(57)【要約】【課題】患者の皮膚、血管、筋肉、臓器などの傷つきやすい対象物を把持して外科手術等を行う操作において、過剰な把持力を与えずに安全な負荷のもとで操作が可能な外科手術用鉗子を提供する。【解決手段】挿通管内を旋回自在に取り付けられた遠端部に把持刃を有する駆動軸の近端部に感圧センサー素子を係合し、第２のハンドル部材に取り付けたセンサー押圧部材がハンドル操作に連動して駆動軸と平行にスライド移動することにより、感圧センサー素子の表面部を押しつけ駆動軸が挿通管内を前後方向にスライド移動することにより遠端部の把持刃は開閉動作をする鉗子であって、感圧センサーの電気抵抗値変化を測定して、制御装置から警告信号を発して把持力を的確に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のハンドル部材と第２のハンドル部材はレバー軸を介して結合されており、第１のハンドル部材に取り付けた挿通管内に旋回自在に配した駆動軸を有し、該駆動軸の遠端部には一対の開閉自在の把持刃を有し、また該駆動軸の近端部には感圧センサー素子を係合配置し、第２のハンドル部材のレバー部に設けたセンサー押圧部材を感圧センサー素子表面部に接触または近接して配し、ハンドル部材の開閉操作に連動してセンサー押圧部材が感圧センサー素子表面部を押圧すると同時に前記把持刃に閉じる力が作用することを特徴とした外科手術用鉗子。
【請求項２】
前記感圧センサー素子は、電圧を印加した状態で荷重を付加することにより電気抵抗値が変化する特性を備えた導電性複合材料からなる導電性部材を電極が形成された一対の基板の電極間に挟持し、該一対の電極基板は絶縁性樹脂ホルダーで覆われ、該絶縁性樹脂ホルダーを介してセンサー押圧部材と接触押圧することで荷重を付加することを特徴とした請求項１記載の外科手術用鉗子。
【請求項３】
前記感圧センサー素子が押圧荷重を付与され、該押圧荷重に対応した電気抵抗値の変化である電気信号を受けて、予め設定された基準値に到達した時点で人間が感知できる視覚・聴覚・触覚のうち少なくとも一つに対して警告信号を発生する制御手段を鉗子本体または鉗子外部に設けたことを特徴とした請求項２記載の外科手術用鉗子。
【請求項４】
前記警告信号が振動発生素子から発生する振動であり、該振動発生素子を前記第１または第２のハンドル部材に装着したことを特徴とした請求項３記載の外科手術用鉗子。
【請求項５】
略ドーナツ形状の前記電極基板の中央部を貫通するように、かつその中心部から下部に向けて駆動軸がはめ込める溝を形成することにより、前記感圧センサー素子に対して旋回自在に前記駆動軸を係合することを特徴とした請求項１記載の外科手術用鉗子。
【請求項６】
前記センサー押圧部材が、第２のハンドル部材のレバー部に回転自在に取り付けられ、前記駆動軸を旋回自在に挿通できる円筒状のカラーであることを特徴とした請求項１記載の外科手術用鉗子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、外科手術や増殖細胞組織等の取り扱い時における身体組織を把持するための鉗子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】従来、外科手術においては開放または内視鏡手術で皮膚や血管、臓器等の身体組織を切断・縫合作業をするに当たり広い視野を確保したり、対象組織を露出させたりするのに周辺の身体組織を把持して円滑な作業ができるように広げたまま固定する用具として鉗子が頻繁に使われている。【０００３】一般的に、鉗子の把持部、特に対象物を直接把持する刃の部分は、身体内部の血液や脂肪の付着によって滑ることのないように凹凸状または波形が噛み合うようになされている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１１８０３号
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】一般的な鉗子を使用すると、身体組織を把持するにあたって把持刃で挟持された柔らかい身体組織は、担当医師達のその時の体調により時には、把持力が弱すぎて把持した身体組織が滑りぬけたり、逆に過剰な力をかけたために傷ついて血液が流出して、医師の視野を遮り、また余計な血液吸引作業を余儀なくされて本来手術の多大な妨害をすることとなるという欠点を有していた。
【０００６】本発明は上述のような問題点に着目してなされたものであり、医師達の体調如何に関わらず身体組織を把持する力を常に適切な値に制御できるように、身体組織を把持する力を感圧センサー素子を使用して把持力を瞬時に測定してフィードバックをかけることで身体組織を傷つけずに本来の把持作業を安全かつ的確に実施できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明による外科手術用鉗子は、第１のハンドル部材と第２のハンドル部材がレバー軸を介して結合されており、第１のハンドル部材に取り付けた挿通管内に旋回自在に配した駆動軸を有し、該駆動軸の遠端部には一対の開閉自在の把持刃を有し、また該駆動軸の近端部には感圧センサー素子を係合配置し、第２のハンドル部材のレバー部に設けたセンサー押圧部材を感圧センサー素子表面部に接触または近接して配し、ハンドル部材の開閉操作に連動してセンサー押圧部材が感圧センサー素子表面部を押圧すると同時に前記把持刃に閉じる力が作用するようにしたものである。
【０００８】請求項２記載の発明による外科手術用鉗子では、前記感圧センサー素子は、電圧を印加した状態で荷重を負荷することにより電気抵抗値が変化する特性を備えた導電性複合材料からなる導電性部材を電極が形成された一対の基板の電極間に挟持し、該一対の電極基板は絶縁性樹脂ホルダーで覆われ、該絶縁性樹脂ホルダーを介してセンサー押圧部材と接触押圧することで荷重を負荷するものである。
【０００９】請求項３記載の発明による外科手術用鉗子では、前記感圧センサー素子が押圧荷重を付与され、該押圧荷重に対応した電気抵抗値の変化である電気信号を受けて、予め設定された基準値に到達した時点で人間が感知できる視覚・聴覚・触覚のうち少なくとも一つに対して警告信号を発生する制御手段を鉗子本体または鉗子外部に設けたものである。
【００１０】請求項４記載の発明による外科手術用鉗子は、前記警告信号が振動発生素子から発生する振動であり、該振動発生素子を前記第１または第２のハンドル部材に装着したものである。
【００１１】請求項５記載の発明による外科手術用鉗子は、略ドーナツ形状の前記電極基板の中央部を貫通するように、かつその中心部から下部に向けて駆動軸がはめ込める溝を形成することにより、前記感圧センサー素子に対して旋回自在に前記駆動軸を感圧センサー素子に係合したものである。
【００１２】請求項６記載の発明による外科手術用鉗子は、前記センサー押圧部材が、第２のハンドル部材のレバー部に回転自在に取り付けられ、前記駆動軸を旋回自在に挿通できる円筒状のカラーとしたことである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】以下にこの発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１はこの発明による外科手術用鉗子の一つの実施の形態を示している。
【００１４】図１は本発明の外科手術用鉗子の断面図である。第１のハンドル部材１と第２のハンドル部材２とは、第２のハンドル部材２のレバー３先端部においてレバー軸４で開閉自在に結合されている。第１のハンドル部材１には挿通管５が取り付けられている。挿通管５の内部には旋回自在に駆動軸６が通されており、この駆動軸６の遠端部には鰐口形状の一対の把持刃７が取り付けられている。また、駆動軸６の近端部には感圧センサー素子８が駆動軸の旋回が自在となるように係合されている。なお、感圧センサー素子８は第１のハンドル部材１に設けたスライドレール上を前後に移動できるように取り付けられている。
【００１５】レバー３にはセンサー押圧部材９がピン１０で回転自在に固定されている。センサー押圧部材９は円筒状のカラーであり、その内部には駆動軸６を保持するように挿通させている。この構造により第２のハンドル部材２の開閉動作に連動してセンサー押圧部材９が駆動軸の前後方向にスムーズにスライド運動することになる。
【００１６】駆動軸６の遠端部の把持刃７は、駆動軸６の前後方向の動きに連動して開閉するジャッキ様のリンク１１により結合されている。すなわち、駆動軸６が前方に押し出された時は把持刃７が開き、逆に後方に引き戻された時は把持刃７が閉じる仕組みである。
【００１７】第２のハンドル部材２を開くと、センサー押圧部材９が駆動軸６を直接前方に押し出し把持刃７が開く。逆に第２のハンドル部材２を閉じるとセンサー押圧部材９は接触または近接している感圧センサー素子８の表面を押し、感圧センサー素子８と係合している駆動軸６は後方に押され把持刃７が閉じることになる。
【００１８】把持する対象物がない場合は、駆動軸６と感圧センサー素子８が一体的に前後運動を行うため感圧センサー素子８にはほとんど押圧力が付加されない。一方、把持刃７が対象物を把持した場合は、駆動軸６と係合している感圧センサー８の表面には反力が生じセンサー押圧部材９の押圧力を全て受けることとなる。すなわち把持刃７の閉じる力に比例する第２のハンドル部材２の閉じる力を押圧力として感知することができるものである。
【００１９】次に本発明で用いた感圧センサー素子８の詳しい構造について図２を用いて説明する。図２は感圧センサー素子８を制御装置と一体化して第１のハンドル部材１に装着した本発明の一実施例である。
【００２０】図２において、黒の太実線で示したものが、本発明で用いるセンサー樹脂１２を一対の電極基板１３，１４で挟持したセンサー本体部である。センサー樹脂１２は、ゴム素材にグラッシーカーボンおよび気相成長炭素繊維との複合材料を添加した導電性複合材料である。電極基板１３，１４に電圧を印加しながら荷重を負荷すると電気抵抗値が変化する性質がある。
【００２１】前記センサー樹脂１２と一対の電極基板１３，１４からなるセンサー本体部は、電気絶縁性樹脂からなるセンサホルダ１５を外側にして、センサホルダ１６をセンサホルダ１５の内側から嵌めこむ形で両センサホルダにより挟持されている。電極基板１３および電極基板１４からは電気絶縁性のスペーサ１７上に固定する形でリード線１８が引き出されており、制御装置２０につながる制御基板端子１９に配線されている。
【００２２】Ａ矢視図に示すように、センサー樹脂１２と一対の電極基板１３，１４からなるセンサー本体部は、略ドーナツ形状をしており、その中心から下部にかけては駆動軸６に嵌めこむ溝が設けられている。センサー本体を保持するセンサホルダ１５および１６も、センサー本体と同様に中心線を同一にして駆動軸に嵌めこむための溝が設けられている。センサホルダ１６の溝はセンサホルダ１５より狭くなっており、この狭い部分に対応して駆動軸６の軸径を細くした係合部分がはまり込むようになっている。センサホルダ１５の下部の溝は駆動軸６を嵌めこむ機能に加えて第１のハンドル部材１に設けたスライドレール２１に嵌めこむことができる。この構成により、感圧センサー素子８はスライドレール２１に嵌めこまれているため駆動軸６は感圧センサー素子８に対してその中心部を旋回自在に動くことができるが、前後方向には駆動軸６と感圧センサー素子８は一体的に動くことになる。
【００２３】全体的な動きをみると、第２ハンドル部材２の開閉操作と連動して感圧センサー素子８と駆動軸６は一体的に前後方向に動き、挿通管５の遠端部の把持刃７はそれに対応して開閉動作をすることになる。把持刃７が対象物を把持しない状態では感圧センサー素子８の表面部には荷重が殆ど負荷されないため、電極基板１３，１４の両端に電圧を掛けた状態で抵抗値を測っても非常に大きな値しか示さない。ところが、前記把持刃７が対象物を把持した瞬間から感圧センサー素子８の表面には荷重が負荷され、第２ハンドル部材の閉じる動作とその力に対応して抵抗値は低下する現象を呈する。実際の負荷と抵抗値の関係の測定値を図３に示す。図３では、荷重の負荷に対する抵抗値の確実な変化とさらには繰り返しの特性が非常に優れていることがわかる。
【００２４】前述の抵抗値の変化を電気信号として制御装置２０に伝え、制御装置２０ではその電気信号を受けて演算する。対象物に過剰な負荷がかからない荷重としての基準値を、あらかじめ決めておき、その基準値に到達した時点で、制御装置２０は瞬時に警告信号を出すことができる。警告信号は外科手術用鉗子を操作する医師達であって、その信号を受けて医師達がただちに把持動作の把持力の荷重負荷を停止できるものでなくてはならない。その警告手段の一つとして、人間の視覚を利用したもので発光により把持力を認識させるものがある。把持力とともに徐々に光の強さと色合いを変えていく手段が有効であった。その他の警告手段の一つとして、人間の聴覚を利用したもので音を発生させる手段がある。さらに別の手段として、人間の触覚を利用したもので振動素子を第１のハンドル部材１または第２のハンドル部材２に設置し、操作している手に直接警告信号が伝わるようにした手段がある。
【００２５】具体的な実施例を図４に示す。図４は本発明の外科手術用鉗子であって、感圧センサー素子８（図示なし）がレバー軸４を支点とした開閉自在のセンサーカバー２２で感圧センサー素子８を前述のスライドレール２１（図示なし）から外れないよう押さえこむように覆いかぶされている。感圧センサー素子８からの電気信号を受ける制御装置２０（図示なし）は第１のハンドル部材１に螺子留めされる制御装置カバー２３内に装備される。制御装置２０からは電気コードが引き出され、鉗子を操作する人の指が通せる振動リング２４の内部に取り付けられた振動素子（図示なし）に電気的につながっている。
【００２６】いま、第２のハンドル部材２の把持操作において、対象物を把持し、それに対応した電気信号を受けて制御装置２０が荷重の負荷を測定し演算したのちに、予め設定しておいた基準値に達したことを検知し、警告信号として振動リング２４内に設けた振動素子を震わせて操作員に伝達する。この警告信号を感知した操作員はただちに今以上のハンドル操作を止め、次の作業に移るものである。これにより対象物は確実に本発明の外科手術用鉗子で把持され、滑り落とすことなく且つ身体組織に傷をつけることもなく的確に操作されるものである。
【００２７】本発明の一実施例として、振動素子を使用するものについて説明したが、これとは別に発光素子や音響素子を搭載することも有効な手段である。また、それらを組み合わせることでの効果もさらに有効であるのは言うまでもない。また、制御装置一体型の外科手術用鉗子は、制御装置を外部に設けたものに比べて、感圧センサー素子８と制御装置２０をつなぐリード線が短くて作業の邪魔にならない分、作業性が著しく向上するものである。
【発明の効果】
【００２８】以上、実施例を用いて詳しく説明したように本発明による外科手術用鉗子は、挿通管内を旋回自在に取り付けられた遠端部に把持刃を有する駆動軸の近端部に感圧センサー素子を係合したことが第一の特徴である。第２のハンドル部材に取り付けたセンサー押圧部材がハンドル操作に連動して駆動軸と平行にスライド移動することにより、感圧センサー素子の表面部を押しつけ駆動軸が挿通管内を前後方向にスライド移動することにより遠端部の把持刃は開閉動作をする仕組みになっている。この時駆動軸近端部の感圧センサー素子も駆動軸に追従してスライド移動する。一般的に日常使用する鋏のように第１のハンドル部材と第２のハンドル部材がレバー軸を介して開閉自在に結合されている。第１のハンドル部材には、挿通管が取り付けられており、挿通管内を旋回自在に駆動軸がはめ込まれている。駆動軸の先端には、身体組織を把持するための把持刃が取り付けられており、把持刃は駆動軸が挿通管内を前後方向にスライド移動することにより連動して開閉動作をするジャッキ様のリンクを有している。このような構成をとることで把持刃を取り付けた駆動軸が挿通管と感圧センサー素子に対して旋回自在に動き、かつ前後方向には感圧センサー素子も駆動軸と一体的に動く仕組みで感圧センサー素子にかかる荷重の負荷を測定し、その把持力を制御できるものである。把持刃が３６０度自在に回転できることは外科手術用鉗子としては必須の機能である。この機能を損なうことなく本発明では、把持刃の把持力を制御することができるものである。
【００２９】本発明の第２の特徴は、感圧センサー素子では、電圧を印加した状態で荷重を負荷することにより電気抵抗値が変化する特性を備えた導電性複合材料からなる導電性部材を電極が形成された一対の基板の電極間に挟持し、該一対の電極基板は絶縁性樹脂ホルダーで覆われ、該絶縁性樹脂ホルダーを介してセンサー押圧部材と接触押圧することで荷重を負荷するものである。センサー樹脂は、薄いフィルム状であり、導電性を保持させるためにゴムやエラストマー等の素材に導電性複合材料を分散したものを使用する。さらにセンサー樹脂と電極基板を電気絶縁性の樹脂で覆うことにより、センサー本体部分をセンサー押圧部材の押圧負荷による損傷を抑え、再現性よく荷重測定できるものである。それにより小型・軽量・安価でしかも取り扱いに優れ、把持刃の把持力を再現性高く測定し、電気信号として制御装置に送付することにより把持力を的確に制御することを可能とするものである。
【００３０】本発明の第３の特徴は、感圧センサー素子が押圧荷重を付与され、該押圧荷重に対応した電気抵抗値の変化である電気信号を受けて、予め設定された基準値に到達した時点で人間が感知できる視覚・聴覚・触覚のうち少なくとも一つに対して警告信号を発生する制御手段を鉗子本体または鉗子外部に設けたことである。これにより、医師達が外科手術用鉗子を操作しながら、基準値の警告信号を受けて瞬時に今以上の過剰な把持力を負荷させることなく安全かつ迅速に手術作業を達成することができるものである。通常、制御手段は鉗子本体に取り付けた方がリード線のからまり等で手術作業に支障を与えないため操作は簡便となる。これとは別に、鉗子本体外に制御手段を設けたものでもリード線を使用せず無線通信することにより操作性を上げることは可能である。
【００３１】本発明の第４の特徴は、警告信号が振動発生素子から発生する振動であり、該振動発生素子を前記第１または第２のハンドル部材に装着したことである。振動素子の振動はハンドル操作している手に直接警告信号を伝達するため、操作員の反応として瞬時に対応できるので、扱う身体組織の損傷を最小限に抑えることができる。振動素子に加えてマイクロスピーカや発光ダイオードを取り付けて警告を確実にすることももちろん可能である。この場合は、さらに決められた基準値に感圧センサーの抵抗値が近付きつつある状態をアナログ的に操作員に知らしめることが可能となる。
【００３２】本発明の第５の特徴は、略ドーナツ形状の前記電極基板の中央部を貫通するように、かつその中心部から下部に向けて駆動軸がはめ込める溝を形成することにより、前記感圧センサー素子に対して旋回自在に前記駆動軸を係合したことである。これにより感圧センサー素子を駆動軸に簡単に装着したり、脱着したりすることができるようになり、センサー素子が劣化しても素早い交換が可能となる。
【００３３】本発明の第６の特徴は、センサー押圧部材が、第２のハンドル部材のレバー部に回転自在に取り付けられ、前記駆動軸を旋回自在に挿通できる円筒状のカラーとしたことである。これにより駆動軸は円筒状のカラー内で自在に旋回でき、かつ駆動軸が円筒状のカラー内を通過することで上下の動きが規制されるため、駆動軸の前後の動きがよりスムーズに保持できるものである。
【００３４】以上説明したとおり、本発明の外科手術用鉗子は、操作員の体調不良や操作バラツキによって起こっていた、把持力の強弱の不具合による身体組織の滑り落としや過剰把持力による身体組織の損傷といった不都合を安全かつ的確に解消するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の、外科手術用鉗子の断面図である。
【図２】本発明の、感圧センサー素子と制御装置の断面図および感圧センサー素子のＡ矢視平面図である。
【図３】本発明の、感圧センサー素子の荷重負荷と電気抵抗値の関係を示す図である。
【図４】本発明の、感圧センサー素子および制御装置ならびに振動リングを搭載した外科手術用鉗子の平面図である。
【符号の説明】
【００３６】１  第１のハンドル部材
２  第２のハンドル部材
３  レバー
４  レバー軸
５  挿通管
６  駆動軸
７  把持刃
８  感圧センサー素子
９  センサー押圧部材
１０  ピン
１１  リンク
１２  センサー樹脂
１３  電極基板
１４  電極基板
１５  センサホルダ（外側）
１６  センサホルダ（内側）
１７  スペーサ
１８  リード線
１９  制御基板端子
２０  制御装置
２１  スライドレール
２２  センサーカバー
２３  制御装置カバー
２４  振動リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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