JP2021176554A - 伸縮ノーズ機構を有する手術器具 - Google Patents

伸縮ノーズ機構を有する手術器具 Download PDF

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Abstract

【課題】手持ち部分に対して第１及び第２の自由度にて旋回し、伸縮ノーズ機構を有する手持ち式手術器具を提供する。【解決手段】手術器具１２００は、ユーザーによって操作されるように構成された手持ち部分１２０４と、手持ち部分に動作可能に連結された旋回部分１２０２とを備える。旋回部分は、手持ち部分に対して第１及び第２の自由度で旋回するように構成されている。旋回部分は伸縮ノーズ機構１２２２を有し、伸縮ノーズ機構が、ノーズチューブ１２１２と、ノーズチューブの直線状の平行移動を可能にするようにノーズチューブから延びるキャリッジを有する中間ユニット１２２８と、キャリッジと協働し、ノーズチューブを手持ち部分に対して第３の自由度で直線状に平行移動させる駆動モータ１２１６とを含む。【選択図】図２

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１５年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／２６０，８５１
号の利得を主張し、その開示内容は、参照することによって、その全体がここに含まれる
ものとする。
［発明の分野］
本開示は、概略的には、手術器具に関し、さらに詳細には、伸縮ノーズ機構を有する手
術器具を追跡し、かつ制御するためのシステムにて用いられる手術器具に関する。
（ナビゲーションとしても知られる）追跡システムは、手術器具のような器具の正確な
位置を必要とする手術中に外科医を支援する。このような手術の例として、神経外科、脊
椎外科、及び整形外科が挙げられる。一具体例では、追跡システムは、外科手術中に手術
器具の位置及び方位を追跡し、多くの場合、患者の術前画像又は術中画像と共に器具の位
置及び／又は方位をモニターに表示する（術前画像は、典型的には、ＭＲＩ又はＣＴスキ
ャンによって準備され、術中画像は、Ｘ線透視装置、低レベルＸ線装置、又は任意の同様
の装置によって準備される）。
手術器具の端の切断具が作用する位置を確定するために、切断ジグ、ガイドアーム、又
は他の拘束機構の助けなしに、手術器具を手動で用いることも提案されている。例えば、
Brissonらに付与された特許文献１を参照されたい。一具体例では、追跡システムは、典
型的には、手術器具に配置された追跡装置を検出するカメラを用いる。追跡装置は、手術
器具の位置及び方位を決定するために、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような複数の光学マ
ーカーを有している。手術器具の位置は、通常、三次元空間、すなわち、ｘ，ｙ，ｚ座標
系又はデカルト座標系において、カメラに対する器具の作業端の座標と相関関係を有して
いる。手術器具の方位は、この器具のピッチ、ロール、及びヨー（ヨーイング）を意味す
る。手術器具の位置及び方位の両方が画定されたときに、この器具の相対位置は、追跡シ
ステムに掌握されたことになる。
手術器具の一形式として、「ペンシル型」の手持ち式手術器具が知られている。ペンシ
ル型手持ち式手術器具は、ユーザーの手によって保持され、患者の組織への医学的／外科
的作業、例えば、大腿骨に対する骨組織のような組織の成形又は除去を行うようになって
いる。ペンシル型手持ち式手術器具は、深さ自由度の運動のために伸縮ノーズを利用する
。また、ペンシル型手持ち式手術器具は、旋回ジンバル機構を介してもたらされる２つの
追加的な自由度の運動を利用する。一具体例では、器具は、直線状に平行移動するネジ山
付きノーズチューブを有する部分を備えている。モータは、ノーズチューブと直接係合す
る長い雌ネジ山を有する細長のロータを用いて、ノーズチューブを伸縮させる。ノーズチ
ューブは、近位端にモータのロータに直接嵌合する雄ネジ山を有している。ロータが一方
向に回転すると、ノーズチューブは、（ノーズチューブが連動していることによって）引
き込まれ、反対方向に回転し、その結果、ノーズチューブが押し出される。このようなペ
ンシル型手持ち式手術器具の例は、２０１２年８月３１日に出願された係属中の特許文献
２に開示されている。この文献の開示内容は、参照することによって、ここに明示的に含
まれるものとする。
米国特許第６，７５７，５８２号明細書 米国特許出願公開第２０１３／００６０２７８号明細書
上記の手持ち式手術器具は、十分に機能しているが、このような手持ち式手術器具の改
良が望まれている。
手術器具の一実施形態が提供される。手術器具は、ユーザーによって操作されるように
構成された手持ち部分と、この手持ち部分に動作可能に連結された旋回部分とを備えてい
る。旋回部分は、手持ち部分に対して第１及び第２の自由度にて旋回するように構成され
ている。旋回部分は伸縮ノーズ機構を備えている。伸縮ノース機構は、ノーズチューブと
、このノーズチューブの直線状平行移動を可能にするようにノーズチューブから延びるキ
ャリッジを有する中間ユニットと、キャリッジと協働し、ノーズチューブを手持ち部分に
対して第３の自由度にて直線状に平行移動させる駆動モータとを備えている。
手術器具の他の実施形態が提供される。手術器具は、ノーズチューブと、駆動ギアを備
える駆動モータと、ノーズチューブ及び駆動モータ間に連結された中間ユニットとを備え
ている。中間ユニットは、各々がネジ山を有すると共に一端部に被駆動ギアを備える複数
の送りネジを備えている。中間ユニットは、送りネジと連動するためのネジ山を有するキ
ャリッジを備えている。駆動ギアは、被駆動ギアの各々と連動して送りネジの各々の回転
を可能にするように構成され、これによって、キャリッジを送りネジに沿って直線状に平
行移動させ、ノーズチューブの伸縮を可能にするようになっている。
手術器具のさらなる他の実施形態が提供される。手術器具は、旋回部分と、この旋回部
分内に配置されたシャフトとを備えている。第１の駆動モータが、旋回部分内に配置され
、シャフトを回転させるように構成されている。第２の駆動モータが、旋回部分内に配置
され、シャフトを直線状に平行移動させるように構成されている。第２の駆動モータは、
ロータ及び駆動ギアを備え、ロータ及び駆動ギアの各々は、シャフトを受け入れるために
、及びシャフトがロータ及び駆動ギアの各々を通して自在に回転し、かつ直線状に平行移
動することを可能にするために、ロータ及び駆動ギアの各々を貫通する開口を画定してい
る。
本開示の他の利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって良
好に理解されたなら、容易に明らかになるだろう。
手術器具のための追跡及び制御システムにおける一実施形態の概略図である。 手術器具のための追跡及び制御システムにおける他の実施形態の概略図である。 図１Ａ及び図１Ｂにおける手術器具のための作業境界を示す図である。 図１Ａ及び図１Ｂにおける追跡及び制御システムに用いられる手術器具のドリル部分の断面図である。 図２における手術器具の一部の拡大断面図である。 図２における手術器具の他の部分の拡大断面図である。 図２における手術器具のさらに他の部分の拡大断面図である。 図２における手術器具のさらなる部分の拡大断面図である。 図２における線７−７に沿った断面図である。 図２における線８−８に沿った断面図である。 外側ハウジング及びアクセサリが省略された、図２の手術器具のドリル部分の直線駆動区域の斜視図である。 一部が省略された、図９と同様の図である。 図３におけるドリル部分のバー駆動ロータの斜視図である。 図３におけるバー駆動ロータの他の斜視図である。 図４及び図９におけるドリル部分の直線駆動モータのロータの斜視図である。 図４における直線駆動モータのコイルの斜視図である。 図６におけるドリル部分のバーシャフトの端面図である。 図６におけるバーシャフトの斜視図である。 図１６Ａ及び図１６Ｂにおけるノーズチューブと協働するブッシュの斜視図である。 図２におけるドリル部分のノーズチューブの斜視図である。 ネジ付きインサートが組み込まれた図１６Ａにおけるノーズチューブの他の斜視図である。 図６における線１７−１７に沿った断面図である。 図２におけるドリル部分のアクセサリの斜視図である。 図１８Ａにおけるアクセサリの分解図である。 図１８Ａにおけるアクセサリの断面図である。 手術器具のアクセサリが深さ軸に沿って種々の位置にあるドリル部分の断面図の１つである。 手術器具のアクセサリが深さ軸に沿って種々の位置にあるドリル部分の断面図の１つである。 手術器具のアクセサリが深さ軸に沿って種々の位置にあるドリル部分の断面図の１つである。 手術器具のアクセサリが深さ軸に沿って種々の位置にあるドリル部分の断面図の１つである。 手術器具のアクセサリが深さ軸に沿って種々の位置にあるドリル部分の断面図の１つである。 手術器具のアクセサリが深さ軸に沿って種々の位置にある図２０〜図２４におけるドリル部分の断面図をまとめた図である。
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、一実施形態に係る手術器具１２００と共に用いられる
追跡及び制御システム１００が示されている。手術器具１２００は、アクセサリ２０２と
共に用いられる。一実施形態では、アクセサリ２０２は、回転可能なシャフト２０３と、
このシャフト２０３の一端部の遠位端チップ２０４とを有している。アクセサリ２０２は
、患者の組織への医学的／外科的作業、すなわち、処置を行う構成要素である。手術器具
１２００によって駆動可能なアクセサリ２０２の種類として、シェーバー、ドリルビット
、バー、超音波工具、材料送達アクセサリ、測定装置、撮像アクセサリ等が挙げられる。
図１Ａ及び図１Ｂでは、図示されるアクセサリ２０２はバー（切断アクセサリ）となって
いる。このバーは、図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるように、骨を除去するための球状バ
ーヘッドを有する遠位端部２０４と、キー付き二重Ｄ字形状を有する近位端部２０５とを
有している。
手術器具１２００は、アクセサリ２０２のシャフト２０３及び遠位端チップ２０４を回
転させ、手術器具１２００に取り付けられたアクセサリ２０２の遠位端チップ２０４を所
定の境界に対して所望の関係に保つために、追跡及び制御システム１００が手術器具１２
００を追跡する。（ここで、「遠位側」は、手術器具１２００を保持するユーザーから器
具が作用する組織の方を向く側を意味し、「近位側」は、手術器具１２００が作用する組
織から器具を保持するユーザーの方を向く側を意味する）。追跡及び制御システム１００
は、手術器具１２００の原位置に対するアクセサリ２０２の遠位端チップ２０４の位置を
制御する。この制御によって、アクセサリ２０２の遠位端チップ２０４は、このアクセサ
リが作用する外科部位における境界に衝突しないように又はこの境界を破らないように阻
止されることを理解されたい。
一実施形態では、手術器具１２００は手持ち構造を有している。図示される手持ち構造
は、ペンシルグリップ構造である。しかしながら、他の形式の手持ち構造であっても、こ
こに述べる概念を用いることができる。手術器具１２００は、（旋回部分とも呼ばれる）
総称的に１２０２で示されるドリル部分と、ユーザーの手によって保持される手持ち部分
１２０４とを備えている。ドリル部分１２０２は、例えば、図２〜図６に示されるように
、アクセサリ２０２に連結されている。手持ち部分１２０４は、ドリル部分１２０２に２
つの旋回自由度をもたらすようになっている。アクセサリ２０２、例えば、バー、ドリル
ビット等が回転するいくつかの実施形態では、ドリル部分１２０２は、アクセサリ２０２
を回転軸Ｒを中心として回転させる（図２）。
前述したように、手術器具１２００に関して、回転軸Ｒは、手持ち部分１２０２に対し
てピッチ方向及びヨー（ヨーイング）方向に移動する。ドリル部分１２０２は、アクセサ
リ２０２を原位置に対して直線軸、すなわち、深さ軸Ｚに沿って伸縮させる。ドリル部分
１２０２に関して、図示される実施形態では、深さ軸Ｚ及び回転軸Ｒは同一軸であること
を理解されたい。
図１Ａ及び図１Ｂに示されているように、手術器具１２００及びアクセサリ２０２は、
大腿骨１０２の一部を成形するために用いられる。手術器具１２００は、他の種類の組織
、例えば、人体の軟組織又は他の骨の除去又はそれ以外の処理を行うために用いられても
よいことを理解されたい。
図１Ａ及び図１Ｂをさらに参照すると、図示される実施形態では、大腿骨１０２は、遠
位端チップ２０４によって除去されるべき目標体積１０４の材料を有している。目標体積
１０４は、作業境界１０６と呼ばれる境界によって画定されている。この作業境界１０６
は、処置の後に残留するべき骨の表面を画定している。追跡及び制御システム１００は、
遠位端チップ２０４が目標体積１０４の材料のみを除去し、作業境界１０６を超えないこ
とを確実にするために、手術器具１２００を追跡し、かつ制御する。他の実施形態におい
て、作業境界１０６は、どのような形状又は大きさによって画定されてもよく、二次元形
状又は三次元形状、線、軌道、表面、直線経路、非直線経路、体積、面、孔、輪郭等を含
んでもよいことを理解されたい。いくつかの実施形態では、作業境界１０６は、手術器具
１２００が横断するべきではない二次元又は三次元境界を画定することができる。他の実
施形態では、作業境界１０６は、手術器具１２００のアクセサリ２０２が移動するときに
沿うべき線、経路、軌道又は進路を画定してもよい。これらの場合、作業境界１０６は、
作業経路、作業軌道、又は作業進路とも呼ばれることを理解されたい。
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、追跡及び制御システム１００は、ナビゲーションユニ
ット１０８を備えている。ナビゲーションユニット１０８は、大腿骨１０２及び手術器具
１２００の位置及び方位を追跡する。ナビゲーションユニット１０８は、カメラ１１０と
、このカメラ１１０からの信号を受信し、この信号を処理するナビゲーションコンピュー
タ１１２とを備えている。カメラ１１０は、データ結線１０７によってナビゲーションコ
ンピュータ１１２に接続されている。一具体例では、データ結線１０７は、高速通信及び
アイソクロナス実時間データ転送のシリアルバスインターフェイス規格であるＩＥＥＥ１
３９４インターフェイスであるとよい。データ結線１０７は、企業特化プロトコルを用い
てもよいことを理解されたい。
追跡及び制御システム１００内に組み込み可能な１つのカメラ１１０は、ミシガン州カ
ラマズーのStryker Corporationから市販されているFlashPoint（登録商標）６０００Cam
eraである。このカメラ１１０は、互いに離間した３つの高解像度ＣＣＤカメラ（図示せ
ず）を備えている。ＣＣＤカメラは、赤外線（ＩＲ）信号を検出する。カメラ１１０は、
スタンド（図示せず）に取り付けられ、カメラ１１０が（理想的には障害物によって遮蔽
されることなく）手持ち部分１２０４及び大腿骨１０２に取り付けられたトラッカー１１
４，１１６の視野内に入るように、処置が行われる区域の上方に位置決めされる。各トラ
ッカー１１４，１１６は、赤外光をカメラ１１０に伝達する発光ダイオード、例えば、（
図示されない）３つのＬＥＤの形態にある複数の光学マーカーを有している。場合によっ
ては、光学マーカーは、カメラユニット（図示せず）と共に用いられる３つ以上の光反射
鏡（図示せず）であってもよく、この場合、光反射鏡から反射した光を伝達することにな
る。他の処置では、追加的なトラッカーが人体の他の骨、組織又は他の部分、工具、又は
器具に取付けられてもよいことを理解されたい。トラッカー１１４，１１６は、それぞれ
、追跡装置１１４，１１６と呼ばれることもあることを理解されたい。
ナビゲーションコンピュータ１１２は、ラップトップコンピュータのようなパーソナル
コンピュータであってもよい。ナビゲーションコンピュータ１１２は、ディスプレイ１１
３、中心処理ユニット（図示せず）、メモリ（図示せず）、及び記憶装置（図示せず）を
有している。ナビゲーションコンピュータ１１２にソフトウエアが実装されている。ソフ
トウエアは、カメラ１１０から受信した信号をトラッカー１１４，１１６が取り付けられ
た対象物の位置及び方位を表すデータに変換する。また、ナビゲーションコンピュータ１
１２に付随的に設けられているのは、入力装置、例えば、マウス又は他の適切なポインタ
ー入力装置及びキーボードである。
カメラ１１０から転送された光捕獲信号に基づいて、ナビゲーションコンピュータ１１
２は、カメラ１１０に対する各光学マーカの位置、従って、この光学マーカが取り付けら
れた対象物の位置及び方位を決定する。カメラ、ナビゲーションコンピュータ１１２、及
びトラッカー１１４，１１６の例は、Malackowskiらに付与された米国特許第７，７２５
．１６２号に示されている。この文献の開示内容、例えば、カメラ、ナビゲーションコン
ピュータ、及びトラッカー並びに関連する操作方法及び使用は、参照することによって、
ここに含まれるものとする。
追跡及び制御システム１００は、データ結線１２１を介してナビゲーションコンピュー
タ１１２と通信する器具制御装置１２０を備えている。図１Ａ及び図１Ｂにおいて、器具
制御装置１２０は、コンピュータを備えていてもよいし、又はコンピュータを備えていな
くてもよい。データ結線１２１は、高速通信及びアイソクロナス実時間データ転送のシリ
アルバスインターフェイス規格であるＩＥＥＥ１３９４インターフェイスであるとよい。
他の具体例では、データ結線１２１は、企業特化プロトコルを用いてもよい。器具制御装
置１２０は、データ結線１２３によって手術器具１２００と通信する。いくつかの具体例
では、ナビゲーションコンピュータ１１２及び器具制御装置１２０は、単一ユニットであ
ってもよいことを理解されたい。
図１Ａにおいて、追跡及び制御システム１００は、モータ動力結線１２５を介して手術
器具１２００における複数のモータの各々と通信する複数のモータ制御装置１２４を備え
ている。加えて、器具制御装置１２０は、データ結線１２６を介してモータ制御装置１２
４と通信する。データ結線１２６は、EtherCatのような高速データ通信プロトコルである
とよい。他の具体例では、データ結線１２６は、企業特化プロトコルを用いてもよい。モ
ータ制御装置１２４は、モータ動力結線１２５を介して手術器具１２００のアクチュエー
タを作動し、かつ位置決めする。いくつかの具体例では、モータ制御装置１２４は、単一
ユニットであってもよいことを理解されたい。
図１Ａに示される実施形態では、追跡及び制御システム１００は、器具ドライバ１３０
をさらに備えているとよい。器具ドライバ１３０は、アクセサリ２０２の動力及び／又は
速度を制御するために、ドリル部分１２０２の後述のアクセサリ駆動モータに動力を供給
する。器具ドライバ１３０内の動力供給及び制御構成部品は、「モータ駆動外科用ハンド
ピースが接続された制御コンソールであって、このハンドピースの２つ以上で全て未満に
同時に動力供給するように構成された制御コンソール」と題する米国特許第７，４２２，
５８２号に記載される手術器具制御コンソールにおけるものと同様であってもよい。この
開示内容、例えば、制御コンソールの動力供給及び制御構成部品並びに関連する操作方法
及び使用は、参照することによって、ここに含まれるものとする。器具ドライバ１３０は
、データ結線１３１を介して器具制御装置１２０と通信する。データ結線１３１は、高速
通信及びアイソクロナス実時間データ転送のシリアルバスインターフェイス規格であるＩ
ＥＥＥ１３９４インターフェイスであるとよい。データ結線１３１は、企業特化プロトコ
ルを用いてもよい。他の具体例では、器具ドライバ１３０は、器具制御装置１２０内に一
体化されていてもよいし、又はその一部であってもよいことを理解されたい。
図１Ｂにおいて、追跡及び制御システム１００は、データ結線１２１を介してナビゲー
ションコンピュータ１１２と通信する器具制御装置１２０を備えている。この実施形態で
は、器具制御装置１２０は、手術器具１２００のモータの各々のために、モータ制御装置
１２４及び電源１３２を備えているか又は含んでいる。この実施形態では、前述の実施形
態の器具ドライバ１３０は、追加的なモータ制御装置１２４に取替えられていることを理
解されたい。器具制御装置１２０は、データ結線１２３Ａによって手術器具１２００と通
信する。図１Ｂに示される実施形態では、結線１２３Ａの配線は、図１Ａのものと異なっ
ており、手術器具１２００の複数のモータに給電するために共通の動力結線１３１が必要
である。この種の実施形態は、手術器具１２００内に実装される電子機器の種類及び数量
にも影響を与える。加えて、この実施形態は、手術器具１２００と器具制御装置１２０と
の間の結線の大きさ及び数を著しく低減させる。器具制御装置１２０は、パーソナルコン
ピュータ等を備えていてもよいことを理解されたい。
図１Ｃを参照すると、器具制御装置１２０は拘束境界１１１を画定している。拘束境界
１１１は、緩衝部１０５を画定するように作業境界１０６から所定の距離を隔てて位置し
ている。追跡及び制御システム１００の一具体例では、器具制御装置１２０は、手術器具
１２００を制御するように、拘束境界１１１に対する遠位端チップ２０４の中心の位置を
決定する。作業境界１０６と拘束境界１１１との間の相対距離は、ある程度、アクセサリ
２０２の幾何学的形状の関数である。例えば、もしもアクセサリ２０２が球状バーヘッド
として遠位端チップ２０４を備えていたならば、拘束境界１１１は、バーヘッドの直径の
半分である。バーヘッドの中心軌跡が拘束境界１１１上にあるとき、バーの外側切断面が
作業境界１０６にあることを理解されたい。
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、手術器具１２００は、データ結線１２３を介して器具
制御装置１２０と通信する。データ結線１２３は、ナビゲーションコンピュータ１１２に
よって生じ、器具制御装置１２０に伝達される位置及び方位に基づき、手術器具１２００
を制御するために必要な入力及び出力のための経路をもたらす。手術器具１２００は、前
述したように、図１Ａ及び図１Ｂに示される追跡及び制御システム１００に用いられると
よい。前述したように、追跡及び制御システム１００は、アクセサリ２０２の遠位端チッ
プ２０４を目標体積１０４に保つために、目標体積１０４及び手術器具１２００の位置及
び方位を追跡する。手術器具１２００は、典型的には、追跡及び制御システム１００、特
に器具制御装置１２０に接続するためのデータ結線１２３を備えていることを理解された
い。
図２を参照すると、手術器具１２００は、ドリル部分１２０２とも呼ばれる遠位側アセ
ンブリと、手持ち部分１２０４とも呼ばれる近位側アセンブリとを備えている。手持ち部
分１２０４は、ユーザーによって操作され、いくつかの実施形態では、ユーザーの手によ
って支持され、かつ移動される。いくつかの実施形態では、ユーザーは、手持ち部分１２
０４を把持し、かつ支持することによって手術器具１２００を操作し、手術器具１２００
は、他の機械的アーム、フレーム等によって支持されない。他の実施形態では、手術器具
１２００は、ロボットアーム又はマニピュレータに取り付けられてもよく、いくつかのモ
ードでは、ロボットアーム又はマニピュレータの運動を制御するために、ユーザーが手動
によって手持ち部分１２０４と協働することが可能になっている。このような器具の一例
は、２０１４年３月３日に「仮想拘束境界を確立するためのシステム及び方法」の表題で
出願された米国特許出願公開第２０１４／０２７６９４３号に記載されている。この文献
は、参照することによって、その全体がここに含まれるものとする。手術器具１２００を
追跡するために、追跡装置１１４が手持ち部分１２０４に取り付けられるとよいことを理
解されたい。
アクセサリ２０２は、ドリル部分１２０２によって手持ち部分１２０４に移動可能に連
結されている。ドリル部分１２０２は、アクセサリ２０２を離脱可能に保持し、アクセサ
リ２０２を患者の組織に医学的／外科的作業を行うように駆動し、アクセサリ２０２の遠
位端チップ２０４がアクセサリ２０２が作用する目標体積１０４の作業境界１０６に衝突
しないように又はこの作業境界１０６を破らないように阻止するために、アクセサリ２０
２を直線軸又は深さ軸Ｚにおいて深さ自由度で移動させる。手持ち部分１２０４内に含ま
れる２つの旋回自由度は、前述の直線又は深さ自由度と連係することを理解されたい。
手持ち部分１２０４は、ドリル部分１２０２と係合し、アクセサリ２０２の遠位端チッ
プ２０４が目標体積１０４の作業境界１０６に衝突しないように又はこの作業境界１０６
を破らないように阻止するために、ドリル部分１２０２をアクセサリ２０２のピッチ運動
及びヨー運動を調整するように移動させる。前述のように、「ピッチ」は、後述のジンバ
ル１３１２の中心を通る水平面に対するドリル部分１２０２及びアクセサリ２０２の上下
方向（すなわち、図示されるＸ軸）の角方位であり、「ヨー」は、ジンバル１３１２の中
心を通る垂直面に対するドリル部分１２０２及びアクセサリ２０２の左右方向（すなわち
、図示されるＹ軸）の角方位である。ドリル部分１２０２に対するアクセサリ２０２の遠
位端チップ２０４の移動の範囲は、追跡及び制御システム１００によって画定されること
を理解されたい。
手持ち部分１２０４は、外側ケーシング１２０６を備え、ドリル部分１２０２は、外側
ケーシング１２０８を備えている。外側ケーシング１２０８は、手持ち部分１２０４の外
側ケーシング１２０６に対してＺ軸を中心として回転可能に固定されている。ドリル部分
１２０２は、外側ケーシング１２０８に固定されたブッシュケーシング１２１０と、ブッ
シュケーシング１２１０から延び、アクセサリ２０２を支持する可動ノーズチューブ１２
１２とを備えている。手持ち部分１２０４は、ドリル部分１２０２に係合し、２０１２年
８月３１日に「ハウジング、ハウジングから延びる切断アクセサリ、及びハウジングに対
する切断アクセサリの位置を確立するアクチュエータを備える手術器具」の表題で出願さ
れた米国特許出願公開第２０１３／００６０２７８号に開示されている方法と同じように
、手持ち部分１２０４に対するドリル部分のピッチ運動及びヨー運動を調整することを理
解されたい。この文献は、参照することによって、その全体がここに含まれるものとする
。
図２、図３、図５、図６、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照すると、ドリル部分１２０２は
、総称的に１２１４で示されるアクセサリ駆動機構を備えている。アクセサリ駆動機構１
２１４は、アクセサリ２０２を回転軸Ｒを中心として回転させ、このアクセサリにトルク
を与えるために、アクセサリ２０２に連結されている。駆動機構１２１４は、アクセサリ
駆動モータとも呼ばれる駆動モータ１２１６を備えている。駆動モータ１２１６は、中間
シャフト１２２４を駆動するために外側ケーシング１２０８内に配置されている。中間シ
ャフト１２２４は、（「バーシャフト」とも呼ばれる）相互接続シャフト１２７０を駆動
し、この相互接続シャフト１２７０が、最終的にアクセサリ２０２のシャフト２０３を駆
動する。
ドリル部分１２０２及びアクセサリ２０２は、手持ち部分１２０４に対して複数の自由
度で移動する。手術器具１２００は、複数のアクチェータ、例えば、後述の直線駆動モー
タ１２２６、ヨーモータ（ヨーイングモータ）１２２３、及びピッチモータ１２２７を備
えている。これらのモータは、アクセサリ２０２を手持ち部分１２０４に対して複数の自
由度で移動させるために、アクセサリ２０２に動作可能に連結されている。アクチュエー
タの少なくとも１つ、さらに具体的には、ヨーモータ１２２３及びピッチモータ１２２７
は、駆動機構１２１４及びアクセサリ駆動モータ１２１６を手持ち部分１２０４に対して
ピッチ自由度及びヨー自由度で移動させることを理解されたい。また、外側ケーシング１
２０８は、アクチュエータの少なくとも１つ、例えば、ヨーモータ１２２３によって、手
持ち部分１２０４に対してヨー自由度で移動可能であると共に、ピッチモータ１２２７に
よって、手持ち部分１２０４に対してピッチ自由度で移動可能であることを理解されたい
。これらのモータはモータ制御装置１２４に接続されている。直線駆動モータ１２２６は
、直線運動又は回転運動をもたらすように作動される。ヨーモータ１２２３及びピッチモ
ータ１２２７は、米国特許出願公開第２０１３／００６０２７８号に開示されるものと同
様であってもよく、この文献に記載される方法と同じように、ドリル部分１２２０をヨー
自由度及びピッチ自由度で移動させるようになっていてもよい。なお、この文献は、参照
することによって、ここに含まれるものとする。
複数のアクチュエータ、例えば、直線駆動モータ１２２６、ヨーモータ１２２３、及び
ピッチモータ１２２７は、アクセサリ２０２を手持ち部分１２０４に対してピッチ自由度
、ヨー自由度、及び深さ自由度を含む少なくとも３つの自由度で移動させることができる
。アクセサリ２０２がバーである一実施形態では、アクセサリ駆動モータ１２１６は、ア
クセサリ２０２の回転速度を少なくとも選択的に制御することによって、第４の自由度を
もたらすモータとして機能する。
ドリル部分１２０２は、アクセサリ２０２及びアクチュエータの１つを支持し、アクチ
ュエータの少なくとも他の１つによって移動可能になっている。具体的には、ドリル部分
１２０２、さらに具体的には、外側ケーシング１２０８は、直線駆動モータ１２２６及び
アクセサリ駆動モータ１２１６を支持している。直線駆動モータ１２２６は、アクセサリ
２０２をドリルの深さ軸Ｚに沿って平行移動させる。ドリル部分１２０２がヨーモータ１
２２３及びピッチモータ１２２７によって移動可能であることを理解されたい。また、ヨ
ーモータ１２２３及びピッチモータ１２２７は、アクセサリ駆動モータ１２１６及び直線
駆動モータ１２２６を手持ち部分１２０４に対してピッチ自由度及びヨー自由度で移動さ
せることを理解されたい。また、アクセサリ駆動モータ１２１６は、器具ドライバ１３０
（図１Ａ）又はモータ制御装置（図１Ｂ）によって制御可能であることを理解されたい。
一実施形態では、アクセサリ駆動モータ１２１６は、電磁コイル１２１７と、アクセサ
リ２０２を駆動させるために外側ケーシング１２０８に回転可能に連結されたロータ１２
１８とを備えている。ロータ１２１８は、各端部に少なくとも１つの軸受１２２０を備え
ることができる。これらの軸受１２２０は、電磁コイル１２１７を介して外側ケーシング
１２０８に動作可能に係合し、これによって、ロータ１２１８を外側ケーシング１２０８
に連結し、外側ケーシング１２０８に対するロータ１２１８の回転を可能にする。電磁コ
イル１２１７がロータ１２１８を回転させることを理解されたい。ロータ１２１８は、図
１１Ｂに示されるように、二重「Ｄ」字状接続部を介して中間シャフト１２２４を駆動す
ることを理解されたい。
ドリル部分１２０２は、アクセサリ２０２の位置を決定かつ制御するために、アクセサ
リ駆動モータ１２１６及び／又は直線駆動モータ１２２６内にどのような適切な手段を備
えていてもよい。例えば、モータ１２１６，１２２６の１つ又は複数は、ホール効果セン
サを備えていてもよい。ホール効果センサは、ロータからの検知された磁場に基づく信号
を測定する。この磁場に基づく信号は、関連するモータロータの回転位置の関数として変
化する。付加的に又は代替的に、回転位置エンコーダ又は絶対角位置エンコーダが用いら
れてもよい
図２及び図５を参照すると、ドリル部分１２０２は、総称的に１２２２で示される伸縮
ノーズ機構も備えている。伸縮ノーズ機構１２２２は、外側ケーシング１２０８内に配置
された中間シャフト１２２４を備えている。中間シャフト１２２４は、アクセサリ駆動モ
ータ１２１６の回転をアクセサリ２０２に伝達させ、これによって、アクセサリ２０２を
駆動させるために、ロータ１２１８から延びている。また、伸縮ノーズ機構１２２２は、
総称的に１２２６で示される直線駆動モータと、総称的に１２２８で示される（中間ユニ
ットとも呼ばれる）直線ブロック要素とを備えている。直線ブロック要素１２２８は、直
線駆動モータ１２２６と協働し、ノーズチューブ１２１２を直線軸又は深さ軸Ｚに沿って
伸縮、すなわち、平行移動させるものである。
図２、図４、図１２及び図１３を参照すると、直線駆動モータ１２２６は、電磁コイル
１２２９と、ロータ１２３０とを備えている。ロータ１２３０は、このロータを軸方向に
貫通する開口１２３２を有し、これによって、中間シャフト１２２４が直線駆動モータ１
２２６を貫通し、アクセサリ駆動モータ１２１６に回転可能に接続される。ロータ１２３
０は、少なくとも１つ又は複数の軸受１２３４を備えている。これらの軸受１２３４の１
つは、ロータ１２３０の一端部において電磁コイル１２２９を介して外側ケーシング１２
０８に係合し、これらの軸受１２３４の他の１つは、ロータ１２３０の他の軸端部におい
て直線ブロック要素１２２８に係合している。直線駆動モータ１２２６は、ロータ１２３
０の一端部に直線ブロック要素１２２８と係合する駆動ギア１２３６も備えている。電磁
コイル１２２９がロータ１２３０を回転させることを理解されたい。中間シャフト１２２
４は、各軸端部に二重「Ｄ」字状接続部を形成する平坦部１２２５を有することを理解さ
れたい。
図２、図５及び図７〜図１０を参照すると、直線ブロック要素１２２８は、軸方向に延
びる複数の送りネジ１２３８を備えている。これらの送りネジ１２３８は、周方向におい
て互いに離間している。図示される実施形態では、３つの送りネジ１２３８が設けられて
いる。送りネジ１２３８の各々は、このネジに沿って複数のネジ山１２３９を有している
。送りネジ１２３８の各々は、その一端部に被駆動ピニオンギア１２４０を備えている。
ピニオンギア１２４０は、ロータの駆動ギア１２３６の歯に係合する複数の歯を備えてい
る。
直線ブロック要素１２２８はまた、送りネジ１２３８に沿って直線状に又は軸方向に移
動するキャリッジ１２４２を備えている。キャリッジ１２４２は、ノーズチューブ１２１
２から延び、送りネジ１２３８とノーズチューブ１２１２との間に機械的連動をもたらす
ものである。一実施形態では、キャリッジ１２４２は、ノーズチューブ１２１２の一部と
して一体に形成され、これによって、キャリッジ１２４２及びノースチューブ１２１２は
、共通の構成要素の一部を構成する。他の実施形態では、キャリッジ１２４２及びノーズ
チューブ１２１２は互いに別の構成要素となっている。キャリッジ１２４２は、送りネジ
１２３８のネジ山１２３９と連動するネジ山１２４７を備えている。キャリッジ１２４２
は、種々の実施形態によれば、送りネジ１２３７と協働するようになっている。
一実施形態では、キャリッジ１２４２は、ノーズチューブ１２１２を受け入れるために
このキャリッジを軸方向に貫通する中心開口１２４４を備えている。キャリッジ１２４２
はまた、中心開口１２４４から半径方向に離間した複数の二次開口１２４６を備えている
。これらの二次開口１２４６は、周方向において互いに離間しており、キャリッジ１２４
２を軸方向に貫通している。二次開口１２４６は、送りネジ１２３８のネジ山１２３９に
係合するネジ山１２４７を備えている。ノーズチューブ１２１２は、キャリッジ１２４２
をノーズチューブ１２１２に対して配置するために、半径方向に延びるフランジ１２４８
と、ノーズチューブ１２１２内に配置されてキャリッジ１２４２に係合するフランジ付き
ブッシュ１２４９とを有している。３つのピニオンギア１２４０の全てが駆動ギア１２３
６に係合する結果として、直線駆動ロータ１２３０が回転するときに３つの送りネジ１２
３８が連動することを理解されたい。
キャリッジ１２４２は、キャリッジ１２４２及びノーズチューブ１２１２が同一の構成
部品から形成されるかどうか等の因子によっては、中心開口１２４４を有していなくても
よい。同様に、二次開口１２４６は、送りネジ１２３８のネジ山１２３９と連動するため
の代替的構造、例えば、部分的な円形部分、回動機構（例えば、軸受）等に置き換えられ
てもよい。
キャリッジ１２４２は、ノーズチューブ１２１２の近位端部において軸方向に捕捉又は
固定されている。キャリッジ１２４２及びノーズチューブ１２１２は、キャリッジ１２４
２が深さＺ軸方向においてノーズチューブ１２１２に対して揺動しないように緊密な軸方
向柔軟性（axial compliance）を有するように構成されているとよい。この軸方向柔軟性
は、ゼロであってもよい。すなわち、軸方向の捕捉は、許容誤差が実際上存在しないほど
緊密になっていてもよい。
一方、ノーズチューブ１２１２及びキャリッジ１２４２は、許容誤差を調整するために
比較的大きな半径方向柔軟性（radial compliance）をもたらすことを可能にするように
構成されるとよい。半径方向柔軟性は、キャリッジ１２４２とノーズチューブ１２１２と
の間の緊密な軸方向柔軟性よりも著しく大きくなっているとよい。このような半径方向柔
軟性は、種々の方法によってもたらすことができる。一実施形態では、キャリッジ１２４
２とノーズチューブ１２１２との間に間隙をもたらし、具体的には、キャリッジ１２４２
がノーズチューブ１２１２に対して半径方向に移動することを可能にするために、キャリ
ッジ１２４２の中心開口１２４４の内径は、ノーズチューブ１２１２の外径よりも意図的
に大きくなっている。付加的又は代替的に、二次開口１２４６は、もし設けられるなら、
送りネジ１２３８の外径よりも意図的に大きな内径を備えているとよい。さらに、付勢部
材、例えば、バネがキャリッジ１２４１内に組み込まれてもよく、及び／又はキャリッジ
１２４２とノーズチューブ１２１２との間に連結されてもよい。他の例では、キャリッジ
１２４２及び／又はノーズチューブ１２１２は、半径方向移動を吸収するために、変形可
能な材料から構成されもよいし、又はこの材料に連結されてもよい。
直線ブロック要素１２２８は、送りネジ１２３８の一端部の周りに配置されたエンドホ
ルダー１２５０も備えている。エンドホルダー１２５０は、ノーズチューブ１２１２を受
け入れるようにエンドホルダー１２５０を軸方向に貫通する中心開口１２５２を備えてい
る。エンドホルダー１２５０は、中心開口１２５２から半径方向に離間した複数の二次開
口１２５４も備えている。これらの二次開口１２５４は、周方向において互いに離間し、
エンドホルダー１２５０を貫通している。各開口１２５４は、送りネジ１２３８の一端部
を回転可能に支持する軸受１２５６を備えている。エンドホルダー１２５０は、外側ケー
シング１２０８内に配置され、この外側ケーシングに固定されている。直線ブロック要素
１２２８は、ハウジング１２５８も備えている。ハウジング１２５８は、送りネジ１２３
８の他端部の周りに配置され、ロータ１２３０の周りに配置された軸受１２３４に接続さ
れている。ハウジング１２５８は、軸方向に延び、複数の固定具１２６０によってエンド
ホルダー１２５０に接続されている。ハウジング１２５８は、外側ケーシング１２０８内
に配置され、この外側ハウジングに固定されている。送りネジ１２３８の他端部は、軸受
１２６２によってハウジング１２５０内に回転可能に配置されていることを理解されたい
。また、中間シャフト１２２４は、軸受１２６４によってハウジング１２５８内に回転可
能に支持されていることを理解されたい。中間シャフト１２２４は、３つの位置で支持さ
れ、中央軸受１２６４は、二重Ｏリング１２６５によって支持されていることを理解され
たい。中間シャフト１２２４の遠位端部は、軸受１２６６によって回転可能に支持され、
かつノーズチューブ１２１２に対して軸方向に固定されている（図５）。これによって、
中間シャフト１２２４は、ノーズチューブ１２１２が伸縮するときにノーズチューブ１２
１２の位置に追従することになる。
直線ブロック要素１２２８は、キャリッジ１２４２の直線位置を検知するために、ハウ
ジング１２５８の周りに配置された平行移動エンコーダ１２６８をさらに備えている。平
行移動エンコーダ１２６８は、キャリッジ１２４２の位置を検知することを理解されたい
。これは、ノーズチューブ１２１２及びアクセサリ２０２の位置を決定する１つの方法を
もたらすことになる。このキャリッジの位置の検知は、磁石をキャリッジ１２４２上に配
置し、１つ又は複数のホール効果センサをハウジング１２５８に沿って配置することによ
って達成される。ノーズチューブ１２１２及びアクセサリ２０２の位置を測定又は決定す
る他の技術、例えば、電磁センサ等を用いる技術が利用されてもよい。
図２、図５、図６、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照すると、駆動機構１２１４は、相互接
続シャフト１２７０を備えている。相互接続シャフト１２７０は、ノーズチューブ１２１
２内に配置され、中間シャフト１２２４の遠位端部とアクセサリ２０２のシャフト２０３
の近位端部２０５を相互接続する。相互接続シャフト１２７０は、図１４Ａに示されるよ
うに、各端部に二重Ｄ字状開口１２７２を有しているが、本発明の範囲から逸脱すること
なく、どのような適切な形状を有していてもよい。相互接続シャフト１２７０の各端部は
、軸受１２７４によってノーズチューブ１２１２内に支持されている。二重Ｄ字状開口１
２７２は、中間シャフト１２２４の回転がアクセサリシャフト２０３に伝達されるように
、シャフト１２２４、２０３のキー付き端部に接続されることを理解されたい。相互接続
シャフト１２７０は、中間シャフト１２２４からアクセサリ２０２のアクセサリシャフト
２０３にトルクを伝達させることを理解されたい。
図２、図６、図１５及び図１７を参照すると、伸縮ノーズ機構１２２２は、ノーズチュ
ーブ１２１２内に配置された直線ブッシュ１２７６も備えている。ブッシュ１２７６は、
略円断面を備える略円筒形状を有している。ブッシュ１２７６は、ノーズチューブ１２２
１２を受け入れるようにこのブッシュを貫通する中心開口１２７８を備えている。ブッシ
ュ１２７６は、中心開口から半径方向に延びる複数の内部通路又はキー溝１２８０も備え
ている。キー溝１２８０は、ノーズチューブ１２１２の突起又は外部タブ１２８２を受け
入れるようにこのブッシュを貫通している。各内部キー溝１２８０は、ノーズチューブ１
２１２の外部タブ１２８２の１つを受け入れるようになっている。キー溝１２８０は、深
さ軸Ｚと平行に延び、外部タブ１２８２を深さ軸Ｚに沿った移動に対して押さえるように
寸法決めされ、かつ形作られている。ブッシュ１２７６は、ケーシング１２０８の材料と
異なる種々の材料から形成することができる。ブッシュ１２７６は、ノーズチューブ１２
１２に対して低摩擦接触をもたらす材料から形成されてもよいし、又は位置検知を可能に
するために非磁気材料から形成されてもよい。ノーズチューブ１２１２の外部タブ１２８
２は、直線ブッシュに対してキーとして作用し、これによって、その軸を中心とする回動
を阻止することを理解されたい。ブッシュ１２７６は、外側ケーシング１２１０に対して
固定されていることも理解されたい。
図２、図６、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すると、伸縮ノーズ機構１２２２は、軸方向
に延びるノーズチューブ１２１２を備えている。ノーズチューブ１２１２は、外側ケーシ
ング１２１０に対して伸縮するようになっている。ノーズチューブ１２１２は、直線ブロ
ック要素１２２８によって，外側ケーシング１２１０に対して深さ軸Ｚに沿って移動する
。ノーズチューブ１２１２が深さ軸Ｚに沿って移動するとき、外部タブ１２８２がキー溝
１２８０内において摺動することを理解されたい。
図９、図１０、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すると、伸縮ノーズ機構１２２２は、圧入
のような適切な機構によってノーズチューブ１２１２の遠位端部に接続又は挿入されたア
ダプタ又はインサート１２８３を備えている。インサート１２８３は、遠位端部に雄ネジ
山部分１２８５を有している。
図６を参照すると、伸縮ノーズ機構１２２２は、ノーズチューブ１２１２内に配置され
た１つ又は複数の軸受１２８６を備えている、これらの軸受１２８６は、アクセサリ２０
２のアクセサリシャウト２０３に係合し、このアクセサリシャフト２０３を回転可能に支
持するように構成されている。伸縮ノーズ機構１２２２は、ノーズチューブ１２１２内に
配置された複数のスペーサ１２８８，１２９４も備えている。スペーサ１２８８，１２９
４は、それらの間に位置するバネ１２９２によって軸方向に離間され、ノーズチューブ１
２１２内の多数の軸受を予圧するものである。
図１８Ａ、図１８Ｂ及び図１９を参照すると、アクセサリ２０２は、アクセサリ２０２
のアクセサリシャフト２０３をインサート１２８３を介してノーズチューブ１２１２に回
転可能に連結させる連結（バー）アセンブリ１２９８を備えているとよく、これによって
、アクセサリ２０２は、ノーズチューブ１２１２に対する回転時に回転軸Ｒを中心として
回転する。連結アセンブリ１２９８は、孔１３０２を有するコネクタ１３００を備えてい
る。孔１３０２は、コネクタ１３００を軸方向に貫通しており、その一端部に雌ネジ山１
３０４を有している。雌ネジ山１３０４は、連結アセンブリ１２９８をインサート１２８
３のネジ山付き端部１２８５に保持するためのものである、連結アセンブリ１２９８は、
１つ又は複数の軸受１３０６も備えている。軸受１３０６は、孔１３０２内においてコネ
クタ１３００とアクセサリ２０２のアクセサリシャフト２０３との間に配置され、これに
よって、これらの間の回転を可能にするものである。また、連結アセンブリ１２９８は、
軸受１３０６の内輪をアクセサリシャフト２０３に対して適所に捕捉又は拘束するフラン
ジ付き貝殻片１３０９Ａ，１３０９Ｂも備えている。連結アセンブリ１２９８は、フラン
ジ付き貝殻片１３０９Ａ，１３０９Ｂを中心としてアクセサリシャフト２０３上に配置さ
れたスリーブ１３０８、１３１０も備えている。連結アセンブリ１２９８の前述の実施形
態は、制限的なものとみなされるべきではないことを理解されたい。また、連結アセンブ
リ１２９８をノーズチューブ１２１２に固定するための代替的方法及び軸受１３０６の内
輪をアクセサリシャフト２０３に対して適所に固定するための代替的な製造方法も可能で
あることを理解されたい。ノーズチューブ１２１２は、アクセサリ２０２を支持し、ケー
シング１２０８，１２１０に対して深さ軸Ｚに沿って平行移動可能であること、すなわち
、典型的には円筒状のノーズチューブ１２１２は、深さ軸Ｚに沿ってアクセサリ２０２の
位置を調整することをさらに理解されたい。
図２０〜図２５は、例えば、外側ケーシング１２０８，１２１０に対して深さ軸Ｚに沿
って異なる位置に移動したノーズチューブ１２１２を示している。具体的には、図２０に
おいて、ノーズチューブ１２１２は、ほぼ完全に後退しており、図２４では、ノーズチュ
ーブ１２１８は、ほぼ完全に伸長している。図２１〜図２３は、図２０及び図２４に示さ
れる位置間の位置を示している。具体的には、図２２は、「原」位置にあるノーズチュー
ブ１２１２を示している。図２１は、完全後退位置と原位置との間の中間位置にあるノー
ズチューブ１２１２を示している。図２３は、原位置と完全伸長位置との間の中間位置に
あるノーズチューブ１２１２を示している。図２５は、図２０〜図２５に示される位置の
全てを示している。ノーズチューブ１２１２がケーシング１２０８，１２１０に対して移
動すると、ノーズチューブ１２１２内に収容された連結アセンブリ１２９８、アクセサリ
２０２、及び全ての他の構成要素が、ノーズチューブ１２１２及び中間シャフト１２２４
と共に移動することを理解されたい。
図２に示されるように、ドリル部分１２０２は、手持ち部分１２０４対するアクセサリ
２０２の少なくとも２つの旋回自由度の運動を支持するジンバル１３１２を備えている。
具体的には、アクセサリ２０２は、ジンバル１３１２を中心としてピッチ運動及びヨー運
動するように調整可能である。ジンバル１３１２は、手持ち部分１２０４に対して深さ軸
Ｚに沿って固定されている。ノーズチューブ１２１２は、ジンバル１３１２に対してドリ
ルの深さ軸Ｚに沿って直線状に平行移動することを理解されたい。
ジンバル１３１２は、ドリル部分１２０２の外側ケーシング１２０８内に一体化されて
いるので、ドリル部分１２０２及びアクセサリ２０２は、手持ち部分１２０４に対して旋
回することができる。ジンバル１３１２は、ドリル部分１２０２が旋回されたときのドリ
ル部分１２０２の慣性質量モーメントを最小にし、所定の供給トルクに対する角加速度を
最大にするために、ドリル部分１２０２の略重力中心Ｇを中心として配置されるとよい。
一実施形態では、アクセサリ駆動モータ１２１４に動力を供給するために、すなわち、
アクセサリ２０２に選択的に動力を供給するか又は動力供給を中断するために、トリガー
又は足ペダル、又は代替的にボタン（図示せず）が手持ち部分１２０４の外側ケーシング
１２０６によって支持されていてもよい。手術器具１２００に関して前述したように、手
術器具１２００は、手術器具１２００内に配置されたセンサ（図示せず）を備えていても
よい。センサは、もしもトリガーが作動されたなら及び／又はもしトリガーの作動が停止
されたならば、信号を生成するようになっている。センサからの出力信号は、データ結線
１３（図１Ａ）によって、器具駆動コンソール１３０に転送される。このセンサ信号の状
態に基づいて、器具ドライバ１３０は、アクセサリ２０２の遠位端チップ２０３が目標体
積１０４の境界１０６内にあるときに、通電信号をアクセサリ駆動モータ１２１４に印加
する。トリガー又はボタンの代替例又は付加例として、アクセサリ駆動モータ１２１４へ
のオン／オフ指令ををもたらすことによってアクセサリ駆動モータ１２１４を制御するた
めに、足ペダル（図示せず）が器具制御装置１２０と通信するようになっていてもよい。
前述したように、いくつかの実施形態では、アクセサリ２０２の遠位端チップ２０４が
目標体積１０４の境界１０６の外にあるときに、器具ドライバ１２０は、仮にトリガーが
作動されても、通電信号をアクセサリ駆動モータ１２１４に印加しない。追跡及び制御シ
ステム１００は、以下のように、すなわち、アクセサリ２０２の遠位端チップ２０４が目
標体積１０４の緩衝部１０５に入ったときに、すなわち、工具の運動範囲が失われたとき
に、器具ドライバコンソール１３０がアクセサリ２０２の速度を低減させる通電信号を印
加するように構成されていてもよい。
アクセサリ２０２の運動／操作を制御するための他の制御システム／方法は、２０１２
年８月３１日に「ハウジング、ハウジングから延びる切断アクセサリ、及びハウジングに
対して切断アクセサリの位置を確立するアクチュエータを備える手術器具」の表題で出願
された米国特許出願公開第２０１３／００６０２７８号に記載されているものと同様であ
ってもよい。この文献は、参照することによって、ここに含まれるものとする。
以上、本発明の実施形態について、例示的に説明してきた。用いられた専門用語は、制限
するためではなくむしろ説明するためのものであることを理解されたい。
前述の示唆に照らして、本発明の多くの修正及び変更が可能である。従って、添付の請
求項の範囲内において、本発明は、具体的に記載された方法以外の方法で実施されてもよ
い。

Claims (62)

  1. ユーザーによって操作されるように構成された手持ち部分と、
    前記手持ち部分に動作可能に連結された旋回部分であって、前記手持ち部分に対して第
    １及び第２の自由度にて旋回するように構成された旋回部分と
    を備える手術器具であって、
    前記旋回部分が伸縮ノーズ機構を有し、
    前記伸縮ノーズ機構が、ノーズチューブと、前記ノーズチューブの直線状平行移動を可
    能にするように複数の送りネジ及び前記ノーズチューブから延びるキャリッジを有する中
    間ユニットと、前記キャリッジと協働し、前記ノーズチューブを前記手持ち部分に対して
    第３の自由度にて直線状に平行移動させる駆動モータとを含む、手術器具。
  2. 前記駆動モータが、駆動ギアを有する回転可能なロータを有する、請求項１に記載の手
    術器具。
  3. 前記送りネジの各々が一端部に被駆動ギアを有し、
    前記駆動ギアが、前記被駆動ギアの各々と協働して前記送りネジの各々の回転を可能と
    するように構成されている、請求項２に記載の手術器具。
  4. 前記キャリッジ及び前記ノーズチューブが互いに別の構成要素となっている、請求項１
    〜３のいずれか一項に記載の手術器具。
  5. 前記キャリッジが前記ノーズチューブの一端部に連結されている、請求項１〜４のいず
    れか一項に記載の手術器具。
  6. 前記キャリッジが、前記送りネジに沿って直線状に平行移動するように構成されている
    、請求項１〜５のいずれか一項に記載の手術器具。
  7. 前記キャリッジが、前記送りネジのネジ山と連動するネジ山を有する、請求項１〜６の
    いずれか一項に記載の手術器具。
  8. 前記キャリッジが、前記ノーズチューブを受け入れるように前記キャリッジを貫通する
    中心開口と、前記送りネジを受け入れ、前記送りネジと協働する複数の二次開口であって
    、前記中心開口から半径方向に離間している複数の二次開口とを有する、請求項１〜７の
    いずれか一項に記載の手術器具。
  9. 前記二次開口が、前記送りネジのネジ山と協働するネジ山を有する、請求項８に記載の
    手術器具。
  10. 前記ノーズチューブ及び前記キャリッジが互いに対して軸方向に固定されている、請求
    項１〜９のいずれか一項に記載の手術器具。
  11. 前記ノーズチューブ及び前記キャリッジが、許容誤差を調整するために前記ノーズチュ
    ーブと前記キャリッジとの間の半径方向柔軟性をもたらすこと可能にするように構成され
    ている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の手術器具。
  12. 前記ノーズチューブは、そこから半径方向に延びる複数の外部タブを有する、請求項１
    〜１１のいずれか一項に記載の手術器具。
  13. 前記伸縮ノーズ機構が、前記ノーズチューブと協働する直線ブッシュを有し、
    前記直線ブッシュが、該直線ブッシュを軸方向に貫通する中心開口と、前記中心開口か
    ら半径方向に延びると共に前記中心開口に沿って軸方向に延び、前記ノーズチューブの外
    部タブを受け入れるようになっている複数の内部キー溝とを有する、請求項１２に記載の
    手術器具。
  14. 前記ノーズチューブの外部タブ及び前記直線ブッシュの内部キー溝が、前記ノーズチュ
    ーブと前記直線ブッシュとの間の緊密な半径方向柔軟性をもたらすように構成されている
    、請求項１３に記載の手術器具。
  15. 前記ノーズチューブが、アクセサリを動作可能に支持するように構成されている、請求
    項１〜１４のいずれか一項に記載の手術器具。
  16. 前記駆動モータが、前記アクセサリを前記手持ち部分に対して前記第３の自由度で直線
    状に平行移動させるように構成されており、
    前記駆動モータが、前記第３の自由度に関して、前記旋回部分に対して軸方向に固定さ
    れている、請求項１５に記載の手術器具。
  17. 前記ノーズクーブに連結され、前記アクセサリを支持するように構成された連結アセン
    ブリを備え、
    前記連結アセンブリが、前記アクセサリのシャフトが貫通する孔を有するコネクタを有
    する、請求項１５又は１６に記載の手術器具。
  18. 前記旋回部分が、アクセサリ駆動モータと、前記アクセサリ駆動モータによって回転さ
    れる中間シャフトとを有する、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の手術器具。
  19. 前記アクセサリ駆動モータが、電磁コイルと、前記電磁コイルによって回転可能なロー
    タとを有し、
    前記ロータは、前記中間シャフトが前記ロータを貫通することを可能にするように、前
    記ロータを貫通する開口を有する、請求項１８に記載の手術器具。
  20. 前記ノーズチューブが相互接続シャフトを有し、
    前記相互接続シャフトが、前記中間シャフトに連結された第１の端部と、前記アクセサ
    リの駆動を可能にするように前記アクセサリのシャフトに連結するように構成された第２
    の端部とを有する、請求項１８又は１９に記載の手術器具。
  21. 前記相互接続シャフトにおける前記第１及び第２の端部の各々は、前記第１の端部が前
    記中間シャフトの相手端部を受け入れるように構成されると共に、前記第２の端部が前記
    アクセサリのシャフトの相手端部を受け入れるように構成されるように、二重Ｄ字状開口
    を有する、請求項２０に記載の手術器具。
  22. 前記伸縮ノーズ機構が、前記ノーズチューブ内に配置された内部軸受を有し、
    前記内部軸受が、前記アクセサリのシャフトの運動を支持するように構成されている、
    請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の手術器具。
  23. 前記伸縮ノーズ機構を支持するケーシングをさらに備え、
    前記ノーズチューブが、前記ケーシングに対して前記第３の自由度で直線状に平行移動
    するように構成されている、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の手術器具。
  24. ノーズチューブと、
    駆動ギアを備える駆動モータと、
    前記ノーズチューブ及び前記駆動モータ間に連結された中間ユニットであって、各々が
    ネジ山を有して一端部に被駆動ギアを有する複数の送りネジと、前記送りネジと連動する
    ためのネジ山を有するキャリッジとを含む中間ユニットと、
    を備える手術器具であって、
    前記駆動ギアが、前記被駆動ギアの各々と連動して前記送りネジの各々の回転を可能に
    するように構成され、これによって、前記キャリッジを前記送りネジに沿って直線状に平
    行移動させ、前記ノーズチューブの伸縮を可能にするようになっている、手術器具。
  25. 前記キャリッジが、前記ノーズチューブの一端部に連結されている、請求項２４に記載
    の手術器具。
  26. 前記キャリッジ及び前記ノーズチューブが互いに別の構成要素となっている、請求項２
    ４又は２５に記載の手術器具。
  27. 前記キャリッジが、前記ノーズューブを受け入れるように前記キャリッジを貫通する中
    心開口を有する、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の手術器具。
  28. 前記キャリッジが、前記送りネジを受け入れ、かつ協働する複数の二次開口であって、
    前記中心開口から半径方向に離間している複数の二次開口を有する、請求項２７に記載の
    外科医器具。
  29. 前記二次開口が、前記送りネジのネジ山と協働するネジ山を有する、請求項２８に記載
    の外科部位。
  30. 前記ノーズチューブ及び前記キャリッジが互いに対して軸方向に固定されている、請求
    項２４〜２９のいずれか一項に記載の手術器具。
  31. 前記ノーズチューブ及び前記キャリッジが、許容誤差を調整するために前記ノーズチュ
    ーブと前記キャリッジとの間に半径方向の柔軟性をもたらすことを可能とするように構成
    されている、請求項２４〜３０のいずれか一項に記載の外科部位。
  32. 前記ノーズチューブが、そこから半径方向に延びる複数の外部タブを有する、請求項２
    ４〜３１のいずれか一項に記載の手術器具。
  33. 前記伸縮ノーズ機構が、前記ノーズチューブと協働する直線ブッシュを有し、
    前記直線ブッシュが、該直線ブッシュを軸方向に貫通する中心開口と、前記中心開口か
    ら半径方向に延びると共に前記中心開口に沿って軸方向に延び、前記ノーズチューブの前
    記外部タブを受け入れるようになっている複数の内部キー溝とを有する、請求項３２に記
    載の手術器具。
  34. 前記ノーズチューブの外部タブ及び前記直線ブッシュの内部キー溝が、前記ノーズチュ
    ーブと前記直線ブッシュとの間の緊密な半径方向柔軟性をもたらすように構成されている
    、請求項３３に記載の手術器具。
  35. 前記ノーズチューブが、アクセサリを動作可能に支持するように構成されている、請求
    項２４〜３４のいずれか一項に記載の手術器具。
  36. 前記ノーズチューブに連結され、前記アクセサリを支持するように構成された連結アセ
    ンブリを備え、
    前記連結アセンブリは、前記アクセサリのシャフトが貫通する孔を有するコネクタを含
    む、請求項３５に記載の手術器具。
  37. アクセサリ駆動モータと、
    前記アクセサリ駆動モータによって回転される中間シャフトと
    を備える請求項３５又は３６に記載の手術器具。
  38. 前記アクセサリ駆動モータが、電磁コイルと、前記電磁コイルによって回転可能なロー
    タとを有し、
    前記ロータが、前記中間シャフトが前記ロータを貫通することを可能とするように、前
    記ロータを貫通する開口を有する、請求項３７に記載の手術器具。
  39. 前記ノーズチューブが相互接続シャフトを有し、
    前記相互接続シャフトが、前記中間シャフトに連結された第１の端部と、前記アクセサ
    リの駆動を可能にするために前記アクセサリのシャフトに連結するように構成された第２
    の端部とを有する、請求項３７又は３８に記載の手術器具。
  40. 前記相互接続シャフトにおける前記第１及び第２の端部の各々は、前記第１の端部が前
    記中間シャフトの相手端部を受け入れるように構成されると共に、前記第２の端部が前記
    アクセサリの前記シャフトの相手端部を受け入れるように構成されるために、二重Ｄ字状
    開口を有する、請求項３９に記載の手術器具。
  41. 前記伸縮ノーズ機構が、前記ノーズチューブ内に配置された内部軸受を有し、
    前記内部軸受が、前記アクセサリのシャフトの運動を支持するように構成されている、
    請求項３５〜４０のいずれか一項のいずれか１つに記載の手術器具。
  42. 前記伸縮ノーズ機構を支持するケーシングをさらに備え、
    前記ノーズチューブが、前記ケーシングに対して直線状に平行移動するように構成され
    ている、請求項２４〜４１のいずれか一項に記載の手術器具。
  43. 旋回部分と、
    前記旋回部分内に配置されたシャフトと、
    前記旋回部分内に配置され、前記シャフトを回転させるように構成された第１の駆動モ
    ータと、
    前記旋回部分内に配置され、前記シャフトを直線状に平行移動させるように構成された
    第２の駆動モータであって、前記第２の駆動モータがロータ及び駆動ギアを有し、前記ロ
    ータ及び前記駆動ギアの各々が、前記シャフトを受け入れるように、及び前記シャフトが
    前記ロータ及び前記駆動ギアの各々を通して自在に回転し、かつ直線状に平行移動するこ
    とを可能にするように、前記ロータ及び前記駆動ギアの各々を貫通する開口を画定してい
    る、第２の駆動モータと
    を備える手術器具。
  44. ユーザーによって操作されるように構成された手持ち部分を備える請求項４３に記載の
    手術器具。
  45. 前記旋回部分が、前記手持ち部分に動作可能に連結され、前記手持ち部分に対して第１
    及び第２の自由度で旋回するように構成されている、請求項４４に記載の手術器具。
  46. アクセサリを動作可能に支持するように構成されたノーズチューブを備える請求項４３
    〜４５のいずれか一項に記載の手術器具。
  47. 前記第１の駆動モータが、前記アクセサリの回転を可能にするために前記シャフトを回
    転させるように構成されている、請求項４６に記載の手術器具。
  48. 前記第２の駆動モータが、前記ノーズチューブ及び前記アクセサリの前記手持ち部分に
    対する第３の自由度の直線状平行移動を可能にするために、前記シャフトを直線状に平行
    移動させるように構成されている、請求項４６又は４７に記載の手術器具。
  49. 前記旋回部分内に配置され、前記ロータ、前記駆動ギア及び前記ノーズチューブと協働
    して前記シャフト及び前記ノーズチューブの直線状平行運動を可能にするように構成され
    る中間ユニットを備える請求項４６〜４８のいずれか一項に記載の手術器具。
  50. 前記中間ユニットが複数の送りネジを備える、請求項４９に記載の手術器具。
  51. 前記送りネジの各々が、ネジ山を有し、かつ一端部に被駆動ギアを含み、
    前記駆動ギアが、前記被駆動ギアの各々と協働して前記送りネジの各々の回転を可能に
    するように構成されている、請求項５０に記載の手術器具。
  52. 前記中間ユニットが、前記ノーズチューブから延びるキャリッジを有し、
    前記キャリッジが、前記送りネジに沿って直線状に平行移動するように構成されている
    、請求項５０又は５１に記載の手術器具。
  53. 前記キャリッジ及び前記ノーズチューブが互いに別の構成要素となっている、請求項５
    ２に記載の手術器具。
  54. 前記キャリッジが前記ノースチューブの一端部に連結されている、請求項５２又は５３
    に記載の手術器具。
  55. 前記キャリッジが、前記送りネジのネジ山と連動するネジ山を有する、請求項５２〜５
    ４のいずれか一項に記載の手術器具。
  56. 前記ノーズチューブ及び前記キャリッジが互いに対して軸方向に固定されている、請求
    項５２〜５５のいずれか一項に記載の手術器具。
  57. 前記ノーズチューブ及び前記キャリッジが、許容誤差を調整するために前記ノーズチュ
    ーブと前記キャリッジとの間に半径方向の柔軟性をもたらすことを可能とするように構成
    されている、請求項５２〜５６のいずれか一項に記載の手術器具。
  58. 前記ノーズチューブに連結され、前記アクセサリを支持するように構成された連結アセ
    ンブリを備え、
    前記連結アセンブリは、前記アクセサリのシャフトが貫通することを可能にする孔を有
    するコネクタを有する、請求項４６〜５７のいずれか一項に記載の手術器具。
  59. 前記ノーズチューブ内に配置された内部軸受を備え、
    前記内部軸受が、前記アクセサリのシャフトの運動を支持するように構成されている、
    請求項４６〜５８のいずれか一項に記載の手術器具。
  60. 前記ノーズチューブが相互接続シャフトを有し、
    前記相互接続シャフトが、前記シャフトに連結された第１の端部と、前記アクセサリの
    前記シャフトに連結するように構成された第２の端部とを有する、請求項５９に記載の手
    術器具。
  61. 前記相互接続シャフトにおける前記第１及び第２の端部の各々が、前記第１の端部が前
    記シャフトの相手端部を受け入れるように構成されると共に、前記第２の端部が前記アク
    セサリの前記シャフトの相手端部を受け入れるように構成されるために、二重Ｄ字状開口
    を有する、請求項６０に記載の手術器具。
  62. 前記第２の駆動モータが、前記ロータを回転させるように構成された電磁コイルを有す
    る、請求項４３〜６１のいずれか一項に記載の手術器具。
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