JP6989594B2

JP6989594B2 - 手首構造

Info

Publication number: JP6989594B2
Application number: JP2019513361A
Authority: JP
Inventors: ラゴスタ，ニコラス; エー．ウィクシー，マシュー
Original assignee: インテュイティブサージカルオペレーションズ，インコーポレイテッド
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2037-09-08
Also published as: US20190239877A1; KR20190042009A; JP2019528871A; CN109688948A; CN109688948B; JP2022031311A; US11234700B2; CN115399819A; US11806016B2; KR102467745B1; US20220125428A1; US20240008873A1; EP4122408A1; EP3509511A1; KR20220156673A; EP3509511A4; WO2018049211A1; EP3509511B1; JP2023174929A

Description

（関連出願データの相互参照）
本出願は、２０１６年９月９日に出願された米国仮出願第62/385,621号の利益を主張し、その全開示はその全体が全ての目的に対して参照により本出願に援用される、

低侵襲手術技術は、診断または手術処置中に損傷を受ける無関係の組織の量を減らし、それによって患者の回復時間、不快感、および有害な副作用を減らすことを目的としている。結果として、標準的な手術のための入院期間の平均長は、低侵襲手術技術を使用して著しく短縮され得る。また、患者の回復時間、患者の不快感、手術副作用、および仕事からの離脱時間もまた、低侵襲手術で短縮され得る。

低侵襲手術の一般的な形態は内視鏡法であり、内視鏡法の一般的な形態は腹腔鏡検査であり、これは腹腔内低侵襲検査および／または手術である。再装填可能なステープリング装置は、これらの手術と併せて使用することができる。遠隔手術制御式ステープリング装置（Telesurgically controlled stapling devices）は、比較的極端な角度（例えば、９０度までおよび９０超）でヨー回転（yaw）およびピッチ回転する（pitch）サーボ制御式手首ジョイントを含むことができる。そのようなジョイントは、そのような角度で手首を通って並進しなければならない作動構成要素に大きな歪みを加える可能性がある。したがって、現在の作動装置は、作動構成要素が極端な角度で機能する能力によってしばしば制限される。

本明細書に開示される実施形態は、比較的大きな角度でヨー回転およびピッチ回転することができる手首を有する手術装置に関する。そのような手首は、ピッチ軸から空間的に離間されたヨー軸を有することができ、そのような軸の両方は、互いに並びに遠隔手術制御式装置のアームまたはシャフトの延長部を画定する長手方向軸に対して垂直である。場合によっては、ヨー角およびピッチ角は最大４５、６０、または９０度であることができる。

このようなピッチ角およびヨー角は、手術装置のジョー部を開閉し、オプションで切断および／またはステープリング装置のような他の器具を作動させるための極めて柔軟な作動機構を必要とする。いくつかの実施形態では、作動機構は押圧（pushing）構成要素を含み得る。押圧構成要素は、極めて柔軟でありながら、極端な角度下で高圧縮性であるように適合させることができる。しかし、押圧構成要素は引張力には良く適していない可能性がある。したがって、別個の引張構成要素が、手術装置の近位移動および作動のための引張力を加えるために使用されることができる。同様に、引張構成要素は圧縮力には良く適していない可能性がある。しかし、１つの一体型装置への押圧および引張構成要素の組み合わせは、手術装置のエンドエフェクタの構成要素を作動させるために、圧縮および引張力印加（すなわち、押圧および引張り）の両方のために効果的に使用され得る。

押圧構成要素および引張構成要素は、押圧構成要素が引張構成要素の周りに同心円状に配置された状態で、共有軸に沿って一体化されることができる。いくつかの実施形態では、押圧構成要素はコイルばねを含み、引張構成要素は編組ケーブルを含む。代替的には、引張構成要素は、押圧構成要素の周りに同心円状に配置されることができる。

高度な手首の柔軟性を可能にするために、手首アセンブリは、手首アセンブリのためのヨーおよびピッチジオメトリ（geometry）を画定する外側リンクから構成されることができる。外側リンクは、作動機構の可撓性部分を収容することができる。しかし、手首内の作動機構の圧縮は座屈を引き起こし、力伝達の効率を低下させる可能性がある。そのような問題を軽減するのを助けるために、外側リンクを互いに接続する内側リンクが設けられることができる。内側リンクは、作動機構の横方向の動きを拘束および制限し、それによって座屈を軽減する通路を画定することができる。

したがって、一態様では、装置は、細長いシャフト、エンドエフェクタ、および手首アセンブリを含む。細長いシャフトは第１の軸に沿って延びる。エンドエフェクタは、上側ジョー部および下側ジョー部を含む。手首アセンブリは、エンドエフェクタを細長いシャフトに移動可能に接続する。手首アセンブリは、第１の外側リンク、第１の内側リンク、および第２の外側リンクを含む。第１の外側リンクは、細長いシャフトに接続されるとともに、第１の内側リンクによって第２の外側リンクに移動可能に結合される。第１の外側リンク、第１の内側リンク、および第２の外側リンクは、近位ジョイントを画定する。第１の外側リンクの内側面および第２の外側リンクの内表面は、第１の内側リンクが配置される管腔を画定する。第１の外側リンクの内側面は少なくとも第１の凹部を画定し、第２の外側リンクの内側面は少なくとも第２の凹部を画定する。第１の内側リンクの半径方向表面は、少なくとも第１の突出部と第２の突出部とを含む。第１の内側リンクの第１の突出部は第１の凹部と係合する。内側リンクの第２の突出部は第２の凹部と係合する。

装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、第１の軸に対して垂直である２つの軸のそれぞれの周りで細長いシャフトに対してエンドエフェクタを再配向させる（reorient）ように動作可能である。例えば、装置のいくつかの実施形態では、近位ジョイントは、第１の軸に対して垂直である第２の軸に沿って延びる。

装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、第１の軸に対して垂直である２つの軸のそれぞれの周りで細長いシャフトに対してエンドエフェクタを再配向させるように動作可能である。例えば、手首アセンブリは、第２の内側リンクと第３の外側リンクとをさらに含むことができる。第３の外側リンクは、エンドエフェクタに接続されるとともに第２の内側リンクによって第２の外側リンクに移動可能に結合される。第３の外側リンク、第２の内側リンク、および第２の外側リンクは遠位ジョイントを画定する。手首アセンブリは、近位ジョイントおよび遠位ジョイントでそれぞれヨー回転およびピッチ回転するように構成されることができる。装置のいくつかの実施形態では、第１の内側リンクおよび第２の内側リンクのそれぞれは、第１および第２のクレビス突出ジャーナルを含む。

装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、それを通って作動構成要素が延びる内部通路を有する。例えば、装置のいくつかの実施形態は、エンドエフェクタと駆動可能に結合されるとともに第１の内側リンクによって画定された内部通路を通って延びる細長い駆動部材を含む。装置のいくつかの実施形態では、細長い駆動部材は、遠位方向に向けられた力をエンドエフェクタに加えるように動作可能である。いくつかの実施形態では、内部通路は、遠位方向に向けられた力をエンドエフェクタに加えている間に細長い駆動部材が座屈するのを防ぐために細長い駆動部材の周りに密接に形成されている。いくつかの実施形態では、手首アセンブリは、細長い駆動部材がそれを通って延びる内部通路内に内側シースを含む。

装置のいくつかの実施形態では、第１の外側リンクおよび第２の外側リンクは、手首アセンブリの関節運動中に第１の外側リンク、第１の内側リンク、および第２の外側リンクの間の相対配向（relative orientation）を制御するように接する（interface）。例えば、いくつかの実施形態では、第１の外側リンクおよび第２の外側リンクは、第１の外側リンクと第１の内側リンクと第２の外側リンクとの間の相対配向を第２の外側リンクと第１の外側リンクとの間の配向範囲を通じて制御する噛み合いギア歯を含む。いくつかの実施形態では、第１の内側リンクは、第１の外側リンクおよび第２の外側リンクによって受動的に拘束される。

別の態様では、装置は、細長いアーム、エンドエフェクタ、細長い駆動部材、および手首アセンブリを含む。細長いアームは第１の軸に沿って延びる。エンドエフェクタは、上側ジョー部および下側ジョー部を含む。細長い駆動部材は、細長いアームから延び、エンドエフェクタの作動のためにエンドエフェクタと駆動可能に結合される。手首アセンブリは、細長いアームをエンドエフェクタに移動可能に接続する。手首アセンブリは、複数の外側リンクおよび複数の内側リンクを含む。手首アセンブリは、細長いアームに対してエンドエフェクタをヨー回転およびピッチ回転させるように動作可能である。内側リンクは、細長いアームとエンドエフェクタとの間に、そこを通って細長い駆動部材が延びる内側通路を画定する。

装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、第１の軸に対して垂直である軸の周りで細長いシャフトに対してエンドエフェクタを再配向させるように動作可能である。例えば、装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、第１の軸に垂直な第２の軸に沿って延びる近位ジョイントを含む。

装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、第１の軸に対して垂直である２つの軸のそれぞれの周りで細長いシャフトに対してエンドエフェクタを再配向させるように動作可能である。例えば、手首アセンブリは、第１の軸および第２の軸に垂直な第３の軸に沿って延びる遠位ジョイントをさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、手首アセンブリは、近位ジョイントでヨー回転し、遠位ジョイントでピッチ回転するように構成される。いくつかの実施形態では、内側リンクのそれぞれは、第１および第２の突出ジャーナルを含む。

装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、それを通って作動構成要素が延びる内部通路を有する。例えば、装置のいくつかの実施形態では、内部通路は、細長い駆動部材が圧縮下で座屈するのを防ぐために細長い駆動部材の周りに密接に形成されている。いくつかの実施形態では、手首アセンブリは、内部通路内にあり、それを通って細長い駆動部材が延びる内側シースを含む。

装置のいくつかの実施形態では、外側リンクは、外側リンクと内側リンクとの間の相対配向を制御するように接する。例えば、いくつかの実施形態では、外側リンクは、外側リンク間の配向の範囲を通じて外側リンクと内側リンクとの間の相対配向を制御する噛み合いギア歯を含む。いくつかの実施形態では、内側リンクは外側リンクによって受動的に拘束される。

いくつかの実施形態では、手首アセンブリは引張部材を介して作動される。例えば、いくつかの実施形態では、装置は、外側リンクの部分を通って延び、手首アセンブリを関節運動させる（articulate）ように連結された（articulated）ケーブル部分を含む。

別の態様では、手術装置は、細長いシャフト、エンドエフェクタ、および手首アセンブリを含む。細長いシャフトは第１の軸に沿って延びる。エンドエフェクタは、上側ジョー部および下側ジョー部を含む。手首アセンブリは、エンドエフェクタを細長いシャフトに移動可能に接続する。手首アセンブリは、第１の外側リンク、第１の内側リンク、および第２の外側リンクを含む。第１の外側リンクは、細長いシャフトに接続されるとともに第１のギア歯を含む。第１の内側リンクは、第１の軸に対して垂直に配向された第２の軸の周りで第１の外側リンクに対して回転するように第１の外側リンクと枢動可能に（pivotally）結合されている。第２の外側リンクは、第２の軸と平行且つ第２の軸からオフセットされた第３の軸の周りで第１の内側リンクに対して回転するように第１の内側リンクと枢動可能に結合されている。第２の外側リンクは、第１のギア歯と噛み合い、第１の外側リンクに対する第２の外側リンクの配向の範囲全体にわたる第１の外側リンクと第１の外側リンクに対する第１の内側リンクの配向とを制御する第２のギア歯を含む。

第１の内側リンクは、任意の適切なピボット接続部を使用して第１の外側リンクおよび第２の外側リンクと枢動可能に結合することができる。例えば、手術装置のいくつかの実施形態では、第１の内側リンクは、第２の軸と整列する第１の突出ジャーナルのペアおよび第３の軸と整列する第２の突出ジャーナルのペアを含み、第１の外側リンクは、第１の突出ジャーナルのペアと接する第１の外側リンクジャーナルベアリングのペアを有し、第２の外側リンクは、第２の突出ジャーナルのペアと接する第２の外側リンクジャーナルベアリングのペアを有する。

第１の内側リンク、第１の外側リンク、または第２の外側リンクは、手首アセンブリの組み立てを容易にするために複数部品構造を有することができる。例えば、手術装置のいくつかの実施形態では、第１の内側リンクは、第１の内側リンク第１部分と第１の内側リンク第２部分とを含む複数部品構造を有する。手術装置のいくつかの実施形態では、第１の内側リンク第１部分および第１の内側リンク第２部分は、第１の外側リンクおよび第２の外側リンクの一方に対する第１の内側リンク第１部分および第１の内側リンク第２部分のそれぞれの回転を介して第１の外側リンクおよび第２の外側リンクの一方と接するように構成される。手術装置のいくつかの実施形態では、第１の外側リンクおよび第２の外側リンクの一方の他方は、第１の内側リンクが第１の外側リンクおよび第２の外側リンクの一方と組み立てられた後に第１の内側リンクへの組み立てに適応する（accommodate）ように構成された複数部品構造を有する。

手術装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、それを通って作動アセンブリが延びる開口部を形成する。例えば、いくつかの実施形態では、第１の内側リンクは開口部を形成し、手術装置は、開口部を通って延び、エンドエフェクタの機構を作動させるためにエンドエフェクタと駆動可能に結合される細長い駆動部材を含む。

手術装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、ケーブル駆動され、手首アセンブリ構成要素が分離するのを避けるために遠位方向の負荷に対抗する（react）ようにケーブル張力に頼ることなくエンドエフェクタに加えられる近位方向の負荷と遠位方向の負荷の両方に対抗するように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、手術装置は、手首アセンブリと駆動可能に結合され、手首アセンブリを関節運動させるように連結されたケーブル部分を含み、第１の内側リンクは、ケーブル部分のいずれにも張力がかかっていない場合でも、第２の外側リンクを第１の外側リンクと接した状態に保つように、駆動部材によってエンドエフェクタに加えられて第１の外側リンクに戻る引張荷重および圧縮荷重の両方に対抗するように構成される。

手術装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、第１の軸に対して垂直である２つの軸のそれぞれの周りで細長いシャフトに対してエンドエフェクタを再配向させるように動作可能である。例えば、手首アセンブリは、第２の内側リンクと第３の外側リンクとをさらに含むことができる。第２の内側リンクは、第１の軸および第３の軸に対して垂直に配向された第４の軸の周りで第２の外側リンクに対して回転するように第２の外側リンクと枢動可能に結合されることができる。第３の外側リンクは、第４の軸と平行且つ第４の軸からオフセットされた第５の軸の周りで第２の内側リンクに対して回転するように第２の内側リンクと枢動可能に結合されることができる。第３の外側リンクは、第２の外側リンクのギア歯と接し、第２の外側リンクに対する第３の外側リンクの配向の範囲全体にわたって第３の外側リンクおよび第２の外側リンクに対する第２の内側リンクの配向を制御するギア歯を含むことができる。

第２の内側リンクは、任意の適切なピボット接続部を使用して第２の外側リンクおよび第３の外側リンクと枢動可能に結合されることができる。例えば、手術装置のいくつかの実施形態では、第２の内側リンクは、第４の軸と整列する第１の突出ジャーナルのペアおよび第５の軸と整列する第２の突出ジャーナルのペアを含み、第２の外側リンクは、第２の内側リンクの第１の突出ジャーナルのペアと接する第２の外側リンクジャーナルベアリングのペアを含み、第３の外側リンクは、第２の内側リンクの第２の突出ジャーナルのペアと接する第３の外側リンクジャーナルベアリングのペアを含む。

第２の内側リンク、第２の外側リンク、または第３の外側リンクは、手首アセンブリの組み立てを容易にするために複数部品構造を有することができる。例えば、手術装置のいくつかの実施形態では、第２の内側リンクは、第２の内側リンク第１部分と第２の内側リンク第２部分とを有する複数部品構造を有する。いくつかの実施形態では、第２の内側リンク第１部分および第２の内側リンク第２部分は、第２の外側リンクおよび第３の外側リンクの一方に対する第２の内側リンク第１部分および第２の内側リンク第２部分のそれぞれの回転を介して第２の外側リンクおよび第３の外側リンクの一方と接するように構成される。いくつかの実施形態では、第２の外側リンクおよび第３の外側リンクの一方の他方は、第２の内側リンクが第２の外側リンクおよび第３の外側リンクの一方と組み立てられ後に第２の内側リンクへの組み立てに適応するように構成された複数部品構造を有する。

手術装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、それを通って作動アセンブリが延びる開口部を形成する。例えば、いくつかの実施形態では、第２の内側リンクは第２の内側リンク開口部を形成する。手術装置は、第２の内側リンク開口部を通って延び、エンドエフェクタの機構を作動させるためにエンドエフェクタと駆動可能に結合された細長い駆動部材を含むことができる。

手術装置のいくつかの実施形態では、手首アセンブリは、ケーブル駆動され、手首アセンブリ構成要素が分離するのを避けるために遠位方向の負荷に対抗するようにケーブル張力に頼ることなくエンドエフェクタに加えられる近位方向の負荷と遠位方向の負荷の両方に対抗するように構成される。例えば、手術装置は、手首アセンブリと駆動可能に結合され、手首アセンブリを関節運動させるように連結されたケーブル部分を含み得る。第１の内側リンクおよび第２の内側リンクは、ケーブル部分のいずれにも張力がかかっていない場合でも、第３の外側リンクを第２の外側リンクと接し且つ第２の外側リンクを第１の外側リンクと接した状態に保つように、駆動部材によってエンドエフェクタに加えられて第１の外側リンクに戻る引張荷重および圧縮荷重の両方に対抗するように構成されることができる。

多くの実施形態による手術ツールの図を示す。多くの実施形態による手術ツールの図を示す。多くの実施形態による手術ツールの図を示す。多くの実施形態による手術ツールの斜視図を示す。多くの実施形態による手術ツールの側面図を示す。多くの実施形態による手術ツールの底面図を示す。多くの実施形態による手術ツールの断面図を示す。多くの実施形態による手術ツールの断面図を示す。多くの実施形態による作動機構の斜視図を示す。多くの実施形態による作動機構の断面図を示す。多くの実施形態による押圧部材の斜視図を示す。多くの実施形態による押圧部材の斜視図を示す。多くの実施形態による作動機構の断面図を示す。多くの実施形態による手首アセンブリの斜視図を示す。多くの実施形態による手首アセンブリの断面図を示す。多くの実施形態による外側リンクアセンブリの斜視図を示す。多くの実施形態による手首アセンブリの組み立ての方法を示す。多くの実施形態による手首アセンブリの組み立ての方法を示す。多くの実施形態による手首アセンブリの組み立ての方法を示す。

図１Ａ−１Ｃは、近位シャシー１２、器具シャフト１４、および患者の組織を把持するように関節運動されることができる上側ジョー部１８を有する遠位エンドエフェクタ１６を含む手術ツール１０を示す。近位シャシー１２は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許出願公開第２０１４／０１８３２４４号明細書に開示されているシステムのような、遠隔手術システムの対応する出力カプラとインタフェース接続し且つそれによって駆動され得る入力カプラ２２を含む。入力カプラ２２は、器具シャフト１４内に配置されている１つまたは複数の入力部材と駆動的に結合されている。入力部材は、エンドエフェクタ１６と駆動的に結合されている。図１Ｂおよび１Ｃに示すように、近位シャシー１２の入力カプラ２２は、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第８，９１２，７４６号に開示されているステープラ専用のモータパック、または米国特許第８，５２９，５８２号に開示されている汎用モータパックのような、様々な種類のモータパック１３と接続する（mate with）ように構成されることができる。

図２Ａ−２Ｃは、エンドエフェクタ１６を含む手術ツール１０の遠位端部の斜視図、側面図、および上面図を示す。エンドエフェクタ１６は、手首アセンブリ２４によって器具シャフト１４に移動可能に接続されている。手首アセンブリ２４は、少なくとも２自由度を有し、器具シャフト１４に対して直交する２つの軸回りのエンドエフェクタ１６の関節運動のために、細長い器具シャフト１４へのエンドエフェクタ１６の取り付けを提供する。手首アセンブリ２４は、器具シャフト１４が沿って延びる軸１に対して垂直である軸２−２の周りでヨー回転するように構成されている。手首アセンブリ２４はまた、軸１および軸２に垂直である軸３の周りでピッチ回転するように構成されている。図示のように、ヨー軸２はピッチ軸３に対して近位（エンドエフェクタ１６からより遠い）であるが、これは必要条件ではなく、いくつかの実施形態では、ヨー軸２はピッチ軸３の遠位にある。

図３Ａおよび３Ｂは、上側ジョー部１８および下側ジョー部２６を含むエンドエフェクタ１６の詳細を示す断面図である。下側ジョー部２６は、取り外し可能または非取り外し可能ステープルカートリッジを収容および支持するように構成されることができる。上側ジョー部１８は、組織をクランプするために下側ジョー部２６に対して関節運動するように下側ジョー部２６と枢動可能に結合されている。ビーム部材２８が、上側ジョー部を関節運動させるために図３Ａに示す近位状態から図３Ｂに示す遠位状態に駆動される。ビーム部材２８の移動は、下側ジョー部２６に対して組織上に上側ジョー部１８を強制的に固定するように働くことができる。オプションで、ビーム部材２８はまた、組織を切断し、カートリッジから切断された組織にステープルを展開することを可能にし得る。

ビーム部材２８は、上側ジョー部１８のレール機構３２内でスライドするように構成された上側ビーム部分３０を含む。レール機構３２は、上側ビーム部分３０が最近位ガレージ領域３６から係合するための傾斜路３４を含む。図３Ａに示す開位置は、ばねのような弾性装置によって維持されることができる、または二次機構（図示せず）によって開閉されることができる。上側ジョー部１８の部分的な閉鎖は、傾斜路３４上への上側ビーム部分３０の遠位移動に影響され得る。上側ジョー部１８の完全な閉鎖は、上側ビーム部分３０が傾斜路３４を越えてレール機構３２上を遠位に動かされるときに達成される。傾斜路３４から離れる上側ビーム部分３０の近位移動は、ビーム部材によって加えられた閉鎖力を取り除く。次いで、弾性装置または二次機構が、閉じたまたは部分的に閉じた上側ジョー部１８を開かせることができる。したがって、傾斜路３４に沿った上側ビーム部分３０の前後移動は、エンドエフェクタ１６の開閉を切り替えることができる。

ビーム部材２８はまた、下側ジョー部１８のレール機構３２内でスライドするように構成された下側ビーム部分３８を含む。下側ビーム部分３８は、ビーム部材２８の遠位移動中に下側ジョー部２６からステープルを排出するように構成された（米国特許出願公開第２０１４／０１８３２４４号に開示されているような）スレッド（sled）を作動させることができる。代替的には、下側ビーム部分３０はそのようなスレッドと一体化されることができる。

図４Ａは、ビーム部材２８の斜視図を示す。ここで、上側ビーム部分３０は、組織を切断するように構成された一体型切断部材４０を含む。しかし、他の実施形態では、組織切断装置は、ビーム部材２８から分離されることができ、または異なる方法でビーム部材２８内に実装されることができる。上側ビーム部分３０は、一体型切断部材４０から横方向に延びる上側フランジ４２を含む。滑走部分４２は、レール機構３２および傾斜路３４と直接連結するように構成されている。同様の方法で、下側フランジ４４が、下側ジョー部２６のレール機構でスライドするように設けられる。細長い駆動部材４６が、駆動部材４６に遠位方向および近位方向への移動を提供するために、ビーム部材２８に取り付けられている。

図４Ｂは、ビーム部材２８および駆動部材４６の断面図を示す。駆動部材４６は、押圧部材４８および引張部材５０を含む。押圧部材４８は、密巻ばね（close-coiled spring）として構成され、駆動ロッド５２によって加えられる軸力を伝えるように適合されている。押圧部材４８は、ＰＴＦＥのような潤滑性ポリマー材料から構成することができるシース５４によって外側から拘束されることができる。押圧部材４８のコイル状設計は、ビーム部材２８を遠位方向に押すために圧縮力がビーム部材２８に効率的に伝えられることを可能にする。押圧部材４８は、従来の方法でコイル状ワイヤから構成されることができ、あるいはチューブから螺旋状に切断されることができる。場合によっては、押圧部材の圧縮要素（例えば、コイル）は、張力下で分離するため、そのような場合、押圧部材は圧縮力の伝達にのみ有効であり得る。

引張部材５０は、編組ケーブルまたは他の可撓性ロッドから構成され、圧着部分（crimp portion）５６によってビーム部材２８内に保持され得る。場合によっては、引張部材は、それ自体がつぶれたり座屈したりする傾向がある可能性があるので、引張部材は押圧力の伝達に比較的効果がない可能性があり、したがって、そのような場合、引張部材は引張力の伝達にのみ有効であり得る。引張部材５０はまた、駆動ロッド５２によって加えられた軸力を伝える（translating）ように適合されている。駆動ロッド５２は器具シャフト１４内に配置され、図１に示される入力カプラ２２の１つまたは複数に駆動可能に結合される。引張部材５０は、引張力が駆動ロッド５２からビーム部材２８に効果的に伝達されるとともに、ビーム部材２８を近位方向に引っ張ることを可能にする。押圧部材４８および引張部材５０は、引張部材５０への引張力および押圧部材４８への圧縮力を分離することによって、ビーム部材２８に遠位および近位の運動を提供するように相補的な方法で動作する。これは、駆動部材４６の非常に柔軟かつコンパクトな設計を可能にし、動作中にひどいヨー角度およびピッチ角度で配置されることができる手首２４内で駆動部材４６が並進運動することを可能にする特性を可能にする。

押圧部材は、図４Ｂに示されるような密巻ばね設計に限定されない。例えば、図４Ｃに示すような可撓性の押圧部材５８が、実質的に圧縮剛性を低下させることなく、手首での曲げ柔軟性を増加させるために、パターンを中実チューブに切り込むことによって中実チューブから形成されることができる。ここでは、押圧部材５８は、金属製のチューブにパターンをレーザーカットすることにより形成されている。ここでのパターンは、ギャップがチューブに形成されるところでの可撓性および材料が適所に残されるところでの軸方向の剛性を可能にする。可撓性の押圧部材の他の例が図４Ｄに示され、図４Ｄは、らせん状パターンに配置された複数の円周方向スリットを有する押圧部材６０を示す。

図４Ｅは、駆動部材６０の代替構成を示す。ここでの構成は、押圧部材４８が引張部材５０を同心状に囲む図４Ｂに描かれているものと反対である。ここで、駆動部材６０は、押圧部材６４を封入する編組シースとして構成された引張部材６２を含む。押圧部材６４は、可撓性ロッド６６によって接合された複数の球状部材（例えば、ボールベアリング）として構成されている。押圧部材６４および引張部材６２の両方は、図１に示す入力カプラ２２の１つまたは複数に駆動可能に結合されている駆動ロッド５２によって作動させられる。

図５Ａおよび５Ｂは、手首アセンブリ２４の斜視図および断面図を示す。手首アセンブリ２４は、近位外側リンク１００、中間外側リンク１０２、および遠位外側リンク１０４を含む。これら３つのリンクは、手首アセンブリ２４の運動学的ピッチおよびヨー運動を決定する。図示のように、近位外側リンク１００と中間外側リンク１０２との間の接点部（interface）は、手首アセンブリ２４のヨー運動を決定する。外側遠位リンク１０４と中間外側リンク１０２との間の接点部は、手首アセンブリ２４のピッチ運動を決定する。しかし、代替の手首構成では、この関係は、（例えば、手首アセンブリ２４に対してエンドエフェクタ１６を９０度回転させることによって）手首アセンブリ２４が近位外側リンク１００と中間外側リンク１０２との間でピッチ回転し、遠位外側リンク１００と中間外側リンク１０２との間でヨー回転するように逆にされることができる。

ケーブル部分１０６は、手首アセンブリ２４と駆動可能に結合され、手首アセンブリ２４に動きを与えるように作動される。いくつかの実施形態では、ケーブル部分１０６は、遠位外側リンク１０４の一部分に個々に固定されることができる。機能的に均等な代替実施形態では、図５Ａに示されるように、ケーブル部分１０６は、示されるように遠位外側リンク１０４の一部分の周りにループにされる。ケーブル部分１０６を遠位外側リンク１０４にループさせることは、ケーブル部分１０６を遠位外側リンク１０４に固定するために使用されることができる。ケーブル部分１０６は、手首アセンブリ２４を関節運動させるように連結されることができる。ケーブル部分１０６の差動運動（Differential movement）は、様々な角度でピッチ回転およびヨー回転させるように手首アセンブリ２４を作動させるために使用されることができる。ケーブル部分１０６は、図１に示される入力カプラ２２のうちの１つまたは複数に駆動可能に結合されることができる。手首アセンブリはまた、近位内側リンク１０８および遠位内側リンク１１０を含み、これらは以下で詳細に論議される。

図５Ｃに注目すると、図５Ａおよび５Ｂに示す外側リンク間の接点部を表すジョイント１１２の例示的実施形態が示されている。ジョイント１１２は、第１リンク１１４および第２リンク１１６を含む。第１リンク１１４は、ギア歯１１８、１２０およびベアリング（支持）突出部（bearing projection）１２２を含み得る。第２リンク１１６は、ギア歯１２４、１２６、１２８およびベアリング突出部１３０を含む。例示的な実施形態によれば、第１および第２のリンク１１４、１１６の突出部１２２、１３０は、ケーブル部分１０６が通過することを可能にする通路を含み得る。ベアリング突出部１２２、１３０は中央開口部１３４、１３６に対して外側位置に配置されているので、ベアリング突出部１２２、１３０に隣接する通路を通って延びるケーブル部分１０６もまた外側位置に配置されている。これは、中央開口部１３４、１３６を通る他の機構の経路設定（routing）を可能にする。リンク１１４、１１６間の作動運動学は、運動中に係合および係合解除するギア歯１１８、１２０、１２４、１２６、１２８の形状によって決定される。ベアリング突出部１２２、１３０は、ギアの歯１１８、１２０、１２４、１２６、１２８への圧縮歪みを減少させるのを助けるために全ての角運動を通して適切な点で係合することができる曲面を含んでいた。

ジョイント１１２によって提供される運動範囲の拡大により、ジョイント１１２を含む手首は、より少ない部品によるより効率的な方法で、ピッチまたはヨー方向に±９０度のような所望の量の運動を提供し得る。各ジョイントが約４５度の最大ロール角に制限される従来の手首構造では、直列のいくつかのそのようなジョイントが、手首機構全体のための比較的大きなロール角を達成するために、必要とされる。図示の実施形態では、単一のジョイント１１２が最大９０度の角度偏向を提供することができる。その結果、１つまたは複数のジョイント１１２を含む手首の製造コストおよび複雑さが低減される一方依然として所望の角度偏向を達成することができる。加えて、ジョイント１１２のリンク１１４、１１６に含まれるギア歯１１８、１２０、１２４、１２６、１２８は、例えば、リンク１１４、１１６を中立位置（例えば、ゼロ角度ロールアラインメント）に戻すことを含む、リンク１１４、１１６を正確に位置決めするのを助けるために、および、リンク１１４、１１６が互いに対して再配向されるときのように、リンク１１４、１１６間の動きの滑らかさを高めるために、向上されたタイミングを提供することができる。例示的な実施形態によれば、手首は、例えば、ピッチまたはヨー方向の最大±１８０度の運動範囲を有する手首のような、より高い運動範囲（ロール限界角度まで）を達成するために複数のジョイント１１２を含み得る。ジョイント１１２、および本明細書に開示された実施形態と共に使用可能な他のジョイントのさらなる詳細は、国際公開第２０１５／１２７２５０号に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。

図５Ｂに示すように、近位内側リンク１０８および遠位内側リンク１１０は、軸１に沿って空間的に分離され、互いに９０度オフセットされている（ずれている）。したがって、近位内側リンク１０８は部分的にしか示されていない。近位および遠位内側リンク１０８、１１０の半径方向表面は、突出部を含む（例えば、突出ジャーナル１４０として構成されている）。突出部は、外部リンクの内側表面で（例えばジャーナルベアリング１４２として構成された）凹部と接する。いくつかの実施形態では、突出ジャーナル１４０およびジャーナルベアリング１４２は、外側リンク間の距離を設定するが、そうでなければ受動的であり、ギア歯１１８、１２０、１２４の幾何学的形状によって決定される外側リンクのジョイント運動学を変えない。近位および遠位内側リンク１０８、１１０の各側部は、内側リンク１０８、１１０あたり合計４つの突出ジャーナル１４０に対してジャーナルベアリング１４２と接する共通に整列した（commonly aligned）突出ジャーナル１２０のペアを含む。突出したジャーナル１４０の各ペアは、駆動部材４６のための内部通路１４４を提供するために分離される。

追加の内部シース１４６が、駆動部材４６をさらに支持するために使用されることができる。駆動部材４６は、内部シース１４６内で軸方向にスライドする。内部シース１４６は、手首アセンブリ２４の遠位端部分に固定され、手首アセンブリ２４の動きとともに曲がるように可撓性であるが、軸方向には動かない。内側リンク１０８、１１０によって提供される内部シース１４６および内部通路１４４は、軸方向移動中に駆動部材４６を案内し且つ拘束するように働く。内部シース１４６および内部通路１４４は、圧縮荷重（すなわち、切断およびステープル留め中の遠位運動）下で駆動部材が座屈するのを防止する。前述の国際公開第２０１５／１２７２５０号に開示されているような従来の手首のデザインは、外側リンクを定位置に維持するために張力をかけたケーブルに頼っている。ここでは、駆動部材４６が遠位方向に移動するとき、結果として生じる圧縮力は内側リンク１０８、１１０を介することによって対抗されることができ、それによってケーブル１０６内の潜在的な伸張および結果としての張力の損失を防ぐことができる。駆動部材４６が遠位方向に移動するとき、内側リンク１０８、１１０の突出ジャーナル１４０は有利に外側リンクを所定の位置に維持し、そのため、手首アセンブリ２４の構造を維持する。

各内側リンク１０８、１１０は、図６Ａ乃至６Ｃに示すようにツーピース構造を有することができ、これらの図は、内側リンクを外側リンクに組み立てるための技法も示している。図６Ａにおいて、近位内側リンク１０８の第１のリンク部分１０８ａおよび第２のリンク部分１０８ｂは、突出ジャーナル１４０を中間外側リンク１０２のジャーナルベアリング１４２内に配置するように位置決めされる。第１のリンク部分１０８ａおよび第２のリンク部分１０８ｂは、各部分のギア歯１４８が互いに噛み合って、その部分を図６Ｂに示す構造に整列させるように、斜めに挿入される。ギア歯１４８は、ピンまたは他の留め具の必要性を排除する組み立て補助具であり、組み立てを越えて運動のためには使用されない。しかし、いくつかの実施形態では、留め具がギア歯の代わりに使用されることができる。リンク部分１０８ａ、１０８ｂが完全な内側近位リンク１０８に組み立てられた後、近位外側リンク１００が残りの露出した突出ジャーナル１４０の上に組み立てられて図６Ｃに示す構造になる。一実施形態では、図６Ｃに示されるように、近位外側リンク１００もまたツーピース構造である。

他の変形は本発明の精神の範囲内である。説明した実施形態の様々な態様、実施形態、実装形態または特徴は、別々にまたは任意の組み合わせで使用することができる。遠隔手術ツールの動作に関連する記載された実施形態の様々な態様は、ソフトウェア、ハードウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって実施することができる。したがって、本発明は様々な修正形態および代替構成を受け入れる余地があるが、その特定の例示の実施形態は図面に示されており、上で詳細に説明されてきた。しかし、開示された特定の形態に本発明を限定する意図はないが、それどころか、その意図は、添付の特許請求の範囲に定義されるように、本発明の精神および範囲内にあるすべての修正形態、代替構造、および均等物を包含することであることが理解されるべきである。

本発明を説明する文脈における（特に以下の特許請求の範囲の文脈における）用語“ａ”および“ａｎ”および“ｔｈｅ”および類似の指示対象の使用は、そうでないことが本明細書に示されるか、または文脈により明らかに否定される場合を除き、単数形および複数形の両方を包含すると解釈されるべきである。用語「備える」、「有する」、「含む」、および「含有する」は、特に断りのない限り、オープンエンドの用語（すなわち、「含むが、これに限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。「接続された」という用語は、たとえ介在するものがあったとしても、部分的にまたは全体的にその中に含まれる、それに取り付けられる、または一緒に接合されると解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の列挙は、本明細書において別段の指定がない限り、単にその範囲内に含まれる各個別の値を個々に指す簡潔な方法として役立つことを意図しており、各個別の値は、あたかも本明細書に個々に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。本明細書に記載のすべての方法は、本明細書に別段の指示がない限りまたは文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序で実行することができる。本明細書で提供されるありとあらゆる例、または例示的な言語（例えば、「のような」）の使用は、単に本発明の実施形態をよりよく明らかにすることを意図しており、特に請求項に記載されない限り本発明の範囲の限定をもたらさない。本明細書中のいかなる言語も、請求項に記載されていない要素を本発明の実施に必須であると示すと解釈されるべきではない。

本発明を実施するために本発明者らが知っている最良の形態を含む、本発明の好ましい実施形態が本明細書に記載されている。これらの好ましい実施形態の変形は、前述の説明を読めば当業者には明らかになるであろう。本発明者らは、当業者がそのような変形を適切に使用することを期待し、そして本発明者らは本明細書に具体的に記載されたものとは別の方法で本発明を実施することを意図する。したがって、本発明は、適用法によって許容されるように、本明細書に添付の特許請求の範囲に列挙されている主題のすべての修正形態および均等物を含む。さらに、そのすべての可能な変形形態における上記の要素の任意の組み合わせは、本明細書中に別段の指示がない限りまたは文脈によって明らかに矛盾しない限り、本発明に包含される。

Claims

第１の軸に沿って延びる細長いシャフトと；
上側ジョー部および下側ジョー部を有するエンドエフェクタと；
前記エンドエフェクタの作動のために前記エンドエフェクタと駆動可能に結合される細長い駆動部材であって、前記細長い駆動部材は、前記細長い駆動部材の軸方向の圧縮を介して前記エンドエフェクタに遠位方向に向けられた力を伝えるように動作可能である、細長い駆動部材と；
前記エンドエフェクタを前記細長いシャフトに移動可能に接続する手首アセンブリであって：
前記細長いシャフトに接続されるとともに第１のギア歯を有する、第１の外側リンクと；
前記第１の軸に対して垂直に配向された第２の軸の周りで前記第１の外側リンクに対して回転するように前記第１の外側リンクと枢動可能に結合された第１の内側リンクであって、前記細長い駆動部材は、前記第１の内側リンクによって画定された内部通路を通って延びる、第１の内側リンクと；
前記第２の軸と平行且つ前記第２の軸からオフセットされた第３の軸の周りで前記第１の内側リンクに対して回転するように前記第１の内側リンクと枢動可能に結合された第２の外側リンクであって、前記第２の外側リンクは、前記第１のギア歯と噛み合い、前記第１の外側リンクに対する前記第２の外側リンクの配向の範囲全体にわたる前記第１の外側リンクおよび前記第２の外側リンクに対する前記第１の内側リンクの配向を制御する第２のギア歯を有する、第２の外側リンクと；
を有する、手首アセンブリと；
を有する、
手術装置。
前記第１の内側リンクは、前記第２の軸と整列する第１の突出ジャーナルのペアおよび前記第３の軸と整列する第２の突出ジャーナルのペアを有し；
前記第１の外側リンクは、前記第１の突出ジャーナルのペアと接する第１の外側リンクジャーナルベアリングのペアを有し；
前記第２の外側リンクは、前記第２の突出ジャーナルのペアと接する第２の外側リンクジャーナルベアリングのペアを有する；
請求項１に記載の手術装置。
前記第１の内側リンクは、第１の内側リンク第１部分と第１の内側リンク第２部分とを含むツーピース構造を有する、
請求項１又は２に記載の手術装置。
前記第１の内側リンク第１部分および前記第１の内側リンク第２部分は、前記第２の外側リンクに対する前記第１の内側リンク第１部分および前記第１の内側リンク第２部分のそれぞれの回転を介して前記第２の外側リンクと接するように構成される、
請求項３に記載の手術装置。
前記第１の外側リンクは、前記第１の内側リンクが前記第２の外側リンクと組み立てられた後に前記第１の内側リンクへの組み立てに適応するように構成されたツーピース構造を有する、
請求項４に記載の手術装置。
前記手首アセンブリと駆動可能に結合され、前記手首アセンブリを関節運動させるように連結されたケーブル部分をさらに有し、前記第１の内側リンクは、前記ケーブル部分のいずれにも張力がかかっていない場合でも、前記第２の外側リンクを前記第１の外側リンクと接した状態に保つように、前記細長い駆動部材によって前記エンドエフェクタに加えられて前記第１の外側リンクに戻る引張荷重および圧縮荷重の両方に対抗するように構成される、
請求項１に記載の手術装置。
前記手首アセンブリは：
前記第１の軸および前記第３の軸に対して垂直に配向された第４の軸の周りで前記第２の外側リンクに対して回転するように前記第２の外側リンクと枢動可能に結合された第２の内側リンクと；
前記第４の軸と平行且つ前記第４の軸からオフセットされた第５の軸の周りで前記第２の内側リンクに対して回転するように前記第２の内側リンクと枢動可能に結合された第３の外側リンクであって、前記第２の外側リンクのギア歯と接し、前記第２の外側リンクに対する前記第３の外側リンクの配向の範囲全体にわたって前記第３の外側リンクおよび前記第２の外側リンクに対する前記第２の内側リンクの配向を制御するギア歯を有する、第３の外側リンクと；
をさらに有する、
請求項１に記載の手術装置。
前記第２の内側リンクは、前記第４の軸と整列する第１の突出ジャーナルのペアおよび前記第５の軸と整列する第２の突出ジャーナルのペアを有し；
前記第２の外側リンクは、前記第２の内側リンクの前記第１の突出ジャーナルのペアと接する第２の外側リンクジャーナルベアリングのペアを有し；
前記第３の外側リンクは、前記第２の内側リンクの前記第２の突出ジャーナルのペアと接する第３の外側リンクジャーナルベアリングのペアを有する；
請求項７に記載の手術装置。
前記第２の内側リンクは、第２の内側リンク第１部分と第２の内側リンク第２部分とを有するツーピース構造を有する、
請求項７又は８に記載の手術装置。
前記第２の内側リンク第１部分および前記第２の内側リンク第２部分は、前記第３の外側リンクに対する前記第２の内側リンク第１部分および前記第２の内側リンク第２部分のそれぞれの回転を介して前記第３の外側リンクと接するように構成される、
請求項９に記載の手術装置。
前記第２の外側リンクは、前記第２の内側リンクが前記第３の外側リンクと組み立てられ後に前記第２の内側リンクへの組み立てに適応するように構成されたツーピース構造を有する、
請求項１０に記載の手術装置。
前記第２の内側リンクは第２の内側リンク開口部を形成し、前記細長い駆動部材は、前記第２の内側リンク開口部を通って延びる、
請求項７に記載の手術装置。
前記手首アセンブリと駆動可能に結合され、前記手首アセンブリを関節運動させるように連結されたケーブル部分をさらに有し、前記第１の内側リンクおよび前記第２の内側リンクは、前記ケーブル部分のいずれにも張力がかかっていない場合でも、前記第３の外側リンクを前記第２の外側リンクと接し且つ前記第２の外側リンクを前記第１の外側リンクと接した状態に保つように、前記細長い駆動部材によって前記エンドエフェクタに加えられて前記第１の外側リンクに戻る引張荷重および圧縮荷重の両方に対抗するように構成される、
請求項１２に記載の手術装置。