JP2014529437A - 手術器具用の作動ノブ - Google Patents

Abstract

本発明は、回転シャフト（４）の遠位端部の所に固締され、伸長アーム（３）の端部の所に回転可能に取り付けられた遠位側部材（３０）上に、当該遠位側部材（３０）の延長上で回転可能に取り付けられた遠位側ツール（５）と、遠位側ツール（５）の遠位側の動作を作動させるための電動化手段（２０）とを備えると共に、電動化手段（２０）を使用者が制御するための制御手段（２１）を更に備えた手術器具に関する。この手術器具は、制御手段（２１）が、電動化手段（２０）の作動用の電子部品（２１０）と、使用者が電子部品（２１０）を制御するためのスイッチ要素（２１１）とを備え、スイッチ要素（２１１）は、電子部品（２１０）のホールセンサ（２１００）への非接触式信号伝達用の少なくとも１つの磁石（２１１０）を備えており、スイッチ要素（２１１）は、外側ノブ（２１１１）と、内側ノブ（２１１２）とを備え、磁石（２１１０）が、外側ノブ（２１１１）に固締されると共に、内側ノブ（２１１２）に設けられた縦方向溝（２１１３）内で縦軸線と平行な軸線に沿って並進するように取り付けられており、前記内側ノブ（２１１２）は縦軸線回りに回転可能に取り付けられていることを特徴とする。

Description

本発明は、内視鏡下または腹腔鏡下の外科手術用に設計された手術器具に関する。

最小侵襲手術、例えば内視鏡下や腹腔鏡下の外科手術などの領域において、手術部位へのアクセスは患者の身体（腹部や胸部など）における小切開部を通じて行なわれる。この小切開部内に術者が、直径が３から１５ｍｍまで変化するチューブによって形成されるカニューレを配置する。このカニューレを介して術者は、モニタ上へのビデオ画像を得るための内視鏡か、手術部位で処置を行なうための長くて細い器具かのいずれかを患者の身体内へと挿入することができる。

既存の器具の多くは、細くて（一般的には、直径で５ｍｍ前後）剛性の長く伸びた本体（一般的には、長さ３０ｃｍ前後）によって構成されている。器具の近位端部は、術者用の把持ハンドルを備え、器具の遠位端部には多くの場合、随意に切断用の電流を伝えることのできる鉗子や鋏（単極型または双極型）が取り付けられている。

腹腔鏡下手術の主な利点は、最小限の切開部にある。しかし主な制約は、長い器具による遠隔的なアクセスに関連して、手際が悪くなってしまうことである。実際に、器具が剛性である場合には、一定の切開箇所を通じて器具を通すことが平面的な運動の制約となり、自由度（ＤｏＦ）の数を４つに、即ち切開箇所を中心とした３つの回転運動と、器具の貫入の並進運動とに制限してしまう。特に、従来の腹腔鏡下手術用の剛性器具では、術者に対して鉗子を最適な向きに合わせるように器具の遠位端部を曲げることが不可能である。これは、外科的処置に対する腹腔鏡下手術ツールの適用上の大きな制限となっている。

このことが、器具の主要本体に対して可動性を呈する遠位端部を備えた新規な器具の開発に繋がってきた。例えば、縫合運動のために外科医は湾曲した針を用いる。この運動を最適な条件で行なう場合、外科医は、
１．針の平面が鉗子の軸線に対して垂直となるように針を把持し、
２．針の平面を、縫合すべき縁部に対して垂直に配置し、
３．針を、その平面に垂直な軸線に従って回して、縫合すべき組織内へと挿入する。

従って、有利な条件で縫合を行なうためには、縫合すべき縁部に対して器具の軸線を略平行に置いて、その軸線回りに鉗子を回さなければならない。幾つかの治療中には、手術部位に対する切開箇所の配置が、剛性の器具を用いる場合には縫合すべき縁部に対して鉗子の軸線を一直線に並べることができないようなものとなり、縫合を行なうことが実質的に困難となる。かくして、遠位側の可動性により、身体への器具の挿入の主軸線に対して鉗子の軸線を特定の向きにできるようにした器具が開発されてきた。

針の貫入を制御する鉗子自体の軸線回りの最終的な回転運動（鉗子の固有回転）は、組織を穿孔するのに足る力を加えつつ、鉗子の軸線方向の高い精確性と最大限の安定性とをもって行なわれねばならない、ということに留意されたい。

遠位側の可動性を有する、多くの様々な手術器具が開発されてきた。概して、これらの手術器具は、器具の挿入の主軸線に垂直な任意の軸線回りでなされる回転を通じて、当該挿入の主軸線に対して鉗子の軸線を特定の向きにできるようなものである。これらの器具は、ロボット操作アームによって支持されてもよいが、手で持たれる場合の方が多い。

これらの種類の器具で、使用者は更に、鉗子の軸線の向きを器具の挿入の主軸線に対して如何なる方向にもできるように望む。このことは、互いに直交した２つの枢動継手（ピボットジョイント）にて鉗子を器具のシャフト上に取り付けること、および、それぞれの枢動継手が、両方向で鉗子の向きを直角にするように１８０度の可動域を有していることを要求する。この要求を満たす器具は例えば、特許文献１（US7147650）、特許文献２（US7338513）、特許文献３（US7686826）、特許文献４（US7842028）、特許文献５（US2006111210）、特許文献６（US2007250113）、特許文献７（US2010286480）、または特許文献８（US2010331860）で説明されてきている。しかしながら、鉗子と器具のシャフトとの間の継手が複雑になればなるほど、その継手はより大きなものとなってしまう。その上、５ｍｍの直径が最も信頼できる基準となる最小侵襲手術においては、器具の全体直径が問題の核心となる。継手の直径を減らすために、シャフトと鉗子との間の中に可撓性材料を用いることを選択したものもあるが、それが今度は全体の強度や剛性を損なってしまう。更に、提案された解決策の殆どが、あいにく、鉗子（或いは、任意の他の遠位側ツール）の動作を電動化できるように適合させることができないのである。これは、そのような遠位側ツールの動作が一般的に極めて精確な必要があることから、大きな欠点となっている。

特許文献９（WO2010112608）および特許文献１０（WO2010112609）では、外側アーム上に取り付けられた鉗子を有する器具が説明されている。その外側アームは、単一軸線回りの枢動継手を備えている。これにより、枢軸線に垂直な平面から外れて加えられる力に対して優れた耐性をもたらす、脊椎のような組立要素を用いることが可能となる。また、器具が電動化された場合には、１つの枢軸しか用いないことで、鉗子の向きを合わせるのに専用の１つのアクチュエータしか必要としないという利点が発揮される。但し上述したように、このことは鉗子の向きを任意の方向に合わせることを可能とするものではない。

この問題を克服するための解決策は、挿入軸線回りの更なる回転を用いることである。この回転は例えば、ハンドル段階の所で外科医によって手動制御され得る。しかし、この手回しの欠点は、人間の手首の限られた可動域によって導かれる、限定された回転可能範囲である。器具のハンドルを取り扱うとき、回転の最大範囲は、手首の回内・回外動作の範囲である１８０度と見做すことができる。３６０度の回転が必要な場合には、特許文献１１（WO2011013100）で説明された、円筒対称性を有するハンドルおよび制御手段を備えた器具を用いてもよい。その器具によって使用者は、その手の中で器具を回転させることができると共に、器具を普通に（何ら優先的な向きなしに）使用することさえできる。しかし、そのような直列的な器具を操作することは、肘を上げることを使用者に強いるものであり、それは必然的に肩の外転を伴うものである。この解剖学的な姿勢は、長期的に人間工学にかなうものではないと知られている。

特許文献１２（US2010249497）においては、手術器具の異なる２つの実施形態が提案されている。その器具には、主シャフトの縦軸線に対して遠位側ツールを軌道周回させるための手段が設けられている。遠位側ツールの当該軌道は、器具のシャフトそれ自体の回転によって作られる。この文献で開示された第１の実施形態は、機械的な継手だけで、完全に手動で操作される。特に、遠位側ツールの屈曲を手動で作動させるための機械的なボール・アンド・ネック組立体を用いることが提案されている。特許文献１２で開示された第２の実施形態は、ボール・アンド・ネック組立体に取って代わる、電動式の押し／引きケーブル駆動機構を備えている。その電動式の組立体はしかし、手術器具の構造を複雑化してしまう。特に、遠位側ツール自体の回転は、当該ツールの枢動と軌道運動との組合わせ、正確には、器具のシャフト自体の回転と、器具の縦軸線に垂直で互いに垂直な２つの軸線の回りで成される遠位側ツールの２つの枢動との組合わせによってしか操作することができない。しかしながら、そのような運動の組合わせは必然的に、対応する各モータの電子制御を必要とし、器具を複雑化してしまう。そのような器具は更に、完全な電動化を用いるときには比較的嵩張るものになるという欠点を有している。

米国特許第７，１４７，６５０号明細書 米国特許第７，３３８，５１３号明細書 米国特許第７，６８６，８２６号明細書 米国特許第７，８４２，０２８号明細書 米国特許出願公開第２００６／１１１２１０号明細書 米国特許出願公開第２００７／２５０１１３号明細書 米国特許出願公開第２０１０／２８６４８０号明細書 米国特許出願公開第２０１０／３３１８６０号明細書 国際公開第２０１０／１１２６０８号パンフレット 国際公開第２０１０／１１２６０９号パンフレット 国際公開第２０１１／０１３１００号パンフレット 米国特許出願公開第２０１０／２４９４９７号明細書

かくして本発明の目的は、上記の欠点を呈することのない手術器具を提案することである。

正確には、本発明の目的は、遠位側ツールの動作の制御が非常に精確で、外科医にとって操作が容易かつ快適な、遠位側ツールが如何なる所望の位置を取ることをも可能とする手術器具を提案することである。

本発明のもう一つの目的は、遠位側ツールの屈曲動作の革新的な作動機構を伴った手術器具を提案することである。

この目的のため、添付の請求項に定義された手術器具が提案される。

最初の態様によれば、
− 縦軸線に沿って伸びる伸長アームであって、前記縦軸線と直交した枢軸線回りの枢動継手を形成する手段にて当該伸長アームの遠位端部の所に取り付けられた遠位側部材を有する伸長アームと、
− 前記枢動継手と向かい合った自在継手（ユニバーサルジョイント）を形成する手段を備えた、前記伸長アームと同軸な回転シャフトと、
− 前記回転シャフトの遠位端部の所に固締され、前記伸長アームの前記遠位側部材上に、前記遠位側部材の延長上で回転可能に取り付けられた遠位側ツールであって、当該遠位側ツールが互いに別個の独立した２つの回転自由度を有し、一方の自由度が前記枢軸線回りのもので、他方の自由度が当該遠位側ツール自体の軸線と共線をなす軸線回りのものであるような遠位側ツールと、
− 前記伸長アームの近位端部上に、当該近位端部の延長上で取り付けられた作動ユニットであって、当該作動ユニットが、前記２つの回転自由度の少なくとも一方を通じて前記遠位側ツールの動作を作動させるための電動化手段を備えると共に、前記電動化手段を使用者が制御するための制御手段を更に備えている、作動ユニットと、
− 前記作動ユニットから延びると共に、レバーを備え、当該レバーは、前記伸長アームおよび回転シャフトの内部を同軸に伸びる作動ケーブルを介して、前記遠位側ツールの作動のために前記遠位側ツールと機械的に結合されている、ハンドルと、
を備えた手術器具において、
前記ハンドルは、非軸対称形状を有すると共に、当該ハンドルを前記作動ユニットに対して前記縦軸線回りに回転可能とする結合手段にて、前記作動ユニット上に、前記作動ユニットの延長上で取り付けられており、前記制御手段は、前記ハンドルが前記作動ユニットに対して如何なる回転位置にあっても使用者によって操作できるように適合されている、ことを特徴とする手術器具が提案される。

そのような手術器具の好適な、但し限定されない、単独で、或いは組み合わせて用いられる諸態様は以下の通りである。
− 前記作動ユニットは、前記電動化手段および前記制御手段を収容するためのケーシングを備えている。
− 当該ケーシングは、前記ハンドルと前記作動ユニットとを互いに相対的に回転させながら当該手術器具を保持するための把持手段を備えている。
− 電気ケーブルが前記作動ユニットから軸線方向に出て前記電動化手段から前記ハンドルまで前記縦軸線に沿って通るのを可能とするための軸線上にない伝達機構で、前記レバーが前記作動ケーブルに結合されている。
− 前記伝達機構は、
・ 前記縦軸線から偏位して前記作動ユニット内に配置され、前記縦軸線と平行な軸線に沿って並進可能な少なくとも１本のロッドと、
・ 前記ロッドの並進運動を前記作動ケーブルへ伝えると共に前記作動ケーブルの前記縦軸線回りの自由回転を可能とするように形成および配置された、前記ロッドと前記作動ケーブルとの間の結合部材と、
・ 前記作動ユニット内に配置されて前記ハンドルの前記レバーと結合され、前記ロッドの端部に固定されると共に、前記電気ケーブルを取り囲んで前記縦軸線と平行な軸線に沿って並進可能となるように構成された輪形部材と、
を備え、
・ 前記輪形部材は、前記レバーの端部の所に設けられた少なくとも２本のピンを挿入するための環状溝を更に備え、前記環状溝およびピンは、前記作動ユニットに対する前記ハンドルおよびレバーの自由回転を可能としつつ前記レバーが前記輪形部材およびロッドを並進させることを可能とするカップリングを形成している。
− 前記制御手段は、前記電動化手段の作動用の電子部品と、使用者が前記電子部品を制御するためのスイッチ要素とを備え、前記電動化手段および電子部品は密封隔室内に封入されている。
− 前記スイッチ要素は前記密封隔室の外に置かれており、前記スイッチ要素および電子部品は非接触式の信号伝達用手段を備えている。
− 前記スイッチ要素は、前記電子部品のホールセンサへの非接触式信号伝達用の少なくとも１つの磁石を備えている。
− 前記少なくとも１つの磁石は、前記密封隔室上に取り付けられると共に、前記ホールセンサに対する当該磁石の位置を変化させるために２つの異なる自由度を通じて変位させられるように構成されている。
− 前記スイッチ要素は、１つの磁石と、外側ノブと、内側ノブとを備え、前記磁石は、前記外側ノブに固締されると共に、前記内側ノブに設けられた縦方向溝内で前記縦軸線と平行な軸線に沿って並進するように取り付けられており、前記内側ノブは前記縦軸線回りに回転可能に取り付けられている。
− 前記スイッチ要素は、少なくとも８つのホールセンサを備え、前記少なくとも８つのホールセンサのうち２つは、前記外側ノブの並進時に前記電動化手段へ信号をもたらすことができるように構成され、前記少なくとも８つのホールセンサのうち他の２つは、前記外側ノブの回転時に前記電動化手段へ信号をもたらせるように構成され、前記少なくとも８つのホールセンサのうち残りの４つは、前記外側ノブの並進と回転との組合わせ時に前記電動化手段へ信号をもたらすことができるように構成されている。
− 前記ホールセンサは、好ましくは前記電動化手段の速度を制御するために、電位差計として用いられる。
− 前記外側ノブの並進が、前記枢軸線回りの回転による前記遠位側ツールの作動のために前記電動化手段を制御し、前記外側ノブの回転が、前記遠位側ツール自体の軸線と共線をなす軸線回りの回転による前記遠位側ツールの作動のために前記電動化手段を制御する。
− 前記結合手段は、前記作動ユニットに対する前記ハンドルの回転を阻止するためのクラッチ組立体を備えている。

もう一つの態様によれば、
− 縦軸線に沿って伸びる伸長アームであって、前記縦軸線と直交した枢軸線回りの枢動継手を形成する手段にて当該伸長アームの遠位端部の所に取り付けられた遠位側部材を有する伸長アームと、
− 前記枢動継手と向かい合った自在継手を形成する手段を備えた、前記伸長アームと同軸な回転シャフトと、
− 前記回転シャフトの遠位端部の所に固締され、前記伸長アームの前記遠位側部材上に、前記遠位側部材の延長上で回転可能に取り付けられた遠位側ツールであって、当該遠位側ツールが互いに別個の独立した２つの回転自由度を有し、一方の自由度が前記枢軸線回りのもので、他方の自由度が当該遠位側ツール自体の軸線と共線をなす軸線回りのものであるような遠位側ツールと、
− 前記伸長アームの近位端部上に、当該近位端部の延長上で取り付けられた作動ユニットであって、当該作動ユニットが、前記２つの回転自由度の少なくとも一方を通じて前記遠位側ツールの動作を作動させるための電動化手段を備えている、作動ユニットと、
− 前記伸長アーム内で前記縦軸線に沿って互いに平行に配置された第１の作動ケーブルと第２の作動ケーブルであって、当該第１および第２の作動ケーブルは、当該第１および第２の作動ケーブルの一方の、当該第１および第２の作動ケーブルの他方に対する並進が、前記枢軸線回りの回転を通じて前記遠位側ツールを作動させるように、前記遠位側部材に対して固締された端部をそれぞれ有している、第１および第２の作動ケーブルと、
を備えた手術器具において、
前記電動化手段は、駆動シャフト付きのモータを備え、そのシャフトは、当該シャフトを前記第１および第２の作動ケーブルとそれぞれ結合させるための第１および第２の伝達部材を有しており、前記第１の伝達部材は、前記駆動シャフトの時計回りの回転時に、前記縦軸線と共線をなす第１の方向へ前記第１の作動ケーブルを並進させるための手段を備え、前記第２の伝達部材は、前記駆動シャフトの反時計回りの回転時に前記第２の作動ケーブルを前記第１の方向へ並進させるための手段を備えている、ことを特徴とする手術器具が提供される。

そのような手術器具の好適な、但し限定されない、単独で、或いは組み合わせて用いられる諸態様は以下の通りである。
− 前記モータの前記駆動シャフトの回転時に前記駆動シャフトの縦軸線に沿って前記伝達部材同士を互いに反対の方向へ並進させられるように適合された結合手段で、前記第１および第２の伝達部材が前記駆動シャフトに結合されている。
− 前記駆動シャフトは、前記第１の伝達部材の第１のねじ穴および前記第２の伝達部材の第２のねじ穴とそれぞれ協働するための第１のねじ部および第２のねじ部を備えており、前記第１および第２のねじ部は、互いに反対向きのねじ山を有している。
− 前記第１および第２のねじ部は、互いに異なるピッチを有している。
− 前記第１の伝達部材は、前記駆動シャフトの反時計回りの回転時に前記第１の作動ケーブルを解放するための手段を備え、前記第２の伝達部材は、前記駆動シャフトの時計回りの回転時に前記第２の作動ケーブルを解放するための手段を備えている。
− 前記第１、第２それぞれの伝達部材の前記第１の方向への並進が、前記第１、第２それぞれの作動ケーブルを当該第１の方向へ並進させるのに対して、前記第１、第２それぞれの伝達部材の前記第１の方向とは反対の第２の方向への並進が、前記第１、第２それぞれの作動ケーブルを解放するよう、前記第１、第２それぞれの作動ケーブルが、前記第１、第２それぞれの伝達部材と協働するように適合された受け体を備えている。
− 前記第１、第２それぞれの作動ケーブルが、ねじ部付きの端部と、当該第１、第２それぞれの作動ケーブルの長さの調節のために前記ねじ部に取り付けられるねじ付きボルトとを備えており、前記ねじ付きボルトが前記受け体を形成している。
− 前記第１の伝達部材は、前記駆動シャフトの反時計回りの回転時に、前記第１の方向とは反対の第２の方向へ前記第１の作動ケーブルを並進させるための手段を備え、前記第２の伝達部材は、前記駆動シャフトの時計回りの回転時に前記第２の作動ケーブルを前記第２の方向へ並進させるための手段を備えている。
− 前記第１、第２それぞれの作動ケーブルは、前記第１、第２それぞれの伝達部材に対して固締される端部を有している。
− 前記電動化手段は、前記遠位側ツール自体の軸線と共線をなす軸線回りの当該遠位側ツールの回転を作動させるために、前記回転シャフトの端部に固定されるもう一つの駆動シャフト付きのもう一つのモータを備えている。
− 当該手術器具は、前記電動化手段の作動用の電子部品と、使用者が前記電子部品を制御するためのスイッチ要素とを更に備え、前記電動化手段および電子部品は密封隔室内に封入されており、前記スイッチ要素は前記密封隔室の外に置かれており、前記スイッチ要素および電子部品は非接触式の信号伝達用手段を備えている。
− 前記スイッチ要素は、前記電子部品のホールセンサへの非接触式信号伝達用の少なくとも１つの磁石を備えている。
− 前記少なくとも１つの磁石は、前記密封隔室上に取り付けられると共に、前記ホールセンサに対する当該磁石の位置を変化させるために２つの異なる自由度を通じて変位させられるように構成されている。
− 前記スイッチ要素は、１つの磁石と、外側ノブと、内側ノブとを備え、前記磁石は、前記外側ノブに固締されると共に、前記内側ノブに設けられた縦方向溝内で前記縦軸線と平行な軸線に沿って並進するように取り付けられており、前記内側ノブは前記縦軸線回りに回転可能に取り付けられている。
− 前記ホールセンサは、好ましくは前記電動化手段の速度を制御するために、電位差計として用いられる。

更にもう一つの態様によれば、
− 縦軸線に沿って伸びる伸長アームであって、前記縦軸線と直交した枢軸線回りの枢動継手を形成する手段にて当該伸長アームの遠位端部の所に取り付けられた遠位側部材を有する伸長アームと、
− 前記枢動継手と向かい合った自在継手を形成する手段を備えた、前記伸長アームと同軸な回転シャフトと、
− 前記回転シャフトの遠位端部の所に固締され、前記伸長アームの前記遠位側部材上に、前記遠位側部材の延長上で回転可能に取り付けられた遠位側ツールであって、当該遠位側ツールが互いに別個の独立した２つの回転自由度を有し、一方の自由度が前記枢軸線回りのもので、他方の自由度が当該遠位側ツール自体の軸線と共線をなす軸線回りのものであるような遠位側ツールと、
− 前記伸長アームの近位端部上に、当該近位端部の延長上で取り付けられた作動ユニットであって、当該作動ユニットが、前記２つの回転自由度を通じて前記遠位側ツールの動作を作動させるための電動化手段を備えると共に、前記電動化手段を使用者が制御するための制御手段を更に備えている、作動ユニットと、
− 前記作動ユニットから延びるハンドルと、
を備えた手術器具において、
前記制御手段は、前記電動化手段の作動用の電子部品と、使用者が前記電子部品を制御するためのスイッチ要素とを備え、前記スイッチ要素は、前記電子部品のホールセンサへの非接触式信号伝達用の少なくとも１つの磁石を備えており、
前記スイッチ要素は、外側ノブと、内側ノブとを備え、前記磁石が、前記外側ノブに固締されると共に、前記内側ノブに設けられた縦方向溝内で前記縦軸線と平行な軸線に沿って並進するように取り付けられており、前記内側ノブは前記縦軸線回りに回転可能に取り付けられている、ことを特徴とする手術器具が提供される。

そのような手術器具の好適な、但し限定されない、単独で、或いは組み合わせて用いられる諸態様は以下の通りである。
− 前記電動化手段および電子部品は密封隔室内に封入されており、前記スイッチ要素は前記密封隔室の外に置かれている。
− 前記スイッチ要素は、少なくとも８つのホールセンサを備え、前記少なくとも８つのホールセンサのうち２つは、前記外側ノブの並進時に前記電動化手段へ信号をもたらせるように構成され、前記少なくとも８つのホールセンサのうち他の２つは、前記外側ノブの回転時に前記電動化手段へ信号をもたらせるように構成され、前記少なくとも８つのホールセンサのうち残りの４つは、前記外側ノブの並進と回転との組合わせ時に前記電動化手段へ信号をもたらせるように構成されている。
− 前記ホールセンサは電位差計として用いられる。
− 前記ホールセンサは、前記電動化手段の速度を制御するために用いられる。
− 前記外側ノブの並進が、前記枢軸線回りの回転による前記遠位側ツールの作動のために前記電動化手段を制御し、前記外側ノブの回転が、前記遠位側ツール自体の軸線と共線をなす軸線回りの回転による前記遠位側ツールの作動のために前記電動化手段を制御する。
− 前記ハンドルはレバーを備え、当該レバーは、前記伸長アームおよび回転シャフトの内部を同軸に伸びる作動ケーブルを介して、前記遠位側ツールの作動のために前記遠位側ツールと機械的に結合されている。
− 前記作動ユニットは、前記伸長アームおよび回転シャフトの内部を同軸に伸びる作動ケーブルを介した前記遠位側ツールの作動のための補足的な電動化手段を更に備えている。
− 当該手術器具は、前記伸長アーム内で前記縦軸線に沿って互いに平行に配置された第１の作動ケーブルと第２の作動ケーブルとを更に備え、前記第１および第２の作動ケーブルは、当該第１および第２の作動ケーブルの一方の、当該第１および第２の作動ケーブルの他方に対する並進が、前記枢軸線回りの回転を通じて前記遠位側ツールを作動させるように、前記遠位側部材に対して固締された端部をそれぞれ有しており、前記電動化手段は、駆動シャフト付きのモータを備え、そのシャフトは、当該シャフトを前記第１および第２の作動ケーブルとそれぞれ結合させるための第１および第２の伝達部材を有しており、前記第１の伝達部材は、前記駆動シャフトの時計回りの回転時に、前記縦軸線と共線をなす第１の方向へ前記第１の作動ケーブルを並進させるための手段を備え、前記第２の伝達部材は、前記駆動シャフトの反時計回りの回転時に前記第２の作動ケーブルを前記第１の方向へ並進させるための手段を備えている。
− 前記モータの前記駆動シャフトの回転時に前記駆動シャフトの縦軸線に沿って前記伝達部材同士を互いに反対の方向へ並進させられるように適合された結合手段で、前記第１および第２の伝達部材が前記駆動シャフトに結合されている。
− 前記駆動シャフトは、前記第１の伝達部材の第１のねじ穴および前記第２の伝達部材の第２のねじ穴とそれぞれ協働するための第１のねじ部および第２のねじ部を備えており、前記第１および第２のねじ部は、互いに反対向きのねじ山を有している。
− 前記第１および第２のねじ部は、互いに異なるピッチを有している。
− 前記第１の伝達部材は、前記駆動シャフトの反時計回りの回転時に前記第１の作動ケーブルを解放するための手段を備え、前記第２の伝達部材は、前記駆動シャフトの時計回りの回転時に前記第２の作動ケーブルを解放するための手段を備えている。
− 前記第１、第２それぞれの伝達部材の前記第１の方向への並進が、前記第１、第２それぞれの作動ケーブルを当該第１の方向へ並進させるのに対して、前記第１、第２それぞれの伝達部材の前記第１の方向とは反対の第２の方向への並進が、前記第１、第２それぞれの作動ケーブルを解放するよう、前記第１、第２それぞれの作動ケーブルが、前記第１、第２それぞれの伝達部材と協働するように適合された受け体を備えている。
− 前記第１、第２それぞれの作動ケーブルが、ねじ部付きの端部と、当該第１、第２それぞれの作動ケーブルの長さの調節のために前記ねじ部に取り付けられるねじ付きボルトとを備えており、前記ねじ付きボルトが前記受け体を形成している。
− 前記第１の伝達部材は、前記駆動シャフトの反時計回りの回転時に、前記第１の方向とは反対の第２の方向へ前記第１の作動ケーブルを並進させるための手段を備え、前記第２の伝達部材は、前記駆動シャフトの時計回りの回転時に前記第２の作動ケーブルを前記第２の方向へ並進させるための手段を備えている。
− 前記第１、第２それぞれの作動ケーブルは、前記第１、第２それぞれの伝達部材に対して固締される端部を有している。
− 前記電動化手段は、前記遠位側ツール自体の軸線と共線をなす軸線回りの当該遠位側ツールの回転を作動させるために、前記回転シャフトの端部に固定されるもう一つの駆動シャフト付きのもう一つのモータを備えている。

本発明の他の特徴や利点は以下の説明から明らかとなるであろうが、その説明は、例示の目的のためだけに与えられるものであって、決して限定的なものではなく、また添付図面を参照して読み取るべきものである。

本発明の手術器具の、ハンドルが第１の位置にある状態の斜視図。 図１の手術器具の、ハンドルが第１の位置とは反対の第２の位置にある状態の斜視図。 本発明の手術器具の部分断面図。 本発明による手術器具にあり得る操作部分の分解斜視図。 図４の操作部分の符号Ａで示す部分の拡大斜視図による分解図。 遠位端部が真っ直ぐな状態にある図４の操作部分の斜視図。 遠位端部が真っ直ぐな状態にある図４の操作部分の断面図。 遠位端部が完全に折れ曲がった状態にある図４の操作部分の斜視図。 遠位端部が完全に折れ曲がった状態にある図４の操作部分の断面図。 本発明の手術器具のハンドルおよび作動ユニットの斜視図。 軸線上にない伝達機構を示す、図１０と同様の斜視図。 本発明の手術器具における作動ユニットの一部の拡大斜視図。 本発明の手術器具の作動ユニットにおける制御手段の拡大斜視図。 本発明の手術器具の作動ユニットにおける制御手段のもう一つの拡大斜視図。 本発明の手術器具の作動ユニットにおける電動化手段の拡大斜視図。 本発明の手術器具の作動ユニットにおける電動化手段のもう一つの拡大斜視図。

本発明の手術器具の概略構成が、図１から図３で説明されている。かくして、その手術器具は、
− 縦軸線に沿って伸びる伸長アーム３であって、縦軸線と直交した枢軸線回りの枢動継手を形成する手段にて当該伸長アーム３の遠位端部の所に取り付けられた遠位側部材３０を有する伸長アーム３と、
− 枢動継手と向かい合った自在継手を形成する手段を備えた、伸長アーム３と同軸な回転シャフト４と、
− 回転シャフト４の遠位端部の所に固締され、伸長アーム３の遠位側部材３０上に、遠位側部材３０の延長上で回転可能に取り付けられた遠位側ツール５であって、当該遠位側ツール５が互いに別個の独立した２つの回転自由度を有し、一方の自由度が枢軸線回りのもので、他方の自由度が当該遠位側ツール自体の軸線と共線をなす軸線回りのものであるような遠位側ツール５（例えば、鉗子）と、
− 伸長アーム３の近位端部上に、当該近位端部の延長上で取り付けられた作動ユニット２であって、当該作動ユニット２が、前記２つの回転自由度の少なくとも一方を通じて遠位側におけるツールの可動性、即ち遠位側ツールの動作を作動させるための電動化手段２０を備えると共に、電動化手段２０を使用者が制御するための制御手段２１を更に備えている、作動ユニット２と、
− 作動ユニット２から延びるハンドル１と、
を備えている。

ハンドル１がレバー１１を備え、そのレバー１１が、前記伸長アーム３および回転シャフト４の内部を同軸に伸びる作動ケーブルを介して、前記遠位側ツール５の作動のために遠位側ツール５と機械的に結合されているのが好ましい。

但し、もう一つの実施形態によれば、ハンドル１は如何なるレバーも備えていない。そのような場合、作動ユニット２は、前記伸長アーム３および回転シャフト４の内部を同軸に伸びる作動ケーブルを介した前記遠位側ツール５の作動のための補足的な電動化手段を備えていてもよい。

ここで、慣用用語において、自在継手とは、２本のシャフト同士を連結するために用いられ、一方のシャフトが他方のシャフトに対してどのような角度位置にあっても、一方のシャフトの回転運動をもう一方のシャフトへ伝達できるように適合されている機械力学的な継手である。いくつかのタイプの自在継手が存在している。

手術器具のためのそのような構成は直接的な伝達を可能とし、その直接的な伝達は、子の軸線の位置を変更したり、作動機構を再構成し、或いはクラッチシステムを用いたりすることなく、鉗子のそれ自体の軸線回りの無限回転を生じさせる。全ての回転が独立して維持および／または作動される。更に、必要ならば全ての回転を同時に作動させ得る。他方の回転に対して任意の動きを描いて進むために、回転を逆転させたり相殺したりする必要はない。このため、例えば縫合運動を実行する際の器具の簡単な制御を確保するように遠位側の動きが最適に選択される。

回転シャフトの自在継手は、例えば可撓性駆動スリーブを備えていてもよい。そのスリーブは、縦軸線に従う捩り応力に関しては剛性であることが好ましいが、縦軸線に垂直な如何なる軸線に従う捩り応力に関しても可撓性で弾性変形可能である。そのような構成の詳細な説明について、当業者は特許文献９（WO2010112608）として公開されたＰＣＴ出願を参照してもよく、当該出願の内容は本明細書に援用される。

これに代えて、自在継手はカルダン継手を備えていてもよい。そのような構成の詳細な説明について、当業者は特許文献１０（WO2010112609）として公開されたＰＣＴ出願を参照してもよく、当該出願の内容は本明細書に援用される。基本的に、カルダン継手は、中央要素の両側に取り付けられた２つの端部要素を備えた機械的な連結システムからなる。各端部要素は、中央要素と枢動継手をなして取り付けられる。中央要素における２つの枢動継手の軸線同士は、互いに垂直となっている。伸長アームの遠位側部材を形成するための直列に取り付けられた複数の連結要素と組み合わせる自在継手として、カルダン継手を用いることによって、手術器具の製造が大幅に単純化される。

図４から図９は、遠位側部材を形成するための直列に取り付けられた連結要素と組み合わせる自在継手としてカルダン継手が用いられる、手術器具の特定の実施形態を示している。ここでは伸長アーム３が、枢動機能を作り出す複数の連結要素を備えている。それらの枢動要素の組は、中空の椎体の組と同様なものとすることができる。それらの椎体はそれぞれ、伸長アームの枢軸線に垂直な軸線回りの枢動継手にて、前の椎体に取り付けられている。正確には、伸長アーム３は、枢動継手（総合的枢動継手とも呼ばれる）を形成する５つの連結要素（３０１，３０２，３０３，３０４，３０５）を伴った遠位側部材３０を備えている。伸長アーム３は中空であり、遠位側に中空の基部連結要素３０１を備えている。その基部連結要素３０１は、１組の枢動ラグ（雌側のみ）を備え、それらのラグが、伸長アーム３の遠位端部３１の方向へ延びて、伸長アーム３の縦軸線に略垂直な軸線３１０を画成するように互いに対向している。伸長アーム３は更に、中空の中間連結要素（３０２，３０３，３０４）を備えている。それらの連結要素は、当該中間連結要素（３０２，３０３，３０４）の延長部をなして延びる２つのラグを備えている。それらのラグは、基部連結要素３０１の軸線３１０と平行で各中間連結要素（３０２，３０３，３０４）の遠位端部の所に置かれた軸線の回りの回転を可能とするように、互いに対向している。中間連結要素３０２は、基部連結要素３０１上に、軸線３１０に対して回転できるように取り付けられている。かくして中間連結要素３０２は、第１の有限枢動継手（連結要素の形態が枢動の範囲を自然に制限するため、くさび形枢動継手とも呼ばれる）を形成する。同様に、中間連結要素（３０２，３０３，３０４）は、軸線３１０と平行な軸線に対して相互に回転できるように取り付けられ、かくして第２および第３の有限枢動継手を形成する。伸長アーム３は更に、中空の端部連結要素３０５を備えている。同様に、端部連結要素３０５は、最後の中間連結要素３０４上に、軸線３１０と平行な軸線に対して回転できるように取り付けられている。かくして端部連結要素３０５は、第４の有限枢動継手を形成する。この端部連結要素３０５は、伸長アーム３の遠位端部を形成する。一連の有限枢動継手は、総合的枢動継手に対応するところの、本体全体に関しての累積的な枢動を作り出す。全体の屈曲角が、連結要素の各対同士の間における回転角の総和となるように、全ての枢動継手の軸線３１０同士が平行になっている。また、枢動の軸線３１０の両側に位置する２本のケーブル（３１２，３１４）がスライドするのを可能とするように、各椎体が穿孔されている。それらのケーブル（３１２，３１４）は、最後の椎体に取り付けられて、他の各椎体の開口内でスライドする。これにより、２本のケーブル（３１２，３１４）の一方ないし他方を引っ張ることによって、全ての枢軸を取付け後に作動させる、従って曲がらせることが可能となる。

手術器具は、伸長アーム３と略同軸に取り付けられた、伸長アーム３内で当該伸長アーム３の近位端部から基部連結要素３０１の近位側部分まで伸びる回転シャフト４を備えている。回転シャフト４は、その遠位端部の所に、様々な連結要素によって形成される空洞内を伸びた自在継手を形成する手段を備えている。この自在継手を形成する手段は、少なくとも１つのカルダン継手を備えている。自在継手を形成する手段は、少なくとも２つのカルダン継手を備えていることが好ましい。全範囲の動作（縦方向および半径方向の回転）を維持するためには、自在継手を形成する手段が各椎体（３０１，３０２，３０３，３０４，３０５）によって形成される枢軸線３１０と同じ数のカルダン継手を備えていることがより好ましい。従って、図４から図９に示す例では、４つのカルダン継手（３２０，３３０，３４０，３５０）が、異なる連結要素（３０１，３０２，３０３，３０４，３０５）同士の間に形成される各枢軸線３１０のレベルにそれぞれ配置されて、即ち対応する枢動継手に隣り合って設けられる。この実施形態の好適な態様によれば、各カルダン継手を画成する２つの枢動継手の軸線は、その継手が配置されるレベルにおいて枢軸線３１０と交差する。前に指摘したように、カルダン継手は、中央要素の両側に取り付けられた２つの端部要素を備える機械的連結システムであり、各端部要素は中央要素と枢動継手をなして取り付けられる。図４から図９に示す実施形態において、カルダン継手を形成する部品同士の間の枢動継手は、表面同士が重なり合うスライド式のガイドによって作られている。これを達成するために、例えば中央部品の表面上でスライドする表面を自らの端部に有した端部部品を設けることができる。これらの中央部品および端部部品は、スライド式のガイド手段を備えてもいる。

遠位側ツール５（例えば、鉗子）は、端部連結要素３０５の遠位端部上に、その延長上で取り付けられる。遠位側ツール５は、端部連結要素３０５上に、当該要素の縦軸線回りに回転できるように取り付けられる。この遠位側ツール５は、伸長アーム３の内部を伸びる作動ケーブル６、例えばレバー１１の作動を通じて引っ張られたときに鉗子５を閉じるように構成された作動ケーブル６によって作動されることが好ましい。カルダン継手による伝達装置を形成する各部品は、器具が曲げられていないときに器具の主軸線に沿う複数の貫通孔によって貫かれていることが、より好ましい。カルダン継手の部品に形成されるこれらの様々な孔によって、器具の遠位端部の所に配置された遠位側ツール５を作動させるように牽引力を伝達するための機械的な作動ケーブル６を貫通させることが可能となったり、信号、命令、または、単極および／もしくは双極電流の伝達のための電気ケーブル（図示せず）の余地あったりする。

９０度に折れ曲がった状態を示す図８および図９、並びに、折れ曲がっていない状態を示す図６および図７を参照して、手術器具の操作を説明する。いずれの場合も、回転シャフト４の近位端部に加えられる回転運動３７０が、遠位側ツール５の回転運動３７１を引き起こす。この回転運動の完璧な伝達は、自在継手（例えば、カルダン継手３２０，３３０，３４０，３５０）を形成する手段によって確保される。これは、有限枢動継手の軸線３１０回りで転向する遠位端部の角偏向を問わない。折れ曲がった状態から折れ曲がっていない状態への（或いは、２つの異なる折れ曲がり状態同士の間での）移行は、ケーブル３１２，３１４のうち一方の、自らの軸線に従った並進移動を通じて行なわれる。これらのケーブルの一方を他方に対して相対的に並進させることによって、操作者が遠位側ツール５の曲がりを制御する。

自らの縦軸線回りの回転対称性を有した手術器具は、通常は人間工学にかなった解剖学的な姿勢を可能とするものではなく、肘を上げて肩の外転させ続けることを使用者に強いるものである。これは、長期的には使用者にとっての苦痛に繋がり得る。かくして、手術器具には非軸対称な形状（即ち、当該器具の縦軸線回りの回転対称性を何ら有していない形状）を与えることが重要である。そのような形状は、より人間工学にかなった把持部材を使用者にもたらしてくれるのである。例えば、ピストルグリップ型のハンドルによって、使用者が肘を下げて、肩の外転や、人間工学にかなわない如何なる他の解剖学的な姿勢をも回避することが可能となる。そのハンドルによって、使用者は、把持能力を向上させ、かくして自らの挙動の更なる精確性を獲得することも可能となる。

本発明の手術器具の特異性は、ハンドル１が非対称形状、好ましくはピストルグリップ型の形状を有すると共に、当該器具の縦軸線回りの枢動継手を形成する結合手段で作動ユニット２の延長上に取り付けられていることである。この結合手段はかくして、当該器具の縦軸線回りでの、作動ユニット２に対するハンドル１の相対的な回転を可能とするのである。

ハンドル１が作動ユニット２の延長上に取り付けられているという事実は、ハンドル１と作動ユニット２とが、特別な枢動継手を通じて一緒に結合された、互いに隣り合う２つの別個の部材である、ということを意味する。

作動ユニット２は、電動化手段２０と制御手段２１との両者を取り囲むケーシングを備えているのが好ましい。かくしてハンドル１は、作動ユニット２のこのケーシング上に回転可能に取り付けられ、それにより作動ユニット２に対して係合解除可能なハンドル１を形成している。

更に、制御手段２１は、ハンドル１が作動ユニット２に対して如何なる回転位置にあっても使用者によってハンドル１から操作できるように適合されている。ハンドル１が作動ユニット２に対して如何なる回転位置にあっても、当該ハンドル上の手の位置が同じ状態で遠位側の可動性を作動させることができるように、作動ユニット２の制御手段２１は、器具の縦軸線回りの回転対称性を有していることが好ましい。

作動ケーブル６を通じて遠位側ツール５を起動させるようにハンドル１上に配置されたレバー１１もまた、使用者が自らのハンドル１の手の位置を変えることなくツールを作動させることもできるように、ハンドル１で向きを合わされる。

遠位側ツールにおける枢軸線回りの遠位側回転（即ち、器具の曲げ）は、０度から９０度の間に限定されることが好ましい。それは、２つの極端な姿勢のうちの一方が、遠位側ツール５が伸長アーム３と一列に並ぶ非屈曲状態に対応するようなものである。かくして、外科医が例えば手術器具をカニューレから引き抜きたいと思うときには、その外科医は、ツール５が伸長アーム３と一列に並ぶと信じられる（もし曲げの範囲が−９０度から９０度の間であるならば、そうはならない）そのような極端な姿勢に置かれるように、当該ツール５を制御せねばならぬだけである。

提案された、回転可能なハンドルを伴った特別な構成によって、如何なる（特に、遠位側ツールの）回転位置においても手術器具を使用することが可能となる。それにより、如何なる種類の外科手術に対しても外科医がくつろいで作業することが可能となるため、これは大きな利点である。

図１および図２は、作動ユニット２に対して互いに反対向きのハンドル１の２つの回転位置を示している。図１に示す向きは、遠位側ツール５が手術器具の左手側を向いた状態で外科医が作業する必要のあるときの状況に対応している。遠位側ツール５が手術器具の右手側を向いた状態で外科医が作業せねばならない場合には、その外科医は、作動ユニット２に対してハンドル１を図２に示すように回転させねばならないだけである。制御手段２１は、如何なるハンドル１の回転位置においても使用者によって操作できるように適合されているため、遠位側ツール５は容易に使用者の求めるような向きにされ得る。手術器具は、例えばツールを斜めに配置する必要があるときなどに、ハンドル１を作動ユニット２に対して如何なる回転位置にも置けるように適合されている。

作動ユニット２は、把握手段の設けられた外側ケーシングを備えていることが好ましい。その把握手段は、手によってか、任意の機械的な保持手段（ロボットなど）を使ってかのいずれかで、手術器具を掴んで保持できるように適合されている。従って使用時には、使用者は、作動ユニット２に対してハンドル１を係合解除して回転させつつ、（特に、伸長アーム３、回転シャフト４、および遠位側ツール５を含む）ツールユニットを何ら動かすことなく、作動ユニット２を所定位置に保持することができる。例えば、これにより外科医は、より快適な姿勢へとハンドル１を傾けて、より楽々と進行させることが可能となる。

そのような構成は、作動ユニット２とツールユニット（かくして遠位側ツール５も）の両者が動かされるのを防ぎつつ、ハンドル１を極めて容易かつ迅速に係合解除させ得ることから、特に有利である。図１０および図１１は、結合手段が、作動ユニット２とハンドル１とにそれぞれ設けられた２つの輪形部分（１２，２２）を備えている、手術器具の特定の実施形態を示している。当該輪形部分同士は、例えば環状溝と対応する突条とを介して、互いに相対的な回転のために一緒に協働する。そのような結合手段にて、作動ユニット２の輪形部分２２上でハンドル１が回転し得る。図１０に示す実施形態においては、作動ユニット２が略円筒状の形状を有している。

結合手段は、必要なときに作動ユニット２に対するハンドル１の回転を阻止することによってハンドルを所定位置にロックするためのクラッチ組立体１３を備えていることが好ましい。これにより、外科医が手術器具を使用するときに、ハンドル１を作動ユニット２に対して所定位置に維持することが可能となる。それは外科医が、遠位側のツール５の可動性に加えて、縦軸線回りの軸回転を通じても器具を動かし得るようなものである。

遠位側のツール５の可動性は電動化手段２０によって作動されるが、その電動化手段２０は、外科医の作業を容易にするだけでなく、その外科医の挙動を遙かに精確なものともしてくれる。但し、電動化手段２０（例えば、モータなど）を有することによって、特に回転可能なハンドル１の配置や制御手段２１の構成に関して、器具の構成がより複雑なものとなってしまう。

第１の問題点は、各モータと、それらのモータの器具内での配置とに関するものである。作動ユニット２内での電動化手段の配置は、遠位側の可動性を作動させるための機械的要素の大部分を器具の回転不能な部分内に保ち、かくして機械的な複雑性を減少させるよう、特にハンドルの枢動関節結合を通じた複雑な動きの伝達を回避するように選択されている。但し電動化手段は、外部電源、および／または、ロジックや電力の伝達用の外部制御ユニットに対して電気的に接続されねばならない。それは、電気ケーブル２４が必要となるようなものである。手術器具から伸びるそのような電気ケーブルによって外科医が悩まされるのを避けるように、そのケーブルは電動化手段２０からハンドル１を通って作動ユニット２の外へと進んでいる。

この電気ケーブル２４は、作動ユニット２内へと接続されるため、使用者用のハンドル１を貫通しつつ当該ハンドル１に対して回転できなければならない。この目的のために電気ケーブル２４は、作動ユニット２に対してハンドル１が如何なる回転位置にあっても同じ姿勢を保てるように、作動ユニット２内へ軸線方向に接続されるべき、即ち縦軸線に沿って進むべきである。これにより、電気ケーブル２４の、かくして電気的な接続の如何なる回転も回避されるが、これは手術器具の長寿命を確保するために重要なことである。

しかし、遠位側ツール５の操作を作動させるための（例えば、鉗子を開／閉させるための）機械的ケーブル６もまた、伝統的に軸線上にあるものである。電気的・機械的なケーブルを同軸に作ることができないため、遠位側ツール５の機械的な作動をハンドル１のレバー１１から伝えるのに、軸線上にない機構が用いられる。この軸線上にない伝達機構２３によって、電気ケーブル６の設置される区域内で、作動要素をレバー１１から偏位させることが可能なる。

図１０から図１２に示す特定の実施形態によれば、そのような伝達機構２３は、縦軸線から偏位して作動ユニット２内に配置された２本のロッド２３０を備えている。当該ロッド（２３０，２３１）は、縦軸線と平行な軸線に沿って並進可能となっている。

これら２本のロッド（２３０，２３１）は、両者とも結合部材２３２に連結されているが、その結合部材２３２は、遠位側ツール５に直接的に結合された作動ケーブル６と連結されている。そのような結合部材２３２は、各ロッド（２３０，２３１）の並進運動を作動ケーブル６へ伝えると共に、作動ケーブル６の縦軸線回りの自由回転を可能とするように形成および配置されていることが好ましい。これにより、遠位側ツール５の自らの軸線と共線をなす軸線に沿った軸回転中における、作動ケーブル６のねじれが回避される。

軸線上にない伝達機構２３は更に、作動ユニット２内に配置されてハンドル１のレバー１１と結合された輪形部材２３４を備えている。そのような輪形部材２３４は、前記２本のロッド（２３０，２３１）それぞれの端部に固定されると共に、電気ケーブル２４を取り囲んで縦軸線と平行な軸線に沿って並進可能となるように形成および配置されている。この輪形部材２３４は更に、レバー１１の端部の所に設けられた少なくとも２本のピン２３６を挿入するための環状溝２３５を備えている。その結果、環状溝２３５およびピン２３６は、作動ユニット２に対するハンドル１およびレバー１１の自由回転を可能としつつレバー１１が輪形部材２３４およびロッド（２３０，２３１）へ並進運動を伝えることを可能とするカップリングを形成している。実際に、ハンドル１およびレバー１１が回転するときには、２本のピン２３６が環状溝２３５内をスライドして、ハンドル１の回転が如何にあろうとも、それらのピン２３６が２本のロッドの軸線方向の並進を（かくして、遠位側ツールの作動をも）御するのである。この構成によって、ハンドル１の如何なる回転位置においてもレバー１１が作動ケーブル６を並進させることが可能となる。

図１２には、電気ケーブル２４の両側を進む２本の縦方向ロッド（２３０，２３１）と、遠位側ツールの操作を作動させる作動ケーブル６との間の結合が示されている。上述したように、結合部材２３２のおかげで作動ケーブル６は、自らの縦軸線に沿って２本のロッド（２３０，２３１）に対して自由に回転することができる。そして作動ケーブル６は、軸線方向の回転シャフト４の内腔内を伸長アーム３と同軸に進み、最終的には遠位側部材の内部を進んで、遠位側ツールに固定されている。

上記の軸線上にない伝達機構は、専ら２本のロッドを備えるものでは必ずしもなく、作動ユニット２内に縦軸線から偏位して配置された１本のロッドしか備えなかったり、３本以上のロッドを備えたりするように適合されていてもよい、ということに留意されたい。

第２の問題点は、如何なるハンドル１の回転位置においても使用者の手が届かねばならない、電動化手段２０の制御手段２１に関するものである。その問題点への解決策は、器具の縦軸線に沿って実質的な軸対称性を有するように制御手段２１を構成することである。かくして、このことが、如何なるハンドル１の回転位置においても使用者の手がその制御手段２１に届くことを可能とする。

図１０に示すように、作動ユニット２は円筒形状を有しているのが好ましく、制御手段はこの場合、輪形の構成を有している。その制御手段は、例えば図１１に示すような輪形のジョイスティック２１を備えていてもよい。そのジョイスティック２１によって、使用者の指による遠位側の可動性の制御、例えばハンドル１のピストルグリップ形状によるところの親指や人差指での制御が可能となる。

制御手段２１の輪形の構成は、様々な手法で実施することもできる。但し、器具の蒸気滅菌（滅菌のための最も信頼できる基準）に備えるためには、モータや電子機器が密封隔室内に置かれているのが好ましく、かくしてこれが制御手段を構成する手法に影響するのである。

器具の完璧な密封を確保するためには、密封境界を通る機械的な動きを制限することが推奨される。かくして、非接触式の電子的な連絡、例えば密封隔室内に置かれた電子機器２１０と外部に置かれたスイッチ２１１との間の連絡のために適合された制御手段２１を設けることが好ましい。

好適な実施形態によれば、スイッチは、密封隔室の外部にある磁石２１１０と、密封隔室の内部にある複数のホールセンサ２１００とを備えている。その磁石２１１０は、使用者によって２方向へ横移動されるように構成されている。そのような磁石２１１０がホールセンサ２１００の正面に置かれたとき、これらのホールセンサ２１００によって磁界の変化が検出されて入力信号を生じさせ、この信号が電子機器によって処理されて、遠位側ツール５の遠位側の動きのために電動化手段２０のモータを作動させる。

図１３に示すように、指による制御システムは、内側ノブ２１１２上に並進するように取り付けられた、磁石２１１０付きの外側ノブ２１１１によって構成されている。前記内側ノブ２１１２は、軸線回りで回転するように作動ユニット２内に取り付けられている。内側ノブ２１１２は、作動ユニット２の密封隔室を形成している外側ハウジング２１１４上に、軸線回りで回転するように取り付けられているのが好ましい。

磁石２１１０は、外側制御ノブ２１１１内に埋め込まれ、或いは外側制御ノブ２１１１に対して連結されている。前記外側ノブ２１１１は、使用者の指によって容易に動かすことができる。磁石２１１０は、保護用の樹脂やシリコーンの中にオーバーモールド成型することができる。

外側ノブ２１１１が内側ノブ２１１２に対して並進すると、内側ノブ２１１２に設けられた溝２１１３内を磁石２１１０がスライドする。外側ノブ２１１１が作動ユニット２上で軸線回りに回転すると、そのノブ２１１１は、内側ノブ２１１２を同じ動きをするように駆動する。

好適な実施形態において、制御手段２１の電子機器２１０は、８つのホールセンサ２１００を備えている。これらのホールセンサのうち４つは、遠位側ツール５における遠位側の可動性のため、即ち、曲げ／戻し、および右／左回転の作動のために用いられる。４つの追加的なホールセンサは、組み合わされた動きを可能とするように対角に定置されている。

上述した構成の更にもう一つの利点は、手術器具の使用者が遠位側ツール５における遠位側の可動性を制御できるようにする、たった１つのジョイスティック、即ち外側ノブ２１１１があるだけ、ということである。更に、外側ノブ２１１１を介して、両方の動き（並進、軸回り回転）を互いに独立して、或いは同時に作動させることができる。

その上、ホールセンサ２１００の使用は、それらが電位差計として、即ちオン／オフ・スイッチとしてだけではなく用いられる能力がある、という利点を有している。実際に、制御信号は、対応したホールセンサに対する磁石の距離によって左右されるのである。従って、磁石の移動量に比例した遠位側の可動性を有することが望まれるときには、各ホールセンサが電位差計として用いられるように電子機器が構成される。例えば、それにより使用者は、自らが遠位側ツールに与えたい動きの型式だけでなく、この動きの速度や、トルクなども制御することが可能となる。

上述した電動化手段の制御手段は、多くのタイプの手術器具に用いることもできるであろう、ということに留意されたい。それは、対応する教示が、本明細書で提示された手術器具での使用には限定されないようなものである。

特に、その制御手段は、前記伸長アームおよび回転シャフト内を同軸に伸びる作動ケーブルを介して遠位側ツールを作動させるために当該遠位側ツールに機械的に結合されたレバーが設けられた、或いは設けられていないハンドル付きの手術器具に用いることができるであろう。そのようなレバーがハンドル上にない場合、作動ユニットは、前記伸長アームおよび回転シャフト内を同軸に伸びる作動ケーブルを介して遠位側ツールを作動させるための補足的な電動化手段を更に備えていてもよい。かくして対応する制御手段は、上述した最初の電動化手段の制御手段と関連させたり組み合わせたりすることができるであろう。

手術器具のもう一つの態様は、遠位側ツール５の曲げ／戻し、即ち縦軸線に直交した枢軸線回りでの遠位側ツールの回転運動を作動させるための作動ユニット内の機構に関するものである。

上述したように、遠位側ツール５は、遠位側部材３０の枢動継手の所で伸長アーム３を曲げ／戻しすることによって、遠位側での向きが合わされる。そのような曲げ／戻しは、伸長アーム３に沿って進む２本の作動ケーブル（３１２，３１４）の存在によって可能とされている。正確には、作動ケーブルの一方３１４を引っ張ると同時に作動ケーブルの他方３１２を解放することによって曲げが達成されるのに対して、第２のケーブル３１２を引っ張って第１のケーブル３１４を解放することによって曲げの戻しが達成される。

図１５および図１６に示すように、提案される特定の電動化作動機構は次のようなものである。即ち、電動化手段が駆動シャフト２０１付きのモータ２００を備えており、そのシャフト２０１が、当該シャフト２０１を第１の作動ケーブル３１４および第２の作動ケーブル３１２とそれぞれ結合させるための第１の伝達部材２０２および第２の伝達部材２０３を有しているようなものである。その第１の伝達部材２０２は、駆動シャフト２０１の時計回りの回転時に、縦軸線と共線をなす第１の方向へ第１の作動ケーブル３１４を並進させるための手段を備えている。また、第２の伝達部材２０３は、駆動シャフト２０１の反時計回りの回転時に第１の方向へ第２の作動ケーブル３１２を並進させるための手段を備えている。

第１の伝達部材２０２および第２の伝達部材２０３が結合手段で駆動シャフト２０１に結合されていて、その結合手段が、モータ２００の駆動シャフト２０１が回転したときにそれらの伝達部材（２０２，２０３）を縦軸線に沿って互いに反対の方向へ並進させられるように適合されているのが好ましい。

例えば、その結合手段は、駆動シャフト２０１の時計回りの回転時には、第１の伝達部材２０２を第１の方向へ並進させると共に、第２の伝達部材２０３を第１の方向とは反対の第２の方向へ並進させ、駆動シャフト２０１の反時計回りの回転時には、第２の伝達部材２０３を第１の方向へ並進させせると共に、第１の伝達部材２０２を第２の方向へ並進させられるように適合されている。

駆動シャフト２０１は、互いに反対向きのねじが切られた２つのねじ部（例えば、モータ出口の所では時計回りのねじで、軸線上のもっと遠くでは反時計回りのねじ）を備えていることが好ましい。モータ２００の駆動シャフト２０１が回転したときに伝達部材（２０２，２０３）同士を互いに反対の方向へ並進させるように、各ねじ上に１つの伝達部材（２０２，２０３）が取り付けられる。２本の曲げ／戻しケーブル（３１２，３１４）のそれぞれが、伝達部材（２０２，２０３）のうちの１つに結合される。

２つのねじ同士が互いに反対向きなので、モータ２００が一方向へ回転したときには、伝達部材（２０２，２０３）の一方が一方向へ並進し、かくして、例えば一方の作動ケーブル（３１２，３１４）を引っ張ると共に、他方が他方向へ並進して、他方のケーブル（３１２，３１４）を解放する。そうして、モータシャフトの軸回りの回転運動が、伸長アーム３の曲げや戻しを生じさせるのである。

モータの一回転が両方の伝達部材（２０２，２０３）を（互いに反対方向へ）同じ距離だけ並進するように動かすこととなるように、２つのねじ同士が互いに同じピッチを有することもでき、或いは伝達部材（２０２，２０３）同士の互いに非対称な並進を生じさせるように、２つのねじ同士が互いに異なるピッチを有することもできるであろう。その互いに非対称な並進は、ケーブルの一方が、他方が解放される距離よりも長い距離だけ引っ張られることとなるようなものである。この後者の構成は、作動ケーブル（３１２，３１４）の一方が伸長アーム３の長い方の曲線に沿って進んでいるのに対して、他方が伸長アーム３の短い方の曲線に沿って進んでいるときに有用なものとなり得る。

伝達部材（２０２，２０３）は更に、それらの伝達部材（２０２，２０３）が回転するのを防止するために設けられた案内シャフト２０４に沿って並進可能となっていてもよい。更に、そのような案内シャフト２０４上には、伝達部材（２０２，２０３）同士の間に配置された可動ばねを設けることができる。かくして、伝達部材（２０２，２０３）同士が互いに接近するときには可動ばねが圧縮される。それは、伝達部材（２０２，２０３）同士が互いに反対方向へ並進するのを当該ばねが助けるようなものである。

また、軟質または硬質の材料で形成された、伝達部材（２０２，２０３）同士の間で駆動シャフト２０１上に（好ましくは可動式に）取り付けられたカラーを設けることもできる。そのカラーは、伝達部材（２０２，２０３）同士が互いに向かって並進させられるときの受止め体を形成する。そのようなカラーはまた、駆動シャフト２０１の一端部もしくは他端部、または両端部に設けられて、伝達部材（２０２，２０３）が他方向へ並進させられるときの受止め体を形成することもできる。それに代えて、或いは、それに加えて、そのような（それらのような）カラーを、案内シャフト２０４上に同様に設けることもできるであろう。

好適な実施形態によれば、各作動ケーブルは、対応する伝達部材と協働するように適合された受け体を備えている。その協働は、当該伝達部材の一方向への並進が作動ケーブルを前記第１の方向へ並進させるのに対して、当該伝達部材の第１の方向とは反対のもう一方向への並進が作動ケーブルを解放するように行われる。

各作動ケーブルは、ねじ部を有した円筒形要素のある端部（３１４０，３１２０）を備えているのが好ましい。当該ねじ部に取り付けられるねじ付きボルト（３１４１，３１２１）によって、受け体が形成される。更に当該ボルト（３１４１，３１２１）によって、作動ケーブルの長さの調節が可能となる。

もう一つの実施形態によれば、第１の伝達部材は、駆動シャフトの反時計回り回転時に第１の方向とは反対の第２の方向へ第１の作動ケーブルを並進させるための手段を備え、第２の伝達部材は、駆動シャフトの時計回り回転時に第２の方向へ第２の作動ケーブルを並進させるための手段を備えている。

各作動ケーブルは、対応した伝達部材に対して固締される端部を有しているのが好ましい。

電動化手段２０は、遠位側ツール５自体の軸線と共線をなす軸線回りでの当該遠位側ツール５の回転を作動させるために、回転シャフト４の端部に固定されるもう一つの駆動シャフト２０６のある、もう一つのモータ２０５を備えていることが好ましい。

上述した曲げ／戻しの作動機構は、回転可能なピストルグリップ型ハンドル付きの手術器具に関して提示されてはいるが、その作動機構は、回転可能なハンドルを必ずしも有してはいない、例えば特許文献９（WO2010112608）や特許文献１０（WO2010112609）で説明されているような手術器具などの、アームの回転を制御するための２本の作動ケーブルを用いる他の如何なるタイプの手術器具においても用いることができるであろう、ということに留意されたい。

提案された作動機構は、製造するのが非常に簡単なことから、極めて有利である。つまり、その作動機構は、両方の作動ケーブル（３１２，３１４）を作動させるための１つだけのモータを備えているのである。これは、特に作動ユニットの、かくして手術器具のコンパクト性に関して優れた長所となっている。その作動機構は、より廉価で簡単に製造できるだけでなく、遠位側ツールの曲げ／戻しのより精確な制御をも可能とするのである。

Claims (18)

1. − 縦軸線に沿って伸びる伸長アーム（３）であって、前記縦軸線と直交した枢軸線回りの枢動継手を形成する手段にて当該伸長アーム（３）の遠位端部の所に取り付けられた遠位側部材（３０）を有する伸長アーム（３）と、
   − 前記枢動継手と向かい合った自在継手を形成する手段を備えた、前記伸長アーム（３）と同軸な回転シャフト（４）と、
   − 前記回転シャフト（４）の遠位端部の所に固締され、前記伸長アーム（３）の前記遠位側部材（３０）上に、前記遠位側部材（３０）の延長上で回転可能に取り付けられた遠位側ツール（５）であって、当該遠位側ツール（５）が互いに別個の独立した２つの回転自由度を有し、一方の自由度が前記枢軸線回りのもので、他方の自由度が当該遠位側ツール自体の軸線と共線をなす軸線回りのものであるような遠位側ツール（５）と、
   − 前記伸長アーム（３）の近位端部上に、当該近位端部の延長上で取り付けられた作動ユニット（２）であって、当該作動ユニット（２）が、前記２つの回転自由度を通じて前記遠位側ツール（５）の動作を作動させるための電動化手段（２０）を備えると共に、前記電動化手段（２０）を使用者が制御するための制御手段（２１）を更に備えている、作動ユニット（２）と、
   − 前記作動ユニット（２）から延びるハンドル（１）と、
   を備えた手術器具において、
   前記制御手段（２１）は、前記電動化手段（２０）の作動用の電子部品（２１０）と、使用者が前記電子部品（２１０）を制御するためのスイッチ要素（２１１）とを備え、前記スイッチ要素（２１１）は、前記電子部品（２１０）のホールセンサ（２１００）への非接触式信号伝達用の少なくとも１つの磁石（２１１０）を備えており、
   前記スイッチ要素（２１１）は、外側ノブ（２１１１）と、内側ノブ（２１１２）とを備え、前記磁石（２１１０）が、前記外側ノブ（２１１１）に固締されると共に、前記内側ノブ（２１１２）に設けられた縦方向溝（２１１３）内で前記縦軸線と平行な軸線に沿って並進するように取り付けられており、前記内側ノブ（２１１２）は前記縦軸線回りに回転可能に取り付けられている、ことを特徴とする手術器具。
2. 前記電動化手段（２０）および電子部品（２１０）は密封隔室内に封入されており、前記スイッチ要素（２１１）は前記密封隔室の外に置かれている、請求項１記載の手術器具。
3. 前記スイッチ要素（２１０）は、少なくとも８つのホールセンサ（２１００）を備え、前記少なくとも８つのホールセンサのうち２つは、前記外側ノブ（２１１１）の並進時に前記電動化手段（２０）へ信号をもたらせるように構成され、前記少なくとも８つのホールセンサのうち他の２つは、前記外側ノブ（２１１１）の回転時に前記電動化手段へ信号をもたらせるように構成され、前記少なくとも８つのホールセンサのうち残りの４つは、前記外側ノブ（２１１１）の並進と回転との組合わせ時に前記電動化手段（２０）へ信号をもたらせるように構成されている、請求項１または２のいずれか一項に記載の手術器具。
4. 前記ホールセンサ（２１００）は電位差計として用いられる、請求項１から３のいずれか一項に記載の手術器具。
5. 前記ホールセンサ（２１００）は、前記電動化手段の速度を制御するために用いられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の手術器具。
6. 前記外側ノブ（２１１１）の並進が、前記枢軸線回りの回転による前記遠位側ツール（５）の作動のために前記電動化手段（２０）を制御し、前記外側ノブ（２１１１）の回転が、前記遠位側ツール（５）自体の軸線と共線をなす軸線回りの回転による前記遠位側ツール（５）の作動のために前記電動化手段（２０）を制御する、請求項１から５のいずれか一項に記載の手術器具。
7. 前記ハンドル（１）はレバー（１１）を備え、当該レバー（１１）は、前記伸長アーム（３）および回転シャフト（４）の内部を同軸に伸びる作動ケーブル（６）を介して、前記遠位側ツール（５）の作動のために前記遠位側ツール（５）と機械的に結合されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の手術器具。
8. 前記作動ユニット（２）は、前記伸長アーム（３）および回転シャフト（４）の内部を同軸に伸びる作動ケーブル（６）を介した前記遠位側ツール（５）の作動のための補足的な電動化手段を更に備えている、請求項１から６のいずれか一項に記載の手術器具。
9. 前記伸長アーム（３）内で前記縦軸線に沿って互いに平行に配置された第１の作動ケーブル（３１４）と第２の作動ケーブル（３１２）とを備え、前記第１（３１４）および第２（３１２）の作動ケーブルは、当該第１および第２の作動ケーブル（３１４，３１２）の一方の、当該第１および第２の作動ケーブル（３１４，３１２）の他方に対する並進が、前記枢軸線回りの回転を通じて前記遠位側ツール（５）を作動させるように、前記遠位側部材（３０）に対して固締された端部をそれぞれ有しており、前記電動化手段（２０）は、駆動シャフト（２０１）付きのモータ（２００）を備え、そのシャフト（２０１）は、当該シャフト（２０１）を前記第１（３１４）および第２（３１２）の作動ケーブルとそれぞれ結合させるための第１（２０２）および第２（２０３）の伝達部材を有しており、前記第１の伝達部材（２０２）は、前記駆動シャフト（２０１）の時計回りの回転時に、前記縦軸線と共線をなす第１の方向へ前記第１の作動ケーブル（３１４）を並進させるための手段を備え、前記第２の伝達部材（２０３）は、前記駆動シャフト（２０１）の反時計回りの回転時に前記第２の作動ケーブル（３１２）を前記第１の方向へ並進させるための手段を備えている、請求項１から８のいずれか一項に記載の手術器具。
10. 前記モータ（２００）の前記駆動シャフト（２０１）の回転時に前記駆動シャフト（２０１）の縦軸線に沿って前記伝達部材（２０２，２０３）同士を互いに反対の方向へ並進させられるように適合された結合手段で、前記第１（２０２）および第２（２０３）の伝達部材が前記駆動シャフト（２０１）に結合されている、請求項９記載の手術器具。
11. 前記駆動シャフト（２０１）は、前記第１の伝達部材（２０２）の第１のねじ穴および前記第２の伝達部材（２０３）の第２のねじ穴とそれぞれ協働するための第１のねじ部および第２のねじ部を備えており、前記第１および第２のねじ部は、互いに反対向きのねじ山を有している、請求項９と請求項１０のいずれか一項に記載の手術器具。
12. 前記第１および第２のねじ部は、互いに異なるピッチを有している、請求項１１記載の手術器具。
13. 前記第１の伝達部材（２０２）は、前記駆動シャフト（２０１）の反時計回りの回転時に前記第１の作動ケーブル（３１４）を解放するための手段を備え、前記第２の伝達部材（２０３）は、前記駆動シャフト（２０１）の時計回りの回転時に前記第２の作動ケーブル（３１２）を解放するための手段を備えている、請求項９から１２のいずれか一項に記載の手術器具。
14. 前記第１（２０２）、第２（２０３）それぞれの伝達部材の前記第１の方向への並進が、前記第１（３１４）、第２（３１２）それぞれの作動ケーブルを当該第１の方向へ並進させるのに対して、前記第１（２０２）、第２（２０３）それぞれの伝達部材の前記第１の方向とは反対の第２の方向への並進が、前記第１（３１４）、第２（３１２）それぞれの作動ケーブルを解放するよう、前記第１（３１４）、第２（３１２）それぞれの作動ケーブルが、前記第１（２０２）、第２（２０３）それぞれの伝達部材と協働するように適合された受け体を備えている、請求項１３記載の手術器具。
15. 前記第１（３１４）、第２（３１２）それぞれの作動ケーブルが、ねじ部付きの端部（３１４０，３１２０）と、当該第１（３１４）、第２（３１２）それぞれの作動ケーブルの長さの調節のために前記ねじ部に取り付けられるねじ付きボルト（３１４１，３１２１）とを備えており、前記ねじ付きボルト（３１４１，３１２１）が前記受け体を形成している、請求項１４記載の手術器具。
16. 前記第１の伝達部材（２０２）は、前記駆動シャフト（２０１）の反時計回りの回転時に、前記第１の方向とは反対の第２の方向へ前記第１の作動ケーブル（３１４）を並進させるための手段を備え、前記第２の伝達部材（２０３）は、前記駆動シャフト（２０１）の時計回りの回転時に前記第２の作動ケーブル（３１２）を前記第２の方向へ並進させるための手段を備えている、請求項９から１２のいずれか一項に記載の手術器具。
17. 前記第１（３１４）、第２（３１２）それぞれの作動ケーブルは、前記第１（２０２）、第２（２０３）それぞれの伝達部材に対して固締される端部を有している、請求項１６記載の手術器具。
18. 前記電動化手段（２０）は、前記遠位側ツール（５）自体の軸線と共線をなす軸線回りの当該遠位側ツール（５）の回転を作動させるために、前記回転シャフト（４）の端部に固定されるもう一つの駆動シャフト（２０６）付きのもう一つのモータ（２０５）を備えている、請求項９から１７のいずれか一項に記載の手術器具。

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