JP6272322B2 - 外科用モータシステムのための駆動制御装置および駆動制御方法 - Google Patents
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Description
1.)回転数調節を行わない。
2.)補正された制御パラメータを用いて回転数調節を行う。
3.)最良に調整されたパラメータを用いて回転数調節を行うが、状況に応じて回転数調節の設定点を調整する。
4.)モータの内部抵抗を変更する。
測定されたモータ電流に比例して、モータ制御ユニットMSは、電気モータM用出力電圧を以下のように低下させる。
U補正=U通常−ΔU
ΔU=R×Iモータ
内部抵抗が高い電気モータMでは、電圧ΔUだけ巻線の内部抵抗間で低下する。これが、内部抵抗がそれほど高くないモータ内で同じ効果を達成するために、モータ制御ユニットMSがΔUだけ低下させた電圧を送る理由である。
5.)パラメータ指定装置PVに実装される適切なトレーニングアルゴリズムは、電気モータの負荷条件トレーニングに従って電気モータの制御プロフィールを設定する。例として、パラメータ指定装置PVは、温度モデルによってモータの温度上昇を検出する。特に、ミーリングの場合と同様に、モータを長時間操作する場合には、器具Wがミーリング作業に使用されると、モータ制御ユニットMSが最適な開または閉ループ制御プロフィールに切り替えられることが結論付けられる。
以下の項目は、国際出願時の特許請求の範囲に記載の要素である。
(1)外科用器具(W)を駆動する電気モータ(M)を開および/または閉ループで制御するモータ制御ユニット(MS)を備える、外科用モータシステムの駆動制御装置であって、
パラメータ指定装置(PV)を特徴とし、前記パラメータ指定装置(PV)は前記モータ制御ユニット(MS)の上流に配置され、前記外科用モータシステム、特に前記電気モータ(M)の検出された状態または状態履歴に基づいて現在の医療用途を決定し、前記医療用途に適した制御モードを選択し、前記電気モータ(M)の開もしくは閉ループ制御プロフィールを選択された前記制御モードに対応させるための開または閉ループパラメータを前記モータ制御ユニット(MS)に与える、駆動制御装置であってもよい。
(2)前記パラメータ指定装置(PV)は、それぞれの医療用途に提供され、かつ、割り当てられている複数の制御モードから、前記制御モードを選択することを特徴とする、上記項目(1)に記載の駆動制御装置であってもよい。
(3)前記パラメータ指定装置(PV)は、使用される前記外科用器具(W)に応じて、前記外科用器具に関連して制御モードを選択することを特徴とする、上記項目(1)または(2)に記載の駆動制御装置。
(4)前記電気モータ(M)の所定のトルク/回転数特性が、各制御モードに割り当てられていることを特徴とする、上記項目(1)〜(3)のいずれかに記載の駆動制御装置。
(5)前記パラメータ指定装置(PV)は、前記電気モータ(M)のモータ電流(I)およびモータ電圧(U)のそれぞれの瞬時値を好ましくは連続的に検出することによって、前記外科用モータシステムの前記各状態を決定することを特徴とする、上記項目(1)〜(4)のいずれかに記載の駆動制御装置であってもよい。
(6)前記パラメータ指定装置(PV)は、前記電気モータ(M)のモータ電流(I)およびモータ電圧(U)の検出された前記瞬時値を積分することによって、前記電気モータ(M)の温度(T)を決定することを特徴とする、上記項目(5)に記載の駆動制御装置であってもよい。
(7)少なくとも1つの制御モードは前記電気モータ(M)の回転数の調節を行い、少なくとも1つの制御モードは前記電気モータ(M)の回転数の調節を行わないことを特徴とする、上記項目(1)〜(6)のいずれかに記載の駆動制御装置であってもよい。
(8)前記電気モータのロータ位置を決定するためのロータ位置決定手段をさらに備えており、
前記電気モータの前記ロータの前記位置を決定するために、モータ巻線のうちの少なくとも1つについて、所定時間の間、エネルギー供給が遮断されることを特徴とする、上記項目(1)〜(7)のいずれかに記載の駆動制御装置であってもよい。
(9)外科用器具(W)を駆動するための電気モータ(M)であって、特に器具アダプタまたはハンドピースを介在させることによって、前記外科用器具(W)が直接的または間接的に着脱可能に連結されることができる前記電気モータ(M)と、
上記項目(1)〜(8)のいずれかに記載の制御装置と、
を備える外科用モータシステムであってもよい。
(10)前記電気モータ(M)の実回転数を検出するための回転数検出手段、特にホールセンサ、および/またはハンドピース識別手段もしくは器具識別手段を設けることをさらに特徴とする、上記項目9に記載の外科用モータシステムであってもよい。
(11)外科用モータシステムの外科用器具(W)を駆動する電気モータ(M)を開および/または閉ループで制御する方法であって、
前記外科用モータシステム、特に前記電気モータ(M)の状態および/または状態履歴を検出するステップと、
前記検出された状態または状態履歴に基づいて、前記外科用器具(W)の現在の医療用途を決定するステップと、
決定された前記医療用途に基づいて、制御モードを選択するステップと、
前記電気モータ(M)の開または閉ループ制御プロフィールを選択された前記制御モードに対応させるために開または閉ループパラメータを調整するステップと、を備えることを特徴とする外科用モータシステムの外科用器具(W)を駆動する電気モータ(M)を開および/または閉ループで制御する方法であってもよい。
Claims (11)
- 外科用器具(W)を駆動する電気モータ(M)を開および/または閉ループで制御するモータ制御ユニット(MS)を備える、外科用モータシステムの駆動制御装置であって、
パラメータ指定装置(PV)を備えることを特徴とし、前記パラメータ指定装置(PV)は、前記モータ制御ユニット(MS)の上流に配置され、前記外科用モータシステムの前記電気モータ(M)の検出された状態または状態履歴に基づいて、前記外科用器具(W)の複数の医療用途の中から現在の医療用途を決定し、前記現在の医療用途に適した制御モードを選択し、前記電気モータ(M)の開もしくは閉ループ制御プロフィールを選択された前記制御モードに対応させるための開または閉ループパラメータを前記モータ制御ユニット(MS)に与える、駆動制御装置。 - 前記パラメータ指定装置(PV)は、それぞれの医療用途に提供され、かつ、割り当てられている複数の制御モードから、前記制御モードを選択することを特徴とする、請求項1に記載の駆動制御装置。
- 前記パラメータ指定装置(PV)は、使用される前記外科用器具(W)に応じて、前記外科用器具に関連して制御モードを選択することを特徴とする、請求項1または2に記載の駆動制御装置。
- 前記電気モータ(M)の所定のトルク/回転数特性が、各制御モードに割り当てられていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の駆動制御装置。
- 前記パラメータ指定装置(PV)は、前記電気モータ(M)のモータ電流(I)およびモータ電圧(U)のそれぞれの瞬時値を検出することによって、前記外科用モータシステムの前記各状態を決定す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駆動制御装置。
- 前記パラメータ指定装置(PV)は、前記電気モータ(M)のモータ電流(I)およびモータ電圧(U)の検出された前記瞬時値を積分することによって、前記電気モータ(M)の温度(T)を決定することを特徴とする、請求項5に記載の駆動制御装置。
- 少なくとも1つの制御モードは前記電気モータ(M)の回転数の調節を行い、少なくとも1つの制御モードは前記電気モータ(M)の回転数の調節を行わないことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の駆動制御装置。
- 前記電気モータのロータ位置を決定するためのロータ位置決定手段をさらに備えており、
前記電気モータの前記ロータの前記位置を決定するために、モータ巻線のうちの少なくとも1つについて、所定時間の間、エネルギー供給が遮断されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の駆動制御装置。 - 外科用器具(W)を駆動するための電気モータ(M)であって、器具アダプタまたはハンドピースを介在させることによって、前記外科用器具(W)が直接的または間接的に着脱可能に連結されることができる前記電気モータ(M)と、
請求項1〜8のうちのいずれか一項に記載の駆動制御装置と、
を備える外科用モータシステム。 - 前記電気モータ(M)の実回転数を検出するための回転数検出手段としてのホールセンサ、および/またはハンドピース識別手段もしくは器具識別手段を設けることをさらに特徴とする、請求項9に記載の外科用モータシステム。
- 外科用器具(W)を駆動する電気モータ(M)を備える外科用モータシステムの作動方法であって、
前記外科用モータシステムが、
前記外科用モータシステムの前記電気モータ(M)の状態および/または状態履歴を検出するステップと、
前記検出された状態または状態履歴に基づいて、前記外科用器具(W)の複数の医療用途の中から前記外科用器具(W)の現在の医療用途を決定するステップと、
決定された前記現在の医療用途に基づいて、制御モードを選択するステップと、
前記電気モータ(M)の開または閉ループ制御プロフィールを選択された前記制御モードに対応させるために開または閉ループパラメータを調整するステップと、
を実行することを特徴とする、前記外科用モータシステムの作動方法。
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