JP4517170B2 - 遮蔽往復外科用器具 - Google Patents

Description

本発明は、概して、組織を切削および除去するためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、本発明は、直視下に骨および/または組織物質を切削、除去、研削、形削りおよび彫刻するための遮蔽往復外科用やすりシステムに関する。

隣り合う脊椎骨は、強靱で半弾性な椎間板によって区切られている。この円板は、脊柱を構成する椎骨間の可撓性スペーサーとして働く。脊椎骨は、上下各一対の椎骨間に骨で出来た管状のトンネルが生じるような形状を持っていて、このトンネルはその一部が上記の区切り板によって構成されている。これらの管状トンネルは神経孔（neuroforamen）と呼ばれ、神経根の通路として役立つ。神経孔管状トンネルの大きさは、これらのトンネルを通って脊髄から腕、脚および他の筋肉に向かって進む神経根にぴったり合っている。

毎年数百万人の人々が頚部と背部に傷害を負う。何百万人もの人々が、実に問題の多い背痛に苦しみ、そのせいで仕事が出来なかったり、何らかの形で衰弱したりしている。多くの椎骨および円板傷害は、神経刺激および神経圧迫による痛みをもたらす。

椎間板が損傷を受ける場合、その原因は、2つの椎骨間の物理的な過剰回転および通常の損耗である場合が多い。椎骨が過剰に回転すると、円板の左側および右側にあって関節突起嚢（zygapophyseal capsule）と呼ばれる小さな椎間関節が損傷を受ける。身体がこれらの小関節に損傷を負うと、これらの微小関節の縁部で不要な骨棘および骨の過剰増殖がしばしば生じる。この不要な骨の過剰増殖は神経孔を制限し、繊細で鋭敏な神経根を締めつける。

また、多くの人々は年齢と共に口渇感が多少低下する。その結果、水の摂取量は、身体が必要としている量よりも、少なくなる場合がある。椎間板は水および他の物質に依存して健全な機能を維持している。円板がその液分の一部を失うことを「乾燥する」という。円板が乾燥すると、円板の高さが減少し、その円板が連結している2つの椎骨間の空間が減少する。言い換えると、神経孔が狭窄して、神経根を締めつける。

椎骨間に束縛され、締めつけられている神経は、頚痛および背痛の原因になりうる。骨の過剰増殖および椎骨間の空間の減少は、神経を締めつけて、過敏症、痛みおよびしびれを引き起こす。この締めつけにより、罹患神経が制御している肢を使用することができなくなる可能性もある。

したがって、椎間板が事故、加齢および/または一般損耗による損傷を受けると、神経孔中の椎間神経根は刺激され、締めつけられて、不要な不随意筋収縮を引き起こしうる。筋収縮は、持続的な弱い疼痛の形で発現する場合もあるし、痙攣のようにもっと重症になる場合もある。筋収縮は椎骨間の空間をさらに圧迫するように作用する場合があり、それが神経をさらに締めつけることになる。これは、激しい痛みを伴う自己破壊的で自己供給的な問題になる。

痛みおよびしびれを引き起こす神経圧迫を持つ患者を処置するために現在用いられている一技術では、椎間板を除去し、その下にある椎骨とその上にある椎骨とを固定する。椎骨固定では、可撓性の円板を除去し、1つの椎骨を隣り合った椎骨と1つに固定するので、2つの椎骨間の継ぎ目が剛性になる。これは、剛性になった骨固定部分の上下にある円板にひずみを加える原因になる。ある椎骨を別の椎骨に固定する試みは不成功に終わり、意図する固定が得られない場合もある。

不都合なことに、この椎間固定は侵襲的であり、比較的複雑な手技である。また、望ましくないことに、この固定法は、患者の長期入院、長い回復期間およびリハビリ期間、ならびに患者と保健医療提供者の双方にとって高い費用をもたらしうる。

本発明の実施態様は、遮蔽往復外科用やすりおよび直視機械を含む、組織を切削および除去するためのシステムおよび方法を提供することにより、上述した不都合の一部または全部を克服するものである。一部の実施態様は、外科医が、直視下に操縦して微小な神経孔中に繊細な神経と並べて差し込み、神経の圧迫および刺激を引き起こしうる組織の障害物を発見して、それを除去することができるような外科用器具類を提供する。好都合なことに、これは、多くの患者に、入院期間の短縮と費用の軽減をもたらしうる低侵襲的な外科的選択肢を提供する。

本発明の実施態様は、望ましくは、少なくとも3つの外科領域で役立つように適合させ、調整することができる。これらの分野には、神経外科、整形外科および形成外科が含まれるが、これらに限るわけではない。神経外科的実施態様により、外科医は、狭窄した神経孔を安全に拡大して、神経孔が剛性な骨質脊椎構造を通過するための空間を大きくし、その結果として、神経の締めつけと圧迫とを軽減することが可能になる。

整形外科的実施態様では、例えば膝外科などの整形外科手技用の、改良された骨および/または組織除去器具類および方法論が提供される。形成外科的実施態様では、例えば鼻再形成または鼻形成術などの美容外科手技用の、改良された骨および/または組織彫刻器具類および方法論が提供される。

一部の実施態様は、ブレードと、内部を前記ブレードが移動するハウジングであって、長軸を持つハウジングと、回転運動を往復直線運動に変換するトランスミッションであって、前記ブレードが前記ハウジング内を往復運動するように前記トランスミッションが前記ブレードに連結されているトランスミッションと、前記ハウジング内の第1開口部であって、それを通して前記ブレードの一部を露出させる第1開口部と、前記ブレードの露出部分上の切削面であって、組織の研削、やすり掛けおよび切削の少なくとも1つを行うように構成されている切削面とを備えた外科用器具を包含する。

一部の実施態様では、前記ハウジングがその長軸の少なくとも一部（例えば、その長軸の少なくとも遠位部分）のまわりに凹状である。一部の実施態様では、前記ハウジングはその長軸の少なくとも一部（例えば、その長軸の少なくとも遠位部分）のまわりに凸状である。一部の実施態様では、前記第1開口部が前記ハウジングの開口面にある。一部の実施態様では、患者の体内に当該外科用器具を入れやすいように、前記ハウジングがその長軸に沿って湾曲している。一部の実施態様では、前記ブレードが実質的に平坦である。

一部の実施態様では、前記ハウジングがその長軸に沿って前記開口面の方向に湾曲している。一部の実施態様は、摩擦を減らすために少なくとも1つの軸受支持部を、さらに備えている。一部の実施態様では、前記少なくとも1つの軸受支持部は、器具の遠位端に向かって流体を送るように構成された少なくとも1本の溝を持っている。一部の実施態様は、ビデオ信号および照明光の少なくとも一方を伝送するために、前記ハウジング内または前記ハウジング上に少なくとも1本の光ファイバを、さらに備えている。一部の実施態様では、前記ハウジングが前記ハウジングの遠位端に少なくとも1つの第2開口部を持つ。

一部の実施態様は、少なくとも1本の光ファイバに連結された少なくとも2枚のレンズを、さらに備えている。一部の実施態様では、前記少なくとも2枚のレンズの少なくとも一方が前記ハウジングの遠位端に配置され、前記少なくとも2枚のレンズの他方が前記ハウジング内の第1開口部の近くに配置される。一部の実施態様は、当該外科用器具を通して流体を圧送するためのポンプを、さらに備えている。一部の実施態様では、前記ポンプが前記トランスミッションに機械的に連結されている。一部の実施態様では、前記トランスミッションが、実質的に固定された距離だけ離れている2つの面と、中心軸のまわりを回転するカムであって、前記中心軸が前記2つの面間に延在する平面に対してある角度を持っているカムとを、さらに備えており、前記カムは厚さが一様でない曲線体を持ち、前記曲線体は、前記中心軸のまわりの前記カムの回転に応じて前記2つの面が直線的に移動する時に前記2つの面が実質的に固定された距離だけ離れた状態を保つように、カムが中心軸の周りを回転する時に前記2つの面と常に接触するようになっている。

一部の実施態様では、前記カムの中心軸が、前記2つの面の直線運動の方向に対して、実質的に平行である。一部の実施態様では、前記中心軸が、前記2つの面間に延在する平面に対して、実質的に垂直である。一部の実施態様では、前記2つの面が、前記中心軸のまわりの前記カムの回転に応じて往復運動して、直線的に前後に移動する。一部の実施態様では、前記曲線体が少なくとも2つのトーラスを備えた形状を持ち、それら少なくとも2つのトーラスは部分的に重なり合っており、前記少なくとも2つのトーラスのそれぞれは中心軸を持ち、前記少なくとも2つのトーラスの中心軸は互いにある角度を持っている。一部の実施態様では、少なくとも1つの軸受が前記2つの面を備えている。一部の実施態様では、2つの軸受がそれぞれに前記2つの面を備えている。

一部の実施態様では、前記曲線体が、前記カムの前記中心軸に対して、ある角度を持って配置される。一部の実施態様は、回転運動を直線運動に転換するための機械を含み、その機械は、実質的に固定された距離だけ離れている2つの面と、中心軸のまわりを回転するカムであって、前記中心軸が前記2つの面間に延在する平面に対してある角度を持っているカムとを備えており、前記カムは厚さが一様でない曲線体を持ち、前記曲線体は、前記中心軸のまわりの前記カムの回転に応じて前記2つの面が直線的に移動する時に前記2つの面が実質的に固定された距離だけ離れた状態を保つように、カムが中心軸の周りを回転する時に前記2つの面と常に接触するようになっている。

一部の実施態様では、前記カムの中心軸が、前記2つの面の直線運動の方向に対して、実質的に平行である。一部の実施態様では、前記中心軸が、前記2つの面間に延在する平面に対して、実質的に垂直である。一部の実施態様では、前記2つの面が、前記中心軸のまわりの前記カムの回転に応じて往復運動して、直線的に前後に移動する。一部の実施態様では、前記曲線体が少なくとも2つのトーラスを備えた形状を持ち、それら少なくとも2つのトーラスは部分的に重なり合っており、前記少なくとも2つのトーラスのそれぞれは中心軸を持ち、前記少なくとも2つのトーラスの中心軸は互いにある角度を持っている。

一部の実施態様では、少なくとも1つの軸受が前記2つの面を備えている。一部の実施態様では、2つの軸受がそれぞれに前記2つの面を備えている。一部の実施態様では、前記曲線体が、前記カムの前記中心軸に対して、ある角度を持って配置される。一部の態様は、流体路と、前記流体路を少なくとも部分的に閉塞するように構成された2本のプランジャーと、前記2本のプランジャーが交互に前記流体路を少なくとも部分的に閉塞することになるように構成されたカムと、前記流体路内の流体の逆流を減少させるための前記流体路に沿った少なくとも1つの逆止め弁とを備えたポンプを含む。

一部の実施態様では、前記カムが、前記2本のプランジャーのうちの少なくとも1本の長軸に対して実質的に垂直な方向に並進運動する。一部の実施態様では、前記カムが、前記2本のプランジャーのそれぞれの長軸に対して実質的に垂直な方向に並進運動する。一部の実施態様では、前記ポンプが、流体路と、前記流体路を少なくとも部分的に閉塞するように構成された2本のプランジャーと、前記2本のプランジャーが交互に前記流体路を少なくとも部分的に閉塞することになるように構成されたカムと、前記流体路内の流体の逆流を減少させるための前記流体路に沿った少なくとも1つの逆止め弁とを備えている。

一部の実施態様では、前記カムが、前記2本のプランジャーのうちの少なくとも1本の長軸に対して実質的に垂直な方向に並進運動する。一部の実施態様では、前記カムが、前記2本のプランジャーのそれぞれの長軸に対して実質的に垂直な方向に並進運動する。前記器具の一部の実施態様は、流体を送るために、前記ブレードの露出部分に、少なくとも1つの開口部を、さらに備えている。一部の実施態様では、前記切削面が研磨材料を含んでいる。一部の実施態様では、前記切削面がダイアモンドを含んでいる。一部の実施態様では、前記ブレードがステンレス鋼を含んでいる。

一部の実施態様は、前記ハウジングに連結されたハンドピースを、さらに備えている。一部の実施態様は、ビデオカメラをさらに備えている。一部の実施態様では、前記カメラが、前記ハウジングの遠位端に達する光ファイバと連結するように構成されている。一部の実施態様では、ビデオカメラを前記ハンドピース内に置く。一部の実施態様は、前記ハンドピース内に水密シールをさらに備えている。一部の実施態様では、前記ハンドピースが、チャンバ内に前記ビデオカメラを含有するように構成され、前記水密シールが、前記ハンドピースの外側から前記ハンドピース内の前記ビデオカメラを含有する前記チャンバ内への水および細菌の少なくとも一方の侵入を減少させるか、防止するようになっている。

一部の実施態様は、前記回転運動に動力を供給するように構成された原動機を、前記ハンドピース内に、さらに備えている。一部の実施態様では、前記原動機がガスタービンを備えている。一部の実施態様は、前記外科用器具の近位端に連結するように構成されたコードを、さらに備えており、前記コードは、光ファイバ、電気線、灌注用導管、吸込み管、および前記外科用器具内のガスタービン原動機に動力を供給するためのガス管のうちの少なくとも1つを備えている。

本発明の概要を示すために、本発明の一定の側面、利点および新規な特徴を上述した。もちろん、そのような利点の必ずしも全てが本発明のどの特定実施態様でも達成されうるわけではないと理解すべきである。したがって本発明は、ここに教示または示唆する1つの利点または利点群を、ここで教示または示唆されうる他の利点を必ずしも達成せずに、達成または最適化するような方法で、具現化または実施することができる。

これらの実施態様は全て、ここに開示する発明の範囲に包含されるものとする。本発明のこれらの実施態様および他の実施態様は、添付の図面に関する好ましい実施態様の以下の詳細な説明から、当業者には、明白になるだろう。ただし、本発明はここに開示するどの特定の好ましい実施態様にも限定されない。

上述のように、本発明の一般的性質ならびにその特徴および利点の一部を要約し終えたので、特定の好ましい実施態様およびその変更態様は、後述の図面に関する詳細な説明から、当業者には明白になるだろう。

ここに記載する本発明の好ましい実施態様は、概して、組織を切削および除去するためのシステムおよび方法に関し、より具体的には、直視下に骨および/または組織物質を切削、除去、研削、形削りおよび彫刻するための遮蔽往復外科用やすりシステムに関する。

この明細書ではさまざまな実施態様に特有の詳細を説明するが、これらの説明が単なる例示であって、決して本発明を限定すると見なすべきでないことは、理解されるだろう。また、当業者が思いつく本発明のさまざまな応用およびその変更態様も、ここに記載する一般概念に包含される。

図1および図2は、一般に、原動機付き往復遮蔽外科用ヤスリ器具、機械、アセンブリまたは装置12と、可撓性アンビリカルケーブル16を介して接続された可搬式ポータブル制御システム14とを備える、外科用やすりシステム10を示している。外科用やすり装置12は、一般に、遠位チップアセンブリ18と、動力付きハンドピース20とを備えている。本明細書にいう往復運動には、一般に、前後運動および行き帰り運動が包含される。

システム14は、一般に、制御器または制御装置もしくは制御ボックス24とコンピュータシステム26とを支える可搬式ポータブルスタンド、キャビネットまたはカート22を備えている。ある実施態様では、システム14は、約0.2m²（2平方フィート（ft²））の設置面積と、約1.8m（6フィート(ft））の高さを持つ。変更態様では、必要に応じて、または希望により、他の適切な寸法を有効に使用することができる。システム14は無線通信を利用することもできる。

キャビネット22は、予備部品を含むシステム部品、例えばケーブル、接続線、動力付きハンドピース20、および一連の各種使い捨て遠位切削チップアセンブリ（例えば神経外科用、整形外科用および形成外科用）などを保管しておくために、複数の引出しまたは区画28を持っている。保管用引出し28は使用説明書の保管にも役立つ。

キャビネット22は、システム14を移動させることができるように、複数の車輪30（例えばキャスター車輪）を持っている。図示した実施態様では、キャビネット22は4つの車輪30を持っている。キャスター車輪30は、手術室または他の領域の所望の位置に当該ユニットを静止固定することができるように、車輪止めまたは他の適切な固定機構を持っている。

コンピュータシステム26は、中央処理装置（CPU）32と、モニター34と、マウスを含むキーボード36と、カラー画を作成するためのカラープリンタとを備えている。CPU32は可動式キャビネット22の上（例えば図1参照）または内部（例えば図2参照）に支持することができる。CPU32は、外科用ヤスリ装置12からのビデオ信号を処理し、そのシグナルをモニターまたはビデオ表示装置34に供給するためのビデオ処理システム、例えばデータ収集ボードなど（これに限るわけではない）を含む。CPU32は、それをカラープリンタとインターフェースするためのプリンタポートを持っている。

表示モニター34は、数多くの適切な市販モニターをどれでも含むことができる。ある実施態様では、表示装置34が17インチ（43cm）液晶表示（LCD）モニターである。

保管キャビネット22は、モニター34を支持するための実質的に鉛直な柱または棒38を含む。表示装置34の高さおよび傾斜角は、執刀外科医が見やすくなるように調節可能である。ある実施態様では、モニター34を約1.5メートル（5フィート）の高さに設置する。以下に詳述するように、モニター34は、切削チップアセンブリ18の遠位端からの視界の拡大視覚画像を表示することができる。

キャビネット22は、灌注用流体バッグ、容器または袋44を掛けるための鉤または支持具42を1つ以上含む。鉤42は適当な位置に、例えば柱38の上に設置することができる。灌注用バッグ44には、供給源46から供給管48を通して滅菌灌注用水が供給される。この滅菌水は、供給管50を通して装置作動中の遠位切削チップアセンブリ18に輸送される。

ある実施態様では、滅菌水は、供給管50aを通り、制御装置24を経由して、遠位切削チップアセンブリ18に供給される。ある変更態様では、滅菌水は、供給管50bを通って、遠位切削チップアセンブリ18に直接供給される。

制御装置24は、キャビネット構造22により、適切な作業高に支持される。制御装置24は、ケーブル16と、その近位端40で作動的にインターフェースまたは接続される。図示した実施態様では、ケーブル16が制御ボックス24の前面52に接続している。コントロールボックス24およびCPU32は単一ユニット内に格納することができる。

制御装置24およびコンピュータシステム26は、通常の115ボルトAC電源54によって（例えば壁コンセントに雄プラグを接続することによって）、電力供給される。変更態様では、発電機などのポータブル電源によって、システムを電力供給することもできる。

ある実施態様では、制御装置24を、加圧ガスまたは加圧空気供給源56と、供給管58を通して接続する。以下に詳述するように、加圧ガスは動力付きハンドピース20の空気タービン発動機に動力を供給するために使用される。この加圧ガスは病院施設または住宅施設によって供給される。変更態様では、必要に応じて、または希望により、シリンダーなどのポータブル加圧ガス供給源も、有効に使用することができる。

ある実施態様では、加圧ガスおよび灌注用水を、制御装置24から、アンビリカルケーブル16を通して、外科用やすり装置12に供給する。また、ケーブル16は、外科用ヤスリ装置12からのビデオ信号を、制御装置24およびコンピュータシステム26に与える。アンビリカルケーブル16、電気、ビデオ、加圧ガスおよび灌注用水供給用の、機械的防水的接続を提供する。変更態様では、必要に応じて、または希望により、電気信号およびビデオ信号、ガスならびに水の1つ以上を、独立したケーブルを通して、効率よく送ることもできる。

ケーブル16は任意の適切な長さ（例えば約16フィートの長さ）を持ちうる。ケーブル16は滅菌可能である。ケーブル16は、必要に応じて、または希望により、吸込み管を提供するためにも使用することができる。

制御ボックス24には、加圧ガスおよび灌注用水の流れを制御するためのスイッチおよび弁が格納されている。制御装置24は、コンピュータシステム26へのビデオ信号とハンドピース20用の電気制御手段を持っている。制御装置24は、加圧ガスおよび灌注用水の流れを監視するための圧力センサー、流量センサーなどのセンサーを含むこともできる。

制御装置24とモニターとをインターフェースし、システムの動作を制御し、他のさまざまな関連機能を実行するソフトウェアが用意される。例えば、手術室要員は、このソフトウェアを使って、記録参照のために、患者の識別およびデータならびに他の関連データを、コンピュータに入力することができる。

手術室要員は、前記ソフトウェアを使って、ビデオ画像のズーム比を変更することや、画像が明確に見えるように画像の詳細を制御および修正することもできる。コンピュータを利用したシステムにより、手術要員は、手術前および手術後の画像を含む患者の解剖画像をコンピュータファイルに保存し、カラー画像を数秒で印刷出力することができる。

前記ソフトウェアは、外科用やすり装置12への加圧ガスおよび灌注用液体の流れを制御するために使用される。また、前記ソフトウェアは、装置12を作動または停止させるためや、やすり掛け手技中に切削ブレードの往復頻度を制御するためにも使用される。

制御装置24は既存の焼灼機器への接続に対応する。以下に詳述するように、また図1に点線で示すように、手術中の望ましくない出血を停止または防止するために、制御装置24を焼灼システム60に接続線61を通して接続することができる。

簡単に述べると、切削されたばかりの骨組織の出血を外科医が停止させうるように、切削ブレード面は、電気回路（例えば60）に作動的に接続された導電性面を特徴とすることができる。これにより、制御された電気パルスを使って少量の熱を発生させることができ、この熱が骨面に直接適用されることにより、繊細な神経根を不要な熱損傷から防護しながら、切削されたばかりの骨面だけで血液を凝固させ止血することが可能になる。同時に、灌注用水も、熱を精密に局在した状態に保ち、隣接する繊細な神経根および脊髄に対する熱損傷を防止するのを助ける働きをする。

図3は、概して湾曲および/または傾斜した構成を持つ遠位チップアセンブリ18が付いている外科用やすり装置12を示す。図4は、概して直線的な構成を持つ遠位チップアセンブリ18'が付いている外科用やすり装置12を示す。動力付きハンドピース20は、その近位端62に、電気、加圧ガスおよび灌注用水供給用の機械的防水的接続を提供するアンビリカルケーブル16への接続が可能なように、迅速接続ドッキング部品64を持っている。

図5は、アンビリカルケーブル16にその遠位端66で接続された外科用やすり装置12を示す。動力付きハンドピース18の近位端330とケーブル16とのインターフェースまたは連結部は、カバーまたはハウジング68を含む。図示した実施態様では、カバー68が概して切頭円錐形をしているが、変更態様では、必要に応じて、または希望により、円柱状などの他の適切な形状も有効に利用することができる。

遠位チップアセンブリ18は、その近位部分または近位端70に、カバーまたはハウジング72を含んでいる。図示した実施態様では、カバー72は、概して切頭円錐形をしているが、変更態様では、必要に応じて、または希望により、円柱状などの他の適切な形状も有効に利用することができる。

動力付きハンドピース20は、前部カバーおよび後部カバー68および72の中間に、カバー74を含んでいる。図示した実施態様では、カバー74が概して円柱状をしており、ビデオカメラを格納するために縦方向に延びる隆起部分76を含むことができる。他の実施態様では、カバー74は、外科医または他の操作員が容易に操作できるように、適切な人間工学的形状を有効に持たせることもできる。

カバー68、72、74は数多くの適切な耐久性材料で作ることができる。ある実施態様では、カバー68、72、74を、熱可塑性材料などの適切なプラスチックで作る。別の実施態様では、カバー68、72、74を、ステンレス鋼などの適切な金属で作る。変更態様では、必要に応じて、または希望により、例えば他の適切なプラスチック、金属、合金、セラミック、それらの組合せなどを、有効に利用することができる。要求に応じて、または希望により、適切な表面コーティングまたは表面仕上げを施してもよい。

カバー68、72、74は、数多くの製造技術を使って製作することができる。これらの製造技術には、必要に応じて、または希望により、例えば成形、機械加工、鋳込み成形、鍛造、レーザー切削および/またはレーザー加工、積層法、接着固定、溶接、それらの組合せなどがあり、有効である。

図6は、外科用やすり装置12の部分分解組立図である。以下に詳述するように、動力付きハンドピース20は、ビデオカメラ78と、遠位チップアセンブリ18内で直線往復運動に変換される回転運動を与える微小原動機80とを含む。図7は、遠位チップアセンブリの特徴の一部を例示する、遠位カバー72を取り外した外科用やすり装置12のもう一つの斜視図である。

遠位チップアセンブリ
図8および図9に、遠位チップアセンブリ18を、さらに詳細に示す。ある実施態様では、複合チップ18は、約10cm（4インチ）〜約15cm（6インチ）の長さを持つ（全ての値とその間の部分範囲を含む）。ある実施態様では、複合チップ18は約5（2インチ）〜約30cm（12インチ）の長さを持つ（全ての値とその間の部分範囲を含む）。変更態様では、必要に応じて、または希望により、他の適切な長さを有効に利用することができる。

遠位チップアセンブリ18は、適当な外科的水準を維持するために滅菌状態にあり、滅菌包装して提供される。ある実施態様では、遠位チップアセンブリ18は1回用であり、使用後は使い捨てにできる。以下に詳述するように、遠位チップアセンブリ18の実施態様には、視覚、照明、灌注用および焼灼部品を持つ、軟骨または他の組織および骨除去用やすりが含まれる。

遠位チップアセンブリ18は、一般に、最遠位端94と、トロイダル動力変換システム98および水ポンプシステムを収容するハウジング96を囲むカバー72の中まで達する近位部分とを持つ遠位チップ部分92を備えている。遠位チップアセンブリ18は、遠位チップアセンブリ18と動力付きハンドピース20の間の連結を容易にするインターフェース部材102および継手104を、さらに含む。

遠位チップ部分92は、一般に、保護ケースまたは遮蔽材108に包まれた往復切削またはやすり掛けブレード106を備えている。遮蔽材108は、遠位端94に隣接するやすり掛けブレード106の切削面114を露出させるために、穴隙、窓、開口部112を持っている。遮蔽されたブレード106は、望ましくは、神経組織などの隣接する繊細な組織に損傷を与える危険を実質的に冒さずに、骨および/または組織を外科的に除去することを可能にする。

遠位チップ部分92は、小さくかつ薄くなるように構成することができるので、最小限の貫入性を持ち、神経が位置するどんな小さな近づきがたく見通しのきかない隘路にも、角を回って進入することができる。遠位チップ部分92は、希望する任意の空洞または希望する任意の輪郭を持つ形状にぴったり合うように構成することができる。チップ部分92は、例えば神経外科、整形外科および形成外科などの特定用途に適合するように、さまざまな大きさおよび形状で供給することができる。

ブレード切削面114は、希望する任意の角度の屈曲部116を持つ延長部分の末端に位置することができる。図8および図9に図示した実施態様では、チップ部分92が、屈曲部116を有する湾曲、傾斜または屈曲した構成を持っている。もう一つの実施態様では、遠位チップ部分92が、実質的に直線的および/または平面的（平坦）な構成を持つ。

チップ部分92はさらに、遮蔽材108内に直動軸受支持部118を含む。往復ブレード106は、往復運動ブレードストロークの自由直線運動を許す軸受支持部118内に精密嵌合する。好都合なことに、軸受支持部118は、ブレード106の往復運動に、低い摩擦軸受面を提供する。

軸受支持部118は、往復運動ブレードの上面、下面および両側に設置される複数の静止直動軸受120を備える。上面直動軸受120は、ブレード切削面114を露出させるために、遮蔽材穴隙112と実質的に揃うように調整された穴隙、開口部または窓122を持つ。ある実施態様では、ブレード往復運動が完全に一巡する間にブレード切削面114の実質的に全体が露出するように、先端部分92（またしたがって、ブレード切削面114および穴隙112、122の長さ）が構成される。

軸受支持部118は、数多くの適切な耐久性材料で作ることができる。ある実施態様では、軸受支持部118を、熱可塑性材料などの適切なプラスチックで作る。変更態様では、必要に応じて、または希望により、例えば他の適切なプラスチック、金属、合金、セラミック、それらの組合せなどを、有効に利用することができる。要求に応じて、または希望により、適切な表面コーティングまたは表面仕上げを施してもよい。

軸受支持部118は、数多くの製造技術を使って製作することができる。これらの製造技術には、必要に応じて、または希望により、例えば成形、機械加工、鋳込み成形、鍛造、レーザー切削および/またはレーザー加工、積層法、接着固定、溶接、それらの組合せなどがあり、有効である。

以下に詳述するように、遠位チップ部分92は、さらに、内蔵光学照明および視覚システムの一部である1対の光ファイバープローブ124および126を含む。光ファイバープローブ124、126はその近位端で、ビデオカメラ78に、光学的に接続またはインターフェースする。

下面または下部光ファイバープローブ124は下部軸受120の下にある。光ファイバー124は遮蔽材108内に格納するか、または遮蔽材108の下に、自らの独立した保護外被を持ちうる。光ファイバープローブ124は、チップ部分92の最遠位端94付近に、遠位端128を持つ。

上面または下部光学ファイバー126は上部軸受120の上にある。光ファイバー126は遮蔽材108内に格納するか、または遮蔽材108の上に、自らの独立した保護外被を持ちうる。光ファイバープローブ126は、穴隙112および/または切削面114の近位端132の近位に、遠位端130を持つ。

遮蔽材108は、切削面114の位置付けに応じて、どの一面にでも穴隙112を含むことができる。これには、遮蔽材108の（例えば図8および図9に示すように）上面、下面および側面、さらにはその遠位端134が含まれる。遮蔽材108は、縦方向に延びる空洞を持ち、そこにブレード106、軸受支持部118および一部の態様では光ファイバープローブ124、126を格納する。図示した実施態様では、遠位端134が、縦方向の遮蔽材空洞を閉じている。

ある実施態様では、遮蔽材108が係合する神経組織などの組織に傷害または損傷を与えることを防ぐために、遮蔽材108は所定のおよび/または低い負荷（例えば約2ポンド）で、偏向または屈曲することができる。遮蔽材108は、望ましい偏向が得られるように所定の応力-ひずみ曲線とばね係数を持ち、例えば適切なポリマーなどを含むことができる。遮蔽材108は、屈曲位置116で、または組織との接触部位のすぐ近くで、屈曲することができる。必要に応じて、または希望により、関連チップ部分92成分、例えばブレード106、軸受120および光ファイバープローブ124、126などの1つ以上も、遮蔽材108と共に屈曲することができる。

遮蔽材108は、数多くの適切な耐久性材料で作ることができる。ある実施態様では、遮蔽材108を、熱可塑性材料などの適切なプラスチックで作る。もう一つの態様では、遮蔽材108を、可撓性のポリマーまたは所定の負荷で屈曲することができるポリマーで作る。変更態様では、必要に応じて、または希望により、例えば他の適切なプラスチック、金属、合金、セラミック、それらの組合せなどを、有効に利用することができる。要求に応じて、または希望により、適切な表面コーティングまたは表面仕上げを施してもよい。

遮蔽材108は、数多くの製造技術を使って製作することができる。これらの製造技術には、必要に応じて、または希望により、例えば成形、機械加工、鋳込み成形、鍛造、レーザー切削および/またはレーザー加工、積層法、接着固定、溶接、それらの組合せなどがあり、有効である。

遮蔽材108、軸受支持部118および光ファイバープローブ124、126は、一般に、その形状がブレード106の縦断形状に一致する。図8および図9に図示した実施態様では、これは116付近に屈曲部を持つ湾曲、傾斜または屈曲形状である。

図10は、穴隙112および屈曲部116に近い位置での、遠位チップ部分92の横断面図である。ブレード106は、遮蔽材または外側外被108内で、実質的に中心に位置する。ブレード106は、直動軸受120を含む軸受支持部118内に精密嵌合する。各下部および上部光ファイバースコープ124、126は、静止軸受120によって、ブレード106から保護されている。

切削ブレード直動軸受120は、近位から遠位に向かう軸に沿って、実質的に縦方向に延びている一連の浅い溝190を持っている。溝190は水路として役立つことにより、近位から遠位への灌注用水の輸送を可能にする。灌注用水はいくつかの機能を持ち、いくつかの利点をもたらす。

この水は、移動するブレード106と、ある実施態様では往復運動ブレード106の上面、下面および両側面に設置される静止直動軸受120との境界面にとっての潤滑剤である。この水はブレード材料および軸受材料を冷却し、軸受材料がプラスチックである実施態様では、そのプラスチック軸受材料の温度上昇と軟化を防止する。また、この水は切削ブレード面を濡らす役割も果たす。この水は、組織を洗浄し、切削された組織を切削ブレード106から運び出すためにも使用される。また、線状のブレード106を横切って輸送される水は、遠位ブレード領域の水量を近くに灌注して、明瞭な視界が得られるように光学的視野を澄ませる。

図11は、遮蔽材穴隙112における、遠位チップ部分92の横断面図である。ブレード106の切削面114は露出していて、下部軸受120、下部光ファイバープローブ124および遮蔽材108の下部192の上にある。この図には、遮蔽材108と上部軸受120のチップ遠位端94にある部分も描かれている。この実施態様では、切削面114の横断面形状が凸状であり、遮蔽材108、軸受120および下部光ファイバープローブ124の関連部分はこの形状に概して一致している。

ある実施態様では、以下に詳述するように、トロイダル駆動システム98が、実質的に、ハウジング96内に搭載される。これは、一般に、回転可能なトロイド駆動装置136と、駆動摺動子138とを備えている。駆動軸140はハンドピース原動機80に連結され、回転運動をトロイド駆動装置136に伝え、それが直線摺動子138に係合して、回転運動を往復運動に変換し、その運動が、骨および/または組織除去動作を行うためにブレード106に与えられる。変更態様では、必要に応じて、または希望により、ブレード106を往復運動的に駆動するために、他の適切な回転往復運動機構または装置を使用してもよい。

以下に詳述するように、駆動軸140はトロイド駆動装置136に連結され、特別に設計された雌受容穴を持っている。この受容穴により、駆動軸140は、実質上非回転的に原動機80の動力駆動軸と連動することができる。

ハウジング96は、遠位端142および近位端144と、その遠位端142から近位端144に向かって延びている概して平坦な陥凹面146とを持っている。直線摺動子138は、陥凹面146の上または内部を往復運動するように収められる。ハウジング96は、陥凹面146とハウジング近位端144との間に空洞148を含み、そこに回転可能なトロイド駆動装置136を収容する。ハウジング近位端144は、駆動軸140につながるハンドピース動力源80の動力軸を収容する開口部149を持つ。

ハウジング96は、数多くの適切な耐久性材料で作ることができる。ある実施態様では、ハウジング96を、熱可塑性材料などの適切なプラスチックで作る。変更態様では、必要に応じて、または希望により、例えば他の適切なプラスチック、金属、合金、セラミック、それらの組合せなどを、有効に利用することができる。要求に応じて、または希望により、適切な表面コーティングまたは表面仕上げを施してもよい。

ハウジング96は、数多くの製造技術を使って製作することができる。これらの製造技術には、必要に応じて、または希望により、例えば成形、機械加工、鋳込み成形、鍛造、レーザー切削および/またはレーザー加工、積層法、接着固定、溶接、それらの組合せなどがあり、有効である。ハウジング96および軸受支持部118は一体型ユニットであってもよく、例えば成形などによって作ることができる。

トロイド駆動装置136は駆動軸140と連結される。トロイド駆動装置136は、摺動子138と係合して回転運動を伝える外周縁部150を持ち、その回転運動は摺動子138によって往復運動に変換される。

摺動板138は遠位端152および近位端154を持ち、その近位端152の近くに、概して向かい合った一対の軸受面164、166を有する特殊な輪郭の溝156を持つ。以下に詳述するように、溝156は、トロイド駆動装置136の回転する外周縁部150を収容する。

ブレード106は摺動子138に連結される。以下に詳述するように、この連結には、ブレードの座屈に対する安全機構を提供するために、シャーピンを利用する。

摺動子138は、数多くの適切な耐久性材料で作ることができる。ある実施態様では、摺動子138を、熱可塑性材料などの適切なプラスチックで作る。変更態様では、必要に応じて、または希望により、例えば他の適切なプラスチック、金属、合金、セラミック、それらの組合せなどを、有効に利用することができる。要求に応じて、または希望により、適切な表面コーティングまたは表面仕上げを施してもよい。

摺動子138は、数多くの製造技術を使って製作することができる。これらの製造技術には、必要に応じて、または希望により、例えば成形、機械加工、鋳込み成形、鍛造、レーザー切削および/またはレーザー加工、積層法、接着固定、溶接、それらの組合せなどがあり、有効である。

インターフェース部材102は、カメラ78に接続するために光ファイバープローブ124、126を通すことができる開口部158を持っている。インターフェース部材102は、駆動軸140につながるハンドピース原動機80の動力軸を収納する開口部160を持っている。

継手104は、駆動軸140につながるハンドピース原動機80の動力軸を収納する開口部162を持っている。開口部149、160および162は互いに実質上一直線に並べられる。

インターフェース部材102および継手104は、数多くの適切な耐久性材料で作ることができる。ある実施態様では、インターフェース部材102および継手104を、熱可塑性材料などの適切なプラスチックで作る。変更態様では、必要に応じて、または希望により、例えば他の適切なプラスチック、金属、合金、セラミック、それらの組合せなどを、有効に利用することができる。要求に応じて、または希望により、適切な表面コーティングまたは表面仕上げを施してもよい。

インターフェース部材102および継手104は、数多くの製造技術を使って製作することができる。これらの製造技術には、必要に応じて、または希望により、例えば成形、機械加工、鋳込み成形、鍛造、レーザー切削および/またはレーザー加工、積層法、接着固定、溶接、それらの組合せなどがあり、有効である。

ブレード実施態様
本発明の実施態様は、骨および/または組織精密除去用の往復切削ブレードを提供する。ある実施態様では、往復切削ブレードの5つの面を遮蔽または被覆または防護して、遮蔽外科用やすりを提供する。

遮蔽やすりの横断面は平坦、平面状、凸状または凹状であることができる。遮蔽やすりは、概してまっすぐ伸びるか、またはその縦軸に沿って湾曲、傾斜もしくは屈曲させることができる。好都合なことに、傾斜した構成では、切削面が角を回って、通常であれば近づきがたい体腔内に到達しうる。望ましくは、これにより、照明および視覚プローブによる直視を可能にすると同時に、見通しの悪いトンネルまたは体腔中の不要な組織を除去することができるようになる。

遮蔽やすりはさまざまな寸法を持つことができる。遮蔽やすりは、ヒトまたは哺乳動物組織の大きさに適した任意の長さまたは幅を持つことができる。他の非医学的用途の場合、遮蔽ヤスリはその物質除去用途に適した任意の長さまたは幅を持つことができる。

遮蔽やすりの厚さはさまざまで、極めて薄くすることができる。ある実施態様では、厚さは、10分の1インチ程度であることができる。好都合なことに、これにより、遮蔽やすりは、小さい空間（例えば神経とそれが通過している孔口との間など）にぴったり合うことができる。別の実施態様では、必要に応じて、または希望により、遮蔽やすりの厚さをもっと大きくすることができる。

切削ブレードは、いくつかの構成の形状および輪郭を持つことができる。ある実施態様では、往復運動切削ブレードは直線的で平面状（一平面内）である。もう一つの実施態様では、往復運動切削ブレードの横断面形状が凸状または凹状に湾曲している。さらにもう一つの実施態様では、往復運動切削ブレードは、その縦軸が実質的にまっすぐである。さらにもう一つの実施態様では、往復運動切削ブレードは、その縦軸が湾曲している。

切削ブレード駆動装置106はさまざまでありうる。ある実施態様では、切削ブレードの厚さが、約100ミクロン（μm）（0.004インチ）〜約300μm（0.012インチ）の範囲にある。もう一つの実施態様では、切削ブレードの厚さが、約50μm（0.002インチ）〜約600μm（0.024インチ）の範囲にある。さらにもう一つの実施態様では、切削ブレードの厚さが、約25μm（0.001インチ）〜約2.5mm（0.1インチ）の範囲にある。変更態様では、必要に応じて、または希望により、他の適切な寸法を有効に利用することができる。

切削ブレード106は、数多くの適切な耐久性材料で作ることができる。ある実施態様では、切削ブレード106を、鋼で作る。もう一つの実施態様では、切削ブレード106がばねステンレス鋼を含む。変更態様では、必要に応じて、または希望により、例えば他の適切な金属、合金、プラスチック、セラミック、それらの組合せなどを、有効に利用することができる。要求に応じて、または希望により、適切な表面コーティングまたは表面仕上げを施してもよい。

切削ブレード106は、数多くの製造技術を使って製作することができる。これらの製造技術には、必要に応じて、または希望により、例えば成形、機械加工、鋳込み成形、鍛造、レーザー切削および/またはレーザー加工、積層法、接着固定、溶接、それらの組合せなどがあり、有効である。

ある実施態様では、切削ブレード106は可撓性である。好都合なことには、これにより、切削ブレードは、それを屈曲、傾斜または湾曲した外側遮蔽材108に封入したときに、その長さ方向に沿って容易に屈曲、傾斜または湾曲することができる。もう一つの実施態様では、切削ブレードは実質的に剛性である。これは、概してまっすぐなブレード構成に適することができる。剛性ブレードは、必要に応じて、または希望により、適切な技術によって屈曲させることもできる。変更態様では、切削ブレード106は、必要に応じて、または希望により、1つ以上の可撓性部分と、1つ以上の剛性部分とを、有効に含みうる。

図12に、切削ブレード106の一実施態様を示す。ブレード106は、長さ方向に沿って屈曲することができる薄い可撓性材料を含む。ブレード106は、切削面114を持つ遠位区間または遠位部分194と、中央区間または中央部分196と、近位区間または近位部分198とを備えている。湾曲、傾斜または屈曲した遮蔽材108内に封入すると、ブレード106は、薄いばねのように曲がって、遮蔽材またはガイドカバー108の形状と同じになる。したがって、中央区間196は湾曲、傾斜または屈曲するが、遠位区間および近位区間194、198はそれぞれ概してまっすぐに延びる。

図13に、いくつかの特定の骨および/または組織除去用途に適した、概して凸状の構成を持つ、切削面114aおよび遮蔽材108aの関連部分202aの横断面を示す。切削面114aの凸状湾曲は、薄い切削面114aおよび/または関連ブレード106の剛性を高めるのにも有利でありうる。

図14に、特定の骨および/または組織除去用途に適した、概して凹状の構成を持つ、切削面114bおよび遮蔽材108bの関連の部分202bの横断面を示す。切削面114bの凹状湾曲は、薄い切削面114bおよび/または関連ブレード106の剛性を高めるのにも有利でありうる。

図15に、非移動遮蔽材108内にある往復運動ブレード106の上面または上側に切削面114cを持つ遠位チップ部分92の縦断面を示す。この構成は、いくつかの特定の骨および/または組織除去用途に適している。屈曲部116により、切削面114cは、角を回っていく必要がある空洞内に進入することができる。ブレードの移動方向を矢印204で大まかに示す。

図16に、非移動遮蔽材108内にある往復運動ブレード106の下面または下側に切削面114dを持つ遠位チップ部分92の縦断面を示す。この構成は、いくつかの特定の骨および/または組織除去用途に適している。屈曲部116により、切削面114dは、角を回っていく必要がある空洞内に進入することができる。ブレードの移動方向を矢印204で大まかに示す。

図17に、骨および/または組織物質を切削、除去、やすり掛けまたは研削するための研磨材料または研磨材206を含む切削面114を示す。見やすくなるように、図では、遮蔽材108の片側を取り除いてある。患者の体内で安全に使用することができ、または生体適合性であり、硬い、数多くの適切な研磨材のうち、どれを使用してもよい。ある実施態様では、研磨材206は、埋め込まれたダイアモンドまたはダイアモンド粒子を含む。

図17には、チップ部分遠位端94にある側面の溝または開口部も示されている。好都合なことに、この遠位開口部208により、末端に集まりうる骨および/または組織破片を除去することができ、ブレード切削面114が往復運動して灌注用流体が装置から流れ出す時に、破片を流し出すことが可能になる。

図18には、灌注用流体を貫流させるための多数の細孔または開口部212を含むブレード切削面114を示す。見やすくなるように、図には、研磨材を示していない。孔212は、下部直動軸受120の縦方向の溝190と、流体、液体または液圧連通状態にある。上部直動軸受120の溝190も、切削面に灌注用水を提供する。

図19は、軸受溝190と切削面孔212の間の流体、液体または液圧連通を模式的に表している。軸受溝190および細孔開口部212からの水の流れを矢印214で大まかに示している。水は、切削面114の開口部212を通して上、下または外向きに流され、ブレード切削面114から離れる。水は切削された物質を洗い流し、破片が切削面114に詰まらないようにして、最適な切削および物質除去性能を維持すると共に、切削領域を低温に維持して、組織壊死損傷を防ぐ。

水は、移動（往復運動）する切削ブレード106および駆動機構または軸受120の上にも流れて、冷却および潤滑をもたらす。切削空洞112中に水を流し込んで、微小な切削片を洗い流し、ビデオ操縦およびビデオ視覚化のために明瞭な視野を維持することもできる。切削領域空洞112中に水を流し込んで、切削されたばかりの骨細胞および骨断片を浄化し除去することにより、その領域での再増殖および不要な骨増殖を防ぐこともできる。

図20は、灌注用流体孔212と軸受灌注通路190の間の流体、液体または液圧連通を示すもう一つの模式図である。この図には、ブレード切削面114の研磨材料または研磨材206も示されている。

図21に、矢印216によって大まかに示される往復運動ブレードストローク方向を示す。往復運動ブレードストロークの自由直線運動は直線ストロークである。ある実施態様では、人体内での用途のために、その直線ストロークが約2.5mm（0.1インチ）〜約7.6mm（0.3インチ）の範囲にある（全ての値とその間の部分範囲を含む）。もう一つの実施態様では、その直線ストロークが約1.3mm（0.05インチ）〜約12.7mm（0.5インチ）の範囲にある（全ての値とその間の部分範囲を含む）。さらにもう一つの実施態様では、その直線ストロークが約0.25mm（0.01インチ）〜約25.4mm（1インチ）の範囲にある（全ての値とその間の部分範囲を含む）。変更態様では、必要に応じて、または希望により、特定の用途に応じて、直線ストロークが上記より短くても長くても有効でありうる。

焼灼
ある実施態様によれば、外科用ヤスリ器具12は、既存の焼灼機器60への接続に対応することにより、切削または彫刻したばかりの骨または他の組織の少量の出血を停止させることができる。この実施態様において、システムが持つ特別な特徴は、導電性金属やすりブレード106を覆っている非導電性遮蔽材108である。

切削したばかりの骨の出血が検出されたら、やすり切削ブレード106を、わずかに出血している可能性のある削ったばかりの骨と、再び接触させることができる。金属ブレードやすり面から出血している骨または他の組織面に流れる電気パルスを瞬間的に印加することができる。これは、出血している骨または他の組織面を加熱し、血流を凝固させ、骨および/または組織面の出血を好都合に停止させるだろう。望ましくは、灌注流が熱の局在化と冷却とを容易にすると共に、遮蔽材108が隣接している神経および脊柱を熱から保護する。

照明および視覚プローブ
図22に、光ファイバープローブ124および126を含む光ファイバー視覚システム218を示す。一部の外科的実施態様では、光ファイバー視覚システム218により、外科医は、神経根圧迫と正常な身体機能に対する損傷とを引き起こしている不要な骨および軟骨沈着の存在を視覚的に見て、確認することが可能になる。不要な物質に関するこの情報は、視覚画像をコンピュータデータベースに保存し、参照および記録のために直ちにカラー画像を印刷することによって文書化し記録することができる。

下部光ファイバープローブ124は、遠位レンズアレイまたは遠位レンズ配置222aで光学的に終端する複数の光ファイバー220aを含んでいる。レンズアレイ222aは、実質上、チップ遠位端94に設置される。光ファイバープローブ124は遮蔽材108内に置くか、別個のハウジングを持つことができる。下部光ファイバープローブ124は、概して、遠位チップ部分92、ブレード106および/または遮蔽材108の縦断形状に追従する。

上部光ファイバープローブ126は、遠位レンズアレイまたは遠位レンズ配置222bで光学的に終端する複数の光ファイバー220bを含んでいる。レンズアレイ222bは、ブレード切削面114の近くに設置される。光ファイバープローブ126は遮蔽材108内に置くか、別個のハウジングを持つことができる。上部光ファイバープローブ126は、概して、遠位チップ部分92、ブレード106および/または遮蔽材108の縦断形状に追従する。

好都合なことに、光ファイバー視覚システム218により、切削ブレードの挿入および設置中は常に、患者の体腔を視覚的に見ることができる。これにより、外科医は、神経孔管状路などの小さな体腔を安全に進行することができ、脆弱な神経根に対する損傷を避けることができると考えられる。

図23に、光ファイバー220aを、より詳細に示す。上部光ファイバー220b（220b'、220b''）はよく似た構成および機能を持っているが、それらは異なる曲率を持っていてもよいし、あるいは平坦および平面状であってもよい。光ファイバー220aは、中心の複数の光学的視覚用ファイバー220a'と、その両側に配置された灯または照明用ファイバー220a''とを備えている。光学的視覚用ファイバー220a'は、その近位端で、ビデオカメラ78に接続される。

光ファイバー照明用ファイバー220a''は体腔を照明し、ビデオ視覚化を可能にする。光ファイバー照明用ファイバー220a''の近位端に位置するLEDは、照明用ファイバー220a''の遠位端に光を伝送して、照明光を提供するために用いられる。好都合なことに、直視光学系218により、外科医は、人体中の見通しの悪い空洞内に安全に進行することができ、特定の身体構造、例えば神経や、神経を刺激し押して神経圧迫を引き起こしている可能性のある骨沈着などを、照明して見ることができる。

図示した実施態様では、直視光学システム218は、望ましくは、統合された照明および光学的視覚システムを提供する。視覚用および照明用の光学装置は遠位チップアセンブリ18（これは、一部の実施態様ではドッキング滅菌1回使用用アセンブリである）内に包含される。

特に図24を参照して説明すると、遠位光学システムレンズ配置222aおよび222bは、3つの区分にそれぞれ配列されている。下部光学区分222aは、ビデオ撮像用レンズ222a'が中央に中心を持ち、照明用レンズ222a''が左右の側面に位置するように配置される。上部光学区分222bは、ビデオ撮像用レンズ222b'が中央に中心を持ち、照明用レンズ222b''が、左右の側面に位置するように配置される。

図25に、レンズアレイ222a、222bを、より詳細に示す。中央レンズ222a'、222b'の側面は、左側と右側のそれぞれに、各半弧状の雄形状224a'、224b'を持つ。照明用レンズ222a''、222b''は、中央レンズ側面のつがい形状224a'、224b'にかみ合う、つがい雌半弧中央側面226a''、226b'’を、それらの中央側に持つように造形される。

好都合なことに、そのようなつがいレンズアレイ222a、222bは、実質的に同じ基本レンズアセンブリ設計を使いつつ、広範囲にわたる器具サイズに対応することができる。設計にはさまざまなレンズを使用することができ、レンズの曲率を調節し、変化させることで、所望の照明および/または視野を得ることができる。例えば、ある特定の中央ビデオ撮像用レンズ222a'、222b'について、所望の視野を照明できるように、側面照明用レンズ222a''、222b''の曲率を調節し、または変化させることができる。これは、望ましいことに、費用の節約になる。微小レンズは装備と製造に極めて費用がかかるからである。遠位チップアセンブリ18は、用途に応じて異なる遠位チップ部分92横断面を有する数多くのサイズを持つことができ、好都合なことに、サイズが異なっても実質的に同じ基本レンズアセンブリ設計222a、222bを利用することができる。

また、つがいレンズ222a'、222b'および222a''、222b''は、照明光が側面に透過して撮像用レンズ222a'、222b'に入り、得られる画像の光学的品質を劣化させるのを実質的に防ぐために、各つがい面224a'、224b'と226a''および226b''の遮光が可能である。中央撮像用レンズ222a'、222b'と、左右1つずつの照明用レンズ222a''、222b''とを備えるレンズセットは、断面が極めて薄くレンズが器具の断面湾曲に追従している光学遠位レンズシステムを持つアセンブリ中の広範囲にわたる器具使い捨て切削チップ18上に、組み立てることができる。好都合なことに、本発明の実施態様、特に神経外科的態様では、極めて薄い横断面を持つことにより、その器具遠位チップは、神経根とその神経孔開口部との間の微小な空間中に嵌合することが可能になる。

図26に示すように、直視光学システム218からの像はLCDモニター34上で見ることができる。図は、ブレード106の方向を見ている上部光ファイバー126からの視界228と、器具の遠位端92から外向きに見ている下部光ファイバー124からの視界230とを表示する表示装置の例を示している。

トロイダルトランスミッションシステム
トロイダルトランスミッションシステムまたはトロイダル動力変換システム98は、回転運動または回転動作を往復運動または往復動作に変換する機械的変換装置である。動力付きハンドピース20は、組織除去器具または組織除去ブレード106の切削動作に動力を供給するための回転原動機80を格納する。原動機80の回転機械動作は適切な往復ストローク長を持つ往復機械動作に変換される。機械的動作変換装置は単純であって部品数が少ないことが望しい。

ビデオカメラシステムを往復動作機械装置内に直接搭載したことにより、全ての往復動作機械装置につきまとう内在的振動に関する安定性の問題が生じうる。好都合なことに、本発明の実施態様のトロイダル駆動システム98は、付随する振動が低レベルまたは最小レベルであるため、この振動問題にとって望ましい解決策になる。これは、好都合なことに、ハンドピース20に格納されたカメラ78を含むビデオシステムによる高品質な画像の取り込みに、安定なプラットフォームを提供する。

トロイダル駆動システム98は本質的に部品数が少なく、往復運動する構成要素の質量が低いので、極めて低振動になるように構築することができる。したがって、トロイダル駆動システム98は、動力付きハンドピース20に、安定なプラットフォームと、滑らかに動く機械動作を与えることができる。本発明の実施態様のトランスミッションシステムは、回転運動を往復運動に変換することが望まれる数多くの分野および用途に役立つ。

図27および図28にトロイド駆動装置136および雌受容駆動軸140を示す。ある実施態様では、トロイド駆動装置136および駆動軸140は、一体型ユニットから構成され、単一品として作られる。もう一つの態様では、トロイド駆動装置136と駆動軸140とを、互いに剛結合することができる。

トロイド駆動装置136および駆動軸140は、数多くの適切な耐久性材料で作ることができる。ある実施態様では、トロイド駆動装置136および駆動軸140を、成形により、適切なプラスチックで作る。このプラスチック材料は適切な熱可塑性材料を含みうる。変更態様では、必要に応じて、または希望により、例えば他の適切なプラスチック、金属、合金、セラミック、それらの組合せなどを、有効に利用することができる。要求に応じて、または希望により、適切な表面コーティングまたは表面仕上げを施してもよい。

トロイド駆動装置136および駆動軸140は、数多くの製造技術を使って製作することができる。これらの製造技術には、必要に応じて、または希望により、例えば成形、機械加工、鋳込み成形、鍛造、レーザー切削および/またはレーザー加工、積層法、接着固定、溶接、それらの組合せなどがあり、有効である。

トロイド駆動装置136および駆動軸140は、実質的に中心の回転軸232を中心として回転することができる。トロイド駆動装置136は概して円形または曲線形のカム部分234と概して中心の柄部分236とを持っている。以下に詳述するように、カム234は、厚さが変動するまたは厚さが一様でない、特別に設計された概して円形または曲線形の外周縁部150を持っている。

カム234および/または外周縁部150は、実質上中心の側面図平面238を持つ。カム234および/または外周縁部150は鉛直面または鉛直軸240に対して所定の角度αだけ傾いており、したがって回転軸に対しては角度βだけ傾いている（β＝90°−α）。したがって、通例βおよびαは90°未満である。

ある実施態様では、αは約20°であり、βは約70°である。もう一つの実施態様では、αは約10°〜約40°の範囲にあり、βは約50°〜約80°の範囲にある（全ての値とその間の部分範囲を含む）。さらにもう一つの実施態様では、αは約5°〜約80°の範囲にあり、βは約10°〜約85°の範囲にある（全ての値とその間の部分範囲を含む）。変更態様では、必要に応じて、または希望により、αおよびβが上記より小さくても大きくてもよい。

図29に模式的に図示するように、ある実施態様では、カム234および/または外周縁部150は、実質的に一様な周縁部厚とそれぞれの中心軸246、248とを持つ2つのトーラスまたはトロイド242、244の部分的重ね合わせにより、外周縁部150の厚さが可変的になるように設計される。重ね合わせの程度を制御することにより、可変的な制御された厚さを持つ周縁部150が作られる。したがって、トランスミッションまたは動力変換システム98を、「二重または二元トロイド」システムともいう。

好都合なことに、外周縁部150の厚さは、カム234が中心軸232のまわりを回転する時に、周縁部150が軸受面164および166と実質上常に接触しているように変化する。したがって、望ましくは、それら2つの面164および166は、中心軸232のまわりのカムの回転に応じた往復運動においてそれらが直線的に前後に移動する時に、実質上固定された距離だけ離れた状態を保つことができる。

図示した実施態様では、トーラス中心軸246、248は、オフセット角θで、所望の可変厚周縁部150を作っている。わずかに窪んでいるまたは溝のついている面250は、2つのトーラスまたはトロイド242、244の部分的重ね合わせを示している。変更態様では、3つ以上のトーラスおよび/または可変周縁部厚を持つトーラスを利用して、所望の外周縁部形状を作ることもできる。

好都合なことに、二重トーラスまたは二重トロイド（一方のトロイドの一部が他方のトロイドの内部にある）構成は、軸受面164、166間または従動ローラー間の一様な距離を維持するための、エレガントな解決策である。トロイドカムまたはトーラスカム234の回転は外周縁部150を往復運動させ、その運動は回転軸232に概して平行である。摺動板138の往復運動も回転軸232に概して平行であり、それがブレード106に伝達される。

図30は、ある実施態様による外周縁部150の厚さプロフィールを示す。厚さは、最小厚をT_minおよび最大厚をT_maxとする概してオフセットされた正弦曲線プロフィールで、周縁部150の全体にわたって変化する。変更態様では、必要に応じて、または希望により、他の適切な周縁部厚プロフィールを有効に利用することができる。

使い捨て切削ブレードアセンブリ18は、統合トランスミッションシステム98を、遠位カバー72内に含む。トランスミッションシステム98は、駆動原動機80の回転運動を、組織切削ブレード106の往復運動に変換する。トランスミッションシステム98は、滅菌包装された使い捨て切削ブレードアセンブリ18の滅菌アセンブリである。

トランスミッションシステム98は内部機構であり、一般に、ハウジング96内に格納される。これは「1回用使い捨て」チップアセンブリ18実施態様では重要である。なぜなら、動力付きハンドピース20の再滅菌可能な原動機駆動部分から、容易に分離できるからである。これらの実施態様では、回転原動機80を持つ動力付きハンドピース20は、使い捨て遠位切削チップアセンブリ18からは独立したアセンブリを備える。数多くのサイズおよび形状の遠位切削チップ部分92を、原動機駆動動力付きハンドピース20に接続するために、利用することができる。

遠位切削チップ18は回転運動を往復運動に変換するための内部機構を持つので、好都合なことに、2つのアセンブリ18および20を切り離すための、簡単で費用効果の高い手段が可能になる。駆動軸140はその近位端253に、原動機駆動装置80から突き出している対応雄遠位復駆動装置と実質上非回転的に連動するように構成された雌受容穴254を含む。

図31Aは、原動機駆動アセンブリから突き出している三角形遠位軸駆動装置と係合することができる駆動軸140中の単純な雌三角穴254aを示す。遠位チップ18と動力付きハンドピース20を接続すると、雌三角受容孔254aと原動機の雄三角形駆動軸とはどちらも縦一列になって回転することができる。使い捨て切削チップアセンブリ18を滅菌可能な原動機ハンドピース20に接続する軸運動中に、これらの雄雌部品を自由にかみ合わせて一直線に合わせることができる。

三角形雄つがい駆動装置は、雄三角軸の滅菌が容易になるので、望ましい。滅菌され再利用される面は、洗浄と浄化が容易な単純な面であることが望ましい。また、それらの面は、滅菌に先立って、信頼に足りる浄化を行いうるべきである。三角雄軸は視認と浄化がどちらも容易な平坦な面を3つ持っている。

変更態様では、必要に応じて、または希望により、他の適切な雄-雌つがい駆動多角形または非多角形インターロッキング構成を有効に利用することができる。例えば図31Bは概して正方形または長方形の雌受容穴254bを示し、図31Cは概して六角形の雌受容穴254cを示す。

図32および図33は、切削ブレード106と駆動摺動子138を示している。トロイド駆動装置136の外周縁部150は、摺動子の溝156と係合し、外周縁部が回転するときに軸受面164、166に寄りかかって、ブレード106に連結された摺動子138を往復運動的に押しのける。摺動子138はトロイド駆動装置136の概して上に置くか、トロイド駆動装置136の概して下に置くことができる。変更態様では、外周縁部150が摺動子の溝156内で回転して摺動子を往復運動させる限り、摺動子138をトロイド駆動装置136の側面に置くこともできる。

遠位やすりブレード106がその構造的剛性を保つということと、座屈形式で折れ曲がって、やすりブレード106が厚みを増した望ましくない外形になりうるような形状に屈曲または歪曲した状態にはなることがないということは、重要である。これを防ぐために、ある実施態様では、安全剪断システムが用意される。

摺動子138は、各ブレード穴256、258と係合する一対のポストまたはピン260、262を含む。ある実施態様では、ポスト260、262が、成形工程で形成され、ポスト260、262を含む摺動子138はプラスチックから構成される。ある実施態様では、ブレード106と摺動子138を固定するために、ポスト260、262に熱溶着などを行ってマッシュルーム状につぶし、各頭部264、266を形成させる。マッシュルームピン260、262は、やすりブレード106が座屈を起こす可能性のある力よりもはるかに弱い力でねじ切れるような構成を持つことにより、望ましくないブレード座屈を防止する。

したがって好都合なことに、遠位ブレード106の潜在的な座屈を防止するためにねじ切れてブレード駆動装置106の駆動往復動作を停止させる意図的な弱点を持つ構造によって、やすりブレード106は駆動される。シャーピン260、262の構成は（幅と長さおよび横断面湾曲がさまざまである）個々のやすりブレード構成に合わせて調整される。したがって、マッシュルーム頭部264、266および/またはピン260、262の軸部分の直径および/または横断面を含むシャーピン結合部は、マッシュルームピン260、262が、個々の遠位切削ブレード106が座屈を起こす力より弱い力でねじ切れて、ブレード106が摺動子138から安全に切断され分離するように構成される。

好都合なことに、ピン260、262の上記の直径は、望ましいシャーピン安全機構になる。ピン260、262により、駆動摺動子138とブレード106の間の連結は、所定の力でねじ切ることができる。この力は、例えばモデリング、数値解析、コンピュータシミュレーション、実験的および経験的試験など、数多くの方法により、個々の切削ブレード構成について決定することができる。したがって、さまざまな切削ブレード106ごとに、ブレードがおそらく座屈しうる前に、ねじ切れてブレード駆動動作を停止するようなシャー連結部品を用意することができる。剪断による切断が起こったときに、ブレード106が摺動子部品138中を近位側に移動して、ブレード106が往復運動動作から実質的に切り離されるように、摺動子138にはクリアランス空間268を、ブレード近位端270の近位側後方に設ける。

安全剪断力F_shearは、適切な保護が得られるようにいくつもの方法で、ブレード座屈力F_buckleの関数として計算することができる。ある実施態様では、剪断力F_shearがブレード座屈力F_buckleの約3分の1である。もう一つの実施態様では、剪断力F_shearが約0.25F_buckle〜約0.75F_buckleの範囲にある（全ての値とその間の部分範囲を含む）。さらにもう一つの実施態様では、剪断力F_shearが、約0.1F_buckle〜約0.9F_buckleの範囲にある（全ての値とその間の部分範囲を含む）。変更態様では、必要に応じて、または希望により、剪断力F_shearが上記より小さくても大きくてもよい。

図32および図33に、一実施態様によるブレート106と摺動板138との連結であって、ブレード106と摺動板138との安全な剪断による切り離しをもたらすものを例示する。当業者には理解されるであろうように、変更態様では、必要に応じて、または希望により、ブレード106および摺動子138を、他の適切な技術を利用して連結してもよい。

図34は、ハイブリッド二重トロイド駆動装置136と、摺動板138上に作動的に搭載された一対の関連軸受272、274とを示す。軸受272、274およびそれらのトロイド接触面276、278は、可変厚カム外周縁部150が回転中に実質上常時接触していることを可能にする所定の距離だけ離れされている。この実施態様では、回転軸232は、軸受面276、278間の平面280に対して、実質的に垂直である。

外周縁部150の特別に構成された軸受接触面282および284は、好都合なことに、各軸受面276、278との面接触域を増加させる。これは、望ましくは、駆動トロイダル面282、284と、被動直線摺動従動軸受272、274およびそれらの各面276、278の間の圧力負荷を低下させる。軸受272、274は、駆動トロイダル面282、284との低摩擦接触ももたらし、好都合なことには、摩耗抵抗を改善する。

図35は、トロイド駆動装置136が摺動子138上に搭載された軸受面276、278と、低表面積接触配置または点接触配置で、実質的に接触する外周縁部150aを持つ変更態様を示す。さらなる実施態様では、必要に応じて、または希望により、カム外周縁部150が、摺動子軸受面164および166と、直接接触することができる。

図36は、実験的システムセットアップにおけるトロイダルトランスミッションおよび動力変換システム98の作用を示す。中心回転軸232を中心とするトロイド駆動装置136の回転は、矢印204によって大まかに示される摺動子138の直線的往復運動に変換される。摺動子は切削ブレード106に連結される。摺動子軸受272および274も図示している。

灌注用ポンプシステム
拍動流水ポンプシステム290を使い捨て切削ブレードアセンブリ18に組込み、遠位カバー72内に格納する。拍動水ポンプ290は患者の体内に滅菌水を供給し、ある実施態様では、「患者間での」生物学的汚染が起こらないことを保証するために、1回使用後に処分される。本発明の実施態様の拍動流水ポンプシステムは、流体輸送が望まれる数多くの分野および用途に役立つ。ある実施態様では、各直線運動ストローク後に水のパルスがもたらされる。

統合切削ブレード水ポンプシステム290は、好都合なことには、ブレードの運動によって駆動され、切削ブレード106が往復運動している時は常に、ブレード106が自動的に冷却され潤滑されることを保証する。変更態様では、必要に応じて、または希望により、外部ポンプシステムを利用することもできる。

水ポンプシステム290は往復運動するブレード移動部品を潤滑する。水ポンプシステム290は往復運動ブレード移動部品を冷却する。水ポンプシステム290は光学的視覚能力を得るための澄んだ水を提供する。

拍動流水ポンプシステム290は、灌注用流体のパルス状噴流をもたらすことにより、より良い切削性能が得られるように、切削ブレード面から破片をより効果的に取り除く。拍動流水ポンプシステム290は、往復運動ブレード106が駆動される度に、往復運動する切削ブレードの運動が水を圧送することによって駆動される。変更態様では、システムが、ポンプ操作用の手動制御装置部品を持っていてもよい。

図37は、ある実施態様による拍動流双方向水ポンプシステム290を示す。ポンプシステム290は、入口294、フローチャンバ296および出口298を含む静止ポンプ本体292を持っている。入口294には、アンビリカルコード16からの水、または別の供給管を通った水が供給される。出口298は、ブレード遮蔽材108内の軸受支持部118に水を供給する。ポンプ290を通る流れまたは流体路の全体的な向きを、矢印302で大まかに示す。

望ましくない逆流を防ぐために、入口294は一方向弁または逆止め弁304を持ち、出口298は一方向弁または逆止め弁306を持つ。例えば圧力逃がし弁、ボール-スプリング装置など、数多くの適切な弁をどれでも使用することができる。

ポンプシステム290は、間隔を置いて設置された一対のばね偏向プランジャーまたはばね装填プランジャー308、312を含んでいる。変更態様では、必要に応じて、または希望により、他の適切な弾性体偏向または弾性体装填機構を有効に利用することができる。プランジャー308、312は、ポンプチャンバ296内を前後に移動することにより、ポンプチャンバ296および/または流体路302を選択的に閉塞して、流体を押し出し、それを所望の部位に拍動的に圧送することができる。水は、プランジャー308、312がそれらの非押し下げ位置に戻るときに、入口294から弁304を通して吸い込まれる。

摺動子138は、摺動子138をポンププランジャー308、312と作動的に連動させる特別な形状と間隔のカム面316、318を有する下面314を持つ。前向きの直線運動中は、遠位カム面316が遠位プランジャー308と接触または隣接してそれを押し下げることにより、水を出口298から押し出す。後ろ向きの直線運動中は、近位カム面318が近位プランジャー312と接触または隣接してそれを押し下げることにより、水を出口298から押し出す。

したがって、往復運動する直線的なブレード駆動運動は、カム面316、318を移動させることにより、ポンププランジャーを交互に押し下げる。その結果、トランスミッションシステム98が直線往復運動によって被動切削ブレード106を動かす度に、水が拍動的に押し出される。望ましくは、トランスミッションシステム98は、往復運動ブレード106および拍動流水ポンプシステム290を実質上同時にかつ同期的に駆動するための運動、力またはエネルギーを提供する。

本発明の実施態様では、水ポンプ290を往復運動ブレード機構に統合する。拍動流（各直線往復運動ごとに拍動する）水ポンプ装置は、切削ブレード灌注穴212を通して水の噴流を拍動的に送り出すことにより、最適な切削動作が得られるように切削面114を清浄に保つ。拍動動力付きポンプ290は、切削ブレード106の往復動作によって動力を供給される。好都合なことに、この直接駆動により、別個のポンプ駆動源を排除することができる。これにより、望ましいことに、別個の水ポンプを排除することで部品と費用が節約される。

使い捨て切削チップアセンブリ18は滅菌状態にある。これには、やはり滅菌状態にある水ポンプ290が組み込まれている。ポンプ290は、加圧水が供給される部位に極めて近いまたは近接している。好都合なことに、これは、ポンプが使用点から離れている場合に起こるであろう圧力損失を減少させる。これは、望ましいことに、遠く離れた水ポンプを滅菌するという課題も解決する。

往復運動ブレード装置106が切削している時は、それに潤滑および冷却を行うべきであり、切削面114は望ましくは清浄で組織片が除去された状態を保つべきである。切削面114を作動させると、水ポンプ290が水を圧送する。これは同じ駆動機構が両者を駆動するからである。したがって、操作者は、ポンプ290を作動させることを覚えておく必要がない。なぜなら、それは切削ブレード106と共に自動的に始動されるからである。望ましいことに、これは、損傷、かじり、氷結を防止するための安全機能になると共に、切削片の沈着および熱的目つぶれを防止する。

ポンプシステム290は、数多くの適切な耐久性材料で作ることができる。ある実施態様では、ポンプシステム290を適切なプラスチックで作る。このプラスチック材料は適切な熱可塑性材料を含みうる。変更態様では、必要に応じて、または希望により、例えば他の適切なプラスチック、金属、合金、セラミック、それらの組合せなどを、有効に利用することができる。要求に応じて、または希望により、適切な表面コーティングまたは表面仕上げを施してもよい。

ポンプシステム290は、数多くの製造技術を使って製作することができる。これらの製造技術には、必要に応じて、または希望により、例えば成形、機械加工、鋳込み成形、鍛造、レーザー切削および/またはレーザー加工、積層法、接着固定、溶接、それらの組合せなどがあり、有効である。

図38は、もう一つの実施態様による拍動流一方向水ポンプシステム290aを示す。ポンプシステム290aは、摺動子138に連結されたプランジャー320を含んでいる。前向きの直線運動中は、プランジャー320がポンプ空洞296を閉塞して、出口298から所望の部位に水を押し出す。後向きの直線運動中は、プランジャー320がポンプ空洞296から外向きに移動し、入口294を通して水を空洞296内に引き込む。

動力付きハンドピース
図39は、カバーまたはハウジング74と、ビデオカメラ78と、原動機アセンブリ80と、遠位チップアセンブリ18のインターフェース部材102および継手104に連結するための遠位インターフェース部材322とを含む、動力付きハンドピース20を示す。インターフェース部材322は、インターフェース開口部158と実質的に揃うように調整された開口部324を持ち、ここに光ファイバープローブ124、126を通してカメラ78と接続することができる。

遠位チップアセンブリ18の近位端70と、ハンドピースの遠位端または遠位部分326は、迅速かつ信頼できる接続または連動が得られるように、構成し、適合させる。これには、例えば機械的ドッキング、電気的ドッキング、光学的ドッキングおよび液圧的ドッキングなどが含まれる。

ハウジング74および原動機アセンブリ80は蒸気滅菌することができる。蒸気滅菌法では、微生物を殺すために熱水および蒸気を適用した後、部分乾燥工程を行う。処理済みの器具および部品はある程度濡れた状態に戻ることが多いので、この乾燥工程は、常に完全に終了するわけではない。通常は、蒸気滅菌すべき部品および器具を載せるために使用する保持トレー内に置くために結局上を向いた状態になる水-タイター（water-titer）ポケットを持つ部品形状によって作り出される小さなプールに捉えられた静水の小さいポケットがある。

蒸気滅菌を常用する場合は、蒸気滅菌器具と共に使用される光学部品または電子部品を、残留水とそれが電気機械構成要素および光学器械構成要素にもたらしうる問題に対して解決策が用意されるように設計することが望ましい。以下に詳述するように、原動機ハウジングは、滅菌したての原動機ハウジングに挿入されるビデオカメラモジュールも格納する。この気密シールビデオカメラモジュールは、滅菌外科セットアップ環境での蒸気滅菌したばかりの外科用器具における残留水の特殊な問題に特別に対処するように設計される。

ハンドピースハウジング74は、原動機アセンブリ80を収容する原動機ハウジング328と、ビデオカメラ78を収容するビデオハウジング76とを持つ。ビデオカメラ78は、気密シールハウジングを提供するビデオハウジング76に入れられる。ビデオハウジング76は望ましくは水およびガスシールされ環境から保護されたハウジングを提供する。ビデオカメラ78は、要すれば、遠位チップアセンブリ18の近位端70に接続され、撮像用光ファイバーとインターフェースする。

ケーブル16と、カバー68と、ハンドピース20の構成要素は、滅菌が困難なビデオカメラ78以外は、滅菌可能である。滅菌野手術室で組み立てる際に、非滅菌ビデオカメラ78は、滅菌したばかりのハンドピースハウジング74に挿入される。気密（ガスおよび液体）シールは、Oリングシールなどによって作られる。これらのOリングは、ハンドピースの近位端330にあるインターフェースと遠位端インターフェース322の一部である。好都合なことに、この機材と手法との組合せにより、滅菌されていない繊細な電子ビデオカメラを、滅菌ハンドピース20の滅菌外側ハウジング74の内部で、細菌学的に安全にすることができる。

ハウジング74は、遠位チップアセンブリ18の照明用光ファイバーに接続するLED照明器332も含む。侵入を防ぎ、水または水蒸気の蓄積による損傷を防ぐために、LED（発光ダイオード）332も、防水的かつ気密的方法でビデオハウジング74に搭載される。ある実施態様では、偶発的な損傷を防ぐ助けとなるように、遠位ビデオ撮像用レンズ334を窪ませる。

カメラ78は、ハウジング74への不適正な挿入を防ぐように設計された外形を持つマウント336に入れて提供することができる。マウント336は、ハウジング74内のつがい雌受容開口部340内に収納される雄構造338を持つ。雄構造338は、そのつがい雌受容開口部340中に正しい向きまたは望ましい向きに容易に挿入することができる視覚的に明確な形状をもたらすように意図された非対称的横断面形状を、マウント336に与える。

ある実施態様では、カメラ78とマウント336とが、ビデオハウジング74に関して上で述べたようにカメラ78が防水的かつ気密的に格納されているビデオモジュール342を構成する。この場合、気密シールされたビデオモジュール342を、ハウジング74内にはめ込むことができる。LED332も、モジュール342内の例えば開口部344中に、気密シールすることができる。

カメラ78は、数多くの適切なビデオ装置またはデジタル装置をどれでも含むことができる。ある実施態様では、ビデオカメラ78は東芝製の装置を含む。好都合なことに、ハンドピース20内にビデオカメラ78を統合することにより、システムの性能、コンパクトさ、実用性および汎用性が著しく向上する。

上述のように、滅菌可能な動力付きハンドピース20は、滅菌ハンドピースアセンブリ内に含まれた滅菌されていない滅菌不可能なビデカメラ78を含んでいる。好都合なことに、滅菌動力付きハンドピース20は、滅菌ハウジング74または336中の非滅菌ビデオカメラ78を気密シールするので、シールされたアセンブリを滅菌野および患者の体内で安全に使用することができる。

ハンドピース20は、使用者が外科用やすりの動作を操作可能に制御できるようにする1個以上のスイッチまたはボタンを含むことができる。それらに代えて、またはそれらに加えて、独立したプラットフォームおよび制御システム14上に、制御装置を設けることもできる。

精密原動機80は、例えばガスタービンおよび電動機など、数多くの適切な回転運動発生装置をどれでも含むことができる。ある実施態様では、原動機80が、アンビリカルコード16を通して加圧空気または加圧ガスを供給されるガスまたは空気タービン回転原動機を含む。

ある実施態様では、ガスタービン原動機80に、装置を駆動させるために、約80psiの空気またはガスが供給される。もう一つの実施態様では、約50psi〜約100psiの範囲の圧力（全ての値とその間の部分範囲を含む）で、空気またはガスが供給される。変更態様では、必要に応じて、または希望により、圧力が上記より低くても高くてもよい。

原動機アセンブリ80は、その遠位端または遠位部分342に、回転可能な駆動軸346に接続される回転可能な動力軸344を含んでいる。原動機遠位端342は、遠位チップアセンブリ18の近位端70とドッキングする。動力軸344は一般に遠位チップアセンブリーの穴162、160および149に収納される。

原動機80は、往復運動ブレード106に動力を供給する。雄駆動軸346は、駆動軸140のつがい雌受容孔内に、実質上非回転的に収容されて、回転運動を直線的往復運動に変換するトランスミッションシステム98に回転運動を提供する。

図40Aは、三角受容穴254aと係合することができる単純な三角軸346aを示す。遠位チップ18と動力付きハンドピース20を接続すると、雌三角受容孔254aと原動機の雄三角駆動軸346aとはどちらも縦一列になって回転することができる。使い捨て切削チップアセンブリ18を再利用可能かつ滅菌可能な原動機ハンドピース20に接続する軸運動中に、これらの雄雌部品は自由にかみ合わせて一直線に合わせることができる。このドッキング部品は、往復運動（プッシュプル）運動切削ブレードを駆動するにもかかわらず、単純な回転三角形駆動軸を持つ。

三角形雄つがい駆動装置346aは、雄三角軸346aの滅菌が容易になるので、望ましい。滅菌され再利用される面は、洗浄と浄化が容易な単純な面であることが望ましい。また、それらの面は、滅菌に先立って、信頼に足りる浄化を行いうるべきである。三角雄軸346aは視認と浄化がどちらも容易な平坦な面を3つ持っている。

変更態様では、必要に応じて、または希望により、他の適切な雄-雌つがい駆動多角形または非多角形インターロッキング構成を有効に利用することができる。例えば図40Bは概して正方形または長方形の雌受容穴346bを示し、図31Cは概して六角形の雌受容穴346cを示す。

外科的方法
本明細書で説明し例示する方法は、記載した行為の順序に限定されず、また記載した行為を必ずしも全て実施するとも限らない。本発明の実施態様の実施においては、他の行為順序、または全ての行為のうちの一部だけ、または行為の同時進行も、利用することができる。

本発明の実施態様の外科用器具により、頚部および背部の椎骨間の管状空間（神経孔）内にある障害物を除去することが可能になる。望ましいことに、これにより、外科医は、繊細な神経根間の微小な（神経孔）管に進入し、少量の骨過剰増殖（骨棘）を直視下に除去することが可能になる。

本発明の実施態様により、外科医は、神経根に隣接して神経孔管内に安全に進入し、神経圧迫を引き起こす障害物を見て、直視しながら除去することができる。外科医は、わずか約1/2インチ〜約1インチの切開を通して、新しい外科手術、すなわち「マイクロフォラメントミー（micro foramentomy）」を実施することができる。これは、好都合なことに、患者と外科医のためになる真に低侵襲的な外科手術を体現する。

図41および図42は、外科用器具12を使った骨および/または組織切削術を示す。遮蔽切削ブレード106を、椎骨350の不要な骨および/または組織352と神経根354の間の神経孔348に挿入する。神経孔348を拡大することによって神経圧迫を軽減するためにブレード切削面114が骨および/または組織354を除去する時に、遮蔽材108は神経根354を保護する。

好都合なことに、本発明の実施態様は高レベルな切削ブレード制御を提供し、外科医が今までは近づきがたかった領域に到達して、不要な骨を精密に、高感度に、そして全く安全かつ確実に除去することを可能にする。切削チップの実施態様が持つ遮蔽された断面形状は、神経圧迫を緩和するための神経孔拡大工程中に、繊細な神経の保護を可能にする。

図42に示すように、やすりの遮蔽部分108は繊細な神経354に面し、反対側の切削面114は除去すべき骨352に面して、骨および軟骨の構造開口部を拡大している。好都合なことに、本発明の実施態様の外科用器具は、角をまわって進むことのできる切削面114を持っている。直視システムは、外科医が患者の身体の見通しの悪い空洞内に安全に進入することを可能にすると共に、実際の組織切削動作とその結果の可視化を助ける。

滅菌使い捨て（1回用）切削チップアセンブリ18の実施態様では、切削チップアセンブリ18を、典型的には、一実施態様として2時間の外科手術中に約3分間使用する。遠位アセンブリ18の先端は、外科医にその領域の画像を提供することができ、医師が空洞およびその解剖学的特徴を見ることを可能にする。

使用者が小さいトンネル（典型的には、一態様として、直径が約4分の1インチ）の全画面像を見るように、像が拡大される。当該領域の拡大像により、外科医は、神経刺激および神経圧迫の正確な位置と大きさを検査し、発見して、神経圧迫を排除して痛みを緩和するには、どこの骨および軟骨をどのくらい除去すべきかを決定することができる。

整形外科用やすり実施態様
図43〜43は、整形外科用遮蔽往復運動外科用やすり器具または機械12aのさまざまな図である。外科用やすり器具12aは、一般に、ハンドピース20aにドッキングされてそこから動力を供給される遠位チップアセンブリ18aを備える。

遠位ブレードアセンブリ18aは、一般に、切削面114aと遮蔽材または保護材108aを持つ往復運動ブレード106aを備えている。切削面114は研磨材料または研磨材206aを持っている。

遠位ブレードアセンブリ18aは、さらに、ブレード106aの上に取っ手356を含んでいる。外科医は、取っ手356を使って、除去すべき骨および/または組織物質に押しつける。取っ手356は、操作が容易になるような形状を持ち、適切な人間工学的形状などを持つ。取っ手356は、さらに、操作を容易にするための開口部358を含む。

上述の説明から、精密骨および/または組織除去外科の新規なアプローチが開示されたことは理解されるだろう。本発明の構成要素、技術および諸側面をある程度具体的に説明したが、上述した特定の設計、構造物および方法論に、この開示の精神および範囲から逸脱せずに、多くの変更を加えうることは、明白である。

本発明の真の精神または範囲から逸脱しなくても、当業者には、本発明のさまざまな変更態様および応用例が思い浮かびうる。本発明は、例証のために本明細書に記載した実施態様には限定されず、本願請求項（その各要素が権利を有する均等の範囲を全て含む）の公正な解釈によってのみ定義されるべきであると、理解すべきである。

本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、外科用やすりシステムの概略模式図である。 図1の外科用やすりシステムの概略斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、湾曲遠位チップ構成を持つ外科用やすり装置の概略斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、直線的遠位チップ構成を持つ外科用やすり装置の概略斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、外科用やすり装置の概略側面図である。 図5の外科用やすり装置の概略部分分解組立図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、遠位カバーを取り外した状態の図5の外科用やすり装置の概略斜視図である。 図5の外科用やすり装置の遠位チップアセンブリの概略斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、図8の遠位チップアセンブリの概略分解斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、図5の10-10線に沿った断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、図5の11-11線に沿った断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、外科用切削ブレードの概略斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、凸状外科用やすり切削面の概略模式横断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、凹状外科用やすり切削面の概略模式横断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、先端切削面を持つ外科用やすり遠位チップの概略模式側面断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、先端切削面を持つ外科用やすり遠位チップの概略模式側断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、研磨材を持つ外科用やすり切削面の概略斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、灌注用流体開口部を持つ外科用やすり切削面の概略斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、外科用やすり切削ブレード（灌注用流体がそのブレードを通って流れているところ）の概略模式図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、灌注用流体通路を持つ外科用やすり遠位切削チップの概略模式横断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、ある直線往復運動ストロークを持つ外科用やすり遠位切削チップの概略側断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、光ファイバープローブを持つ外科用やすり遠位切削チップの概略側断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、図22の23-23線に沿った概略断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、照明および視覚システムを持つ外科用やすり遠位切削チップの概略側断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、外科用やすり照明および視覚システムのレンズ配置の概略模式図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、外科用やすり照明および視覚システムによって得られる表示像の概略模式図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、二重トーラスおよび駆動軸の概略斜視図である。 図27の二重トーラスおよび駆動軸の概略側面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、二重トーラスの部分的重ね合わせの概略模式図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、二重トーラスまたはトロイドの外周縁部厚の変動の簡略化した模式的グラフ表現である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、図28の31-31線に沿った概略断面図である。 本発明のもう一つの実施態様の特徴および利点を例示する、図28の31-31線に沿った概略断面図である。 本発明のさらにもう一つの実施態様の特徴および利点を例示する、図28の31-31線に沿った概略断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、遠位切削ブレードおよびそのブレードと接続する往復摺動板の概略斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、摺動ブレードと連結された遠位切削ブレードの概略模式側面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、トロイド駆動装置および関連軸受の概略模式図である。 本発明のもう一つの実施態様の特徴および利点を例示する、トロイド駆動装置および関連軸受の概略模式図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、試験セットアップにおける外科用やすりトランスミッションシステムの概略斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、外科用やすり拍動流水ポンプシステムの概略側横断面図である。 本発明のもう一つの実施態様の特徴および利点を例示する、外科用やすり拍動流水ポンプシステムの概略側横断面図である。 本発明のもう一つの実施態様の特徴および利点を例示する、外科用やすり動力付きハンドピースの概略分解斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、図39の40-40線に沿った概略断面図である。 本発明のもう一つの実施態様の特徴および利点を例示する、図39の40-40線に沿った概略断面図である。 本発明のさらにもう一つの実施態様の特徴および利点を例示する、図39の40-40線に沿った概略断面図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、骨および/または組織除去手技の概略模式図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、ヒト脊柱のプラスチック製解剖模型での骨および/または組織除去手技の概略斜視図である。 本発明の一実施態様の特徴および利点を例示する、整形外科用やすり器具の概略側面図である。 図43の外科用やすり器具の遠位切削アセンブリの概略正面図である。 図44の遠位切削アセンブリの概略下面図である。

Claims (21)

1. ブレードと、
   内部を前記ブレードが移動するハウジングであって、長軸を持つハウジングと、
   回転運動を往復直線運動に変換するトランスミッションであって、前記ブレードが前記ハウジング内を往復運動するように前記トランスミッションが前記ブレードに連結されているトランスミッションと、
   前記ハウジング内の第１開口部であって、それを通して前記ブレードの一部を露出させる第１開口部と、
   前記ブレードの該露出部分上の切削面であって、組織の研削、やすり掛けおよび切削の少なくとも１つを行うように構成されている切削面とを備え、
   前記トランスミッションが、実質的に固定された距離だけ離れている２つの面と、中心軸のまわりを回転するカムであって、前記中心軸が前記２つの面間に延在する平面に対してある角度を持っているカムとを備えており、
   前記カムは厚さが一様でない曲線体を持ち、前記曲線体は、前記中心軸のまわりの前記カムの回転に応じて前記２つの面が直線的に移動する時に前記２つの面が実質的に固定された距離だけ離れた状態を保つように、カムが中心軸の周りを回転する時に前記２つの面と常に接触していることを特徴とする外科用器具。
2. 前記ハウジングがその長軸の少なくとも一部にまわりに凹状である、請求項１の外科用器具。
3. 前記ハウジングがその長軸の少なくとも遠位部分のまわりに凹状である、請求項２の外科用器具。
4. 前記ハウジングがその長軸の少なくとも一部のまわりに凸状である、請求項１の外科用器具。
5. 前記ハウジングがその長軸の少なくとも遠位部分のまわりに凸状である、請求項４の外科用器具。
6. 前記第１開口部が前記ハウジング上の開口面にある、請求項１の外科用器具。
7. 患者の体内に当該外科用器具を入れやすいように、前記ハウジングがその長軸に沿って湾曲している、請求項１の外科用器具。
8. 前記ブレードが実質的に平坦である、請求項１の外科用器具。
9. 前記ハウジングがその長軸に沿って前記開口面の方向に湾曲している、請求項６の外科用器具。
10. 摩擦を減らすために少なくとも１つの軸受支持部をさらに備えている、請求項１の外科用器具。
11. 該カムの中心軸が、前記２つの面の直線運動の方向に対して、実質的に平行である、請求項１の外科用器具。
12. 該中心軸が、前記２つの面間に延在する平面に対して、実質的に垂直である、請求項１の外科用器具。
13. 前記２つの面が、前記中心軸のまわりの前記カムの回転に応じて往復運動して、直線的に前後に移動する、請求項１の外科用器具。
14. 前記曲線体が少なくとも２つのトーラスを備えた形状を持ち、それら少なくとも２つのトーラスは部分的に重なり合っており、該少なくとも２つのトーラスのそれぞれは中心軸を持ち、前記少なくとも２つのトーラスの中心軸は互いにある角度を持っている、請求項１の外科用器具。
15. 少なくとも１つの軸受が前記２つの面を備えている、請求項１の外科用器具。
16. ２つの軸受がそれぞれに前記２つの面を備えている、請求項１５の外科用器具。
17. 前記曲線体が、前記カムの前記中心軸に対して、ある角度を持って配置される、請求項１の外科用器具。
18. 前記ハウジングに連結されたハンドピースをさらに備えている、請求項１の外科用器具。
19. 前記回転運動に動力を供給するように構成された原動機を、前記ハンドピース内にさらに備えている、請求項１の外科用器具。
20. 前記原動機がガスタービンを備えている、請求項１９の外科用器具。
21. 前記外科用器具の近位端に連結するように構成されたコードをさらに備え、該コードは、光ファイバ、電気線、灌注用導管、吸込み管、および当該外科用器具内のガスタービン原動機に動力を供給するためのガス管のうちの少なくとも１つを備えている、請求項１の外科用器具。

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