Surgical pneumatic motor

本発明は、外科一般、神経外科、内視鏡検査、関節鏡検査などで一般的である外科処置を実施するために外科医が使用する空気圧モータ、より詳しくは改良型空気圧モータに関連する。

本出願は、２００４年４月３０日に出願された米国仮特許出願第６０／５６７，１８８号の、米国特許法第１１９条（ｅ）項に基づく利益を請求する。
相互参照 本発明は、ＭＲＩ環境で使用されるように設計された空気圧モータ、ＳＵＲＧＩＣＡＬ ＭＯＴＯＲ ＵＳＥＤ ＷＩＴＨ ＭＲＩ（ＭＲＩに使用される外科用モータ）という発明に関連し、この発明は、Ｔｈｅ Ａｎｓｐａｃｈ Ｅｆｆｏｒｔ，Ｉｎｃ． にともに譲渡され、私自身が発明したものであり、代理人ドケット番号Ｎ９４３ＮＰで識別され、２００４年４月３０日に仮出願第６０／５６７，１８９号として出願され、本出願で参考にされている。
連邦政府支援研究 なし

本発明を充分に理解するには、本発明の空気圧モータは譲受人により製造・販売されて医療産業ではＢｌａｃｋ Ｍａｘ、Ｍｉｃｒｏ Ｍａｘ、Ｍｉｃｒｏ Ｍａｘ Ｐｌｕｓとしてよく知られている三種類の既存の外科用空気圧モータに代わって使用するためのものであり、これらはすべて参考にされていることを知ることが有益である。 これら先行技術モータは、医療産業用に特に開発されたもので、それぞれが固有の独自性を持っている。 例えば、Ｂｌａｃｋ Ｍａｘは他の二種類のモータよりも強力で大型の高出力モータであるが、他のモータよりも重く、高温で、騒音が大きく、振動が激しい。 上のＭｉｃｒｏ Ｍａｘは、サイズ、騒音、振動、熱を抑えて、本質的には外科医などが使用し易くするために開発され、同産業のニッチ〔市場の隙間〕を埋めるものである。 出力が低下しているのは明らかである。 しかし、ある種の医療処置用のこのモータは、必要な出力が欠如しているため外科医の需要を満たさず、そのため、Ｍｉｃｒｏ Ｍａｘよりも高出力であるが、それでもＢｌａｃｋ Ｍａｘよりも低出力であるＭｉｃｒｏ Ｍａｘ Ｐｌｕｓモータが生み出された。 Ｍｉｃｒｏ Ｍａｘ Ｐｌｕｓは外科医に優しいカテゴリに含まれるが、Ｍｉｃｒｏ Ｍａｘ Ｐｌｕｓ（Ｍｉｃｒｏ Ｍａｘより高出力だが、それでもＢｌａｃｋ Ｍａｘよりも低出力）の出力、熱、振動、重量が上回っているため、同じように同業界のニッチを獲得している。 これらの各モータを調べるより技術的な方法は、各モータのベーンを支持するシリンダの長さが、発生する出力と相関して大きくなる、つまりＢｌａｃｋ Ｍａｘのシリンダ長さ＝１．０インチ（”）、Ｍｉｃｒｏ Ｍａｘ＝３／４”、Ｍｉｃｒｏ Ｍａｘ Ｐｌｕｓ＝１／２”というということである。

同技術の熟練者には理解できるだろうが、上の段落で記したものを含む、よく周知の市販の外科用空気圧モータすべての外径がほぼ等しく、モータのハンドルとして機能する外側ハウジングにベアリングによって回転自在に支持されたスピンドルを回転させるため圧縮空気によって駆動されるロータを含む。 これらのモータはすべて、必要なシール、回転防止具、圧縮空気の流入口および流出口、ベアリングおよびその支持構造つまり内側ハウジングのための潤滑手段を何らかの形で含む。

上の段落で述べた三種類のモータの機能すべての要件を満たすが、Ｂｌａｃｋ Ｍａｘのシリンダよりも小型のシリンダで高出力を提供する改良品であり、これらのモータのうち最小のものより軽量であり、より低温であり、振動が少なく、静かで、これら三種類のモータの最小のものと同じように扱いやすい、改良型の外科用空気圧モータを設けられることに我々は気づいた。 本発明のモータを、上の段落で述べた空気圧モータおよび従来周知のモータと区別するため、以下では、Ｘｍａｘモータと呼ぶ。

限定と解釈されるべきでない、次に述べる本発明の以下の特徴は、進歩性を持つモータに対する全般的改良に役立つ。

１． 出力シリンダの前端部に設けられる小型のモータ球形ボールベアリングにより、ベアリングの温度を低下させるとともに振動と熱特性とを向上させるのに役立つ出力シリンダの作動圧縮空気を再循環させるための空洞がハウジングに設けられる。

２． 小型ベアリングの内側レースの付近に配置された面シールが変形し、その場で硬化し、モータハウジングの空気／潤滑油ミストのシールを向上させ、発熱を抑え、オイルにスリング作用を与える。

３． スピンドルのベーンが、モータの出力を増大させるための拡大ベーン作用面を持つように設計される。

４． 摩擦を軽減しモータの寿命を延長するように、遠心力に反してスロット内に後退するベーン能力を向上させるようにスピンドルに形成された傾斜スロット。

５． 圧縮空気を吐出する、シリンダに形成された排出孔が、モータの磨耗と騒音を軽減するように縦列に適切に設けられる。

６． ベーンの作用面に作用する流入気流を増加させるように、円筒入力孔がスピンドルベーンに対する配向を持つ。

７． シリンダ間隙シールとしてのスピンドルの有効性を向上させて潤滑要件を最小にするように、スピンドルの外面の付近のシリンダ内面を円形からオフセットさせて三日月シールとする。

８． 流入孔の付近に形成されたシリンダのスロットが、ベーンモータへ流入する前にシリンダを冷却する。

９． 前方ベアリングハウジングを空気冷却するとともにシリンダを空気冷却するように、モータへの流入空気の一部が迂回して前方ベアリングと後端部へ流れる。

１０． 消音により騒音を軽減するための交差吐出孔を設ける。

１１． モータハウジングが金属材料で製作され、外科医がモータを保持する箇所の付近にインサート部分を含み、インサートは、モータの重量を最小にして快適性を高めるように耐熱性で軽量の材料で製作される。

１２． モータのモジュール構造は、外側ハウジングを冷却する役割を果たして振動を絶縁する空隙を、モータハウジングの外面とインサートモータハウジングとの間に含む。

１３． インサートモータハウジングがエラストママウントに取り付けられ、騒音、温度、振動を軽減して組立を容易にするように空気流入ホースを支持するＯシールを利用するモジュール構造。

１４． 振動、騒音、温度を低下させて組立を容易にするため、弾性結合によりモータを出力シャフトに結合する。

１５． ベーンモータの排出孔をベーンに対して配向することにより、さらに出力の増大が得られる。

１６． モータとロックシャフトとの間の絶縁により、確実に、カッタにより発生する軸荷重がモータから絶縁される。

本発明の目的は、医療処置で使用される改良型の外科用モータを提供することである。

この外科用モータの特徴は、上の段落に列挙され、以下で詳述される。

上述した特徴に加えて、本発明は、その場に形成された改良型シールと、冷却のためシリンダにスロットを含めることと、インサートモータケースを懸架することと、出力シャフトとモータ駆動装置とを弾性結合することと、カッタの振動がモータに伝達されないようにモータとロックシャフトとを絶縁することを含み、本発明は、サイズを犠牲にすることなく出力を追加し、低温であり、ユーザにとって使い心地がよく、必要とする潤滑が最少であり、動作寿命が長いことを特徴とする。 モータがモジュール設計であるため、アタッチメントと切削ツールが装着されるモータのチャック部分を、モータの残り部分を分解する必要なく取り外すことができる。 こうして、モータ部分よりもメンテナンスを必要とするチャック部分に作業を行うために従来ではモータが分解されなければならなかったメンテナンスを容易にする。

本発明の以上および他の特徴は、以下の説明と添付図面からより明らかになるだろう。

外科用ドリルに改良を加えるためのある仕様に合わせて設計された要素を有する好適な実施例において本発明を示すが、器具は開発されていくのでいくつかの要素が変形や置換を受け、これらの変形は本発明の範囲内で行われることは理解できるだろう。

本発明の要素を分解図で示すとともに、ハウジング管１と、インサート・内側ハウジング２と、モータ・外側ハウジング３と、スピンドル４と、結合ナット５と、つめ駆動・出力シャフト（６）と、シール／ベアリングハウジング７と、絶縁ワッシャ８と、ベアリング９と、支持ワッシャ１０と、駆動ピン１１と、結合ボール１２と、モータアダプタ１３と、シリンダ１４と、裏板１５と、小ねじ１５と、ウェーブワッシャ１７と、ベアリング１８と、ウェーブワッシャ１９と、ドエルピン２０と、トルクピンパッド２１と、シール２２，２２ａと、シール保持ナット２３と、ベーン２４と、ばね２５と、つめ２６と、ロックシリンダ２７と、つめ外し２８と、スナップリング２９と、ばね３０と、スリーブ分離部３１と、止めねじ３２と、ハウジングピン３３と、Ｏリング３４と、ロールピン３５と、ピン３６と、シール３７と、Ｏリング３８と、リニアシール３９と、スイベルアセンブリ４０と、ホースアセンブリ４１と、止めねじ４２とを含む組立状態で同じ要素を示す図１と２を参照することによって、本発明を最もよく理解できる。

全体として参照番号５１で示された本発明の外科用モータは、本質的に二つの主要部品、つまり、全体として参照番号５０で示されたモータ・出力発生モジュールと、全体として参照番号５２で示されたチャック部分モジュールとを含む。 チャック部分は、先行技術モータと同じ参照番号が付けられて何種類かの外科用モータに使用される周知のアタッチメント部と、ツールビットを固定するチャックとを含む。 ここではある要素について詳しく言及および説明するが、当該技術で周知の他のすべての要素は、簡便性のため本出願では説明しない。 しかし、さらなる詳細については、譲受人から入手でき、参考として取り入れられたＢｌａｃｋ Ｍａｘ、Ｍｉｃｒｏ Ｍａｘ Ｐｌｕｓ、Ｍｉｃｒｏ Ｍａｘモータと、他の周知の市販の外科用モータを参考にすべきである。 詳細に説明しない要素は、主としてチャックモジュールにある。 チャックは、ハウジング管１のつめ２６によって外科用ツール（図示せず）を自動的に装着する役割を果たし、外科用ツールのシャフトを解除するようにオペレータがチャックスリーブ３１を所与の方向に摺動させてつめを開くことにより外科用ツールを解除できると述べるだけで充分である。 この設計では、チャックのつめ２６を開いた状態にするため、スリーブ３１は若干回転できる。

図１，１Ａ，２で最もよく分かるように、本発明によれば、参照番号５１で全体として示される外科用モータは、モータハウジング３とインサートモータハウジング２とを含めることによりモジュール構造で製作される。 モータハウジング３は、参照番号５３として点線で示されているようにハウジング３の前端部の外周面に取り付けられたプラスチック材料製の外側スリーブ４９を含み、外科医の利便性のために含まれるものである。 スリーブ５３がなければ、モータハウジング３は円筒形状の輪郭を持ち、前端部がテーパ状であって、図１Ａのようにハウジング管１がモータハウジングから延出している。 外科用ツールの基端部はハウジング管１に嵌着して、チャックのつめ２６は基端部を所定箇所にロックする。 外科用ツールを取り外したい時にはつめが引き出される。 図２から気づくように、組立状態では、インサートハウジング２はモータハウジング（３）から径方向に離間して空気が充填された環状間隙５４を残す。 この空気は、外科処置を実施する時に外科医がハンドルとして使用するモータハウジング３の外面を保護するため、所望の熱を維持して振動を吸収する絶縁体として役立つ。

両ハウジングに形成された一対の穿孔に嵌着するドエルピン８によって、インサートハウジング２はモータハウジング３に装着される。 ピン８の端部は、エラストマ材料で製作されたトルクピンパッド２１に嵌着し、このトルクピンパッドはハウジング３に形成された穿孔６５に嵌着する。 トルクピンパッド２１がインサートモータをモータハウジング３から絶縁する役割を果たすとともに、回転防止構造として役立つことは明らかである。 ドエルピン８の他端部はインサートハウジング２の端部に形成された穿孔に嵌着して、インサートハウジングをモータハウジング３に支持する。 ワッシャ８はインサートハウジング２とモータハウジング３との間に嵌着して、エラストマ材料で製作され、ドエルピン２０は孔６３に挿入され、このサブアセンブリはナット５によって所定箇所にロックされる。 このサブアセンブリが、モータハウジング３の後端部に設けられたモータアダプタ１３に取り付けられたＯシール３８とともに、インサートモータ２をモータハウジング３から絶縁する役割を果たすことは、以上から明らかである。 モータアダプタ１３に取り付けられたＯリング３６とワッシャ８とは、振動を最小にして騒音を軽減する役割を果たす。 そのうえ、エラストマ材料で製作された柔軟結合ボール１２はさらに、望ましくない振動に対する保護と消音とを提供する。

次に、ベーンモータの出力発生要素を参照するため、図１，２，３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃに注目する。 以下で詳述するように、全体として参照番号５５で示されたベーンモータは、柔軟結合ナット５とモータアダプタ１５との間に挟持され、本質的には、シリンダ１４と、スピンドル４と、シリンダ１４に回転自在に取り付けられたベーン２４とを含む。 スピンドルは、その前後面から延出するスタブシャフト６１，６３を含み、両シャフトは市販の一対のボールベアリング９に支持されている。 ベーンモータの設計特徴のため、ボールベアリング９は従来設計で必要であったものよりも小型である。 小型ベアリングは、ベーンモータの二つの特徴に役立つ。 １）小型であるため騒音が少ない。 ２）ボールベアリング９の付近の空洞の容積により、以下で詳述するようにシリンダを通過してシリンダへ戻る圧縮空気の一部の気流の方向転換を容易にすることができる。 ベーン２４の一方のエッジは三日月形で湾曲部分がスピンドルの溝に嵌着し、他方のエッジは平坦で、以下の説明で詳述するように圧縮空気に露出される。

出願のこの部分では、シリンダ１４およびスピンドル４と、サイズを大きくする必要なく、従来周知の他のモータと比較してサイズを減少させ、モータの寿命を延長させてベーンモータの騒音を軽減するように出力を高め、摩擦を軽減し、磨耗を低下させるのに役立つ詳細について説明する。 図２，４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃから分かるように、ベーン２４の各々は、スピンドルに形成された４本のオフセットスロット５８に嵌着し、これらスロットの付近には、スピンドル４の中央軸に向かって径方向内側に延出する、連続する３本の軸方向に延在する離間した溝６０が設けられている。 これらの溝の目的は、ベーン２４に露出する作用面を広げることである。 図４Ｂに描かれた矢印Ａで示されているように、表面積が追加されると、ベーンに作用する空気の回転力が増大する。 スピンドルに作用する空気の力を増大させるための作用面の追加は、軸スロット６２を取り入れることによる。 図４Ｂに描かれた矢印から分かるように、スロット６２により画定される肩部に空気が衝突して、スピンドルに作用する空気の力を増大させる。 それぞれのスロットへ往復するベーンの摩擦を減少させるため、スロット５８は、スピンドル４の中心線からずれている。 これらのスロットが中心線からオフセットして配列されているとともに遠心力の作用のベクトル線は中心線を通るため、ベーンが回転してそれぞれのスロットへ後退する際にベーンに作用する遠心力の影響が軽減され、これはある意味、シリンダ１４の内面の周囲を回転する際のベーンの抵抗を軽減する。

同様に、ベーンモータのシリンダ１４とシリンダ４は、図４Ｄと４Ｄ'に示された三日月シールを追加することにより、従来周知のベーンモータから変形されている。 図４Ｄに見られるように、従来周知のベーンモータの場合のようにスピンドル４はシリンダ１４の中心線からオフセットしているため、シリンダ１４はピンチ点Ａまたはその付近でシリンダ１４の内径に最接近する。 本発明の構造では、シリンダ１４は６２でアンダーカットされ、Ｂ線で示された周方向距離だけ延在する。 間隙の長さがかなり長くなるため、本来はスピンドル４に動力供給するのに使用される圧縮空気の漏れを軽減させる役割を果たす漏出経路が長くなることは明らかである。 さらに、ベーンの直前の空気の量を増加させて出力をさらに増大させるため、シリンダ１４の流入空気孔７０'が設けられている。 図４Ｅに見られるように、従来周知のベーンモータでは、流入空気孔７０'は常にピンチ点またはその付近に設けられた。 本実施例では、シリンダとスピンドルとの間のスペースにより画定される容積を増大させてベーンの付近へより多量の空気を進入させるように、ピンチ点よりさらに下流（ｘ‐ｘ線）に、流入孔７０”が設けられている。

図４Ｃから最もよく分かるように、流入孔・開口部７０と空気吐出孔・開口部７２との間には、周方向スペースが画定されている。 従来周知のベーンモータでは、この距離は、図４Ｃに描かれているものより相互に近接していた。 この距離を延ばすことにより、モータの出力がさらに増大することが分かった。 本発明によれば、流入孔７０がピンチ点からずれているためスペースの拡張が可能となり、ピンチ点を通過する次の隣接ベーンが前のベーンへの流れを妨げず、出力ストロークでのベーンの移動を拡大する。

このＸｍａｘモータでは、モータの後端部で流入空気が中央開口部５７へ流入して、モータアダプタ１３に形成された通路５９を介して外周面へ送られる。 通路５９は、流入孔７０に供給するためシリンダ１４に形成された軸溝７６と連通状態にあるのに対して、一部は前方ベアリング９とベアリングハウジングを流れてシリンダ１４へ戻る。 前端部への空気の移動では、ある一部がスピンドルへ流入するのに対して、一部は上述のようにシリンダ１４とベアリング９とを冷却する役割を果たす。 これは、図１，３，３Ａ，３Ｂに最も分かりやすく図示されており、空気は軸通路７６を介してシリンダ１４へ流入し、一部は、シリンダに形成された閉塞部分６９（シリンダ１４の外径）の下流でシリンダ１４に形成された軸方向離間スロット７８を介して流入孔７０へ流入し、残りの部分はシリンダから出てベアリング９を冷却してからシリンダ１４へ流入する。 閉塞部分６９とこれらスロット７８の目的は、シリンダを冷却するのに役立つ。 空気がシリンダを通過してシリンダ中心線に向かってベアリングを内側に流れる際に、空気の方向が逆転してモータの後部へ進むため、空気の残り部分は軸スロット７９と孔７０とを介してスピンドルへ流入してベーンに作用し、これを回転させる。 最終的に、すべての圧縮流入空気がスピンドルへ供給されて、ベーンを介してこれに動力供給する。 使用済み空気は軸スロット８１を介してベーンモータから出て、モータアダプタ１３（図６）を介して空気供給源へ戻る。

上述した特徴による出力向上のため、スピンドルシャフトの直径を小さくして、スピンドルを支持するベアリングを小型にすることが可能である。 本発明により行われるこの改良設計は、ベアリングハウジングを囲繞する空洞を広くして、シリンダから流出してベアリングを通りシリンダへ戻る空気の容積を追加して、モータベーンの冷却能力を高める。 この気流の増加がベアリングを冷却してモータの寿命を延ばす役割を果たすことは、明らかである。

モータの流出口へ戻る際に、空気は、適切な配向を持つ複数の吐出孔７２を流れる。 流入孔７０と流出孔７２との間の周方向距離が出力増大のため選択されるだけでなく、出力の損失を回避してベーンへの磨耗を増大させるように孔７２の配向が選択される。 従来周知の外科用モータにおけるこれらの孔の構成のため、ベーンの外側エッジには磨耗の不均一性が見られた。 この不均一性を回避するものが、図３Ｃに図示されている。

周方向および軸方向にシリンダ３に適切に配置されて、ベーンモータ５５の排出口として機能する吐出孔７２が図示された図３Ａに最初に注目する。 ベーンの外側エッジの不均一な磨耗を無くすため、下を通過するベーンが円筒面と実質的に均一に接触するように、これらの孔は配列されている。 従来周知の外科用モータにおける吐出ポートの配列のため、ベーンの外側エッジには不均一な磨耗が見られた。 この不均一性を回避するため、図３Cに図示されているように、７２Ａ，７２Ａ１，７２Ｂ，７２Ｂ１，７２Ｃ，７２Ｃ１，７２Ｄ，７２Ｄ１と記された孔７２の縦列では、孔のパターンの繰り返しの各々について、孔ＡとＢの相対的な配置は、一つの孔について測定単位Ｕが確定されて、これが他の孔すべての配置に使用されるようになっている。 図３Ｃの孔７２Ａを参照すると、右側の弦Ｈが選択され、これは半径Ｒに等しい。 孔７２Ａの中心線とこの弦Ｈとの間の距離が、縦列内の他の弦すべての相対距離を定めるための測定に使用される単位Ｕ（測定単位）となる。 複数の弦（垂線）の間の各スペースは、測定単位Ｕの１／２に等しい。 横列の間隔は、所与の横列の隣接孔が隣接孔と重複しないことを除いて重要でない。 孔６６Ｂは、孔７２Ｂの弦Ｈを孔７２Ａおよび孔７２Ａ１の弦Ｈと整合させることにより決定される。 次の横列７２Ｃは、弦Ｇを孔７２Ａの中心線Ｆと整合させることにより決定される。 横列７２Ｃ１は、孔７２Ｃ１の中心線Ｆを孔７２Ａ１の弦Ｇと整合させることにより決定される。 この孔のパターンでは、図１０に見られるように、各ベーン２がシリンダ３の表面上で均一に移動する。 孔パターンの１回の繰り返しを示す図１０を参照すると、孔７２Ａと７２Ｃにおける最初の２本の弦の移動はＦとＧに等しいことに気づくだろう。 次の孔７２Ａと７２Ｃ上での移動はＧとＦに等しい。 ベーン２の次の移動は、７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃの孔におけるものであり、これは弦Ｈ，Ｈ，Ｇに等しい。 ベーンの移動全体にわたってこのパターンに従うと、ベーンのエッジがシリンダの各孔と接触する総距離、ひいては面積は等しいことに気づくだろう。 シリンダの表面に対するベーンのエッジの平均接触面積の合計も等しいことになる。 このようにしてシリンダの孔パターンを設計することによって、ベーンはサイクル全体で均一に磨耗し、ゆえに寿命が長くなることが証明される。

本発明によれば、流入孔７０および吐出孔７２は円筒孔として形成され、従来周知の設計ではこれらの通路は円筒形以外である。 やはり、これらの孔を円筒形状の輪郭とすることにより、ベーンモータにより発生する出力は増大する。

スピンドル４の前方ベアリングと後方ベアリングはともに、グリースが充填されて、グリースの漏れを防止するとともに異物の侵入を防ぐためシールされた適当なベアリングハウジングに収納されている。 このＸｍａｘモータでは、ベーンモータの駆動に使用される空気は、潤滑油のミストを含有する。 そのため、ベーンの潤滑を妥当に行い、周囲へのオイルの放出を回避するための適切なシールを設けることが重要である。 本発明によれば、図１と５に見られるように、ディスク形状の一対の固定シール２２を支持するためのシール保持ナット２３とシール支持ワッシャ１０とを設けることにより、前方ベアリング用の二重シール２２が形成される。 シール保持ナット２３に取り付けられる時には、シール２２の形状は円形で、狭い公差で製造され、標準的なワッシャと類似した形状を持つため、組み立てられると、ハウジングにしっかりと取り付けられてシャフトに密着し、シールは、シールワッシャとリテーナとの間に固定されて図のような傾斜位置を取る。 一方のエッジが回転シャフトと当接するように、シールのエッジは傾斜している。 組立後、モータは出力全開状態で回転し、熱を発生する摩擦によって、ＴｅｆｌｏｎR材料などの適当なプラスチック材料で製作されたシールは、スピンドルシャフトの外面に対して二重シールの内側エッジが縮小して間隙が画定される。 この間隙は充分に極小であるため、空気のみが放出されてベアリング室にオイルを保持する。

そのうえ、この二重シールは単独シール２２ａ（二重シール２２と同じサイズ、形状、材料である）と協働し、この単独シール２２ａは、二重シールから軸方向に離間し、シール支持ワッシャ１０に支持され、（左側の）ベアリング９の付近に取り付けられ、ベアリング９とシール支持ワッシャ１０との間でベアリングハウジング７に挟持され、ベアリング７の内面からベアリング９の内側レース９ａの付近まで径方向に延在する。 シール２２と同じく固定状態にあるシール２２ａが密着するため、シールとベアリングハウジング７の内面には漏れは発生せず、漏れが見られるのは内側レースの付近である。 内側レースでシール２２ａと接触する空気／オイルミストが、遠心力と同じ方向でスピンドルの中心線に向かう方向にオイルを放出して、空気が反対方向に流れるため、この単独シール２２ａは重要である。 言い換えると、シール２２ａは、スピンドル４の中心軸へとオイルミストの流れを移動させるように機能し、空気は、およそ８０，０００ＲＰＭで回転しているスピンドル４によって発生する遠心力と反対の方向に流れ、漏出経路として描かれている二重シールへ向かう方向に流れる。 図１に見られるように、シール３７は、スピンドル２の端部付近でこのベアリング９の反対側に取り付けられ、シールベアリングハウジング７に支持されている。 このシール３７と単独シール２２とは前方ベアリング９を挟持して、周囲への漏れを起こさずにオイルをベアリング室に確実に保持する。

この説明の次の部分は、Ｘｍａｘモータのスピンドルから出力シャフトへの出力の伝達についてである。 図１，２，６，６Ａ，６Ｂ，７，７Ａから分かるように、スピンドル４は、柔軟結合ナット５とモータアダプタ１３とに適当にねじ込まれている。 こうして、スピンドルが柔軟結合ナット５を駆動し、この回転運動が出力シャフト６へ伝達され、これがチャックアセンブリに嵌着したドリルビット（図示せず）を回転させる。 ベーンモータにより発生する振動を緩和するため、スピンドルから出力シャフト（つまり駆動シャフトから従動シャフト）への駆動接続は、カッタスピンドル駆動ピン１１（図９）に取り付けられたゴム材料製の弾性ボールまたは柔軟カッタボール１２（図１，８）を介して行われる。 ボールは、柔軟結合ナット７（図７）の両側端部に形成された凹部９０に嵌着する。 回転運動は、ボール１２を介してスピンドルに装着された柔軟結合ナット５に伝達され、柔軟結合ナットは、シャフト６の横向き穿孔に嵌着するピン１１を介して出力シャフト６にピン結合されている。 こうして、ボール１２は、スピンドル４と柔軟結合ナット５とを介して出力シャフト６に回転運動を伝達する役割を果たす。

ボール駆動装置１２を介して振動が吸収されることに加えて、インサートモータハウジング２は、ハウジング３，２に形成された相補形状の穿孔に嵌着されるドエルピン２０を囲繞するトルクピンパッド２１を介して、ハウジング３に柔軟に取り付けられている。 これは、モータの後端部の空気流入接続部でホースおよびスイベルアセンブリからの流入空気をシールする、モータアダプタ１３に取り付けられたＯシール３８とともに、モータを柔軟に取り付けて、外科医がドリルを把持するハウジング３の外面で感じられる振動を最小にする役割を果たす。

さらに消音を行うため、ベーンモータからの吐出空気は、モータアダプタ１３に形成された通路を流れる。 図６と６Ａに見られるように、モータアダプタは交差孔９４，９６を含む。 これらの孔の設計により、吐出空気は十字交差パターンで流れて、合流して混合した空気は所与の量のデシベルを散逸して、結果的に消音が行われる。

ベアリングが、モータから絶縁されたチャックを支持し、組立のために保持する外科医には感じられず、出力シャフトは、ベーンモータを支持するベアリングから離間して絶縁されているため、ドリルビットまたはカッタにより発生する軸荷重は、医療処置中のモータである。 手術を受ける患者の一部の表面に外科医が切削ツールを押し当てると、この動作がスラスト荷重を発生されることは理解できるだろう。 この荷重はカッタシャフト（図示せず）を通って、外科用モータのチャックモジュールと、モータハウジング３に当接するベアリング１８とを通過し、スラスト経路は次にモータハウジング３を流れてここで散逸され、インサートハウジング２を迂回する。 スラスト荷重がベーンモータを通過しないので、ベーンモータにはラジアル荷重しか見られない。 これは、外科用モータの効率に貢献するばかりでなく、上の段落で記したように小型ベアリングによってベーンモータを支持することを可能にする。

本発明で示したのは、高出力で動きがスムーズで、医療処置で使用されるカッタおよびアタッチメントの組立を容易にするという能力をすべて含むＸｍａｘモータとして設計された新規のモータである。 この特徴を実現するにあたって、Ｘｍａｘモータは、アセンブリ全体とその構成部品の寿命を延長しながら、より高出力で静かで振動がなく、ユーザに優しいという特徴を持つ。

本発明によるモータと、ドリルビットおよび様々なアタッチメントアセンブリを装着するためのチャック機構の詳細を示す長手方向断面図である。

本発明のモータとチャックとスイベルアタッチメントの全体を示す分解斜視図である。

本発明の詳細を示す分解図である。

本発明のベーンモータのシリンダの斜視図である。

図３に描かれたシリンダの冷却スロットの詳細を示す拡大立面斜視図である。

図３に描かれたシリンダの吐出スロットの詳細を示す拡大立面斜視図である。

図３に描かれたシリンダに形成された吐出孔の配向の概略図と、表面／非表面接触を表すベーン移動を示すグラフである。

図１と図２に描かれたベーンモータのスピンドルの斜視図である。

図４に描かれたスピンドルの長手軸線４Ａ‐４Ａにおける断面図である。

図４に描かれたベーンとスピンドルに作用する気流の作用面積の拡大を示す横軸４Ｂ‐４Ｂにおける図である。

シリンダ流入口とシリンダ流出口との間の距離がベーンモータの出力ストロークの増加を示す、図４Ｂに描かれた図と同一の図である。

先行技術設計における接点（ピンチ点）を示す、スピンドルの外径とシリンダの内径との関係を表す概略図である。

三日月形シールを画定するようにピンチ点の付近にあるシリンダの内面が本発明によりアンダーカットされた、図４Ｄと同一の図である。

先行技術構造においてシリンダの流入ポートとスピンドルのベーンとの関係を示す、図４Ｃの図と同一の図である。

ベーンへ流入する空気の量を増加させてモータの出力を向上させるように流入孔がピンチ点の下流に再配置された、図４Ｅに描かれた図と同一の図である。

オイル漏れを防止するように図１と２に描かれたベーンモータを潤滑するのに使用されるオイル／空気ミストをシールするためのシール機構を示す概略図である。

本発明の流入空気孔と流出交差空気孔とを示す、図１に描かれたモータのモータアダプタの斜視図である。

図６に描かれたモータアダプタの長手軸における断面図である。

図６に描かれたモータアダプタの端面図である。

図１に描かれた柔軟結合ナットの断面図である。

図７に描かれた柔軟結合ナットの端面図である。

図１と２に描かれた柔軟結合ボールの平面図である。

図１と２に描かれたカッタスピンドル駆動ピンである。