かれうる。その結果、本方法は、より容易に、よりエラーが発生しにくいように、より安価に実施されうる。

さらに、本発明は、ステップＤ）において、弁体が、ガス入口を開くために第２復元要素の力に抗して移動させられ、前記過程において、作動ピストンが内部空間の後側の方向に移動して弁体上および／または作動ピストン上の少なくとも１つのペッスルによって弁体を押すかまたは打ち、弁体を弁座から押し出すかまたは打ち出すことによって張力がかけられるように第２復元要素を提供し、ガス入口が、ステップＧ）において弁体によって駆動されて、第２復元要素によって閉じられるように提供することができる。

第２復元要素を用いた駆動により、弁体が揺動を行うことができ、その際にガス入口が完全に開かれ、その結果作動ピストンの強力な運動が可能になる。

これに関連して、弁体が作動ピストンによって押されるかまたは打たれた後、本発明は、弁体がその慣性によって移動し続け、その過程で第２復元要素にさらに張力がかけられるように提供することができる。

これによって、ガス入口が迅速に完全に開かれる。

本発明は、好ましくは、真空モータがガス入口またはガス出口を開くことによってオンに切り換えられ、ガス入口またはガス出口を閉じることによってオフに切り換えられるように提供しうる。

これによって、真空モータが都合よく始動および停止されうる。これに関連して、ガス入口は弁体によって開閉されるのではなく、好ましくは手動操作可能な弁によって開閉される。

最後に、本発明は、ステップＡ）〜Ｇ）を、十分な負圧がガス出口にかけられる限り、またはガスがガス入口を通って流れ続けることができる限り、繰り返されるように提供することもできる。

これによって、真空モータの作動ピストンの周期的運動が生成される。

本発明は、ガス出口が常に開いている一方で作動ピストンによって開閉されうるガス入口を有し、周囲空気または圧縮ガスの流入のためのガス出口の自由断面と比較して開いたガス入口の大きな自由断面を有することによって、単純でしたがって安価な真空モータおよび／または主としてプラスチック材料から製造でき、したがって衛生使い捨て製品として利用可能にされうるこの種の真空モータの動作のための方法を提供することができるという驚くべき発見に基づく。同様に、大きな円筒状作動ピストンが中空の円筒状中空空間内で移動させられる単純な設計によって、特に途絶しにくく安定した周波数で一定に稼働する、円滑に稼働する真空モータを提供することができる。さらに、生成されるストロークにより、ツールの強力な運動を達成することができ、それをＯＲの状況で様々な用途に利用することができる。

本真空モータは、真空が絶えずかけられる場合には、作動ピストンの直線揺動運動を生成するためにガス入口だけを周期的に開閉することで十分であるという事実も利用する。これに関連しては、ガス入口の周期的開閉のために単純な弁体を使用することが特に有利であり、この弁体は真空によって弁座内に吸引されて閉鎖体となるように適切に設計される。

本発明による例示的な真空モータは、
ａ）中空円筒と、
ｂ）中空円筒内で軸方向に移動可能な作動ピストンと、
ｃ）中空円筒の狭い側に設けられた後端部であって、少なくとも１つのフィードスルーを有する、後端部と、
ｄ）ペッスルが端部のフィードスルー内に入り込むことができるように作動ピストンの端面上に適切に設けられた円筒形のペッスルであり、フィードスルーよりも小さな断面を有するペッスルと、
ｅ）作動ピストンの後側前側上および端部の内壁上に支持された少なくとも１つのばね要素と、
ｆ）中空円筒の内壁と、ペッスルが上に設けられた作動ピストンの後側端面と端部の内側とによって形成される中空空間に真空源を接続する、中空円筒の少なくとも１つのガス入口と、
ｇ）中空体として設計され、弁空間を境界する弁座であって、中空体の端面は端部のフィードスルーに接続され、弁座の第２端面は弁座の弁空間を周囲大気にガス透過性の様式で接続する、弁座と、
ｈ）弁座の弁空間内に設けられ、弁空間内で軸方向に移動可能な弁体と、
で構成され、
ｉ）ペッスルは、ばね要素の圧縮時にペッスルが弁体に接触し、ペッスルの作用によって弁体が弁座の弁空間内で軸方向に０．１〜６ｍｍだけシフトされうるように、軸方向に十分に長く延びる。

ここで、端部（ハウジングの後側部）は、中空円筒によって予め定められる円筒状内部空間の後側を境界し、中空円筒および端部は本発明の範囲内においてハウジングの部分である。中空空間は円筒状内部空間の部分であり、円筒状内部空間内では真空および／または負圧が作動ピストンに対して仕事を行う。弁座および弁座の中空体は、本発明の範囲内においてガス入口の部分である。弁座の中空体は、弁体が中で移動する弁空間を境界する。

これに関連して、端部のフィードスルーの断面積は、ガス出口の断面積よりも大きい。これによって、真空がガス出口を通じて永久的に引き込まれているが中空空間内の真空が崩壊しうるように、中空空間が十分に換気されうる。さらに、本発明は、弁が開かれている間に、空気交換のための（開かれたガス入口の）弁開口部の断面積が、ガス出口の断面積よりも大きくなるように提供する。

本発明は、ペッスルの反対側にある作動ピストンの側が、ツールの取り付けのための少なくとも１つのレセプタクルを有するように提供することができる。ブラシ、ラスプ、鋸刃がツールとして取り付けられうる。ツールという用語は、洗浄用アタッチメントも包含するものとする。前記洗浄用アタッチメントは、揺動直線様式で移動させられうるゴム膜を有する。膜の運動中には、周期的な負圧とそれに続く正圧が生成される。前記圧力変動は、洗浄用アタッチメント中のスプレー流体（洗浄流体とも呼称される）、例えば生理食塩水または乳酸リンゲル液を送るために使用される。洗浄デバイスから噴出されるパルスジェットが生成される。

弁体は、その長手方向軸に対して回転対称であるのが好ましく、円筒、円錐状先端を備えた円筒、尖頭形先端を備えた円筒、ボールまたは尖頭として設計されるのが好ましい。これに合わせて、弁体を収容するための弁座もその長手方向軸に対して回転対称形であるのが好ましい。

本発明によれば、ばね要素は、螺旋ばねとして設計されるのが好ましく、この螺旋ばねはペッスルを同軸に取り囲む。

作動ピストンの直径は、１ｃｍよりも大きく、好ましくは２ｃｍよりも大きく、特に好ましくは３ｃｍよりも大きい。真空によって作用する力は、作動ピストンの断面の増大とともに増大する。

本発明によれば、中空円筒、作動ピストン、ペッスル、弁座、および弁体は、プラスチック材料、特に好ましくは熱可塑性材料から製造されるのが好ましい。前記構成要素は、プラスチック射出成形によって安価に生産されうる。これに関連して、エチレンオキシドによる滅菌に耐えるプラスチックが好ましい。

本発明による真空モータは、空気取り込み口を開閉することによって簡単にオンおよびオフに切り換えられることができる。

ギアまたはロッドアセンブリが作動ピストンに接続されうるのが有利である。これによって、回転運動を生成することも可能である。

本発明による例示的な真空モータを用いて揺動直線運動を生成するための本発明による例示的な方法は、例えば、部分的に順番に行われる以下のステップ、
ａ）ガス出口に真空または負圧をかけることによって真空モータの中空空間から空気を除去するステップと、
ｂ）弁体を弁座内に吸引し、端部のフィードスルーを閉じると同時に、作動ピストンを端部の方向に吸引するステップと、
ｃ）作動ピストンを端部の方向に移動させることによってばね要素に張力をかけるステップと、
ｄ）作動ピストンを端部の方向にさらに移動させたときにペッスルが弁体を打つステップと、
ｅ）弁体を弁座から押し出すステップと、
ｆ）弁体の慣性による弁体の弁座外へのさらなる軸方向運動のステップと、
ｇ）開かれたガス入口を通じた中空円筒の中空空間への空気の流入、ならびに真空および／または負圧の破壊のステップと、
ｈ）ばね要素の弛緩のステップであって、作動ピストンが弛緩するばね要素によって端部の反対側に移動させられる、ステップと、
ｉ）ガス出口に真空がかけられる限りステップａ）〜ｈ）を繰り返すステップと、
を特徴としうる。

本発明による真空モータは、軟組織および骨組織のデブリードマンのための洗浄システムならびにデバイスの駆動部として使用されるのが好ましい。本真空モータは、軟組織および骨組織のブラッシング、ラスピング、およびソーイングのためのデバイスの駆動部として使用される。さらに、本真空モータは、単回使用用の医療デバイスを駆動するために使用される。

本発明のさらなる例示的な実施形態が１２の概略図に基づいて以下に説明されるが、本発明の範囲を限定するものではない。

ハウジングが開いた、弛緩した始動状態の例示的な真空モータの概略斜視部分断面図である。 ハウジングが露出した、張力がかけられた状態の図１による真空モータの概略斜視部分断面図である。 ハウジングが露出した、弛緩した状態の真空モータの別の観点からの概略斜視部分断面図である。 張力がかけられた状態の図１〜図４による真空モータの概略断面図である。 弛緩した状態の図１〜図５による真空モータの概略断面図である。 本発明による真空モータの概略斜視外観図である。 図１〜図６による真空モータを含む、外側ハウジングハウジングが露出した本発明による外科用駆動システムの概略斜視部分断面図である。 図７による外科用駆動システムの概略断面図である。 外科用駆動システムのハンドルおよび弁の概略断面図を示す。 外科用駆動システムの概略斜視外観図である。 ツールとしてのブラシを備えた外科用駆動システムの概略斜視外観図である。 ツールとしてのラスプを備えた、外側ハウジングハウジングが露出した外科用駆動システムの概略斜視部分断面図である。

図１〜図６は、本発明による真空モータの描写を示す。図７〜図１０は、図１〜図６に示すもののようなこのタイプの真空モータを備えた本発明による外科用駆動システムを示す。真空モータおよび外科用駆動システムの前側、したがって同じ向きの真空モータのパーツおよび外科用駆動システムのパーツの前側が、図１、図２、図６、図７および図１０〜図１２の（観察者の方向に画像平面から突出して）左前方に、図３の左後方に（観察者から離れて画像平面内へ）、図４、図５、および図８の左手に、ならびに図９にも左手に示されるが、図９には前端は示されない。したがって、前側は基本的に図面において左側の方向に向けられている。また、図１、図２、図６、図７、および図１０〜図１２では真空モータおよび外科用駆動システムの前側が見えるが、図３は真空モータの後側を示す。

真空モータは、前部１と、後側の蓋３を備える後部２とを有するプラスチック製の３部ハウジング１、２を有する。ハウジング１、２の内側は円筒状内部空間４を有し、この内部空間４は、その前（左）および側方の円筒ジャケット表面の前部１によって囲まれ、その後側の後部２によって囲まれる。内部空間４内には、プラスチック製の円筒状作動ピストン５が設けられ、この円筒状作動ピストン５は、円筒状内部空間４および作動ピストン５自体の円筒軸に対して両方の軸方向に移動可能であるように支持される。その結果、作動ピストン５は内部空間４内で揺動しうる。作動ピストン５は内部空間４を内部空間４の前部と後部とに密に分離する。内部空間４の後部と内部空間４の前部との間の圧力差が生成されることができ、それによって作動ピストン５が第１ばね６に抗して十分に遠くに移動させられることができるように、作動ピストン５が内部空間４の壁に対して十分に密封されている限り、完全な気密分離は真空モータの動作のために必ずしも必要ではない。

この目的のために、第１ばね６が、作動ピストン５と内部空間４の後側端との間に、内部空間４（より正確には内部空間４の後部）内の作動ピストン５の第１復元要素として設けられる。第１ばね６は、作動ピストン５を内部空間４の前側の方向に押す。内部空間４からのガスの排出のためのガス出口７が、作動ピストン５と内部空間４の後側端との間の内部空間４の後部に終端する。内部空間４の後側端は、内部空間４に終端するガス入口８も有する。ハウジング１、２の後部２においては、入口８が蓋３まで完全に達し、ガス入口開口部９によってガス透過性の様式で真空モータの周囲に接続される。内部空間４の後部の圧縮ばね６に代えてまたは加えて、内部空間４の前部に引張ばね（図示せず）が設けられることができ、作動ピストン５の前側および内部空間４の前側に固締されることができ、それによって、この引張ばねは作動ピストン５を内部空間４の前側の方向に引っ張る。

内部空間４への空気取り込みおよび／またはガス取り込みの中断のために、ガス入口８は、外形が円筒状であり、第２ばね１１によって弁座としてのレッジの方向に押される閉じた前側が設けられた、カップ状の弁体１０を備えたばね付勢弁を有する。第２ばね１１は、真空モータの第２復元要素である。第２ばね１１は、弁体１０の開いた後側内の奥まで達する。

作動ピストン５の後側は作動ピストン５に固締されたペッスル１２を有し、ペッスル１２によって、作動プランジャ５の内部空間４の後側の方向への運動時に弁体１０が弁座から後方に押し出され、打ち出され、および／または叩き出されうる。作動ピストン５の前側には、ハウジング１、２の前部１から突出して軸方向に移動可能であるように前部１内に支持された、ツール３６，５６，５８を固締するためのロッド１４が固締されている。作動プランジャ５上の単一のペッスル１２の代わりに、代替的に弁体１０の前側にペッスルが設けられてもよいし、または、作動ピストン５上と弁体１０上との両方に内部空間４の後側の方向への作動ピストン５の運動時に弁体１０が移動させられるように互いにぶつかり合うペッスルが提供されてもよい。理論的には、複数のペッスルが互いに隣り合ってまたは互いの内側に走ることができる。ペッスル１２は、ハウジング１、２の後側の方向への作動ピストンの運動中の、作動ピストン５から弁体１０への運動量の伝達に役立つ。

あるいは、弁体１０および作動ピストン５は撓んだケーブルまたはロープ（図示せず）によって互いに接続され、ケーブルまたはロープが作動ピストン５の前側と弁体１０の後側とに設けられるか、または弁体１０の弁座が逆に配置された状態で作動ピストン５の前側と弁体１０にも前側に設けられることが考えられる。これに関連してケーブルまたはロープは、（図１に類似して）作動ピストン５が内部空間４の前側の方向に最大限に押されたときにピンと張られないのが好ましい。しかし、この代替案はより精巧な設計を有する。別の実現可能な代替的実施形態によれば、作動ピストン５は、その力が磁気連結によって弁体１０に連結されうる。しかし、磁石もまた不利であり、真空モータのコストを増大させる。作動ピストンの運動から弁体への力および／または運動量の伝達のためのさらなる連結も考えられる。

１２個の貫通ボアホール１８が、弁体１０の閉じた前側にガスラインとして提供される。ボアホール１８は、弁体１０の前側を後側に接続する。弁体１０は、円筒状弁空間２０の内壁の外側に当接し、弁空間２０をボアホール１８によって互いに接続された２つの部分に分離する。弁体１０がその前側によって弁空間２０の前側のレッジに当接すると、このようにして形成された弁座がボアホール１８を覆い、その結果弁が閉じられ、空気および／またはガスがガス入口８を通って内部空間４内に流れることができなくなる。次いで、内部空間４の後部がガス出口７を通じて排気されうる。弁体１０が、ペッスル１２によって第２ばね１１の力に抗して弁座から弁空間２０の後側の方向に押し出されたときには、ボアホール１８が開いており、空気および／またはガスがガス入口８を通って内部空間４内に流れうる。

この目的のために、弁空間２０はフィードスルー２２によって内部空間４に接続される。フィードスルー２２はハウジング１、２の後部２に形成される。ペッスル１２は、軸方向に移動可能であるようにフィードスルー２２内に支持される。この目的のために、フィードスルー２２の内壁上にストリップ２４が提供され、軸方向に（後ろから前へ）並べられて、ペッスル１２を軸方向に案内する。フィードスルー２２の内壁とペッスル１２との間の自由間隙、ボアホール１８、弁空間２０、およびガス入口開口部９の自由断面積の合計は、ガス出口７の自由断面および／または開いた弁４４の自由断面と比較して少なくとも等しいかまたは大きいサイズの自由断面を有する（図７〜図９および図１２参照）。これにより、ガス出口９を通って吸い出されうるよりも多くの空気および／またはガスがガス入口８を通って流れうることが保証される。これによって、第１ばね６が作動ピストン５を内部空間４の前側に再び押すことができる。

ロッド１４の前側は、雌ねじ２６が中に設けられた窪み２５を有し、ツール３６、５６、５８がロッド１４に固締されるように窪み２５内にツール３６、５６、５８がねじ込まれうる。長手方向に延びる溝２８がロッド１４の下側（図１〜図８および図１０〜図１２の底部）に提供される。この溝はロッド１４の安定した直線的な案内に役立つ。ベアリングのような支持のために、ハウジング１、２の前部１は、作動ピストン５が揺動したときに溝２８を係合してレールのように溝２８内を走る突起を含む。

ハウジング１，２の前部１の下側は、ソケット３０の上に設けられるホースまたは真空ライン４２を固締するためのソケット３０を有する。ガス出口７がソケット３０を通じて真空源に接続されうる、および／または真空源に接続されるように、ガス出口７がソケット３０内に設けられる。

内部空間４の前部は、換気開口部３２を通じて真空モータの周囲に接続される。その結果、作動ピストン５が内部空間４の後側の方向に移動させられているときに、周囲からの空気が換気開口部３２を通って流れうる。これにより、作動ピストン５の前側と作動ピストン５の後側との間に可能な限り最大の圧力差が得られる。換気開口部３２は、円筒状作動ピストン５の高さよりも内部空間４の前側の近くに設けられる。これにより、換気開口部３２が内部空間４の後部に接続されることができないことが確保される。したがって換気開口部３２は、作動ピストン５によって作動ピストン５の後側と内部空間４の後側との間の内部空間４の後部から分離され、好ましくは気密に分離される。スペーサ３４（図６参照）が、真空モータの外側に設けられ、真空モータの外科用駆動システム（図７〜図１２参照）内への組み込みを容易にする目的に役立つ。

例示的な様式で示された真空モータは動作時に以下のように稼働する。最初に、真空モータは弛緩した始動状態にある（図１参照）。次いで、（例えば弁４４を開くことによって）ガス出口７に真空および／または負圧がかけられる。作動ピストン５と内部空間４の後側との間の内部空間４からガス出口７を通って空気が吸い出される。第２ばね１１が弁体１０を弁座に押し込む結果ボアホール１８が覆われるため、空気がフィードスルー２２およびガス入口８を通って内部空間４の後部に流れることはできない。その結果、内部空間４の後部に負圧が発生し、作動ピストン５の後側にかけられる。内部空間４の前部は、換気開口部３２を通じて周囲に接続される。その結果、作動ピストン５の前側には常圧がかけられる。作動ピストン５の前側と作動ピストン５の後側との間の圧力差が、作動ピストン５を内部空間４の後側の方向におよび／またはハウジング１，２の後側の方向に押して移動させる力をもたらす。この過程で、空気が周囲から換気開口部３２を通って内部空間４の前部に流入する。

作動ピストン５の運動中には、第１ばね６に張力がかけられており、ペッスル１２が弁体１０に突き当たって弁体１０を弁座から打ち出す。この過程で、弁体１０が第２ばね１１に抗して押され、その過程で弁空間２０内の第２ばね１１に張力がかけられる。弁体１０が弁座から打ち出されるとすぐに、ボアホール１８が覆われなくなり、周囲からの空気がガス入口開口部９、弁空間２０、ボアホール１８およびフィードスルー２２を通って、ガス入口８を通って流れることができる。この状況では、第１ばね６したがって真空モータに張力がかけられている（図２および図４を参照）。ガス入口８のラインの流れの自由断面は、ガス出口７の中または上の自由断面と比較してサイズが等しいかまたは大きいため、少なくとも吸い出されるのと同じ量の空気が流れ込む。その結果、内部空間４の後部の負圧が崩壊し、作動ピストン５の前側と後側との間の圧力差によって作用する力が少なくとも半分になる。第１ばね６は、ペッスル１２およびロッド１４とともに作動ピストン５を再び前に押す。内部空間４の後部のサイズが大きくなり、開かれたガス入口８を通って空気が流れる。最後に、弁体１０が張力がかけられた第２ばね１１によって駆動されて再び戻るように揺動し、ボアホール１８およびフィードスルー２２が閉じられるように第２ばね１１が弁体１０を再び弁座に押し込む。その結果、今では閉じられたガス入口８を通って内部空間４の後部に空気が流れ込むことができなくなる。第１ばね６が弛緩したこの状況は、図１、図３および図５に示される。その結果、内部空間４の後部のガス圧力が、ガス出口７を通じた空気の吸い出しによって再び低下し、運動が再開する。

これらのサイクルは、ガスがガス出口７を通じて吸い出される限り繰り返される。あるいは、真空モータの運動を中止および／または停止するために空気取り込み口すなわちガス入口８が再び閉じられうる。

図７〜図１２は、本発明による真空モータを備えた外科用駆動システムを示す。図７〜図１０による駆動システムでは、駆動システムがソーイングに使用されうるように、鋸３６がツールとしてロッド１４に固締される。

駆動システムは、内側の真空モータを取り囲むプラスチック材料製の外側ハウジング３８を有する。ロッド１４が鋸３６を固締してまたはブラシ５６もしくはラスプ５８を固締して使用されうるように、外側ハウジング３８の前側だけにロッド１４のための案内部が設けられる。真空モータは、スペーサ３４によって外側ハウジング３８内に安定して置かれている。

外科作業を行うために、ロッド１４および鋸３６および／またはツール３６、５６、５８の周期的な直線揺動が利用されうる。外科用駆動システムのより容易な操作のために、ハウジング３８の下側はハンドル４０の形に設計される。真空ライン４２がソケット３０に接続される。真空ライン４２内には、内部空間４を出てガス出口７および真空ライン４４を通るガス流の制御のために外部的に操作可能な弁４４が設けられる。弁４４は、ハンドル４０上のトリガ４６によって操作されうる。その結果、外科用駆動システムは片手で保持されることができ、同じ手で操作されることができる。

弁４４の内部構造は、図８および図９の断面図から明らかである。弁４４は、スリーブ５２内で直線移動可能であるように第３ばね５０に対して支持される弁ピン４８を有する。パイプ片がスリーブ５２に対して垂直に延び、真空ライン４２の一部を形成し、スリーブ５２と接合部を形成する。弁ピン４８はパイプ片を完全に閉じる。円周環状溝５４が、他の点では円筒状である弁ピン４８に提供される。

弁ピン４８が、環状溝５４とともにトリガ４６の補助により真空ライン４２の部分を接続するパイプ片に押し込まれているときには、空気がパイプ片と環状溝５４との間の間隙を通って流れうる。その後、弁４４が開かれる。このとき弁４４の流れの自由断面は、環状溝の断面積の２倍に対応し、ボアホール１８の断面積の合計よりも小さく、したがってガス入口８の開かれた弁の流れの自由断面よりも小さい。

外科用駆動システムの作動原理は真空モータの作動原理に対応し、内部空間４の後部からのガス出口７を通じたガスの放出が弁４４によって手動で制御される。

図１１は、外科用駆動システムの概略斜視外観図を示し、鋸３６の代わりにブラシ５６が代替的ツールとして真空モータのロッド１４に固締される。図１２は、外側ハウジング３８が露出した外科用駆動システムの概略斜視部分断面図を示し、鋸３６の代わりにラスプ５８が代替的ツールとして真空モータのロッド１４に固締される。

ツール３６、５６、５８に代わるものとして、液体ポンプがロッド１４に接続されてもよく、作動ピストンの各運動サイクルの間に医療用スプレー流体のスプレーパフが真空モータによって生成されるように真空モータを用いて操作されうる。これによって、本発明による洗浄システムが実施されうる。

前述の説明ならびに特許請求の範囲、図面、および例示的実施形態に開示された本発明の特徴は、本発明の様々な実施形態の単独でまたは任意の組み合わせでの実施のために不可欠でありうる。

１ ハウジング（前部）
２ ハウジング（後部）
３ ハウジングの後側蓋
４ 内部空間
５ 作動ピストン
６ ばね
７ ガス出口
８ ガス入口（内部空間内に終端する）
９ ガス入口のガス入口開口部
１０ 弁体
１１ ばね
１２ ペッスル
１４ ロッド
１８ ガスライン
２０ 弁空間
２２ フィードスルー
２４ ストリップ
２５ 窪み
２６ 雌ねじ
２８ 溝
３０ ソケット
３２ 換気開口部
３４ スペーサ
３６ 鋸／ツール
３８ 外側ハウジング
４０ ハンドル
４２ 真空ライン
４４ 弁
４６ トリガ／操作要素
４８ 弁ピン
５０ ばね
５２ スリーブ
５４ 環状溝
５６ ブラシ
５８ ラスプ

Claims (28)

1. 円筒状内部空間（４）を有するハウジング（１，２）であり、前記ハウジング（１，２）および前記内部空間（４）はそれぞれ、前側と、前記前側の反対側にある後側とを有し、前記内部空間（４）の前記前側は、前記ハウジング（１，２）の前記前側に面する、ハウジング（１，２）と、
   前記内部空間（４）の前記前側と前記後側との間で直線揺動によって移動可能であるように前記円筒状内部空間（４）の前記円筒軸の軸方向に設けられた作動ピストン（５）と、
   前記内部空間（４）内に設けられ、前記作動ピストン（５）に対して前記内部空間（４）の前記前側の方向に作用する力を少なくとも一時的に及ぼす、第１復元要素（６）と、
   前記内部空間（４）からガスを放出するための、前記ハウジング（１，２）のガス出口（７）であって、負圧源に接続されることができるかまたは負圧源に接続された、ガス出口（７）と、
   前記内部空間（４）内に周囲空気または加圧ガスを供給するための、前記ハウジング（１，２）のガス入口（８）であって、前記ガス出口（７）と前記ガス入口（８）とは、前記作動ピストン（５）と前記ハウジング（１，２）の前記後側との間の前記内部空間（４）に終端し、前記作動ピストン（５）は、そのいずれの位置においても前記ガス出口（７）および前記ガス入口（８）を完全にまたは部分的にも覆わない、ガス入口（８）と、
   前記ガス入口（８）を閉じるために前記ガス入口（８）に対して移動させられうる弁体（１０）と、
   前記弁体（１０）が前記ガス入口（８）を閉じるように前記弁体（１０）を閉位置に移行させる第２復元要素（１１）と、
   前記作動ピストン（５）と前記弁体（１０）との間で前記ハウジング（１，２）内で軸方向に移動可能であるように設けられた少なくとも１つのペッスル（１２）であって、それによって、前記作動ピストン（５）の前記内部空間（４）の前記後側の方向への運動時に、前記弁体（１０）が前記第２復元要素（１１）の力に抗して移動させられることができ、その結果前記ガス入口（８）が開かれることができるように前記作動ピストン（５）から運動量が前記少なくとも１つのペッスル（１２）を介して前記弁体（１０）に伝達されることができ、前記開かれたガス入口（８）の自由断面は、前記ガス出口（７）の自由断面とサイズが少なくとも等しい、少なくとも１つのペッスル（１２）と、
   を含む、真空モータ。
2. 前記弁体（１０）は、そのいずれの位置でも前記ガス出口（７）を閉じることができない、ことを特徴とする、請求項１に記載の真空モータ。
3. 前記内部空間（４）の前部は、前記ハウジング（１，２）の少なくとも１つの換気開口部（３２）によって前記ハウジング（１，２）の周囲に接続され、前記内部空間（４）の前記前部は、前記作動ピストン（５）のいずれの位置でも前記作動ピストン（５）によって前記ガス出口（７）から分離される、ことを特徴とする、請求項１または２に記載の真空モータ。
4. 前記第２復元要素（１１）は弾性ばね（１１）であり、前記弾性ばね（１１）によって前記直線移動可能な弁体（１０）が前記ガス入口（８）に対してばね付勢様式で支持される、ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空モータ。
5. 前記ガス入口（８）は、前記内部空間（４）の前記後側に設けられ、前記ガス入口（８）は、円筒状弁空間（２０）と、前記弁体（１０）によって閉じられることができ、開いた状態では前記内部空間（４）と前記円筒状弁空間（２０）とを接続するフィードスルー（２２）とを有する弁要素を含み、前記弁体（１０）は、前記円筒状弁空間（２０）内に前記円筒状弁空間（２０）の軸方向に移動可能であるように案内され、前記円筒状弁空間（２０）は、周囲空気または加圧ガスを供給するためのガス入口開口部（９）を含み、前記第２復元要素（１１）は、前記弁体（１０）と前記内部空間（４）の反対側に面する前記弁空間（２０）の後側との間に設けられた弾性ばね（１１）であるのが好ましい、ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空モータ。
6. 前記フィードスルー（２２）の自由断面から前記少なくとも１つのペッスル（１２）または全てのペッスル（１２）の断面積を引いたものは、前記ガス出口（７）の自由断面とサイズが少なくとも等しい、ことを特徴とする、請求項５に記載の真空モータ。
7. 前記フィードスルー（２２）は前記弁空間（２０）よりも小さな断面積を有し、前記弁空間（２０）が前記内部空間（４）に面する側で弁座を形成するように前記フィードスルー（２２）は前記内部空間（４）に面する側で前記弁空間（２０）に終端し、前記弁体（１０）は、閉位置において前記内部空間（４）に面する前側によって前記弁座に着座し、前記弁体（１０）が前記第２復元要素（１１）によって前記弁座上に押し付けられているときに前記弁座によって少なくとも１つの通路（１８）、したがって前記ガス入口（８）が閉じられるように、前記弁体（１０）内に前記少なくとも１つの通路（１８）が設けられ、前記弁体（１０）の前記前側を、前記前側の反対側にある前記弁体（１０）の後側に接続する、ことを特徴とする、請求項５または６に記載の真空モータ。
8. 前記ハウジング（１，２）は、前記内部空間（４）の少なくとも前記前側を境界する前部（１）と、少なくとも前記弁空間（２０）を境界する後部（２）とを含み、前記ハウジング（１，２）の前記前部（１）と前記ハウジング（１，２）の前記後部（２）とは互いに対して固締され、好ましくは、前記内部空間（４）の反対側に面する前記弁空間（２０）の後側は、前記ハウジング（１，２）の前記後部（２）の蓋（３）によって境界され、特に好ましくは、ガス入口開口部（９）が前記蓋（３）内に設けられる、ことを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の真空モータ。
9. 前記弁体（１０）は、前記作動ピストン（５）の作用により、前記弁空間（２０）内で０．１ｍｍ〜６ｍｍの間だけ移動させられうる、ことを特徴とする、請求項５〜８のいずれか一項に記載の真空モータ。
10. 前記弁体は回転されうるように前記ガス入口（８）に対して支持され、前記第２復元要素は、前記回転可能に支持された弁体が前記ガス入口（８）に対して回転可能なばね付勢様式で支持される弾性ばねまたは螺旋ばねである、ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空モータ。
11. ロッド（１４）が前記作動ピストン（５）の前側に設けられ、前記作動ピストン（５）の前記前側は前記内部空間（４）の前記前側に面し、前記ロッド（１４）は、前記ハウジング（１，２）の前記前側を通って前記ハウジング（１，２）から外に突出し、前記ロッド（１４）は、移動可能であるように前記ハウジング（１，２）の前記前側の案内部内に支持される、ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の真空モータ。
12. 固締要素（２６）に合う反対側の固締要素、特に前記ねじ山（２６）に合う反対側のねじ山を備えた鋸（３６）、ラスプ（５８）またはブラシ（５６）などのツール（３６，５６，５８）が前記ロッド（１４）に固締されうる前記固締要素（２６）、特にねじ山（２６）が前記ロッド（１４）の前記前側に設けられる、ことを特徴とする、請求項１１に記載の真空モータ。
13. 前記少なくとも１つのペッスル（１２）は、前記ハウジング（１，２）の前記後側に面する前記作動ピストン（５）の後側にまたは前記内部空間（４）に面する前記弁体（１０）の前側に固締され、あるいは、
    前記少なくとも１つのペッスル（１２）は、第３復元要素によって前記作動ピストン（５）および前記弁体（１０）に対してばね付勢様式で支持されるように、移動可能であるように前記ハウジング（１，２）に対して別個の部分として支持され、あるいは、
    少なくとも１つのペッスル（１２）が、前記ハウジング（１，２）の前記後側に面する前記作動ピストン（５）の後側に固締され、少なくとも１つのさらなるペッスルが前記内部空間（４）に面する前記弁体（１０）の前側に固締され、
    好ましくは、前記少なくとも１つのペッスル（１２）または前記少なくとも２つのペッスル（１２）は、前記作動ピストン（５）の前記ハウジング（１，２）の前記後側の方向への運動時に前記弁体（１０）が前記少なくとも１つのペッスル（１２）によってまたは前記少なくとも２つのペッスル（１２）によって前記ハウジング（１，２）の前記後側の方向に押されるかまたは打たれるように適切に設けられる、ことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の真空モータ。
14. 前記作動ピストン（５）が前記内部空間（４）の前記前側の方向に最大限に偏らされたときには、前記少なくとも１つのペッスル（１２）の長さ、または前記作動ピストン（５）上の少なくとも１つのペッスル（１２）と前記弁体（１０）上の少なくとも１つのペッスルとの長さの合計は、閉位置にある前記弁体（１０）と前記作動ピストン（５）の前記後側との間の距離よりも小さい、ことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の真空モータ。
15. 前記第１復元要素（６）は、前記ハウジング（１，２）の前記後側に面する前記作動ピストン（５）の後側と前記内部空間（４）の前記後側との間に設けられた圧縮ばね（６）であり、前記圧縮ばね（６）は、前記作動ピストン（５）を前記内部空間（４）の前記前側の方向に押す、ことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の真空モータ。
16. 前記ハウジング（１，２）、前記作動ピストン（５）、前記弁体（１０）、および前記ロッド（１４）は、プラスチック材料から、特に熱可塑性材料から、好ましくは射出成形によって製造される、ことを特徴とする、請求項１１または１２に記載の真空モータ。
17. 前記弁体（１０）は回転対称体、特に円筒、円錐状先端または尖頭形先端を有する円筒、ボールまたは尖頭であり、前記回転対称体の回転対称軸は、前記弁体（１０）の運動の方向に対応する、ことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の真空モータ。
18. 前記内部空間（４）の前記後側に面する前記作動ピストン（５）の後側は、少なくとも１０ｍｍの直径、好ましくは少なくとも２０ｍｍの直径、特に好ましくは少なくとも３０ｍｍの直径を有する、ことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の真空モータ。
19. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の真空モータと手動操作可能な弁（４４）とを含む外科用駆動システムであって、前記弁（４４）によって前記負圧源に対する前記ガス出口（７）の接続が中断されうる、および／または前記ガス出口（７）での負圧が設定されうるように、前記弁（４４）は、前記ガス出口（７）と前記負圧源とに接続されることができるかまたは接続されたライン（４２）内に設けられ、あるいは、
    前記手動操作可能な弁はラインによって前記ガス入口（８）に接続され、前記ラインは周囲または圧縮ガス源に接続される、
    外科用駆動システム。
20. 前記外科用駆動システムは、前記外科用駆動システムが片手で保持されることができるハンドル（４０）を含み、前記弁（４４）は、前記ハンドル（４０）上のトリガ（４６）によって操作されることができる、ことを特徴とする、請求項１９に記載の外科用駆動システム。
21. 前記外科用駆動システムは、前記真空モータの前記ハウジング（１，２）を取り囲む外側ハウジング（３８）を含み、前記ロッド（１４）が中を通って前記外側ハウジング（３８）から外に突出する案内部を含む、ことを特徴とする、請求項１９または２０に記載の外科用駆動システム。
22. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の真空モータ、あるいは請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の外科用駆動システム、あるいは、
    請求項１〜１８のいずれか一項に記載の真空モータまたは請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の外科用駆動システムを含む、軟組織および／または骨組織のブラッシング、ラスピングまたはソーイングのための医療デバイス、
    を含む、軟組織および／または骨組織のデブリードマンのための医療洗浄システム。
23. 真空モータを動作させるための方法であって、作動ピストン（５）が円筒状内部空間（４）内で直線的に揺動し、前記内部空間（４）は、前側と、前記前側の反対側にある後側とを含み、前記方法は、
    Ａ）前記作動ピストン（５）と前記内部空間（４）の前記後側との間の前記内部空間（４）から開いたガス出口（７）を通じてガスを排出するステップと、
    Ｂ）前記作動ピストン（５）を負圧により前記内部空間（４）の前記後側の方向に移動させるステップと、
    Ｃ）前記作動ピストン（５）の運動によって第１復元要素（６）に張力をかけるステップと、
    Ｄ）前記作動ピストン（５）から少なくとも１つのペッスル（１２）を介して、移動可能であるように支持された弁体（１０）に運動量を伝達することによって、前記作動ピストン（５）の運動によって前記内部空間（４）の前記後側のエリアのガス入口（８）を開くステップであって、前記弁体（１０）の運動によって前記ガス入口（８）が開かれ、前記開かれたガス入口（８）の自由断面は、前記ガス出口（７）の自由断面とサイズが少なくとも等しい、ステップと、
    Ｅ）前記作動ピストン（５）と前記内部空間（４）の前記後側との間の前記内部空間（４）への前記ガス入口（８）を通じた周囲空気または圧縮ガスの流入のステップと、
    Ｆ）前記作動ピストン（５）を、張力をかけられた第１復元要素（６）によって駆動されて前記内部空間（４）の前記前側の方向に移動させるステップであって、これに関連して、前記作動ピストン（５）に取り付けられ、案内部を通して前記内部空間（４）の前記前側から外に案内されたロッド（１４）が、前記内部空間（４）から押し出される、ステップと、
    Ｇ）前記弁体（１０）の逆進運動によって前記ガス入口（８）を閉じるステップと、
    を含み、
    前記方法は、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の真空モータを用いて、あるいは請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の外科用駆動システムを用いて、あるいは請求項２２に記載の軟組織および／もしくは骨組織のブラッシング、ラスピングもしくはソーイングのための洗浄システムまたは医療デバイスを用いて実施される、方法。
24. 前記ガス出口（７）は、前記方法のワークフロー全体を通して開いたままである、ことを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
25. ステップＤ）において、前記弁体（１０）は、前記ガス入口（８）を開くために第２復元要素（１１）の力に抗して移動させられ、前記過程において、前記作動ピストン（５）が前記内部空間（４）の前記後側の方向に移動して前記弁体（１０）上および／または前記作動ピストン（５）上の前記少なくとも１つのペッスル（１２）によって前記弁体（１０）を押すかまたは打ち、前記弁体（１０）を弁座から押し出すかまたは打ち出すことによって、前記第２復元要素（１１）に張力がかけられ、
    前記ガス入口（８）は、ステップＧ）において前記弁体（１０）によって駆動されて、前記第２復元要素（１１）によって閉じられる、ことを特徴とする、請求項２３または２４に記載の方法。
26. 前記弁体（１０）が前記作動ピストン（５）によって押されるかまたは打たれた後、前記弁体（１０）はその慣性により移動し続け、その過程で前記第２復元要素（１１）にさらに張力がかけられる、ことを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
27. 前記真空モータは、前記ガス入口（８）またはガス出口（７）を開くことによってオンに切り換えられ、前記ガス入口（８）またはガス出口（７）を閉じることによってオフに切り換えられる、ことを特徴とする、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の方法。
28. ステップＡ）〜Ｇ）は、十分な負圧が前記ガス出口（７）にかけられる限り、またはガスが前記ガス入口を通って流れ続けることができる限り、繰り返される、ことを特徴とする、請求項２３〜２７のいずれか一項に記載の方法。

Images