JP2023144088A - 可撓性引張部材を用いたプッシュ/プル方式の手術用器具エンドエフェクタの作動 - Google Patents
可撓性引張部材を用いたプッシュ/プル方式の手術用器具エンドエフェクタの作動 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】先端方向の作動力をエンドエフェクタに伝達する手術用ツール及び方法を提供する。【解決手段】手術用ツール及び方法は、作動引張部材を介して作動ロッドアセンブリを関節運動させる。手術用ツールは、エンドエフェクタと、エンドエフェクタを支持する器具シャフトアセンブリと、エンドエフェクタと駆動可能に結合された作動ロッドアセンブリと、案内面と、作動ロッドアセンブリに接続された可撓性引張部材と、作動部分とを含む。作動ロッドアセンブリは、器具シャフトアセンブリ内で摺動するように取り付けられる。可撓性引張部材は、接続部で作動ロッドアセンブリに接続される。可撓性引張部材は、接続部から案内面に先端方向に延び、案内面の周りに巻き付けられ、且つ案内面から基端方向に延びる第1の部分を含む。作動部分は、可撓性引張部材と駆動可能に結合され、且つ引張部材を関節運動させて作動ロッドアセンブリを関節運動させエンドエフェクタを作動させるように動作可能である。【選択図】図6
Description
関連出願データへの相互参照
本願は、2016年9月9日に出願された米国仮特許出願第62/385,642号の利益を主張するものであり、この文献の全開示は、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本願は、2016年9月9日に出願された米国仮特許出願第62/385,642号の利益を主張するものであり、この文献の全開示は、全ての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本願は、可撓性引張部材を用いたプッシュ/プル方式(push/pull)の手術用器具エンドエフェクタの作動に関する。
低侵襲性手術技術は、診断的又は外科的処置中に損傷を受ける無関係な組織の量を減少させ、それによって患者の回復時間、不快感、及び有害な副作用を低減することを目的としている。結果として、標準的な手術のための入院期間の平均的な長さは、低侵襲性手術技術を使用して有意に短縮され得る。また、患者の回復時間、患者の不快感、手術による副作用、及び仕事から離れる時間も、低侵襲性手術によって低減され得る。
低侵襲性手術の一般的な形態は、内視鏡検査であり、一般的な形態の内視鏡検査は、腹腔内の低侵襲性検査及び/又は手術である腹腔鏡検査である。標準的な腹腔鏡手術では、患者の腹部にガスが吹き込まれ、カニューレスリーブを小さな(約1.27センチメートル(cm)(0.5インチ)以下の)切開部に通して、腹腔鏡器具の入口ポートを設ける。
腹腔鏡手術器具は、一般に、手術野を観察するための内視鏡(例えば、腹腔鏡)と、手術部位で作業するためのツールとを含む。作業ツールは、典型的には、各ツールの作業端部又はエンドエフェクタが延長チューブ(例えば、器具シャフト又はメインシャフトとしても知られている)によってそのハンドルから分離される点を除いて、従来の(開腹)手術で使用されるツールと同様である。エンドエフェクタは、例えば、クランプ、把持器、はさみ、ステープラ、焼灼ツール、リニアカッタ、又は針ホルダを含むことができる。
外科的処置を行うために、外科医は、作業ツールをカニューレスリーブを通して内部の手術部位に通し、それらツールを腹部の外から操縦する。外科医は、内視鏡により撮影された手術部位の画像を表示するモニタにより処置を見る。同様の内視鏡技術は、例えば、関節鏡検査、後腹膜鏡検査、骨盤鏡検査、腎盂尿管鏡検査、膀胱鏡検査、脳槽鏡検査、洞房鏡検査、子宮鏡検査、尿道鏡検査等に用いられる。
内部の手術部位で作業する際の外科医の手先の器用さを向上させるだけでなく、外科医が遠隔位置(滅菌場の外)から患者を手術するのを可能にするために、低侵襲性遠隔手術システムが開発されている。遠隔手術システムにおいて、外科医には、大抵の場合、制御コンソールに手術部位の画像が提供される。外科医は、手術部位の3次元画像を適切なビューア又はディスプレイ上で見ながら、制御コンソールのマスター入力又は制御装置を操縦することによって患者に外科的処置を行う。マスター入力装置のそれぞれは、サーボ機構によって作動/関節運動する手術用器具の動きを制御する。外科的処置中に、遠隔操作手術システムは、エンドエフェクタを有する様々な手術用器具又はツールの機械的作動及び/制御を与えることができ、エンドエフェクタは、マスター入力装置の操縦に応答して、外科医のために様々な機能、例えば、針を保持又は駆動し、血管を把持し、組織を切開する等を行う。
手術用クランプ及び切断ツール(例えば、手術用ステープラとしても知られている非ロボット式リニアクランプ、ステープル、及び切断装置;並びに電気外科用血管シール装置)が、多くの異なる外科的処置において使用されてきた。例えば、手術用ステープラを使用して、胃腸管から癌性又は異常組織を切除することができる。既知の手術用ステープラを含む多くの既知の手術用クランプ及び切断装置は、組織をクランプする対向顎部と、クランプした組織を切断するための関節式ナイフとを有する。
手術用クランプ及び切断ツールは、器具シャフトによって支持されるエンドエフェクタを含むことができ、エンドエフェクタには、交換可能なステープラ・カートリッジが取り付けられる。エンドエフェクタの顎部は、ステープラ・カートリッジと顎部との間で組織をクランプするように関節運動され得る。次に、ステープラ・カートリッジは、ステープラ・カートリッジからステープルを展開して、ステープラ・カートリッジと顎部との間にクランプされた組織をステープル留めするように関節運動され得る。ステープラ・カートリッジは、展開されるステープルの列の間でステープル留めされた組織を切断するように関節運動可能であるナイフを含み得る。
組織をクランプ締めし、ステープル留めし、及び/又は切断するのに十分なレベルの作動力は、かなりのものとなり得る。さらに、エンドエフェクタを支持する器具シャフトの直径を制限し、且つ器具シャフトを通って延びるリンク機構を介してエンドエフェクタと駆動可能に結合される基端側作動部分を介してエンドエフェクタを作動させることが望ましい。小径の器具シャフトを通って延び、エンドエフェクタを基端側作動部分と駆動可能に結合するリンク機構が、堅牢で、手頃な価格で、及び信頼性があることも望ましい。本明細書に提示される手術用ツール及び関連する方法は、堅牢で、手頃な価格で、及び信頼性のある方法で、十分な作動力を比較的小径の器具シャフトを介してクランプ締め、ステープル留め、及び切断エンドエフェクタ等のエンドエフェクタに伝達するのに適している。
可撓性引張部材の基端側後退を使用して、先端方向の作動力を器具シャフトアセンブリを介して器具シャフトアセンブリによって支持されるエンドエフェクタに伝達する手術用ツール及び関連する方法が提供される。可撓性引張部材は、器具シャフトアセンブリ内に配置され、且つ可撓性引張部材の後退に応答してエンドエフェクタに向けて移動する作動ロッドアセンブリに接続される案内面の周りに巻き付けられる。作動ロッドアセンブリ、案内面、及び可撓性引張部材は、細長く、比較的小径の器具シャフトアセンブリ内に収容され、且つ先端方向の作動力を伝達してクランプ締め、ステープル留め、及び切断エンドエフェクタ等の手術用エンドエフェクタを作動させるように構成される。
こうして、一態様では、手術用ツールが提供される。手術用ツールは、作動部分と、エンドエフェクタと、作動部分をエンドエフェクタに結合する器具シャフトアセンブリと、エンドエフェクタと駆動可能に結合される作動ロッドアセンブリと、可撓性引張部材とを含む。器具シャフトアセンブリは、器具シャフト軸線に沿って細長く形成され、且つ管腔を規定する。器具シャフトアセンブリは、管腔の先端部に向けて配置された案内面を含む。作動ロッドアセンブリは、器具シャフト軸線に沿って器具シャフトアセンブリに対して並進するように管腔内に摺動可能に取り付けられる。可撓性引張部材は、作動部分を作動ロッドアセンブリに駆動可能に結合する。可撓性引張部材は、作動部分と案内面との間で長手方向に配置された接続部で作動ロッドアセンブリに接続される。可撓性引張部材は、接続部から案内面に向けて先端方向に延び、案内面の周りに巻き付けられ、且つ作動部分に向けて基端方向に延びる第1の部分を含む。作動部分は、可撓性引張部材の第1の部分の張力を増大させて、作動ロッドアセンブリを先端方向に並進させるように動作可能である。
多くの実施形態では、作動部分は、器具シャフトアセンブリを、器具シャフトアセンブリを支持する基端側シャーシに対して器具シャフト軸線の周りで回転させるように動作可能である。多くの実施形態では、作動ロッドアセンブリは、器具シャフトアセンブリと共に器具シャフト軸線の周りで回転するように拘束される。手術用ツールは、器具シャフト軸線に沿って延びる隔離チューブを含み得る。隔離チューブは、接続部と作動部分との間に配置され得る。可撓性引張部材の第1及び第2の部分は隔離チューブを通過し得る。隔離チューブは、第1及び第2の部分の撚り合せ可能な長さを包み込み、隔離チューブを取り囲む管腔の領域から撚り合せ可能な長さを隔離することができる。従って、エンドエフェクタを作動及び/又は関節運動させるための1つ又は複数の追加の作動部材を、隔離チューブを取り囲む管腔の領域を通って経路指定することができ、それによって器具シャフトアセンブリの回転から生じる第1及び第2の部分の撚り合わせの結果として有害な影響を受けないようにする。
可撓性引張部材は、任意の適切な可撓性引張部材を含み得る。例えば、可撓性引張部材は作動ケーブルを含み得る。可撓性引張部材の第1の部分は第1の長さのケーブルを含むことができ、可撓性引張部材の第2の部分は第2の長さのケーブルを含むことができる。手術用ツールは、案内面を含むプーリを含み得る。作動部分は、作動ロッドアセンブリをプーリに対する可動範囲に亘って動かすように動作可能であり得る。作動ロッドアセンブリは、可動範囲全体に亘ってプーリを収容するように構成されたスロットを含み得る。作動ロッドアセンブリは、第2の長さのケーブルが通って延びるケーブルガイド孔を含み得る。
多くの実施形態では、器具シャフトアセンブリは、作動ロッドアセンブリ、案内面、及び可撓性引張部材の器具シャフトアセンブリの管腔内への設置に適応し、且つ作動ロッドアセンブリ、案内面、及び可撓性引張部材を包み込む管腔を形成するように接合可能である別個の構成要素(例えば、別個の上半分及び下半分のセグメント)を含む。例えば、器具シャフトアセンブリは、第1の構成要素及び第2の構成要素を含み得る。第1及び第2の構成要素は、第1及び第2の構成要素が結合解除されているときに、作動ロッドアセンブリ、案内面、及び可撓性引張部材の管腔内への挿入に適応するように構成され得る。第1及び第2の構成要素は、管腔を形成するべく接合されるように構成され得る。
多くの実施形態では、作動部分は、作動ロッドアセンブリを案内面に対する可動範囲に亘って動かすように動作可能である。作動ロッドアセンブリは、第1の方向に突出する第1のガイド機構と、第1の方向とは異なる第2の方向に突出する第2のガイド機構とを含み得る。第1の構成要素及び第2の構成要素は、可動範囲全体に亘って、第1のガイド機構を収容するようにサイズ決めされた第1のスロットと、第2のガイド機構を収容するようにサイズ決めされた第2のスロットとを形成し得る。
可撓性引張部材は、ケーブル以外の適切な可撓性引張部材を含み得る。例えば、可撓性引張部材は駆動バンドを含み得る。駆動バンドは、接続部とエンドエフェクタとの間の作動ロッドアセンブリの一部が通って延びるスロットを含み得る。手術用ツールは、支持フレーム、第1のベアリング、及び第2のベアリングを含み得る。支持フレームは、接続部とエンドエフェクタとの間の作動ロッドアセンブリの一部が通って延びる孔を有し得る。第1のベアリングは、器具シャフト軸線に直交する案内面の軸線の周りで回転し、且つスロットの第1の側で駆動バンドと相互接続するように支持フレームに取り付け得る。第2のベアリングは、案内面の軸線の周りで回転し、スロットの第1の側とは反対側のスロットの第2の側で駆動バンドと相互接続するように支持フレームに取り付けられ得る。作動ロッドアセンブリは、駆動バンドが通って延びる駆動バンドガイド孔を含み得る。
別の態様では、手術用ツールのエンドエフェクタを作動させるための方法が提供される。方法は、器具シャフト軸線に沿って細長く形成された器具シャフトアセンブリを介してエンドエフェクタを支持するステップと、作動ロッドアセンブリを器具シャフトアセンブリの管腔内に包み込むステップと、作動ロッドアセンブリの器具シャフト軸線に沿った移動中に作動ロッドアセンブリを案内するステップと、作動部分を作動させて作動ロッドアセンブリと駆動可能に結合された可撓性引張部材の第1の部分の張力を増大させて、作動ロッドアセンブリをエンドエフェクタに向けて動かしてエンドエフェクタを作動させるステップと、を含む。可撓性引張部材の第1の部分は、作動部分から案内面まで先端方向に延び、案内面の周りに巻き付けられ、案内面から可撓性引張部材の第1の部分と作動ロッドアセンブリとの間の接続部まで延びる。多くの実施形態では、方法は、作動部分を作動させて作動ロッドアセンブリと駆動可能に結合された可撓性引張部材の第2の部分の張力を増大させて、作動ロッドアセンブリをエンドエフェクタから離れる方向に動かすステップをさらに含む。
多くの実施形態では、方法は、作動部分を作動させて、器具シャフトアセンブリを、器具シャフトアセンブリを支持する基端側シャーシに対して器具シャフト軸線の周りで回転させるステップを含む。方法は、器具シャフト軸線の周りで器具シャフトアセンブリと共に回転するように作動ロッドアセンブリを拘束するステップを含み得る。この方法は、作動ロッドアセンブリと作動部分との間に配置された可撓性引張部材の第1及び第2の部分の撚り合せ可能な長さを隔離チューブ内に包み込み、隔離チューブを取り囲む管腔の領域から撚り合せ可能な長さを隔離するステップを含み得る。
本方法の多くの実施形態では、可撓性引張部材はケーブルを含む。例えば、可撓性引張部材の第1の部分は、第1の長さのケーブルを含み得る。可撓性引張部材の第2の部分は、第2の長さのケーブルを含み得る。手術用ツールは、案内面を含むプーリを含み得る。方法は、作動部分を作動させて、作動ロッドアセンブリをプーリに対する可動範囲に亘って動かすステップと、可動範囲全体に亘って作動ロッドアセンブリのスロット内にプーリを収容するステップとを含み得る。この方法は、第2の長さのケーブルが通って延びる作動ロッドアセンブリのケーブルガイド孔を介して第2の長さのケーブルを案内するステップを含み得る。
本方法の多くの実施形態では、器具シャフトアセンブリは、作動ロッドアセンブリ、案内面、及び可撓性引張部材の器具シャフトアセンブリの管腔内への設置に適応し、且つ作動ロッドアセンブリ、案内面、及び可撓性引張部材を包み込む管腔を形成するように接合可能である別個の構成要素(例えば、別個の上半分及び下半分のセグメント)を含む。例えば、この方法は、作動ロッドアセンブリ、案内面、及び可撓性引張部材を器具シャフトアセンブリの第1の構成要素内に挿入するステップと、器具シャフトアセンブリの第2の構成要素を第1の構成要素に結合して、作動ロッドアセンブリ、案内面、及び可撓性引張部材の一部を器具シャフトアセンブリの管腔内に包み込むステップと、を含み得る。
多くの実施形態では、この方法は、作動部分を作動させて、作動ロッドアセンブリを案内面に対する可動範囲に亘って動かすステップを含む。この方法は、作動ロッドアセンブリの突出ガイド機構を器具シャフトアセンブリと相互接続させて、作動ロッドアセンブリの器具シャフトアセンブリに対する可動範囲に亘った動きを案内するステップとを含み得る。
本方法の多くの実施形態では、可撓性引張部材はケーブル以外の適切な可撓性引張部材を含み得る。例えば、可撓性引張部材は駆動バンドを含み得る。方法は、接続部とエンドエフェクタとの間の作動ロッドアセンブリの一部を駆動バンドのスロットを介して収容するステップを含み得る。この方法は、接続部とエンドエフェクタとの間に延びる作動ロッドの一部を支持フレームの孔内に収容するステップと、支持フレームに取り付けられ、器具シャフト軸線に直交する案内面の軸線の周りで回転し、且つスロットの第1の側で駆動バンドと相互接続する第1のベアリングを支持するステップと、支持フレームに取り付けられ、案内面の軸線の周りで回転し、且つスロットの第1の側とは反対側のスロットの第2の側で駆動バンドと相互接続する第2のベアリングを支持するステップと、を含む。多くの実施形態では、第1及び第2のベアリングは案内面を含む。方法は、駆動バンドが通って延びる作動ロッドアセンブリの駆動バンドガイド孔を介して駆動バンドを案内するステップを含み得る。
本発明の性質及び利点をより完全に理解するために、以下の詳細な説明及び添付図面を参照されたい。本発明の他の態様、目的、及び利点は、以下の図面及び詳細な説明から明らかになるであろう。
以下の説明では、本発明の様々な実施形態について説明する。説明目的で、具体的な構成及び詳細が、実施形態の完全な理解を与えるために記載される。しかしながら、本発明が特定の詳細なしに実施し得ることは、当業者には明らかであろう。さらに、周知の特徴は、説明する実施形態を不明瞭にしないために省略又は簡略化され得る。
低侵襲性ロボット手術
ここで図面を参照すると、いくつかの図を通して同様の参照符号は同様の部分を表す。図1は、手術台14上に横たわっている患者12に対して低侵襲性の診断的又は外科的処置を行うために典型的に使用される低侵襲性ロボット手術(MIRS:Minimally Invasive Robotic Surgical)システム10の平面図である。システムは、処置中に外科医18が使用するための外科医コンソール16を含むことができる。1人又はそれ以上のアシスタント20もこの処置に参加することができる。MIRSシステム10は、患者側カート22(手術ロボット)及び電子機器カート24をさらに含むことができる。患者側カート22によって、外科医18が、外科医コンソール16を介して手術部位を見ながら、少なくとも1つの取り外し可能に結合されたツールアセンブリ26(以下、単に「ツール」と呼ぶ)を患者12の身体の低侵襲性切開部を介して操縦することができる。手術部位の画像は、立体内視鏡等の内視鏡28によって取得することができ、患者側カート22によって内視鏡28を操縦して向き合わせすることができる。外科医コンソール16を介して外科医18に後で表示するために、電子機器カート24を使用して手術部位の画像を処理することができる。一度に使用される手術用ツール26の数は、一般に、数ある要因の中でも診断的又は外科的処置、及び手術室内の空間的な制約に依存するだろう。処置中に使用されている1つ又は複数のツール26を変更する必要がある場合に、アシスタント20は、患者側カート22からツール26を取り外し、そのツールを手術室のトレイ30にある別のツール26と交換することができる。
ここで図面を参照すると、いくつかの図を通して同様の参照符号は同様の部分を表す。図1は、手術台14上に横たわっている患者12に対して低侵襲性の診断的又は外科的処置を行うために典型的に使用される低侵襲性ロボット手術(MIRS:Minimally Invasive Robotic Surgical)システム10の平面図である。システムは、処置中に外科医18が使用するための外科医コンソール16を含むことができる。1人又はそれ以上のアシスタント20もこの処置に参加することができる。MIRSシステム10は、患者側カート22(手術ロボット)及び電子機器カート24をさらに含むことができる。患者側カート22によって、外科医18が、外科医コンソール16を介して手術部位を見ながら、少なくとも1つの取り外し可能に結合されたツールアセンブリ26(以下、単に「ツール」と呼ぶ)を患者12の身体の低侵襲性切開部を介して操縦することができる。手術部位の画像は、立体内視鏡等の内視鏡28によって取得することができ、患者側カート22によって内視鏡28を操縦して向き合わせすることができる。外科医コンソール16を介して外科医18に後で表示するために、電子機器カート24を使用して手術部位の画像を処理することができる。一度に使用される手術用ツール26の数は、一般に、数ある要因の中でも診断的又は外科的処置、及び手術室内の空間的な制約に依存するだろう。処置中に使用されている1つ又は複数のツール26を変更する必要がある場合に、アシスタント20は、患者側カート22からツール26を取り外し、そのツールを手術室のトレイ30にある別のツール26と交換することができる。
図2は、外科医コンソール16の斜視図である。外科医コンソール16は、奥行き知覚を可能にするような手術部位の調整された立体視を外科医18に提示するための左眼用ディスプレイ32と右眼用ディスプレイ34とを含む。コンソール16は、1つ又は複数の制御入力装置36をさらに含み、患者側カート22(図1に示される)に1つ又は複数のツールを操縦させる。入力制御装置36は、関連するツール26(図1に示される)と同じ自由度を与えて、外科医18にテレプレゼンス(すなわち、入力制御装置36がツール26と一体であるという知覚)を提供することができ、それによって外科医は、ツール26を直接的に制御しているという強い感覚を有することになる。この目的のために、位置、力、及び触覚フィードバックセンサ(図示せず)を使用して、ツール26からの位置、力、及び触覚感覚を、入力制御装置36を介して外科医の手に戻して伝達させることができる。
外科医コンソール16は、通常、外科医が処置を直接的に監視し、必要な場合にその場に物理的に存在し、電話や他の通信媒体を介すのではなくアシスタントと直接的に話すことができるように、患者と同じ部屋に配置される。しかしながら、外科医は、異なる部屋、完全に異なる建物、又は遠隔外科的処置を可能にする患者から離れた他の遠隔位置に位置してもよい。
図3は、電子機器カート24の斜視図である。電子機器カート24は、内視鏡28と結合され、取り込んだ画像を処理し、その後に外科医コンソール上で又はローカル及び/又はリモートに位置する別の適切なディスプレイ上で外科医等に表示させるために、プロセッサを含むことができる。例えば、立体内視鏡が使用される場合に、電子機器カート24は、取り込んだ画像を処理して手術部位の調整された立体画像を外科医に提示することができる。そのような調整は、対向する画像同士の間の位置合せを含むことができ、且つ立体内視鏡の立体動作距離を調整することを含むことができる。別の例として、画像処理は、光学収差等の画像取込み装置の結像誤差を補償するために以前に決定されたカメラ較正パラメータの使用を含むことができる。
図4は、(図1のMIRSシステム10等の)ロボット手術システム50を図式的に示す。上述したように、(図1の外科医コンソール16等の)外科医コンソール52は、外科医が低侵襲性処置中に(図1の患者側カート22等の)患者側カート(手術ロボット)54を制御するために使用され得る。患者側カート54は、立体内視鏡等の撮像装置を使用して処置部位の画像を取り込み、取り込んだ画像を(図1の電子機器カート24等の)電子機器カート56に出力することができる。上述したように、電子機器カート56は、その後に表示にする前に、取り込んだ画像を様々な方法で処理することができる。例えば、電子機器カート56は、外科医コンソール52を介して外科医に合成画像を表示する前に、取り込んだ画像を仮想制御インターフェイスに重ね合わせる(オーバーレイする)ことができる。患者側カート54は、取り込んだ画像を電子機器カート56の外部で処理するために出力することができる。例えば、患者側カート54は、取り込んだ画像をプロセッサ58に出力することができ、プロセッサ58を使用して取り込んだ画像を処理することができる。画像は、取り込んだ画像を一緒に、順次に、及び/又はこれらの組合せで処理するように一緒に結合され得る電子機器カート56及びプロセッサ58の組合せによって処理することもできる。1つ又は複数の別個のディスプレイ60は、処置部位の画像又は他の関連する画像等の画像のローカル及び/又はリモート表示のために、プロセッサ58及び/又は電子機器カート56と結合することもできる。
図5は、患者側カート22を示す。図示される患者側カート22は、3つの手術用ツール26と処置部位の画像の取込みに使用される立体内視鏡等の撮像装置28との操縦を提供する。操縦は、複数のロボット関節(joints)を有するロボット機構によって提供される。撮像装置28及び手術用ツール26は、患者の切開部を介して位置付け及び操縦され、切開部のサイズを最小化するように、運動学的な遠隔中心が切開部に維持される。手術部位の画像は、手術用ツール26が撮像装置28の視野内に位置付けされたときに、手術用ツール26の先端部の画像を含むことができる。
図6は、多くの実施形態による、ロボット手術用ツール100を示す。ロボット手術用ツール100は、手術用ツール26の一例である。手術用ツール100は、エンドエフェクタ102と、細長い器具シャフトアセンブリ104と、基端側アセンブリ106とを含む。エンドエフェクタ102は、器具シャフトアセンブリ104によって器具シャフトアセンブリ104の先端部に支持される。基端側アセンブリ106は、基端側シャーシ108と、基端側シャーシ108によって支持される作動部分110とを含む。作動部分110は、(器具シャフトアセンブリ104の管腔に沿って並進するように取り付けられた)作動ロッドアセンブリを関節運動させるために使用される作動ケーブルを作動させるように構成される。作動ロッドアセンブリは、エンドエフェクタ102に駆動可能に結合され、プッシュ/プル(押込/引抜)作動力をエンドエフェクタ102に伝達する作動ロッドを含む。エンドエフェクタ102に伝達されるプッシュ/プル作動力を使用して、エンドエフェクタ102の任意の適切な機構、例えば、組織をクランプするための顎部関節機構、ステープルをクランプされた組織内に展開させるためのステープル展開機構、及び/又はエンドエフェクタ102によってクランプされた及びステープル留めされた組織を切断するための切断機構を作動させることができる。
図7A及び図7Bは、手術用ツール100を示す簡略化した概略図である。手術用ツール100は、プッシュ/プル作動力をエンドエフェクタ102に伝達するためのケーブル駆動機構112を含む。ケーブル駆動機構112は、作動ロッドアセンブリ114と、プーリアセンブリ116と、作動ケーブル118と、隔離(isolation)チューブ140とを含む。作動ロッドアセンブリ114は、シャトル120と、シャトル120に固定して取り付けられる作動ロッド122とを含む。器具シャフトアセンブリ104は、器具シャフトアセンブリ104の基端部126から器具シャフトアセンブリ104の先端部128まで延びる管腔124を有する。器具シャフトアセンブリ104は、器具シャフト軸線130に沿って細長く形成される。シャトル120は、管腔124内に配置され、且つ器具シャフト軸線130に対して平行な管腔124に沿って並進運動するために、器具シャフトアセンブリ104内に取り付けられる。プーリアセンブリ116は、プーリ132と、プーリ132を支持し且つ器具シャフトアセンブリ104と結合されるプーリ支持体134とを含む。作動ケーブル118は、接続部136においてシャトル120に取り付けられる。作動ケーブル118の第1のセグメントは、接続部136からプーリ132まで先端方向に延び、プーリ132の周りに通され、プーリ132からシャトル120の基端部分を通ってガイド孔138まで基端方向に延び、ガイド孔138を通って延び、ガイド孔138から隔離チューブ140まで基端方向に延び、隔離チューブ140を通って延び、隔離チューブ140から作動部分110のキャプスタン(capstan)142まで基端方向に延び、且つキャプスタン142の周りで第1の方向に巻き付けられる。作動ケーブル118の第2のセグメントは、接続部136から隔離チューブ140まで基端方向に延び、隔離チューブ140を通って延び、隔離チューブ140からキャプスタン142まで基端方向に延び、且つキャプスタン142の周りで第1の方向とは反対の第2の方向に巻き付けられる。
キャプスタン142の制御された回転を使用して、管腔124に沿ったシャトル120の並進を制御する。示される実施形態では、キャプスタン142の反時計回りの回転によって、作動ケーブル118の第1のセグメントをキャプスタン142に向けて引っ張り、(作動ケーブル118の第2のセグメントの先端方向の前進を調節し、)それにより、シャトル120をエンドエフェクタ102に向けて先端方向に引っ張る。シャトル120を先端方向に引っ張ることによって、作動ロッド122がエンドエフェクタ102に向けて押される。例えば、キャプスタン142は、シャトル120を図7Aに示される基端位置から図7Bに示される先端位置に前進させるように回転され、それによって作動ストロークにより作動ロッド122を先端方向に前進させることができる。同様に、キャプスタン142は、シャトル120を図7Bに示される先端位置から図7Aに示される基端位置に後退させるように回転され、それによって作動ストロークにより作動ロッド122を基端方向に後退させることができる。示される実施形態では、シャトル120は、図7Aに示される基端位置から図7Aに示される先端位置までのシャトル120の全ての位置に対してプーリアセンブリ116を収容するように構成された中央スロットを有する。
作動ロッド122の関節運動を使用して、かなりの作動力をエンドエフェクタ102に伝達させ、エンドエフェクタ102の任意の適切な機構を作動させることができる。例えば、図7Aに示される先端位置から図7Bに示される先端位置への及び/又は図7Bに示される先端位置から図7Aに示される基端位置への作動ロッド122の関節運動を使用して、顎部とエンドエフェクタ102に取り付けられた交換可能なステープラ・カートリッジとの間で組織をクランプするためにエンドエフェクタの顎部を関節運動させ、ステープラ・カートリッジからステープラ・カートリッジと顎部との間にクランプされた組織内にステープルを展開させるためにステープラ・カートリッジを関節運動させ、及び/又はステープラ・カートリッジと顎部との間でクランプされ且つステープラ・カートリッジからクランプされた組織内に展開されたステープルを介してステープル留めされた組織を切断するために切断要素を関節運動させることができる。
多くの実施形態では、器具シャフトアセンブリ104は、基端側シャーシ108に対する器具シャフトアセンブリ104の器具シャフト軸線130の周りの制御された回転のために、基端側アセンブリ106に取り付けられる。多くの実施形態では、シャトル120は、器具シャフトアセンブリ104と共に回転するように管腔124内に取り付けられる。器具シャフトアセンブリ104の回転に伴うシャトル120の回転の結果として、(接続部136からキャプスタン142まで基端方向に延びる)作動ケーブル118の第2のセグメントの一部と、ガイド孔138からキャプスタン142まで基端方向に延びる作動ケーブル118の第1のセグメントの一部とが、基端側シャーシ108に対する器具シャフトアセンブリ104の回転量に従って撚り合わされる(inter-twist)。多くの実施形態では、隔離チューブ140は、作動ケーブル118の撚り合せ部分の少なくとも一部の位置を包み込む及び/又は拘束するように構成される。隔離チューブ140は、隔離チューブ140を取り囲む管腔124内に配置されたエンドエフェクタの1つ又は複数の他の作動部材を作動ケーブル118の撚り合わされた部分から隔離して、作動ケーブル118の撚り合せ部分が周囲の1つ又は複数の他の作動部材と干渉するのを防止するめに使用され得る。
図8~図12は、図7A及び図7Bの手術用ツール100の一実施形態を示す。図8は、エンドエフェクタ102の実施形態を示し、器具シャフトアセンブリ104、基端側アセンブリ106、プーリアセンブリ116、シャトル120、作動ロッド122、及び隔離チューブ140の部分図を示す。図9は、図8の手術用ツール100の実施形態の平面図であり、器具シャフトアセンブリ104、プーリアセンブリ116、シャトル120、作動ロッド122、及び隔離チューブ140の部分図を示す。
図10は、図8の手術用ツール100の実施形態の拡大図であり、器具シャフトアセンブリ104の第1の構成要素104(1)、プーリアセンブリ116、シャトル120、作動ロッド122、作動ケーブル118、及び隔離チューブ140を示す。器具シャフトアセンブリ104の嵌合する第2の構成要素は図10には示されていない。示される実施形態では、器具シャフトアセンブリ104は、示される第1の構成要素104(1)と、器具シャフトアセンブリ104の嵌合する第2の構成要素(図10には図示せず)とを含み、この構成は、作動ロッドアセンブリ114(シャトル120及び作動ロッド122を含む)、プーリアセンブリ116、隔離チューブ140、及び作動ケーブル118を器具シャフトアセンブリ104の管腔124内に設置するのを可能にする。示される実施形態では、シャトル120は、第1の方向に突出する第1のガイド機構144と、第1の方向とは異なる第2の方向に突出する第2のガイド機構146とを含む。示される実施形態では、第2の方向は第1の方向とは反対方向である。器具シャフトアセンブリ104の第1の構成要素104(1)及び嵌合する第2の構成要素は、第1のガイド機構144を収容するようにサイズ決めされた第1のスロット148と、第2のガイド機構146を収容するようにサイズ決めされた第2のスロット150とを形成して、器具シャフトアセンブリ104に対するシャトル120の全可動範囲に亘って、(シャトル120が)器具シャフト軸線130に沿って並進するようにシャトル120を拘束する。器具シャフトアセンブリ104の第1の構成要素104(1)及び嵌合する第2の構成要素も、プーリアセンブリ116を器具シャフトアセンブリ104の管腔124内に設置するのを可能にするように構成される。例えば、器具シャフトアセンブリ104の第1の構成要素104(1)及び嵌合する第2の構成要素は、プーリ支持体134の相互接続(interfacing)部分を受容し、それら部分と相互接続するように構成された凹部を含むことができ、それによりプーリ支持体134を器具シャフトアセンブリ104の管腔124内に捕えて拘束する。同様に、器具シャフトアセンブリ104の第1の構成要素104(1)及び嵌合する第2の構成要素はまた、隔離チューブ140を器具シャフトアセンブリ104の管腔124内に設置するのを可能にするように構成される。例えば、器具シャフトアセンブリ104の第1の構成要素104(1)及び嵌合する第2の構成要素は、隔離チューブ140の相互接続部分を受容し、それら部分と相互接続するように構成された凹部を含み、それにより隔離チューブ140を器具シャフトアセンブリ104の管腔124内に捕えて拘束することができる。
図11及び図12は、手術用ツール100の基端側アセンブリ106の図である。作動ケーブル118は、キャプスタン142の周りに巻き付けられる。キャプスタン142は、器具シャフト軸線130に直交するキャプスタン軸線152の周りで回転するように取り付けられる。作動入力部154を介したキャプスタン142の制御された回転によって、作動ケーブル118の第1及び第2のセグメントの伸長及び後退が制御され、作動ロッド122を介したエンドエフェクタ102への作動力の伝達が制御される。示される実施形態では、キャプスタン142は、作動ケーブル118の張力を調整し及び/又はたるみを取り除くように動作可能である調整機構を含む。
図13A及び図13Bは、手術用ツール200を示す簡略化した概略図である。手術用ツール200は、手術用ツール100に類似しているが、ケーブル駆動機構112を含む代わりに、プッシュ/プル作動力を駆動機構200に伝達するためのバンド駆動機構212を含む。バンド駆動機構212は、作動ロッドアセンブリ214と、駆動バンド端部支持体216と、駆動バンド218と、隔離チューブ240とを含む。作動ロッドアセンブリ214は、シャトル220と、シャトル220に固定して取り付けられた作動ロッド222とを含む。器具シャフト204は、器具シャフト204の基端部226から器具シャフト204の先端部228まで延びる管腔224を有する。器具シャフト204は、器具シャフト軸線に沿って細長く形成される。シャトル220は、管腔224内に配置され、且つ器具シャフト軸線230に沿って管腔224を通って並進するように器具シャフト204と結合される。駆動バンド端部支持フレーム234は、第1のベアリング232a及び第2のベアリング232bを支持する駆動バンド端部支持フレーム234を含む。駆動バンド端部支持フレーム234は、管腔224内に配置され、且つ器具シャフト204に取り付けられる。駆動バンド218は、接続部236においてシャトル220に取り付けられる。接続部236から第1及び第2のベアリング232a、232bまで先端方向に延びる駆動バンド218の第1のセグメントは、第1及び第2のベアリング132a、132bの周りに通され、第1及び第2のベアリング132a、132bからシャトル220を通って接続部236とは反対側のシャトル220の側のガイド孔まで基端方向に延び、ガイド孔を通って延び、ガイド孔から隔離チューブ240まで基端方向に延び、隔離チューブ240を通って延び、隔離チューブ240から作動部分210のキャプスタン242まで基端方向に延び、且つキャプスタン242の周りで第1の方向に巻き付けられる。ケーブル218の第2のセグメントは、接続部236から隔離チューブ240まで基端方向に延び、隔離チューブ240を通って延び、隔離チューブ240からキャプスタン242まで基端方向に延び、且つキャプスタン242の周りで第1の方向とは反対の第2の方向に巻き付けられる。
キャプスタン242の制御された回転を使用して、管腔224に沿ったシャトル220の並進を制御する。示される実施形態では、キャプスタン242の第1の方向への回転によって、駆動バンド218の第1のセグメントをキャプスタン242に向けて引っ張り、(駆動バンド218の第2のセグメントの先端方向への前進を調節し、)それにより、シャトル220をエンドエフェクタ102に向けて先端方向に引っ張る。シャトル220を先端方向に引っ張ることによって、作動ロッド222がエンドエフェクタ102に向けて押される。例えば、キャプスタン242は、シャトル220を図13Aに示される基端位置から図13Bに示される先端位置に前進させるように回転され、それによって作動ストロークにより作動ロッド222を先端方向に前進させることができる。同様に、キャプスタン242は、シャトル220を図13Bに示される先端位置から図13Aに示される基端位置に後退させるように回転され、それによって作動ストロークにより作動ロッド222を基端方向に後退させることができる。
作動ロッド222の関節運動を使用して、かなりの作動力をエンドエフェクタ102に伝達させ、エンドエフェクタ102の任意の適切な機構を作動させることができる。例えば、図13Aに示される基端位置から図13Bに示される先端位置への及び/又は図13Bに示される先端位置から図13Aに示される基端位置への作動ロッド222の関節運動を使用して、顎部とエンドエフェクタ102に取り付けられた交換可能なステープラ・カートリッジとの間で組織をクランプするためにエンドエフェクタの顎部を関節運動させ、ステープラ・カートリッジからステープラ・カートリッジと顎部との間でクランプされた組織内にステープルを展開するためにステープラ・カートリッジを関節運動させ、及び/又はステープラ・カートリッジと顎部との間でクランプされ且つステープラ・カートリッジからクランプされた組織内に展開されたステープルを介してステープル留めされた組織を切断するために切断要素を関節運動させることができる。
示される実施形態では、器具シャフト204は、基端側シャーシ208に対する器具シャフト204の器具シャフト軸線230の周りの制御された回転のために、基端側アセンブリ206に取り付けられる。多くの実施形態では、シャトル220は、器具シャフト204と共に回転するように管腔224内に取り付けられる。器具シャフト204の回転に伴うシャトル220の回転の結果として、(接続部236からキャプスタン242まで基端方向に延びる)駆動バンド218の第2のセグメントの一部と、シャトル220のガイド孔からキャプスタン242まで基端方向に延びる駆動バンド218の第1のセグメントの一部とが、基端側シャーシ208に対する器具シャフト204の回転量に従って撚り合わされる。多くの実施形態では、隔離チューブ240は、駆動バンド218の撚り合せ部分の少なくとも一部の位置を包み込む及び/又は拘束するように構成される。隔離チューブ240は、隔離チューブ240を取り囲む管腔224内に配置されたエンドエフェクタ102の1つ又は複数の他の作動部材を駆動バンド218の撚り合わされた部分から隔離して、駆動バンド218の撚り合せ部分が周囲の1つ又は複数の他の作動部材と干渉するのを防止するために使用され得る。
図14~図17は、図13A及び図13Bの手術用ツール200の一実施形態を示す。図14は、エンドエフェクタ102、器具シャフト204、基端側アセンブリ206、駆動バンド端部支持体216、シャトル220、作動ロッド222、及び隔離チューブ240の実施形態を示す。図15は、シャトル220、駆動バンド218、作動ロッド222、器具シャフト204の第1の構成要素204(1)(図15には器具シャフト204の第2の構成要素204(2)は示されていない)、及び駆動バンド218とシャトル220との間の接続部236を示す拡大図である。示される実施形態では、接続部236は、駆動バンド218のそれぞれの穴を通って延び、且つシャトル220のそれぞれのねじ穴と嵌合する2つの突出するヘッドボルト237を含み、それにより駆動バンド218の局所的部分をシャトル220に固定する。
示される実施形態では、器具シャフト204は、器具シャフト204の例示の第1の構成要素204(1)及び嵌合する第2の構成要素204(2)(図15には示さておらず、図16には示される)を含み、この構成は、作動ロッドアセンブリ214(シャトル220及び作動ロッド222を含む)、駆動バンド端部支持体216、隔離チューブ240、及び駆動バンド218を器具シャフト204の管腔224内に設置するのを可能にする。示される実施形態では、シャトル220は、第1の方向に突出する第1のガイド機構244と、第1の方向とは異なる第2の方向に突出する第2のガイド機構246(図15では見えない)とを含む。示される実施形態では、第2の方向は第1の方向とは反対方向である。器具シャフト204の第1の構成要素204(1)は第2のガイド機構246を収容するようにサイズ決めされた第1のスロット248を有し、第2の構成要素204(2)は、第1のガイド機構244を収容するようにサイズ決めされた第2のスロット250を有しており、器具シャフト204に対するシャトル220の全可動範囲に亘って、(シャトル220が)器具シャフト軸線230に沿って並進するようにシャトル220を拘束する。器具シャフトアセンブリ104の第1の構成要素204(1)及び嵌合する第2の構成要素204(2)もまた、駆動バンド端部支持体216を器具シャフト204の管腔224内に設置するのを可能にするように構成される。例えば、器具シャフト204の第1の構成要素204(1)及び嵌合する第2の構成要素204(2)は、駆動バンド端部支持フレーム234の相互接続部分を受容し、それら部分と相互接続するように構成された凹部を含み、それにより駆動バンド端部支持部216を器具シャフト204の管腔224内に捕えて拘束することができる。同様に、器具シャフト204の第1の構成要素204(1)及び嵌合する第2の構成要素204(2)もまた、隔離チューブ240を器具シャフト204の管腔224内に設置するのを可能にするように構成される。例えば、器具シャフト204の第1の構成要素204(1)及び嵌合する第2の構成要素204(2)は、隔離チューブ240の相互接続部分を受容し、それら部分と相互接続するように構成された凹部を含み、それにより隔離チューブ240を器具シャフト204の管腔224内に捕えて拘束することができる。
図16は、シャトル220と、駆動バンド218が通って延びるガイドスロットを形成するガイドピン238a、238bとを示す拡大図である。駆動バンド218の作動によるシャトル220の作動中に、駆動バンド218は、ガイドピン238a、238bとシャトル220との間のガイドスロットを通って摺動する。図16は、第2のガイド機構246及び器具シャフト204の第2の構成要素204(2)も示す。
図17は、駆動バンド端部支持体216を示す拡大図である。駆動バンド端部支持体216は、駆動バンド端部支持フレーム234と、駆動バンド端部支持フレーム234に取り付けられた第1及び第2のベアリング232a、232bとを含み、第1及び第2のベアリング232a、232bは、器具シャフト軸線230に対して直交し且つ駆動バンドの側面に対して平行な駆動バンド支持体の軸線252の周りに回転する。駆動バンド端部支持フレーム234は、作動ロッド222を収容するようにサイズ決めされた孔254を有し、作動ロッド222は、孔254を通って延びる。駆動バンド端部支持フレーム234は、駆動バンド端部支持フレーム234を器具シャフト204の管腔224内の固定位置で支持するために器具シャフト204の相補的な凹部形状と嵌合する第1及び第2の端部ジャーナル256、258を含む。
他の変形は本発明の精神の範囲内にある。例えば、本明細書では5つの異なるタイプのステープラ・カートリッジについて説明しているが、説明した5つのステープラ・カートリッジのタイプより少ない及び多い種類を含む、任意の適切な数のステープラ・カートリッジのタイプを使用することができる。こうして、本発明は様々な修正形態及び代替的な構成を受け入れる余地があるが、その特定の例示の実施形態は図面に示されており、上で詳細に説明してきた。しかしながら、開示された特定の形態に本発明を限定する意図はなく、むしろ、その意図は、添付の特許請求の範囲に規定されるような、本発明の精神及び範囲内にあるすべての修正形態、代替構造、及び均等物を網羅することである。
本発明を説明する文脈(特に以下の特許請求の範囲の文脈)における「1つの(a, an)」及び「その(the)」及び同様の指示語の使用は、本明細書に他に指示がない限り或いは本明細書の文脈に明らかに矛盾しない限り、単数及び複数の両方を網羅するように解釈される。用語「備える、有する、含む(comprising)」、「有する、含む(having)」、「含む、有する(including)」、「含む(containing)」は、特に断りのない限り、オープンエンドの用語に解釈される(すなわち、「含む、有する(including)」を意味するが、これらに限定されるものではない)。用語「接続される」は、間に何か介在するものがあっても、何かに部分的に又は完全に含まれる、何かに取り付けられる、又は何かと一緒に接合されるように解釈される。本明細書での値の範囲の記載は、本明細書に他に指示がない限り、この範囲に含まれる各別個の値を個別に参照する簡便な方法の役割を果たすことが単に意図されており、各別個の値は、本明細書に個別に記載されるように、明細に組み込まれる。本明細書で説明する全ての方法は、本明細書に他に指示がない限り或いは本明細書の文脈に明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で行うことができる。本明細書に記載された、いくつかの及び全ての例、又は例示的な言葉(例えば、「等」)の使用は、単に本発明の実施形態をより良く説明することを意図しており、他に注記がない限り、本発明の範囲を限定するものではない。明細書中の言語は、特許請求の範囲に記載していない要素を、本発明を実施するのに不可欠な要素として示すように解釈すべきない。
本発明を実施するために本発明者らに知られている最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態を本明細書に記載している。これらの好ましい実施形態の変形形態は、前述の詳細な説明を読むことにより当業者には明らかになるであろう。本発明者らは、当業者がこのような変形を適宜使用することを予期しており、本発明者らは本発明が本明細書に具体的に記載されたものとは別の方法で実施されることを意図する。従って、本発明は、適用法によって認められるように、添付の特許請求の範囲に記載された主題の全ての修正及び均等物を含む。さらに、本明細書中に他に指示されない限り或いは文脈によって明らかに矛盾しない限り、それらの全ての可能な変形における上述した要素の任意の組合せが本発明に包含される。
本明細書に引用された刊行物、特許出願、及び特許を含む全ての参考文献は、あたかも各参考文献が個別に及び具体的に参照により組み込まれるように示され、且つその全体が本明細書に記載されているのと同程度に参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (1)
- 手術用ツールであって、当該手術用ツールは、
基端側作動アセンブリと、
エンドエフェクタと、
管腔を規定する器具シャフトと、前記管腔内に延びる作動ロッドを含む作動ロッドアセンブリとを含む器具シャフトアセンブリであって、前記器具シャフトは前記エンドエフェクタを支持し、前記作動ロッドは前記エンドエフェクタと駆動可能に結合される、前記器具シャフトアセンブリと、
前記作動ロッドを前記基端側作動アセンブリに駆動可能に結合する可撓性引張部材であって、前記基端側作動アセンブリは、前記可撓性引張部材の張力を増大させて、前記作動ロッドを前記エンドエフェクタに向けて動かし、該エンドエフェクタを作動させるように動作可能である、前記可撓性引張部材と、を含む、
手術用ツール。
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