JP2014530651A - 球状部品を含む関節部を有する最小侵襲手術器具 - Google Patents

Abstract

本発明は、球状部品を含む関節部を有する最小侵襲手術器具に関するものであり、シャフトと、前記シャフトの一端に連結される関節部と、前記関節部に連結され、これによって関節運動を行うことが可能なエンドエフェクタとを含み、前記関節部は、複数の球状部品と、複数の関節リンクとを含み、前記複数の関節リンクのうちの少なくとも一部は、それによって収容される球状部品に形成されているスロットの形状に応じてピッチ方向やヨー方向に動作し、前記エンドエフェクタをピッチ方向やヨー方向に動作させることができる、最小侵襲手術器具が提供される。

Description

本発明は、球状部品を含む関節部を有する最小侵襲手術器具に関するものである。

最小侵襲手術とは、少なくとも１つの小さい切開部を通して患者（または、手術の対象となる動物など）の体内に手術道具を挿入して手術を行う、手術による切開を最小化する手術手法である。

このような最小侵襲手術は、手術後に起こる患者の代謝過程の変化を減少させることが可能なため、患者の回復期間を短縮させるのに役立つことができる。すなわち、最小侵襲手術を適用すると、患者の手術後の入院期間が短縮可能であり、患者が手術後短い期間内に正常な生活に復帰することができる。また、最小侵襲手術により、患者が感じる痛みを軽減する一方、手術後患者に残る傷跡を低減することもできる。

最小侵襲手術の一般的な形態は内視鏡手術である。なかでも、最も一般的な形態の手術は、腹腔内で最小侵襲照射および手術を行う腹腔鏡手術である。標準腹腔鏡手術の場合には、患者の腹部にガスを満たし、腹腔鏡手術道具に対する入口を提供するために少なくとも１つの小さい切開部を作った後、これを通してトロカール（ｔｒｏｃａｒ）を挿入する過程を経て、手術を行うようになる。このような手術を行うにあたり、使用者はトロカールを介して手術部位などに腹腔鏡手術道具を送り込み、腹腔の外部でそれを操作（または、操縦）するのが一般的である。このような腹腔鏡手術道具は、一般的に、腹腔鏡（手術部位などの観察用）と、それ以外の作業道具とを含む。ここで、作業道具は、各道具の作業端部（または、末端動作部）が所定のシャフトによって取っ手などから離隔していることを除いては、従来の切開手術（ｏｐｅｎ ｓｕｒｇｅｒｙ）で用いられたものと類似している。すなわち、作業道具は、例えば、クランプ、グラスパー、はさみ、ステープラ、持針器などを含むことができる。一方、使用者は、腹腔鏡によって撮られる手術部位などの映像を表示するモニタによって手術の進行状況をモニタリングする。これと類似の内視鏡技術は、後腹膜腔鏡、骨盤鏡、関節鏡、脳槽鏡、副鼻腔鏡、子宮鏡、腎臓鏡、膀胱鏡、尿道鏡、腎盂鏡などに幅広く用いられる。

本発明者（ら）は、このような最小侵襲手術に有用に使用可能な様々な最小侵襲手術器具を多年間にわたって開発してきており、これらの構成上の特徴および効果上の特徴を、特許文献１乃至４により開示している（前記特許文献１乃至４の韓国特許出願明細書はそれぞれ全体として本明細書に組み込まれたものと見なすべきである）。これに加えて、本発明者（ら）は、使用者と患者により有利となるように、その機能が改善された最小侵襲手術器具に関して、特許文献５乃至８によっても紹介している（前記韓国特許出願明細書はそれぞれ全体として本明細書に組み込まれたものと見なすべきである）。

本発明者は以下に、本明細書により、前記韓国特許出願で紹介された最小侵襲手術器具や他の最小侵襲手術器具に比べて、関節部がより改善された最小侵襲手術器具に関して提案する。

韓国特許出願第２００８−５１２４８号明細書 韓国特許出願第２００８−６１８９４号明細書 韓国特許出願第２００８−７９１２６号明細書 韓国特許出願第２００８−９０５６０号明細書 韓国特許出願第２０１０−１１５１５２号明細書 韓国特許出願第２０１１−３１９２号明細書 韓国特許出願第２０１１−２６２４３号明細書 韓国特許出願第２０１１−２９７７１号明細書

本発明は、関節部の長さが短い最小侵襲手術器具を提供することを目的とする。
本発明は、関節部で関節運動がスムーズに行われる最小侵襲手術器具を提供することを他の目的とする。

本発明は、エンドエフェクタの関節運動の状態が強固に固定できる最小侵襲手術器具を提供することをさらに他の目的とする。
本発明は、エンドエフェクタがスムーズにローリング運動を行うことができる最小侵襲手術器具を提供することをさらに他の目的とする。

本発明は、エンドエフェクタが、関節運動を行った場合や、ひいては、そのような関節運動の状態が固定された場合にも、円滑にローリング運動を行うことができる最小侵襲手術器具を提供することをさらに他の目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の代表的な構成は次の通りである。
本発明の一態様によれば、最小侵襲手術器具であって、シャフトと、前記シャフトの一端に連結される関節部と、前記関節部に連結され、これによって関節運動を行うことが可能なエンドエフェクタとを含み、前記関節部は、複数の球状部品と、複数の関節リンクとを含み、前記複数の関節リンクのうちの少なくとも一部は、それによって収容される球状部品に形成されているスロットの形状に応じてピッチ方向やヨー方向に動作し、前記エンドエフェクタをピッチ方向やヨー方向に動作させることができる、最小侵襲手術器具が提供される。

これ以外にも、本発明の技術的思想によって他の構成がさらに提供されてもよい。

本発明によれば、関節部の長さが短い最小侵襲手術器具が提供される。
本発明によれば、関節部で関節運動がスムーズに行われる最小侵襲手術器具が提供される。

本発明によれば、エンドエフェクタの関節運動の状態が強固に固定できる最小侵襲手術器具が提供される。
本発明によれば、エンドエフェクタがスムーズにローリング運動を行うことができる最小侵襲手術器具が提供される。

本発明によれば、エンドエフェクタが、関節運動を行った場合や、ひいては、そのような関節運動の状態が固定された場合にも、円滑にローリング運動を行うことができる最小侵襲手術器具が提供される。

本発明の一実施形態にかかる最小侵襲手術器具の全体的な様子を示す図である。 図１に示された最小侵襲手術器具の関節部３００に関する部分拡大図である。 図１に示された最小侵襲手術器具の関節部３００が他の状態（すなわち、多様な方向に関節運動を行った状態）にある場合に関する部分拡大図である。 図１に示された最小侵襲手術器具の関節部３００が他の状態（すなわち、多様な方向に関節運動を行った状態）にある場合に関する部分拡大図である。 図１に示された最小侵襲手術器具の関節部３００が他の状態（すなわち、多様な方向に関節運動を行った状態）にある場合に関する部分拡大図である。 本発明の一実施形態にかかる最小侵襲手術器具のエンドエフェクタ２００、関節部３００などの構成要素に関する斜視図である。 図６に示された最小侵襲手術器具の構成要素に関する分解斜視図である。 図７に示された最小侵襲手術器具の複数の構成要素の間の連結関係をより詳細に示すための断面図である。

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の実施形態を例として示す添付図面を参照する。このような実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は互いに異なるが、相互排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、本明細書に記載されている特定の形状、構造および特性は、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲内で一実施形態から他の実施形態に変更されて実現可能である。また、各々の実施形態における個別構成要素の位置または配置も、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲内で変更可能であることが理解されなければならない。したがって、後述する詳細な説明は限定的な意味として行われるものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲の請求項が請求する範囲およびそれと均等のすべての範囲を包括すると受け入れられなければならない。図面において、類似の参照符号は、様々な側面にわたって同一または類似の構成要素を表す。

以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるようにするために、本発明の様々な好ましい実施形態に関して、添付した図面を参照して詳細に説明する。

一方、本明細書において、「連結」という用語は、機械的または他の種類の構成要素の間の直接的または間接的な（すなわち、別個の構成要素を介在させた）連結を総称するものと理解されなければならない。

（本発明の好ましい実施形態）
図１は、本発明の一実施形態にかかる最小侵襲手術器具の全体的な様子を示す図である。

図１を参照して説明する。最小侵襲手術器具は、シャフト１００と、シャフト１００の一端側に連結され、手術道具（図示せず）を用いるか、自ら手術道具として機能して手術を行うことが可能なエンドエフェクタ２００と、シャフト１００とエンドエフェクタ２００とを連結させ、エンドエフェクタ２００に関節機能を付与する関節部３００と、シャフト１００の他端に連結され、使用者がつかんで操作可能なハンドル部４００とを含むことができる。

まず、シャフト１００は、上記の複数の韓国特許出願により紹介された最小侵襲手術器具のシャフトと同様に、その内部に中空を含んで少なくとも１つのワイヤやトルク伝達部材を支持、伝達することができる（このようなトルク伝達部材は、主にエンドエフェクタ２００のローリング運動のためのものであるが、場合によっては、シャフト１００自体がトルク伝達部材として機能することもできる）。このようなシャフト１００は、必要によって、少なくとも１つの分節を含むことができる。また、シャフト１００は、その少なくとも一部において曲部を含むこともできる。

次に、エンドエフェクタ２００は、上記の複数の韓国特許出願により紹介された最小侵襲手術器具のエンドエフェクタと同様に、ハンドル部４００からシャフト１００を経て、関節部３００やそれに伝達される少なくとも１つのワイヤやトルク伝達部材の作用によって関節運動、ローリング運動、開閉運動などを行うことができる。このようなエンドエフェクタ２００の末端は、クランプ、グラスパー、はさみ、ステープラ、持針器、フック型電極などの形態で作業道具化されていてよい。

次に、関節部３００は、上記の複数の韓国特許出願により紹介された最小侵襲手術器具の関節部と同様に、少なくとも１つのワイヤやトルク伝達部材と共に作用してエンドエフェクタ２００が関節運動、ローリング運動などを行うようにすることができる。

最後に、ハンドル部４００は、上記の複数の韓国特許出願により紹介された最小侵襲手術器具のハンドル部と同様に、使用者の操作によってエンドエフェクタ２００の関節運動、ローリング運動、開閉運動などを制御することができる。このような制御のために、ハンドル部４００には、少なくとも１つのワイヤやトルク伝達部材が連結されていてよい。

図２は、図１に示された最小侵襲手術器具の関節部３００に関する部分拡大図である。
図２を参照して説明する。関節部３００は、例えば、３つの球状部品３１０、３１２、３１４と、４つの関節リンク３２０、３２２、３２４、３２６とを含むことができる。図示のように、関節リンク３２０、３２２、３２４、３２６のうち、順次に配置された２つは、その間に球状部品３１０、３１２、３１４のうちの該当する１つを収容しながら互いに連結できる。関節リンク３２０、３２２、３２４、３２６のうちの２つと、球状部品３１０、３１２、３１４のうちの１つとによって形成される各関節は、後述のような原理によってエンドエフェクタ２００のピッチ方向およびヨー方向動作のための関節（ＰＹまたはＹＰ）になるとよい。したがって、関節部３００は、ＰＹ−ＰＹ−ＰＹの関節構造やＹＰ−ＹＰ−ＹＰの関節構造を有することができる（このような関節構造と類似の関節構造の特徴（特に、長所）に関しては、韓国特許出願第２０１１−３１９２号を参照することができる）。

そして、関節リンク３２０、３２２、３２４、３２６のそれぞれは、韓国特許出願第２０１１−３１９２号により紹介された関節リンクや連結部と同様に、ピッチワイヤ（図示せず）および／またはヨーワイヤ（図示せず）のための貫通経路（例えば、貫通孔）やこれと類似の役割を果たす結束部位を提供するため、エンドエフェクタ２００は、関節部３００におけるワイヤの作用によって関節運動を行うことができる。

図３ないし図５は、図１に示された最小侵襲手術器具の関節部３００が他の状態（すなわち、多様な方向に関節運動を行った状態）にある場合に関する部分拡大図である。これらを参照することにより、球状部品３１０、３１２、３１４と、関節リンク３２０、３２２、３２４、３２６との連結状態に関してより詳細になる。

図６は、本発明の一実施形態にかかる最小侵襲手術器具のエンドエフェクタ２００、関節部３００などの構成要素に関する斜視図である。そして、図７は、図６に示された最小侵襲手術器具の構成要素に関する分解斜視図である。

図６を参照して説明する。前述のように、エンドエフェクタ２００と関節部３００とは互いに連結されていてよいが、このような関節部３００の所定の部分（好ましくは、長手方向の中心軸部分）を介してトルク伝達部材５００や開閉ワイヤ６００がエンドエフェクタ２００側に支持、伝達できる。また、開閉ワイヤ６００は、トルク伝達部材５００の内部の中空や通路を介して支持、伝達できる。このような伝達部材５００や開閉ワイヤ６００の基本的な構成や作用は大体前述の通りである。一方、シャフト１００、関節部３００などのように曲がっているか、曲がり得る構成要素内で支持、伝達できるトルク伝達部材５００の多様な種類に関しては、特に、韓国特許出願第２０１１−２９７７１号を参照することができる。

図７を参照して詳細に説明する。
まず、エンドエフェクタ２００は、作業端部２１０と、作業端部連結部２２０と、Ｘ字状リンク２３０とを含むことができる。このようなエンドエフェクタ２００の構成およびその作動原理は、上記の複数の韓国特許出願により紹介されたエンドエフェクタの構成およびその作動原理と類似し得る。

そして、関節部３００は、前述のように、球状部品３１０、３１２、３１４と、関節リンク３２０、３２２、３２４、３２６とを含むことができる。
球状部品３１０、３１２、３１４のそれぞれは、好ましくは、その中心軸部分で、トルク伝達部材５００や開閉ワイヤ６００のための通路を提供することができる。また、球状部品３１０、３１２、３１４のそれぞれは、そのハンドル部４００側の半球においては、当該関節リンクのピッチ方向動作およびヨー方向動作のうちの１つのみを許容するための、少なくとも１つの（好ましくは、一対の）スロットを含み、そのエンドエフェクタ２００側の半球においては、当該関節リンクの他の１つの動作のみを許容するための、少なくとも１つの（好ましくは、一対の）スロットを含むことができる。

次に、関節リンク３２０、３２２、３２４、３２６の構成に関して、関節リンク３２６の場合を例として説明する。関節リンク３２６は、２つの収容部材３２６’、３２６’’’と、環３２６’’と、４つの支持付属品３２８とを含んで構成できる。収容部材３２６’、３２６’’’は、球状部品３１４を収容するための空間を提供可能な環形状、皿形状などの部材であって、その周縁部分で球状部品３１４の隣接スロットの位置に対応する箇所に２つのスロットを有し、これらの方向と直交する方向の箇所に他の２つのスロットをさらに有することができる。収容部材３２６’、３２６’’’のスロットごとに各支持付属品３２８を嵌め込み、これらの周囲に環３２６’’（好ましくは、支持付属品３２８を適切に締め付けることができる）を嵌めることにより、収容部材３２６’、３２６’’’を互いに結合させる一方、各支持付属品３２８が収容部材３２６’、３２６’’’に固定されるようにすることができる。

４つの支持付属品３２８のうち、２つ（すなわち、ピッチ方向に配置された２つ）は、球状部品３１４のスロットにやや緩く嵌め込まれ（この構成は、後述のような球状部品３１４のピッチ方向動作を実質的にガイディングするためのものである）、残りの２つは、球状部品３１４を直接支持して固定するため（この構成は、球状部品３１４のヨー方向動作を防止するためのものである）、当該支持付属品３２８は、隣接関節リンク３２４がピッチワイヤによって引っ張られる場合には、それが球状部品３１４と共にピッチ方向にのみ動作するように許容し、隣接関節リンク３２４がヨーワイヤによって引っ張られる場合には、それが球状部品３１４から独立してヨー方向にのみ動作するように許容することができる。

残りの関節リンク３２０、３２２、３２４のそれぞれは、前述した関節リンク３２６と同様に構成できる。ただし、前述した各関節リンクの４つの支持付属品のそれぞれは、それに隣接した球状部品のスロットのない部分を支持して固定し、前記球状部品の当該方向への動きを防止可能な程度の長さおよび形状を有することが好適であり得る。そして、残りの球状部品３１０、３１２のそれぞれも、ヨー方向のスロットがハンドル部４００側を向き、ピッチ方向のスロットがエンドエフェクタ２００側を向くように配置される点を除いては、球状部品３１４と実質的に同様に構成されるか、完全に同一に構成できる。そのため、当業者は、単に関節部３００における球状部品３１０、３１２、３１４の配置のみを決定することにより、前述のような関節部３００のＰＹ−ＰＹ−ＰＹの関節構造やＹＰ−ＹＰ−ＹＰの関節構造を実現することができる。一方、関節部３００の関節構造がその球状部品などの数を増加させることによってより拡張されてもよいことはもちろんである。必要によって、関節部３００の関節構造の縮小が可能であることももちろんである。

また、関節部３００は、開閉ワイヤ固定部３３０と、開閉ワイヤキャップ３３２と、ローリング連結部３４０と、ホルダ３４２と、固定具３４４とをさらに含むことができる（観点によっては、これらの一部がエンドエフェクタ２００に含まれると見てもよいが、ここでは、便宜上、これらすべてを関節部３００の構成要素と見なすこととする）。

開閉ワイヤ６００は、トルク伝達部材５００から外れて延びた状態で、その一端が開閉ワイヤキャップ３３２を介在させて開閉ワイヤ固定部３３０に固定できる。したがって、開閉ワイヤ６００が引っ張られると、開閉ワイヤ固定部３３０が、それに連結されているＸ字状リンク２３０に対して作用して作業端部２１０を閉鎖させることができる（もちろん、エンドエフェクタ２００の構成をやや変更することにより、開閉ワイヤ６００が引っ張られると、エンドエフェクタ２００が開放されるようにしてもよい）。

そして、ローリング連結部３４０は、トルク伝達部材５００に接続され、トルク伝達部材５００がローリング運動を行うに伴って回転可能になる。このような回転は、図８に示されるように、ホルダ３４２によってローリング連結部３４０と結合可能な作業端部連結部２２０の回転、そしてひいては、これに連結されている作業端部２１０の回転（すなわち、エンドエフェクタ２００のローリング運動）を生じさせることができる（図８は、図７に示された最小侵襲手術器具の複数の構成要素の間の連結関係をより詳細に示すための断面図である）。ホルダ３４２による前記結合を容易に固めるか解除するために、必要によって、作業端部連結部２２０とホルダ３４２との継ぎ目部分に嵌合可能な固定具３４４がさらに使用できる。

以上、本発明が具体的な構成要素などのような特定の事項と限定された実施形態および図面によって説明されたが、これは、本発明のより全般的な理解のために提供されたものであって、本発明が上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正および変更を図ることができる。

したがって、本発明の思想は、上記説明された実施形態に限って定められてはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等またはこれから等価的に変更されたすべての範囲は本発明の思想の範疇に属する。

本発明の活用例によれば、当業者は、必要によって、最小侵襲手術器具のワイヤやトルク伝達部材を手術用ロボットなどのような他のモータ基盤システム（図示せず）の電気モータなどによって動作可能にするために、ハンドル部などの形態などを一部変更することができる。

１００：シャフト、２００：エンドエフェクタ、３００：関節部、４００：ハンドル部

Claims (10)

1. 最小侵襲手術器具であって、
   シャフトと、
   前記シャフトの一端に連結される関節部と、
   前記関節部に連結され、これによって関節運動を行うことが可能なエンドエフェクタとを含み、
   前記関節部は、
   複数の球状部品と、
   複数の関節リンクとを含み、
   前記複数の関節リンクのうちの少なくとも一部は、それによって収容される球状部品に形成されているスロットの形状に応じてピッチ方向やヨー方向に動作し、前記エンドエフェクタをピッチ方向やヨー方向に動作させることができることを特徴とする、最小侵襲手術器具。
2. 前記複数の球状部品のうちの少なくとも一部は、その一方の半球にピッチ方向に形成されているスロットを含むことを特徴とする、請求項１に記載の最小侵襲手術器具。
3. 前記複数の球状部品のうちの少なくとも一部は、その一方の半球にヨー方向に形成されているスロットを含むことを特徴とする、請求項１に記載の最小侵襲手術器具。
4. 前記複数の球状部品のうちの少なくとも一部は、その一方の半球にピッチ方向に形成されているスロットを含み、その反対側の半球にヨー方向に形成されているスロットをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の最小侵襲手術器具。
5. 前記複数の球状部品のそれぞれは、その中心軸部分に前記エンドエフェクタのローリング運動のためのトルク伝達部材や、前記エンドエフェクタの開閉運動のための開閉ワイヤのための通路を含むことを特徴とする、請求項１に記載の最小侵襲手術器具。
6. 前記複数の関節リンクのうちの少なくとも一部は、支持付属品を含むことを特徴とする、請求項１に記載の最小侵襲手術器具。
7. 前記支持付属品は、その隣接球状部品の動きをガイディングまたは防止することを特徴とする、請求項６に記載の最小侵襲手術器具。
8. 前記支持付属品は、それを含む関節リンクの周縁部分に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の最小侵襲手術器具。
9. 前記支持付属品は、前記関節リンクに対して環によって締め付けられて固定されることを特徴とする、請求項８に記載の最小侵襲手術器具。
10. 前記関節リンクは、一対の収容部材をさらに含み、
    前記一対の収容部材は、前記環によって互いに結合されることを特徴とする、請求項９に記載の最小侵襲手術器具。

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