JP2017503591A - ジョイスティックを有する操舵可能な外科装置と方法 - Google Patents

Abstract

本開示の一つの典型的側面に係る外科装置は、とりわけ、当該外科装置の遠位端における治具と、ボールを含むジョイスティックとを含む。ジョイスティックの動きは、治具の動きをもたらす。外科装置さらに、ジョイスティックのボールを受容するソケットを含むハウジングを含む。

Description

関節鏡処置のような外科処置中において、剛性の外科器具を介してはアクセス不可能な解剖学的組織へのアクセスを許容するべく、操舵可能な外科装置が使用される。

このような装置の一つは、Ａｒｔｈｒｅｘ社のＮａｖ−Ｘ（登録商標）である。Ｎａｖ−Ｘ（登録商標）は例えば、可動ハンドピースと、当該ハンドピースから延びる剛性シャフトと、当該装置の遠位端において治具を支持する関節端とを含む。外科医は使用中、ハンドピースを動かすことによって、かつ、自分の手又は患者の軟組織を支点として、治具を位置決めする。

国際公開第２０１３／１１６６９２（Ａ１）号 米国特許出願公開第２００７／２２５５６２（Ａ１）号明細書 米国特許出願公開第２０１２／１５０１５５（Ａ１）号明細書

本開示の一つの典型的側面に係る外科装置は、とりわけ、当該外科装置の遠位端における治具と、ボールを含むジョイスティックとを含む。ジョイスティックの動きは、治具の動きをもたらす。外科装置さらに、ジョイスティックのボールを受容するソケットを含むハウジングを含む。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、外科装置は支点アセンブリを含む。支点アセンブリは、ジョイスティックの第１方向の動きが、治具の第１方向の動きをもたらすように構成される。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、支点アセンブリは、当該外科装置のハウジング内の内部キャビティの中に中間部材を含む。中間部材は、ジョイスティックに動作可能に接続される。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、中間部材は、ボール継手を介してジョイスティックに動作可能に接続される。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、少なくとも一つの接続ワイヤが中間部材に固定される。少なくとも一つの接続ワイヤは、中間部材の動きからの機械的な力を治具へと伝達するべく構成される。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、中間部材は半球状ディスク部分を含む。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、外科装置はさらに、ハウジングに接続されたシャフトを含む。シャフトは、剛性部分及び関節部分を有する。治具は、関節部分に接続され、少なくとも一つの接続ワイヤがシャフトを通って当該関節部分へと延びる。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、支点アセンブリは、固定ボールに対して可動なカップ部分を含む。固定ボールはハウジングに剛性接続される。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、固定ボールは複数の通路を含み、少なくとも一つの接続ワイヤは、当該固定ボールにおいて当該通路を通って延びる。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、ジョイスティックは、ニュートラル軸に対して枢動し、２次元入力を許容するべく構成される。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、ジョイスティックは、前方向及び後ろ方向の一方に可動であるのと同時に、左方向及び右方向の一方にも動く。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、ジョイスティックは、当該ジョイスティックのボールに、スティックを介して接続された入力面を含む。スティック及び入力面は、ハウジング内のオリフィスを通るように突出する。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、外科装置は、治具に電力を供給するべく制御ユニットに電気的に接続される。

上記外科装置のさらなる非制限的実施形態において、外科装置は、ジョイスティックをニュートラル位置へと付勢するべく構成された弾性部材を含む。

本開示の一つの典型的側面に係る方法は、とりわけ、外科装置の治具の位置を、ジョイスティックを動かすことによって調整することを含む。

上記方法のさらなる非制限的実施形態において、ジョイスティックがニュートラル軸から離れるように後ろ方向に動くことが、治具の下方向の動きをもたらす。

上記方法のさらなる非制限的実施形態において、ジョイスティックが後ろ方向へと後ろ向きに動くことが、ボール継手がジョイスティック及び中間部材間を上方に動くことをもたらす。

上記方法のさらなる非制限的実施形態において、ボール継手の上方の動きが、中間部材の前方回転をもたらす。

上記方法のさらなる非制限的実施形態において、カップ部分の前方回転が、機械的な力が治具へと伝達されることをもたらす。

上記方法のさらなる非制限的実施形態において、治具の位置が、ジョイスティックを前方向及び後ろ方向の一方に動かすのと同時に、当該ジョイスティックを左方向及び右方向の一方に動かすことによって調整される。

上記段落、特許請求の範囲、又は以下の説明及び図面の実施形態、例及び代替は、様々な側面又は個々の特徴のいずれかを含めて、独立して又は任意の組み合わせで受け取ることができる。一実施形態に関連して説明される特徴は、かかる特徴と両立する限り、すべての実施形態に適用可能である。

図面は以下のように簡単に説明することができる。

外科装置及び制御システムの一例を示す。 図１の外科装置の、図１の２−２線から見た断面図であり、ニュートラルの、すなわち中心の位置にあるジョイスティックを例示する。 図１の外科装置の他の断面図であり、ジョイスティックの動きの一例を示す。 外科装置の他例の断面図である。 図４の外科装置の他の断面図である。 図４の外科装置のさらなる断面図である。

図１は、外科装置１２を含むシステム１０を例示する。この例において、外科装置１２は、制御ユニット１４に電気的に接続される。制御ユニット１４は、外科装置１２の動作を調整する。理解すべきことだが、制御ユニット１４は、プロセッサ、メモリ及びストレージのような、制御ユニットに設けられるべく一般に知られている特徴を含む。

この例において、制御ユニット１４は、導電ワイヤ１６を介して外科装置１２に電力を供給するべく構成される。導電ワイヤ１６は、外科装置１２内のモータに接続され、又は外科装置１２内を外科装置１２の遠位端に設けられた治具１８へと引き回される。治具１８の一例は、切除装置である。

電力を必要としない他の治具も本開示の範囲内となる。これらの例において、制御ユニット１４は、外科装置１２の動作にとって必要でなくてもよい。電力を必要としない治具の例は、あご状挟み具のような締め付け装置を含む。例示しないが、接続ワイヤは、当該あご状挟み具を外科医が操作できるように、可動指輪（すなわち引き金）から治具１８へと引き回されてよい。

外科装置１２の例は、ハンドグリップ部分２２及びジョイスティック支持部分２４を与えるハウジング２０を含む。シャフト２６が、ジョイスティック支持部分２４から突出し、ジョイスティック支持部分２４及び治具１８間に延びる。この例において、シャフトは、ハウジング２０に近接する剛性部分２８と、剛性部分２８の遠位端の関節部分３０とを含む。以下に述べるように、関節部分３０は、治具１８を支持し、剛性部分２８に対して可動である。

ジョイスティック３２は、ハウジング２０により支持され、ユーザ（例えば外科医）による操作を目的として少なくとも部分的にハウジング２０から突出する。ジョイスティック３２は、入力面３４、スティック３６及びボール３８を含む。ジョイスティック３２の詳細は、図１の２−２線から見た断面図である図２に例示される。

図２を参照すると、ハウジング２０は、ジョイスティック３２のボール３８を受容するソケット４０を含む。ボール３８及びソケット４０は、ジョイスティック３２の２次元の動きを許容する（以下に詳述される）第１ボール継手４１を与える。入力面３４及びスティック３６は、ハウジング２０のオリフィス４２を通って突出する。ジョイスティック３２の動きは、ハウジング２０の、オリフィス４２の周縁を与える部分によって規制される。

図２において、ジョイスティック３２は、スティック３６がニュートラル軸Ａ_１に沿って延びるニュートラルの、すなわち中心の位置にあるように例示される。いくつかの例において、ジョイスティック３２は、ばね又は他の弾性部材によってニュートラル軸Ａ_１に向けて付勢される。ジョイスティック３２は可動であり、ニュートラル軸Ａ_１に対して枢動するべく構成される。具体的には、ジョイスティック３２は、この例において、２次元入力を許容する。すなわち、ジョイスティック３２は軸Ａ_１から、Ｄ_１に例示される前方向及び後ろ方向に、Ｄ_２に例示される左方向及び右方向に、並びに方向Ｄ_１及びＤ_２の組み合わせで、外れるように枢動することができる。すなわち、ジョイスティックは、前方向及び後ろ方向Ｄ_１の一方に可動であるのと同時に、左方向及び右方向Ｄ_２の一方に動く。以下に詳述されるように、ジョイスティック３２の動き、治具１８の対応する動きをもたらす。

ハウジング２０はさらに、支点アセンブリ４６を取り囲む内部キャビティ４４を含む。この例において、ジョイスティックのボール３８は、ボール３８及び内部キャビティ４４間のオリフィス５０を通ってボール３８から延びる突起４８を含む。突起４８は、終端にボール５２を含む。ボール５２は、この例においてソケット５４に受容される。ボール５２及びソケット５４は、ボール３８及び中間部材５８間に第２ボール継手５６を与える。

中間部材５８は、内部キャビティ４４の中を動くように構成される。この例において、中間部材５８は、内部キャビティ４４の中にディスク５９を含む。中間部材５８はソケット５４の反対側に、固定ボール６２を覆うように設けられたカップ部分６０を含む。固定ボール６２は、ハウジング２０に剛性接続されている。カップ部分６０及び固定ボール６２が第３ボール継手６３を与える。カップ部分６０は複数のオリフィス６４、６６を含み、固定ボール６２は、接続ワイヤ７２、７４を中間部材５８から関節部分３０へと、シャフト２６（接続ワイヤ７２、７４を引き回すための孔を含む）を介して引き回すための通路６８、７０を含む。この例において、ボール継手６３は、ジョイスティック３２からの入力と接続ワイヤ７２、７４との間の支点として、すなわち枢動点として作用する。

接続ワイヤ７２、７４はそれぞれ、一端がディスク５９に固定されて他端が関節部分３０に固定された単一の個別のワイヤによって与えられる。代替的に、接続ワイヤ７２、７４は、カップ部分６０に接続してもよい。ワイヤ７２、７４は、長さ方向において相対的に剛性であるが、曲がるように構成される。このようにして接続ワイヤ７２、７４は、ディスク５９からの機械的な力を関節部分３０へと伝達するように構成される。これにより、治具１８の動きがもたらされる。代替的に、接続ワイヤ７２、７４は、治具１８に直接接続することもできる。図２には（図２が断面図であるがゆえに）接続ワイヤ７２、７４が２つのみ例示されるが、図示の例が４つの接続ワイヤを含むことを理解されたい。ただし、本開示は、異なる数の接続ワイヤを含む装置に拡張される。

代替的に、接続ワイヤ７２、７４は、オリフィス６４、６６にわたってループを形成する単一片のワイヤによって与えられてもよい。この例において、ワイヤは依然として、オリフィス６４、６６に隣接するカップ部分に固定される。ワイヤの両端が、ディスク５９の動きが治具１８へと伝達されるように関節部分３０に固定される。

図３は、ジョイスティック３２の動きの一例を示す。図３において、ジョイスティック３２は、第２軸Ａ_２まわりに画定された第２位置まで、ニュートラル軸Ａ_１から外れるように後ろ方向Ｄ_３に動かされている。ジョイスティック３２が後ろ向きに動くことにより、ボール継手５６は方向Ｄ_４へと図３において上方に動く。ボール継手５６が方向Ｄ_４へと動くことにより、方向Ｄ_５のディスク５９の前方回転が生じる。このディスク５９の回転が下側接続ワイヤ７４を引っ張り（図３内の用語「ＰＵＬＬ」を参照）、かつ、上側接続ワイヤ７２を押し出す（図３内の用語「ＰＵＳＨ」を参照）。接続ワイヤ７２、７４は、関節部分３０を、初期のニュートラル位置Ｐ_１から第２位置Ｐ_２まで、実質的に下方向Ｄ_６へと曲げる。

再びであるが、図３に例示されるように、ジョイスティック３２が後ろ方向Ｄ_３に動くことにより、治具１８の下方向Ｄ_６の動きがもたらされる。例示されてはいないが、ジョイスティック３２の（ユーザの視点に対する）前方向の動きが治具１８の上方向の動きをもたらし、ジョイスティック３２の左方向の動きが治具１８の左方向の動きをもたらし、以下同様となる。換言すれば、ジョイスティックが動く方向が、治具１８の動く方向に直接的に対応する。このようにして本開示は、患者の軟組織又は操作者の（例えば外科医の）手のような外部支点を必要とすることなく、治具１８の直感的な操舵を与える。

特定の支点アセンブリ４６が例示されているが、他の種類の支点もここでは使用し得ることも理解すべきである。例えば、この例において支点アセンブリ４６は、複数のボール継手を含む。他の種類の継手も本開示の範囲内にある。

図４〜６は、本開示に係る外科装置の他例１１２を例示する。そうでないことが記載又は図示されない範囲において、図４〜６の実施形態は、図１〜３の実施形態に対応し、同じ部材は、最初に「１」を付した参照番号を有する。

図４を参照すると、外科装置１１２は、ジョイスティック１３２のボール１５２に接続された支点アセンブリ１４６を含む。支点アセンブリ１４６は、機能面で支点アセンブリ４６に類似する。しかしながら、ディスク５９及びカップ部分６０を含む中間部分の代わりに、支点アセンブリ１４６の中間部分は、半球状ディスク部分１７６によって与えられる。半球状ディスク部分１７６は、ハウジング１２０に剛性的に取り付けられた固定ソケット部材１７８の中を可動である。半球状ディスク部分１７６及び固定ソケット部材１７８は一緒になって、ボール継手６３に類似した動きを与えるボール継手１８０を与える。

上述のように、ジョイスティックは、ばね又は他の弾性部材によってニュートラル軸へと付勢される。弾性部材１８２の一例が外科装置１１２に設けられる。恐らくは図６に最もよく見えるように、弾性部材１８２は、ボール１３８を囲むソケットに固定されるソケット取り付け部分１８４、及びボール係合部分１８６を含む。ボール係合部分１８６は、ボール１３８における溝１８８に受容される。この例においてボール係合部分１８６は、溝１８８の中にぴったりと嵌まるサイズとされる。ボール１３８がニュートラル位置から離れるように動くにつれて、弾性部材１８２は、ジョイスティック１３２をニュートラル位置へと付勢するように構成される。弾性部材１８２は、ゴムのような任意の種類の弾性材料から作られてよい。

図４〜６においては示されないが、外科装置１１２は、図１〜３の例のものと同様の接続ワイヤを。半球状ディスク部分１７６及び治具間に含む。この例において半球状ディスク部分１７６は、接続ワイヤのための４つの取り付け箇所１９０を含む。先の実施形態のときのような接続ワイヤが、シャフト１２６を通るように引き回されて治具の位置を調整する。

さらに、図５に見えるように、外科装置１１２は、半球状ディスク部分１７６及びシャフト１２６間にケーブル拡張器１９２を含む。複数の接続ワイヤがケーブル拡張器１９２の外径１９４まわりに引き回され、当該接続ワイヤは、半球状ディスク部分１７６におけるよりもさらに互いから離間される。

ケーブル拡張器１９２の外径１９４まわりに接続ワイヤを引き回すことは、ジョイスティック１３２の動きを治具において誇張できる利点を有する。一つの例において、ケーブル拡張器１９２は、複数の接続ワイヤを、半球状ディスク部分１７６における間隔に対して３倍だけ分離させる。すなわち、複数の接続ワイヤは、ケーブル拡張器１９２においてさらに３倍離間される。この例において、ジョイスティック１３２が３０°動くことにより、治具は９０°動く。この特徴により、ユーザ（例えば外科医）が治具の位置を調整するのに必要な努力の量が低減される。

上述のように、治具１８は、電動治具であり得る。治具に電力を供給するべく、外科装置のコンポーネントは、制御ユニット１４のような電源から治具へと電導ワイヤを引き回すための導管として作用するオリフィスを含む。

図５を参照すると、外科装置１１２は、電導ワイヤＷのための導管の一例を与える。この例において、ワイヤＷは、ハンドグリップ部分１２２においてハウジング１２０の中に入り、弾性部材１８２においてオリフィス１９６を通るように配向される。ワイヤＷはその後、ボール１３８の中の溝１８８を貫通し、ボール１３８の突起１４８における他のオリフィス１９８を貫通する。次に、ワイヤＷは、半球状ディスク部分１７６及びケーブル拡張器１９２それぞれにおいてオリフィス２００及び２０２を貫通する。最後に、ワイヤＷはシャフト１２６を貫通して治具へと至る。この配列により、ワイヤＷと、外科装置１１２の（ボール１３８及び半球状ディスク部分１７６のような）可動コンポーネントとの干渉が防止される。再びであるが、これは、一つのみのワイヤ引き回し配列である。他の種類の配列も本開示の範囲内にある。

理解すべきことだが、「前」、「後ろ」、「右」、「左」、「遠位」及び「近位」のような用語は、説明を目的としてここに使用されており、限定とみなすべきではない。「一般に」、「実質的に」及び「約」のような用語は、境界線のない用語となることを意図するわけではなく、当業者が当該用語を解釈する態様に整合するように解釈すべきである。

異なる例も、例示される複数の特定のコンポーネントを含むが、本開示の実施形態は、これらの特定の組み合わせに限られない。当該例の一例からのコンポーネント又は特徴のいくつかを、当該例の他例からの特徴又はコンポーネントと組み合わせて使用することもできる。

当業者であれば、上述の実施形態が典型的かつ非制限的であることがわかる。すなわち、本開示の修正も特許請求の範囲内となる。したがって、以下の特許請求の範囲を精査してその真の範囲及び内容を決定するべきである。

Claims (20)

1. 外科装置であって、
   前記外科装置の遠位端にある治具と、
   ボールを含むジョイスティックと、
   前記ジョイスティックのボールを受容するソケットを含むハウジングと
   を含み、
   前記ジョイスティックの動きが前記治具の動きをもたらす外科装置。
2. 前記ジョイスティックの第１方向の動きが前記治具の前記第１方向の動きをもたらすように配列された支点アセンブリをさらに含む請求項１に記載の外科装置。
3. 前記支点アセンブリは、前記外科装置のハウジング内の内部キャビティの中に中間部材を含み、
   前記中間部材は前記ジョイスティックに動作可能に接続される請求項２に記載の外科装置。
4. 前記中間部材は、ボール継手を介して前記ジョイスティックに動作可能に接続される請求項３に記載の外科装置。
5. 少なくとも一つの接続ワイヤが前記中間部材に固定され、
   前記少なくとも一つの接続ワイヤは、前記中間部材の動きからの機械的な力を前記治具へと伝達するように構成される請求項３に記載の外科装置。
6. 前記中間部材は半球状ディスク部分を含む請求項５に記載の外科装置。
7. 前記ハウジングに接続されたシャフトをさらに含み、
   前記シャフトは剛性部分及び関節部分を含み、
   前記治具が前記関節部分に接続され、
   前記少なくとも一つの接続ワイヤは、前記シャフトを通って前記関節部分へと延びる請求項５に記載の外科装置。
8. 前記支点アセンブリは、前記ハウジングに剛性接続された固定ボールに対して可動なカップ部分を含む請求項５に記載の外科装置。
9. 前記固定ボールは複数の通路を含み、
   前記少なくとも一つの接続ワイヤが前記固定ボールにおける前記通路を通って延びる請求項８に記載の外科装置。
10. 前記ジョイスティックは、２次元入力を許容するようにニュートラル軸に対して枢動するべく構成される請求項１に記載の外科装置。
11. 前記ジョイスティックは、前方向及び後ろ方向の一方に可動であるのと同時に、左方向及び右方向の一方にも動く請求項１０に記載の外科装置。
12. 前記ジョイスティックは、前記ジョイスティックの前記ボールにスティックを介して接続された入力面を含み、
    前記スティック及び入力面は、前記ハウジングにおけるオリフィスを通って突出する請求項１に記載の外科装置。
13. 前記外科装置は、前記治具に電力を供給するべく制御ユニットに電気的に接続される請求項１に記載の外科装置。
14. 前記ジョイスティックをニュートラル位置へと付勢するべく構成された弾性部材をさらに含む請求項１に記載の外科装置。
15. 方法であって、
    ジョイスティックを動かすことによって外科装置の治具の位置を調整することを含む方法。
16. 前記ジョイスティックがニュートラル軸から離れるように後ろ方向に動くことが、前記治具の下方向の動きをもたらす請求項１５に記載の方法。
17. 前記ジョイスティックの後ろ向きの動きが、前記ジョイスティック及び中間部材間のボール継手の上方の動きをもたらす請求項１６に記載の方法。
18. 前記ボール継手の上方の動きが、前記中間部材の前方回転をもたらす請求項１７に記載の方法。
19. 前記中間部材の前回転によって機械的な力が前記治具に伝達される請求項１８に記載の方法。
20. 前記ジョイスティックを前方向及び後ろ方向の一方に動かすのと同時に前記ジョイスティックを左方向及び右方向の一方に動かすことによって前記治具の位置が調整される請求項１５に記載の方法。
    

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