知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-02-02
(54)【発明の名称】線形電動外科用ハンマ衝撃工具
(51)【国際特許分類】
A61B 17/92 20060101AFI20240126BHJP
【ＦＩ】
A61B17/92
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023544157
(86)(22)【出願日】2022-01-21
(85)【翻訳文提出日】2023-07-20
(86)【国際出願番号】 US2022013312
(87)【国際公開番号】W WO2022159704
(87)【国際公開日】2022-07-28
(31)【優先権主張番号】63/140,071
(32)【優先日】2021-01-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】502427840
【氏名又は名称】ジンマー，インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100160705
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 健太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100165995
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 寿人
(72)【発明者】
【氏名】アレクサンダー スロカム
(72)【発明者】
【氏名】ニティン ゴヤル
【テーマコード（参考）】
4C160
【Ｆターム（参考）】
4C160LL70
(57)【要約】
本明細書中で開示されているのは、線形電動外科用ハンマ衝撃工具およびその使用方法である。線形電動外科用ハンマ衝撃工具は、ハウジング、スライダ、シャトルおよびモータを含むことができる。ハウジングは、ハウジングの長手方向軸に沿って延在するキャビティを画定し得る。シャトルは、キャビティの内部に位置設定され、ハウジングの長手方向軸に沿って配設され得る。シャトルは、キャビティの内部に位置設定され、ハウジングの長手方向軸に沿って配設され得る。シャトルは第１のカラーセットと第２のカラーセットを含むことができる。モータは、長手方向軸に沿ってスライダを第１の方向および第２の方向に駆動するように構成され得る。第１および第２の方向におけるスライダの運動は、スライダを第１および第２のカラーセットを接触させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
線形電動外科用ハンマ衝撃工具において：長手方向軸に沿って延在するキャビティを画定するハウジングと；
前記キャビティの内部に位置設定され、前記ハウジングの前記長手方向軸に沿って配設されたスライダと；
前記キャビティの内部に位置設定され、前記ハウジングの前記長手方向軸に沿って配設され、第１のカラーセットおよび第２のカラーセットを含むシャトルと；
前記長手方向軸に沿って前記スライダを第１の方向および第２の方向に駆動するように構成されたモータと；
前記シャトルに連結された工具ホルダと；
を含む線形電動外科用ハンマ衝撃工具であって、
前記第１の方向における前記スライダの運動が前記スライダを前記第１のカラーセットと接触させ、前記第２の方向における前記スライダの運動が前記スライダを前記第２のカラーセットと接触させる、線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項2】
前記スライダが、前記スライダの運動中に前記第１および第２のカラーセットを接触させるスライダフランジを含む、請求項１に記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項3】
前記モータが、チューブモータであり、スライダシャフトが前記チューブモータ内を少なくとも部分的に通過している、請求項１ないし２のいずれか１項またはそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項4】
前記シャトルが：シャトルフランジと；
前記シャトルフランジから延在する第１のロッドであって、前記第１および第２のカラーセットからの第１のカラーが取付けられている第１のロッドと；
前記シャトルフランジから延在する第２のロッドであって、前記第１および第２のカラーセットからの第２のカラーが取付けられている第２のロッドと；
を含む、請求項１ないし３のいずれか１項またはそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項5】
前記シャトルが、それを第１の方向に付勢するように構成された付勢要素を含んでいる、請求項１ないし４のいずれか１項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項6】
前記キャビティ内の前記スライダの位置を検出するように配設されたセンサをさらに含む、請求項１ないし５のいずれか１項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項7】
骨質の推定値を決定する動作；および前記骨質の前記推定値に基づいて前記線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させる動作；
を含む動作を行なうように動作可能であるコントローラをさらに含む、請求項１ないし６のいずれか１項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項8】
前記工具ホルダに取付けられた工具の変位を決定する動作；および前記工具の前記変位に基づいて前記線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させる動作；
を含む動作を行なうように動作可能であるコントローラをさらに含む、請求項１ないし７のいずれか１項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項9】
電子機器および前記モータを収容するようにサイズ決定されたキャビティを画定するハンドルをさらに含む、請求項１ないし８のいずれか１項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項10】
前記ハンドルが：前記第１の方向に前記スライダを移動させるように動作可能である第１のトリガと；
前記第２の方向に前記スライダを移動させるように動作可能である第２のトリガと；
を含んでいる、請求項９に記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項11】
線形電動外科用ハンマ衝撃工具において：ハウジング長手方向に沿って延在するキャビティを画定するハウジングと；
前記キャビティの内部に位置設定され、前記ハウジングの前記長手方向軸に沿って配設されたスライダシャフトを含むスライダと；
前記キャビティの内部に位置設定され前記ハウジングの前記長手方向軸に沿って配設されたシャトルであって：
シャトルフランジ、
前記シャトルフランジから延在し、第１のカラーおよび第２のカラーが取付けられている第１のロッド、および
前記シャトルフランジから延在し、第３のカラーおよび第４のカラーが取付けられている第２のロッドであって、前記第１のカラー、前記第２のカラー、前記第３のカラー、および前記第４のカラーが前記スライダのストロークを画定している、第２のロッド、
を含むシャトルと；
前記スライダシャフトを収容するようにサイズ決定された貫通孔を画定し、第１の方向および第２の方向で前記長手方向軸に沿って前記スライダを駆動するように構成されたチューブモータと；
前記シャトルに連結された工具ホルダと；
を含む線形電動外科用ハンマ衝撃工具であって、
前記第１の方向における前記スライダの運動が、前記スライダを前記第１のカラーおよび前記第３のカラーと接触させ、前記第２の方向における前記スライダの運動が前記スライダを前記第２のカラーおよび前記第４のカラーと接触させる、線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項12】
前記シャトルが、それを第１の方向に付勢するように構成された付勢要素を含んでいる、請求項１１に記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項13】
前記ハウジング内の前記スライダの位置を検出するように配設されたセンサをさらに含む、請求項１１ないし１２のいずれか１項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項14】
骨質の推定値を決定する動作；および前記骨質の前記推定値に基づいて前記線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させる動作；
を含む動作を行なうように動作可能であるコントローラをさらに含む、請求項１１ないし１３のいずれか１項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項15】
前記工具ホルダに取付けられた工具の変位を決定する動作；および前記工具の前記変位に基づいて前記線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させる動作；
を含む動作を行なうように動作可能であるコントローラをさらに含む、請求項１１ないし１４のいずれか１項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項16】
電子機器および前記モータを収容するようにサイズ決定されたキャビティを画定するハンドルと；前記第１の方向に前記スライダを移動させるように動作可能である第１のトリガと；
前記第２の方向に前記スライダを移動させるように動作可能である第２のトリガと；
をさらに含む、請求項１１ないし１５のいずれか1項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項17】
プロセッサと；前記プロセッサによって実行された時点で、前記プロセッサに、
骨質の推定値を受信する動作、
外科手術中にフィードバックを受信する動作、
前記骨質の更新された推定値を決定する動作、および
前記骨質の前記更新された推定値に基づいて前記線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させる動作、
を含む動作を行なわせる命令を記憶するメモリと；
を含む線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項18】
前記骨質の前記更新された推定値を決定する動作には、前記線形電動外科用ハンマ衝撃工具の工具ホルダに取付けられた工具の変位を決定する動作が含まれている、請求項１７に記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項19】
前記骨質の前記推定値を受信する動作には、ラスプ対象の骨に関係する患者データを受信する動作が含まれる、請求項１７ないし１８のいずれか１項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【請求項20】
ホール効果センサをさらに含み、前記動作が、前記ホール効果センサから受信した信号に基づいて前記線形電動外科用ハンマ衝撃工具のハウジング内に位置設定されたスライダの位置を決定する動作をさらに含んでいる、請求項１７ないし１９のいずれか１項又はそれらのいずれかの組合せに記載の線形電動外科用ハンマ衝撃工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
優先権主張
本出願は、内容全体が参照により本明細書に組込まれている、２０２１年１月２１日出願の「線形電動ハンマ衝撃工具」なる名称の米国仮特許出願第６３／１４０，０７１号に対する優先権を主張するものである。
本出願は、内容全体が参照により本明細書に組込まれている、２０２１年１月２１日出願の「線形電動ハンマ衝撃工具」なる名称の米国仮特許出願第６３／１４０，０７１号に対する優先権を主張するものである。
【0002】
本開示は、概して、外科用器具およびその使用に関する。より具体的には、本開示は、電動外科用衝撃工具およびその使用方法に関する。
【背景技術】
【0003】
整形外科医は一般に、工具に対して衝撃力を伝達するためにハンマまたは木槌を必要とする骨の切断または彫刻するための工具を使用する。一例としては、股関節インプラントのステムを収容するために大腿骨の近位端部を前処理するためのブローチ工具がある。このようなブローチは、医師が扱うハンマまたは空気圧式「ジャックハンマ」様の工具と共に使用可能である。しかしながら、ブローチ工具をハンマで叩くのは面倒なことであり得、かつ医師自身の関節、例えば肩関節に対し大きなストレスをひき起こし得る。さらに、空気圧式衝撃工具は、空気ホースへの連結を必要とし、これは不便なことであり得、かつ工具を所望する形で配向する医師の能力を制限する可能性があり得る。
【発明の概要】
【0004】
以下の非限定的な実施例は、とりわけ、課題を解決し本明細書中で論述されているメリットを提供するための当該主題のいくつかの態様を詳述している。
【0005】
実施例１は、線形電動外科用ハンマ衝撃工具において：長手方向軸に沿って延在するキャビティを画定するハウジングと；キャビティの内部に位置設定され、ハウジングの長手方向軸に沿って配設されたスライダと；キャビティの内部に位置設定され、ハウジングの長手方向軸に沿って配設され、第１のカラーセットおよび第２のカラーセットを含むシャトルと；長手方向軸に沿って第１の方向および第２の方向にスライダを駆動するように構成されたモータと；シャトルに連結された工具ホルダと；含む線形電動外科用ハンマ衝撃工具であって、第１の方向におけるスライダの運動がスライダを第１のカラーセットと接触させ、第２の方向におけるスライダの運動がスライダを第２のカラーセットと接触させる、線形電動外科用ハンマ衝撃工具である。
【0006】
実施例２において、実施例１に記載の主題には、任意には、スライダが、スライダの運動中に第１および第２のカラーセットを接触させるスライダフランジを含むことが含まれる。
【0007】
実施例３において、実施例１～２のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、モータが、チューブモータであり、スライダシャフトがチューブモータ内を少なくとも部分的に通過していることが含まれる。
【0008】
実施例４において、実施例１～３のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、シャトルが：シャトルフランジと；シャトルフランジから延在する第１のロッドであって、第１および第２のカラーセットからの第１のカラーが取付けられている第１のロッドと；シャトルフランジから延在する第２のロッドであって、第１および第２のカラーセットからの第２のカラーが取付けられている第２のロッドと；を含むことが含まれる。
【0009】
実施例５において、実施例１～４のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、シャトルが、それを第１の方向に付勢するように構成された付勢要素を含んでいることが含まれる。
【0010】
実施例６において、実施例１～５のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、キャビティ内のスライダの位置を検出するように配設されたセンサが含まれる。
【0011】
実施例７において、実施例１～６のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、骨質の推定値を決定する動作；および骨質の推定値に基づいて線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させる動作；を含む動作を行なうように動作可能であるコントローラが含まれる。
【0012】
実施例８において、実施例１～７のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、工具ホルダに取付けられた工具の変位を決定する動作；および工具の変位に基づいて線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させる動作；を含む動作を行なうように動作可能であるコントローラが含まれる。
【0013】
実施例９において、実施例１～８のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、電子機器およびモータを収容するようにサイズ決定されたキャビティを画定するハンドルが含まれる。
【0014】
実施例１０において、実施例９に記載の主題には、任意には、ハンドルが、第１の方向にスライダを移動させるように動作可能である第１のトリガと；第２の方向にスライダを移動させるように動作可能である第２のトリガと；を含んでいることが含まれる。
【0015】
実施例１１は、線形電動外科用ハンマ衝撃工具において、ハウジング長手方向に沿って延在するキャビティを画定するハウジングと；キャビティの内部に位置設定され、ハウジングの長手方向軸に沿って配設されたスライダシャフトを含むスライダと；キャビティの内部に位置設定されハウジングの長手方向軸に沿って配設されたシャトルであって、シャトルフランジ、シャトルフランジから延在し、第１のカラーおよび第２のカラーが取付けられている第１のロッド、およびシャトルフランジから延在し、第３のカラーおよび第４のカラーが取付けられている第２のロッドであって、第１のカラー、第２のカラー、第３のカラー、および第４のカラーがスライダのストロークを画定している、第２のロッド、を含むシャトルと；スライダシャフトを収容するようにサイズ決定された貫通孔を画定し、第１の方向および第２の方向で長手方向軸に沿ってスライダを駆動するように構成されたチューブモータと；シャトルに連結された工具ホルダと；を含む線形電動外科用ハンマ衝撃工具であって、第１の方向におけるスライダの運動が、スライダを第１のカラーおよび第３のカラーと接触させ、第２の方向におけるスライダの運動がスライダを第２のカラーおよび第４のカラーと接触させる、線形電動外科用ハンマ衝撃工具である。
【0016】
実施例１２において、実施例１１に記載の主題には、任意には、シャトルが、それを第１の方向に付勢するように構成された付勢要素を含んでいることが含まれる。
【0017】
実施例１３において、実施例１１～１２のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、ハウジング内のスライダの位置を検出するように配設されたセンサが含まれる。
【0018】
実施例１４において、実施例１１～１３のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、骨質の推定値を決定する動作；および骨質の推定値に基づいて線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させる動作；を含む動作を行なうように動作可能であるコントローラが含まれる。
【0019】
実施例１５において、実施例１１～１４のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、工具ホルダに取付けられた工具の変位を決定する動作；および工具の変位に基づいて線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させる動作；を含む動作を行なうように動作可能であるコントローラが含まれる。
【0020】
実施例１６において、実施例１１～１５のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、電子機器およびモータを収容するようにサイズ決定されたキャビティを画定するハンドルと；第１の方向にスライダを移動させるように動作可能である第１のトリガと；第２の方向にスライダを移動させるように動作可能である第２のトリガと；が含まれる。
【0021】
実施例１７は、プロセッサと；プロセッサによって実行された時点で、プロセッサに、骨質の推定値を受信する動作、外科手術中にフィードバックを受信する動作、骨質の更新された推定値を決定する動作、およ 骨質の更新された推定値に基づいて線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させる動作、を含む動作を行なわせる命令を記憶するメモリと；を含む線形電動外科用ハンマ衝撃工具である。
【0022】
実施例１８において、実施例１７に記載の主題には、任意には、骨質の更新された推定値を決定する動作には、線形電動外科用ハンマ衝撃工具の工具ホルダに取付けられた工具の変位を決定する動作が含まれている、ことが含まれる。
【0023】
実施例１９において、実施例１７～１８のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、骨質の推定値を受信する動作には、ラスプ対象の骨に関係する患者データを受信する動作が含まれることが含まれる。
【0024】
実施例２０において、実施例１７～１９のいずれか１つ以上に記載の主題には、任意には、ホール効果センサが含まれており、動作は、ホール効果センサから受信した信号に基づいて線形電動外科用ハンマ衝撃工具のハウジング内に位置設定されたスライダの位置を決定する動作をさらに含んでいる。
【0025】
実施例２１において、実施例１～２０のいずれか１つ又はそれらのいずれかの組合せに記載の外科用衝撃工具、システムおよび／または方法は、任意には、列挙された全ての要素またはオプションが使用または選択可能であるような形で構成され得る。
【0026】
必ずしも原寸に比例して描かれていない図面において、同様の数字は、異なる図の中の類似の構成要素を表現し得る。異なる添え字を有する同様の数字は、類似の構成要素の異なる事例を表わし得る。図面は、概して、限定的にではなく一例として、本書中で論述されているさまざまな実施形態を示している。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【0028】
対応する参照文字は、複数の図全体を通して対応する部品を表わしている。本明細書中に記載されている例証は、本開示の例示的実施形態を例示しており、このような例証は、いかなる形であれ本開示の範囲を限定するものとみなされるべきではない。
【発明を実施するための形態】
【0029】
空気圧ピストン駆動式システムの代替案として、本明細書中で開示されているのは、電気駆動式システムである。具体的には、本明細書中で開示されている線形電動外科用ハンマ衝撃工具は、衝撃力を生成するためにシャトル、工具保持要素などに衝撃を与えることのできる、時としてスライダと呼ばれる衝撃要素を含むことができる。
【0030】
衝撃力を創出する目的で衝撃要素を駆動するように、電動モータを構成することができる。例えば、第１の方向でのスライダの運動が、スライダを第１のカラーセットと接触させることができ、第２の方向でのスライダの運動が、スライダを第２のカラーセットと接触させることができる。カラーとスライダの間の接触は、骨管内へとラスプおよび／またはブローチを駆動しかつ骨管からラスプおよび／またはブローチを引き抜くための衝撃力を生成することができる。
【0031】
本明細書中で開示されているように、ホール効果センサなどの１つ以上のセンサを用いて、線形電動外科用ハンマ衝撃工具内部の衝撃要素の位置を決定することができる。この位置に基づいて、生成される衝撃力を決定することができる。同様に、コントローラが骨質の推定値を決定し、骨質の推定量に基づいて線形電動外科用ハンマ衝撃工具が生成する衝撃力を増減させるように動作可能であり得る。
【0032】
以上の論述は、本特許出願の主題の概要を提供するように意図されたものである。それは、本発明の排他的または網羅的な説明を提供するように意図されていない。以下の説明は、本特許出願についてのさらなる情報を提供するために内含されている。
【0033】
ここで図に目を向けると、図１は、本開示の少なくとも１つの実施例に一致する線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００の一例を示している。本明細書中で開示されているように、線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００は、外科手術において使用するための単純で効率の良い頑強な電池式ハンドヘルドの線形電動外科用ハンマ衝撃工具を提供することができる。線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００は、工具本体１０６の対向する端部に遠位端部キャップ１０２および近位端部キャップ１０４を含み得る。図２に示されているように、工具ホルダ１０８を伴う工具保持要素２０２が、工具本体１０６の近位端部から出ている。図１をひき続き参照すると、ハンドル１１０が、工具本体１０６にしっかりと固定されており、電池パック２０４およびトリガ１１４によって制御される時として制御電子機器とも呼ばれるコントローラ２０６を内部に格納するグリップ部分１１２を有する。代替的に、または付加的に、スピーカ／マイクロホン１１６を使用して、音声制御および応答が可能となる。
【0034】
図２、３、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄおよび５は、工具本体１０６内部に固定されたコイル構造２０８を伴う管状電磁リニアモータを工具本体１０６が格納している、線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００の内部の詳細を示している。コイル構造２０８は、磁性または強磁性の機械的衝撃運動要素２１０を起動させる。衝撃運動要素２１０は、それぞれ工具本体１０６の端部に位置設定された近位端部キャップ１０４および遠位端部キャップ１０２内で低摩擦軸受２１２Ａおよび２１２Ｂ（まとめて、図２に示された軸受２１２）により支持されている中央に位置するロッド様の工具ホルダ要素２０２上で、低摩擦軸受５０２Ａおよび５０２Ｂ（まとめて、図５に示されている軸受５０２）によって支持され得る。これらの軸受２１２および５０２は、シャフト２１４の研磨されたステンレス鋼に対して低い摩擦係数を有するルーロンなどの材料で作られた単純な単一形ブッシングタイプの軸受であり得、半径方向荷重は、モータからの非常に低く本質的に半径方向の寄生磁力であることから、摩擦に起因するエネルギ損失は、衝撃表面に送達されるエネルギの数パーセント未満となる。しかしながら、より長い寿命、より少ない粒子そしてより低い摩擦が所望される場合、毎秒数メートルと高速であることから、いずれの運動方向にも作用する自動式空気力学的軸受特徴部を軸受の内部直径内に形成させることが可能である。さらに、ユーザは一定のタイプの患者について作業するとき、工具に対しひいては工具ホルダに対し大きな半径方向荷重を加える可能性があることから、軸受２１２Ａは、転動体タイプ、例えば転がり軸受ケージブッシング（すなわちダイセットブッシング）軸受または再循環ボールブッシング、または図４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄに関連して以下で論述されているようにダイヤフラム撓みタイプの軸受であり得る。
【0035】
コイル構造２０８は、衝撃運動要素２１０の位置を決定するための検知用要素２１６を格納し得る。検知された位置は、領域２１８内に配置されたコントローラ２０６によって、電池パック２０４からコイル構造２０８への電流を制御して衝撃運動要素２１０の位置、速度および加速を制御するために使用され得る。こうして、衝撃運動要素２１０は、所望のサイクル時間で、工具ホルダ要素２０２のフランジ２２０に対して所望の衝撃エネルギを送達するように制御され得る。したがって、衝撃運動要素２１０は、工具ホルダ要素２０２および工具ホルダ１０８によって保持された工具上の力が骨切断などの有用な作業を行なえるようにすることができ、ここで、下位端部上の衝撃運動要素２１０の質量は工具ホルダ要素２０２および取付けられたツーリング（例えばチャック、工具アダプタ、工具ホルダ１０８など）の質量の約４分の１、かつ最高で工具ホルダ要素２０２および取付けられたツーリングの質量の約２倍～４倍であり得る。
【0036】
図２は、コイル構造２０８が、工具を後退させるために使用される時として遠位フランジと呼ばれる後方衝撃フランジ２２２にほぼ当接するまで衝撃運動要素２１０を移動させている活動化準備完了位置にある、線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００の側断面図を示す。ここで、後方衝撃フランジ２２２は、システムの組立てを可能にするためボルトオンカラータイプのものであるが、衝撃運動要素２１０がシャフト２１４上にひとたび設置された時点で焼嵌めすることも同様に可能であると思われる。ユーザは工具（図示せず）、例えば工具ホルダ１０８に取付けられたブローチを、切断すべき対象物内へと前方に押すことができ、これにより、工具ホルダ要素２０２を後向きに工具本体１０６内へと押すことができる。工具ホルダ要素２０２のフランジ２２０はこのとき、適正な衝撃位置に位置設定され、その位置は、センサ２２４Ａによって検知される。後方衝撃フランジ２２２の位置は、センサ２２４Ｂによって検知される。センサ２２４Ａおよびセンサ２２４Ｂは、集合的にセンサ２２４と呼ばれる。
【0037】
衝撃運動要素２１０の位置は同様に、例えば、コイル構造２０８内の磁気センサといった検知用要素２１６を用いて検知され得る。送達すべきエネルギに基づいて、コントローラ２０６は、所望のエネルギの衝撃を送達する目的で、検知された空間内で、必要とされる速度に達するように衝撃運動要素２１０を前方に加速するべくコイル構造２０８への電流（および電圧）を指令することができる。図３は、衝撃運動要素２１０とフランジ２２０の間の衝撃の瞬間における線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００の側断面破断図を示す。
【0038】
部品および可動界面の数を最小限に抑えることにより、設計の単純さを達成することができる。本明細書で開示されているように、同心の要素によって、可動要素の摩耗およびエネルギ損失を最小限にすることができる。工具ホルダ要素２０２は、それぞれ近位端部および遠位端部で滑り軸受または転動体軸受または撓み軸受であり得る線形軸受２１２内に置かれていてよい。ＰＴＦＥベースの軸受であるルーロンは、蒸気滅菌可能であり追加の潤滑無しでも非常に低い摩擦を有することから、１つの例示的滑り接触軸受材料である。各軸受２１２をそれぞれ対応する端部キャップ１０２および１０４内に圧入することができるものの、ここでは、この衝撃装置において軸受２１２を所定の場所に保持するために追加の信頼性を提供するためのスナップリング２２６（個別にスナップリング２２６Ａ、２２６Ｂおよび２２６Ｃとラベル付けされている）が示されている。さらに、リップシール２２８をスナップリング２３０により所定の場所に保持することができる。代替的には、リップシール２２８およびスナップリング２３０を、リップシール２２８が存在する溝内の単純なＯリングまたはクアッドリングで置き換えることも可能である。リップシール２２８の摩擦はより低いものであり得るが、清掃はより複雑であり得る。なおも本明細書中に開示されている実施形態と一貫して、事実上拘束の無い軸方向運動を可能にすることのできるベローズシールを使用することができ、あるいは金属ベローズが、気密シールを提供しながら、わずかなばね付勢を提供することもできる。有利にも滅菌目的で、ベローズは、工具内部の気体を膨張させることができ、このベローズを偏向させることにより工具ホルダ要素２０２を必要に応じて押し出すことができる。遠位端部軸受および噛合するシャフトセグメントは、工具ホルダ要素２０２の回転を防止するように六角形であってよく、工具の封入された遠位端部内の六角軸受は、封止の必要がない。
【0039】
図４Ｂは、近位端部におけるダイヤフラムによる封止ならびに気体の内部膨張を提供することのできるダイヤフラム撓み軸受４０２で近位軸受２１２Ａを置換し得る場所を示している。他の要素は、図４Ａ、４Ｃおよび４Ｄに関連して説明されたものとひきつづき同じであり得る。ダイヤフラム撓み軸受４０２は、例えば電鋳ニッケル合金で製造され得、したがって、同様に工具ホルダ要素２０２に対し公称ばね復帰力を提供してそれを心出しされた状態に保つこともできる。遠位軸受２１２Ｂは、滑り軸受としてとどまることができ、あるいはそれも同様に類似の撓み軸受で作製することができる。
【0040】
衝撃フランジ２２０および２２２は、コイル構造２０８を中心とすることができ、その位置はセンサ２２４によって検知され得、したがって、衝撃運動要素２１０の適正な運動プロファイルを制御して工具ホルダ要素２０２に衝撃を加え、工具を打ち込むかまたは後退させることができる。図示されているように、工具ホルダ１０８は、ダイヤフラム撓み軸受４０２の前方円筒形部分４０４上に嵌合し得る。これは焼嵌めであり得、あるいは、ロックタイトなどの接着剤で固着されてもよい。屈曲要素４０６は、同様に工具ホルダ要素２０２のシャフト２１４を支持するための半径方向剛性を提供できる実際の屈曲ダイヤフラムであり得る。ダイヤフラム撓み軸受４０２の円錐形部分４０８が、近位端部キャップ１０４の前方テーパ付き部分４１０上に嵌合でき、近位端部キャップ１０４およびコイルとの関係においてシャフト２１４を心出しするように作用することができる。
【0041】
図４Ｂは、単純ダイヤフラム撓み部４１２を示しているが、図４Ｃに示されているように、回旋状（または波形）ダイヤフラムベースの近位端部キャップも同様に使用可能であることが理解される。回旋状ダイヤフラム撓み部４１２は、例えば電鋳によって作製可能であり、特徴部は中心軸を中心として円形であることから、優れた半径方向荷重容量および剛性のみならず、より大きい運動範囲を有することができ、かつ非常に高い軸方向コンプライアンス性を有することができるが、製造コストはさらに高額になる可能性がある。このシステムにおける回旋状ダイヤフラムは、最高１０ｍｍ対２ｍｍのさらに大きい運動範囲を提供して、単純な鼓膜様のダイヤフラムであった場合に撓み部が過剰屈曲する可能性をより低く抑えながら装置を「空撃ち」できるようにし得ると考えられる。ここで、ダイヤフラム撓み部４１２を、名目上平面的に作り、その後、内径（ＩＤ）および外径（ＯＤ）において要素間に挟み込むことができる。ＯＤにおいては、工具本体１０６内にろう付け、固着、圧入さらには螺入することのできる構造４１４の中にダイヤフラム撓み部を保持することができ、ここで、リング４１６も同様にこの構造４１４の内部に嵌合され、構造４１４の段に対してダイヤフラム撓み部４１２の外側フランジを押すことができるということがわかる。ダイヤフラム撓み部４１２は、そのＩＤにおいて、シャフト２１４と係合して、近位端部キャップ１０４内でシャフト２１４を半径方向に心出しすることができ、図８に関連して本明細書中で論述されているようにデッドブローハンマ様の特性を有し得るフランジ４１８と、強い軸方向挟持効果を創出するために拡張され得かつ所定の場所に固着、焼嵌め、または挟持され得る工具ホルダ１０８との間に挟み込まれる。
【0042】
図４Ｄでは、近位端部キャップ４２０は、互いにリングスペーサ４２４（リングスペーサ４２４Ａおよび４２４Ｂとして個別にラベル付けされている）で、ロッド直径約４本分離隔された２つの回旋状ダイヤフラム４２２（ダイヤフラム４２２Ａおよびダイヤフラム４２２Ｂとして個別にラベル付けされている）を有することができる。これにより、撓み部によって保持されたロッドに対する優れたモーメント支持が提供され得る。リング４２６は、ＯＤにおいて軸方向で所定の場所に撓み部を係止することができる。リングスペーサ４２４は、同一であって、突出した内部環状フランジ４２８（フランジ４２８Ａおよび４２８Ｂとして個別にラベル付けされている）を有することができる。ＩＤにおいて、スペーサ４３０は、ロッドが中を通って挿入された時点で圧縮され得、図４Ｃの単一の撓み部の場合と同様に、ロッドフランジ２２０と工具ホルダ１０８の間に挟み込まれてよい。図４Ｄにおいて、スペーサ４３０は、いずれかのフランジ４２８を叩くことによって撓み部の遠位および近位行程を制限し、これにより撓み部に対する損傷を防止できる半径方向に突出するフランジ４３２を有することができる。全ての撓み部使用事例において、遠位キャップ１０２は近位キャップ１０４と同じであり得、したがって工具保持要素２０２は、撓み部によって完全に支持され得る。
【0043】
滑り軸受２１２Ａと共に使用するための近位端部キャップ１０４は、工具本体１０６内への滑り嵌めとして示されているが、これは、同心性を保証するための噛合テーパを伴う螺入連結であってよい。それは同様に、外科手術の最も近くにおいて最大の応力を担っておりかつ生体物質が中に浸潤し得ると考えられる空間が不在でなければならないことから、焼嵌め、はんだ付け、ろう付け、接着さらには溶接によって恒久的に取付けられ得る。近位端部キャップ１０４が工具本体１０６に対し事実上恒久的に取付けられている状態で、遠位端部キャップ１０２は、取外し可能であり得、これは遠位端部キャップ１０２と工具本体１０６の間の螺入連結によるものであり得る。遠位端部キャップ１０２内には、本明細書中で開示されている通り、圧入またはスナップリング２２６Ｃにより所定の場所に保持された後方滑り軸受２１２Ｂが存在し得る。工具ホルダ要素２０２のシャフト２１４は、各端部でかつシステムの同心性によって支持され得、工具１００を保持する外科医による誘導を必要とする切断動作に由来する半径方向寄生荷重しか印加し得ない。遠位端部キャップ１０２は閉鎖可能である。換言すると、シャフト２１４が遠位端部キャップ１０２から突出できる必要はない可能性がある。
【0044】
図５に示されているように、衝撃運動要素２１０は、シャフト２１４を支持するために使用されるものと同じサイズおよびタイプのルーロン上で平滑なシャフト２１４に沿って摺動することができる。典型的に約０．５ｍ／秒と速度が上昇した時点で平滑ボア軸受または溝付き軸受が動的支持空気膜の形成を促進して、摩擦および摩耗を削減し効率をより一層増大させる。衝撃運動要素２１０の中央強磁性コア構造５０４の近位端部および遠位端部内の軸受５０２は、スナップリング５０６（スナップリング５０６Ａおよび５０６Ｂとして個別にラベル付けされている）によって保定されている。ここで磁性部材がローレンツ力アクチュエータとしてのコイル構造２０８と相互作用するものとして示されている。磁石５１０（磁石５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃ、５１０Ｄ、５１０Ｅ、５１０Ｆ、５１０Ｇ、５１０Ｈおよび５１０Ｉとして個別にラベル付けされている）が半径方向に分極され、スペーサ５１２（スペーサ５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃ、５１２Ｄ、５１２Ｅ、５１２Ｆ、５１２Ｇおよび５１２Ｈとして個別にラベル付けされている）で離隔した状態で示され得、こうして磁場が１つの磁石のＮ極から、通電コイルを通って、隣接する磁石のＳ極へと戻るように、半径方向に投射し得るようになっている。磁場が、円周方向に巻回された通電コイルを横断するにつれて、右手の法則による力が軸方向に創出されて、衝撃運動要素２１０を移動させる。ローレンツ力効果は、質量を移動させて、衝撃慣性および長いストロークを創出し得る。代替的には、磁石５１０のうちの１つおきの磁石を軸方向に分極させることができ、こうしてＮ－Ｓ；Ｓ－Ｎ；Ｎ－Ｓ．．．配列またはハルバッハ配列を形成して、製造が多少複雑になるという潜在的犠牲はあるものの、多少強い電界効果を提供できるように磁石５１０を配設することが可能になる。
【0045】
本明細書中で開示されているように、衝撃運動要素２１０は、自動エアロスタティック軸受であり得る線形軸受によって、コイル構造２０８内部で支持され得る。こうして、衝撃運動要素２１０は、工具保持要素２０２から半径方向に係合解除される。これにより、電動モータの高いレベルの同心性および効率が提供され得る。
【0046】
本明細書中で開示されているリニア電動モータは、ローレンツ力モータであり得るが、制御がより難かしいものの可変リラクタンスおよびヒステリシスモータを使用することも可能であり、これはより大型となり得るものの、機械的構造がより単純でありひいてはコスト面の利点を有し得ると考えられる。可変リラクタンスモータについては、衝撃運動要素２１０の磁性材料は、軟磁性材料、例えば多数の突起が磁極として作用する積層ケイ素鋼で構成され得る。ヒステリシスモータについては、衝撃運動要素２１０の磁性材料は、大きなヒステリシスループ特性を有する硬質クロムまたはコバルト鋼の平滑なシリンダであってよい。
【0047】
衝撃運動要素２１０は、図示されている通り一方の端部が中実であるコア構造５０４を有することができ、他方の端部は、スナップリング５１６で所定の場所に保持された座金５１４を有する。衝撃運動要素２１０の磁石アセンブリ全体は、エポキシ樹脂により合せて接着可能である。およそ１／２～１ｍｍの厚みの薄い非磁性ステンレス鋼管が、アセンブリ全体を封入して、破断時にいかなる磁石チップもモータを短絡させないように保証することができる。本明細書中で開示されているように、この要素は、弾性材料で作製でき、その場合、この要素は、衝撃表面ともなるように突出することができ、これにより、デッドブローハンマの使用に似たよりピークの低い、しかもより長い持続時間の衝撃力が創出される。ただし、高速でハードな歯切れのよい打撃のためには、硬鋼上に硬鋼を使用することができる。衝撃運動要素２１０の反対側の端部は、後退のために使用可能である。
【0048】
切断のために工具を前方に駆動するためには、ユーザは、線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００を前方に押し、工具ホルダ１０８の表面２３２は、近位端部キャップ１０４の前方スナップリング（または表面）２３０上で静止することができる。コントローラ２０６は、コイルを制御して、衝撃運動要素２１０を後退させ、その後それを前方に駆動して、所望される衝撃エネルギを生成するのに必要な速度を達成することができる。工具ホルダ要素２０２のフランジ２２０は、こうして、衝撃運動要素２１０の近位端部による衝撃を受けることができる。工具を後退させるために、ユーザは線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００を引き戻し、これにより、フランジ２２０を端部キャップ１０４の内部表面２３６に接して静止させ、線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００の近位端部近くの準備完了位置から、コイル構造２０８の近位端部から遠位端部へと加速されるべき衝撃運動要素２１０の範囲内に後方衝撃フランジ２２２を持っていくことが可能となる。衝撃の速度が、エネルギ、ひいては衝撃時点で送達される力を制御する。
【0049】
線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００を使用しているときにユーザが口頭で指令を出すのを開き取る目的でコイル構造２０８に対する電流を制御するため、マイクロプロセッサコントローラであり得るコントローラ２０６に対し、マイクロホン１１６を連結することができる。一例として、外科医は、衝撃を観察した時点で「より低い力」、「より高い力」、「より高速」「より低速」などと話すことができ、ユーザが自らの声を使って自らのニーズおよび使用スタイルに合うように線形電動外科用ハンマ衝撃工具１００を制御することができるということが理解される。特定のユーザに応答するようにコントローラ２０６に学習させることが可能である。
【0050】
コントローラ２０６は、より小さい力を得るために、加速距離およびコイル構造２０８に対する電流を制御して、力ひいては衝撃運動要素２１０の加速度を変動させることができる。衝撃力は、エネルギに正比例し得、それは、衝撃運動要素２１０の質量の２分の１とその速度の二乗の積である。「より高速」とは、コントローラ２０６が、衝撃後に、次の衝撃のための出発点までより速く質量を戻し、その後衝撃運動要素２１０を加速させることになる、ということを意味し得る。コントローラ２０６は、所望の力を生成するために電流制御モードで動作でき、電圧は、衝撃運動要素２１０が加速するにつれての速度に追従する。ローレンツ力アクチュエータは、可動要素を磁石間のピッチよりも遠くに走行させ、したがって、検知用要素２１６、例えばホール効果センサは、コイル構造２０９内に分散されて、その下にある磁石の極性を検知し、コイル２０８への電流方向を切換えて、衝撃運動要素２１０が加速するにつれて力がつねに適正な方向にあることを保証することができる。このタイプのより長距離運動の線形電動アクチュエータは、可動磁石部材（例えば衝撃運動要素２１０）の滑らかな運動を提供するため正弦曲線状に切換えられる独立して制御可能な３つのコイルを有することができる。
【0051】
衝撃運動要素２１０が加速されるにつれて、コイル構造２０８上に等しくかつ対向する力が存在し、ユーザはこれを感じることができるが、システムの質量によってこれを幾分か吸収することが可能である。図６Ａは、ハウジング１１８をしっかり固定するための「クアッドリング」などの減衰用要素６０８（減衰用要素６０８Ａおよび６０８Ｂとして個別にラベル付けされている）を受入れるための円周方向内部溝６０６（溝６０６Ａおよび６０６Ｂとして個別にラベル付けされている）を包含できるように頂部部分６０４を有することのできる、ハンドル６０２の組付けの部分的断面図を示している。ハウジング１１８は、図６Ｂに示されているような対応する外部溝６１２（溝６１２Ａおよび６１２Ｂとして個別にラベル付けされている）を有することができ、ここで減衰用要素６０８Ｂの内径ローブが溝６０６Ｂの側面と係合し、一方、減衰用要素６０８Ｂの外径ローブはハウジング１１８の溝６１２の側面と係合する。図６Ａおよび６Ｂは、方形の減衰用要素を示しているものの、円形Ｏリングを使用することもできる。
【0052】
図７は、本開示の少なくとも１つの実施例に一致する線形電動外科用ハンマ衝撃工具７００の断面図を示す。線形電動外科用ハンマ衝撃工具７００は、工具ホルダ１０８にしっかり固定された工具を駆動するための近位衝撃フランジ７０４および工具を後退させるための遠位衝撃フランジ７０６を有することのできる工具ホルダ要素７０２を含むことができる。近位衝撃フランジ７０４および遠位衝撃フランジ７０６は、ロッド７０８上に螺入された別個の要素であり得る。衝撃フランジ７０４および７０６は、弾性ポリマ要素７１０（弾性ポリマ要素７１０Ａおよび７１０Ｂとして個別にラベル付けされている）のためのキャビティを有することができ、これによって本明細書中で開示されているようなデッドブローハンマを超える性能を線形電動外科用ハンマ衝撃工具７００に備えることができる。ロッド７０８の遠位端部７１２は、六角ブッシング７１４内に滑り込ませるように機械加工された六角形状を有することができる。ダイヤフラムタイプの軸受が使用される場合には、ロッド７０８とダイヤフラム軸受は互いに適正に係合するように設計され得る。
【0053】
本明細書中に開示されているように、より持続時間の長いより低い力を送達するためには、硬質注型ポリウレタンなどの弾性低損失ポリマを、衝撃運動要素２１０の接触表面内に、あるいはフランジ２２０および２２２の衝撃表面において工具ホルダ要素７０２のシャフト２１４の周りに設置された座金として、組込むことができる（少なくとも図２に示されている通り）。
【0054】
図８Ａ、８Ｂおよび８Ｃは、本開示の少なくとも１つの実施例に一致する線形電動外科用ハンマ衝撃工具８００を示す。線形電動外科用ハンマ衝撃工具８００は、チューブモータ８０２を含むことができる。本明細書中で開示されている通り、チューブモータ８０２は、ハウジング８０４の内部に組付けられ得、コア８０６はモータ固定子８０８内部で前後に移動することができる。管形状で示されているロッドインパクタ８１０を、その遠位フランジ８１４およびコア８０６の端部内に螺入された螺入式スタッド８１２によって、可動コア８０６の端部に取付けることができる。ロッドインパクタ８１０内部の円筒形の空間８１６が工具保持要素８２０の広がった端部８１８を収容でき、この広がった端部８１８が、工具を前方に駆動するかまたは工具を後退させるために近位または遠位方向に工具保持要素８２０を駆動するべく衝撃を受けるものである。ここでは管状構造として示されているものの、ロッドインパクタ８１０は、その側面が開放するようにターンバックルの本体内のように平面的でもあり得、したがって、ワンピースであり、こうして挿入された工具ホルダ要素８２０は、端部８２２が別個に取付け可能な要素である必要性を取り除くと言うことが理解される。
【0055】
ロッドインパクタの内部キャビティ内の軸方向運動空間、例えば円筒形空間８１６は、所望される最大衝撃エネルギを生成するために必要な可動コアのストロークに等しいものであり得る。このストローク距離は、チューブモータ８０２の最大の達成可能な力および速度そして可動コア８０６と管状ロッドインパクタ８１０の組合せ質量によって決定され得る。求められるストロークを計算するために速度ひいては走行した距離の一関数として加速度を決定するために、総移動質量と併せてモータの力－速度曲線を使用することができ、このストロークに広がった端部８１８の厚みを加えたものがキャビティ８１６の全長となる。図９Ｂは、後退モードにおける線形電動外科用ハンマ衝撃工具８００を示しており、ここで、ユーザは、線形電動外科用ハンマ衝撃工具８００を前方に押して、工具が施術すべき対象物（例えば大腿骨）と手術工具（例えば図示されていないが工具ホルダ１０８内に保持されているブローチ）を係合させている可能性がある。したがって、工具ホルダ１０８の遠位端部は、近位端部キャップ８２４の近位面に触れている可能性があり、工具保持要素８２０の運動制限フランジ８２６が端部キャップ８２４から後方へ遠位に離隔され得る。可動コア８０６は、フランジ８１４の近位面が広がった端部８１８の遠位面に衝撃を加えてコア８０６およびロッドインパクタ８１０の運動エネルギを工具ホルダ要素８２０に伝達するまで、いつでも前方へと加速され得る。これにより、応力波をシャフト８２８の下方へと送ることができ、ここで応力波は次に工具ホルダ１０８へ、そして動作する工具内に伝達されて、例えば骨にリーマを駆動することなどの作業を対象物に対して行なう。
【0056】
手術工具を後退させるためには、ユーザは、線形電動外科用ハンマ衝撃工具８００を自らの方に引き、工具保持要素８２０の運動制限フランジ８２６は、端部キャップ８２４（またはスナップリング８３０）と接触でき、一方コア８０６は、コントローラ２０６などのシステムコントローラによって前方へと移動を継続させられる。このとき、遠位に加速し、インパクタの端部キャップ８２２の遠位内部表面は、広がった端部８１８の近位表面に衝撃を加え、動作する工具を後退させるためのエネルギを付与する。
【0057】
工具保持要素８２０は、半径方向荷重およびモーメント荷重に耐えることができかつ広がった端部８１８がボア８１６と接触しないように効率の良い正確な軸方向運動を保証することのできる軸受システムによって支持され得る。絞り穴を通して空気を圧送するためのエネルギが喪失しないように保証するべく、本質的に制約のない空気流を可能にするために相対的移動要素間には半径方向に例えば１ｍｍといった隙間が存在し得ることから、ボア８１６は加圧されていない。例えば、２つの軸受８３２（軸受８３２Ａおよび８３２Ｂとして個別にラベル付けされている）を、シャフト８２８の直径の少なくとも３倍以上、例えば５倍だけ分離することができる。さらに、軸受８３２Ａからフランジ８１８までの距離は、軸受間の離隔距離にほぼ等しいものでほぼあり得る。このようにして、広がった端部８１８の半径方向運動は、約０．１ｍｍであり得る軸受とシャフト８２８の間の半径方向の隙間でほぼあり得、こうして、広がった端部８１８がボア８１６の内部と接触しないことが保証される。本明細書中で開示されているように、線形運動軸受８３２は、利用分野のタイプおよび所望される性能について選択される滑り軸受または転動要素または撓み要素軸受であり得る。
【0058】
線形電動外科用ハンマ衝撃工具８００は、グリップ８３６およびトリガ８３８を伴うハンドル８３４を含むことができる。ハンドル８３８およびベース８４０の内部には、コントローラ２０６などの制御回路および所定の場所に摺動する取外し可能かつ再充電可能な電池８４２が存在し得る。ハンドル８３４の頂部は、組付けブロック８１０に連結され得る。２つの間の減衰用界面も、本明細書中で開示されているように使用可能である。スピーカ／マイクロホン８４４が線形電動外科用ハンマ衝撃工具８００の音声制御を可能にして、ユーザ指令に応答させ、本明細書中で開示されている装置の状態についてユーザに返答させることができる。
【0059】
本明細書中で開示されているいずれの実施形態も、使用される工具および患者の状態および手術について線形電動外科用ハンマ衝撃工具が自動的に衝撃エネルギおよび周波数を調整できる高度な制御を可能にすることができる。手術の進捗につれての工具のインテリジェント制御を達成するために、工具の位置との関係において工具保持要素２０２、７０２および８２０などの工具保持要素の位置を監視するためのセンサ２２４などのセンサを使用することができ、あるいは、市販のチューブモータ内に内含された位置センサを使用してもよい。さらに、工具内の加速度計（または、工具ホルダ１０８との関係におけるその適切な位置付けを可能にするそのアダプタ要素）も同様に、追加のフィードバックを提供して骨内への工具の前進の確認を可能にすることができる。本明細書中で開示されている実施形態と一貫して、各衝撃に伴う骨内への工具の前進を同様に監視するために、カメラにより手術を注視することができ、カメラおよび加速度計からの情報を、制御電子機器、例えばコントローラ２０６などに対し無線リンクによって送信することができる。
【0060】
図９Ａおよび９Ｂは、本開示の少なくとも１つの実施例に一致する線形電動外科用ハンマ衝撃工具９００を示す。線形電動外科用ハンマ衝撃工具９００は、後方キャップ９０４と前方キャップ９０６を有するハウジング９０２を含むことができる。後方フランジ９０８および前方フランジ９１０を、ボルト９１２を用いてそれぞれ後方キャップ９０４および前方キャップ９０６に近接してハウジング９０２に対ししっかり固定することができる。ハウジング９０２は、ハウジング９０２の長手方向軸に沿って延在するキャビティ９０３を画定することができる。
【0061】
シャトル９１４が少なくとも部分的にハウジング９０２の内部に位置設定され得、ロッド９１６（ロッド９１６Ａおよび９１６Ｂとして個別にラベル付けされている）を含み得る。動作中、シャトル９１４は、ハウジング９０２の長手方向軸に沿って並進運動することができる。カラー９１８（カラー９１８Ａ、９１８Ｂ、９１８Ｃおよび９１８Ｄとして個別にラベル付けされている）がロッド９１６に連結され得、走行空間９２０を画定できる。換言すると、カラー９１８はシャトル９１４の移動を所定のストローク範囲に制限することができる。カラー９１８の位置は、シャトル９１４のためのストローク長を増減させるように調整可能である。
【0062】
シャトル９１４は、質量９２２（質量９２２Ａおよび９２２として個別にラベル付けされている）およびばね９２４（ばね９２４Ａおよび９２４Ｂとして個別にラベル付けされている）を含むことができる。質量９２２およびばね９２４は、後方フランジ９０８を圧迫して、シャトル９１４を線形電動外科用ハンマ衝撃工具９００の前方端部（時として近位端部と呼ばれる）に向かって付勢することができる。カラー９１８Ａおよび９１８Ｂの位置は、ばね９２４が生成する付勢力の量を調整するために変更可能である。したがって、質量９２２およびばね９２４は、付勢要素として作用することができる。
【0063】
線形電動外科用ハンマ衝撃工具９００は、ハウジング９０２の長手方向軸に沿ってハウジング９０２が画定するキャビティ９０３の内部で前後に並進運動するスライダ９２６を含むことができる。スライダ９２６は、孔９３０（孔９３０Ａおよび孔９３０Ｂとして個別にラベル付けされている）を画定するスライダフランジ９２８を含む。ロッド９１６は、孔９３０を通過でき、スライダフランジ９２８は、カラー９１８の間に位置付けされて、シャトル９１４との関係におけるスライダ９２６の運動範囲を制限することができる。スライダフランジ９２８は、同様に、カラー９１８Ｃおよび９１８Ｄとシャトルフランジ９３２の間に位置設定され得る。
【0064】
衝撃ストローク中、スライダフランジ９２８は、シャトル９１４ならびにそれに取付けられた工具（例えばブローチ）を前方に駆動するために、カラー９１８Ｃおよび９１８Ｄに衝撃を加えることができる。後退ストローク中、スライダフランジ９２８はカラー９１８Ａおよび９１８Ｂに衝撃を加えてシャトル９１４およびそれに取付けられた工具を後方に駆動することができる。
【0065】
スライダ９２６の移動は、モータ９３６を制御できるコントローラ９３４によって制御され得る。本明細書中で開示されているように、スライダシャフト９３８が、モータ９３６によって画定された貫通孔９４０を通過し得る。スライダシャフト９３８は同様に、本明細書中で開示されている１つ以上の磁石を含み、スライダ９２６を前後に揺動させて衝撃力を生成するようにモータ９３６と協働することができる。コントローラ９３４は、本明細書中で開示されているようにプログラマブルコントローラまたは他の回路であり得る。モータ９３６は、本明細書中で開示されているように、チューブモータまたは他のモータであり得る。本明細書中で開示されているホール効果センサなどのセンサを用いて、衝撃運動要素２１０との関係における本明細書中で開示されているスライダ９２６の位置を監視することができる。センサおよび磁石は、明確さのため、図９には示されておらず、本明細書中で開示されているいずれの構成でもあり得る。
【0066】
コントローラ９３４およびモータ９３６は、ハンドル９４４によって画定されたキャビティ９４２内に格納され得る。ハンドル９４４は、トリガ９４６（トリガ９４６Ａおよびトリガ９４６Ｂとして個別にラベル付けされている）を含むことができる。使用中、外科医は、トリガのうちの一方（例えばトリガ９４６Ａ）を押圧して、線形電動外科用ハンマ衝撃工具９００に、工具を前方に駆動するのに必要とされる衝撃力（時として駆動力と呼ばれる）を生成させることができる。他方のトリガ（例えばトリガ９４６Ｂ）を押圧すると、線形電動外科用ハンマ衝撃工具９００に、骨から工具を引き抜くための衝撃力（時として後退力と呼ばれる）を生成させることができる。
【0067】
図１０Ａ、１０Ｂおよび１０Ｃは、本発明の少なくとも１つの実施形態と一致する骨質査定のオプションを示す。外科医による骨質の初期査定のコントローラ内への入力（例えば、工具または何らかのユーザインタフェース内への外科医による骨質の入力または、Ｘ線またはＣＴを介した骨質の何らかの外部査定）は、外科医が工具に対して話すことができ、マイクロホンで言葉を受け取る。無線リンクを用いて、工具のコントローラは、情報を処理できると思われる外部コンピュータにアクセスでき、制御計画が工具へダウンロードされ得、これを用いて目前の手術のための工具をよりうまく制御することができる。
【0068】
図１０Ａに示されているように、本明細書中で開示されているさまざまな線形電動外科用ハンマ衝撃工具は、工具の変位についてのフィードバックを提供することができる（１００２）。変位に基づいて、骨質を決定することが可能である。例えば、大きな変位は、工具が容易に骨を変位させることから、骨質が劣ることを意味し得る。小さい変位は、工具が所与の設定値についてそれほど骨を変位できないことから、より高い骨質であり得る。骨質がひとたび推定されると、外科医に対し値が表示され得る（１００４）。
【0069】
図１０Ｂに示されているように、骨質の推定を形成するために、断層撮影スキャン、Ｘ線または他のスキャンデータを使用することができる（１００６）。例えば、Ｘ線が淡い場合には、骨密度が低い可能性があり、低い骨密度は、骨質不良と同一視され得る。濃くかつ／または鮮明なＸ線は、より高い骨質を有する高密度の骨を標示し得る。ひとたび骨質推定が行なわれると、外科医に対し値が表示され得る（１００８）。
【0070】
図１０Ｃに示されているように、外科医は患者についてのさまざまな因子、例えば年令、性別、人種、術前スキャンからのデータなどを入力することができる（１０１０）。さまざまなデータを用いて、コンピュータシステムは、骨質推定値を策定するべくルックアップテーブル、保険数理表、他の患者由来の匿名データなどを使用することができる。さまざまな因子に基づいて、推定された骨質を決定し、外科医に表示することができる（１０１２）。
【0071】
図１１は、本開示の少なくとも１つの実施例と一致する線形電動外科用ハンマ衝撃工具を制御する方法を示している。ひとたび骨質が査定されコントローラ内に入力された（１１０２）ならば、手術は開始し得る（１１０４）。例えば、骨質スコアは、骨質不良の１から高い骨質の５までの範囲内にあり得る。骨質に応じて、工具は、予め決定された衝撃力を送達するように設定されてよい。例えば、低い骨質については、低い衝撃力を設定することができる。より高い骨質については、より高い衝撃力を設定することができる。
【0072】
手術中、骨質は、最初の数回のブローチにおいて工具がどれほど迅速に骨内に移動しているかに基づいて、工具／位置センサの検知を用いて更新され得る（１１０６）。例えば、海綿骨（例えば骨粗しょう症）に起因してブローチが予期以上に速く摺動している場合、骨質は更新され得る。初期骨質査定の最終目的は、開始時の力（初期衝撃）を変調させ、工具が骨内へ前進するにつれて後続する衝撃変調量を調整することにあり得る（１１０８）。例えば、ブローチのサイズが増大するにつれて工具は衝撃を加え続けることから、例えば大腿管を下への「最大の」ブローチ移動が存在する（位置センサによって測定されるように）場合、エネルギは監視されて変更の無い状態にとどまる。
【0073】
骨質の更新は、連続的プロセスである。例えば、ブローチまたはインプラントがそれほど前進していない（「中間的前方移動」）と位置センサが指摘した場合、それは行程の終りを標示し得る。骨にさらに激しく衝撃を加え続けると、骨に損傷を与えるかもしれず、したがって工具は、特定の百分率だけ力を自動的に低く変調させることができる（例えば、骨が弱くなればなるほど減少はより有意なものとなり、強くなればなるほど減少は有意でなくなる、等々。
【0074】
図１２は、本開示の少なくとも１つの実施例に係る、コントローラ２０６および９３４などのコントローラ１２００の例示的概略図を示す。図１２に示されているように、コントローラ１２００は、プロセッサ１２０２とメモリ１２０４を含むことができる。メモリユニット１２０４は、ソフトウェアモジュール１２０６および骨データ１２０８を含むことができる。プロセッサ１２０２上で実行している間、ソフトウェアモジュール１２０６は、例えば図１０および１１に関して以下で説明される方法の中に含まれる１つ以上の段階を含めた、変位データを受信し、骨質を決定し、工具の衝撃力を調整するなどのプロセスを行なうことができる。本明細書中で開示されているように、骨データ１２０８には、本明細書中で開示されている骨質を決定するために使用可能である数式、ルックアップテーブル、保険数理表、患者データなどが含まれ得る。骨データ１２０８には同様に、所与の骨質のために望ましい衝撃力と、ラスプおよび／またはブローチなどの工具のさまざまなサイズ決定とを相関させるためのデータも含まれ得る。コントローラ１２００は同様に、ユーザインタフェース１２１０、通信ポート１２１２および入出力（Ｉ／Ｏ）デバイス１２１４を含むことができる。
【0075】
ユーザインタフェース１２１０は、ユーザがコントローラ１２００とインタフェースできるようにする任意の数のデバイスを含むことができる。ユーザインタフェース１２１０の非限定的例としては、キーパッド、例えば線形電動外科用ハンマ衝撃工具のハウジング上に位置設定されたボタン、マイクロホン、ディスプレイ（有線または無線接続を介してコントローラに接続されているタッチスクリーン他）、などが含まれ得る。
【0076】
通信ポート１２１２は、コントローラ１２００が、さまざまな情報源およびデバイス、例えば非限定的にサーバまたは他の遠隔コンピュータなどの遠隔コンピュータデバイスと通信できるようにし得る。例えば、遠隔コンピュータデバイスは、通信ポート１２１２を用いてコントローラ１２００によって検索可能である患者のスキャンデータなどのデータを維持することができる。通信ポート１２１２の非限定的例としては、イーサネットカード（無線または有線）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）送信機および受信機、近距離無線通信モジュールなどが含まれ得る。
【0077】
Ｉ／Ｏデバイス１２１４は、コントローラ１２００が情報を受信し出力することを可能にし得る。Ｉ／Ｏデバイス１２１４の非限定的例には、センサ、例えばホール効果センサ、カメラ（静止画または動画）、マイクロホンなどが含まれ得る。例えばＩ／Ｏデバイス１２１４は、コントローラ１２００が、ＣＴスキャンデバイス、Ｘ線機械などから直接患者データを受信することを可能にし得る。別の例として、Ｉ／Ｏデバイス１２１４は、プロセッサ１２０２が受信した１つ以上の信号を伝送するホール効果センサを含むことができる。プロセッサ１２０２はこのとき、スライダの位置および／またはスライダの位置に基づいてスライダが生成すべき衝撃力を決定することができる。
【0078】
注記
以上の詳細な説明には、詳細な説明の一部を成す添付図面に対する参照指示が含まれている。図面は、例示を目的として、本発明を実践できる具体的実施形態を示している。これらの実施形態は同様に、本明細書中において「実施例」とも呼ばれている。このような実施例は、図示または説明されているものに追加の要素を含むことができる。しかしながら、当該発明人らは同様に、図示または説明されている要素のみが提供されている実施例も企図している。その上、当該発明人らは同様に、本明細書中に図示または説明されている特定の実施例（またはその１つ以上の態様）に関するかまたは他の実施例（またはその１つ以上の態様）に関する、図示または説明されている要素（またはその１つ以上の態様）の任意の組合せまたは置換を用いた実施例も企図している。
以上の詳細な説明には、詳細な説明の一部を成す添付図面に対する参照指示が含まれている。図面は、例示を目的として、本発明を実践できる具体的実施形態を示している。これらの実施形態は同様に、本明細書中において「実施例」とも呼ばれている。このような実施例は、図示または説明されているものに追加の要素を含むことができる。しかしながら、当該発明人らは同様に、図示または説明されている要素のみが提供されている実施例も企図している。その上、当該発明人らは同様に、本明細書中に図示または説明されている特定の実施例（またはその１つ以上の態様）に関するかまたは他の実施例（またはその１つ以上の態様）に関する、図示または説明されている要素（またはその１つ以上の態様）の任意の組合せまたは置換を用いた実施例も企図している。
【0079】
本明細書と参照によりそのように組込まれているあらゆる文書との間で用法の不一致が生じた場合には、本明細書中の用法が支配する。
【0080】
本明細書において、「ａ」または「ａｎ」なる用語は、特許文書中で一般的であるように、「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」または「１つ以上（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」の他のいずれかの事例または用法とは独立して、１つまたは２つ以上を含めるように使用される。本明細書において、「ｏｒ（または）」なる用語は、非排他的ｏｒを意味するように使用され、したがって、別段の指示の無いかぎり、「Ａ ｏｒ Ｂ」は「ＢではなくＡ」、「ＡではなくＢ」、そして「ＡおよびＢ」を含む。本明細書において、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（を含む）」または「ｉｎ ｗｈｉｃｈ（その中で）」なる用語は、それぞれの用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（～を含む）」および「ｗｈｅｒｅ ｉｎ（ここで）」のプレインイングリッシュ等価物として使用される。同様に、以下のクレーム中、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」なる用語は、オープンエンドである、すなわち、クレーム中でこのような用語の後に列挙されているものに加えた要素を含むシステム、デバイス、物品、組成物、調合物またはプロセスはなおも、そのクレームの範囲内に入るものとみなされる。その上、以下のクレームにおいて、「ｆｉｒｓｔ（第１の）」「ｓｅｃｏｎｄ（第２の）」および「ｔｈｉｒｄ（第３の）」などの用語は、単にラベルとして使用されており、その目的語に対して数値的要件を課すように意図されていない。
【0081】
以上の説明は、限定的ではなく例示的なものとして意図されている。例えば、上述の実施例（またはその１つ以上の態様）は、互いに組合わせた形で使用され得る。例えば以上の説明を精査した上で当業者が他の実施形態を使用することも可能である。要約書は、読者が技術的開示の内容を迅速に確認できるようにするため、３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７２（ｌ）に準拠して提供されている。要約書は、クレームの範囲または意味を解釈または限定するために使用されないという理解の下で提出されるものである。同様に、以上の詳細な説明では、開示を簡素化するためにさまざまな特徴がまとめられている可能性がある。このことは、請求されていない開示対象の特徴がいずれかのクレームにとって必須であることを意図するものとして解釈されるべきではない。むしろ、発明力ある主題は、特定の開示対象の実施形態の全てよりも少ない特徴の中に存在し得る。したがって、以下のクレームは、実施例または実施形態として本明細書中において「詳細な説明」中に組込まれ、各クレームは別個の実施形態として自立しており、このような実施形態はさまざまな組合せまたは置換の中で互いに組合せ可能であることが企図されている。本発明の範囲は、添付クレームが権利を有する最大範囲の等価物と共に、添付クレームを基準にして決定されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】