JP2020022923A

JP2020022923A - 機械的な関節並びに関連するシステム及び方法

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Publication number: JP2020022923A
Application number: JP2019213773A
Authority: JP
Inventors: ピーサラリーヴ，ダニエル; P Saraliev Daniel; アールウィリアムズ，マシュー; r williams Matthew
Original assignee: Intuitive Surgical Operations Inc
Current assignee: Intuitive Surgical Operations Inc
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2020-02-13
Anticipated expiration: 2035-02-20
Also published as: JP7153630B2; US20170215977A1; JP2017509391A; JP6664331B2; US11272994B2; CN111938820A; CN106028995A; US20200170734A1; EP3107479A1; JP2023111922A; EP3107479A4; WO2015127231A1; JP2021191424A; US10524870B2; KR102410823B1; KR20160124793A; CN106028995B

Abstract

【課題】従来技術の問題のうちの１つ又はそれよりも多くを解決する。【解決手段】手術器具が、第１の端にリストを含むシャフトと、リストに連結されるエンドエフェクタと、シャフト及びリストに沿って延びる作動要素とを含んでよい。作動要素は、リストの少なくとも部分に沿って捩れ経路に従ってよい。捩れ経路は、リストの全長に沿って３６０度未満の角度的な広がりを有してよい。手術器具リストを構成する方法並びに手術器具の作動用そのための支持構造も想定される。支持構造は、支持構造の長手軸について捩れ経路を定める少なくとも１つの通路を含んでよい。通路は、通路の第１の端から通路の第２の端まで３６０度未満の角度的な広がりを有してよい。【選択図】図６

Description

（関連出願の参照）
この出願は、２０１４年２月２１日に出願された米国仮出願第６１／９４３，０８４号の利益を主張し、その全文をここに参照として援用する。

本開示は、機械的な関節を関節作動させるために作動要素を利用する、機械的な関節構造及び器具及び方法に関する。具体的には、本開示の特徴は、遠隔関節作動可能な機械的な関節を利用する、手術器具及び方法に関する。

遠隔操作手術器具を含む遠隔制御手術器具が、最小侵襲的な医療処置においてしばしば用いられる。医療処置中、手術器具は、１つ又はそれよりも多くの方向に関節作動させられることがある。例えば、手術器具は、手術器具の遠位端に配置されるエンドエフェクタを所望の場所において方向付け且つ位置付けるために、手術器具シャフトの近位端で伝動機構によって作動させられることがある。手術器具は、エンドエフェクタがシャフトに対して位置付けられてよいように、エンドエフェクタが接続される、関節付き関節作動可能な構造のような、リスト（手首関節）を更に含んでよい。手術器具は、エンドエフェクタを作動させるよう、リストを含む、手術器具を通じて進む、１つ又はそれよりも多くのエンドエフェクタ作動要素を更に含んでよい。リストを関節作動させること（曲げること）は、（複数の）エンドエフェクタ作動要素の曲げをもたらすことがあり、それは（複数の）エンドエフェクタ作動要素の長さの変化をもたらすことがある。そのような長さの変化は、エンドエフェクタの意図されない動きを引き起こし得る。これに鑑みれば、器具のリストが関節作動させられるときに、作動要素の長さを実質的に維持する(conserve)ように構成される、１つ又はそれよりも多くのエンドエフェクタ作動要素を含む手術器具を提供するのが望ましいことがある。

本開示の例示的な実施態様は、上述の課題のうちの１つ又はそれよりも多くを解決することがあり、且つ／或いは、上述の望ましい構成のうちの１つ又はそれよりも多くを実証することがある。他の構成及び／又は利点は、後続の記述から明らかになることがある。

少なくとも１つの例示的な実施態様によれば、手術器具は、第１の端にリストを含むシャフトと、リストに連結されるエンドエフェクタと、シャフト及びリストに沿って延びる作動要素とを含んでよい。作動要素は、リストの少なくとも部分に沿う捩れ経路(twisted path)に従ってよい。捩れ経路は、リストの全長に沿って３６０度未満の角度的な広がり(angular extent)を有してよい。

他の例示的な実施態様によれば、手術器具の作動要素のための支持構造は、支持構造の長手軸について捩れ経路を定める少なくとも１つの通路を含んでよい。通路は、通路の第１の端から通路の第２の端まで３６０度未満の角度的な広がりを有してよい。

他の例示的な実施態様によれば、手術器具リストを構成する方法は、作動要素がリストの少なくとも部分に沿う捩れ経路に従うよう、作動要素をリストに沿って延ばすことを含んでよい。捩れ経路は、３６０度未満の角度的な広がりを有してよい。

追加的な目的、構成、及び／又は利点は、後続の記述に部分的に示され、その記載から部分的に明らかであり、或いは本開示及び／又は請求項の実施によって学習されることがある。これらの目的及び利点の少なくとも一部が、付属の請求項において特に指摘される要素及び組み合わせによって実現されることがあり且つ得られることがある。

前述の一般的な記述及び後続の詳細な記述の両方は、例示的且つ例証的であるに過ぎず、請求項を限定しない。むしろ、請求項は、均等物を含む、それらの全幅の広さを得る権利がある。

本開示は、以下の詳細な記述のみから或いは添付の図面と一緒に理解され得る。図面は、本開示の更なる理解をもたらすために含められ、この明細書に組み込まれ且つこの明細書の一部を構成する。図面は、本教示の１つ又はそれよりも多くの例示的な実施態様を例示し、本記述と一緒に、特定の原理及び動作を説明する役割を果たす。

例示的な実施態様に従った遠隔操作手術システムを示している。

例示的な実施態様に従った直線構成における単一のフレキシブルな曲げられる部材の概略的な斜視図を示している。

曲げ構成における図２の部材を示している。

手術器具シャフト及び手術器具シャフトを通じて延びる構成部品の例示的な実施態様の部分的な概略的な斜視断面図である。

手術器具のリストの例示的な実施態様の概略的な頂面図である。

例示的な実施態様に従った、手術器具の遠位部分の側面図である。

手術器具のリストの例示的な実施態様の側面図である。

例示的な実施態様に従ったリストの概略的な断面図を示している。

リストに沿う作動要素の形状を概略的に示す頂面図を示している。

例示的な実施態様に従った手術器具のリストの概略的な断面図を示している。

例示的な実施態様に従った、手術器具のリストの概略的な断面図を示している。

リストに沿った作動要素の形状を概略的に示す頂面図を示している。

例示的な実施態様に従った手術器具シャフトの遠位部分の斜視図を示している。

例示的な実施態様に従った作動要素支持体及びプッシュ／プル作動要素の概略的な斜視図を示している。

例示的な実施態様に従った閉塞構成にあるエンドエフェクタの側面図である。

開放構成にある図２０のエンドエフェクタを示している。

例示的な実施態様に従った作動要素支持体の端面の端面図を示している。

例示的な実施態様に従った手術器具の遠位部分の構成部品の斜視図である。

図２４の線２５−２５に沿う断面図である。

例示的な実施態様に従った作動要素支持体の分解図である。

例示的な実施態様に従った作動要素支持体の概略的な斜視図である。

剛性区画を含む作動要素の例示的な実施態様の側面図である。

図２８の部分の拡大図である。

例示的な実施態様に従った作動要素支持体及び作動要素の側断面図である。

フレキシブルシャフトの例示的な実施態様の部分斜視図である。

例示的な実施態様に従った同軸フレキシブルチューブを含む作動支持要素及び作動要素の斜視端面図である。

例示的な実施態様に従った捩れ形状及び捩れ形状の角度的な広がりの投影の斜視図である。

例示的な実施態様を例示するこの記述及び添付の図面は、限定的であると理解されてはならない。均等物を含む、この記述及び請求項の範囲から逸脱せずに、様々な機械的、組成的、構造的、電気的、及び動作的な変更を行ってよい。幾つかの場合には、開示を曖昧にしないよう、周知の構造及び技法を詳細に示さず或いは記載しない。２つ又はそれよりも多くの図面における同等の番号は、同一の又は類似の要素を示す。更に、１つの実施態様を参照して詳細に記載される要素及びそれらの関連する構成は、実際的である限り、それらを特に示さず或いは記載しない他の実施態様に含められてよい。例えば、ある要素が１つの実施態様を参照して詳細に記載され、第２の実施態様を参照して記載されていないならば、その要素は、それにも拘わらず、第２の実施態様に含められているものとして請求されてよい。

この明細書及び付属の請求項の目的のために、その他のことが示されない限り、量、割合、又は比率、並びに明細書及び請求項中で用いられる他の数値は、全ての場合において、それらが既にそのように修飾されていない限りにおいて、「約」という用語によって修飾されるものとして理解されなければならない。従って、逆のことが示されない限り、以下の明細書及び付属の請求項中に示される数値パラメータは、取得されることが探究される所望の特性に依存して異なることがある、近似である。最低限でも、そして、均等論の適用を請求項の範囲に限定する試みとしてではなく、各数値パラメータは、少なくとも、公表有効数字の数の観点から並びに通常の丸め技法を適用することによって、解釈されなければならない。

この明細書及び付属の請求項において用いられるとき、単数形及びいずれかの用語の単数の使用は、明示的に明白に１つの指示物(referent)に限定されない限り、複数の指示物を含む。ここにおいて用いるとき、「含む」という用語及びその文法的な変形は、あるリスト中の品目の引用が、その列挙される品目と置換され得る或いはその列挙される品目に追加され得る、他の同等の品目を排除しないよう、非限定的であることを意図する。

更に、この記述の用語法(terminology)は、本開示又は請求項を限定することを意図しない。例えば、「下」(“beneath”)、「下」(“below”)、「下方」(“lower”)、「上（に）」(“above”)、「上方」(“upper”)、「近位」(“proximal”)、「遠位」(“distal”)及び同等表現のような−空間的に相対的な用語は、図面中の他の要素又は構成に対する１つの要素の又は構成の関係を記載するために用いられることがある。これらの空間的に相対的な用語は、図面に示す位置及び向きに加えて、使用中又は動作中のデバイスの異なる位置（即ち、場所）及び向き（即ち、回転的配置）を含むことを意図する。例えば、図面中のデバイスが反転させられるならば、他の要素の「下」(“beneath”)又は「下」(“below”)として記載される要素又は構成は、他の要素又は構成の「上」(“above”)又は「上」(“over”)にあるであろう。よって、「下」(“below”)という例示的な用語は、上(“above”)及び下(“below”)の位置及び向きの両方を包摂し得る。デバイスはその他の方向に向けられてよく（９０度又は他の向きに回転させられてよく）、ここにおいて用いる空間的に相対的な記述は相応して解釈される。

様々な例示的な実施態様によれば、本開示は、作動要素の少なくとも部分が捩れ経路(twisted path)に沿って配置される、作動要素を利用する遠隔操作手術システムのための手術器具を想定する。作動要素は、エンドエフェクタを作動させるために、リストを関節作動させるために、或いは他の構成部品を作動させるために用いられてよい。更に、例示的な実施態様は、手術器具の中心長手軸（中立軸）から偏心（オフセット）させられるあらゆる作動要素に適用されてよい。例示的な実施態様によれば、捩れ経路は、リストの全長に沿って、リストの中心線に対して、３６０度未満の角度的な広がり(angular extent)を有してよい。例示的な実施態様によれば、リストが作動するか或いは曲がるときに、作動要素の長さがリストの各関節で維持される(conserved)ように、作動要素の少なくとも部分が、捩れ経路に沿って配置されてよい。作動要素の長さを維持することによって、さもなければリストの曲げ中に生じることがある、作動要素の作動機能と干渉することがある、作動要素の長さの変化が、最小にされることがあり或いは排除されることがある。例示的な実施態様によれば、作動要素は、作動要素の長さがリストの個々の関節で維持されるが、リストの他の個々の関節で維持されず、作動要素の捩れ経路全体が長さ維持構造(length conservative structure)であるように、捩り経路に沿って配置されてよい。

本開示は、作動要素支持体を更に想定する。作動要素支持体は、作動要素の長さを維持するために且つ／或いは作動要素の座屈強度を増大させるために、例えば、捩れ経路に沿って、作動要素の少なくとも一部を所望の形状に形作るために用いられてよい。例示的な実施態様によれば、作動要素支持体は、少なくとも１つの管腔を含む一体成形部品であってよく、管腔の少なくとも部分は、捩れ形状を有する。例示的な実施態様によれば、作動要素支持体は、少なくとも１つの剛性部分を含んでよい。作動要素支持体は、例えば、例示的な実施態様に従った、複数の同軸チューブを含んでよい。例示的な実施態様によれば、作動要素支持体は、支持体に可撓性（フレキシビリティ）をもたらすために、切欠き溝のような、１つ又はそれよりも多くの材料弱化領域を備えるチューブを含んでよい。作動要素は、例示的な実施態様に従った、押す動き及び引く動きの両方に有用な、フレキシブルシャフトのような、中空構造を含んでよい。フレキシブルシャフトは、例えば、フィラメントに接続される巻回バネであってよい。他の例示的な実施態様によれば、フレキシブルシャフトは、互いに接続される巻回フィラメントの多数層を含んでよい。

図１を参照すると、ここに記載する実施態様に従った手術器具を利用し得る、遠隔操作手術システム１００の実施例が示されている。例えば、Intuitive Surgical, Inc.から入手可能なda Vinci（登録商標）Surgical Systemであってよい、システム１００が、多数の手術器具１４０を有する患者側カート１０２を含み、各々の手術器具は、アーム１１０にある結合ポート内に取り付けられる。アーム１１０に取り付けられる器具１４０を特定の医療処置のために選択し得るよう或いは所要の臨床的機能をもたらすために医療措置中に交換し得るよう、器具１４０は交換可能であり得る。当該技術分野において周知であるように、手術器具１４０は、例えば、鉗子(forceps)又はグラスパ(graspers)、持針器(needle drivers)、メス(scalpels)、ハサミ(scissors)、焼灼ツール(cauterizing tools)、及びステープラ(staplers)を非限定的に含む、多くの機能を実施し得る。

各器具１４０は、概ね、伝動機構又はバックエンド機構１５０と、伝動機構１５０から延びる主シャフト１６０と、主シャフト１６０の遠位端にある（図１に示さない）任意的なリスト（手首関節）と、リストから延びる或いは主シャフト１６０から直接的に延びるエンドエフェクタ１８０とを含む。例えば、図８は、とりわけ、シャフト２５１と、シャフト２５１の遠位端にあるリスト２５０と、リスト２５０から延びるエンドエフェクタ２５２とを含む、手術器具の遠位端の１つの例示的な実施態様を例示している。例えば、腱（テンドン）又はロッドのような、作動要素３５４が、シャフト２５１を通じてリスト２５０に及び／又はエンドエフェクタ２５２に延びてよい。当業者が熟知しているように、作動要素は、プル／プル又はプッシュ／プル作動要素として構成されてよい。プル／プル及びプッシュ／プル作動デバイスの例示的な実施態様が、２０１３年１０月１日に発効した米国特許第８，５４５，５１５号に記載されており、その全文をここに参照として援用する。よって、作動要素２５４は、リスト２５０及び／又はエンドエフェクタ２５２を作動させるために用いられてよい。よって、図１を参照すると、作動要素は伝動機構１５０から延びてよく、伝動機構１５０は患者側マニピュレータ１１２に接続されてよい。伝動機構１５０は、典型的には、患者側カート１０２内のモータを駆動させるために作動要素の機械的連結をもたらす。例えば、伝動機構１５０は、患者側カート１０２のアーム１１０の患者側マニピュレータ１１２に接続されるように構成されてよい。結果的に、患者側マニピュレータ１１２及び伝動機構１５０は、リスト２５０及び／又はエンドエフェクタ２５２を作動させるよう、作動要素２５４に力を適用するために用いられてよい。更に、図８を再び参照すると、（図８には示されていない）導電体が、シャフト２５１及びリスト２５０を通じてエンドエフェクタ２５２に延びてもよい。

よって、システム１００は、リストを動かし或いは位置付けてエンドエフェクタ１８０を操作するために、必要に応じて作動要素に沿う動き及び力を制御し得る。医療処置を受けている患者にある小さな切開部内のカニューレを通じて手術器具１４０の端を挿入するために、並びに、患者の内側の作業部位で器具１４０のリスト及び／又はエンドエフェクタ１８０を操作するために、患者側カート１０２のアーム１１０を用い得る。

カメラ器具１０４は、患者側カート１０２のアーム１１０に同様に取り付けられ得るし、任意的に、作業部位及び患者内の手術器具の動作を見るためにカメラシステム１０４の遠位端を位置付けるようシステム１００が作動する、リストも有し得る。立体視又は三次元であってよい、カメラシステム１０４からの眺望(view)は、制御コンソール（図示せず）から見ることができ、画像がモニタ１０６に表示されてよい。よって、システム１００の処理システムは、医者又は他の医療関係者がカメラシステム１０４を見て器具１４０を操縦するのを可能にするユーザーインターフェースを提供し得る。例えば、手術器具１４０と同様に、医療処置を受けている患者にある小さな切開部内のカニューレを通じてカメラ器具１０４の端を挿入するために、並びに、患者の内側の作業部位でリスト及び／又はエンドエフェクタ１８０を操作するために、アーム１１０を用い得る。

主シャフト１６０、リスト、及びエンドエフェクタ１８０の直径又は複数の直径は、概ね、器具を用いるカニューレの大きさに従って選択される。例示的な実施態様において、カメラ器具１０４の直径並びにリスト及び主シャフト１６０の直径は、約３ｍｍ〜約１３ｍｍに及んでよい。例えば、その直径は、幾つかの既存のカニューレシステムの大きさと適合するよう、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約８ｍｍ、約１０ｍｍ、又は約１３ｍｍであってよい。

図１の概略図に例示するように、遠隔操作手術システム１００は、外科医コンソール１２０及び補助的な制御／ビジョンカート１３０を更に含んでよい。一般的に、外科医コンソール１２０は、把持機構１２２及びフットペダル１２４を非限定的に含む、様々な入力デバイスによる、使用者、例えば、外科医からの入力を受信し、そして、（複数の）手術器具１０２の所望の動きを実施するよう、相応して、所望の手術処置を遂行するよう、患者側カート１０２に取り付けられる器具１４０が応答する、マスタコントローラとしての機能を果たす。例えば、把持機構１２２は、アーム１０で対応する「スレーブ」デバイスとして作用してよい手術器具１４０及び／又はカメラ器具１０４を制御することがある、「マスタ」デバイスとして作用してよいが、それに限定されない。例えば、把持機構１２２は、当業者が熟知しているように、手術器具１４０のリスト及び／又はエンドエフェクタ１８０を制御してよい。更に、例えば、モノポーラ又はバイポーラ電気手術エネルギをもたらすために、或いは、器具１４０の様々な他の機能（例えば、吸引(suction)、洗浄(irrigation)、及び／又は様々な他の磁束給送(flux delivery)モード）をアクティブ化するために、フットペダル１２４が押し下げられてよいが、それに限定されない。換言すれば、例えば、外科医コンソール１２０で、入力デバイスに提供される命令に基づき、患者側カート１０２は、器具１４０，１０４を位置付け、アーム１１０にある患者側マニピュレータ１１２を介して所望の医療処置を行い得る。よって、患者側カート１０２の器具１４０，１０４は、外科医コンソール１２０で使用者によって入力される命令に従って遠く離れて遠隔操作されてよい。外科医コンソール１２０は、外科医が、例えば、外科処置中に、例えば、患者側カート１０２にあるカメラ器具１０４を介して、手術部位の三次元画像を見るのを可能にするよう、ディスプレイを更に含んでよい。

遠隔操作手術システムの非限定的な実施態様において、制御／ビジョンカート１３０は、制御／ビジョンカート１３０に組み込まれてよい或いは制御／ビジョンカート１３０で物理的に支持されてよい、コアプロセッサ１３４及び／又は他の補助的な処理機器のような、「コア」(“core”)処理機器を含む。制御／ビジョンカート１３０は、手術システムを操作する他の制御装置も含んでよい。例示的な実施態様では、外科医コンソール１２０からの（複数の）信号又は（複数の）入力が、制御／ビジョンカート１３０にある１つ又はそれよりも多くのプロセッサに送信されてよく、１つ又はそれよりも多くのプロセッサは、（複数の）入力を解釈し、患者側カート１０２に送信されるべき（複数の）命令又は（複数の）出力を生成し、手術器具１４０，１０４及び／又は患者側カート１０２で手術器具１４０，１０４を連結するアーム１１０のうちの１つ又はそれよりも多くの操縦をもたらしてよい。図１中のシステム構成部品は、如何なる特定の位置付けにおいても示されておらず、所望に配置されることができ、患者側カート１０２は、患者に対する手術に影響を及ぼすよう、患者に対して配置される。

手術器具は、手術器具が１つ又はそれよりも多くの方向において曲がるのを可能にする、１つ又はそれよりも多くの自由度を有してよい。例えば、リストは、互いに実質的に直交する任意のピッチ方向及びヨー方向におけるような、１つ又はそれよりも多くの方向における曲げを可能にする関節作動をもたらしてよい。手術器具は、それらの両方の全文をここに参照として援用する、２０１１年５月１７日に公表された米国特許第７，９４２，８６８号及び２００８年３月１３日に公表された米国特許出願公開第２００８／００６５１０５号に記載されるジョグル関節(joggle joint)のような、曲げを可能にする他の関節（ジョイント）を含んでよい。リスト又はエンドエフェクタを作動させるように、作動要素（例えば、腱又はロッド）及びケーブルを含む、手術器具の曲げ部分を通じて進む要素も、曲げられる。

曲げは、作動要素が手術器具の曲げ部分を通じて進むときに、作動要素に対して影響を有することがある。図２を参照すると、関節のように曲がり得る単一のフレキシブル部材２００の概略的な斜視図が示されている。第１の作動要素２０２及び第２の作動要素２０４が、部材２００の長手軸２０８に沿うように、部材２００を通じて延びる。部材２００が直線（中立）構造にある、図２の例示的な実施態様では、曲げ軸２０６が、第１の作動要素２０２及び第２の作動要素２０４の各々を通じて進む。図３に示すように、部材２００が曲げ軸２０６の周りで曲げられるとき、第１及び第２の作動要素２０２，２０４も曲がる。軸２０６は作動要素２０２，２０４の両方を通じて進むので、第１の作動要素２０２と第２の作動要素２０４との間には長さの相対的な変化はない。換言すれば、作動要素２０２，２０４の一方は、他方よりも実質的に長くならず、或いは実質的に短くならない。

図２を再び参照すると、部材２００のための第２の曲げ軸２０７が、第１の作動要素２０２と第２の作動要素２０４との間を通る。結果的に、部材２００は、曲げ軸２０７について図４に示す方法において曲げられ、第１の作動要素２０２は、その中立位置に対して伸張させられ、その長さにおける正の変化を引き起こすのに対し、第２の作動要素２０４は、その中立位置に対して圧縮され、その長さにおける負の変化を引き起こす。従って、曲げ軸２０７に対して部材２００を曲げることは作動要素２０２，２０４の相対的な長さの変化を引き起こして、一方の作動要素が他方よりも長くなり得る。そのような長さにおける相対的な変化は、エンドエフェクタを作動させるように、作動要素の機能と干渉し得る。例えば、作動要素２０２，２０４に対して張力又は圧縮を加えることによってエンドエフェクタを開閉するために、作動要素２０２，２０４が用いられるとき、作動要素２０２，２０４の間の長さにおける相対的な変化は、作動要素２０２，２０４の一方において緩み(slack)を創り出し、所望の張力又は圧縮を伝えてエンドエフェクタの所望の作動をもたらす作動要素の能力を減少させる。

これらの考察に鑑みれば、関節の曲げ軸が作動要素を通じて延びるよう手術器具の関節を設計するのが望ましいことがある。例えば、エンドエフェクタを作動させるために単一の作動要素が設けられてよく、単一の作動要素は手術器具の中心に沿って延びる。そのような構成では、手術器具を曲げるために２つの自由度をもたらすように、互いに実質的に直交する曲げ軸は、器具及び作動要素の中心を通じて進んでよい。結果的に、手術器具がいずれかの曲げ軸の周りで曲げられるとき、作動要素の長さは実質的に変化しない。しかしながら、このアプローチは、単一の作動要素がエンドエフェクタを制御するのに十分であるときに有用であり得るが、手術器具は、器具の異なる構成部品を作動させるように、或いは１つよりも多くの作動要素を必要とするエンドエフェクタ又はリストを作動させるように、多数の作動要素を含んでよい。

図５は、多数の作動要素を含む手術器具２２０の実施例を例示している。様々な例示的な実施態様において、手術器具２２０は、それらの各々の全文をここに参照として援用する、２０１２年８月２３日に公表された米国特許出願公開第２０１２／０２１５２２０号、２０１２年１２月６日に公表された米国特許出願公開第２０１２／０３１０２５４号、及び２０１２年１２月６日に公表された米国特許出願公開第２０１２／０３１０２２１号に記載の例示的な実施態様に従って構成される手術器具であってよい。例示するように、手術器具２２０は、手術器具２２０の中心線２２１に沿って延びる第１の構成部品作動要素２２２を含む。第１の作動要素２２２は、例えば、中心線２２１に沿って切断ブレードを押し或いは引くことによって切断ブレード２２７又は他の構成部品を作動させるように構成されてよい。

第１の作動要素２２２は中心線２２１に沿って配置されるので、器具２２０のピッチ軸２２８及びヨー軸２２９の両方は、第１の作動要素２２２を通じて進む。結果的に、第１の作動要素２２２は、手術器具２２０が軸２２８又は軸２２９に対して曲げられるときに、長さの変化を実質的に受けない。手術器具２２０は、例えば、器具２２０のエンドエフェクタ（図示せず）を作動させる、第２の及び第３のエンドエフェクタ作動要素２２４，２２６のような、他の作動要素も含む。エンドエフェクタは、例えば、当該技術分野において用いられる、鉗子又はグラスパ、持針器、メス、ハサミ、焼灼ツール、ステープル、又は他の種類のエンドエフェクタ、例えば、ジョー付きエンドエフェクタであってよい。例示的な実施態様によれば、作動要素２２４，２２６は、当業者が熟知しているように、作動要素２２４，２２６の一方を繰り出し且つ作動要素２２４，２２６の他方を引くことによってエンドエフェクタを開閉する、プル／プル作動要素であってよい。手術器具２２０は、例えば、電気手術エネルギ又は他の磁束源(flux supplies)をエンドエフェクタにもたらす導管のような、追加的な作動要素又は磁束導管のような、他の構成部品のための追加的な管腔２２３，２２５を含んでよい。

第１の作動要素２２２が存在するので、作動要素２２４，２２６は中心線２２１に沿って配置され得ず、軸２２８は作動要素２２４，２２６を通じて進まない。よって、手術器具２２０が軸２２８に対して曲げられるとき、長さの変化が、作動要素２２４，２２６の間に生じることがある。曲げ中の作動要素２２４，２２６のこれらの長さの変化の故に、エンドエフェクタの作動のために作動要素２２４，２２６を互いに切り離すには、より大きな機械的な複雑さが求められる。

これらの考察に鑑みて、本開示は、作動要素が曲げ軸から偏心させられるとしても、曲げ中に全体的な長さの変化を実質的に示さない１つ又はそれよりも多くの作動要素を有する手術器具を想定する。曲げ中の作動要素の全体的な長さの変化が最小であるとき、作動要素を含む器具の機械的な複雑さが減少されることがある。加えて、曲げに起因するその全体的な長さを実質的に変更しない（換言すれば、作動要素の長さを維持する）作動要素を作ることによって、作動要素は、作動要素が貫通して延びる関節の動きから切り離されてよい。換言すれば、そのような関節の関節作動に拘わらず、作動要素の曲げは、エンドエフェクタの望ましくない或いは意図しない作動を引き起こさない。

曲げに起因する作動用の長さの全体的な変化を最小にする或いは防止する１つの方法は、作動要素が手術器具の曲げ部分を通じて進むときに、捩れ経路に沿って作動要素を配置することである。例えば、作動要素は、作動要素の全体的な長さの変化を実質的に最小にし或いは防止するよう（即ち、作動要素の長さを維持するよう）、作動要素が通じて進む各曲げ軸について、３６０°の角度の広がりを有する捩れ経路に沿って配置されてよい。

図６を参照すると、第１の作動要素２３２及び第２の作動要素２３４を含む、手術器具のリスト２３０の例示的な実施態様の概略図が示されている。リスト２３０は、（図６の紙面に出入りして延びる）曲げ軸２３６についてのリスト２３０の曲げを引き起こすよう、（図６の概略図に示さない）関節を含んでよい。リスト２３０は曲げ軸２３６について曲げられ、図６の長手軸２３８より上の作動要素２３２，２３４の部分に正の長さの変化を受けさせ、長手軸２３８より下の部分に負の長さの変化を受けさせる。作動要素２３２，２３４は、リスト２３０を通じる軸２３８について３６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に沿って配置されるので、作動要素２３２，２３４は、軸２３８についてのリスト２３０を曲げることに起因する長さの変化を実質的に受けない。例えば、ゾーン２３１内の作動要素２３２の部分は正の長さの変化を受けるが、ゾーン２３３内の作動要素２３２の部分は、ゾーン２３１の正の長さの変化を効果的に相殺する負の長さの変化を受ける。同様に、ゾーン２３５における作動要素２３２の負の長さの変化は、ゾーン２３７における作動要素２３２の正の長さの変化によって相殺される。ゾーン２３１，２３３，２３５，２３７の間の長さの変化の同様な相殺が作動要素２３４について生じるが、反対の方法において生じる。何故ならば、作動要素２３４は、軸２３８について作動要素２３２と反対に位置付けられるからである。

図７を参照すると、リスト２４０が曲げ軸２４６について曲げられた、第１の作動要素２４２及び第２の作動要素２４４を含む、リスト２４０の他の例示的な実施態様の概略図が示されている。図６の例示的な実施態様と同様に、リスト２４０は、曲げ軸２４６についてのリスト２４０の曲げを引き起こすよう、（図７の例示的な実施態様に示さない）関節を含んでよい。図７の例示的な実施態様では、リスト２４０のゾーン２４５，２４７の端で、作動要素２４２，２４４は、図６の例示的な実施態様におけるように中立軸から偏心させられる代わりに、中立軸２４８に沿って位置付けられている。しかしながら、作動要素２４２，２４４は、ゾーン２４１及び２４３において長手軸２４８から偏心させられて、捩れ経路に沿って配置されている。作動要素２４２，２４４がリスト２４０を通じて進むとき、作動要素２４２，２４４は３６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に沿って配置されるので、作動要素２４２，２４４の全体的な長さは実質的に変化しない。例えば、ゾーン２４１における作動要素２４２の部分は、正の長さの変化を受けるが、ゾーン２４３における作動要素２４２の部分は、正の長さの変化を相殺する負の長さの変化を受ける。作動要素２４４は長さの変化の類似の相殺を受けるが、反対の方法において受ける。ゾーン２４５，２４７における作動要素２４２，２４４の部分は、長手軸２４８に沿って互いに如何なる有意な長さの変化も受けない。

図６及び７の例示的な実施態様に関して上で議論したように、手術器具の中心長手軸（中立軸）から偏心させられる作動要素は、手術器具の曲げ軸について３６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に沿って配置されてよい。しかしながら、手術器具は、幾つかの曲げ軸を含んでよい。例えば、手術器具のリストは、１つ又はそれよりも多くの多ＤＯＦ（自由度）関節を含んでよく、よって、複数の曲げ軸を含んでよい。例えば、図６の例示的な実施態様のリスト２３０が、実質的に同じ方向に延びる複数の曲げ軸２３６を含むならば、作動要素２３２，２３４は、１つだけの曲げ軸の代わりに、両方の曲げ軸に亘って３６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に沿って配置されてよい。

他の例示的な実施態様によれば、リストが、図６の曲げ軸２３６の方向におけるような、１つの方向に延びる第１の複数の曲げ軸と、図６の曲げ軸２３６に対して実質的に垂直であるような、他の方向に延びる第２の複数の曲げ軸とを含み、作動要素は、第１の複数の曲げ軸に亘って３６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に沿って、並びに、第２の複数の曲げ軸に亘って３６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に沿って、配置されてよい。しかしながら、各曲げ軸について最小の長さの変化をもたらす或いは長さの変化をもたらさない（例えば、曲げ軸が異なる又は交互の方向に延びるときの）捩れ経路に沿う作動要素の捩れは、捩られる作動要素と作動要素を支持する且つ／或いは捩れ形状に誘導する表面との間の摩擦の増大を招くことがある。作動要素とその支持面との間の摩擦は、

キャプスタン等式によって表現されてよく、ここで、Ｔ_ｈｏｌｄは、作動要素に加えられる張力であり、μは、作動要素と支持面との間の摩擦係数であり、Φは、作動要素の捩りによって掃引される全角であり、Ｔ_ｌｏａｄは、作動要素と支持面との間の力である。よって、Φの大きな角度を通じて作動要素を捩ることは、作動要素と（複数の）支持面との間の大きなＴ_ｌｏａｄをもたらす。よって、関節が異なる又は交互の方向に延びる曲げ軸を有するとき、各関節について作動要素を３６０°捩ることは、特に手術器具の比較的短い長さ及び小さな直径のリストについて、製造の困難を提示することがある。これらの考察に鑑み、本開示は、曲げられるときに１つ又はそれよりも多くの作動要素の長さを維持する（即ち、曲げられるときに作動要素の全長が有意に変化しない）と同時に、長さ維持(length conservation)を達成する捩れの量も最小にする、１つ又はそれよりも多くの関節を含む手術器具を想定する。

作動要素の長さ維持をもたらすのに有用な様々な例示的な実施態様が本開示によって想定され、手術器具の関節付き構造に関して以下に更に詳細に議論される。様々な関節付き構造は、捩れ経路に従う作動要素構成を用い得る。例えば、関節付き構造は、例えば、それらの各々の全文をここに参照として援用する、代理人整理番号ＩＳＲＧ０４４８０ＰＲＯＶ／ＵＳの下で２０１４年２月２１日に出願された「Mechanical Wrist Joints with Enhanced Range of Motion, and Related Devices and Methods」という名称の米国仮出願第６１／９４３，０６８号及び米国仮出願第６１／９４３，０６８号の優先権を主張し且つそれと同日に出願された国際出願ＰＣＴ／ＵＳ１５／ｘｘｘｘｘｘ号（ＩＳＲＧ０４４８０／ＰＣＴ）の例示的な実施態様に従って構成されるリストのような、リストのためであってよい。他の実施例において、関節付き構造は、例えば、２０１１年５月１７に公表された米国特許第７，９４２，８６８号及び２００８年３月１３日に公表された米国特許出願公開第２００８／００６５１０５号に記載されるジョグル関節のような、ジョグル関節において用いられてよい。

本開示の例示的な実施態様を利用し得る他の種類の関節が、図８の例示的な実施態様に示されている。上記のように、図８は、エンドエフェクタ２５２に接続されたリスト２５０を示している。エンドエフェクタ２５２は、例えば、例示的な実施態様に従った、Ｕリンク(clevis)及びジョー付き部材２５５を含んでよい。例示的な実施態様によれば、リスト２５０は、エンドエフェクタ２５２に接続された第１のリンク２５６と、第２のリンク２５８とを含み、関節２７０が第１のリンク２５６をエンドエフェクタ２５２に接続し、関節２６９が第２のリンク２５８を第１のリンク２５６に接続している。当業者が熟知しているように、ここに記載する様々な例示的な実施態様におけるリンクをディスクとして構成し得る。しかしながら、開示及び請求項の範囲から逸脱せずに他の形状も利用し得る。エンドエフェクタ２５２が関節２７０を介して第１のリンク２５６に直接的に接合される他の例示的な実施態様によれば、エンドエフェクタ２５２の少なくとも部分は、リスト２５０の部分である。

他の例示的な実施態様によれば、リストは、２つのリンクの代わりに、３つのリンクを含んでよい。例えば、図８例示的な実施態様に示すように、リンク２５６とＵリンク２５３との間に関節２７０を提供するよう、リンク２５６をＵリンク２５３に直接的に接続させる代わりに、第３のリンクがリンク２５６とＵリンク２５３との間に設けられ、関節２７０がリンク２５６と第３のリンクとの間に形成され、第３のリンクがＵリンク２５３に取り付けられてよい。

第１のリンク２５６及びＵリンク２５３は、方向２６１において（図８の紙面に出入りして延びる）軸２６０について互いに関節作動させられてよい。第２のリンク２５８及び第１のリンク２５６が方向２６３において軸２６２について互いに関節作動させられてよいよう、リスト２５０は第１のリンク２５６に接続される第２のリンク２５８を更に含む。軸２６０，２６２は、任意に選択されるピッチ方向及びヨー方向における動きのような、２つの自由度を備えるリスト２５０をもたらすよう、互いに実質的に直交してよい。リスト２５０は異なる方向における動きを伴う２つの自由度を有するので、リスト２５０を「ＡＢ」リストと記載することがあり、それはリスト２５０の関節２６９，２７０によってもたらされる２つの異なる動きを指す、

ここに記載する例示的な実施態様は、「ＡＢ」型のリスト以外のリストにおいて用いられてよい。例えば、リストは、同じ曲げ軸の種類の複数の関節を含んでよく、それはより広い範囲のリストの動きをもたらし得る。図９を参照すると、リンク２８１乃至２８５を含む、リスト２８０の例示的な実施態様が示されている。リンク２８１及び２８２は、それらが方向２９１において軸２９０について互いに関節作動することがあるように、接続される。リンク２８４及び２８５は、リンク２８１及び２８２と実質的に同じ方法において互いに接続され、リンク２８４及び２８５は、方向２９７において軸２９６について互いに関節作動する。よって、リンク２８１及び２８２の間の関節３００並びにリンク２８４及び２８５の間の関節３０６は同じ種類であり、それらを「Ａ」関節と呼ぶことがある。リンク２８２及び２８３は、それらが方向２９３において（図９の紙面に出入りして延びる）軸２９２について互いに関節作動することがあるように、接続される。軸２９０，２９２は、任意のピッチ及びヨー（又はＡ及びＢ）方向における動きのような、リスト２８０に２つの自由度をもたらすよう、互いに実質的に直交してよい。更に、リンク２８３及び２８４は、リンク２８２及び２８３と実質的に同じ方法において互いに接続され、リンク２８３及び２８４は、方向２９５において（図９の紙面に出入りして延びる）軸２９４について互いに関節作動させられる。リンク２８２及び２８３の間の関節３０２並びにリンク２８３及び２８４の間の関節３０４は同じ種類であり、それらを「Ｂ」関節と呼ぶことがある。リスト２８０を「ＡＢＢＡ」リストと呼ぶことがあり、それはリスト２８０に沿う関節の曲げ軸の種類の順序を指す。

他の実施例において、リストは「ＡＢＡＢ」構成を有してよい。そのような構成は、２つの「ＡＢ」関節が「ＡＢＡＢ」構成において互いに直接的に接合するよう、例えば、直列の図８の例示的な実施態様のリンク２５６，２５８のような、２つの「ＡＢ」関節を含んでよい。

異なる方向において異なる動きを有することがあるリストの様々な複雑な構成部品及び手術器具のためのリストの小さな大きさの故に、リストが曲げられるときに作動要素の長さを実質的に維持しながら、作動要素がリストを通じて捩れ形状にどれぐらい延びるかを最小にするために、リストを通じて作動要素をどのように通すかを決定することを含む、リストを通じて作動要素を通すことにおける様々な問題が起こる。ここにおける様々な例示的な実施態様は、１つ又はそれよりも多くの作動要素がリストの全長に沿って３６０°未満の角度的な広がりを有する捩れ経路に沿って延びる、手術器具のリストを想定する。これらの設計は、とりわけ、例えば、作動要素がリストの全長に亘って捩れ経路に沿って横断する角度的な広がり、作動要素が個々の曲げ軸に亘って捩れ経路に沿って横断する角度的な広がり、作動要素が横断する角度的な広がり及び作動要素と（複数の）支持面との間の結果として得られる摩擦（即ち、角度的な広がりを最小にすることは、作動要素を作動させる力を適用するときの、キャプスタン等式のように、克服する摩擦の量を最小にする）、並びに曲げ軸に対する作動要素の初期的な角度を考慮に入れる。

図１０Ａ及び１０Ｂを参照すると、リストの２つの関節１０００Ａ及び１０００Ｂの概略的な断面図が示されている。例示的な実施態様に従って、リストを図８の例示的な実施態様のリスト２５０と同様に構成し得る。例えば、図１０Ａ及び１０Ｂ中の関節１０００Ａ及び１０００Ｂの断面は、図８のＡＢリストの例示的な実施態様の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂに沿う概略図であってよいが、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂが各関節１０００Ａ及び１０００Ｂに亘って延びるときの、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの捻れの量を示すよう修正されている。作動要素３１６Ａ，３１６Ｂは、例えば、（図８の例示的な実施態様のエンドエフェクタ２５２のような）エンドエフェクタを作動させるために、或いは、例えば、リストのような、器具の他の構成部品を作動させるために、用いられてよい。例示的な実施態様によれば、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂは、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの作動が、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂがリストを作動させるために用いられるときのような、逆転された動きをもたらさないよう、捩れ経路に従ってよい。

図１０Ａ及び１０Ｂの断面は、それぞれ、曲げ軸３１２を有する（図８の例示的な実施態様における関節２６９のような）関節を提示する関節１０００Ａについての断面及び曲げ軸３２２を有する（図８の例示的な実施態様における関節２７０のような）関節を提示する関節１０００Ｂについての断面を備える、リストの２つの異なる関節１０００Ａ及び１０００Ｂを提示している。

ここに記載する様々な例示的な実施態様の作動要素は、実質的に長さ維持的(length conservative)であってよい。よって、幾つかの場合、リストの１つ又はそれよりも多くの関節のように、作動要素が延びる（複数の）関節が作動させられるときに、作動要素は長さのゼロ変化を有することがあるが、幾つかの場合、作動要素は、少量の長さの変化を受けることがある。例示的な実施態様によれば、実質的に長さ維持的な作動要素は、例えば、１０ポンド（４．５３６キログラム）未満の応力が作動要素に適用されるときに、例えば、長さの変化がないことを含む、約０．０１０インチ（０．０２５４センチメートル）未満の、長さの変化を受けることがある。

作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの捻れの角度的な広がりは、リストに亘って作動要素３１６Ａ，３１６Ｂを長さ維持的にするように選択されてよい。例えば、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの各々は、図１０Ａ及び１０Ｂに示すように、リストの各関節１０００Ａ，１０００Ｂについて９０°の捻れを有することがある。換言すれば、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂは、各関節１０００Ａ，１０００Ｂについて中心線３１８に対して９０°の角度的な広がりを有することがある。例えば、作動要素３１６Ａは、関節１０００Ａに亘って初期位置３１１から後続位置３１３まで約９０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に沿って配置されてよい。更に、作動要素３１６Ａは、関節１０００Ｂに亘って（関節１０００Ａについての断面中の構造の位置３１３に対応する）初期位置３１５から後続位置３１７まで９０°捩られてよい。

作動要素の捩れの眺望を容易にするために、図１１は、図１０Ａ及び１０Ｂにおいて描写される関節を含むリスト３１０の概略的な頂面図を示しており、リスト３１０の異なる関節に沿う作動要素３１６Ａの形状を例示するために、作動要素３１６Ａのみが、リスト３１０の関節１０００Ａ，１０００Ｂの長さに沿って示されている。図１１において、リスト３１０は、関節１０００Ａ及び１０００Ｂの各々に沿う作動要素３１６Ａの捩れの量を示すよう、関節１０００Ａ及び関節１０００Ｂに概略的にセグメント化されている。例示的な実施態様によれば、関節１０００Ａは、長さ３２６を有してよく、関節１０００Ｂは、長さ３２８を有してよく、それらは、関節１０００Ａ及び１０００Ｂについての捩れの量を描写する目的のために、図８の例示的な実施態様において概略的に示されている。図８の例示的な実施態様を参照すると、関節１０００Ａは、例えば、関節２６９に対応してよく、関節１０００Ａについての捩れは、関節２６９で実質的に中心化され、関節２６９の両側に実質的に等しい量で拡張している。

同様に、図８の例示的な実施態様を参照すると、関節１０００Ｂは、例えば、関節２６０に対応してよく、関節１０００Ｂについての捩れは、関節２７０で実質的に中心化され、関節２７０の両側で実質的に等しい量で拡張している。図１１に示すように、作動要素３１６Ａは、関節１０００Ａに亘って初期位置３１１から後続位置３１３まで捩られてよく、関節１０００Ｂに亘って初期位置３１５から後続位置３１７まで捩られてよい。例示的な実施態様によれば、作動要素の捩れは、図１に示すように、作動要素３１６Ａが関節１０００Ａ及び１０００Ｂに亘って捩られるときに、実質的に連続的であってよい。実質的に連続的な捩れを用いることは、作動要素と支持構造との間の摩擦の量を有益に最小にすることがある。何故ならば、捻れはリストのより長い長手方向の長さに亘って生じることがあるからである。

しかしながら、作動要素の捻れは、図１１の例示的な実施態様に示す実質的に連続的な捩れに限定されない。例えば、作動要素は、作動要素の長さに沿って異なる量の捻れを有する区画に捩られてよい。他の場合において、作動要素は、その代わりに、作動要素が直線的に延び且つリストの中立軸と実質的に平行である１つ又はそれよりも多くの領域によって分離される捩れ部分を含む、不連続的な捩れ経路に従ってよい。そのような不連続的な捩れの実施態様において、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの捩れは、依然として図１０Ａ及び１０Ｂに示す量（即ち、９０°）にあってよいが、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの１つ又はそれよりも多くの直線的な非捻れ部分の故に、図１１中の関節１０００Ａ及び１０００Ｂのより短い範囲(span)の長さ３２６，３２８に亘ることがある。

図１０Ａ及び１０Ｂに最良に示すように、作動要素３１６Ａは、関節１０００Ａ及び１０００Ｂの各々に関して中立軸３１８について９０°捩られる（即ち、関節１０００Ａ及び１０００Ｂの各々について中心線３１８に対して９０°の角度的な広がりを備える捩れ形状を有する）。例示的な実施態様によれば、中立軸３１８は、リスト３１０の長手方向の中心線であってよい。加えて、軸３１８は、例示的な実施態様によれば、リスト３１０の長手方向の中心線であってよく、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂが従う捩れ経路のための中心線であってよい。図１０Ｂの関節１０００Ｂの断面に示すように、作動要素３１６Ａは、中立軸３１８からある距離３２９だけ径方向に離間させられてよい。図１０Ｂの関節１０００Ｂの関節１０００Ｂの断面に示すように、作動要素３１６Ｂも、中立軸からある距離３２９だけ径方向に離間させられてよい。径方向距離３２９は、リスト３１０の直径に従って異なってよい。径方向距離３２９は、例えば、作動要素が中立軸３１８に沿って延びない（例えば、中立軸３１８から非ゼロ径方向距離だけ離間させられる）とき、約０ｍｍより大きいから約１０ｍｍであってよい。他の例示的な実施態様によれば、径方向距離３２９は、例えば、０より大きいから約６ｍｍであってよい。例示的な実施態様によれば、径方向距離３２９は、リスト３１０内の内部空間を最大にするように、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂが関節１０００Ａ及び１０００Ｂの外周で又は外周付近で離間させられるよう、最大にされてよい。他の例示的な実施態様によれば、径方向距離３２９は、例えば、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂ及び／又は作動要素３１６Ａ，３１６Ｂのための誘導管腔が曲がるのが困難であるとき、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂが中立軸３１８付近で離間させられるよう、最小にされてよい。

作動要素３１６Ａと同様に、作動要素３１６Ｂも、図１０Ａ及び１１に示すように、断面１０００Ａによって提示される関節において、初期位置３２１から後続位置３２３まで９０°捩られてよい（即ち、中心線３１８について捩れ経路に沿って９０°の角度的な広がりを有してよい）。更に、作動要素３１６Ｂは、図１０Ｂ及び１１に示すように、断面１０００Ｂによって提示される関節において、（断面１０００Ｂにおける後続位置３２３と一致する）初期位置３２５から後続位置３２７まで９０°捩られてよい。よって、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの各々は、リスト３１０に亘って作動要素３１６Ａ，３１６Ｂを長さ維持的にするよう、リスト３１０の全長に亘って全部で１８０°の捩れを有してよい（即ち、中心線３１８について捩れ経路に沿って１８０°の角度的な広がりを有してよい）。これは３６０°の捩れよりも実質的に小さい各作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの全体的な捩れをもたらす。

例えば、中立軸３１８が極座標系における原点であるときのような、中心線３１８についての作動要素３１６Ａの捩れを考察するとき、作動要素３１６Ａは、リスト３１０の全長に亘って１８０°の角度測定を通じて関節１０００Ａにおける初期位置３１１から関節１０００Ｂにおける後続位置３１７まで捩られる。これを図３３の例示的な実施態様に更に例示しており、図３３は捩れ経路９００を描写している。図３３の例示的な実施態様に示すように、捩れ経路９００は、長手軸９０８（即ち、中心線９０８）の周りで捩れ形状において第１の端９０２から第２の端９０６まで延びる。捩れ経路９００の角度的な広がりを示すために、捩れ経路９００は、平面９０１上で曲率半径９１３を有する弧９１０として投影され(projected)てよく、弧９１０上の地点９１０は、捩れ経路９００上の場所に対応する。例えば、弧９１０上の地点９１２は、捩れ経路９００の第１の端９０２に対応し、弧９１０上の地点９１４は、捩れ経路９００の長さに沿う略中間にある地点９０４に対応する。

捩れ経路９００は、図２１の例示的な実施態様において、実質的に一定の曲率半径９１３を有するものとして描写されているが、捩れ経路９００（従って、弧９１０）は、異なる曲率を有する区画を含んでよく、且つ／或いは１つ又はそれよりも多くの直線区画を含んでもよい。従って、捩れ経路がここにおける例示的な実施態様において議論されるとき、捩れ経路は、実質的に連続的な曲率半径で捩れてよく、或いは異なる曲率半径及び／又は直線区画を備える湾曲区画を含む、異なる曲率半径を備える区画を含んでよい。

図３３に示すように、（同様に平面９０１上に投影されてよい）中心線９０８に対する、地点９１２と地点９１４との間の角度的な広がり９２０は、約１８０°である。よって、ここにおける例示的な実施態様において捩れ経路の角度的な広がりを議論するとき、角度的な広がりは、図３３に示すように、中心線９０８に対する角度的な広がり９２０に従って決定されてよい。更に、捩れ経路９００は、第１の端９０２から第２の端９０６までの全３６０°の捻れを完成するので、弧９１０上の地点９１２は、第１の地点９０２及び第２の地点９０６の両方に対応し、第１の端９０２と第２の端９０６との間の角度的な広がり９２２は、３６０°である。よって、図３３の例示的な実施態様において、弧９１０は、完全な円を形成する。しかしながら、捩れ経路が完全な３６０°の捻れでない他の実施態様において、弧９１０は円を完成しない。何故ならば、捩れ経路の角度的な広がりは３６０°未満だからである。

図１０Ａ，１０Ｂ，１１に示す方法において作動要素３１６Ａ，３１６Ｂを捩ることは、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂが捩れ３１０について長さ維持的であることを可能にし得る。更に、例示的な実施態様によれば、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの捻れの角度的な広がりは、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂを関節１０００Ａ及び１０００Ｂの各々について長さ維持的にさせるように選択されてよい。例えば、図１０Ａの例示的な実施態様の概略図に示すように、関節１０００Ａについて、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの各々の略半分は、曲げ軸３１２の左側にあり、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの各々の略半分は、曲げ軸３１２の右側にある。結果的に、曲げ軸の左側にある作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの部分についてのあらゆる正又は負の長さの変化は、曲げ軸３１２の右側にある作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの部分についてのあらゆる負又は正の長さの変化によって相殺される。よって、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂについて長さの正味変化はなく、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの各々を関節１０００Ａに亘って長さ維持的にさせる。同様に、図１０Ｂの関節１０００Ｂの例示的な実施態様の概略図に示すように、関節１０００Ｂについて、各作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの略半分は、曲げ軸３２２の頂側にある並びに底側にあるので、曲げ軸３２２に対する作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの頂側についてのあらゆる長さの変化は、曲げ軸３２２に対する作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの底側についてのあらゆる長さの変化によって実質的に相殺される。よって、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂについて長さの正味変化は実質的になく、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂを関節１０００Ｂに亘って長さ維持的にさせる。

関節に亘る作動部材の捻れの量も、関節の長さに亘る作動部材の平均的な角位置によって概略的に提示されてよい。例えば、関節１０００Ａの長さ３２６に亘る中立軸に関する作動要素３１６Ａの平均的な角位置３１４を図１０Ａに概略的に示している。換言すれば、中立軸３１８が極座標系における原点として取り扱われるときのように、作動要素３１６Ａが関節１０００Ａの長さ３２６に亘って９０°を通じて捩れるとき、作動要素３１６Ａの平均的な角位置３１４が決定されてよい。図１０Ａに示すように、関節１０００Ａの長さ３２６に亘る作動要素３１６Ａの平均的な角位置３１４が、関節１０００Ａについての曲げ軸と一致するとき、これは作動要素３１６Ａが関節１０００Ａについて長さ維持的であることを示す。作動要素３１６Ａは、図１０Ｂに示すように、同様に曲げ軸３２２と一致する関節１０００Ｂの長さ３２８に亘る平均的な角位置３２４を有する。更に、作動要素３１８Ｂは、作動要素３１６Ａと反対に位置付けられ、作動要素３１６Ａの捻れの実質的に鏡像であるので、関節１０００Ａ及び１０００Ｂに亘る作動要素３１６Ｂの平均的な角位置は、作動要素３１６Ａの平均的な角位置３１４，３２４と同じであると考えられてよい。

上記のように、様々な例示的な実施態様が、曲げ軸に対する作動要素の初期角度を考慮する。初期角度は、作動要素が関節に入るときの曲げ軸に対する作動要素の初期角度と考えられてよい。図１０Ａの例示的な実施態様に示すように、作動要素３１６Ａは、関節１０００Ａにおける曲げ軸３１２に対するその初期位置３１１での初期角度３１９を有してよい。例示的な実施態様によれば、図１０Ａの断面図に示すように、作動要素の実質的に等しい量が曲げ軸３１２の両側に配置されてよいように、初期角度３１９は、特に作動要素が関節１０００Ａの長さ３２６に沿って９０°捩られるときに、約４５°であってよい。作動要素３１６Ｂは、中立軸３１８に亘って作動要素３１６Ａの反対に位置付けられてよいので、関節１０００Ａにおける作動要素３１６Ｂの初期位置３２３は、曲げ軸３１２に対して、例えば、約４５°のような、実質的に同じ角度３１９にあってよい。関節１０００Ｂにおいて、作動要素３１６Ａ，３１６Ｂの初期位置は、関節１０００Ａにおける角度３１９と略等しい曲げ軸３２２に対する角度にあってよい。

しかしながら、例えば、より小さい又はより大きい量の角度的な広がり（捩れ）が所与の関節に亘って用いられるときには、他の初期角度が利用されてもよい。例えば、作動要素３１６Ａの初期位置３１１は、曲げ軸３１２に対して約５０°の角度３１９にあってよい。そのような実施例では、実質的に等しい量の作動要素３１６Ａが曲げ軸３１２の両側に位置付けられてよく、作動要素３１６Ａが関節１０００Ａに亘って長さ維持的であるように、関節１０００Ａに亘る作動要素３１６Ａの捻れの量は、約１００°であってよい。例えば、例示的な実施態様に従った、約４０°〜約６０°のような、初期角度３１９についての他の値が、ここにおける例示的な実施態様によって想定されてよい。

本発明に従った様々な実施態様は、図１０Ａ、１０Ｂ、及び１１の例示的な実施態様を参照して示し且つ議論した以外の、他の初期位置作動要素捩れ構成を想定する。図１２Ａを参照すると、リストの例示的な実施態様の関節の概略的な断面図が示されている。図１２Ａの例示的な実施態様に描写する関節１２００Ａは、関節１２００Ａにおける作動要素３３０Ａ，３３０Ｂの初期位置が曲げ軸３３２Ａと整列させられる点を除き図１０Ａの例示的な実施態様に類似する、Ａ型関節であってよい。作動要素３３０Ａ，３３０Ｂは、例えば、（図８の例示的な実施態様のエンドエフェクタ２５２のような）エンドエフェクタを作動させるために、或いは、例えば、リストのような、器具の他の構成部品を作動させるために、用いられてよい。例示的な実施態様によれば、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂは、例えば、作動要素３３０Ａ、３３０Ｂを用いてリストを作動させるときに、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂの作動が逆の動きをもたらさないよう、捩れ経路に従ってよい。

図１２Ａ及び図１３に示すように、それらのうちの後者は、図１２Ａ及び１２Ｂに描写する関節を含むリスト３２０の概略的な頂面図であるが、作動要素３３０Ａの捩れのみを示しており、作動要素３３０Ａは、長手中立軸３３７に対して関節１２００Ａの長さ３３６に沿う捻れを有さない。図１１に関して議論したように、軸３３７は、リスト３２０についての中心線であってよく、加えて、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂの捩れ経路についての中心線であってよい。よって、（図１３に概略的に示す）関節１０００Ａの長さ３３６に亘る作動要素３３０Ａ，３３０Ｂの平均的な角位置３３４は、曲げ軸３３２Ａと一致させられる（即ち、曲げ軸３３２Ａは、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂを通じて進む）。結果的に、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂは、関節１２００Ａにおいて既に長さ維持的であり、その関節において捩られる必要がない。しかしながら、関節１２００Ｂにおいて、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂのそれぞれの初期位置３３１Ａ，３３５Ａは、曲げ軸３３２Ｂから偏心（オフセット）させられる。例えば、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂの初期位置３３１Ａ，３３５Ａは、関節１２００Ｂにおいて曲げ軸３３２Ｂから約９０°偏心（オフセット）させられてよい。

関節１２００Ｂに亘る作動要素３３０Ａ，３３０Ｂの長さ維持を達成するために、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂは、それぞれの後続位置３３１Ｂ，３３５Ｂに対して１８０°の角度的な広がりで捩られてよい（即ち、中心線３３７について１８０°の角度的な広がりに亘る捩れ経路に従ってよい）。結果的に、各々の作動要素３３０Ａ，３３０Ｂの略等しい量が、関節１２００Ｂにおける曲げ軸３３２Ｂの両側（例えば、図１３Ｂの関節１２００Ｂの断面における頂側及び底側）にある。これは（図１３に概略的に示す）関節１２００Ｂの長さ３３８に亘る作動要素３３０Ａ，３３０Ｂの平均的な角位置３３９によっても実証され、関節１２００Ｂの長さ３３９は、曲げ軸３３２Ｂと整列する（即ち、曲げ軸３３２Ｂは、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂの平均的な角位置３３９を通じて進む）。よって、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂは、図１０Ａ、１０Ｂ、及び１１の例示的な実施態様と同様に、リスト３２０の長さに亘って１８０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に従ってよいが、捻れは１つの関節（例えば、関節１２００Ａ）の長さに亘って起こらず、全ての捻れは他の関節（例えば、関節１２００Ｂ）の長さに亘って起こる。更に、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂは、作動要素３３０Ａ，３３０Ｂの各々を各々の関節１２００Ａ及び１２００Ｂに亘って長さ維持的にさせるよう、この方法において捩られてよい。

リストは、各関節について異なる曲げ軸方向を備える任意の数の関節を含むように構成され得る。本開示の範囲内にあるものとして想定される幾つかの非限定的な実施態様は、１つ又はそれよりも多くの多数の図１０Ａ乃至１３の例示的な実施態様のリスト３１０及び／又は３２０を有するリストを含み、作動要素の長さは、リストの全長に亘って実質的に維持される。例えば、リストは、各々が図１０Ａ乃至１３の例示的な実施態様のいずれかに従って構成される、２つの連続的なリストデバイスを含み得る。そのようなリストは、例えば、順番において、第１のＡ関節、第１のＢ関節、第２のＡ関節、及び第２のＢ関節を含み得る（即ち、リストは、ＡＢＡＢ型のリストである）。リストの長さに亘って延びる作動要素の長さ維持を達成するために、作動要素は、図１０Ａ乃至１３の例示的な実施態様の各々のリスト３１０，３２０の２倍の角度的な広がりを有するリストの長さに亘って３６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に沿って延びてよい。逆に、２つの連続的なリストデバイスを含むリスト（例えば、ＡＢＡＢ型のリスト）を図１０Ａ乃至１３の例示的な実施態様のリスト３１０及び／又は３２０のような単一のリストを含むリスト（例えば、ＡＢ型のリスト）に簡略化してよい。同様に、ＡＡＢＢ型のリストをＡＢリストに簡略化し得る。

本開示に従った様々な例示的な実施態様は、様々な曲げ軸パターンのリスト及び作動要素のための捩れ構成を想定する。リスト構成は、図８及び１０Ａ乃至１３に示すように、２つの曲げ軸を備える関節のみを含んでよいが、図９の例示的な実施態様のＡＢＢＡリストのような、他のリスト構成が用いられてよい。

図１４Ａ乃至１４Ｄを参照すると、例示的な実施態様に従った、４つの関節１４００Ａ１，１４００Ｂ１，１４００Ｂ２，１４００Ａ２を含む、リストの関節の断面図が示されている。例えば、リストは、図９のＡＢＢＡリストの例示的な実施態様に従って構成されてよく、図１４Ａ乃至１４Ｄ中の関節Ａ１、Ｂ１、Ｂ２、及びＡ２のそれぞれの断面図は、図９中の線Ａ１−Ａ１、Ｂ１−Ｂ１、Ｂ２−Ｂ２、及びＡ２−Ａ２に沿う図であってよい。よって、図１４Ａ乃至１４Ｄ中の関節１４００Ａ１，１４００Ｂ１，１４００Ｂ２，１４００Ａ２は、それぞれ、図１５の例示的な実施態様に概略的に示すリスト３４０の４つの異なる関節を提示しており、関節１４００Ａ１は、（図１５に概略的に示す）曲げ軸３４４及び長さ３６４を有し、関節１４００Ｂ１は、（図１５に概略的に示す）曲げ軸３４６及び長さ３６５を含み、関節１４００Ｂ２は、（図１５に概略的に示す）曲げ軸３５２及び長さ３６６を有し、関節１４００Ａ２は、（図１５に概略的に示す）曲げ軸３５４及び長さ３６７を有する。更に、リスト３４０は、図１４Ａ乃至１４Ｄ及び１５に示すように、長手中立軸３４８を有する。軸３４８がリスト３４０についての中心線であってよく、更に作動要素３４２，３５０の捩れ経路についての中心線であってよい。作動要素３４２，３５０は、例えば、エンドエフェクタを作動させるために、或いは、例えば、リストのような、器具の他の構成部品を作動させるために、用いられてよい。例示的な実施態様によれば、作動要素３４２，３５０は、例えば、作動要素３４２，３５０を用いてリストを作動させるときに、作動要素３４２，３５０の作動が逆の動きをもたらさないよう（例えば、図９中の関節３００及び３０６が軸２９０及び２９６について異なる方向に曲がらず、関節３０２及び３０４が軸２９２及び２９４について異なる方向に曲がらないよう）、捩れ経路に従ってよい。例示的な実施態様によれば、関節１４００Ａ１，１４００Ｂ１，１４００Ｂ２，１４００Ａ２の各々についての作動要素３４２，３５０の捩れは、それぞれの曲げ軸３４４，３４６，３５２，３５４について中心化されてよく、捩れ経路は、それぞれの曲げ軸３４４，３４６，３５２，３５４の両隊に実質的に等しい量において延びる。

リスト３４０に亘って延びる作動要素３４２，３５０の捻れの角度的な広がりは、作動要素３４２，３５０がリスト３４０の長さに亘って長さ維持的であるような角度的な広がりである。関節１４００Ａ１において、両方の作動要素３４２，３５０は、曲げ軸３４４と整列させられ（即ち、曲げ軸３４４は、作動要素３４２，３５０を通じて進み）、よって、曲げ軸３４４と整列させられる関節１４００Ａ１の長さ３６４に亘る平均的な角位置３５６を有する。よって、両方の作動要素３４２，３５０は、関節１４００Ａ１において長さが実質的に変わらず、その関節において捩られない。関節１４００Ｂ１において、作動要素３４２は、それが曲げ軸３４６に対して約９０°の角度３４９を有する関節１４００Ａ１から入るとき、初期位置３４１を有する。作動要素３５０も、それが曲げ軸３４６に対して約９０°の角度にある関節Ａ１から入るとき、初期位置３５１を有する。

図１４Ｂの例示的な実施態様において、作動要素３４２，３５０は、それぞれの後続位置３４３，３５３に、関節１４００Ｂ１において９０°捩られてよく（即ち、中心線３４８について９０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に従ってよく）、作動要素３４２，３５０に関節１４００Ｂ１の長さ３６５に亘る平均的な角位置３５８を提供する。図１４Ｂの例示的な実施態様に示すように、平均的な角位置３５８は、曲げ軸３４６と整列させられず、関節１４００Ｂ１において作動要素３４２，３５０について正又は負の長さの変化をもたらす。図１４Ｃに示すように、関節１４００Ｂ２において、作動要素３４２は、曲げ軸３５２に対して９０°の角度３５９で関節１４００Ｂ１から入った後に、初期位置３４５を有し、作動要素３５０は、曲げ軸３５２に対して９０°にある初期位置３５５を有する。作動要素３４２，３５０は、関節１４００Ｂ２において９０°捩られ（即ち、中心線３４８について９０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に従い）、関節１４００Ｂ２の長さ３６６に亘る平均的な角位置３６０を提供し、関節１４００Ｂ２における作動要素３４２，３５０の各々について正又は負の長さの変化をもたらす。

しかしながら、関節１４００Ｂ１，１４００Ｂ２のそれぞれの長さ３６５，３６６に亘る平均的な角位置３５８，３６０によって示されるように、関節１４００Ｂ１，１４００Ｂ２における作動要素３４２，３５０の捩れは、曲げ軸３４６，３５２の両側にあり、作動要素３４２，３５０の長さの変化は、互いに実質的に相殺し合う。更に、関節１４００Ａ２の長さ３６７に亘る作動要素３４２，３５０の平均的な角位置３６２によって示されるように、作動要素３４２，３５０は、関節１４００Ａ２において曲げ軸３５４と整列させられる（即ち、曲げ軸３５４は、作動要素３４２，３５０を通じて通る）。結果的に、作動要素３４２，３５０は、リスト３４０の全長を通じて１８０°捩られる（即ち、捩れ経路は、中心線３４８について１８０°（即ち、各々の関節１４００Ｂ１及び１４００Ｂ２を通じて９０°）の角度的な広がりを有する）。更に、関節１４００Ｂ１及び１４００Ｂ２の曲げ軸３４６，３５２に対する作動要素３４２，３５０の捻れは、曲げ軸３４６，３５２の両側にあるので、作動要素３４２，３５０は、関節１４００Ａ１，１４００Ａ２において実質的な長さの変化を受けず、作動要素３４２，３５０のあらゆる正又は負の長さの変化は、関節１４００Ｂ２における作動要素３４２，３５０の対応する負の又は正の長さの変化によって相殺され、逆も同様である。よって、各作動要素３４２，３５０は、リスト３４０の全長に亘って長さ維持的である。

本開示は、２つよりも多くの関節を有するリストについての他の構成を想定する。図１６Ａ乃至１６Ｄを参照すると、リストの関節１６００Ａ１，１６００Ｂ１，１６００Ｂ２，１６００Ａ２の断面図が示されている。リスト３７０は、例えば、図９に示す例示的な実施態様に従って構成されてよく、図１６Ａ乃至１６Ｄ中の関節１６００Ａ１，１６００Ｂ１，１６００Ｂ２，１６００Ａ２の断面図は、図９のＡＢＢＡリストの例示的な実施態様についての線Ａ１−Ａ１、Ｂ１−Ｂ１、Ｂ２−Ｂ２、及びＡ２−Ａ２に沿う図であってよい。

例示的な実施態様によれば、関節１６００Ａ１は、（リスト３７０全体を示し且つ図１６Ａ乃至１６Ｄに描写する関節を含む）図１７の例示的な実施態様において概略的に示す）曲げ軸３９１及び長さ４００を有し、関節１６００Ｂ１は、（図１７において概略的に示す）曲げ軸３９２及び長さ４０２を有し、関節１６００Ｂ２は、（図１７において概略的に示す）曲げ軸３９２及び長さ４０４を有し、関節１６００Ａ２は、（図１７において概略的に示す）曲げ軸３９４及び長さ４０６を有する。更に、リスト３７０は、図１６Ａ乃至１６Ｄ及び１７に示すように、関節１６００Ａ１，１６００Ｂ１，１６００Ｂ２，１６００Ａ２を通じて延びる、長手中立軸３９０を含んでよい。軸３９０は、リスト３７０についての中心線であってよく、作動要素３７２，３８０の捩れ経路についての中心線であってもよい。作動要素３７２，３８０を用いて、例えば、エンドエフェクタを作動させてよく、或いは、例えば、リストのような、器具の他の構成部品を作動させてよい。例示的な実施態様によれば、作動要素３７２，３８０は、例えば、作動要素３７２，３８０を用いてリストを作動させるときに、作動要素３７２，３８０の作動が逆の動きをもたらさないよう（例えば、図９の関節３００及び３０６が軸２９０及び２９６について異なる方向において延びず、関節３０２及び３０４が軸２９２及び２９４について異なる方向に延びないよう）、捩れ経路に従ってよい。

図１６Ａ乃至１６Ｄ及び１７の例示的な実施態様において、作動要素３７２，３８０は、関節１６００Ａ１において曲げ軸３９１から初期的に偏心（オフセット）させられて整列させられない。例えば、作動要素３７２，３８０は、初期的に、曲げ軸３９１に対して約３０°の角度３９５にあってよい。これに対処するために、作動要素３７２，３８０が関節１６００Ａ１において長さ維持的であるよう、作動要素３７２，３８０は、関節１６００Ａ１の長さ４００に沿ってそれぞれの初期位置３７１，３８１から後続位置３７３，３８３まで６０°捩られてよい（即ち、中心線３９０について６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に従ってよい）。よって、関節１６００Ａ１の長さ４００に亘る作動要素３７２，３８０の平均的な角位置３９６は、曲げ軸３９１と整列する（曲げ軸３９１は、作動要素３７２，３８０の平均的な角位置３９６を通じて進む）。

同様に、作動要素３７２，３８０は、それぞれの初期位置３７４から後続位置３７５，３８５まで、関節１６００Ｂ１において６０°捩られてよく（即ち、中心線３９０について６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に従ってよく）、それぞれの初期位置３７６，３８６から後続位置３７７，３８７まで、関節１６００Ｂ２において６０°捩られてよく（即ち、中心線３９０について６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に従ってよく、それぞれの初期位置３７８，３８８から後続位置３７９，３８９まで、関節１６００Ａ２において６０°捩られてよい（即ち、中心線３９０について６０°の角度的な広がりを有する捩れ経路に従ってよい）。関節Ａ１と同様に、作動要素３７２，３８０が関節１６００Ａ２に亘って実質的に長さ維持的であるよう、関節１６００Ａ２の長さ４０６に亘る作動要素３７２，３８０の平均的な角位置３９９は、曲げ軸３９４と整列する。作動要素３７２，３８０は、各々の関節１６００Ｂ１，１６００Ｂ２の長さ４０２，４０４に亘って長さ維持的でない。しかしながら、関節１６００Ｂ１及び１６００Ｂ２の組み合わせ長さ４０２及び４０４に亘って全体的に理解されるとき、作動要素３７２，３８０は、関節１６００Ｂ１及び１６００Ｂ２の組み合わせに亘って実質的に長さ維持的である。これは、それらのそれぞれの曲げ軸３９３及び３９３の両側にある、関節１６００Ｂ１の長さ４０２に亘る作動要素３７２，３８０の平均的な角位置３９７及び関節１６００Ｂ２の長さ４０４に亘る作動要素３７２，３８０の平均的な角位置３９８によって示される。よって、作動要素３７２，３８０は、リスト３７０の全長に亘って２４０°の総量だけ捩られてよい（即ち、関節１６００Ａ１，１６００Ｂ１，１６００Ｂ２，１６００Ａ２の長さの各々に亘って６０°捩られてよい）。

上の例示的な実施態様において記載したように、捩れ経路に沿って作動要素を延ばすために、様々な例示的な実施態様は、捩れ経路に沿って１つ又はそれよりも多くの作動要素を案内する１つ又はそれよりも多くの構造を想定する。１つ又はそれよりも多くの構造は、作動要素が図１０Ａ乃至１７の例示的な実施態様のようなここに記載する例示的な実施態様に従った捩れ経路に沿って延びるときに、その長さに沿って作動要素への支持をもたらしてよい。

図１８を参照すると、図８の例示的な実施態様のシャフト２５１のような器具シャフトの遠位端に配置される作動要素支持体４１０を含む、手術器具の遠位部分が示されている。例示的な実施態様によれば、作動要素支持体４１０の第１の部分４１１が、第１の部分４１１の通路４１５，４１６を通じて延びる作動要素４２６，４２８のための捩れ経路を提供する捩れ通路４１５，４１６を含んでよい。作動要素４２６，４２８は、作動要素支持体４１０の近位端４２３から作動要素支持体４１０の第２の部分４１３内に延びてよく、作動要素支持体４１０は、図１８の例示的な実施態様に示すように、作動要素４２６，４２８が延びてよい実質的に直線的な通路４３８，４３９を含む。例示の容易さのために２つの通路４３８，４３９のみが図１８の例示的な実施態様に描写されているが、作動要素支持体４１０の第２の通路４１３は、第１の部分４１１と同数の通路を含んでよい。例示的な実施態様によれば、第２の部分４１３の通路を通じて延びるあらゆる作動要素が第１の部分４１１にある対応する通路を通じて延びるよう、第２の部分４１３の通路は、第１の部分４１１の通路に接合されてよい。

例示的な実施態様によれば、支持体４１０は、作動要素４１４が延在してよい中央通路４１９を更に含んでよい。中央通路４１９は、支持体４１０が曲がるときに、作動要素４１４又は磁束導管(flux conduit)のような、中央通路４１９を通じて延在するあらゆる部材が、実質的な長さの変化を受けないように、器具の長手中心線４２１に沿って延びてよい。中心線４２１は、例示的な実施態様に従った、支持体４１０の中心線であってもよい。例えば、作動要素４１４を用いて、例えば、切断ブレードのような、エンドエフェクタを作動させてよい。中立軸又は中心線から径方向に偏心（オフセット）させられる、ここに記載する様々な例示的な実施態様の作動要素は、エンドエフェクタ又はリストを作動させることに限定されず、他の器具構成部品を作動させるために用いられてよい。例えば、中立軸又は中心線から径方向に偏心（オフセット）させられる、ここに記載する様々な例示的な実施態様の作動要素は、作動要素支持体４１０又は他の器具構成部品に対して遠位の第２のリストを作動させてよい。他の実施例において、作動要素４１４は、エンドエフェクタを作動させるために用いられてよいのに対し、作動要素４２６，４２８は、エンドエフェクタが接続されるリストを作動させるために用いられる。他の実施例によれば、磁束導管が、作動要素４１４の代わりに中央通路４１９を通じて延在してよい。

１つ又はそれよりも多くの作動要素が、作動要素支持体４１０から延びて、器具構成部品を作動させるために用いられるデバイスに繋がってよい。図１９の例示的な実施態様に示すように、作動要素支持体４４０が、（コネクタ４２０の管腔４２４を通じて更に延在してよい）磁束導管又は作動要素４１４のためのような中央管腔４４２と、作動要素４２６，４２８のための管腔４４６と、他の作動要素又は磁束導管のために用いられてよい２つの追加的な管腔４４４とを含んでよい。例示的な実施態様によれば、作動要素４２６，４２８及びコネクタ４２０は、例えば、作動要素４２６，４２８及びコネクタが方向４３５に沿って押され或いは引かれるときに、エンドエフェクタを作動させる、プッシュ／プル作動要素を形成してよい。図２０を参照すると、エンドエフェクタ４３４の側面図が閉塞構成において示されており、コネクタ４２０の突起４２２がエンドエフェクタ４０４のスロット４３７を通じて延びている。作動要素４２６，４２８、コネクタ４２０、及び突起４２２が、方向４２５において押されるとき、突起４２２はスロット４３７を通じて動き、エンドエフェクタ４３４を図２０及び２１に示すような開放構成にさせる。

作動要素４２６，４２８は、プッシュ／プル作動要素として用いられてよいが、作動要素４２６，４２８は、代わりに、プル／プル作動要素として用いられてよい。例えば、エンドエフェクタ４０４が作動要素４２６，４２８の一方を引くことによって開けられ、作動要素４２６，４２８の他方を引くことによって閉じられることがあるよう、作動要素４２６，４２８は、コネクタ４２０を用いないでエンドエフェクタ４０４の近位端４０９に取り付けられてよい。

例示的な実施態様によれば、リストは曲がることができ、それはリストを通じて延びる作動要素の長さを変更させ得るので、作動要素支持体の場所がリストの場所に対応するように、作動要素支持体が手術器具内に位置付けられてよい。中心通路４１９は器具の長手中心線４２１に沿って配置されるので、作動要素４２６，４２８及びそれらのそれぞれの通路４１５，４１６は中心線４２１から径方向に偏心（オフセット）させられる。よって、エンドエフェクタ４３４を所望の場所に位置付けるように、リスト４３０が作動させられて器具を曲げるとき、作動要素４２６，４２８は長さの変化を受けることがある。しかしながら、図１０Ａ乃至１７の例示的な実施態様に従うように、作動要素支持体４４０は、捩れ経路を作動要素４２６，４２８に与えるので、作動要素４２６，４２８は、リスト４３０の長さに亘って実質的な長さの変化を受けない。

通路４１５，４１６は、図１８の例示的な実施態様において１８０°捩られるが、図１０Ａ乃至１７の例示的な実施態様に記載するように、他の構成の捩れが用いられてよい。作動要素支持体４１０は、１つ又はそれよりも多くの作動要素のための捩れ経路をもたらすために、様々な数の通路を含んでよい。例えば、作動要素支持体４１０は、１つの通路、２つの通路、３つの通路、又は４以上の通路を含んでよい。例えば、作動要素支持体４１０は、エンドエフェクタ（図示せず）に電気エネルギを提供する導電体のような、追加的な作動要素のために或いは磁束導管４２７，４２９のために用いられてよい、第３の通路４１７及び第４の通路４１８を含んでよい。

図１８の例示的な実施態様に示すように、作動要素支持体４１０は、作動要素支持体４１０の長さを通じて形成される通路４１５乃至４１８を備える、中実な単一成形構造を有してよい。例示的な実施態様によれば、作動要素支持体４１０は、例えば、ポリマ材料を実質的に円筒形の形状に押し出すことによって製造されてよく、捩れ通路４１５乃至４１８はポリマ材料の長さを通じて形成される。しかしながら、他の製造方法を利用して、支持体４１０の中心線４２１から径方向に偏心（オフセット）させられる並びに支持体４１０の中心線４２１について捩られる１つ又はそれよりも多くの捩れ通路を有する支持体４１０を提供してよい。よって、支持体４１０は、１つ又はそれよりも多くの作動要素を捩れ経路に沿って案内してよく、作動要素に対する支持をもたらして作動要素の座屈を最小にし或いは排除してよい。例えば、作動要素がプッシュ／プル作動要素として用いられ、作動要素が押されるとき、支持体４１０は作動要素の座屈を減少させ、或いは排除することがある。

様々な例示的な実施態様において、支持体４１０が通じて延びるリストが作動させられるときに、支持体４１０の曲げを促進するよう、支持体４１０はフレキシブルであってよい。支持体４１０は、例えば、比較的低い摩擦係数をもたらすポリマ材料で作られてよい。例示的な実施態様によれば、支持体４１０は、例えば、ポリエーテルブロックアミド（ＰＥＢＡＸ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＰＥＰ）、及び当業者によく知られた比較的低い摩擦係数を有する他のポリマ材料で作られてよい。加えて、支持体４１０を通じて延在する作動要素は、作動要素と支持体４１０との間の摩擦を最小にする材料で被覆されて良い。例えば、作動要素は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又は当業者によく知られた他の潤滑性材料で被覆されてよい。

図１９の例示的な実施態様に示すように、作動要素支持体４４０は、５つの管腔４４２，４４４，４４６を含む。しかしながら、作動要素支持体を含む、手術器具は、５つの５部材だけに限定されず、より多い又はより少ない数の管腔が器具において用いられてよい。例えば、作動要素支持体４５０が、図２２の例示的な実施態様に示すように、７つの管腔４５２を含んでよい。加えて、作動要素支持体の管腔は、図２２の例示的な実施態様におけるように、中央管腔の周りの管腔の単一のリング(a ring of lumens)として配置される必要はない。代わりに、支持体４６０の管腔４６２は、図２３の例示的な実施態様に示すように、中心管腔の周りの複数の同心状のリングにおいて配置されてよい。

図１８の例示的な実施態様に関して上で議論したように、作動要素支持体は、一体成形構造を有してよい。例えば、支持体は、押し出した一体成形品であってよい。そのような押出品は、溝のない中実な実質的に連続的な外面を有してよい。しかしながら、作動要素支持体について他の構成及び構造が用いられてよい。例えば、作動要素支持体は、支持体の可撓性（フレキシビリティ）を強化する１つ又はそれよりも多くの材料弱化領域を含んでよい。図２４を参照すると、作動要素支持体７１０の例示的な実施態様が示されており、作動要素７２４，７２６が支持体７１０を通じて延在している。支持体７１０がリストによって曲げられるときのような、支持体７１０の可撓性を強化するために、支持体７１０は、図２４の例示的な実施態様に示すような、溝７１２のような、１つ又はそれよりも多くの材料弱化領域を含んでよい。例示的な実施態様によれば、支持体７１０は、図１９の例示的な実施態様と同様に、支持体７１０を通じて形成される管腔を備える押出品として形成されよく、押出品に切り込まれた溝７１２を有して、溝７１２によって分離される椎骨部７１４をもたらしてよい。図２４の線２５−２５に沿う断面図である図２５に示すように、支持体７１０は、図１９の例示的な実施態様と同様に、５つの管腔７１１，７１３，７１５，７１７，７１９を含んでよい。しかしながら、支持体７１０は、他の数の管腔を含んでよく、図２２及び２３の例示的な実施態様の管腔構成を含んでよい。例示的な実施態様によれば、支持体７１０は、溝に加えて他の弱化領域を含んでよい。例えば、支持体７１０は、支持体７１０に追加的な弱化領域を強化された可撓性をもたらすよう、椎骨部７１４に形成されてよい孔７３０を含んでよい。

例示的な実施態様によれば、作動要素は、図１８、２４及び２５の一体成形構造以外の構成部品によって支持されてよく、捩れ経路に形作られてよい。図２６を参照すると、例示的な実施態様に従って、複数の別個のリンク８０２乃至８０５によって形成される作動支持体８００の分解図が示されている。リンク８０２乃至８０５は、作動要素（図示せず）のための１つ又はそれよりも多くの通路８１０，８１２を含んでよい。図２６の例示的な実施態様に示すように、リンク８０２乃至８０５は、通路８１０，８１２を通じて進む作動要素に捻れを付与するよう、方向８１８において支持体８００の長手軸８１６（即ち、中心線）について回転させられてよい。よって、リンク８０２乃至８０５の通路８１０，８１２は、リンク毎に中心線８１６に対して異なる角位置を有してよい。リンク８０２乃至８０５は、図１０Ａ乃至１７の例示的な実施態様において議論した捻れの量のような、他の量の捻れを付与してよい。加えて、リンク８０２乃至８０５は、他の数の管腔を含んでよく、図２２及び２３の例示的な実施態様の管腔構成を含んでよい。

図１８の例示的な実施態様に示すように、作動要素支持体４１０の管腔４１５乃至４１８は、１つの方向において支持体４１０の一端から他の端に捩れてよい。しかしながら、作動要素支持体は、そのような捩れ構成に限定されず、代わりに、１つよりも多くの方向において捩れる管腔を含んでよい。図２７を参照すると、作動要素支持体４７０の例示的な実施態様が示されており、作動要素支持体４７０は、方向４７１において支持体４７０に沿って第１の方向４７６において捩れ、次に、方向４７８に沿って捩るよう逆転する、管腔４７２，４７４を含む。更に、捻れの量は、支持体の長さに沿って一定であってよく、或いは、支持体の長さに沿って増大し或いは減少することにより異なってよい。

上で議論したように、作動要素支持体は、捩れ経路に沿って作動要素を案内するよう、並びに作動要素を支持して作動要素の座屈を最小にし或いは防止するよう、機能してよい。作動要素支持体と共に用いられてよい、作動要素の支持及びその座屈強度を強化する、他の構造が提供されてよい。図２８を参照すると、作動要素５００の非支持区画５０２の遠位端に剛性区画５１０を含む、作動要素５００の例示的な実施態様が示されている。図２８の部分５０４の拡大図である図２９に示すように、作動要素５００は、剛性区画５１０に延びるワイヤ又はケーブル５０６を含んでよい。ワイヤ又はケーブル５０６は、例えば、図１８の例示的な実施態様の作動要素４２６，４２８のうちの１つであってよい。剛性区画５１０は、ワイヤ又はケーブル５０６の上に嵌められる剛性シリンダ５１２を含んでよい。剛性シリンダ５１２は、例えば、ステンレス鋼のような、鋼で作られてよい。剛性シリンダ５１２は、例えば、シリンダ５１２をワイヤ又はケーブル５０６にクリンプ留めすることを介して、ワイヤ又はケーブル５０６に接続されてよい。

例示的な実施態様によれば、ワイヤ又はケーブル５０６の非支持区画５０２は、被膜５０８を含んでよい。被膜を用いて、例えば、ワイヤ又はケーブル５０６に、ワイヤ又はケーブル５０６よりも低い摩擦係数を有する滑らかな表面をもたらしてよい。被膜５０８は、熱可塑性物質(thermoplastic)のような、ポリマで作られてよい。例示的な実施態様によれば、被膜５０８は、例えば、ＰＴＦＥ、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、シリコーン、又は当業者によく知られた他の被膜材料で作られてよい。例示的な実施態様によれば、被膜５０８は、図２９に示すように、シリンダ５１２の厚さと実質的に同じ厚さである厚さを有してよい。

作動要素５００に剛性区画５１０を設けることによって、作動要素５００の座屈強度が強化されることがある。例えば、作動要素５００が作動要素支持体５３０（例えば、図１８の例示的な実施態様の作動要素支持体４１０）を通じて挿入されるとき、図３０に例示的な実施態様に示すように、作動要素５００は方向５３４に沿って押され、作動要素５００の遠位端を作動要素支持体５３０の遠位端５３２を越えて延ばすことがある。作動要素５００は剛性区画５１０を含むので、作動要素支持体５３０の遠位端５３２を越えて延びる作動要素５００の部分は、強化された座屈強度を有することがある。例えば、作動要素５００が方向５３４に押されるときに、図３０に示すように、作動要素５００の非支持部分は作動要素支持体５３０内に留まり、作動要素５００の剛性区画５１０のみが作動要素５３０の遠位端を越えて延びるよう、手術器具が構成されてよい。

例示的な実施態様によれば、図２８に示すように、作動要素５００の近位端も、剛性区画５２０を含んでよいが、他の例示的な実施態様は、作動要素の近位端に剛性区画を欠いてよい。近位端にある剛性区画５２０は、図２９の例示的な実施態様の剛性区画５１０に従って構成されてよい。例示的な実施態様によれば、剛性区画５２０は、図３０の例示的な実施態様と同様に、例えば、作動要素が押されるときに、作動要素支持体の近位端を越えて延びてよい。

作動要素を支持するために用いられてよい他の構造は、フレキシブルシャフトである。図３１を参照すると、フレキシブルシャフト６００の例示的な実施態様が示されており、フレキシブルシャフト６００は、圧縮部材６１０と、張力部材６１４とを含む。フレキシブルシャフト６００を用いて作動要素を支持してよく、フレキシブルシャフト６００は、図３０の例示的な実施態様と同様に、作動要素支持体の少なくとも部分を通じて延びる。圧縮部材６１０は、作動要素が通じて進むための中央管腔６１２を有してよい。圧縮部材６１０は、例えば、圧縮力がフレキシブルシャフト６００の長手軸６１６に沿って加えられるときに、互いに圧縮し合う巻線を含むバネであってよい。張力部材６１４は、軸６１６に沿って加えられる引張力又はフレキシブルシャフト６００に加えられる曲げ力に抗するよう、圧縮部材６１０の外部にあるような、圧縮部材６１０に取り付けられるワイヤ又はケーブルであってよい。換言すれば、フレキシブルシャフト６００は、圧縮部材６１０が存在しないならば張力部材６１４を圧縮し得る圧縮に抗する圧縮部材６１０と、さもなければ圧縮部材６１０を引き離し得る張力及び曲げに抗する張力部材６１４との組み合わせであってよい。

例示的な実施態様によれば、作動要素支持体は、複数のフレキシブルシャフト層を含んでよい。例えば、作動要素支持体は、互いに重なり合う図３１の例示的な実施態様のフレキシブルシャフト６００の多数の層を提供することによってのように、互いに層状に重なり合う多数のフレキシブルシャフトを含んでよい。フレキシブルシャフトの様々な層は、互いに同軸であってよい。例えば、図３２の例示的な実施態様に示すように、作動要素支持体１０００が、互いに同軸である、第１のフレキシブルチューブ１００２及び第２のフレキシブルチューブ１００４を含んでよく、１つ又はそれよりも多くの作動要素１０１０が、支持体１０００を通じて延びる。２つだけの同軸のチューブ１００２，１００４が図３６の例示的な実施態様に描写されているが、支持体１０００は、例えば、３つ、４つ、又はそれよりも多くのフレキシブル同軸チューブのような、他の数の同軸のチューブを含んでよい。フレキシブルチューブ１００２，１００４は、例えば、例示的な実施態様に従って、チューブ１００２，１００４が撓むのを可能にする弱化領域をもたらすよう、チューブ１００２，１００４に溝又はスリットを切ることを介した、チューブ１００２，１００４からの材料の除去の故に、フレキシブルであってよい。例示的な実施態様によれば、チューブ１００２，１００４は、引張荷重にとって有用である、巻回フィラメント備える、圧縮荷重にとって有用である、中実な巻回バネであってよい。

他の例示的な実施態様によれば、作動部材を支持するフレキシブルシャフトは、互いに接続される巻回フィラメントの多数の層を含んでよい。例えば、図３１の例示的な実施態様の圧縮部材６１０を含むことの代わりに、フレキシブルシャフトは、張力部材６１４を互いに編むことによってのように、互いに接続される、複数の張力部材６１４を含んでよい。例示的な実施態様によれば、作動要素支持体は、例えば、チューブの可撓性を強化するために、１つ又はそれよりも多くの場所においてチューブを切ることを介してのように、部分が取り除かれたチューブによって形成される、フレキシブルシャフトであってよい。チューブは、例えば、ステンレス鋼、熱可塑性物質、当業者によく知られている他の材料で作られてよい。

ここにおいて記載した例示的な実施態様及び方法は、遠隔操作手術システムのための手術器具と共に利用されるものとして記載されている。しかしながら、ここにおいて記載する例示的な実施態様及び方法は、腹腔鏡器具及び他の手持ち器具のような、他の手術デバイスと共に用いられてよい。更に、例示的な実施態様及び方法は、リスト又は関節構造に取り付けられる物体を遠隔に位置付けるような、遠隔作動可能なリスト又は多数の関節構造を用いる他の用途において利用されてよい。

手術器具が曲げられるときにその長さを実質的に維持するように構成される作動要素を備える手術器具を提供することによって、作動要素はその長さの変化からの実質的な干渉を伴わずに器具の構成部品を作動させることが可能にされてよく、手術器具は製造が比較的容易な簡略化された設計を有することがある。

更なる変更及び代替的な実施態様が、ここにおける開示に鑑みて当業者に明らかであろう。例えば、システム及び方法は、動作の明瞭性のために図面及び記述から省略された追加的な構成部品又はステップを含んでよい。従って、この記述は、例示的であるに過ぎないものとして解釈されるべきであり、本教示を実施する一般的な方法を当業者に教示する目的のためである。ここにおいて示し且つ記載する様々な実施態様は例示的であると取られるべきことが理解されるべきである。ここにおける記述の利益を有した後に当業者に全て明らかであるように、要素及び材料、並びにそれらの要素及び材料の配置は、ここに例示し且つ記載するものと置換されてよく、部品及びプロセスは逆転させられてよく、本教示の特定の構成は独立して利用されてよい。本教示及び後続の請求項の精神及び範囲から逸脱せずに、ここにおいて記載する要素における変更が行われてよい。

ここにおいて示す特定の実施例及び実施態様は非限定的であること、並びに、構造、寸法、材料、及び方法論に対する変更が、本教示の範囲から逸脱せずに行われてよいことが、理解されるべきである。

本開示に従った他の実施態様が、本明細書の考察及びここに開示する発明の実施から当業者に明らかであろう。明細書及び実施例は例示的にのみ考えられるべきであり、真正な範囲及び精神は後続の請求項によって示されることが意図されている。

Claims

シャフトと、リストと、エンドエフェクタと、作動要素とを含み、
前記シャフトは、端部分を含み、
前記リストは、第１の端部分と、該第１の端部分とは反対側の第２の端部分とを含み、
前記リストの前記第１の端部分は、前記シャフトの前記端部分に連結され、
前記リストは、第１のジョイントと、第２のジョイントとを含み、
前記第１のジョイントは、第１の方向に延びる第１の曲げ軸について前記リストを曲げ、
前記第２のジョイントは、前記第１の方向とは異なる第２の方向に延びる第２の曲げ軸について前記リストを曲げ、
前記リストの前記第１の端部分と前記第２の端部分との間の長さが、前記リストの全長を定め、
前記エンドエフェクタは、前記リストの前記第２の端部分に連結され、
前記作動要素は、前記シャフト及び前記リストに沿って延び、
前記作動要素は、前記リストの少なくとも一部分に沿って捩れ経路に従い、
該捩れ経路は、前記リストの前記全長に沿って３６０度未満の角度的な広がりを有する、
手術器具。
前記作動要素は、前記第１及び第２のジョイントが同時に曲がるときに、長さ維持的である、請求項１に記載の手術器具。
前記シャフトは、第２の端部分を含み、
当該手術器具は、前記シャフトの前記第２の端部分に連結される伝動機構を更に含み、
前記作動要素は、前記伝動機構が前記エンドエフェクタを作動させるように、前記伝動機構と前記エンドエフェクタとの間に連結される、
請求項１又は２に記載の手術器具。
前記シャフトは、第２の端部分を含み、
当該手術器具は、前記シャフトの前記第２の端部分に連結される伝動機構を更に含み、
前記作動要素は、前記伝動機構が前記リストを作動させるように、前記伝動機構と前記リストとの間に連結される、
請求項１又は２に記載の手術器具。
当該手術器具は、作動要素支持構造を更に含み、
該作動要素支持構造は、前記リストの前記第１及び第２のジョイントに亘って延在し、
前記作動要素支持構造は、前記捩れ経路を定める管腔を含み、
前記作動要素は、前記管腔を通じて延びる、
請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の手術器具。
前記作動要素支持構造は、一体成形構造を有する、請求項５に記載の手術器具。
前記リストの長手方向の中心線が、前記リストの前記第１の端部分と前記第２の端部分との間に定められ、
前記捩れ経路の少なくとも一部分が、前記リストの前記長手方向の中心線から径方向にオフセットさせられる軸について捩れる、
請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の手術器具。
当該手術器具は、前記シャフト及び前記リストに沿って延びる第２の作動要素を含み、
該第２の作動要素は、前記リストの前記第１の端部分と前記第２の端部分との間の中心線経路に沿って延びる、
請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の手術器具。