特許 7508373 外科用ドリル装置、測定モジュール、およびトランスデューサアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-21

(45)【発行日】2024-07-01

(54)【発明の名称】外科用ドリル装置、測定モジュール、およびトランスデューサアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   A61B 17/16 20060101AFI20240624BHJP

   A61B 17/56 20060101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

A61B17/16

A61B17/56

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020561832

(86)(22)【出願日】2019-05-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-09-02

(86)【国際出願番号】 US2019030180

(87)【国際公開番号】W WO2019213241

(87)【国際公開日】2019-11-07

【審査請求日】2022-04-26

(31)【優先権主張番号】62/665,024

(32)【優先日】2018-05-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506410062

【氏名又は名称】ストライカー・コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【識別番号】100170379

【弁理士】

【氏名又は名称】徳本 浩一

(74)【代理人】

【識別番号】100180231

【弁理士】

【氏名又は名称】水島 亜希子

(74)【代理人】

【氏名又は名称】有原 幸一

(72)【発明者】

【氏名】カルシージョ，スティーヴ

【審査官】北村 龍平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０４０７８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１１－５２５８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１１６６７３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ １７／１６

１７／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドリルビットを作動させるように構成される外科用ドリル装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに移動可能に取り付けられたプローブであって、処置対象物に対応して配置されるように構成されたプローブと、
前記ハウジングに対する前記プローブの移動量を決定するために用いられるトランスデューサアセンブリであって、
前記プローブに連結され、前記ハウジングに対する前記プローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成された歯車であって、歯車が、前記歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、前記角回転経路が第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、前記第１の円弧領域と前記第２の円弧領域とは回転方向に位置ずれしている、歯車と、
少なくとも２つのポテンショメータから構成されるトランスデューサであって、前記少なくとも２つのポテンショメータのそれぞれが前記歯車に連結されている、トランスデューサと
を備え、
前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第１のポテンショメータが、前記基準点が前記角回転経路上を移動するように回転した場合に前記第１の円弧領域内の前記基準点の回転位置を検出するように構成され、前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第２のポテンショメータが、前記基準点が前記角回転経路上を移動するように回転した場合に少なくとも前記第２の円弧領域内の前記基準点の回転位置を検出するように構成され、前記第１のポテンショメータが、前記第２の円弧領域内の前記基準点を検出できないようになっている、トランスデューサアセンブリと
を備えている外科用ドリル装置。

【請求項2】

前記少なくとも２つのポテンショメータが、前記第１及び第２の円弧領域のそれぞれにおける前記基準点の検出された回転位置に対応する出力信号を独立して生成するように構成されている、請求項１に記載の外科用ドリル装置。

【請求項3】

前記ポテンショメータのそれぞれに連結された制御器をさらに備え、
前記制御器は、独立して生成された複数の前記出力信号のそれぞれを受信し、前記独立して生成された複数の出力信号のそれぞれに基づいて、前記ハウジングに対する前記プローブの移動量を決定するように構成されている、請求項２に記載の外科用ドリル装置。

【請求項4】

ディスプレイをさらに備え、
前記制御器が、決定された前記プローブの移動量に対応する穿孔深さ信号であって、前記ディスプレイによって受信される穿孔深さ信号を生成するように構成され、
前記穿孔深さ信号は、ユーザーが見ることができるように前記ディスプレイ上に表示される、請求項３に記載の外科用ドリル装置。

【請求項5】

前記少なくとも２つのポテンショメータのそれぞれは、
抵抗要素に電気接続された１対の端子部分を有する本体部分であって、前記１対の端子部分のうち一方の端子部分が、第１の基準信号を受信するように構成され、前記１対の端子部分のうち他方の端子部分が、第２の基準信号に接続され、前記抵抗要素が、前記１対の端子部分間の円弧長さを画定する円弧形状を有し、前記１対の端子部分が、追加的な円弧長さを画定する間隙によって互いに離れている、本体部分と、
前記本体部分内に連結されると共に前記歯車に連結されたロータ部分であって、ロータ部分が、前記本体部分の第３の端子部分に電気接続されたワイパーアームを備え、前記歯車の歯車軸を中心とする回転方向における回転によって、前記ワイパーアームのそれぞれが前記歯車軸を中心として前記回転方向に回転する、ロータ部分と
を備え、
各抵抗要素の円弧長さに沿った前記少なくとも２つのポテンショメータにおける前記ワイパーアームのそれぞれの位置決めによって、各出力信号が前記第３の端子部分に生成され、各出力信号が、各抵抗要素の円弧長さに沿ったその相対的な位置決めに対応し、前記受信した第１の基準信号に関して換算され、
前記間隙内への前記少なくとも２つのポテンショメータにおける前記ワイパーアームのそれぞれの位置決めによって、中断信号が生成され、
前記少なくとも２つのポテンショメータにおける前記ワイパーアームのうち少なくとも１つワイパーアームは、前記歯車が前記歯車軸を中心として３６０°回転するときに、前記歯車の基準点における複数の回転位置のうち取り得る回転位置の１つずつに応じて前記円弧長さに沿ってその各抵抗要素に接続するように位置決めされるようになっている、請求項１～４のいずれか一項に記載の外科用ドリル装置。

【請求項6】

各ポテンショメータに連結された制御器をさらに備え、
前記制御器が、独立して生成された前記各出力信号を受信し、前記独立して生成された各出力信号に基づいて、前記ドリルビットによって形成された組織の穿孔の深さを決定するように構成されている、請求項５に記載の外科用ドリル装置。

【請求項7】

前記制御器は、前記歯車軸を中心として前記回転方向に回転する前記歯車における複数の全回転の数を決定するようにさらに構成され、
各全回転は、前記ハウジングに対する前記プローブの所定の移動量に対応し、
前記制御器は、生成された前記各出力信号、生成された前記中断信号、及び決定された前記複数の全回転の数に基づいて、前記ハウジングに対する前記プローブの全移動量を決定するように構成されている、請求項３に従属する請求項５に記載の外科用ドリル装置。

【請求項8】

前記制御器は、前記歯車軸を中心として前記回転方向に回転する前記歯車における複数の全回転の数を決定するようにさらに構成され、
各全回転は、前記ハウジングに対する前記プローブの所定の移動量に対応しており、
前記制御器は、生成された前記各出力信号、生成された前記中断信号、及び決定された前記複数の全回転の数に基づいて、前記ハウジングに対する前記プローブの全移動量を決定するように構成されている、請求項６に記載の外科用ドリル装置。

【請求項9】

前記ハウジング内に配置された連結アセンブリであって、前記ドリルビットを離脱可能に連結するように構成された連結アセンブリをさらに備えている請求項１～８のいずれか一項に記載の外科用ドリル装置。

【請求項10】

ドリルビットを作動させるように構成される外科用ドリル装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された連結アセンブリであって、前記ドリルビットを離脱可能に連結するように構成される連結アセンブリと、
前記ハウジングに移動可能に取り付けられるプローブであって、組織に対応して配置されるように構成されたプローブと、
トランスデューサアセンブリであって、
前記プローブに連結され、前記ハウジングに対する前記プローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成された歯車であって、歯車が、前記歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、前記角回転経路が、第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、前記第１の円弧領域と前記第２の円弧領域とは回転方向に位置ずれしている、歯車と、
少なくとも２つの回転センサ機器から構成されるトランスデューサであって、前記少なくとも２つの回転センサ機器が前記歯車に回転可能に固定されている、トランスデューサと
を備え、
前記少なくとも２つの回転センサ機器のうちの、第１の回転センサ機器が、前記基準点が前記角回転経路上を移動するように回転した場合に前記第１の円弧領域内の前記基準点の回転位置を検出するように構成され、第２の回転センサ機器が、前記基準点が前記角回転経路上を移動するように回転した場合に前記第２の円弧領域内における前記基準点の回転位置を検出するように構成され、前記第１の回転センサ機器が、前記第２の円弧領域内の前記基準点を検出できないようになっており、前記少なくとも２つの回転センサ機器が、それぞれ、前記第１及び第２の円弧領域のそれぞれの前記基準点における前記検出された回転位置に対応する出力信号を独立して生成するように構成されている、トランスデューサアセンブリと、
独立して生成された複数の前記出力信号のそれぞれを受信し、前記独立して生成された複数の出力信号のそれぞれに基づいて、前記ドリルビットによって形成された前記組織の穿孔の深さを決定するように構成される制御器と、
を備えている外科用ドリル装置。

【請求項11】

外科器具用の測定モジュールであって、
ハウジングと、
測定プローブと、
前記測定プローブに連結されて前記ハウジングに対する前記測定プローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成された歯車を備え、前記ハウジングに対する前記測定プローブの移動量を決定するために用いられるトランスデューサアセンブリであって、前記歯車が、前記歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、前記角回転経路が、第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、前記第１の円弧領域と前記第２の円弧領域とは回転方向に位置ずれしている、トランスデューサアセンブリと、
少なくとも２つのポテンショメータから構成されるトランスデューサであって、前記少なくとも２つのポテンショメータのそれぞれが前記歯車に連結されている、トランスデューサと
を備え、
前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第１のポテンショメータは、前記基準点が前記角回転経路上を移動するように回転した場合に前記第１の円弧領域内の前記基準点の回転位置を検出するように構成され、前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第２のポテンショメータは、前記基準点が前記角回転経路上を移動するように回転した場合に少なくとも前記第２の円弧領域内の前記基準点の前記回転位置を検出するように構成され、前記第１のポテンショメータは、前記第２の円弧領域内の前記基準点を検出することができないようになっている、測定モジュール。

【請求項12】

外科器具用の測定モジュールであって、
ハウジングと、
測定プローブと、
トランスデューサアセンブリであって、
前記測定プローブに連結され、前記ハウジングに対する前記測定プローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成された歯車であって、歯車が、前記歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、前記角回転経路が第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、前記第１の円弧領域と前記第２の円弧領域とは回転方向に位置ずれしている、歯車と、
少なくとも２つの回転センサ機器から構成されるトランスデューサであって、前記少なくとも２つの回転センサ機器のそれぞれが、前記歯車に対して回転可能に固定されている、トランスデューサと
を備え、
第１の回転センサ機器が、前記基準点が前記角回転経路上を移動するように回転した場合に前記第１の円弧領域内の前記基準点の回転位置を検出するように構成され、第２の回転センサ機器は、前記基準点が前記角回転経路上を移動するように回転した場合に前記第２の円弧領域内の前記基準点の前記回転位置を検出するように構成され、前記第１の回転センサ機器が、前記第２の円弧領域内の前記基準点を検出することができないようになっており、前記少なくとも２つの回転センサ機器が、それぞれ、前記第1及び第２の円弧領域のそれぞれにおける前記基準点の検出された回転位置に対応する出力信号を独立して生成するように構成されている、トランスデューサアセンブリと、
独立して生成された複数の前記出力信号のそれぞれを受信し、前記独立して生成された複数の出力信号のそれぞれに基づいて、ドリルビットによって形成された組織の穿孔の深さを決定するように構成されている制御器と
を備えている測定モジュール。

【請求項13】

プローブ及びハウジングを有する外科用工具と共に用いられ、前記ハウジングに対する前記プローブの移動量を決定するために用いられるトランスデューサアセンブリであって、
前記プローブに連結され、前記ハウジングに対する前記プローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成された歯車であって、歯車が、前記歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、前記角回転経路が第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、前記第１の円弧領域と前記第２の円弧領域とは回転方向に位置ずれしている、歯車と、
少なくとも２つのポテンショメータから構成されるトランスデューサであって、前記少なくとも２つのポテンショメータのそれぞれが前記歯車に連結されている、トランスデューサと
を備え、
前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第１のポテンショメータは、前記基準点が前記角回転経路上を移動するように回転した場合に前記第１の円弧領域内の前記基準点の回転位置を検出するように構成され、前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第２のポテンショメータは、前記基準点が前記角回転経路上を移動するように回転した場合に少なくとも前記第２の円弧領域内の前記基準点の前記回転位置を検出するように構成され、前記第１のポテンショメータが、前記第２の円弧領域内の前記基準点を検出することができないようになっている、トランスデューサアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１８年５月１日に出願された米国仮特許出願第６２／６６５，０２４号の優先権及び全ての利得を主張するものであり、その開示内容は、参照することによってここに具体的に含まれるものとする。

【背景技術】

【0002】

整形外科にて用いられる電動式外科用工具又は電動式外科用システムの一種として、外科用ドリル装置が挙げられる。この種の工具は、モータを含むハウジングを備えている。ドリル装置の一部でもある連結アセンブリは、ドリルビットをモータに離脱可能に保持し、これによって、モータの作動時にドリルビットが回転する。外科用ドリル装置は、その名前が暗示するように、ドリルビットが当てられる処置対象物、例えば、組織を穿孔する。穿孔する必要がある外科手術の一種としては、骨折した骨を修復するための外傷処置が挙げられる。この種の処置では、骨の複数の骨折区域を一緒に保持するために、髄内釘と呼ばれることもある細長ロッドが用いられる。髄内釘を適所に保持するために、１つ又は複数の孔が骨に形成される。これらの孔は、髄内釘に形成された相補的な孔と真っすぐに並ぶように位置決めされる。位置合せされた骨孔及び髄内釘孔のそれぞれに、スクリューが挿入される。これらのスクリューは、髄内釘を骨に対して適切な位置に保持する。

【0003】

他の種類の処置では、プレートとして知られる移植片又は加工品が、骨の複数の骨折区域における外面に固定され、これらの区域を一緒に保持する。スクリューは、プレートを骨のそれぞれの区域に保持する。プレートを保持するスクリューを骨に嵌合させるために、先ずは、スクリューを受け入れる孔を形成する必要がある。

【0004】

スクリューを受け入れる孔を骨に形成するために用いられる処置の一部分において、その孔の端から端までの深さを知ることが望ましい。この情報によって、外科医は、穿孔内に嵌合されるスクリューの寸法を選択することが可能になる。もしもスクリューが短すぎるのであれば、そのスクリューは、該スクリューが適所に挿入される髄内釘を固定して保持することができないこととなる。もしもスクリューが長すぎるのであれば、そのスクリューは、骨の外に過剰に飛び出す可能性がある。もしもスクリューが骨の外に過剰に飛び出したのであれば、スクリューの露出端部が周囲組織を擦る可能性がある。もしもこのような状況が生じたのであれば、スクリューにより擦られた組織が損傷するおそれがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従って、多くの骨穿孔処置において、穿孔の深さの測定が不可欠となっている。

【0006】

このような測定は、多くの場合、ドリル装置と別の深さゲージによって行われる。これには、外科医が穿孔からドリルビットを引き出した後に深さゲージを該穿孔内に挿入することが必要となる。従って、触覚フィードバックに基づき、外科医は、ゲージの遠位端部のみが穿孔の向こう側の開口に延びるようにゲージを設置する。いったんこの処置が終了したならば、外科医は、ゲージの目盛を読み、穿孔の深さを決定する。この測定は、好ましくない。なぜならば、この測定は、手間と時間が掛かり、測定された深さを確認するのに人的要因に依存し、感染のリスクを高めると共に患者を麻酔に晒す時間を増大させる可能性があるからである。

【0007】

本開示は、これらの課題のいくつかに対処するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

ドリルビットを作動させるように構成される外科用ドリル装置が提供される。ドリル装置は、ハウジングと、前記ハウジングに移動可能に取り付けられたプローブであって、処置対象物に対応して配置されるように構成されたプローブと、トランスデューサアセンブリとを備えている。トランスデューサアセンブリは、プローブに連結された歯車を備えている。歯車は、ハウジングに対するプローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成されている。歯車は、歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、角回転経路は、第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされている。第１の円弧領域は、第２の円弧領域から離れている。少なくとも２つのポテンショメータから構成されるトランスデューサも含まれている。少なくとも２つのポテンショメータのそれぞれは、歯車に連結されている。少なくとも２つのポテンショメータのうち第１のポテンショメータは、第１の円弧領域内の基準点における回転位置を検出するように構成され、少なくとも２つのポテンショメータのうち第２のポテンショメータは、少なくとも第２の円弧領域内の基準点における回転位置を検出するように構成され、第１の回転センサは、第２の円弧領域内の基準点を検出することができないようになっている。

【0009】

ドリル装置に取り付けられたドリルビットによって形成された処置対象物の穿孔の深さを決定する方法も提供される。ドリル装置は、ハウジングと、ハウジングに連結されたプローブと、プローブに連結された歯車、及び歯車に連結された少なくとも２つの回転センサ機器から構成されるトランスデューサを有するトランスデューサアセンブリとを備えている。この方法は、歯車における第１の回転位置を決定するステップと、決定された第１の回転位置から歯車軸を中心とする単一の回転方向における歯車における複数の全回転の数を決定するステップとを含んでいる。各全回転は、ハウジングに対するプローブの所定の移動量に対応する。この方法は、歯車における第２の回転位置を決定するステップも含んでいる。決定された第２の回転位置は、決定された第１の回転位置と同じであるか又は異なっている。この方法は、決定された第１及び第２の回転位置及び歯車の決定された複数の全回転の数から、ハウジングに対するプローブの移動量を決定するステップを含む。

【0010】

外科用ドリル装置は、ハウジングと、前記ハウジング内に配置された連結アセンブリであって、ドリルビットを離脱可能に連結するように構成された連結アセンブリと、前記ハウジングに移動可能に取り付けられたプローブであって、組織に対して配置されるように構成されたプローブとを備えていてもよい。また、ドリル装置は、トランスデューサアセンブリを備えていてもよい。トラスデュ―サアセンブリは、プローブに連結された歯車を備えていてもよい。歯車は、ハウジングに対するプローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成されている。歯車は、歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、角回転経路は、第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、第１の円弧領域は、第２の円弧領域から離れている。トラスデュ―サアセンブリは、少なくとも２つの回転センサ機器から構成されるトランスデューサであって、少なくとも２つの回転センサ機器が歯車に回転可能に固定されている、トランスデューサを備えていてもよい。第１の回転センサ機器は、第１の円弧領域内の基準点における回転位置を検出するように構成され、第２の回転センサ機器は、第２の円弧領域内の基準点における回転位置を検出するように構成されている。第１の回転センサ機器は、第２の円弧領域内の基準点を検出できないようになっており、少なくとも２つの回転センサ機器は、それぞれ、前記第１及び第２の円弧領域のそれぞれにおける基準点の検出された回転位置に対応する出力信号を独立して生成するように構成されている。また、ドリル装置は、独立して生成された複数の出力信号のそれぞれを受信し、独立して生成された複数の出力信号のそれぞれに基づいて、ドリルビットによって形成された組織の穿孔の深さを決定するように構成された制御器を備えている。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】外科器具と、一つの構成においてドリルビット及び先端保護具を有するものとして示されるエンドエフェクタアセンブリとを備える外科用システムを示す斜視図である。

【図2】外科器具が測定モジュールと、駆動アセンブリと、ハンドピース本体から離間した解除機構とを有するように示され、エンドエフェクタアセンブリが外科器具から取り外され、かつ先端保護具がドリルビットの遠位側切削チップ部分から離間するように示される図１の外科用システムの部分分解斜視図である。

【図3】アクチュエータアセンブリを示すために駆動アセンブリ及び解除機構をハンドピース本体の仮想輪郭線から離間するように示した図１及び図２における外科器具の一部の部分分解斜視図である。

【図4】図１の線４－４に沿った部分等角断面図である。

【図5】エンドエフェクタアセンブリが外科器具から取り外されるように図１－図５の外科器具の長手方向に沿って示した断面図である。

【図6】図１－図５の測定モジュールの部分分解斜視図である。

【図7A-7C】歯車の基準点に関連するワイパーアームの種々の位置決めを示し、かつ測定モジュールの歯車及び互いに対して１８０°回転した１対のポテンショメータを示す部分分解正面斜視図である。

【図8】歯車の基準点に関連するワイパーアームの１つの位置決めを示し、かつ測定モジュールの歯車及び互いに対して９０°回転した１対のポテンショメータを示す正面図である。

【図9】図１－図８の外科用ドリル装置に取り付けられたドリルビットによって形成された処置対象物の穿孔の深さを決定する方法を示す論理フローチャートである。

【図10】図９における論理フローチャートのステップ７０６のための論理フローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図面を参照すると、代表的には、医学的及び／又は外科的処置に関連付けられる処置機能を果たすように構成される外科用システム又は外科用ドリル装置が、図１－図２において符号６０によって示されている。なお、いくつかの図面を通して、同様の番号が同様の構造物を示すために用いられている。本明細書に示される代表的な構成では、外科用システム６０は、処置対象物、例えば、患者の組織又は骨の穿孔を容易にするために用いられる。ここに示されるように、別段の指示がない限り、「処置対象物（workpiece）」という用語は、代替的には、組織及び／又は骨を指すものと理解されたい。この目的を達成するために、外科用システム６０の図示の構成は、手持ち式外科器具６２と、総称的に符号６４によって示されるエンドエフェクタアセンブリとを備えている。エンドエフェクタアセンブリ６４は、ドリルビット６６を備え、先端保護具６８も備えているとよい。図２に最もよく示されるように、ドリルビット６６は、総称的に符号７０によって示される切削チップ部分と、総称的に符号７２によって示される挿入部分との間で軸ＡＸに沿って略長手方向に延びている。切削チップ部分７０は、処置対象物に係合するように構成され、挿入部分７２は、外科器具６２に対するドリルビット６６の離脱可能な取り付けを容易にするように構成されている。

【0013】

外科器具６２に対するドリルビット６６の取り付けを助長するために、いくつかの構成では、先端保護具６８は、ドリルビッチ６６の切削チップ部分７０の少なくとも一部を隠しながらドリルビット６６の切削チップ部分７０に離脱可能に固定されるように構成され、これによって、外科用システム６０のユーザー（例えば、外科医）は、外科器具６２への取り付中にドリルビット６６を安全に取り扱いかつ位置決めすることが可能になる。一旦、エンドエフェクタアセンブリ６４が外科器具６２に取り付けられたならば、先端保護具６８がドリルビット６６の切削チップ部分７０から取り外され、この後、外科用システム６０が処置対象物の穿孔に利用可能になる。

【0014】

図１－図６を参照すると、ここに示される代表的な構成では、外科器具６２は、ピストル型グリップ状のハンドピース本体７４を有する手持ち式ドリル装置として具体化されている。ハンドピース本体７４は、バッテリ７６に離脱可能に取り付けられる（バッテリへの取り付けは、詳細に示されていない）。しかしながら、ハンドピース本体がピストル型グリップの有無に関わらずどのような適切な形状を有してもよいことも考慮されている。図示の外科器具６２は、ドリルビット６６を回転させるために用いられる電力を外科器具６２に供給するように、ハンドピース本体７４に離脱可能に取り付けることができるバッテリ７６を用いている。しかしながら、外科器具６２は、内部バッテリ（例えば、取り外し不能なバッテリ）、外部コンソールへのテザー接続、電源等のような他の形態を有するように構成されてもよいことを理解されたく、他の構成もまた考えられる。

【0015】

図示される構成では、バッテリー７６又は他の電源は、（図５に概略的に示される）制御器７８に電力を供給し、制御器７８は、（図３にも示される）入力制御ボタン８０及びアクチュエータアセンブリ８２に連通して配置されている。入力制御ボタン８０及びアクチュエータアセンブリ８２は、それぞれ、ハンドピース本体７４によって支持されている。制御器７８は、概して、入力制御ボタン８０の作動に応じてアクチュエータアセンブリ８２の作動を促進するように構成されている。入力制御ボタン８０は、図示の構成では、トリガー式の形態を有し、ユーザー（例えば、外科医）の作動に応答し、例えば、磁石又はホール効果センサによって生じた電気信号を介して、制御器７８に連通している。従って、外科医が外科器具６２を操作するために入力制御ボタン８０を作動させると、制御器７８は、バッテリー７６からアクチュエータアセンブリ８２に電力を導き、アクチュエータアセンブリ８２は、以下に詳述するように、ドリルビット６６を回転させるのに用いられる回転トルクを生成する。ハンドピース本体７４、バッテリー７６、制御器７８、及び入力制御ボタン８０は、それぞれ、本開示の範囲から逸脱することなく多くの異なる態様によって回転トルクの生成を容易にするように構成されてもよい。

【0016】

図３にも示されるように、アクチュエータアセンブリ８２は、概して、電動モータ８４及び歯車組８６を備えている。電動モータ８４及び歯車組８６は、それぞれ、ハンドピース本体７４内に支持されている。モータ８４は、制御器７８から受信した指令、信号等に応じて回転トルクを選択的に生成するように構成されている。図５に最もよく示されるように、モータ８４は、１対の軸受９０によって軸ＡＸを中心とする回転に対して支持されたロータ挿管８８を備えている。歯車組８６に隣接して配置された駆動歯車９２がロータ挿管８８に連結され、該ロータ挿管８８と同時に回転し、歯車組８６に回転トルクを伝達するのに用いられる。この目的を達成するために、図示の形態では、歯車組８６は、２段複合遊星機構として具体化され、概して、リング歯車ハウジング９４を備えている。リング歯車ハウジング９４は、とりわけ、軸受９０、1つ又は複数の保持クリップ９８、ワッシャー１００、及び／又はシール１０２を介して、出力ハブ９６を回転可能に支持している。しかしながら、歯車組８６の他の構成もまた考えられる。

【0017】

歯車組８６のさらなる詳細は、例えば、２０１８年２月２日に「手持ち式外科器具用ドリルビット」の標題で出願された米国特許出願第１５／８８７，５０７号に記載されているが、この特許文献は、モータ８４の作動による駆動歯車９２の回転が出力ハブ９６の同時回転をもたらすこと、及び出力ハブ９６がドリルビット６６と同時に回転することを記載している。なお、この特許文献の内容は、参照することによってその全体がここに含まれるものとする。アクチュエータアセンブリ８２は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の態様を有するように構成されてもよい。非制限的な例では、図示されるアクチュエータアセンブリ８２は、モータ８４の駆動歯車９２と出力ハブ９６との間における回転速度及びトルクを調整するために複合遊星機構を用いているが、いくつかの構成において他の形式の歯車組８６が用いられてもよい。さらに、図示されるアクチュエータアセンブリ８２は、回転トルクを生成するために電動式ブラシレスＤＣモータを用いているが、他の形式の原動機が用いられてもよく、他の構成もまた考えられる。

【0018】

前述したように、モータ８４によって生じた回転トルクは、出力ハブ９６の回転をもたらし、出力ハブ９６は、ドリルビット６６と同時に回転する。これを達成するために、図２－図５に最もよく示されるように、外科器具６２は、駆動アセンブリ１１４をさらに備えている。駆動アセンブリ１１４は、概して、アクチュエータアセンブリ８２の種々の挿管部品を貫通し、歯車組８６の出力ハブ９６とスプライン係合する。駆動アセンブリ１１４は、ドリルビット６６と外科器具６２との間における離脱可能な取り付けを促進するように構成されている。駆動アセンブリ１１４は、概して、駆動挿管１１６、駆動ヘッド１１８、及び駆動本体１２０を備えている。駆動本体１２０は、駆動挿管１１６と駆動ヘッド１１８との間に延び、それらと同時に回転する。駆動アセンブリ１１４は、駆動挿管１１６に隣接する出力ハブ９６とのスプライン係合を介して、並びに駆動ヘッド１１８に隣接する軸受９０、スナップリング１００、及びシール１０２の配置構成を介して、ハンドピース本体７４内において軸ＡＸを中心に回転可能に支持されている（図６参照）。

【0019】

駆動アセンブリ１１４のさらなる詳細は、例えば、米国特許出願第１５／８８７，５０７号にも記載されている。この特許文献の内容も、参照することによって、その全体がここに含まれるものとする。図示される構成では、駆動アセンブリ１１４の駆動ヘッド１１８は、総称的に符号１２６によって示される連結具を備えている、連結具１２６は、外科器具６２が本開示のドリルビット６６を回転させる以外の用途に関連して利用されるときに回転トルクの伝達を容易にするために設けられている。さらに具体的には、図示される駆動アセンブリ１１４は、外科器具６２が、（駆動挿管１１６の孔１２２又は駆動ヘッド１１８の連結具１２６のいずれかと係合して同時に回転するように構成可能な）多数の異なる種類の外科器具、工具、モジュール、エンドエフェクタ等を回転、駆動、又は作動させることができるように構成されている。この構成によって、同一の外科器具６２を多数の医学的及び／又は外科的処置に利用することが可能になることを理解されたい。しかしながら、駆動アセンブリ１１４は、いくつかの形態では、例えば、外科器具６２が本開示のドリルビット６６に専用に用いられる形態では、連結具１２６を有する駆動ヘッド１１８を省略するように異なって構成されてもよいことも考えられる。

【0020】

図１－図３を再び参照すると、外科器具６２の図示される構成は、ドリルビット６６の取り外しを容易にするように構成された、総称的に符号１５０によって示される解除機構又は連結機構をさらに備えている。連結機構１５０は、概して、解除サブアセンブリ１５２、保持具本体１５４、及びハウジングアダプタ１５６を備えている。保持具本体１５４及びハウジングアダプタ１５６は、それぞれ、解除サブアセンブリ１５２をアクチュエータアセンブリ８２及びハンドピース本体７４に固定するように構成されているが、多くの異なる構成によって具体化されてもよいし、いくつかの構成では外科器具６２の他の部分に一体化されてもよい。

【0021】

前述したように、本開示のドリルビット６６は、概して、切削チップ部分７０と挿入部分７２との間において軸ＡＸに沿って延び、ドリルビット６６の接触面１２４と駆動アセンブリ１１４の駆動挿管１１６の孔１２２とにおける係合を介して、本明細書に記載されかつ図面の全体を通して示される外科器具６２に離脱可能に取り付けられるように構成されている。駆動挿管１１６は、アクチュエータアセンブリ８２の歯車組８６の出力ハブ９６と連携し、軸ＡＸを中心とするドリルビット６６の回転を促進する。

【0022】

図２を参照すると、ドリルビット６６は、総称的に符号１７６によって示される胴部を備えている。胴部１７６は、近位端部１７８と遠位端部１８０との間において軸ＡＸに沿って延びている。胴部１７６の遠位端部１８０は、溝１８２を備えている。溝１８２は、軸ＡＸを中心として螺旋状に配置され、組織のような処置対象物の穿孔を促進するためにドリルビット６６の先端まで延びている（図２参照）。図示される構成では、ドリルビット６６は、近位端部１７８と遠位端部１８０との間において胴部１７６に連結された軸受領域１８４も備えている。軸受領域１８４は、測定モジュール１２８の測定プローブ１３４内に受け入れられかつ測定プローブ１３４に対して回転するように寸法決めされている。ここでは、軸受領域１８４は、本質的に胴部１７６の「段付き（stepped）」外面を画定している。軸受領域１８４のこの段付き外面は、ドリルビット６６の長さに沿った回転支持をもたらし、図示される構成において胴部１６５の隣接する遠位領域及び近位領域の直径よりも大きい直径を有している。しかしながら、ドリルビット６６の胴部１７６の軸受領域１８４は、本開示の範囲から逸脱することなく他の形態を有するように構成されてもよいことを理解されたい。さらに、本開示ではドリルビット６６として記載されるが、ドリルビット６６は、同様の特徴を有する他の適切なエンドエフェクタ又はバー又はリーマのような回転エンドエフェクタとして構成されてもよいことも考えられる。

【0023】

外科用システム６０の図示される構成は、総称的に符号１２８によって示される測定モジュールをさらに備えている。測定モジュール１２８は、使用中に外科医に測定機能をもたらすために外科器具６２に離脱可能に取り付けられるように構成されている。この目的を達成するために、図４及び図５に最もよく示されるように、測定モジュール１２８は、概して、ハウジング１３０、ガイドブッシュ１３２、測定プローブ１３４（すなわち、プローブ又は測定挿管）、及びセンサアセンブリ、ここでは、トランスデューサアセンブリ１３６を備えている。ハウジング１３０は、外科器具６２に離脱可能に取り付け可能であり、概して、測定モジュール１２８の種々の構成部品を支持するようになっている。図示されるハウジング１３０は、互いに連結されるか又は互いに取り付けられる１対のハウジング構成部品１３８として形成され、測定モジュール１２８の洗浄又は点検を容易にするために分解されるように構成されている。測定モジュールは、外科器具の一体構成部品として形成されてもよいことを理解されたい。

【0024】

図示される構成では、ハウジング構成部品１３８及びガイドブッシュ１３２は、互いに相補的に形作られた特徴部を備えており、特徴部は、例えば、ハウジング構成部品１３８内に形成されたウエブ又はリブ内に嵌合するガイドブッシュ１３２に形成された（詳細に示されない）ノッチを介して、ハウジング構成部品１３８及びガイドブッシュ１３２間の相対的な軸方向移動及び回転移動を阻止するように配置されている。ガイドブッシュ１３２は、以下に詳細に説明するようにトランスデューサアセンブリ１３６と共に用いられる窓１４２をさらに備えている。

【0025】

測定プローブ１３４は、ガイドブッシュ１３２内に配置され、ハンドピースに対して軸ＡＸに沿って平行移動するように支持されている。（図２に部分的に示される）細長の凹溝１４３が、測定プローブ１３４に横断方向に形成され、長手方向に延びている。ここでは具体的に示されないが、細長の凹溝１４３は、移動停止要素を受け入れるように形作られかつ配置されている。移動停止要素は、ハウジング１３０によって支持され、同じようにガイドブッシュ１３２の側部に横断方向に形成された開口を貫通している。この構成は、測定プローブ１３４が軸方向においてガイドブッシュ１３２に対して前進又は後退し得る範囲を制限すると共に、測定プローブ１３４が軸ＡＸを中心として回転するのを妨ぐように機能する。しかしながら、測定モジュール１２８は、本開示の範囲から逸脱することなく他の方法によって測定プローブ１３４の移動を制限又は阻止するように構成されてもよいことを理解されたい。

【0026】

図示されるように、測定プローブ１３４は、トランスデューサアセンブリ１３６の歯車１４６と螺合して配置されたラック歯１４４をさらに備えている。図５に示されるように、ガイドブッシュ１３２の窓１４２は、ラック歯１４４と歯車１４６との螺合を容易にするためにトランスデューサアセンブリ１３６に隣接して配置されている。歯車１４６は、共通歯車軸ＣＡＸに沿って延びるシャフト部分１４７を備えている。歯車１４６自体は、プローブ１３４がハウジング１３０に対して軸ＡＸに沿って移動するにつれて、共通歯車軸ＣＡＸを中心として３６０°以上回転可能である。

【0027】

トランスデューサアセンブリ１３６は、軸ＡＸに沿ったハウジング１３０に対する測定プローブ１３４の位置の変化を表す電気信号を生成するために、測定プローブ１３４の軸方向移動によって生じる歯車１４６の回転に応動するようになっている。従って、トランスデューサアセンブリ１３６は、外科器具６２に増強された機能性をもたらすことができることを理解されたい。例を挙げると、いくつかの構成では、トランスデューサアセンブリ１３６は、制御器７８と連通するように配置されている。制御器７８は、例えば、処置対象物内への特定の穿孔深さにおいてドリルビット６６の回転を緩めるために、測定プローブ１３４の移動に基づきモータ８４の駆動を中断又は調整するように構成されるとよい。また、トランスデューサアセンブリ１３６は、外科医に測定プローブ１３４の移動に関する情報をもたらすために、例えば、実時間穿孔深さ、記録された履歴上の最大穿孔深さ等を表示するために、出力装置１４８、例えば、表示画面、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）等と連通するように配置されるとよく、他の構成もまた考えられる。

【0028】

制御器７８は、ここに記載される機能を実行するために、命令を処理するための又はメモリに記憶されたアルゴリズムを処理するための１つ又は複数のマイクロプロセッサを備えている。代替的又は追加的に、制御器７８は、ここに記載される機能を実行することができる１つ又は複数のマイクロコントローラ、サブコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、システム・オン・チップ、ディスクリート回路、及び／又は他の適切なハードウエア、ソフトウエア、又はファームウエアを備えていてもよい。制御器７８は、図５に示されるようにハンドピース本体７４内又は外科医システム６０内の他の場所に搭載されてもよいし、又は遠隔設置されてもよい。メモリは、データ及びコンピュータ可読命令の貯蔵に適するどのようなメモリであってもよい。例えば、メモリの例として、ローカルメモリ、外部メモリ、又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、非揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）、又はフラッシュメモリとして具体化されるクラウドベースメモリ、又は任意の他の適切な形式のメモリが挙げられる。

【0029】

いくつかの実施形態では、制御器７８は、時間経過を管理するために内部クロックを備えている。一実施形態では、内部クロックは、マイクロコントローラ・クロックである。マイクロコントローラ・クロックは、水晶共振器、セラミック共振器、抵抗器、キャパシタ（ＲＣ）発振器、又はシリコン発振器から構成されているとよい。ここに開示されるもの以外の内部クロックの例も十分に考えられる。内部クロックは、ハードウエア又はソフトウエアのいずれか又は両方によって実動されるとよい。いくつかの実施形態では、メモリ、マイクロプロセッサ、及びマイクロコントローラ・クロックは、協働して予め決められたタイミングパラメータに合わせて種々の構成部品に信号を送信し、該構成部品を操作するようになっている。

【0030】

ここに記載の実施形態では、図６－図８に最もよく示されるように、トランスデューサアセンブリ１３６は、少なくとも２つの回転センサ機器を備えている。これらの回転センサ機器は、ここでは、ハウジング部品１３８内に互いに近接して配置された１対のポテンショメータ５００，５０１として示されている。次の説明を簡単にするために、以下、１対のポテンショメータ５００，５０１について説明する。

【0031】

図７－図８に最もよく示されるように、同一であってもよいし又は異なっていてもよいポテンショメータ５００，５０１のそれぞれは、回転可能なポテンショメータであり、本体部分５０２と、本体部分５０２内に配置されたロータ部分５０７とを備えている。ポテンショメータ５００，５０１のそれぞれのロータ部分５０７は、シャフト部分１４７を介して歯車１４６に連結され、これによって、歯車１４６が共通歯車軸ＣＡＸを中心として回転するのに合わせて回転可能である。本体部分５０２は、ハウジング部分１３８に固定して連結され、これによって、ロータ部分５０７が回転するときに回転しない。本体部分５０２は、いくつかの実施形態では、ハウジング部分１３８と一体である。特に、ポテンショメータ５００，５０１のロータ部分５０７は、歯車１４６が回転するのに合わせて共通歯車軸ＣＡＣを中心として３６０°回転可能である。換言すると、ポテンショメータ５００，５０１は、本体部分５０２に対するロータ部分５０７の回転を３６０°未満に制限するストッパ（すなわち、停止部材）を備えない形式のものである。さらに換言すると、ロータ部分５０７は、歯車１４６と一緒に自在に回転する。

【0032】

本体部分５０２は、抵抗要素５０５に接続された１対の端子部分５０３，５０４を備えている。第１の端子部分５０３は、電源、例えば、バッテリ７６に接続（すなわち、電気接続）され、電源から第１の基準信号（すなわち、所定の電圧）を受け入れる。第２の端子部分５０４は、第２の基準信号に接続されている。いくつかの実施形態では、第２の基準信号は、グラウンド（接地）である。端子部分５０３，５０４，５０６のそれぞれから延びる導体（例えば、フレックス回路）を収容する空洞として機能する本体部分５０２の内部通路（図示せず）が設けられている。また、本体部分５０２は、制御器７８に接続（すなわち、電気接続）された第３の端子部分５０６も備えている。

【0033】

ポテンショメータ５００，５０１のそれぞれのロータ部分５０７は、ワイパーアーム５０８も備えている。ワイパーアーム５０８は、共通歯車軸ＣＡＸから半径方向外方に延び、その半径方向外端部５１２は、抵抗要素５０５に接続（すなわち、接触又は電気接続）されるように構成されるか、又は本体部分５０２に対する共通歯車軸ＣＡＸを中心とするワイパーアーム５０８の相対的な回転位置決めに依存して、間隙５１１に沿って位置するように構成されている。ワイパーアーム５０８の他の部分、ここでは共通歯車軸ＣＡＸに対応する点で終端する半径方向内端部５１３として示される部分は、第３の端子部分５０６に接続（すなわち、電気接続）されている。歯車１４６は、シャフト部分１４７を介してそれぞれのロータ部分５０７のそれぞれに接続されている。従って、共通歯車軸ＣＡＸを中心とする歯車１４６の回転によって、共通歯車軸ＣＡＸ及びそれぞれの静止本体部分５０２を中心とするポテンショメータ５００，５０１のワイパーアーム５０８の同様の回転が生じることになる。

【0034】

抵抗要素５０５は、１対の端子部分５０３，５０４間に円弧長さＡＬを画定する円弧状に形作られ、端子部分５０３，５０４間において本体部分５０２の表面に沿って配置されている。間隙５１１が、第２の端子部分５０４と第１の端子部分５０３との間において本体部分５０２の一部に沿って延び、抵抗要素５０５を備えない追加的な円弧長さＡＡＬを画定している。

【0035】

前述したように、半径方向内端部５１３から半径方向外端部５１２までのワイパーアーム５０８の半径（ｒ）に対応するワイパーアーム５０８の長さは、ワイパーアーム５０８の半径方向外端部５１２が抵抗要素５０５に接続されるか又は間隙５１１に沿って位置するように構成され、これによって、ワイパーアーム５０８が共通歯車軸ＣＡＸを中心として３６０°回転すると、抵抗要素５０２の円弧長さＡＬ及び間隙５１１の追加的な円弧長さＡＡＬは、ワイパーアーム５０８の半径方向外端部５１２によって画定される円弧に対応することになる。円弧長さＡＬ及び追加的な円弧長さＡＡＬの合計に対応するこの円弧の全円弧長さは、２πｒと等しい。但し、ｒは、半径方向外端部５１２から回転中心ＣＡＸまでのワイパーアーム５０８の半径長さとして定義される。

【0036】

いくつかの実施形態では、前述したように全円弧長さが２πｒに等しい場合、抵抗要素５０５の円弧要素ＡＬは、（歯車１４６の単一回転によるワイパーアーム５０８の３６０°の回転における３３０°以下に対応する）１１πｒ／６以下であり、間隙５１１に対応する円弧長さＡＡＬは、（歯車１４６の単一回転によるワイパーアーム５０８の３６０°の回転における残り、すなわち、３０°以上から３６０°未満に対応する）πｒ／６以上から２πｒ未満である。

【0037】

ポテンショメータ５００，５０１の一方又は両方のワイパーアーム５０８が抵抗要素５０５に接触して位置すると、出力信号がワイパーアーム５０８から生成され、制御器７８に送信される。この出力信号は、抵抗要素５０５の円弧長さＡＬに沿ったワイパーアーム５０８の相対的な位置決めに対応し、第１の端子部分５０３から抵抗要素によって受信された第１の基準信号に関して換算される。ワイパーアーム５０８及び第３の端子部分５０６を通って制御器７８によって受信される第１の基準信号の大きさは、当業者にとって明らかなように、ワイパーアーム５０８が第１の端子部分１０３の近くに位置するときに強く、ワイパーアーム５０８が第２の端子部分５０４に近い位置に回転されるにつれて徐々に弱くなる。逆に、ポテンショメータ５００，５０１の１つのワイパーアーム５０８が間隙５１１内に位置するとき、中断信号がワイパーアーム５０８から生成されて制御器７８に送信されるか又はどのような信号も生成されない（この間隙内の位置は、高オーミック抵抗に対応する浮遊位置として知られている）。制御器７８によって受信された１つ又は複数の出力信号又は中断信号は、以下にさらに説明するように、制御器７８内に記憶されたアルゴリズムによって解釈され、ハウジング１３０に対するプローブ１００の相対的な位置を決定し、次いで、この情報を用いてドリルビットによって形成された処置対象物、例えば、組織又は骨の穿孔の相対的な深さを決定することになる。

【0038】

また、図６－図８に示されるように、対のポテンショメータ５００，５０１は、これらのポテンショメータ５００，５０１の少なくとも１つのワイパアーム５０８がこれらのポテンショメータ５００，５０１のそれぞれのワイパーアーム５０８の相対的な回転位置決めに関わらず常にその該当する抵抗要素５０５に接触するように、ｚ方向において互いに隣接して重ね合わされている。従って、常に、抵抗要素５０５に接触するワイパーアーム５０８を介して生成された少なくとも１つの出力信号が制御器７８によって受信され、この出力信号を用いて、以下に詳細に説明するように、ドリルビットによって形成された処置対象物の穿孔の相対深さを決定することができる。

【0039】

これを達成するために、図７及び図８に示されるように、ｚ方向から見たとき、一方のポテンショメータ５００の本体部分５０２は、他方のポテンショメータ５０１の本体部分５０２に対して、第２のポテンショメータ５０１の抵抗要素５０５が少なくとも第１のポテンショメータ５００の間隙５１１の全体に沿って並ぶように、共通歯車軸ＣＡＸを中心として回転方向に位置ずれしている。２つの抵抗要素５０５のこの回転方向の位置ずれは、図７及び図8に示されるように、ｚ方向において、これらの抵抗要素５０５の相対的な配置を共通歯車軸ＣＡＸを中心として３６０°回転する歯車１４６の周辺に付された基準点１４６ａと比較することによって、確認される。

【0040】

第１のポテンショメータ５００の本体部分５０２に対する共通歯車軸ＣＡＸを中心とする第２のポテンショメータ５０１の本体部分５０２の回転は、図７及び図8に示されるように、デカルト座標系における回転角度によって規定されるとよい。具体的には、図７Ａ－図７Ｃにおいて、デカルト座標系のｘ軸は、左右軸として示され、デカルト座標系のｙ軸は、上下軸として示され、ｚ軸は、紙面の表から裏に向かう軸であるとよい。上位置は、０°で示され、下位置は、１８０°で示され、右位置及び左位置は、それぞれ、９０°及び２７０°で示されている。例を挙げると、図７Ａ－図７Ｃに示されるように、第１のポテンショメータ５００の本体部分５０２を第２のポテンショメータ５０１の本体部分５０２に対して共通歯車軸ＣＡＸを中心として１８０°回転させ（又はこの逆に回転させ）、該本体部分５０２をこの姿勢に固定すると、その結果として、それぞれのポテンショメータ５００，５０１の端子部分５０３，５０４，５０６は、互いに対して回転方向に１８０°位置ずれする（図７Ａ－図７Ｃに示されるように、ポテンショメータ５００の端子部分５０３，５０４，５０６は、１８０°の位置にあり、ポテンショメータ５０１の端子部分５０３，５０４，５０６は、０°の位置にある）。第２の例では、図８に示されるように、第１のポテンショメータ５００を第２のポテンショメータ５０１に対して共通歯車軸ＣＡＸを中心として反時計方向に９０°回転させ、本体部分５０２をこの姿勢に固定すると、その結果として、それぞれのポテンショメータの端子部分５０３，５０４，５０６は、互いに対して回転方向に９０°位置ずれする（図８に示されるように、ポテンショメータ５００の端子部分５０３，５０４，５０６は、０°の位置にあり、ポテンショメータ５０１の端子部分５０３，５０４，５０６は、９０°の位置にある）。共通歯車軸ＣＡＸを中心とするポテンショメータ５００，５０１の互いに対する他の回転方向の位置ずれも、その位置ずれがポテンショメータ５００，５０１の少なくとも１つのワイパアーム５０８がその抵抗要素５０５に接触することを確実にするのに十分である限り、考えられることを理解されたい。いくつかの実施形態では、端子部分５０３，５０４間の間隙５１１は、回転方向の位置ずれの約３０°に対応するので、回転方向の位置ずれは、互いに対して３０°から３３０°の間の任意の角度、例えば、４５°，６０°，７５°，１０５°，１２０°，１５０°，２１０°，２７０°等であるとよい。

【0041】

対のポテンショメータ５００，５０１の抵抗要素５０５の回転方向の位置ずれを比較するために、基準点１４６ａが歯車１４６の相対位置に付されている。説明及び図示を簡単にするために、図７Ａに示されるように、基準点１４６ａは、ｚ方向から見たときに第１のポテンショメータ５００上の抵抗要素５０５と第１の端子部分５０３との交点に対応する歯車１４６上の位置に付されている。例示的に説明するために、歯車１４６は、第１の円弧領域１４６ｂと第２の円弧領域１４６ｃとに区分けされ、これらの領域１４６ｂ，１４６ｃは、合計すると、３６０°の回転（すなわち、歯車１４６の完全な一回転）に対応する。第１の円弧領域１４６ｂは、ｚ方向から見たときに第１のポテンショメータ５００の抵抗要素５０５の円弧長さＡＬに対応し、第２の円弧領域１４６ｃは、z方向から見たときに第１のポテンショメータの間隙５１１に関連付けられた追加的な円弧長さＡＡＬに対応する。静止基準領域である第１及び第２の円弧領域１４６ｂ，１４６ｃは、歯車１４６及び基準点１４６ａが共通軸ＣＡＸを中心として回転するときに回転せず、第１のポテンショメータ５００の抵抗要素５０５の静止円弧長さＡＬ及び間隙５１１の追加的円弧長さＡＡＬとの固定された等位関係を維持している。

【0042】

歯車１４６が第１の回転方向において共通歯車軸ＣＡＸを中心として回転すると、これに応じて、基準点１４６ａが、歯車１４６の一回転ごとに共通歯車軸ＣＡＸを中心とする角回転経路ＡＲ（すなわち、円弧回転経路）に沿って第１の円弧領域１４６ｂ及び第２の円弧領域１４６ｃを通って回転する。従って、歯車１４６が共通歯車軸ＣＡＸを中心として第１の回転方向に３６０°回転すると、歯車１４６の第１の回転方向における相対的な回転量に依存して、基準点１４６ａは、常に第１の円弧領域１４６ｂ又は第２の円弧領域１４６ｃのいずれかに位置する。

【0043】

図７Ａを最初に参照すると、歯車１４６は、第１のポテンショメータ５００のワイパーアーム５０８が抵抗要素５０５と端子部分５０３との交点に位置するように、位置決めされている。同時に、第２のポテンショメータ５０１のワイパーアーム５０８は、抵抗要素５０５上の第１及び第２の端子部分５０３，５０４間の点に位置決めされている。この位置において、基準点１４６ａは、歯車１４６の第１の円弧領域１４６ｂ内にあり、両方のワイパーアーム５０８は、それぞれの抵抗要素５０５への電気接続によって、出力信号を第３の端子部分５０６を通して制御器７８に対して生成する。しかしながら、（ポテンショメータ５００，５０１のそれぞれにおける第１の端子部分５０３を通って供給される第１の基準信号が同じであると仮定すると）、それぞれの出力信号の大きさは、ポテンショメータ５００，５０１の第１及び第２の端子部分５０３，５０４に対するそれぞれのワイパーアーム５０８の位置決めに起因して、互いに異なる。

【0044】

図７Ｂにおいて、歯車１４６は、第１のポテンショメータ５００のワイパーアーム５０８が抵抗要素５０５と第２の端子部分５０４との交点に位置決めされるように、かつ第２のポテンショメータのワイパーアーム５０８が図７Ａにおけるよりも第１の端子部分５０３の近くに位置決めされるように、回転されている。この位置では、基準点１４６ａは、依然として歯車１４６の第１の円弧領域１４６ｂ内にある（但し、この位置は、図７Ａの位置と異なる相対位置である）。この場合、両方のワイパーアーム５０８は、それぞれの抵抗要素への電気接続によって、出力信号を第３の端子部分５０６を通して制御器７８に対して生成する。しかしながら、それぞれの出力信号の大きさは、図７Ａにおけるそれぞれの出力信号の大きさと異なっている。

【0045】

図７Ｃにおいて、歯車１４６は、第１のポテンショメータ５００のワイパーアーム５０８が間隙５１１内に位置決めされるように及び第２のポテンショメータ５０１のワイパーアーム５０８が第１及び第２の端子部分５０３，５０４間の中央に近い位置において抵抗要素５０５に沿うように、回転されている。この位置において、基準点１４６ａは、歯車１４６の第２の円弧領域１４６ｃ内にあり、第２のポテンショメータ５０１のワイパーアーム５０８のみが出力信号を第３の端子部分５０６を通して制御器７８に対して生成する。しかしながら、それぞれの出力信号の大きさは、図７Ａ及び図７Ｂにおけるそれぞれの出力信号の大きさと異なっている。さらに、第１のポテンショメータ５００の出力信号は、中断されている。なぜならば、ワイパーアーム５０８と抵抗要素５０５０との間に電気接触が存在せず、その結果、高い抵抗（メガオーム抵抗）をもたらすオープン浮遊状態を生じているからである。従って、制御器７８は、第２のポテンショメータ５０１からの出力信号のみを受信し、（第１のポテンショメータ５００からどのような信号も受信しないか又は中断信号を受信する）。

【0046】

図示されないが、歯車１４６が第２のポテンショメータ５０１のワイパーアーム５０８が間隙５１１内（すなわち、図７Ａ－図７Ｃの紙面に沿って端子部分５０３，５０４間）に位置するように回転すると、第１のポテンショメータ５００のワイパーアーム５０８は、抵抗要素５０５に沿って第１及び第２の端子部分５０３，５０４間の略中央に位置し、基準点１４６ａは、第１の円弧領域１４６ｂ内に位置する。この場合、第２のポテンショメータ５０１の出力信号は中断される。なぜならば、ワイパーアーム５０８と抵抗要素５０５との間に電気接触が存在しないからである。従って、制御器７８は、第1の端子部分５０３を通して供給される第１の基準信号の略半分の出力信号のみを第１のポテンショメータ５００から受信し、（第２のポテンショメータ５０１からどのような信号も受信しないか又は中断信号を受信する）。

【0047】

図７Ａ－図７Ｃに示されるように、歯車１４６が３６０°回転するときに基準点１４６ａがどの位置にあっても、それぞれのポテンショメータ５００，５０１におけるワイパーアーム５０８の少なくとも１つは、その該当する抵抗要素５０５に電気接続される。従って、基準点がどの位置にあっても、該当する出力信号が生成され、制御器７８に送信され、この出力信号を用いて、以下にさらに詳細に説明するように、ドリルビットによって形成された処置対象物の穿孔の相対深さを決定することができる。

【0048】

さらに、図７Ａ－図７Ｃは、基準点１４６ａが第１の円弧領域１４６ｂ内にあるとき、第１の円弧領域１４６ｂ内のその相対位置に関わらず、第１のポテンショメータ５００のワイパーアーム５０８がその該当する抵抗要素５０５と電気接触することを裏付けている。また、図７Ａ－図７Ｃは、基準点１４６ａが第２の円弧領域１４６ｃ内にあるとき、第２の円弧領域１４６ｃ内のその相対位置に関わらず、第２のポテンショメータ５０１のワイパーアーム５０８がその該当する抵抗要素５０５と電気接触することを裏付けている。換言すれば、図７Ａ－図７Ｃの構成では、１対のポテンショメータ５００，５０１における少なくとも１つのワイパーアーム５０８は、基準点１４６ａが第１の円弧領域１４６ｂ又は第２の円弧領域１４６ｃのいずれに位置しているかに関わらず、常にその該当する抵抗要素５０５と接触する。

【0049】

図８において、第２のポテンショメータ５０１の本体部分５０２は、第１のポテンショメータ５００の本体部分５０２に対して（図７Ａ－図７Ｃにおける１８０°と違って）９０°回転している。図７Ａ－図７Ｃの構成と同様、第１のポテンショメータ５００に対する第２のポテンショメータ５０１の回転量は、第２のポテンショメータ５０１の間隙５１１が第１のポテンショメータ５００の間隙５１１と真っすぐに並ばないことを確実にするのに十分である。

【0050】

従って、ここに記載される実施形態に示されるように、それぞれの抵抗要素５０５を回転方向に位置ずれさせるこの重合せ効果を達成するために、ポテンショメータ５００，５０１は、ハウジング部分１３８に連結されたそれらの本体部分５０２が第２のポテンショメータ５０１の間隙５１１が第１のポテンショメータ５００の間隙５１１と真っすぐに並ばないことを確実にするのに十分回転方向に位置ずれするように、歯車シャフト１４７に連結されている。換言すれば、もし第１及び第２のポテンショメータ５００，５０１のそれぞれの抵抗要素５０５の円弧長さＡＬが１１πｒ／６（従って、間隙５１１がπｒ／６）ならば、共通歯車軸ＣＡＸを中心とする（πｒ／６から１１πｒ／６の範囲に関連する）３０°から３３０°の範囲内における第２のポテンショメータ５０１の本体部分５０２の回転位置決めよって、第１及び第２のポテンショメータ５００，５０１のそれぞれの間隙５１１がｚ方向から見たときに互いに重ならないことが確実になる。

【0051】

換言すれば、図７及び図８は、互いに１８０°及び９０°回転方向に位置ずれした対のポテンショメータ５００，５０１のそれぞれの本体部分５０２を示しているが、ポテンショメータ５００，５０１の他の回転方向における位置ずれも考えられる。具体的には、対のポテンショメータ５００，５０１のそれぞれの本体部分５０２を共通歯車軸ＣＡＸを中心として３０°から３３０°の範囲内の任意の角度だけ位置ずれさせ、それぞれの本体部分５０２をこの姿勢に固定することによって、歯車１４６の基準点１４６ａにおける全ての相対位置にて（互いに連携して回転する）ワイパーアーム５０８の少なくとも１つがその該当する抵抗要素５０５に接触することが確実になる。換言すれば、図７及び図８に示される２つの実施形態によって代表される前述の対になった２つのポテンショメータ５００，５０１を用いることによって、対のポテンショメータ５００，５０１の少なくとも１つは、ポテンショメータ５００，５０１のワイパーアーム５０８の回転位置決めに関わらず、常に非浮遊状態にあり、これによって、以下に示す方法によって穿孔深さを決定するために制御器７８によって用いられる有効測定値をもたらすことが可能である。もちろん、３つ以上のポテンショメータをこのように用いることも可能である。

【0052】

次に、図９及び図１０を参照すると、前述したようにドリル装置６０のドリルビット６６によって形成された処置対象物の穿孔深さを決定する方法も提供される。概して、図９に示されるように、穿孔深さを決定するための論理７００は、３つの基本ステップを含んでいる。最初、ステップ７０２において、ドリル装置６０が処置対象物に対して位置決めされる。具体的には、ドリル装置６０は、ドリルビット６６の遠位端部１８０の切削チップ部分７９が処置対象物に対して配置されるように、位置決めされる。次に、ステップ７０４において、ドリル装置６０が作動され、ドリルビット６６の切削チップ部分７０を処置対象物内に前進させ、穿孔深さを有する孔又は穴を形成する。ステップ７０４の一部として、制御器７８は、電源に指示し、（典型的には基準電圧の形態にある）第１の基準信号を第1の端子部分５０３を通してポテンショメータ５００，５０１のそれぞれにおける抵抗要素５０５のそれぞれに送信させる。最終的に、ステップ７０６において、ステップ７０４中にハウジングに対するプローブの全移動量を決定することによって、穿孔深さが制御器７８によって決定される。ステップ７０６の決定は、ドリル装置６０による穿孔の終了後に行われてもよいし、又は穿孔中の任意の時点で行われてもよく、後者の場合、瞬間的な穿孔深さが決定され、連続的に更新されることになる。

【0053】

図１０では、ステップ７０６の論理の細部についてさらに詳細に説明する。最初、ステップ７０８において、制御器７８は、場合によっては、ドリル装置６０を作動させる前記ステップの前に、歯車１４６の基準点１４６ａの初期の又は第１の回転位置を決定する。具体的には、歯車１４６の基準点１４６ａの初期の回転位置は、ステップ７０４においてドリル装置６０が作動される前に、ステップ７０２においてドリル装置６０が処置対象物に対して位置決めされたときに、少なくとも２つのワイパーアーム５０８のそれぞれにおける位置決めに基づいて決定される。この位置において、各初期信号が少なくとも２つのワイパーアーム５０８のうち少なくとも１つから生成される。各信号は、抵抗要素５０５上へのワイパーアーム５０８の位置決めに対応し、送給された第１の基準信号の関数として換算される。制御器７８は、各初期信号を受信し、受信した各初期信号に基づき、歯車１４６の基準点１４６ａの初期位置を決定する。基準点の初期位置の決定を助長するために、制御器７８のメモリは、歯車１４６の大きさに関して記憶された情報を含むと共に、受信した初期入力信号の大きさを解釈して受信した初期入力信号の大きさに対応する歯車１４６の基準点１４６ａの相対位置を識別することができる予め記憶されたアルゴリズムを含んでいる。

【0054】

ステップ７１０において、制御器７８は、ドリル装置を作動させる前記ステップ中又は後に、少なくとも２つのポテンショメータ５００，５０１によって、共通歯車軸ＣＡＸを中心とする単一の回転方向における歯車１４６の全回転の数を決定する。

【0055】

さらに具体的には、制御器７８は、ステップ７１０中にポテンショメータ５００，５０１の一方又は両方のワイパーアーム５０８から生成された明らかに別の中断信号の数を決定する。各中断信号は、歯車１４６が単一の回転方向に回転し、歯車１４６の基準点１４６ａが第２の円弧領域１４６ｃ内に入り、これによって、ポテンショメータ５００，５０１の該当する一方又は両方（典型的には、第１のポテンショメータ５００）のワイパーアーム５０８が間隙５１１内に位置したときに生じる。歯車１４６が単一の回転方向においてさらに回転し、ワイパーアーム５０８が、共通歯車軸ＣＡＸを中心とするして回転する方向に依存して、第１の端子部分５０３又は第２の端子部分５０４に対応する位置において抵抗要素５０５と接触し始めるときに、該中断信号が終了する。

【0056】

ステップ７１２において、ステップ７０４の後又はステップ７０４中の任意の時点において、制御器７８は、歯車１４６の基準点１４６ａの最終の又は第２の回転位置を決定する。具体的には、歯車１４６の基準点１４６ａにおける最終の回転位置は、ドリル装置の作動が終了した後における少なくとも２つのワイパーアーム５０８のそれぞれにおける位置決めに依存して決定される。この位置において、最終の又は第２の各信号が、少なくとも２つのワイパーアーム５０８のうち少なくとも１つによって生成される。各信号は、抵抗要素５０５上のワイパーアームの位置決めに対応し、送信された第１の基準信号の関数として換算される。制御器７８は、最終の又は第２の信号を受信し、制御器７８のメモリ内に記憶されたアルゴリズムを利用し、受信した最終の又は第２の信号に基づき、歯車１４６の基準点１４６ａの最終位置を決定する。

【0057】

ステップ７１４において、制御器７８は、ステップ７１０の前記決定された初期の回転位置又は第１の回転位置と、ステップ７１２の前記決定された最終の回転位置又は第２の回転位置との間における歯車１４６の基準点１４６ａにおける回転位置の変化を決定する。さらに具体的には、制御器７８は、受信した初期の信号又は第１の信号と受信した最終の信号又は第２の信号とを比較し、制御器７８のメモリ内に記憶されたアルゴリズムを用いて、比較された信号に基づき位置の変化を計算する。

【0058】

最終的に、ステップ７１６において、制御器７８は、ステップ７１２中に生じた歯車１４６の決定された全回転の数及び決定されたステップ７１４における歯車１４６の基準点１４６ａの決定された回転位置の変化から、穿孔深さを決定する。さらに具体的には、制御器７８は、メモリ内に記憶されたアルゴリズムを利用し、決定された中断信号の数及び歯車１４６の基準点１４６ａの決定された回転位置の変化に基づき、ハウジング１３０に対するプローブ１００の相対的な移動量を計算し、決定された相対的な移動量に基づき穿孔深さをさらに計算する。ステップ７１６の一部として、制御器７８は、出力信号をディスプレイ１４８に送信し、ドリル装置６０のオペレータによって見える穿孔深さに対応する測定値をディスプレイ１４８上に表示するとよい。

【0059】

図１０における論理７００のステップのそれぞれにおいて、制御器７８は、任意の単一の受信した初期信号及び任意の単一の受信した最終信号に基づき、又は両方の受信した初期信号又は両方の受信した最終信号に基づき（すなわち、ワイパーアーム５０８の両方が基準点１４６ａの初期位置及び最終位置に対応するそれぞれの抵抗要素５０５に接触したとき、受信した組み合わせ初期信号又は受信した組み合わせ最終信号に基づき）、歯車１４６の基準点１４６ａの初期の又は第1の位置及び最終の又は第２の位置を決定し、これによって、歯車１４６の基準点１４６ａの初期位置及び最終位置を決定するように構成されてもよい。

【0060】

さらなる実施形態では、制御器７８は、ステップ７１０中にポテンショメータ５００，５０１のそれぞれから受信した生成信号を連続的に処理し、歯車１４６の基準点１４６の位置を連続的に決定するように構成されている。これに関して、制御器７８は、ポテンショメータ５００又は５０１の1つから受信した信号を当初の信号として利用し、歯車１４６の基準点１４６ａの相対位置を連続的に決定し、当初の信号が中断状態にあるとき（すなわち、ポテンショメータ５００又は５１１の該当する１つのワイパーアーム５０８が間隙５１１内に位置したとき）、ポテンショメータ５００又は５０１の第２のものから受信した信号のみを利用するとよい。

【0061】

さらに、制御器７８は、ポテンショメータ５００又は５０１の１つから受信した中断信号の数に基づき歯車１４６の全回転の数を決定するように構成されてもよいし、又はポテンショメータ５００，５０１の両方から受信した中断信号の数に基づき歯車１４６の全回転の数を決定するように構成されてもよい。

【0062】

さらなる実施形態では、図７及び図８に示されるようなｚ方向に重ね合わされた１対のポテンショメータ５００，５０１を有する構成と対照的に、ポテンショメータ５００，５０１は、ｘ方向において左右に配置されてもよい。この場合、例えば、追加的な（図示されない）歯車が歯車１４６に螺合されるとよい。次いで、追加的な歯車の歯車シャフトが第２のポテンショメータ５０１のロータ部分３０７に連結されるとよい。歯車１４６の回転によって追加的な歯車が回転し、第１及び第２のポテンショメータ５００，５０１の両方のワイパーアーム５０８が前述したように回転する。前述した図７及び図８の実施形態と同様の方法によって、第２のポテンショメータ５０１の本体部分５０２を位置決めすることによって、両方のワイパーアーム５０８の少なくとも１つが、常にその該当する抵抗要素５０５と接触する。

【0063】

本明細書に記載される外科用システム６０は、単一ポテンショメータを利用する外科用ドリル装置の欠点に対処しながら、ドリル装置のドリルビット６６によって形成された処置対象物の穿孔深さを正確に測定する方法を提供する。具体的には、ワイパーアームの少なくとも１つが歯車の基準点の位置に関わらずその該当する抵抗要素と接触するように構成された少なくとも２つのポテンショメータを利用することによって、浮遊状態を回避することができる。さらにまた、少なくとも１つの追加的なポテンショメータを組み入れることによって、歯車の直径を増大させることなく、歯車及び連結された単一回転ポテンショメータがワイパーアームが間隙内に位置するように回転しないことを確実なものとすることが可能になる。これは、ドリル装置に対する望ましくない大きさ及びドリル加工中の外科医の視野を妨げる可能性に関する単一ポテンショメータを有する外科用ドリル装置のさらなる欠点を解消することになる。

【0064】

本明細書に記載されるシステムは、非外科用途、例えば、組織以外の加工対象物、例えば、木材、金属、又はプラスチックの穿孔に用いられてもよいことを理解されたい。加えて、このシステムは、ドリルビット以外のエンドエフェクタと共に用いられてもよいことを理解されたい。

【0065】

以上、いくつかの構成について検討してきた。しかしながら、本明細書において検討した構成は、排他的であることを意図するものではなく、又は開示内容をどのような特定の形態に制限することも意図するものでもない。他の具体的な構成も考えられる。例えば、本明細書において、トランスデューサアセンブリにおける少なくとも２つのポテンショメータの使用に関して、ポテンショメータの第１のものが歯車の第２の円弧領域内の基準点を検出することができず、第２のポテンショメータが第２の円弧領域内の基準点を検出する構成が記載されているが、１対のポテンショメータ以外の追加的なポテンショメータを利用し、少なくとも１つのポテンショメータが第１及び第２の円弧領域内の全ての位置において歯車の基準点の回転位置を検出することができるようになっていてもよい。さらに、前述の複数のポテンショメータ又は回転センサ機器は、代表的に同一形式であるが、異なる形式又は異なる寸法の複数のポテンショメータ又は回転センサ機器が利用されてもよい。さらにまた、外科用ドリル装置に配置される他の形式のセンサ機器、例えば、測定精度を高めることができるホールセンサ等が、本明細書に記載される回転センサと連携して利用されてもよい。さらにまた、別々の歯車が独立してプローブに連結されることも考えられる。この場合、別々の歯車のそれぞれが１つ以上のポテンショメータに連結され、前述の回転センサ機器の構成に従って穿孔深さ及びハウジングに対する各プローブ位置の正確な測定を確実なものとするように構成されることも考えられる。さらにまた、前述のトランスデューサアセンブリの構成は、取り外し可能な測定モジュールに関して具体的に示されているが、歯車及びセンサ機器を備えるトランスデューサアセンブリが外科用ドリル装置の取り外し不能な部分に設けられることも考えられる。

【0066】

用いられてきた専門用語は、制限するためではなくむしろ説明するためであることが意図されている。上記の示唆に照らして多くの修正及び変更が可能であり、本開示は、具体的に記載される以外の方法によって実施されてもよい。

【0067】

用語「include」、「includes」、及び「including」（含む、有する）は、用語「comprise」、「comprises」、及び「comprising」（備える）と同じ意味を有することをさらに理解されたい。また、「第１の（first）」、「第２の（second）」、「第３の（third）」等の用語は、本明細書では明瞭さ及び一貫性を非制限的に例示する目的からいくつかの構造的特徴部及び構成部品を識別するために用いられることを理解されたい。

【0068】

本開示は、独立請求項において定義されることが意図され、具体的な特徴は、従属請求項に開示され、１つの独立請求項に従属する請求項の主題は、他の独立請求項と関連して実施されてもよい。

【0069】

また、本開示は、以下の条項を含んでおり、独立条項に開示される具体的な特徴は、上記の構成及び図面を参照して詳細に記載されたのと同じように具体的に実施されるとよい。

【0070】

［条項Ｉ］
外科器具に離脱可能に取り付けられるように構成された測定モジュールであって、
ハウジングと、
測定挿管と、
前記測定挿管に連結されて前記ハウジングに対する前記プローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成された歯車を備えるトランスデューサアセンブリであって、前記歯車が、前記歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、前記角回転経路が、第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、前記第１の円弧領域が、前記第２の円弧領域から離れている、トランスデューサアセンブリと、
少なくとも２つのポテンショメータから構成されるトランスデューサであって、前記少なくとも２つのポテンショメータのそれぞれが前記歯車に連結されている、トランスデューサと
を備え、
前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第１のポテンショメータは、前記第１の円弧領域内の基準点における回転位置を検出するように構成され、前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第２のポテンショメータは、少なくとも前記第２の円弧領域内の基準点における前記回転位置を検出するように構成され、前記第１の回転センサは、前記第２の円弧領域内の基準点を検出することができないようになっている、測定モジュール。
［条項ＩＩ］
外科器具に離脱可能に取り付けられるように構成された測定モジュールであって、
ハウジングと、
測定挿管と、
トランスデューサアセンブリであって、
前記測定挿管に連結され、前記ハウジングに対する前記測定挿管の移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成された歯車であって、歯車が、前記歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、前記角回転経路が第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、前記第１の円弧領域が前記第２の円弧領域から離れている、歯車と、
少なくとも２つの回転センサ機器から構成されるトランスデューサであって、前記少なくとも２つの回転センサ機器のそれぞれが、前記歯車に対して回転可能に固定されている、トランスデューサと
を備え、
第１の回転センサ機器が、前記第１の円弧領域内の基準点における回転位置を検出するように構成され、第２のセンサ機器は、前記第２の円弧領域内の基準点における前記回転位置を検出するように構成され、前記第１の回転センサ機器が、前記第２の円弧領域内の基準点を検出することができないようになっており、前記少なくとも２つの回転センサ機器が、それぞれ、前記第1及び第２の円弧領域のそれぞれにおける前記基準点の検出された回転位置に対応する出力信号を独立して生成するように構成されている、トランスデューサアセンブリと、
独立して生成された複数の前記出力信号のそれぞれを受信し、前記独立して生成された複数の出力信号のそれぞれに基づいて、ドリルビットによって形成された組織の穿孔の深さを決定するように構成されている制御器と
を備えている測定モジュール。
［条項ＩＩＩ］
プローブ及びハウジングを有する外科用工具と共に用いられるトランスデューサアセンブリであって、
前記プローブに連結され、前記ハウジングに対する前記プローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成された歯車であって、歯車が、前記歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、前記角回転経路が第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、前記第１の円弧領域が前記第２の円弧領域から離れている、歯車と、
少なくとも２つのポテンショメータから構成されるトランスデューサであって、前記少なくとも２つのポテンショメータのそれぞれが前記歯車に連結されている、トランスデューサと
を備え、
前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第１のポテンショメータは、前記第１の円弧領域内の基準点における回転位置を検出するように構成され、前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第２のポテンショメータは、少なくとも前記第２の円弧領域内の基準点における前記回転位置を検出するように構成され、前記第１のポテンショメータが、前記第２の円弧領域内の基準点を検出することができないようになっている、トランスデューサアセンブリ。

【0071】

［実施形態例１］
ドリルビットを作動させるように構成される外科用ドリル装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジングに移動可能に取り付けられたプローブであって、処置対象物に対応して配置されるように構成されたプローブと、
トランスデューサアセンブリであって、
前記プローブに連結され、前記ハウジングに対する前記プローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成された歯車であって、歯車が、前記歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、前記角回転経路が第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、前記第１の円弧領域が前記第２の円弧領域から離れている、歯車と、
少なくとも２つのポテンショメータから構成されるトランスデューサであって、前記少なくとも２つのポテンショメータのそれぞれが前記歯車に連結されている、トランスデューサと
を備え、
前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第１のポテンショメータが、前記第１の円弧領域内の基準点における回転位置を検出するように構成され、前記少なくとも２つのポテンショメータのうち第２のポテンショメータが、少なくとも前記第２の円弧領域内の基準点における回転位置を検出するように構成され、前記第１のポテンショメータが、前記第２の円弧領域内の基準点を検出できないようになっている、トランスデューサアセンブリと
を備えている外科用ドリル装置。
［実施形態例２］
前記少なくとも２つのポテンショメータが、前記第１及び第２の円弧領域のそれぞれにおける前記基準点の検出された回転位置に対応する出力信号を独立して生成するように構成されている、実施形態例１に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例３］
前記ポテンショメータのそれぞれに連結された制御器をさらに備え、
前記制御器は、独立して生成された複数の前記出力信号のそれぞれを受信し、前記独立して生成された複数の出力信号のそれぞれに基づいて、前記ハウジングに対する前記プローブの移動量を決定するように構成されている、実施形態例２に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例４］
ディスプレイをさらに備え、
前記制御器が、前記決定された穿孔深さに対応する穿孔深さ信号であって、前記ディスプレイによって受信される穿孔深さ信号を生成するように構成され、
前記穿孔深さ信号は、ユーザーが見ることができるように前記ディスプレイ上に表示される、実施形態例３に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例５］
前記少なくとも２つのポテンショメータのそれぞれは、
抵抗要素に電気接続された１対の端子部分を有する本体部分であって、前記１対の端子部分のうち一方の端子部分が、第１の基準信号を受信するように構成され、前記１対の端子部分のうち他方の端子部分が、第２の基準信号に接続され、前記抵抗要素が、前記１対の端子部分間の円弧長さを画定する円弧形状を有し、前記１対の端子部分が、追加的な円弧長さを画定する間隙によって互いに離れている、本体部分と、
前記本体部分内に連結されると共に前記歯車に連結されたロータ部分であって、ロータ部分が、前記本体部分の第３の端子部分に電気接続されたワイパーアームを備え、前記歯車の歯車軸を中心とする前記回転方向における回転によって、前記ワイパーアームのそれぞれが前記歯車軸を中心として前記回転方向に回転する、ロータ部分と
を備え、
各抵抗要素の円弧長さに沿った前記少なくとも２つのポテンショメータにおける前記ワイパーアームのそれぞれの位置決めによって、各出力信号が前記第３の端子部分に生成され、各出力信号が、各抵抗要素の円弧長さに沿ったその相対的な位置決めに対応し、前記受信した第１の基準信号に関して換算され、
前記間隙内への前記少なくとも２つのポテンショメータにおける前記ワイパーアームのそれぞれの位置決めによって、中断信号が生成され、
前記少なくとも２つのポテンショメータにおける前記ワイパーアームのうち少なくとも１つワイパーアームは、前記歯車が前記歯車軸を中心として３６０°回転するときに、前記歯車の基準点における複数の回転位置のうち取り得る回転位置の１つずつに応じて前記円弧長さに沿ってその各抵抗要素に接続するように位置決めされるようになっている、実施形態例１～５のいずれか一項に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例６］
各ポテンショメータに連結された制御器をさらに備え、
前記制御器が、前記独立して生成された各出力信号のを受信し、前記独立して生成された各出力信号に基づいて、前記ドリルビットによって形成された組織の前記穿孔の深さを決定するように構成されている、実施形態例５に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例７］
各ポテンショメータにおける前記本体部分上の抵抗要素の円弧長さは、１１πｒ／６以下となっており、
ｒが、前記少なくとも２つのワイパーアームのそれぞれにおける半径長さとなっている、実施形態例５又は６に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例８］
前記少なくとも２つのポテンショメータのうち１つのポテンショメータにおける前記本体部分が、前記少なくとも２つのポテンショメータのうち他の１つのポテンショメータにおける前記本体部分に対して前記歯車軸を中心として０°よりも大きく３６０°よりも小さな角度にて回転している、実施形態例５～７のいずれか一項に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例９］
前記少なくとも２つのポテンショメータのうち１つのポテンショメータにおける前記本体部分が、前記少なくとも２つのポテンショメータのうち他の１つのポテンショメータにおける前記本体部分に対して前記歯車軸を中心として３０°から３３０°の範囲内の角度にて回転している、実施形態例５～８のいずれか一項に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例１０］
前記少なくとも２つのポテンショメータのうち１つのポテンショメータにおける前記本体部分は、前記少なくとも２つのポテンショメータのうち他の１つのポテンショメータにおける前記本体部分に対して前記歯車軸を中心として１８０°回転している、実施形態例５～９のいずれか一項に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例１１］
前記少なくとも２つのワイパーアームのうち少なくとも２つのポテンショメータが、前記歯車の基準点における複数の回転位置のうち少なくとも１つの回転位置にて各抵抗要素に電気接続されるように位置決めされる、実施形態例５～１０のいずれか一項に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例１２］
前記少なくとも２つのワイパーアームのうち少なくとも２つのポテンショメータが、前記歯車の基準点における複数の回転位置のうち少なくとも１つの回転位置にて各抵抗要素に電気接続されるように位置決めされ、
前記接続された各ワイパーアームが、各出力信号を生成し、各出力信号が、各抵抗要素の円弧長さに沿ったその相対的な位置決めに対応し、前記受信した第１の基準信号に関して換算され、
前記制御器が、前記生成された各出力信号を受信しかつ組み合わせ、前記受信しかつ組み合わせた各出力信号に基づいて、前記ハウジングに対する前記プローブの移動量を決定するように構成されている、実施形態例６に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例１３］
前記接続された各ワイパーアームが、各出力信号を生成し、各出力信号が、各抵抗要素の円弧長さに沿ったその相対的な位置決めに対応し、かつ前記受信した第１の基準信号に対応し、
前記制御器が、前記生成された複数の出力信号を受信し、前記生成された複数の出力信号のうち１つの生成された出力信号を選択し、前記生成された出力信号のうち前記１つの生成された出力信号に基づいて、前記ハウジングに対する前記プローブの移動量を決定するように構成されている、実施形態例１２に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例１４］
前記少なくとも２つのポテンショメータのうち１つのポテンショメータにおける前記ワイパーアームがその抵抗要素に接続されるように位置決めされたときに、前記制御器は、前記少なくとも２つのポテンショメータのうち前記１つのポテンショメータから前記生成された対応する出力電圧信号を受信し、前記生成された対応する出力信号に基づいて、前記ハウジングに対する前記プローブの移動量を決定するように構成されている、実施形態例６に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例１５］
前記制御器は、前記歯車軸を中心として前記回転方向に回転する前記歯車における複数の全回転の数を決定するようにさらに構成され、
各全回転は、前記ハウジングに対する前記プローブの所定の移動量に対応し、
前記制御器は、前記生成された対応する各出力信号、前記生成された各中断信号、及び前記決定された複数の全回転の数に基づいて、前記ハウジングに対する前記プローブの全移動量を決定するように構成されている、実施形態例３に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例１６］
前記制御器は、前記歯車軸を中心として前記回転方向に回転する前記歯車における複数の全回転の数を決定するようにさらに構成され、
各全回転は、前記ハウジングに対する前記プローブの所定の移動量に対応しており、
前記制御器は、前記生成された対応する各出力信号、前記生成された各中断信号、及び前記決定された複数の全回転の数に基づいて、前記ハウジングに対する前記プローブの全移動量を決定するように構成されている、実施形態例６に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例１７］
前記ハウジング内に配置された連結アセンブリであって、前記ドリルビットを離脱可能に連結するように構成された連結アセンブリをさらに備えている実施形態例１～１６のいずれか一項に記載の外科用ドリル装置。
［実施形態例１８］
ドリル装置に取り付けられたドリルビットによって形成された処置対象物の穿孔深さを決定するの方法であって、前記ドリル装置が、
ハウジングと、
前記ハウジングに連結されたプローブと、
前記プローブに連結された歯車と、前記歯車に連結された少なくとも２つの回転センサ機器から構成されるトランスデューサとを備えるトランスデューサアセンブリと
を備えている、方法において、
前記歯車における第１の回転位置を決定するステップと、
前記決定された第１の回転位置から歯車軸を中心とする単一の回転方向における前記歯車における複数の全回転の数を決定するステップであって、各全回転が、前記ハウジングに対する前記プローブの所定の移動量に対応する、ステップと、
前記歯車における第２の回転位置を決定するステップであって、前記決定された第２の回転位置が、前記決定された第１の回転位置と同じか又は異なっている、ステップと、
前記決定された第１及び第２の回転位置と、前記歯車の前記決定された複数の全回転の数とから前記ハウジングに対する前記プローブの移動量を決定するステップと
を含む方法。
［実施形態例１９］
前記ドリル装置はまた、前記トランスデューサアセンブリに連結された制御器を備え、
前記方法は、前記ハウジングに対する前記プローブの前記決定された移動量に対応する穿孔深さ信号を前記制御器によって生成するステップをさらに含む、実施形態例１８に記載の方法。
［実施形態例２０］
前記ドリル装置はまた、前記制御器に連結されたディスプレイを備え、
前記方法は、前記生成された穿孔深さ信号を前記ディスプレイ上に表示するステップをさらに含む、実施形態例１９に記載の方法。
［実施形態例２１］
前記少なくとも２つの回転センサ機器のそれぞれが、ポテンショメータから構成され、
複数の前記ポテンショメータのそれぞれが、
抵抗要素に接続された１対の端子部分を有する本体部分であって、前記１対の端子部分のうち一方の端子部分が、第１の基準信号を受信するように構成され、前記１対の端子部分のうち他方の端子部分が、第２の基準信号に接続され、前記抵抗要素が、前記１対の端子部分間の円弧長さを画定する円弧形状を有し、前記１対の端子部分が、追加的な円弧長さを画定する間隙によって互いに離れている、本体部分と、
前記本体部分内に連結されると共に前記歯車に連結されたロータ部分であって、ロータ部分が、第３の端子部分に接続されたワイパーアームを備え、前記歯車の歯車軸を中心とする前記単一の回転方向における回転によって、複数の前記ワイパーアームのそれぞれが前記歯車軸を中心として前記単一の回転方向に回転するようになっている、ロータ部分と
を備え、
各抵抗要素の円弧長さに沿った各ワイパーアームの位置決めによって、各出力信号が前記第３の端子部分に生成され、各出力信号は、各抵抗要素の円弧長さに沿ったその相対的な位置決めに対応し、かつ前記受信した第１の基準信号に対応し、
前記間隙内への各ワイパーアームの位置決めによって、中断信号が生成され、
前記複数のワイパーアームのうち少なくとも１つのワイパーアームは、前記歯車が前記歯車軸を中心として前記第１の回転方向に３６０°回転するときに、前記歯車における複数の回転位置のうち取り得る回転位置の１つずつに応じて前記円弧長さに沿ってその各抵抗要素に接続するように位置決めされる、実施形態例１９又は２０に記載の方法。
［実施形態例２２］
前記ハウジングに対する前記プローブの全移動量を決定する前記ステップは、
前記１対の端子部分のうち前記一方の端子部分に前記第１の基準信号を供給するステップと、
前記ドリル装置が前記処置対象物に対して位置決めされた後で前記ドリル装置を作動させるステップの前に、前記歯車の初期回転位置に対応する各初期信号を前記少なくとも２つのワイパーアームのそれぞれから生成させるステップと、
前記生成された各初期信号を前記制御器に送信するステップと、
前記ドリル装置を作動させる前記ステップの後、前記歯車の最終回転位置に対応する前記少なくとも２つのワイパーアームのそれぞれにおける最終位置決めを決定するステップと、
前記ドリル装置を作動させる前記ステップの後、前記少なくとも２つのワイパーアームのそれぞれにおける前記決定された最終位置決めに対応する各最終信号を前記少なくとも２つのワイパーアームのそれぞれから生成させるステップと、
前記ドリル装置を作動させる前記ステップ中、前記少なくとも２つのワイパーアームのうち１つのワイパーアームから生成される明らかに別の中断信号の数を決定するステップと、
前記決定された明らかに別の中断信号の数に対応する追加的な信号を生成し、前記制御器に送信するステップと、
前記生成された各初期信号、前記生成された各最終信号、及び前記生成された追加的な信号を前記制御器によって処理するステップと、
前記処理された各初期信号、前記処理された各最終信号、及び前記処理された追加的な信号に対応する穿孔深さ信号を前記制御器によって生成するステップと
を含む実施形態例２１に記載の方法。
［実施形態例２３］
ドリルビットを作動させるように構成される外科用ドリル装置であって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された連結アセンブリであって、前記ドリルビットを離脱可能に連結するように構成される連結アセンブリと、
前記ハウジングに移動可能に取り付けられるプローブであって、組織に対応して配置されるように構成されたプローブと、
トラスデュ―サアセンブリであって、
前記プローブに連結され、前記ハウジングに対する前記プローブの移動時に歯車軸を中心として３６０°を超えて回転するように構成された歯車であって、歯車が、前記歯車軸を中心とする角回転経路を有する基準点を有し、前記角回転経路が、第１の円弧領域と第２の円弧領域とに区分けされ、前記第１の円弧領域が前記第２の円弧領域から離れている、歯車と、
少なくとも２つの回転センサ機器から構成されるトランスデューサであって、前記少なくとも２つの回転センサ機器が前記歯車に回転可能に固定されている、トランスデューサと
を備え、
前記第１の回転センサ機器が、前記第１の円弧領域内の基準点における回転位置を検出するように構成され、第２の回転センサ機器が、前記第２の円弧領域内における前記基準点の回転位置を検出するように構成され、前記第１の回転センサ機器が、前記第２の円弧領域内の基準点を検出できないようになっており、前記少なくとも２つの回転センサ機器が、それぞれ、前記第１及び第２の円弧領域のそれぞれの基準点における前記検出された回転位置に対応する出力信号を独立して生成するように構成されている、トランスデューサアセンブリと、
独立して生成された複数の前記出力信号のそれぞれを受信し、前記独立して生成された複数の出力信号のそれぞれに基づいて、前記ドリルビットによって形成された前記組織の穿孔の深さを決定するように構成される制御器と、
を備えている外科用ドリル装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】