WO2022145103A1 - 液圧式手術用器具 - Google Patents

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WO2022145103A1
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relief valve
discharge
jaw
hydraulic
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French (fr)
Inventor
英紀 田中
純一 白尾
健太 過能
聡 依田
康弘 藤原
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B17/28—Surgical forceps

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic surgical instrument.
  • Patent Document 1 discloses a cylinder-type hydraulic actuator that opens and closes a pair of jaws, and a hydraulic forceps that includes a supply / discharge device for supplying / discharging a hydraulic fluid to the hydraulic actuator.
  • the hydraulic actuator includes a first cylinder and a first piston arranged in the first cylinder, and the first pistons are paired via a link mechanism. Is connected with Joe.
  • a pressure chamber is formed on the side opposite to the jaw with the first piston interposed therebetween, and a spring for urging the first piston toward the pressure chamber is arranged.
  • the supply / discharge device includes a second cylinder and a second piston arranged in the second cylinder, and an operating chamber is formed in the second cylinder.
  • the operating chamber of the supply / discharge device is connected to the pressure chamber of the hydraulic actuator by a supply / discharge path.
  • the second piston of the supply / discharge device is driven by a drive device including a linear motion mechanism and an electric motor, and the drive device is controlled by the control device.
  • FIG. 4 of Patent Document 2 describes an endoscope device in which a hydraulic actuator that opens and closes a pair of jaws (referred to as “biopsy jaw portion” in Patent Document 2) is a retractable type.
  • the inside of the first cylinder of the hydraulic actuator is divided into a first pressure chamber and a second pressure chamber by a first piston
  • the inside of the second cylinder of the supply / discharge device is second by a second piston. It is divided into one operating chamber and a second operating chamber.
  • the first operating chamber is connected to the first pressure chamber by the first supply / exhaust passage
  • the second operating chamber is connected to the second pressure chamber by the second supply / exhaust passage.
  • the hydraulic actuator is a single-acting type, in order to improve the responsiveness of the jaw operation to the drive of the piston of the supply / discharge device, the hydraulic pressure is as in Patent Document 2. It is desirable to change the actuator to the recovery type.
  • the supply / discharge device is also configured in the same manner as in Patent Document 2, and the first pressure chamber and the second pressure chamber of the hydraulic actuator are the first operating chamber of the supply / discharge device by the first supply / discharge passage and the second supply / discharge passage. And is connected to the second working chamber.
  • the relative positional relationship between the piston and jaw of the supply / discharge device may shift due to an internal leak of the hydraulic actuator.
  • an object of the present invention is to provide a hydraulic surgical instrument capable of correcting a deviation in the relative positional relationship between the piston and the jaw of the supply / discharge device.
  • the hydraulic surgical instrument of the present invention includes a hydraulic actuator including a first pressure chamber for closing at least one jaw and a second pressure chamber for opening the at least one jaw.
  • a supply / discharge device including a cylinder and a piston that partitions the inside of the cylinder into a first operating chamber and a second operating chamber, a first supply / discharge passage connecting the first operating chamber to the first pressure chamber, and the above.
  • a second supply / discharge passage connecting the second operating chamber to the second pressure chamber, a relief valve, an open side inflow passage connecting the inflow port of the relief valve to the second supply / discharge passage, and the relief valve.
  • the control device includes a drive device that moves in the opening direction and a control device that controls the drive device. The driving device is controlled so that the piston moves in the opening direction.
  • the relief valve opens when the pressure of the second supply / discharge passage exceeds the set pressure of the relief valve, and the second operation is performed.
  • the hydraulic fluid discharged from the chamber flows into the first operating chamber via the second supply / discharge passage, the open side inflow passage, the relief valve, the open side outflow passage, and the first supply / discharge passage. That is, the piston can be moved to the origin position while maintaining the jaw in the maximum open position.
  • the relative positional relationship between the jaw and the piston is displaced due to an internal leak of the hydraulic actuator when the jaw is closed, it can be corrected (in other words, the relative positional relationship is restored).
  • FIG. 1 shows a hydraulic surgical instrument 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the surgical instrument 1 includes a pair of jaws 11 and 12 constituting a gripper or the like.
  • the jaws 11 and 12 may be those that sandwich the affected area or those that crush the clips used in surgery.
  • the jaw 11 is fixed and the jaw 12 opens and closes.
  • the surgical instrument 1 includes a hydraulic actuator 2 that opens and closes the jaw 12, and a supply / discharge device 3 that supplies / discharges the hydraulic fluid to the hydraulic actuator 2. Further, the surgical instrument 1 includes a drive device 8 for driving a piston 34 described later in the supply / discharge device 3, and a control device 9 for controlling the drive device 8.
  • the hydraulic fluid used in the surgical instrument 1 is not particularly limited, but is, for example, physiological saline or oil.
  • the surgical instrument 1 includes a drive unit and an insertion tube extending from the drive unit and inserted into the patient's body.
  • the supply / discharge device 3 and the drive device 8 are provided in the drive unit, and the hydraulic actuator 2 and the jaws 11 and 12 are provided at the tip of the insertion tube.
  • a relief valve 5, a check valve 62, 64, 66, 68 and a tank 7, which will be described later, are also provided in the drive unit.
  • the drive unit is attached to the surgical robot.
  • the linear motion mechanism 82 described later of the drive device 8 may be provided in the drive unit, and the electric motor 81 described later of the drive device 8 may be provided in the surgical robot.
  • the hydraulic actuator 2 includes a first pressure chamber 21 for closing the jaw 12 and a second pressure chamber 22 for opening the jaw 12.
  • the hydraulic actuator 2 is a vane type, and the first pressure chamber 21 and the second pressure chamber 22 are separated by a swinging vane 23.
  • the vane 23 is arranged in the hollow housing 24.
  • the jaw 11 described above is fixed to the housing 24.
  • the vane 23 is fixed to the swing shaft shown in the figure, and the swing shaft is rotatably supported by the housing 24. At least one end of the swing shaft is located outside the housing 24, and the jaw 12 is fixed to this one end. That is, the jaw 12 swings with the vane 23.
  • the housing 24 has a fan-shaped or semicircular internal space when viewed from the axial direction of the swing shaft, and this internal space is divided into a first pressure chamber 21 and a second pressure chamber 22 by a vane 23.
  • the center angle thereof may be substantially the same as the opening / closing angle of the jaw 12 (the swing angle of the vane 23).
  • the vane 23 may abut on one wall surface of the internal space when the jaw 12 is fully opened.
  • one wall surface of the internal space may function as an open side stopper of the vane 23.
  • a stopper that comes into contact with the vane 23 when the jaw 12 is fully opened may be provided in the first pressure chamber 21.
  • the supply / discharge device 3 includes a cylinder 33 and a piston 34 that partitions the inside of the cylinder 33 into a first operating chamber 31 and a second operating chamber 32.
  • the cylinder 33 includes a tube that slidably holds the piston 34 and a pair of end plates that block both ends of the tube.
  • the first operating chamber 31 is connected to the first pressure chamber 21 by the first supply / discharge passage 41, and the second operating chamber 32 is connected to the second pressure chamber 22 by the second supply / discharge passage 42.
  • the surgical instrument 1 includes a relief valve 5 having an inflow port 51 and an outflow port 52.
  • the inflow port 51 is connected to the first supply / discharge path 41 by the closed side inflow path 61, and is connected to the second supply / discharge path 42 by the open side inflow path 65.
  • the outflow port 52 is connected to the second supply / discharge path 42 by the closed side outflow path 63, and is connected to the first supply / discharge path 41 by the open side outflow path 67.
  • the closed-side inflow passage 61 is provided with a check valve 62 that allows the flow from the first supply / discharge passage 41 to the relief valve 5 but prohibits the reverse flow
  • the open-side inflow passage 65 is provided with a check valve 62. 2
  • a check valve 66 is provided which allows a flow from the supply / discharge path 42 to the relief valve 5 but prohibits the reverse flow.
  • the closed-side outflow passage 63 is provided with a check valve 64 that allows the flow from the relief valve 5 to the second supply / discharge passage 42 but prohibits the reverse flow
  • the open-side outflow passage 67 is provided with a relief valve 64.
  • a check valve 68 is provided which allows the flow from the valve 5 to the first supply / discharge passage 41 but prohibits the reverse flow.
  • the outflow port 52 of the relief valve 5 is connected to the tank 7 by the tank path 71.
  • the portion of the tank passage 71 on the relief valve 5 side merges with the upstream portion of the closed side outflow passage 63 and the open side outflow passage 67 to form a common flow path.
  • the tank 7 stores the hydraulic fluid flowing out of the relief valve 5 in a pressurized state.
  • the pressure of the hydraulic fluid in the tank 7 is sufficiently higher than the cracking pressure of the check valves 64 and 68.
  • the pressure of the hydraulic fluid in the tank 7 is 0.2 to 0.3 MPa.
  • the drive device 8 described above moves the piston 34 of the supply / discharge device 3 in the closing direction from the second operating chamber 32 toward the first operating chamber 31 and in the opening direction from the first operating chamber 31 toward the second operating chamber 32.
  • the drive device 8 includes an electric motor 81 and a linear motion mechanism 82 that converts the rotational motion of the electric motor 81 into a linear motion of the piston 34.
  • the configuration of the drive device 8 is not limited to this, and can be changed as appropriate.
  • the linear motion mechanism 82 has a rod 83 to which the piston 34 is fixed.
  • the rod 83 penetrates both end plates of the cylinder 33.
  • the rod 83 may penetrate only the end plate on the linear motion mechanism 82 side of the cylinder 33.
  • the linear motion mechanism 82 may have a screw shaft and a nut member screwed to the screw shaft, or may have a rack and a pinion that mesh with each other.
  • the control device 9 described above controls the electric motor 81 of the drive device 8.
  • An open command and a close command for the jaw 12 are input to the control device 9.
  • the control device 9 is a computer having a memory such as a ROM or a RAM, a storage such as an HDD or an SSD, and a CPU, and the program stored in the ROM or the storage is executed by the CPU.
  • FIG. 1 the state in which the jaw 12 is fully opened is the standby state.
  • the control device 9 controls the drive device 8 so that the piston 34 moves in the closing direction as shown in FIG. 2A.
  • the hydraulic fluid is supplied from the first operating chamber 31 to the first pressure chamber 21 through the first supply / discharge passage 41, and the second operating chamber 21 is supplied.
  • the hydraulic fluid is discharged from the pressure chamber 22 to the second operating chamber 32 through the second supply / discharge passage 42.
  • the jaw 12 closes in synchronization with the movement of the piston 34.
  • the control device 9 controls the drive device 8 so that the piston 34 moves in the open direction as shown in FIG. 2 (c).
  • the hydraulic fluid is supplied from the second operating chamber 32 to the second pressure chamber 22 through the second supply / discharge passage 42, and the hydraulic fluid is operated from the first pressure chamber 21 to the first operating chamber 31 through the first supply / discharge passage 41.
  • the liquid is drained.
  • the jaw 12 opens in synchronization with the movement of the piston 34.
  • the control device 9 controls the drive device 8 so that the piston 34 moves in the opening direction even after the jaw 12 is fully opened.
  • the relief valve 5 opens when the pressure of the second supply / discharge passage 42 exceeds the set pressure of the relief valve 5, and the hydraulic fluid discharged from the second operating chamber 32 is on the opening side of the second supply / discharge passage 42. It flows into the first working chamber 31 via the inflow passage 65, the relief valve 5, the open side outflow passage 67, and the first supply / discharge passage 41.
  • the piston 34 can be moved to the origin position while maintaining the jaw 12 in the maximum open position. As a result, even if the relative positional relationship between the jaw 12 and the piston 34 is displaced due to an internal leak of the hydraulic actuator 2 when the jaw 12 is closed, it is corrected (in other words, the relative positional relationship is restored). be able to. As a result, the stroke of the piston 34 required to press the jaws 11 and 12 against each other can be constantly secured.
  • the tank 7 for storing the hydraulic fluid flowing out from the relief valve 5 in a pressurized state since the tank 7 for storing the hydraulic fluid flowing out from the relief valve 5 in a pressurized state is provided, the pressure on the downstream side of the relief valve 5 can be kept high to some extent. This makes it possible to promote the inflow of the hydraulic fluid into the first operating chamber 31 or the second operating chamber 32 when the relief valve 5 is opened.
  • the hydraulic actuator 2 may be a cylinder type. In this case, the hydraulic actuator 2 may open and close both jaws 11 and 12.
  • the vane type hydraulic actuator has a larger internal leak than the cylinder type hydraulic actuator. Therefore, if the hydraulic actuator 2 is a vane type, it is possible to correct the deviation of the relative positional relationship between the jaw 12 and the piston 34, which may occur frequently.
  • the tank 7 may be omitted. That is, when the rod 83 penetrates only one end plate of the cylinder 33, the tank 7 is an indispensable configuration.
  • the closed side inflow path 61 can be omitted.
  • the check valve 66 of the open side inflow path 65 is also unnecessary.
  • the closed-side outflow passage 63 serves to supply pressure from the tank 7 to the second supply / discharge passage 42 so that the pressure of the second supply / discharge passage 42 does not become a negative pressure.
  • the rod 83 penetrates both end plates of the cylinder 33 and the tank 7 is omitted as described above, not only the closed side inflow path 61 but also the closed side outflow path 63 can be omitted. In this case, not only the check valve 66 of the open side inflow path 65 but also the check valve 68 of the open side outflow path 67 is unnecessary.
  • the closed-side inflow passage 61 and the closed-side outflow passage 63 are provided as in the above embodiment, when the pressure of the first supply / discharge passage 41 becomes too high when the jaw 12 is closed, the first The hydraulic fluid can escape from the supply / discharge passage 41 to the second supply / discharge passage 42 via the closed side inflow passage 61, the relief valve 5, and the closed side outflow passage 63.
  • the open side The hydraulic fluid flows through the inflow passage 65 and the open side outflow passage 67 only when the jaw 12 is opened, and the hydraulic fluid flows through the closed side inflow passage 61 and the closed side outflow passage 63 only when the jaw 12 is closed.
  • the hydraulic surgical instrument of the present invention includes a hydraulic actuator including a first pressure chamber for closing at least one jaw and a second pressure chamber for opening the at least one jaw, a cylinder, and the inside of the cylinder.
  • a supply / discharge device including a piston for partitioning the first operating chamber and a second operating chamber, a first supply / discharge passage connecting the first operating chamber to the first pressure chamber, and the second operating chamber being the second.
  • the second supply / discharge path connected to the pressure chamber, the relief valve, the open side inflow path connecting the inflow port of the relief valve to the second supply / discharge path, and the outflow port of the relief valve are the first supply / discharge.
  • the control device comprises a control device for controlling the drive device, and the control device moves the piston in the opening direction even after the at least one jaw is opened to the maximum when the at least one jaw is opened. It is characterized in that the drive device is controlled as described above.
  • the relief valve opens when the pressure of the second supply / discharge passage exceeds the set pressure of the relief valve, and the second operation is performed.
  • the hydraulic fluid discharged from the chamber flows into the first operating chamber via the second supply / discharge passage, the open side inflow passage, the relief valve, the open side outflow passage, and the first supply / discharge passage. That is, the piston can be moved to the origin position while maintaining the jaw in the maximum open position.
  • the relative positional relationship between the jaw and the piston is displaced due to an internal leak of the hydraulic actuator when the jaw is closed, it can be corrected (in other words, the relative positional relationship is restored).
  • the hydraulic actuator may include a swinging vane that separates the first pressure chamber from the second pressure chamber.
  • the vane type hydraulic actuator has a larger internal leak than the cylinder type hydraulic actuator. Therefore, if the hydraulic actuator is a vane type, it is possible to correct the deviation of the relative positional relationship between the jaw and the piston, which may occur frequently.
  • the above-mentioned hydraulic surgical instrument has a closed-side inflow path connecting the inflow port of the relief valve to the first supply / discharge path and a closed-side outflow port connecting the outflow port of the relief valve to the second supply / discharge path.
  • the opening side inflow passage is further provided with a check valve, which is provided with a check valve that allows a flow from the second supply / discharge passage to the relief valve but prohibits the reverse flow.
  • the outflow passage is provided with a check valve that allows the flow from the relief valve to the first supply / discharge passage but prohibits the reverse flow
  • the closed side inflow passage is provided with the first supply / discharge passage.
  • a check valve is provided that allows the flow from the path to the relief valve but prohibits the reverse flow, and the closed-side outflow path allows the flow from the relief valve to the second supply / discharge path.
  • a check valve may be provided to prohibit the reverse flow.
  • the open side inflow path and the open side outflow path operate only when the jaws are opened.
  • the liquid flows, and the hydraulic fluid flows in the closed inflow path and the closed outflow path only when the jaw is closed.
  • the hydraulic surgical instrument described above may further include a tank connected to the outflow port of the relief valve to store the hydraulic fluid flowing out of the relief valve in a pressurized state.
  • a tank connected to the outflow port of the relief valve to store the hydraulic fluid flowing out of the relief valve in a pressurized state.
  • the drive device may include an electric motor and a linear motion mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion of the piston.

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Abstract

液圧式手術用器具（１）は、給排装置（３）の第１作動室（３１）を液圧アクチュエータ（２）の第１圧力室（２１）と接続する第１給排路（４１）と、給排装置（３）の第２作動室（３２）を液圧アクチュエータ（２）の第２圧力室（２２）と接続する第２給排路（４２）を含む。また、手術用器具（１）はリリーフ弁（５）を含み、リリーフ弁（５）の流入ポート（５１）および流出ポート（５２）は第２給排路（４２）および第１給排路（４１）とそれぞれ接続されている。給排装置（３）のピストン（３４）は駆動装置（８）により閉方向および開方向へ移動され、駆動装置（８）は制御装置（９）により制御される。制御装置（９）は、ジョー（１２）を開く際に、ジョー（１２）が最大に開いた後もピストン（３４）が開方向へ移動するように駆動装置（８）を制御する。

Description

液圧式手術用器具
　本発明は、液圧式手術用器具に関する。
　従来から、グリッパーなどを構成する一対のジョーを液圧によって操作する液圧式手術用器具が知られている。例えば、特許文献１には、一対のジョーを開閉するシリンダタイプの液圧アクチュエータと、前記液圧アクチュエータに対する作動液の給排を行う給排装置を含む液圧鉗子が開示されている。
　具体的に、特許文献１に開示された液圧鉗子では、液圧アクチュエータが第１シリンダとこの第１シリンダ内に配置された第１ピストンを含み、その第１ピストンがリンク機構を介して一対のジョーと連結されている。第１シリンダ内には、第１ピストンを挟んでジョーと反対側に圧力室が形成されているとともに、第１ピストンを前記圧力室に向かって付勢するスプリングが配置されている。
　給排装置は第２シリンダとこの第２シリンダ内に配置された第２ピストンを含み、第２シリンダ内には作動室が形成されている。給排装置の作動室は液圧アクチュエータの圧力室と給排路により接続されている。また、給排装置の第２ピストンは、直動機構および電動モータを含む駆動装置により駆動され、駆動装置は制御装置により制御される。
　また、特許文献２の図４には、一対のジョー（特許文献２では「バイオプシー顎部」と称呼）を開閉する液圧アクチュエータが復動タイプである内視鏡装置が記載されている。この内視鏡装置では、液圧アクチュエータの第１シリンダの内部が第１ピストンによって第１圧力室と第２圧力室とに仕切られ、給排装置の第２シリンダの内部が第２ピストンによって第１作動室と第２作動室とに仕切られている。第１作動室は第１給排路により第１圧力室と接続され、第２作動室は第２給排路により第２圧力室と接続されている。
国際公開第２０１８／１２３７５３号 特表２００６－５００９８６号公報
　特許文献１に開示された液圧鉗子では液圧アクチュエータが単動タイプであるので、給排装置のピストンの駆動に対するジョーの動作の応答性を向上させるために、特許文献２のように液圧アクチュエータを復動タイプに変更することが望ましい。この場合、給排装置も特許文献２と同様に構成され、液圧アクチュエータの第１圧力室および第２圧力室が第１給排路および第２給排路により給排装置の第１作動室および第２作動室と接続される。
　しかし、上記のように構成した液圧鉗子では、液圧アクチュエータの内部リークなどにより給排装置のピストンとジョーの相対位置関係にズレが生じることがある。
　そこで、本発明は、給排装置のピストンとジョーの相対位置関係にズレが生じたとしてもそれを是正することができる液圧式手術用器具を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明の液圧式手術用器具は、少なくとも１つのジョーを閉じるための第１圧力室および前記少なくとも１つのジョーを開くための第２圧力室を含む液圧アクチュエータと、シリンダ、および前記シリンダの内部を第１作動室および第２作動室に仕切るピストンを含む給排装置と、前記第１作動室を前記第１圧力室と接続する第１給排路と、前記第２作動室を前記第２圧力室と接続する第２給排路と、リリーフ弁と、前記リリーフ弁の流入ポートを前記第２給排路と接続する開き側流入路と、前記リリーフ弁の流出ポートを前記第１給排路と接続する開き側流出路と、前記ピストンを前記第２作動室から前記第１作動室へ向かう閉方向および前記第１作動室から前記第２作動室へ向かう開方向へ移動する駆動装置と、前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記少なくとも１つのジョーを開く際に、前記少なくとも１つのジョーが最大に開いた後も前記ピストンが前記開方向へ移動するように前記駆動装置を制御する、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、ジョーが最大に開いた後もピストンが開方向へ移動するので、第２給排路の圧力がリリーフ弁の設定圧を超えたときにリリーフ弁が開き、第２作動室から排出された作動液が第２給排路、開き側流入路、リリーフ弁、開き側流出路および第１給排路を経由して第１作動室へ流れ込む。すなわち、ジョーを最大開き位置に維持しながらピストンを原点位置まで移動させることができる。これにより、ジョーを閉じる際に液圧アクチュエータの内部リークによってジョーとピストンの相対位置関係にズレが生じたとしてもそれを是正する（換言すれば、相対位置関係を元に戻す）ことができる。
　本発明によれば、給排装置のピストンとジョーの相対位置関係にズレが生じたとしてもそれを是正することができる。
本発明の一実施形態に係る液圧式手術用器具の概略構成図である。 （ａ）～（ｄ）は前記液圧式手術用器具の動作を示す図である。
　図１に、本発明の一実施形態に係る液圧式手術用器具１を示す。手術用器具１は、グリッパーなどを構成する一対のジョー１１，１２を含む。ジョー１１，１２は、患部を挟むものであってもよいし、手術に用いられるクリップを潰すものであってもよい。本実施形態では、ジョー１１が固定であり、ジョー１２が開閉する。
　手術用器具１は、ジョー１１，１２の他に、ジョー１２を開閉する液圧アクチュエータ２と、液圧アクチュエータ２に対する作動液の給排を行う給排装置３を含む。また、手術用器具１は、給排装置３の後述するピストン３４を駆動する駆動装置８と、この駆動装置８を制御する制御装置９を含む。
　手術用器具１で用いられる作動液は、特に限定されるものではないが、例えば、生理食塩水や油などである。
　図示は省略するが、手術用器具１は、駆動ユニットと、この駆動ユニットから延びて患者の体内に挿入される挿入管を含む。給排装置３および駆動装置８は駆動ユニット内に設けられ、液圧アクチュエータ２およびジョー１１，１２は挿入管の先端に設けられる。なお、駆動ユニット内には、後述するリリーフ弁５、チェック弁６２，６４，６６，６８およびタンク７も設けられる。
　例えば、駆動ユニットは手術ロボットに取り付けられる。この場合、駆動装置８の後述する直動機構８２が駆動ユニット内に設けられ、駆動装置８の後述する電動モータ８１が手術ロボットに設けられてもよい。あるいは、直動機構８２の後述するロッド８３を駆動ユニット内に設け、直動機構８２のその他の部分および電動モータ８１を手術ロボットに設けることも可能である。
　液圧アクチュエータ２は、ジョー１２を閉じるための第１圧力室２１と、ジョー１２を開くための第２圧力室２２を含む。本実施形態では、液圧アクチュエータ２がベーンタイプであり、第１圧力室２１と第２圧力室２２とが、揺動するベーン２３によって仕切られている。ベーン２３は、中空のハウジング２４内に配置されている。上述したジョー１１は、ハウジング２４に固定されている。
　より詳しくは、ベーン２３は図略の揺動軸に固定されており、その揺動軸がハウジング２４に回転可能に支持されている。揺動軸の少なくとも一端はハウジング２４の外に位置しており、この一端にジョー１２が固定されている。つまり、ジョー１２はベーン２３と共に揺動する。
　ハウジング２４は、前記揺動軸の軸方向から見たときに扇形状または半円状の内部空間を有し、この内部空間がベーン２３によって第１圧力室２１と第２圧力室２２とに仕切られている。内部空間が扇形状である場合、その中心角度はジョー１２の開閉角度（ベーン２３の揺動角度）とほぼ同じであってもよい。この場合、ジョー１２が最大に開いたときに、ベーン２３が内部空間の一方の壁面に当接してもよい。換言すれば、内部空間の一方の壁面がベーン２３の開き側ストッパーとして機能してもよい。
　あるいは、内部空間が半円状である場合、第１圧力室２１内に、ジョー１２が最大に開いたときにベーン２３と当接するストッパーが設けられてもよい。
　給排装置３は、シリンダ３３と、このシリンダ３３の内部を第１作動室３１と第２作動室３２とに仕切るピストン３４を含む。シリンダ３３は、ピストン３４を摺動可能に保持するチューブと、そのチューブの両端を閉塞する一対の端板を含む。
　第１作動室３１は第１給排路４１により第１圧力室２１と接続されており、第２作動室３２は第２給排路４２により第２圧力室２２と接続されている。
　さらに、手術用器具１は、流入ポート５１および流出ポート５２を有するリリーフ弁５を含む。本実施形態では、流入ポート５１が、閉じ側流入路６１により第１給排路４１と接続されるとともに、開き側流入路６５により第２給排路４２と接続されている。また、流出ポート５２は、閉じ側流出路６３により第２給排路４２と接続されるとともに、開き側流出路６７により第１給排路４１と接続されている。
　閉じ側流入路６１と開き側流入路６５の下流側部分（リリーフ弁５側の部分）は互いに合流して共通の流路となっている。同様に、閉じ側流出路６３と開き側流出路６７の上流側部分（リリーフ弁５側の部分）は互いに合流して共通の流路となっている。
　閉じ側流入路６１には、第１給排路４１からリリーフ弁５へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁６２が設けられており、開き側流入路６５には、第２給排路４２からリリーフ弁５へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁６６が設けられている。
　閉じ側流出路６３には、リリーフ弁５から第２給排路４２へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁６４が設けられており、開き側流出路６７には、リリーフ弁５から第１給排路４１へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁６８が設けられている。
　さらに、本実施形態では、リリーフ弁５の流出ポート５２がタンク路７１によりタンク７と接続されている。タンク路７１のリリーフ弁５側の部分は、閉じ側流出路６３および開き側流出路６７の上流側部分と合流して共通の流路となっている。
　タンク７は、リリーフ弁５から流出する作動液を加圧された状態で貯留する。タンク７内の作動液の圧力は、チェック弁６４，６８のクラッキング圧よりも十分に高い。例えば、タンク７内の作動液の圧力は、０．２～０．３ＭＰａである。
　上述した駆動装置８は、給排装置３のピストン３４を第２作動室３２から第１作動室３１へ向かう閉方向および第１作動室３１から第２作動室３２へ向かう開方向へ移動する。本実施形態では、駆動装置８が、電動モータ８１と、電動モータ８１の回転運動をピストン３４の直線運動に変換する直動機構８２を含む。ただし、駆動装置８の構成はこれに限られるものではなく、適宜変更可能である。
　直動機構８２はピストン３４が固定されたロッド８３を有する。本実施形態では、ロッド８３がシリンダ３３の双方の端板を貫通する。ただし、ロッド８３は、シリンダ３３の直動機構８２側の端板のみを貫通してもよい。例えば、直動機構８２は、ねじ軸とこのねじ軸と螺合するナット部材を有してもよいし、互いに噛み合うラックおよびピニオンを有してもよい。
　上述した制御装置９は、駆動装置８の電動モータ８１を制御する。制御装置９には、ジョー１２に対する開指令および閉指令が入力される。例えば、制御装置９は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリと、ＨＤＤやＳＳＤなどのストレージと、ＣＰＵを有するコンピュータであり、ＲＯＭまたはストレージに記憶されたプログラムがＣＰＵにより実行される。
　次に、図２（ａ）～（ｄ）を参照して、手術用器具１の動作を説明する。なお、図１に示すようにジョー１２が最大に開いた状態が待機状態である。
　制御装置９に閉指令が入力されると、制御装置９は、図２（ａ）に示すようにピストン３４が閉方向に移動するように駆動装置８を制御する。ジョー１２が閉じるときの負荷が小さい場合は、図２（ａ）に示すように第１作動室３１から第１給排路４１を通じて第１圧力室２１へ作動液が供給されるとともに、第２圧力室２２から第２給排路４２を通じて第２作動室３２へ作動液が排出される。その結果、ジョー１２が、ピストン３４の移動に同期して閉じる。
　ジョー１２を閉じるときの負荷がある程度高くなると、図２（ｂ）中に矢印で示すように液圧アクチュエータ２内で内部リークが生じる。これにより、ピストン３４とジョー１２の相対位置関係にズレが生じる。ジョー１２を閉じるときの負荷がさらに高くなって第１給排路４１の圧力がリリーフ弁５の設定圧（例えば、１４～１５ＭＰａ）を超えると、リリーフ弁５が開く。これにより、第１給排路４１から、閉じ側流入路６１、リリーフ弁５および閉じ側流出路６３を経由して第２給排路４２へ作動液が流れる。
　その後、制御装置９に開指令が入力されると、制御装置９は、図２（ｃ）に示すようにピストン３４が開方向に移動するように駆動装置８を制御する。これにより、第２作動室３２から第２給排路４２を通じて第２圧力室２２へ作動液が供給されるとともに、第１圧力室２１から第１給排路４１を通じて第１作動室３１へ作動液が排出される。その結果、ジョー１２が、ピストン３４の移動に同期して開く。
　制御装置９は、図２（ｄ）に示すように、ジョー１２が最大に開いた後もピストン３４が開方向に移動するように駆動装置８を制御する。その結果、第２給排路４２の圧力がリリーフ弁５の設定圧を超えたときにリリーフ弁５が開き、第２作動室３２から排出された作動液が第２給排路４２、開き側流入路６５、リリーフ弁５、開き側流出路６７および第１給排路４１を経由して第１作動室３１へ流れ込む。
　このように、本実施形態では、ジョー１２を最大開き位置に維持しながらピストン３４を原点位置まで移動させることができる。これにより、ジョー１２を閉じる際に液圧アクチュエータ２の内部リークによってジョー１２とピストン３４の相対位置関係にズレが生じたとしてもそれを是正する（換言すれば、相対位置関係を元に戻す）ことができる。これにより、ジョー１１，１２同士を押し付け合うのに必要なピストン３４のストロークを常時確保することができる。
　しかも、本実施形態では、リリーフ弁５から流出する作動液を加圧された状態で貯留するタンク７が設けられているので、リリーフ弁５の下流側の圧力をある程度高く保つことができる。これにより、リリーフ弁５が開いたときの第１作動室３１または第２作動室３２への作動液の流入を促進することができる。
　（変形例）
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
　例えば、液圧アクチュエータ２はシリンダタイプのものであってもよい。この場合、液圧アクチュエータ２は、双方のジョー１１，１２を開閉してもよい。
　ただし、ベーンタイプの液圧アクチュエータは、シリンダタイプの液圧アクチュエータに比べて内部リークが大きい。従って、液圧アクチュエータ２がベーンタイプであれば、頻繁に発生し得るジョー１２とピストン３４の相対位置関係のズレを是正することができる。
　また、前記実施形態のようにロッド８３がシリンダ３３の双方の端板を貫通する場合は、タンク７を省略してもよい。すなわち、ロッド８３がシリンダ３３の片方の端板のみを貫通する場合は、タンク７は必須の構成である。
　また、閉じ側流入路６１は省略可能である。この場合、開き側流入路６５のチェック弁６６も不要である。閉じ側流入路６１を省略したとき、閉じ側流出路６３は、第２給排路４２の圧力が負圧とならないようにタンク７から第２給排路４２へ圧力を供給する役割を果たす。さらに、上記のようにロッド８３がシリンダ３３の双方の端板を貫通する場合であってタンク７を省略する場合は、閉じ側流入路６１だけでなく閉じ側流出路６３も省略可能である。この場合、開き側流入路６５のチェック弁６６だけでなく開き側流出路６７のチェック弁６８も不要である。
　ただし、前記実施形態のように閉じ側流入路６１および閉じ側流出路６３が設けられていれば、ジョー１２を閉じる際に第１給排路４１の圧力が高くなり過ぎたときに、第１給排路４１から閉じ側流入路６１、リリーフ弁５および閉じ側流出路６３を経由して第２給排路４２へ作動液を逃すことができる。
　しかも、前記実施形態のように開き側流入路６５、開き側流出路６７、閉じ側流入路６１および閉じ側流出路６３にチェック弁６２，６４，６６，６８が設けられていれば、開き側流入路６５および開き側流出路６７にはジョー１２を開くときのみに作動液が流れ、閉じ側流入路６１および閉じ側流出路６３にはジョー１２を閉じるときのみに作動液が流れる。
　（まとめ）
　本発明の液圧式手術用器具は、少なくとも１つのジョーを閉じるための第１圧力室および前記少なくとも１つのジョーを開くための第２圧力室を含む液圧アクチュエータと、シリンダ、および前記シリンダの内部を第１作動室および第２作動室に仕切るピストンを含む給排装置と、前記第１作動室を前記第１圧力室と接続する第１給排路と、前記第２作動室を前記第２圧力室と接続する第２給排路と、リリーフ弁と、前記リリーフ弁の流入ポートを前記第２給排路と接続する開き側流入路と、前記リリーフ弁の流出ポートを前記第１給排路と接続する開き側流出路と、前記ピストンを前記第２作動室から前記第１作動室へ向かう閉方向および前記第１作動室から前記第２作動室へ向かう開方向へ移動する駆動装置と、前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記少なくとも１つのジョーを開く際に、前記少なくとも１つのジョーが最大に開いた後も前記ピストンが前記開方向へ移動するように前記駆動装置を制御する、ことを特徴とする。
　上記の構成によれば、ジョーが最大に開いた後もピストンが開方向へ移動するので、第２給排路の圧力がリリーフ弁の設定圧を超えたときにリリーフ弁が開き、第２作動室から排出された作動液が第２給排路、開き側流入路、リリーフ弁、開き側流出路および第１給排路を経由して第１作動室へ流れ込む。すなわち、ジョーを最大開き位置に維持しながらピストンを原点位置まで移動させることができる。これにより、ジョーを閉じる際に液圧アクチュエータの内部リークによってジョーとピストンの相対位置関係にズレが生じたとしてもそれを是正する（換言すれば、相対位置関係を元に戻す）ことができる。
　前記液圧アクチュエータは、前記第１圧力室と前記第２圧力室を仕切る、揺動するベーンを含んでもよい。ベーンタイプの液圧アクチュエータは、シリンダタイプの液圧アクチュエータに比べて内部リークが大きい。従って、液圧アクチュエータがベーンタイプであれば、頻繁に発生し得るジョーとピストンの相対位置関係のズレを是正することができる。
　上記の液圧式手術用器具は、前記リリーフ弁の流入ポートを前記第１給排路と接続する閉じ側流入路と、前記リリーフ弁の流出ポートを前記第２給排路と接続する閉じ側流出路と、をさらに備え、前記開き側流入路には、前記第２給排路から前記リリーフ弁へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁が設けられており、前記開き側流出路には、前記リリーフ弁から前記第１給排路へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁が設けられており、前記閉じ側流入路には、前記第１給排路から前記リリーフ弁へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁が設けられており、前記閉じ側流出路には、前記リリーフ弁から前記第２給排路へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁が設けられてもよい。この構成によれば、ジョーを閉じる際に第１給排路の圧力が高くなり過ぎたときに、第１給排路から閉じ側流入路、リリーフ弁および閉じ側流出路を経由して第２給排路へ作動液を逃すことができる。しかも、開き側流入路、開き側流出路、閉じ側流入路および閉じ側流出路にはチェック弁が設けられているので、開き側流入路および開き側流出路にはジョーを開くときのみに作動液が流れ、閉じ側流入路および閉じ側流出路にはジョーを閉じるときのみに作動液が流れる。
　上記の液圧式手術用器具は、前記リリーフ弁の流出ポートと接続された、前記リリーフ弁から流出する作動液を加圧された状態で貯留するタンクをさらに備えてもよい。この構成によれば、リリーフ弁の下流側の圧力をある程度高く保つことができ、リリーフ弁が開いたときの第１作動室または第２作動室への作動液の流入を促進することができる。
　例えば、前記駆動装置は、電動モータと、前記電動モータの回転運動を前記ピストンの直線運動に変換する直動機構を含んでもよい。

Claims (5)

  1. 　少なくとも１つのジョーを閉じるための第１圧力室および前記少なくとも１つのジョーを開くための第２圧力室を含む液圧アクチュエータと、
    　シリンダ、および前記シリンダの内部を第１作動室および第２作動室に仕切るピストンを含む給排装置と、
    　前記第１作動室を前記第１圧力室と接続する第１給排路と、
    　前記第２作動室を前記第２圧力室と接続する第２給排路と、
    　リリーフ弁と、
    　前記リリーフ弁の流入ポートを前記第２給排路と接続する開き側流入路と、
    　前記リリーフ弁の流出ポートを前記第１給排路と接続する開き側流出路と、
    　前記ピストンを前記第２作動室から前記第１作動室へ向かう閉方向および前記第１作動室から前記第２作動室へ向かう開方向へ移動する駆動装置と、
    　前記駆動装置を制御する制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、前記少なくとも１つのジョーを開く際に、前記少なくとも１つのジョーが最大に開いた後も前記ピストンが前記開方向へ移動するように前記駆動装置を制御する、液圧式手術用器具。
  2. 　前記液圧アクチュエータは、前記第１圧力室と前記第２圧力室を仕切る、揺動するベーンを含む、請求項１に記載の液圧式手術用器具。
  3. 　前記リリーフ弁の流入ポートを前記第１給排路と接続する閉じ側流入路と、
    　前記リリーフ弁の流出ポートを前記第２給排路と接続する閉じ側流出路と、をさらに備え、
    　前記開き側流入路には、前記第２給排路から前記リリーフ弁へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁が設けられており、
    　前記開き側流出路には、前記リリーフ弁から前記第１給排路へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁が設けられており、
    　前記閉じ側流入路には、前記第１給排路から前記リリーフ弁へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁が設けられており、
    　前記閉じ側流出路には、前記リリーフ弁から前記第２給排路へ向かう流れは許容するがその逆の流れは禁止するチェック弁が設けられている、請求項１または２に記載の液圧式手術用器具。
  4. 　前記リリーフ弁の流出ポートと接続された、前記リリーフ弁から流出する作動液を加圧された状態で貯留するタンクをさらに備える、請求項１～３の何れか一項に記載の液圧式手術用器具。
  5. 　前記駆動装置は、電動モータと、前記電動モータの回転運動を前記ピストンの直線運動に変換する直動機構を含む、請求項１～４の何れか一項に記載の液圧式手術用器具。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006500986A (ja) * 2002-09-30 2006-01-12 サイトライン テクノロジーズ リミテッド ピストンにより駆動される内視鏡ツール

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