JP3163107B2 - 着脱可能なエンドエフェクタを有する内視鏡用器具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般に、手術器具の分野に関する。特に、
内視鏡下手術に用いられる手術器具に関し、本器具は、
特に、エンドエフェクタを伴うことにより、片手で位置
決めしたり、操作できる。

従来の技術 内視鏡検査（例えば、腹腔鏡検査、胸鏡検査、関節鏡
検査等）は、照明光学器械、内視鏡を用いた体内の視覚
化および手術器具を用いた手術行為を含む手術法の一形
態である。内視鏡および他の手術器具は、小さな穿刺口
から体内に導入される。

内視鏡下手術は、一般に、トロカールとして知られる
器具を用いることから始まる。トロカールは、カニュー
レまたはトロカールスリーブ（中空管または中心に内腔
を有するスリーブ）と、カニューレ内に受容される鋭利
な栓子とを具備する。トロカールは、腹壁または胸郭を
貫通するために、用いられる。栓子は、トロカールの腹
腔内の先端が腹腔内に入った後カニューレから引き抜か
れるが、カニューレは、手術を行っている間中腹壁内に
留まるため、手術器具を導入することができる。トロカ
ールは、種々の器具を収容するようカニューレ同様異な
る大きさで入手可能である。

従来、内視鏡検査は、腹腔鏡検査で、ほぼ婦人科系外
科手術に限られて用いられている。しかしながら、他の
専門分野の医師が、診断および手術における内視鏡検査
の価値を認識し始めた。

内視鏡による外科手術の利点は、以下のとおりであ
る。外来で治療が行える。外科医は、開腹、すなわち腹
壁を大きく切開しなくとも、腹腔内の諸器官を診ること
ができる。大きな切開ではなく、小さな穿刺口または穿
刺傷のみで、外傷を小さくすることができる。入院期間
が短いので、患者および保険会社の費用を低減できる。
術後の患者の苦痛および回復期間を低減することができ
る。

このため、現在、特に内視鏡下で行われる一般的な手
術に適用された特殊な手術器具の供給にかなりの関心が
よせられ、また必要とされている。内視鏡検査、特に、
腹腔鏡検査は、一般外科分野の範囲内で発展している専
門分野なので、現在入手できる器具では、腹腔鏡を用い
る外科医の要望に十分応えられない。

内視鏡下手術のために設計された手術器具は、一般
に、外科手術器具（以下、エンドエフェクタと言う）、
例えば、延長軸の末端部に取り付けられたはさみ、解剖
器具および切断ジョー、延長軸の内部または外部に備わ
っている連動機構から成る。通常、軸の反対側の基端部
に取り付けられたハンドルは、エンドエフェクタを操作
するため、関連した手動機構を有し、軸およびエンドエ
フェクタを回転させる第２の手動機構を有してもよい。
一般に、小さな直径の傷口または切開部を貫通するため
に、器具は、単一の、専用で、特殊化されたものも目的
として設計されている。外科医が、外科医の嗜好および
その時の工程によって、器具を選択できるのが理想的で
ある。しかしながら、器具を追加使用する際にかかるコ
ストおよびある器具を取り外してまた別の器具を挿入す
る場合に要する時間を考慮すると、別の器具の方が迅速
な作業に適していても、外科医は、最初から使っている
器具で間に合わせようとする傾向がある。

現在用いられている内視鏡用手術器具では、外科医が
できるのは、器具を患者から外さずに、エンドエフェク
タの位置を変えられることぐらいに限られる。延長軸の
長手方向に対して既存の器具のエンドエフェクタを旋回
できることは、非常に重要である。一般に、エンドエフ
ェクタは、延長軸に固定装着され、このため、器具を旋
回させることがまったくできなかった。旋回できない器
具を用いると、目的の細胞組織または体内構造に直接接
近するためには、傷口の正確な位置が重要になってく
る。しばしば、器具の軸に対するエンドエフェクタの位
置が固定されているため、器具を適当な角度にし、目的
の細胞組織に近づくために、腹腔の傷口または切開口を
さらに別に開けなければならないことがある。

米国特許第5,383,888号（Zvenyatskyら）は、外科医
が使用中に手術器具を旋回できる手段を有する内視鏡用
器具を開示している。しかしながら、この旋回機能は、
用いられる旋回手段によって限定される。Zvenyatskyら
の器具のエンドエフェクタは、連結部と呼ばれる中間部
品に固定装着されており、この連結部は、器具の延長軸
に旋回自在に装着されている。このため、Zvenyatskyら
の器具の旋回動作は、連結材および手術器具の両方を旋
回させる。このため、Zvenyatskyらの器具の連結の全半
径（すなわち、旋回の半径）は、連結材と手術器具の長
さの和に等しいことが分かる。

連結の半径はできるだけ短い方が、好ましい。これ
は、一般に、外科医は、手術器具の位置と角度だけに関
心があるからである。言い換えれば、外科医が、旋回ヘ
ッドを用いて、延長軸の軸から垂直方向にかなり離れた
患部に達するという場合はめったにない。このため、外
科医は、手術器具を旋回させて、延長軸を反対方向に連
結の半径に比例した距離を横に移動させなければならな
い。この移動自体は難しくないが、この移動は、連結部
の長さによって、大きくなる。さらに複雑なことに、軸
の基端部から横方向にエンドエフェクタの位置を正確に
決めるには、腹腔鏡カメラの感知部分の深さでは浅すぎ
る。このため、連結の半径が大きくなるほど、エンドエ
フェクタの正確な位置決めは難しくなる。さらに、一般
に、手術室での空間は限られているので、Zvenyatskyら
の器具を用いる外科医は、手術器具を延長軸と反対方向
に旋回させるために、延長軸を横方向に移動させるだけ
の十分な空間を確保できない。同様に、連結部および手
術器具の両方の全長を旋回させる十分な空間もない。

この他、さらに、現在用いられている内視鏡用手術器
具の設計において制限されるのは、エンドエフェクタの
位置を変えるために、外科医は、両手を使わなければな
らないことである。すなわち、片方の手は、軸（および
エンドエフェクタ）を回転させるため、つまみまたはノ
ブを手動操作し、もう片方の手は、器具を保持してい
る。このため、使用中の別の器具を取り外すか、また
は、補助の医師または看護婦が手伝わなければならな
い。

次に、エンドエフェクタは、延長軸の末端部から容易
に取り外せることが好ましい。これによって、外科医
は、別の手術を行う場合も、同じハンドルおよび延長軸
を用いることができ、追加のハンドルおよび軸のコスト
が節約できる。さらに、着脱可能なエンドエフェクタが
あれば、エンドエフェクタをすぐ簡単に洗浄したり、と
がらせたりできる。さらに、エンドエフェクタは、使い
捨て用に設計してもよく、ハンドルおよび延長軸は再利
用可能となる。

３つの自由度、すなわち、回転、旋回、および挟持動
作を備えるエンドエフェクタを有する内視鏡用手術器具
のためのエンドエフェクタ取り外し機構は、知られてい
ない。米国特許第5,368,606号（Marlowら）は、端部器
具が延長軸から取り外せる内視鏡用手術器具を開示して
いる。装着機構は、延長軸にねじ込まれるねじ切りされ
たエンドエフェクタ支持材から構成される。エンドエフ
ェクタの支持材の内部に、ソケット内で保持されている
ボールを介して、延長軸の内部に伸びる棒材に接続され
ているスタブ軸がある。棒材と共働するスタブ軸は、エ
ンドエフェクタの挟持動作を制御するものである。しか
しながら、Marlowらの取り外し手段が適用される器具
は、旋回自在なエンドエフェクタを有さない。Marlowら
による取り外し手段は、器具の連結手段を、回転、挟持
動作とともに旋回が可能なエンドエフェクタに操作可能
に接続することはできないと思われる。

したがって、本発明は、外科医の作業能力および細か
な手先の作業を向上させつつ、内視鏡の部品数を最小限
に抑える内視鏡用手術器具を提供することを目的とす
る。別の目的は、5mmのトロカールスリーブを含む種々
の寸法のトロカールスリーブまたは内視鏡の口を貫通す
る内視鏡用器具を設計することであり、それによって、
この器具を用いれば、器具を体内に侵入させるとき、最
小限の処置を行うだけでよい。

さらに、本発明は、回転自在かつ旋回自在なエンドエ
フェクタまたは器具のヘッドを有する内視鏡用手術器具
を提供することを目的とする。これによって、外科医
は、器具全体を移動させたりまたは位置を変えなくて
も、接近しにくい部位に迅速かつ手際良く到達すること
ができる。この点から、本目的は、別の連結部品を追加
する必要がなく、選択されたエンドエフェクタの回転、
旋回、動作を可能にする器具を提供することである。特
に、エンドエフェクタの旋回動作の連結の半径を最小に
することを目的とする。

さらに、本発明は、種々のタイプのエンドエフェクタ
に対応する器具を提供することを目的とする。一般に、
様々な交換可能なエンドエフェクタとしては、すべての
切断動作および挟持動作またはつまみ動作を供給するも
の、器具の末端部で別の動作をするもの、一枚刃のも
の、探針状のものが含まれる。さらに、これらのエンド
エフェクタを器具の残りの部分から容易に取り外せる器
具提供することを目的とする。

さらに、本発明は、エンドエフェクタの位置決めおよ
び動作の少なくとも一部は、集積マイクロプロセッサに
よって制御される内視鏡用器具を提供することを目的と
する。

本発明の上記目的および他の目的は、図面および請求
の範囲とともに以下の説明によって、より明らかになる
とともにより理解できるであろう。

発明の概要 本発明は、上記目的を満足させる内視鏡用手術器具を
目指している。本発明による特徴を有する内視鏡用手術
器具は、ハンドルと、チューブ状部材（バレル、バレル
チューブ、チューブ状バレルとも言う）と、手術作業を
行うエンドエフェクタとを具備する。ハンドルは、器具
を保持するために備わり、エンドエフェクタを操作およ
び制御する原動力の電源またはダクトである。バレルは
略チューブ状で、その一端は、ハンドルに旋回自在に接
続されている。エンドエフェクタは、バレルの他端に旋
回自在に装着されている。本器具は、エンドエフェクタ
の原動力を可動連結する手段を含む。エンドエフェクト
部品の旋回状態に関係なく、エンドエフェクタを閉じる
ことができる。それによって、旋回動作、回転動作、挟
持動作は、それぞれ、独立できる。

好適な実施の形態によれば、エンドエフェクタは、２
つの部品から構成され、部品は両方とも、チューブ状バ
レルの末端部上のクレビスフォークに旋回自在に装着さ
れている。一対のラック機構とピニオン機構は、エンド
エフェクタを作動させる。歯車ピニオンは、エンドエフ
ェクタの２つの部品の各々の基端部に位置し、切削加工
されている。ピニオンは、各々、クレビスフォークに旋
回自在に取り付けられている。一対の線形ラックは、フ
ォーク内に共働自在に取り付けられ、ラックは、それぞ
れ、ピニオンに係合している。ラックおよびピニオン
は、一対ずつ、独立している。そのため、一方のラック
を末端方向に移動させると、エンドエフェクタの部品が
もう一方の部品に対して旋回する。ラックを基部方向に
引くと、エンドエフェクタは直線方向に旋回する。両方
のラックを末端方向に押すと、エンドエフェクタ（すな
わち、エンドエフェクタの２つの部品）は、旋回する。
両方のラックをともに引くと、エンドエフェクタの２つ
の部品はまっすぐになる。一方のラックを他方のラック
に対して押すと、一方のエンドエフェクタ部品は他方エ
ンドエフェクタ部品に対して開く。一方、一方のラック
を引きながら他方のラックを静止させたままにしておく
と、エンドエフェクタは、「挟持」動作を行う。回転
（すなわち、バレルの軸の長手方向に対する回転移動）
は、（連結組立て部品およびエンドエフェクタ組立て部
品も含まれる）チューブ状バレルをハンドルに対して回
転させることによって、行われる。ラックは、ハンドル
の後方に伸びる２本の連結棒材を介して、共働する。連
結棒材は、バレル内に同軸状に配置されている。２本の
棒材は、チューブ状バレル内で回転することを制限され
ているが、バレル内部の長手方向に移動できる。制御棒
の基端部は、各々、ねじ切りされている。各ねじ切り部
をハンドルに装着する場合、ねじ切り部は、各々、伸長
ねじに係合する。ハンドル内部の２つの駆動ねじは、い
っしょに回転する。しかしながら、駆動ねじの一方は、
軸方向の適所で動作を制限され、もう一方の駆動ねじ
は、トリガ状のオペレータに装着され、基部方向に移動
できる。このため、トリガが動くと、一方のラックは他
方のラックに対して移動し、エンドエフェクタは閉じら
れる。２つのねじが一対で駆動され、両方の連結ねじが
互いに近づくと、エンドエフェクタは旋回する。ねじの
回転およびそのねじ回転によるエンドエフェクタの旋回
は、手動または小型歯車モータによって、行われてもよ
い。２つの連結部品の移動およびその移動によるエンド
エフェクタの閉動作は、手動または自動のどちらかで行
われる。手動による実施の形態において、一組のレバー
および連結部品は、ピストルの握りハンドルに装着され
たトリガ状のアームに接続され、ハンドルを強く握って
閉じることによって、作動される。手動の閉動作によっ
て、ユーザは直接、触覚のよる反応を得られる、さら
に、手動でトリガを固定することによって、ユーザは、
細胞組織または器具を把持したり固定することができ
る。

電気駆動または電気作動される実施の形態によれば、
連結部品は、歯車モータまたは原動力源によって、移動
される。モータは、装置のハンドルの内部または外部の
どちらに取り付けてもよい。適当に配置された電源ON/O
FFスイッチまたはスイッチは、ハンドルに関連してい
る。

組立て部品は、エンドエフェクタの刃と、ラックと、
制御棒とを具備する。この組立て部品は、各制御棒をそ
れぞれの伸長制御連結部品に接続する一組のバイヨネッ
ト接合を外すことによって、取り外せる。部品の取り外
しは、チューブ状バレルを２つの内部連結部品に対して
回転させることによって、行われる。

本発明は、蒸気または浸漬のような標準的な工程を用
いて、滅菌される。さらに、本発明は、電気焼灼用器具
にも適し、このため、電気焼灼用器具に電気供給するた
めの接続を有する。

別の実施の形態によれば、エンドエフェクタの刃は、
クレビスフォークに旋回自在に取り付けられ、ピボット
部分で互いに交差している。その反対の部分は、各々、
レバーとして構成され、基部方向に延長している。制御
ケーブルの外部シーズは、引張動作および圧縮動作が可
能で、一方の刃の基端部に取り付けられている。制御ケ
ーブルの心線は、外部シーズ内で回動自在で、もう一方
の刃に取り付けられているとともに、引張および圧縮に
よって、動作できる。

制御ケーブルの他端は、シーズおよび心線を含み、チ
ューブ状バレル内部に伸びるとともに、ハンドル内の後
方に延長する一対の伸長連結部品に適当に接続されてい
る。シーズおよび心線をいっしょに末端方向に押すと、
シーズおよび心線のループが押され、それによって、エ
ンドエフェクタの２つの部品がチューブに対して旋回す
る。心線をシーズに対して押したり引いたりすると、エ
ンドエフェクタの部品は開閉される。ケーブル（すなわ
ち、シーズおよび心線の両方）を押すと、エンドエフェ
クタはまっすぐになる。心線だけを引くと、エンドエフ
ェクタ部品は、「挟持」動作を行う。このエンドエフェ
クタの組立て部品は、上記のバイヨネット接合によっ
て、ハンドルに着脱自在に取り付けられてもよい。

本発明のさらに別の実施の形態によれば、一対の長尺
の滑動連結部品を用い、連結部品は、各々、エンドエフ
ェクタの２つの部品にうち１つに直接係合する。第２の
実施の形態によれば、部品（例えば、刃）は、ピボット
部で交差し、基部方向に延長している。各部品の反対側
の部分は、伸長された傾斜溝を備えるレバーとして、構
成されている。各連結部品の末端部は、それぞれのエン
ドエフェクタ部品の溝と係合する一体のクレビスピンを
有する。二対の連結部品および部品は、同様に動作す
る。一方の連結部品を末端方向に押すと、ピンは、溝の
上方に滑動してピボットに近づき、部品を回転させる。
さらに、連結部品を末端方向に押すと、回転が続き、ピ
ンは下方に進み、ピボットから遠ざかる。このように、
両方の連結部品を末端方向に押すと、部品は旋回し、一
方の部品を押しながら他方の部品を引くと、挟持の動作
を行う。上記のとおり、このエンドエフェクタ組立て部
品は、バイヨネット接合を用いて、ハンドルを取り外し
自在に取り付けられてもよい。

本発明の別の実施の形態によれば、上記のとおり、エ
ンドエフェクタは、チューブ状バレルの末端部に旋回自
在に接続された２枚の刃を有するはさみ状のものでもよ
い。エンドエフェクタの各刃のジョーの先端は鋭利で、
２枚の刃が互いに反対方向に旋回して、２枚の刃の間に
ものを挟むことができる。２枚の刃は、ピボット部で交
差し、その反対側は、基部方向に（必要なてこ作用に応
じて）所定の距離だけ延長するレバーとして構成されて
いる。このレバーの間に、レバーから遠ざかるように傾
斜するばねが設けられ、それによって、切断ジョーを開
く。レバーの外端には、レバーの末端部上の半径の周囲
に延長する溝が設けられている。この溝は研磨されて広
くなっているので、溝の中で前後自在に滑動する弾性率
の高い引張コードを収容するのに十分である。

本発明の本実施の形態によれば、２本の引張コードが
設けられ、コードは、各々、一方の刃に取り付けられ、
溝内で他方の刃の基端部の周囲で交差している。コード
は、各々、２枚の刃の両側に設置された滑車の周囲で反
対方向に伸びている。２本のコードのもう一方の自由な
端は、チューブ状バレル内に入り、ハンドルに連動する
動作駆動機構が適当に接続されている。これらのコード
は、ばねが、刃のレバー側の端部の間で移動することに
よって、正方向に引っ張られ続ける。一方のコードを引
きながら、他方のコードをゆるめると、２枚の刃は共働
して旋回する。コードを２本とも同時に引けば、刃は共
働して閉じる。チューブ状バレルを回転させると、刃
は、滑車およびコードとともに回転する。

２本のコードは、チューブ状バレル内に取り付けられ
たねじ切り軸を用いることによって、共働して動作す
る。内部軸の一方の端部は、右ねじと係合し、他方は、
左ねじと係合する。２つのナット（１つは右方向にねじ
切りされ、もう１つは左右方向にねじ切りされている）
の回転は制限されているが、チューブ内部の長手方向で
は滑動自在であり、このナットは、軸にねじ込まれてい
る。上記コードの一方は、第１のナット（末端部）に取
り付けられ、他方のコードは、第１のナットの穴を貫通
し、第２のナット（基端部）に取り付けられている。ね
じ切り軸は、チューブ状バレル内部の軸方向の回転や滑
動ができ、ピストルの握りハンドル内部のスプラインに
取り付けられている。さらに、円筒カラーもハンドル内
に設けられ、軸に装着され、トリガ機構による係合によ
って、軸とともにナットおよびコードを基部方向に引
き、それによって、はさみの刃が閉じられる。スプライ
ンを係合する歯車によって、軸を回転させると、ナット
が共働し、それによって、コードがはさみの刃を一方向
に旋回させる。

さらに、本発明の特徴は、エンドエフェクタの先端を
交換できることである。一実施の形態として、チューブ
状バレルおよび（１つ以上の）軸は、スプライン部を有
し、ハンドル内部の歯車手段と係合できる（２つの部品
から成るエンドエフェクタの２枚の刃を閉じる）収縮連
結部品またはレバーは、チューブ状バレル内部のねじ切
り軸に取り付けられたカラーから取り外せる。先端およ
びバレルを取り替えるには、ボタンを押したり、また
は、それ以外の方法として、ハンドルの戻り止め機構を
解除したり、または、同じタイプまたは異なるタイプの
別の先端を挿入できるように一方の先端をゆるめればよ
い。

本発明の器具の有利な点は、通常のハンドルおよび作
動駆動機構を用いて器具を構成できるフレキシビリティ
と、必要に応じて駆動機構に迅速かつ容易に接続できる
各種取り替え可能なエンドエフェクタの先端とを提供で
きることにある。先端が交換可能であれば、ユーザは別
の機能の装置を迅速かつ容易に取り替えることができる
とともに、関連するモータ、歯車および制御機構を備え
る通常のハンドルを用い続けることができる。また、装
置の部品は使い捨てで用いる部品がある一方で、高価な
部品については、再利用できる。大きな利点として、装
置のエンドエフェクタ部分のうち、患者の腹腔を貫通し
て動作する部品については、新しく鋭利なもので、確か
に滅菌処理されたものを用い、装置の他の部品について
は、洗浄し、滅菌処理してから、再利用できる点があげ
られる。もちろん、コスト面を度外視できるなら、器具
すべてを使い捨てにしてもよい。

さらに、本発明の別の重要な利点として、既存の内視
鏡用手術器具が使えるだけではなく、各種エンドエフェ
クタの先端を組み込み、選択したエンドエフェクタを連
結できる。電気制御のモータおよびクラッチを内蔵する
ことにより、外科医が装置を所望の方向に移動させるユ
ーザインタフェースにさらなるフレキシビリティを付与
する。このインタフェースは、小型滑動スイッチ、ジョ
イスティック、ノブまたはボタン、およびコンピュータ
または他の外部装置によって制御されるハンドルまたは
リモートインタフェースに集積された電気論理回路の形
を取ってもよい。マイクロプロセッサを本発明の器具に
内蔵することの有利な点は、論理回路では、駆動モータ
または他のモータ作動機構の位置制御を正確かつ反復可
能に維持できることである。

本発明の上記および他の特徴、目的および利点は、以
下の詳細な説明とともに図面および請求の範囲によっ
て、より完全に明らかになり、理解される。ただし、説
明および図面は、本発明を説明および図示するためのも
のにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の器具全体の実施の形態の正面図であ
る。

図2A〜図2Eは、ラックおよびピニオンを用いるエンド
エフェクタ組立て部品の実施の形態を示し、一部を断面
とした正面図である。

図３は、本発明の着脱可能なエンドエフェクタ組立て
部品の一実施の形態の正面図である。

図4Aは、図３に類似の正面図であり、本発明のエンド
エフェクタ組立て部品と伸長バレルとを接続した一実施
の形態を示す。

図4Bは、エンドエフェクタ組立て部品を装着機構を示
す本発明の伸長バレルの基部の一部を断面とした正面図
である。

図4Cは、エンドエフェクタ組立て部品の装着する係合
機構をより詳細に示す一部を断面とした等角図である。

図5Aは、分かりやすくするためにバレルの接続機構と
回転機構を取り外したモータ機構および作動機構を示
し、一部断面とした本発明のハンドルの正面図である。

図5Bは、図5Aに類似の図であり、エンドエフェクタを
旋回動作させる作動を示す。

図5Cは、図5Aに類似の図であり、エンドエフェクタに
挟持および閉動作させる連結動作を示す。

図5Dは、図5Aに類似の図であり、バレルの回転を示
す。

図６は、ハンドル部分の背面図である。

図７は、本発明の器具の電気的な実施の形態に対する
マイクロプロセッサの集積化を示す概略図である。

図８〜図17は、本発明のマイクロプロセッサ制御によ
る実施の形態の動作を示すフロー図であり、図８（図8A
および図8Bを含む）は、主動作の全体を示し、図９〜図
17は、サブルーチンを示す。

図18は、図２にほぼ類似の図であるが、解剖器具のジ
ョーを備えるエンドエフェクタを示す。

図19は、図18に類似の図であるが、くちばし形鉗子を
示す。

図20A〜図20Cは、制御ケーブルとして固くフレキシブ
ルなチューブ材および心線を用いるエンドエフェクタ組
立て部品の制御ケーブルの設計の実施の形態を示す一部
断面とした正面図である。

図21は、図20A〜図20Cに類似の図であるが、制御ケー
ブルとしてコイルシーズを示す。

図22は、図３に類似の図であり、それぞれの制御棒に
対する制御ケーブルシーズと心線との接続を一部断面と
して示す。

図23は、エンドエフェクタ組立て部品が一対の長手方
向に滑動する動作連結を組み込んでいる本発明の他の実
施の形態の一部断面とした正面図である。

図24Aは、バレルが一直線になりジョーが閉じられた
状態の図23に類似のエンドエフェクタ組立て部品の平面
図である。

図24Bは、エンドエフェクタが45゜旋回した状態の図2
3に示されるエンドエフェクタ組立て部品の一部断面と
した正面図である。

図25は、本発明を用いるための手動操作ハンドルの一
部断面とした正面図である。

図26Aは、旋回のためのフィンガホイール機構および
歯車機構を用いる手動操作ハンドルの代替の実施の形態
の一部断面とした正面図である。

図26Bは、図26Aに類似の図であり、エンドエフェクタ
を閉じさせるトリガの動きを示す。

図26Cは、軸が移動し、その結果エンドエフェクタが
旋回することを示す一部断面とした平面図である。

図26Dは、フィンガホイールの代わりに第２のトリガ
を代用すること以外は図26Aに類似の代替の実施の形態
の正面図である。

図27Aは、本発明のエンドエフェクタ組立て部品の別
の実施の形態の正面図である。

図27Bは、図27Aに類似の図であり、エンドエフェクタ
組立て部品の側面を示す。

図27Cは、図27に類似の図であり、閉じられた位置に
あるエンドエフェクタを示す。

図28Aは、図27のエンドエフェクタのための制御連結
の正面図である。

図28Bは、図28Aに類似の図であり、制御連結を移動さ
せることによって、エンドエフェクタの刃を閉じること
を示す。

図28Cは、図28Aに類似の図であり、制御連結を回転さ
せることによって、エンドエフェクタを旋回させること
を示す。

図28Dは、図28Aに類似の図であり、エンドエフェクタ
およびバレルの回転を示す。

図29Aは、分かりやすくするためにバレルの回転機構
を取り外した本発明を用いるためのハンドルの別の実施
の形態を示す一部断面とした正面図である。

図29Bは、図29Aに類似の図であり、エンドエフェクタ
を回転させる作動を示す。

図30Aは、エンドエフェクタおよびバレルをハンドル
に装着するための接続機構を示す変形ハンドルの実施の
形態の部分断面図である。

図30Bは、本発明の制御連結部分の正面図である。

図31Aは、本発明のエンドエフェクタ組立て部品の代
替形の末端部の分かりやすくするために一部を切り欠い
た正面図である。

図31Bは、図31Aに示されるジョーの斜視図である。

図31Cは、図31Bに示されるジョーの正面図である。

図32Aは、本発明の別の形のエンドエフェクタ組立て
部品の一部断面とし、分かりやすくするために一部を切
り欠いた正面図である。

図32Bは、図32Aに示される本発明の末端部の一部断面
とし、分かりやすくするために一部を切り欠いた断面正
面図である。

図32Cは、図32Aに類似の図であり、エンドエフェクタ
の旋回動作を示す。

実施の形態 図１を参照すると、本発明の一実施の形態は、操作ト
リガ２および制御ボタン12を備えるハンドル４と、チュ
ーブ状部材６（ここでは、バレルチューブ、チューブ状
バレル、または単にバレルとも呼ばれる）と、エンドエ
フェクタ８を備える着脱可能なエフェクタ組立部品９
と、取り外しノブ10とを含む。以下、詳細に示すよう
に、ハンドル４は作動手段を収容し、駆動機構および制
御機構、モータおよびそれに連動した歯車、バッテリ、
制御エレクトロニクス、作動器スイッチおよびそれに必
要な配線を含む。

外科手術器具を全体として形成するための本発明の構
成部品の固定手段、取り付け手段、装着手段、または接
続手段については、別の方法が特記されない限り、この
ような手段には、小ねじ、リベット、ナット、ボルト、
トグル、ピン等のような従来の締結具が含まれることを
示す。構成部品の接続に適した他の固定手段または装着
手段は、接着剤、溶接およびはんだ付けを含み、特に、
溶液およびはんだ付けは電気的システムに関する。

本発明の電気的システムおよび配線ハーネスのすべて
の構成部品は、別の方法が示されない限り、従来の工業
利用可能な構成部品である。これは、電気構成部品およ
び電気回路、配線、ヒューズ、はんだ接続、回路盤およ
びマイクロプロセッサ構成部品を含むことを示す。

一般に、特に別の方法を開示または教示しない限り、
本発明の金属部分（例えば、バレル、エンドエフェクタ
等）が形成される部材は、ステンレス鋼および合金のよ
うな適当な部材から選択される。ハンドルは、各種プラ
スチック等で形成されてもよい。

本発明の外科手術器具用に用いられるとともに本発明
の外科手術器具を形成したりまたは組み立てるための構
成部品および部材は、工業利用可能な適当な部品から選
択してもよいと前述しているが、以下の詳細な説明は、
本発明に用いられる特定の部品および特定の段階を示
す。ただし、当業者は、同等の部品を認識し選択できる
かもしれない。

本器具のチューブ状部材６は、エンドエフェクタ８を
閉じたり旋回させるための接合手段28、30、70、72（例
えば、図３、図4B参照）を収容する。図4A、図4Bを参照
すると、チューブ状部材６は、エンドエフェクタ８から
成る部品を本器具の残りの部分から取り外せる取り外し
機構を含む。図１において、エンドエフェクタ８は、は
さみのように動く先端部のように示されている。しかし
ながら、利用可能な他のタイプのエンドエフェクタは、
鉗子類、開創器、生検器具および外科手術中に用いられ
る他の装置を含む。エンドエフェクタ８は、使い捨てま
たは再利用可能でもよい。

図2Aから図2Eには、エフェクタ組立部品９の好適な実
施の形態が示されている。図2Aにおいて、エンドエフェ
クタ部品20、22は、両方のエンドエフェクタ部品が自由
に旋回するように、ピン24によってクレビスフォーク26
に旋回自在に装着されている。エンドエフェクタ部品22
の基部は歯36がある。これらの歯36は、ラック32上に設
けられたかみ合い歯と係合する。ラック32の末端は、ク
レビスフォーク26に滑動自在に取り付けられた第１の制
御棒30に装着されている。図2Eを参照すると、エンドエ
フェクタ部品20は、エンドエフェクタ部品22およびラッ
ク32から独立した基部歯38およびラック34を有する。図
2Cに戻ると、ラック34は、制御棒30の内部に滑動自在に
設けられた制御棒28に装着されている。ラック／制御棒
両方の部品は長手方向に自在に滑動し、ラックの後部を
密閉するフォーク26の側部27（図2A参照）によって係合
保持されている。ラック32（図2A参照）を末端方向に押
すと、エンドエフェクタ部品22が旋回し、エンドエフェ
クタ部品20に対して刃が開く。ラックは、図2Aで符号27
で示される部品にフォークが傾斜して突起することによ
って組織から保護される。小歯の設計の特徴の１つは、
引張応力および圧縮応力が歯およびラックの断面に対し
て非常に大きいことである。このため、歯およびラック
は両方とも、150,000psiを上回る破壊応力を有し靭性が
非常に高い合金から繰み立てられなければならない。

ここで、図2Aを参照すると、エンドエフェクタ８がま
っすぐな状態から20゜旋回されると、エンドエフェクタ
部品20、22はわずかに開く。「挟持」動作は、ラック32
を末端方向に引くことによって行われる。この動作によ
って、エンドエフェクタ部品22は反時計回りに旋回する
一方、ラック34（図2Aには図示されていない）は静止し
たままである。その結果として、エンドエフェクタ部品
22は動かないエンドエフェクタ部品20に対して「はさ
み」のように動作する。さらに、図2Aを参照すると、エ
ンドエフェクタ８のエンドエフェクタ部品20、22を同時
に旋回させるには、ラック32、34（ラック34は図2Aに図
示されていない）の両方を末端方向に同時に押せばよ
い。反対に、エンドエフェクタ部品20、22をまっすぐに
するには、ラック32、34（図2E参照）を基部方向に引け
ばよい。（図2Bは、閉じられてまっすぐな状態のエンド
エフェクタ部品20、22を示す）。上記のとおり、エンド
エフェクタ部品は、まっすぐな状態から０゜〜100度゜
の間のいかなる角度の場合も、開いたり閉じたりでき
る。

図2Cは、図2Aの反対側から見たエフェクタ組立部品９
の図である。図2Cは、最大角度（およそ110゜）に旋回
され最大に開いたエンドエフェクタを示す。小ピン23
は、エンドエフェクタ部品22から突起し、エンドエフェ
クタが閉じられている場合、エンドエフェクタ部品20の
小ノッチ21に受容される。ピン23およびノッチ21は、エ
ンドエフェクタが閉じられているとき、一方のエンドエ
フェクタ部品が中心に交差するのを防ぐ。図2Dは、まっ
すぐで閉じられた状態から90゜旋回されたエンドエフェ
クタを示す。

図2Eは、エンドエフェクタ部品20、22が60゜以上旋回
され、わずかに開いている状態のエンドエフェクタ８の
末端面図である。図2Eにおいて、ラック32、34は、各エ
ンドエフェクタ部品の歯36、38と同様に分かりやすく示
される。図2Bに示されるように、バレルチューブ６の予
め決められた直径から突起する機構は１つもない。好適
な実施の形態において、バレルチューブ６の直径は、器
具が5mmの套管針のスリーブまたはわずか5mmの腹腔鏡の
口（スリーブおよび口は図示なし）を容易に貫通できる
大きさである。このため、本発明のエンドエフェクタ８
の多角性および三次元制御は、極微の細胞組織を扱う手
術に要求される小さい直径を犠牲にすることなく、達成
される。

上述のとおり、本発明の好適な実施の形態において、
エンドエフェクタ８から構成される部品は、残りの器具
から着脱自在である。図３は、本器具の残りの部分から
取り外された部品を示す。エフェクタ組立部品９は、
（ｉ）エンドエフェクタ８と、（ii）（基部方向から見
て）旗の部分が反時計回りに向くように切り込まれた旗
形の溝46を備えるバイヨネット接合部40を有するクレビ
スフォーク26と、（iii）制御棒28、30とから構成され
る。制御棒28、30は、クレビスフォーク26の内部に同心
状に滑動自在に取り付けられ、制御棒28、30内に切り込
まれたバイヨネット接合具48、50を有する。この旗形溝
48、50は、クレビスフォークのバイヨネット接合部40の
溝46の方向と反対方向に切り込まれている。一般に、制
御棒28、30の断面な円筒状であるが、両者は、制御棒同
士またはクレビスフォーク26に対して回転することを抑
制するように接続されている。好適な実施の形態におい
て、これは、ラック32、34を制御棒28、30に装着するこ
とによって達成される。制御棒28、30の末端部は、図2A
〜図2Dに示される。

図4Aを参照すると、エフェクタ組立部品９をバレル６
に装着するには、組立部品の基端部をバレルチューブ６
の末端部に（矢印で示すように）挿入し、取り外しノブ
10を（矢印で示すように）時計方向に捩じればよい。

図4Bの末端部を参照すると、係合タブ52、54、56は、
バレルチューブ６の内部および制御チューブ70、72の中
に半径方向に突起しているのが示される。これらのタブ
は、各々、図4Aに示されるエフェクタ組立部品９の旗形
溝46、48、50に係合する。ノブ10をゆるめる位置に（基
端部から見て時計方向に）回転させると、バレルチュー
ブは、ノブ10の回転にともなって回転し、バレルチュー
ブ内のタブ52（一方しか図示されていない）を制御チュ
ーブ70、72の内部のタブ54、56（一方しか図示されてい
ない）の位置に合わせる。ノブをゆるめる位置では、す
べてのタブ52、54、56は、エフェクタ組立部品９の長手
方向の溝46、48、50の位置に合わせられる。タブ52、54
の長さは、これらのタブに対して内部にある制御棒と係
合し制御棒を妨げるような長さであるが、タブ52、54
は、それぞれの溝46、48と十分に係合する。ノブ10を
（基端部から見て）反時計方向に回転させると、タブ52
は、まず最初に溝46と係合する。ノブ10を回転しつづけ
ると、クレビスフォーク26が回転される。制御棒28、30
は、制御棒同士およびクレビスフォーク26とともに回転
されるので、クレビスフォーク26が回転することによっ
て、すべてのタブが完全に底部に達するまで、タブ54
は、溝48、タブ56および溝50に係合される。このとき、
ノブ10およびバレルチューブ６は、制御チューブ70、72
にねじれながら固定され、これによって、エンドエフェ
クタ組立部品が外れるのを防ぐ。ユーザがエンドエフェ
クタを押さないなら、ノブ10を回転させる間、ボタン12
（図１参照）を回転させ、エンドエフェクタ８を回転さ
せればよい。

図4Bには、圧縮ばね62が示される。このばねは、取り
外しノブ10を基部位置に保持するために機能し、それに
よって、ノブを固定し、エフェクタ組立部品９が不意に
回転したり、外れたりすることを防ぐ。ノブ10の回転に
ともなって、ノブ10が末端方向に押圧され圧縮保持され
ると、ばね62は、圧縮される。図4Bに示されるように、
制御チューブ70、72は伸ばされて、バレルチューブ６内
部に滑動自在に取り付けられ、駆動チューブ64の内部に
延長する。また、延長制御チューブ70、72同士は、同心
状である。すべての組立部品は、同心状である。２つの
制御チューブ70、72は、ピン60が貫通して、そのピンが
チューブを駆動チューブ64に回転自在に連結するが、エ
ンドエフェクタ８を旋回させたり挟持するために並進し
ている延長溝58を有する。

さらに、図4Cは、エンドエフェクタを外せる場合、制
御チューブ70、72に対する取り外しノブ10の固定方法お
よび取り外し方法を示す。図4Cにおいて、固定された状
態の取り外しノブ10が示される。ノブ10は、チューブ状
バレル６に溶接または他の方法で装着されたバレルスリ
ーブ65に滑動自在に取り付けられている。バレルスリー
ブ65は、同心状に回転し、回転自在に駆動チューブ64に
取り付けられている。ノブ10を取り外すためには、ノブ
10を末端方向に押し、ノブを（基端部から見て）反時計
方向に1/4回転させればよい。ノブ10の回転にともなっ
て、ピン66は、スリーブ63の中で直線状長手方向の溝63
に沿って滑動する。また、ピン66は、駆動チューブ64内
部のＬ字型溝68の長手部分に沿って滑動する。ピン66が
Ｌ字型溝68の湾局部に達すると、ノブ10は反時計方向に
回転される。このため、駆動チューブ64に連結している
制御チューブ70、72に対してバレルスリーブ65およびバ
レルチューブ６が回転する。ノブ10以外の部品の軸は、
ずれない。ノブ10を取り付けるには、上述の反対の手順
を行う。ただし、ノブ10は、回転機能を備える駆動チュ
ーブ64に対して押したり、回転させる。ノブを取り付け
る場合、図4A〜図4Cに示されるすべての部品はいっしょ
に回転する。

図5Aを参照すると、ハンドル４は、作動手段または動
作手段を収容する。好適な実施の形態によれば、エンド
エフェクタを閉じる操作は、フィンガトリガ部材２を引
くことによって、手動で行われる。バレル６は、図4Bで
示されるように、取り外し組立部品と一体化した部分で
あり、ハンドル４の末端部から突起し、ハンドル４に回
転自在に接続され、以下に示す旋回機構の中心線に対し
て同心である。上述したようにバレルチューブ６を回転
させることによって取り付け位置にある制御チューブ7
0、72は、バレル６内部で長手方向に滑動できる。制御
チューブ70、72は、各々、延長されたねじ88、90（図5B
参照）によって、軸方向に移動自在である。ねじ88、90
は両方とも、小型歯車モータ（図示なし）によって、屈
曲軸継手102を介して駆動され、それによって、エンド
エフェクタが旋回される。第２のモータ74は、取り外し
ノブ10、バレル６および制御チューブ70、72を回転させ
る（図5Eに示される）ピニオン75を駆動させる。このモ
ータは、（図5Aに示される）つまみスイッチ12および制
御エレクトロニクス76によって、制御される。

モータを殺生剤溶液またはオートクレーブに浸漬して
滅菌するためには、電気回路、スイッチ（図示されてい
ない）およびモータ74（２つのうちもう一方が図示され
ていない）をシーラントに埋めこむか、または気密室に
入れて密封する。モータ軸は、電気部品を乾燥した状態
に保つ防湿シール108を貫通しなければならない。バッ
テリ78は、モータおよびエレクトロニクスに電力を供給
する。バッテリ78は、交換可能または充電式でなければ
ならない。

さらに、図5Aを参照すると、ハンドル４は、外科医が
所望の一極電気焼灼器を用いられるように設計されてい
る。専用電気プラグ114は、焼灼コードを接続するため
のハンドルの底部に備わっている。導伝路116は、不導
性のハンドルを介して、チューブ状バレル６およびエン
ドエフェクタに備わっている。バレル６およびクレビス
フォーク26（図３参照）は、電気焼灼器を使用している
ときの偶発的な感電を避けるために、絶縁材で被覆され
ている。

図5Bは、エンドエフェクタ８の旋回方法をより詳細に
示す。好ましい実施の形態によれば、ねじ88は、六角形
またはスプライン状の基部断面92を有し、基部断面92
は、はめ合い材を滑動ねじ90の内部に係合する。はめ合
い形状によって、滑動ねじ90は、駆動ねじ88に対して滑
動する一方、駆動ねじ88とともに回転する。駆動ねじ88
は、基端部に設けられた軸受98によって、軸位置に保持
される。滑動ねじ90は、軸受96上で回転し、滑動ヨーク
104によって、軸位置に保持される。駆動ねじ88は、歯
車モータによって、屈曲軸継手102を介して、駆動され
る（図示されていない）。各制御チューブ70、72は、そ
の基端部と、雌ねじ86をチューブ72に係合するねじ88
と、雌ねじ94をチューブ70に係合するねじ90とに雌ねじ
で螺合される。二対のねじ／雌ねじのねじ山のピッチ
は、２本の制御棒が同時に滑動するように同一でなけれ
ばならない。もし、ピッチが同一でなければ、エンドエ
フェクタ８は、エンドエフェクタが旋回する度に、開閉
してしまう。しかしながら、物理的空間を考慮して、直
径が異なる２つのねじを用いるのが好ましい。本実施の
形態において、駆動ねじ88は、内部制御チューブ72より
小さく、チューブ72に接続されている。さらに、滑動ね
じ90は、チューブ70とともに外部方向に滑動する。

このため、ボタンパッド（図６の「Strt」）上の「直
旋回」ボタンを押すと、ねじ88、90を回転させるモータ
（図示されていない）が作動し、それによって、制御チ
ューブ70、72が矢印で示される基部方向に引っ込められ
る。制御チューブ70、72が引っ込められることによっ
て、ラック32、34が引っ込められ、エンドエフェクタ部
品20、22（図2B参照）がまっすぐになる。

エンドエフェクタ８でつまんだり、またははさんだり
する動作は、図5Cに分かりやすく示されている。トリガ
２を引くと、ヨーク104、軸受96、滑動ねじ90および外
部制御チューブ70は、基部方向に滑動し、次いで、制御
棒30（図３参照）およびラック32（図2A参照）を引っ張
り、エンドエフェクタ部品22（図2A）を旋回させる。ト
リガ２は移動するが、内部制御チューブ72は、バレル６
の中で静止したまま保持されている。そのため、この動
作を続けると、エンドエフェクタ部品22がもう一方の刃
20に対して閉じられ、挟持動作またはつまみ動作が行わ
れる。

外科医は、常に、器具で細胞組織またはものをつかん
だまま保持する固定機構を必要とする。本実施の形態に
よれば、トリガ２は、爪車110および爪112によって、ど
の位置にも固定される。爪車110および爪112は、指を指
穴の上方に入れることによって、簡単に係合される。爪
車110は、ハンドル４の下側に固定され、爪車110にクリ
アランスができるように、溝がトリガ２に設けられてい
る。小爪112は、トリガ２に装着され、爪車110を係合す
るために上方に屈曲する。爪車110および爪112上の歯材
は、歯材を取り外すまでトリガ２を固定し続けるように
設計されている。トリガ２を取り外すには、トリガをも
う１回引き、爪112をカチッと音がするまで下げて、爪
車110を取り外し、トリガ２を取り外す。

エンドエフェクタ８の回転動作は、図5Eにより詳細に
示される。エンドエフェクタ８の回転は、フレキシブル
駆動装置80を介してピニオン軸82を回転させる分離モー
タ74（図5A参照）によって、行われる。ピニオン75は、
歯車84を駆動チューブ64に係合させる。図4Bで明らかな
ように、駆動チューブ64は、取り外しノブ10、チューブ
状バレル６、制御チューブ70、72に連結さることによっ
て、エンドエフェクタ８に連結されている。このため、
ボタンパッド12（図5A参照）上の「CCW」ボタンを押す
と、バレルチューブの組立て部品全体およびエンドエフ
ェクタ８が、矢印で示すように、反時計方向に回転され
る。２つのモータ74（図5A参照、この図では一方のモー
タが隠れている）は、ハンドル４内部で並置され、平行
に配置された別個の駆動装置80、102（一方は図5B、も
う一方は図5Eに示される）を内蔵する。外科医が回転式
モータを駆動させる利点がある。しかしながら、モータ
を駆動させる代わりに、チューブ状バレル６を直接回転
させるハンドル４の末端部にノブを内蔵することによっ
て、エンドエフェクタを手動で回転させてもよい。

図６は、器具の制御動作の方法の１つを示す。この場
合、制御スイッチ12は、ハンドル４に取り付けられてい
る。スイッチ12に貼られた小さなラベルは、四方向の制
御スイッチ12の各部を押すとなされる効果を示す。スイ
ッチ12は、片手の親指で簡単に制御され、以下の効果が
ある。（ｉ）スイッチ12の「strt」ラベルを押すと、エ
ンドエフェクタ８はまっすぐ前方に旋回する（図2B参
照）、（ii）「back」ラベルを押すと、エンドエフェク
タ８は後方に旋回する（図2C参照）、（iii）「CW」ラ
ベルを押すと、ノブ10、バレル６およびエンドエフェク
タ８が同時に時計方向に回転する、（iv）「CCW」ラベ
ルを押すと、ノブ10、バレル６およびエンドエフェクタ
８が同時に反時計方向に回転する。本実施の形態の動作
は、別個のものであり比例していないが、制御エレクト
ロニクス（図７参照）を多少変形させるだけで、比例し
た制御が可能になる。

図７は、本発明の外科手術器具を用いるためのマイク
ロプロセッサ制御装置およびそれに関連した回路の概略
図である。機能ブロックは、各々、別個の機能回路でも
よいし、そうでなくてもよい。オペレータからマイクロ
プロセッサ120への入力は、スイッチ、各種抵抗器、エ
ンコーダ、または他の装置（概して、符号12、124で示
されている）を介して、行われる。用いられる部品のタ
イプに応じて、マイクロプロセッサ120は、インタフェ
ース回路122を必要とする場合がある。同様に、ステー
タスインジケータランプ126は、外部駆動回路128も必要
とする場合もある。モータまたは他の作動器130、132
は、マイクロプロセッサ120から直接に駆動できない。
各作動器は、作動器に対する電力供給78を調節する駆動
回路134を必要とする。モータまたは作動器130、132か
らのフィードバックは、エンコーダまたは制限スイッチ
（図示されていない）によって供給され、フィードバッ
ク回路136によって制御され、調整される。例えば、サ
ーボモータの代わりにステップモータを用いるフィード
フォワードシステムに依存して、フィードバック制御を
避ける方が望ましい例がある。バッテリをオンオフ接続
して、装置から電気スイッチ118を介して、電力を低減
してもよい。

本発明は、内蔵ROMにプログラム言語が備わっているM
otorola社製68HC11と同等のマイクロプロセッサ機能を
有するシングルボードコンピュータでもよい。制御ソフ
トウェアは、EEPROMに内蔵されていてもよい。68HC11プ
ロセッサは、本発明の器具の電源を切っている間、整定
値等を記憶するために用いられるEEPROM部を内蔵してい
る。シングルボードコンピュータは、複数の駆動モータ
130を制御する動作制御IC（例えば、Hewlett−Packard
社製 HCLT−1000）を内蔵するサーボ駆動制御モジュー
ルに連動している。選択されたマイクロプロセッサその
ものが、分離動作制御ICのサーボ制御機能を実行するた
めにプログラムされていてもよい。また、インタフェー
ス122は、オペレータが用いるジョイスティックまたは
スイッチ12および比例スイッチ124からの出力を復号す
るために、備わっていてもよい。

ここで、図８〜図17を参照すると、本発明の器具のソ
フトウェアは、器具の電源が入っている間、繰り返し実
行するメインループ360（図8B参照）および往復運動、
切断、振動等のような特殊機能を制御するいくつかの二
次ループ（図９〜図17参照）から構成される。メインル
ープ390の主な目的の１つは、動作がさせたいかどうか
を決定するジョイスティックおよび他の制御スイッチに
尋ねることである。もしそうなら、適当なサブルーチン
が呼び出される。メインループ390は、器具の電源が入
っている間、20ms毎に実行され、図8Bおよび図17にそれ
ぞれ示されるように、システムオペレーティングパラメ
ータを継続的にチェックし、表示を更新するために用い
られる。メインループ390から出る方法は、器具の電源
を切るしかない。

モータの動作は、位置エラーモードで実行されるモー
タ制御チップによって、行われる。相対位置および絶対
位置は、常に、繰り返し可能な動作および絶対ゼロ基準
を確実にするために、維持されている。絶対位置は、初
期化ルーチン（図９参照）の間に、設定され、ここで、
モータは絶対ゼロ基準点を設定するため、極限値から極
限値まで駆動される。各モータの動作は、エンコーダの
目標位置を基準に計測され、その位置は、マイクロプロ
セッサ120によって算出される（図７参照）。モータ速
度は、ユーザが距離感度を制御するために用いるゲイン
係数を乗ずる。位置エラーが、初期化（図９参照）中に
モータの極限値によって決定されたエラー極限値を上回
る場合、メインループ390は、部品の欠陥を推定し、エ
ラーを知らせ、適当なランプを点灯する。往復運動、切
断、振動、自動ゼロ化およびバレルの取り外しのような
特殊機能は、個別のルーチンで扱われる（図12から16参
照）。スイッチを閉じたり、ジョイスティックを動かす
操作は、手順をまっすぐ進む。動作ルーチンは、それぞ
れ、分離して個別のものなので、各モータの動作の論理
回路は、それぞれ個別のものである。しかしながら、メ
インループ390は非常に迅速に実行されるので、動作制
御ICは目的位置および速度を受け取る。また、モータは
機械的慣性を有するので、その結果のモータの動作は、
同時に機能する。これによって、３つすべての軸で同時
に動作する。速度、力、ジョイスティック感度のような
オペレータによって変更可能な他の機能は、ソフトキー
または専用ボタンの適当な組み合わせによって、プログ
ラムされてもよい。情報は、インジケータライトまたは
LCDのような表示装置を介して、表示されてもよい。

本発明の器具の動作は、図8Aおよび図8Bに示されるマ
イクロプロセッサのメインプログラムのフロー図によっ
て、広く示される。ブロック400で、電力は器具に供給
される。プログラムは、EEPROMブロック402を介して進
み、デフォルト状態なら、ブロック404で再初期化され
る。バッテリのチェックと同様に、ハードウェアの初期
化および変数の開始は、次のブロック406で行われる。
この動作は、以下、図９で詳細に示される。全初期化ブ
ロック407から始まり、バッテリチェックブロック408、
バレル回転制御装置410、旋回制御装置412およびエンド
エフェクタ閉制御413に続く。実行状態フラグは、ブロ
ック414で再設定され、いかなるエラーもブロック416で
クリアされる。初期化は、ブロック418で終了し、ここ
で、プログラムは、ブロック419の電力表示に流れる。

図8Bを参照すると、エラー質問ブロック420の後、ブ
ロック421で、表示は更新される。これは、表示更新ブ
ロック422で始まる図17により詳細に示される。まず、
ブロック423で、エラーフラグを設定するかどうかを尋
ねられ、もし答えがYESなら、ブロック424で示されるよ
うに、エラーランプが点灯され、ブロック426で、カレ
ントパラメータがブランクになり、更新された表示が、
ブロック428で終了する。ブロック423でエラーが検出さ
れなければ、ブロック430で、電力インジケータが点灯
され、ブロック432で、バッテリ電圧が尋ねられる。電
圧が低い場合、ブロック434で、低電力インジケータが
点灯され、ブロック436で、フローは、（速度、力等の
オペレーションパラメータを含む）カレントパラメータ
を表示するため、進む。このとき、ブロック428で、更
新表示終了プログラムになる。

図8Bを参照すると、エラーが検出されない場合、器具
の使用は、それぞれ、ジョイスティックに関する質問ブ
ロック450および動作ブロック452のように、オペレータ
による特定の入力およびプログラムによる質問に進む。
図10を参照すると、エンドエフェクタを制御するプログ
ラムの流れは、ブロック454、456で、それぞれおおまか
に示されている一連の質問および比較として、以下、詳
細に示す。

同様に、トリガスイッチ124（図７参照）は、トリガ
質問ブロック460、462で、モニタされ（図8Bに示されて
いる）、その結果、エンドエフェクタ閉機能ブロック46
4、465、466に進む。図11は、ブロック467、468のそれ
ぞれの分解図におけるエンドエフェクタ開閉順序を示
す。

図8Bは、プログラムが特殊機能に関する質問を含むこ
とを示す。ブロック470で、特殊機能が要求され、それ
を作動させるた場合、ブロック472に進む。これは、以
下、図12において、より詳細に示される。ブロック473
は、特殊機能のフローから始まり、往復切断ブロック47
4、振動ブロック476、自動ゼロ化ブロック478、または
取り外し機能ブロック480を含む特定の機能の各々に関
する質問に進む。往復運動についての質問に関しては、
答えがYESなら、フローは、往復切断ブロック482に進
み、これは、図13により詳細に示されている。

図13を参照すると、往復切断のフローは、ブロック48
3で始まり、まず、ブロック484でこの機能が要求されて
いるかどうかを質問する。答えがNOの場合、フローは、
往復運動終了ブロック486に進む。答えがYESの場合、モ
ータは、ブロック488で、前方に駆動される。その後、
フローは、ブロック490に進み、エンドエフェクタを安
全に閉じるかどうかを質問する。答えがNOなら、プログ
ラムは始めに戻り、答えがYESなら、ブロック510で、要
求ボタンが押されているかどうかを質問する。答えがNO
の場合、フローは、往復運動終了ブロック486に進む。
答えがYESなら、ブロック512で、モータが作動し、ブロ
ック514で、エンドエフェクタに関する質問がなされ
る。答えがYESなら、プログラムは、始めに戻り、答え
がNOなら、ブロック516で、エンドエフェクタを全開す
るかどうかを質問する。答えがNOの場合、プログラム
は、全開状態になるまで、開始地点に戻る。

図12を参照すると、ブロック476の振動に関する質問
は、振動機能ブロック520に進み、これは、図14により
詳細に示される。振動要求ブロック521が作動すると、
フローは、ピンチモータ前方駆動ブロック522か、ピン
チモータ後方駆動ブロック524のどちらか一方に進む。
その後、プログラムは、ブロック526で、動作要求ボタ
ンが押されているかどうかを質問する。答えがYESな
ら、フローは、始めに戻り、答えがNOなら、ブロック52
8で、振動のフローは終了する。

図12を参照すると、特殊機能は、ブロック478で、自
動ゼロ化について質問する。答えがYESなら、フロー
は、自動ゼロ化機能ブロック530に進み、以下、図15に
より詳細に示される。ブロック531のフローが作動する
と、プログラム、ゼロの値になるまで、ピボットモータ
を前後に駆動させる。同様に、ブロック534、536で、ピ
ンチモータおよび回転モータも、それぞれ、ゼロの値に
なるまで、駆動され、自動ゼロ化は、ブロック538で、
終了する。

図12を参照すると、取り外しに関する質問ブロック48
0で、特殊機能に関する別の質問がなされる。答えがYES
なら、フローは、ブロック540に進み、図16で示される
ように、バレルが取り外される。この機能のフローは、
バレル541から始まる。次に、ブロック542で、ピンチモ
ータは、取り外しの値に等しくなるように、作動され
る。このとき、プログラムは、ブロック544で、取り外
しボタンが押されているかどうかを質問する。答えがYE
Sなら、プログラムは、駆動ブロック542に戻る。答えが
NOなら、ピンチモータは、ブロック546で、ゼロの値に
なるまで、前方に駆動される。プログラムは、全初期化
ブロック548に進み、ここで、ハードウェアは、再初期
化され、変数が起動され、ブロック550で、自動ゼロ化
プログラムが終了する。メインプログラムのフロー（図
8B参照）は、ブロック560で、周期的チェックシステム
機能も含む。

図18および図19は、本発明の代替の実施の形態を示
し、ここで、エンドエフェクタ８、特に、エンドエフェ
クタ８のジョーまたはエンドエフェクタ部品20、22は、
形状が異なる。図18は、解剖器具のエンドエフェクタを
示し、図19は、外傷治療用の鉗子を示す。これらは、エ
ンドエフェクタに装着されている各種エンドエフェクタ
部品を示す。エンドエフェクタ部品の動作の特徴は、図
2Aに示されたエンドエフェクタのそれとほぼ同様であ
る。

図20A〜20Cは、制御ケーブル設計を用いるエンドエフ
ェクタ機構の別の実施の形態を示す。２つのカッタが付
いたエンドエフェクタ部品138、139は、ピボットピン14
1によって、フォーク140に旋回自在に取り付けられてい
る。延長部材、超弾性金属チューブ（例えば、圧伸ニッ
ケルチタン）またはシーブ142は、ピボット146を介し
て、エンドエフェクタ部品138の基端部に装着されてい
る。上記シーズ142は、圧伸チューブであるが、巻取り
ワイヤまたは同等の機能を有する適当な部材を用いて
も、同様に機能する。シーズ142は、引張部材および圧
縮部材として、機能する。溝がクレビスフォーク140内
部に設けられ、シーズ142を閉じこめ、ガイドする。溝
の半径は、チューブを刃138に対してほぼ垂直に曲がる
ように、構成されている。シーズ142の内部には、別の
伸長部材が設けられ、それは、直径が小さく、シーズ14
2内の長手方向に滑動自在のワイヤ心線144がである。ワ
イヤ144は、ピボット143を介して、エンドエフェクタ部
品139に装着され、引張部材および圧縮部材として機能
し、ワイヤ144の伸長または収縮によって、図20Aおよび
20Bに示すように、エンドエフェクタ部品138、139が開
閉される。開閉中に、エンドエフェクタ部品138、139を
同時に旋回させるには、シーズ142およびワイヤ144をと
もに末端方向、すなわち、エンドエフェクタ８の方向
に、押せばよい。シーズ142およびワイヤ144を押すこと
によって、シーズおよびワイヤは、図20Aおよび20Cに示
すように、エンドフェクタ８に対して横方向に、延長し
たり、または「曲がりくねる」。いったん、ある角度に
位置付けられると、図20Cに示すように、バレル６に対
して90゜の角度を上回るまで、エンドエフェクタ部品13
8、139の開閉は、ワイヤ144をシーズ142に対して押した
り、引いたりすることによって、行われる。外部シーズ
142を引くと、図20Bに示すように、エンドエフェクタ部
品138、139は、器具のバレル６に対して、まっすぐな状
態に戻る。

さらに、図20Aを参照すると、シーズ142およびワイヤ
144をエンドエフェクタ部品138、139に装着する部分
は、図示されるように、一ヶ所であるか、あるいは、エ
ンドエフェクタ部品の基端部の溝内部で滑動自在なケー
ブルの接続点を備える延長溝の形状を有する（図示され
ていない）。溝およびエンドエフェクタ部品は、ワイヤ
心線144を直接かつ正確に導くために、まっすぐでも、
湾曲していてもよい。それによって、シーズ142内の心
線144の湾曲および摩擦を最小にする。

さらに、溝は、エンドエフェクタ部品を開いたり、引
っ込めたりする際、心線144のてこ作用または機械的作
用を高めるため、ある角度に傾斜していても、ある方向
に向いていてもよい。

さらに、本発明を容易にするため、図20Aから図20Cに
示されるように、制御ケーブル心線144をエンドエフェ
クタ部品139に固定したり、シーズ142をエンドエフェク
タ部品138に固定してもよい。ピボットを除去すれば、
部品の複雑さおよび部品の数を低減できる。ワイヤ心線
144は、圧伸金属線、ストランドワイヤ、またはニッケ
ルチタンのような超弾性合金で形成されてもよい。適当
な複合金属も同様に用いられる。同様に、図20A〜20Cに
示されるフレキシブルシーズ142は、高分子材料または
超弾性金属合金から形成されてもよい。

図21は、エンドエフェクタ８を作動させる制御ケーブ
ルの代替の実施の形態を示す。フレキシブルつる巻きワ
イヤ148は、図20A〜20Cに示されるニッケルチタン製金
属チューブの代わりに、用いられる。さらに改良された
本発明では、所定の半径を有し湾曲する溝を用い、その
溝の底部で制御ケーブルシーズ142が長手方向に滑動す
る。図22には、制御棒28、30に対するワイヤ心線144お
よびシーズ142の相互接続が示される。ワイヤ心線144の
基端部は、接点156で、制御棒28に装着されている。同
様に、シーズ142の基端部は、接点154で制御棒30に接続
されている。

図23は、エンドエフェクタのさらに別の実施の形態を
示す。上記のとおり、２つのエンドエフェクタ部品18
0、182は、エンドエフェクタ部品を旋回自在に取り付け
ている横ピン198によって、クレビスフォーク196に装着
されている。エンドエフェクタ部品は、各々、基端部方
向に「端部」を突起させ、その「端部」は、エンドエフ
ェクタ部品を旋回させるレバーとして動作する。エンド
エフェクタ部品180、182の基端部は、各々、延長溝18
4、186を有し、その溝は、それぞれ、２本の延長制御棒
190、194（制御棒190は、図24Bに示される）の末端部に
装着されたクレビスピン192、188の１つに係合する。２
本の制御棒の配置は、互いに左右逆の鏡像である。図23
を参照すると、制御棒194を基部方向に移動させると、
ピン192が溝184の下方に滑動し、エンドエフェクタ部品
180は反時計方向に回転される。一対のエンドエフェク
タ部品を後方に旋回させるには、制御棒190（図24B参
照）、194を末端方向に押せばよい。ものを「挟持す
る」ためは、制御棒190を引きながら、制御棒194を引
く。両方の制御棒を末端方向の端に押せば、ピン188、1
92は、溝上方に進み、ピボットピンの方向に向かい、そ
れから、溝下方に進み、ピンから離れる。これによっ
て、エンドエフェクタは、まっすぐな状態から120゜以
上後方に旋回する。

閉じられてまっすぐな位置のエンドエフェクタは、図
24Aに示される。図24Bは、器具の末端部から見たバレル
の端面図で、わずかに開きバレルに対して20゜旋回され
たエンドエフェクタ部品180、182を示す。本発明の重要
な特徴は、制御棒190および194がチューブ状バレル６お
よびフォーク196に連動することにより、長手方向に滑
動できる一方、ピン192、188（図23に示される）によっ
て付与される偏向負荷のために起こるねじれに抵抗す
る。本発明の利点は、制御棒190、194がチューブの断面
の大部分を形成するので、制御棒190、194が軸方向の負
荷に対する曲げおよび剛性ともに強いことである。その
結果、機械的連結は、湾曲またはクッション性に対して
非常に強靱で耐性がある。制御棒190、194およびエンド
エフェクタ部品180、182の動作は、斜め位置に対して、
極めて非線形であるが、この非線形は、ハンドルで連結
を修正することによって、容易に克服できる。

図25は、本発明の簡易かつ全手動操作型のハンドルを
示す。このハンドルは、バレル６およびバレル６に装着
された制御部材70、72に沿って、図３に示されるエフェ
クタ組立て部品９に着脱自在に装着されている。図を簡
単にするため、図4A〜図4Cに示される取り外し機構は、
省略し、図示されていない。本発明の本実施の形態は、
制御棒70、72の同期動作に依存する代わりに、バレルチ
ューブおよびクレビスフォークを移動させることによっ
て、制御棒70、72を固定保持し、エンドエフェクタ部品
を旋回させるので、簡単である。

図25を参照すると、ハンドル200は、親指がレバー202
を旋回させるように、指によって、保持される。閉レバ
ー202は、クレビスピン216を末端方向に引く。外部制御
棒70は、ハンドルに回転自在に取り付けられ、軸方向に
滑動できるように、カラー214によって、保持されてい
る。内部制御棒72は、閉レバー202が制御棒70に対し
て、後方にチューブ72を引っ張るように、クレビスピン
216に回転自在に装着され、それによって、図２に示さ
れるエンドエフェクタ８を閉じる。エンドエフェクタ８
を開くには、閉動作の逆を行えばよい。すなわち、制御
チューブ72を引く代わりに押せばよい。回転ノブ206に
よって、旋回が行われ、それによって、ねじ208のねじ
込み部分を末端方向にねじ込める。ねじ208は、バレル
チューブ６に装着されている。バレルチューブ６を末端
方向に動かすと、クレビスフォーク26（図2Aに示され
る）が、固定された２本の制御棒70、72の方向に進み、
その結果、エンドエフェクタが旋回される。ねじ208の
回転は、ピン210によって防がれる。エンドエフェクタ
８の回転は、回転ノブ204を回転することによって、行
われる。ピン210は、ノブ204、制御棒70、72およびねじ
208を横に貫通している。制御棒72およびねじ208を介す
る溝212は、これらの構成部品をハンドル200およびノブ
204に対して、滑動させる。制御棒70は、ノブ204ととも
に回転するが、軸方向には移動しないように、ピン210
が貫通する穴を１つ有する。このため、回転ノブ204が
回転すると、（バレルチューブ６、制御棒70、72、ねじ
208、回転ノブ206、ピン210から構成される）すべての
組立て部品は、いっしょに回転する。ハンドル200と回
転ノブ204との間に設けられた摩擦装置（図示されてい
ない）によって、ユーザが、不注意で回転ノブ204およ
びエンドエフェクタ８を回転させることなく、回転ノブ
206を回転させることができる。

図26A〜図26Dを参照すると、本発明の別の代替の実施
の形態が示される。本実施の形態において、ハンドル20
0は、全手動操作式である。ハンドル200は、外科医の手
で保持され、親指でトリガレバー202を開閉する一方、
人差し指が自由になり、人差し指で自由に回転ローラ22
2およびノブ204を操作できる。トリガレバー202の開閉
に対応して、エンドエフェクタが開閉される。回転ロー
ラ222は、人差し指で前後に回転でき、バレルチューブ
６を移動させることによって、エンドエフェクタを旋回
させる。人差し指でノブ204を回転させると、エンドエ
フェクタが回転される。（このハンドルは、チューブ状
バレルの末端部から取り外せる図３のエンドエフェクタ
組立て部品８を用いてもよい。取り外し機構は、図示さ
れていない。） 図26Aを参照すると、ハンドル200は、回転ノブ204に
よって、エンドエフェクタに動作可能に装着されてい
る。回転ノブ204は、バレルチューブ６、内部制御チュ
ーブ72および外部制御チューブ70を横に貫通するピン21
0によって、適所に保持され、ノブ204の回転によって、
チューブのすべての組立て部品が回転する。エンドエフ
ェクタは、チューブの組立て部品に接続されているの
で、チューブ組立て部品が回転すると、エンドエフェク
タが回転する。ノブ204は、人差し指によって容易に回
転できるように、配置されている。外部制御チューブ70
に装着され、ハンドル200によって保持されているが、
ハンドル200に対して回転自在な制御カラー214によっ
て、チューブ組立て部品の軸位置は維持される。

図26Bは、ハンドル200の方向にトリガレバー202を閉
じ、それによって、エンドエフェクタのジョーを閉じる
場合の効果を示す。閉レバー202を矢印方向に動かし、
クレビスピン216を末端方向に引き、外部制御チューブ7
0およびバレルチューブ６に対して、末端方向に内部制
御チューブ72を引くことによって、エンドエフェクタ８
の刃の一方は、もう一方の刃に対して閉じる（図2Bに示
される）。トリガレバー202をハンドル200に対して開く
と、制御チューブ72は、制御チューブ70およびバレル６
に対して基部方向に押され、それによって、エンドエフ
ェクタ８の一方の刃は、もう一方の刃に対して開く。

図26Cは、（図26Aに示される）回転ローラ222を回転
させたときの効果を示すハンドルの断面を上から見た図
である。図26A〜図26Cを参照すると、回転ローラ222
は、ピニオン220上に同心状に配置されている。回転さ
せると、ピニオン220は、歯車218に係合する。歯車218
は、ピニオン219上に同心状に配置され、バレルチュー
ブ６上の円筒ラック224に係合する。本構成において、
回転ローラ222を（上から見て）時計方向に回転させる
と、ピニオン220が回転され、それによって、歯車218お
よびそれに装着されたピニオン219は、反時計方向に回
転する。ピニオン219が円筒ラック224に係合するので、
ピニオン219が反時計方向に回転すると、円筒ラック224
が基部方向に移動し、それによって、バレルチューブ６
が基部方向に移動する。図2Aを参照すると、（トリガレ
バーは静止保持されたままで）バレルチューブ６（およ
びクレビスフォーク26）が、固定された２本の制御棒7
0、72に対して基部方向に移動し、それによって、エン
ドエフェクタ部品20、22が同時に旋回することが分か
る。

図26Aを参照すると、エンドエフェクタの回転機能お
よび旋回機能は、相互に独立していることが分かる。す
なわち、エンドエフェクタを旋回させなくても、エンド
エフェクタは、ノブ204を介して、バレル６の軸に対し
て回転することができる。同様に、エンドエフェクタを
回転させなくても、エンドエフェクタは、回転ローラ22
2を介して、バレル６に垂直な軸の回りで旋回できる。
バレル６の回転を、バレル６の軸方向への移動およびそ
れに応じるエンドエフェクタの旋回と独立させるために
は、円筒ラック224を用いる。すなわち、ラック224は、
バレル６の末端部の周囲に完全な円筒状に形成されてい
るので、バレル６が回転すると、バレル６が、自身の回
転に応じて、長手方向に移動することなく、ピニオン21
9とラック224とを連続的に係合させる。さらに、この連
続的な係合によって、バレル６の回転に関係なく、回転
ローラ222の動作を介して、バレル６を移動させること
ができる。さらに、バレルチューブ６および内部制御チ
ューブ72の溝212を用いれば、ノブ204の軸位置に影響を
与えずに、エンドエフェクタを旋回させたり、閉じたり
できる。

図26Dは、トリガを用いてエンドエフェクタを旋回さ
せる、図26Aの器具の代替の実施の形態を示す。上記の
とおり、ノブ204は、直接に操作され、エンドエフェク
タを回転させる。本実施の形態において、補助トリガ22
6は、滑動または旋回し、それによって、エンドエフェ
クタを旋回させる。トリガ226は、（図示されているよ
うに）器具の軸の垂直軸に対して旋回してもよいし、あ
るいは、バレルの軸に平行な軸または別の角度に対し
て、旋回してもよい。本実施例の形態によれば、器具の
軸に直交しない軸を備え、トリガの動作は、従来のトリ
ガの「旋回」動作というよりむしろ「揺れ」の動作に近
い。この動作は、上記の他の実施の形態と同様に、指先
で行われる。

以下、図27〜図30を参照すると、手術器具全体のさら
に別の実施の形態が示される。この代替器具の設計は、
エンドエフェクタ８、バレル６、ハンドル４を具備し、
それぞれについては、以下、詳細に説明する。

図27A〜図27Cは、代替器具の設計によるはさみ状エン
ドエフェクタ８の拡大図である。図27Aにおいて、はさ
み状エンドエフェクタ８は、開かれ、バレル６に対して
45゜回転している。はさみのように動くエンドエフェク
タ８は、２つのエンドエフェクタ部品（刃）316、318を
備え、エンドエフェクタ部品は、各々、ピン320によっ
て、バレル６に旋回自在に装着されている。エンドエフ
ェクタ部品316、318は、一対で、ピン320に対して360゜
回転する。エンドエフェクタ部品316、318は、完全に閉
じた位置（図27C参照）から全開位置（図27A参照）の範
囲で、他のエンドエフェクタの部品に対して、45゜まで
回転できる。図27Bに示されるエンドエフェクタ部品31
6、318は互いに平行で、それぞれ、隣接する平面を有
し、先端８が閉じられると、挟持する刃ができる。図27
Bは、はさみ状エンドエフェクタ８の断面図であり、こ
の図において、エンドエフェクタ部品316、318は閉じら
れ、バレルチューブ６の長手方向の軸に対して、一直線
になっている。エンドエフェクタ部品316、318は、圧縮
ばね322（または、ねじればね（図示されていない））
によって、開く位置に傾いている。ほぼ同じ制御コード
324、330（制御コード324のみ、分かりやすく図示され
ている）は、エンドエフェクタ部品316、318を閉じた
り、チューブ状バレル６に対してエンドエフェクタ部品
316、318を旋回させるために、備わっている。制御コー
ド324は、バレル６の長手方向の軸に沿って、ピン320を
中心に独立して回転する滑車326を越え、延長してい
る。さらに、制御コード324は、エンドエフェクタ部品3
16、318の端または基端部328の後方に沿って、延長す
る。研磨された半径は、コード324を受容するため、エ
ンドエフェクタ部品316、318の基端部328で切削加工さ
れている。コード324は、反対側のエンドエフェクタ部
品318に対して距離をとり、エンドエフェクタ部品316の
後方で同様の半径に巻きつき、装着される。第２のコー
ド330（図28A〜28Dに示される）も同様に、エンドエフ
ェクタに配置されているが、コード324と反対方向に設
けられている。このため、コード330は、バレル６の長
手方向の軸に沿って、ピン320を中心に独立して回転す
る第２の滑車（図示されていないが、滑車326と同様で
ある）を越えて延長し、エンドエフェクタ部品318の基
端部の後方に沿って、延長している。コード330は、エ
ンドエフェクタ部品318の基端部で切削加工され研磨さ
れた半径によって、受容される。コード330は、エンド
エフェクタ部品316と距離をとって、半径に巻きつき、
適所で終端し、固定される。

図28A〜図28Dは、動作するエンドエフェクタのはさみ
状先端８で用いられる三次元の動きを示す。コード32
4、330は、各々、バレル６の軸（線Ａ）に平行に延長
し、２つのナット332、334のうち１つに装着されてい
る。ナット332、334は、キーまたはスプラインのような
適当な手段によって締結され、ナット332、334がバレル
チューブ６の中で回転するのを防ぐ一方、ナット332、3
34の軸は、バレル６の軸におおよそ沿って、動作してい
る。コード324、330は、それぞれ、ナット332、334に取
り付けられている。このため、コード330は、ナット334
に直接接続され、コード324は、ナット334の穴を貫通
し、ナット332に接続されている。軸336は、バレルチュ
ーブ６に対して略同軸方向に延長し、端部がねじ切りさ
れている。軸336は、エンドエフェクタ８が端から端ま
で回転したときのコード324、330の所望の全移動距離を
上回る長さ338に沿って、標準的なねじ山（右方向に）
にねじ切りされている。軸336の等しい長さ338および34
0は、反対方向にねじ切りされている。軸336を一方の方
向に回転させると、ナット332、334は互いに近づき、軸
336を反対方向に回転させると、ナット332、334は離れ
る。

図28Bは、軸336を基部方向に引くことによって、ナッ
ト332、334を引き、それによって、同時に、コード32
4、334も引くことを示す。エンドエフェクタ部品316、3
18は閉じられているが、バレルチューブ６は回転されて
いない。これは、ユーザがエンドエフェクタ８を動かし
ながら、バレルチューブ６の軸に対して一定の角度で、
動いているエンドエフェクタの先端８を維持できるの
で、本発明の重要な特徴である。エンドエフェクタ部品
316、318が両方閉じられ、まっすぐな状態の場合、図28
Bに示すように、装置全体の断面形状は、比較的小さな
外科用腹腔鏡の口を貫通したり、狭い場所に接近するた
めに要求される断面形状の範囲内である。

図28Cは、バレルチューブ６内部の軸336を回転させた
結果得られる、エンドエフェクタ８の旋回動作（矢印Ｃ
参照）を示す。軸336をバレルチューブ６に対して回転
させると、ナット332、334がともに回転し、コード330
を引きながら、コード330を引いたのと全く同じ量だ
け、コード324をゆるめる。この結果、バレルチューブ
６の軸と同一平面上で、エンドエフェクタ８が旋回され
る。エンドエフェクタ８の旋回は、エンドエフェクタ部
品316、318が閉じられている角度とは無関係である。す
なわち、エンドエフェクタ部品316、318の旋回は、軸33
6が基部方向にどの程度引っ込んでいるかとは無関係で
ある。これは、外科医がエンドエフェクタ部品316、318
は別々に閉じたり、旋回させることができ、それによっ
て、外科医が選択的に細胞組織を分離したり、切断でき
るので、有効である。

図28Dは、軸336およびバレル６の両方を同時に回転さ
せたときに起こるエンドエフェクタ８の回転動作（矢印
Ｄ参照）を示す。軸336およびバレル６の両方を同じに
方向に、同じ速度で回転させると、ナット332、334は、
バレル６に近づかず、エンドエフェクタ８は回転しな
い。最終的には、バレル６およびエンドエフェクタ８が
同時に回転する（矢印Ｄ参照）。また、エンドエフェク
タ部品316、318の閉動作は、バレル６およびエンドエフ
ェクタ８の回転角度とは無関係であることが分かる。さ
らに、この機構は、システムが方向決めを優先しないと
ともに、コード324、330がからまったり交差したりしな
いという点で、有利である。この利点は、（着脱自在の
バレル６および選択されたエンドエフェクタ８を含む）
交換可能なエンドエフェクタにとって、重要なことであ
る。それは、再装着（すなわち、選択されたエフェクタ
組立て部品９をバレルに差し込んだり、またはバレル６
をハンドル４に差し込むこと）する場合、係合構造の方
向決めをしたり、位置決めをする必要は特にない。

図29Aを参照すると、図27〜図28に示される代替の設
計を用いるためのハンドル４の内部構成の詳細が示され
ている。フィンガトリガ２を手動で引くことによって、
エンドエフェクタは閉じられる。バレルチューブ６は、
エンドエフェクタ組立て部品と一体の部品で、ハンドル
４の中の受容穴に挿入され、動きを制限される。バレル
チューブ６の基端部は分岐しているか、またはスプライ
ンのような適当な接続機能に取り付けられ、それによっ
て、正方向にねじれて駆動チューブ64と係合する。駆動
チューブ64は、バレルチューブ６がその長手方向軸に対
する正回転駆動に備える。軸336の基端部342を応用して
（すなわち、矩形化したり、スプラインを刻んだりし
て）、歯車344に係合させる。しかし、基端部342は、チ
ューブ64を介して滑動し、それによって、軸336は、駆
動チューブ64およびバレル６とは独立して、正回転駆動
する。軸336は、バレル６に対して末端方向に傾斜して
いる。軸336は、カラー345を介して延長し、カラー345
に正接続している。それによって、カラー345を基部方
向に引くと、軸336も基部方向に移動する。カラー345
は、ばね346によって末端方向に傾き、フォーク組立て
部品（図示されていない）によって、トリガ２に接続さ
れている。このフォーク組立て部品は、軸336およびス
プライン342を自由に回転させる一方、軸336を引っ張る
ことができる。トリガ２を引くと、エンドエフェクタ部
品316、318（図27A参照）が閉じられ、この閉じた量
は、トリガ２の移動量に正比例する。

図29Bは、エンドエフェクタの回転を示す図5Eと同様
である。歯車84は、分離軸82上でピニオン75とかみ合
い、そのフレキシブル駆動装置80および歯車モータ74を
介して、駆動される。このように、歯車モータ74は、エ
ンドエフェクタのチューブ状バレル６を直接回転させ
る。

図29Aを参照すると、旋回動作が示されている。歯車3
44は、軸352上のピニオン353とかみ合い、歯車箱および
モータ100を介して、駆動される。２つの別個のモータ
および歯車組立て部品によって、エンドエフェクタ８を
別々の軸で動作させることができる。２つのモータおよ
び歯車組立て部品は、ハンドルの中に並設されている。
モータ74、100（図29B参照）は、ユーザの親指が楽に届
くようにハンドル４に取り付けられた多位置ジョイステ
ィック型制御スイッチまたは押しボタン式制御スイッチ
12によって、制御される。モータ74、100の電力は、一
体型、充電式、または着脱可能（図29Aに示される）バ
ッテリ78によって、供給される。エンドエフェクタの位
置は、マイクロプロセッサに基づく（図29Aにも示され
る）制御エレクトロニクス76によって制御され、制御エ
レクトロニクス76の機能および動作は、図７〜図17に基
づいて、上記されているとおりである。図30A〜図30Bを
参照すると、バレル６をハンドル４にに取り付けたり取
り外したりする機構は、代替器具の設計のために、示さ
れている。特に、図30Aにおいて、軸336は、ハンドル４
に滑動自在に取り付けられている。カラー362は、動作
自在かつ滑動自在な、ばね366と、カラーの穴に保持さ
れた一組の戻り止めボール364と、トリガピン（図示さ
れていない）とを備える。軸336およびバレル６は、軸3
36（軸336の詳細を示し、軸336のスプライン部または矩
形部を含む図30B参照）の基端部に隣接する戻り止めリ
ング356に取り外し可能にはめ込まれているボール364に
よって、ハンドル４の中で保持されている。それによっ
て、軸336が、軸方向にカラー362に固定される一方、軸
336が回転される。図30Aを参照すると、トリガ２を基部
方向に移動させると、カラー362および軸336が引っ込
み、それによって、エンドエフェクタの先端８が開閉さ
れる。

さらに、図30Aを参照すると、ボタン314を基部方向に
滑動させると、ボタン314に取り付けられた回し金が滑
動され、一組の戻り止め341が、ボール364が半径方向の
外側に移動する位置に滑動し、戻り止めリング356が固
定カラー362から外れると、バレル６および軸336は、ハ
ンドル４から取り外される。このように、（バレル６お
よび選択されたエンドエフェクタを含む）多数の先端組
立て部品は、１つのハンドル４とともに用いられてもよ
く、これらの部品は、安全かつ動作可能に、ハンドル４
に固定されている。

図31A〜図31Cおよび図32A、図32Bは、図27A〜図27Cに
示されるはさみ状エンドエフェクタの先端８の代替の実
施の形態を示す。図31Aは、図27Aに示されるエンドエフ
ェクタと同様のエンドエフェクタを示す。ここで、２つ
のエンドエフェクタ部品380、382は、図27Aと同様の方
法で、一対のコードによって、動作されたりまたは閉じ
られたりする。２つの設計の大きな違いは、図31Aに示
すように、ばね322に依存してエンドエフェクタ部品38
0、382を離す、すなわち、開く代わりに、もう一対のコ
ード384、386（コード384しか図示されていない）を用
いて、エンドエフェクタ部品380、382を開き、エンドエ
フェクタ部品380、382は、レバー381、383を有する点で
ある。コード384は、バレルチューブ６の下方の軸方向
に延長して滑車326に巻きつき、さらに、エンドエフェ
クタ部品382のレバーの後方に沿って延長し、エンドエ
フェクタ部品380のレバーに接続される。コード384を引
くと、レバーもいっしょに引かれ、エンドエフェクタ部
品380、382が開かれる。コード384、386（コード386は
図示されていない）によって、エンドエフェクタ部品38
0、382が正方向に開かれ、それによって、ばねだけを用
いた場合より大きな力で開くことができるので、有利で
ある。

図32A〜図32Cは、図27A〜図27Cに示されるはさみ状設
計と同様の利点を提供するはさみ状先端の代替の実施の
形態を示す（ただし、ほんの数箇所にすぎない）。図32
Aは、互いに挟むように研磨された２つのエンドエフェ
クタ部品388、390を示す。エンドエフェクタ部品388、3
90は、エンドエフェクタ部品388、390を接続する一体ば
ね392によって、開いた位置に傾いている。エンドエフ
ェクタ部品388、390は、各々、ピン394が貫通する湾曲
した溝393を有する。エンドエフェクタ部品またはジョ
ー388、390は、滑車396および基部方向に突起してばね3
92の湾曲部に入る「末端部」397によって、配置され
る。滑車396はおよび「末端部」397はともに、チューブ
状バレル６の端部に固定されたピン394に対して回転す
る。この回転によって、エンドエフェクタ組立て部品
が、ピン394に対して旋回する。コード398は、一対のエ
ンドエフェクタ部品388、390の一方の側にある滑車396
に巻きつき、他方側のエンドエフェクタ部品388に装着
する。同様に、もう１本のコード399は、反対方向に伸
び、他の滑車（図32Bの滑車396）に巻きつき、反対側の
エンドエフェクタ部品390に装着する。図27で示すよう
に、一方のコードを引きながら、他方のコードをゆるめ
ると、エンドエフェクタ部品388、390は、引っ張った方
向に回転する。図32Cは、90゜回転されたエンドエフェ
クタ部品388、390を示す（コード399は離れたコード
で、隠されていて、ここでは、エンドエフェクタ部品38
8に装着されている）。コード398、399の両方を同時に
引くと、エンドエフェクタ部品388、390は閉じられ、切
断したり、挟んだりする動作が行われる。この設計の利
点は、エンドエフェクタ部品388、390を開かせるばね39
2が、エンドエフェクタ部品388、390と一体の部品であ
り、このため、エンドエフェクタの本実施の形態におい
て、（コード398、399を除いて）動作する部品が２つし
かないことである。

本発明のハンドルおよび本発明による動作機構の実施
の形態の別の変形は、振動のような自動的に作動された
機能を供給するのと同様に、エンドエフェクタの先端８
を自動的に開閉する第３のサーボモータを備える。本実
施の形態によれば、エンドエフェクタ８（図2A〜図2C参
照）の２つのラック32、34は、それぞれ、（図28A〜図2
8Cに示される）２つのナット332、334で取り付けられ
る。追加されたサーボモータが、ねじ切りされた軸336
を回転させると、エンドエフェクタ部品は開閉される。
旋回するための既存のモータが、軸336全体を滑動さ
せ、両方のラックをともに移動させると、エンドエフェ
クタが旋回される。モータは、各々、上記のマイクロプ
ロセッサ120によって、制御される。

図30Aを参照すると、第３のモータ、歯車箱および歯
車機構は、略円筒状の外面がねじ切りされて補助ねじ歯
車（図示されていない）とかみ合うカラー362と係合す
る。歯車は、追加されたモータの部品および歯車箱駆動
装置の部品に動作可能に接続されたピニオンによって、
駆動される。歯車を一方向に駆動させると、カラー362
および軸336が引っ込み、エンドエフェクタの先端８が
閉じられる。歯車を反対方向に駆動させると、カラー36
2が末端方向に移動し、軸336を押し、エンドエフェクタ
部品が開く。

可変位置スイッチは、モータの連続制御に備える。ト
リガ２は、図29Aとほぼ同じであるが、本実施の形態に
よれば、トリガ２は、末端方向に傾斜した比例スイッチ
である。ある位置、すなわち、全解除位置または全開位
置は、マイクロプロセッサに送信された制御信号に応じ
て、エンドエフェクタの先端８が全開し、全開したまま
保持されるまで、モータを動かす。別の位置、すなわ
ち、完全に閉じた位置、トリガの基部位置は、信号をマ
イクロプロセッサに供給し、エンドエフェクタ８が閉じ
られ、閉じられたまま保持されるように、モータ動作さ
せる。中間位置は、トリガの位置をマッピングし、エン
ドエフェクタの位置に合わせる。さらに、トリガが垂直
移動できるようにして、「ロックアウト」特性を供給
し、エンドエフェクタ８がどの位置にも移動できないよ
うにしてもよい。

本発明の器具の動作の選択およびパラメータは、上記
の電気モータおよび制御装置を組み込むことによって、
増加する。追加されたモータおよびそのモータによって
付与された、エンドエフェクタの先端の振動または発振
のような追加機能の制御は、マイクロプロセッサ120を
用いることによって、簡単に行われる。これは、特に、
エンドエフェクタの電気制御された往復運動、エンドエ
フェクタの先端の振動、その他の複雑な動作、または調
整された作動を含む動作が要求される場合に当てはま
る。さらに、一方向以上または一次元以上の力フィード
バック制御は、所望の属性でもよい。例えば、ユーザが
制御ボタンまたはトリガを強く押すほど、エンドエフェ
クタの先端は強い力で開閉される。同様に、ユーザがス
イッチを強く押すほど、エンドエフェクタは迅速に開閉
される。マイクロプロセッサの柔軟性および専用制御機
能により、マイクロプロセッサは、このような適用のた
めのサーボモータの制御を行うことに、特に、適してい
る。ここに開示された実施の形態のいずれかにおいて、
マイクロプロセッサ120は、速度、モータの温度および
バッテリの充電状態をモニタして調整するのと同様に、
駆動モータを介して、電圧および電流をモニタするため
に、用いられてもよい。

本発明の器具は、内視鏡、特に、腹腔鏡に用いるため
に設計されている。しかしながら、本発明の適用は、他
に多数ある。例えば、本発明の交換可能な刃および連動
装置は、針、ホルダ、ステープラ、レーザ、粉瘤摘出器
具、または内視鏡のような手術器具に内蔵されていても
よい。電気焼灼の特徴は、本発明の好適な実施の形態に
追加されている。さらに、チップカメラは、特に、stin
tsおよびstintグラフトの組み合わせを配置するため
に、エンドエフェクタの刃先に追加できる。

本発明の特定の実施の形態が説明され、開示されてい
るが、形状および細部についての種々の変更が、本発明
の精神および範囲から逸脱することなく、行われること
は、当業者に理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティゲルボート，ジョン エム. アメリカ合衆国 94965 カリフォルニ ア州，ソーサリト，ギラード アベニュ ー 89 (72)発明者 シーナ，ブルース エム. アメリカ合衆国 94025 カリフォルニ ア州，メンロ パーク，ポープ ストリ ート 414 (56)参考文献 特開 平６−197906（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−16473（ＪＰ，Ｂ１) 特表 平８−502438（ＪＰ，Ａ) 米国特許5350391（ＵＳ，Ａ) 米国特許5308358（ＵＳ，Ａ) 米国特許5350355（ＵＳ，Ａ) 米国特許5318589（ＵＳ，Ａ) 国際公開91／2493（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 17/28 - 17/32

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内視鏡に用いられる手術器具において： 基端部および末端部を有するチューブ状部材と、 前記末端部に旋回自在に取り付けられた２つの部品から
   成るエンドエフェクタと、 前記基端部に解除自在かつ回転自在に取り付けられたハ
   ンドルと、 前記ハンドルを前記チューブ状部材に対して移動させず
   に、前記エンドエフェクタの両方の部品を同時に旋回さ
   せるとともに、前記エンドエフェクタの一方の部品を他
   方の部品に対して移動させる手段とを備え、 前記手段は、 前記ハンドルと関連する作動手段によって作動されて旋
   回や移動を行い、前記エンドエフェクタと前記作動手段
   を動作可能に連結する複数の延長制御部材と、 前記複数の延長制御部材の第１の制御部材上に設けられ
   た第１のラックと、 前記複数の延長制御部材の第２の制御部材上に設けられ
   た第２のラックと、 前記エンドエフェクタの部品の一方と関連し、前記第１
   のラックに噛合可能な第１の歯車と、 前記エンドエフェクタの部品の他方と関連し、前記第２
   のラックに噛合可能な第２の歯車とを備えることを特徴
   とする内視鏡用器具。
2. 【請求項２】請求項１記載の手術器具において： 前記第１および第２の制御部材を同時に末端方向に移動
   させることによって、前記エンドエフェクタの２つの部
   品を同時に旋回させ、前記第１および第２の延長制御部
   材を互いに向かって移動させることによって、部品を閉
   じることを特徴とする内視鏡用器具。
3. 【請求項３】請求項１記載の手術器具において： 前記作動手段は、さらに、前記ハンドルと関連する制御
   手段を備え、 前記制御手段は、 エンドエフェクタの部品の相対的な移動を制御するトリ
   ガと、 エンドエフェクタの両方の部品の回転および同時旋回を
   制御するタッチ受感型スイッチオペレータとを備えるこ
   とを特徴とする内視鏡用器具。
4. 【請求項４】内視鏡に用いられる手術器具において： チューブ状部材と、 前記チューブ状部材の前記末端部に旋回自在に取り付け
   られ、各々が基端部に歯車を有する２つの部品から成る
   エンドエフェクタと、 前記チューブ状部材の前記基端部に回転自在に取り付け
   られたハンドルと、 一方が他方の内部に滑動自在に設けられ、両方の末端部
   に歯車の１つと噛合可能なラックを有する一対の延長制
   御部材と、 前記チューブ状部材を前記一対の延長制御部材に対して
   軸方向に移動させ、前記エンドエフェクタの両方の部品
   を同時に旋回させる手段と、 前記延長制御部材の一方を他方の延長制御部材に対して
   軸方向に移動させ、前記エンドエフェクタを相対的に移
   動させる手段とを備えることを特徴とする内視鏡用器
   具。
5. 【請求項５】内視鏡に用いられ、基端部および末端部を
   有するチューブ状部材と、前記末端部に旋回自在に取り
   付けられた２つの部品から成るエンドエフェクタと、 前記基端部に取り付けられたハンドルと、前記エンドエ
   フェクタの両方の部品を同時に旋回させるとともに前記
   エンドエフェクタの一方の部品を他方の部品に対して移
   動させる手段と、前記ハンドルと関連する作動手段によ
   って作動されて旋回や移動を行い、前記エンドエフェク
   タと前記作動手段を動作可能に連結する複数の延長制御
   部材を備える手段と、エンドエフェクタ取り外し手段と
   を備える手術器具において： 前記チューブ状部材は、第１の部分と、第２の部分とを
   備え、前記エンドエフェクタは、第２の部分の末端部に
   旋回自在に取り付けられ、２つの部分は、第１および第
   ２の部分の取り付けおよび取り外しを行う連結手段を有
   し、 前記複数の延長制御部材は、各々、第１のセクション
   と、第２のセクションとを備え、前記エンドエフェクタ
   は、複数の第２のセクションのそれぞれの末端部に動作
   可能に連結され、複数のセクションの対は、各々、それ
   ぞれの第２のセクションに対する複数の第１のセクショ
   ンの各々の取り付けおよび取り外しを行う噛合手段を有
   し、それによって、前記連結手段および複数の噛合手段
   は、エンドエフェクタを具備する組立て部品を手術器具
   の他の残りの部分から取り外したり、取り替えることが
   でき、 前記複数の延長制御部材は互いに同心状であり、チュー
   ブ状部材に対して同心状であるとともにチューブ状部材
   の内部に設けられ 前記連結手段は、チューブ状部材の第１の部分を第２の
   部分に対して回転させるとき、係止自在な戻り止め取付
   け部品を備え、 前記複数の噛合手段は、各々、前記延長制御部材の複数
   の第１のセクションをそれぞれに第２のセクションに対
   して回転させるとき、係止自在な戻り止め取付部品を備
   え、 第１の部分を第２の部分に対して所定の方向に回転させ
   ることによって、前記チューブ状部材の第１の部分と第
   ２の部分とが連結され、 第１のセクションをそれぞれ第２のセクションに対して
   所定の方向に回転させることによって、前記延長制御部
   材の複数の第１のセクションと第２のセクションとをそ
   れぞれ噛合することを特徴とする内視鏡用器具。
6. 【請求項６】内視鏡に用いられる手術器具において： 基端部および末端部を有するチューブ状部材と、 前記末端部に旋回自在に取り付けられた２つの部品から
   成るエンドエフェクタと、 前記基端部に解除自在かつ回転自在に取り付けられたハ
   ンドルと、 前記ハンドルを前記チューブ状部材に対して移動させず
   に、前記エンドエフェクタの両方の部品を同時に旋回さ
   せるとともに、前記エンドエフェクタの一方の部品を他
   方の部品に対して移動させる手段とを備え、 前記手段は、前記ハンドルと関連する作動手段によって
   作動されて旋回や移動を行い、前記エンドエフェクタと
   前記作動手段を動作可能に連結する少なくとも１つの延
   長制御部材を備え、 前記少なくとも１つの延長制御部材は、１つの軸を備
   え、前記軸は、一方の方向にねじ切りされた部分および
   別の方向にねじ切りされた隣接部分を備える第１の端部
   を有し、さらに、前記軸は、前記作動手段に着脱自在か
   つ動作可能に連結された第２の端部を有し、 前記少なくとも１つの延長制御部材は、前記エンドエフ
   ェクタに装着された第１の端部と、前記ねじ切り部の１
   つに受容されたナットに装着された第２の端部とを有す
   る第１の制御ケーブルを備え、 前記少なくとも１つの延長制御部材は、さらに、前記エ
   ンドエフェクタに装着された第１の端部と、他方のねじ
   切り部に受容された第２のナットに装着された第２の端
   部とを有する第２の制御ケーブルを備えることを特徴と
   する内視鏡用器具。