JP5174658B2 - 小型クラッチおよび揺動防止連結ヘッドを有する外科用ハンドピース - Google Patents

Description

本発明は、種々の回転取付け具および回転切断付属装置を受入れることができる外科用ハンドピースに関する。さらに詳細には、本発明は、駆動アセンブリからの回転モーメントを伝達するクラッチであって、小型化されたクラッチを有する外科用ハンドピースに関する。さらに、本発明は、種々の取付け具または付属装置を受入れる連結ヘッドであって、取付け具／付属装置の回転揺動を最小限に抑えるようにされた連結ヘッドを有する外科用ハンドピースに関する。

最新の外科手術において、医師に利用される重要な器具として、電動式外科工具が挙げられる。多くの場合、この工具は、モータが内蔵されたハンドピースである。ハンドピースには、特定の医学的処理を果たすために、患者の手術部位に適用されるように設計された切断付属装置が、固定されている。例えば、電動式外科用ハンドピースには、組織に孔または他の空洞を穿孔するドリルまたはリーマが取り付けられている。患者に手術を施すとき、患者に対して電動式外科工具を用いることができれば、外科医または医師が受ける物理的な負担が少なくなる。さらに、以前に用いられていた手動式外科工具と比較して、電動式外科工具を用いることによって、殆どの外科手術をより迅速にかつより正確に行なうことができる。

このような形式の工具の一例として、外科用回転ハンドピースが挙げられる。回転ハンドピースは、ハンドピースモータの作動に応じて回転するスピンドルを有している。スピンドルの前端には、連結アセンブリが取り付けられている。この連結アセンブリによって、対象装置が、スピンドルと一体に回転するように、スピンドルに離脱可能に保持されている。一般的に、２種類の装置が、ハンドピーススピンドルに離脱可能に連結されている。１つの形式の装置は、切断付属装置そのもの、例えば、ドリルまたはリーマである。切断付属装置は、シャフトを有している。このシャフトの近位端（後端）が、連結ヘッドによって、スピンドルに離脱可能に保持されている。

回転ハンドピースに連結される第２の形式の装置は、前端取付け具である。この取付け具は、互いに対向する前端および後端を有するハウジングを備えている。入力シャフトが、取付け具の後端から延在している。取付け具の前端は、それ自体の出力スピンドルおよび相補的な連結アセンブリを有している。ギアアセンブリが、入力シャフトと取付け具の出力シャフトとの間に配置されることもある。このギアアセンブリは、典型的には取付け具の出力スピンドルを介して取り付けられた切断付属装置に加えられる回転運動のトルク増大／減速を行うギアを含んでいる。取付け具がハンドピースに取り付けられるとき、取付け具のハウジングは、多くの場合、ハンドピースのハウジングに固定して取り付けられる。ハンドピースの連結アセンブリは、取付け具の入力シャフトをハンドピースのスピンドルに保持している。切断付属装置そのものは、取付け具のスピンドルに係止されている。取付け具は、切断付属装置に加えられるハンドピースから出力される回転モーメントを減速または増速させるものである。典型的には、取付け具は、取り付けられた切断付属装置の回転モーメントの減速／トルク増大を行なうために、用いられている。

切断付属装置をハンドピースのスピンドルに取り付ける手段をなす他の取付け具も知られている。この場合、２つの構成要素は、同一速度で回転するようになっている。この種の取付け具は、典型的には、ギアアセンブリを有していない。

トルク増大／減速を行なうギアアセンブリが内蔵された外科用ハンドピースが、知られている。これらのアセンブリのいくつかは、複数の出力ヘッドを有している。このギアアセンブリは、モータ出力シャフトから回転モーメントを受け、複数の出力ヘッドを異なる速度で同時に回転させている。クラッチは、ドリル出力スピンドルを回転させるために、ドリル出力スピンドルをギアアセンブリ出力ヘッドの１つに選択的に接続している。ハンドピースのスピンドルの出力速度／トルク生成能力は、ギアアセンブリとドリルスピンドルの接続を選択的に決定すべく、クラッチを設定することによって、定められている。場合によっては、これらのアセンブリによって、トルク増大／減速を行なう前端取付け具を用いる必要性が排除されることになる。

周知のハンドピースのギア／クラッチアセンブリは、比較的長尺である。この種の構造の欠点は、ハンドピースの全長が延びることである。これは、効率的なハンドピース設計の目標に反している。すなわち、ハンドピースは、可能な限り短くされるべきである。何故なら、切断付属装置の加工端が外科医の手元から遠くに離れているよりも比較的近くに位置する方が、外科医がその加工端を正確に位置決めすることが容易だからである。従って、この特徴を達成するために、全長、特にモータ前端からの長さを、可能な限り短縮したハンドピースを構成することが望ましい。

さらに、外科用ハンドピースは、典型的には、重心またはその近くに保持されるように設計されている。この設計によって、所定の外科手術を行なうために、工具を保持し、かつ正確に位置決めする必要があるときに、外科医が受ける負担が低減されることになる。外科用ハンドピースの重心／外科用ハンドピースの握りから質量がずれて配置されると、外科医がハンドピースを保持し、かつ正確に位置決めするのが困難である。周知のギア／クラッチアセンブリは、それらの長さおよび質量によって、通常、そのアセンブリが一体化されるハンドピースの重心からずれている。外科手術中、外科医は、長期間にわたって、工具の位置を正確に制御する必要がある。ギア／クラッチアセンブリの質量が中心からずれていると、工具を保持するときに受ける外科医の物理的な負担が増大することになる。

他の欠点は、切断付属装置および取付け具をハンドピースのスピンドルに離脱可能に保持するのに用いられる周知の連結アセンブリに関連するものである。周知の連結アセンブリは、トルク、すなわち、回転モーメントをハンドピースのスピンドルから取付けられた付属装置／取付け具に伝達し、付属装置／取付け具をスピンドルに堅く保持するのに効果的である。にもかかわらず、多くの連結アセンブリは、取り付けられた付属装置／取付け具のシャフトが、関連するハンドピースのスピンドルの軸に対して半径方向に位置がずれることがある。

この嵌合の弛みによって、付属装置／取付け具は、ハンドピースに連結されたとき、揺動を生じることがある。外科用ハンドピースに隣接するシャフトに生じる揺動は、取付け具の遠位側の自由端、すなわち、手術部位に作用する端で増幅されることになる。いくつかの取付け具、例えば、ある種の手術に用いられるリーマおよびドリルは、１０ｃｍ以上の長さを有している。従って、これらの取付け具の遠位端の揺動、すなわち、半径方向の位置ずれは、著しく大きくなる。この運動が生じることによって、取付け具の加工端を取付け具が作用する手術部位に正確に位置決めすることを確実にするために、外科医がなさねばならない全体的な制御が著しく増大することがある。

本発明は、新規の有用な外科用回転ハンドピースに関する。本発明のハンドピースは、長さが短縮されたクラッチアセンブリと、ハンドピースに装着された相補的な付属装置／取付け具のシャフトの揺動を制限する連結アセンブリの両方を有している。

本発明の外科用回転ハンドピースのクラッチは、移動可能なピンを有している。これらの移動可能なピンは、複数のギアアセンブリ駆動ヘッドの１つをハンドピースの出力スピンドルに、同時回転させるため、選択的に接続するようになっている。シフターが、これらの移動可能なピンを位置決めしている。シフトリングが、シフターを変位させている。移動可能なピンとシフトリングからの運動をシフターに伝達する部材は、重なって配置されている。総括的に述べると、これらの特徴が組み合わされて、短い軸方向長さのクラッチを構成している。

本発明のハンドピースの連結アセンブリは、ハンドピースのスピンドルと部分的に一体化されている。スピンドルは、取付け具／付属装置のシャフトの連結ヘッドが着座する孔を有している。この孔を画定するスピンドルの面の最近位端と連結ヘッドの最遠位端は、トルク、すなわち、回転運動をスピンドルからのシャフトへのトルク、すなわち、回転運動を伝達させる相補的な幾何学的な特徴部を有している。

連結ヘッドは、前方に延在する安定化本体を有している。このスピンドル孔は、安定化本体がスピンドル孔の隣接部分に密嵌合されるように形成されている。本発明のいくつかの好ましい実施形態では、安定化本体および相補的な孔を画定するシャフト内壁が円形の断面輪郭を有している。孔内へのシャフトの密嵌合によって、シャフトの揺動が最小限に抑えられることになる。
付属装置／取付け具の安定化本体は、窪みを有している。本発明の１つの態様では、この窪みは、安定化本体の周囲に延在する環状溝である。連結アセンブリは、スピンドル孔内に延在する後退可能なピンを有している。ピンは、安定化本体の相補的な窪みに着座し、付属装置／取付け具をハウジングのスピンドルに離脱可能に係止している。

本発明は、特許請求項に詳細に記載されている。本発明の上記の特徴およびさらに他の特徴は、添付の図面と関連させて、以下の詳細な説明を参照することによって、さらに十分に理解されるだろう。

図１および図２は、本発明によって構成された外科用回転ハンドピース２０を示している。ハンドピース２０は、ハウジング２２を有し、このハウジング２２内には、モータ２４が着座している。ハンドピース２０の一態様では、モータ２４は、ＤＣモータである。本発明の他の態様では、モータ２４は、ＡＣモータであってもよく、空気圧モータまたは機械的に駆動されるモータであってもよい。回転出力シャフト２６が、モータ２４と一体になっている。ハンドピースハウジング２２は、略円筒状のヘッド２８を有するように形成され、このヘッド２８内にモータ２４が装着されている。ハンドピースハウジング２２は、ヘッド２８から下方に延在する略ピストルグリップの形態にあるハンドル３０を有するべく、形成されている。

少なくとも１つのトリガースイッチ３２が、ハンドル３０の前面から遠方側（前方）に延在している。（「遠方側」は、ハンドピース２０が向けられる手術部位の方を指すことを理解されたい。「近位側」は、手術部位から離れる方を指している）。ハウジング２２の内部の制御回路（図示せず、この制御回路は、本発明の一部を構成しない）が、トリガースイッチ３２の作動を監視している。トリガースイッチ３２が作動される程度に基づいて、制御回路は、モータ２４に選択的に通電し、出力シャフトを所望の速度で回転させている。

ギア列３６が、モータシャフト２６の露出した遠位側の前端に接続されている。ギア列３６は、減速することによって、シャフト２６から出力される回転モーメントのトルクを増大させるギアを備えている。ギア列３６は、２つの回転駆動ヘッド８６，９２を有している（図４）。ギア列３６を構成するギアの配列によって、モータシャフト２６が回転すると、駆動ヘッド８６，９２は、異なる速度で同時に回転するようになっている。従って、ギア列３６は、２つの別の速度で回転力を出力する減速アセンブリとして機能することになる。

図２、図２Ａおよび図３を参照すると、スピンドル４２が、ギア列３６の前方において、ハウジングヘッド２８に回転可能に取り付けられていることが分かるだろう。クラッチ４４は、２つのギア列駆動ヘッド８６，９２の１つをスピンドル４２に選択的に接続し、これによって、スピンドルおよびそのスピンドルに接続された駆動ヘッドが、一体になって回転することになる。

連結アセンブリ４６が、図２７に示される外科用取付け具または外科用切断付属装置４８をスピンドル４２に離脱可能に保持している。具体的な切断付属装置４８として、寛骨臼リーマが挙げられる。ここでも、このリーマは、単なる例示であって、制限するものではないことを理解されたい。切断付属装置４８は、遠位端組織加工ヘッド５０、例えば、寛骨臼リーマヘッドを有している。切断付属装置４８は、組織加工ヘッド５０から近位側に延長する細長シャフト５２を有している。連結ヘッド５４が、シャフト５２の近位端に取り付けられている。連結ヘッド５４は、切断付属装置４８をスピンドル４２に回転連結させるのを容易にすると共に、ハンドピース２０に対する切断付属装置の揺動を最小限に抑えるような幾何学的特徴を有している。

本発明の外科用ハンドピース２０は、スピンドル４２の遠位端が取付け具／付属装置の連結ヘッド５４を受入れる孔１２０（図７）を有するように、構成されている。連結アセンブリ４６が、付属装置の連結ヘッド５４をスピンドル孔１２０内に係止している。この係合の結果、連結ヘッド５４、従って、切断付属装置４８の全体が、スピンドル４２と一体になって回転することになる。

以下、図３〜図５を参照して、ギア列３６について説明する。このギア列３６は、第１の組の３つ（２つを図示）の遊星ギア６２を備えている。遊星ギア６２は、各々、略円板状の遊星キャリア６４に回転可能に取り付けられている。遊星ギア６２および遊星キャリア６４は、ギア列３６の残りの遊星ギアおよび遊星キャリアと同じように、略管状のリングギア６６内に収容されている。リングギア６６は、滑らかな外壁および歯付き内壁（歯は、図示せず）を有している。遊星ギア６２の歯および残りの遊星ギア７４，８２の歯は、リングギア６６の歯と係合するようになっている。

リングギア６６は、モータ２４の前方において、ハンドピースのハウジングヘッド２８内に固定して取り付けられている。リングギア６６を固定して取付けるのを容易にするために、リングギアは、２つの近位側に延在する脚６８を有している。これらの脚は、ハウジングの内部構造ウエブ７０に形成された開口内に着座し、リングギアの回転を阻止するようになっている（開口は、図示せず）。

遊星ギア６２は、モータシャフト２６に配置された（図２に示される）ギアピニオン７１の周囲に着座し、そのギアピニオン７１と係合するようになっている。従って、モータシャフト２７の回転によって、遊星ギア６２および遊星キャリア６４が回転することになる。

第１のサンギア７２が、遊星キャリア６４に同心を保って一体に取り付けられ、そこから遠位側（前方）に延在している。このサンギア７２は、第２の組の３つ（２つを図示）の遊星ギア７４と係合するようになっている。遊星ギア７４は、第２の遊星キャリア７６の周囲に回転可能に配置されている。管状ポスト７８が、第２の遊星キャリア７６に同心を保って一体に取り付けられ、そこから遠位側（前方）に延在している。ポスト７８の近位端基部の周囲に配置された一組の歯が、第２のサンギア８０を構成している。

第２のサンギア８０は、第３の組の遊星ギア、すなわち、４つの遊星ギア８２（１つを図示）と係合するようになっている。遊星ギア８２は、第３の遊星キャリア８４の周囲に回転可能に取り付けられている。第１の駆動ヘッド８６が、第３の遊星キャリアと一体に形成され、そこから軸方向に沿って前方に延在している。第１の駆動ヘッド８６は、略円形の外形を有している。駆動ヘッド８６の外面は、複数の長手方向に延在する内方に凹んだノッチ８８を有すべく、さらに形成されている。周方向において互いに離間したノッチ８８は、駆動ヘッド８６の周囲の全体にわたって配置されている。遊星キャリア８４は、軸方向に延在する貫通孔９０を有すべく、形成されている。この孔９０は、遊星キャリア８４および駆動ヘッド８６の両方を完全に貫通している。

第２の駆動ヘッド、すなわち、駆動ヘッド９２は、駆動ヘッド８６の遠位側（前方）に同心に配置されている。駆動ヘッド９２は、駆動ヘッド８６の外径と同じ外径を有している。駆動ヘッド９２は、第１の駆動ヘッド８６のノッチ８８と同じ輪郭のノッチ９４を有すべく、さらに形成されている。管状ステム９６が、駆動ヘッド９２から近位側（後方）に延在している。本発明の多くの態様では、第２の駆動ヘッド９２およびステム９６は、一体に形成されている。ギア列３６が組み込まれると、第２の遊星キャリア７６のポスト７８は、第３の遊星キャリア８４および駆動ヘッド８６を通る孔９０内に配置されることになる。ステム９６も、孔９０内に同じように配置されることになる。さらに具体的に、ステム９６は、ポスト７８の周囲に堅く圧入されるような寸法を有している。従って、駆動ヘッド９２は、第２の遊星キャリア７６と一体になって回転することになる。総括的に述べると、ポスト７８およびステム９６は、駆動ヘッド８６，９２の間に長手方向の間隔が存在するように、形成されている。

駆動ヘッド８６およびステム９６は、ステムの外面が、駆動ヘッド８６の内壁を画定する隣接孔９０から内方に離間するように、さらに総括的に形成されている。この構成によって、ステム９６は、駆動ヘッド８８に対して自在に回転することができる。ステム９６の近位端に隣接して、軸受アセンブリ９７が、ポスト７８と隣接する遊星キャリア８４の内部の円状内壁との間に延在している。さらに具体的には、軸受アセンブリ９７の外輪が着座する遊星キャリアの内壁が、細長の溝９９を画定し、この溝９９は、遊星キャリア孔９０と同心でそれよりも大きい外径を有している。軸受アセンブリ９７の近位側に配置された保持リング１００が、軸受アセンブリを適切な位置に保持している。保持リング１００は、遊星キャリア８４の内部に形成された溝１０１内にスナップ嵌合されるようになっている。遊星キャリア８４は、溝１０１が孔９０の近位端開口と溝９９との間に位置し、溝９９よりも大きい直径を有すべく、形成されている。

駆動ヘッド９２は、ノーズ部９１を有している。ノーズ部９１は、駆動ヘッドのノッチ９４を有する部分の前方に延在している。Ｏリング８９がノーズ部９１の周囲に配置されている。Ｏリング８９は、ノーズ部９１のノッチ９４を画定する部分のすぐ遠位側に嵌着されている。

軸受アセンブリ９５が、遊星キャリア８４を固定リングギア６６に回転可能に保持している。軸受アセンブリ９５は、リングギア６６の開端をなす皿孔６７の周囲に着座する外輪（図示せず）を有している。軸受アセンブリ９５の内輪（図示せず）は、第３の遊星キャリア８４の外周に形成された環状段９８に着座されるようになっている。保持リング８７が、軸受アセンブリ９５、従って、ギア列３６の移動部品をリングギア６６内に保持することになる。保持リング８７は、皿孔６７を画定するリングギア６６の内壁内に形成された溝９３内に、スナップ嵌着されている。

以下、図６および図７を参照して、スピンドル４２の構造について説明する。一般的に、スピンドル４２は、異なる直径の円断面部分を有する単一の金属片から形成されている。スピンドル４２は、その最近位端にヘッド１０２を有している。さらにスピンドル４２は、六角形断面の輪郭を有する孔１０４がヘッド１０２の内部に設けられるように形成されている。孔１０４の具体的な断面輪郭は、本発明の基本構造と関連していない。本発明の基本構造と関連するのは、孔１０４が、切断付属装置４８に装着された切断付属装置連結ヘッド５４の近位端と密にすべり嵌合するように、形成されることである。密嵌合は、必要である。何故なら、スピンドル４２の内面、すなわち、孔１０４を画定する面１０５は、トルクを切断付属装置４８に伝達する面になるからである。

スピンドル４２は、ヘッド１０２から遠位側に延在するカラー１０６を有している。カラー１０６は、ヘッド１０２よりも大きい外径を有すべく、形成されている。カラー１０６は、その遠位端のすぐ前方（遠位側）に、カラーの外面に周方向に沿って延在する溝１０８を有するように、形作られている。カラー１０６は、カラーを側方に貫通する開口１１０を画定するように、さらに形成されている。開口１１０は、溝１０８の基部を画定するカラー１０６の円弧部分を貫通するように、位置している。開口１１０は、カラー１０６の外面内に形成された凹部１１１の基部から延在している。

スピンドル４２は、カラー１０６から遠位側（前方）に突出するステム１１２を有すべく、さらに形成されている。ステム１１２は、多くの異なる外径の断面部分を備えている。カラー１０６に隣接する近位部分１１３は、スリーブヘッド１０２の直径と略等しい直径を有している。ステム部分１１３は、直径方向において互いに対向する２つの受入スロット１１４を有すべく、形成されている。各受入スロット１１４は、スピンドル４２の長軸に対して、斜め前方に延在する面内にある。本発明のいくつかの態様では、各スロット１１４は、スピンドル４２の長軸に対して、略４５°の角度で傾斜した面にある。従って、図６に示されるように、前から見ると、スロット１１４は、湾曲した輪郭を呈する。

ステム１１２は、ステム部分１１３の前方に周方向溝１１６を有すべく、さらに形成されている。ステム１１２は、溝１１６の前方に中間部分１１５を有している。中間部分１１５は、近位部分１１３よりもわずかに小さい直径を有している。ステム１１５の直径が減少することによって、以下に述べるように、波バネ１７７（図２２）が自在に撓むことができる。

スピンドルステム１１２は、中間部分１５の前方に遠位端部分１１７を有している。ステム部分１１７は、ステム部分１１３，１１５の直径の間の外径を有している。軸受アセンブリ１７３の内輪（図２Ａ）が、ステム部分１１７の周囲に堅く嵌合するようになっている。溝１１８が、ステム１１２の外面に周方向に沿って延在している。溝１１８は、ステム部分１１７の遠位端、従って、スピンドル４２の遠位端のすぐ近位側に位置している。

スピンドル４２は、その遠位端からステム１１２およびカラー１０６を通って孔１０４に延在する孔１２０を有すべく、さらに形成されている。孔１２０は、孔１０４と同心で連続している。本発明の好ましい態様では、孔１２０は、円形の断面輪郭を有している。しかし、これは、必ずしも必要ではない。孔１２０は、以下に述べるように、切断付属装置４８の連結ヘッド５４が密にすべり嵌合するのを容易にすべく、寸法決めされている。

図２２に示されるように、ピン１２１が、スピンドル４２の長手方向の中心軸に向けられて、スピンドル開口１１０内に嵌合されている。ピン１２１は、孔１２０内に延在している。

以下、図８および図９を参照して述べるように、略管状の外側連結具１２４が、スピンドル４２に堅く嵌合されている。外側連結具１２４は、一定の外径を有している。外側連結具１２４は、その近位端から遠位側（前方）に延在する近位端孔１２６を有すべく、さらに形成されている。本発明の一態様では、近位端孔１２６は、連結具の長さの略半分にわたって延在している。外側連結具１２４は、その遠位端から後方に延在する遠位端孔１２８も有している。遠位端孔１２８は、スリーブヘッド１０２がその遠位端孔１２８内に圧縮嵌合するのを容易にする直径を有している。

外側連結具１２４は、近位端孔１２６と遠位端孔１２８との間に円形空洞１２７を有すべく、形成されている。空洞１２７の外周は、円形フランジ１２９によって画定されている。円形フランジ１２９は、孔１２６，１２８および空洞１２７を画定する連結具１２４の内壁から内方に延在している。フランジ１２９の遠位側に位置する側方に延在する環状面は、スリーブヘッド１０２の近位面が当接する面である。外側連結具１２４は、４つの長手方向に延在するスロット１３４を有すべく、さらに形成されている。各スロット１３４は、連結具１２４の外面から近位端孔１２６内に延在している。スロット１３４は、外側連結具１２４の外周に沿って互いに等角度で離間されている。

外側連結具１２４は、それ自体、スピンドルカラー１０６の外径よりもわずかに大きい外径を有すべく、形成されている。スピンドルヘッド１０２が外側連結具１２４に嵌合されると、外側連結具の遠位端面は、スピンドルカラー１０６の近位端の周囲に環状段を形成することになる。

図２を再び参照すると、本発明の外科用ハンドピース２０が組立てられると、スピンドル４２と外側連結具１２４の小組立体は、ギア列駆動ヘッド８６，９２が外側連結具の近位端孔１２６内に配置されるように、ハウジング３２内に嵌合されることが、分かるだろう。外側連結具１２４は、近端孔１２６を画定する内壁が駆動ヘッド８６，９２から離間されるように、形成されている。駆動ヘッドノーズ部９１は、外側連結具空洞１２７内に着座する。Ｏリング９３が、連結具フランジ１２９の隣接する内面に当接している。

ギア列３６、外側連結具１２４，およびスピンドル４２は、ハンドピース２２の前部から遠位側（前方）に延在する回転ハウジング１３０内に実質的に配置されている。以下、図１０〜図１２を参照して、回転ハウジング１３０について説明する。この回転ハウジング１３０は、多くの円断面部分を有する単一の金属片から形成されている。回転ハウジング１３０の最近位部分は、基部１３２である。回転ハウジングの近位端に隣接する基部１３２の外面は、（図１１のみに示される）ネジ部１３７を有している。基部１３２は、開端孔１３６を有している。孔１３６は、基部がギア列のリングギア６６の周囲に遊嵌するのを容易にすべく、寸法決めされている。ハンドピース２０が組み込まれると、基部のネジ１３７は、ハウジング２８の内壁の周囲に形成された相補的なネジ部１３８と係合することになる（図２）。この螺合によって、回転ハウジング１３０は、ハンドピースハウジング２２に保持されることになる。

回転ハウジング基部１３２は、ネジ部から遠位側に延在する滑らかな外壁を有する部分１４０を有している。この部分１４０の前方に、回転ハウジング１３０は、基部１３２の半径方向外側に延在するフランジ１４２を有している。フランジ１４２は、ハウジングがハンドピースハウジング２２に螺合されるとき、回転ハウジング１３０の近位側への移動を阻止する回転ハウジング１３０の構造要素である。回転ハウジング１３０は、基部の部分１４０およびフランジ１４２を貫通する４つのスロット１４４を画定すべく、さらに形成されている。スロット１４４は、互いに等距離で離間されている。これらのスロット１４４は、製造中に、回転ハウジング１３０をハンドピースハウジング２２に螺着させるのに用いられる締付け具（図示せず）を受入れるスペーサとして機能している。

回転ハウジング１３０は、フランジ１４２の前方にクラッチスリーブ１４６を有している。クラッチスリーブ１４６は、基部１３２の直径よりもいくらか小さい直径を有している。クラッチスリーブ１４６は、４つの等距離で互いに離間したスロット１４８を有すべく、形成されている。スロット１４８は、クラッチスリーブ１４６の外周に沿って斜め下方に延在している。４つの等距離で互いに離間した孔１５０も、クラッチスリーブ１４６に形成されている。孔１５０は、スロット１４８の近位端の近位側のクラッチスリーブの共通の周方向部分に位置している。孔１５０は、ハンドピース２０の製造および分解を容易にするために、設けられている。

クラッチスリーブ１４６の外面において周方向に沿って延在する溝１５２がクラッチスリーブ１４６に形成されている。溝１５２は、クラッチスリーブ１４６の前端（遠位端）の近位側（後方）に位置している。溝１５２の遠位端からクラッチスリーブの遠位端に延在する部分の外面は、ネジ部１５４を備えている（図１１のみに図示）。

回転ハウジング１３０は、クラッチスリーブ１４６の遠位側（前方）に突出する連結ネック１５６を有している。連結ネック１５６は、クラッチスリーブ１４６の直径よりも小さい直径を有している。連結ネック１５６は、４つの等距離で互いに離間したスロット１５８を画定すべく、形成されている。スロット１５８は、連結ネック１５６に沿って長手方向に延在し、連結ネック１５８の最遠位部分に略位置している。

ヘッド１６０は、回転ハウジング１３０の最遠位部分を構成している。ヘッド１６０は、連結ネック１５６から前方に延在し、連結ネック１５６の直径よりも小さい直径を有している。ヘッド１６０は、内向きに延在する周方向リップ部１６２を有している。リップ部１６２は、回転ハウジングの開いた遠位端（図示せず）を画定している。

回転ハウジング１３０は、孔１３６から軸方向に沿って遠位側（前方）にハウジングの遠位端まで延在する孔１６６が存在するように、さらに形成されている。孔１６６は、異なる直径の断面部分を有している。異なる孔部分（図示せず）のそれぞれの直径は、一般的に、クラッチスリーブ１４６、連結ネック１５６、およびヘッド１６０のそれぞれの外径と対応させて、寸法決めされる。回転ハウジング１３０は、孔１６６の部分の１つを画定するハウジング内壁から内方に延在する溝１６８を有すべく、さらに形成されている。具体的には、溝１６８は、外周溝１５２が形成されるスリーブ１４６の薄い円形部分のすぐ近位側に位置するように、ハウジングクラッチスリーブ１４６に形成されている。

図２Ａおよび図２２に示されるように、軸受アセンブリ１７２，１７３が、スピンドルと外側連結器の小組立体を回転ハウジング１３０に回転可能に保持している。軸受アセンブリ１７２（外輪は図示せず）は、ハウジングクラッチスリーブ１４６の孔１６６を画定する内壁に着座されるようになっている。軸受輪の近位端は、クラッチスリーブ１４６と連結ネック１５６との間の回転ハウジングの段付き環状内面に対して着座されるようになっている。軸受アセンブリ１７２の外輪の近位面は、孔１６６内に配置された保持リング１７４と当接するようになっている。保持リング１７４は、回転ハウジングの溝１６８内にスナップ嵌合されることになる。

軸受アセンブリ１７２の内輪（図示せず）は、スピンドルカラー１０６の周囲に圧入されるようになっている。本発明のハンドピース２０が組立てられると、軸受アセンブリの内輪の近位端は、隣接する外側連結器１２４の遠位面の環状部分に対して配置されることになる。前述したように、軸受アセンブリ１７２の外輪は、回転ハウジング１３０の隣接する内壁によって、遠位側に移動することができない。従って、換言すれば、外側連結具１２４を軸受アセンブリ１７２の内輪に対して当接させることによって、スピンドルと外側連結具の小組立体の遠位側の移動が阻止されることになる。

軸受アセンブリ１７３は、スピンドルステム１１２の遠位端（前端）と回転ハウジングヘッド１６０の隣接する内壁との間に延在している。軸受アセンブリ１７３の外輪（図示せず）は、ハウジングヘッド１６０内の回転ハウジング１３０の内壁に着座されるようになっている。軸受アセンブリの外輪は、回転ハウジングのリップ１６２の近位面とも当接することになる。軸受アセンブリ１７３の内輪の遠位面は、保持リング１７５に対して着座されるようになっている。保持リング１７５は、スピンドルステム１１２の溝１１８内にスナップ嵌合されることになる。従って、総括的に述べると、回転ハウジングのリップ１６２および保持リング１７５によって、軸受アセンブリ１７３の前方への移動が阻止されることになる。

ワッシャー１７６，１７７および保持リング１７８は、協働して、軸受アセンブリ１７３の近位側への移動を阻止している。２つのワッシャー１７６が設けられている。２つのワッシャー１７６の内、遠位側のワッシャー１７６が、軸受アセンブリ１７３の近位面に対向して配置されている。柔軟な波ワッシャーであるワッシャー１７７が、遠位側ワッシャー１７６と近位側ワッシャー１７６との間に挟み込まれることになる。保持リング１７８が、スピンドル溝１１６内に着座されるようになっている。保持リング１７８は、周囲スピンドルスリーブ１１２の外周の上方に延在している。ハンドピース２０が組み込まれると、保持リング１７８の露出した部分が、ワッシャー１７６，１７７の近位側への運動、従って、軸受アセンブリ１７３の同様の運動を阻止することになる。波ワッシャー１７７は、製造のバラツキが生じた場合、遠位ワッシャー１７６が軸受アセンブリ１７３に対して配置されることを確実にするために、設けられている。

ワッシャー１７６は、Ｌ字状である。ワッシャー１７６の短い垂直部分（図示せず）が、スピンドルステム１１２の外面に配置されている。軸受アセンブリ１７３に最も近いワッシャー１７６は、その垂直部分が軸受アセンブリの内輪と対向するように、配置されている。この配置によって、ワッシャー１７６を軸受アセンブリ１７３の内輪から離して保持することが可能となる。保持リング１７８と接触するワッシャー１７６は、その垂直部分が保持リングと当接するように、配置されている。

スピンドルと外側連結具の小組立体がこのように組立てられると、ギア列の駆動ヘッド８６，９２は、いずれも、外側連結具の近位端孔１２６内に着座することになる。スロット１３４は、駆動ヘッド８６，９２の上方に延在するように、外側連結具１２４内に形成されている。また、本発明の構成要素は、スピンドル４２が回転ハウジング１３０内に着座したとき、スピンドルの最遠位端が、回転ハウジングの周囲遠位端の前方にわずかな距離だけ突出するように、寸法決めされている。

以下、図２Ａおよび図１３を参照して、クラッチ４４の構造について説明する。このクラッチは、外側連結具１２４を覆う回転ハウジングクラッチスリーブ１４６の内側に配置された円形の内側シフター１８０を備えている。図１４および図１５に最もよく示されるように、内側シフターは、近位端基部１８１を有している。内側シフター１８０は、基部１８１から遠位側（前方）に延在するヘッド１８２を有すべく、形成されている。ヘッド１８２は、基部１８１の直径よりも小さい直径を有している。一定の直径の孔１８３が、内側シフター１８０内を通って、基部１８１の近位端からヘッド１８２の遠位端に向かって軸方向に延在している。

内側シフター１８０は、外側連結具１２４が孔１８３内に着座したとき、外側連結具の長さに沿って長手方向に移動することができるように、形成されている。クラッチ４４は、内側シフター基部１８１から半径方向内方に延在する４つの等距離で互いに離間したトルクピン１８４を備えている。各トルクピン１８４は、内側シフター基部１８１に形成された側方に延在する開口１８５内に着座される。各トルクピン１８４は、外側連結具スロット１３４の関連する１つを貫通している。トルクピン１８４は、それらのピンの先端が、それぞれ、ギア列の駆動ヘッド８６，９２のノッチ８８，９４に着座するのに充分な長さを有している。

内側シフター１８０の周囲に配置されたシフターハウジング１８６は、内側シフター１８０を外側連結具１２４の周囲に沿って長手方向に移動させるようになっている。以下、図１６および図１７を参照して、シフターハウジング１８６について説明する。シフターハウジング１８６は、概して、一定の外径を有するリング状構造の形態にある。シフターハウジング１８６は、近位端に内方延在リップ１８８を有するように、さらに形成されている。溝１９０が、ハウジングを通る中心開口１９２を画定するシフターハウジング１８６の環状内壁から内方に延在している。溝１９０は、シフターハウジング１８６の遠位端面の近位側に位置している。シフターハウジング１８６は、外面に２つの直径方向において対向する球面の窪み１９４を画定するように、さらに形成されている。

シフターハウジング１８６は、回転ハウジングのクラッチスリーブ１４６内に配置されるようになっている。内側シフターヘッド１８２は、シフターハウジング１８６の内側に位置している。軸受アセンブリ１９６が、内側シフターヘッド１８２の外周壁とシフターハウジング１８６の隣接する内壁との間に配置されるようになっている。軸受アセンブリ１９６の近位端は、ヘッド１８２を越えて半径方向に突出する内側シフター基部１８１の隣接する遠位側の環状面と当接することになる。軸受アセンブリ１９６の遠位面の外周は、シフターハウジング１８６に嵌合された保持リング１９８と当接することになる。特に、保持リング１９８は、シフターハウジング溝１９０内にスナップ嵌合されるようになっている。従って、内側シフター基部１８１と保持リング１９８によって、軸受アセンブリ１９６の互いに対向する端が拘束され、これによって、内側シフター１８０およびシフターハウジング１８６の長手方向における運動を係止することが可能になる。軸受アセンブリ１９６によって、内側シフター１８０およびシフターハウジング１８６は、互いに対して軸方向に回転することが許容されている。

回転ハウジングクラッチスリーブ１４６の周囲に回転可能に取り付けられたシフトリング２０２は、シフターハウジング１８６、従って、内側シフター１８０の長手方向の位置を設定するように、手動で作動されることになる。図１８および図１９に最もよく示されるように、シフターリング２０２は、概して、管状部材の形態にある。シフターリング２０２の外面に形成された窪み２０４は、リングを指で掴むのを容易にするものである。シフターリング２０２は、軸方向に延在する貫通孔２０６を画定すべく、さらに形成されている。孔２０６は、シフトリング２０２が下方に位置する回転ハウジングクラッチスリーブ１４６の周囲を回転することができるように、寸法決めされている。シフトリングは、近位端に、孔２０６内に近位端開口を画定する第１の皿孔２０８を画定している。第２の皿孔２１０は、第１の皿孔２０８と孔２０６との間に位置している。第２の皿孔２１０は、孔２０６と皿孔２０８との間の直径を有している。

シフトリング２０２は、その遠位端に第３の皿孔２１２を有すべく、形成されている。第３の皿孔２１２は、孔２０６内に遠端開口を形成している。第２の皿孔２１０および第３の皿孔２１２は、同一の直径を有している。孔２０６を画定するシフトリング２０２の内壁は、直径方向において対向する２つの長手方向に延在する凹溝２１４を画定すべく、さらに形成されている。各溝２１４は、第２の皿孔２１０から第３の皿孔２１２に延在している。

本発明のハンドピース２０が組立てられると、ボール軸受２１６が、シフトリング２０２の回転運動を軸方向運動に変換し、この軸方向運動がシフターハウジング１８６を変位させることが可能となる。各ボール軸受２１６は、回転ハウジング１３０のクラッチスリーブの対向するスロット１４８の１つに着座されるようになっている。２つのボール軸受２１６が設けられ、４つのスロット１４８が設けられている。余分のスロット１４８を設けることによって、ハンドピース２０の組立中の要素の配向が容易になる。回転スリーブ１３０の内側では、各ボール軸受２１６は、シフターハウジング１８６に形成された窪み１９４の各々に着座されるようになっている。回転ハウジング１３０の外側では、各ボール軸受２１６は、シフトリング２０２に形成された溝２１４の各々に着座されるようになっている。

本発明のハンドピース２０が組立てられると、回転ハウジングフランジ１４２は、シフトリングの第１の皿孔２０８内に着座する。２つのＯリング２１８が、回転ハウジング１３０の外周面とシフトリング２０２の内壁との間に設置されることになる。第１のＯリング２１８は、シフトリングの第２の皿孔２１０の環状空間内に着座されるようになっている。第２のＯリング２１８は、シフトリングの第３の皿孔２１２内に着座されるようになっている。これらの２つのＯリング２１８は、回転ハウジングのクラッチスリーブ１４６の滑らかな外面に延在している。

シフトリングナット２２０によって、シフトリング２０２は、ハンドピース２０の残りに保持されている。図２０および図２１に最もよく示されているように、シフトリングナット２２０は、略管状である。シフトリングナット２２０は、略一定の外径を有する基部２２を有すべく、形成されている。シフトリングナット２２０は、基部２２２の前方にヘッド２２４を有している。遠位側（前方）に延在するシフトリングヘッド２２４の外径は、内向きのテーパが付されている。シフトリングナット２２０は、基部２２２の外面の近位端に２つの互いに対向する平面２２６を画定すべく、さらに形成されている。これらの平面２２６は、組立中に、シフトリングナット２２０を回転ハウジング１３０に螺着させるのに用いられる締付け工具を受入れるために、設けられている。

孔２２８が、シフトリングナット２２０をその近位端から遠位端に向かって軸方向に貫通している。シフトリングナット２２０は、孔２２８を画定する円形内壁から内方に延在する内向き段付きの環状リップ２３０を有すべく、さらに形成されている。リップ２３０の円形内面は、ネジ部２３１を有している（図２０参照）。シフトリングナット２２０は、シフトリングナットのネジ部２３１を回転ハウジングのクラッチスリーブ１４６のネジ部１５４と係合することによって、回転ハウジングに螺着されるようになっている。

以下、図２Ａ、図３および図２２を参照して、本発明の外科用ハンドピースの連結アセンブリ４６を説明する。具体的に、連結アセンブリ４６は、２つの円筒保持ピン２４０を備えている。これらのピン２４０の各々は、スピンドルスロット１１４の１つに着座されるようになっている。ピン２４０は、スロット１１４の最前方位置にあるとき、ハンドピース２０に取り付けられた取付け具／付属装置の連結ヘッド５４に形成された溝（窪み）３０６内に着座されるようになっている。このようにして、ピン２４０は、取付け具／付属装置を工具スピンドル４２に保持することが可能となる。

内側ワッシャー２４２および外側ワッシャー２４８は、ピンをスロット１１４および取付け具／付属装置の窪み３０６内に離脱可能に保持する連結アセンブリ４６の構成要素である。内側ワッシャー２４２は、どの切口でも、Ｌ字状の断面輪郭を有すべく、形成されている。さらに具体的に、内側ワッシャーは、スピンドルステム１１２の周囲に延在する円筒基部２４４を有している。スピンドル４２および内側ワッシャー２４２は、内側ワッシャーがスピンドルの周囲を長手方向に沿って自在に移動することができるように、互いに対して寸法決めされている。内側ワッシャー２４２は、基部２４４の遠位端（前端）から直交して外方に延在するリップ２４６を有すべく、さらに形成されている。

内側ワッシャー２４２は、スピンドルステム１１２の周囲に同じように配置された外側ワッシャー２４８内に入れ子にされている。外側ワッシャーは、平坦な円形のヘッド２５０を有すべく、形成されている。ヘッド２５０の外周から近位側（後方）に延在する円筒状のスカート２５２が、ヘッド２５０と一体に形成されている。外側ワッシャー２４８は、ワッシャーヘッド２５０がスピンドルスロット１１４の遠位端と略一直線に並ぶように、スピンドルステム１１２の周囲に配置されている。内側ワッシャー２４２の遠位端は、スピンドルステム１１２の外壁および外側ワッシャー２４８のスカート２５２の内壁によって画定された環状空間内に配置されている。

スピンドルステム１１２の周囲に配置されたコイルバネ２５４が、通常、内側ワッシャー２４２を外側ワッシャー２４８に向かって付勢している。バネ２５４の近位端は、スピンドルカラー１０６の最遠位部分に着座したワッシャー２５６に対して着座されるようになっている。ワッシャー２５６の近位面は、保持リング２５８に当接するようになっている。保持リング２５８は、スピンドル溝１０８内にスナップ嵌合され、スピンドルカラー１０６の外面を越えて突出している。従って、保持リング２５８は、ワッシャー２５６、従って、バネ２５４の近位側への運動を妨げることになる。ワッシャー２５７が、保持リング２５８の近位面と軸受アセンブリ１７２の内輪の隣接する遠位面との間に配置されている。

従って、バネ２５４は、内側ワッシャー２４２を前方に付勢することになる。内側ワッシャー２４２のこの運動によって、まず、内側ワッシャー２４２と外側ワッシャー２４８との間に取り込まれた保持ピン２４０が、圧縮によって捕捉される。バネ２５４によって加えられたこの連続的な力によって、ワッシャー２４２，２４８およびピン２４０は、連続的に前方に付勢される。このサブ・アセンブリのこの前進運動の結果、ピン２４０は、スピンドルスロット１１４の遠位（前方）部分内に保持される。このサブ・アセンブリの遠位側への前進運動は、保持ピン２４０がスロット１１４の遠位側外周を画定するステムスリーブ１１２の内面と当接することによって、停止する。各ピン２４０は、このように配置されると、スピンドル孔１２０内に延在することになる。

作動リング２６２が、ワッシャー２４２および２４８、従って、ピン２４０を、それらのピンが着座する取付け具／付属装置の窪み３０６から選択的に移動させる。作動リング２６２は、回転ハウジングの連結ネック１５６の遠位端の外周に周方向に延在している。以下、図２３および図２４を参照して、作動リング２６２について、詳細に説明する。略リング状の作動リング２６２は、近位端基部２６４を有すべく、形成されている。作動リング基部２６４の外周面は、ネジ部（図示せず）を備えている。作動リング２６２は、基部２６４から遠位側（前方）に延在するネック２６６を有すべく、さらに形成されている。ネック２６６は、基部２６４の直径よりも小さい外径を有している。作動リング２６２を通る貫通孔を画定する内壁（孔および内壁は、いずれも図示せず）は、スリーブの長さに沿って一定の直径を有している。

４つの均等に離間したピン２６８が、作動リングネック２６６に形成された半径方向開口２７０に取り付けられている。ピン２６８は、作動リング２６２の軸方向中心に向かって内方に向けられている。本発明のハンドピース２０が組立てられると、ピン２６８は、回転ハウジングの連結ネック１５６に形成された貫通スロット１５８を貫通するようになっている。回転ハウジングスロット１５８内にピン２６８を着座させることによって、作動リング２６２の近位側および遠位側への運動の範囲が制限されることになる。ピン２６８は、作動リング２６２が近位側（後方）に移動したとき、ピンの自由端が外側ワッシャー２４８のヘッド２５０の遠位面を押圧するのに充分な長さを有している。

アクチュエータスリーブ２７２は、外科医が作動リング２６２を移動させるのを可能にする握りとして機能している。図２５および図２６に示されるように、アクチュエータスリーブ２７２は、その外面に沿って４つの互いに離間したタブ２７４を有すべく、形成されている。タブ２７４は、外科医がアクチュエータスリーブ２７２を保持し、かつ後方に押圧することを可能にする指握りとして機能している。図１のスリーブでは、単一の周囲リップ２７４ａが、タブ２７４と同じ機能を果たしている。

アクチュエータスリーブ２７２は、そのスリーブを完全に貫通する軸方向に延在する孔を有している。この孔は、第１の近端部分２７６を有している。この孔は、孔部分２７６の前方に第２の部分２８０を有している。孔部分２８０は、孔部分２７６の直径よりも小さい直径を有している。孔部分２８０を画定するアクチュエータスリーブ２７２の内壁は、ネジ部（図示せず）を有している。作動スリーブ２７２は、孔部分２８０の前方に孔部分２８２を有すべく、形成されている。（孔部分２８０，２８２間に、図示しないが、製造上の理由から形成される溝がある）。孔部分２８２は、孔部分２８０よりも小さい外径を有している。孔部分２８４が、作動スリーブ貫通孔の最遠位側の部分である。孔部分２８４は、孔部分２８２の直径よりも小さい直径を有している。

ハンドピース２０が組立てられると、アクチュエータスリーブ２７２は、作動リング２６２の周囲に固定されることになる。具体的には、アクチュエータスリーブ２７２の孔部分２８０を画定するネジ面が、作動リング基部、すなわち、リング基部２６４の外面のネジに螺着されるようになっている。

コイルバネ２８６が、通常、作動リング２６２を外側ワッシャー２４８から離れる方向、具体的には、遠位側（前方）に保持するようになっている。バネ２８６は、回転ハウジングの連結ネック１５６とシャフトリングナット２２０との間に配置されている。コイルバネ２８２の近位端は、回転ハウジングの連結クラッチスリーブ１４６と連結ネック１５６との間の外側環状段面に対して着座されるようになっている。バネ２８６の遠位端は、作動リング基部２６４の近位面に対して着座されるようになっている。バネ２８６は、ピン２６８が通常外側ワッシャー２４８から離間するように、作動リングを前方に付勢している。

トルクリング２８８が、回転ハウジングヘッド１６０の周囲に圧入されるようになっている。トルクリング２８８は、２つの互いに対向する横方向延在タブ２９０を有している。ハンドピース２０が組立てられるとき、トルクリング２８８の全体が、通常、作動スリーブ２７２の孔部分２８４内に配置されることになる。トルクリング２８８は、タブ２９０が作動スリーブ２７２と当接せず、従って、作動スリーブ２７２の運動を拘束しないように、形成されている。取付け具がハンドピース２０に嵌着されるとき、少なくとも１つのトルクリングタブが、取付け具の露出した固定要素に形成された相補的ノッチ内に着座するとよい。この係合によって、取付け具の固定要素がハンドピース２０に対して相対的に回転するのが阻止されることになる。本発明の代替的な態様では、トルクリング２８８は、単一のタブ２９０または３つ以上のタブ２９０を有している。

以下、図２７および図２７Ａを参照して、本発明によって構成された切断付属装置４８について説明する。切断付属装置４８は、細長いシャフト５２を有している。連結ヘッド５４が、シャフト５２の近位端に一体に取り付けられている。連結ヘッド５４は、ハンドピース２０によって生じたトルクを受け、切断付属装置４８をハンドピースに係合するのを容易にし、付属装置の揺動を阻止する特徴を有している。

組織加工ヘッド５０が、シャフト５２の遠位端に取り付けられている。本発明の例示される態様では、組織加工ヘッド５０は、寛骨臼リーマである。これは例示であって、制限するものではないことを理解されたい。本発明の他の態様では、組織加工ヘッドは、ドリルヘッドまたはバー（bur）のような他の部材であってもよい。また、本発明のいくつかの態様では、組織加工ヘッドは、シャフト５２に離脱可能に取り付けられてもよいことを理解されたい。例えば、リーマヘッドは、多くの場合、リーマを回転するのに用いられるシャフト５２に離脱可能に取り付けられている。

連結ヘッド５４、すなわち、付属装置４８の最近位端は、３つの長手方向に互いに離間した部分を有すべく、形成されている。連結ヘッド５４の第１の最近位部分は、ボス３０２である。ボス３０２は、スピンドル孔１０４と密にすべり嵌合し、スピンドル４２によって出力されたトルクを受けるように、寸法決めされている。本発明の例示的な態様では、孔１０４は、六角形の断面輪郭を有している。従って、本発明のこの態様では、連結ヘッド孔３０２は、六角形状を有し、スピンドル孔１０４よりもわずかに小さい寸法を有すべく、寸法決めされている。ボスの個々の外面３０３は、スピンドル４２の隣接する相補的な内面１０５によって伝達されるトルクを受けるようになっている。

連結ヘッド５４の第２の中間部は、本体３０４である。連結ヘッド本体３０４は、スピンドル孔１２０に密にすべり嵌合されるように、形成されている。本発明の例示的な態様では、スピンドル孔１２０は、円形断面を有している。連結ヘッド本体３０４は、同じ円形断面を有し、その直径は、スピンドル孔１２０の直径よりもわずかに小さい。また、連結ヘッド本体３０４は、連結ヘッドボス３０２によって占有される断面よりも大きい断面を占有することを理解されたい。連結ヘッド本体３０４は、この連結ヘッド本体の外面に周方向において延在する溝３０６を有すべく、さらに形成されている。溝３０６は、連結ヘッド本体の近位端と遠位端との間の略中間に位置している。さらに具体的には、溝３０６は、連結ヘッド５４がハンドピーススピンドル４２内に着座するとき、溝を画定するヘッド体３０４の近位面がスピンドルスロット１１４を画定するスピンドル４２の近位内面と略一直線に並ぶように、位置決めされている。

連結ヘッド本体３０４の近位端は、周方向に互いに離間した多数のスロット３０８を画定すべく、さらに形成されている。各スロット３０８の基部は、連結ヘッド本体３０４の残りの湾曲した周囲外面に対して相対的に凹んだ平面３１０によって画定されている。各平面３１０は、六角形の連結ヘッドボス３０２を形成する面の１つと共面をなし、そこから遠位側（前方）に延在している。スロット３０８間の連結ヘッド３０４の部分の近位端部分は、ベベル面３１２を有している。各対のベベル面３１２は、点３１４で交わっている。

肩３０５が、連結ヘッド５４の最遠位部分である。連結ヘッド本体３０４と連続する肩３０５は、連結ヘッド本体の直径よりも大きい直径を有している。本発明のいくつかの態様において、特に取付け具３２０と一体の連結ヘッド（図３２）では、前述したように、肩３０５は、連結ヘッド５４の残りから物理的に離れている。本発明のこれらの態様では、肩３０５は、関連するシャフトと一体で回転するために、そのシャフトの周囲に圧入されるようになっている。

本発明の外科用ハンドピース２０を作動する準備として、切断付属装置４８がハンドピース４２内に挿入される。このプロセスは、切断付属装置の連結ヘッド５４をスピンドル孔１２０に挿入することによって、開始される。これによって、連結ヘッド本体３０４の点３１４が、ピン２４０を押圧することになる。この動作をもたらす手動力は、バネ２５４によって加えられる対向力を上回れば、十分である。従って、この力を連続的に付加することによって、ピン２４０は、斜め外方かつ後方に押圧される。その結果、ピン２４０は、連結ヘッド本体３０４の外面上に載ることになる。

連結ヘッド５４がスピンドル４２内にさらに挿入されると、連結ヘッド本体３０４のベベル面３１２の１つが、スピンドルピン１２１と当接する。連結ヘッド５４を継続的に挿入することによって、ピン１２１がベベル面３１２と隣接する本体スロット３０８に着座するまで、連結ヘッドが回転する。連結ヘッド５４のこの回転運動によって、連結ヘッドが継続してスピンドル４２内に挿入されるとき、連結ヘッドボス３０２がスピンドル孔１０４と位置合わせされ、そのスピンドル孔１０４内に着座されることが確実になる。

付属装置連結ヘッド５４がこのように着座した後、バネ２５４は、ピン２４０とワッシャー２４２，２４８のサブ・アセンブリを前方に押圧する。この運動によって、ピン２４０は、スピンドル孔１１４内において、付属装置連結ヘッド５４およびスピンドル孔１２０の同軸の長手方向中心軸に向かって、斜め前方に移動する。これによって、図２８および図２９に示されるように、ピンは、連結ヘッド溝３０６内に着座することになる。ピン２４０が溝３０６内に着座することによって、連結ヘッド５４、従って、切断付属装置４８が、ハンドピーススピンドル４２に係止されることになる。

次いで、クラッチ４４が、スピンドル４２をギア列駆動ヘッド８６または９２の１つに連結するように設定され、これによって、スピンドルを選択された駆動ヘッドと共に回転させる。具体的に、クラッチ４４は、トルクピン１８４をスピンドルが接続されるべき駆動ヘッド８６または９２のノッチ８８または９４内に着座させるように、設定される。トルクピン１８４の設定、すなわち、長手方向の位置決めは、シフトリング２０２を回転することによって、行われる。シフトリング２０２を回転させると、ボール軸受２１６が回転ハウジングスロット１４８内で螺旋状に運動する。ボール軸受２１６の長手方向の変位によって、シフターハウジング１８６が、同じように長手方向において変位することになる。シフターハウジング１８６の長手方向の運動によって、内側シフター１８０が、同じように運動することになる。

トルクピン１８４は、内側シフター１８０と一体なので、内側シフターの長手方向の変位によって、近位側に位置する駆動ヘッド８６のノッチ８８または遠位側に位置する駆動ヘッド９２のノッチ９４のいずれかに選択的に着座する。

以上によって、本発明のハンドピース２０は、運転可能な状態にある。トリガースイッチ３２を押し込むことによって、モータ２４が作動することになる。これによって、モータシャフト２６が回転することになる。ギア列３６は、シャフトによって出力された回転モーメントを異なる速度に減速することになる。具体的に、ギア列の内部のギアによって、駆動ヘッド８６は、第１の減速度で回転することになる。駆動ヘッド９２は、第１の減速度よりも遅い第２の減速度で回転することになる。

クラッチ４４の設定に依存して、トルクピン１８４は、駆動ヘッド８６または９２のいずれかのノッチ８８または９４内に着座する。従って、トルクピン１８４は、ピンが係合される駆動ヘッド８６または９２の速度で回転することになる。トルクピン１８４は、外側連結具スロット１３４を貫通している。その結果、トルクピンの回転によって、外側連結具１２４、従って、スピンドル４２も同様に回転することになる。連結ヘッドボス３０２が、スピンドル孔１０４内に比較的密に嵌合し、これらの要素が非円形断面輪郭を有しているので、スピンドル４２の回転運動は、ボス３０２によって、連結ヘッド５４および切断付属装置４８の残りに伝達されることになる。

切断付属装置４８を取り外すと、アクチュエータスリーブ２７２が、後方に押圧されることになる。アクチュエータスリーブ２７２のこの運動によって、ピン２４０が、斜め後方かつ外方に移動することになる。従って、ピン２４０は、図３０および図３１に示されるように、連結ヘッド溝３０６およびスピンドル孔１２０から引っ込められる。これによって、切断付属装置４８を取り外し、新しい付属装置をハンドピース２０に離脱可能に連結することが可能となる。

本発明の外科用ハンドピース２０のクラッチ４４は、トルクピン１８４が駆動ヘッド８６または９２から出力される回転運動をスピンドルと外側連結具のサブ・アセンブリに直接伝達するように、構成されている。各クラッチピン１８４は、スピンドル４２の延長部である外側連結具１２４を通って側方に延在している。従って、クラッチピン１８４は、著しく大きい長手方向の空間を占有しない。また、ボール軸受２１６が離間して配置されるシフターハウジング窪み１９４は、クラッチピン１８４に近接している。本発明のいくつかの態様では、窪み１９４の中心からクラッチピンの中心までの距離は、２．０ｃｍ以下である。本発明のさらに好ましい態様では、この距離は、１．０ｃｍ以下である。総括的に述べると、本発明のこれらの特徴によれば、３．０ｃｍ、さらに好ましくは、２．０ｃｍ以下の全長を有する内部シフターおよびシフターハウジングを設けることができる。本発明の最も好ましい態様では、このサブ・アセンブリの全長は、１．０ｃｍ以下である。

従って、本発明のクラッチ４４は、比較的長さが短い。これによって、軸方向長さを短縮したギア列およびクラッチアセンブリを有するハンドピースを設けることができる。さらに、本発明のクラッチ４４を用いることによって、ハンドピース２０の構成要素の質量が重心から離れて分配される程度を少なくすることができる。構成要素の質量を重心の中心線の近くに置くことによって、ハンドピース２０を正確に位置決めするときに、外科医が受ける応力が低減されることになる。

取付け具／切断付属装置の連結ヘッドが本発明のハンドピースのスピンドル４２に嵌合されるとき、孔１２０を画定するスピンドル４２の内壁と連結ヘッド本体３０４の外面との間に比較的長い密接界面が生じている。本発明のいくつかの態様では、この界面は、０．６インチ（１．５センチ）以上の長さを有している。本発明のさらに好ましい態様では、この界面は、１．０インチ（２．５センチ）以上の長さを有している。この界面は、スピンドルがトルクを連結ヘッドボス３０２に伝達トルクする個所より遠位側にある。この構成によって、スピンドルおよび連結ヘッドが回転するとき、スピンドル内の連結ヘッドの揺動が最小限に抑えられることになる。連結ヘッドの揺動を最小限に抑えることによって、切断付属装置組織加工ヘッド５０への揺動も同様に低減されることになる。

さらに、連結ヘッド５４がスピンドル孔１２０内に嵌合されるとき、連結ヘッド肩３０５が、孔を画定するスピンドルの遠位端開口に当接するようになっている。従って、総括的に述べると、ピン２４０および肩３０５によって、スピンドル内おける連結ヘッド５４の長手方向の揺動が阻止されることになる。回転スピンドル１２０の遠位端は、ハンドピース２０の固定要素からわずか前方に離間しているので、肩３０５の存在によって、切断付属装置４８の回転が妨げられることはない。肩３０５とハンドピース２０の固定要素が接触しないことをさらに確実にするために、肩は、固定要素によって画定される範囲外に置かれるように、寸法決めされている。すなわち、肩３０５の外径は、リップ１６２によって画定される回転ハウジングの遠位端開口の直径よりも小さく設定されている。

図３２は、本発明によって構成された取付け具３２０を示している。取付け具３２０は、ハウジング３２２を備えている。入力シャフト３２４が、ハウジング３２２から後方に延在している。入力シャフトは、切断付属装置連結ヘッド５４と同じ特徴を有する近位端連結ヘッド３２６を有すべく、形成されている。矩形状の仮想線によって表される連結アセンブリ３２８が、ハウジングの内部に配置されている。連結アセンブリ３２８は、切断付属装置（図示せず）の近位端を離脱可能に回転保持するように、設計されている。連結アセンブリ３２８の構造の細部は、本発明と関連しない。連結アセンブリ３２８は、連結アセンブリ４６の特徴を備えていてもよい。代替的に、連結アセンブリ３２８は、前述の連結ヘッド５４以外の連結ヘッドを回転保持する特徴を備えていてもよい。これらの例として、トリンクル（ｔｒｉｎｋｌｅ）接続具、すなわち、ハドソン（Ｈｕｄｓｏｎ）？接続具、および外科業界で知られている改良型トリンクル接続具が挙げられる。

入力シャフト３２４は、連結アセンブリ３２８を回転させるものである。本発明のいくつかの態様では、入力シャフト３２４と連結アセンブリ３２８のスピンドルは、同じ構成要素である。従って、本発明のこれらの態様では、取付け具３２０は、連結ヘッド５４と異なるヘッドを有する付属装置をハンドピースに接続する手段として、機能する。本発明のこれらの態様では、取付け具は、ハンドピーススピンドル４２が回転する速度で回転することになる。本発明の他の態様では、入力シャフト３２６による回転モーメントを連結ヘッドに伝達するために、取付けハウジング３２２の内部に減速機または増速機が設けられている。本出願人が譲渡人である「外科ドリル用のドリル取付け具」の表題で１９９９年１１月３０日に刊行された米国特許第５，９９３，４５４号は、このようなアセンブリの１つを示している。この特許は、参照することによって、ここに含まれるものとする。この種の取付け具は、本発明のスピンドル４２および連結アセンブリ４６と実質的に同一のスピンドルおよび連結アセンブリを備えていてもよい。

前述の説明は、本発明の１つの具体的な態様に対するものである。本発明のハンドピース、切断付属装置および取付け具の代替的な態様が、前述したものと異なる特徴を有してもよいことを理解されたい。

例えば、本発明の全てのハンドピースは、必ずしも前述したクラッチと連結アセンブリの両方を備える必要がない。本発明のいくつかの態様は、クラッチのみまたは連結アセンブリのみを有してもよい。

本発明のギア列および駆動ヘッドは、前述したものと異なって設計されてもよい。例えば、本発明のいくつかの態様では、ギア列は、３つ以上の駆動ヘッドを有してもよく、それらの全てまたは各々が、単一の入力回転モーメントに応じて、異なる速度で作動してもよい。本発明のいくつかの態様では、ギア列は、１つまたは複数の駆動ヘッドをモータシャフト２６の回転速度よりも速い速度で回転させるギアを有してもよい。

モータ２２によってシャフト２６を回転させる手段は、同様に、前述したものと異なっていてもよい。

同様に、クラッチ４４の構造は、前述したものと異なっていてもよい。例えば、本発明のいくつかの態様は、ギア列駆動ヘッド８６または９２とスピンドル４２を同時に係合させるために、前述したものよりも少ない数または多い数の横方向に延在する部材、クラッチピン、またはトルク伝達要素を有していてもよい。本発明のいくつかの態様では、クラッチ４４は、これらの部材の１つを備えていてもよい。

本発明のいくつかの態様では、内側シフターおよび／または外側シフターは、長手方向の運動がこのサブ・アセンブリに伝達される点（前述の実施形態における窪み１９４）が、トルクを駆動ヘッドの１つからスピンドルに伝達する横方向部材が位置する長手方向における薄片部分内に位置するように、配置されてもよい。このような構成によって、クラッチの長手方向における全体の長さをさらに短縮することができる。

また、本発明のいくつかの態様では、クラッチピンは、スピンドルに一体に取り付けられてもよい。本発明のこれらの態様では、クラッチピンを適切なギア列駆動ヘッドと係合させるために、スピンドル自体が変位するようになっている。

同様に、本発明の他の態様では、回転シフトリング以外の手段を用いて、クラッチピンの位置を設定してもよい。本発明のいくつかの態様では、クラッチピンの位置を設定するために変位させる外科医作動要素として、ハンドピースハウジングに取り付けられる長手方向に移動可能なスイッチ部材が用いられてもよい。

図３３および図３４に示されるように、２つのクラッチ状態間におけるクラッチの切換を示すために、触知性および可聴性フィードバックアセンブリをクラッチアセンブリに設けることが可能である。例示的なフィードバックアセンブリでは、フィードバックは、戻り止めボール３４０によって得られる。戻り止めボール３４０は、内側シフター１８０ａの基部１８１ａに形成された孔３４２内に着座されるようになっている。戻り止めボールは、外側連結具１２４ａに向かって内方に延在するように、配置されている。ボール３４０を外側連結具１２４に向かって内方に付勢するために、バネ３４４も、内側シフター孔３４２に着座されることになる。シフターハウジング１８６は、内側シフター１８０ａの周囲に配置されることを理解されたい。従って、シフターハウジング１８６の環状内壁は、バネ３４４の外端が当接する固定面として機能することになる。

外側連結具１２４ａは、前述した外側連結具１２４（図８および図９）と同一の基本的な幾何学的形状を有している。外側連結具１２４ａは、２つの平行に延在する円弧溝３４８を有するように、さらに形成されている。これらの溝３４８は、外側連結具１２４ａに形成された２つの隣接スロット１３４間にわたって、外側連結具１２４ａの外面に形成されている。第１の溝３４８は、２つのスロット１３４の遠位端に隣接して位置している。第２の溝は、２つのスロット１３４の近位端に隣接して位置している。

クラッチが作動すると、内側シフター基部１８１ａは、外側連結具スロット１３４の対向端の間で移動する。内側シフターのこの移動によって、戻り止めボール３４０は、第１の溝３４８の外に出て、第２の溝３４８の内に入る。ボール３４０が第１の溝３４８から外に出る力を上回るバネ抵抗によって、クラッチが第１の状態から移動する最初の触知フィードバックが得られる。クラッチピン１８４が駆動ヘッド８６または９２の第２のものと係合する位置に、内側シフター基部１８１ａが移動すると、戻り止めボール３４０は、駆動ヘッドと一直線に並ぶ溝３４８内に着座することになる。これによって、可聴機構が得られる。また、シフトリング２０２（図１）を作動するたびに、ボールを溝から出すように付勢することによって、付加的な抵抗が生じることになる。

従って、本発明のこの態様によるフィードバックアセンブリは、クラッチが第１の設定点から移動するとき、およびクラッチが第２の設定点に移動するときのいずれにおいても、フィードバックをもたらすことになる。

また、連結アセンブリ４６および相補的な取付け具／切断付属装置連結ヘッドの構造は、前述したものと異なっていてもよい。本発明の全ての態様において、トルクを出力するスピンドルの表面および相補的な連結ヘッドボス３０２は、必ずしも六角形または多角形断面の輪郭を有している必要がない。しかし、多角形断面の形状は、連結ヘッドへのトルク伝達を確実にするのに最も効率的であると考えられる。

同様に、連結ヘッド本体３０４は、図示され、かつ説明したものと異なる幾何学的形状を有していてもよい。本発明の全ての態様において、この構成要素および相補的なスピンドル孔は、円形の断面輪郭を有することは、必ずしも必要ではない。本発明のいくつかの態様では、これらの構成要素は、１つまたは複数の平面を有していてもよい。このような幾何学的な形状は、連結ヘッドの揺動を低減させるのに最適な幾何学的な形状であると考えられる。同様に、本発明の全ての態様において、ハンドピース連結アセンブリと関連する係止部材を受入れる連結ヘッド本体によって画定される窪みは、必ずしも環状溝である必要はない。本発明のいくつかの態様では、相補的なハンドピース連結アセンブリと一体の相補的な係止部材を受入れる１つまたは複数の窪みが、連結ヘッド本体内に設けられてもよい。

本発明のいくつかの態様では、連結本体は、相補的な連結アセンブリ係止部材を受入れるどのような幾何学的な特徴を有していなくてもよい。また、ハンドピース連結アセンブリと連結ヘッドとの係合を容易にする幾何学的な特徴が、連結ヘッド本体の表面を越えて突出する、本発明の態様も可能である。

同様に、連結ヘッド本体が、隣接する遠位側の取付け具／付属装置シャフトの直径と同一の直径を有する、本発明の態様も可能である。本発明のさらに他の態様では、取付け具／付属装置シャフトは、連結ヘッドの直径よりも大きい直径を有していてもよい。

同様に、本発明の取付け具／付属装置連結ヘッドは、スピンドル孔内への連結ヘッドの位置合わせを容易にするスロット３０８およびベベル面３１２の特徴と異なる幾何学的な特徴を有すべく、構成されてもよい。本発明のいくつかの態様は、これらの特徴のいずれかを備えていなくてもよい。

取付け具／付属装置連結ヘッドをスピンドルに保持する代わりに、連結ヘッドをスピンドルによって駆動させることしか機能しない他の連結アセンブリも可能である。

従って、特許請求の範囲の目的は、本発明の真の精神および範囲内に含まれる全てのこのような変更および修正を包含することにある。

本発明の外科用付属装置が取り付けられる本発明の外科用回転ハンドピースの側面図である。 長軸に沿ったハンドピースの前端の断面図である。 図２のハンドピースの遠位端の拡大断面図である。 ハンドピースの遠位端（前端）の拡大図である。 本発明の外科用ハンドピースのギア列の拡大図である。 ギア列の断面図である。 本発明の外科用ハンドピースのスピンドルの平面図である。 図６の線７−７に沿ったスピンドルの断面図である。 外側連結具の斜視図である。 外側連結具の断面図である。 本発明の外科用ハンドピースの回転ハウジングの端面図である。 回転ハウジングの平面図である。 図１１の線１２−１２に沿った回転ハウジングの断面図である。 クラッチを形成する構成要素の分解図である。 本発明のクラッチの内側シフターの斜視図である。 内側シフターの断面図である。 シフターハウジングの斜視図である。 シフターハウジングの断面図である。 シフトリングの斜視図である。 シフトリングの断面図である。 シフトリングナットの斜視図である。 シフトリングナットの断面図である。 連結アセンブリの分解図である。 連結アセンブリ作動リングの側面図である。 アクチュエータリングの断面図である。 アクチュエータスリーブの斜視図である。 アクチュエータスリーブの断面図である。 本発明の連結ヘッドを有する切断付属装置の平面図である。 切断付属装置の連結ヘッドの斜視図である。 連結アセンブリピンがいかに本発明による連結ヘッドの溝内に着座するかを示す断面図である。 連結アセンブリピンがいかに連結ヘッド窪み内に着座するかを示す横断面図である。 負荷状態にあるときの連結アセンブリの位置を示す断面図である。 負荷状態にあるときの連結アセンブリピンの位置を示す横断面図である。 本発明の連結ヘッドを有する取付け具の平面図である。 本発明の代替的なクラッチアセンブリの一部の分解図である。 図３３のアセンブリの位置の断面図である。

Claims (7)

1. ハウジング（２２）と、
   前記ハウジング内に配置されたモータ（２４）であって、回転シャフト（２６）を有するモータ（２４）と、
   前記ハウジングに取り付けられたギア列アセンブリ（３６）であって、前記回転シャフトの回転時に、異なる速度で回転するように前記回転シャフトに接続される複数の駆動ヘッド（８６，９２）を有する、ギア列アセンブリ（３６）と、
   前記ハウジングに回転可能に取り付けられたスピンドル（４２）であって、医学用／外科用切断付属装置（４８）の近位端を受入れるように形成されている、スピンドル（４２）と、
   前記ハウジング内に配置されたクラッチアセンブリであって、該クラッチアセンブリは、
   外側連結具が前記スピンドルと一体に回転するように前記スピンドルに接続された遠位部分と、孔（１２６）を備えた近位部分であって、前記ギア列アセンブリの前記駆動ヘッドが前記孔内に配置される近位部分とを有する外側連結具（１２４）であって、前記外側連結具の前記近位部分は、前記ギア列アセンブリの前記駆動ヘッドの上方を延在する少なくとも１つのスロット（１３４）を画成するように形成されている、外側連結具（１２４）と、
   前記外側連結具の周囲に配置されたシフター（１８０）であって、前記シフターは、前記外側連結具と共に回転し、前記外側連結具の周囲を長手方向に移動するように構成され、前記シフターは、少なくとも１つのピン（１８４）を備え、前記少なくとも１つのピンは、前記外側連結具の周囲の前記シフターの位置に基づいて、前記ギア列アセンブリの前記駆動ヘッドの１つと選択的に係合し、前記係合した前記ギヤ列アセンブリの駆動ヘッドの回転運動を前記外側連結具に伝達するために、前記外側連結具の前記少なくとも１つのスロットを貫通している、シフター（１８０）と、を備えているクラッチアセンブリと、
   を備えていることを特徴とする外科工具。
2. 前記シフターは、前記外側連結具を囲むリングを備え、前記少なくとも１つのピンは、前記リングから内方に延在していることを特徴とする、請求項１に記載の外科工具。
3. 前記ハウジングに移動可能に取り付けられたシフトアクチュエータ（２０２）をさらに備え、前記シフトアクチュエータは、前記シフター（１８０）を前記外側連結具（１２４）の周囲に沿って選択的に位置付けるために、前記シフター（１８０）に接続されていることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の外科工具。
4. 前記シフトアクチュエータは、前記ハウジングに回転可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項３に記載の外科工具。
5. 前記スピンドル（４２）は、孔を備え、前記孔は、前記切断付属部品（４８）を受入れるために開口した遠位部分（１２０）を有していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の外科工具。
6. 前記切断付属装置を前記スピンドルに離脱可能に保持するために、前記ハウジング内に配置された連結アセンブリをさらに備えていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の外科工具。
7. 前記スピンドル（４２）と前記クラッチアセンブリの前記外側連結具（１２４）は、個々の構成要素であり、互いに連結されて一体に回転するようになっていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の外科工具。

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