JP4785752B2 - 精密作業用または手術用の器具 - Google Patents

Description

本発明は、先端に位置する方向追従性のある頭部と、頭部が配置され剛性、柔軟性または半柔軟性があるシャフトと、頭部を操作するため設けられた基端部とを備え、伸び広がり特性が最小の高精度適用または外科適用の器具に関する。この基端部には、例えば、握り部または制御部（可能なればモータ駆動）が設けられる。また、後者の制御部の場合、コンピュータ制御で行うこともできる。高精度適用としては、例えば、電動機、機械、ラジエーターまたは管状システムの検査および修理が含まれる。

このような器具は医療器具、特にＷＯ０２／１３６８２（特許文献１）で公開された国際特許出願ＰＣＴ／ＮＬ０１／００５５２で知られている。
この文献から内視鏡シャフトの先端にカメラが取り付けられた内視鏡が知られ、基端にはカメラを操作する手段が設けられる。操作手段とカメラを連結するために、閉じた柔軟な要素のチェーンからなるバネが使用され、このチェーンで構成されるように２つの隣接する要素の一対の要素は互いに部分的にしか結合されていない。この互いに結合された要素を通って引張りワイヤは、要素に設けられた供給開口に通される。

この公知の構造にはいくつかの欠点がある。これらの欠点は、バネを好ましい低コストに維持しながら、バネを形成する要素をいかに小さくするかに限界があるということに関係する。別の欠点は、カメラをシャフトに角度を付けてセットすると、公知の構造に使用される４本の引張りワイヤは特別の位置を確立することである。

また、請求項１の前提部に対応して、前述した種類の器具が特許文献２に記載されているが、縦方向に延びるケーブルからなるケーブルリングが頭部に結合され、ケーブルは径方向に固定して取り付けられる。しかしこの器具の欠点は、ケーブルがケーブルの縦方向に設けられたガイドスリーブを通して導かれ、その外側で延びる板バネに取り付けられるという点である。この構造は複雑でかつ高価になる。
ＷＯ−０２／１３６８２ ＵＳ−２００２／０１７７７５０Ａ１

本発明の目的はこれらの問題点を取り除き医療器具を低コストで製造することにある。

発明による器具の特徴は、ケーブルリングの各ケーブルが両側面の少なくとも一部においてケーブルリングの他のケーブルと直接接するように配置されることである。
以下の説明から明らかになるように、この器具は特に手術用に提供される。勿論、精密作業用にも同様に提供が可能であり、発明的努力を行うことなしに以下の説明から導くことができる。閉じたリングを形成できる、縦方向に延びる他の構造要素も発明で使用される用語「ケーブル」の範囲内であることに留意されたい。これは、例えば、以下に述べる（中空）チューブまたはグラスファイバーのリングに関係する。同様に、すべてのケーブルを同一の寸法にする必要はない。例えば、断面が完全に円形のケーブルを断面がバナナ形状のケーブルに隣接して配置することができる。

発明による器具は、ケーブルが通常市販されている種類の細い鋼製ケーブルであることから、極めて安価なコストで製造できる。このような鋼製ケーブルは、例えば、直径０．２ｍｍのものが使用できる。このことは、ケーブルリングで形成される中心経路の直径が０．２ｍｍであれば、最小直径が０．６ｍｍのケーブルリングを製造することが可能であることを意味する。このように直径が約１ｍｍとなるシャフトを実現することが可能となる。

発明の本質的な形態はケーブルリングのケーブルが径方向および接線方向に固定して取り付けられることである。ケーブルリングを構成するケーブルは全長に渡って隣接するケーブルに直接接するのが好ましい。これでケーブルリングのケーブルが引張り力も押出し力も吸収できることになり、ケーブルリングが頭部と握り部との機械的連結に使用可能になる。

さらに発明による器具の重要な利点は、シャフトに対する頭部の移動に関して器具には特別の位置がないということである。
頭部を握り部に連結するために、ケーブルリングのいずれのケーブルも使用できる。しかし、好ましい実施形態において本発明による器具の特徴は、ケーブルリングの少なくともいくつかのケーブルの端部を頭部および基端部に留める固定具を設けることである。これによって、引張り機能を有するケーブル端を端板に挿入して、例えば半田付けまたはボルト結合によって固定できるので、固定具は簡単で安価な方法によって製造することができる。

すべてのケーブルを使用して頭部と握り部を機械的に連結する場合に好ましい実施形態の特徴は、固定具が内側リングと外側リングとで構成され、ケーブルを締め付け可能に挿入するスロットが両リング間に形成されることである。この構造はケーブルリングのいくつかのケーブルのみをスロットに挿入する場合にも使用できる。

ケーブルリングを固定する発明による器具の簡単で安価な実施形態の特徴は、ケーブルリングをケーブルリングのケーブルに接する外部バネで囲むことである。
また、ケーブルリングの外側に、グラスファイバー、ケーブル、電力ケーブル、グラスファイバーで囲まれた電力ケーブル、選択的に捩れ剛性があり選択的に横方向に切れ目があり選択的に撚りのあるチューブ、ベロー、ステント（stent）、およびバネからなる群から選択された構造要素を設けることが可能である。

ケーブルリングの内側を保持するため多数の技術的に可能な手段が使用できる。例えば、簡単で有効な可能な手段は、ケーブルリングの内側にケーブルリングのケーブルに接する内側バネを設けることである。

また、ケーブルリングの内側に、グラスファイバー束、ケーブル、電力ケーブル、グラスファイバーのリングで囲まれた電力ケーブル、選択的に捩れ剛性があり選択的に横方向に切れ目があり選択的に撚りのあるチューブ、ベロー、ステント、およびバネからなる群から選択された構造要素を設けることが可能である。

また、この群から選択された構造要素はケーブルリングのケーブルに接する内側バネと組み合わせて使用することも考えられる。このような内側バネを使用しない場合は、選択された構造要素自体をケーブルリングのケーブルに接するようにする必要がある。

構造要素がケーブルの場合は、器具の頭部に把持顎部、はさみ、または切断つまみを取り付け、それらを制御する制御ケーブルとしてケーブルを構成すると有利となる。これは医療に適用すると特に有効となる。

しかし、構造要素が電力ケーブルで構成される場合は、器具の頭部にカメラを取り付けると有利となる。電力ケーブルは前記カメラの電力供給に、および／またはカメラで得られた画像を伝送するために使用される。勿論、分離した機能のあるいくつかの電力ケーブルを使用することも可能である。さらに、電力ケーブルはＬＥＤなどの光源の供給に使用することもできる。グラスファイバーは光ガイドとしても有効であり、同時に引張りロープとしても使用される。

発明により提案される器具は腹腔鏡、胸腔鏡、大腸鏡、胃鏡、気管支鏡、内視鏡、カテーテル、外科用ドリル、尿道鏡、喉頭鏡、膀胱鏡、誘導可能な内視鏡、誘導可能なドリル、把持つまみ、切断つまみ、はさみ、凝固フック、さらに耳、鼻および喉の手術、目の手術、神経および脳の手術のための一般器具からなる群から選択されるのが好ましい。

以下に図面を使用して発明をさらに詳細に述べる。
図面において類似する部品には同一の符号を付す。
最初に図２Ａおよび２Ｂに、腹腔鏡、胸腔鏡、大腸鏡、胃鏡、気管支鏡、内視鏡、カテーテル、外科用ドリル、尿道鏡、喉頭鏡、膀胱鏡、誘導可能な内視鏡、誘導可能なドリル、把持ゆまみ、切断つまみ、はさみ、凝固フック、さらに耳、鼻および喉の手術、目の手術、神経および脳の手術のための器具からなる群から選択された医療器具の主要部を示す。

図２Ａおよび２Ｂを比べて明確にわかるように、器具１は先端に位置し位置追従性のある頭部２と、頭部２を位置付けするシャフト３と、頭部２の制御用に使用され基端に位置する握り部４とを備える。

所望される適用に応じて、頭部２には、後で説明するが、例えば把持顎部またはカメラを備えることができる。
器具の頭部２付近の詳細は図１Ａおよび１Ｂに示す。

シャフト３およびシャフト３に位置する頭部２を２つに分割して縦方向に延びる状態を図１Ａに示す。この例で示されるように、シャフト３にはシャフト壁が備わり、シャフト壁の内部には、シャフト３の縦方向に延びるケーブル６で構成されるケーブルリング５が含まれる。これらのケーブルの数は図１Ａに示される。また図１Ａで明確にわかるように、ケーブルリング５の各ケーブル６は径方向に固定して取り付けられる。このために、図１Ａに示す構造は、ケーブルリング５のケーブル６に対して配置された外側バネ７と、ケーブルリング５のケーブル６に対してケーブルリング５の内側に配置された内側バネ８を備える。

ケーブルリング５は頭部２を握り部４に機械的に連結するために使用される。
ケーブルリング５のケーブル６を頭部２および握り部４にそれぞれ留める固定具９を実現する手段の分解図を図１Ｂに示す。図１Ｂに示す固定具９は内側リング１０と外側リング１１とで構成され、これらの両リングはケーブルリング５のケーブル６を入れて締め付けるのに使用するスロット１２を形成する。この典型的な実施形態の導入部ですでに述べたように、これは、例えば、他のすべてのケーブル６のみがスロット１２に入るように実現することもできる。このような場合は他の固定具９も適している。限定しないいくつかの例を図５Ａおよび５Ｂに示す。

図５Ａに示す固定具９においては、他のすべてのケーブル６’の端を端板１３に挿入し、半田１４でそこに固定することができる。これらの固定されたケーブル６’の間をいわゆる浮動ケーブル６’’が通る。

図５Ｂに示す構造においては、ケーブル６’の端を端板１３に挿入し、ボルト１５でそこに固定することができる。
ケーブルリング５のケーブル６の内側に使用する内側バネ８に関しては別の実施形態も考えられる。ケーブルリング５のケーブル６の内側をケーブル１６で形成する実施形態を図４の右に示す。このケーブル１６は、例えば、器具１の頭部２に取り付けた把持顎部の操作に使用する引張りロープにすることができる。この実施形態では、引張りロープ１６は隣接するケーブルリング５のケーブル６に対して縦方向に移動することができる。当業者に知られた方法で、把持顎部は引張りロープ１６によって生じる力に逆方向の力を発生するバネ要素を備えているので、把持顎部は引張りロープ１６の位置に応じて開閉両方の動作をすることができる。図示する構造では引張りロープ１６は押出しロープとして使用することもできるので、前記バネ要素は省略できることに注目される。当業者にはこのような把持顎部の特徴は周知であるので、さらなる構造の説明は必要がないので省略することにする。

図４の左には発明による器具１の実施形態を示すが、引張りロープ１６は内側バネ８の内側で延びて、外側バネ７と共にケーブルリング５のケーブル６を確実に固定状態に保持する。

ケーブルリング５の内側に引張りロープ１６が延びる今までに説明した実施形態は別として、電力ケーブル、グラスファイバーリングに囲まれた電力ケーブル、チューブまたはＷＯ０２／１３６８２に記載されたようなバネさえも設けることが可能である。別の可能な手段はステントの適用である。前記可能な手段にはそれぞれ、意図する適用に応じて選択できるという利点がある。例えば、ステントまたはＷＯ０２／１３６８２から知られるバネを使用する実施形態は内側バネを使用する実施形態と比較してより大きい捩れ剛性を有する。

構造要素が電力ケーブルである実施形態では頭部２にカメラを取り付けたものにすると有利となり、電力ケーブルは当業者に知られた方法でカメラに供給するのに使用され、また前記同一ケーブルまたは追加の多くの電力ケーブルが画像データの伝送に使用することができる。またグラスファイバーを使用することも可能であり、これはカメラで記録される画像データ用に光を導く電力ケーブルの周りのリングに適用されることが好ましい。当業者はこれを完成する方法に周知であるので、これ以上説明する必要はない。

頭部２の方向追従性に関して、発明による器具１の作用原理は図２Ａおよび２Ｂを参照することで極めて簡単に説明することができる。
例えば、内側バネ８の内側を通るカメラ用供給ケーブルおよび光導入用ファイバグラスを備えたミニチュアカメラを頭部２に取り付けることが可能である。ケーブルリング５のケーブル６は、図１Ｂを参照して述べた内側リング１０と外側リング１１を頭部側で取り囲む固定具９で固定される。類似の構造が握り部４の側にも設けられる。固定具９は握り部側においては摺動可能に握り部内に格納される。

図示する器具１は４つの螺旋バネで構成され、これらは頭部２の直後の圧縮バネ１７、シャフト３と握り部４の間の引張りバネ１８、握り部４内に格納された補正バネ１９および器具１の全長に渡って延びる内側バネ８である。注意すべきことは、（直線）シャフト３では内側バネ８の代わりにチューブを使用することができることである。

バネには次の機能がある。
−引張りバネ１８は閉じた引張りバネとして具現化されるので、これは所望の曲げ動作以外の動作に関して比較的剛性がある。構造の捩れ剛性を増加するため引張りバネ１８は、周囲の一部に沿ってシャフト３または握り部４にそれぞれ接着されるのが好ましい。

−内側バネ８はケーブルリング５のケーブル６を位置に保持する機能を有する弱いバネである。
−補正バネ１９の機能は直線状態において頭部２後方に位置するバネ１７をバネ１７が閉じるまで圧縮することにある。このために補正バネ１９は圧縮バネ１７よりもいくぶん強い。

器具１の動作は次のようになる。握り部４を曲げて、矢印Ａで示すケーブルリング５の下部ケーブル６の一部を伸長させる。矢印Ｂで示す前記ケーブル６の一部はバネ１７が直線状態では完全に閉じていたためこれ以上短縮できないので、Ｃで示すケーブル６の部分のケーブル６が短縮されることになる。このことで、握り部４内の固定具リング９は先端の方向に移動する。一方、握り部４が移動する結果として引張りバネ１８と同じ角度で圧縮バネ１７が曲がる余地を圧縮バネ１７に与えるため上部のケーブル６が繰り出される。

最後に図３に、図２Ａおよび２Ｂに示した握り部４内の補正バネ１９が省略された 発明による医療器具１の実施形態の概略図を示す。握り部４を動かしたとき、ケーブル６の必要長さは、頭部２の後方に位置し直線状態では頭部２の端で閉じていないバネ１７の圧縮によって利用可能にされる長さでなければならない。

本発明のもととなる研究はオランダ科学学会から実施可能であることが認められた。

発明による器具頭部の切断切り離し図を示す。 ケーブルリングを固着する好ましい形態の詳細を示す。 直線状態における発明による器具の縦断面図を示す。 曲がり状態における発明による器具の縦断面図を示す。 図２Ａおよび図２Ｂに示す発明による器具構造の別の形態の縦断面図を示す。 発明による器具の一部を形成するケーブルリングを内部に固定する別のいくつかの構造を示す。 発明による器具の頭部および／または基端部に使用されるケーブルリングのケーブルのいくつかの別の固定具を示す。 発明による器具の頭部および／または基端部に使用されるケーブルリングのケーブルのいくつかの別の固定具を示す。

Claims (12)

1. 侵襲性が最小の精密作業用または手術用の器具（１）であって、
   器具（１）の先端に位置する方向追従性のある頭部（２）と、頭部（２）が配置されたシャフト（３）と、頭部（２）を操作するために器具（１）の基端に設けられた握り部（４）とを備え、
   径方向の変位が生じないように固定され縦方向に延びるケーブル（６）で構成されたケーブルリング（５）が器具（１）の頭部（２）の先端にまでわたって配置され、
   ケーブルリング（５）の各ケーブル（６）は両側面の少なくとも一部においてケーブルリング（５）の他のケーブル（６）と直接接するように配置されたことを特徴とする器具。
2. ケーブルリング（５）によって頭部（２）が握り部（４）に機械的に連結されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の器具。
3. ケーブルリング（５）の少なくともいくつかのケーブル（６）の端部を頭部（２）および握り部（４）に留める固定具（９）を設けたことを特徴とする請求項２に記載の器具。
4. 固定具（９）は内側リング（１０）と外側リング（１１）とで構成され、ケーブルを締め付け可能に挿入するスロット（１２）が両リングの間に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の器具。
5. ケーブルリング（５）はケーブルリング（５）のケーブル（６）に接する外部バネ（７）で囲まれたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の器具。
6. ケーブルリング（５）の外側には、グラスファイバー、ケーブル、電力ケーブル、グラスファイバーで囲まれた電力ケーブル、チューブ、ベロー、ステント、およびバネからなる群から選択された構造要素が設けられたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の器具。
7. ケーブルリング（５）の内側には、ケーブルリング（５）のケーブル（６）に接する内側バネ（８）が設けられたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の器具。
8. ケーブルリング（５）の内側には、グラスファイバー束、ケーブル、電力ケーブル、グラスファイバーのリングで囲まれた電力ケーブル、チューブ、ベロー、ステント、およびバネからなる群から選択された構造要素が設けられたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の器具。
9. 構造要素はケーブルリング（５）のケーブル（６）に接することを特徴とする請求項６または８に記載の器具。
10. 構造要素がケーブルである請求項８または９に記載の器具であって、頭部に把持顎部、はさみ、または切断つまみを取り付け、ケーブルはそれらを制御する制御ケーブルとして構成されたことを特徴とする器具。
11. 構造要素には少なくとも１つの電力ケーブルが含まれる請求項８または９に記載の器具であって、カメラが頭部に取り付けられ、かつ電力ケーブルがカメラの電力供給に、および／またはカメラで得られた画像を伝送するために使用されることを特徴とする器具。
12. 器具が、腹腔鏡、胸腔鏡、大腸鏡、胃鏡、気管支鏡、内視鏡、カテーテル、外科用ドリル、尿道鏡、喉頭鏡、膀胱鏡、誘導可能な内視鏡、誘導可能なドリル、把持つまみ、切断つまみ、はさみ、凝固フック、さらに耳、鼻および喉の手術、目の手術、神経および脳の手術のための一般器具からなる群から選択されたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の器具。

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