JP5701339B2 - 回転ロック部を有するツール - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００６年６月１３日に出願された「ロック回転ノブを有する装置及びこれを使用するための方法(Devices having locking rotation knobs and methods for using the same)」と題されたDanitz及びHinmanの米国出願番号第６０／８１３６５０号明細書の合衆国法典第５巻第１１９条に基づく優先権を主張し、参照として本明細書に組み込まれる。本出願は、以下の係属中の米国特許出願、Hegeman、Danitz、Hinman及びAlvordの「関節接続ロック部を有するツール(Tool with articulation lock)」と、Hinman及びBertschの「力制限部を有するツール(Tool with force limiter)」と、Hinmanの「多段階ラッチエンドエフェクタを有するツール(Tool with multi-state ratcheted end effector)」と、Hegeman、Danitz、Bertsch、Hinman及びAlvordの「改良された伸長部材システムを有する関節運動ツール(Articulating tool with improved tension member system)」と、にさらに関する。

参照による組み込み
この明細書で言及されているすべての刊行物及び特許出願は、あたかも個々の刊行物または特許出願それぞれが参照として組み込まれることを明確かつ個別に示唆するように同一の範囲で本明細書に参照として組み込まれる。

本発明は、手術または診察器具ツールの遠隔案内及び操作を含む関節接続機構及びその応用に関する。

低侵襲の手術の人気は、その低下された合併症を起こす確率及び手術後の回復期間との関連に起因して急速に高まっている。採用される器具は、一般に手で実施可能でありかつ主としてハンドルと、ハンドルに回転可能または回転可能でなく取り付けられたシャフトと、シャフトがハンドルに回転可能に取り付けられている場合にハンドルの近傍でシャフトの基端部に堅固に固定された回転ノブと、シャフトの先端部に取り付けられたツールまたはエンドエフェクタと、を有する。器具を操作するため、これらは、ハンドルで保持されており、主として入口切口、すなわち腹腔鏡手術のための腹壁に形成された切口によって形成される回動点回りで回動される。また、エンドエフェクタは、もしあるならば例えば回転ノブを回転することによってシャフト軸回りで回転される。使用時において、これら器具は、運動の制御及び範囲を制限し、手術の長さが増大するにしたがって身体的に負荷がかかる。

内視鏡検査及び腹腔鏡検査のような外科手術は、主として身体外の位置から対象臓器または組織の中またはそれに向けて操縦される器具を採用する。内視鏡手術の例には、Ｓ状結腸鏡検査法、結腸鏡検査、上部消化管内視鏡法及び気管支鏡検査法並びに開口部からの経管的内視鏡術(natural orifice transluminal endoscopic surgery)（「ＮＯＴＥＳ」）の分野の中の新たな手術が含まれる。もともとは、内視鏡の挿入管部は、それを前方に押すことによって前進させられ、それを後退させることによって引っ込められる。管部の先端部は、捩ることと一般の上／下及び左／右運動によって方向付けられる。しばしば、この運動の制限された範囲は、（例えば直腸Ｓ状結腸において）鋭角を取り決めることを困難とし、患者に不快を作り出しかつ周囲の組織を損傷する危険性を増大させる。

腹腔鏡検査は、解剖学的な目印に一致するトロカール(trocar)の入口の配置を伴う。入口の数は、通常対象とする手術と十分な組織の移動可能化及び術野の露出を得るために必要な器具の数とに伴って変化する。腹腔鏡手術の多くの利点、例えば低い術後疼痛、速い移動可能化及び減少された癒着形成などがあるが、最適な臓器の撤回及び腹腔鏡入口を介した従来の器具の操作性を達成することは困難である。ある場合には、これら欠陥は、作動時間の増加またはステープル及び縫合糸のような要素の不明確な配置をもたらしうる。

近年、低侵襲な手術器具を含む手術器具は、より人間工学に基づいて開発されており、より広い範囲の運動及びより正確な運動の制御を有する。これら器具は、ケーブルのような１組以上の伸張支持部材と結合される一連のリンク部を用いて関節接続する機構を有する。低侵襲手術において従来の器具が使用されているように、シャフト及びエンドエフェクタのハンドルに対する回転は、解剖すること、縫合すること、後退させること、糸結びをすることなどを支援するために、ケーブル及びリンク部のタイプの器具の重要な特徴である。また、このような器具のエンドエフェクタの手による制御を容易にする人間工学に基づいて可撓性を有しかつ直感的な機構は、医療がより進歩しかつ執刀医がより手術能力に慣れてくるにしたがって重要な要因となる。しかしながら、特に回転に関し、不用意な回転及びより大きなトルクは、シャフト軸から軸外ししたエンドエフェクタに負荷をかけるにしたがって関節運動器具に付随する。その結果、手術器具の回転を制御するための新たな機構及び方法は、望まれている。

ときどき、操縦可能なまたは関節運動器具の先端部の方向付けを変更しそして維持することは、望ましい。本発明は、操縦可能な関節運動器具の形状及び方向を回転、関節運動すること、ロックすることまたは別の方法で維持するための方法及び装置を提供する。

本発明装置の形態は、基端部分及び先端部分と、基端部分及び先端部分の間に介在されたシャフトと、を有する。シャフトは、シャフトに対するエンドエフェクタの角をなす方向付け(angular orientation)の操作のための関節接続機構と、ハンドルに対する関節接続機構及び先端部分の回転を可能とするシャフト回転機構と、を有する。回転機構は、関節接続機構及び先端部分がハンドルに対して回転可能でない第１状態と、関節接続機構及び先端部分がハンドルに対して回転可能である第２状態と、を有する。装置の一部の形態は、手術または診察ツールを備え、一部の形態は、装置の先端部分に配置されたエンドエフェクタを有する。

シャフト回転機構の一部の形態は、第１状態でハンドルと係合してこれにより回転を防止しかつ第２状態でハンドルと係合しないでこれにより回転を可能とするハンドル係合面を有する。一部の形態において、ハンドル係合面は、複数の歯部を有し、ハンドルは、シャフト回転機構がその第１状態にあると同様にハンドル係合面の歯部と係合して回転が可能とならないように構成された相補的な複数の歯部を有する。一部の形態において、ハンドルは、ハンドルの複数の歯部を支持する移動可能なロックアクチュエータを有する。

一部の形態において、シャフト回転機構は、この第１かつ回転不能状態に向けて付勢されている。一部の形態において、この付勢部は、シャフト回転機構を回転不能状態に向けて付勢するスプリングを有する。

シャフト回転機構の一部の形態は、回転機構の第１及び第２状態双方において関節接続機構と係合するシャフト係合機構を有する。このシャフト係合機構は、第１（回転不能）状態及び第２（回転可能）状態の間で基端側及び先端側に沿って移動可能である。シャフト回転機構は、関節接続機構と係合するシャフト回転アクチュエータをさらに有し、シャフト回転アクチュエータの回転は、ハンドルに対して関節接続機構及び装置の先端部分を回転する。一部の形態において、シャフト回転アクチュエータは、シャフト回転機構が第１状態にあるとハンドルに対して回転できない。

ツールの一部の形態において、関節接続機構は、基端側リンク部及び互いに離間した先端側リンク部を有し、基端側リンク部の運動が先端側リンク部の対応する相対運動とシャフトに対するツールの先端部分及びもしあるならエンドエフェクタの角度をなす運動とをもたらす。一部の形態において、ツールは、単一の先端側及び基端側リンク部の対というよりも、複数対の先端側及び基端側リンク部を有し、各対の基端側リンク部の運動は、先端側リンク部の対応する相対運動とシャフトに対するエンドエフェクタの角をなす運動(angular movement)とをもたらす。一部の形態において、シャフト回転機構は、基端側リンク部とのスライド係合部を有する。一部の形態において、関節接続機構は、係合位置及び係合解除位置を有する関節接続ロック部をさらに有し、係合位置にあると、関節接続ロック部は、各対のリンク部における基端側リンク部の相対運動を妨げ、これにより各対のリンク部における先端側リンク部の相対運動を防止する。

本発明の形態は、装置であって上記で要約された装置を使用する方法を含み、使用方法は、装置の先端部分及びエンドエフェクタをもしあるなら先端部分において目的位置に配置する工程と、ハンドルをシャフトに対して角をなして移動させ、先端部分をシャフトに対して角を成して移動させる工程と、ハンドルをシャフトに対して先端部分を回転させることなく回転する工程と、ハンドルを回転することによって先端部分に回転トルクを付与する工程と、を有する。

ハンドルをシャフトに対して回転する工程は、シャフト回転アクチュエータを第１位置から第２位置まで移動させる工程を有する。方法は、装置の先端部分及びもしあればエンドエフェクタに回転トルクを付与する工程の前に、シャフト回転アクチュエータを第２位置から第１位置まで移動させる工程をさらに有する。一部の形態において、第１位置は、第２位置よりも基端側にある。

ハンドルをシャフトに対して回転する工程は、ハンドルをシャフト回転アクチュエータに対して回転する工程を有する。ハンドルを回転する工程は、シャフト回転アクチュエータが第２位置にある間にハンドルに対してシャフト回転アクチュエータを回転する工程を有する。

上記で要約されたような関節運動可能な手術または診察ツールのような装置を使用する方法は、ハンドル及びシャフトの間の相対的な角をなす運動の許可を制御する工程をさらに有する。

許可を制御する工程は、関節接続ロック部を係合解除位置から係合位置まで移動させることによって角をなす運動を妨害する工程を有し、係合位置において関節接続ロック部は、基端側リンク部の運動と先端側の対応する相対運動とを妨害する。関節接続ロック部は、スライド可能なスリーブを有し、ロック部を移動させる工程は、スリーブをシャフトに沿ってスライドさせる工程を有し、スリーブをシャフトに沿って移動させる工程は、基端側の方向にある。許可を制御する工程は、関節接続ロック部を係合位置から係合解除位置まで移動させてハンドル及びシャフトの間の相対的な角をなす運動を許可する工程を有する。

本発明の新規な特徴は、添付の特許請求の範囲における詳細を用いて説明される。本発明の特徴及び有利点をよりよく理解することは、実例となる実施形態を説明する以下の詳細な記述であって本発明の原理が利用される詳細な記述と以下で簡潔に説明される添付の図面とを参照することによってなされる。

操縦可能な関節運動器具は、米国特許第７０９０６３７号明細書、米国特許出願公開第２００５／０１０７６６７号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２７３０８４号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２７３０８５号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１１１２０９号明細書及び米国特許出願公開第２００６／０１１１２１０号明細書で説明されている。これら刊行物で説明されているツールの関節接続機構は、例えば複数セットのケーブルによって制御される複数対のセグメントまたはリンクを用いる。装置の具体的な設計に起因して、リンクは、（例えば米国特許第７０９０６３７号明細書で説明されているように）別個のセグメントまたは（例えば米国特許出願公開第２００５／０１０７６６７号明細書で説明されているように）可撓性を有するセグメントの別個の部分となりうる。また、器具は、例えば米国特許出願公開第２００５／０２７３０８４号明細書及び米国特許出願公開第２００６／０１１１２１０号明細書で説明されているように、スペーサリンクによって分離された操縦可能または制御可能なリンクを有する。

このような関節運動器具を用いると、ユーザは、器具の基端部を操作し、これにより関節接続機構の１以上の基端側リンク部を移動させる。この運動は、基側リンク部に対応する先側リンク部の関連する運動をもたらす。ときどき器具のまっすぐまたは曲がった形状をロックまたは別の方法で維持することは、望ましい。この発明のある実施形態において、器具の形状は、少なくとも１つの基側リンク部の器具の残りの部分に対する運動を阻止することによって維持される。他の実施形態において、摩擦を基礎とした関節接続ロック機構は、基端及び先端のすべてのリンク部をロックする。これら実施形態は、現在係属中でありここで組み込まれているHegeman、Danitz及びAlvordの「関節接続ロック部を有するツール(Tool with articulation lock)」に開示されている。

図１から図６は、関節運動可能なツール１００であってその先端部にエンドエフェクタ１０２を有しかつその基端部にハンドル１０６の内部のエンドエフェクタアクチュエータ１０４を有するツール１００を示す。器具１００は、例えば患者内において把持及び切断する必要のある腹腔鏡手術に使用される。また、ツール１００の例示的な実施形態は、一部の実施形態のように特にツールが可撓性を有するシャフトを有するとき、内視鏡手術において有用である。さらに他の実施形態は、カテーテルのような経皮的手術について使用されうる。さらに他の実施形態は、開口部からの経管的内視鏡術（「ＮＯＴＥＳ」）に向けられる装置を含む。本発明の実施形態は、多種多様なツールを含み、その一部は医療目的または診断目的を有し、他の一部は、そのツールの関節運動機能が利点をもたらすところである他のタイプの目的に利用される。

ここで回転可能な機構を有するツールのいくつかの実施形態に含まれる関節接続機構の典型的な基本となるリンク部の一部の説明を続けると、リンク部は、隣接部分に対する運動が可能なツールの分離した部分として理解されている。リンク部は、主として相補的すなわち対応する対の状態で存在し、位置のリンク部は、ツールの基端側にあり、他のリンク部は、先端側にあり、２つのリンク部は、主としてケーブルのような伸張支持部材によって操作可能に接続されている。基端側関節接続リンク部１０８及び１１０は、ハンドル１０６から先端に向けて延在し、相補的な先端側関節接続リンク部１１２及び１１４は、エンドエフェクタ１０２から先端に向けて延在する。基端側リンク部１０８は、ハンドル１０６に接続されてハンドル１０６と共に移動する。図示の実施形態において、基端側リンク部１０８は、図８、図２６及び図２７において最もよく示されているように、ハンドル１０６に回転可能に支持されているスピンドル１１７の先端部に形成されている。同様に、相補的な先端側リンク部１１２は、エンドエフェクタ１０２に接続されかつエンドエフェクタ１０２と共に移動する。先端側リンク部１１２は、図３において最もよく示されているように、エンドエフェクタ本体部１１９の基端部に一体的に形成されている。細長いシャフト１１６は、それよりも先端側及び基端側リンク部の相補的な対の間に配置されている。図８に示すツールの実施形態において、軸受筒１１５は、リンク部１０８及び１１０を分離する。軸受筒１１５は、リンク部１０８及び１１０の対応する凹面と係合するその基端部及び先端部において凸面を有する。ボール及びソケット結合及び１自由度の結合の回動または摩擦が互いに対するリンク部の運動に作用する任意のタイプの結合のような、本発明を用いた使用について適したタイプのリンク部のさらなる詳細は、米国特許出願公開第２００５／０２７３０８４号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１１１２０９号明細書及び米国特許出願公開第２００６／０１１１２１０号明細書に見られる。

図３に示されるように、１組の伸張支持部材すなわち制御ケーブル１１８は、基端側リンク部１０８に取り付けられており、基端側リンク部１１０、シャフト１１６及び先端側リンク部１１４を通って延在し、先端側リンク部１１２に取り付けられている。第２組の制御ケーブル１２０は、基端側リンク部１１０に取り付けられており、シャフト１１６を通って延在し、先端側リンク部１１４に取り付けられている。この実施形態において、第１組には３本の制御ケーブル１１８、第２組には３本の制御ケーブル１２０がある。しかしながら、当然のことながら、他の数の制御ケーブルが対応する基端側及び先端側リンク部を接続するために使用されてもよい。さらに、ケーブル以外の機構は、対応するリンク部を接続するために使用されてもよい。

関節接続された部分におけるツールを示す図２に示すように、基端側リンク部１１０に対するハンドル１０６及び基端側リンク部１０８の運動は、相対的かつ対応する方法でエンドエフェクタ１０２及び先端側リンク部１１２を移動する。同様に、シャフト１１６に対する基端側リンク部１１０の運動は、同様に図２に示されるように、相対的かつ対応する方法でシャフト連結部１１６に対して先端側リンク部１１４を移動する。この相対的な関節接続運動は、ユーザにハンドルの運動を介したエンドエフェクタの遠隔操作の方法をもたらす。エンドエフェクタの角をなす運動は、ハンドルの運動に酷似しているかまたはそれと逆となっており、図２は、ハンドルの運動に酷似した方法で移動するエンドエフェクタを示している。

図１から図４に示される実施形態において、エンドエフェクタ１０２は、一対の顎部である。差動力は、図３及び図４に示すように、直線運動可能な伸張支持部材すなわちロッド１２５と回転可能なロッドアクチュエータ１２２とを有する伝達部を介してエンドエフェクタアクチュエータ１０４から伝達される。一部の実施形態において、ロット１２５は、伸張支持部材であることに加え、収縮支持部材であってそれがエンドエフェクタアクチュエータから先端側のエンドエフェクタに向けて収縮負荷を伝達するような収縮支持部材として機能してもよい。エンドエフェクタアクチュエータ１０４の図示の実施形態は、例えばそれがユーザの親指によって主として操作されるような移動可能部材すなわち親指片に言及してもよい。（手術、診療など）のエンドエフェクタ及びエンドエフェクタアクチュエータの他の実施形態は、本発明の関節運動ツールと共に使用される。

ここでシャフトに対するエンドエフェクタの特定の位置（直線すなわち中立位置または関節運動された位置のいずれ）を維持するために関節運動ツールの関節運動を可逆的に防止または許可する機構の説明に転じると、本発明の関節運動ツールは、関節接続ロック部を有する。以下で説明される硬質スリーブの形態である関節接続ロック部の実施形態は、単なる一例である。上述したように、数々の他の実施形態は、本願にその参照として明細書に組み込まれるHegemenらによる「関節接続ロック部を有するツール(Tool with Articulation Lock)」と題された現在係属中の出願に提供されている。

したがって、関節接続ロック部の例を経由して、図１から図６に示される関節接続ロック部の実施形態は、移動可能な硬質スリーブ１３０を有する。ロック解除位置において、図１から図５に示すように、スリーブ１３０は、基端側リンク部１０８及び１１０よりも先端側にあり、このためこれらは、露出して視認される。しかしながら、図６に示されるロック位置において、スリーブ１３０は、リンク部１０８及び１１０と隣接しかつリンク部１０８及び１１０並びにこの図において隠されているシャフト１１６の基端部を覆う位置よりも基端側に移動される。その結果、移動可能なスリーブは、この位置において、リンク部１０８及び１１０の間とリンク部１１０及びシャフト１１６との相対運動を物理的に妨害する。このロック位置において、先端側リンク部１１２及び１１４の間とリンク部１１４及びシャフト１１６の間との相対運動は、同様に防止される。

図６に示すように、スリーブ支持機構１３２は、シャフト１１６の基端側から延在し、スリーブ１３０についてのスライド支持をもたらす。先端側の停止部１３４は、スリーブ１３０の先端への運動の制限をもたらし、同様の停止部（図示略）は、ハンドル１０６またはハンドル１０６の内部に設けられ、スリーブ１３０の基端への運動を制限する。爪部、リッジまたは他の機構は、スリーブをその基端側または先端側の位置に維持してスリーブの位置についてユーザに触知できるフィードバックを付与するように設けられてもよい。

ここで発明の回転ロック部に転じると、ツール１００のエンドエフェクタ１０２は、ハンドル１０６に対して回転され、そしてロックされ、エンドエフェクタ１０２及びハンドル１０６の間のさらなる回転は、防止される。回転ノブ１０１は、リンク部１０８の周囲の少なくとも部分的に配置されている。ロック位置において、ノブ１０１の基端面に形成された歯部１０３は、図１０に示すように、ハンドル１０６の先端面に形成された対応する歯部１０５と係合する。（ハンドル１０６は、２つの部品で形成されている。２つの部品の一方の２つの図は、図９及び図１０に示される。）この実施形態において、回転ロック部は、図８に示すように、ハンドル１０６との係合部に向けて基端側にノブ１０１を付勢するスプリング１０７の作用に起因して自己ロックする。

スプリング１０７の付勢に抗して先端側に移動されると、ノブ１０１の歯部１０３は、ハンドル１０６の歯部１０５と係合解除される。この係合解除は、ノブ１０１と、リンク部１０８及び１１０と、シャフト１１６と、リンク部１１２及び１１４と、エンドエフェクタ１０２とがハンドル１０６に対して回転することを許可する。この相対的な回転は、ハンドル１０６を回転することによって作用される一方、ノブ１０１を回転することによるなどハンドル１０６を静止したままとしてツール１００の残りを回転することによって、または２つの組み合わせによって、ツール１００の残りは、静止したままである。この作用は、エンドエフェクタが任意の関節接続された構造において回転されることを許可する。ノブ１０１及び／またはハンドル１０６を回転することによってエンドエフェクタがハンドル１０６に対して所望量回転されると、ノブ１０１の開放は、２組の歯部が再び係合することを許可し、この結果さらなる回転に対して装置をロックする。図示の実施形態において、スピンドル１１７は、（図１１において最もよく示されているように）ノブ１０１の内側部材１０９に形成されたスロット１３６内でスライド可能に受けられたスピンドル１１７に形成されたフィン１３５によってノブ１０１に対して（図２６及び図２７において最もよく示されているように）スライド可能に固定されている。軸受筒１１５は、同様に、（図２７において最もよく示されているように）スピンドル１１７の基端側リンク部１０８のスロット１３８と係合する軸受筒１１５のトルク伝達ピンまたはフランジ１３７によって（図８において最もよく示されているように）スピンドル１１７に関して回転可能に固定されている。同様のトルク伝達機構は、米国特許出願公開第２００６／０１１１２１０において詳細に説明されているように、軸受筒１１５及びエンドエフェクタ１０２の間でツール１００に沿って設けられてもよい。この配置を用いて、ハンドル１０６に対するエンドエフェクタ１０２の回転方向付けは、上述のように、ノブ１０１の歯部１０３がハンドル１０６の歯部１０５と係合するとロックされる。

一実施形態において、ノブ１０１は、図１１から図１４に示すように、２つの部品、内側部材１０９及び外側部材１１１で形成されている。歯部１０３は、内側部材１０９に形成されている。ギザギザ部または節部１１３は、ノブ１０１に形成されており、把持を容易にする。

他の実施形態において、回転ノブは、ロック機構がロック位置に向けて付勢されていないという意味では自己ロックせず、スライドロック部のような手で作動可能なロック部を有する。一部の実施形態において、回転ノブ及びハンドルの間の係合面は、より少ないロック歯部またはピン、摩擦面などのような他の係合面を有する。図１においてエンドエフェクタが一対の顎部である一方、他のエンドエフェクタは、計量器、プローブ、開創器、解剖器具、ステープラ、クランプ、把持器、はさみ、カッター、アブレーション素子などを用いてもよい。

図１５から図１６は、本発明の他の実施形態を示している。関節運動可能なツール７００は、その先端部においてエンドエフェクタ７０２を有し、その基端部においてハンドル７０６内にエンドエフェクタアクチュエータ７０４を有する。ツール７００は、例えば患者内で把持または切除を必要とする腹腔鏡手術において使用される。基端側関節接続リンク部７０８及び７１０は、ハンドル７０６の先端側から延在し、先端側関節接続リンク部７１２及び７１４は、エンドエフェクタ７０２の基端側から延在する。基端側リンク部７０８は、ハンドル７０６に接続されてハンドル７０６と共に移動する。同様に、先端側リンク部７１２は、エンドエフェクタ７０２に接続されてエンドエフェクタ７０２と共に移動する。細長いシャフト７１６は、基端側リンク部及び先端側リンク部の間に配置されている。基端側及び先端側リンク部の対の間の結合は、図１の実施形態のようにまたは任意の他の適切な手段によってケーブルと一体となっている。同様に、エンドエフェクタ７０２の操作は、図１の実施形態のようになっている。

図１から図１４の実施形態のように、ハンドル７０６及び基端側リンク部７０８の基端側リンク部７１０に対する運動は、エンドエフェクタ７０２及び先端側リンク部７１２を相対的かつ対応する方法で移動させる。同様に、基端側リンク部７１０のシャフト連結部７１６に対する運動は、先端側リンク部７１４をシャフト７１６に対して相対的かつ対応する方法で移動させる。この相対的な関節運動は、ユーザにハンドルの運動を介したエンドエフェクタの遠隔操作をもたらす。

シャフトに対するエンドエフェクタの特定の位置を維持するため、本実施形態の関節運動ツールは、ツールの先端部分及びここにあるならエンドエフェクタの間のシャフトに対する角をなす運動の許可を制御する関節接続ロック部を有する。図１５から図１６に示す実施形態において、関節接続ロック部は、移動可能な硬質スリーブ７３０を有する。図１５に示すロック解除位置において、スリーブ７３０は、基端側リンク部７０８及び７１０よりも先端側にある。しかしながら、図１６に示すロック位置において、スリーブ７３０は、スリーブ支持部７３２上を基端側に移動されてリンク部７０８及び７１０並びにシャフト７１６の基端部に隣接してリンク部７０８及び７１０並びにシャフト７１６を覆って位置し、これによりリンク部７０８及び７１０間とリンク部７１０及びシャフト７１６の間との相対運動を阻止する。このロック位置において、先端側リンク部７１２及び７１４間とリンク部７１４及びシャフト７１６の間との相対運動は、同様に防止される。

ツール７００は、図１から図１４の機能と同様の回転ロックノブと同様の方法で機能する回転ロックノブ７４７を有する。装置の関節接続ロック部がロック位置にあると、プルタブ７４４は、回転ロックノブ７４７に形成された溝部７４５に嵌まり込む。

図１７及び図１８は、回転ノブの他の変形例を示しており、回転ノブは、自己ロックしない。そこで示されているのは、手術器具１０００の一部分である。上述の手術器具のように、図１７の手術器具１０００は、静止部材１００４及び移動可能部材１００６を有するハンドル１００２を有する。同様に示されているのは、スライドロック部１０１４の歯部１０１２と係合するための歯部１０１０を有する回転ノブ１００８である。代替例として上述されたこの変形例では、数個の歯部１０１２のみがスライドロック部１０１４にあるが、当然のことながら、上述の歯部（及びピンなどそれらの代替）の記載をここで同様に適用してもよい。

スライドロック部１０１４は、回転ノブをロックするために使用される。特に、スライドロック部１０１４は、先端側または基端側に移動されて場合によって回転ノブ１００８の歯部１０１０をスライドロック部１０１４の歯部１０１２から係合または係合解除する。その静止位置において、スライドロック部は、以下でより詳細に説明するだろうように、ロックまたはロック解除位置にある。図１７において、スライドロック部は、そのロック解除すなわち係合解除位置で示されている。図１８は、（例えばスライドロック部を先端側に前進させた後の）そのロックすなわち係合位置にあるスライドロック部を示している。

図１９は、図１７の手術器具１０００の一部分の断面図であり、回転ノブは、ロック解除位置にある。そこで示されているのは、静止部材１００４及び移動可能部材１００６を有するハンドル１００２である。同様に示されているのは、回転ノブ１００８であって回転ノブ１００８の穴部に位置した最も基端側リンク部１０１６を有する回転ノブ１００８である。基端側リンク部１０１６は、回転ノブ１００８内または回転ノブ１００８に固定して係合され、または（例えば単一部材として製造されて）回転ノブ１００８と一体となっている。上述した自己ロックする回転ノブを備える器具のように、器具は、ここで同様にプッシュプルワイヤ１０１８を有し、エンドエフェクタ（図示略）を作動する。プッシュプルワイヤ１０１８の終端片１０２０は、ハンドル１００２の終端片１０２２に終端辺端部１０２４において回転可能に接続されている。ワッシャ１０２６は、終端片１０２０の穴部１００３の周囲に配置され、ｅリング１０２８は、穴部１００３のスロット（図示略）内に位置している。同様に上述した手術器具と同様の方法で示されているのは、穴部１０３２内で螺合されて基端側リンク部１０１６の環状スロット１０３４と係合するドッグチップされた(dog-tipped)位置決ネジ１０３０である。上述のように、当然のことながら、基端側リンク部１０１６及びプッシュプルワイヤ１０１８は、技術的に周知の他の方法によりハンドル１００２に回転可能に接続されてもよい。この断面図において視認できるように、スライドロック部１０１４は、ハンドルの円周全体の回りに位置していない（しかし、スライドロック部１０１４は、必要ならばそのように設計されてもよい）。ボールプランジャ１０３６は、ボールプランジャ穴部１０４２内に位置しかつボールプランジャ穴部１０４２に取り付けられ（例えば螺合され）ている。ボールプランジャ１０３６のボールは、基端側の爪部１０４０に位置して示されている。この図において、スライドロック部は、そのロック解除、すなわち係合解除位置にある。スライドロック部が先端側に前方に押し付けられると、ボールプランジャ１０３６のボールは、図２０に示すように、先端側の爪部１０３８と係合し、回転ノブ１００８の歯部１０１０及びスライドロック部１０１４の歯部１０１２を係合位置に維持する。当然のことながら、ボールプランジャは、図２０及び図２１を参照して記載されている一方、当然のことながら、任意の適切な機構は、スライドロック部１０１４を係合または係合解除位置で維持するために使用されてもよい。例えば、他のプランジャ、ボタン及び同様のものは、使用されうる。

図２１Ａから図２１Ｃは、例示的なスライドロック部１０１４の変形例を示す。具体的には、図２１Ａは、回転された正面図、図２１Ｂは、回転された後面図、図２１Ｃは、上面図である。これら図にわたって示されているのは、回転ノブ１００８と係合するための歯部１０１２と、ボールプランジャが固定されるボールプランジャ穴部１０４２と、ハンドル１００２のスロット（図２２を参照して図示されたかつ以下で説明される）と係合するためのフランジ１４００と、である。このようにして、スライドロック部は、軸方向でスライドできるが、回転することから防止される。ここで示されるスライドロック部が幾何形状において概ね半円形をなしているが、任意の適切な幾何形状は、使用されてもよい。

図２２は、ハンドル１００２の一部を示す部分切断図であり、ハンドル１００２は、静止部材１００４を有する。同様に示されているのは、ボールプランジャ１０３６のボールと係合しかつ保持するための先端側及び基端側の爪部１０３８、１０４０である。スロット１５００は、同様に示されている。上で簡単に述べたように、スロット１５００は、フランジ１４００をスライドロック部１０１４に係合するように構成されている。図２１に示すスロット１５００が「Ｔ」字状を有して構成され、対応するフランジ１４００が対応する「Ｔ」字状を有して構成されている一方、スロット１５００及びフランジ１４００は、これら幾何形状を有さなくてもよい。実際には、任意の適切な形状は、使用されてもよい。また、図２２に示されているのは、基端側リンク部１０１６が貫通する穴部１５０２である。

さまざまなタイプのロック機構（例えば、自己ロックする回転ノブ、回転ノブと組み合わされるスライドロック部）がちょうど説明されている一方、当然のことながら、任意の適切なロック機構は、本明細書で説明された回転ノブ及び手術器具と共に使用されてもよい。例えば、回転ノブと組み合わせて使用されるスライドロックの１つの代替法は、図２３に示すようにトリガを使用することである。ここで示されているのは、手術器具１６００の基端部分であってハンドル１６０２、歯部１６０６を有する回転ノブ１６０４及びトリガロック部１６０８を備える基端部分である。この変形例において、トリガロック部１６０８は、ロック部を押下することによって、言い換えると回転ノブ１６０４の歯部１６０６をトリガロック部１６０８の歯部（図示略）から係合解除することまたはその逆によって作動される。トリガロック部１６０８は、ハンドル結合部１６１０によって所定位置に保持されかつハンドル結合部１６１０に回動可能に接続されている。上述した変形例のように、受け入れ可能な歯部（または穴部を有するピンなど）の異なる変形例はいくつもある。同様に、トリガロック部は、任意の適切な幾何形状または構成を有してもよい。

回転ノブと組み合わせて使用されるスライドロック部の他の代替法は、図２４及び図２５に示されるように、摩擦ロック部の使用である。図２４で示されるのは、手術器具１７００の基端部分であってハンドル１７０２、回転ノブ１７０４及び摩擦ロック部１７０６を備える基端部分である。摩擦ロック部１７０６は、ネジ部１７１０の回りでロック部１７０６を移動するためのレバー１７０８を有する。摩擦ロック部１７０６の内ネジ部（図示略）は、ネジ部１７１０と係合している。ユーザが（例えば１以上の指を用いて）レバー１７０８を操作すると、摩擦ロック部１７０６は、ネジ部１７１０の周囲で回転される。図２４において、回転ノブ１７０４は、そのロック位置において示されている。すなわち、摩擦ロック部１７０６は、摩擦ロック部を所定位置にロックする回転ノブ１７０４と摩擦ロック部とが係合するまで（ブレーキまたはクラッチのように）ネジ部１７１０の周囲を回転される。摩擦ロック部１７０６及び回転ノブ１７０４を係合する代替法は、動揺に使用されてもよい。例えば、摩擦ロック部１７０６は、ハンドル１７０２に取り付けられたトグルクランプを意図してもよい。技術的に既知の他の機構は、同様に使用されてもよい。図２５は、摩擦ロック部１７０６がレバー１７０８の使用によって回転される図２４の手術器具を示しており、摩擦ロック部１７０６は、基端方向において係合解除された回転ノブ１７０４を有し、これにより回転ノブ１７０４をロック解除する。当然のことながら、ちょうど上述したトリガロック部及び摩擦ロック部は、スライドロック部に適切に代替されてもよく、任意のスライドロック機構は、シャフト及びエンドエフェクタの回転を間欠的に防止するために使用されてもよい。

図２６及び図２７は、スピンドル１１７のさらなる詳細を示しており、スピンドル１１７は、図示の実施形態においてその先端部に形成された基端側リンク部１０８を有する。上述したように、スピンドル１１７には、（図８に示すように）ノブ１０１に対してスピンドル１１７を回転可能に固定するためのフィン１３５が設けられている。また、スピンドル１１７には、ノブ１０１をスピンドル１１７にわたって軸方向でスライドさせることを可能とするための支持面１８００が設けられている。さらに、スピンドル１１７には、（図８に示すように）スピンドル１１７及び基端側リンク部１０８をハンドル１０６内で回転することを可能とするための支持面１８０２が設けられている。また、この実施形態において、スピンドル１１７には、（同様に図８に示すように）基端側リンク部１０８からハンドル１０６に伝達される軸方向の負荷を許可するスロット１８０４が形成されている。穴部１８０６を通して、ケーブル１１８（図３に示す）の基端部を受けるためのリンク部１０８が設けられている。図において示される実施形態では、６つの穴部１８０６からなる３つの基端側リンク部１０８のみがケーブル１１８をリンク部１０８に接続するために使用されている。ケーブル１１８の基端部は、現在係属中の出願にすべて記載されておりかつ本明細書に組み込まれているHegemanらによる「改良された伸張部材システムを有する関節運動ツール(Articulating tool with improved tension member system)」と題された米国特許出願のように、種々の代替工程によってリンク部１０８に固定されてもよい。

本発明の手術器具及び装置が本発明を示す目的でいくらか詳述されている一方、このような図は、理解の明確化のみためである。特定の変更及び改良が添付の特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱することなく本発明に形成されることは、ここの教示の観点から当業者にとって容易に理解できるだろう。例えば、本明細書で説明されている回転ノブが主として少なくとも２つのリンク部を備える関節接続機構を有するツールとの関連である一方、回転ノブは、リンク部に操作可能に接続された任意の数のケーブルまたはケーブル組と共に、単一のリンク部のみ、複数のリンク部を備える器具において使用されてもよい。その上、一部の変形例において、専用のエンドエフェクタを有してまたは有することなく、ハンドルを硬質または可撓性を有するシャフトに接着させることは望ましい。さらにその上、本発明の分野は、手術または医療診察方法であると考えられるが、回転ロック機構またはこのような機構を有するツールの実施形態は、非医療分野における用途で用いられてもよい。

手術ツールを示す前方斜視図である。 関節運動位置における手術ツールを示す斜視図である。 双方が開位置にあるエンドエフェクタアクチュエータ及びエンドエフェクタと共に手術器具を示す側面図である。 双方が閉位置にあるエンドエフェクタアクチュエータ及びエンドエフェクタと共に手術器具を示す側面図である。 ツールの基端部分を示す側面図であって、ハンドル及びシャフトの基端部を先端側かつロック解除位置にある関節運動をロックするスリーブと共に示す側面図である。 ツールの基端部分を示す側面図であって、ハンドル及びシャフトの基端部を基端側かつロック位置にある関節運動をロックするスリーブと共に示す側面図である。 ツールの一部分を示す頭上遠方から見た斜視図であって、この部分がハンドル、ロックする回転ノブ及び基端側リンク部を有する斜視図である。 ハンドル、ノブ及び基端側リンク部の一部分を示す断面図である。 ハンドルを示す先端側から見た斜視図である。 ハンドルを示す基端側から見た斜視図である。 互いに離間した内側部材及び外側部材を示すロックする回転ノブを基端側から見た斜視図である。 互いに係合した内側及び外側部材を有するロックする回転ノブを示す基端側から見た斜視図である。 互いに離間した内側部材及び外側部材を示すロックする回転ノブを先端側から見た斜視図である。 互いに係合した内側及び外側部材を有するロックする回転ノブを示す先端側から見た斜視図である。 先端側かつロック解除位置にある関節接続されたロックスリーブの異なる実施形態を有し、かつ双方が閉鎖位置にあるエンドエフェクタアクチュエータ及びエンドエフェクタを有する他の実施形態におけるツールを示す側面図である。 図１５に示す実施形態を示す側面図であるが関節接続ロックスリーブが基端側かつロック位置にある側面図である。 自己ロックしない回転ロックノブ、係合解除された基端側位置にある回転ロック部を有するツールの実施形態を示す側面図である。 図１７に示す実施形態を示す側面図であるが、回転ロック部がロックすなわち係合位置にあってロック部が先端側位置に向けて前進移動されている側面図である。 図１７に示す実施形態を示す横断面図であってロックする回転ノブがそのロック解除位置にある横断面図である。 図１７に示す実施形態を示す横断面図であってロックする回転ノブがそのロックすなわち係合位置にある横断面図である。 図１７に示す例示的なスライドロック部を示す図であって回転させた正面図である。 図１７に示す例示的なスライドロック部を示す図であって回転させた背面図である。 図１７に示す例示的なスライドロック部を示す図であって上面図である。 図１７に示すロック部の実施形態の部分破断図であってハンドルの一部分を示す部分破断図である。 トリガロック部を備える自己ロックしない回転ロック部の他の実施形態を示す斜視図である。 レバーを有する摩擦ロック部を備える自己ロックしない回転ロック部であってロック部が係合すなわちロック位置にあるロック部の他の実施形態を示す斜視図である。 図２４に示す実施形態を示す斜視図であってロック部がレバーの使用によって回転され摩擦ロック部が基端側方向において回転ノブと係合解除しこれにより回転ノブをロック解除した斜視図である。 その先端部に形成された基端側リンク部を有するスピンドルを示す先端側から見た斜視図である。 その先端部に形成された基端側リンク部を有するスピンドルを示す基端側から見た斜視図である。

１００，７００，１０００，１６００，１７００ ツール，手術器具，器具、１０１，１００８，１６０４，１７０４ 回転ノブ，ノブ（シャフト回転機構）、１０２，７０２ エンドエフェクタ、１０３，１０５，１０１０，１０１２，１６０６ 歯部、１０６，７０６，１００２，１６０２，１７０２ ハンドル、１０７ スプリング、１０８，１１０，７０８，７１０ 基端側関節接続リンク部，基端側リンク部（関節接続機構）、１１２，１１４，７１２，７１４ 先端側関節接続リンク部，先端側リンク部（関節接続機構）、１１６，７１６ シャフト，シャフトリンク部、１３０，７３０ 硬質スリーブ，スリーブ（関節接続ロック部）、７４７ 回転ロックノブ（シャフト回転機構）

Claims (28)

1. 基端部分及び先端部分と、
   前記基端部分及び前記先端部分の間に介在されたシャフトと、
   前記基端部分にあるハンドルと、
   前記シャフトに対して前記先端部分の角をなす方向付けの操作のための関節接続機構と、
   前記関節接続機構及び前記先端部分が前記ハンドルに対して回転可能でない第１状態であり、前記ハンドルに関する前記先端部分の回転配置がロックされる第１状態、すなわち、前記先端部分が前記ハンドルと共に回転可能である第１状態と、
   前記関節接続機構及び前記先端部分が前記ハンドルに対して回転可能である第２状態と、を有するシャフト回転機構と、を備え、
   前記関節接続機構は、基端側リンク部及び先端側リンク部からなる対を含み、
   前記シャフトは、前記基端側リンク部と前記先端側リンク部との間に配置される、
   ことを特徴とする装置。
2. 当該装置の前記先端部分に配置されたエンドエフェクタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記シャフト回転機構は、前記第１状態において前記ハンドルと係合しかつ前記第２状態において前記ハンドルと係合しないハンドル係合面を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記ハンドル係合面は、複数の歯部を備え、
   前記ハンドルは、前記シャフト回転機構が前記第１状態にあるときに前記ハンドル係合面と係合するように構成された複数の歯部を備えることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記ハンドルは、前記ハンドルの複数の前記歯部を支持する移動可能なロックアクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記シャフト回転機構は、前記第１状態及び前記第２状態において前記関節接続機構と係合するシャフト係合機構をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の装置。
7. 前記シャフト係合機構は、前記第１状態及び前記第２状態の間で基端側及び先端側に移動可能であることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記シャフト回転機構は、前記関節接続機構と係合するシャフト回転アクチュエータをさらに有し、
   前記シャフト回転アクチュエータの回転は、前記ハンドルに対して当該装置の前記関節接続機構及び前記先端部分を回転することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の装置。
9. 前記シャフト回転アクチュエータは、前記シャフト回転機構が前記第１状態にあるときに前記ハンドルに対して回転できないことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記シャフト回転機構は、前記第１状態に向けて付勢されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の装置。
11. 前記シャフト回転機構は、当該シャフト回転機構を前記第１状態に向けて付勢するスプリングを備えることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の装置。
12. 前記基端側リンク部の運動は、前記先端側リンク部の対応する相対運動と、前記シャフトに対する前記先端部分の角をなす運動とをもたらすことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の装置。
13. 前記関節接続機構は、前記基端側リンク部及び前記先端側リンク部からなる対を複数備え、
    各対の前記基端側リンク部は、対の前記先端側リンク部の対応する相対運動と、前記シャフトに対する前記先端部分の角をなす運動とをもたらすことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の装置。
14. 前記シャフト回転機構は、前記基端側リンク部とのスライド係合部を備えることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の装置。
15. 係合位置及び係合解除位置を有する関節接続ロック部をさらに備え、
    前記係合位置において、前記関節接続ロック部は、リンク部の各対の前記基端側リンク部の相対運動を妨害し、これによりリンク部の各対の前記先端側リンク部の相対運動を防止することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の装置。
16. 当該装置は、手術または診察ツールを備えることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の装置。
17. 人間以外の動物の手術又は診察で装置を使用する方法であって、
    当該装置は、
    基端部分及び先端部分と、
    前記基端部分にあるハンドルと、
    前記基端部分及び前記先端部分の間に介在されたシャフトと、
    前記シャフトに対して前記先端部分の角をなす方向付けの操作のための関節接続機構と、を備え、
    前記関節接続機構は、基端側リンク部及び先端側リンク部からなる対を含み、
    前記シャフトは、前記基端側リンク部と前記先端側リンク部との間に配置され、
    当該方法は、
    前記先端部分を目的位置に配置する工程と、
    前記ハンドルを前記シャフトに対して角をなして移動させ、ツールの前記先端部分を前記シャフトに対して角をなして移動させる工程と、
    前記ハンドルを前記シャフトに対して前記先端部分を回転させることなく回転する工程と、
    前記ハンドルを回転することによって前記先端部分に回転トルクを付与する工程と、
    を備えることを特徴とする方法。
18. 前記装置は、前記装置の前記先端部分に配置されたエンドエフェクタをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記装置は、シャフト回転アクチュエータをさらに備え、
    前記シャフトに対して前記ハンドルを回転する工程は、前記シャフト回転アクチュエータを第１位置から第２位置まで移動させる工程を備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
20. 前記先端部分に回転トルクを付与する工程の前に、前記シャフト回転アクチュエータを前記第２位置から前記第１位置まで移動させる工程をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記シャフトに対して前記ハンドルを回転する工程は、前記シャフト回転アクチュエータに対して前記ハンドルを回転する工程を備える工程を備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
22. 前記シャフトに対して前記ハンドルを回転する工程は、前記シャフト回転アクチュエータに対して前記ハンドルを回転する一方、前記シャフト回転アクチュエータが前記第２位置にある工程を備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
23. 前記第１位置は、前記第２位置の基端側にあることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
24. 前記ハンドル及び前記シャフトの間の相対的な角をなす運動の許可を制御する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
25. 角をなす運動の許可を制御する工程は、関節接続ロック部を係合解除位置から係合位置まで移動させることによって角をなす運動を妨害する工程を備え、
    前記係合位置において、前記関節接続ロック部は、前記基端側リンク部の運動と前記先端側リンク部の対応する相対運動とを妨害することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記関節接続ロック部は、スリーブを備え、
    前記関節接続ロック部を移動させる工程は、前記スリーブをスライドする工程を備えることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
27. 前記関節接続ロック部を移動させる工程は、前記スリーブを基端側に前記ツールに沿ってスライドする工程を備えることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 角をなす運動の許可を制御する工程は、前記関節接続ロック部を前記係合位置から前記係合解除位置まで移動させて前記ハンドル及び前記シャフトの間の相対的な角をなす運動を許可する工程を備えることを特徴とする請求項２５に記載の方法。

Images