JP2024505296A - 作動機構 - Google Patents

Abstract

作動機構は、ジョー軸の周りで回転可能であり、第１ジョー係合部を備える第１ジョーと、ジョー軸の周りで回転可能であり、第２ジョー係合部を備える第２ジョーと、ジョー軸に平行な駆動軸の周りで回転可能であり、第１駆動係合部及び第２駆動係合部を備えるドライバーとを備える。第１ジョー係合部と駆動係合部は互いにスライド可能に係合可能であり、第２ジョー係合部と駆動係合部は互いにスライド可能に係合可能である。それにより、第１ジョー係合部が第１駆動係合部と係合し、第２ジョー係合部が第２駆動係合部と係合するとき、駆動軸の周りのドライバーの回転により、第１ジョーは第１向きに回転し、第２ジョーは反対の向きに回転する。

Description

本発明は、作動機構に関し、特に、限定するものではないが、単一対の腱による２つのジョー部材の作動を容易にする作動機構に関する。本発明は、低侵襲外科手術のための手術器具のエンドエフェクタの一部を形成する２つのジョー部材の作動を容易にするために、外科用ロボット工学の分野で特に用途を有する。ただし、本発明はそのような用途に限定されず、ジョー部材などの２つ以上の可能部分を有する腱駆動エンドエフェクタを備える他の医療／手術装置又はロボット装置にも使用することができる。

本明細書では、本発明は、主に、サージカルロボティクスの分野における応用に関連して説明される。しかしながら、これは、例示のみを目的としており、他の分野における本発明の応用を排除するものではない。

ロボティック手術システムの一部を形成する既知の手術器具は、シャフト、関節部及びエンドエフェクタを備える。シャフトは、関節部とエンドエフェクタの移動を制御及び駆動する手術用ロボットの他のコンポーネントから延在し得る。それによって、シャフトは、関節部とエンドエフェクタを患者の必要な領域に配置することを容易にし得る。関節部は、シャフトに対するエンドエフェクタの移動の自由度を提供するために、互いに隣接して位置決めされた複数のジョイントを含んでもよい。最後に、エンドエフェクタは、外科手術に必要な特定の動作を実行するように適合化されてもよい。

既知のエンドエフェクタは、例えば、把持器、鉗子、鋏及びディセクターなどの２つの可動ジョー部材を有するエンドエフェクタを含む。既知のエンドエフェクタも腱駆動型であり、これは、エンドエフェクタの各可能な関節動作が、エンドエフェクタ又はエンドエフェクタの一部に固着された腱の引っ張りによって引き起こされることを意味する。さらに、既知のエンドエフェクタは、各関節動作が確実に反転できるように、拮抗する腱の対によって駆動される。例えば、第１方向へのジョー部材の作動が第１腱の引張によって引き起こされる場合、第２の反対方向へのジョー部材の作動は、第２（拮抗する）腱の引張を必要とする可能性がある。

幾つかの既知のエンドエフェクタでは、各ジョー部材は、別個の対の拮抗腱によって駆動され得る。しかしながら、これは、エンドエフェクタの動作のために４つの腱が必要であり、各腱には、腱の作動を駆動し、腱の動きをエンドエフェクタのそれぞれのジョー部材に変換する関連する可動部分があることを意味する。このような既知のエンドエフェクタは、すべての４つの腱及び関連する可動部分を容易にするために手術器具をどれだけ小さくできるか、また、それらの４つの腱を駆動するために必要なモーター及び他のコンポーネントのすべてを備えながらいかにコスト効率よく製造できるかなどの制限を受ける可能性がある。

本発明の第１態様によれば、作動機構が提供される。この作動機構は、ジョー軸の周りで回転可能であり、第１ジョー係合部を備える第１ジョーと、ジョー軸の周りで回転可能であり、第２ジョー係合部を備える第２ジョーと、ジョー軸に平行な駆動軸の周りで回転可能であり、第１駆動係合部及び第２駆動係合部を備えるドライバーとを備える。前記第１ジョー係合部と前記第１駆動係合部は、互いにスライド可能に係合可能であり、前記第２ジョー係合部と前記第２駆動係合部は、互いにスライド可能に係合可能であり、それにより、前記第１ジョー係合部が前記第１駆動係合部と係合し、前記第２ジョー係合部が前記第２駆動係合部と係合するとき、前記駆動軸の周りの前記ドライバーの回転により、前記第１ジョーは第１向きに回転し、前記第２ジョーは反対の向きに回転する。

各ジョーの回転は、それぞれの駆動係合部に対する各ジョー係合部の構成により、ドライバーの回転によって引き起こされ得る。例えば、第１ジョー係合部は、ジョー軸から一定距離にあってもよく、第１駆動係合部は、駆動軸の周りで回転するとき、第１ジョー係合部が第１駆動係合部に対してスライドしながらジョー軸の周りで回転することを引き起こすように配置されてもよい。一方、第２ジョー係合部と第２駆動係合部は、ドライバーの同じ回転が第２ジョーを等しく且つ逆方向に回転させるように、相補的に構成されてもよい。

従って、本発明によれば、単一のドライバーを回転させることによって、作動機構の第１ジョー及び第２ジョーの両方を同時に回転又は作動させることができる。ドライバーに固定されたモーター駆動軸を介して、又はそれぞれドライバーに取り付けられた一対の拮抗腱を介してなど、任意の手段によってドライバーの回転を駆動することができる。

本発明の実施形態では、作動機構は、それぞれドライバーに取り付け可能な第１と第２腱をさらに備えてもよい。

本発明のこのような実施形態では、第１と第２腱は、一対の拮抗腱を形成してもよく、第１腱の作動によりドライバーが第１向きに回転し、第２腱の作動によりドライバーが反対向きに回転する。従って、作動機構は、単一対の拮抗腱を作動させることによって操作することができる。言い換えれば、幾つかの既知のエンドエフェクタの場合のように、作動機構を操作するために２つの別個の対の拮抗腱（各ジョーに１つ）を必要とする必要がない。

本発明の幾つかの実施形態では、第１と第２腱は、接合されてもよく、さらに一体的に形成されてもよい。

本発明の実施形態では、各ジョーは、駆動部、ツール部、及び、駆動部とツール部との間に位置決めされジョー軸に沿って延びるジョーアクスル受け部をさらに備えてもよい。

本発明のこのような実施形態では、ジョーアクスル受け部は、ジョー軸の周りのジョーの回転を容易にし得るジョー軸に沿って延びる開口を備えてもよい。ツール部は、ジョーアクスル受け部から、ジョー軸に垂直な第１方向に延びてもよく、駆動部は、第１方向と実質的に反対の第２方向に延びてもよい。幾つかの実施形態では、ツール部は、駆動部と一体であってもよく、他の実施形態では、ツール部は別個であってもよいが、駆動部に取り付け可能である。

本発明の実施形態では、第１と第２ジョー係合部は、それぞれのジョーの駆動部に位置決めされてもよい。

本発明のこのような実施形態では、各ジョーの駆動部は、それぞれのジョーと駆動係合部が互いに係合するために好適に、ドライバーと少なくとも部分的に重なるように位置決め可能であってもよい。

本発明の実施形態では、第１と第２ジョーのツール部は、鋏刃、鉗子、ディセクター又は把持器として構成されてもよい。さらに、本発明の実施形態では、ツール部は、単一のドライバー及びオプションで単一対の拮抗腱によって駆動されることから利益を得ることができる任意の適切なバイポーラツールを形成するように構成されてもよい。それに応じて、本発明による作動機構は、異なるタスクを実行するために好適な一連の装置を提供するように適合されてもよい。

本発明の実施形態では、各ジョーは、開位置と閉位置との間で回転可能である。さらに、作動機構は、各ジョーがその開位置にある開構成と、各ジョーがその閉位置にある閉構成との間で移動可能である。言い換えれば、ドライバーを回転させることによって、ジョーを開閉することができる。ドライバー及び２つのジョーは、各ジョーがそれぞれの開位置と閉位置との間の任意の位置に回転できるように、連続的に回転可能であってもよい。

本発明の実施形態では、作動機構は、ジョーアクスルを備えるハウジングをさらに備えてもよい。このジョーアクスルは、ジョー軸に沿って延び、各ジョーがジョーアクスルの周りでハウジングに対して回転可能であるように、各ジョーのジョーアクスル受け部内に回転可能に受け入れ可能である。

本発明のこのような実施形態では、ハウジングは、各ジョーを支持するように適合されてもよく、ピン及びスロット機構がブロック又は妨害されるリスクを低減するために、駆動部を少なくとも部分的に隠して保護してもよい。

ハウジングはまた、内部組織ｏｆａ患者ｉｆ ｔｈｅ作動機構が手術器具又はロボットの一部として使用されている場合に、患者の内部組織を損傷する可能性のある鋭いエッジ又はコーナーが最小限に抑えられた、実質的に滑らかで規則的及び／又は連続的な外面を有するように適合されてもよい。ハウジングはまた、作動機構の一部を形成するドライバー、駆動部、及び係合部の不規則な表面から患者の内部組織を保護するように構成されてもよい。

本発明の実施形態では、ドライバーは、駆動アクスル受け部をさらに備えてもよく、ハウジングは、駆動軸に沿って延び、ドライバーが駆動アクスルの周りでハウジングに対して回転可能であるように、ドライバーの駆動アクスル受け部内に回転可能に受け入れ可能な駆動アクスルをさらに備えてもよい。

本発明のこのような実施形態では、ハウジングは、ドライバーを支持するように適合されてもよく、ドライバー及び／又は腱がブロック、妨害又は損傷されるリスクを低減するために、ドライバー及び取り付けられた第１と第２腱を少なくとも部分的に隠して保護してもよい。

本発明の実施形態では、第１ジョー係合部は第１ピンを備えてもよく、第２ジョー係合部は第２ピンを備えてもよく、第１駆動係合部は第１スロットを備えてもよく、第２駆動係合部は第２スロットを備えてもよい。

本発明のこのような実施形態では、各スロットは、駆動アクスル受け部から一定距離、従って、駆動軸から一定距離にあってもよい。使用中、駆動軸の周りのドライバーの回転により、第１と第２スロットが駆動軸の周りで回転する。スロットの各々が回転すると、それぞれのピンがスロット内に留まるように移動する。各ピンは、ジョーアクスル受け部から一定距離（従って、ジョー軸から一定距離）にあってもよい。これは、ピンがそれぞれのスロット内でスライドしている間、ピンの動きがジョー軸の周りの回転に制限されることを意味する。各ピンがジョー軸の周りで回転すると、それに応じて、各ジョーもジョー軸の周りで回転する。従って、ドライバーの回転は、ジョーの回転を引き起こす。各ピンは、ジョーアクスル受け部に対して位置決めされてもよく、各スロットは、ドライバーによって引き起こされる各ジョーの回転が他方のジョーの回転方向と反対の方向にあるように、駆動アクスル受け部に対して位置決め及び配向されてもよい。本発明の幾つかの実施形態では、ドライバーによって引き起こされる各ジョーの回転度は、他方のジョーと等しくてもよい。言い換えれば、ジョーは、互いに実質的に対称に移動可能であってもよい。本発明の他の実施形態では、ドライバーは、ジョーを異なる量、即ち互いに非対称に回転させることができる。

本発明の実施形態では、第１ジョー係合部は第１スロットを備えてもよく、第２ジョー係合部は第２スロットを備えてもよく、第１駆動係合部は第１ピンを備えてもよく、第２駆動係合部は第２ピンを備えてもよい。

本発明のこのような実施形態では、各ピンは、駆動アクスル受け部から一定距離、従って、駆動軸から一定距離にあってもよい。使用中、駆動軸の周りのドライバーの回転により、第１と第２ピンが駆動軸の周りで回転する。ピンの各々が回転すると、ピンがその中に留まるように、それぞれのスロットが移動する。各スロットは、ジョーアクスル受け部から一定距離、従って、ジョー軸から一定距離にあってもよい。これは、スロットの動きが、それぞれのピンをスロット内に保持するためにスライドしながらジョー軸の周りの回転に制限されることを意味する。各スロットがジョー軸の周りで回転すると、それに応じて、各ジョーもジョー軸の周りで回転する。従って、ドライバーの回転は、ジョーの回転を引き起こす。各ピンは、駆動アクスル受け部に対して位置決めされてもよく、各スロットは、ドライバーによって引き起こされる各ジョーの回転が他方のジョーの回転方向と反対の方向にあるように、ジョーアクスル受け部に対して位置決め及び配向されてもよい。本発明の幾つかの実施形態では、ドライバーによって引き起こされる各ジョーの回転度は、他方のジョーと等しくてもよい。言い換えれば、ジョーは、互いに実質的に対称に移動可能であってもよい。本発明の他の実施形態では、ドライバーは、ジョーを異なる量、即ち互いに非対称に回転させることができる。

本発明の実施形態では、第１ジョー係合部は第１ピンを備えてもよく、第１駆動係合部は第１スロットを備えてもよく、第２ジョー係合部は第２スロットを備えてもよく、第２駆動係合部は第２ピンを備えてもよい。各ピンとスロットの配置は、上記のように動作することができる。

各ピンの位置及び各スロットの位置と配向は、それがジョー係合部又は駆動係合部であるかに関係なく変更されてもよい。さらに、使用中の作動機構の性能は、ピン及びスロットの位置及び／又は配向を適合することによって変更、調整及び／又は最適化することができる。例えば、ドライバーの半径と、各ピンと駆動軸との間の距離との間の比は、それぞれのジョーの力増幅率に比例する。言い換えれば、ピンが駆動軸に近づくほど、ドライバーを回転させることによってピンに加えられる力が大きくなり、それぞれのジョーが及ぼす可能性のある力が大きくなる。従って、所与の位置から開閉するときにジョーによって及ぼされる力は、それぞれのジョーがその位置にあるときに駆動軸に近づくか又は遠ざかるように、それぞれのピンを構成することによって増加又は減少することができる。

また、スロットによってピンに及ぼされる可能性のある力は、スロットがそれぞれのジョーの中心線（即ち、ジョー中心線）とどれだけ平行に近いかによって決まり、ここで、ジョー中心線は、ジョー軸とそれぞれのピンの中心とを通って延びる。スロットがジョー中心線と実質的に平行である場合、スロットとピンとの間に及ぼされる力は、ジョー中心線に対して実質的に垂直であり、角度によって摩擦で失われる力の割合は小さくなる。逆に、スロットがジョー中心線と垂直に近い場合、スロットとピンとの間に及ぼされる力は鋭角となり、結果としてジョーに伝達される力の量が損失する。

本発明の第２態様によれば、手術器具が提供される。この手術器具は、シャフトと、シャフトに結合された関節部と、関節部に結合されたエンドエフェクタとを備え、エンドエフェクタは、本発明の第１態様による作動機構を備える。

手術器具は、外科手術に使用されてもよく、ロボティック手術器具であってもよい。関節部は、最大６自由度でシャフトに対するエンドエフェクの移動を容易にするように作動することができる。さらに、関節部は、例えば、腱の作動を駆動することができるアクチュエータ及びモーターまでシャフトに沿って延びる複数の腱によって作動することができる。

使用中、エンドエフェクタ、関節部及びシャフトは、エンドエフェクタが（関節部の作動を介して）操作され、駆動機構を介して、より具体的にはドライバーの回転によって作動され、関連する外科手術に必要なタスクを実行できるように、患者に対して必要に応じて位置決めされてもよい。

ここでは、添付の図面を参照して、例としてのみ本発明を説明する。

本発明の第１態様の実施形態による作動機構の模式図である。 ジョーが開位置にある、図１に示される作動機構の模式図である。 図２に示される作動機構の背面図である。 ジョーが閉位置にある、図１に示される作動機構の模式図である。 図４に示される作動機構の背面図である。 それぞれ正面図、背面図、側面図を示す、本発明の第１態様の別の実施形態による作動機構の模式図である。 内部コンポーネントを示し、ジョーが閉位置にある、図６ａ、６ｂ及び６ｃに示される作動機構の模式図である。 内部コンポーネントを示し、ジョーが開位置にある、図６ａ、６ｂ及び６ｃに示される作動機構の模式図である。 それぞれ正面図及び背面図を示す、本発明の第１態様の別の実施形態による作動機構の模式図である。 それぞれ正面図及び背面図を示す、本発明の第１態様の別の実施形態による作動機構の模式図である。 それぞれ正面図及び背面図を示す、本発明の第１態様の別の実施形態による作動機構の模式図である。

最初に図１を参照すると、本発明の一実施形態による作動機構は、一般に参照番号２で指定されている。作動機構２は、第１ジョー４、第２ジョー６、ドライバー８、及びハウジング４０を備える。各ジョー４、６はジョーアクスル受け部３４を備え、ハウジング４０はジョーアクスル４２を備える。ジョーアクスル４２は、ジョー軸に沿って延び、各ジョー４、６がジョーアクスル４２の周りでハウジング４０に対して回転可能であるように、ジョーアクスル受け部３４内に回転可能に受け入れ可能である。

各ジョー４、６は、それぞれのジョー上に形成されたツール部３２をさらに備える。各ジョーは、ツール部が離間する開位置とツール部が互いに接触する閉位置との間でジョーアクスル４２を中心に回転可能である。本発明のこの実施形態では、第１と第２ジョー４、６のツール部３２は把持器として構成されているが、本発明の他の実施形態では、ツール部は、鋏、鉗子、又はディセクターなどの任意の適切なツールの一部を形成するように構成さてもよい。

各ジョー４、６は、ドライバー８と係合可能な駆動部３０をさらに備える。ドライバー８は駆動アクスル受け部３６を備え、ハウジング４０は、ジョー軸に平行な駆動軸に沿って延びる駆動アクスル４４をさらに備える。駆動アクスル４４は、ドライバー８が駆動アクスル４４の周りでハウジング４０に対して回転可能であるように、駆動アクスル受け部３６内に回転可能に受け入れ可能である。

駆動軸はジョー軸から離間したが、駆動機構全体はドライバーを備え、両方のジョーの駆動部はコンパクトである。これは、ジョーの作動を駆動するための大きなリンク機構を備える幾つかの既知のバイポーラエンドエフェクタとは対照的である。ドライバー８及び駆動部３０の相対的なコンパクトさにより、作動機構２のより効果的な小型化が可能となり、外科用ロボット工学及び低侵襲外科手術用装置の分野において特に有利となり得る。

本発明のこの実施形態では、ドライバー８はディスク形状である。しかしながら、本発明の他の実施形態では、ドライバー８は、駆動アクスル４４の周りで回転可能である限り、任意の適切な形状であってもよい。

また、本発明のこの実施形態では、ドライバー８は、ドライバー８を駆動軸４４の周りで異なる方向に回転させるために、それぞれを作動又は引っ張ることができる第１と第２腱（図示せず）に取り付け可能である。本発明の他の実施形態では、ドライバー８は、それを駆動軸の周りで回転させるために適切な任意の駆動手段に取り付け可能であってもよい。例えば、駆動軸４４はドライバー８に固定されてもよく、駆動アクスル４４は、ハウジング４０に取り付けられたモーターによって回転可能であってもよい。

図２と３は、図１の作動機構２の各側を示す。第１ジョー４は、第１ジョーの駆動部３０に位置決めされた第１ジョー係合部、具体的には第１ピン１２を備え、第２ジョー６は、第２ジョーの駆動部３０に位置決めされた第２ジョー係合部、具体的には第２ピン１４を備え、ドライバー８は、第１駆動係合部（第１スロット１６）と第２駆動係合部（第２スロット１８）を備える。本発明の他の実施形態では、ジョーとドライバーとの間のピンとスロットの他の配置も可能である。このような他の配置の例は、図９ａ～１１ｂを参照して以下に説明される。

第１ピン１２は、第１スロット１６とスライド可能に係合可能であり、第２ピン１４は、第２スロット１８とスライド可能に係合可能である。使用中、各ピン１２、１４がそれぞれのスロット１６、１８と係合すると、駆動アクスル４４の周りのドライバー８の回転は、各ジョー４、６をジョーアクスル４２の周りで他方のジョーと反対の方向に回転させる。第１と第２ピン１２、１４が、ジョーアクスル４２が延びるジョー軸から一定距離にあり、第１と第２スロット１６、１８が、駆動アクスル４４が延びる駆動軸の周りで回転すると、それぞれのピン４、６をスロット内でスライドさせながらジョー軸に対して回転させるように、ドライバー内に位置決めされ、配向されるため、ジョー４、６の回転は生じる。

さらに、各ピン１２、１４は、それぞれのジョーの駆動部に位置決めされ、各スロット１６、１８は、ジョー４、６の一方がその開位置にあるとき、他方のジョーもその開位置にあり、ジョー４、６の一方がその閉位置にあるとき、他方のジョーもその閉位置にあるように、ドライバー内に位置決めされ、配向される。これにより、作動機構２は、ドライバー８の回転位置に依存して、全開構成と全閉構成との間で移動することができる。図２と３は、ジョーの開構成を示し、図４と５は、ジョーの閉構成を示す。

本発明のこの実施形態では、ジョー４、６は、互いに実質的に対称的に移動する。言い換えれば、第１ジョー４の移動範囲は、第２ジョー１０６の移動範囲と実質的に等しいので、開構成では、第１ジョー４と第２ジョー６は、それらのそれぞれの閉構成位置から実質的に等しい量だけ回転している。

ピンとスロット機構の利点は、そのシンプルさと信頼性である。作動機構２全体は、３つの移動部分（ドライバー８及び各ジョー４、６）のみからなる。また、各ピンとそれぞれのスロットとのスライド可能な係合の性質により、ドライバーをある向き又は別の向き（即ち、時計回り又は反時計回り）にさらに回転させるだけでオフセットされる可能性がある不正確さのマージンが許容される。それに応じて、作動機構２は、特に、確実かつ正確に動作するために複雑で精密に設計されたコンポーネントを必要とする幾つかの既知のエンドエフェクタと比較して、費用効率よく製造することができる。

ピンとスロット機構の別の利点は、ドライバー８によって各ピンに及ぼされる力が、ドライバー８の半径と、各ピン１２、１４と駆動軸との間の距離との比に基づいて可変であることである。この半径は、それぞれのジョー部材４、６の力の増幅率に比例する。言い換えれば、ドライバーの半径と、ピンと軸との間の距離との比が大きくなるほど、開閉時にそれぞれのジョーが及ぼす力も大きくなる。ジョーが閉じたときに及ぼす力を増大させることは、例えば縫合針の強力なグリップを維持するなど、外科的用途において特に有利である可能性がある。

ピンとスロット機構の更なる利点は、ドライバーの各回転によって両方のジョーが反対方向に回転するので、回転の効果が本質的に２倍になるため、ジョーによって達成可能な全範囲の移動がドライバーの小さな回転（例えば１８０°未満）によって引き起こされることである。これにより、ジョー４、６の移動がドライバー８の作動に非常によく反応することが可能となる。また、ドライバーのサイズは、作動機構２が使用される用途に応じて変化してもよい。例えば、ドライバー８は、コンパクトさが好ましい用途ではより小さく作られ、ジョーがより大きな回転力を生成することが好ましい用途（即ち、把握又は切断により大きな力が必要な場合）ではより大きく作られてもよい。

今、図６ａ、６ｂ及び６ｃを参照すると、本発明の別の実施形態による作動機構は、一般に参照番号１０２で指定されている。作動機構１０２は、図１～５に示される作動機構２と同様であり、参照を容易にするために、同様の特徴には対応する参照番号が与えられている。例えば、作動機構１０２は、図１～５に示される作動機構２の第１ジョー４と同様の第１ジョー１０４を備える。

本発明のこの実施形態では、ドライバー１０８は、第１腱１２２及び第２腱１２４に取り付け可能である。例えば閉位置に向けてジョー１０４、１０６を回転させるための、第１向きへのドライバー８の回転は、第１腱１２２を作動又は引っ張ることによって達成され得る。逆に、例えば開位置に向けてジョー１０４、１０６を回転させるための、第２向きへのドライバー８の回転は、第２腱１２２を作動又は引っ張ることによって達成され得る。

それに応じて、単一対の拮抗腱（第１と第２腱１２２、１２４）は、図７ａ及び７ｂに示される閉構成と、図８ａ及び８ｂに示される閉構成との間で作動機構１０２を作動するために使用されてもよい。

図７ａ及び７ｂでは、第１ジョー１０４は第１ピン１１２を備え、第２ジョーは第２ピン１１４を備え、ドライバー１０８は第１と第２スロット１１６、１１８（図１～５に示される作動機構２と同様に）を備える。図７ａでは、ジョーアクスル１４２が延びるジョー軸１４２と、第１ピン１１２の中心とを通って延びる第１ジョー中心線１０５が強調表示されている。一方、図７ｂでは、ジョー軸と第２ピン１１４の中心とを通って延びる第２ジョー中心線１０７が強調表示されている。

図８ａ及び８ｂでは、第１腱１２２は、ドライバー１０８が図７ａ及び７ｂで保持していた位置に対してドライバー１０８を駆動軸の周りで回転させ、作動機構１０２が現在開構成にあるようにジョー１０４、１０６を回転させるために引っ張られた。図８ａでは、ドライバー１０８は、図７ａにおいてそれが有する配向に対して反時計回りに回転した一方、第１ジョー１０４及び第１ジョー中心線１０５は、ジョーアクスル１４２の周りで時計回りに回転した。図８ｂでは、ドライバー１０８は、図７ｂにおいてそれが有する配向に対して時計回りに回転した一方、第２ジョー１０６及び第２ジョー中心線１０７も、ジョーアクスル１４２の周りで時計回りに回転した。

本発明のこの実施形態では、ジョー１０４、１０６は、互いに非対称移動する。言い換えれば、第１ジョー１０４の移動範囲は、第２ジョー１０６の移動範囲よりも大きいので、開構成では、第１ジョー１０４は、第２ジョー１０６よりも閉構成位置からさらに回転している。

使用中、腱１２２、１２４のうちの１つによって、ドライバー１０８を回転させるためにドライバー１０８に及ぼすことができる力は、本明細書では腱力と呼ばれる。ドライバー１０８は、それぞれのピン１１２、１１４に押しつける各スロット１１６、１１８を介して、各ジョー１０４、１０６に腱力を伝達する。スロット１１６、１１８によってピン１１２、１１４に及ぼされる力は、本明細書では駆動力と呼ばれ、スロットの配向に対して垂直に作用する。各ジョー１０４、１０６がジョーアクスル１４２の周りを旋回すると、駆動力が各ツール部によって及ぼされる力に伝達される。この力は、ジョーが開閉する力であり、本明細書では把持力と呼ばれる。各ジョーによって及ぼされる把持力は、それぞれのジョー中心線１０５、１０７に対して垂直作用する。従って、それぞれのジョー中心線１０５、１０７に対して垂直に作用する各駆動力の割合は把持力に伝達されるが、それぞれのジョー中心線に平行に作用する駆動の割合は摩擦として失われる。

それに応じて、ピンとスロット機構の利点は、ツール部によって強い力を及ぼす必要がある場合に、把持力を高めることができることである。

今、図９ａ及び９ｂを参照すると、本発明の別の実施形態による作動機構は、一般に参照番号２０２で指定されている。作動機構２０２の幾つかの部分は、図６ａ～８ｂに示される作動機構１０２の部分に対応するため、参照を容易にするために同じ参照番号が与えられている。

作動機構２０２は、図１～５に示される作動機構２の場合のようにその逆ではなく、第１と第２駆動係合部が第１と第２ピン２１２、２１４を備え、第１と第２ジョー係合部が第１と第２スロット２１６、２１８を備えるという点で、図６ａ～８ｂに示される作動機構１０２とは異なる。言い換えれば、第１ジョー２０４は第１スロット２１６を備え、第２ジョーは、第２スロット２１８を備え、ドライバー２０８は、第１と第２ピン２１２、２１４を備える。第１ピン２１２は、第１スロット２１６とスライド可能に係合可能であり、第２ピン１１４は、第１と第２ジョー２０４、２０６の回転がドライバー２０８を回転させることによって実現可能であるように、第２スロット２１８とスライド可能に係合可能である。本発明のこの実施形態では、駆動アクスル１４４が延びる駆動軸の周りの第１と第２ピン２１２、２１４の回転により、それぞれのスロット２１６、２１８は、各ピン２１２、２１４がそのスロット２１６、２１８内に留まるように、ジョーアクスル１４２が延びるジョー軸に対して回転する。

ドライバー２０８は、図６ａ～８ｂに示されるドライバー１０８と同様に、第１腱１２２及び第２腱１２４に取り付け可能である。

本発明の他の実施形態では、上述したように両方のピン又は両方のスロットではなく、ドライバーが１つのピンと１つのスロットを備えるように、ピンとスロット機構を変更することが可能である。

例えば、図１０ａと１０ｂにおいて、本発明の一実施形態による作動機構は、一般に参照番号３０２で指定されている。作動機構３０２は、第１ジョー１０４と第２ジョー２０６を備える。作動機構３０２は、第１及び第２ジョー１０４、２０６と係合するように適合されたドライバー３０８を備える。従って、ドライバー３０８は、第１ジョー１０４の一部を形成する第１ピン（ここには示されていないが、図７ａ～８ｂに示される）と係合可能な第１スロット（図示されていないが、図７ａ～８ｂに示される第１スロット１１６と同様）を備える。ドライバー３０８はまた、第２ジョー２０６の第２スロット２１８と係合可能な、図９１及び９ｂに示される第２ピン２１４と同一の第２ピン２１４を備える。

あるいは、図１１ａと１１ｂにおいて、本発明の一実施形態による作動機構は、一般に参照番号４０２で指定されている。作動機構４０２は、第１ジョー２０４と第２ジョー１０６を備える。作動機構４０２は、第１及び第２ジョー２０４、１０６と係合するように適合されたドライバー４０８を備える。従って、ドライバー３０８は、第１ジョー２０４の一部を形成する第１スロット２１６と係合可能な第１ピン２１２を備える。ドライバー３０８はまた、第２ジョー１０６の第２ピン１１８（ここには示されていないが、図７ａ～８ｂに示される）と係合可能な第２スロット（図示されていないが、図７ａ～８ｂに示される第２スロット１１８と同様）を備える。

本発明の所与の態様、特徴、又はパラメーターの好み及び選択肢は、文脈が別段の指示をしない限り、本発明の他のすべての態様、特徴、及びパラメーターのあらゆる好み及び選択肢と組み合わせて開示されたと見なされるべきである。

Claims (13)

1. 作動機構であって、
   ジョー軸の周りで回転可能であり、第１ジョー係合部を備える第１ジョーと、
   前記ジョー軸の周りで回転可能であり、第２ジョー係合部を備える第２ジョーと、
   前記ジョー軸に平行な駆動軸の周りで回転可能であり、第１駆動係合部及び第２駆動係合部を備えるドライバーと、を備え、
   前記第１ジョー係合部と前記第１駆動係合部は、互いにスライド可能に係合可能であり、前記第２ジョー係合部と前記第２駆動係合部は、互いにスライド可能に係合可能であり、それにより、前記第１ジョー係合部が前記第１駆動係合部と係合し、前記第２ジョー係合部が前記第２駆動係合部と係合するとき、前記駆動軸の周りの前記ドライバーの回転により、前記第１ジョーは第１向きに回転し、前記第２ジョーは反対の向きに回転する、ことを特徴とする作動機構。
2. それぞれ前記ドライバーに取り付け可能な第１腱と第２腱をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の作動機構。
3. 各ジョーは、駆動部、ツール部、及びジョーアクスル受け部を備え、前記ジョーアクスル受け部は、前記駆動部と前記ツール部との間に位置決めされ、前記ジョー軸に沿って延びる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の作動機構。
4. 前記第１と第２ジョー係合部はそれぞれ、それぞれのジョーの駆動部に位置決めされる、ことを特徴とする請求項３に記載の作動機構。
5. 前記第１と第２ジョーのツール部は、鋏刃、鉗子、ディセクター又は把持器として構成される、ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の作動機構。
6. 各ジョーは、開位置と閉位置との間で回転可能である、ことを特徴とする請求項３～請求項５のいずれか一項に記載の作動機構。
7. 前記作動機構は、各ジョーがその開位置にある開構成と、各ジョーがその閉位置にある閉構成との間で移動可能である、ことを特徴とする請求項６に記載の作動機構。
8. ジョーアクスルを備えるハウジングをさらに備え、
   前記ジョーアクスルは、前記ジョー軸に沿って延び、各ジョーが前記ジョーアクスルの周りで前記ハウジングに対して回転可能であるように、各ジョーの前記ジョーアクスル受け部内に回転可能に受け入れ可能である、ことを特徴とする請求項３～請求項７のいずれか一項に記載の作動機構。
9. 前記ドライバーは、駆動アクスル受け部をさらに備え、前記ハウジングは、駆動アクスルをさらに備え、前記駆動アクスルは、前記駆動軸に沿って延び、前記ドライバーが前記駆動アクスルの周りで前記ハウジングに対して回転可能であるように、前記ドライバーの前記駆動アクスル受け部内に回転可能に受け入れ可能である、ことを特徴とする請求項８に記載の作動機構。
10. 前記第１ジョー係合部は第１ピンを備え、前記第２ジョー係合部は第２ピンを備え、前記第１駆動係合部は第１スロットを備え、前記第２駆動係合部は第２スロットを備える、ことを特徴とする先行請求項のいずれか一項に記載の作動機構。
11. 前記第１ジョー係合部は第１スロットを備え、前記第２ジョー係合部は第２スロットを備え、前記第１駆動係合部は第１ピンを備え、第２駆動係合部は第２ピンを備える、ことを特徴とする請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の作動機構。
12. 前記第１ジョー係合部は第１ピンを備え、前記第２ジョー係合部は第２スロットを備え、前記第１駆動係合部は第１スロットを含み、前記第２駆動係合部は第２ピンを備える、ことを特徴とする請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の作動機構。
13. 手術器具であって、シャフトと、前記シャフトに結合された関節部と、前記関節部に結合されたエンドエフェクタとを備え、前記エンドエフェクタは、先行請求項のいずれか一項に記載の作動機構を備える、ことを特徴とする手術器具。