JP5455171B2 - 手術用具のためのフレキシブルリスト - Google Patents

Description

（関連出願の参照）
［０２］本出願は、２００２年１２月６日に出願された米国仮特許出願第６０／４３１，６３６号の利益に基づき、これを主張し、その開示全体は参照として本明細書に組み込まれる。本出願は、以下の特許および特許出願に関連し、その全開示は参照として本明細書に組み込まれる。

２００２年６月２８日に出願された“Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌ Ｈａｖｉｎｇ Ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｂｌｅ Ｔｅｎｄｏｎ−Ａｃｔｕａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｄｉｓｋ Ｗｒｉｓｔ Ｊｏｉｎｔ”という名称の米国特許出願第１０／１８７，２４８号と、
２００２年６月２８日に出願された“Ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｌｉｎｋ Ｗｒｉｓｔ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ”という名称の米国特許出願第１０／１８６，１７６号と、
１９９８年９月１８日に出願され、Ｗ０９９／５０７２１号として公開された“Ｒｏｂｏｔｉｃ Ａｐｐａｒａｔｕｓ”という名称のＰＣＴ国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ９８／１９５０８号と、
１９９９年１０月１５日に出願された“Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｔｏｏｌｓ，Ｄａｔａ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ａｎｄ Ｕｓｅ”という名称の米国特許出願第０９／４１８，７２６号と、
１９９８年１２月８日に出願された“Ｉｍａｇｅ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｆｏｒ ａ Ｔｅｌｅｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ”という名称の米国特許出願第６０／１１１，７１１号と、
１９９９年８月２０日に出願された“Ｓｔｅｒｅｏ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎ Ｔｅｌｅｒｏｂｏｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ”という名称の米国特許出願第０９／３７８，１７３号と、
１９９９年９月１７日に出願された“Ｍａｓｔｅｒ Ｈａｖｉｎｇ Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ｄｅｇｒｅｅｓ ｏｆ Ｆｒｅｅｄｏｍ”という名称の米国特許出願第０９／３９８，５０７号と、
１９９９年９月１７日に出願された“Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｍｎｉｍａｌｌｙ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｔｅｌｅｓｕｒｇｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ”という名称の米国特許出願第０９／３９９，４５７号と、
１９９９年８月１３日に出願された“Ｃａｍｅｒａ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ａ Ｍｉｎｉｍａｌｌｙ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ”という名称の米国特許出願第０９／３７３，６７８号と、
１９９９年９月１７日に出願された“Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｔｏｏｌｓ ｆｏｒ Ｕｓｅ
ｉｎ Ｍｉｎｉｍａｌｌｙ Ｉｎｖａｓｉｖｅ Ｔｅｌｅｓｕｒｇｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”という名称の米国特許出願第０９／３９８，９５８号と、
１９９８年９月１５日に発行された“Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｕｓｅ”という名称の米国特許５，８０８，６６５号。

（発明の背景）
本発明は概ね手術用具に関し、より詳細にはロボット手術を行うための手術用具におけるフレキシブルリスト機構に関する。

低侵襲手術技術の進歩により、低侵襲的な方法で行われる手術の数は劇的に増加し得る。低侵襲手術手技は、診断的処置または外科的処置時に損傷を受ける外部組織の量を低減し、それにより患者の回復時間、不快感および有害な副作用を低減することを目的とする。標準手術の入院の平均的な長さも、低侵襲手術手技を使用して著しく短縮し得る。従って、低侵襲手技の採用の増加により、多くの入院日数が節約でき、入院費用だけでも年間何百万ドルが節約し得るであろう。患者の回復時間、患者の不快感、手術の副作用および離職時間も低侵襲手術で低減し得る。

最も一般的な形態の低侵襲手術は内視鏡であろう。おそらく、最も一般的な形態の内視鏡は、腹腔内部の低侵襲検査および手術である腹腔鏡である。標準の腹腔鏡手術においては、患者の腹部にガスを注入して、カニューレスリーブを小さい（およそ１／２インチ）切り口に通し、腹腔鏡手術器具の入口を提供する。腹腔鏡手術器具は概ね、腹腔鏡（手術領域を見るため）および作業用具を含む。作業用具は、各用具の作業端部またはエンドエフェクタが延長チューブにより、そのハンドルから離れている以外は、従来の（開腹）手術において使用されるものと同様である。本明細書で使用されるように、「エンドエフェクタ」という用語は、手術器具の実際の作業部分を意味し、例えばクランプ、捕捉器具、はさみ、ホッチキス、持針器を含み得る。外科的処置を行うために、外科医はこれらの作業用具または器具をカニューレスリーブを介して内部の手術部位に通して、腹部の外側からそれらを操作する。外科医は腹腔鏡から撮る手術部位の画像を表示するモニターで、処置を観察する。同様の内視鏡手技は、例えば、関節鏡、腹膜後腔鏡、骨盤鏡（Ｐｅｌｖｉｓｃｏｐｙ）、腎盂鏡、膀胱鏡、脳槽鏡（ｃｉｓｔｅｒｎｏｓｃｏｐｙ）、洞房鏡（ｓｉｎｏｓｃｏｐｙ）、子宮鏡、および尿道鏡などにおいて採用される。

現在の低侵襲手術（ＭＩＳ）技術に関して多くの不都合がある。例えば、既存のＭＩＳ器具は、開腹手術において見られる用具設置の柔軟性を外科医に与えない。最新の腹腔鏡用具は堅いシャフトを有しており、小さい切り口を通って作業部位に近づくことは困難である。加えて、多数の内視鏡器具の長さおよび構成は、関連用具のエンドエフェクタ上において組織および器官が及ぼす力を感知する外科医の能力を低減する。内視鏡用具が巧妙性および敏感性に欠けるということが、低侵襲手術の普及の大きな妨げとなっている。

低侵襲遠隔手術ロボットシステムが、内部の手術部位内で作業を行う際に外科医の機敏性を高め、また外科医が遠隔位置から患者を手術できるように開発されている。遠隔手術システムでは、外科医はしばしばコンピュータワークステーションで手術部位の画像を与えられる。適切なビュアーまたはディスプレイ上で手術部位の三次元画像を見ながら、外科医は、ワークステーションのマスター入力または制御装置を操作することにより、患者の外科的処置を行う。マスターは自動制御的に操作される手術器具の動きを制御する。外科的処置の間は、遠隔手術システムは、手術のための種々の機能、例えば、マスター制御装置の操作に応答して、針を保持または駆動する、血管を捕捉する、または組織を切開するなどを行う、例えば組織捕捉器具、針ドライバなどのエンドエフェクタを有する種々の手術器具または用具の機械的作動および制御を提供することができる。

手術用具によっては、３つの垂直軸周りのエンドエフェクタに３度の回転運動を提供するためのロール−ピッチ−ヨー機構を採用するものもある。ピッチおよびヨー回転は、典型的には用具のシャフトとエンドエフェクタとの間で連結されるリスト機構により提供され、ロール回転は典型的にはシャフトの回転により提供される。約９０度ピッチで、ヨーおよびロール回転運動が重なり、特異点と称される１度の回転運動の損失となる。

（発明の開示）
本発明は、用具がロール、ピッチおよびヨーにおいて一切の特異点を有さないように、ピッチおよびヨー回転を提供するリスト機構を有する用具の代替的実施形態に向けられている。リスト機構はフレキシブルチューブまたはバネもしくは同様のフレキシブル構成要素に接続される一連のディスクにより形成され得る、フレキシブルチューブ状構造を有する。作動ケーブルまたはフレキシブルワイヤー（例えば、ニチノールによって構成される）が、リスト機構を通って延び、ピッチおよびヨー回転においてフレキシブルリストを屈折させるのに使用される。ロールの回転は、リスト機構が取り付けられる用具シャフトを回転させることにより提供される。

本発明の１つの態様によると、低侵襲手術器具は、作業端部と近接端部と、この作業端部と近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、エンドエフェクタとを含む。リスト部材は、細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位端部分とを含む、フレキシブルチューブと内バネとを有する。内バネはフレキシブルチューブの内部空洞内に配置され、フレキシブルチューブの軸に平行な軸を有する。複数の作動ケーブル（またはワイヤー）は、エンドエフェクタに接続される遠位端部分を有し、遠位端部分からリスト部材を通って細長いシャフトに向かって、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な近接部分まで延びる。作動ワイヤーが使用される場合、作動ワイヤーはまたエンドエフェクタを支持するのを助け得る。

いくつかの実施形態では、作動ケーブルは内バネの中空内部に配置される。少なくとも３本の作動ケーブルがエンドエフェクタに接続される。作動ケーブルの近接部分は、作動ケーブルを作動するように構成されるジンバルプレートに接続され、ジンバルプレートは細長いシャフトの近接端部に近接して配置される。作動ケーブルは内バネとフレキシブルチューブとの間に配置され得る。フレキシブルチューブは、作動ケーブルを受けるための内腔を形成するように内バネの外面により閉じられる内部軸スロットを含み得る。フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に対して概ね横断する複数の横切込みを含み得る。

本発明の別の態様によると、低侵襲手術器具は、作業端部と近接端部と、この作業端部と近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、エンドエフェクタとを含む。リスト部材は、壁に囲まれた内部を通って延びる軸を含むフレキシブルチューブを有する。フレキシブルチューブの壁は、フレキシブルチューブの軸に概ね平行するように方向付けられた複数の内腔を含む。リスト部材は、細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位端部分とを有する。複数の作動ケーブルはエンドエフェクタに接続される遠位端部分を有し、遠位端部分からリスト部材の壁の内腔を通って細長いシャフトに向かって、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な近接部分まで延びる。

いくつかの実施形態では、フレキシブルチューブの壁は１２個の内腔を含む。各作動ケーブルは、２つの隣接する内腔を通って延びるように、フレキシブルチューブの壁の遠位部分の周りで輪にされる。フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に対して概ね横断する複数の横切込みを含む。外側カバーがフレキシブルチューブの外面の周囲に巻かれる。横切込みは、各々が互いに対向して配置される１対の切込みを有する切込みの交互の層を含む。各層の切込みは、隣接する層の切込みから約９０度ずつ離間される方向に向けられる。横切込みは、リブの上下のディスク部分の間でリブを接続したままにする。概ねフレキシブルチューブの軸に沿って、ディスク部分内に延びるスリットがリブの両側に設けられ得る。

特定の実施形態では、フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に概ね平行するように方向付けられた複数のスロットを有する内側チューブと、スロットで内腔を形成するように内側チューブの周囲に巻かれた外側カバーとを含む。外側カバーは外バネを含む。フレキシブルチューブは、各々が複数のスロットの１つの周囲に配置される複数のバネを含む。内バネはフレキシブルチューブの内部の周囲に配置され得る。編組カバーがフレキシブルチューブの外面上に形成され得る。編組カバーは、フレキシブルチューブの近接端部と遠位端部との間で時計回りの方向に巻かれる第１のセットのワイヤーと、フレキシブルチューブの近接端部と遠位端部との間で反時計回りの方向に巻かれ、第１のセットのワイヤーとともに織り込まれる第２のセットのワイヤーとを有する。

いくつかの実施形態において、フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に概ね平行に、軸接続部により摺動可能に互いに接続される複数の軸方向摺動部材を含む。軸接続部はタングおよび溝接続部を含む。各軸方向摺動部材は、別のバージョンにおいて作動ケーブルの１つを受けるための内腔を含む。フレキシブルチューブは、互いに連結される、フレキシブルチューブの円周の周りに配置される複数の軸バネを含む。各軸バネは、作動ケーブルの１つを受けるための内腔の１つを提供するように隣接する軸バネのコイルと重なり合うコイルを有する。フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に沿って連続して接続される高点および低点を含む複数の波形バネセグメントを有する波形バネを含み得る。１つの波形バネセグメントの高点は、隣接する波形バネセグメントの低点に接続される。

本発明の別の態様によると、低侵襲手術器具は、作業端部と近接端部と、この作業端部と近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、エンドエフェクタとを含む。リスト部材は、細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位端部分とを含む内バネを有する。リスト部材は内バネの軸に沿って分布される複数の環状ディスクを有する。環状ディスクはそれぞれ、内バネと接続される内縁を有する。複数の作動ケーブルは、エンドエフェクタに接続される遠位端部分を有し、遠位端部分からリスト部材を通って細長いシャフトに向かって、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な近接部分まで延びる。

いくつかの実施形態では、ディスクは、作動ケーブルがその中を通って延びる複数の穴を含む。ディスクはそれぞれ、互いに対向して配置される、内縁から内バネのコイル間の間隙に延びる１対の内側タブを含む。隣接するディスクは、隣接するディスクの内側タブから約９０度離間して配置される、一方のディスクの内側タブで方向付けられる。ディスクはそれぞれ、隣接するディスク間を合わせるための外側合わせ面と内側合わせ面とを含み、一方のディスクの外側合わせ面は、隣接するディスクの内側合わせ面と合わさる。外側合わせ面と内側合わせ面の形状は概ね球面である。複数のエラストマー部材はそれぞれ、隣接するディスク間に配置され、接続される。リストカバーが、内バネと環状ディスクの外側に配置される。リストカバーは非導電体材料の平らな螺旋を含む。平らな螺旋は、螺旋の隣接する層間で重なり合う、丸められた縁を含む。平らの螺旋は、内バネの軸に概ね平行するように方向付けられた溝を含む。

本発明は、例えば以下を提供する。
（項目１）
作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
エンドエフェクタと、
細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位端部分とを含む、フレキシブルチューブと内バネとを有するリスト部材であって、該内バネはフレキシブルチューブの内部空洞内に配置され、該内バネはフレキシブルチューブの軸に平行な軸を有するリスト部材と、
エンドエフェクタに接続される遠位端部分を有し、該遠位端部分からリスト部材を通って細長いシャフトに向かって近接部分まで延びており、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な複数の作動ケーブルと、
を含む低侵襲手術器具。
（項目２）
前記作動ケーブルは前記内バネの中空内部に配置される、項目１に記載の器具。
（項目３）
少なくとも３本の作動ケーブルが前記エンドエフェクタに接続される、項目１に記載の器具。
（項目４）
前記作動ケーブルの近接部分は、作動ケーブルを作動するように構成されるジンバルプレートに接続され、該ジンバルプレートは細長いシャフトの近接端部に近接して配置される、項目１に記載の器具。
（項目５）
作動ケーブルは内バネとフレキシブルチューブとの間に配置される、項目１に記載の器具。
（項目６）
前記フレキシブルチューブは、作動ケーブルを受けるための内腔を形成するように、内バネの外面により閉じられる内部軸スロットを含む、項目５に記載の器具。
（項目７）
前記フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に対して概ね横断する複数の横切込みを含む、項目１に記載の器具。
（項目８）
作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
エンドエフェクタと、
壁に囲まれた内部を通って延びる軸を含むフレキシブルチューブを有するリスト部材であって、フレキシブルチューブの壁はフレキシブルチューブの軸に概ね平行するように方向付けられた複数の内腔を含み、リスト部材は細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位端部分とを有するリスト部材と、
エンドエフェクタに接続される遠位端部分を有し、該遠位端部分からリスト部材の壁の内腔を通って細長いシャフトに向かって近接部分まで延びており、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な複数の作動ケーブルと、
を含む低侵襲手術器具。
（項目９）
前記フレキシブルチューブの壁は１２個の内腔を含む、項目８に記載の器具。
（項目１０）
各作動ケーブルは、２つの隣接する内腔を通って延びるように、フレキシブルチューブの壁の遠位端部分の周りで輪状にされる、項目８に記載の器具。
（項目１１）
前記フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に対して概ね横断する複数の横切込みを含む、項目８に記載の器具。
（項目１２）
フレキシブルチューブの外面の周囲に巻かれた外側カバーをさらに含む、項目１１に記載の器具。
（項目１３）
前記横切込みは、各々が互いに対向して配置される１対の切込みを有する切込みの交互の層を含み、各層の切込みは、隣接する層の切込みから約９０度ずつ離間される方向に向けられた、項目１１に記載の器具。
（項目１４）
前記横切込みは、リブの上下のディスク部分の間でリブを接続したままにして、概ねフレキシブルチューブの軸に沿って、ディスク部分内に延びるスリットがリブの両側に設けられる、項目１３に記載の器具。
（項目１５）
前記フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に概ね平行するように方向付けられた複数のスロットを有する内側チューブと、スロットで内腔を形成するように内側チューブの周囲に巻かれた外側カバーとを含む、項目８に記載の器具。
（項目１６）
前記外側カバーは外バネを含む、項目１５に記載の器具。
（項目１７）
前記フレキシブルチューブは、各々が複数のスロットの１つの周囲に配置される複数のバネを含む、項目８に記載の器具。
（項目１８）
前記フレキシブルチューブの内部の周囲に配置される内バネをさらに含む、項目８に記載の器具。
（項目１９）
フレキシブルチューブの外面上に編組カバーをさらに含み、該編組カバーはフレキシブルチューブの近接端部と遠位端部との間で時計回りの方向に巻かれる第１のセットのワイヤーと、フレキシブルチューブの近接端部と遠位端部との間で反時計回りの方向に巻かれ、第１のセットのワイヤーとともに織り込まれる第２のセットのワイヤーとを有する、項目８に記載の器具。
（項目２０）
前記フレキシブルチューブの壁は、フレキシブルチューブの軸に概ね平行に、軸接続部により摺動可能に互いに接続される複数の軸方向摺動部材を含む、項目８に記載の器具。
（項目２１）
前記軸接続部はタングおよび溝接続部を含む、項目２０に記載の器具。
（項目２２）
各軸方向摺動部材は作動ケーブルの１つを受けるための内腔を含む、項目２０に記載の器具。
（項目２３）
各軸方向摺動部材は、一体化された摺動要素として作動ケーブルの１つと一体的に形成される、項目２０に記載の器具。
（項目２４）
前記フレキシブルチューブは、互いに連結される、フレキシブルチューブの円周の周りに配置される複数の軸バネを含み、各軸バネは、作動ケーブルの１つを受けるための内腔の１つを提供するように隣接する軸バネのコイルと重なり合うコイルを有する、項目８に記載の器具。
（項目２５）
前記フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に沿って連続して接続される高点と低点とを含む複数の波形バネセグメントを有する波形バネを含み、１つの波形バネセグメントの高点は隣接する波形バネセグメントの低点に接続される、項目８に記載の器具。
（項目２６）
前記リストは、フレキシブルチューブの遠位端部に接続される遠位終端ディスクを含み、前記遠位終端ディスクはフレキシブルチューブより実質的に堅い、項目８に記載の器具。
（項目２７）
作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
エンドエフェクタと、
細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位端部分とを含む内バネを有するリスト部材であって、リスト部材は内バネの軸に沿って分布される複数の環状ディスクを有し、該環状ディスクはそれぞれ、内バネと接続される内縁を有するリスト部材と、
エンドエフェクタに接続される遠位端部分を有し、該遠位端部分からリスト部材を通って細長いシャフトに向かって近接部分まで延びており、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な複数の作動ケーブルと、
を含む低侵襲手術器具。
（項目２８）
前記ディスクは、作動ケーブルがその中を通って延びる複数の穴を含む、項目２７に記載の器具。
（項目２９）
前記ディスクはそれぞれ、互いに対向して配置される、内縁から内バネのコイル間の間隙に延びる１対の内側タブを含む、項目２７に記載の器具。
（項目３０）
隣接するディスクは、隣接するディスクの内側タブから約９０度離間して配置される、一方のディスクの内側タブで方向付けられる、項目２８に記載の器具。
（項目３１）
前記ディスクはそれぞれ、隣接するディスク間を合わせるための外側合わせ面と内側合わせ面とを含み、一方のディスクの外側合わせ面は、隣接するディスクの内側合わせ面と合わさる、項目２７に記載の器具。
（項目３２）
前記外側合わせ面と内側合わせ面の形状は概ね球面である、項目３１に記載の器具。
（項目３３）
各々が隣接するディスク間に配置され接続される、複数のエラストマー部材をさらに含む、項目２７に記載の器具。
（項目３４）
内バネと環状ディスクの外側に配置されるリストカバーをさらに含む、項目２７に記載の器具。
（項目３５）
前記リストカバーは非導電体材料の平らな螺旋を含む、項目３４に記載の器具。
（項目３６）
前記平らな螺旋は、該螺旋の隣接する層間で重なり合う、湾曲した縁を含む、項目３５に記載の器具。
（項目３７）
前記平らな螺旋は、内バネの軸に概ね平行するように方向付けられた溝を含む、項目３５に記載の器具。

図１は、本発明の実施形態による手術用具の斜視図である。 図２は、本発明の実施形態によるリストの断面図である。 図３は、ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った図２のリストの断面図である。 図４は、本発明の別の実施形態によるリストの斜視図である。 図４Ａは、図４と同様のリストの例の遠位部分の平面図であり、ケーブル配置の詳細を示す図である。図４Ｂは、図４と同様のリストの例の遠位部分の立面図であり、ケーブル配置の詳細を示す図である。 図５は、本発明の別の実施形態によるリストの斜視図である。 図６は、本発明の別の実施形態によるリストの平面図である。 図７は、本発明の別の実施形態によるリストの断面図である。 図８は、本発明の別の実施形態によるリストの平面図である。 図９は、用具シャフトおよびジンバルプレートを備える図８のリストの立面図である。 図１０は、本発明の別の実施形態によるリストの平面図である。 図１１は、図１０のリストの立面図である。 図１２は、本発明の別の実施形態によるリストの立面図である。 図１３は、本発明の別の実施形態によるリストの平面図である。 図１４は、本発明の別の実施形態によるリストの一部の断面図である。 図１５は、屈折時の図１４のリストの部分断面図である。 図１６は、本発明の別の実施形態によるリストの斜視図である。 図１７は、図１６のリストの平面図である。 図１８は、本発明の別の実施形態によるリストの一部の断面図である。 図１９は、本発明の別の実施形態によるリストの斜視図である。 図２０は、本発明の別の実施形態によるリストの平面図である。 図２１は、本発明の別の実施形態によるリストの斜視図である。 図２２は、本発明の別の実施形態によるリストの一部の断面図である。 図２３は、図２２のリストにおけるディスクの平面図である。 図２４は、図２２のリストにおけるディスクの平面図である。 図２５は、図２２のリストの外側ピースの斜視図である。 図２６は、図２５の外側ピースの断面図である。 図２７は、本発明の別の実施形態によるリストの斜視図である。 図２８は、本発明の実施形態によるリストカバーの断面図である。 図２９は、本発明の別の実施形態によるリストカバーの断面図である。 図３０は、本発明の別の実施形態によるリストカバーの一部の斜視図である。

（発明の詳細な説明）
本明細書で説明されるように、「エンドエフェクタ」は、医療機能のための、例えば対象組織の所定治療を達成するための、リスト部材を介して操作可能である事実上の作業遠位端部を指す。例えば、エンドエフェクタによっては外科用メス、ブレードまたは電極などの単一作業部材を有するものもある。また、例えば鉗子、捕捉用具、はさみまたはクリップアプライヤーなどの１対または複数の作業部材を有するエンドエフェクタもある。ある実施形態では、ディスクまたは背柱が、集合的に長手方向内腔またはリストに沿った空間を画定し、エンドエフェクタの操作に関連する多数の代替要素または手段のうちのいずれか１つに、導管を提供する開口部を有するように構成される。その例としては、電気的に起動されるエンドエフェクタ（例えば、電気外科電極、変換器、センサーなど）用の導体、流動体、ガスまたは固体用導管（例えば、吸引、吸入、灌注、治療流動体、付属品導入、生検抽出用など）、移動するエンドエフェクタ部材を作動するための機械的要素（例えば、ケーブル、フレキシブル要素、またはグリップ、鉗子、はさみを操作するための連接要素）、導波管、音伝道性要素、光ファイバー要素などを含む。このような長手方向導管は、弾性高分子チューブもしくはスパイラルワイヤ巻きチューブなどのライナ、絶縁体、またはガイド要素を備え得る。

本明細書で使用されるように、「手術器具」「器具」「手術用具」または「用具」という用語は、患者の腔における手術部位に導入される１つ以上のエンドエフェクタを担持する作業端部を有し、手術部位における対象組織の所望の治療または医療機能を達成するためのエンドエフェクタ（単数、複数）を操作するように、その腔の外部から作動可能である部材を指す。器具または用具は典型的には、遠位端部にエンドエフェクタ（単数、複数）を担持するシャフトを含み、好適には、針を保持または駆動する、血管を捕捉する、および組織を切開するなどの機能を行うための遠隔手術システムにより自動制御的に作動される。

本明細書に記載されるフレキシブルリストの種々の実施形態は、製造するのに比較的安価で、焼灼法に使用できる（但し、焼灼法の使用に限定されない）ように意図される。ＭＩＳ用途では、用具の挿入可能部分の直径は小さく、小さい切開を可能とするように典型的には約１２ｍｍ以下、好適には約５ｍｍ以下である。詳述される例はこのサイズの範囲を図示するが、実施形態はより大きい、またはより小さい器具を含むように拡大縮小され得ることを理解すべきである。

リスト実施形態のいくつかは、ピッチおよびヨーに屈折される場合、蛇状に動く一連のディスクまたは同様の要素を採用する（例えば、図１４および図２２）。ディスクは環状ディスクであり、円形の内径および外径を有し得る。典型的にはそれらのリストはそれぞれ、一連のディスク、例えば約０．００５インチから約０．０３０インチの厚さで、エッチングされるステンレス鋼ディスクであり得る、約１３個のディスクを含む。より薄いディスクは真ん中で使用され得、一方、より厚いディスクはエンドディスクの周りのケーブルＵターンで適用されるもののように、ケーブルの力を吸収するようにさらなる力に対して端領域が望ましい。エンドディスクは、ケーブルからの負荷を中央バネの圧縮に転移させるために中央バネが嵌合するカウンターボア（例えば、約０．０１５インチの深さ）を含み得る。ディスクは、グリッパ、焼灼接続、先端を保持するテザーなどのエンドエフェクタ用のケーブルを引っ張るための内腔として作用する内バネ上にはめ込まれる。内バネはまた、グリッパやテザーの力がリストを歪めないように軸方向の剛性を提供する。いくつかの実施形態では、ディスクは内バネにより捉えられる、対向して配置される一対の内側タブまたはタングを含む。内バネは、ディスクのタブがバネに間隙を作るように挿入される場所以外は、密着高さである（バネが屈折しない場合、連続的な螺旋ピッチのワイヤーは互いに接触している）。ディスクは、ピッチおよびヨー回転を交互に行うことを可能とするために、タブの方向が交互になる。典型的な内バネは、直径０．０１インチのワイヤーで構成され、隣接するディスクは互いに４つのバネコイルで互いに離間される。バネが縁巻フラットワイヤ（スリンキーのような）で構成される場合は、周辺のコイルが互いを飛び越すことなく高い軸方向の力がケーブルにより加えられ得る。

いくつかの実施形態では、各ディスクは作動ケーブルを受けるための１２個の均等に離間した穴を有する。３本のケーブルは任意の所望の方向にリストを屈折するのに十分なものであり、個々のケーブル上の張力は所望の屈折動作を生成するように調整されている。小さいリストの直径と外科的な力によりリスト上で発揮されるモーメントゆえに、３本のケーブルにおける応力はかなり大きいものとなるであろう。典型的には、３本を超えるケーブルが使用されて各ケーブル（制御の目的で重複するさらなるケーブルを含む）における応力を低減する。下記に示すいくつかの例のおいて、１２本以上のケーブルが使用される（下記の図４の考察を参照）。ケーブルを駆動するために、ジンバルプレートまたはロッキングプレートが使用され得る。ジンバルプレートは２つの標準入力を利用して、ピッチおよびヨー軸に対して任意の角度でリストを屈折するようにケーブルを操作する。

リストによっては、ピッチおよびヨーに屈折するのに十分フレキシブルであるチューブ状部材から形成される（例えば、図２および図４）。内バネが含まれ得る。屈折を促進するために構造的剛性を低減するために、チューブ状部材は切込みを含み得る（例えば、図５および図１９）。リストを作る１つの方法は、中央の穴と作動ワイヤーの穴にワイヤーおよびハイポチューブマンドレルを挿入することである。型を作ることができ、アセンブリを、オーブンで硬化された（例えば、約１６５°Ｃで）二液型プラチナ硬化シリコンゴム（ｔｗｏ−ｐａｒｔ ｐｌａｔｉｎｕｍ ｃｕｒｅ ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）でオーバーモールドすることができる。マンドレルはモールド成形の後引き抜かれて、引っ張りケーブルのための中央内腔および周辺内腔を形成する経路を作製する。このように、リストは露出した金属部分を有さない。ゴムはオートクレーブに耐えることができ、典型的には約３０％のひずみであるリスト屈折時の伸長に耐えることができる。

特定実施形態では、チューブ状部材は、各々が作動ケーブルを受けるための内腔を有する複数の軸方向摺動部材を含む（例えば図８）。チューブ状部材は、作動ケーブルを受けるための内腔を提供するように、隣接するバネのコイルと重なり合うコイルを有する複数の軸バネにより形成される（例えば、図１０）。チューブ状部材は、波形バネの積み重ねにより形成され得る（例えば、図１２）。チューブ状部材における内腔は、軸バネの内側で形成され得る（例えば、図１６）。チューブ状部材の外側はねじれ剛性を提供するように編み込まれ得る（例えば、図２７）。

（Ａ．ワイヤーラップにより支持されるワイヤーを有するリスト）
図１は、手術用具用の遠位端エンドエフェクタ１２と近接用具シャフトまたは主チューブ１４との間に接続されるリスト１０を示す。図示されるエンドエフェクタ１２は、図２において最もよくわかるように、遠位クレビス１８上に搭載されるグリップ１６を含む。遠位クレビス１８は、近接位置でハイポチューブ２６に接続する複数のワイヤーまたはケーブル２４の遠位クリンプ２２を収納する側面アクセススロット２０を含む。また、ハイポチューブ２６は、プラットフォームまたはガイド３０と用具シャフト１４の内部とを通って延びる。ガイド３０は、ハイポチューブ２６およびワイヤーアセンブリを方向付けさせ、器具の用具シャフト１４に取り付けられる。ガイド３０はまた、用具シャフト１４がロールに動くと、リスト１０のローリング動作を開始する。側面アクセススロット２０により、従来技術でクリンプ２２を所定位置に圧入することができる。当然、レーザー溶接などワイヤー２４を遠位クレビス１８に取り付けるという他の方法が、他の実施形態で採用され得る。

図２および図３では４本のワイヤー２４を示すが、別の実施形態では異なる数のワイヤーを使用され得る。ワイヤー２４はニチノールまたは他の適切な材料で構成され得る。ワイヤー２４は、リスト１０の接合部を作製し、遠位クレビス１８およびハイポチューブ２６の間に堅固に取り付けられる。ワイヤーラップ３４はコイルバネと同様にワイヤー２４の周囲に巻きつけられ、遠位クレビス１８とハイポチューブ２６との間に延びる。収縮チューブ３６は、ワイヤーラップ３４および遠位クレビス１８とガイド３０の一部を覆う。ワイヤーラップ３４および収縮チューブ３６は、リスト１０をピッチおよびヨーに動くようにハイポチューブ２６が押されたり、引っ張られたりすると、ワイヤー２４を互いに一定の距離で保つ。それらはまた、用具シャフト１４と共にロールに動き、外部の力に抵抗することができるように、リスト１０に対してねじれおよび一般的な剛性を提供する。ワイヤーラップおよび収縮チューブは、他の実施形態では異なるように構成できる（１つの好適な実施形態が図２７に示され、下記の項Ｊで説明される）。例えば、それらは内部の一部分として、ワイヤー２４を備える５つの内腔の押し出し成形に変え得る。ワイヤーラップまたは均等の構造の機能は、リスト１０がロール、ピッチおよび／またはヨーに動くと、中心線から一定の距離でワイヤー２４を保つことである。収縮チューブはまた、電気的絶縁を提供できる。

（Ｂ．作動ケーブルにより屈折されるフレキシブルチューブを有するリスト）
図４は、ニチノールで構成され得る作動ケーブルまたはワイヤー４４を受ける、円周に分布される穴または内腔４３を有するチューブ４２を含むリスト４０を示す。チューブ４２はフレキシブルで、ケーブル４４を引っ張ることによりピッチおよびヨーの屈折を可能とする。リスト４０は好適には、フレキシブルチューブ４２にケーブルの力を均等に配分するように、堅い遠位終端ディスク４１（図４Ｂの代替実施形態で示すように）、またはフレキシブルチューブ４２よりも実質的に堅い他の補強材を含む。チューブ４２の中空は、グリップケーブルなどのエンドエフェクタケーブルのための空間を提供する。典型的には少なくとも４つの内腔がある。内バネ４７が設けられ得る。

図４は、チューブ４２の遠位端部でＵターン４５を成す６本のケーブル４４を収容するための、特定実施形態の１２個の内腔を示す。使用される多数のケーブルにより、チューブ４２は、ピッチおよびヨーの同じ屈折を得る同一のケーブル引っ張り力に対して、より高い剛性を有することができる。例えば、４本のケーブルの代わりに１２本のケーブルを使用することは、チューブ４２は同じケーブル引っ張り力に対して３倍の剛性を有すことができることを意味する。代替的に、チューブ４２の剛性が同じ場合は、４本のケーブルの代わりに１２本のケーブルの使用により、必要とされるケーブル引っ張り力を３分の１低減することができることになる。材料特性およびケーブル応力レベルによりＵターン４５がチューブ４２の端部に直接かかり得るが、チューブ４２上をよりスムーズにケーブルの力を分布させるために、補強された遠位終端プレート４１が含まれ得る。ケーブル４４の近接端部は、２００２年６月２７日に出願された米国特許出願第１０／１８７，２４８号で開示され、その全開示が参照により本明細書に組み込まれる、ジンバルプレート４６を含むアセンブリなどの作動機構に接続され得る。この機構は、フレキシブルリスト屈折角度および方向を制御するなど、屈折可能または操縦可能な部材の制御のために、選択された複数のケーブルを調整して作動するように促進する。出願第１０／１８７，２４８号の作動機構の例は、バランスよく多数の周辺ケーブルを作動するように適応され、比較的多数の直線作動装置を必要とせずにフレキシブル部材の調整された操縦を提供することができる。代替的には、個々に制御される直線作動機構を使用して、各ケーブルまたは滑車に巻きつけられ、回転作動装置で動かされるケーブル対をピンと張り、操縦はその直線作動装置を調整することにより制御され得る。

チューブ４２は典型的には、ピッチおよびヨーに十分屈折できる低い弾性係数を有する、プラスチック材またはエラストマーで構成され得、複数の内腔、例えば１２個の内腔を含むように、複数内腔押出し成形により製造され得る。Ｓ字形屈折などの不必要な撓みを制限するために、チューブが高い屈折剛性を有することが望ましいが、これはピッチおよびヨーの望ましい屈折に必要とされるケーブルの力を増加させる。下記で述べるように、チューブの高い屈折剛性を克服するのに十分に高いケーブルの力を提供するために、リストをピッチおよびヨーに操作するのに必要とするよりも、多くのケーブル（すなわち３本を越えるケーブル）を使用することができる。

図４Ａおよび図４Ｂは、図４に示すものと同じリスト実施形態における２つの異なるケーブル配置の例を概略的に示す。一定の総ケーブル断面積に対して、２本１組になるケーブルを含み、多数の、それに比例してより小さいケーブルを含むことにより、リスト中心線に対してより大きい側方オフセットで終結することが可能であることに注意する。図４Ａおよび図４Ｂは、各図の右側がリスト例１を示し、各図の左側はリスト例２を示すように境界線により分けられた、リスト実施形態の平面図および立面図をそれぞれ示す。各例では、チューブ４２は同じ外半径Ｒおよび中央内腔を画定する同じ内半径ｒを有する。

例１では、リスト４０．１におけるケーブル４４の数は４に等しく（ｎ１＝４），各ケーブルは遠位アンカー４４．５により個々に終結されており、遠位終端プレート４１における皿ボアにはめ込まれて、さらに各ケーブルは遠位終端プレート４１における各側方ケーブル内腔４３およびフレキシブルチューブ４２を通って延びる。アンカー４４．５は、スエージビーズまたは他の従来のケーブルアンカーであり得る。

例２では、リスト４０．２におけるケーブル４４’の数は１６に等しく（ｎ２＝１６）、ケーブルは８本の対称的に離間された対の部分４４’として配置され、各対は、隣接するケーブル内腔４３’間で遠位終端プレート４１’にかかる遠位「Ｕターン」エンドループ４５により終結される。内腔４３’での遠位終端プレート４１’の縁は、応力集中を低減するように丸くされ得、ループ４５は部分的または全体的に遠位終端プレート４１の皿穴に埋められ得る。１６本のケーブル４４’の直径は４本のケーブルの直径の１／２であるので、ケーブル総断面積は各例では同じである。

図１と図２を比較すると、終了ループ４５の採用により、ケーブルアンカー４４．５に当てる遠位の体積分をなくなり、ケーブル内腔４３’はケーブル内腔４３よりもチューブ４２の半径Ｒ寄りになる傾向にある。加えて、各ケーブル４４’のより小さい直径のために、ケーブル中心線はケーブル内腔４３’の外縁寄りになる。これらの特性の両方により、例２のケーブルは、チューブ４２の中心に対して例１の対応モーメントアームＬ１より大きいモーメントアームＬ２の周りで作用できる。このより大きいモーメントアームＬ２は、チューブ４２上の同じ全屈折モーメントに対してより低いケーブル応力が可能となり（より長いケーブル寿命またはより広範囲の選択ケーブル材料が可能となる）、または代替的には、同じケーブル応力に対してより大きい屈折モーメントが可能となる（より大きいリスト位置づけ剛性が可能となる）。加えて、より小径ケーブルは、比較的太いケーブルよりフレキシブルであり得る。従って、リスト４０の好適な実施形態は、３本を越えるケーブル、好適には少なくとも６本（例えば、３対のループケーブル）、より好適には１２本以上のケーブルを含む。

遠位終端プレート４１で示されるアンカーまたは終点は例示であり、選択された材料特性が加えられる応力に適している場合は、ケーブルがチューブ４２の材料に直接かかるように終結され得る（アンカーまたはループにより）ことに注意する。代替的には、ケーブルはチューブ４２および／または遠位終端プレート４１を超えて遠位に延び、それより遠位のエンドエフェクタ部材（図示せず）への接続により終結しており、ケーブル張力は、リスト４０にしっかりと接続されたエンドエフェクタ部材をリスト動作の作用範囲内に維持するように、十分付勢され得る。

チューブの剛性を構造的に低減する１つの方法は、図５で示すように、切込みを設けることである。チューブ５０は２つの側面上に、２つの直行する方向に互い違いに、それぞれピッチおよびヨーの屈折を促進する複数の切込み５２を含む。複数の内腔５４は、作動ケーブルを収容するために円周に分布される。

図６に図示する別の実施形態において、チューブ６０は、チューブ６０より高い剛性材料で形成される内部バネ６２の周囲に巻きつけられる外側ブーツとして形成される。チューブ６０は、作動ケーブルを受ける内部スロット６４を含む。別個に形成されるフレキシブルチューブを設けることにより、アセンブリが簡素化できる。このようなチューブは、ケーブルを通す穴を有するチューブよりも、押し出し成形または別の方法で形成するのにより簡単である。このチューブはまた、ケーブルが中央内腔から設置され、その後ケーブルの間隔及び保持を維持するためにケーブルの内側に挿入された内バネを設置することができるので、予め形成される終点構造またはアンカーを備える作動ケーブルを使用するのにも役立つ。場合によっては、チューブ６０は消毒しているが、必ずしもオートクレーブで処理可能ではない単一使用構成要素であり得る。

図７は、図５のチューブ５０における切込み５２と同様であり得る切込み７２を有するチューブ７０を示す。チューブ７０は、プラスチックまたは金属で構成され得る。外側カバー７４がチューブ５０の周囲に取り付けられる。外側カバー７４は、カプトンカバーなどであり得、典型的には切込み７２に嵌合する皺を有する高引っ張り応力材料である。

（Ｃ．軸タングおよび溝摺動部材を有するリスト）
図８および図９は、チューブ状リスト８０を形成するために軸タングおよび溝接続部８４により互いに接続または連結される、複数のフレキシブル軸方向摺動部材８２を有するリスト８０を示す。各摺動部材８２はチューブ８０の長手方向セグメントを形成する。軸接続部８４により、摺動部材８２はリスト長手方向中心線に対して各部材の側方の位置を保ちつつ、互いに軸方向に摺動することができる。各摺動部材８２は、作動ケーブルを受けるための穴または内腔８６を含み、この穴または内腔８６はリスト８０の遠位端部に隣接して終結される。図９は、摺動部材８２の摺動動作により促進される、ケーブル９０のケーブル引っ張り力のもとでのリスト８０の屈折を図示する。ケーブル９０は用具シャフト９２を通って延び、近接位置で作動用のジンバルプレート９４などの作動機構に接続される。リスト８０の屈折時において、摺動部材８２の曲率半径が異なるので、摺動部材８２は異なる量で屈折する。代替的には、軸方向摺動部材を有するリストの実施形態は、一体化されたケーブルおよび摺動部材を有し得、例えばこれにより摺動部材は一体化された摺動要素としてケーブルの周囲に一体的に形成される（例えば、押出し成形により）、またはこれにより、作動機構は摺動部材の近接端部に連結され、摺動部材は力をリストの遠位端部に直接伝える。

図１３では、典型的にはフレキシブルなプラスチック材料で構成される複数の軸部材１３２を有するリスト１３０を示す。軸部材１３２はケーブル１３４上に同時押し出し成形され得るので、ケーブルが金属でなお絶縁可能である。軸部材１３２は軸タングおよび溝接続部１３６により互いに接続され、チューブ状リスト１３０を形成し得る。軸部材１３２は、ピッチおよびヨーのリスト１３０の屈折時に、互いに対して摺動することが可能であり得る。リスト１３０は図８のリスト８０と同様であるが、わずかに異なる構成を有し、構成要素は異なる形状を有する。

（Ｄ．重なり合う軸バネ部材を有するリスト）
図１０および図１１は、チューブ状リスト１００を形成するために円周の周りに配置される複数の軸バネ１０２により形成されるリスト１００を示す。バネ１０２は同じ方向または、よりありがちな反対方向に巻かれたコイルバネである。図１１でより明確にわかるように、ケーブル１０４は隣接するバネ１０２の各対の重なり領域を通って延びる。重なりにより、リスト１００がケーブル張力のもとで十分圧縮されている場合、リスト１００の密着高さは、個々のバネ１０２の密着高さの２倍となるであろう。バネ１０２は典型的には、ケーブルがたるまないように、またリスト安定性を高めるために圧縮状態で予め負荷される。

１つの代替において、リストが中立または屈折していない状態にあるとき、ケーブル初荷重によって、バネは完全に圧縮された密着高さ状態に付勢される。リストの一方の側でケーブル張力を制御調整しながら減少させる、またはケーブルレリースすることによって、一方の側が伸び、その結果リスト１００の一方の側のバネが伸びて、屈折したリスト１００の外側半径を形成することができる。外側ケーブル引っ張り力を再び加えると、リストは直立した構成に戻る。

別の代替では、リストが中立または屈折していない状態にあるとき、ケーブル初荷重によって、バネは部分的に圧縮された状態に付勢される。リストの一方の側でケーブル張力またはケーブル引っ張りを制御調整しながら増加させることによって、その一方の側が収縮して、その結果リスト１００の一方の側のバネが短くなり、屈折したリスト１００の内側半径を形成することができる。選択的に、これは上記の第１の代替と同様に、外側半径上の張力の解除と組み合わせ得る。元のケーブル引っ張り力を復元すると、リストは直立した構成に戻る。

（Ｅ．波形バネ部材を有するリスト）
図１２は、チューブ状の波形バネリスト１２０を形成するように積み重ねられる、または巻かれる複数の波形バネセグメントまたは構成要素１２２を有する波形バネ１２０の形態のリストを示す。１つの実施形態では、波形バネは、擬似螺旋状の連続した１片の平らなワイヤーから形成され、これを巻いたものであり、波形は各サイクル毎に変化し、１つのサイクルの高点は次のサイクルの低点に接する。このようなバネは市販のもので、例えば、Ｓｍａｌｌｅｙ Ｓｐｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。穴が波形バネリスト１２０に形成され、作動ケーブルを受ける。代替的に、複数の別個のディスク状波形バネセグメントが作動ケーブル上にビーズ状に並べられ得る（ケーブルにより保持されるか、または互いに接着される）。

図示されるように波形バネ１２２はそれぞれ、９０度で離間される２つの対向する高点および２つの対向する低点を有する。この構成により、ピッチおよびローの屈折を促進する。当然、波形バネセグメント１２２は、さらなる高点および低点を備えてより密集した波形パターンのような他の構成を、リスト１２０の円周に有し得る。

（Ｆ． 球面の合わせ面を備えるディスクを有するリスト）
図１４はリスト１４０のいくつかのセグメントまたはディスク１４２を示す。内部バネ１４４はディスク１４２の内部空間に設けられ、一方、複数のケーブルまたはワイヤー１４５がピッチおよびヨーにリスト１４０を屈折するために使用される。ディスク１４２は、内バネ１４４上にはめ込まれるか連結され、エンドエフェクタ用の引っ張りケーブルの内腔として作用する。引っ張りケーブルを介してエンドエフェクタに加わる力がリスト１４０をゆがめないように、内バネ１４４は軸方向剛性を提供する。代替の実施形態では、バネ１４４の代わりに積み重ねられた固体スペーサを使用して、この機能を達成することができる。ディスク１４２はそれぞれ、隣接したディスクの湾曲した内側あわせ面１４８と合わさる湾曲した外側合わせ面１４６を含む。図１５は、ディスク１４２間の関連付けられた相対的回転に伴うリスト１４０の屈折を図示する。ディスク１４２は、例えばプラスチックまたはセラミックで構成され得る。球面の合わせ面１４６、１４８間の摩擦は、好適にはリスト１４０の動きを妨害するほど強くない。この潜在的な問題を軽減する１つの方法は、リスト１４０を屈折させるようにケーブル１４５を作動している間、何らかの圧縮負荷に耐え、ディスク１４２上の過度の圧縮負荷を防ぐであろう適切な内部バネ１４４を選択することである。内部バネ１４４はシリコンゴムなどで構成され得る。さらなるシリコン部材１５０も、作動ケーブルを囲み得る。代替実施形態では、個々のディスク１４２は１つの連続した螺旋状の細長い一片に置き換えられている。

代替実施形態では、リスト１６０の各ケーブルは図１６および図１７で図示されるように、バネの巻き１６２に収納され得る。内バネ１６４も設けられる。ディスク１７０は、ケーブルを受けるための環状フランジおよび穴なしで作ることができる（図１４および図１５のディスク１４２と同様）。バネの巻き１６２の内側の固いマンドレルワイヤーは、ディスク１７０の周囲に沿って所定の位置に配置することができる。中心ワイヤーマンドレル１７４は内部バネ１６４を巻くために真ん中に設けられる。アセンブリはシリコンなどの入った容器に入れ（ｐｏｔｔｅｄ ｉｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）、その後マンドレルワイヤー１７２、１７４を取り除くことができる。なんらかの形態のカバーなどを使用して、シリコンがディスク１７０の球面の合わせ面に付着することを防ぐ。小さいマンドレル弁１７２は、リスト１６０が屈折したときに縮小するための空間を提供する小さな間隙を残して巻きつけられる。シリコンは望ましくは、ディスク１７０に対して十分接着され、ディスク１７０およびバネ１７２、１７４の接合されたアセンブリにねじれ剛性を提供する。断熱性のシリコン材は、リスト１６０を組み込む焼灼用具に対して焼灼断熱材として機能し得る。

（Ｇ．エラストマー部材により分離されたディスクを有するリスト）
図１８は、エラストマー部材１８４により分離された複数のディスク１８２を有するリスト１８０を示す。エラストマー部材１８４は環状の部材であり得るか、ディスク１８２の円周に分布された複数のブロックを含み得る。図１４のリスト１４０と同様に、内部バネ１８６がディスク１８２およびエラストマー部材１８４の内部空間に設けられ、一方、複数のケーブルまたはワイヤー１８８が使用されてピッチおよびヨーにリスト１８０を屈折する。ディスク１８２は、内バネ１８４上にはめ込まれるか連結され、エンドエフェクタ用の引っ張りケーブルの内腔として作用する。引っ張りケーブルを介してエンドエフェクタに加わる力がリスト１８０をゆがめないように、内バネ１８４は軸方向剛性を提供する。このリスト１８０の構成は、リスト１４０よりヒトの脊椎によく似ている。エラストマー部材１８４は、弾性的に変形してピッチおよびヨーのリスト１８０の屈折を可能とする。エラストマー部材１８４を使用することで、ディスク１８２間のあわせ面の必要性がなくなり、また関連摩擦力がなくなる。

（Ｈ．ピッチおよびヨー屈折のためにディスクを支持する、交互性リブを有するリスト）
図１９は、垂直方向に方向付けられ、リスト１９０のピッチおよびヨー屈折を促進する、交互のけたまたはリブ１９４に支持される複数のディスク１９２を含むリスト１９０を示す。隣接するディスク１９２間の切込みを除去して、隣接するディスク１９２間の概ね垂直なリブ１９４、１９６の交互の層を残しておくことにより、リスト１９０がチューブから形成され得る。ディスク１９２は作動ケーブルがその中を通る穴１９８を有する。ディスク１９２およびリブ１９４、１９６は、スチール、アルミニウム、ニチノール、プラスチックなどの種々の材料で構成され得る。図２０に図示されるようにリスト２００の代替実施形態では、ディスク２０２はケーブルを受けるための穴の代わりにスロット２０４を含む。このようなチューブは、ケーブルを通すための穴を有するチューブよりも押出し形成しやすい。バネ２０６は、ディスク２０２に巻かれてケーブルを支持する。

図２１では、リスト２１０は、リブ２１４、２１６をディスク２１２間の間隔よりも長くするためにリブの両側にディスク２１２への切り込みまたはスリット２１７を有する、交互のけたまたはリブ２１４、２１６で支持されるディスク２１２を含む。この構成により、同じリストの長さに対して、図１９のリスト１９０よりも小さい曲率半径での屈折が促進されるか、より短いリストを用いて同じ曲率半径を達成し得る。隣接するディスク２１２間の約１５度の屈折角度は、これらの実施形態では典型的である。ディスク２１２は、作動ケーブルを受けるための穴２１８を有する。

（Ｉ．コイルバネに沿って分布される薄いディスクを採用するリスト）
図２２は、複数の薄いディスク２２４がバネ２２２の長さに亘って分布される、コイルバネ２２２を含むリスト２２０の一部を示す。図２２のリスト部分には２つのディスク２２４しか見えず、図２３と図２４で図示される互いに直交するタブ２２６で方向付けられる２２４Ａおよび２２４Ｂを含む。バネ２２２は、ディスク２２４を挿入するために設けられる間隙を除いて密着高さで巻かれる。バネ２２２は内縁およびディスク２２４のタブ２２６の近くでディスク２２４に接続される。ディスク２２４は、エッチングにより形成され得、作動ケーブルを受けるための穴２２８を含み得る。タブ２２６は、ピッチおよびヨーのリスト２２０の屈折時において、バネ２２２を一定ポイントで屈折させる支点として作用する。ディスク２２４は、いくつかの実施形態によっては比較的堅いが、他の実施形態では、リスト２２０の屈折時にバネ要素として屈折及び作用するのに十分フレキシブルであり得る。シリコーン外側カバーは、誘電絶縁体としてコイルバネ２２２とディスク２２４の周囲に設けられ得る。加えて、バネ２２２とディスク２２４アセンブリは、例えば、図２５および図２６における外側ピースまたは外装ピース２５０から形成される外側構造により保護され得る。各外装ピース２５０は、外側合わせ面２５２および内側合わせ面２５４を含む。１つの外装ピース２５０の外側合わせ面２５２は、隣接する外装ピース２５０の内側合わせ面２５４と合わさる。外装ピース２５０はバネ２２２の長さに沿って積み重ねられ、リスト２２０の屈折から回転しながら、接触を維持する。

（Ｊ．外側編組ワイヤーを有するリスト）
フレキシブルなリストは、加えられた負荷に対する種々の材料の剛性に正確に依存する。すなわち、使用される材料が堅ければ堅いほど、および／またはリストの長さが短ければ短いほど、および／またはリストが大きい直径を有していればいるほど、発揮される所定の外科的な力のもとでのリストに関しては、横へのたわみはより小さくなるであろう。引っ張りケーブルが無視しうるコンプライアンスを有する場合、リストの端部の角度は正確に決定することができるが、ケーブルによるこれに対抗する力のもとでは、移動性または横へのたわみがあり得る。リストがまっすぐで、このような力が働いた場合、例えば、リストはＳ字形のたわみを呈す。これに対抗する１つの方法は、十分な剛性の適切な材料とリストに適した形状を有することである。別の方法は、米国特許出願第１０／１８７，２４８号で説明されるように、引っ張りケーブルの半分をリストの長さに沿って途中で終結させ、これらを残りのケーブルの半分まで引っ張ることである。Ｓ字形のたわみに対するより大きな抵抗は、モーメントに耐える能力を犠牲にして得られる。Ｓ字形のたわみを避けるさらに別の方法は、リストの外側に編組カバーを設けることである。

図２７は、外側ワイヤー２７４にくるまれたチューブ２７２を有するリスト２７０を示す。ワイヤー２７４はそれぞれ、チューブ２７２の端部間で約３６０度回転で覆うようにに巻かれる。リスト２７０のねじれ剛性を高め、リスト２７０のＳ字形たわみを避けるために、外側ワイヤー２７４は、チューブ２７２上を覆う編組カバーリングを形成するように巻くことができる。編組カバーリングを形成するために、右回りのセット及び左回りセット（すなわち、一方は時計回りで他方は反時計回り）を含む２つのセットのワイヤーが織り合わせられる。織りまたは編み込みにより、時計回り及び反時計回りのワイヤーが互いに対して半径方向に動くことを防ぐ。例えば、ねじりのもとで、一方のセットのワイヤーの直径が大きくなろうとしても他方が縮まるので、ねじれ剛性が生じる。編組することにより、一方のセットが他方と異なることを防ぎ、ねじれによるたわみが抵抗を受ける。リスト２７０が円弧状に屈折するにつれて外側ワイヤー２７４は軸方向に摺動する必要があるが、編組の個々のワイヤーの長さを長くする必要がないように、外側ワイヤー２７４のよりの長さはリスト２７０の長さと等しくすることが望ましい。Ｓ字形たわみは外側ワイヤー２７４の長さが長くなるのを求めるので、編組はリスト２７０のＳ字形たわみに抵抗するになる。さらに、編組はまた外装として作用して、リストが削り取られたり、切断されたりするのを防ぎ得る。編組カバーが非導体である場合、最も外側の層で、リスト２７０の外装として作用し得る。リストのねじれ剛性を高め、Ｓ字形たわみを避けることはまた、右回りの巻きで始まり左回りの巻きにより覆われ、その後また別の右回り巻きで覆われる層状のバネによって達成されることができる。

（Ｋ．リストカバー）
上記はいくつかのリスト用外装またはカバーを開示する。図２８および図２９は、リストカバーのさらなる例を示す。図２８では、リストカバー２８０はプラスチックまたはセラミックなどの非導体材料の平らな螺旋により形成される。リストが屈折されると、螺旋状カバー２８０の異なるコイルは互いに摺動する。図２９は、屈折または湾曲した縁２９２を含み、螺旋の隣接する層間の重なりを確実にする。リストにねじれ剛性を提供するために、リストカバー３００は、リストの軸に平行して方向付けられたうねまたは溝３０２を含み得る。うね３０２は、１つの螺旋状の層から次の層へのスプラインとして作用し、リスト用のねじれスタビライザーを構成する。ステントのように構成されたニチノールレーザカバーの考察を付け足す。

装置および方法の上記配置は、本発明の原則の適用の単に例示であり、請求項で定義されるように、本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の多くの実施形態および変形が行われ得る。それゆえに本発明の範囲は、上記の説明を参照せずに決定されるべきであり、代わりに均等物の全範囲と共に、添付された請求項を参照して決定されるべきである。

Claims (18)

1. 作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
   エンドエフェクタと、
   壁に囲まれた内部を通って延びる軸を含むフレキシブルチューブを有するリスト部材であって、該フレキシブルチューブの壁は該フレキシブルチューブの軸に平行するように方向付けられた複数の内腔を含み、該リスト部材は細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位部分とを有するリスト部材と、
   複数の作動ケーブルであって、該複数の作動ケーブルが、エンドエフェクタに接続される遠位部分を有し、該遠位部分からリスト部材の壁の内腔を通って細長いシャフトに向かって該シャフトの近接部分まで延びており、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な複数の作動ケーブルと、
   を含み、
   該フレキシブルチューブが、２自由度での屈折を可能にするのに十分な低い弾性係数を有する材料を含み、
   該フレキシブルチューブの壁は１２個の内腔を含む、低侵襲手術器具。
2. 各作動ケーブルは、２つの隣接する内腔を通って延びるように、フレキシブルチューブの壁の遠位部分の周りで輪状にされる、請求項１に記載の器具。
3. 前記フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に対して横断する複数の横切込みを含む、請求項１に記載の器具。
4. フレキシブルチューブの外面の周囲に巻かれた外側カバーをさらに含む、請求項３に記載の器具。
5. 低侵襲手術器具であって、該低侵襲手術器具が、
   作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
   エンドエフェクタと、
   壁に囲まれた内部を通って延びる軸を含むフレキシブルチューブを有するリスト部材であって、該フレキシブルチューブの壁は該フレキシブルチューブの軸に平行するように方向付けられた複数の内腔を含み、該リスト部材は細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位部分とを有するリスト部材と、
   複数の作動ケーブルであって、該複数の作動ケーブルが、エンドエフェクタに接続される遠位部分を有し、該遠位部分からリスト部材の壁の内腔を通って細長いシャフトに向かって該シャフトの近接部分まで延びており、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な複数の作動ケーブルと、
   を含み、
   該フレキシブルチューブが、２自由度での屈折を可能にするのに十分な低い弾性係数を有する材料を含み、
   該フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に対して横断する複数の横切込みを含み、
   該横切込みは、各々が互いに対向して配置される１対の切込みを有する切込みの交互の層を含み、各層の切込みは、隣接する層の切込みに対して直交するように離間される方向に向けられ、少なくとも２つの隣接する層が、１枚の材料から形成されている、低侵襲手術器具。
6. 低侵襲手術器具であって、該低侵襲手術器具が、
   作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
   エンドエフェクタと、
   壁に囲まれた内部を通って延びる軸を含むフレキシブルチューブを有するリスト部材であって、該フレキシブルチューブの壁は該フレキシブルチューブの軸に平行するように方向付けられた複数の内腔を含み、該リスト部材は細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位部分とを有するリスト部材と、
   複数の作動ケーブルであって、該複数の作動ケーブルが、エンドエフェクタに接続される遠位部分を有し、該遠位部分からリスト部材の壁の内腔を通って細長いシャフトに向かって該シャフトの近接部分まで延びており、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な複数の作動ケーブルと、
   を含み、
   該フレキシブルチューブが、２自由度での屈折を可能にするのに十分な低い弾性係数を有する材料を含み、
   該フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に対して横断する複数の横切込みを含み、
   該横切込みは、各々が互いに対向して配置される１対の切込みを有する切込みの交互の層を含み、各層の切込みは、隣接する層の切込みに対して直交するように離間される方向に向けられ、
   該横切込みは、リブの上下のディスク部分の間でリブを接続したままにして、フレキシブルチューブの軸に沿って、ディスク部分内に延びるスリットがリブの両側に設けられる、低侵襲手術器具。
7. 低侵襲手術器具であって、該低侵襲手術器具が、
   作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
   エンドエフェクタと、
   壁に囲まれた内部を通って延びる軸を含むフレキシブルチューブを有するリスト部材であって、該フレキシブルチューブの壁は該フレキシブルチューブの軸に平行するように方向付けられた複数の内腔を含み、該リスト部材は細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位部分とを有するリスト部材と、
   複数の作動ケーブルであって、該複数の作動ケーブルが、エンドエフェクタに接続される遠位部分を有し、該遠位部分からリスト部材の壁の内腔を通って細長いシャフトに向かって該シャフトの近接部分まで延びており、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な複数の作動ケーブルと、
   を含み、
   該フレキシブルチューブが、２自由度での屈折を可能にするのに十分な低い弾性係数を有する材料を含み、
   該フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に平行するように方向付けられた複数のスロットを有する内側チューブと、スロットで内腔を形成するように内側チューブの周囲に巻かれた外側カバーとを含む、低侵襲手術器具。
8. 前記外側カバーは外バネを含む、請求項７に記載の器具。
9. 前記フレキシブルチューブは、複数のバネを含み、該複数のバネの各々が前記複数のスロットのうちの１つの周囲に配置されている、請求項７に記載の器具。
10. フレキシブルチューブの外面上に編組カバーをさらに含み、該編組カバーはフレキシブルチューブの近接端部と遠位端部との間で時計回りの方向に巻かれる第１のセットのワイヤーと、フレキシブルチューブの近接端部と遠位端部との間で反時計回りの方向に巻かれ、第１のセットのワイヤーとともに織り込まれる第２のセットのワイヤーとを有する、請求項１に記載の器具。
11. 低侵襲手術器具であって、該低侵襲手術器具が、
    作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
    エンドエフェクタと、
    壁に囲まれた内部を通って延びる軸を含むフレキシブルチューブを有するリスト部材であって、該フレキシブルチューブの壁は該フレキシブルチューブの軸に平行するように方向付けられた複数の内腔を含み、該リスト部材は細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位部分とを有するリスト部材と、
    複数の作動ケーブルであって、該複数の作動ケーブルが、エンドエフェクタに接続される遠位部分を有し、該遠位部分からリスト部材の壁の内腔を通って細長いシャフトに向かって該シャフトの近接部分まで延びており、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な複数の作動ケーブルと、
    を含み、
    該フレキシブルチューブが、２自由度での屈折を可能にするのに十分な低い弾性係数を有する材料を含み、
    該フレキシブルチューブの壁は、フレキシブルチューブの軸に平行に、軸接続部により摺動可能に互いに接続される複数の軸方向摺動部材を含む、低侵襲手術器具。
12. 前記軸接続部はタングおよび溝接続部を含む、請求項１１に記載の器具。
13. 各軸方向摺動部材は作動ケーブルの１つを受けるための内腔を含む、請求項１１に記載の器具。
14. 各軸方向摺動部材は、一体化された摺動要素として作動ケーブルの１つと一体的に形成される、請求項１１に記載の器具。
15. 低侵襲手術器具であって、該低侵襲手術器具が、
    作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
    エンドエフェクタと、
    壁に囲まれた内部を通って延びる軸を含むフレキシブルチューブを有するリスト部材であって、該フレキシブルチューブの壁は該フレキシブルチューブの軸に平行するように方向付けられた複数の内腔を含み、該リスト部材は細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位部分とを有するリスト部材と、
    複数の作動ケーブルであって、該複数の作動ケーブルが、エンドエフェクタに接続される遠位部分を有し、該遠位部分からリスト部材の壁の内腔を通って細長いシャフトに向かって該シャフトの近接部分まで延びており、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な複数の作動ケーブルと、
    を含み、
    該フレキシブルチューブが、２自由度での屈折を可能にするのに十分な低い弾性係数を有する材料を含み、
    該フレキシブルチューブは、互いに連結され、フレキシブルチューブの円周の周りに配置される複数の軸バネを含み、各軸バネは、作動ケーブルの１つを受けるための内腔の１つを提供するように隣接する軸バネのコイルと重なり合うコイルを有する、低侵襲手術器具。
16. 低侵襲手術器具であって、該低侵襲手術器具が、
    作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
    エンドエフェクタと、
    壁に囲まれた内部を通って延びる軸を含むフレキシブルチューブを有するリスト部材であって、該フレキシブルチューブの壁は該フレキシブルチューブの軸に平行するように方向付けられた複数の内腔を含み、該リスト部材は細長いシャフトの作業端部に接続される近接部分とエンドエフェクタに接続される遠位部分とを有するリスト部材と、
    複数の作動ケーブルであって、該複数の作動ケーブルが、エンドエフェクタに接続される遠位部分を有し、該遠位部分からリスト部材の壁の内腔を通って細長いシャフトに向かって該シャフトの近接部分まで延びており、ピッチ回転およびヨー回転でリスト部材を屈折させるように作動可能な複数の作動ケーブルと、
    を含み、
    該フレキシブルチューブが、２自由度での屈折を可能にするのに十分な低い弾性係数を有する材料を含み、
    該フレキシブルチューブは、フレキシブルチューブの軸に沿って連続して接続される高点と低点とを含む複数の波形バネセグメントを有する波形バネを含み、１つの波形バネセグメントの高点は隣接する波形バネセグメントの低点に接続される、低侵襲手術器具。
17. 前記リストは、フレキシブルチューブの遠位端部に接続される遠位終端ディスクを含み、該遠位終端ディスクはフレキシブルチューブより実質的に堅い、請求項１に記載の器具。
18. 装置であって、以下：
    作業端部と近接端部と、該作業端部と該近接端部との間のシャフト軸とを有する細長いシャフトと、
    エンドエフェクタと、
    複数のケーブルの近接部分を操作することによって該細長いシャフトの作業端部に対して該エンドエフェクタを移動させるためのフレキシブルリスト手段であって、該複数のケーブルが該フレキシブルリスト手段に配置される１２個の内腔を通っている、フレキシブルリスト手段と、
    を備え、
    該フレキシブルリスト手段が、２自由度での屈折を可能にするのに十分な低い弾性係数を有する材料を含む、装置。

Images