JP2011521703A

JP2011521703A - 最小侵襲手術用器具

Info

Publication number: JP2011521703A
Application number: JP2011511511A
Authority: JP
Inventors: ジョン、チャンウク
Original assignee: ジョン、チャンウク
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2009-05-28
Publication date: 2011-07-28
Also published as: JP2014230796A; US8801731B2; CN102046101B; WO2009145572A3; EP2296563A4; EP2296563B1; JP6013399B2; US20110106146A1; WO2009145572A2; EP2296563A2; CN102046101A; KR101016102B1; KR20090124828A

Abstract

【課題】従来のロボット手術システムは、非常に高価な装備であり、初期設置費用及び設置後の管理費用が大きいという問題点があった。
【解決手段】本発明の一態様によれば、最小侵襲手術用器具であって、所定の長さを有する長寸のシャフトと、ユーザにより手動で制御可能な調節ハンドルと、シャフトの一端に配置され、調節ハンドルの操作によって生じたピッチ及びヨー方向の動きをそれぞれ伝達するためのピッチ方向操作部及びヨー方向操作部と、シャフトの他端に配置され、それぞれピッチ方向操作部及びヨー方向操作部からの動作に対応して作動するピッチ方向動作部及びヨー方向動作部と、ピッチ方向動作部及びヨー方向動作部により制御可能なエンドエフェクタと、ピッチ方向操作部及びヨー方向操作部からの動作をそれぞれピッチ方向動作部及びヨー方向動作部に伝達するための複数のケーブルとを含む器具が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御が容易な最小侵襲手術（ＭＩＳ）用器具に関し、より詳細には、所定のシャフトの一端側に連結された調節ハンドルと、シャフトの他端側に連結されかつ最小侵襲手術を行うために調節ハンドルの操作だけで制御可能なエンドエフェクタとを含む器具に関する。

最小侵襲手術は、幾つかの小切開された孔から挿入される手術用器具を使用することによって、組織のダメージを最小限にして手術を行う外科的技法である。

この最小侵襲手術は、術後の患者の代謝の変化を比較的少なくするので、患者の早期回復に役立つ。したがって、そのような最小侵襲手術は患者の術後の入院期間を短縮し、早期の社会復帰を可能にする。また、最小侵襲手術は、術後において患者の疼痛を軽減し、術創を小さくする。

最小侵襲手術の最も一般的な形態は、内視鏡検査である。とりわけ、腹腔内で侵襲の少ない検査及び手術を行う腹腔鏡検査は、最も一般的な形態の内視鏡検査として知られている。標準的な腹腔鏡下手術を行うためには、患者の腹部をガスで満たし、小さな切開部（約１２．７ｃｍ以下）を開口させてそれを腹腔鏡下手術用の器具の入口として用い、そこにトロカールを挿入する。一般的に、腹腔鏡下手術用器具には、腹腔鏡（手術部位観察用）及びその他の作業器具が含まれる。作業器具は、各器具のエンドエフェクタすなわち作業端がハンドルから長寸のシャフトの分だけ離れている点を除いて、従来の小切開手術用器具と構造が類似している。例えば、作業器具は、鉗子、把持装置、剪刀、ステープラー、持針器などを含み得る。手術を行うために、外科医等のユーザは、トロカールを通じて手術部位内へ作業器具を挿入し、それを腹腔の外部から操作する。その後、外科医は、腹腔鏡が撮影した手術部位の画像を表示するモニタを通じて手術の進行を観察する。これと類似の内視鏡アプローチは、後腹膜腔鏡検査、骨盤鏡検査、関節鏡検査、脳髄膜鏡検査、副鼻腔鏡検査、子宮鏡検査、腎臓鏡検査、膀胱鏡検査、尿道鏡検査、腎盂鏡検査などに広く用いられている。

この最小侵襲手術は数多くの利点があるが、従来の最小侵襲手術用器具は、硬い長寸のシャフトにエンドエフェクタが連結されているので、手術部位に接近させることが困難であり、そのような器具の操作が不便または複雑なことが欠点である。特に、従来のエンドエフェクタには、関節のように曲がる部分がないため、手術に必要な器用な操作を行うことが困難である。これらの欠点は、最小侵襲手術の大いなる発展を妨げる主要因である。

従来の最小侵襲手術のこれらの欠点を克服するために、最近、インテュイティブサージカル社によりダ・ビンチ（登録商標）・サージカルシステムと呼ばれるロボット支援型手術システムが開発された。現在市販されているこのロボット支援型手術システムは、主にマスタ・スレーブ型ロボットを利用した手術システムであって、これは、術者が手術を行う場所であるサージョンコンソールと、手術を行うロボットが装着されたロボットカートと、そこに連結されている内視鏡スタックとからなる。ロボット手術システムの内視鏡スタックは、ピッチ（上下）方向及びヨー（左右）方向に動くことができる関節を有しているので、術者の手の動きをほぼ正確に伝達することができる。また、ロボット手術システムは、術者の手の生理的振動を除去する機能や、術者の手の動きに対するロボットの動きの縮小割合を設定できるモーションスケーリング機能を有しており、かつ３次元視野を確保することができる。

しかしながら、このロボット手術システムは非常に高価な装備であり、さらには初期設置及び設置後の維持管理に莫大な費用がかさむ。この装置はまた、大型で非常に重い（ロボットカートだけで高さが約２ｍ、重さが５４４ｋｇある）。言うまでもなく、装備をあちこち移動させることは困難であるので、システムが既に設置された場所で手術を行うしかない。さらに、ロボットシステムを使用する場合、外科医は、従来の腹腔鏡下手術用器具に比べて接触感覚が伝わりづらいと感じる。

本発明は、上記した問題点全てを解決することを目的とする。

従って、本発明の目的は、調節ハンドルのピッチ／ヨー方向の動き及び／または開閉動作に応じて動作するエンドエフェクタを備えた最小侵襲手術用器具を提供することである。

本発明の別の目的は、特別な駆動要素がなくてもユーザが自由に操作できる最小侵襲手術用器具を提供することである。

本発明のさらなる目的は、小型、軽量、かつ移動が便利な最小侵襲手術用器具を提供することである。

本発明の一態様によれば、最小侵襲手術用器具であって、所定の長さを有する長寸のシャフトと、ユーザにより手動で制御可能な調節ハンドルと、シャフトの一端に配置され、調節ハンドルの操作によって生じたピッチ及びヨー方向の動きをそれぞれ伝達するためのピッチ方向操作部及びヨー方向操作部と、シャフトの他端に配置され、それぞれピッチ方向操作部及びヨー方向操作部からの動作に対応して作動するピッチ方向動作部及びヨー方向動作部と、ピッチ方向動作部及びヨー方向動作部により制御可能なエンドエフェクタと、ピッチ方向操作部及びヨー方向操作部からの動作をそれぞれピッチ方向動作部及びヨー方向動作部に伝達するための複数のケーブルとを含むことを特徴とする器具が提供される。

本発明の一実施形態に係る最小侵襲手術用器具の外観を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る調節ハンドルと、これと連結されたピッチ方向操作部及びヨー方向操作部を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る調節ハンドルと、これと連結されたピッチ方向操作部及びヨー方向操作部を示す平面図である。本発明の一実施形態に係るピッチ方向操作部とヨー方向操作部の構成を示す分解斜視図である。本発明の一実施形態に係るピッチ方向操作部の第１プレートにピッチ方向調節歯車の設けられた状態を示す図面である。本発明の一実施形態に係る１対のピッチ方向調節歯車が所定の間隔をおいて平行に設けられた状態を示す図面である。本発明の一実施形態に係る１対のピッチ方向調節歯車が所定の間隔をおいて平行に設けられた状態を示す図面である。本発明の一実施形態に係る第１ピッチリンクの構成を示す正面図である。本発明の一実施形態に係る第１ピッチリンクの構成を示す側面図である。本発明の一実施形態に係る第１ピッチリンクの構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態に係るピッチ方向動作部、ヨー方向動作部及びエンドエフェクタの正面図である。本発明の一実施形態に係るピッチ方向動作部、ヨー方向動作部及びエンドエフェクタの斜視図である。本発明の一実施形態に係るピッチ方向動作部、ヨー方向動作部及びエンドエフェクタの側面図である。本発明に係る最小侵襲手術用器具の使用例を示す図面である。本発明に係る最小侵襲手術用器具の使用例を示す図面である。本発明に係る最小侵襲手術用器具の使用例を示す図面である。本発明の一実施形態に係るヨー方向操作部のより詳細な構成を示す図面である。

後述する本発明に関する詳細な説明は、本発明が実施できる特定実施形態を例示として示す添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるのに充分なように詳細に説明する。本発明の多様な実施形態は、互いに異なるが、相互排他的な必要はないことを理解するべきである。例えば、ここに記載されている特定形状、構造及び特性は、一実施形態に関連して本発明の技術的思想及びその範囲から逸脱せずに他の実施形態に具現することができる。また、ここに開示したそれぞれの実施形態のうち、個別構成要素の位置または配置は、本発明の技術的思想及びその範囲から逸脱せずに変更できることを理解するべきである。したがって、後述する詳細な説明は限定的な意味で扱うものでなく、本発明の技術的範囲は、適切に説明されるならば、その請求項に記載された本発明と均等な全ての技術的範囲と共に添付した特許請求範囲によって定められる。図面で類似する参照符号は、様々な側面にわたって同一または類似する機能を示す。

以下に、本発明の好適実施形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に従う最小侵襲手術用器具１の外観を示す斜視図である。図１を参照すると、最小侵襲手術用器具１は、所定の長さを有しかつ内部に１若しくは複数の空間（例えば、パイプ形、レンコン形または螺旋形の空間）を有するシャフト１００と、シャフト１００の一端に位置するピッチ及びヨー方向操作部２００、３００と、ヨー及びピッチ方向動作部５００、６００とを含む。また、最小侵襲手術用器具１は、シャフト１００の両端にそれぞれ連結される調節ハンドル１１０及びエンドエフェクタ７００をさらに含む。

図２及び図３は、本発明の一実施形態に従う調節ハンドル１１０と、調節ハンドル１１０に連結されたピッチ／ヨー方向操作部２００及び３００とを示す斜視図及び平面図である。図２及び図３を参照すると、調節ハンドル１１０は、調節ハンドル１１０の枢支軸を軸に指入れ部分（enclosure）１１２を回動させると同時に開閉ケーブル１２０を引っ張るかまたは弛緩させることができるように構成されている（開閉ケーブル１２０は、使用されるエンドエフェクタ７００の種類によっては必ずしも必要ではないことに留意されたい）。さらに具体的に言えば、調節ハンドル１１０に関しては、ユーザが把持可能な２つのロッドが枢支軸によって相互に連結されており、枢支軸によって連結されている２つのロッド上に２つの半円形状の指入れ部分１１２が互いに対称に形成されている。２つの指入れ部分１１２のうちの一方を開くか閉じるかすると、開閉ケーブル１２０が引っ張られるかまたは弛緩される。一方、ピッチ方向操作部２００及びヨー方向操作部３００は、調節ハンドル１１０のピッチ及びヨー方向の操作によって作動するように構成されている。

図４は、本発明の一実施形態に従うピッチ方向操作部２００とヨー方向操作部３００の構成を示す分解斜視図である。図４は、調節ハンドル１１０のピッチ方向の動きが伝達されるピッチ方向操作部２００と、調節ハンドル１１０のヨー方向の動きが伝達されるヨー方向操作部３００の詳細な構成が示されている。このとき、ピッチ方向操作部２００の面と、ヨー方向操作部３００の面とは互いに直交している。

まず、ピッチ方向操作部２００の構成について説明する。

第１及び第２の円形プレート２１０、２２０が互いから所定の距離をおいて離間しており、大きさが同じである２対の半円形状のピッチ方向調節歯車２３０が、第１及び第２プレート２１０、２２０の中心軸線に対して互いに平行に、第１及び第２プレート２１０、２２０の面に対して直角をなす面に配置されている。図４においては、ピッチ方向調節歯車２３０が配置されている第１及び第２プレート２１０、２２０は、最小限の面積を占める円形形状であるが、常に円形形状である必要はなく、他の形状でもよい。

以下は、図５、図６及び図７に示すピッチ方向調節歯車の異なるレイアウトに関する説明である。図５には、本発明の一実施形態に従ってピッチ方向調節歯車２３０が第１プレート２１０上に配置されている状態が示されている。図５では、プレート上に１つのピッチ方向調節歯車２３０しか配置されていないように見えるが、もう１つのピッチ方向調節歯車２３０は、これらのピッチ方向調節歯車２３０の設置状態を明確に示すために、図示されていないだけである。すなわち、実際には、２つのピッチ方向調節歯車２３０が対をなして存在しており、第１プレート２１０上に配置されることが好ましい。

図６及び図７にはそれぞれ、本発明の一実施形態に従って、２つのピッチ方向調節歯車２３０が対をなして所定の間隔をおいて互いに平行に配置されている状態が示されている。本発明の一実施形態によれば、ピッチ方向操作部２００の動作は、１つのプレート上に配置された１つのピッチ方向調節歯車２３０のみでも調節ハンドル１１０の操作によって制御可能であるが、操作の安定性を維持するために、少なくとも２つ以上のピッチ方向調節歯車２３０を設けるようにする。一方、第１及び第２プレート２１０、２２０それぞれに配置された１対のピッチ方向調節歯車２３０は、歯車間距離が同一であることが好ましく、第１プレート２１０上に配置された１対のピッチ方向調節歯車２３０と、第２プレート２２０上に配置された１対のピッチ方向調節歯車２３０とは、互いに噛み合うように同一のピッチに形成される。

再び図４を参照すると、第１及び第２プレート２１０、２２０にそれぞれ設けられた１対のピッチ方向調節歯車２３０の中心には円形の空間が形成されており、円筒形の関節回動軸２４０が、当該空間内に回動可能に挿入される。このとき、ピッチ方向調節歯車２３０の中心軸は、関節回動軸２４０の中心軸と同軸上にあることが好ましい。一方、挿入される関節回動軸２４０の長さは、各ピッチ方向調節歯車２３０の厚さよりは長いが、互いに平行に配置されている関節回動軸の端部同士が接触しない程度の長さに決定される。また、ピッチ方向調節歯車２３０は半円形状に形成されているので、各ピッチ方向調節歯車２３０の中心は、それゆえに第１及び第２プレート２１０、２２０の表面上に位置している。

一方、図４を参照すると、ピッチ方向調節歯車２３０が半円形状であるのは、調節ハンドル１１０のピッチ方向の動作範囲を１８０゜に制限するためである。このことが示唆しているのは、ピッチ方向調節歯車２３０は、異なる動作範囲を設定するように半円形状の代わりに別の形状、例えば扇形をとることもできる。

第１及び第２プレート２１０、２２０上のピッチ方向調節歯車２３０が互いに係合するかまたは噛み合うようにするために、第１及び第２プレート２１０、２２０の間に第１ピッチリンク２５０が配置される。これに関する詳細は、図８、図９及び図１０を参照しながら説明する。

図８、図９及び図１０は、本発明の一実施形態に従う第１ピッチリンク２５０の構成のそれぞれ正面図、側面図及び斜視図である。図のように、第１ピッチリンク２５０は、所定の長さを有する実質的に直六面体形状の本体２５２と、本体の両端に１対ずつ互いから所定の間隔をなして形成されている２対の回動リング２５４とを含む。

実際には、ピッチ方向調節歯車２３０の中心に挿入された関節回動軸２４０の一端は、第１ピッチリンク２５０の回動リング２５４内に挿入され、それによってピッチ方向調節歯車２３０が回動できるようにする。このようにして、第１及び第２プレート２１０、２２０上のピッチ方向調節歯車２３０は噛み合った状態で回動し、そのような回動は、第１ピッチリンク２５０両端上の回動リング２５４に挿入された関節回動軸２４０の周りで起こる。

一方、図９に示したように、第１ピッチリンク２５０の本体２５２は、長さ方向の中心軸線に沿って形成された貫通孔２５６を有し、この貫通孔を、調節ハンドル１１０とエンドエフェクタ７００を連結する開閉ケーブル１２０が通過する。貫通孔２５６は、本体２５２の中央に位置することが好ましい。

参考までに、第２ピッチリンク６５０並びに第１及び第２ヨーリンク３５０、５５０（後述）も、第１ピッチリンク２５０と同じ方法で形成される。

再び図４、図５、図６及び図７を参照すると、第１及び第２プレート２１０、２２０にはそれぞれ、４つの貫通孔２６０、２６２が形成されている。これら４つの貫通孔２６０、２６２は、第１及び第２プレート２１０、２２０の中心の周りに９０゜の角距離をなして形成されることが好ましく、このうち２つの貫通孔２６０はピッチケーブル挿入孔であり、他の２つの貫通孔２６２はヨーケーブル挿入孔である。

ピッチ方向操作部２００が上記のように構成された後、ピッチ方向操作部２００の第２プレート２２０の背面に、ヨー方向操作部３００の第１プレート３１０がしっかりと接着される。

ピッチ方向操作部２００と同様に、ヨー方向操作部３００は、互いから所定の間隔をおいて離間しかつ対向する第１及び第２プレート３１０、３２０により構成され、各プレートは１対のヨー方向調節歯車３３０を有している。第１及び第２プレート３１０、３２０上に配置されている２対のヨー方向調節歯車３３０は互いに噛み合っており、第１ヨーリンク３５０を利用して噛み合い状態を維持している。

ヨー方向操作部３００は、ヨー方向操作部３００の内部構成要素の動作方向がピッチ方向操作部２００の内部構成要素の動作方向と直交する以外は、実質的にはピッチ方向操作部２００と同じように構成されるので、構成に関する詳細は省略する。

しかし、ヨー方向操作部３００の第１プレート３１０をピッチ方向操作部２００の第２プレート２２０の背面に接着するときには、ピッチ方向操作部２００の第２プレート２２０に形成された貫通孔が、ヨー方向操作部３００の第１プレート３１０に形成された貫通孔と整合されるかまたは同軸上にあるようにすべきであることに留意されたい。

次に、ヨー方向動作部５００、ピッチ方向動作部６００、エンドエフェクタ７００について、図１１、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１１、図１２及び図１３は、前述した構成要素のそれぞれ正面図、斜視図及び側面図である。

まず図１１を参照すると、ヨー方向動作部５００は、互いに対向するように配置された第３プレート５１０及び第４プレート５２０を含み、各プレートは、１対のヨー方向動作歯車５３０を有している。ヨー方向操作部３００と同様に、第３プレート５１０及び第４プレート５２０上に配置されている２対のヨー方向動作歯車５３０は互いに噛み合っており、第２ヨーリンク５５０を利用して噛み合い状態を維持している。よって、これについての詳細な説明は省略する。

また、ピッチ方向動作部６００は、互いに対向するように配置された第３プレート６１０及び第４プレート６２０を含み、各プレートは、１対のピッチ方向動作歯車６３０を有している。ピッチ方向操作部２００と同様に、第３プレート６１０及び第４プレート６２０上に配置されている２対のピッチ方向動作歯車６３０は互いに噛み合っており、第２ピッチリンク６５０を利用して噛み合い状態を維持している。よって、これについての詳細な説明は省略する。

一方、ヨー方向動作部５００及びピッチ方向動作部６００は、互いに直交する方向に動作するように構成されている。

ピッチ方向動作部６００の一端に連結されているエンドエフェクタ７００は、調節ハンドル１１０の開閉動作に対応して作動し、体内で手術に用いる器具、例えば、鉗子、把持装置、剪刀、ステープラー、持針器などとして用いられる。必要であれば、図示したものとは異なり、本発明の一実施形態に従うエンドエフェクタ７００は、開閉不要なフック型電極であり得る。

前述したように構成されるピッチ方向操作部２００は、ピッチケーブル７１０を介してピッチ方向動作部６００と連結されており、ヨー方向操作部３００は、ヨーケーブル７２０を介してヨー方向動作部５００と連結されている。よって、ユーザが調節ハンドル１１０をピッチ／ヨー方向に手動で操作すると、ピッチ方向操作部２００及びヨー方向操作部３００におけるユーザ側の操作は、ピッチケーブル７１０及びヨーケーブル７２０を介してピッチ方向動作部６００及びヨー方向動作部５００に伝達される（すなわち、ピッチ及びヨー方向の動きは、実質的に互いから独立している）。このとき、ピッチケーブル７１０及びヨーケーブル７２０は、シャフト１００の内部を通って配置されている。シャフト１００内部でのケーブルの絡み合いの防止や、ケーブル方向の切り替え（反転）のために、ガイダーがさらに設けられ得る。

ここで、ピッチケーブル７１０及びヨーケーブル７２０の連結方法の一例を説明する。

前述したように、ピッチ方向操作部２００の第１プレート２１０に、ピッチケーブル挿入孔２６０及びヨーケーブル挿入孔２６２が形成されている。ここで、ピッチ方向操作部２００の第１プレート２１０に形成されている２つのピッチケーブル挿入孔２６０のうちの一方は、ピッチケーブル７１０の一端を連結的に受容するためのものであり、ピッチ方向動作部６００の第４プレート６２０に形成されている２つのピッチケーブル挿入孔６６０のうちの一方は、ピッチケーブル７１０の他端を連結的に受容するためのものである。本明細書においてケーブルは貫通孔内において固定されているものとして説明されているが、ケーブルは、本発明の技術的思想に従って動作する限り、必ずしも貫通孔内において固定される必要はなく、貫通孔近辺の他の固定構成要素（例えばプレート）に固定されることもできる。

同様に、ピッチケーブル７１０は、第１プレート２１０に形成されている２つのピッチケーブル挿入孔２６０の他方及び第４プレート６２０に形成されている別の２つのピッチケーブル挿入孔６６０の他方において連結固定され、それにより、ピッチ方向操作部２００及びピッチ方向動作部６００は１対のピッチケーブル７１０により互いに連結されることができる。このとき、ピッチ方向操作部２００とピッチ方向動作部６００とを連結するために用いられる１対のピッチケーブル７１０は、互いに平行に連結され、同一の弾性を有することが好ましい。あるいは、ピッチケーブル７１０は、前述したようなガイダー及びプレートの存在下で、

外１

の形態をとることもできる。

また、ピッチケーブル７１０は、ピッチ方向操作部２００とピッチ方向動作部６００の間で、シャフト１００の内部を通って連結される。

ここで、ヨーケーブル７２０について説明する。

ヨー方向操作部３００に形成されている２つのヨーケーブル挿入孔３６２は、それぞれ、各ヨーケーブル７２０の一端を連結的に受容するためのものであり、ヨー方向動作部５００の第４プレート５２０に形成されている２つのヨーケーブル挿入孔は、ヨーケーブル７２０の他端を連結的に受容するためのものである。

この場合もやはり、ヨー方向操作部３００及びヨー方向動作部５００を連結するために用いられる１対のヨーケーブル７２０は、互いに平行に連結され、同一の弾性を有する（当然のことながら、ヨーケーブル７２０も

外２

の形態をとり得る）。このようなヨーケーブル７２０の連結は、前述したピッチケーブル７１０の連結と同様である。

ここで、本発明の一実施形態に従って前記のように構成される最小侵襲手術用器具１の操作について説明する。

まず、最小侵襲手術用器具１は、図１に示すように、ピッチ／ヨー方向操作部２００、３００と、シャフト１００と、ヨー／ピッチ方向動作部５００、６００とが、それぞれの中心が互いに同軸上に整合されるように配置される。

最小侵襲手術を行う外科医は、最小侵襲手術用器具１の一端に設けられている調節ハンドル１１０の指入れ部分内に手を入れ、調節ハンドル１１０を保持する。

これ以降、調節ハンドル１１０のヨー方向の動きについて説明する便宜上、ヨー方向の（＋）及び（−）の動きは外科医の右側及び左側の動きを表すことを前提とする。同様に、調節ハンドル１１０のピッチ方向の動きについて説明する便宜上、ピッチ方向の（＋）及び（−）の動きは外科医の上側及び下側の動きを表すことを前提とする。

図１４は、本発明に従う最小侵襲手術用器具１の使用例を示し、図１５は図１４の「Ｂ」部分の詳細図であり、図１６は図１４の「Ａ」部分の詳細図である。

調節ハンドル１１０を保持している外科医が調節ハンドル１１０を下向きに回動させると、ピッチ方向操作部２００の第１プレート２１０に形成されているピッチケーブル挿入孔２６０に一端が連結的に固定されている１対のピッチケーブル７１０のうち上側のケーブルが外科医の体に向かって引っ張られるので、１対のピッチケーブル７１０のうち下側のケーブルは反対方向に弛緩され、それによって、エンドエフェクタ７００が上向きに回動する（図１４を参照）。言うまでもなく、外科医が調節ハンドル１１０を反対方向に回動させると、エンドエフェクタ７００も反対方向に回動することになる。

また、調節ハンドル１１０を保持している外科医が調節ハンドル１１０を左に回動させると、ヨー方向操作部３００の第１プレート３１０に形成されているヨーケーブル挿入孔３６２に一端が連結的に固定されている１対のヨーケーブル７２０のうち右側のケーブルが外科医の体に向かって引っ張られるので、１対のヨーケーブル７２０のうち左側のケーブルは反対方向に弛緩され、それによって、エンドエフェクタ７００を図面に示されているように右に回動させる。言うまでもなく、外科医が調節ハンドル１１０を反対方向に回動させると、エンドエフェクタ７００も反対方向に回動することになる。

この実施形態では、エンドエフェクタ７００は外科医が調節ハンドル１１０を手動で回動させる方向と反対方向に動作するということが紹介されているが、必要であれば、調節ハンドル１１０及びエンドエフェクタ７００が同じ方向に動作するようにケーブルを設置することもできる。

操作部及び動作部に用いられる調節歯車が全て同じサイズであれば、調節ハンドル１１０の変位量とエンドエフェクタ７００の変位量は１：１の比である。異なるサイズの調節歯車を用いることによって、この比を変えることができる。

例えば、歯車比が１ではない場合、すなわち、ピッチ方向操作部２００のピッチ方向調節歯車２３０がピッチ方向動作部６００のピッチ方向調節歯車６３０より大きな半径を有する場合には、歯車比は１を超えることになる。このとき、ピッチ方向調節歯車６３０は、外科医の手動操作よりも大きな角度で回動するので、エンドエフェクタ７００は最終的に調節ハンドル１１０が回動する以上に回動する。当然のことながら、歯車比が１未満であれば、エンドエフェクタ７００の変位量は手動操作された調節ハンドル１１０の角度より小さくなる。

一方で、外科医が、調節ハンドル１１０の操作によりエンドエフェクタ７００を所望の方向に向けた状態のまま調節ハンドル１１０を閉じると、調節ハンドル１１０を閉じる動きが開閉ケーブル１２０を介してエンドエフェクタ７００に伝達され、それによってエンドエフェクタ７００を閉じることができる。逆に、外科医が調節ハンドル１１０を開くと、エンドエフェクタ７００は、その内部に設けられた復元ばね（図示せず）の弾性力により元の開いた状態に戻ることになる。必要であれば、外科医は、開閉機能付きのエンドエフェクタ７００を用いて手術を行うことができる。この実施形態は、外科医により調節ハンドル１１０が開かれた後にエンドエフェクタ７００が開かれることが想定されているが、用いられるエンドエフェクタ７００の種類に応じて逆に動作するように構成することも可能である。また、前述したように、当然のことながら、開閉ケーブル１２０は、調節ハンドル１１０の２つの指入れ部分１１２のうち上側の指入れ部分１１２または下側の指入れ部分１１２のいずれかによって引っ張られ得る。

最後に、図１７は、本発明の一実施形態に従ってヨー方向操作部３００の詳細な構成を示す図である。図１７に示すように、互いに平行な第１及び第２プレート３１０、３２０は、ヨー方向操作部３００内で互いに直角（９０゜）をなすように、外部の操作により回動させられ得る。また、図１７に示すように、第１及び第２プレート３１０、３２０が互いに直角（９０゜）をなしているとき、ピッチケーブル７１０は、ヨー方向操作部３００内のヨーケーブル７２０とは異なり、長さに関しては殆ど変わらない。それゆえ、ピッチ方向操作部２００及びヨー方向操作部３００は、実質的に互いから独立して動作することができる。任意選択で、第１及び第２プレート３１０、３２０の対向するエッジは、互いに衝突して損傷しないように、約４５゜でエッジ研磨され得る。

上記のように、本発明に従う最小侵襲手術用器具には、ユーザが調節ハンドルを手動操作するのに応じた自由度の高い動きを特徴とするエンドエフェクタが設けられている。

その上、本発明に従う最小侵襲手術用器具は、誰でも簡単に操作できるように構成されている。

さらに、本発明に従う最小侵襲手術用器具は、低コストで製造・供給ができ、小型かつ軽量で、供給を容易にする。

本発明について、特定の好適実施形態に関連して説明してきたが、以下の請求項において画定される本発明の範囲から逸脱することなしに様々な変形形態及び変更形態が可能であることは、当業者に明らかであろう。

Claims

最小侵襲手術用器具であって、
所定の長さを有する長寸のシャフトと、
ユーザにより手動で制御可能な調節ハンドルと、
前記シャフトの一端に配置され、前記調節ハンドルの操作によって生じたピッチ及びヨー方向の動きをそれぞれ伝達するためのピッチ方向操作部及びヨー方向操作部と、
前記シャフトの他端に配置され、それぞれ前記ピッチ方向操作部及び前記ヨー方向操作部からの動作に対応して作動するピッチ方向動作部及びヨー方向動作部と、
前記ピッチ方向動作部及び前記ヨー方向動作部により制御可能なエンドエフェクタと、
前記ピッチ方向操作部及び前記ヨー方向操作部からの動作をそれぞれ前記ピッチ方向動作部及び前記ヨー方向動作部に伝達するための複数のケーブルとを含むことを特徴とする器具。
前記長寸のシャフト内に少なくとも１つの空間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の器具。
前記複数のケーブルが、前記長寸のシャフトの前記空間内に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の器具。
前記調節ハンドルの開閉動作を前記エンドエフェクタに伝達するための開閉ケーブルをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の器具。
前記ピッチ方向操作部が、
互いから離間しかつ互いに実質的に平行に配置された１対のプレートと、
前記１対のプレートの各プレート上に少なくとも１つずつ配置された少なくとも２つの調節歯車と、
前記少なくとも２つの調節歯車のそれぞれの中心部に挿入された関節回動軸と、
前記少なくとも２つの調節歯車の噛み合いを可能にするためのリンクとを含むことを特徴とする請求項１に記載の器具。
前記ヨー方向操作部が、
互いから離間しかつ互いに実質的に平行に配置された１対のプレートと、
前記１対のプレートの各プレート上に少なくとも１つずつ配置された少なくとも２つの調節歯車と、
前記少なくとも２つの調節歯車のそれぞれの中心部に挿入された関節回動軸と、
前記少なくとも２つの調節歯車の噛み合いを可能にするためのリンクとを含むことを特徴とする請求項１に記載の器具。
前記１対のプレートに、複数のケーブル挿入孔が貫通形成されていることを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の器具。
前記リンクが、
実質的に直六面体形状の本体と、
前記本体の両端に少なくとも１つずつ形成され、前記関節回動軸の回動を可能にするように構成されている少なくとも２つの回動リングとを含むことを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の器具。
前記本体が、その長さ方向の中心軸線に沿って形成された貫通孔を有することを特徴とする請求項８に記載の器具。
前記ピッチ方向動作部が、
互いから離間しかつ互いに実質的に平行に配置された１対のプレートと、
前記１対のプレートの各プレート上に少なくとも１つずつ配置された少なくとも２つの調節歯車と、
前記少なくとも２つの調節歯車のそれぞれの中心部に挿入された関節回動軸と、
前記少なくとも２つの調節歯車の噛み合いを可能にするためのリンクとを含むことを特徴とする請求項１に記載の器具。
前記ヨー方向動作部が、
互いから離間しかつ互いに実質的に平行に配置された１対のプレートと、
前記１対のプレートの各プレート上に少なくとも１つずつ配置された少なくとも２つの調節歯車と、
前記少なくとも２つの調節歯車のそれぞれの中心部に挿入された関節回動軸と、
前記少なくとも２つの調節歯車の噛み合いを可能にするためのリンクとを含むことを特徴とする請求項１に記載の器具。
前記１対のプレートに、複数のケーブル挿入孔が貫通形成されていることを特徴とする請求項１０または１１のいずれかに記載の器具。
前記リンクが、
実質的に直六面体形状の本体と、
前記本体の両端に少なくとも１つずつ形成され、前記関節回動軸の回動を可能にするように構成されている少なくとも２つの回動リングとを含むことを特徴とする請求項１０または１１のいずれかに記載の器具。
前記本体が、その長さ方向の中心軸線に沿って形成された貫通孔を有することを特徴とする請求項１３に記載の器具。
前記複数のケーブルが、
前記ピッチ方向操作部から前記ピッチ方向動作部へ前記動作を伝達するためのピッチケーブルと、
前記ヨー方向操作部から前記ヨー方向動作部へ前記動作を伝達するためのヨーケーブルとを含むことを特徴とする請求項１に記載の器具。
前記ピッチケーブルが、前記ピッチ方向操作部または前記ピッチ方向動作部のいずれかに形成されているケーブル挿入孔に連結固定されていることを特徴とする請求項１５に記載の器具。
前記ヨーケーブルが、前記ヨー方向操作部または前記ヨー方向動作部のいずれかに形成されているケーブル挿入孔に連結固定されていることを特徴とする請求項１５に記載の器具。