JP5858930B2 - 熱パッドを有するハンドヘルド医療デバイス - Google Patents

Description

本出願は、２０１０年１月１１日に出願された「ＨＡＮＤＨＥＬＤ ＭＥＤＩＣＡＬ ＤＥＶＩＣＥ ＷＩＴＨ ＴＨＥＲＭＡＬＬＹ ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＥ ＰＡＤＤＩＮＧ」と題する米国仮特許出願第６１／２９３，９８６号の優先権を主張するものであり、この特許の内容全体を本参照によって本明細書に組み込まれたものとする。

以下の開示は、全体的には、ハンドヘルドデバイスに関する。特に、以下の開示のいくつかの特徴、態様、および利点は、熱の伝達を制御するための熱パッドを有するハンドヘルド医療デバイスに関する。

一般に、多数のさまざまな機能および動作特性のうちのいずれかを有する外科装置をモータが駆動するハンドヘルド医療デバイスが広く知られている。多くの場合、外科装置は互換性があり、同じハンドピースが多数の外科装置またはカッタ構造体のうちのいずれかと併用できる。このような外科装置では、装置のモータによって生じた過剰な熱がモータの動力の低減および／または故障につながる可能性が知られている。しかしながら、多くの従来のハンドヘルド医療デバイスは、一般に、熱をモータからハンドヘルドデバイスの他の部分および／またはハンドヘルドデバイスの中を流れる流体へ伝達しやすくするように構成されていない。

米国特許出願第１２／１２２，４００号明細書に開示されているように（この特許の内容全体を本参照によって本明細書に組み込まれたものとする）、ハンドヘルド医療デバイスは、ハウジングと、モータと、モータに沿って全体に延在する内部流体通路とを備えることができる。モータから熱を伝達しやすくするために、モータを部分的にまたは完全に熱パッド（例えば、熱を伝導することができるパッド）で覆うことができる。いくつかの形態では、パッドは、流体通路へと熱を伝導するように配置することができ、この流体通路は、パッドからの熱を伝達するために流体を吸引するように構成することができる。いくつかの形態では、パッドおよび／または流体通路は、一定量の熱を伝達して、ある一定の工業要件に従ってハンドヘルド医療デバイスの外表面の温度レベルを維持することができるようなサイズにされ、形状にされる。

いくつかの実施形態では、医療用ハンドピースは、ハウジングが外表面と内表面とを有するハンドピースを備える。内表面とモータとの間に、一定量の空気を含むことができる間隙があることができる。一部の例では、熱パッドは、内表面とモータとの間に配置される。いくつかの実施形態では、パッドは、熱がモータからパッドに伝達され、次にハウジングの内表面に伝達することができるように、内表面およびモータと接触する。いくかの構造では、ハウジングは、細長いモータアセンブリに沿って全体に延在する流体通路を取り囲むことができる。

いくつかの構造では、医療用ハンドピースは、ハウジングと、ハウジングに収容されるモータであって、器具（例えば、カッタ、傾斜カッタ、バー（ｂｕｒ）、ドリルなど）を駆動するように構成され、またはハウジングの一端に配置されることにより熱を発生させるモータと、流体を流すように構成され少なくともモータの一部に沿って延在する通路と、モータと通路との間に配置される熱伝導性パッドとを備え、熱伝導パッドの熱伝導率が空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有することによりモータから通路内の流体へ熱を流れやすくする医療用ハンドピースである。いくつかの実施形態では、熱伝導パッドは、モータおよび／または通路に隣接または接触する。一部の例では、熱伝導パッドは、ハウジングの外表面の温度を規定の上限温度未満に維持するために十分な熱量を流体に伝達するように構成されている。いくつかの実施形態では、規定の上限温度は、摂氏約２６．７℃°〜約４８．９℃の範囲内にあり、または国際電気標準会議規格ＩＥＣ６０６０１−１のような工業規格により規定され、この規格内容全体を参照によって本明細書に組み込まれたものとする。いくつかの構造では、熱伝導パッドは、約１．０Ｗ／ｍ・Ｋ〜約３．５０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有し、および／またはガラス繊維強化シリコーンゲルである。いくつかの実施形態では、熱伝導パッドは、モータを取り囲む。いくつかの実施形態では、ハンドピースは、関節鏡用シェーバであり、および／または器具は刃を備える。一部の例では、通路は、モータの全長に沿って延在する、および／またはハウジングと一体である。本明細書で使用する場合、用語「一体」は、複数の部品が一体式であるか、または単一構造であることを指す。

いくつかの実施形態では、医療用ハンドピースは、内表面および外表面を有するハウジングと、側壁を有するモータであって、ハウジング内に配置され、工具を動作させるように構成されたことにより熱を発生するモータと、内表面および側壁によって少なくとも部分的に画定される空間であって、一定量の空気を含む空間と、流体を流すように構成されたルーメンと、空間に配置される熱パッドとを備え、熱伝導パッドの熱伝導率が空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有することによりモータからルーメンへ熱を流れやすくする医療用ハンドピースである。一部の例では、熱パッドは、モータおよび／またはルーメンに隣接または接触する。いくつかの構造では、熱パッドは、ハンドピースの外表面を規定温度未満に維持するために十分な熱量をモータからルーメンに伝達するように構成されている。いくつかの実施形態では、ルーメンの少なくとも一部がハウジング内に配置される。一部の例では、熱パッドは、約１．０Ｗ／ｍ・Ｋ〜約３．５０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有し、および／またはガラス繊維強化シリコーンゲルである。

いくつかの態様では、医療用ハンドピースの一部の温度を制御する方法は、器具を駆動するように構成されることにより熱を発生させるモータと流体を流すように構成された通路とを有するハウジングを配設するステップと、モータと通路との間に熱伝導パッドを配設するステップとを含み、熱伝導パッドの熱導電率が空気の熱伝導率よりも高いことによりモータから通路へ熱を流れやすくし、熱伝導パッドが、ハンドピースの通常動作時にハンドピースの一部の温度を最高温度未満に維持するために十分な熱量を通路に伝達するように構成されている方法である。いくつかの実施形態では、熱伝導パッドは、モータおよび／または通路に隣接または接触する。いくつかの実施形態では、熱パッドは、約１．０Ｗ／ｍ・Ｋ〜約３．５０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有し、および／またはガラス繊維強化シリコーンゲルである。

熱パッドを有するハンドヘルド医療デバイスの一実施形態の一実施形態を示す、一部を透視した斜視図である。 熱パッドが非限定的な代替位置に配置された図１のデバイスの長手方向断面図である。 図２のデバイスの横断面図である。

所望の改良を達成するのに使用し得るさまざまな例を示すために、熱パッドを有するハンドヘルドデバイスのさまざまな例について以下に説明する。これらの例は、単なる例示であって、決して提示される本発明全体および本発明の種々の態様および特徴を制限するものではない。例えば、本明細書では医療分野の実施形態および例が示されているが、本発明は、専ら医療分野に限定されるのではなく、いくつかの実施形態は他の分野にも使用できる。その上に、本明細書で使用される表現や専門用語は説明するために使用されているのであって、限定的に使用されるものととらえるべきではない。本明細書で開示されている特徴、構造またはステップは必須または不可欠ではない。

図１および図２では、ハンドピース１０の実施形態が示されている。一般に、ハンドピース１０は、医療器具（例えば、関節鏡用シェーバ）、または本明細書において後述される特徴、態様および利点のいずれかまたは全てにより利益が得られる他のタイプのハンドヘルドデバイス（例えば、ハンドヘルド回転ドリル）である。図示されているハンドピース１０は、細長い本体と、電力、吸入装置、流体などの外部のソースに接続するための接続ポイントを有する端部とを有する。いくつかの実施形態では、ハンドピース１０は、１つまたは複数のハンドルおよび／または制御装置（例えば、ボタン、スイッチ、ノブ、ディスプレイなど）を含む。この制御装置は、ハンドピース１０の１つまたは複数のパラメータ（例えば、電源オン／オフ、器具の操作方向および／または速度、流体の流れの方向および／または流量などが挙げられるが、これらに限定されない）を調整することができるように構成することができる。一部の例では、ハンドピース１０は、加圧滅菌またはその他の方法で殺菌することができる。

図示されるように、ハンドピース１０は、中空ハウジング１２と、モータ１８と、流体通路３０と、モータ１８とハウジング１２との間の間隙２６に配置される熱パッド２８とを含むことができる。多くの材料（例えば、プラスチック、金属、樹脂、複合材料、これらの組み合わせなど）および成形方法（例えば、射出成形、スタンピング、鍛造、鋳造、機械加工、硬化、これらの組み合わせなど）を使用してハウジング１２を成形することができる。

通常、ハウジング１２は封止されている、または他の方法で全体的に液体を通さない性質である。いくつかの実施形態では、ハウジング１２は、一体成形部品である。他の実施形態では、ハウジング１２は、任意の適切な方法（例えば、超音波溶接、締め具、接着剤、これらの組み合わせなど）で接合される２つ以上の部品で形成される。図示されているハウジング１２は全体に細長シリンダ形状であるが、ほとんどどんな形状も可能である。一部の例では、ハウジング１２は、ハンドピース１０の人間工学的なハンドリングおよび／または操作を容易にするように形成される。

モータアセンブリ１８は、一般にハウジング１２内に配置される。圧縮空気駆動式、流体駆動式、および電動のような多くのタイプのモータアセンブリを使用することができるが、これらに限定されない。図示されているように、モータは、近位端２２と、遠位端２０と、少なくとも１つの側壁２４とを含む。一部の例では、ハウジング１２は、これらの端部２０、２２のうちの一方または両方でモータ１８と接触し、および／またはモータ１８を支持する。モータ１８とハウジング１２の内表面１６のモータに普通なら隣接するが離間した部分および／または流体通路（以下で説明する）との間に間隙２６が設けられる。一部の例では、間隙２６は、空気、窒素、ヘリウム、油などの流体を含むが、これらに限定されない。

いくつかの構造では、熱パッド２８は、間隙２６に配置される。熱パッド２８は、間隙２６の一部または全体にわたって延在することができる。例えば、図示されている実施形態では、熱パッド２８は図示されているモータ１８の長手方向長さの少なくとも一部にわたって全体に延在する。別の実施形態では、熱パッド２８は、モータ１８の側壁２４の周囲を完全に覆って、モータ１８の長手方向長さにわたって延在する。熱パッド２８は、１つまたは複数の層を備えることができる。

多くのサイズおよび形状の熱パッド２８を使用してもよい。図示された形態では、熱パッド２８は、間隙２６に挿置されるとシリンダの少なくとも一部を形成する。一部の例では、パッド２８は、平坦に広げられるとほぼ長方形である。例えば、パッド２８の平坦寸法は、約３／４インチ×２インチ×１／１６インチにすることができる。別の実施形態では、パッド２８は、平坦に広げられると、約１ １／４インチ×３インチ×１／８インチの寸法の長方形である。他の実施形態は、代わりの寸法の熱パッド２８を含む。さらに別の実施形態は、他の形状の熱パッドを含む。例えば、いくつかの実施形態では、熱パッド２８は、モータ１８の周囲の少なくとも一部を取り囲み、モータの長手方向長さの一部に沿って延在するように構成されたたトロイダル形状である。

熱パッド２８は、通常、間隙２６と同じ厚さを有するまたは間隙２６よりわずかに厚い。すなわち、熱パッド２８は、全体に間隙を埋め、または間隙内で圧縮される。他の構造では、間隙２６の厚さはパッド１８より厚く、そのために間隙の一部がパッド１８によって埋まらない状態になる。いくつかの実施形態では、複数の熱パッドが重ねられ、および／またはさまざまな向きに位置決めされる。

一般に、熱パッド２８は、空気の熱伝導率より高い（例えば、約０．０２Ｗ／ｍ・Ｋより高い）熱伝導率を有する材料で構成される。例えば、いくつかの態様では、熱パッド２８は、少なくとも０．０５Ｗ／ｍ・Ｋおよび／または１０．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率を有する。いくつかの実施形態では、熱パッド２８は、約３．５０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する。一部の例では、熱パッド２８は、約１．３Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する。いくつかの構造では、熱パッド２８は、約１．０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有する。熱パッド２８は、ガラス繊維強化シリコーンゲルであることが多い。いくつかの実施形態では、熱パッドは、金属（例えば、鋼鉄、アルミニウム、銅など）である。一部の例では、熱パッド２８は、ＴＰ−３５６０ ＴＨＥＲＭＡＬ ＧＡＰ ＰＡＤ（Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている）、ＧＡＰ ＰＡＤ １５００Ｓ３０（Ｔｈｅ Ｂｅｒｇｑｕｉｓｔ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている）、またはＴＨＥＲＭＡ−Ａ−ＧＡＰ（ＴＭ）５００ＳＥＲＩＥＳ（Ｐａｒｋｅｒ Ｈａｎｎｉｆｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている）の部材である。通常、熱パッド２８は、通常の使用および拡張された使用でのモータ１８の動作温度に耐えられる。いくつかの実施形態では、パッド２８は、位置決めを助けるために接着剤または別段の粘着性面を有することができる。一部の例では、熱パッド２８の熱伝導率は、モータ１８と接触するハンドピース１０の他のいずれの部品の熱伝導率よりも高い。いくつかの実施形態では、熱パッド２８の熱伝導率は、モータ１８に接触する、および／またはモータ１８を支持するハウジング１２の一部の熱伝導率よりも高い。

熱パッド２８の熱伝導率は空気の熱伝導率よりも高いので、モータ１８によって生じた熱は空気を介するよりも効率的に熱パッド２８を介して伝導される。したがって、所与の時間では、間隙２６に空気のみが存在する場合よりも間隙２６に熱パッド２８が配置された場合の方が、より多量の熱をモータ１８から伝導することができる。このようにパッド２８を位置決めすることで、モータ１８によって保持される熱の総量を低減することができ、そのことによりモータ１８の動力低減および／または故障の事例を減らすことを促進することができる。

いくつかの実施形態では、熱パッド２８は、ハンドヘルドデバイス１０の指定領域へ熱が流れやすくするように構成することができる。例えば、間隙２６がハウジング１２の内表面１６とモータ１８との間に配置された実施形態では、間隙２６に配置された熱パッド２８により、モータ１８からの熱を、通常は使用者によって握られることのないハウジング１２の一部に伝達しやすくなる。一部の例では、ハンドピース１０の指定領域は、熱を周囲環境に伝達しやすくするためのフィンなどを有する。

図２および図３に示されているように、ハンドピース１０は、生理食塩水、空気、窒素、薬剤などの流体３２を流すように構成することができる流体通路３０を含むことができる。一般に、流体通路３０は、ハウジング１２と一体でハウジング１２の内部にあるので、熱伝達、洗浄、メンテナンスが容易になる。他の形態では、流体通路３０は、ハウジング１２とは分離されハウジング１２の外側にあり、例えばハウジング１２の外表面１４に沿って延在し、ハウジング１２の外表面１４にほぼ隣接した状態で維持されるホースなどである。流体通路３０の少なくとも一部は、モータ３０の少なくとも一部とほぼ平行に延在することが多い。

図示されているように、間隙２６は、モータ１８と流体通路３０との間に配置され、熱パッド２８は、流体通路３０とモータ１８との間に位置するように間隙２６に配置することができる。このような配置により、熱パッド２８は全体的に熱をモータ１８から流体通路３０へ流れやすくすることができる。流体３２が流体通路３０を流れる実施形態では、熱は流体３２に伝達され、流体３２がモータ１８およびハンドヘルドデバイス１０から熱を伝達することができる。一部の例では、熱パッド２８は、モータ１８上の任意の点から流体通路３０上の任意の点までが最短である距離が熱パッド２８を通るように、モータ１８と流体通路３０との間に位置決めされる。一部の例では、パッド２８は、流体通路３０の少なくとも一部を完全に取り囲む。

いくつかの実施形態では、熱パッド２８および／または流体通路３０は、ハウジング１２の外表面１４の温度を所望のパラメータ内で維持するように構成することができる。いくつかの実施形態では、熱パッド２８および／または流体通路３０は、外表面１４の温度を、ＩＥＣ６０６０１−１（国際電気標準会議から入手可能）、ＵＬ６０６０１−１（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から入手可能）または同様の規格などしかしこれらに制限されない業界ガイドラインに従って維持するように構成されている。それぞれの規格内容全体を参照によって本明細書に引用したものとする。例えば、間隙２６内の熱パッド２８の材料、サイズ、形状、および位置は、モータ１８からの熱を流体通路３０に伝達して、それにより望ましくない熱がハウジング１２に伝達されないようにするとともに、ハウジング１２の外表面１４の少なくとも一部の温度を所望の範囲内（約１５．６℃〜約６０℃、約２６．７℃〜約４８．９℃、約５４．４℃未満、最高で約６５．６℃など）に維持することを容易にするように構成することができる。いくつかの構造では、ハウジング１２の外表面１４の温度が所望の値を越えると、ハンドピース１０は機能しなくなり、および／または温度が所望の値未満になるまで動作低下状態（例えば、全出力未満）に入る。

上述の説明および概略は、特定の好適な実施形態、例、変形形態の態様に関して開示されているが、当業者により、本発明が具体的に開示されている実施形態および変形形態の域を越えて、他の代替形態および／または本発明の使用ならびに本発明の明らかな変更および均等物にまで及ぶことが理解されるであろう。さらに、本発明の多数の変形形態が示され詳細に説明されているが、本開示に基づいて本発明の範囲での他の修正形態も可能であることが当業者には容易に明らかになるであろう。したがって、本明細書で開示されている本発明の範囲は、上述した特定の開示された実施形態に限定されるべきでなく、以下の請求項の公正な解釈によってのみ決定されるべきであることが意図される。

Claims (21)

1. 外表面を含むハウジングと、
   ハウジング内に収容されるモータであって、ハウジングの一端に配置された器具を駆動するように構成されたことにより熱を発生させ、第１の端部、第２の端部、および側壁を備えるモータと、
   流体を流すように構成されたモータの少なくとも一部に沿って延在する通路と、
   モータと通路との間に配置される熱伝導パッドとを備え、
   熱伝導パッドが、モータの側壁を部分的に覆い、熱伝導パッドの熱伝導率が空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有することにより、モータから通路の流体へ熱を流れやすくする、医療用ハンドピース。
2. 熱伝導パッドが、外表面の少なくとも一部の温度を規定の上限温度未満に維持するために熱量を流体に伝達するように構成された、請求項１に記載のハンドピース。
3. 規定の上限温度が、２６．７℃〜４８．９℃である、請求項２に記載のハンドピース。
4. 熱伝導パッドが、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ〜３．５０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有する、請求項１に記載のハンドピース。
5. 熱伝導パッドが、ガラス繊維強化シリコーンゲルを備える、請求項１に記載のハンドピース。
6. 医療用ハンドピースが、関節鏡用シェーバである、請求項１に記載のハンドピース。
7. 通路が、モータのケーシングの全長に沿って延在する、請求項１に記載のハンドピース。
8. 通路が、医療用ハンドピースのハウジングと一体である、請求項１に記載のハンドピース。
9. 医療用ハンドピースが関節鏡用シェーバであり、器具は刃を備える、請求項１に記載のハンドピース。
10. 熱伝導パッドが、モータと通路の両方に接触する、請求項１に記載のハンドピース。
11. 内表面および外表面を有するハウジングと、
    側壁を有するモータであって、ハウジング内に配置され、工具を動作させるように構成されたことにより熱を発生させるモータと、
    内表面と側壁とによって少なくとも部分的に画定される空間であって、一定量の熱流体を含む空間と、
    潅注流体を流すように構成されたルーメンと、
    空間に配置されかつモータの側壁を部分的に覆う熱パッドとを備え、熱パッドは、空気の熱伝導率より高い熱伝導率を有することによりモータから熱パッドへ熱を流れやすくし、熱パッドは、医療用ハンドピースの外表面の少なくとも一部の温度を規定温度未満に維持するために熱量をルーメンに伝達するように構成された、医療用ハンドピース。
12. 規定温度が、４８．９℃である、請求項１１に記載のハンドピース。
13. ルーメンの少なくとも一部が、ハウジング内に配置される、請求項１１に記載のハンドピース。
14. 熱パッドが、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ〜３．５０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有する、請求項１１に記載のハンドピース。
15. 熱パッドが、ガラス繊維強化シリコーンゲルを備える、請求項１１に記載のハンドピース。
16. 医療用ハンドピースの一部の温度を制御する方法であって、
    器具を駆動するように構成されたことにより熱を発生させるモータ、および流体を流すように構成された通路を有するハウジングを配設するステップと、
    モータと通路との間にかつモータの側壁を部分的に覆って熱伝導パッドを配設するステップとを含み、
    熱伝導パッドの熱伝導率が空気の熱伝導率よりも高い熱伝導率であることにより、モータから通路へ熱を流れやすくし、熱伝導パッドが、ハンドピースの通常動作時に医療用ハンドピースの少なくとも一部の温度を最高温度未満に維持するために、熱量を通路に伝達するように構成された方法。
17. 熱パッドが、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ〜３．５０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有する、請求項１６に記載の方法。
18. 熱パッドが、ガラス繊維強化シリコーンゲルを備える、請求項１６に記載の方法。
19. 熱流体を含む空間が、通路から離間される、請求項１１に記載のハンドピース。
20. 熱流体が、空気を含む、請求項１１に記載のハンドピース。
21. 熱パッドが、熱流体を含む空間の厚みと等しいまたは熱流体を含む空間の厚みよりわずかに大きい厚みを有する、請求項１１に記載のハンドピース。

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