JP6793260B2 - 器具セットおよび手術器具 - Google Patents

Description

本発明は、医療器具の技術分野に関し、特に、器具セットおよび手術器具に関する。

通常の手術操作と比較すると、低侵襲手術は、治療効果、鎮痛、回復サイクルおよび医療コストなどの観点から明らかな利点を有し、主に最新式の医療器具および機器によって僅かな創傷で行われる。

従来の腹腔鏡手術は、主にマニュアル式のマイクロ器具を使用することによって、より限られた自由度および不十分な操作空間を伴って行われる。これは、一般的に、オペレータが、ある操作スペースを得るために多くの補助的な動きを行うことを要求し、したがって、手術操作の困難性が高まり、手術効率が低下させられ、患者に対して不要な付加的損傷をも生じる。この問題に関して、ロボット技術および関連する技術の開発により、低侵襲手術ロボットの手術の範囲は、次第により複雑な手術分野に及んでおり、手術操作も知的且つ正確になっている。現在では、米国のIntuitive Surgical Companyによって開発されたDa Vinci手術ロボットシステムおよびComputer Motion Companyによって開発されたZEUSシステムが、国際的に成功裏に臨床へ導入されているが、複雑な機構、大きなサイズおよび高価格などの観点から欠点を有する。現在では、低侵襲腹腔鏡手術ロボットに関する研究が中国で始まっているが、依然として外国と比較して大きな格差がある。

手術ロボットシステムの開発を検討することで、低侵襲手術ロボットの手術器具はロボットシステム全体の設計において決定的な役割を果たすことが分かった。したがって、手術器具の性能レベルも、手術ロボットシステム全体の性能レベルにおける主要因の１つであり、手術器具の姿勢調節は、手術器具の一端に配置された器具セットによって達成される。例えば米国特許第８９１１４２８号明細書に開示された器具セットでは、手術器具の端部器具アセンブリは、ピッチング運動のために１２本のワイヤロープによって駆動される。しかしながら、上記特許の解決手段の欠点は、端部器具アセンブリのピッチング運動が１２本のワイヤロープに基づいて達成され、これは、器具セットの構造的設計をより複雑にしており、器具セットは大きなスペースを占める。

本発明の目的は器具セットを提供することであり、端部器具アセンブリのピッチング運動を実現するために１２本のワイヤロープを必要とすることで、複雑な構造的設計および器具セットの大きなスペース占有を生じるという従来技術の問題を解決する。

上述した技術的な問題を解決するために、本発明は、器具セットであって、
台座と、
前記台座の上方に配置された反転プラットフォームアセンブリであって、前記反転プラットフォームアセンブリは、内側回転部材、外側回転部材、第１の回転軸および第２の回転軸を含み、前記外側回転部材は、前記内側回転部材の外側に配置され且つ前記第２の回転軸を介して前記内側回転部材に連結されており、前記外側回転部材は前記第１の回転軸を中心にして回転可能とされ、前記内側回転部材は前記第２の回転軸を中心にして回転可能とされ、前記第１の回転軸の軸線は、第１の交点を形成するように前記第２の回転軸の軸線と交差させられている、反転プラットフォームアセンブリと、
２つの駆動ワイヤ組であって、各駆動ワイヤ組は２本の駆動ワイヤを含む、２つの駆動ワイヤ組と、
前記台座に配置され、前記駆動ワイヤを駆動するように構成された２つのワイヤ回転体であって、
前記２つの駆動ワイヤ組の各駆動ワイヤ組は、前記ワイヤ回転体のうちの１つに対応しており、各駆動ワイヤ組における２本の駆動ワイヤの一方の端部は、前記内側回転部材に固定され且つ固定点を形成しており、各駆動ワイヤ組によって形成された２つの固定点は、前記第１の交点に対して対称であり、前記内側回転部材において前記２つの駆動ワイヤ組によって形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより第１の平行四辺形を形成しており、前記第１の平行四辺形の対角線の交点は、前記第１の交点と一致しており、各駆動ワイヤ組における２本の駆動ワイヤの他方の端部は、反対方向に前記ワイヤ回転体のうちの対応する１つに巻き付けられている、２つのワイヤ回転体と、
４本の出力ワイヤであって、各出力ワイヤの一方の端部は、前記内側回転部材に固定され且つ固定点を形成しており、前記内側回転部材において前記４本の出力ワイヤによって形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより第２の平行四辺形を形成しており、前記第２の平行四辺形の対角線の交点は、前記第１の交点と一致しており、各出力ワイヤの他方の端部は前記台座に向かって延びている、４本の出力ワイヤと、
を備える、器具セットを提供する。

好適には、器具セットにおいて、前記第１の回転軸の軸線と、前記第２の回転軸の軸線とは、互いに対して垂直であり且つ前記第１の交点において交差させられている。

好適には、器具セットにおいて、前記内側回転部材において前記２つの駆動ワイヤ組の一方の駆動ワイヤ組によって形成された固定点は、前記第１の回転軸に配置されており、前記内側回転部材において前記２つの駆動ワイヤ組の他方の駆動ワイヤ組によって形成された固定点は、前記第２の回転軸に配置されている。

好適には、器具セットにおいて、前記第２の平行四辺形は、矩形または正方形である。

好適には、器具セットにおいて、２つのガイドホイールアセンブリをさらに備え、各ガイドホイールアセンブリは、駆動ワイヤの延伸方向を変化させるために、前記２つの駆動ワイヤ組の１つに対応している。

好適には、器具セットにおいて、各ガイドホイールアセンブリは、２つのガイドホイールを含み、各ガイドホイールは１本の駆動ワイヤに対応しており、各駆動ワイヤは、対応する前記ガイドホイールと２つの接点を形成しており、２つの接点のうち、前記反転プラットフォームアセンブリから離れた接点は第２の接点であり、前記反転プラットフォームアセンブリに近い接点は第１の接点であり、前記第１の接点と前記固定点との間に位置する各駆動ワイヤの部分は、前記台座に対して垂直である。

好適には、器具セットにおいて、前記台座に配置されたガイドホイール取付けベースをさらに備え、前記２つのガイドホイールアセンブリは、前記ガイドホイール取付けベースに配置されている。

好適には、器具セットにおいて、前記台座には第１の貫通孔が設けられており、前記ガイドホイール取付けベースには第２の貫通孔が設けられており、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔は、互いに同心状であり、共に前記４本の出力ワイヤの延伸チャネルを構成している。

好適には、器具セットにおいて、ワイヤ挟持板をさらに備え、前記ワイヤ挟持板は、前記内側回転部材に配置され、前記駆動ワイヤの一方の端部および／または前記出力ワイヤの一方の端部を挟持して前記内側回転部材に固定させる。

好適には、器具セットにおいて、第１の支持部材および第２の支持部材をさらに備え、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、前記台座に配置され且つ前記第２の回転軸の互いに反対側に配置されており、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、前記反転プラットフォームアセンブリを支持するために前記第１の回転軸を介して前記外側回転部材に回転可能に連結されている。

好適には、器具セットにおいて、前記２つのワイヤ回転体は、第１のワイヤ回転体および第２のワイヤ回転体を含み、前記第１のワイヤ回転体および前記第２のワイヤ回転体は、前記台座に配置され且つ前記ガイドホイール取付けベースの互いに反対側に配置されている。

好適には、器具セットにおいて、前記第１のワイヤ回転体には、対応する駆動ワイヤを前記第１のワイヤ回転体に固定するためのワイヤ取付け孔が設けられており、前記第２のワイヤ回転体には、対応する駆動ワイヤを前記第２のワイヤ回転体に固定するためのワイヤ取付け孔が設けられている。

好適には、器具セットにおいて、前記第１のワイヤ回転体は、前記第１のワイヤ回転体の回転運動を駆動するように構成された第１の駆動主軸を含み、前記第２のワイヤ回転体は、前記第２のワイヤ回転体の回転運動を駆動するように構成された第２の駆動主軸を含む。

好適には、器具セットにおいて、前記第１の駆動主軸の軸線は前記台座に対して垂直であり、前記第２の駆動主軸の軸線は前記台座に対して垂直である。

好適には、器具セットにおいて、前記駆動ワイヤおよび前記出力ワイヤは、ワイヤロープである。

本発明は、器具セットと、器具チューブと、端部器具アセンブリとを備え、前記器具セットは、前記器具チューブを介して前記端部器具アセンブリに連結され且つ前記端部器具アセンブリの動きを制御する、手術器具を提供する。

好適には、手術器具において、前記器具チューブは管腔を有し、前記器具セットの４本の出力ワイヤは、前記器具チューブの前記管腔を通じて前記端部器具アセンブリに連結されている。

本発明によって提供される器具セットおよび手術器具において、器具セットは、反転プラットフォームアセンブリ、２つの駆動ワイヤ組、２つのワイヤ回転体および４本の出力ワイヤを備える。各駆動ワイヤ組は２本の駆動ワイヤを含み、２本の駆動ワイヤの一方の端部は、内側回転部材に固定され且つ固定点を形成しており、各駆動ワイヤ組によって形成された２つの固定点は第１の交点に対して対称であり、内側回転部材において４本の駆動ワイヤによって形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより第１の平行四辺形を形成しており、且つ、第１の平行四辺形の対角線の交点は第１の交点であり、各駆動ワイヤ組における２本の駆動ワイヤの他方の端部は、反対方向に対応するワイヤ回転体に巻き付けられており、したがって、反転プラットフォームアセンブリは４本の駆動ワイヤによって動くように駆動され、さらに、反転プラットフォームアセンブリの運動は、出力ワイヤを介して端部器具アセンブリへ伝達され、これにより、端部器具アセンブリの複数の方向および複数の運動自由度が達成され、器具セットの設計を簡単化し、器具セットの寸法を減少し、器具セットのスペース利用率を高めることができる。

本発明の１つの実施形態に係る手術器具の構造を示す模式図である。 本発明の１つの実施形態に係る器具セットの構造を示す模式図である。 図２の反転プラットフォームアセンブリの底面図である。 本発明の１つの実施形態に係る反転プラットフォームアセンブリに駆動ワイヤが固定されることを示す模式図である。 図４の配置を示す模式図である。 反転プラットフォームアセンブリが図４の台座に配置されることを示す模式図である。 駆動ワイヤがガイドホイールを通過し且つ図６のワイヤ回転体に固定されることを示す模式図である。 本発明の１つの実施形態に係る反転プラットフォームアセンブリに出力ワイヤが固定されることを示す模式図である。

以下、本発明によって提案される器具セットについて、図面および具体的な実施形態を参照して詳細に説明する。本発明の利点および特徴は、以下の説明および特許請求の範囲から明らかになるであろう。図面は、極めて単純化された形式であり、正確でない比率を用いており、本発明の実施の形態の対象を説明することを簡便且つ明確に補助することのみを意図したものであることに留意すべきである。

図１は本発明の１つの実施形態に係る手術器具の構造を示す模式図である。図１に示すように、手術器具は、器具セット１、器具チューブ２および端部器具アセンブリ３を備える。器具セット１は、器具チューブ２を介して端部器具アセンブリ３に連結されており、端部器具アセンブリ３の動きを制御する。

図２は本発明の１つの実施形態に係る器具セットの構造を示す模式図である。図２に示すように、器具セット１は、台座１２０、反転プラットフォームアセンブリ、２つのワイヤ回転体、２つの駆動ワイヤ組および４本の出力ワイヤを備えており、ワイヤ回転体は、駆動ワイヤを駆動し、さらに、駆動ワイヤに連結された反転プラットフォームアセンブリを介して出力ワイヤと該出力ワイヤに連結された端部器具アセンブリとの動きを制御する。具体的には、反転プラットフォームアセンブリは、内側回転部材１１４、外側回転部材１１３、第１の回転軸１２２および第２の回転軸１２３を含む。外側回転部材１１３は、内側回転部材１１４の外側に配置されており、第２の回転軸１２３を介して内側回転部材１１４に連結されている。外側回転部材１１３は、第１の回転軸１２２を中心にして回転する。内側回転部材は、第２の回転軸１２３を中心にして回転する。第１の回転軸１２２の軸線と、第２の回転軸１２３の軸線とは、第１の交点において交差させられており、好適には、第１の交点において垂直に交差させられている。第１の交点は、内側回転部材１１４の中心点であってもよい。各駆動ワイヤ組は、２本の駆動ワイヤを含む。２つのワイヤ回転体は台座１２０に配置されている。各駆動ワイヤ組は、ワイヤ回転体のうちの１つに対応し、ワイヤ回転体は、駆動ワイヤを駆動するように構成されている。各駆動ワイヤ組における２本の駆動ワイヤの一方の端部は、内側回転部材１１４に固定され且つ固定点を形成している。各駆動ワイヤ組によって形成された２つの固定点は、第１の交点に対して対称である。内側回転部材１１４において２つの駆動ワイヤ組によって形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより第１の平行四辺形を形成しており、第１の平行四辺形の対角線の交点は、第１の交点であり、各駆動ワイヤ組における２本の駆動ワイヤの他方の端部は、反対方向に対応するワイヤ回転体に巻き付けられている。４本の出力ワイヤのうち、各出力ワイヤの一方の端部は、内側回転部材１１４に固定され且つ固定点を形成しており、内側回転部材１１４において形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより第２の平行四辺形を形成しており、第２の平行四辺形の対角線の交点は、第１の交点であり、各出力ワイヤの他方の端部は台座に向かって延びており、器具チューブ２の管腔を介して端部器具アセンブリ３に連結されており、これによって端部器具アセンブリ３の姿勢調節を達成できる。好適には、内側回転部材１１４は内側回転プレートであり、外側回転部材１１３は外側回転フレームである。

より具体的には、本実施形態では、内側回転部材において２つの駆動ワイヤ組の一方の駆動ワイヤ組によって形成された固定点は、第１の回転軸に配置されており、内側回転部材において２つの駆動ワイヤ組の他方の駆動ワイヤ組によって形成された固定点は、第２の回転軸に配置されている。内側回転部材１１４において４本の出力ワイヤによって形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより矩形または正方形を形成しており、より好適には、内側回転部材１１４において４本の出力ワイヤによって形成された４つの固定点の中で隣接する２つの固定点の連結線は、第１の回転軸または第２の回転軸に対して平行である。

器具セット１は、さらに、ワイヤ挟持板１１５、２つのガイドホイールアセンブリおよびガイドホイール取付けベース１２１を備える。ワイヤ挟持板１１５は、内側回転部材１１４に配置されており、駆動ワイヤの一方の端部および／または出力ワイヤの一方の端部を挟持して内側回転部材１１４に固定させる。ガイドホイール取付けベース１２１は、台座１２０に配置されており、駆動ワイヤの延伸方向を変化させるように構成されている。２つのガイドホイールアセンブリは、ガイドホイール取付けベースに配置されている。各ガイドホイールアセンブリは１つの駆動ワイヤ組に対応し、各ガイドホイールアセンブリは２つのガイドホイールを含む。各ガイドホイールアセンブリにおける各ガイドホイールは、それに対応する駆動ワイヤ組の駆動ワイヤに対応し、すなわち、１つの駆動ワイヤ組における２つの駆動ワイヤは、同じガイドホイールアセンブリにおける異なるガイドホイールに巻き付けられている。各駆動ワイヤは、対応するガイドホイールによって延伸方向を変化させられ、さらに、駆動ワイヤ組に対応するワイヤ回転体まで延びている。駆動ワイヤがガイドホイールに進入するときに第１の接点が形成されており、すなわち、反転プラットフォームアセンブリの近くの駆動ワイヤの接点は、第１の接点である。駆動ワイヤがガイドホイールから出るときに第２の接点が形成されており、すなわち、反転プラットフォームアセンブリから離れた駆動ワイヤの接点は、第２の接点である。また、駆動ワイヤの延伸方向を変化させる目的は、ガイドホイール取付けベース１２１の周囲に４つのガイドホイールを分配することによって達成される。また、ガイドホイールは、内側回転部材１１４からガイドホイールまで延びる駆動ワイヤの部分がガイドホイール取付けベース１２１に対して垂直であるように配置されてもよい。このとき、第１の接点と固定点との間の各駆動ワイヤの部分は、台座に対して垂直である。好適には、各ガイドホイールグループは、ガイドホイールと駆動ワイヤとの間の摩擦を減らすように自由に回転することができる。

本実施形態では、台座１２０に第１の貫通孔が設けられており、ガイドホイール取付けベース１２１に第２の貫通孔が設けられている。第１の貫通孔および第２の貫通孔は互いに同心状であり、共に４本の出力ワイヤの延伸チャネルを構成している。４本の出力ワイヤは、第２の貫通孔および第１の貫通孔を順次に通過して器具チューブ２に進入して端部器具アセンブリ３に連結されており、第２の貫通孔および第１の貫通孔を介して４本の出力ワイヤのトランスファチャネルを制限することで、４本の出力ワイヤの延伸による駆動ワイヤへの干渉を回避し、器具セット１の安定性および信頼性が高められている。

図６および図７を参照すると、器具セット１は、さらに、反転プラットフォームアセンブリを支持するように構成された第１の支持部材および第２の支持部材を備える。第１の支持部材および第２の支持部材は、台座１２０に配置されており、第２の回転軸１２３の互いに反対側に配置されている。第１の支持部材および第２の支持部材は、反転プラットフォームアセンブリを支持するために第１の回転軸１２２を介して外側回転部材１１３に回転可能に連結されている。第１の回転軸１２２の軸心は、台座１２０における第１の支持部材および第２の支持部材のピンホールの中心と同心状に取り付けられ且つピンホールの中心に隙間嵌めされている。外側回転部材１１３は、第１の支持部材および第２の支持部材によって支持されており、外側回転部材１１３の内側の内側回転部材１１４は、２つの駆動ワイヤ組の駆動力によって回転させられ、これにより、端部器具アセンブリ３は、４本の出力ワイヤによって駆動され、２つの運動自由度を達成する。

図３、図４および図５を参照すると、内側回転部材１１４において一方の駆動ワイヤ組によって形成された固定点は、第１の回転軸１２２に配置されており、内側回転部材１１４において他方の駆動ワイヤ組によって形成された固定点は、第２の回転軸１２３に配置されており、内側回転部材１１４において４本の駆動ワイヤによって形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより第１の平行四辺形を形成しており、第１の平行四辺形の対角線の交点は、第１の交点である。内側回転部材１１４において４本の出力ワイヤによって形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより第２の平行四辺形を形成しており、第２の平行四辺形の対角線の交点は、第１の交点でもある。好適には、第２の平行四辺形は、矩形または正方形であり、第２の平行四辺形の辺は、第１の回転軸または第２の回転軸に対して平行である。内側回転部材１１４において駆動ワイヤによって形成された固定点は、内側回転部材１１４において出力ワイヤによって形成された固定点と一致していない。

さらに、図２および図７を参照すると、２つのワイヤ回転体は、第１のワイヤ回転体１２および第２のワイヤ回転体１８を含む。第１のワイヤ回転体１２および第２のワイヤ回転体１８は、台座１２０に配置されており、ガイドホイール取付けベース１２１の互いに反対側に配置されている。好適には、第１のワイヤ回転体１２および第２のワイヤ回転体１８は、第１の貫通孔の両側に対称的に配置されており、第１のワイヤ回転体１２と第２のワイヤ回転体１８との間の連結線は、第１の支持部材と第２の支持部材との間の連結線から所定の角度だけずれている。

第１のワイヤ回転体１２には少なくとも１つのワイヤ取付け孔が設けられており、第２のワイヤ回転体１８には少なくとも１つのワイヤ取付け孔が設けられている。第１のワイヤ回転体１２のワイヤ取付け孔は、第１のワイヤ回転体１２に駆動ワイヤを固定するために使用され、第２のワイヤ回転体１８のワイヤ取付け孔は、第２のワイヤ回転体１８に駆動ワイヤを固定するために使用され、これによって、駆動ワイヤを、対応するワイヤ回転体に巻き付けることができる。好適には、各ワイヤ回転体には、各ワイヤ回転体に巻き付けられた駆動ワイヤをそれぞれ固定するための２つのワイヤ取付け孔が設けられている。第１のワイヤ回転体１２は、第１のワイヤ回転体１２の回転運動を駆動するように構成された第１の駆動主軸１１を含み、第１の駆動主軸１１の軸線は、台座１２０に対して垂直である。第２のワイヤ回転体１８は、第２のワイヤ回転体１８の回転運動を駆動するように構成された第２の駆動主軸１７を含み、第２の駆動主軸１７の軸線は、台座１２０に対して垂直である。

本発明のより良い理解のために、以下の説明は、図２〜図８に示された内容を参照してなされる。

本実施形態では、駆動ワイヤおよび出力ワイヤは、ワイヤロープである。２つの駆動ワイヤ組はそれぞれ、第１の駆動ワイヤ組と第２の駆動ワイヤ組である。４本の駆動ワイヤは、第１のワイヤロープ１３、第２のワイヤロープ１５、第３のワイヤロープ１９および第４のワイヤロープ１１０である。第１のワイヤロープ１３および第２のワイヤロープ１５は、第１の駆動ワイヤ組を構成しており、第３のワイヤロープ１９および第４のワイヤロープ１１０は、第２の駆動ワイヤ組を構成している。４本の出力ワイヤは、それぞれ、第５のワイヤロープ１１６、第６のワイヤロープ１１７、第７のワイヤロープ１１８および第８のワイヤロープ１１９である。第１の駆動ワイヤ組は第１のワイヤ回転体１２に対応し、第２の駆動ワイヤ組は第２のワイヤ回転体１８に対応する。２つのガイドホイールアセンブリは、それぞれ、第１のガイドホイールアセンブリおよび第２のガイドホイールアセンブリである。４つのガイドホイールは、第１のガイドホイール１６、第２のガイドホイール１４、第３のガイドホイール１１１および第４のガイドホイール１１２である。第１のガイドホイール１６および第２のガイドホイール１４は、第１のガイドホイールアセンブリを構成しており、第３のガイドホイール１１１および第４のガイドホイール１１２は、第２のガイドホイールアセンブリを構成している。第１のガイドホイールアセンブリは、第１の駆動ワイヤ組に対応し、第２のガイドホイールアセンブリは、第２の駆動ワイヤ組に対応する。

本実施形態における、駆動ワイヤと、ワイヤ回転体と、ガイドホイールとの間の対応関係は、単に、本発明の技術的な解決手段をより直感的に開示し且つ本発明の有利な効果を強調するために挙げた一例に過ぎず、本発明の技術的な解決手段を制限すると考えられるべきではない。

（１）２つの駆動ワイヤ組について
第１のワイヤロープ１３の一方の端部は、内側回転部材１１４に固定されており、第１の固定点を形成している。第１のワイヤロープ１３の本体は下方へ延びており、第１のガイドホイール１６によって方向転換され、その他方の端部は、第１のワイヤ回転体１２の第１のワイヤ取付け孔に巻き付けられて固定されている。第２のワイヤロープ１５の一方の端部は、ワイヤ挟持板１１５を介して内側回転部材１１４に固定されており、第２の固定点を形成している。第２のワイヤロープ１５の本体は下方へ延びており、第２のガイドホイール１４によって方向転換され、その他方の端部は、第１のワイヤロープ１３と反対の方向で第１のワイヤ回転体１２の第２のワイヤ取付け孔に巻き付けられて固定されている。第１の固定点および第２の固定点は、第１の交点に対して対称であり、さらに、第１の固定点および第２の固定点は、第１の回転軸１２２に配置されている。第１のワイヤ回転体１２が回転するとき、第１のワイヤ回転体１２における第１のワイヤロープ１３の巻付け方向と第２のワイヤロープ１５の巻付け方向とは反対であるので、第１のワイヤロープ１３と第２のワイヤロープ１５とは反対方向へ移動し、これにより、内側回転部材１１４は、第２の回転軸１２３を中心に偏向するように駆動される。

また、第２の回転軸１２３を中心に回転するように内側回転部材１１４を駆動するための第１の駆動ワイヤ組の原理は、以下のとおりである。

例えば、第１のワイヤ回転体１２は、反時計回りに回転させられ（反転プラットフォームアセンブリが配置されている台座１２０の側から見た場合）、第２のワイヤ回転体１８は静止である。第１のワイヤロープ１３は、第１のワイヤ回転体１２に反時計回りに巻き付けられており、第２のワイヤロープ１５は第１のワイヤ回転体１２に時計回りに巻き付けられている。第１のワイヤ回転体１２が反時計回りに回転する間、第１のワイヤ回転体１２は、第１のワイヤロープ１３を下方へ移動するように駆動し、さらに第１のワイヤロープ１３に連結された内側回転部材１１４の部分を下方へ移動するように駆動する。一方、第１のワイヤ回転体１２における第１のワイヤロープ１３の巻取り回数は増大していき、第１のワイヤ回転体１２における第２のワイヤロープ１５の巻取り回数は減少していく。このとき、第１の固定点と第１のワイヤ回転体１２との間の第１のワイヤロープ１３の本体は、次第に短くなり、第２の固定点と第１のワイヤ回転体１２との間の第２のワイヤロープ１５の本体は、次第に長くなる。このとき、内側回転部材１１４は、第２の回転軸１２３を中心に反時計回りに回転させられる（第１のワイヤ回転体１２の一方の側から見て、すなわち、内側回転部材１１４は、第１の駆動ワイヤ組の駆動によって、第２の回転軸１２３を中心に主平面の外側から主平面の内側へ偏向するように駆動される）。

第３のワイヤロープ１９の一方の端部は、内側回転部材１１４に固定されており、第３の固定点を形成している。第３のワイヤロープ１９の本体は下方へ延びており、第３のガイドホイール１１１によって方向転換され、その他方の端部は、第２のワイヤ回転体１８の第３のワイヤ取付け孔に巻き付けられて固定されている。第４のワイヤロープ１１０の一方の端部は、内側回転部材１１４に固定されており、第４の固定点を形成している。第４のワイヤロープ１１０の本体は下方へ延びており、第１のガイドホイール１６によって方向転換され、その他方の端部は、第３のワイヤロープ１９と反対の方向で第２のワイヤ回転体１８の第４のワイヤ取付け孔に巻き付けられて固定されている。第３の固定点および第４の固定点は、第１の交点に対して対称であり、さらに、第３の固定点および第４の固定点は、第２の回転軸１２３に配置されている。第２のワイヤ回転体１８が回転するとき、第２のワイヤ回転体１８における第３のワイヤロープ１９の巻付け方向と第４のワイヤロープ１１０の巻付け方向とは反対であるので、第３のワイヤロープ１９と第４のワイヤロープ１１０とは反対方向へ移動し、これにより、内側回転部材１１４は、第１の回転軸１２２を中心に偏向するように駆動される。

また、第１の回転軸１２２を中心に回転するように内側回転部材１１４を駆動するための第２の駆動ワイヤ組の原理は、以下のとおりである。

例えば、第２のワイヤ回転体１８は、反時計回りに回転させられ（反転プラットフォームアセンブリが配置されている台座１２０の側から見た場合）、第１のワイヤ回転体１２は静止である。第３のワイヤロープ１９は、第２のワイヤ回転体１８に反時計回りに巻き付けられており、第４のワイヤロープ１１０は第２のワイヤ回転体１８に時計回りに巻き付けられている。第２のワイヤ回転体１８が反時計回りに回転する間、第２のワイヤ回転体１８は、第３のワイヤロープを下方へ移動するように駆動し、さらに第３のワイヤロープに連結された内側回転部材１１４の部分を下方へ移動するように駆動する。一方、第２のワイヤ回転体１８における第３のワイヤロープ１９の巻取り回数は増大していき、第２のワイヤ回転体１８における第４のワイヤロープ１１０の巻取り回数は減少していく。このとき、第３の固定点と第２のワイヤ回転体１８との間の第３のワイヤロープ１９の本体は、次第に短くなり、第４の固定点と第２のワイヤ回転体１８との間の第４のワイヤロープ１１０の本体は、次第に長くなる。このとき、内側回転部材１１４は、第１の回転軸１２２を中心に主平面の外側から主平面の内側へ偏向される。このとき、内側回転部材１１４は、第２の回転軸１２３を中心に偏向される（第２のワイヤ回転体１８の一方の側から見て、内側回転部材１１４は、第２の駆動ワイヤ組の駆動によって、第１の回転軸１２２を中心に主平面の内側から主平面の外側へ偏向するように駆動される）。

（２）４本の出力ワイヤについて
第５のワイヤロープ１１６、第６のワイヤロープ１１７、第７のワイヤロープ１１８および第８のワイヤロープ１１９はそれぞれ、内側回転部材１１４において第５の固定点、第６の固定点、第７の固定点および第８の固定点を形成している。第５の固定点および第８の固定点は、第１の交点に対して対称であり、第６の固定点および第７の固定点は、第１の交点に対して対称である。さらに、第５の固定点および第６の固定点を通る直線と、第７の固定点および第８の固定点を通る直線とは、第１の回転軸１２２に対して平行である。さらに、第５の固定点および第７の固定点を通る直線と、第６の固定点および第８の固定点を通る直線とは、第２の回転軸１２３に対して平行である。このような構成によれば、内側回転部材１１４が回転軸（第１の回転軸または第２の回転軸）を中心にして回転させられたとき、全ての出力ワイヤの変化の量は実質的に同じであり、これにより、端部器具アセンブリの運動条件が改善される。

また、２つの運動自由度を達成するための４本の出力ワイヤが協働で端部器具アセンブリ３を駆動する原理は、以下のとおりである。

例えば、第１のワイヤ回転体１２は、反時計回りに回転させられ、第２のワイヤ回転体１８は静止である。第１のワイヤロープ１３は、第１のワイヤ回転体１２に反時計回りに巻き付けられており、第２のワイヤロープ１５は第１のワイヤ回転体１２に時計回りに巻き付けられている。第１のワイヤ回転体１２が回転しながら、第１のワイヤロープ１３および第２のワイヤロープ１５は互いに反対方向へ移動するように駆動され（すなわち、第１のワイヤロープ１３は第１のワイヤ回転体１２の近くへ移動し、第２のワイヤロープ１５は第１のワイヤ回転体１２から離れるように移動する）、これにより、反転プラットフォームアセンブリにおける内側回転部材１１４は、第２の回転軸１２３を中心に反時計回りに回転させられる（第１のワイヤ回転体１２の一方の側から見て、すなわち、内側回転部材１１４は、第１の駆動ワイヤ組の駆動によって、第２の回転軸１２３を中心に主平面の外側から主平面の内側へ偏向するように駆動される）。内側回転部材１１４と端部器具アセンブリ３との間に連結された４本の出力ワイヤの長さは一定であるので、内側回転部材１１４の偏向の間、第６のワイヤロープ１１７および第８のワイヤロープ１１９は、端部器具アセンブリ３から一緒に離れるように移動する。その一方、第５のワイヤロープ１１６および第７のワイヤロープ１１８は、端部器具アセンブリ３に一緒に近づくように移動する。反対に、例えば、第１のワイヤ回転体１２は、時計回りに回転し、第２のワイヤ回転体１８は静止である。第１のワイヤロープ１３は、第１のワイヤ回転体１２に反時計回りに巻き付けられており、第２のワイヤロープ１５は第１のワイヤ回転体１２に時計回りに巻き付けられている。第１のワイヤ回転体１２が回転しながら、第１のワイヤロープ１３および第２のワイヤロープ１５は互いに反対方向へ移動するように駆動され（すなわち、第１のワイヤロープ１３は第１のワイヤ回転体１２の近くへ移動し、第２のワイヤロープ１５は第１のワイヤ回転体１２から離れるように移動する）、これにより、反転プラットフォームアセンブリにおける内側回転部材１１４は、第２の回転軸１２３を中心に（第１のワイヤ回転体１２の一方の側から見た場合）時計回りに回転させられる。内側回転部材１１４と端部器具アセンブリ３との間に連結された４本の出力ワイヤの長さは一定であるので、第６のワイヤロープ１１７および第８のワイヤロープ１１９は、端部器具アセンブリ３に近づくように一緒に移動する。その一方、第５のワイヤロープ１１６および第７のワイヤロープ１１８は、端部器具アセンブリ３から離れるように一緒に移動する。これにより、端部器具アセンブリ３は、４本の出力ワイヤの駆動によって回転し、第１の自由度における端部器具アセンブリ３の運動を達成する。

例えば、第２のワイヤ回転体１８は、反時計回りに回転させられ、第１のワイヤ回転体１２は静止である。第３のワイヤロープ１９は、第２のワイヤ回転体１８に反時計回りに巻き付けられており、第４のワイヤロープ１１０は第２のワイヤ回転体１８に時計回りに巻き付けられている。第２のワイヤ回転体１８が回転しながら、第３のワイヤロープ１９および第４のワイヤロープ１１０は互いに反対方向へ移動するように駆動され（すなわち、第３のワイヤロープ１９は第１のワイヤ回転体１２の近くへ移動し、第４のワイヤロープ１１０は第１のワイヤ回転体１２から離れるように移動する）、これにより、反転プラットフォームアセンブリにおける内側回転部材１１４は、第１の回転軸１２２を中心に（主平面に近い一方の側から見た場合）時計回りに回転させられる。内側回転部材１１４と端部器具アセンブリ３との間に連結された４本の出力ワイヤの長さは一定であるので、内側回転部材１１４の偏向の間、第５のワイヤロープ１１６および第６のワイヤロープ１１７は、端部器具アセンブリ３から離れるように一緒に移動する。その一方、第７のワイヤロープ１１８および第８のワイヤロープ１１９は、端部器具アセンブリ３に近づくように一緒に移動する。反対に、例えば、第２のワイヤ回転体１８は、時計回りに回転させられ、第１のワイヤ回転体１２は静止である。第３のワイヤロープ１９は、第２のワイヤ回転体１８に反時計回りに巻き付けられており、第４のワイヤロープ１１０は第２のワイヤ回転体１８に時計回りに巻き付けられている。第２のワイヤ回転体１８が回転しながら、第３のワイヤロープ１９および第４のワイヤロープ１１０は互いに反対方向へ移動するように駆動され（すなわち、第３のワイヤロープ１９は第１のワイヤ回転体１２から離れるように移動し、第４のワイヤロープ１１０は第１のワイヤ回転体１２に近づくように移動する）、これにより、反転プラットフォームアセンブリ３における内側回転部材１１４は、第１の回転軸１２２を中心に（主平面に近い一方の側から見た場合）反時計回りに回転させられる。内側回転部材１１４と端部器具アセンブリ３との間に連結された４本の出力ワイヤの長さは一定であるので、内側回転部材１１４の偏向の間、第５のワイヤロープ１１６および第６のワイヤロープ１１７は、端部器具アセンブリ３に近づくように一緒に移動する。その一方、第７のワイヤロープ１１８および第８のワイヤロープ１１９は、端部器具アセンブリ３から離れるように一緒に移動する。これにより、端部器具アセンブリ３は、４本の出力ワイヤの駆動によって回転し、第２の自由度における端部器具アセンブリ３の運動を達成する。

上記の実施形態は、２つのワイヤ回転体のうちの一方が回転するケースのみを示しているが、同様に、２つのワイヤ回転体が共に回転するケースが、２つの自由度における端部器具アセンブリ３あらゆる運動を達成することができ、これにより、端部器具アセンブリ３が、同時に複数の運動自由度を達成する。

本実施形態では、第１の固定点、第２の固定点、第３の固定点および第４の固定点の位置は、以下のように配置されている。第１のワイヤロープ１３および第２のワイヤロープ１５が移動するまたは第３のワイヤロープ１９および第４のワイヤロープ１１０が移動するとき、反転プラットフォームアセンブリにおける内側回転部材１１４は、回転軸を中心にのみ回転するように駆動される。しかし、上述の配置は一つの好適な形態に過ぎず、第１の固定点および第２の固定点が第１の交点に対して対称であり、第３の固定点および第４の固定点が第１の交点に対して対称であり、第１の固定点と第２の固定点との間の連結線が第３の固定点と第４の固定点との間の連結線と重なり合わない（すなわち、第１の固定点、第２の固定点、第３の固定点および第４の固定点は、順次に連結されることにより平行四辺形を形成する）という条件を、第１の固定点、第２の固定点、第３の固定点および第４の固定点が満たせば良いことが、当業者は分かることである。第１のワイヤロープ１３および第２のワイヤロープ１５が移動するまたは第３のワイヤロープ１９および第４のワイヤロープ１１０が移動するとき、内側回転部材１１４は、２つの回転軸を中心にして回転するように駆動され、第５のワイヤロープ１１６、第６のワイヤロープ１１７、第７のワイヤロープ１１８および第８のワイヤロープ１１９の補償移動の量は、端部器具アセンブリ３の所望の姿勢調節を達成するために計算によって得ることができる。同様に、本実施形態では、第５の固定点、第６の固定点、第７の固定点および第８の固定点は、以下のように配置されている。第５の固定点および第６の固定点を通る直線と、第７の固定点および第８の固定点を通る直線とは、第１の回転軸１２２に対して平行である。第５の固定点および第７の固定点を通る直線と、第６の固定点および第８の固定点を通る直線とは、第２の回転軸１２３に対して平行であり、これも、好適な一つの技術的な解決手段である。このような構成により、内側回転部材１１４が回転軸を中心にして回転させられたとき、全ての出力ワイヤの移動の量は実質的に同じである。当業者は、補償部材によって上記の技術的効果を達成することもできる。例えば、端部器具アセンブリ３の前端部に、器具セットにおける反転プラットフォームアセンブリに対応する反転プラットフォームアセンブリを補償部材として設けてもよい。また、幾つかの端部器具アセンブリ３は、不均一な偏向角度などの特定の要求を満たすために、出力ワイヤにおける移動の量が不均一であることも要求する。

結論として、上記の実施の形態は、本発明をさらに理解するために当業者にとって役立つが、本発明を一切制限しない。当業者は、器具セットの出力ワイヤの数を変更したり（３本より多いまたは３本に等しい）、反転プラットフォームアセンブリにおける器具セットの駆動ワイヤと出力ワイヤとの固定点の位置を変更したり、ガイドホイールの数およびガイドホイールの位置を増加または減少させたりするなど、本発明の概念から逸脱することなく複数の変更および改良を行うことができ、これらは全て、本発明の保護範囲内にある、ということに留意すべきである。

結論として、本発明によって提供される器具セットおよび手術器具において、器具セットは、反転プラットフォームアセンブリ、２つの駆動ワイヤ組、２つのワイヤ回転体および４本の出力ワイヤを備える。各駆動ワイヤ組は２本の駆動ワイヤを含み、内側回転部材における各駆動ワイヤ組によって形成された２つの固定点は、第１の交点に対して対称であり、内側回転部材において４本の駆動ワイヤによって形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより第１の平行四辺形を形成しており、且つ、第１の平行四辺形の対角線の交点は第１の交点であり、各駆動ワイヤ組における２本の駆動ワイヤの他方の端部は、反対方向に対応するワイヤ回転体に巻き付けられており、したがって、反転プラットフォームアセンブリは４本の駆動ワイヤによって動くように駆動され、さらに、反転プラットフォームアセンブリの運動は、出力ワイヤを介して端部器具アセンブリへ伝達され、これにより、端部器具アセンブリの複数の方向および複数の運動自由度が達成され、器具セットの設計を簡単化し、器具セットの寸法を減少し、器具セットのスペース利用率を高めることができる。

上記の説明は、本発明の好適な実施形態の説明に過ぎず、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。上記の開示に従って当業者によって行われるあらゆる変更および改良は全て、請求項の保護範囲内にある。

１ 器具セット
２ 器具チューブ
３ 端部器具アセンブリ
１１ 第１の駆動主軸
１２ 第１のワイヤ回転体
１３ 第１のワイヤロープ
１４ 第２のガイドホイール
１５ 第２のワイヤロープ
１６ 第１のガイドホイール
１７ 第２の駆動主軸
１８ 第２のワイヤ回転体
１９ 第３のワイヤロープ
１１０ 第４のワイヤロープ
１１１ 第３のガイドホイール
１１２ 第４のガイドホイール
１１３ 外側回転部材
１１４ 内側回転部材
１１５ ワイヤ挟持板
１１６ 第５のワイヤロープ
１１７ 第６のワイヤロープ
１１８ 第７のワイヤロープ
１１９ 第８のワイヤロープ
１２０ 台座
１２１ ガイドホイール取付けベース
１２２ 第１の回転軸
１２３ 第２の回転軸

Claims (17)

1. 器具セットであって、
   台座と、
   前記台座の上方に配置された反転プラットフォームアセンブリであって、前記反転プラットフォームアセンブリは、内側回転部材、外側回転部材、第１の回転軸および第２の回転軸を含み、前記外側回転部材は、前記内側回転部材の外側に配置され且つ前記第２の回転軸を介して前記内側回転部材に連結されており、前記外側回転部材は前記第１の回転軸を中心にして回転可能とされ、前記内側回転部材は前記第２の回転軸を中心にして回転可能とされ、前記第１の回転軸の軸線は、第１の交点を形成するように前記第２の回転軸の軸線と交差させられている、反転プラットフォームアセンブリと、
   ２つの駆動ワイヤ組であって、各駆動ワイヤ組は２本の駆動ワイヤを含む、２つの駆動ワイヤ組と、
   前記台座に配置され、前記駆動ワイヤを駆動するように構成された２つのワイヤ回転体であって、
   前記２つの駆動ワイヤ組の各駆動ワイヤ組は、前記ワイヤ回転体のうちの１つに対応しており、各駆動ワイヤ組における２本の駆動ワイヤの一方の端部は、前記内側回転部材に固定され且つ固定点を形成しており、各駆動ワイヤ組によって形成された２つの固定点は、前記第１の交点に対して対称であり、前記内側回転部材において前記２つの駆動ワイヤ組によって形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより第１の平行四辺形を形成しており、前記第１の平行四辺形の対角線の交点は、前記第１の交点と一致しており、各駆動ワイヤ組における２本の駆動ワイヤの他方の端部は、反対方向に前記ワイヤ回転体のうちの対応する１つに巻き付けられている、２つのワイヤ回転体と、
   ４本の出力ワイヤであって、各出力ワイヤの一方の端部は、前記内側回転部材に固定され且つ固定点を形成しており、前記内側回転部材において前記４本の出力ワイヤによって形成された４つの固定点は、順次に連結されることにより第２の平行四辺形を形成しており、前記第２の平行四辺形の対角線の交点は、前記第１の交点と一致しており、各出力ワイヤの他方の端部は前記台座に向かって延びている、４本の出力ワイヤと、
   を備える、器具セット。
2. 前記第１の回転軸の軸線と、前記第２の回転軸の軸線とは、互いに対して垂直であり且つ前記第１の交点において交差させられている、請求項１に記載の器具セット。
3. 前記内側回転部材において前記２つの駆動ワイヤ組の一方の駆動ワイヤ組によって形成された固定点は、前記第１の回転軸に配置されており、前記内側回転部材において前記２つの駆動ワイヤ組の他方の駆動ワイヤ組によって形成された固定点は、前記第２の回転軸に配置されている、請求項１または２に記載の器具セット。
4. 前記第２の平行四辺形は、矩形または正方形である、請求項１または２に記載の器具セット。
5. ２つのガイドホイールアセンブリをさらに備え、
   各ガイドホイールアセンブリは、駆動ワイヤの延伸方向を変化させるために、前記２つの駆動ワイヤ組の１つに対応している、請求項１に記載の器具セット。
6. 各ガイドホイールアセンブリは、２つのガイドホイールを含み、各ガイドホイールは１本の駆動ワイヤに対応しており、各駆動ワイヤは、対応する前記ガイドホイールと２つの接点を形成しており、２つの接点のうち、前記反転プラットフォームアセンブリから離れた接点は第２の接点であり、前記反転プラットフォームアセンブリに近い接点は第１の接点であり、前記第１の接点と前記固定点との間に位置する各駆動ワイヤの部分は、前記台座に対して垂直である、請求項５に記載の器具セット。
7. 前記台座に配置されたガイドホイール取付けベースをさらに備え、
   前記２つのガイドホイールアセンブリは、前記ガイドホイール取付けベースに配置されている、請求項５に記載の器具セット。
8. 前記台座には第１の貫通孔が設けられており、前記ガイドホイール取付けベースには第２の貫通孔が設けられており、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔は、互いに同心状であり、共に前記４本の出力ワイヤの延伸チャネルを構成している、請求項７に記載の器具セット。
9. ワイヤ挟持板をさらに備え、
   前記ワイヤ挟持板は、前記内側回転部材に配置され、前記駆動ワイヤの一方の端部および／または前記出力ワイヤの一方の端部を挟持して前記内側回転部材に固定させる、請求項１に記載の器具セット。
10. 第１の支持部材および第２の支持部材をさらに備え、
    前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、前記台座に配置され且つ前記第２の回転軸の互いに反対側に配置されており、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、前記反転プラットフォームアセンブリを支持するために前記第１の回転軸を介して前記外側回転部材に回転可能に連結されている、請求項１に記載の器具セット。
11. 前記２つのワイヤ回転体は、第１のワイヤ回転体および第２のワイヤ回転体を含み、前記第１のワイヤ回転体および前記第２のワイヤ回転体は、前記台座に配置され且つ前記ガイドホイール取付けベースの互いに反対側に配置されている、請求項７に記載の器具セット。
12. 前記第１のワイヤ回転体には、対応する駆動ワイヤを前記第１のワイヤ回転体に固定するためのワイヤ取付け孔が設けられており、前記第２のワイヤ回転体には、対応する駆動ワイヤを前記第２のワイヤ回転体に固定するためのワイヤ取付け孔が設けられている、請求項１１に記載の器具セット。
13. 前記第１のワイヤ回転体は、前記第１のワイヤ回転体の回転運動を駆動するように構成された第１の駆動主軸を含み、前記第２のワイヤ回転体は、前記第２のワイヤ回転体の回転運動を駆動するように構成された第２の駆動主軸を含む、請求項１１に記載の器具セット。
14. 前記第１の駆動主軸の軸線は前記台座に対して垂直であり、前記第２の駆動主軸の軸線は前記台座に対して垂直である、請求項１３に記載の器具セット。
15. 前記駆動ワイヤおよび前記出力ワイヤは、ワイヤロープである、請求項１に記載の器具セット。
16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の器具セットと、器具チューブと、端部器具アセンブリとを備え、前記器具セットは、前記器具チューブを介して前記端部器具アセンブリに連結され且つ前記端部器具アセンブリの動きを制御する、手術器具。
17. 前記器具チューブは管腔を有し、前記器具セットの４本の出力ワイヤは、前記器具チューブの前記管腔を通じて前記端部器具アセンブリに連結されている、請求項１６に記載の手術器具。