JP5052296B2 - 高剛性手術用具の腕部材及びそれを用いた高剛性手術用具 - Google Patents

Description

本発明は、高剛性手術用具の腕部材及びそれを用いた高剛性手術用具に関する。

特開平５−２４５１５３号公報 米国特許第５，２７５，６０８号明細書 特表平１０−５１０１６９号公報

医療技術の発達と共に、遠隔操作が可能な手術用具が多く開発されている。このような手術用具は、操作が難しく、多くの改良が求められている。特に、手術用具の先端に取り付けられた把持部材等の操作の自由度を高めることは重要であり、先端自由度を高めた手術用具が多く研究されている。

特許文献１には、先端が湾曲自在であり、円筒状の腕部材と、その腕部材に挿入されたバネ部材と、その先端に取り付けられ、腕部材から突出された把持部材と、腕部材とバネ部材の基部に取り付けられた操作部材とからなる手術用具が開示されている。この手術用具は、把持部材を開閉操作するワイヤの他に、腕部材の先端を湾曲させるためのワイヤを備えている。そのため、そのワイヤを引っ張ることにより、把持部材を支持しているバネ部材の先端を操作し、腕部材の先端が湾曲し、把持部材の角度を変更させ、把持部材の操作の自由度を高めている。
特許文献２には、回転板からなるリンクとそれを操作するロッドを用いることにより先端の角度変更を自在とした手術用具が開示されている。これによりリンクに取り付けられた把持部材の操作の自由度を高めている。
特許文献３には、ギアとラックのセットを用いて把持部材を遠隔操作する手術用具が開示されている。このものは、先端に取り付けられた把持部材の向きを２組のギアとラックのセットを用いて直接変えるものである。このように把持部材の向きを変えることによりその操作の自由度を高めている。

しかし、特許文献１のように手術用具の先端角度変更方法としてワイヤを用いる場合、ワイヤ等の伸びや切損が問題となる。また、手術用具の先端を湾曲させるときにワイヤがチューブ（円筒状の腕部材）からはみ出すため、作業するために一定のスペースが必要となる。
また、特許文献２の手術用具は、操作部全体でロッドを操作するため、角度変更時にロッドが振れやすく、角度保持剛性が低くなる。
さらに、特許文献３のギアとラックを用いた手術用具の場合、ラックとギアで手術用具の先端の角度を変更させ、その状態で保持するため、ラックとギア間のバックラッシュ等により、ガタが生じ、精密な操作には不都合となる場合がある。また、把持部材のそれぞれの刃をラックとギアで操作しているため、手術用具としては大きいものになる。

本発明は、先端の角度変更動作が安定しており、その角度変更量が大きく、その保持剛性が高く、かつ、操作性が良い手術用具の腕部材およびその腕部材を用いた手術用具を提供することを目的としている。

本発明の高剛性手術用具の腕部材は、円筒状の関節部材と、その関節部材の後端を覆い、軸線を通る面で２分割した２つの半円パイプと、前記関節部材の後端とそれぞれの半円パイプの先端とを連結する２本のピンとからなり、前記２つの半円パイプは、互いに併進可能に構成され、それぞれの半円パイプの先端に前記２分割した面と平行で、前記軸線に対して垂直方向に一対のピン孔が形成されており、前記関節部材の後端に、それぞれの半円パイプのピン孔に対応するように、かつ、それぞれのピンに対して回動できるように一対の第１スライド孔及び一対の第２スライド孔が形成されており、前記第１スライド孔または第２スライド孔の一方の形状が横長であり、一方の半円パイプを他方の半円パイプに対してスライドさせることにより前記関節部材の前記軸線に対する角度を変更することを特徴としている。

このような腕部材であって、前記第１スライド孔及び第２スライド孔の両方の形状が横長であるものが好ましい。
また、前記パイプの内面形状が、関節部材が角度を変更する間に関節部材の一部と常に接触するように構成されているものが好ましい。このとき、前記関節部材の下端部の角が緩やかに湾曲しているものがさらに好ましい。
また、前記関節部材の側壁の一部の第１スライド孔と第２スライド孔の間にそれぞれ平面部が形成されており、前記半円パイプの内面の一部のピン孔と縁部の間にそれぞれ平坦部が形成されており、前記半円パイプの平坦部が関節部材の平面部を摺動自在に支持するものが好ましい。

本発明の手術用具は、上述した本発明の腕部材と、前記関節部材に取り付けられる遠隔操作が可能な把持部材と、関節部材の角度変更及び把持部材の遠隔操作を行う操作部材とからなることを特徴としている。

本発明の高剛性手術用具の腕部材は、円筒状の関節部材と、その関節部材の後端を覆う軸線を通る面で２分割した２つの半円パイプと、前記関節部材の後端とそれぞれの半円パイプの先端とを連結する２本のピンとからなり、前記２つの半円パイプは、互いに併進可能に構成され、それぞれの半円パイプの先端に前記２分割した面と平行で、前記軸線に対して垂直方向に一対のピン孔が形成されており、前記関節部材の後端に、それぞれの半円パイプのピン孔に対応するように、かつ、それぞれのピンに対して回動できるように一対の第１スライド孔及び一対の第２スライド孔が形成されているため、一方の半円パイプを操作するだけで関節部材の角度を変更させることができ、その操作が簡単である。また、第１スライド孔または第２スライド孔の一方の形状が横長であるため、一方の半円パイプを他方の半円パイプに対してスライドさせると、それと同時に２つのピンの距離が関節部材が正面を向いたときの２つのピンの距離より大きくなり、関節部材の角度変更量を大きくすることができる。

本発明の腕部材であって、前記第１スライド孔及び第２スライド孔の両方の形状が横長である場合、ピンの距離を一層大きくすることができ、関節部材の角度変更量を一層大きくすることができる。
また、パイプの内面形状が、関節部材が角度を変更する間に関節部材の一部と常に接触するように構成されている場合、角度変更の途中で先端が横滑りすることがなく関節部材を安定して角度変更させることができる。さらに、関節部材を角度変更した状態で安定して保持することができる。特に、関節部材の下端部の角が緩やかに湾曲している場合、関節部材の角度を変更する際、半円パイプとの摺動がスムースに行われる。
一方、関節部材の側壁の一部の第１スライド孔と第２スライド孔の間にそれぞれ平面部が形成されており、前記半円パイプの内面の一部のピン孔と縁部の間にそれぞれ平坦部が形成されており、前記半円パイプの平坦部が関節部材の平面部を支持される場合、関節部材の回転を防止および関節部材の横滑りを一層防止することができる。

本発明の高剛性手術用具は、本発明の腕部材と、前記関節部材に取り付けられる遠隔操作が可能な把持部材と、関節部材の角度変更及び把持部材の遠隔操作を操作する操作部材とからなるため、角度変更動作が安定しており、角度の変更量が大きく、その保持剛性が高く、かつ、操作性が良い。このような手術用具は、剥離鉗子、鋏鉗子、生検鉗子、電気凝固鉗子等の鉗子、剪刀、ロンジュール、持針器、クリップアプライヤー等として用いることができる。

本発明の高剛性手術用具およびその腕部材を図面を用いて説明する。図１は、本発明の高剛性手術用具の一実施形態を示す側面図；図２ａ、ｂは、図１の腕部材の先端部分を示す側面図；図３は、図１の関節部材を示す側面図；図４ａ、ｂは、図１の半円パイプの先端部分を示す側面図；図５ａ、ｂ、ｃは、図１の腕部材の先端部分の状態を示す側面断面図；図６ａ、ｂ、ｃは、図１の把持部材を示す側面図；図７は、図１の操作部材を示す側面図；図８は、図７の断面側面図である。

図１に示す高剛性手術用具１０は、操作部材１１と、腕部材１２と、把持部材１３とからなり、鉗子としても用いるものである。初めに腕部材１２の説明をする。

腕部材１２は、図２ａに示すように、円筒状の関節部材１６と、その関節部材の後端（図面上の下端）を覆う腕部本体１７と、関節部材の後部と腕部本体１７の先端とを連結する２本のピン１８ａ、ｂとからなる。

関節部材１６は、図３ａに示すように、円筒状の関節部本体２１からなり、その上部には環状の溝部２２が形成されており、その下部にはそれぞれのピン１８ａ、ｂに対して回動できるように一対の第１スライド孔２３ａと第２スライド孔２３ｂが形成されている。この第１及び第２スライド孔２３ａ、２３ｂは、関節部本体２１に対して横長の角丸四角形となっている。また、関節部本体２１の後端の角２４は、緩やかに湾曲している。さらに、スライド孔２３ａ、２３ｂの間の関節部材の側壁の一部に平面部２１ａが形成されている。
また、図３ｂに示すように、第２スライド孔２３ｂの形状のみ横長の角丸四角形とし、第１スライド孔２３ａの形状を円としてもよい。この関節部材１６ａは、図３ａの関節部材１６よりも角度の変更量が小さくなるが、ピン１８ａが第１スライド孔２３ａ内をスライドしないため、角度変更時の安定性が向上する。なお、関節部材１６ａには、平坦部を設けていないが、設けても良い。

この関節部材１６は溝部２２を備えているため、後述する把持部材等との連結が可能となる。スライド孔２３ａ、２３ｂは、ピン１８ａ、ｂに対して関節部本体２１が回動できるように形成されているため、図２ｂの矢印で示すように一方のピン１８ａを他方のピン１８ｂより後ろ（図面上、下）にずらすと関節部材１６がそのピンに伴って傾く。また、スライド孔２３ａ、２３ｂが横長の角丸四角形となっているため、ピンに対するスライド孔の移動自由度が大きくなり、関節部本体２１の傾く角度を大きくすることができる。さらに、角２４が緩やかに湾曲しているため、後述する腕部本体１７との関係でスムースに角度変更動作を行うことができる。そして、側壁の一部に平面部２１ａが形成されているため、後述する腕部本体１７との関係で、関節部材の横滑り、関節部材の軸中心の回転を抑制することができる。特に、図３ａのように関節部材１６の全てのスライド孔２３ａ、２３ｂを横長の角丸四角形とする場合、その効果は大きい。

図２ａに戻り、腕部本体１７は互いに併進可能に構成された２つの半円パイプ１７ａ、１７ｂから構成されている。そして、図４ａに示すように、それぞれの半円パイプ１７ａ、１７ｂの先端には、ピン１８の両端を支持する一対のピン孔２６が形成されている。また、半円パイプの先端の内面であって、一対のピン孔２６の間の一部が、関節部材１６の一部と常に接触するように削られている（切削部２７）。ここで、半円パイプの切削部２７と関節部材１６の一部とが常に接触しているとは、関節部材１６が角度変更動作をしている際も、関節部材１６の一部が半円パイプの切削部２７の一部と当接していることを言う。さらに、図４ｂに示すように半円パイプの先端内面の一対のピン孔２６の周辺の一部が、平坦面となっている（平坦部２８）。図３ｂの関節部材１６ａを使用する場合、平坦部２８を省いても良い。

腕部本体１７は、２つの半円パイプ１７ａ、１７ｂから構成されており、それぞれに設けられたピン孔２６でピン孔１８ａ、ｂを介して関節部材１６と連結しているため、この半円パイプ１７ａ、ｂの一方を他方に対してスライドさせることによりピン１８ａ、ｂを相対的に動かして、関節部材１６の角度の変更動作を行う。この方式は、通常ワイヤ等を併進させることにより先端の角度を変更させるタイプのものよりも、耐久性に優れ、屈曲力や保持力が高い。

また、半円パイプの先端内部の切削部２７の一部と関節部材１６の一部が常に当接しているため、関節部材１６を半円パイプ１７ａ、ｂで常に支持しながら関節部材１６の角度変更動作を行うことができ、角度変更の途中で関節部材１６が横滑りしたり、関節部材１６がぐらついたりすることがない。特に図３ａのように、全てのスライド孔の形状が横長の角丸四角形である関節部材１６を用いる場合、その効果が顕著である。つまり、角度の変更量を大きくしつつ、安定した角度保持が可能である。
さらに、半円パイプ１７ａ、ｂが平坦部２８を備えているため、関節部材の平面部２１ａと面接触し、関節部材１６の軸方向の回転を抑制する。

ピン１８は、円柱状のものであり、腕部本体１７のピン孔２６においてカシメて固定される。

このように構成されているため、図５に示す状態で、腕部材の関節部材１６の角度は変更される。図５ａは、関節部材１６が腕部本体１７と同軸上である状態を示す。このとき、図面の丸で示すように、関節部材の角２４が腕部本体の切削部２７と当接している。次に、図５ｂに示すように、一方の半円パイプ１７ａ（図面上、左側）を後方向（図面上、下側）に引くことにより、ピン孔２６に固定されたピン１８ａが後方向に移動する。これにより、ピン１８ａ、１８ｂの距離が大きくなり、関節部材１６の左側が引っ張られ、関節部材１６は左方向に傾く。このとき、丸で示すように、関節部材１６の右側の角２４が半円パイプ１７ｂの切削部２７と接触しながら移動し、半円パイプ１７ａの切削部２７が関節部材１６の左側の側壁を摺動する。このように関節部材１６は腕部本体１７によって常に支持されているため、スムースにガタつくことなく角度変更することができる。

そして、図５ｃに示すように、半円パイプ１７ａ（左側）をさらに引くことにより、関節部材１６の右側の角２４と半円パイプ１７ｂの切削部２７との接触が外れる。それと同時に２つのピン１８ａ、１８ｂの距離が最も大きくなるようにピン１８ａ、ｂがそれぞれスライド孔２３ａ、２３ｂをスライドする。これにより関節部材１６の角度変更量が最大となる。このとき、図５ｃの丸で示すように、関節部材１６の左側の側壁は引き続き半円パイプ１７ａの切削部分２７と接触しており、また、スライド孔２３ａ、ｂとピン１８ａ、ｂの係合が、関節部材１６を支持するため、これらの３点で関節部材１６の角度変更量が大きい状態でも安定させることができる。

このように高剛性手術用具１０の腕部材１２は、関節部材１６を安定して大きく角度変更させることができ、使用中でもその状態を容易に保つことができる。

次に図６を用いて把持部材１３を説明する。把持部材１３は、図６ａに示すように、把持部３１と、その把持部の基部と連結ピン３２により連結したリンク部３３と、そのリンク部の基部と連結した接続部３４と、その接続部に固定されたワイヤ３５と、それらを覆うハウジング３６とからなる。

把持部３１は、図６ｂに示すように、２本のアーム３７と、その２本のアームの中央近辺で連結して支持する支持ピン３８とからなる。アーム３７の中央には、支持ピン３８を通すピン孔３９が形成されており、先端の把持面３７ａには、凹凸の切込が形成されている。また、アーム３７は先端が細くなるように成形されている。さらに、アームの基部には、連結ピン３２を通す連結孔４０が形成されている。アーム３７は、連結ピン３２及び支持ピン３８に対して回動自在であり、支持ピン３８の両端は、後述するハウジング３６によって支持されている（図６ａ参照）。
このアーム３７は、把持面３７ａに切り込みが形成されているため、把持目標対象物をしっかり保持することができる。

リンク部３３は、アーム３７の基部と回動自在に連結ピン３２により連結されており、その基部が接続部３４と接続ピン４２で連結されている。リンク部３３の先端と後端には、それぞれ連結ピン３２と接続ピン４２を通す孔がそれぞれのピンに対して回動自在に形成されている。また、接続ピン４２は、外方に突出するように構成されている（図６ａ、ｃ参照）。

接続部３４は、円柱状のものであり、その基部に押し引き操作可能なワイヤ３５の先端が固定されている。
ワイヤ３５は、先端が接続部３４に固定され、基端は腕部材１２の腕部本体１７内を通って操作部材１１まで延びている。
ハウジング３６は、図６ａ、ｃに示すように、円筒状のものであり、一端部に支持ピン３８を通すピン孔４６と、中央部に接続ピン４２を突出させ、その接続ピン４２をガイドするピン窓４７を、他端部内面に関節部材の溝と係合する係合部４８とをそれぞれ備えている。

このように構成されているため、把持部材１３は、ワイヤ３５をハウジング３６に対して押すと、接続部３４がハウジング３６に対して前方に移動する。一方、アーム３７は支持ピン３８によってハウジングに固定されているため、リンク部３３及びアーム３７がそれぞれのピンに対して回動し、リンク部３３とアーム３７が開く。逆にワイヤ３５をハウジング３６に対して引くと、リンク部３３とアーム３７は逆の動きをして閉じる。
この把持部材１３は、操作及び開閉した状態を維持するのが容易である。

操作部材１１は、図７に示すように、つかみ部５１を備えたピストル型のものであり、把持部材１３を開閉操作する引き金部５３と、関節部材を屈曲させる操作ダイヤル５４と、腕部材をその軸回りに回転させる回転ダイヤル５５とを備えている。

引き金部５３は、図８に示すように、ワイヤ３５の基端に接続されたシャフト５６が連結されている。そのため、引き金部５３をつかみ部５１の方向に引くことにより、シャフト５６を介してワイヤ３５が引っ張られ把持部材１３は閉じる。

操作ダイヤル５４は、それぞれの半円パイプ１７ａ、ｂの基端に設けられた連結部材５７を操作するものである。それぞれの連結部材５７は、回転自在に固定された円板５８に、円板の中心を挟んで対向するように固定されている。さらに、円板５８は、ピニオン５９を介して操作ダイヤル５４と連結している。そのため、操作ダイヤル５４を一方向に回転させると、一方の半円パイプが前進し、他方の半円パイプが後退し、他方の半円パイプの方向に関節部材の角度を変更させることができる。また、操作ダイヤル５４を反対方向に回転させると、一方の半円パイプが後退し、他方の半円パイプが前進し、一方の半円パイプの方向に関節部材の角度を変更させることができる。また、いずれか一方の半円パイプを固定し、他方の半円パイプの基端に設けられた連結部材を操作するようにしてもよい。

回転ダイヤル５５は、把持部材（関節部材１６）を軸回りに回転させるものであり、ワイヤ３５及びシャフト５６と同軸上に設けられている。この回転ダイヤルを回転させることにより、シャフト５６及びワイヤが共に回転し、把持部材１３を回転させることができる。

このように構成されているため、高剛性手術用具１０は、回転ダイヤル５５を回転させることにより関節部材１６を回転させることができるため、把持部材１３を対象目的部位で３６０度回転させることができる。また、操作ダイヤル５４を回転させることにより、把持部材１３、つまり、アーム３７の角度を調整することができ、目的対象物をつかみやすい状態とすることができる。最後に、引き金部５３を引くことにより把持部材１３を閉じた状態に保持できるため、目的対象物を落としたりしにくい。このような高剛性手術用具１０は、腹腔鏡下手術等に用いることができる。

本発明の高剛性手術用具の一実施形態を示す側面図である。 図２ａ、ｂは、図１の腕部材の先端部分を示す側面図である。 図１の関節部材を示す側面図である。 図４ａ、ｂは図１の半円パイプの先端部分を示す側面図である。 図５ａ、ｂ、ｃは、図１の腕部材の先端部分の状態を示す側面断面図である。 図６ａ、ｂ、ｃは、図１の把持部材を示す側面図である。 図１の操作部材を示す側面図である。 図７の断面側面図である。

符号の説明

１０ 高剛性手術用具
１１ 操作部材
１２ 腕部材
１３ 把持部材
１６、１６ａ 関節部材
１７ 腕部本体
１７ａ、ｂ 半円パイプ
１８ａ、ｂ ピン
２１ 関節部本体
２１ａ 平面部
２２ 溝部
２３ａ 第１スライド孔
２３ｂ 第２スライド孔
２４ 角
２６ ピン孔
２７ 切削部
２８ 平坦部
３１ 把持部
３２ 連結ピン
３３ リンク部
３４ 接続部
３５ ワイヤ
３６ ハウジング
３７ アーム
３７ａ 把持面
３８ 支持ピン
３９ ピン孔
４０ 連結孔
４２ 接続ピン
４６ ピン孔
４７ ピン窓
５１ つかみ部
５３ 引き金部
５４ 操作ダイヤル
５５ 回転ダイヤル
５６ シャフト
５７ 連結部材
５８ 円板
５９ ピニオン

Claims (6)

1. 円筒状の関節部材と、
   その関節部材の後端を覆い、軸線を通る面で２分割した２つの半円パイプと、
   前記関節部材の後端とそれぞれの半円パイプの先端とを連結する２本のピンとからなり、
   前記２つの半円パイプは、互いに併進可能に構成され、それぞれの半円パイプの先端に前記２分割した面と平行で、前記軸線に対して垂直方向に一対のピン孔が形成されており、
   前記関節部材の後端に、それぞれの半円パイプのピン孔に対応するように、かつ、それぞれのピンに対して回動できるように一対の第１スライド孔及び一対の第２スライド孔が形成されており、
   前記第１スライド孔または第２スライド孔の一方の形状が横長であり、
   一方の半円パイプを他方の半円パイプに対してスライドさせることにより前記関節部材の前記軸線に対する角度を変更する、高剛性手術用具の腕部材。
2. 前記第１スライド孔及び第２スライド孔の両方の形状が横長である、請求項１記載の高剛性手術用具の腕部材。
3. 前記パイプの内面形状が、関節部材の角度を変更する間に関節部材の一部と常に接触するように構成されている、請求項１記載の高剛性手術用具の腕部材。
4. 前記関節部材の後端部の角が緩やかに湾曲している、請求項３記載の高剛性手術用具の腕部材。
5. 前記関節部材の側壁の一部の前記第１スライド孔と第２スライド孔の間にそれぞれ平面部が形成されており、
   前記半円パイプの内面の一部の前記ピン孔と縁部の間にそれぞれ平坦部が形成されており、
   前記半円パイプの平坦部が関節部材の平面部を摺動自在に支持する、請求項１記載の高剛性手術用具の腕部材。
6. 請求項１〜４いずれか記載の腕部材と、前記関節部材に取り付けられる遠隔操作が可能な把持部材と、関節部材の角度の変更及び把持部材の遠隔操作を行う操作部材とからなる高剛性手術用具。