JP2019520109A - 自動的に増し締めされることができる外科用保持アーム - Google Patents

Abstract

本発明は、外科処置中に、組織を安定化するためまたは器官を配置するためまたは外科器具および外科デバイスを配置しかつ保持するための外科用デバイス（１）であって、前記外科用デバイス（１）は、本体（２）、および特に前記本体（２）に固定されるまたは固定されることができ、異なる位置および／または異なる場所に至らしめられることができ、かつ締め付け機構によって望ましい位置にロックされることができるフレキシブルアーム（３）、特に多関節アームを備え、前記締め付け機構は、自動式におよび／またはエネルギー源によって締め付けおよび／または解放されることができ、前記フレキシブルアーム（３）のロック状態では、前記締め付け機構は、増し締め余裕量（ΔＲ）、特に、増し締め余裕量移動（ΔＲ）を有し、前記フレキシブルアーム（３）は、特に、前記エネルギー源からエネルギーを導入することによってまたは自動式に前記フレキシブルアーム（３）のロック状態を維持するために、前記増し締め余裕量（ΔＲ）を利用することによって、自動的に増し締めされることができる。本発明は、さらに、外科用作業アームのための増し締め機構に関する。

Description

本発明は、外科処置中に、組織を安定化するためまたは器官を配置するためまたは外科用器具およびデバイスを配置および保持するための外科用デバイスであって、当該デバイスは、本体と、特に前記本体に固定されるかまたは固定されることができ、異なる位置および／または異なる場所に至らしめることができ、かつ締め付け機構によって望ましい配置にロックされることができるフレキシブルアーム、特に多関節アームを備え、前記締め付け機構は、自動方式でおよび／またはエネルギー源によって締め付けおよび／または解放される。加えて、本発明は、外科用作業アームのための増し締め機構に関する。

今日、多くの外科手術では、特定の外科用デバイスまたは器具を保持、移動または制御できる電動式可動保持アームを使用している。たとえば、そのような可動保持アームは、圧縮空気によってロック状態から移動状態に移行されることができ、かつスプリング力によってクランプされるまたはロックされることができるが、前記圧縮空気は、電気回路および電気作動要素によって制御されることができる。そのような電動式可動保持アームは、たとえば、独国特許出願公開第１０２０１３１０２６２８号明細書（特許文献１）から既知となっている。

独国特許出願公開第１０２０１３１０２６２８号明細書に係る前記保持アームは、複数の個別に移動可能な半球状リンクおよびこれらのリンクの中心に通すケーブルよりなり、前記ケーブルの遠位端は、当該アームの最後の移動可能なリンクに取付けられ、前記ケーブルの近位端は、締め付け機構によって長手方向へ移動されることができる。前記リンクは、前記アームの前記近位端で固定コンポーネントに隣接し、それによって、前記アームの前記リンクは、前記ケーブルが前記長手方向へ引き戻されるときに互いに押され合い、それによって、前記アームはロックされる。しかしながら、前記ケーブルが前記遠位端に向けて移動される場合、前記リンクが互いに自由になりかつ全体のアームが移動されることができるように前記リンク同士間に再び遊びを生じることになる。

独国特許出願公開第１０２０１３１０２６２８号明細書に係る前記多関節アームは、多くの他の一般的な保持アームと同様に、前記多関節アームが、その設計および形状によって、調整または滅菌されることができないので、使い捨てのみを意図している。したがって、前記多関節アームは、大部分が、プラスチック材料よりなり、ツーピース構造の一部として本体に取付けられる。前記可動アームの前記個別のリンクは、前記アームをロックするために必要な引張力の印加中に若干の変形と圧縮を受けることになり、それによって、前記多関節アームの全体が締め付けられた状態で少し短くなる。一方、内側の力−伝達ケーブルは、荷重下で伸びてより長くなる。その結果、前記保持アームが降伏し、弛緩し、したがって、当該保持アームのロック状態を維持できない。スプリング力によって動かされる、独国特許出願公開第１０２０１３１０２６２８号明細書の調整機構は、機械的ストップに抗して駆動されるので、前記多関節アームの節のそのような圧縮と前記ケーブルの伸長が相殺されることができない。

文献独国実用新案登録出願公開第２９５１１９００号明細書（特許文献２）から、スプリング力によって締め付けされる機械的システムを動かすためのダブル圧縮空気ピストンが知られているが、これは、類似の保持アームを表しておらず、多くの多関節アームセグメントが牽引ケーブルによって締め付けられることから、問題となる長さの変化が動作中に生じる。したがって、独国実用新案登録出願公開第２９５１１９００号明細書は、伸長と圧縮とを相殺するための増し締めを提供してはいない。

一方、技術的現状において、たとえば、スクリュー機構等の手動の締め付け機構によって締め付けるまたは増し締めするのに有効な保持アームが知られている。これらの締め付けデバイスは、適用開始時に一度、引張力および当該引張力を発生するために必要な関連する長さ補償を調整する。そのような手動の締め付けデバイスは、たとえば、米国特許第６４６４６２９号明細書（特許文献３）、米国特許第６８６６６２８号明細書（特許文献４）、米国特許第７７３６３０７号明細書（特許文献５）および米国特許第６５０６１４９号明細書（特許文献６）の文献から既知となっている。

これらの文献では、前記アーム内の牽引ケーブルを締め付け、したがって、前記多関節アームをロックするための前記引張力は、スクリュー、またはユーザによって手動で操作される他の作動要素によって印加され、それによって前記引張力は、この設定での特定の点で最初に固定される。しかしながら、そのような手動の締め付けデバイスを用いても、前記締め付け力は、前記多関節アームの前記長さの弾性的および／または可塑的な変化によってまたは前記牽引ケーブルの前記伸長によって、ある期間をかけてある程度減少し、前記多関節アームは、前記多関節アームが当初ほどしっかりとロックされなくなる。そのような多関節アームの適用期間中に、前記スクリューは、したがって、ある期間後に、またはある時間間隔で作動されなければならず、したがって、前記アームは、手動で締めされなければならない。その結果、これらの文献によれば、前記ユーザは、手動で前記スクリューを増し締めし、かつ手動で前記アームを増し締めするという選択肢を有する。

このように、技術的現状は、前記多関節アームの増し締めは、計画されていないか、労力のいる手作業でユーザによって実行さればならないかのいずれかであるという欠点を有する。したがって、現在知られている課題解決手段では、前記ユーザが介在することなく、前記多関節アームを増し締めすることはない。

独国特許出願公開第１０２０１３１０２６２８号明細書 独国実用新案登録出願公開第２９５１１９００号明細書 米国特許第６４６４６２９号明細書 米国特許第６８６６６２８号明細書 米国特許第７７３６３０７号明細書 米国特許第６５０６１４９号明細書

したがって、本発明の目的は、従来の技術から生じる欠点を回避または少なくとも軽減することである。特に、初期に設定または技術的に決定された締め付け力は、前記ユーザが介在することなく維持されるべきであり、結果として外科用多関節アームのロックが、前記ユーザが介在することなく長期間にわたって保証されるべきである。

この目的は、特に、請求項１に係る外科用デバイスによって、および請求項１０に係る増し締め機構によって達成される。有利な実施形態およびさらなる展開は、従属の請求項の一部である。

最初に、本発明は、外科処置中に、組織を安定化するためまたは器官を配置するためまたは外科用器具および外科用デバイスを配置しかつ保持するための外科用デバイスに関し、当該外科用デバイスは、本体、および特に前記本体に固定されるまたは固定されることができ、異なる位置および／または異なる場所に至らしめることができ、かつ締め付け／引っ張り機構によって望ましい位置にロックされることができるフレキシブルアーム、特に多関節アームを備え、締め付け／引っ張りおよび／または解放／弛緩は、自動式におよび／またはエネルギー源によって生じ、かつ前記フレキシブルアームのロック状態では、前記締め付け機構は、増し締め／再引っ張り余裕量、特に増し締め余裕量移動を有し、かつ前記フレキシブルアームは、前記増し締め余裕量を利用することによって、特に、前記エネルギー源からのエネルギーの導入によって、または自動式に、前記フレキシブルアームのロック状態を維持するために自動的に増し締めされることができる。

本発明によれば、特に、本体および前記本体に取付けられるまたは取付けられることができるフレキシブル多関節アームよりなる二つの部品で構成される外科用デバイスが提供される。前記多関節アームは、プラスチック材料から作られ、かつ使い捨てを意図している。前記多関節アームは、基本的に自由に動くことができ、それ自体が可動であり、かつ必要に応じて、締め付け機構を介して任意の位置または場所にロックまたはクランプまたは「凍結」されることができる。前記締め付け機構は、たとえば、スプリング力によって自動式に、または外部エネルギー源によって締め付けおよび／または解放されることができる。外部エネルギー源として、油圧源または空気圧源または電気的エネルギー源が想定される。

本システムまたは本外科用デバイスは、前記フレキシブルアームの作動点に、またはロック状態において増し締め余裕量／増し締め余裕量移動／移動余裕量があり、かつ前記フレキシブルアームが、当該フレキシブルアームのロック状態を維持するために前記増し締め余裕量を使用することによって自動的に増し締めされることができるように設計される場合、前記ユーザが介在をすることなく、初期の締め付け力が維持されることができ、かつ前記多関節アームのロックが長期間にわたって保証されることができる。これは、ユーザ、特に、医者または外科医が、常に、長い期間を経ても、前記締め付け機構の適切な締め付け力を信頼できるという利点および前記ロック状態が、ユーザ側で操作することなく維持されるといる利点を有する。これは、本発明の前記外科用デバイスを使用する外科処置や外科手術において極めて有利である。

本発明に係る前記外科用デバイスは、前記増し締め余裕量が前記フレキシブルアームの全ての可能な位置および場所で行われるように設計されなければならない。したがって、本体およびフレキシブルアームの構造および設計は、本発明に係る前記増し締め余裕量移動が全ての作動位置で与えられるように適合させなければならない。自動増し締めは、たとえば、スプリング力によって、または前記エネルギー源からエネルギーまたは力を導入することによって、独立して実行されることができる。

前記締め付け機構の前記締め付けがスプリング力によって自動式に行われ、かつ前記締め付け機構の解放が前記エネルギー源によって実行され、前記増し締め余裕量は、前記フレキシブルアームの前記ロック状態に存在するスプリング移動余裕量の形態で利用可能である場合が特に有利であることが判明している。

この例示の実施形態によれば、このように、前記フレキシブルアームまたは多関節アームは、スプリング力によって締め付けまたはロックされることができ、前記フレキシブルアームの前記緩めは、前記エネルギー源によって、特に前記スプリング引張力に抗する力の印加によって実行または達成される。したがって、この例示の実施形態における通常の状態または基本的状態は締め付け状態である。作動要素によって、ユーザが前記エネルギー源によって前記スプリング力に抗して力を印加することによって前記締め付けまたはロックされた状態を相殺することができる。この例示の実施形態は、前記ロック状態において前記エネルギー源からのエネルギーが必要とされない特別な利点を有する。これは、前記ロック状態ではエネルギー消費がないことを意味している。

前記フレキシブルアームを締め付ける前記スプリングが前記ロック状態または前記アームの初期作動点においてなおスプリング移動余裕量を有する場合、圧縮または伸長によって生じる長さの微小の変化は、前記スプリング移動余裕量を使用して前記スプリング力によって直接的にまたは間接的にまたは同時に自動的に補償される。この利点は、自動増し締めが機械的な解決手段を使用して容易に実行されることである。換言すれば、本システムは、前記フレキシブルアームの前記ロック状態において、移動および引張に関して余裕量がある、したがって、たとえば、ストップによるスプリング移動の制限がないように設計される。このように、前記締め付け機構は、自動的に、かつ長い期間を経ての長さの変化と同時に前記フレキシブルアームを増し締めすることができ、かつ伸長や圧縮による長さの漸進的変化が生じる場合であっても前記ロック状態を維持することができる。この例示の実施形態によれば、前記ロック状態を維持するために位置の監視や制御を必要としない。

他の有利な例示の実施形態は、前記フレキシブルアームの前記ロック状態において、前記締め付け機構の締め付け状態の変化、特に減少を検出し、かつ特に前記エネルギー源からのエネルギーの導入によって、前記検出結果に基づいて前記締め付け機構の自動的増し締めを制御する電気制御ユニットを備えることを特徴としている。

本発明によれば、前記締め付け機構の締め付けおよび増し締め並びに前記締め付け機構の前記解放の両方は、エネルギー／力の導入によって、または前記エネルギー源からのエネルギー／力の前記導入を制御することによって実行されることができる。換言すれば、締め付けは、締め付け方向への力の導入すなわち印加によって達成され、解放は、前記締め付け方向に抗するまたは前記締め付け方向とは反対方向への力の導入すなわち印加によって達成される。前記締め付け機構の前記締め付けおよび締め付け解放は、前記ユーザの要求で実行される。たとえば、対応する作動要素を、本発明に係る前記外科用デバイスに設けることができる。

前記締め付け機構の前記締め付け状態において、前記電気制御ユニットの力センサ等の検出デバイスは、締め付け機構の瞬間的または現在の締め付け状態を連続的に検出する。前記検出結果に基づいて、前記電気制御ユニットは、前記ユーザが介在することなく前記締め付け状態が長期間にわたって維持されることができるように前記エネルギー源からのエネルギーまたは力の導入を制御する。

有利な方法では、前記締め付け機構の前記締め付け状態の前記変化、特に、前記減少を検出する検出センサ、特に力センサを有し、かつ前記電気制御ユニットによる制御に基づいてかつ前記検出デバイスの前記測定結果に基づいて前記フレキシブルアームを自動的に増し締めする電気作動モータが設けられる。

これによれば、電気作動モータは、エネルギー源として前記本体に設けられる。この作動モータは、前記電気制御ユニットによって制御される。主に、前記電気作動モータは、前記締め付け方向へ力を印加することによって前記フレキシブルアームを締め付けまたはロックすることができ、前記締め付け方向の反対に力を印加することによって前記フレキシブルアームを緩めるまたは前記フレキシブルアームを可動にすることができる。一方、これは、対応する作動要素を用いて前記ユーザによって設定されることができる。前記アームの前記ロック状態において、前記電気作動モータと一体になるように設けられることができる前記電気制御ユニットは、たとえば、たとえば力センサを介して前記締め付け機構の前記締め付け状態の変化を検出する。エネルギーの導入は、前記検出結果に基づいて前記電気作動モータによって制御または調整される。

この好適な実施形態では、したがって、前記引張力または締め付け力は、力センサを備える電気（作動）モータによって発生される。締め付け力の変化が前記アームの前記長さの変化によって生じると、最初に設定された前記力が制御によって再び生じる。このように、前記作動モータは必要な締め付け力を維持する。

本発明によれば、前記増し締め余裕量は、特に前記エネルギー源によって前記本体内で直線的に変位されることができるストップによって形成または解放されることができる。

前記増し締め余裕量のそのような形成は、前記締め付け機構がスプリング力によって締め付けられ、かつ前記スプリング移動が、前記多関節アームの前記初期作動点またはロック状態ではストップによって最初に制限されているような種類のものであることができる。本発明の前記外科用デバイスの操作中は、特に前記締め付け状態において、前記締め付け状態は、前記電気制御ユニットの前記検出デバイスによって監視される。検出結果によれば十分な引張がなくなった場合、前記ストップは、前記エネルギー源によって前記締め付け方向へ線形に移動させることができる。次に、増し締めは、利用可能なまたはこのように解放されたスプリング移動余裕量を介して前記ストップの前記変位とともに生じる。

一方、前記増し締め余裕量の前記形成は、前記締め付け機構の締め付けが、エネルギーの空気圧、油圧または電動の導入によって実行され、使用される調整機構の移動が、たとえば、前記ストップによって制限されるようなものであってもよい。増し締めが必要であることがここで検出されると、前記ストップは、直線状に移動させることができ、したがって、望ましいまたは適切な締め付け状態は、エネルギーのさらなる導入によって回復されることができる。時間で制御される、または時間に依存する増し締めは、本発明に従って想定されることもできる。

有利な方法では、前記締め付け機構は、前記フレキシブルブルアームの複数の相互に移動可能な多関節セグメントに通す牽引ケーブルを有し、前記多関節セグメントは、前記牽引ケーブルを介して互いに対して摩擦によってクランプされ、かつ前記締め付け機構は、自動式におよび／または前記エネルギー源によって作動させることができる、前記牽引ケーブルを作動するための作動機構を有する。

本発明によれば、このように、前記外科用デバイスの前記フレキシブルアームは、遠位端が、当該フレキシブルアームの近位端に向かって複数の半球形多関節セグメントが隣接する保持要素を備え、ケーブルを前記セグメントの中間を通すように設計される。前記ケーブルは、遠位に、たとえば、前記保持要素または前記アームの前記最後の移動可能多関節セグメントに取付けられることができる。一方、前記アームの近位端では、前記多関節セグメントは、固定コンポーネントに隣接し、他方、前記ケーブルは、前記本体内で変位可能に配置される作動機構に取付けられる。ここで、前記作動機構が、前記近位方向へ前記ケーブルの近位端とともに移動されると、前記複数の多関節セグメントは、前記保持要素および前記アームの前記最後の移動可能な遠位の多関節セグメントと、前記固定コンポーネントとの間で締め付けまたはクランプされる。その結果、当該アームは、前記アームがロックされた不動状態になる。

この状態で、本発明によれば、増し締め余裕量または増し締め余裕量移動が存在しなければならない。したがって、前記設定機構は、前記初期の締め付け状態またはロック状態においてまたは前記作動点においてストップに抗して移動していてはならない。これによって、本発明に係る前記外科用デバイスの個々のコンポーネントが互いに正確に適合されなければならないことが明確になる。特に、最小の締め付け余裕量移動は、前記フレキシブルアームの全ての可能な場所および位置で提供されなければならない。本発明によれば、前記目標は、前記多関節セグメントの圧縮および前記ケーブルの伸長によって引き起こされる、最大５％、好ましくは、最大１０％の長さの変化を補償することができることである。したがって、前記ケーブル、前記個別の多関節セグメント、前記締め付け力並びに前記締め付け機構および前記本体を、この最小の増し締め余裕量移動があらゆる場合に、保証されることができるように設計することが本発明の中心の態様である。

したがって、前記作動機構が前記締め付け機構を締め付けおよび／または解放するために前記本体内で線形に移動可能であり、かつ前記増し締め余裕量が、増し締め余裕量移動時に前記締め付け方向への前記作動機構の、前記フレキシブルアームの前記ロック状態においてまだ存在する、線形変位能力によって形成されるならば有益である。また、前記作動機構が、油圧によって、空気圧によって、または電気モータによって、特に前記電気制御ユニットによって制御される前記エネルギー源によって作動されることができ、したがって、前記電気制御ユニットが、前記作動機構での流体圧および／または有効電力を制御または調整するならば有益である。

有利な例示の実施形態は、前記作動機構が、油圧エネルギーまたは空気圧エネルギーが、前記締め付け機構を締め付けよび／また解放するおよび／または増し締めするために導入されることができる少なくとも一つの、好ましくは二つのピストン室を備えるシリンダ‐ピストン機構のように設計され、前記締め付け機構が、少なくとも一つ、好ましくは、二つの圧縮スプリングまたは引張スプリングによって好ましくはもっぱら締め付けおよび増し締めされることを特徴としている。

本発明に係る好適な実施形態では、前記作動機構は、シリンダ‐ピストン機構のように設計され、かつ前記本体に設けられるシリンダの長手方向へ前後に配置される一つ、二つまたはそれを超える数のピストン室または作動室を有する。当該ピストン室は、前記ピストン室の各々にピストンが滑動自在に取り付けられ、油圧媒体または空気圧媒体が充填されることができる。好ましくは、前記二つのピストンは、共通の作動要素に接続され、それによって、一方では、前記作動要素は前記牽引ケーブルに接続される。前記ピストンは、前記好ましくはピストン室が充填されたときに、同じ時に同じ方向へ前記作動要素に力を印加する。特に二つのピストンを使用することによって、前記作動要素に働く前記力が増大されるように、より大きな効果的なピストンエリアが達成される。

この実施形態では、二つの圧縮スプリングが、前記フレキシブルアームを締め付けまたはロックするために設けられる。しかしながら、引張スプリングも想定される。前記フレキシブルアームの締め付けおよび増し締めは、専ら前記スプリングを介して行われることが好ましい。二つのスプリングの前記使用によって、たとえば、一方のスプリングの機械的な欠陥が理論的に起こり得る事例では、安全性が向上される。一方、前記アームは、専ら空気圧作動または油圧作動によって解放されることが好ましい。ダブルピストンを使用することによって、一つのピストンだけの場合に比較して、前記アームを解放するために印加する力またはエネルギーをより少なくすることが可能である。これによって、エネルギーの節約が可能になる。締め付けおよび増し締めが、専らスプリング力による機械的に単純な方法で実行されるので、前記締め付け力の複雑な制御は必要ない。前記初期の作動点に設けられる前記スプリング移動余裕量は、換言すれば、前記ケーブルの伸長または前記多関節セグメントの圧縮による長さの微小な変化の度に前記二つの圧縮スプリングによって直接的に使用され、自動増し締めは、機械的に単純な方法で長さの変化と同時に行われる。

この好適な実施形態では、前記保持アームを締め付ける引張力は、前記牽引ケーブルに接続されたピストン機構が、前記多関節アームとは反対の前記長手方向へ圧縮スプリングによって移動されるスプリング力によって発生する。このシステムが初期の長さ圧縮後に、前記圧縮スプリングによって移動される前記ピストン機構が機械的ストップに突き当たらずまだ移動または引張力余裕量を有していように設計される場合、本発明に係る前記増し締め機構は、長さのさらなる変化が発生した場合でも長期間にわたって前記多関節アームを自動的に増し締めすることができるので、前記アームの前記ロックが維持される。本発明によれば、前記ピストン機構は、一つ、二つまたはそれを超えるピストン、一つ、二つまたはそれを超えるピストン室および一つ、二つまたはそれを超える圧縮スプリングまたは引張スプリングよりなることができる。前記多関節アームは、油圧または空気圧で弛緩されるかまたは解放される。

一方、本発明によれば、前記締め付け機構の締め付けおよび増し締めは、スプリング力に加えて、前記油圧エネルギーまたは空気圧エネルギーを導入することによって、特に前記締め付け方向へ力を印加することによって行われ、かつ前記締め付け機構の弛緩は、前記油圧エネルギーまたは空気圧エネルギーを導入することによって、特に前記締め付け方向と反対に力を印加することによって専ら行われることも想定される。したがって、前記スプリング力は、締め付けおよび増し締め中に油圧エネルギーまたは空気圧エネルギーによって支持されることもでき、それによって、一方では、安全性が増すことになる。

さらに、本発明は、外科用作業アームのための増し締め機構に関し、当該増し締め機構は、本体およびフレキシブルアーム、特に多関節アームを備え、前記フレキシブルアームは、異なる位置および／または異なる場所に至らしめられることができ、前記増し締め機構は、上記のように、特に、外科用デバイスで使用するために設計され、かつ当該増し締め機構は、ロック状態にあるときの前記フレキシブルアームを自動的に増し締めし、前記フレキシブルアームのロック状態を維持する。

特に、前記フレキシブルアームのロック状態において、前記増し締め機構は、増し締め余裕量、特に、増し締め余裕量移動を提供し特に前記エネルギー源からのエネルギーの導入によって、または前記増し締め余裕量の利用によって自動式に、前記フレキシブルアームのロック状態を維持するために前記フレキシブルアームを自動的に増し締めする。

換言すれば、本発明は、外科用保持アーム／多関節アームの前記自動的増し締めに関する。特に、本発明によれば、初期に設定されたまたは技術的に決定された引張力または締め付け力は維持することができかつ外科用多関節アームは、ユーザが介在することなく長期間にわたってロックされることができる。換言すれば、本発明は、伸長および圧縮によって引き起こされる長さの変化を補償するためおよび永続的かつ自動式に前記引張力または締め付け力を維持するために前記作動点に、締め付け余裕量を有する引張力機構を含むことが好ましい。

本発明は、図面を使用して以下でより詳細に説明される。
前記多関節アームの可動状態における第一の好適な実施形態に係る本発明の外科用デバイスの長手方向断面図である。 前記多関節アームのロック状態における図１の前記第一の実施形態に係る本発明の前記外科用デバイスの長手方向断面図である。 図１および図２の前記第一の実施形態に係る本発明の前記外科用デバイスの前記締め付け機構の拡大図である。 第二の好適な実施形態に係る本発明の前記外科用デバイスの長手方向断面図である。 前記多関節アームの可動状態における第三の好適な実施形態に係る本発明の前記外科用デバイスの長手方向断面図である。

これらの図面は、本質的に概略的に過ぎず、本発明の理解のためにのみ役に立つ。同一の要素は、同じ参照記号で記される。

図１および図２は、本発明の好適な実施形態に係る外科用デバイス１を描いている。前記デバイス１は、フレキシブル多関節アーム３が取り付けられる本体または技術的ブロック２を有する。保持要素４は、前記多関節アーム３の自由遠位端に設けられる。前記技術的ブロック２は、本質的に、前記多関節アーム３を締め付けるための技術的システム全体並びに図示されない外部ブラケットに前記システム全体を固定するための固定デバイス５を含む。前記技術的ブロック２は、再使用可能な技術的モジュールを構成し、前記多関節アーム３は、前記保持要素４とともに、使い捨て用に設計された作動モジュールを構成する。前記多関節アーム３は、複数の半球形多関節アームセグメント６を備え、牽引ケーブル７が前記多関節アーム３の中心に通されている。

図１は、自由に動くことができる前記多関節アーム３を示している。この場合、前記個々の多関節アームセグメント６は、互いに対して摩擦でクランプされず、互いに対して可動である。これは、前記技術的ブロック２内の前記締め付け機構を見ると特に明白になる。前記牽引ケーブル７は、前記技術的ブロック２内のアダプター部８に取付けられ、一方、前記アダプター部８は、ピストン機構９に取付けられるかまたは螺着される。前記ピストン機構９は、図１では、二つの部品に設計され、前記アダプター部８とともに前記技術的ブロック２内に滑動自在に配置され、遠位の第一のピストンロッド部１０および近位の第二のピストンロッド部１１よりなり、前記第二のピストンロッド部１１は、前記第一のピストンロッド部１０に固定かまたは螺着される。

ディスク形状のピストン１２、１３が、第一のピストンロッド部１０および前記第二のピストンロッド部１１の近位端に設けられる。前記第一のピストンロッド部１０と同心的にまたは前記第一のピストンロッド部１０の周りに、前記第一のピストン１２によって前記近位方向に支持される二つの圧縮スプリング１４、１５が設けられる。前記遠位方向では、前記圧縮スプリング１４、１５は、前記本体１７の内部に形成される隔壁１６によって支持され、一方、前記隔壁１６は、前記本体または技術的ブロック２の固定された不動部分である。
前記ピストン１２、１３の前記それぞれの近位端方向では、ピストン室１８、１９が前記技術的ブロック２内に設けられ、前記ピストン室１８、１９は、前記第一のピストン１２が前記圧縮スプリング１４、１５のスプリング力に抗して前記本体１７内部に形成されたストップ２０まで移動されているように、エネルギー源２６によって空気圧または油圧で加圧される。図１の前記ピストン室１８、１９において、前記圧縮スプリング１４、１５の前記スプリング力を越えて前記ピストン機構９が前記ストップ２０に移動されるほど高い力が前記ピストン１２、１３に対して前記遠位方向に作用している。

前記第一のピストン空間１８と前記第二のピストン１３との間には、前記ピストン機構９から封止されるディスク形状の中間壁２１が設置されている。前記中間壁２１は、前記ピストン機構９、特に前記ピストン１２、１３が案内される案内部の内部２２の一部である。

図２は、締め付けまたはロックされた状態にある前記多関節アーム３を示している。前記多関節アームセグメント６は、図２では、互いに対して摩擦で引っ張られており、前記牽引ケーブル７が取付けられた遠位多関節アーム端部セグメント２３と、固定近位端部セグメント２４との間にクランプされる。図２において前記締め付け機構を見ると、前記ピストン１２が前記ストップ２０から離れておりかつ前記圧縮スプリング１４、１５が現在前記関節アームセグメント６の締め付けを行っているので、前記ピストン室１８、１９は、もう油圧または空気圧で加圧されていないことが分かる。このように、前記圧縮スプリング１４、１５は、前記ピストン機構９全体が前記固定隔壁１６から前記近位方向に押されて離れるように前記第一のピストン１２を押圧する。これは、油圧または空気圧が前記ピストン室１８、１９から前記ピストン１２、１３に発揮されなくなると自動的に生じる。

図２は、前記多関節アーム３を締め付けるための前記ピストン機構９の移動ΔＫを示している。前記移動ΔＫは、前記多関節アーム３を締め付けるために必要な長さの初期変化ΔＬに対応する。前記長さの変化ΔＬは、前記多関節アームセグメント６の初期圧縮ΔＧおよび前記牽引ケーブル７の初期伸長ΔＳをすでに含んでいる。図２の締め付け状態またはこの状態に存在する作動点において、前記ピストン機構８は、増し締め余裕量ΔＲを有する。換言すれば、ピストン１３は、動作点において前記ピストン室限界２５には達しておらず、スプリング移動余裕量ΔＲは、まだ利用可能である。

使用期間が長くなるにつれて、前記多関節アーム３の前記締め付けまたはロック操作が前記多関節アームセグメント６の漸進的圧縮および前記牽引ケーブル７の漸進的伸長を示すと、そのような長さの変化は、まだ利用可能である前記スプリング移動余裕量ΔＲにより前記二つ圧縮スプリング１４、１５を用いて前記近位方向へまだ変位可能である前記ピストン機構９によって、直ちに、または長さが極めて小さく変化する度に同時に補償される。したがって、合計の可能な移動ΔＶは、前記初期移動ΔＫと、この時に利用可能である前記スプリング移動余裕量ΔＲよりなる。その結果、ΔＶ＝ΔＫ＋ΔＲとなる。

これは、特に図３にさらに良く描かれている。ここでは、前記多関節アーム３の前記締め付け状態にある前記ピストン１２は、前記初期移動ΔＫだけ前記近位方向に前記ストップ２０から離れていることが再度分かる。この状態では、前記ピストン室１８、１９は、油圧または空気圧で加圧されておらず、前記初期移動ΔＫに対して増し締め余裕量またはスプリング移動余裕量ΔＲがまだ残っている。前記スプリング移動余裕量ΔＲによって、前記多関節アームセグメント６の圧縮および前記牽引ケーブル７の伸長は、前記第二のピストン１３が前記ピストン室限界２５に突き当たるまで補償されることができる。

前記スプリング移動余裕量ΔＲは、特に前記多関節アーム３の動作中に生じる前記伸長および圧縮が、いずれの場合にも補償されることができるように選択される。したがって、前記スプリング移動余裕量ΔＲは、前記牽引ケーブル７および多関節アームセグメント６の剛性または強度によって決まり、したがって、特にその都度使用する材料によって決まる。したがって、予期される伸長および圧縮は、任意の材料に対するたとえば、引張テストによって実験的に決定することができ、前記スプリング移動余裕量ΔＲは、それに応じて設計することができる。

図４は、前記締め付け機構の締め付けおよび自動増し締め並びに前記締め付け機構の解放の両方がエネルギー源２６からのエネルギー／力の導入によって生じる第二の好適な実施形態に係る本発明の外科用デバイスの長手方向断面図を示している。前記第二の好適な実施形態において、前記自動増し締め機構は、技術的ブロック２内で以下のように実施される。検出デバイス２７、たとえば、力センサは、前記多関節アーム３の前記ロック状態において前記アダプター部８に取付けられた前記牽引ケーブル７の締め付け状態を検出し、前記締め付け状態における変化を監視する電気制御ユニット２８に前記検出したデータを送信する。前記電気制御ユニット２８は、エネルギー源２６または前記エネルギー源２６からのエネルギー／力の導入を制御する。前記エネルギー源２６は、エネルギーを電気作動モータ２９に提供し、一方、前記電気作動モータ２９は、前記牽引ケーブルを作動／増し締めする。換言すれば、図１から図３に関する記載は、図４に同様に当てはまる。

図５は、前記多関節アーム３の可動状態にある第三の好適な実施形態に係る本発明の前記外科用デバイスの長手方向断面図を示している。図５では、前記ピストン室１８、１９は、前記第一のピストン１２が前記本体の前記内部１７に形成されたストップ２０に前記圧縮スプリング１４、１５の前記スプリング力に抗して突き当っているように空気圧または油圧で加圧されている（図１参照）。前記油圧または空気圧エネルギーが図５の状態において除去される／オフに切り替えられると、前記第二のピストン１３は、線形移動可能ストップ３０に抗して移動する。そして、前記フレキシブルアーム３は、締め付け／ロックされた状態になる。前記自動的締め付け機構は、前記第三の実施形態では以下のように実施される。前記第二のピストン１３に設けられた検出デバイス２７、たとえば、力センサが、電気制御ユニット２８によって監視される締め付け状態を検出する。十分な引張がなくなった場合、前記線形移動可能ストップ３０は、エネルギー源２６によって前記締め付け方向へ直線状に移動させることができる。前記線形移動可能ストップ３０が移動されると、スプリング移動余裕量ΔＲが解放される。換言すれば、図１から図３への記載は図５に同様に当てはまる。

１ 外科用デバイス
２ 技術的ブロック
３ 多関節アーム
４ 保持要素
５ 固定デバイス
６ 多関節アームセグメント
７ 牽引ケーブル
８ アダプター部
９ ピストン機構
１０ 第一のピストンロッド部
１１ 第二のピストンロッド部
１２ 第一のピストン
１３ 第二のピストン
１４、１５ 加圧スプリング
１６ 隔壁
１７ 本体の内部
１８ 第一のピストン室
１９ 第二のピストン室
２０ ストップ
２１ 中間壁
２２ ガイドの内部
２３ 多関節アーム端部セグメント
２４ 端部セグメント
２５ ピストン室限界
２６ エネルギー源
２７ 検出デバイス
２８ 制御ユニット
２９ 作動モータ
３０ 線形移動可能ストップ
ΔＧ 初期圧縮
ΔＫ ピストン機構の初期移動
ΔＬ 長さの初期変化
ΔＲ スプリング移動余裕量／増し締め余裕量
ΔＳ 初期伸長
ΔＶ 合計の可能な移動

Claims (10)

1. 外科処置中に、組織を安定化するためまたは器官を配置するためまたは外科器具および外科デバイスを配置しかつ保持するための外科用デバイス（１）であって、本体（２）、および特に前記本体（２）に固定されるまたは固定されることができ、異なる位置および／または異なる場所に至らしめられることができ、かつ締め付け機構によって望ましい位置にロックされることができるフレキシブルアーム（３）、特に多関節アームを備え、前記締め付け機構が、自動式におよび／またはエネルギー源によって締め付けられるおよび／または解放されることができる外科用デバイス（１）において、前記フレキシブルアーム（３）のロック状態では、前記締め付け機構が、増し締め余裕量（ΔＲ）、特に、増し締め余裕量移動（ΔＲ）を有し、かつ前記フレキシブルアーム（３）が、特に、前記エネルギー源からエネルギーを導入することによってまたは自動式に、前記フレキシブルアーム（３）のロック状態を維持するために、前記増し締め余裕量（ΔＲ）を利用することによって、自動的に増し締めされることができることを特徴とする外科用デバイス（１）。
2. 前記締め付け機構の前記締め付けは、スプリング力によって自動式に実行され、かつ前記締め付け機構の前記解放は、前記エネルギー源によって実行され、前記増し締め余裕量（ΔＲ）は、前記フレキシブルアーム（３）の前記ロック状態において利用可能であるスプリング移動余裕量（ΔＲ）によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の外科用デバイス（１）。
3. 前記フレキシブルアーム（３）の前記ロック状態において、前記締め付け機構の締め付け状態の変化、特に減少を検出し、かつ特に前記エネルギー源からのエネルギーを導入することによって、前記検出結果に基づいて前記締め付け機構の自動増し締めを制御する電気制御ユニットを備えることをさらに特徴とする請求項１に記載の外科用デバイス（１）。
4. 前記締め付け機構の前記締め付け状態の変化、特に減少を検出する検出デバイス、特に力センサを有し、かつ前記電気制御ユニットによる制御に基づいてかつ前記検出デバイスの前記検出結果に基づいて前記フレキシブルアーム（３）を自動的に増し締めする電気作動モータを備えることをさらに特徴とする請求項３に記載の外科用デバイス（１）。
5. 前記増し締め余裕量（ΔＲ）は、特に前記エネルギー源によって前記本体（２）内に線形に変位することができるストップによって形成または解放されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の外科用デバイス（１）。
6. 前記締め付け機構は、前記フレキシブルアーム（３）の複数の相互に移動可能な多関節セグメント（６）に通される牽引ケーブル（７）であって、前記多関節セグメント（６）が該牽引ケーブル（７）を介して、互いに対して摩擦的にクランプされることができる該牽引ケーブル（７）、および自動式におよび／または前記牽引ケーブル（７）を作動するための前記エネルギー源によって作動されることができる作動機構（９）を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の外科用デバイス（１）。
7. 前記作動機構（９）は、前記締め付け機構を締め付けおよび／または解放するために前記本体（２）内で直線状に移動可能であり、かつ前記増し締め余裕量（ΔＲ）は、増し締め余裕量移動（ΔＲ）時に締め付け方向への前記作動機構（９）の、前記フレキシブルアーム（３）の前記ロック状態においてなお存在する、線形変位能力によって形成されることを特徴とする請求項６に記載の外科用デバイス（１）。
8. 前記作動機構（９）は、シリンダ‐ピストン機構のように設計され、油圧または空気圧エネルギーが前記締め付け機構を締め付けるおよび／または解放するおよび／または増し締めするために導入されることができる、少なくとも一つの、好ましくは二つのピストン室（１８、１９）を備え、前記締め付け機構は、好ましくは専ら、少なくとも一つの、好まくは二つの圧縮スプリング（１４、１５）または引張スプリングによって締め付けられるおよび増し締めされることを特徴とする請求項６または７に記載の外科用デバイス（１）。
9. 前記締め付け機構の前記締め付けおよび増し締めは、スプリング力に加えて、前記油圧または空気圧エネルギーを導入することによって、特に締め付け方向へ力を印加することによって実行され、かつ前記締め付け機構の前記解放は、専ら前記油圧または空気圧エネルギーを導入することによって、特に締め付け方向へ抗して力を印加することによって実行されることを特徴とする請求項８に記載の外科用デバイス（１）。
10. 外科用作業アームにおいて使用するための増し締め機構であって、該増し締め機構は、本体（２）およびフレキシブルアーム（３）、特に多関節アームを備え、前記フレキシブルアーム（３）は、異なる位置および／または異なる場所に至らしめられることができ、該増し締め機構は、特に、請求項１から９のいずれか一項に記載の外科用デバイス（１）で使用されるように設計され、かつ該増し締め機構は、ロック状態にあるときの前記フレキシブルアーム（３）を自動的に増し締めして、該フレキシブルアーム（３）のロック状態を維持する増し締め機構。

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