JP5156089B2

JP5156089B2 - 外科用器具のための改良されたエンドエフェクタ機構

Info

Publication number: JP5156089B2
Application number: JP2010500900A
Authority: JP
Inventors: グリフィス，ジェリー，アール．; ディフランセスコ，フランシス，ジェイ．
Original assignee: シンメトリーメディカルティーエヌシーオー; グリフィス，ジェリー，アール．; ディフランセスコ，フランシス，ジェイ．
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2027-10-19
Also published as: CA2680258C; JP2010522056A; US20080234725A1; KR20100015516A; US7776065B2; EP2129305A1; CA2680258A1; WO2008115288A1; EP2129305A4; CN101951843B; CN101951843A

Description

本発明は、外科用器具のための改良されたエンドエフェクタ機構（end effector mechanism）に関し、詳細には、任意形状の大きな対象物の把持を行う、外科用器具の多要素エンドエフェクタ機構に関する。

［同時係属出願に関連する相互参照］
本願は、２００７年３月２０日に出願された、「IMPROVED END EFFECTOR MECHANISM FOR A SURGICAL INSTRUMENT」という名称の米国仮出願第６０／８９５，７６０号（本発明の譲受人に譲渡され、その内容が参照により本明細書に明確に援用される）の利益を主張する。

エンドエフェクタ機構とは、外科用器具のうち患者の組織に接触して処置する部分を指す。従来技術のエンドエフェクタには、組織を把持するが意図的に切除又は穿刺しない把持用の鉗子が含まれる。これらの装置は従来の開腹手術において外科医の手の代わりとなる。しかしながら、従来の把持装置は多くの場合、対象物を適正に把持することができないことにより問題を生じる。これらの器具に十分な保持力がないことにより、外科医の作業が複雑になる可能性がある。外科処置の際に処置が行われねばならない組織は、形状又は表面特性が広く様々であろうし、非常に滑りやすく把持が困難であり得る。さらに、かかる従来の装置には、必要とされる保持力がなく、そのため、外科処置を行う必要がある場合は組織を処置するために医者にかなりの把持圧をかけさせる。かかる高い把持圧を用いる結果、組織への長期的な外傷を増大させかねない。

図２を参照すると、典型的な外科用器具２５が円筒状の中空シャフト３２を有し、この円筒状の中空シャフト３２は中実の作動（actuating）ロッド（図示せず）を備える。このロッドは遠位端がエフェクタ機構３１に接続され、近位端がハンドルアセンブリ３０の１つの部材に接続される。ハンドルを操作すると、ロッドがシャフトを通じて摺動してエンドエフェクタ機構を作動させる。のこぎり状歯及び他の特徴により、エンドエフェクタが把持又は切除等の様々な外科機能を行うことが可能となる。

器具のハンドル端での外科医の手作業を器具のジョーの開閉に変換するために多くの有意義なリンク機構（creative linkages）が考案されている。典型的には、ハンドルアセンブリ３０は中空シャフト３２に強固に接続される固定部材３５と、シャフト内に取り付けられて往復運動可能なアクチュエータ（actuator）ロッドに（ピボットピン３３により）枢着される可動部材３４とを有する。外科医が固定ハンドル部材と可動ハンドル部材とを一緒にきつく握ると、作動ロッドはジョーが閉じるようにジョーに作用する。外科医が固定部材と可動部材とを開放して（spread）離すと、それらの動きが逆方向となりジョーが開く。

多くの従来技術の器具では、エンドエフェクタ機構３１は、互いに且つシャフト３２と、アクチュエータロッドにピボットピン９０により枢着される細長い上側ジョー部品（component）４５と、下側ジョー部品４６とを備える。典型的な器具のジョー４５、４６を操作する際、図１Ａに示すように、これらのジョーはそれぞれの後端が先に閉じ、そのため組織を前進させる、すなわち押しやってジョーとジョーの間から抜け出やすくするため、外科医にとって滑りやすい組織を把持することは困難であった。その結果、組織を把持しようと繰り返し強引になっていく試みがなされることにより組織が外傷を被る場合がある。

特許文献１は、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂにおいて示すように、開いているジョーを互いに平行に保つことによって大きな円筒状の対象物を把持する問題に対処する外科用器具を記載している。しかしながら、このジョー構成は大きな対象物、特に円筒状ではない対象物の把持に常に最適であるとは限らない。

米国特許第６，２３８，４１４号明細書

したがって、任意形状の大きな対象物の最適な把持を行う改良されたエンドエフェクタ機構が必要とされている。

本発明は、低侵襲性外科用器具及び一般手術用器具において又はロボット制御されるエンドエフェクタの一部として使用される、改良されたエンドエフェクタ機構を説明する。

概して、本発明は一態様では、改良されたエンドエフェクタアセンブリを備える外科用器具を特徴とする。改良されたエンドエフェクタアセンブリは、ハウジングと、ハウジング内に配置され、ハウジング内で長手方向に往復運動するように構成されるピボットドライバーと、ハウジングから延びる第１の把持部材と第２の把持部材とを備える。第１の把持部材は第１のジョー要素、第２のジョー要素と、駆動要素とを備える。第１のジョー要素はハウジングの第１の場所に枢着される第１の端と、第２のジョー要素の第１の端の第１の場所に枢着される第２の端とを備える。駆動要素はピボットドライバーの第１の場所に枢着される第１の端、及び第２のジョー要素の第１の端の第２の場所に枢着される第２の端を有する。ハウジングの第１の場所及びピボットドライバーの第１の場所は、調整可能な距離だけ離隔し、この距離を調整することにより、第１のジョー要素と第２のジョー要素との間に任意の所望の角度位置が設定される。

本発明のこの態様の実施態様は、以下の特徴のうち１つ又は複数を含み得る。外科用器具は、第２の把持部材に対して第１の把持部材を動かす第１の作動手段をさらに含む。第１の作動手段は、ハウジング及びピボットドライバー内で長手方向に往復運動するように構成される第１のアクチュエータロッドを備える。第１の把持部材の駆動要素は第１のアクチュエータロッドの第１の端の第１の場所と回転可能に（rotatively：旋回可能に）係合し、第１のアクチュエータロッドの直線の動きは第１の把持部材の駆動要素の回転（rotational：旋回）の動きに変換され、第１の把持部材の駆動要素の回転の動きにより、第２の把持部材に対して第１の把持部材を動かす。外科用器具は、ハウジングの第１の場所とピボットドライバーの第１の場所との間の距離を調整する手段をさらに含む。ハウジングの第１の場所とピボットドライバーの第１の場所との間の距離を調整する手段は、ピボットドライバーの長手方向の直線の動きを作動させ、ピボットドライバーの直線の動きは第１の把持部材の駆動要素の回転の動きに変換され、第１の把持部材の駆動要素の回転の動きにより、第１の把持部材の第１のジョー要素に対して第１の把持部材の第２のジョー要素が動く。第２の把持部材は、第１のジョー要素、第２のジョー要素と駆動要素とを備える。第２の把持部材の第１のジョー要素は、ハウジングの第１の場所に枢着される第１の端、と第２の把持部材の第２のジョー要素の第１の端の第１の場所に枢着される第２の端とを有する。第２の把持部材の駆動要素は、ピボットドライバーの第１の場所に枢着される第１の端と、第２の把持部材の第２のジョー要素の第１の端の第２の場所に枢着される第２の端とを有する。ハウジングの第１の場所とピボットドライバーの第１の場所との間の距離を調整する手段は、ピボットドライバーの長手方向の直線の動きを作動させ、ピボットドライバーの直線の動きは第２の把持部材の駆動要素の回転の動きに変換され、第２の把持部材の駆動要素の回転の動きにより、第２の把持部材の第１のジョー要素に対して第２の把持部材の第２のジョー要素が動く。第２の把持部材の駆動要素は第１のアクチュエータロッドの第１の端の第２の場所と回転可能に係合し、第１のアクチュエータロッドの直線の動きは第２の把持部材の駆動要素の回転の動きに変換され、第２の把持部材の駆動要素の回転の動きにより、第１の把持部材に対して第２の把持部材を動かす。第１の作動手段は、ハウジング内で長手方向に往復運動するように構成される第２のアクチュエータロッドをさらに含むことができ、第２の把持部材の駆動要素は第２のアクチュエータロッドの第１の端の第１の場所と係合する。第２のアクチュエータロッドの直線の動きは第２の把持部材の駆動要素の回転の動きに変換され、第２の把持部材の駆動要素の回転の動きにより、第１の把持部材に対して第２の把持部材を動かす。第１のアクチュエータロッドの第１の端は、第１の端から延びる第１のフィンガと第２のフィンガとを備えることができ、第１のフィンガと第２のフィンガはそれぞれ、第１の把持部材の駆動要素の第１の連結ヨークと第２の把持部材の駆動要素の第２の連結ヨークと回転可能に係合する第１のヨークピンと、第２のヨークピンとを有する。第１のアクチュエータロッドと第２のアクチュエータロッドの第１の端はそれぞれ、第１の把持部材の駆動要素の第１の連結ヨーク、及び第２の把持部材の駆動要素の第２の連結ヨークと回転可能に係合する第１のヨークピンと第２のヨークピンとを備える。ピボットドライバーは中空管を備えることができる。外科用器具は、第１の作動手段及びハウジングの第１の場所とピボットドライバーの第１の場所との間の距離を調整する手段を作動させるハンドルアセンブリをさらに備えることができる。外科用器具は、中空シース、第１の作動手段とハウジングの第１の場所とピボットドライバーの第１の場所との間の距離を調整する手段を備えるシャフトアセンブリとをさらに備えることができる。第１の把持部材は第３のジョー要素と第２の駆動要素とをさらに含むことができ、第３のジョー要素は第２のジョー要素の第２の端の第１の場所に枢着される第１の端を備え、第２の駆動要素は、第２のジョー要素の第１の端の第２の場所に枢着される第１の端、及び第３のジョー要素の第１の端の第２の場所に枢着される第２の端を有する。外科用器具は、第１の把持部材及び第２の把持部材のそれぞれについてさらなるジョー要素とさらなる駆動要素とをさらに含むことができる。ジョー要素は、のこぎり状歯、大胆な歯、非外傷性の歯、エルボ又は突起のうちの１つを備える内面を有することができる。把持部材は使い捨てにすることができる。第２の把持部材はハウジングに固定接続することができる。エンドエフェクタアセンブリはロボット制御することができる。エンドエフェクタアセンブリは低侵襲性手術において使用することができる。

概して、本発明は別の態様では、上述の改良されたエンドエフェクタアセンブリを備える補綴アセンブリを特徴とする。別の態様では、本発明は、上述の改良されたエンドエフェクタアセンブリを備えるロボットアセンブリを特徴とする。

さらに別の態様では、本発明は、エンドエフェクタアセンブリの第１の把持部材の第１のジョー要素と第２のジョー要素との間に任意の所望の角度位置を設定する方法を特徴とする。この方法は、ハウジングを設けること、ハウジング内に配置され、ハウジング内で長手方向に往復運動するように構成されるピボットドライバーを設けること、第１の把持部材と第２の把持部材とを設けることを含む。第１の把持部材は第１のジョー要素ならびに第２のジョー要素、及び駆動要素を備える。次に、この方法は、第１のジョー要素の第１の端をハウジングの第１の場所に、第１のジョー要素の第２の端を第２のジョー要素の第１の端の第１の場所に枢着することを含む。次いで、この方法は、駆動要素の第１の端をピボットドライバーの第１の場所に、駆動要素の第２の端を第２のジョー要素の第１の端の第２の場所に枢着することを含む。ハウジングの第１の場所及びピボットドライバーの第１の場所は調整可能な距離だけ離隔する。次いで、この方法は、ハウジングの第１の場所とピボットドライバーの第１の場所との間の距離を調整する手段を設けること、及びハウジングの第１の場所とピボットドライバーの第１の場所との間の距離を調整することであって、第１のジョー要素と第２のジョー要素との間に任意の所望の角度位置を設定する、調整することを含む。

本発明の１つ又は複数の実施形態の詳細は添付の図面及び以下の説明において記載する。本発明の他の特徴、目的及び利点は以下の好適な実施形態の記載、図面、及び特許請求の範囲から明らかとなる。

図を参照すると、いくつかの図面全体を通して同様の符号は同様の部分を示す。

典型的な従来技術のエンドエフェクタ機構の概略図である。平行なジョー要素を有する従来技術のエンドエフェクタ機構の概略図である。平行なジョーが閉じている図１Ｂのエンドエフェクタ機構を有する外科用器具の斜視図である。平行なジョーが開いている図１Ｂのエンドエフェクタ機構を有する外科用器具の斜視図である。改良されたエンドエフェクタ機構の第１の実施形態の側面透視図である。上側ジョーが開いている図３の第１の実施形態の側面図である。上側ジョーが閉じている図３の第１の実施形態の側面図である。図３のエンドエフェクタ機構を有する外科用器具の側面図である。図５Ａの外科用器具の上面図である。線Ａ−Ａに沿った図５Ｂの部分断面図である。図３のエンドエフェクタ機構の分解図である。改良されたエンドエフェクタ機構の第２の実施形態の側面透視図である。上側ジョーが下側固定ジョーと第１の角度を形成して開いている図８のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側固定ジョーと第２の角度を形成して開いている図８のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側固定ジョーに対して部分的に閉じている図８のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側固定ジョーに対して閉じている図８のエンドエフェクタ機構の側面図である。図８のエンドエフェクタ機構を有する外科用器具の側面図である。図１０Ａの外科用器具の上面図である。線Ａ−Ａに沿った図１０Ｂの部分断面図である。図８のエンドエフェクタ機構の分解図である。改良されたエンドエフェクタ機構の第３の実施形態の側面透視図である。上側ジョーが下側ジョーと第１の角度を形成して開いている図１２のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側ジョーと第２の角度を形成して開いている図１２のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側ジョーに対して部分的に閉じている図１２のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側ジョーに対して閉じている図１２のエンドエフェクタ機構の側面図である。図１２のエンドエフェクタ機構の分解図である。改良されたエンドエフェクタ機構の第４の実施形態の透視図である。上側ジョーが下側ジョーと第１の角度を形成して開いている図１５のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側ジョーと第２の角度を形成して開いている図１５のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側ジョーに対して閉じている図１５のエンドエフェクタ機構の側面図である。図１５のエンドエフェクタ機構の分解図である。図１５のエンドエフェクタ機構を有する外科用器具の側面図である。図１８Ａの外科用器具の上面図である。線Ａ−Ａに沿った図１８Ｂの部分断面図である。改良されたエンドエフェクタ機構の第５の実施形態の側面透視図である。上側ジョーが下側ジョーと第１の角度を形成して開いている図２０のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側ジョーと第２の角度を形成して開いている図２０のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側ジョーに対して部分的に閉じている図２０のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側ジョーに対して閉じている図２０のエンドエフェクタ機構の側面図である。図２０のエンドエフェクタ機構の分解図である。改良されたエンドエフェクタ機構の第６の実施形態の透視図である。上側ジョーが下側ジョーと第１の角度を形成して開いている図２３のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側ジョーと第２の角度を形成して開いている図２３のエンドエフェクタ機構の側面図である。上側ジョーが下側ジョーに対して第３の角度を形成している図２３のエンドエフェクタ機構の側面図である。図２３のエンドエフェクタ機構の分解図である。改良されたエンドエフェクタ機構の第７の実施形態の分解図である。閉じた位置での図２６のエンドエフェクタ実施形態を示す図である。改良されたエンドエフェクタ機構の第８の実施形態の斜視図である。図２８のエンドエフェクタ機構の部分分解斜視図である。図２８のエンドエフェクタ機構の側面図である。図２８のエンドエフェクタ機構の側面透視図である。

図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、外科用器具２５はエンドエフェクタ機構１００を有する前端アセンブリ９０と、ハンドルアセンブリ３０とを備える。ハンドルアセンブリ３０は固定ハンドル３５と、ピボットピン３３により固定ハンドル３５に枢着される可動ハンドル３４とを備える。固定ハンドル３５は上胴部３６内で終端し、この上胴部３６は実質的に中空であり、遠位に延びるシャフトアセンブリ３２に接続される。シャフトアセンブリ３２は外側中空シース３７と同軸の中実の内側作動ロッド１３０とを備える。作動ロッド１３０は第１の端９９ａが駆動ピン４０（図６に示す）により可動ハンドル３４に接続されており、ユーザによる可動ハンドル３４の操作に応じて中空シース３７内で同軸で往復運動する。作動ロッド１３０は第２の端９９ｂがアクチュエータ１３２に接続されており、このアクチュエータ１３２はエンドエフェクタ機構１００（図７に示す）に接続される。アクチュエータロッド１３０は、可動ハンドル３４の動きをエンドエフェクタ機構１００の動きに変換する。アクチュエータ１３２は細長い本体１３３、上フィンガ１３４と下フィンガ１３６とを備える。上フィンガ１３４と下フィンガ１３４との間には開口１３８が形成されている。上フィンガ１３４にはその外表面からヨークピン１３５も延びている。一例では、アクチュエータ１３２を特許文献１（この内容は参照により本明細書に援用される）に記載の方法によりアクチュエータロッド１３０に接続する。

図３及び図７を参照すると、エンドエフェクタアセンブリ９０の第１の実施形態はハウジング１４０とエンドエフェクタ機構１００とを備える。ハウジング１４０は、外側中空シース３７の遠位端に接続される第１の端１４０ａ及びエンドエフェクタ機構１００に接続される第２の端１４０ｂを有する中空管を備える。ハウジングの端１４０ｂは貫通口（through-opening：通し穴）１４２、１４４も備える。アクチュエータ１３２はハウジング１４０内に配置される。エンドエフェクタ機構１００は、ハウジング１４０の第２の端１４０ｂから長手方向に延びる固定ジョー１１０と、ハウジング１４０の第２の端１４０ｂに枢着される可動ジョー１２０とを備える。可動ジョー１２０は第１のジョー要素１２２、第２のジョー要素１２４と駆動要素１２６とを備える。駆動要素１２６は、ピボットピン１２５をハウジング１４０の貫通口１４４及び駆動要素１２６の貫通口１４６に挿入することによってハウジング１４０の第２の端１４０ｂに枢着される一端１２６ａを有する。駆動要素１２６の第２の端１２６ｂは、ピボットピン１２７を駆動要素１２６の貫通口１４８及び第２のジョー要素１２４の貫通口１４９に挿入することによって第２のジョー要素１２４の第１の端１２４ａに枢着される。駆動要素１２６の端１２６ａは、アクチュエータ１３２の上フィンガ１３４から延びるヨークピン１３５と回転可能に係合するように構成される連結ヨーク１３１も含む。第１のジョー要素１２２は、ピボットピン１２８を第１のジョー要素１２２の貫通口１４７及びハウジング１４０の貫通口１４２に挿入することによってハウジングの端１４０ｂに枢着される第１の端１２２ａを有する。第１のジョー要素１２２の第２の端１２２ｂは、ピボットピン１２９を第１のジョー要素１２２の貫通口１４１及び第２のジョー要素１２４の貫通口１４３にそれぞれ挿入することによって第２のジョー要素１２４の第１の端１２４ａに枢着される。第１のジョー要素１２２、第２のジョー要素１２４及び固定ジョー１１０は、器官又は組織をそれらに損傷を与えることなく把持するのに適した丸みのある縁を有する平坦な内表面を有する。固定ジョー１１０、第１のジョー要素１２２及び第２のジョー要素１２４の各内表面は、器官又は組織を把持するのに適した非外傷性ののこぎり状歯又は歯１１１も有し得る。上述したように、駆動要素１２６の端１２６ａは、ヨークピン１３５と係合する連結ヨーク１３１を介してアクチュエータの上フィンガ１３４に回転可能に接続され、それにより、アクチュエータロッド１３０の前方直線の動きが駆動要素１２６の主に下方回転の動きに変換される。駆動要素１２６の下方回転の動きにより、第２のジョー要素１２４の第１の端１２４ａ及びこの端に枢着される第１のジョー要素１２２の第２の端１２２ｂが下方に枢動し、それにより、図４Ｂに示すように固定ジョー１１０に対して第１のジョー要素１２２及び第２のジョー要素１２４が閉じる。同様に、アクチュエータロッド１３０の後方直線の動きが駆動要素１２６の主に上方回転の動きに変換され、駆動要素１２６の上方回転の動きにより、図４Ａに示すように第１のジョー要素１２２及び第２のジョー要素１２４が固定ジョー１１０に対して開く。第１のジョー要素１２２と第２のジョー要素１２４との間の角度１５０は、ピボット穴１４２及び１４４の互いに対する幾何学的な配置に応じて決まるが、この実施形態では固定されている。この実施形態では、ピボット穴１４２及び１４４と対応するピボットピン１２５と１２８との距離は、第２のジョー１２４の内表面が固定ジョー１１０の内表面に平行に配置されるようなものとなっている。

図２８〜図３１の実施形態を参照すると、ジョー１１０もまた可動であり、第１のジョー要素１１２、第２のジョー要素１１４と、駆動要素１１６とを備える。駆動要素１１６は、ピボットピン１２５をハウジング１４０の貫通口１４４及び駆動要素１１６の貫通口１４６ｂに挿入することによってハウジング１４０の第２の端１４０ｂに枢着される第１の端１１６ａを有する。駆動要素１１６の第２の端１１６ｂは、ピボットピン１２７ｂを駆動要素１１６の貫通口１４８ｂ及び第２のジョー要素１１４の貫通口１４９ｂに挿入することによって第２のジョー要素１１４の第１の端１１４ａに枢着される。駆動要素１１６の端１１６ａは、アクチュエータ１３２の下フィンガ１３６から延びるヨークピン１３７と回転可能に係合するように構成される連結ヨーク１３１ｂも含む。第１のジョー要素１２２は、ピボットピン１２８を第１のジョー要素１１２の貫通口１４７ｂ及びハウジング１４０の貫通口１４２に挿入することによってハウジングの端１４０ｂに枢着される第１の端１１２ａを有する。第１のジョー要素１１２の第２の端１１２ｂは、ピボットピン１２９ｂを第１のジョー要素１１２の貫通口１４１ｂ及び第２のジョー要素１１４の貫通口１４３ｂにそれぞれ挿入することによって第２のジョー要素１１４の第１の端１１４ａに枢着される。

図８及び図１１を参照すると、エンドエフェクタ機構１００の第２の実施形態では、ピボットピン１２５及び１２８の互いに対する位置は可変であり、それに応じて第１のジョー要素１２２と第２のジョー要素１２４との間の角度１５０が変わるため、図９Ａ〜図９Ｄに示すように固定ジョー要素１１０の内表面に対して第２のジョー要素１２４の内表面の任意の形式の構成が可能となる。この第２の実施形態では、駆動要素１２６が第１のジョー要素１２２の開閉を調節し、第２のドライバー１６０が駆動要素１２６とは独立的に、第１のジョー要素１２２に対する第２のジョー要素１２４の位置（orientation）を調節する。図８及び図１１に示すように、この実施形態のエンドエフェクタアセンブリ９０は、ハウジング１４０及びエンドエフェクタ機構１００の他に、ピボットドライバー１６０も含む。図１０Ｃを参照すると、ピボットドライバー１６０はハウジング１４０内に配置されると共にアクチュエータロッド１３０を収容するように構成される中空管を備える。レバー６０がピボットピン１６１によりピボットドライバー１６０の第１の端１６０ａに枢着される。レバー６０を矢印８０の方向に後方に動かすことにより、ピボットドライバー１６０が矢印８０とは反対の方向に前方に動く。ピボットドライバー１６０の第２の端１６０ｂはフランジ１６２ａ、１６２ｂと、フランジ１６２ｂに形成される貫通口１６４とを備える。フランジ１６２ｂは、ピン１２５をフランジ１６２ｂの貫通口１６４及び駆動要素１２６の貫通口１４６に挿入することによって駆動要素１２６に枢着される。ピボットドライバー１６０を前方に動かすことにより、ピボットピン１２５がピボットピン１２８のより近くに動き、駆動要素１２６がさらに上方に動く。駆動要素１２６の第２の端１２６ｂがピボットピン１２７により第２のジョー要素１２４の第１の端１２４ａに枢着されるため、ピボットピン１２５が前方へ動くことにより、ジョー要素１２４の第１の端１２４ａが同様に上方へ動き、ジョー要素２４の第２の端１２４ｂが下方に動く。このようにして、第２のジョー要素１２４の位置がアクチュエータロッド１３０を介する可動ハンドル３４の動きによって最初に設定され、その後、ピボットドライバー１６０を介するレバー６０の動きによってさらに調節される。

図１２及び図１４を参照すると、エンドエフェクタ機構１００の第３の実施形態は、第１の組の可動ジョー１１０と第２の組の可動ジョー１２０とを備える。第１の組の可動ジョー１１０は第１のジョー要素１１２、第２のジョー要素１１４と駆動要素１１６とを備える。第２の組の可動ジョー１２０は第１のジョー要素１２２と、第２のジョー要素１２４と、駆動要素１２６とを備える。駆動要素１１６、１２６はいずれも、ユーザによる可動ハンドル３４の操作に応じて、中空シース３７内で同軸で往復運動する１つの作動ロッド１３０により作動する。ハンドル３４を固定ハンドル３５から離すことにより、アクチュエータロッド１３２が方向８０（図１０Ｃに示す）に後方に押され、このアクチュエータロッド１３２の後方への動きにより、駆動要素１１６が下方へ駆動要素１２６が上方へそれぞれ回転し、それにより、第１の組の可動ジョー１１０と第２の組の可動ジョー１２０が開く。駆動要素１１６、１２６をハウジング１４０に接続するピボットピン１２５の位置は、上述したようにさらなるピボットドライバー（driver）機構１６０によって変わる。このさらなるピボット駆動（drive）機構１６０により、第２のジョー要素１１４、１２４を各組のジョー１１０及び１２０に対応する第１のジョー要素１１２、１２２に対して動かすことが可能となる。図１３Ａ〜図１３Ｄは、２つの組の可動なジョー１１０、１２０の互いに対する、且つ互いに対応するジョー要素のいくつかの位置を示す。この実施形態では、これらの組のジョー１１０、１２０は互いに対称に動く。

図１５及び図１７を参照すると、エンドエフェクタ機構１００の第４の実施形態は、第１の組の可動ジョー１１０と第２の組の可動ジョー１２０とを備える。第１の組の可動ジョー１１０は第１のジョー要素１１２と、第２のジョー要素１１４と、駆動要素１１６とを備える。第２の組の可動ジョー１２０は第１のジョー要素１２２と、第２のジョー要素１２４、と駆動要素１２６とを備える。駆動要素１１６、１２６は、ユーザによる２つの別個の可動ハンドル３４ａ、３４ｂ（図１８Ａ及び図１９に示す）の操作に応じて、中空シース３７内で同軸で往復運動する２つの別個の作動ロッド１３０ａ、１３０ｂにより作動する。ハンドル３４ａ、３４ｂを固定ハンドル３５から離すことにより、アクチュエータロッド１３０ａ、１３０ｂが方向８０（図１８Ａに示す）に後方に押され、このアクチュエータロッド１３０ａ、１３０ｂの後方への動きにより、駆動要素１１６が下方へ駆動要素１２６が上方へ回転し、それにより、第１の組の可動ジョー１１０及び第２の組の可動ジョー１２０が開く。互いに離れることができる２つの別個のハンドル３４ａ、３４ｂがあるため、２つの組のジョーの動きは互いに独立的に調節される。駆動要素１１６、１２６をハウジング１４０に接続するピボットピン１２５の位置は、上述したようにさらなるピボットドライバー機構１６０によって変わる。このさらなるピボット駆動機構１６０により、方向８０にレバー６０を作動させることによって第２のジョー要素１１４、１２４を対応する第１のジョー要素１１２、１２２に対して動かすことが可能となる。図１６Ａ〜図１６Ｃは、２つの組の可動なジョーの互いに対する且つ互いに対応するジョー要素に対するいくつかの位置を示す。この実施形態では、これらの組のジョー１１０、１２０は互いに独立的に且つ互いに非対称に動く。

図２０及び図２２を参照すると、エンドエフェクタ機構１００の第５の実施形態は、第１の組の可動ジョー１１０と第２の組の可動ジョー１２０とを備える。第１の組の可動ジョー１１０は第１のジョー要素１１２と、第２のジョー要素１１４と、第３の可動ジョー１１８と、駆動要素１１６と、連結要素１１５とを備える。第２の組の可動ジョー１２０は第１のジョー要素１２２と、第２のジョー要素１２４と、第３のジョー要素１７２と、駆動要素１２６と、連結要素１７１とを備える。駆動要素１１６の第２の端１１６ｂ及び駆動要素１２６の第２の端１２６ｂは、ピボットピン１７５ａ、１７５ｂにより連結要素１１５の第１の端１１５ａ及び連結要素１７１の第１の端１７１ａに枢着される。連結要素１１５の第２の端１１５ｂ及び連結要素１７１の第２の端１７１ｂはピボットピン１７４ａ、１７４ｂにより第３のジョー要素１１８、１７２に枢着される。第１のジョー要素１１２、１２２もまたピボットピン１２９ａ、１２９ｂにより第２のジョー要素１１４、１２４に枢着され、第２のジョー要素１２２、１２４もまたピボットピン１７３ａ、１７３ｂにより第３のジョー要素１１８、１７２にそれぞれ枢着される。上述したように、第１のジョー要素１１２、１２４もまたピボットピン１２８によりハウジング１４０に枢着され、駆動要素１１６、１２６もまたピボットピン１２５によりハウジングに枢着される。駆動要素１１６、１２６のいずれもまたそれぞれ、ヨークピン１３５、１３７をヨーク連結１３１ａ、１３１ｂと係合することによってアクチュエータ１３２に回転可能に接続され、それぞれ、ユーザによる可動ハンドル３４の操作に応じて、中空シース３７内で同軸で往復運動する１つの作動ロッド１３０により作動する。ハンドル３４を固定ハンドル３５から離すことにより、アクチュエータロッド１３０が方向８０（図１０Ｃに示す）に後方に押され、このアクチュエータロッド１３０の後方への動きにより、駆動要素１１６が下方へ駆動要素１２６が上方へそれぞれ回転し、それにより、第１の組の可動ジョー１１０の第１のジョー要素１１２及び第２の組の可動ジョー１２０の第１のジョー要素１２２がそれぞれ開く。第１のジョー要素１１２、１２２の動きがそれぞれ連結要素１１５、１７１を介して、第２のジョー要素１１４、１２４及び第３のジョー要素１１８、１７２に伝わる。１つのアクチュエータロッド１３０があるため、第１の組のジョー１１０の動きは第２の組のジョー１２０の動きの鏡像である。上述したように、駆動要素１１６、１２６をハウジング１４０に接続するピボットピン１２５の場所は、さらなるピボットドライバー機構１６０によって変わる。このさらなるピボット駆動機構１６０により、第２のジョー要素１１４、１２４が各組のジョー１１０、１２０について対応する第１のジョー要素１１２、１２２に対して動くことが可能となる。図２１Ａ〜図２１Ｄは、２つの組の可動ジョーの互いに対する、且つ互いに対応するジョー要素の複数の位置を示す。

図２３及び図２５を参照すると、エンドエフェクタ機構１００の第６の実施形態は、第１の組の可動ジョー１１０と第２の組の可動ジョー１２０とを備える。第１の組の可動ジョー１１０は第１のジョー要素１１２と、第２のジョー要素１１４と、第３の可動ジョー１１８と、駆動要素１１６、連結要素１１５とを備える。第２の組の可動ジョー１２０は第１のジョー要素１２２と、第２のジョー要素１２４と、第３のジョー要素１７２と、駆動要素１２６と、連結要素１７１とを備える。駆動要素１１６の第２の端１１６ｂ及び駆動要素１２６の第２の端１２６ｂは、ピボットピン１７５ａ、１７５ｂにより連結要素１１５の第１の端１１５ａ及び連結要素１７１の第１の端１７１ａに枢着される。連結要素１１５の第２の端１１５ｂ及び連結要素１７１の第２の端１７１ｂはピボットピン１７４ａ、１７４ｂにより第３のジョー要素１１８、１７２に枢着される。第１のジョー要素１１２、１２２もまたピボットピン１２９ａ、１２９ｂにより第２のジョー要素１１４、１２４に枢着され、第２のジョー要素１２２、１２４もまたピボットピン１７３ａ、１７３ｂにより第３のジョー要素１１８、１７２にそれぞれ枢着される。上述したように、第１のジョー要素１１２、１２４もまたピボットピン１２８によりハウジング１４０に枢着される。駆動要素１１６、１２６もまたピボットピン１２５によりハウジングに枢着される。駆動要素１２６、１１６もまたそれぞれ、ヨークピン１３５、１３７をヨーク連結１３１ａ、１３１ｂと係合することによってアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂに回転可能に接続され、それぞれ、ユーザによる２つの別個の可動ハンドル３４ａ、３４ｂの操作に応じて、中空シース３７内で同軸で往復運動する２つの別個の作動ロッド１３０ａ、１３０ｂにより作動する。ハンドル３４ａ、３４ｂを固定ハンドル３５から離すことにより、アクチュエータロッド１３０ａ、１３０ｂが方向８０（図１０Ｃに示す）に後方に押され、このアクチュエータロッド１３０ａ、１３０ｂの後方への動きにより、駆動要素１２６が上方へ駆動要素１１６が下方へ回転し、それにより、第１の組の可動ジョー１１０の第１のジョー要素１１２及び第２の組の可動ジョー１２０の第１のジョー要素１２２がそれぞれ開く。第１のジョー要素１１２、１２２の動きがそれぞれ連結要素１１５、１７１を介して、第２のジョー要素１１４、１２４及び第３のジョー要素１１８、１７２に伝わる。２つのアクチュエータロッド１３０ａ、１３０ｂがあるため、第１の組のジョー１１０の動きは第２の組のジョー１２０の動きとは独立し、第２の組のジョーに対する第１の組のジョーの非対称構成が可能となる。上述したように、駆動要素１１６、１２６をハウジング１４０に接続するピボットピン１２５の場所は、さらなるピボットドライバー機構１６０によって変わる。このさらなるピボット駆動機構１６０により、第２のジョー要素１１４、１２４が各組のジョー１１０、１２０について対応する第１のジョー要素１１２、１２２に対して動くことが可能となる。図２４Ａ〜図２４Ｃは、２つの組の可動ジョーの互いに対する、且つ互いに対応するジョー要素の複数の位置を示す。

図２６及び図２７を参照すると、第７の実施形態では、ジョーの組１２０の第１のジョー要素１２２は上面に細長い溝２０２を有する。溝２０２は、図２６及び図２７に示すように、第１のジョー要素の全長に延び、駆動要素１２６を収容する寸法である。同様に、ジョーの組１１０の第１のジョー要素１１２は駆動要素１１６を収容する寸法になっている溝（図示せず）を有する。第１のジョー要素１２２の第１の端１２２ａは２つのフランジ２０４、２０６を有し、これらのフランジ２０４、２０６はピボットピン１２５をハウジングの貫通口１４２及びフランジ２０４及び２０６の貫通口２０３及び２０５にそれぞれ挿入することによってハウジングの端１４０ｂに枢着される。第１のジョー要素１２２の第２の端１２２ｂは１つのフランジ２０８を有し、このフランジ２０８は、ピボットピン１２９を第２のジョー要素の貫通口１４３及びフランジ２０８の貫通口２０７に挿入することによって第２のジョー要素１２４に枢着される。

一例では、ジョーの典型的な寸法は０．５００インチ（約１２．７ミリメートル）×０．１７５インチ（約４．４４５ミリメートル）であり、ハンドルの典型的な寸法は０．２３０インチ（約５．８４２ミリメートル）×４．５インチ（約１１４．３ミリメートル）×１．７５インチ（約４４．４５ミリメートル）である。内視鏡器具は様々なタイプの生体適合性のステンレス鋼、セラミック、プラスチック又は複合材料から作製され得る。エンドエフェクタアセンブリは使い捨てであってもそうでなくてもよく、様々なタイプの生体適合性のステンレス鋼、金属、合金、複合材料及びプラスチックから作製され得る。上述したように、改良されたエンドエフェクタ機構は、低侵襲性外科用器具及び一般手術用器具において又はロボット制御されるエンドエフェクタの一部としても使用され得る。改良されたエンドエフェクタ機構はまた、人工指関節等の補綴及び他の非医療のロボット応用における用途にも使用され得る。

他の実施形態では、エンドエフェクタ機構は駆動要素及び連結要素と対になった複数の組のジョー要素を備える。各ジョー要素は隣り合う（the next most distal）ジョー要素に対する固定リンクとして働き、対向するジョー要素に対するその相対角度を強制的に維持する。ジョー要素は丸みのある表面、大胆な（aggressive 強固）歯又は非外傷性（atraumatic: 傷をつけない）の歯を有していてもよく、又はエルボ及び幅広の把持面を取り入れていてもよい。エンドエフェクタ機構の二重作用形態は、片側あたり２つ又は３つのジョー要素を備える。単一の作用形態は下側の固定ジョーに対向する２つ又は３つの把持要素を有する。ハウジング内の主要なピボットピンとピボットドライブ（drive）との間の距離を調整する手段を付加することによって、遠位のジョーどうしの間の相対角度が一緒に又は独立的に調整される。個別の調節レバーを使用してピボットの中心距離を調整することができるか、又は個別の調節レバーを強いオーバーライドばね（a heavy override spring）の使用を介して主要な作動機構と連係させる（tie）ことができる。ピボットの中心距離を調整する別の方法は、管構成内での管の使用によるものであり、ここでは外管のカムスロットが管の回転の動きによりピボットピンの１つを前後に動かす働きをする。ジョーの角度の調節は、用途に応じてジョーの先端をさらに挟み合わせるか又は水平にする（flatten out）ように働くことができる。単一の主要なアクチュエータが、対向する組のジョー要素を同時に調節することができる。また、別個の作動ロッドが各組のジョー要素を独立して作動させることができる。上述したように、上側の組及び下側の組のジョーは互いに対称又は非対称に動くことが可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明してきたが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更を行い得ることが理解されるであろう。したがって、他の実施形態は添付の特許請求の範囲内である。

Claims

改良されたエンドエフェクタアセンブリを備える外科用器具であって、該改良されたエンドエフェクタアセンブリは、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記ハウジング内で長手方向に往復運動するように構成されるピボットドライバーと、
前記ハウジングから延びる第１の把持部材と第２の把持部材と、を備え、
前記第１の把持部材は第１のジョー要素、第２のジョー要素と駆動要素とを備え、前記第１のジョー要素は前記ハウジングの第１の場所に枢着される第１の端と、及び前記第２のジョー要素の第１の端の第１の場所に枢着される第２の端とを備え、
前記駆動要素は前記ピボットドライバーの第１の場所に枢着される第１の端と、及び前記第２のジョー要素の前記第１の端の第２の場所に枢着される第２の端とを備え、
前記ハウジングの前記第１の場所及び前記ピボットドライバーの前記第１の場所は、調整可能な距離だけ離隔し、前記距離の調整により、前記第１のジョー要素と前記第２のジョー要素との間に任意の所望の角度位置が設定される、外科用器具であり、
前記第２の把持部材に対して前記第１の把持部材を動かす第１の作動手段をさらに含み、当該第１の作動手段は、前記ハウジング及び前記ピボットドライバー内で長手方向に往復運動するように構成される第１のアクチュエータロッドを備え、前記第１の把持部材の前記駆動要素は前記第１のアクチュエータロッドの第１の端の第１の場所と回転可能に係合し、前記第１のアクチュエータロッドの直線の動きは前記第１の把持部材の駆動要素の回転の動きに変換され、前記第１の把持部材の駆動要素の前記回転の動きにより、前記第２の把持部材に対して前記第１の把持部材を動かす、ことを特徴とする外科用器具。
前記ハウジングの前記第１の場所と前記ピボットドライバーの前記第１の場所との間の前記距離を調整する手段をさらに含む、請求項１に記載の外科用器具。
前記ハウジングの前記第１の場所と前記ピボットドライバーの前記第１の場所との間の前記距離を調整する前記手段は、前記ピボットドライバーの長手方向の直線の動きを作動させ、前記ピボットドライバーの前記直線の動きは前記第１の把持部材の駆動要素の回転の動きに変換され、前記第１の把持部材の駆動要素の前記回転の動きにより、前記第１の把持部材の第１のジョー要素に対して前記第１の把持部材の第２のジョー要素が動く、請求項２に記載の外科用器具。
前記第２の把持部材は、第１のジョー要素と、第２のジョー要素と、駆動要素とを備え、前記第２の把持部材の前記第１のジョー要素は、前記ハウジングの前記第１の場所に枢着される第１の端と、前記第２の把持部材の前記第２のジョー要素の第１の端の第１の場所に枢着される第２の端とを備え、前記第２の把持部材の前記駆動要素は、前記ピボットドライバーの前記第１の場所に枢着される第１の端と、前記第２の把持部材の前記第２のジョー要素の前記第１の端の第２の場所に枢着される第２の端とを備える、請求項３に記載の外科用器具。
前記ハウジングの前記第１の場所と前記ピボットドライバーの前記第１の場所との間の前記距離を調整する前記手段は、前記ピボットドライバーの長手方向の直線の動きを作動させ、前記ピボットドライバーの前記直線の動きは前記第２の把持部材の駆動要素の回転の動きに変換され、前記第２の把持部材の駆動要素の前記回転の動きにより、前記第２の把持部材の第１のジョー要素に対して前記第２の把持部材の第２のジョー要素が動く、請求項４に記載の外科用器具。
前記第２の把持部材の前記駆動要素は前記第１のアクチュエータロッドの前記第１の端の第２の場所と回転可能に係合し、前記第１のアクチュエータロッドの直線の動きは前記第２の把持部材の前記駆動要素の回転の動きに変換され、前記第２の把持部材の前記駆動要素の前記回転の動きにより、前記第１の把持部材に対して前記第２の把持部材を動かす、請求項５に記載の外科用器具。
前記第１の作動手段は、前記ハウジング内で長手方向に往復運動するように構成される第２のアクチュエータロッドを備え、前記第２の把持部材の前記駆動要素は前記第２のアクチュエータロッドの第１の端の第１の場所と係合し、前記第２のアクチュエータロッドの直線の動きは前記第２の把持部材の前記駆動要素の回転の動きに変換され、前記第２の把持部材の前記駆動要素の前記回転の動きにより、前記第１の把持部材に対して前記第２の把持部材を動かす、請求項５に記載の外科用器具。
前記第１のアクチュエータロッドの前記第１の端は、前記第１の端から延びる第１のフィンガと第２のフィンガとを備え、前記第１のフィンガと前記第２のフィンガはそれぞれ、前記第１の把持部材の前記駆動要素の第１の連結ヨークと前記第２の把持部材の前記駆動要素の第２の連結ヨークと回転可能に係合する第１のヨークピンと、第２のヨークピンとを備える、請求項６に記載の外科用器具。
前記第１のアクチュエータロッド及び前記第２のアクチュエータロッドの前記第１の端はそれぞれ、前記第１の把持部材の前記駆動要素の第１の連結ヨーク及び前記第２の把持部材の前記駆動要素の第２の連結ヨークと回転可能に係合する第１のヨークピンと、第２のヨークピンとを備える、請求項７に記載の外科用器具。
前記ピボットドライバーは中空管からなる、請求項１に記載の外科用器具。
前記第１の作動手段及び前記ハウジングの前記第１の場所と前記ピボットドライバーの前記第１の場所との間の前記距離を調整する前記手段を作動させるハンドルアセンブリをさらに含む、請求項３に記載の外科用器具。
中空シース、前記第１の作動手段及び前記ハウジングの前記第１の場所と前記ピボットドライバーの前記第１の場所との間の前記距離を調整する前記手段を備えるシャフトアセンブリをさらに含む、請求項１１に記載の外科用器具。
前記第１の把持部材は第３のジョー要素及び第２の駆動要素をさらに備え、前記第３のジョー要素は前記第２のジョー要素の前記第２の端の第１の場所に枢着される第１の端を備え、前記第２の駆動要素は、前記第２のジョー要素の前記第１の端の第２の場所に枢着される第１の端と、前記第３のジョー要素の前記第１の端の第２の場所に枢着される第２の端とを備える、請求項１に記載の外科用器具。
前記第１の把持部材及び前記第２の把持部材のそれぞれについてさらなるジョー要素及びさらなる駆動要素をさらに備える、請求項１３に記載の外科用器具。
前記ジョー要素のいずれかは、のこぎり状歯、大胆な歯(aggressive teeth)、非外傷性の歯 (atraumatic teeth)、エルボ又は突起のうちの１つを備える内面を備える、請求項１の外科用器具。
前記把持部材のいずれかは使い捨てである、請求項１に記載の外科用器具。
前記第２の把持部材は前記ハウジングに固定接続される、請求項１に記載の外科用器具。
前記エンドエフェクタアセンブリはロボット制御される、請求項１に記載の外科用器具。
前記エンドエフェクタアセンブリは低侵襲性手術において使用される、請求項１に記載の外科用器具。
請求項１に記載の前記改良されたエンドエフェクタアセンブリを備える、補綴アセンブリ。
請求項１に記載の前記改良されたエンドエフェクタアセンブリを備える、ロボットアセンブリ。
外科用器具のためのエンドエフェクタアセンブリの第１の把持部材の第１のジョー要素と第２のジョー要素との間に任意の所望の角度位置を設定する方法であって、
ハウジングを設けること、
前記ハウジング内に配置され、前記ハウジング内で長手方向に往復運動するように構成されるピボットドライバーを設けること、
前記第１の把持部材と第２の把持部材とを設けることであって、ここで前記第１の把持部材は前記第１のジョー要素と、前記第２のジョー要素と、駆動要素とを備え、
前記第１のジョー要素の第１の端を前記ハウジングの第１の場所に、前記第１のジョー要素の第２の端を前記第２のジョー要素の第１の端の第１の場所に枢着し、
前記駆動要素の第１の端を前記ピボットドライバーの第１の場所に、前記駆動要素の第２の端を前記第２のジョー要素の前記第１の端の第２の場所に枢着し、ここで前記ハウジングの前記第１の場所と前記ピボットドライバーの前記第１の場所とは調整可能な距離だけ離隔し、
前記ハウジングの前記第１の場所と前記ピボットドライバーの前記第１の場所との間の前記距離を調整する手段を設けること、及び
前記ハウジングの前記第１の場所と前記ピボットドライバーの前記第１の場所との間の該距離を調整することによって、前記第１のジョー要素と前記第２のジョー要素との間に任意の所望の角度位置を設定する方法であって、
前記第２の把持部材に対して前記第１の把持部材を動かす第１の作動手段をさらに含み、当該第１の作動手段は、前記ハウジング及び前記ピボットドライバー内で長手方向に往復運動するように構成される第１のアクチュエータロッドを備え、前記第１の把持部材の前記駆動要素は前記第１のアクチュエータロッドの第１の端の第１の場所と回転可能に係合し、前記第１のアクチュエータロッドの直線の動きは前記第１の把持部材の駆動要素の回転の動きに変換され、前記第１の把持部材の駆動要素の前記回転の動きにより、前記第２の把持部材に対して前記第１の把持部材を動かす、ことを特徴とする外科用器具のためのエンドエフェクタアセンブリの第１の把持部材の第１のジョー要素と第２のジョー要素との間に任意の所望の角度位置を設定する方法。