KR101815453B1

KR101815453B1 - 부착기 및 절삭 버를 수용하기 위한 모터 및 로킹 기구를 갖는 수술용 드릴 도구

Info

Publication number: KR101815453B1
Application number: KR1020137029154A
Authority: KR
Inventors: 리오 에디 에이치. 델; 듀안 제프레이 엔크
Original assignee: 신세스 게엠바하
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2018-01-05
Also published as: BR112013025667B1; EP2693957A1; KR20140023963A; WO2012138338A1; CA2832270A1; CN103442654B; EP2693957B1; CN103442654A; JP5801471B2; JP2014516612A

Abstract

절삭 버를 수용하고 로딩 및 작동 위치를 포함할 수 있는 로킹 기구를 갖는 수술 장치가 제공된다. 로킹 기구는, 절삭 버를 제위치에 로킹시키고 로딩 위치에 있을 때 절삭 버가 우발적으로 수술용 드릴 도구로부터 밖으로 떨어지는 것을 방지하는 로킹 폴 및 디텐트 폴을 구비하는 모터 구동식 스핀들을 포함할 수 있다. 절삭 버의 다이아몬드형 부분이 육면 다이아몬드 구성과 수직 후방 단부 표면으로 형성될 수 있다. 절삭 버의 단부는 모터/로킹 기구의 스핀들의 수용 단부 내에 형성되는 상호보완적인 표면과 정합하는 육면 다이아몬드형 표면 내에 형성된 다른 다이아몬드형 부분을 포함할 수 있다. 일 태양에서, 절삭 버의 부착은 절삭 버가 실질적으로 축방향 움직임을 갖지 않고 작동 상태에서 올바른 위치에 있으면서 작동하도록 하는 것이다.

Description

부착기 및 절삭 버를 수용하기 위한 모터 및 로킹 기구를 갖는 수술용 드릴 도구{SURGICAL DRILL INSTRUMENT WITH MOTOR AND LOCKING MECHANISM TO RECEIVE AN ATTACHMENT AND A CUTTING BURR}

관련 출원과의 상호 참조

본 출원에 기술된 요지는, 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된, 동일자로 출원되고 발명의 명칭이 "절삭 버 섕크 구성(CUTTING BURR SHANK CONFIGURATION)"인 하기의 통상적으로 양도된 출원인 미국 특허 출원 제xx/xxx,xxx호(대리인 관리번호 SYTH.01600US1)에 개시된 요지에 관한 것이다.

수술용 드릴링 도구는 2개의 해제가능하게 부착되는 모듈식 구성요소들, 예컨대 모터/로킹 기구(motor/locking mechanism) 및 부착기(attachment)를 포함할 수 있으며, 여기서 부착기는 로킹 기구의 단부에 부착된다. 이들 모듈식 구성요소는, 예를 들어 80,000 내지 90,000 R.P.M에서의 고속 드릴링을 위해 부착기를 통해 끼워맞춤되고 로킹 기구와 맞물리는 고속 절삭 버를 수용하고 구동시키는 역할을 한다. 모터/로킹 기구는 상이한 종류들 및 크기들의 절삭 버 또는 비트(bit)와, 상이한 종류들 및 크기들의 부착기를 수용할 수 있다.

모터/로킹 기구에 대한 절삭 버 또는 비트의 부착은 사용하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 절삭 버를 몇몇 수술용 드릴 내에 설치하기 위해, 조작자는 부착기를 로킹 기구에 부착시키고, 수술용 드릴 상의 레버를 위치시킨 다음에, 절삭 버를 부착기 내로 삽입할 필요가 있을 수 있다. 절삭 버를 제거하기 위해, 레버를 상승된 위치로 두고 절삭 버를 제거함으로써 작업이 반대로 수행될 수 있다. 이어서, 다음 절삭 버를 삽입하기 위해 이러한 과정이 반복된다. 위의 과정에서, 조작자는 절삭 버가 삽입되기 전에 레버 위치가 상승 위치로부터 이동되면 문제에 직면할 수 있다.

다른 신속 해제 결합 기구들은 후방 및 전방 이중 D 콜릿(collet)의 사용을 포함한다. 콜릿 하우징이 도구의 하우징과 일렬로 장착되고, 2개의 위치들로 회전가능하다. 제1 로킹 위치로의 콜릿 하우징의 회전은 폐쇄 슬리브를 위치설정시키기 위해 볼이 나선형 슬롯 내에서 운행하게 하여, 로킹 볼을 절삭 버의 원위 단부 내에 형성된 환형 홈 내로 가압하여서 절삭 버를 제위치에 로킹시킨다. 절삭 버의 제거를 위해, 반대 절차가 수행된다. 예를 들어, 콜릿 하우징이 제2 위치로 회전되어, 폐쇄 슬리브가 볼로부터 멀리 이동하게 하고, 볼이 절삭 버 내의 환형 홈으로부터 볼 자신을 해제하며 절삭 버가 제거되도록 한다. 다른 절삭 버를 삽입하기 위해, 절삭 버가 삽입되고, 콜릿 하우징이 다시 로킹 위치로 회전된다. 절삭 버는 콜릿 하우징이 로킹된 위치에 있으면 삽입될 수 없다.

따라서, 신속 해제 결합 기구들은, 그들의 사용 시, 특히 절삭 버가 단지 10분 미만 동안만 사용가능할 수 있고 외과 시술 동안에 수회 교환되어야 할 수 있는 수술 동안에 어려움을 부과한다. 이와 같이, 절삭 버 교환 절차의 효율, 용이성 및 적시성(timeliness)이 외과 시술에 영향을 미칠 수 있다.

다이아몬드형 부분들이 근위 단부에 형성된 절삭 버를 수용하는 로킹 기구를 갖는 수술 장치가 본 명세서에 개시된다. 로킹 기구는 로킹 폴(locking pawl) 및 디텐트 폴(detent pawl)이 피벗가능하게 부착되는 모터-구동식 스핀들(motor-driven spindle)을 포함할 수 있다. 로킹 폴은 절삭 버를 제위치에 로킹시키는 역할을 할 수 있으며, 디텐트 폴은 로킹 기구가 로딩(loading) 위치에 있을 때 절삭 버를 제위치에 유지시킬 수 있고, 절삭 버가 우발적으로 수술용 드릴 도구 밖으로 떨어질 가능성을 감소시키는 역할을 할 수 있다.

몇몇 구현예들에서, 절삭 버의 근위 다이아몬드형 부분이 육면(six-sided)(예컨대, 육각형) 다이아몬드 구성으로서 형성될 수 있고, 수직 후방 단부 표면을 포함할 수 있다. 즉, 근위 다이아몬드형 부분은 육면 형상을 갖는 육면 부분에 포함된다. 로킹 기구의 로킹 폴의 상호보완적인 표면과 정합하는 육면(예컨대, 육각형) 다이아몬드형 표면을 구비하여 형성되는 다른 다이아몬드형 부분이, 절삭 버의 근위 단부에 형성된 다이아몬드형 부분으로부터 축방향으로 배치된다. 즉, 다른 다이아몬형 부분은 육면 형상을 갖는 육면 부분에 포함된다. 일 태양에서, 로킹 기구 내부에서의 절삭 버의 부착은, 수술용 드릴이 작동 조건에 있을 때 절삭 버가 실질적으로 축방향 이동을 갖지 않고 실질적으로 올바른 위치에 있으면서 작동하도록 하는 것이다. 다른 태양에서, 상이한 설계를 갖는 절삭 버의 삽입이 수술용 드릴링 도구가 진동하게 하여서, 잘못된 또는 부적합한 절삭 버가 사용되고 있음을 사용자에게 경고할 것이다.

몇몇 구현예들에 따르면, 로킹 폴은 축방향으로 배치된 다이아몬드형 부분과 접촉하는 로킹 폴의 맞물림 단부의 반대편 단부에서 증가된 괴상체 부분(mass portion)을 포함할 수 있다. 사용 동안에, 원심력이 괴상체 단부에 인가되어, 로킹 폴이 피벗되게 하고 절삭 버의 축방향으로 배치된 다이아몬드형 부분에 보다 큰 압력을 가하도록 하여서, 수술용 드릴링 도구 내에서의 로킹 폴의 향상된 로킹을 제공한다. 스핀들이 절삭 버(cutting burr)의 제 1 육면 부분(six-sided portion)을 수용하도록 구성된 키이형 슬롯(keyed slot)을 형성한다. 로킹 기구가 작동(running) 위치에 있을 때 로킹 폴(locking pawl)은 로킹 기구 내에 수용되는 절삭 버의 제 2 육면 부분의 인접 표면들과 맞물리도록 구성되는 맞물림 단부를 갖고, 스핀들에 피벗가능하게 부착된다.

이러한 개요는 상세한 설명에서 더욱 상세히 후술되는 개념들의 선택을 간단한 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이러한 개요는 청구된 요지의 핵심적인 특징들 또는 필수적인 특징들을 확인하도록 의도되지 않으며, 청구된 요지의 범주를 제한하기 위해 사용되도록 의도되지도 않는다.

전술한 개요는 첨부 도면과 함께 읽을 때 보다 잘 이해된다. 예시의 목적을 위해, 예시적인 구현예들이 도면에 도시되지만, 이들 구현예는 개시된 특정 방법들 및 수단들로 제한되지 않는다.
<도 1>
도 1은 본 발명에 따른 수술용 드릴링 도구 및 절삭 버를 예시한 분해 사시도와, 로킹 도구 및 부착기의 단면 사시도.
<도 2>
도 2는 본 발명에 따른, 부착기를 로킹 기구에 부착시키기 위한 부착 기구를 예시하는 부분적으로 단면인 사시도.
<도 3>
도 3은 본 발명에 따른, 커터 로크 하우징(중간 슬리브), 로킹 액추에이터(외측 슬리브) 및 외측 브레이크 장착부(내측 슬리브)를 예시하는 로킹 기구의 부분적으로 단면인 부분 사시도.
<도 3a>
도 3a는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 로킹 기구의 로킹 액추에이터(외측 슬리브)를 예시하는 단면도.
<도 3b>
도 3b는 도 3a에 도시된 로킹 액추에이터의 단부면도.
<도 3c>
도 3c는 도 3에 도시된 본 발명에 따른 로킹 기구의 외측 브레이크 장착부(내측 슬리브)의 사시도.
<도 3d>
도 3d는 도 3c에 도시된 외측 브레이크 장착부의 단면도.
<도 4>
도 4는 발명에 따른 로킹 폴과 디텐트 폴, 절삭 버 정지 핀, 및 스핀들 삽입체를 예시하는 로킹 기구의 구동 스핀들의 분해 사시도.
<도 5>
도 5는 최외측 다이아몬드형 부분을 예시하는, 도 7에 예시된 절삭 버의 단부면도.
<도 6>
도 6은 최내측 다이아몬드형 부분을 예시하는, 도 7의 선 6-6을 따라 취한 단면도.
<도 7>
도 7은 본 발명에 따른 절삭 버의 근위 단부 및 로킹 폴을 예시하는 분해 부분 사시도.
<도 8>
도 8은 본 발명에 따른 로딩 위치를 예시하는, 로킹 기구의 단면도.
<도 8a>
도 8a는 본 발명의 수술용 드릴링 도구의 로딩 및 작동 조건들 동안에 스핀들 및 모터의 제동을 보장하도록 제공되는 제동 및 비-제동 조건들을 예시하기 위해 소정 구성요소들이 제거된 부분 단면의 부분 정면도.
<도 9>
도 9는 작동 위치를 예시하는, 본 발명에 따른 로킹 기구의 단면도.

본 개시 내용에 포함된 설명은 소정 도구들 및 구성요소들에 대해 소정 명칭들을 사용하지만, 당업계에서는 이들 동일한 물품들에 대해 다른 명칭들을 가질 수 있고, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 그리고 혼동을 피하기 위해, 하기의 예들이 본 명세서에 제한 없이 제시된다. 수술용 드릴링 도구는 커터, 모터, 드릴 등으로 불릴 수 있고, 절삭 버는 세로 홈이 형성된 볼(fluted ball), 다이아몬드 볼, 트위스트 드릴, 라우터(router) 등으로 불릴 수 있으며, 부착기는 각도 부착기, 최소 침습 부착기, 제어식 깊이 부착기, 감속기 등으로 불릴 수 있다. 본 설명에 사용되는 바와 같은 커터는 또한 모터 및 로킹 기구를 지칭할 수 있다.

수술용 드릴 도구의 개괄

고속 수술용 드릴이 경추 및 요추와 같은 영역들에서 정교한 뼈 해부를 수행할 때 외과 의사들에 의해 점점 더 사용되고 있다. 그러한 수술용 드릴은 매우 높은 R.P.M.으로 작동하고, 다수의 유형의 부착기들 및 절삭 버들을 회전 구동시킬 수 있다. 후술되는 바와 같이, 본 발명의 수술용 드릴 도구는 2개의 다이아몬드형 부분들을 한정하는 섕크를 갖는 절삭 버를 수용한다. 다이아몬드형 부분들은 수술용 드릴로의 절삭 버의 삽입과 수술용 드릴로부터의 절삭 버의 제거의 용이성을 제공한다. 다이아몬드형 부분은 또한 절삭 버의 축방향 로킹을 제공하고, 외과 시술 동안에 수술용 드릴이 절삭 버에 보다 높은 수준의 토크를 안내하게 할 수 있다.

이제 도 1을 참조하면, 수술용 드릴 도구는 전반적으로 도면 부호 10으로 예시되고, 모터(12), 로킹 기구(14), 부착기(16), 절삭 버(18) 및 절삭 비트(19)를 포함한다. 부착기(16)는 외측 케이스 부분(33)을 포함할 수 있고, 외측 케이스 부분은 로킹 기구(14) 위에 끼워맞춤되고 로킹 기구와 함께 매끄러운 원통형 부분 및 외과 의사를 위한 양호한 시선(line-of-sight)을 제공하는 도구의 천이 테이퍼형 부분을 한정한다. 절삭 비트(19)는 섕크(20)의 원위 단부에 배치된다.

도시된 바와 같이, 양수인인 미국 플로리다주 팜 비치 가든즈 소재의 앤스패치 에포트, 인크.(Anspach Effort, Inc.)로부터 입수가능한 유형의 풋 페달 제어기(도시되지 않음)를 포함할 수 있는 구매가능한 전기 콘센트 또는 콘솔을 통해 모터(12)에 전력을 전달하도록 모터(12)로부터 전기 케이블(35)이 연장된다. 모터(12)는 스핀들(42), 절삭 버(18), 로킹 기구(14) 및 부착기(16)를 구동시킬 수 있다. 모터(12) 및 콘솔의 세부 사항들이 당업계에 알려져 있으므로, 그의 설명은 생략된다. 모터는 조작자가 모터를 켜고 끄게 하거나 그 속도를 제어하게 하는, 제어 레버와 같은, 모터의 하우징에 장착되는 제어부를 포함할 수 있다. 모터는 또한 공압 모터 등일 수 있다. 수술용 드릴 도구, 부착기 및 절삭 버에 사용되는 재료들은 전형적으로 의료 장비의 구성에 사용되는 그리고 가압 멸균되기에 적합할 수 있는 유형의 구매가능한 재료이다. 수술용 드릴(10) 및 절삭 버(18)의 특징들이 이제 설명될 것이다.

다이아몬드형 부분(22, 24)들

도 1, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 섕크(20)는 그 근위 단부에 형성된 제 1 및 제 2 다이아몬드형 부분(22, 24)들을 구비할 수 있다. 절삭 버(18)의 섕크(20)는 도시된 바와 같이 원통 형상일 수 있거나, 단면이 다각형인 형상 등과 같은 다른 형상들을 취할 수 있다. 다이아몬드형 부분(22)은 섕크(20)의 근위 단부의 최내측부에 형성되고, 다이아몬드형 구성으로 밀링될 수 있다. 다이아몬드형 부분(22)은 섕크(20)의 내경으로부터 섕크(20)의 외경까지 유선형으로 정형(fairing)되는 테이퍼를 갖는 테이퍼형 전방벽(28)을 포함할 수 있다.

다이아몬드형 부분(24)은 섕크(20)의 근위 단부의 최외측부에서 밀링될 수 있고, 다이아몬드형 구성(예컨대, 키이; 도 5 참조)과 수직 후방벽(26)을 포함할 수 있다. 다이아몬드형 부분(24)은 수술용 드릴(10)의 키이형 슬롯(107) 내로 삽입되도록 키이형으로 될 수 있다. 다이아몬드형 부분(24)의 소면(facet)들은 시계 및 반시계 회전방향들 둘 모두에서 구동 리세스(recess)와의 확실한 맞물림 표면들을 제공한다. 예를 들어, 몇몇 수술용 드릴들은 양방향 회전을 제공하여, 외과 의사가 다양한 수술 기법들을 위해 회전을 선택적으로 역으로 하게 한다. 종래의 설계들에서, 비트 단부와 구동 리세스 사이에 회전 유극(play)이 있을 수 있다. 그러나, 다이아몬드형 부분(24)의 대칭적인 다이아몬드 소면들은 양방향으로 상당한 구동 표면들을 제공하여서, 고속의 큰 힘의 수술 응용들에 필요한 강도 및 신뢰성 요건들을 충족시키기에 충분한 단면 치수를 제공한다. 게다가, 다이아몬드형 부분(24)은 또한 이전의 드릴 도구(10)들과의 단방향 하위 호환성(unidirectional backward compatibility)을 제공한다. 절삭 버(18)가 2개의 다이아몬드형 부분들을 갖는 것으로 기술되지만, 평행사변형, 팔각형, 별 형상 패턴 등과 같은 다른 다각형 프로파일들이 본 발명에 의해 고려된다는 것에 주목한다. 다이아몬드형 부분(22, 24)들이 "다이아몬드형"인 것으로 기술되지만, 그러한 용어가 6개의 꼭지점들에서 만나는 평평한 에지(edge)들, 6개의 점들에서 만나는 곡선형 에지들, 또는 6개의 면들을 형성하기 위한 이들 둘의 몇몇 조합을 갖는 단면을 구비하는 임의의 육면(육각형) 형상을 포함하도록 의도된다는 것에 주목한다. 평평한 에지, 곡선형 에지 및 이들의 조합들은 상이한 개수의 면들을 갖는 다른 다각형 형상들에 적용될 수 있다.

도 5 및 도 6은 다이아몬드형 부분(22, 24)들의 단면도이다. 2개의 다이아몬드형 부분들은 크기가 상이할 수 있으며, 여기서 다이아몬드형 부분(24)이 다이아몬드형 부분(22)보다 크다. 다이아몬드형 부분(22, 24)들의 정점(139, 146)들은 섕크(20)의 외경 이하일 수 있고, 다이아몬드형 부분(22, 24)들 둘 모두는 서로 축방향으로 정렬되고 평행 관계로 배향될 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 다이아몬드형 부분(24)과 다이아몬드형 부분(22)이 동일한 크기일 수 있거나, 다이아몬드형 부분(22)이 다이아몬드형 부분(24)보다 클 수 있다. 다양한 구성들에서, 다이아몬드형 부분(22, 24)들의 각각의 정점(139, 146)들은 중심선(A)과 동일한 선을 따라 있고 중심선과 동일한 평면 내에 있다. 부가적으로, 다이아몬드형 부분(22, 24)들의 치수들이 도(°) 및 센티미터(㎝)(인치(")) 단위로 열거되고, 실질적으로 다음과 같다:

다이아몬드형 부분(22)에서 육면 다이아몬드의 소면들의 각도는 a = 47°이고,

다이아몬드형 부분(22)에서 육면 다이아몬드의 소면들의 폭은 b = 0.117 ㎝(0.046")이며,

다이아몬드형 부분(24)에서 육면 다이아몬드의 소면들의 폭은 c = 0.165 ㎝(0.065")이고,

다이아몬드형 부분(22, 24)들 사이의 공간에서 섕크(20)의 폭은 d = 0.074 ㎝(0.029")이며,

다이아몬드형 부분(22)의 길이는 e = 0.173 ㎝(0.068")이고,

다이아몬드형 부분(22)의 근위 단부와 후방벽 사이의 길이는 f = 0.378 ㎝(0.149")이다.

후술되는 바와 같이, 다이아몬드형 부분(22)은 수술용 드릴(10)의 후퇴가능한 로킹 폴(50)(도 4 및 도 7)에 의한 축방향 로킹을 위한 인접 표면으로서 제공되는 반면, 회전력들은 다이아몬드형 부분(24)으로 유입될 수 있다. 다이아몬드형 부분(22)의 위치 및 배향은, 다이아몬드형 부분(22)이 로킹 폴(50)의 맞물림 단부 상에 형성된 상호보완적인 표면과 정합할 때, 로킹 폴(50)이 절삭 버(18)를 수술용 절삭 도구 내에 로킹시킬 수 있도록 하는 것이다.

로킹 기구(14)

로킹 기구(14)의 태양들이 전반적으로 도 1, 도 3, 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d, 도 8, 도 8a 및 도 9에 예시되어 있다. 로킹 기구(14)는 절삭 버(18)를 수용하고, 로킹 폴(50) 및 디텐트 폴(52)을 구비하는 모터 구동식 스핀들(42)을 포함할 수 있다. 로킹 기구(14)의 로딩 위치에서, 로킹 기구(14)의 내측 슬리브가 모터(12) 및 스핀들(42)을 제동시키기 위해 스핀들(42)과 맞물린다. 내측 슬리브는 로킹 폴(50)과 맞물려, 로킹 폴이 절삭 버(18)의 다이아몬드형 부분(22)과 맞물리는 것을 방지하는 위치에서 로킹 폴을 유지한다. 한편, 디텐트 폴(52)은 스프링(264)에 의해 편의되어, 절삭 버(18)가 내외로 이동되도록 할 충분한 힘으로 디텐트 폴(52)의 맞물림 단부가 다이아몬드형 부분(22)과 접촉하게 하지만, 수술용 절삭 도구가 로딩 위치에 있을 때 절삭 버(18)가 우발적으로 떨어져 나갈 수 있는 가능성을 감소시킨다.

절삭 버(18)가 로킹 기구(14) 내로 삽입된 상태에서, 스핀들(42) 및 로킹 폴(50)을 맞물림 해제시키는 위치로 내측 슬리브를 축방향으로 이동하게 강제하도록 회전되는 외측 슬리브에 의해 로킹 기구가 로딩 위치로부터 작동 위치로 변경될 수 있어서, 로킹 폴(50)이 전개되게 하여 절삭 버(18)의 다이아몬드형 부분(22)과 맞물리게 하여 절삭 버를 제위치에 로킹시키도록 한다. 위에서 언급된 바와 같이, 로킹 폴(50)은 다이아몬드형 부분(22)과 맞물림으로써 절삭 버(18)를 제위치에 로킹시키는 역할을 하여, 축방향 이동을 실질적으로 감소시킨다. 작동 위치에서, 수술용 드릴(10)과 절삭 버(18)는 외과 시술에 사용할 준비가 된다.

로킹 기구(14)의 세부 사항이 이제 설명될 것이다. 도 1은 로킹 기구(14)가 근위 단부 상에 장착된 리테이너 링(retainer ring)(34)을 포함할 수 있으며, 이러한 리테이너 링이 리테이너 링(34)의 외주 표면 상에 형성된 나삿니(36)들을 통해 전기 모터(12)의 하우징 내에 형성된 상호보완적인 나삿니(도시되지 않음)들과 맞물려 그에 결합된다는 것을 예시한다. 스패너 렌치(spanner wrench)가 로킹 기구(14)를 모터(12)에 고정시키게 하도록 스패너 맞물림 개구(40)들이 리테이너 링(34)의 보다 작은 직경 부분 상에 형성될 수 있다. 부착기(16)의 원위 단부는, 조립된 때, 로킹 기구(14)를 봉지할 수 있으며, 손잡이로서 역할하면서 외과 의사가 의료 시술에 이용할 우수한 시선을 제공하는 테이퍼 형성된 매끄러운 원통형 도구를 모터와 함께 한정한다. 로킹 기구, 스핀들, 부착기 및 그 작동이 후술된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 로킹 기구(14)는 3개의 동심으로 배치되는 슬리브(44, 46, 48)들, 스핀들(42), 로킹 폴(50), 디텐트 폴(52), 위치설정 다월 핀(dowel pin)(54), 코일 스프링(56), 한 쌍의 구동 볼(58, 60)들, 및 폴 스프링(262, 264)들을 포함할 수 있다. 모터 구동식 스핀들(42)은 회전 운동을 위해 축(A)을 중심으로 장착된다. 슬리브(44, 46, 48)들은 스핀들(42)에 대해 동심으로 배치되고, 이들 모두는 중심선(A) 주위에 동축으로 배치된다. 로킹 폴(50)과 디텐트 폴(52)은 스핀들(42) 상에 피벗가능하게 장착되어 스핀들과 함께 회전한다.

3개의 동심으로 배치되는 슬리브(44, 46, 48)들은 아래에서 설명되는 바와 같이 수 개의 기능들을 제공할 수 있다. 외측 슬리브(44)는 스핀들(42)에 대해 고정되는 그리고 궁극적으로 내측 슬리브(48)를 선형으로 위치시키기 위해 볼(58, 60)들을 위치시킬 목적으로 작은 원주방향 이동을 갖는 로크 액추에이터를 한정할 수 있다. 외측 슬리브(44)는 외측 케이싱 부분(61), 후단부(aft end)로부터 반경방향 외향으로 연장되는 외향으로 돌출되는 플랜지 부분(62), 그의 전단부(fore end)로부터 축방향으로 연장되는 한 쌍의 돌출부 또는 탭(64)들, 및 직경방향으로 배치된 반구형 슬롯(63, 65)들을 포함할 수 있다. 커터 로크 하우징을 한정하는 중간 슬리브(46)는 스핀들(42)과 외측 슬리브(로크 액추에이터)(44)에 대해 고정되며, 후단부 상에 배치된 반경방향 외향 플랜지 부분(68)과 전단부 상에 배치된 부착기 부분(70) 및 그 단부들 중간에 형성된 한 쌍의 직경방향으로 대향하는 캠 슬롯(86, 88)들을 갖는 주 중공 원통형 부재(66)로부터 형성될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 플랜지 부분(62) 및 플랜지 부분(68)이 서로 이격되어, 슬리브(44)가 회전하기에 충분한 공간을 제공하는 환형 공간(72)을 한정한다. 내측 슬리브(외측 브레이크)(48)는 브레이크를 한정하며, 로킹 폴(50) 맞물림 및 맞물림 해제 부재가 스핀들(42)에 대해 고정되고 직선으로 이동가능하다. 내측 슬리브(48)는 본체 부분(78), 테이퍼형 단부 부분(80), 이물질로부터 모터를 밀봉하는 역할을 하는 O-링(83, 85)들을 지지하기 위한 이격된 O-링 내측 및 외측 보유 플랜지(82, 84)들, 및 직경방향으로 대향하는 개구(77, 79)들을 포함할 수 있다. 볼(58, 60)들의 일부분이 개구(77, 79)들 각각 내로, 반구형 슬롯(63, 65)들 각각 내로 그리고 캠 슬롯(86, 88)들 각각을 통해 끼워맞춤되며, 내측 슬리브(48)를 선형으로 이동시키는 역할을 한다. 외측 슬리브(44)가 회전될 때, 볼(58, 60)들의 일부분이 외측 슬리브에 맞닿아, 외측 슬리브(44) 내의 반구형 슬롯들이 포획된 볼을 원주방향으로 회전시키게 한다.

볼(58, 60)들의 일부분이 특정 선형 운동을 한정하도록 윤곽형성되는 캠 슬롯(86, 88)들 각각을 관통하고, 볼(58, 60)들의 일부분이 개구(77, 79)들 각각 내로 연장되어, 캠 슬롯(86, 88)들의 윤곽이 볼들이 내측 슬리브(48)를 축방향으로 이동시키게 하는 역할을 하게 함으로써, 스핀들(42)과 모터(12)의 제동과 제동 해제 및 로킹 폴(50)의 맞물림과 맞물림 해제를 달성한다. 이러한 이동은 제동 기능을 제공할 수 있지만, 이는 또한 로킹 폴(50)이 스핀들(42) 벽을 통과하여 절삭 버(18)의 다이아몬드형 부분(22)과 맞물리게 한다. 코일 스프링(56)이 내측 슬리브(48)를 로킹 기구의 전단부를 향해 편의시키기 위해 볼 베어링(90)과 O-링 보유 플랜지(85) 사이에 배치된다. 슬리브(48)가 일 방향으로 회전될 때, 스프링(56)은 압축되고, 슬리브가 반대 방향으로 회전될 때, 코일 스프링(56)은 압축 해제된다.

스핀들(42)

스핀들(42)이 전반적으로 도 4, 도 8, 도 8a 및 도 9에 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 로킹 폴(50)과 디텐트 폴(52)은 스핀들(42)에 피벗가능하게 장착되고, 수술용 드릴 도구(10)의 작동 동안에 스핀들과 함께 회전한다. 로킹 폴(50)은 증가된 괴상체 단부(128)를 포함할 수 있어, 사용 동안에 스핀들(42)의 회전이 괴상체 단부(128)에 원심력을 가하게 한다. 괴상체 단부(128)에서의 증가된 힘은 로킹 폴(50)이 피벗하게 하여 절삭 버(18)의 다이아몬드형 부분(22)에 보다 큰 압력을 가하게 하여서, 수술용 드릴링 도구(10) 내에서의 로킹 폴의 향상된 로킹을 제공한다.

또한, 몇몇 구현예들에 따르면, 절삭 버(18)가 수술용 드릴링 도구(10) 내로 삽입될 때, 스핀들(42), 로킹 폴(50) 및 디텐트 폴(52)은 이들이 회전 평형되고 실질적으로 무진동 작동을 제공하도록 사전결정된 정렬로 전개된다. 그러나, 상이한(예컨대, 덜 적합한) 절삭 버가 삽입되면, 스핀들(42), 로킹 폴(50) 및 디텐트 폴(52)이 사전결정된 정렬을 달성할 수 없어서, 수술용 드릴링 도구(10)가 사용 동안에 진동하여 조작자에게 잠재적 부적합성을 경고할 수 있다. 로킹 폴(50) 및 디텐트 폴(52)은 상이한 형상들을 갖는다.

스핀들(42)은 모터(12)의 구동 샤프트(도시되지 않음)에 연결되어 그에 의해 구동되는 구동 부착기 단부(92)를 후단부에서 구비하고, 부착기(16)에 부착하기 위한 부착기 부분(94)을 스핀들의 전단부에서 구비한다. 고정 슬리브(46)의 내부에 배치되는 베어링(160, 162)들이 회전 운동을 위해 스핀들(42)을 지지하는 역할을 한다. 스핀들(42)의 본체 부분(96)은 원통형 및 중공형이며, 그 단부들 중간에 형성되는 감소된 직경 부분(98), 그 단부들 중간에 형성되는 제동 표면을 한정하는 경사형 외측 부분(100), 대향하는 평평한 부분(102)들, 대향하는 스프링 리테이너 리세스(104)들, 및 복수의 개구들을 포함할 수 있다. 스핀들(42)은 스핀들(42)의 공동 내에 견고하게 지지되는 다이아몬드형 키이형 슬롯(107)을 한정하도록 밀링되는 삽입체(106)를 포함할 수 있고, 뾰족한 형상의 입구 단부(109)가 절삭 버(18)의 정렬 및 삽입을 용이하게 하는 역할을 한다.

스핀들(42) 내로 삽입된 때 그리고 그 단부가 절삭 버에 맞닿을 때 절삭 버를 위치시키는 역할을 하는 다월 핀(54)을 수용하기 위해, 드릴링된 대향하는 구멍(108)들이 삽입체(106) 내에 형성된 드릴링된 대향하는 구멍(110)들과 정렬된다. 스핀들(42)의 경사형 외측 부분 내에 형성된 대향하는 드릴링된 구멍(112, 114)들은 피벗식 지지를 제공하기 위해 로킹 폴(50) 및 디텐트 폴(52)에 각각 형성된 구멍(120, 122)들을 통과하는 액슬(axle)(116, 118)들을 각각 지지하는 역할을 한다.

도 8, 도 8a 및 도 9에 가장 잘 도시된 바와 같이, 로킹 폴(50)은 레버 아암(124), 절삭 버 맞물림 단부(126) 및 증가된 괴상체 단부(128)를 포함할 수 있다. 스프링(262)이 리테이너(104) 내에 끼워맞춤되고, 레버(124)의 증가된 괴상체 부분의 밑면에 맞대어지며, 맞물림 단부(126)를 중심선(A)을 향해 편의시켜, 로킹 폴이 액슬(116)을 중심으로 반시계 방향으로 피벗하게 한다.

디텐트 폴(52)은 유사하게 구성되지만, 증가된 괴상체 단부를 포함하지 않을 수 있다. 디텐트 폴(52)의 맞물림 단부(129)는 로킹 폴(50)의 맞물림 단부(126)와 상이하게 윤곽형성되고, 대체로 경사로 형상으로 윤곽형성되며, 맞물림 단부(126)의 반대측에서 절삭 버 내의 다이아몬드형 부분 내에 부분적으로 끼워맞춤되도록 크기 설정된다. 스프링(264)이 레버(152)를 액슬(118)을 중심으로 시계 방향으로 회전하도록 편의시켜, 절삭 버가 삽입되고 제거될 때 절삭 버가 내외로 이동되게 하지만 수술용 절삭 도구가 로딩 위치에 있을 때 절삭 버가 우발적으로 떨어져 나가는 것을 방지할 충분한 힘으로, 경사로 형상 부분을 다이아몬드형 부분 내에 배치시킨다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 스핀들(42)은 확대된 절결 부분(154)을 포함할 수 있고, 확대된 절결 부분은 스핀들(42)을 통해 연장되고 로킹 폴(50)이 다이아몬드형 부분(22)을 통해 절삭 버와 맞물리게 하며 중심 보어(156) 내로 삽입될 때 디덴트 폴(52)이 절삭 버의 다이아몬드형 부분(22) 내에 부분적으로 끼워맞춤되는 통로를 제공한다.

도 7은 로킹 폴(50)의 맞물림 부분 및 로킹 폴(50)의 단부에서 괴상체 단부(128)를 증가시키는 날개형 부분(142, 144)들에서의 윤곽을 예시한다. 맞물림 단부(126)는 절삭 버 내에 형성되는 다이아몬드형 부분의 소면(136, 137)들에 맞닿아 끼워맞춤되는 내측 표면(132, 134)들에 의해 V자형으로 윤곽형성될 수 있다. 로킹 폴(50)의 단부(140)에 있는 후면(130)이 다이아몬드형 부분(24)의 후단부에 있는 내측면(138) 및 맞물림 부분의 외형에 맞닿을 수 있다. 로킹 폴(50)의 맞물림 단부(126)와 절삭 버(18)의 근위 단부의 설계로 인해, 절삭 버(18)는 작동될 때 축방향으로 변위되는 것이 방지된다. 다시 말하면, 수술용 절삭 도구 내에 실질적으로 축방향 유극이 없으며, 이는 정밀 절삭, 형상화 등을 제공한다. 작동 시, 괴상체 단부(128)에서 로킹 폴(50)의 측벽들로부터 연장되는 날개부(142, 144)들은 스핀들(42)의 회전에 의해 생성되는 원심력으로 인해 작동할 때 맞물림 단부(126)에 압력을 부가한다.

부착기(16)

부착기(16)가 전반적으로 도 1 및 도 2에 예시되어 있으며, 수술용 드릴링 도구를 로딩 및 작동 위치들에 배치하기 위해 외과 의사 또는 조작자를 위한 손잡이 및 제어기로서 역할하는 절결 홈형성된 상부 표면(173)을 갖는 주 하우징(170)을 포함할 수 있다. 부착기(16)는 절삭 버가 통과하게 되는 중심 보어, 및 부착기(16)의 중심 공동(172) 내에 측방향으로 장착되는 디스크(174)를 포함할 수 있고, 부착기에는 본 명세서에서 상세히 후술되는 바와 같이 로딩 및 작동 위치에서 수술 도구를 전개시키기 위한 적절히 이격되는 슬롯(178, 179)들이 형성된다. 주 하우징(170) 내의 중심 공동(172)은, 홈 부분(173)을 제외하고는, 도구의 매끄러운 외측 표면을 한정하도록 슬리브(44) 위에 끼워맞춤되고 리테이너 링(34)에 맞닿도록 크기 설정된다. 디스크(174)는 중심 공동(172) 내에 확고하게 고정되고, 중심 보어(175) 및 한 쌍의 연이은 축방향 절결부(176, 178)들을 포함할 수 있다.

부착기(16)를 로킹 기구(14)에 연결하기 위해, 로킹 부재의 단부가 중심 공동(172) 내로 삽입되고, 후단부에 있는 표면(184)이 중공 디스크(174)의 단부(186) 후방으로 연장되고 환형 공간(190) 내에 끼워맞춤되도록 코그 기어(cog gear)(180)들 중 임의의 2개가 절결부(178)를 통해 끼워맞춤되어 통과한다. 또한, 로킹 기구(14)로부터 연장되는 돌출부들 또는 러그(lug)(64)들이 도 2에 도시된 바와 같이 절결부(176) 내에 끼워맞춤된다. 슬리브(44)의 외측 표면은 제위치에 유지되도록 링(174)의 내측 표면에 맞대어져 꼭 끼워맞춤되거나, 대안적으로 O-링(183)과 같은 탄성 부재가 절결부(178)에 인접하여 링(174)의 내측 표면 상에 장착될 수 있다. 이는 수술용 드릴링 도구(10)의 로킹 기구(14)를 로딩 위치에 배치한다. 로킹 기구(14)를 작동 위치로 변경시키기 위해, 부착기(16)가 주 하우징(170)을 통해 회전되어, 코그 휠(171) 및 코그 기어(180)가 링(174)의 단부에 인접한 공간(190) 내에서 회전하도록 하고, 액추에이터(16)에 연결되는 러그(64)들의 연결로 인해, 로킹 기구가 작동 위치에 배치될 것이다.

따라서, 방금 기술된 수술용 드릴링 도구의 다양한 구성요소들의 구조 및 연동에 의해, 수술용 드릴링 도구의 작동 및 사용이 이제 소개될 것이다.

수술용 드릴링 도구(10)의 작동

외과 시술 동안에, 특정 부착기(16) 및 절삭 버(18)가 커터와 함께 사용되도록 예컨대 외과 의사 또는 조작자에 의해 선택될 수 있다. 조작자는 우선 부착기(16)의 주 하우징(170)이 리테이너 링(34)에 맞닿아 그와 정렬되도록 부착기(16)를 삽입함으로써 부착기(16)를 로킹 기구(14)에 부착시킬 수 있다. 코그 휠(171)과 코그 기어 부재(180)가 절결부(178)와 정렬될 것이고, 후단부가 환형 공간(190) 내에 끼워맞춤될 때까지 절결부를 통과할 것이다. 또한, 러그(64)들이 절결부(176)와 정렬되고 그 내로 끼워맞춤될 것이다(도 2 참조).

이어서, 절삭 버(18)가 스핀들(42) 내의 중심 공동을 통과하는 전단부를 통해 삽입되어, 다이아몬드형 부분(24)이 삽입체(106) 또는 스핀들(42) 내에 형성된 다이아몬드형 키이형 슬롯(107)과 정렬되고 그 내로 끼워맞춤되게 한다. 이는 도 8에 도시된 바와 같이 로딩 위치를 구성한다. 로킹 기구(14)가 밀착 끼워맞춤에 의해 또는 탄성 링(177)의 도움에 의해 부착기 내에서 제위치에 유지된다. 로딩 위치(도 8 및 도 8a)에서, 슬리브(48)가 코일 스프링(56)에 의해 전단부를 향해 가압되어, 테이퍼형 표면(80)이 스핀들(42)의 경사형 외측 부분(100)에 맞대어져 스핀들(42)을 로킹시키고 모터를 제동시키는 역할을 하며 이들이 회전하는 것을 방지하게 한다. 슬리브(48)는 로킹 폴(50)에 맞대어지고 로킹 폴을 맞물림 해제 위치에 유지시켜, 로킹 폴이 절삭 버(18)와 맞물리는 것을 방지하게 한다.

절삭 버(18)가 완전히 삽입된 때, 그 단부는 다월 핀(54)에 맞닿아, 절삭 버가 부착기(16)를 넘어 돌출되는 거리를 확립할 것이다. 스핀들(42)에 피벗가능하게 연결되는 디텐트 폴(52)은 스프링(264)에 의해 가압되어 스핀들(42) 내의 절결부(154)를 통해 돌출되어서 다이아몬드형 부분(22) 내에 부분적으로 끼워맞춤된다. 스프링(264)의 스프링 상수는 절삭 버(18)가 우발적으로 커터 밖으로 떨어지는 것을 방지하면서도 많은 힘을 필요로 함 없이 절삭 버의 제거를 허용하기에 충분한 힘을 디텐트 폴(52)이 갖는 것을 보장하도록 선택된다. 디텐트 폴(52)의 표면(129)은 절삭 버(18)의 제거 및 삽입을 용이하게 하도록 윤곽형성된다.

커터를 작동 위치에 배치하기 위해, 부착기(16)의 주 하우징(170)이 회전되어, 슬리브(48)가 이어서 로킹 기구(14)의 후방 단부를 향해 축방향으로 이동하게 한다(도 9 및 도 8a). 이는 곧 설명되는 바와 같이 위치설정 볼(58, 60)들에 의해 야기된다. 위에서 언급된 바와 같이, 볼(58, 60)들의 일부분이 외측 슬리브(44)의 반구형 슬롯(63, 65)들 내로 끼워맞춤되고, 슬리브(46)의 캠 슬롯(86, 88)들을 통해 연장되며, 슬리브(48)의 개구(77, 79)들 내로 끼워맞춤된다. 회전하는 부착기(16)에 의한 외측 슬리브(44)의 가령 90도만큼의 회전은 볼(58, 60)들이 슬리브(46)에 형성되는 캠 슬롯(86, 88)들 내에서 이동하게 한다.

개구(77, 79)들 내로 끼워맞춤되는 볼 부분들은 슬리브(48)가 스프링(56)의 힘에 대항하여 로킹 기구(14)의 후방 단부를 향해 축방향으로 이동하게 한다. 도 9 및 도 8a에 도시된 바와 같이, 슬리브(48)가 후방으로 이동할 때, 슬리브는 로킹 폴(50) 및 스핀들(42) 둘 모두를 로킹 해제시킨다(도 8a의 파선 참조). 슬리브(48)의 이러한 이동은 로킹 폴(50)의 맞물림 단부(126)가 스핀들(42) 내의 개구(154)를 통과하고 육면 다이아몬드의 일부분(도 9에서 볼 때, 상부 부분)과 맞물리며 절삭 버(18)를 제위치에 로킹시키게 한다.

몇몇 구현예들에 따르면, 절삭 버는 로킹 기구(14)가 로딩 및 작동 위치에 있을 때 설치될 수 있다. 예를 들어, 외과 시술 동안에 원래의 절삭 버가 마모되어 교체될 필요가 있으면, 로킹 기구(14)는 절삭 버(18)가 제거되게 하기 위해 로딩 위치에 배치될 수 있다. 이와 같이, 볼(58, 60)들은 원래 위치로 재위치되어, 스프링(56)이 슬리브(48)를 로킹 기구(14)의 전방을 향해 이동하도록 강제시키게 한다. 이는 위에서 언급된 바와 같이 스핀들(42)을 로킹시키고 로킹 폴(50)을 후퇴시킨다. 교체 절삭 버(18)를 삽입하기 전에 로킹 기구(14)가 로딩 위치로부터 작동 위치로 위치되면, 로킹 폴(50)이 로킹 위치로 복귀되어 절삭 버의 다이아몬드형 부분(22)과 맞물린다.

이러한 조건에도 불구하고, 로킹 기구가 작동 위치에 있을지라도 절삭 버(18)는 여전히 삽입될 수 있다. 특히, 절삭 버(18)가 삽입되고 스핀들(42) 내의 키이형 슬롯(107)을 향해 내향으로 강제될 때, 절삭 버(18)의 근위 단부에서의 외경이 로킹 폴(50)의 맞물림 단부(126)의 윤곽형성된 단부에 인접하여, 이를 스프링(262)의 힘에 대항하여 상향으로 강제할 것이다. 스프링(262)의 스프링 상수는 절삭 버(18)가 키이형 슬롯(107) 내에서 다월 핀(54)으로 진행하게 할 값일 수 있다. 이와 같이, 절삭 버(18)가 다월 핀(54)으로 진행할 때, 스프링(262)은 로킹 폴(50)의 맞물림 단부(126)가 다이아몬드형 부분(22)과 맞물리게 하여서, 절삭 버(18)를 제위치에 로킹시킬 것이다. 이와 같이, 이제 수술용 드릴링 도구(10)가 의료 시술에 사용할 준비가 된다.

따라서, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 본 발명의 장치는 제조하기에 비교적 간단하고 사용자 친화적인 로킹 기구 및 부착기를 제공한다. 로킹 기구 및 부착기는 절삭 버의 비교적 쉬운 삽입과 제거를 제공한다. 다이아몬드형 부분들은 절삭 버의 축방향 유극을 제한하고, 수술용 드릴링 도구 모터로부터의 보다 높은 토크로 절삭 버를 구동하기 위한 상당한 표면적을 제공한다.

본 명세서에 기술된 본 요지의 특정 태양들이 도시되고 기술되었지만, 본 명세서의 교시에 기초하여, 본 명세서에 개시된 요지 및 그의 보다 넓은 태양들로부터 벗어남이 없이 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있으며, 따라서 첨부된 특허청구범위가 본 명세서에 기술된 요지의 진정한 사상 및 범주 내에 있는 바와 같은 모든 그러한 변경들 및 수정들을 그 범주 내에 포함하도록 의도된다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims

수술용 드릴로서,
제 1 육면 부분(six-sided portion)과 제 2 육면 부분을 형성하는 섕크를 포함하는 절삭 버(cutting burr);
중심축을 중심으로 회전가능한 스핀들(spindle)로서, 상기 절삭 버의 제 1 육면 부분을 수용하도록 구성된 키이형 슬롯(keyed slot)을 형성하는, 상기 스핀들;
상기 스핀들에 해제가능하게 장착되고, 복수의 동심으로 배치되는 슬리브(sleeve)들을 포함하는 로킹 기구(locking mechanism);
상기 로킹 기구가 로딩(loading) 위치에 있을 때 상기 절삭 버를 상기 수술용 드릴 내에 유지하며 상기 절삭 버가 축방향으로 이동가능하도록 사전결정된 힘으로 상기 절삭 버의 제 2 육면 부분과 접촉하는 디텐트 폴(detent pawl);
상기 로킹 기구가 작동(running) 위치에 있을 때 상기 로킹 기구 내에 수용되는 상기 절삭 버의 제 2 육면 부분의 인접 표면들과 맞물리도록 구성되는 맞물림 단부를 갖고, 상기 스핀들에 피벗가능하게 부착되는 로킹 폴(locking pawl); 및
상기 스핀들과 상기 로킹 기구를 구동하기 위한 모터;를 포함하는, 수술용 드릴.
제 1 항에 있어서, 상기 절삭 버는,
근위 단부(proximal end)에서 상기 제 1 육면 부분을 형성하고, 상기 제 1 육면 부분으로부터 축방향으로 이격된 위치에서 상기 제 2 육면 부분을 형성하는 섕크 부분(shank portion)으로서, 상기 제 1 육면 부분과 상기 제 2 육면 부분은 제 1 다이아몬드형 부분과 제 2 다이아몬드형 부분을 각각 포함하는, 상기 섕크 부분을 포함하고,
상기 로킹 폴은 상기 제 2 다이아몬드형 부분과 맞물리고, 상기 키이형 슬롯은 상기 제 1 다이아몬드형 부분을 수용하도록 구성된 상호보완적인 다이아몬드형 부분을 포함하는, 수술용 드릴.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 다이아몬드형 부분은 상기 제 2 다이아몬드형 부분보다 큰, 수술용 드릴.
제 2 항에 있어서, 각각의 다이아몬드형 부분의 치수들은,
상기 제 2 다이아몬드형 부분의 소면(facet)들의 각도가 47°이고,
상기 제 2 다이아몬드형 부분의 소면들의 폭이 0.117 ㎝(0.046")이며,
상기 제 1 다이아몬드형 부분의 소면들의 폭이 0.165 ㎝(0.065")이고,
상기 제 1 다이아몬드형 부분과 상기 제 2 다이아몬드형 부분 사이의 축방향 공간에서의 상기 섕크 부분의 폭이 0.074 ㎝(0.029")이며,
상기 제 2 다이아몬드형 부분의 길이가 0.173 ㎝(0.068")인, 수술용 드릴.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 다이아몬드형 부분 및 상기 제 2 다이아몬드형 부분의 각각의 정점(apex)들은, 상기 스핀들에 의해 수용된 때 상기 절삭 버의 상기 섕크 부분과 상기 스핀들에 의해 형성되는 중심선과 동일한 선을 따르고 상기 중심선과 동일한 평면 내에 있는, 수술용 드릴.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 다이아몬드형 부분 및 상기 제 2 다이아몬드형 부분의 2개의 반대편 측부들 각각은 상기 섕크의 곡률 반경에 의해 형성되는 표면을 갖는, 수술용 드릴.
제 1 항에 있어서, 상기 로킹 폴은,
상기 스핀들 상에 피벗가능하게 장착되는 피벗식 레버로서, 상기 피벗식 레버의 일 단부 상의 맞물림 단부가 상기 제 2 육면 부분과 맞물리도록 구성되는, 상기 피벗식 레버; 및
일 단부가 상기 스핀들 상에 지지되는 스프링으로서, 상기 스프링의 다른 단부는 상기 맞물림 단부를 상기 절삭 버와 맞물리고 맞물림 해제되도록 위치하기 위해 상기 레버가 피벗하게 하는 지점에서 상기 피벗식 레버 상에 지지되는, 상기 스프링;을 추가로 포함하는, 수술용 드릴.
제 7 항에 있어서, 상기 로킹 폴은 괴상체 단부(mass end)를 추가로 포함하고, 상기 스핀들의 회전은 원심력이 상기 괴상체 단부에 가해져 상기 로킹 폴이 피벗하며, 상기 맞물림 단부는 상기 제 2 육면 부분에 보다 큰 압력을 가하는, 수술용 드릴.
제 1 항에 있어서, 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴은 상이한 형상들을 가지며, 상기 절삭 버가 상기 수술용 드릴 내로 삽입된 때, 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴은 상기 스핀들의 회전 시 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴이 회전 평형을 이루도록 사전결정된 정렬을 갖는, 수술용 드릴.
제 9 항에 있어서, 부적합한 절삭 버가 상기 수술용 드릴 내로 삽입되면, 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴은 상기 사전결정된 정렬을 달성하지 못하고 상기 수술용 드릴은 상기 스핀들의 회전 시 진동하는, 수술용 드릴.
제 1 항에 있어서, 상기 로킹 기구 내에서 사전결정된 거리에 상기 절삭 버를 정지하도록 구성되는, 상기 스핀들 내에서 측방향으로 연장하는 다월 핀(dowel pin);을 추가로 포함하는 수술용 드릴.
제 1 항에 있어서, 상기 키이형 슬롯은 뾰족한 입구 단부를 추가로 형성하는 삽입체(insert) 내에 제공되고, 상기 뾰족한 입구 단부는 삽입 동안에 상기 절삭 버를 정렬하는, 수술용 드릴.
제 1 항에 있어서, 상기 로킹 기구는 상기 스핀들에 대해 동심이고 상기 스핀들과 동축인 외측 슬리브, 상기 외측 슬리브 및 상기 스핀들에 대해 동심으로 배치되고 상기 외측 슬리브 및 상기 스핀들과 동축인 내측 슬리브, 및 상기 외측 슬리브 및 상기 스핀들에 대해 동심으로 배치되고 상기 외측 슬리브 및 상기 스핀들과 동축인 중간 슬리브를 포함하는, 복수의 동심으로 배치되는 슬리브들을 포함하는, 수술용 드릴.
제 13 항에 있어서, 상기 로킹 기구의 상기 내측 슬리브는 상기 로킹 폴에 인접하게 배치되고 상기 로킹 폴과 맞물리고 맞물림 해제되도록 이동가능하게 배치되며,
상기 로킹 기구의 상기 외측 슬리브는 상기 내측 슬리브를 상기 로딩 위치 및 상기 작동 위치 중 하나로 전개하기 위해 원주방향으로 회전가능한, 수술용 드릴.
제 13 항에 있어서, 상기 내측 슬리브의 일 단부에 작용하여 상기 내측 슬리브를 전방 위치로 바이어스(biases)하는 스프링;을 추가로 포함하고,
상기 내측 슬리브는 테이퍼형 단부를 포함하고, 상기 스핀들은 상기 로킹 기구가 상기 로딩 위치에 있을 때 상기 스핀들을 제동하기 위해 상기 테이퍼형 단부와 맞물리는 상호보완적인 경사형 외측 부분을 갖는, 수술용 드릴.
수술용 드릴은 모터, 로킹 기구, 및 탈착가능 부착기(attachment)를 포함하고, 절삭 버는 제 1 다이아몬드형 부분 및 축방향으로 이격된 제 2 다이아몬드형 부분을 형성하는 섕크 부분을 가지며, 상기 로킹 기구는 로딩 위치 및 작동 위치를 포함하는, 상기 수술용 드릴에 절삭 버를 로딩하는 방법으로서,
상기 로킹 기구가 상기 로딩 위치에 있도록 상기 탈착가능 부착기를 상기 로킹 기구에 부착하는 단계;
상기 로킹 기구의 스핀들을 제동하고 상기 로킹 기구의 로킹 폴을 분리 위치에서 유지하는 단계;
상기 절삭 버의 섕크의 제 1 다이아몬드형 부분이 상기 스핀들 내에 형성되는 키이형 슬롯 내에 끼워맞춤되고 상기 절삭 버의 사전결정된 양의 축방향 이동을 제공하면서 상기 절삭 버를 상기 수술용 드릴 내에 유지하기 위해 상기 제 2 다이아몬드형 부분이 디텐트 폴과 맞물리도록, 상기 절삭 버를 상기 탈착가능 부착기의 단부를 통해 상기 수술용 드릴 내 및 상기 로킹 기구의 상기 스핀들 내로 삽입하는 단계; 및
상기 스핀들의 제동을 중지 및 축방향 이동 없이 상기 절삭 버를 상기 수술용 드릴 내에 로킹하도록 상기 로킹 폴이 상기 섕크의 상기 제 2 다이아몬드형 부분과 맞물리게 하기 위해, 상기 탈착가능 부착기를 이동시킴으로써 상기 수술용 드릴을 상기 작동 위치에 두는 단계;를 포함하는, 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 로킹 기구를 상기 로딩 위치에 배치함으로써 상기 절삭 버를 복위하는 단계;
상기 절삭 버를 제거하는 단계; 및
이후에 상기 로킹 기구가 상기 작동 위치 또는 상기 로딩 위치에 있을 때 새로운 절삭 버를 상기 수술용 드릴 내로 삽입하는 단계;를 추가로 포함하는, 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 로킹 폴을 상기 스핀들에 피벗가능하게 부착하는 단계; 및
상기 스핀들이 회전함으로써, 상기 로킹 폴에 의해 상기 제 2 다이아몬드형 부분에 보다 큰 압력을 가하는 단계;를 추가로 포함하는, 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴은 상이한 형상들을 갖고,
상기 방법은,
상기 절삭 버가 상기 수술용 드릴 내로 삽입된 때 그리고 상기 스핀들이 회전될 때 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴이 회전 평형을 이루도록 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴의 사전결정된 정렬을 형성하는 단계;를 추가로 포함하는, 방법.
수술용 드릴로서,
중심축을 중심으로 회전가능한 스핀들로서, 절삭 버의 섕크의 제 1 다이아몬드형 부분을 수용하도록 구성된 키이형 슬롯을 형성하는, 상기 스핀들;
상기 스핀들에 해제가능하게 장착되는 로킹 기구;
상기 로킹 기구 내에 수용되는 상기 절삭 버의 제 2 다이아몬드형 부분의 인접 소면들과 맞물리도록 구성되는 맞물림 단부를 갖고 상기 스핀들에 피벗가능하게 부착되는 로킹 폴;
상기 스핀들에 피벗가능하게 연결되는 레버를 가지며, 맞물림 단부 부분 및 상기 맞물림 단부 부분을 상기 제 2 다이아몬드형 부분 내에 끼워맞춤하도록 상기 맞물림 단부 부분을 피벗하기 위한 바이어스 단부 부분을 갖는 디텐트 폴; 및
상기 스핀들과 상기 로킹 기구를 구동하기 위한 모터;를 포함하고,
상기 디텐트 폴의 맞물림 단부 부분은 상기 로킹 폴의 상기 맞물림 단부가 상기 절삭 버와 맞물리는 곳의 반대편 위치에서 상기 다이아몬드형 부분 내에서 연장하는, 수술용 드릴.
제 20 항에 있어서, 상기 제 1 다이아몬드형 부분은 상기 제 2 다이아몬드형 부분보다 큰, 수술용 드릴.
제 20 항에 있어서, 각각의 다이아몬드형 부분의 치수들은,
상기 제 2 다이아몬드형 부분의 소면들의 각도가 47°이고,
상기 제 2 다이아몬드형 부분의 소면들의 폭이 0.117 ㎝(0.046")이며,
상기 제 1 다이아몬드형 부분의 소면들의 폭이 0.165 ㎝(0.065")이고,
상기 제 1 다이아몬드형 부분과 상기 제 2 다이아몬드형 부분 사이의 축방향 공간에서의 상기 섕크의 폭이 0.074 ㎝(0.029")이며,
상기 제 2 다이아몬드형 부분의 길이가 0.173 ㎝(0.068")인, 수술용 드릴.
제 20 항에 있어서, 상기 제 1 다이아몬드형 부분 및 상기 제 2 다이아몬드형 부분의 각각의 정점들은, 상기 스핀들에 의해 수용된 때 상기 절삭 버의 상기 섕크와 상기 스핀들에 의해 형성되는 중심선과 동일한 선을 따르고 상기 중심선과 동일한 평면 내에 있는, 수술용 드릴.
제 20 항에 있어서, 상기 로킹 폴은 괴상체 단부를 추가로 포함하고, 상기 스핀들의 회전은 원심력이 상기 괴상체 단부에 가해져 상기 로킹 폴이 피벗하며, 상기 맞물림 단부는 상기 제 2 다이아몬드형 부분에 보다 큰 압력을 가하는, 수술용 드릴.
제 20 항에 있어서, 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴은 상이한 형상들을 가지며, 상기 절삭 버가 상기 수술용 드릴 내로 삽입된 때, 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴은 상기 스핀들의 회전 시 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴이 회전 평형을 이루도록 사전결정된 정렬을 갖는, 수술용 드릴.
제 25 항에 있어서, 부적합한 절삭 버가 상기 수술용 드릴 내로 삽입되면, 상기 디텐트 폴과 상기 로킹 폴은 상기 사전결정된 정렬을 달성하지 못하고 상기 수술용 드릴은 상기 스핀들의 회전 시 진동하는, 수술용 드릴.
제 20 항에 있어서, 상기 로킹 기구 내에서 사전결정된 거리에 상기 절삭 버를 정지하도록 구성되는, 상기 스핀들 내에서 측방향으로 연장하는 다월 핀;을 추가로 포함하는 수술용 드릴.
제 20 항에 있어서, 상기 키이형 슬롯은 뾰족한 입구 단부를 추가로 형성하는 삽입체 내에 제공되고, 상기 뾰족한 입구 단부는 삽입 동안에 상기 절삭 버를 정렬하는, 수술용 드릴.