JP7265574B2 - ドリルビット上を摺動するプローブを含む一体形深さゲージを有する、動力外科用ドリル - Google Patents

Description

本発明は一般に、動力外科用ドリルに関する。本発明の動力外科用ドリルは、深さゲー
ジを含み、この深さゲージは、ボア深さを測定するものであり、また、この深さゲージは
、関連するドリルビットが押し込まれる組織の眺めに顕著に干渉することはない。

整形外科において使用される動力外科用ツールの１つのタイプが、米国特許出願公開第２００４／００５９３１７号明細書に記載されたような外科用ドリルである。このタイプのツールは、モータを収容するハウジングを含む。やはりドリルの一部である継手組立体が、モータの作動に応じてドリルビットが回転するように、ドリルビットをモータに対して解放可能に保持する。その名称によって暗示されるように、外科用ドリルは、ドリルビットが当てられる組織にボアを穿つ。ボアを穿つことが必要とされる外科的処置の１つのタイプが、骨折を修復するための外傷処置である。このタイプの処置では、骨の骨折した部分を合わせて保持するために、釘と呼ばれることもある細長いロッドが使用される。針を所定の位置に保持するために、１つまたは複数のボアが骨に穿たれる。これらのボアは、釘に形成された相補的な穴と一致するように位置決めされる。それぞれの位置合わせされたボアと釘穴に、ねじが挿入される。ねじは、骨に対して適切な位置に釘を保持する。

別のタイプの処置では、プレートとして知られるインプラントが、骨の骨折した部分の
外表面に固定されて、それらの部分を合わせて保持する。ねじが、プレートを骨の分離し
た部分に固定する。プレートを骨に固定するねじを取り付けるために、ねじを受け入れる
ためのボアを最初に穿つ必要がある。

ねじを受け入れるボアを骨に穿つために用いられる処置の一部として、ボアの端から端
までの深さ（ｅｎｄ－ｔｏ－ｅｎｄ ｄｅｐｔｈ）を知ることが望ましい。この情報によ
り、外科医は、ボアホール内に嵌合されるねじのサイズを選択することができる。ねじが
過度に短い場合、ねじは、そのねじが挿入される釘を所定の位置にしっかりと保持するこ
とができない。ねじが過度に長い場合、ねじは、骨を越えて必要以上の距離延在する可能
性がある。ねじが骨を越えて必要以上の距離延在した場合、ねじの露出端は、周辺の組織
と擦れ合う可能性がある。そのような事象が生じた場合、ねじと擦れ合う組織は、損傷す
る恐れがある。

したがって、多くの骨ボア形成処置に必須の要素は、ボアの深さを測定することである
。現在、この測定は、ドリルとは別体の深さゲージを用いて行われることが多い。これは
、外科医がドリルビットをボアから引き抜いた後でボアに深さゲージを挿入することを必
要とする。次いで、外科医は、触覚フィードバックに基づいて、ゲージの遠位端部がちょ
うどボアの遠い方の開口部まで延在するように、ゲージをセットする。それらの過程が完
了すると、外科医はゲージを読み取って、ボアの深さを確定する。

この処置の欠点は、ボアが形成された後に、深さゲージをボアに挿入すること、ボア深
さが正確に測定されることを確実にするためにゲージを適切に位置決めすること、ゲージ
を読み取ってボア深さを確定すること、および、ゲージを引き抜くことのために、外科医
が時間を割かなければならないことである。これらのサブステップを行わなければならな
いことは、外科処置を行うのにかかる全体的な時間を増大させる。したがって、これらの
サブステップを行わなければならないことは、現代の外科診療の方針の１つ、すなわち、
内部組織が周囲環境にさらされる時間、したがって感染を受けやすくなる時間を最小限に
抑えることと、患者の麻酔への暴露を減らすこととのために、処置は可能な限り迅速に行
われるべきであるという方針に反する。

ボア深さを測定するのにこの余計な時間を費やさなければならないという状態を避ける
ために、組み込みの深さゲージを含む外科用ドリルが提案されてきた。このタイプのドリ
ルは、典型的には、ドリルハウジングに摺動可能に取り付けられるロッドを含む。ロッド
は、ドリルビットと平行になるように、また、ドリルビットから離間されるように、位置
決めされる。ロッドの遠位端部に頭部が配置される。頭部は、ドリルビットの周りに着座
するように位置決めされる。このドリルが使用されるとき、ドリルは、ロッドが延長され
ている間、その周りでボアが形成される骨に頭部が押し当てられるように、位置決めされ
る。ボアが形成されるとき、頭部およびロッドは静止したままである。ドリルは、頭部に
向かって移動する。ドリルに取り付けられたセンサが、ロッドに対するドリルの動きを監
視する。ドリルの動きに関するセンサからの測定値は、ボアの深さの測度として使用され
る。

上記のタイプのドリルは、組織にボアを形成するのと同時に、ボア深さの測度を提供す
ることができる。このタイプのドリルに関する問題は、０．５ｃｍ以上の距離をドリルビ
ットから離間されるロッド、および、０．８ｃｍ以上の直径を有し得る頭部が、ドリルビ
ットが押し当てられる組織に対する外科医の視界を遮ることである。したがって、この特
定のタイプのドリルは、ボアを形成すると同時にボア深さの測度を提供するための一般的
なデバイスであるとは証明されなかった。

本発明は、組織にボアを穿つこととボア深さの測度を提供することとを同時に行うこと
ができる、新規かつ有用なドリルに関する。本発明のドリルは、深さを測定する構成要素
が、ドリルビットが当てられる組織の視野を顕著に遮ることがないように、設計される。
本発明のさらなる特徴は、深さを測定する構成要素を収容するために、骨に隣接した切り
込みのサイズを外科医が大幅に拡大しなくてもよい、深さを測定する構成要素の存在であ
る。

本発明のドリルは、ドリルハウジングから延在するドリルビットを含む。ドリルはまた
、深さゲージを含む。深さゲージの１つの構成要素は、ドリルビットに極めて接近するよ
うにハウジングに摺動可能に取り付けられる、細長いプローブである。本発明の多くのバ
ージョンでは、プローブは、ドリルビット上に延在する、チューブ、カニューレである。

ドリルビットに対するプローブの接近位置を促進するために、ドリルビットは、ドリル
ビットを回転させる回転モーメントを提供するカニューレ状ロータ（ｃａｎｎｕｌａｔｅ
ｄ ｒｏｔｏｒ）から、前方に延在する。ロータのボア内には、プローブの近位部分を受
け入れる寸法となされた空所が存在する。本発明のこのバージョンでは、ドリルビットは
、ロータの近位端部に取り付けられた継手組立体に取り付けられる。本発明のいくつかの
バージョンでは、ロータは、モータの内部にあるロータである。本発明の他のバージョン
では、このロータは、モータから分かれている。モータシャフトが回転することにより、
ドリルビットを回転させかつプローブの近位端部を受け入れるロータの回転がもたらされ
るように、歯車組立体が、モータの回転シャフトをこのロータに接続する。

したがって、本発明のドリルは、そこからドリルビットも延在するドリル内の同じ開口
部を通ってプローブがドリルから前方に延在するように、設計される。

深さゲージは、ドリルハウジングに取り付けられるセンサを含む。センサは、ハウジン
グに対するプローブの遠位端部の位置を表す信号を生成する。実際には、本発明のドリル
が使用される場合、ハウジングは、プローブに対して移動する。ドリルビットの遠位端部
は、ハウジングに対して長手方向の位置に位置する。したがって、ハウジングの移動を表
すセンサによる信号出力は、ボア深さの測度として使用される。

本発明のドリルのさらなる特徴は、たとえボアが形成された後でドリルビットが患者へ
の進入を続けても、ドリルがボア深さの測度を提供することである。本発明のドリルは、
ドリルの少なくとも１つの構成要素によって生成される信号を監視することにより、この
ボア深さの測度を提供する。本発明の１つのバージョンでは、このボアの端の判定（ｅｎ
ｄ－ｏｆ－ｂｏｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）は、センサ信号を監視することによ
ってなされる。より具体的には、センサ信号は、ドリルビットの深さの顕著な変化があっ
たことを信号が示しているかどうかを判定するために監視される。本発明の他のバージョ
ンでは、ボアの端の判定は、ドリルビットを駆動するドリルの内部のモータによるトルク
出力、またはドリルビットの速度の変化を監視することによってなされる。

ドリルの状態の急変があったことを示す信号に基づき、深さゲージを形成する構成要素
は、ボア深さの測定を停止する。

本発明は、特許請求の範囲で詳細に示される。本発明の上記その他の特徴および利点は
、添付の図面と併せ、以下の発明を実施するための形態から理解される。

本発明の外科用ドリルの斜視図である。 ドリルの近位端部の斜視図である。 ドリルの断面図である。 ドリルのバレルの近位端部の拡大断面図である。 ドリル内部のモータの断面の部分的な斜視図である。 モータ前キャップの斜視断面図である。 モータ後キャップの斜視断面図である。 積層スタックスリーブおよびスタック内に配置された巻線の斜視図である。 モータ内部のロータの断面の部分的な斜視図である。 モータロータに取り付けられた出力シャフトの斜視図である。 歯車列の遠位に向けられた構成要素が見られる、ドリル内部の歯車列、および取り付けられた駆動スピンドルの斜視図である。 歯車列の近位に配置された構成要素が見られる、ドリル内部の歯車列の一部分、および取り付けられた駆動スピンドルの斜視図である。 歯車列の近位部分、および歯車列に取り付けられた駆動スピンドルの断面図である。 ドリル内部のロックリングの斜視図である。 駆動スピンドルおよびロックリングの断面図である。 ロックアクチュエータ、およびロックアクチュエータを変位させるために使用されるボタンの分解組立図である。 ドリル本体に対するカニューレの変位を監視するトランスデューサ組立体の部分的に分解された図である。 トランスデューサ組立体の断面図である。 トランスデューサ組立体の構成要素の斜視図である。 トランスデューサ組立体の内部の分解組立図である。 トランスデューサ組立体のためのハウジングの右側外殻の内部の斜視図である。 トランスデューサ組立体のためのハウジングの左側外殻の内部の斜視図である。 トランスデューサ組立体の内部にあるブッシュの斜視図である。 トランスデューサ組立体の内部にあるシャフトの斜視図である。 本発明のドリルの一部であるカニューレの斜視図である。 ドリルの信号処理構成要素のうちのいくつかの部分的な概略ブロック図である。 本発明のドリルに使用されるドリルビットの斜視破断図である。 指標ボア深さを提供するために電気的構成要素によって行われる処理ステップの流れ図である。 指標ボア深さを提供するために電気的構成要素によって行われる処理ステップの流れ図である。 経時的なボア深さのプロットである。 ドリルガイドがどのようにしてドリルビットに嵌合され得るかを示す斜視図である。 図２９のドリルガイドの断面図である。 本発明の代替的なドリルハウジングの一部分の斜視図である。 本発明の代替的なドリルの断面図である。 図３２の代替的なドリルの内部にある静的なカニューレの斜視断面図である。

図１～図３は、本発明の外科用ドリル５０、および、ドリル５０から延在しかつドリル
５０によって回転されるドリルビット４５０を示す。ドリル５０は、ハウジング５２を含
む。本発明の例示されたバージョンでは、ドリルハウジング５２は、ピストルの形状であ
る。ハウジング５２は、グリップ５４を有する。同じくハウジング５２の一部であるバレ
ル５６が、グリップ５４の上方に配置され、かつ、グリップ５４から離れるように近位に
延在する。（「近位に」は、ドリル５０を保持する施術者に向かうこと、すなわち、ドリ
ルビット４５０が当てられる部位から離れることを意味すると理解される。「遠位に」は
、ドリル５０を保持する施術者から離れること、すなわち、ドリルビット４５０が当てら
れる部位に向かうことを意味すると理解される）。モータ６０が、ハンドピースバレル５
６内に配置される。ドリルビット４５０は、モータによって回転されるようにモータ６０
に接続される。ディスプレイ４１０が、バレル５６の近位端部に取り付けられる。

モータ６０の電源を入れるための電力は、典型的には、ハンドグリップ５４の台尻に取
り付けられた電池（図示せず）によって提供される。１つのそのような電池が、本出願人
の米国特許出願公開第２００７／００９０７８８号／ＰＣＴ公開ＷＯ２００７／０５０４
３９で開示されており、その内容は参照により本明細書に明示的に組み込まれる。電力は
、制御卓とドリル５０との間に延びるケーブルを通じて制御卓から供給されてもよい。１
つのそのような制御卓が、本出願人の米国特許出願公開第２００６／００７４４０５号／
ＰＣＴ公開ＷＯ２００６／０３９３３１で開示されており、その内容は、参照により本明
細書に明示的に組み込まれる。

手動操作可能なトリガ１３８，１３９が、バレル５６の遠位端部の下方でハンドグリッ
プ５４から前方に延在する。ハンドグリップ５４の内部には、制御モジュール１４０が存
在する。制御モジュール１４０の内部には、モータ６０の状態ならびにトリガ１３８，１
３９の変位の両方を監視するセンサ（図示せず）が存在する。センサによって生成された
信号に基づき、制御モジュール１４０は、電源からの通電信号をモータ巻線８５（図７）
に選択的に印加して、モータ６０の所望される作動を引き起こす。モータ６０の作動を管
理する構成要素を含む制御モジュール１４０の構造は、本発明に含まれない。制御モジュ
ール１４０の設計に関するさらなる理解は、米国特許出願公開第２００７／００８５４９
６号／ＰＣＴ公開ＷＯ２００７／００２１８０から得ることができ、その内容は、参照に
より本明細書に明示的に組み込まれる。

本発明の外科用ドリル５０はまた、ドリルビット４５０に極めて接近して配置されるプ
ローブを含む。本発明の例示されたバージョンでは、プローブは、ドリルビット４５０の
周囲を取り囲む、チューブ形状のカニューレ３８０である。カニューレ３８０は、ドリル
ハウジング５２に摺動可能に取り付けられる。ドランスデューサ組立体２６０（図１６）
が、ドリルハウジング５２に対するカニューレ３８０の遠位端部の位置を表す信号を生成
する。これらの信号に基づき、ドリル５０と一体の他の構成要素が、ドリルビット４５０
によって形成されたボアの深さを示すデータをディスプレイ４１０上に提示させる。

モータ６０は、図４で明らかなように、前キャップ６２および後キャップ９２を含み、
後キャップ９２は、前キャップ６２と軸方向に位置合わせされ、かつ、前キャップ６２か
ら遠位に離間される。前キャップ６２は、図５で明らかなように、チューブ様の形状のリ
ム６６を含む。大きい外径を有するリム６６の近位セクションと小さい外径を有するリム
６６の遠位セクションとの間の段は、識別されていない。図５では２つの足部が見られる
、等角度に離間された３つの足部６４が、リム６６の近位端部から近位に突出する。プレ
ート６８が、リム６６の遠位端部上に延在する。ボス７０が、プレート６８から前方に延
在する。ボス７０は、ボア７２を画定するように形成され、ボア７２は、ボスの遠位端部
から延在し、かつ、リム６６によって画定された円筒形空洞内に開口する。前キャップ６
２はまた、チューブ形状のスリーブ７４を画定するように形成される。スリーブ７４は、
プレート６８の近位に向けられた面から近位に延在する。前キャップ６２は、スリーブ７
４が、ボア７２に通じるプレート６８内の開口部から径方向外方に離間されるように、形
成される。リム６６によって画定された空間とともに配置されるスリーブ７４は、リムの
内側円筒壁から径方向内方に離間される。

後キャップ９２は、図６で最も良く分かるように、チューブ様の外側スリーブ９４を含
む。外側スリーブ９４は、前キャップリム６６の外径および内径にそれぞれ実質的に等し
い外径および内径を有する。２つの足部が例示されている、等角度に離間された３つの足
部９３が、外側スリーブ９４の遠位端部から前方に延在する。後キャップ９２はまた、内
側スリーブ９８を含む。内側スリーブ９８は、外側スリーブ９４内に配置され、かつ、外
側スリーブ９４から径方向内方に離間される。同じく後キャップ９２の一部である、環状
に成形されたウェブ９６が、スリーブ９４および９８の近位端部間に延在して、スリーブ
同士を接続する。ウェブ９６から前方に遠位に延在する内側スリーブ９８は、外側スリー
ブ９４よりも長さが短い。リップ１０２が、内側スリーブ９８の遠位端部から径方向内方
に突出する。

次いで図７を参照することにより説明されるチューブ形状の積層スタック７８は、前キ
ャップ６２と後キャップ９２との間に配置される。積層スタック７８は、積層鋼から形成
される。１つのそのような鋼は、Ｗｙｏｍｉｓｓｉｎｇ、Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ、Ｕ
ｎｉｔｅｄ ＳｔａｔｅｓのＣａｒｐｅｎｔｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｒｐｏｒ
ａｔｉｏｎから入手可能であるＣａｒｐｅｎｔｅｒ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔ
ｙ “４９” Ａｌｌｏｙとして知られるニッケル－鉄合金である。積層スタック７８の
外壁は、全体的に円筒形である。積層スタック７８の外壁は、前６６のリム６６および後
キャップ９２の外側スリーブ９４の共通の直径におおよそ等しい直径を有する。等角度に
離間されて長手方向に延在する３つの溝８０が、積層スタック７８の外表面から内方に延
在する。モータ６０が組み立てられると、前キャップ６２の近位に向けられた足部６４は
、溝８０の遠位端部内に着座する。後キャプ９２の一部である遠位に向けられた足部９３
は、溝８０の近位端部内に着座する。

積層スタック７８はさらに、複数の溝８２がスタックの内表面から内方に延在するよう
に形成される（１つの溝８２が識別されている）。モータ巻線８５は、そのうちの２つの
端部が図７に例示されているが、溝８２内に着座される。巻線８５は、積層スタック７８
の向かい合った近位端部および遠位端部を越えて外方に延在する。モータ６０が組み立て
られると、巻線８５のうちの積層スタック７８から近位に延在する部分は、後キャップ９
２の外側スリーブ９４と内側スリーブ９８との間の環状の空所内に延在する。巻線８５の
うちの積層スタック７８の遠位端部から前方に突出する部分は、前キャップ６２のリム６
６とスリーブ７４との間の環状の空所内に着座する。

図８で最も良く分かる、モータ６０のロータ１１０は、チューブ様の形状である。ロー
タ１１０は、近位端部に足部１１２を有する。足部１１２は、後キャップ９２の内部にあ
るリップ１０２の内表面によって画定された円形の空間内で足部が自由に回転することを
可能にする直径を有する。ロータ１１０は、足部１１２の前方に胴部１１４を有する。胴
部１１４は、ロータ１１０を貫く長手軸に直角をなす断面において多角形に見える外表面
を有するように、成形される。胴部１１４が有する面１１５の数は、以下で論じられる胴
部上に配置される磁石１１８の数に対応する。図８では、１つの面１１５の縁部が識別さ
れている。胴部１１４の外面１１５は、足部１１２の外表面から径方向外方に配置される
。ロータ１１０はさらに、胴部１１４の前方に延在する頭部１１６を有するように成形さ
れる。ロータ頭部１１６は、隣接する胴部１１４の面１１５から径方向内方に配置される
外径を有する。ボア１１７が、足部１１２の近位端部から頭部１１６の遠位端部までロー
タ１１０を軸方向に貫通する。

等角度に離間された複数の磁石１１８が、胴部１１４の外表面に接触して配置される。
各磁石１１８は、胴部１１４の複数の外面１１５のうちの別々の外面１１５上に配置され
る。本発明の例示されたバージョンでは、６つの磁石１１８が、胴部１１４上に配置され
る。６つの磁石１１８のうちの３つが、図８に見られる。チューブ形状のスリーブ１２０
が、磁石１１８を取り囲む。スリーブ１２０は、磁石１１８をロータ１１０に対して保持
する。

軸受組立体１２２，１２４が、積層スタック７８を貫通するボア内でロータ１１０を回
転自在に保持する。（軸受組立体１２２および１２４の内側軌道輪および外側軌道輪は例
示されていない）。軸受組立体１２２の内側軌道輪は、ロータ足部１１２に接触して着座
される。軸受組立体１２２の外側軌道輪は、後キャップ９２と一体の内側スリーブ９８の
内側円筒形表面に接触して着座される。軸受組立体１２４の内側軌道輪は、ロータ頭部１
１６に接触して着座される。軸受組立体１２４の外側軌道輪は、前キャップ６２の内部に
あるスリーブ７４の内側円筒形表面に接触して着座される。

図９で最も良く分かる出力シャフト１２８が、ロータ１１０から後方に、近位に延在す
る。出力シャフト１２８は、チューブ様のステム１３０を有する。ステム１３０は、ロー
タ１１０の内部にあるボア１１７内に圧縮嵌めされる寸法となされる。頭部１３２が、ス
テム１３０の近位端部に配置される。頭部１３２は、ステム１３０を越えて径方向外方に
延在する歯１３４を有し、２つの歯が識別されている。

本発明のドリル５０が組み立てられると、出力シャフト１２８の頭部１３２がモータ後
キャップ９２の近位端部のすぐ後ろに配置されることが、図３Ａから見て取れる。チュー
ブ様のモータナット１３６が、後キャップ９２上に延在し、かつ、後キャップ９２から後
方に突出する。モータナット１３６の外表面のうちの１つは、図４に見られるねじ切り部
１３７を有して形成される。モータナット１３６のねじ切り部１３７は、ハウジング５２
のバレル５６の内表面上の相補的なねじ切り部と係合する。（ハウジングのねじ切り部は
図示せず）。モータナット１３６は、モータ６０、および以下で説明される歯車列１４２
を、ハウジングバレル５６内に保持する。

その構成要素が図１０～図１２で最も良く分かる、伝動装置と呼ばれることもある歯車
列１４２は、モータロータ１１０の回転モーメントをドリル４５０に伝達する。本発明の
例示されたバージョンでは、歯車列１４２は、２つの遊星歯車組立体から成る。１つの遊
星歯車組立体は、第１のディスク形状のキャリア１４８を含む。等角度に離間された３つ
の遊星歯車１４６が、キャリアの遠位に向けられた面から前方に延在するように、キャリ
ア１４８に回転自在に取り付けられる。ボア１５０が、キャリア１４８の中心を貫通する
。キャリアの近位に向けられた面の後方に配置された、キャリア１４８と一体の太陽歯車
は、例示されていない。

第２の遊星歯車組立体は、第２のディスク形状のキャリア、キャリア１５６を含む。図
１１ではそのうちの２つが識別されている、等角度に離間された３つの遊星歯車１５４が
、キャリア１５６の遠位に向けられた面に隣接するように、キャリア１５６に回転自在に
取り付けられる。ボス１５８が、キャリア１５６の近位に向けられた面から後方に突出す
る。キャリア１５６はさらに、中心に配置されたボア１６２を有するように形成される。
ボア１６２は、キャリア１５６を貫通し、かつ、ボス１５８を部分的に貫通する。ボア１
６２の様々なセクションは識別されていない。ボア１６２は、ボス１５８内に形成された
カウンターボア１６４内に開口する。ボア１６２よりも直径が大きいカウンターボア１６
４は、ボス１５８の近位端部まで延在する。

キャリア１５６は、ボア１６２の開口端のすぐ近位に溝１６５を有し、この溝１６５は
、ボア１６２を画定するキャリアの内表面から径方向外方に延在する。Ｏリング１６６が
、溝１６５内に着座されて、ボア１６２内に突出する。Ｏリング１６６は、以下で説明さ
れる静的なカニューレ６０２（図３３）とキャリア１５６との間のシールとして機能する
。

歯車列１４２はまた、図３Ａでのみ識別されているスリーブ１７０を含む。スリーブ１
７０は、後キャップ９２に接触し、かつ、後キャップ９２から離れるように近位に延在す
る。スリーブ１７０は、遊星歯車組立体を受け入れる寸法となされる。スリーブ１７０の
内表面は、歯を有して形成される（歯は識別されていない）。歯車列１４０が組み立てら
れると、遊星歯車１４６および１５４の歯は、スリーブ１７０と一体の歯に係合する。し
たがって、スリーブ１７０は、両方の遊星歯車組立体の単一の静的な輪歯車として機能す
る。

ドリル５０が組み立てられると、歯車列１４２は、モータ６０のすぐ近位に配置される
。出力シャフトの頭部１３２は、遊星歯車１４６間に着座され、かつ、遊星歯車１４６と
係合する。したがって、出力シャフト頭部１３２は、第１の遊星歯車組立体のための太陽
歯車として機能する。本発明のいくつかのバージョンでは、歯車列１３２は、出力シャフ
ト１２８に対するボス１５８の速度比がおおよそ１：１０から１：２０になるように、回
転速度を低下させる。

同じく図１０～図１２に見られるスピンドル１７４が、遊星歯車組立体のボス１５８に
取り付けられて、ボスと一致して回転する。スピンドル１７４は、チューブ様の形状であ
る。スピンドル１７４は、ボス１５８の内部にあるカウンターボア１６４内へのスピンド
ルの圧入を促進する外径を有する。スピンドル１７４は、ボア１７６を有するように形成
され、ボア１７６は、ボアの向かい合った近位端部と遠位端部との間で、スピンドルを貫
いて軸方向に延在する。スピンドル１７４は、近位端部のすぐ前方で歯１７８がボア１７
６内へと内方に突出するように、形成される。歯１７８は、ボア１７６の全長の約３分の
１に等しい距離だけ延在する。歯１７８の遠位では、ボア１７６は滑らかな壁とされる。

スピンドル１７４はさらに、２つの側ボア１８０を有するように形成される。側ボア１
８０は、ボア１７８を貫く長手軸に対して互いに直径方向に向かい合う。側ボア１８０は
、歯１７８の遠位端部から前方に短い距離離れた所に配置される。各側ボア１８０は、ス
ピンドルの外表面からボア１７６内まで延在する。各側ボア１８０は、開口部の外表面か
ら径方向内方に延在するとともにボア１８０の直径が減少するような形状を有する。溝１
８１が、スピンドル１７４の外表面を囲んで内方および円周方向に延在する。溝１８１は
、スピンドル１７４の近位端部から前方に１ｃｍ未満の短い距離離れた所に配置される。

次に、図１３および図１４を参照することにより、ドリルビット４５０をドリル５０に
対して解放可能に保持する継手組立体の構成要素が、最初に説明される。継手組立体は、
２つのボール１８４を含む。各ボール１８４は、スピンドル１７４に形成された側ボア１
８０うちの別々の側ボア１８０内に着座される。ドリル５０を形成する構成要素は、各ボ
ール１８４が、ボアが着座された側ボア１８０の小さい直径の開口部から部分的に突出す
ることができるように、構成される。したがって、ボール１８４は、スピンドル１７４に
形成された主たる軸方向のボア１７６内に、しかし完全には通過せず、延在することがで
きる。ボール１８４はさらに、スピンドル１７４から外方に突出する寸法となされる。

ロックリング１８６が、ボール１８４をスピンドル１７４に対して選択的に保持し、そ
のため、ボールは、主たる軸方向のボア１７６から抜け出る運動を妨げられる。ロックリ
ング１８６は、円筒形のカラー１８８を含む。ロックリングは、カラー１８８のすぐ近位
に、頭部１９０を有する。頭部１９０は、おおよそ３００°の弧にわたって、カラー１８
８を越えて径方向外方に突出する。ロックリング１８６はさらに、カラー１８８の向かい
合った側上に配置された勾配付き表面１９２を有して頭部１９０が形成されるように、形
成される。勾配付き表面１９２の向かい合った側は、頭部１９０の向かい合った弓形端部
から始まる。勾配付き表面１９２の部分が頭部１９０のこれらの端部から離れるように延
在するにつれて、勾配付き表面１９２は、ドリル５０の遠位端部に向かって傾く。

ロックリング１８６は、隣接する複数のボアを含む。ボア１９６が、カラー１８８の遠
位端部から近位に延在する。ボア１９６は、ボア１９８内に開口する。ボア１９８は、ボ
ア１９６よりも直径が小さい。ボア２０２が、ボア１９８の近位端部から近位に延在する
。ボア２０２は、勾配が付けられる。したがって、ボア２０２がボア１９８から近位に延
在するにつれて、ボア２０２の直径は減少する。ボア２０２は、一定直径のボア２０４内
に開口する。ロックリング１８６は、ボア２０４が隣接するボア２０２の最小直径部分に
等しい直径を有するように、形成される。ドリル５０を形成する構成要素はさらに、ボア
２０４がスピンドル１７４の直径よりもわずかに大きい直径を有するように、形成される
。ボア２０４の直径は、ロックリング１８６のボア２０４が形成された部分がスピンドル
側ボア１８０上に配置されたときに、ボア２０４を画定するロックリングの内側円筒壁が
ボール１８４をスピンドル側ボア１８０内に保持するような直径である。より具体的には
、ボール１８４は、スピンドル１７４の主たる軸方向のボア１７６内に延在するように、
スピンドル側ボア１８０内に保持される。

ロックリング１８６は、ボア２０４から近位に延在するボア２０６を有するように形成
される。ボア２０６は、ボア２０４よりも直径が大きい。ロックリング１８６は、ボア２
０６がリング頭部１９０の近位端部まで延在するように、形成される。

ドリル５０が組み立てられると、ロックリング１８６は、リング１８６の頭部１９０が
スピンドルの近位セクションを覆って配置されるように、スピンドル１７４を覆って着座
される。ボア２０６内には、ばね２１０が、スピンドルとボア２０６を画定するロックリ
ングの内側円筒壁との間に位置するように、スピンドル１７４の周りに配置される。ばね
の一方の端部は、図３に見られるスピンドル溝１８１内に着座されたスナップリング２１
２に接触して着座する。ばね２１０の反対側の端部は、ボア２０４と２０６との間のロッ
クリング内部の段に接触して着座する。したがって、ばね２１２は、通常、ロックリング
を遠位前方に付勢する。ロックリング１８６は、通常、ボア２０４を画定するリングの内
表面がボール１８４に接触してその周りに位置決めされる位置にある。ロックリング１８
６がこの位置にある場合、継手組立体はロック位置にある。

外殻４０２内に移動可能に配置される、図５で最も良く分かるロックアクチュエータ２
１８が、ロックリング１８６をロック位置とロード位置との間で移動させられる。ロック
アクチュエータ２１８は、矩形の基部２２０を有して形成される。離間された２つの平行
なタイン２２２が、基部の主表面のうちの１つから外方に延在する。タイン２２２は、ロ
ックリングカラー１８８がタイン間に着座することができるように、互いに離間される。
ロックアクチュエータ２１８は、タイン２２２が共平面の勾配付き表面２２４を有するよ
うに、形成される。ドリル５０が組み立てられると、ロックアクチュエータ２１８は、ロ
ックリングの勾配付き表面２２４が、ロックリングの勾配付き表面１９２の離間した部分
に接触するように、ロックリング１８６に対して位置決めされる。

ロックアクチュエータ２１８はさらに、ボア２２８を有するように形成される。ボア２
２８は、そこからタイン２２２が延在する基部２２０の表面から、内方に延在する。ボア
２２８は、基部２２０の反対側の表面まで延在する。

解放ボタン２３０が、ロックアクチュエータを変位させる。解放ボタンはステム２３２
を有し、ステム２３２の端部は、ロックアクチュエータ２１８の内部にあるボア２２８内
に取り付けられる。解放ボタン２３０のステム２３２は、ディスプレイ４１０が取り付け
られる外殻４０２にある開口部を貫通する。解放ボタンは、アクチュエータから離間され
る、ステムの端部上に配置された頭部２３４を有する。ボタン２３０の頭部２３４は、図
３Ａで最も良く分かるように、外殻４０２に形成されたボア４０３内に位置し、かつ、外
殻から外に延在する。ばね２３８が、ボア４０３内に配置されるステム２３２の部分の周
りに配置される。ばね２３８の一方の端部は、端部ボア４０３を囲む環状の段に接触して
着座する。ばね２３８の反対側の端部は、解放ボタン２３０と一体の頭部２３４の裏側を
圧迫する。ばね２３８は、解放ボタン２３０に力を及ぼし、その結果、ボタンは、通常、
アクチュエータ基部２２０がロックリング１８６から離間される位置にロックアクチュエ
ータ２１８を保持する。ロックアクチュエータ２１８がこの位置にある場合、継手組立体
はロック状態にある。

図１６～図１９に見られるトランスデューサ組立体２６０は、ハウジングバレル５６の
遠位端部のすぐ前方に配置される、向かい合った外殻の対をなして配置される。一方の外
殻である右外殻２６２は、図２０で最も良く分かる。外殻２６２は、基部２６４を含む。
半円形のアーム２６６が、基部から突出する。アーム２６６は、隣接するハウジングバレ
ル５６の開口端内に嵌合する寸法となされる。

右外殻２６２は、複数の空洞を有するように形成される。１つの空洞、空洞２７０は、
反対側の左外殻２８６に接触して着座する外殻２６２の面から内方に延在する。空洞２７
０は、円形の形状である。円形の空洞２７２が、空洞２７０の基部から内方に延在する。
空洞２７２は、空洞２７０の直径未満の直径を有する。右外殻はまた、切欠き部２７４を
有する。切欠き部２７４は、空洞２７０を画定する外殻内部の円筒壁から外方に延在する
。右外殻に形成された別の空洞が、チャネル２７６である。右外殻２６２は、チャネル２
７６が、アーム２６６から外殻の遠位端部まで延びる長手軸に沿って中心に位置するよう
に、形成される。チャネル２７６は、チャネルの基部がおおよそ１５０°の弧をなすよう
に、弓形の形状とされる。チャネル２７６は、空洞２７０と交わる。チャネル２７６は、
外殻２６２の内面から垂直に内方に延在する空洞２７０のすぐ下方で側壁（識別されてい
ない）によって画定される。右外殻２６２はさらに、チャネル２７６を画定する外殻の湾
曲した内壁から半円形の２つのリブ２７８が外方に延在するように、形成される。一方の
リブ２７８は、空洞２７０の近位に配置される。第２のリブ２７８は、空洞２７０の遠位
に配置される。

次に図２１を参照して説明される左外殻２８６は、トランスデューサ組立体２６０を形
成する構成要素が収容される、第２の外殻である。左外殻２８６は、基部２８８を含む。
図では見られないが、外殻２６２の基部２６４および外殻２８６の基部２８８の外側は、
基本的に互いの鏡像である。左外殻は、基部２８８から延在するアーム２９０を含む。ア
ーム２９０は、基本的に右外殻アーム２６６の鏡像構成要素である。

左外殻２８６は、複数の空洞を画定するように形成される。それらの空洞のうちの１つ
が、外殻の内面から内方に延在する円形の空洞２９４である。空洞２９４は、空洞２７０
と同じ直径を有する。外殻２６２が互いに組み立てられると、空洞２７０，２９４は、隣
接する。円形の空洞２９６が、空洞２９４の基部から内方に延在する。空洞２９６は、空
洞２９４よりも直径が小さい。左外殻２８６はまた、空洞２９６の基部の内方に配置され
る外側チャネル２９８を有するように形成される。チャネル２９８は、全体的に矩形の形
状である。チャネル２９６の近位から遠位までの幅は、空洞２９６の直径未満である。チ
ャネル２９８は、基部２８８の底面まで延在する。円形の空洞３０２が、チャネル２９８
の基部を画定する左外殻２８６の内表面の内方に配置される。左外殻は、空洞２９，２９
６，３０２が同軸になるように、形成される。空洞３０２は、空洞２９６の直径未満の直
径を有する。左外殻２８６はまた、外側チャネル２９８に対して凹設された全体的に矩形
の内側チャネル３０４を有する。より具体的には、左外殻２８６は、空洞３０２および内
側チャネル３０４が同一平面の基部を有するように、形成される。内側チャネル３０４は
、アーム２９０の最も近くに配置される外側チャネルの部分から内方に延在する。

左外殻２８６はまた、近位から遠位に延在するチャネル３０６を有する。チャネル３０
６は、右外殻チャネル２７６の鏡像である。チャネル３０６は、空洞２９４および外側チ
ャネル２９８の一部分と交わる。左外殻２８６はまた、チャネル３０６を画定する外殻の
内表面から外方に突出する２つのリブ３０８を含む。リブ３０８は、右外殻２６２と一体
のリブ２７８の鏡像である。

外殻２６２，２８６を合わせて保持するために使用される締結具、または外殻をドリル
ハウジング５２に対して保持する締結具は、識別されていない。ドリル５０が組み立てら
れると、アーム２６６，２９０は、バレル５６の開口端内に延在する。隣接するチャネル
２７６，３０６の共通の近位端部もまた、バレル５６内に開口する。青銅などの低摩擦材
料で形成された、図２２を参照することにより説明されるブッシュ３１６が、隣接するチ
ャネル２７６，３０６内に配置される。ブッシュ３１６は、近位に配置された足部３１８
と、遠位に配置されかつ足部３１８の前方に離間された頭部３２４とを含む。ブッシュ足
部３１８および頭部３２４は、それぞれ、先端が切り取られた外側リムを有する座金のよ
うな形状とされる。より具体的には、ブッシュ足部３１６および頭部３２４は、チャネル
２７６，３０６をそれぞれ画定する外殻２６２，２９０の内表面に接触して着座する寸法
となされる。ブッシュ足部３１８および頭部３２４は、それぞれ、平坦部を有する。ブッ
シュ足部３１８の平坦部３１９のみ、識別されている。平坦部は、チャネル２７６，３０
６を画定する外殻２６２，２９０の内面に接する。この平坦部と平坦部との当接（ｆｌａ
ｔ－ａｇａｉｎｓｔ－ｆｌａｔ ａｂｕｔｍｅｎｔ）は、ブッシュ３１６の回転を抑制す
る。ブッシュ足部３１８および頭部３２４は、それぞれ、構成要素の外側曲面から内方に
延在する溝３２３を有して形成される。溝３２３は、図１６で識別されている。ドリルが
組み立てられると、リブ２７８，３０８は、ブッシュ溝３２３内に着座する。この溝内へ
のリブの着座（ｒｉｂ－ｉｎ－ｇｒｏｏｖｅ ｓｅａｔｉｎｇ）は、外殻２６２，２８６
に対するブッシュ３１６の長手方向の運動を防ぐ働きをする。ブッシュ足部３１８および
頭部３２４は、それぞれ、中心に配置された貫通開口部を有する。図２２では、頭部３２
４を貫通する開口部３２１のみ、識別されている。

同じくブッシュ３１６の一部分であるウェブ３２０が、足部３１８と頭部３２４との間
に延在する。ブッシュに沿った近位から遠位への長手軸に垂直な平面における断面におい
て、ウェブ３２０は、弓形の形状に見え、かつ、おおよそ９０°の弧をなす。ブッシュの
足部３１８および頭部３２４の中心開口部は、ウェブ３２０に隣接した空間内に開口する
。同じくブッシュ３２０の一部分である、図１９でのみ識別されているボス３２５が、頭
部３２４の内表面から内方に延在する。ボス３２５は、開口部３２１内に延在する。

トランスデューサ組立体２６０は、歯車３２６を含む。歯車３２６は、円筒形の基部３
２８、および、同軸で円筒形の頭部３３０を含む。頭部３３０は、基部３２８の直径より
も大きい直径を有する。１つの歯が識別されている、複数の歯３３２が、頭部３３０から
径方向外方に延在する。歯車３２６を貫いて軸方向に延在するボアは、識別されていない
。

歯車３２６は、外殻２６２，２８６の内部にある空洞内に着座する。基部３２８は、左
外殻２８６の内部にある空洞２９６内に着座する。歯車頭部３３０は、隣接する空洞２７
０，２９４内に着座する。歯車歯３３２は、隣接するチャネル２７６，３０６内に突出す
ると理解される。より具体的には、歯車歯は、ブッシュ３１６の足部３１８と頭部３２４
との間に位置するように、チャネル２７６，３０６内に配置される。

図２３で最も良く分かるシャフト３３６が、歯車３２６を通って軸方向に延在する。シ
ャフト３３６は、円筒形の足部３３８を含む。シャフトは、足部３３８に隣接する脚部３
４０を含む。脚部３４０は、足部３３８の直径よりも大きい直径を有する。シャフトは、
脚部３４０に隣接する円筒形の胴部３４２を有する。胴部３４２は、脚部の直径よりも大
きい直径を有する。胴部３４２は、歯車３２６を貫いて軸方向に延在するボア内に圧入さ
れるかまたは他の方法でしっかりと着座されるように設計されたシャフトの一部分である
。シャフト３３６は、胴部から外方に突出する首部３４４を有する。首部３４４は、部分
的に円筒形である形状を有する。首部の湾曲部分の曲率半径は、胴部３４２の半径未満で
ある。同じくシャフト３３６の一部分である頭部３４６が、首部３４４から外方に延在す
る。頭部３４４は、部分的に円筒形である形状を有する。頭部の曲面の曲率半径は、首部
３４４の隣接する湾曲部分の曲率半径未満である。

シャフト３３６はさらに、スロット３５０を有するように形成され、スロット３５０は
、足部３３８および脚部３４０を通って長手方向に延在し、かつ、製造上の理由から胴部
３４２内に短距離だけ延在する。スロット３５０は、足部３３８、脚部３４０、および胴
部３４２を貫く共通の軸に中心が置かれる。シャフト３３６はさらに、首部３４４および
頭部３４６が共通の平坦部３５２を画定するように形成される。明らかになるように、平
坦部３５２は、組立を容易にするために頭部３４６に存在する。

２つの軸受組立体３５４，３５６が、シャフト３３６を、ひいては歯車３２６を、外殻
２６２，２８６内に回転自在に保持する。（軸受組立体の軌道輪は識別されていない）。
軸受組立体３５４は、右外殻２６２の内部にある空洞２７２内に着座される。軸受組立体
３５４は、シャフト足部３３８の周りに延在する内側軌道輪を有する。軸受組立体３５４
の外側軌道輪は、空洞２７２を画定する外殻２６２の内部にある円筒壁に接触して配置さ
れる。軸受組立体３５６は、左外殻２８６の内部にある空洞３０２内に着座される。軸受
組立体３５６の外側軌道輪は、空洞３０２を画定する左外殻２８６の内表面に接触して着
座される。軸受組立体の内側軌道輪は、シャフト頭部３４６の周りに配置される。

電位差計３６０が、左外殻２８６の外側チャネル２９８内に配置される。シャフト首部
３４４は、電位差計を貫通して、電位差計の摺動子を変位させる。平坦部３５２は、電位
差計の内部にある摺動子を回転させる、電位差計の内部にある隣接する平坦部に接する。
内側チャネル３０４は、電位差計３６０まで延びる線を収容するための空洞として機能す
るために設けられる。内側チャネル３０４を画定する壁もまた、回転に逆らって電位差計
３６０を保持する。

歯車３２６および電位差計３６０の摺動子の両方が、シャフト３３６に接続される。し
たがって、歯車３２６の回転により、電位差計摺動子の同様の変位がもたらされる。

トランスデューサ組立体２６０はまた、渦巻き形状のばね３６４を含む。ばね３６４は
、空洞の基部と歯車頭部３３０との間に位置するように、右外殻空洞２７０内に配置され
る。ばね３６４の外側端部は、切欠き部２７４内に着座される。ばね３６４の内側端部は
、シャフト３３６の内部にあるスロット３５０内に延在する。

ディスク３６２が、空洞２７０の基部を画定する右外殻２６８の内部の表面とばね３６
４との間に配置される。ディスク３６６が、歯車頭部３３０とばね３６４との間に配置さ
れる。シャフト３３６が貫通するディスク３６２，３６６内の穴は、識別されていない。
ディスク３６２，３６６は、ばね３６４とトランスデューサ組立体２６０の隣接する構成
要素との間の低摩擦接触面を提供する。

図２４で最も良く分かるカニューレ３８０は、チューブ形状の構造体である。カニュー
レ３８０は、モータロータ１１０を貫通するボア１１７内にカニューレがぴったりと滑り
込むことを可能にする外径を有する。ドリル５０を形成する構成要素はさらに、カニュー
レがブッシュ３１６の足部３１８および頭部３２４に形成された開口部を滑り抜けること
ができるように、配置される。また、カニューレは、ブッシュ３１６のウェブ３２０上を
摺動することができる。カニューレ３８０の近位端部から前方に間隔を空けて、刻み目が
、２つの歯が識別されているカニューレ歯３８２を与えるように、カニューレの一部分に
わたって弓形に延在する。カニューレ３８０は、歯３８２が歯車歯３３２と噛合するよう
に、成形される。カニューレは、歯がカニューレの全長のおおよそ３０％から５０％に等
しい距離延在するように、形成される。

ルーメン３８１が、カニューレを貫いて軸方向に延在する。本発明の多くのバージョン
では、カニューレの外表面と内側のルーメンを画定する表面との間のカニューレの壁厚は
、２ｍｍ以下である。本発明のより好ましいバージョンでは、この壁厚は、１ｍｍ以下で
ある。例示されていないが、本発明のいくつかのバージョンでは、カニューレの遠位端部
は、勾配を有して形成される。この勾配は、カニューレの最遠位端部におけるカニューレ
の壁厚がこの遠位端部の近位の壁の厚さにすら満たないような勾配である。

カニューレ３８０はまた、カニューレに沿って長手方向に延在する溝３８４を有するよ
うに形成される。溝３８４は、歯３８２が形成される表面とは反対側のカニューレの表面
からカニューレ内に延在して示されている。カニューレ３８０はまた、複数の長円形の貫
通開口部３８６を有して形成され、２つの開口部が識別されている。貫通開口部３８６は
、歯３８２の前方に配置される。開口部３８６は、カニューレを通って軸方向に延在する
ルーメン３８１まで延在する。本発明のドリル５０が作動されると、貫通開口部３８６は
ポートとして機能し、このポートを通して、くり抜かれた材料がカニューレ３８０から排
出される。

カニューレ３８０は、ブッシュ３１６内に摺動可能に取り付けられる。カニューレ３８
０は、ブッシュ頭部３２４およびブッシュ足部３１８を貫通する。カニューレは、ブッシ
ュ頭部３２４にある貫通開口部３２１を出て遠位前方に延在する。ブッシュ内に取り付け
られるカニューレの特定の部分は、歯３８２が形成されるカニューレの部分である。歯３
８２は、歯車歯３３２と噛合する。カニューレ３８０がドリルに取り付けられると、ブッ
シュウェブ３２０から外方に突出するボス３２５は、カニューレと一体の溝３８４内に着
座する。このボスが溝に入る構成（ｂｏｓｓ－ｉｎ－ｇｒｏｏｖｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅ
ｎｔ）により、カニューレ３８０は、ドリル５０の残りの部分に対して近位から遠位への
長手軸の運動を行うことができると同時に、ドリルの残りの部分に対するカニューレの回
転が抑制される。

ばね３６４は、シャフトを、ひいては歯車３２６を回転させるトルクをシャフト３３６
に与えることも、理解されるべきである。トルクは、図１６の斜視図から見たときに時計
方向に回転するようにシャフトを付勢する。歯車３２６の回転は、カニューレの運動を生
じさせる。より具体的には、カニューレは、ドリルハウジング５２から離れるように、遠
位前方に変位される。カニューレの運動は、歯車歯３３２がカニューレ歯３８２の近位に
あるカニューレの歯のない部分に接したときに停止する。この歯車歯とカニューレの外表
面との当接は、歯車３２６のさらなる回転を阻止する。

ディスプレイ４１０は、図２で最も良く分かる外殻４０２内に収容される。外殻４０２
は、バレル５６の近位端部に取り付けられる。ディスプレイ４１０は、外殻の近位端部か
ら近位の方を向くように、外殻に取り付けられる。外殻４０２、ディスプレイ４１０は、
本発明のドリルの他の構成要素のように、ドリルを滅菌するのに用いられる過程の過酷さ
に耐えることができる構成要素で構成され、そのため、ドリルは、外科術に使用すること
ができる。典型的には、ドリル５０は、高圧滅菌過程への暴露に耐えることができるよう
に構成される。高圧滅菌過程では、ドリルは、１２５℃の温度および２ｂａｒの圧力で、
蒸気（水蒸気）で飽和した雰囲気内に置かれる。

図２５は、ドリルビット４５０によって形成されたボアの深さの指標をカニューレの位
置に基づいて提供する、ドリル５０の基本的な電気的構成要素を示す。適切な電位の駆動
信号がボア深さ表示構成要素に供給されることを確実にする電圧調整構成要素は、識別さ
れていない。ボア深さに関する情報を提供する構成要素は、電位差計３６０を含む。電位
差計３６０の一方の端部に、電圧が印加される。電位差計３６０の反対側の端部は、アー
スされる。電位差計の摺動子に存在する電圧は、信号プロセッサ４０８に印加される。信
号プロセッサ４０８に取り付けられたゼロイングスイッチ４０６も示されている。図では
、スイッチ４０６は、ディスプレイ外殻４０２に取り付けられて示されている。

信号プロセッサ４０８は、例示されていない複数の構成要素を含む。それらの構成要素
には、記憶装置が含まれる。ボア深さの指標を生成するためにドリル５０によって必要と
される命令およびデータが、記憶装置に内蔵される。信号プロセッサ４０８はまた、クロ
ックまたはタイマを含むが、その目的は以下で明らかになる。

電位差計３６０の摺動子と電位差計の一方の端部との間に存在する電圧の変化、および
ゼロイングスイッチ４０６からの信号に基づき、信号プロセッサ４０８は、ドリルビット
４５０によって形成されたボアの深さを表すデータを生成する。ボア深さを表す信号が、
ディスプレイ４１０に印加される。

次に、図２６を参照することにより、ドリルビット４５０の特徴が説明される。ドリル
ビットは、細長いシャフト４５８を含む。本発明の構成要素は、ドリルビットシャフト４
５８が、カニューレルーメン３８１の直径におおよそ０．０２から０．２５ｍｍ満たない
直径を有するように、構成される。それら２つの構成要素の相対的な寸法決めにより、ド
リルビット４５０は、カニューレ３８０内で自由に回転するとともに長手方向に移動する
ことができる。シャフト４５８の近位端部において、カニューレは、足部４５２を有する
。足部４５２は、ドリルビット４５０を貫く近位から遠位への長手軸に垂直な断面におい
て、多角形の形状である。より具体的には、足部４５２は、隣り合った側面間のコーナ部
分が駆動スピンドル１７４の歯１７８間に嵌まることができるように、成形される。この
面と歯が接触する構成（ｆａｃｅ－ａｇａｉｎｓｔ－ｔｅｅｔｈ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎ
ｔ）は、駆動スピンドル１７４からドリルビット４５０へのトルクの伝達を促進する。

足部４５２の前方で、シャフト４５８に溝４５６が形成される。溝４５６は、シャフト
の外表面から内方に延在し、かつ、シャフトを囲んで円周方向に延在する。ドリルビット
４５０は、溝４５６が弓形形状を有するように、形成される。より具体的には、ドリルビ
ット４５０は、溝４５０がボール１８４を受け入れることができるように、形成される。

ドリルビット４５０の遠位端部は、フルート４６０を有して形成され、１つのフルート
が識別されている。フルート４６０は、ボアを形成するためにドリル５０が使用される組
織、典型的には骨をくり抜くように設計される。ドリルビット４５０の遠位端部の幾何形
状を含む、フルート４６０の幾何形状は、本発明に含まれない。

本発明のドリル５０を使用するための準備は、多くの場合、ドリルビット４５０をドリ
ルに解放可能に取り付けることから始まる。この過程を行うために、ボタン２３０が内方
に押される。それにより、ドリルバレル５６を貫く長手軸に垂直な平面に沿って、ロック
アクチュエータ２１８が横方向に移動する。勾配付き表面２２４は、ロックリング１８６
の隣接する勾配付き表面１９２に逆らって移動する。ロックリング１８６に逆らうロック
アクチュエータ２１８によって与えられる力は、ロックリングをロック位置に保持するた
めにばね２１０がロックリングにもたらす力を克服するのに十分である。したがって、ロ
ックリング１８６は、近位に付勢される。ロックリング１８６のこの運動の結果として、
ボア２０４を画定するリングの部分は、スピンドル側ボア１８０およびボール１８４から
離れるように近位に移動する。ボール１８４は、スピンドル主ボア１７６から外へ出るこ
とができる。継手組立体は、ロード状態にある。

このドリルビット４５０をドリルに結合する過程中、カニューレがドリルバレル５６内
へ後退するように、カニューレ３８０を近位に押すことが必要とされ得る。指の力は、カ
ニューレを伸長位置に保持するためにばね３４６がカニューレにもたらす力を克服するの
に十分である。

継手組立体がロード状態になると、ドリルビット４５０は、ドリル５０に挿入される。
ドリルビット４５０は、カニューレ３８０を通して挿入される。ドリルビット４５０の近
位部分がロータを通り越えて近位に移動すると、ドリルビットのこの部分は、歯車列１４
２の内部にあるボア１５０，１４２を通って、駆動スピンドル１７４内まで移動する。ド
リルビット４５０のこの位置決めの結果として、ドリルビット足部４５２の隅部は、駆動
スピンドル１７４の歯１７８間に着座する。ドリルビット４５０がそのように固定される
と、ボタン２３０に印加された指の力が解放される。ばね２３８が、解放ボタン２３０お
よびロックアクチュエータ２１８をロック状態に戻す。次いで、ばね２１０が、ロックリ
ング１８６を付勢して、元のロック状態にする。ロックリング１８６の運動の結果として
、ボア２０２を画定するリングの勾配付き表面は、ボールに押し付けられる。このロック
リングとボールとの当接により、ボールは、完全にボア１８０内に着座した位置に付勢さ
れる。ロックリング１８６がロック位置まで完全に戻ると、ボール１８４は、ボア２０４
を画定するロックリングの表面により、外方への運動を制限される。したがって、ボール
１８４は、ドリルビット４５０の内部にある溝４５６内にロックされる。ボール１８４が
溝４５６内に着座することにより、ドリルビットが駆動スピンドル１７４に対して保持さ
れる。

ドリルビット４５０が駆動スピンドル１７４に対してロックされると、カニューレ３８
０を後退位置に保持するために使用される力が、解放される。ばね３６４によって生成さ
れたトルクは、カニューレを伸長位置に戻す歯車３２６の回転をもたらす。カニューレ３
８０がそのように位置決めされると、カニューレの遠位端部は、ドリルビット４５０の遠
位端部から前方に短い距離だけ離れた所に配置される。この距離は、典型的には、１ｃｍ
未満である。

ドリルビット４５０がハウジング５２に取り付けられたときに、ドリルビットは、カニ
ューレ３８０がそこから遠位前方に延在するのと同じ開口部であるブッシュ頭部３２４に
ある開口部３２１を通ってハウジングから外に延在することも、理解されるべきである。

必要であれば、ドリル５０は、電池または電力制御卓などの電源に接続される。

ドリル５０を使用に向けてセットするために、ドリルはまず、カニューレ３８０の遠位
端部がその周りでボアが形成される骨の表面に接するように、位置決めされる。プレート
などの外科用インプラントの下にボアが形成される場合、インプラントが位置決めされた
後、ドリルは、カニューレがインプラントの露出面に接するように、位置決めされる。イ
ンプラントは、ボアを形成するためにドリルビットが押し通される開口部を有して形成さ
れている。このドリル５０の最初の位置決めにより、カニューレ３８０は、さらなる前進
を阻止される。

カニューレ３８０は前進を阻止されているが、ドリルビット４５０を、ひいてはドリル
５０を遠位前方に進めることがなおも可能である。これは、ばね３６４が歯車３２６の反
時計方向回転を抑制するのに十分な力を及ぼさないためである。したがって、カニューレ
が位置決めされると、ドリルの位置決めは、ビットの遠位端部がそれを貫いてボアが形成
される組織の表面に突き当たるまで、カニューレを通るドリルビット４５０の前進を継続
する。

このステップ、および、それに続く実際に骨に穴を開けるステップでは、視覚的には、
カニューレがドリル５０内へ後退しているかのように見える。実際には、カニューレ３８
０は動いていない。ドリル５０は、カニューレ３８０上を前進する。

ドリルビット４５０と標的組織との当接により、ドリル５０のさらなる前進が阻止され
る。この時点で、ドリルは、組織に所望のボアを形成するようにセットされている。この
時点で、ゼロイングスイッチ４０６が押し下げられるが、これは図２７Ａのステップ４８
２である。ゼロイングボタンが押し下げられたことを示す信号を受信したことに応答して
、プロセッサ４０８は、電位差計３６０の摺動子に存在する電圧を、処置のためのゼロ状
態電圧として記憶する。

ドリルビット４５０を前進させるために、外科医は、適切なトリガ１３８または１３９
を押圧する。この説明のために、トリガ１３８が押圧されたときには、制御モジュール１
４０により、ビットを骨内に進ませるビットの回転であるドリルビットの前進回転をもた
らす駆動信号がモータに印加されることが、想定されている（ステップは図示せず）。

ステップ４８４において、ドリルビットが骨内に進められるにつれて、ドリルハウジン
グ５０およびハウジング内部の構成要素は、ドリルビットと共に前進する。カニューレ３
８０は、カニューレとボアが形成されている組織または組織の周囲のインプラントとの継
続的な当接により前進を阻止されることが、想起される。ドリルハウジング５２の運動の
結果として、歯車３２６は、カニューレ３８０上での歯車の運動により、引き続き回転さ
れる。歯車の回転は、電位差計３６０の摺動子の同様の変位をもたらす。それにより、ゼ
ロ状態電圧に対する電位差計の電圧出力の変化が生じる。ステップ４８６は、電位差計の
摺動子の電圧の測定、および測定が行われた時刻を表す。ステップ４８６の一部として、
電圧測定が行われた時刻も記録される。それらの時刻データは、ドリル５０の内部にある
タイマまたはクロックからの時刻またはクロックのデータに基づく。ステップ４８８は、
信号プロセッサによるそれら２つの電圧間の差の計算である。この第２の電圧は、現状電
圧（ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｔａｔｅ ｖｏｌｔａｇｅ）と呼ばれる。

現状電圧とゼロ状態電圧との間の差に基づき、プロセッサ４０８は、ステップ４９０に
おいて、ドリルビット４５０によって形成されているボアの現在の深さを判定する。本発
明のいくつかのバージョンでは、この判定は、この電圧差をアルゴリズム内への入力変数
として使用することによって行われる。このアルゴリズムの出力値は、ボアの現在の深さ
である。あるいは、ステップ４９０における現在のボア深さの判定は、ルックアップ表一
式を参照することによって行われる。それらの表において、入力値は電圧差であり、出力
値はボア深さである。

ステップ４９０において計算される実際値は、静的なカニューレ３８０上を前進した歯
車３２６の円周距離の測度であることが、理解されるべきである。この距離は、ゼロボタ
ンが押圧されてからカニューレの遠位端部を越えてドリルビット４５０が前進した距離に
対応する。以下で論じられるように、この距離は、一般に、しかし常にではないが、ドリ
ルビット４５０が当てられる組織におけるボアの深さである。

ステップ４９０の一部として、信号プロセッサは、それぞれのボア深さの判定が行われ
た時刻を示すデータを記録する。これらの時間データは、電圧測定が行われた時間に基づ
く。

ステップ４９２は、プロセッサが現在のボア深さの測定値をディスプレイ４１０上に提
示するステップである。

ドリル５０が前進するにつれて、カニューレ３８０は、トランスデューサ組立体２６０
を収容する外殻２６２および２８２内へまたそれらを越えて後退するように見える。カニ
ューレの近位セクションは、ロータボア１１７内へ後退する。カニューレ３８０は、ドリ
ル５０がカニューレ上を前進することを可能とされる範囲を限定する構成要素を備えるこ
とが多い。これは、急速に回転する出力シャフト１２８が静的なカニューレ３８０を圧迫
することを防ぐためである。本発明のいくつかのバージョンでは、この構成要素の当接を
防ぐために、静的なリング（図示せず）が、カニューレ上に配置されて、カニューレに堅
固に取り付けられる。リングは、ドリル５０がカニューレの特定の距離を前進すると、ド
リルの前面、実際にはブッシュ頭部３２４の前面がこのリングに当接するように、位置決
めされる。このドリルとリングとの当接（ｄｒｉｌｌ－ａｇａｉｎｓｔ－ｒｉｎｇ－ａｂ
ｕｔｍｅｎｔ）により、出力シャフト１２８がカニューレ３８０を圧迫する位置までドリ
ルが前進することが防止される。

典型的には、ドリル５０は、少なくとも１ｃｍ、より典型的には少なくとも５ｃｍ、よ
り好ましくは少なくとも１０ｃｍ、カニューレ上を前進することができるように設計され
る。本発明の大抵のバージョンでは、ドリル５０は、少なくともドリルが形成することを
意図された最も深いボアの深さを０．５ｃｍ上回る距離に等しい距離だけカニューレ上を
前進することができるように設計される。

ステップ４９４において、プロセッサ４０８は、現在のボア深さがそれまでに記憶され
た最深ボア深さを上回っているかどうかを判定する。ステップ４９４の評価の結果が正で
あった場合、プロセッサは、ドリル５０はドリルビット４５０が前進している状態にある
と見なす。ステップ４９６において、プロセッサは、最深ボア深さの値を、今しがた計算
した現在のボア深さに再設定する。

ステップ４９４の評価の結果が正であった場合に実行される別のステップは、突抜け深
さ（ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｄｅｐｔｈ）を判定するステップ４９８である。突抜け
深さは、ドリルビットが骨を突抜けた瞬間のボアの深さである。したがって、突抜け深さ
は、骨内に完全に形成されたボアの深さである。本発明のいくつかのバージョンでは、突
抜け深さを判定するために使用される１つの変数は、最深ボア深さが達せられた時刻であ
る。本発明のそれらのバージョンでは、突抜け深さは、ドリルビットが最深ボア深さにあ
ったときより前の定刻における最深ボア深さである。

この関係性の背後にある論理は、図２８のプロット５３０を参照することによって説明
される。プロット５３０は、トランスデューサ組立体により経時的に測定されたときのボ
アの深さを表す。プロットのセクション５３２は、ドリルビット４５０が骨を通して進め
られるときにボアの深さが比較的低速度で経時的に増大することを表す。セクション５３
２におけるくぼみ５３４は、ビット４５０が骨を通して進められている間に、ドリルビッ
トの現在の深さが一時的にボア深さ未満になる場合がある得ることを表す。これは、外科
医が一時的にドリルビット４５０を後退させ、次いでドリルビット４５０をセットし直し
た場合に起こり得る。期間５３３中、ビットが後退されてからドリルビット先端が骨と再
び係合するまで、ステップ４９４の評価の結果は負となる。

点５３８は、ドリルビット４５０が骨を突抜けるときのボア深さおよび時間を表す。こ
の時点では、外科医は、ビット４５０を前進させるために、依然としてドリルに軸方向の
力を印加している。したがって、突抜けが起こると、ドリルビットは、短期間にわたって
引き続き前進する。軟組織は、ビットの前進に対する抵抗力が骨よりも低い。したがって
、この期間中のビット４５０の前進は、それまでに前進が生じた速度よりも高速度でのも
のある。ビットのこの高速度での前進は、プロット５３０のセクション５４０によって表
される。点５４２は、外科医がドリルビットを前進させるのを止めたときのボア深さおよ
び時刻を表す。この深さは、最終貫入深さと呼ばれる。この深さは、ステップ４９６の最
後の実行において設定される最深ボア深さ値である。

プロット５３０のセクション５４４は、ドリルビット４５０を患者から完全に引き抜く
ことを表す。点５４６は、ドリルビットの引き抜きおよびカニューレ３８０上からのドリ
ル５０の後退の結果として、プロセッサ４０８がボア深さをゼロ深さ状態に戻っているも
のと計算することを表す。この引き抜き過程では、外科医は典型的にはドリルビットを作
動させることが、理解されるべきである。多くの場合、外科医は、ドリルビット４５０を
逆向きに駆動することによってこのステップを行う。本発明の説明されたバージョンでは
、モータ６０は、トリガ１３９を押圧することにより、逆向きに回転される。

本発明の１つのバージョンでは、ステップ４９８の判定は、外科医がドリル４５０の最
終的な後退を開始する点５４２における時刻がその終わりである時間枠の開始時刻に基づ
く。この時間枠は、括弧５３５によって表される。この時間枠の開始時刻は、ボア深さプ
ロット５３０上の点５３６によって表される。この時間枠の開始時刻は、突抜けが生じた
時点５３８より前である。しかし、プロット５３０上の点５３６のこの時間枠の始まりに
おける切削器具深さ（ｂｕｒ ｄｅｐｔｈ）と点５３８における切削器具深さとの間の誤
差の限界は、典型的には、ドリルビット突抜け時におけるボア深さの測度を提供するため
の精度の許容範囲内である。

したがって、ドリルビット４５０が引き続き組織を通って前進すると、プロセッサ４０
８はステップ４９８を実行し続ける。ステップ４９８の各実行において、最深ボア深さが
測定された時刻を時間枠に対する最終時刻として最初に割り当てることより、突抜け深さ
が判定される。この最終時刻に基づき、開始時刻を判定するために、一定の時間値である
時間枠の時間値が最終時刻から差し引かれる。次いで、この時間枠に対する開始時刻にお
けるボア深さに、突抜け深さの値が割り当てられる。ボアが骨を貫いて増大されている限
りは、ステップ４９８の複数回の実行において判定される突抜けボア深さは、突抜けボア
深さと骨における実際のボアの深さのどちらも表さないことが、理解されるべきである。
ドリルビット４５０がいつ最終貫入深さに達したかに基づく、ステップ４９８の最後の実
行中になされる深さ判定のみが、突抜け時での骨の実際の深さを表す。

ステップ４９８からステップ４８６への折り返しは、ボア深さの測定、現在のボア深さ
の表示、測定された深さが最深深さであるかどうかの判定、および、突抜け深さの計算が
、ドリルビット４５０が骨を通して進められている間に繰り返し生じることを表す。

ステップ４９４の評価の結果が負であった場合、外科医は、ドリルビット４５０を一時
的に後退させたか、またはボアを穿孔する過程を完了させたかのどちらかである。どちら
の状況でも、ステップ４９４～４９８は実行されない。

代わりに、ステップ５０４が実行される。ステップ５０４では、プロセッサは、現在の
ボア深さの測定に基づいて、ドリルビットが骨の表面に対してゼロ深さまで後退されたこ
とをドリルビットの測定が示すかどうかを評価する。

ステップ５０４の評価の結果が負であった場合、プロセッサ４０８は、ドリルが、ドリ
ルビットが一時的に後退された状態、つまりくぼみ５３４の期間５３６、または、ドリル
ビットが完全に後退させられている状態、つまりプロット５３０のセクション５４４の期
間にあると見なす。どちらの場合でも、ドリルビット４５０は、依然として骨内にある。
プロセッサ４０８は、ステップ４８６に折り返す。

ステップ５０４の評価の結果が正であった場合、ドリルビット４５０は、骨から完全に
後退されている。プロセッサ４０８は、この状態にあるドリル５０を、ボアが骨に完全に
形成されたことの表れとして解釈する。したがって、ステップ５０６において、プロセッ
サは、最後に計算された突抜け深さを骨内のボアの測定された深さとしてディスプレイ上
に提示する。

したがって、本発明のドリル５０は、形成するためにドリルが使用されるボアの深さを
正確に表すデータを提供し、かつ、ドリルビットの眺めまたはドリルビットの周囲の組織
の眺めに顕著に干渉することなくそれらのデータを提供する。

図２９は、本発明のドリル５０がどのようにしてドリルガイド５５０と共に使用され得
るかを示す。ドリルガイド５５０は、骨の一部分の外表面にロック式プレート（ｌｏｃｋ
ｉｎｇ ｓｔｙｌｅ ｐｌａｔｅ）を保持するために使用されるねじを受け入れるように
設計されたボアを形成するためにドリル４５０が使用されるときに、使用される。このタ
イプのプレートは、骨の骨折した部分を合わせて保持するために使用される。ロックプレ
ートは、ねじを受け入れるように設計された小さな貫通開口部を有して形成される。貫通
開口部は、開口部に嵌合されたねじをプレートに対して保持するように設計されたねじ切
り部を備える。

図２９および図３０で明らかであるドリルガイド５５０は、全体的に円筒形の形状であ
る。足部５５２が、ドリルガイド５５０の最遠位セクションを形成する。足部５５２の外
表面は、ねじ切り部（識別されていない）を有して形成される。足部ねじ切り部は、プレ
ート開口部内のねじ切り部と係合するように設計される。これは、ドリルガイド５５０が
プレート開口部のそれぞれの中に一時的に固定されることを可能にする。ドリルガイドは
、足部５５２の近位に主要部５５４を有する。主要部５５４は、足部５５２の外径よりも
大きい外径を有する。首部５５６が、主要部５５４の近位端部から後方に延在する。ドリ
ルガイド５５０は、首部５５６の前方に頭部５６０を有する。頭部５６０は、ドリルガイ
ド５５０の最大径のセクションである。

遠位ボア５６４が、足部５５２および主要部５５４を貫いて延在し、かつ、首部５５６
内に短い距離だけ延在する。遠位ボア５６４は、カニューレルーメン３８１のように、ド
リルビットがボア５６４内で回転することができるように、ドリルビット４５０を受け入
れる寸法となされる。遠位ボア５６４は、近位ボア５６８内に開口する。ドリルガイド５
５０は、近位ボア５６８が遠位ボア５６４の直径よりも大きい直径を有するように、成形
される。より具体的には、近位ボア５６８は、カニューレ３８０がボア５６８内にぴった
りと滑り込むことを可能にする直径を有する。近位ボア５６８は、ドリルガイド５５０の
近位端部である頭部５６０の近位端部まで、首部５５６および頭部５６０を貫通する。

ドリルガイド５５０はさらに、足部の近位で複数の長円形の開口部５６６が主要部５５
４を通って遠位ボア５６４内まで延在するように、形成される。開口部５６６は、カニュ
ーレ３８０の内部にある開口部３８６と同じ機能を果たす。

ドリルガイド５５０を伴うドリル５０が、あたかもドリルがドリルガイドを伴わずに使
用されるかのように最初にドリルを構成することによって使用される。ドリルガイド５５
０の足部５５２は、それに隣接してボアが形成されるプレートのボアホールのうちの１つ
にねじ込まれる。プレートが適切に位置決めされると、ドリルビット４５０は、最初にボ
ア５６８に挿入され、次いでドリルガイド５５０のボア５６４に挿入される。

この過程が進行すると、カニューレ３８０は最終的に、ボア５６４と５６８との間の、
ドリルガイドの内部にある段に当接する。このカニューレ３８０の当接は、カニューレが
ドリルビット４５０と共に同時に前進することを阻止する。ドリルビットおよびドリルが
引き続き前進すると、ドリルの前進により、ドリルはカニューレ３８０上を移動する。歯
車３２６は、歯車がカニューレ３８０上を前進するにつれて回転する。

最終的に、ドリルビット４５０は、ドリルビットが当てられるべき骨に当接する。この
ビットと骨との当接は、ドリルビットおよびドリル５０のさらなる前進を阻止する。この
時点で、ドリル５０は、骨にボアを形成するようにセットされている。図２７Ａおよび図
２７Ｂに関して説明された過程が、ボアを形成すると同時にボア深さの測度を提供するた
めに行われる。このドリル５０の使用中、ドリルおよびドリルビット４５０が前進されて
いるときに、カニューレはカニューレとドリルガイドの内部にある段との継続的な当接に
よって静的に保持されることが、理解されるべきである。したがって、ステップ４８２に
おいて、ドリルが、カニューレがドリルガイドの内部にある段に当接し、かつ、ドリルビ
ットが下層にある骨に最初に当接した状態にあるときに、カニューレ位置のゼロ化が行わ
れる。ステップ４８８およびステップ４９０において、計算された電位差計の電圧の差は
、この場合も、ドリル５０がカニューレの遠位端部に向かって前進した距離を表す。この
距離は、この場合も、ドリルビットが骨内に形成したボアの深さに対応する。

ドリルガイド５５０を提供することにより、それに隣接してボアが形成されるプレート
に対してドリルビットを精密に配向するように、本発明のドリル５０を使用することがで
きる。これは、得られるボアがプレートのねじ山に対して正確な配向を有することを確実
にする。

図３１は、本発明のドリルのための代替的なハウジング５８２を示す。本発明のこのバ
ージョンでは、ディスプレイ５８４が、トランスデューサ組立体を収容するハウジングの
部分に取り付けられる。

図３２は、本発明の代替的なドリル５０ａの一部分を示す。図３２では、ドリルビット
は、モータロータ内に配置されて示されていない。ドリル５０ａは、上記のハウジング５
８２およびディスプレイ５８４を含む。

ドリル５０ａはまた、モータ６０ａを含む。モータ６０ａは、最初に説明されたモータ
６０と実質的に同一である。モータ６０ａは、追加の構成要素である、図３３で最も良く
分かる静的なカニューレ６０２を含む。静的なカニューレ６０２は、チューブ状の主要部
６１０を含む。主要部６１０は、ボア１１７を画定するロータ１１０の内表面の直径未満
の外径を有する。主要部６１０の近位端部では、リング様の頭部６０８が、径方向外方に
かつ主要部を囲むように円周方向に突出する。頭部６０８の外側円筒面は、典型的にはね
じ切り部（図示せず）を備える。より具体的には、頭部６１０は、前キャップボス７０の
内部にあるボア７２内に着座する形状となされる。同じくチューブ様の尾部６１２が、主
要部６１２の近位端部から近位に延在する。不動のカニューレ６０２は、尾部が主要部６
１０の外径未満の外径を有するように、形成される。より具体的には、尾部６１２の外径
は、尾部が、ボア１６２を画定するキャリア１５６のボス１５８の内部の表面内に着座し
かつそこから内方に離間され得るような外径である。静的なカニューレ６０２はさらに、
尾部６１２を通って延在するボア６１８を画定する内壁が、ドリルビット４５０が尾部内
に着座しかつ自由に回転することを可能にするのに十分な直径を有するように、形成され
る。

静的なカニューレ６０２は、カニューレを貫いて軸方向に延在している、隣接する２つ
のボアを有する。ボア６１６が、頭部６０８の遠位端部から、頭部を貫いて主要部６１０
の近位端部まで、近位に延在する。ボア６１６は、ボア６１８内に開口する。ボア６１８
は、カニューレ６０２の尾部６１２を貫通し、かつ、カニューレの近位端部において開口
部を形成する。ボア６１８は、ボア６１６の直径未満の直径を有することが、理解される
べきである。

モータ６０ａが組み立てられるときに、不動のカニューレ６０２は、カニューレ主要部
６１０がロータボア１１７内に着座するように、モータに挿入される。このカニューレ６
０２がロータ１１０内に着座することの結果として、カニューレ尾部は、キャリア１４８
のボア１５０を通って、ボス１５８の内部のボア１６２内まで延在する。Ｏリング１６６
は、カニューレ尾部６１２の外表面を圧迫する。

本発明のこのバージョンでは、前キャップ６２は、ボア７２を画定するボス７０の内表
面がねじ切り部（図示せず）を有して形成されるように、形成される。不動のカニューレ
６０２は、カニューレ頭部６０８を囲むねじ切り部がボス７０の内部にあるねじ切り部と
係合するようにカニューレ６０２を回転させることにより、ロータボア１１７内にしっか
りと固定される。

ドリル５０ａは、最初に説明されたドリル５０が使用されるのと同じように使用される
。使用に際して唯一認められる違いは、ドリルビット４５０がドリル５０ａに嵌合される
ときに、ビットが、スピンドル１７４内に延在する前に、静的なカニューレ６０２の内部
にあるボア６１６および６１８を貫通することである。

ドリル５０ａの利点は、静的なカニューレ６０２が、周囲環境とモータ６０ａの可動構
成要素との間の障壁として機能することである。この障壁は、ドリル５０ａが用いられる
ときに存在する流体およびデブリがモータ６０ａの可動構成要素と接触するのを防ぐ。

上記のことは、本発明の１つの特定のバージョンを対象とする。本発明の他のバージョ
ンは、説明されてきたのとは異なる特徴を有し得る。

例えば、本発明の代替的なバージョンでは、モータは、空気モータまたは油圧モータと
され得る。

さらに、ドリルから前方に延在するプローブがドリルビットを基本的に円周方向に包囲
するカニューレであることは、本発明の全てのバージョンにおいて要求される訳ではない
。本発明の代替的なバージョンでは、プローブは、ドリルビットの周りに比較的小さい弧
をなすロッドとされ得る。あるいは、プローブは、弧状に離間された複数のロッドで構成
され得る。本発明のそれらのバージョンでは、より大きな弧をなす止め具が、ロッド（ま
たは複数のロッド）の遠位端部に配置され得る。本発明のこのバージョンの利点は、この
タイプのプローブが、ドリルビット４５０が当てられる部位の眺めを、本発明の主要な説
明されたバージョンのカニューレよりもさらに小規模にしか妨げないことである。一般に
、本発明の大抵のバージョンにおいて、プローブの少なくとも最遠位１０ｍｍの部分内、
より具体的にはプローブの少なくとも最遠位１５ｍｍの部分内では、ドリルビットに隣接
する表面であるプローブの内表面はドリルビットから２ｍｍ以下離間されることが、理解
されるべきである。プローブの少なくとも最遠位１０ｍｍ内、より好ましくはプローブの
最遠位１５ｍｍ内では、ドリルビットから最も遠くに離間される表面であるプローブの外
表面は、ドリルビットから最大で５ｍｍ離れて配置される。

同様に、本発明は、プローブに対するドリルの変位を測定するトランスデューサ組立体
が歯車を含み、その歯車が歯車の回転を測定するプローブまたは電位差計と係合するドリ
ルに、限定されるものではない。本発明の代替的なバージョンでは、線形可変差動変成器
が、プローブに対するドリルの相対運動を測定しかつその運動を表す信号を提供するトラ
ンスデューサとして機能し得る。センサ信号は、センサに対する磁石の相対位置に基づい
て変化する。信号プロセッサは、このセンサ信号の変化に基づいて、プローブに対するド
リルの運動を判定することができる。

カニューレ３８０が歯３８２を備える本発明のバージョンでは、トランスデューサは、
歯がセンサのそばを通過するのに応じて信号を生成するトランスデューサとされ得る。１
つのそのようなセンサは、Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ、ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓのＡｌｌｅ
ｇｒｏ ＭｉｃｒｏＳｙｓｔｅｍｓから入手可能なＡＴＳ６０５ＬＳＧ Ｄｕａｌ Ｏｕ
ｔｐｕｔ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｐｅｅｄ Ａｎｄ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｓｅ
ｎｓｏｒである。本発明のこのバージョンでは、歯３８２がトランスデューサのそばを通
るたびに、トランスデューサは、別々のパルス信号を出力する。トランスデューサによっ
て放出されるパルスの数は、センサを通過する歯の数を表すものである。センサを通過す
る歯の数は、ドリル５０がカニューレ３８０上を前進した距離に対応する。

あるいは、センサは、光学センサとされ得る。本発明のそれらのバージョンでは、プロ
ーブは、センサによって読み取られ得る印を有して形成される。第２の構成要素に対する
１つの構成要素の運動を表す信号を提供することができる他のセンサも、用いられ得る。

さらに、ディスプレイ４１０を含めて、トランスデューサ組立体２６０の構成要素のう
ちのいくつかまたは実質的に全てが、ドリルハウジング５２に取り外し可能に取り付けら
れることが、本発明の範囲に含まれる。本発明のそれらのバージョンの利点は、それらの
取り外し可能な構成要素が、度重なる滅菌過程の過酷さに耐えるように設計されなくても
よいことである。本発明のいくつかのバージョンでは、プローブは、トランスデューサ組
立体を含む取り外し可能なモジュールに組み入れられる。本発明のさらに他のバージョン
では、プローブは、ドリルハウジングに取り外し可能に取り付けられる。

本発明のいくつかのバージョンでは、カニューレ３８０の溝３８４である、プローブの
外表面に沿って横方向に延在する細長い溝は、プローブの近位端部より遠位の位置から始
まるか、またはプローブの遠位端部より近位の位置で終端し得る。本発明のそれらのバー
ジョンでは、ボス３２５と溝の端部との当接により、ドリルに対するプローブの運動が制
限される。

同様に、それを通ってカニューレ３８０およびドリルビット４５０の両方が遠位前方に
延在するドリルハウジング５２内の共通の開口部は、必ずしも摺動可能な運動のためにカ
ニューレを支持するブッシュに存在していなくてもよいことが、理解されるべきである。
同様に、この共通の開口部は、必ずしもトランスデューサ組立体の一部を形成する構成要
素に形成された開口部でなくてもよい。

ブッシュそのものに関して、ブッシュは、必ずしも本発明の主要なバージョンに関して
説明された単体の組立体でなくてもよい。本発明のいくつかのバージョンでは、ブッシュ
は、プローブの長手方向の運動を可能にすると同時にドリルビット４５０の軸から離れる
運動を抑制するようにプローブを保持する、２つ以上の離間した部材で構成され得る。こ
の撓みは、生じることが許容された場合、ボア深さの正確な測度を提供するドリルの能力
に悪影響を与え得る。この撓みを許容することに関するより深刻な影響は、回転するドリ
ルビットをプローブが圧迫することになり得ることである。一般に、プローブの撓みを抑
制するには、ブッシュ組立体は、少なくとも１ｃｍの長さ、より多くの場合少なくとも１
．５ｃｍの長さ、さらにより好ましくは少なくとも２ｃｍの長さの距離に沿って、プロー
ブが横方向運動つまり左右の運動をするのを抑えるべきであると考えられる。

同様に、プローブを遠位前方に付勢する力を提供するために、説明された渦巻きばね以
外のデバイスが、本発明のドリルに組み込まれてもよい。本発明のいくつかのバージョン
では、この力は、プローブに長手方向の力を直接印加するばねによって提供され得る。こ
の付勢力を提供する組立体が、プローブを遠位前方に付勢するために磁気または電磁気の
力に依存する組立体であることが、同様に本発明の範囲に含まれる。したがって、プロー
ブを遠位前方に付勢する付勢部材であってトランスデューサ組立体と一体ではない付勢部
材を提供することが本発明の範囲に含まれることが、理解されるべきである。したがって
、例えば、トランスデューサ組立体が説明されたトランスデューサ組立体とは異なる本発
明の一バージョンでは、プローブを遠位前方に付勢する付勢部材は、トランスデューサ組
立体の一部ではない場合がある。これは、トランスデューサ組立体が光学センサである場
合、付勢部材は、プローブの近位部分を押すロータボア内に配置されたつる巻きばねとさ
れ得る。

伝動装置と呼ばれることもある歯車列が、モータロータとドリルビットをモータに解放
可能に保持して回転させる継手組立体との間に存在することは、本発明の全てのバージョ
ンにおいて要求される訳ではない。歯車列が存在する本発明のバージョンでは、歯車列は
、説明されてきたものとは異なる構造を有してもよい。したがって、歯車列が単一の遊星
歯車組立体または３つ以上の遊星歯車組立体を含むことが、本発明の範囲に含まれる。

さらに、伝動装置が存在する場合、伝動装置は、必ずしもモータ６０とドリルビット４
５０が結合される構成要素である駆動スピンドル１７４との間に物理的に配置されなくて
もよい。本発明のいくつかのバージョンでは、構成要素は、駆動スピンドルがモータと伝
動装置との間に配置されるように、構成され得る。

同様に、伝動装置がモータロータの速度に対して駆動スピンドルの回転速度を減少させ
ることは、伝動装置が存在する本発明の全てのバージョンにおいて要求される訳ではない
。伝動装置が実際には駆動スピンドルの回転速度をモータの回転速度に対して増大させる
働きをし得ることが、本発明の範囲に含まれる。同様に、本発明のいくつかのバージョン
では、伝動装置は、ロータに対する駆動スピンドルの回転速度の増大または減少を生じさ
せることなく、モータロータの回転運動を駆動スピンドルに伝達する働きのみをし得る。

さらに、本発明は、ドリルビットを駆動しまたその中に両方のドリルビットが着座され
るロータがドリルモータの内部のロータであるように構成されたドリルに限定されるもの
ではない。本発明の代替的な駆動部は、モータロータとドリルビットを受け入れるロータ
とが互いに分かれている駆動部であり得る。したがって、本発明の代替的なドリルは、モ
ータがドリルハウジングのハンドグリップに内蔵されるように構成され得る。ドリルビッ
トを回転させるとともにプローブを受け入れるロータは、ハウジングのバレルに回転可能
に内蔵される。本発明のこれらのバージョンでは、モータは、巻線と一緒に配置されるロ
ータを有する。歯車組立体が、このロータの回転モーメントを第２のロータに伝達する。
この第２のロータは、駆動スピンドルが接続されるロータである。本発明のいくつかのバ
ージョンでは、この歯車組立体はまた、ドリルビットおよびプローブが貫通するロータが
モータ駆動シャフトの回転速度よりも遅い速度で回転するように回転モーメントを減じる
伝動装置として機能する。本発明のこのバージョンのなおも他の変形形態では、モータロ
ータ、およびドリルビットを受け入れるロータは、同速度で作動する。歯車組立体１４２
に類似した歯車組立体に類似した歯車組立体が、ロータが回転する速度に満たない速度で
駆動スピンドルが回転するように、ドリルビット４５０が実際に結合される構成要素であ
る駆動スピンドルの速度を低下させる。

同様に、本発明のいくつかのバージョンでは、ドリルは、ドリルビットが貫通しまたプ
ローブが摺動可能に受け入れられるボアを有するロータを含まない場合があることが、理
解されるべきである。ドリルビット４５０をモータによる回転のために接続する継手組立
体の近位にモータが配置されるようにドリルを構成することが、本発明のドリルの範囲に
含まれる。本発明のなおも他のバージョンでは、ロータ以外の構成要素が、モータの出力
シャフトからのトルクを、ドリルビットが取り外し可能に接続されるスピンドルまたは他
の構成要素に伝達し得る。本発明のこれらのバージョンでは、ドリルビット継手組立体に
トルクを伝達するボアを有するロータを含むことが必要でない場合があることが、理解さ
れるべきである。本発明のこれらのバージョンでは、プローブがドリルビットおよび隣接
する組織の眺めを妨げる範囲を縮小するために、プローブ３８０は、ドリルビット４５０
が貫通する開口部を通ってハンドピースから遠位前方に延在する。繰り返すが、本発明の
これらのバージョンでは、プローブの横方向運動を防止するために、ブッシュ組立体が存
在する可能性が最も高い。

さらに、ドリルビットをモータ６０に対して解放可能に保持するために使用される継手
組立体が、説明されたものとは異なることが、本発明の範囲に含まれる。例えば、本発明
のドリルに組み込まれ得る１つの代替的な継手組立体は、可撓性の足部を有するコレット
を含む継手組立体である。選択的に移動可能なカラーが、継手組立体をロック状態にする
ために、足部をドリルビットに対して保持する。あるいは、カラーを移動させることによ
り、足部はドリルビットから離れるように曲がることができる。これは、ドリルビットの
取外しおよび新たなドリルビットの装着を容易にする。このタイプの継手組立体のさらな
る理解は、米国特許出願公開第２００２／００５８９５８号／ＰＣＴ公開ＷＯ２００１／
００６０２６１から得ることができ、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。

伝動装置組立体を含まない本発明のバージョンでは、駆動スピンドルは、モータロータ
と一体であり得る。したがって、本発明のそれらのバージョンでは、継手組立体は、基本
的に、ドリルビットがモータロータと一致して回転するように、ドリルビット４５０をモ
ータロータ６０に直接固定する。

ハウジングがピストル形状あることが本発明の全てのバージョンにおいて要求される訳
ではないことが、理解されるべきである。

本発明の説明されたバージョンでは、プロセッサ４０８は、ドリルビット４５０が骨を
完全に掘削したという外科医の判断に基づいて、骨に形成されたボアの深さの最終的な値
を判定しかつ表示する。本発明の他のバージョンでは、ボア深さに関するプロセッサ４０
８の最終的な判定を引き起こす入力合図は、説明されてきたものとは異なる場合がある。
したがって、本発明のいくつかのバージョンでは、ドリルビット４５０が骨を突抜けたこ
とを示す入力合図は、ボア深さ；加速度の変化を含む、骨を通るドリルビットの前進速度
；モータによるトルク出力；モータによって引き出される電流；またはモータ速度といっ
た入力変数のうちの１つまたは複数に基づき得る。同様に、ボア深さを判定するために使
用される変数は、上記に挙げられた変数のうちの１つまたは複数を含み得る。

さらに、ハンドピースに組み入れられることによりボア深さに関するデータが提示され
るディスプレイは、本発明の全てのバージョンにおいて要求される訳ではない。本発明の
いくつかのバージョンでは、このディスプレイは、遠隔制御卓上に存在し得る。したがっ
て、ディスプレイは、モータ６０に電力を供給するために使用される遠隔制御卓上に提示
される画像の一部とされ得る。同様に、トランスデューサ組立体２６０によって出力され
る信号に応答してボアの深さを判定するプロセッサは、ディスプレイを含む遠隔制御卓に
同様に組み入れられ得る。本発明のそれらのバージョンでは、ドリルハウジング５２から
制御卓へのケーブルが導体を含み、その導体を通じてトランスデューサ組立体２６０から
の信号がプロセッサまで送られることが、理解される。

さらに、図２７Ａおよび図２７Ｂに関して説明された、本発明のボアの突抜けを判定す
る方法は、本発明の組立体以外の、ボア深さを判定するための組立体を使用して行われて
もよい。したがって、この方法は、ドリルビットから５ｍｍを超えて離間されたプローブ
によりボア深さを測定する組立体と共に使用され得る。あるいは、ドリルの貫入深さを測
定するセンサは、波動がトランスデューサ組立体に反映されるにかかる時間を監視するこ
とにより、骨へのドリルの進入、ひいてはドリルビットの貫入深さを判定する、組立体で
ある。

さらに、プロセスのステップにおける変形形態が存在し得る。例えば、突抜け深さを判
定するステップ４９８は、ステップ５０４の比較が、判定された深さがゼロ深さに戻った
ことを示した後で、１回だけ判定されてもよい。

同様に、本発明のドリルは、外科用ドリルとして一般に説明されたが、この使用法は、
限定的なものと捉えられるべきではない。本発明の代替的なドリルは、生体組織以外の物
質にボアを形成すると同時に形成されたボアの深さを測定するために、使用され得る。し
たがって、ドリル５０に取り付けられるドリルビットのタイプに応じて、本発明のドリル
は、木、金属、石、コンクリート、セメント、またはアスファルトなどの物質にボアを形
成するために使用され得る。

したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神および範囲に含まれる
全てのそのような変形形態および修正形態をカバーすることである。

Claims (14)

1. ドリルビットを取り囲むドリルハウジングを有する外科用ドリルに結合されて、前記ドリルビットによって形成されたボアの深さを計測するように構成されたトランスデューサ組立体であって、
   前記外科用ドリルの前記ドリルハウジングに結合されるように構成された外殻と、
   前記外殻に摺動可能に取り付けられ、前記外殻から前方に延在するとともに前記外殻に収容されるプローブと、
   前記外殻に回転可能に結合され、前記プローブの伸縮に応答して回転するように構成された歯車と、
   前記外科用ドリルハンドピースに対して前記ドリルビットが有効に結合され、かつ前記ドリルハウジングに対して前記外殻が結合されたとき、前記プローブの遠位端部に対して前記ドリルハウジングが移動した距離を表す、前記歯車の回転に応答して信号を生成するように構成されたトランスデューサと、
   を含み、
   前記プローブは、チューブ形状のカニューレを含み、
   前記カニューレは、当該カニューレの遠位端部から前記カニューレに沿って長手方向に延在する溝を有する、
   トランスデューサ組立体。
2. ドリルビットを取り囲むドリルハウジングを有する外科用ドリルに結合されて、前記ドリルビットによって形成されたボアの深さを計測するように構成されたトランスデューサ組立体であって、
   前記外科用ドリルの前記ドリルハウジングに結合されるように構成された外殻と、
   前記外殻に摺動可能に取り付けられ、前記外殻から前方に延在するとともに前記外殻に収容されるプローブと、
   前記外殻に回転可能に結合され、前記プローブの伸縮に応答して回転するように構成された歯車と、
   前記外科用ドリルハンドピースに対して前記ドリルビットが有効に結合され、かつ前記ドリルハウジングに対して前記外殻が結合されたとき、前記プローブの遠位端部に対して前記ドリルハウジングが移動した距離を表す、前記歯車の回転に応答して信号を生成するように構成されたトランスデューサと、
   を含み、
   前記プローブは、チューブ形状のカニューレを含み、
   前記カニューレは、前記歯車に噛合する、前記カニューレの近位端部から前方に離間した位置に歯を含む、
   トランスデューサ組立体。
3. 前記歯は、前記カニューレの長さの３０％より長い距離延在する、
   請求項２に記載のトランスデューサ組立体。
4. ドリルビットを取り囲むドリルハウジングを有する外科用ドリルに結合されて、前記ドリルビットによって形成されたボアの深さを計測するように構成されたトランスデューサ組立体であって、
   前記外科用ドリルの前記ドリルハウジングに結合されるように構成された外殻と、
   前記外殻に摺動可能に取り付けられ、前記外殻から前方に延在するとともに前記外殻に収容されるプローブと、
   前記外殻に回転可能に結合され、前記プローブの伸縮に応答して回転するように構成された歯車と、
   前記外科用ドリルハンドピースに対して前記ドリルビットが有効に結合され、かつ前記ドリルハウジングに対して前記外殻が結合されたとき、前記プローブの遠位端部に対して前記ドリルハウジングが移動した距離を表す、前記歯車の回転に応答して信号を生成するように構成されたトランスデューサと、
   を含み、
   前記プローブは、チューブ形状のカニューレを含み、
   前記カニューレは、当該カニューレの長さに沿ったルーメンを画定し、
   前記カニューレの遠位端部は、テーパに形成されて、最遠位端部における前記カニューレの壁厚が当該最遠位端部の近位の前記カニューレの壁厚より小さい、
   トランスデューサ組立体。
5. 前記トランスデューサは、電位差計を含む、
   請求項１～４のいずれか１つに記載のトランスデューサ組立体。
6. 前記プローブを遠位前方に付勢する付勢部材を更に含む、
   請求項１～５のいずれか１つに記載のトランスデューサ組立体。
7. 前記付勢部材は、前記歯車にトルクを与えて当該歯車を回転させ、前記プローブを係合させて当該プローブを遠位前方に付勢するばねを含む、
   請求項６に記載のトランスデューサ組立体。
8. 前記外殻内に固定されて、前記プローブの横方向運動を抑制しつつ、前記プローブを摺動可能に受け入れる開口部を画定するブッシュを更に含む、
   請求項１～７のいずれか１つに記載のトランスデューサ組立体。
9. 前記歯車は、前記プローブが前記ブッシュの前記開口部に受け入れられつつ、前記ブッシュの近位に配置された足部と遠位に配置されかつ前記足部の前方に離間された頭部との間で前記プローブに係合する、
   請求項１～８のいずれか１つに記載のトランスデューサ組立体。
10. ドリルビットを作動させて、前記ドリルビットによって形成されたボアの深さを測定する外科用ドリルであって、
    ドリルハウジングと、
    前記ドリルビットに対して有効に結合されるとともに前記ドリルハウジングに配設され、モータロータの回転によって前記ドリルビットの回転をもたらすモータと、
    前記ドリルハウジングに取り付けられた、請求項１～９のいずれか１つに記載のトランスデューサ組立体と、
    を含む、
    外科用ドリル。
11. 前記トランスデューサ組立体は、前記ドリルハウジングに取り外し可能に取り付けられた、
    請求項１０に記載の外科用ドリル。
12. 前記モータに対して有効に結合され、モータロータの回転によって回転がもたらされるドリルビットを更に含み、
    前記プローブは、前記ドリルビットの周囲を取り囲む、
    請求項１０又は１１に記載の外科用ドリル。
13. 前記ドリルビットが前記モータに結合されたとき、前記ドリルビットによって形成された前記ボアの深さを表示するように構成されたディスプレイを更に含む、
    請求項１０～１２のいずれか１つに記載の外科用ドリル。
14. 前記ディスプレイは、前記ドリルハウジングに対して取り外し可能に取り付けられた、
    請求項１３に記載の外科用ドリル。

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