(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレビスと；
第１顎部と；
前記第１顎部を前記クレビスに連結する第１ピボットと；
第２顎部と；
前記第２顎部を前記クレビスに連結する第２ピボットと；
前記第１顎部に連結される第１ワイヤであって、前記第１ワイヤは、前記第２顎部の案内路を通るとともに前記クレビスの端部を通って延び、前記第２顎部の前記案内路は、前記第１ワイヤの方向を略９０度変える第１の湾曲経路に沿って前記第１ワイヤを案内することによって、前記第１ワイヤの張力に、閉じる力を前記第２顎部に作り出させる、第１ワイヤと；
前記第２顎部に連結される第２ワイヤであって、前記第２ワイヤは、前記第１顎部の案内路を通るとともに前記クレビスの端部を通って延び、前記第１顎部の前記案内路は、前記第２ワイヤの方向を略９０度変える第２の湾曲経路に沿って前記第２ワイヤを案内することによって、前記第１ワイヤの張力に、閉じる力を前記第１顎部に作り出させる、第２ワイヤと；を有する、
手術用エンドエフェクタ。
【請求項２】
前記第１および前記第２ピボットは同軸である、
請求項１に記載の手術用エンドエフェクタ。
【請求項３】
前記第１および前記第２顎部に反対の動きをすること強いるように、前記クレビスにより旋回可能に支持されるとともに、前記第１および前記第２顎部に旋回可能に連結された、ロッキングピンをさらに有する、
請求項１に記載の手術用エンドエフェクタ。
【請求項４】
前記第１および前記第２顎部の前記案内路はそれぞれ、前記ピボットの旋回軸に垂直な面内に規定される溝を含む、
請求項１に記載の手術用エンドエフェクタ。
【請求項５】
第１および第２ライナをさらに有し、各前記ライナは前記第１および前記第２顎部の一方の前記溝内に取り付けられ、前記案内路は前記ライナの一部を含む、
請求項４に記載の手術用エンドエフェクタ。
【請求項６】
前記第１および前記第２顎部並びに前記第１および前記第２ワイヤは導電性であり、前記クレビスは非導電性である、
請求項１に記載の手術用エンドエフェクタ。
【請求項７】
前記第１および前記第２顎部に連結された非導電性ライナと、前記第１および前記第２顎部に反対の動きをすること強いるように、前記クレビスにより旋回可能に支持されるとともに前記第１および前記第２顎部に旋回可能に連結されたロッキングピンとをさらに有し、前記ロッキングピンは前記第１および前記第２顎部から前記ライナにより電気的に絶縁される、
請求項６に記載の手術用エンドエフェクタ。
【請求項８】
遠位端、近位端、および前記遠位端と前記近位端との間を延びる長手方向軸を有する細長い軸と；
前記細長い軸の前記遠位端に連結されたクレビス、前記クレビスに旋回可能に連結された第１顎部、および前記クレビスに旋回可能に連結された第２顎部を有するエンドエフェクタと；
前記第１顎部に連結される第１ワイヤであって、前記第１ワイヤは、前記第２顎部の案内路を通るとともに前記遠位端と前記近位端との間で前記細長い軸を通って延び、前記第２顎部の前記案内路は、前記第１ワイヤの方向を略９０度変える第１湾曲経路に沿って前記第１ワイヤを案内することによって、前記第１ワイヤの張力に、閉じる力を前記第２顎部に作り出させる、第１ワイヤと；
前記第２顎部に連結される第２ワイヤであって、前記第２ワイヤは、、前記第１顎部の案内路を通るとともに前記遠位端と前記近位端との間で前記細長い軸を通って延び、前記第１顎部の前記案内路は、前記第２ワイヤの方向を略９０度変える第２の湾曲経路に沿って前記第２ワイヤを案内することによって、前記第１ワイヤの張力に、閉じる力を前記第１顎部に作り出させる、第２ワイヤと；を有する、
低侵襲手術器具。
【請求項９】
前記エンドエフェクタは、前記第１および前記第２顎部に反対の動きをすること強いるように、前記クレビスにより旋回可能に支持されるとともに、前記第１および前記第２顎部に旋回可能に連結された、ロッキングピンをさらに有する、
請求項８に記載の低侵襲手術器具。
【請求項１０】
前記第１および前記第２顎部のそれぞれは、前記旋回可能な連結に垂直な面を含み、それぞれの前記案内路は前記面内に溝を含む、
請求項８に記載の低侵襲手術器具。
【請求項１１】
前記第１および前記第２顎部並びに前記第１および前記第２ワイヤは導電性であり、前記第１顎部および前記第１ワイヤが前記第２顎部および前記第２ワイヤから電気的に絶縁されるように、前記クレビスは非導電性である、
請求項１０に記載の低侵襲手術器具。
【請求項１２】
非導電性ライナであって、各前記ライナは前記第１および前記第２顎部の一方の前記溝内に取り付けられる非導電性ライナと、前記第１および前記第２顎部に反対の動きをすること強いるように、前記クレビスにより旋回可能に支持されるとともに前記第１および前記第２顎部に旋回可能に連結されたロッキングピンとをさらに有し、前記ロッキングピンは前記第１および前記第２顎部から前記ライナにより電気的に絶縁される、
請求項１１に記載の低侵襲手術器具。
【請求項１３】
前記クレビスならびに前記第１および前記第２ワイヤに前記細長い軸の前記長手方向軸に沿って取付けられたワイヤガイドをさらに有し、前記ワイヤガイドは前記第１および前記第２ワイヤが座屈することなしに圧縮力を伝達できるように前記第１および前記第２ワイヤを支持する、
請求項８に記載の低侵襲手術器具。
【請求項１４】
前記ワイヤガイドは、前記細長い軸の前記近位端に隣接する近位部、前記細長い軸の前記遠位端に隣接する作業部、および前記近位部と前記作業部との間を連結する圧縮部を含み、前記圧縮部は、圧縮力が加えられたときに前記ワイヤガイドは長さが減少するように、圧縮ばねに連結された複数のワイヤ支持部を含む、
請求項１３に記載の低侵襲手術器具。
【請求項１５】
遠位端と近位端との間を延びる長手方向軸に沿う前記近位端の反対側の前記遠位端を有する、細長い軸と；
前記細長い軸の前記遠位端に連結されたクレビス、前記クレビスに旋回可能に連結された第１顎部、および前記クレビスに旋回可能に連結された第２顎部を有するエンドエフェクタと；
前記第１顎部に連結される第１ワイヤであって、前記第１ワイヤは、前記第１ワイヤの方向を略９０度変える第１の湾曲経路に沿って前記第１ワイヤを案内することによって、前記第１ワイヤの張力に、閉じる力を前記第２顎部に作り出させる前記第２顎部の案内路を通って、及び前記遠位端と前記近位端との間で前記細長い軸を通って延びる、第１ワイヤと；
前記第２顎部に連結される第２ワイヤであって、前記第２ワイヤは、前記第２ワイヤの方向を略９０度変える第２の湾曲経路に沿って前記第２ワイヤを案内することによって、前記第２ワイヤの張力に、閉じる力を前記第１顎部に作り出させる前記第１顎部の案内路を通って、及び前記遠位端と前記近位端との間で前記細長い軸を通って延びる、第２ワイヤと；を有する、
低侵襲手術器具。
【請求項１６】
前記エンドエフェクタは、前記第１および前記第２顎部に反対の動きをすること強いる手段をさらに含む、
請求項１５に記載の低侵襲手術器具。
【請求項１７】
前記第１顎部および前記第１ワイヤを前記第２顎部および前記第２ワイヤから電気的に絶縁する手段をさらに有する、
請求項１６に記載の低侵襲手術器具。
【請求項１８】
圧縮力を伝達するときに前記第１および前記第２ワイヤの座屈を防ぐ手段をさらに有する、
請求項１５に記載の低侵襲手術器具。
【請求項１９】
前記座屈を防ぐ手段は、前記圧縮力を伝達するときに縮められる、
請求項１８に記載の低侵襲手術器具。
【請求項２０】
遠位端、近位端、および前記遠位端と前記近位端との間を延びる長手方向軸を有する細長い軸と；
前記細長い軸の前記遠位端に連結された非導電性のクレビス、
前記クレビスに旋回可能に連結された導電性の第１顎部、
前記クレビスに旋回可能に連結された導電性の第２顎部、および
前記第１および前記第２顎部に反対の動きをすること強いるように、前記クレビスにより旋回可能に支持されるとともに、前記第１および前記第２顎部に旋回可能に連結された、非導電性のロッキングピン、
を有するエンドエフェクタと；
前記第１顎部に連結される導電性の第１ワイヤであって、前記第１ワイヤは、前記第２顎部の案内路を通るとともに前記遠位端と前記近位端との間で前記細長い軸を通って延び、前記第２顎部の前記案内路は、前記第１ワイヤの方向を略９０度変える第１湾曲経路に沿って前記第１ワイヤを案内することによって、前記第１ワイヤの張力に、閉じる力を前記第２顎部に作り出させる、導電性の第１ワイヤと；
前記第２顎部に連結される導電性の第２ワイヤであって、前記第２ワイヤは、前記第１顎部の案内路を通るとともに前記遠位端と前記近位端との間で前記細長い軸を通って延び、前記第１顎部の前記案内路は、前記第２ワイヤの方向を略９０度変える第２の湾曲経路に沿って前記第２ワイヤを案内することによって、前記第１ワイヤの張力に、閉じる力を前記第１顎部に作り出させる、導電性の第２ワイヤと；
第１および第２の非導電性ライナであって、前記第１顎部およびワイヤが前記第２顎部およびケーブルから電気的に絶縁されるように、各前記ライナは前記第１および前記第２顎部の一方の前記案内路に連結される、第１および第２の非導電性ライナと；
前記クレビスならびに前記第１および前記第２ワイヤに、前記細長い軸の前記長手方向軸に沿って取付けられたワイヤガイドであって、
前記ワイヤガイドは、前記第１および前記第２ワイヤが座屈することなしに圧縮力を伝達できるように前記第１および前記第２ワイヤを支持し、
前記ワイヤガイドは、前記細長い軸の前記近位端に隣接する近位部、前記細長い軸の前記遠位端に隣接する作業部、および前記近位部と前記作業部との間を連結する圧縮部を含み、前記圧縮部は、圧縮力が前記近位部に加えられたときに前記ワイヤガイドは長さが減少するように、圧縮ばねに連結された複数のワイヤ支持部を含む、ワイヤガイドと；を有する、
低侵襲手術器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は手術器具の分野、より具体的には、低侵襲手術で使用することを目的とした手術器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
低侵襲手術（ＭＩＳ）（例えば、内視鏡検査、腹腔鏡検査、胸腔鏡検査、膀胱鏡検査等）は、内部手術部位に入れられる細長い手術器具を使用することにより小さい切開を通して患者が手術を受けることを可能にする。一般的に、カニューレが手術器具のためのアクセスポートを提供するために切開を通して挿入される。手術部位はしばしば、患者の腹部等、体腔を含む。体腔は送気ガス等の透明な流体を用いて任意で膨張させられ得る。従来の低侵襲手術では、外科医はビデオモニタで手術部位を見ながら、細長い手術器具の手動エンドエフェクタを使用することにより組織を操作する。
【０００３】
細長い手術器具は一般に、細長いチューブの一端に、例えば、鉗子、はさみ、クランプ、針状把持器等、手術器具の形態のエンドエフェクタを有する。エンドエフェクタを制御するために作動力を提供するアクチュエータが細長いチューブの他端に連結される。アクチュエータ力をエンドエフェクタに連結する手段が細長いチューブを通る。器具のアクセスポートのために必要な切開のサイズを最小にするために、細長いチューブは一般に小さい直径、好ましくは約６ｍｍである。したがって、アクチュエータ力をエンドエフェクタに連結する手段はコンパクトである必要がある。
【０００４】
細長いチューブは手術器具が手術上のアクセス経路の形状に適合することが可能になるようにある程度柔軟であることが望ましい。ある場合には、細長いチューブは、手術上のアクセス経路の延長上にない手術部位へのアクセスを提供するために関節で繋がれ得る。それらが提供する柔軟性および大きな力を、かなりの距離、小さい断面積を通して伝達するワイヤの能力のため、アクチュエータ力をエンドエフェクタに連結する手段としてワイヤを使用することが望ましい。しかし、支持されていないワイヤは力を張力で伝達することしかできない。したがって、一般的に２方向の駆動力を伝達するために２つのワイヤを提供することが必要である。これは細長いチューブを貫通するワイヤに必要な断面積を２倍にする。
【０００５】
ワイヤは、エンドエフェクタによって提供される必要な力を作り出すために必要な張力を提供するために十分な強度を持つ必要がある。必要な張力が大きくなるほど、ワイヤ断面積も大きくならなければならない。ワイヤ張力をエンドエフェクタの力に変換する際の非効率は張力を増大させ、したがって必要な断面積を増大させる。断面積の増大は、より多くのワイヤのためであろうと個々のケーブルのより大きい断面積のためであろうと、例えば、関節で繋がれた手首の関節を通るときに、ケーブルにより伝えられた力によるケーブルの曲げの影響を増大させる。これは、エンドエフェクタがエンドエフェクタを支える関節で繋がれた手首組立体により動かされたときに、手術用エンドエフェクタの締め付け圧力を変化させ得る。
【０００６】
組織を通って流れる電流により組織が焼灼される両極性焼灼器のための電流を提供するために電気的接続を提供することも望ましい。組織への反対の極性の２つの接続は、手術用エンドエフェクタの２つの顎部により提供され得る。したがって、一方の顎部を他方から電気的に絶縁することおよび２つの顎部のそれぞれから焼灼電流が供給される細長いチューブのアクチュエータ端部への絶縁された電気的な接続を提供することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のことを考慮すると、２方向の駆動力を細長いチューブを通して伝達するための、これらの力を細長いチューブに必要な断面積を減らす低侵襲手術で使用することを目的とした手術器具の手術用エンドエフェクタに適用するための、および両極性焼灼器に必要な電流のための電気的接続を提供するための改良された装置および方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
手術用エンドエフェクタはクレビスおよびクレビスに旋回可能に連結された２つの顎部を含む。ワイヤは、それぞれの顎部に連結されるとともに他の顎部の案内路およびクレビスの端部を通って延ばされる。顎部は、２つのケーブルを押すことおよび引くことにより開閉され得る。各ワイヤを引くことは両顎部に閉じる力を生成する。ロッキングピンがクレビスに旋回可能に支持され得るとともに、顎部が反対の動きをすることを強いるように顎部に旋回可能に連結され得る。クレビスは内視鏡機器を提供するために細長い軸および軸を通って延ばされたワイヤに連結され得る。ワイヤガイドは、ワイヤが圧縮力を座屈すること無しに伝達できるように、シャフト内のワイヤを支持し得る。ワイヤは電気焼灼のために電気を顎部に伝え得る。
【０００９】
本発明の他の特徴および利点は添付の図面および以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１０】
本発明は、例示のためであって限定するものではない本発明の実施形態を説明するために使用される以下の記載および添付の図面を参照することにより最もよく理解されるであろう。図面中、同様の参照符号は同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、患者の腹部のポートを通じて挿入されたロボット制御される手術器具を持つロボット手術システムの簡略化された斜視図である。
【図２】図２は、ロボットマニピュレータで使用するための手術器具の平面図である。
【図３】図３は、手術用エンドエフェクタの側面図である。
【図４】図４は、図３の手術用エンドエフェクタの正面図である。
【図５】図５は、特定の詳細をより明確に見ることができるように上部が取り除かれた図３の手術用エンドエフェクタの正面図である。
【図６】図６は、別の手術用エンドエフェクタの正面図である。
【図７】図７は、さらに別の手術用エンドエフェクタの端面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、特定の詳細をより明確に見ることができるように１つの顎部が取り除かれた閉じた位置における図７の手術用エンドエフェクタの端面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、特定の詳細をより明確に見ることができるように両顎部が取り除かれた閉じた位置における図７の手術用エンドエフェクタの端面図である。
【図９】図９は、両顎部が取り除かれた閉じた位置における図７の手術用エンドエフェクタの斜視図である。
【図１０】図１０は、図７の手術用エンドエフェクタの分解組立図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、特定の詳細をより明確に見ることができるように断面で示された細長い軸を持つ低侵襲手術器具の正面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａに示された低侵襲手術器具の近位端の詳細図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、図１１Ａに示された低侵襲手術器具の中央部分の詳細図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、図１１Ａに示された低侵襲手術器具の遠位端の詳細図である。
【図１２】図１２は、ワイヤおよびワイヤガイドの近位端の側面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、圧縮されていない状態におけるワイヤガイドの圧縮部の詳細図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、圧縮された状態におけるワイヤガイドの圧縮部の詳細図である。
【図１４】図１４は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示された圧縮部のワイヤ支持部の斜視図である。
【図１５】図１５は、ワイヤガイドを持つ細長い軸の上面図である。
【図１６】図１６は、エンドエフェクタの正面図である。
【図１７】図１７は、図１５の１７−１７線に沿ったエンドエフェクタの断面図である。
【図１８】図１８は、関節で繋がれた手首を持つエンドエフェクタの正面図である。
【図１９】図１９は、ワイヤガイドの遠位部の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の説明において、多くの具体的な詳細が述べられる。しかし、本発明の実施形態はこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることが理解される。他の場合において、周知の回路、構造および技術は、この説明の理解をしにくくしないために、詳細には示されていない。
【００１３】
以下の説明において、添付図面の参照がなされ、この添付図面は本発明のいくつかの実施形態を例示する。他の実施形態が利用され得ること、ならびに、機械的構成的、構造的、電気的および動作的な変更が本開示の精神および範囲から逸脱することなしに行われ得ることが理解される。以下の詳細な説明は限定する意味に取られるべきではなく、本発明の実施形態の範囲は、発行された特許の特許請求の範囲によってのみ定義される。
【００１４】
本明細書に用いられる用語は、特定の実施形態を説明する目的のみのためのものであり、本発明を限定するものではない。例えば「下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下方に（ｂｅｌｏｗ）」、「より下、下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上方に（ａｂｏｖｅ）」、「より上、上部（ｕｐｐｅｒ）」等の空間的に相対的な用語は、図に例示されるように、一つの要素または特徴の他の要素または特徴に対する関係を説明するための説明を容易にするために、本明細書において用いられ得る。空間的に相対的な用語は、図に描かれた向きに加えて、使用時または動作時の装置の異なる向きを包含することを意図することが理解される。例えば、図における装置がひっくり返された場合、他の要素または特徴の「下方に（ｂｅｌｏｗ）」または「下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」と説明された要素は、その後、他の要素または特徴の「上方に（ａｂｏｖｅ）」に向けられる。従って、例示的用語「下方に（ｂｅｌｏｗ）」は、上方におよび下方にという向きの両方を包含し得る。装置は、（例えば、９０度または他の配向に回転させられ得る等）別の状態に向けられることができ、本明細書において用いられる空間的に相対的な記述語はそれに応じて解釈され得る。
【００１５】
本明細書において用いられるように、単数形「１つの（ａ、ａｎ、ｔｈｅ）」は、文脈が別のことを示さない限り、複数形も含むことが意図される。用語「有する、備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「有している、備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、述べられた特徴、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を明示するが、１つ以上の他の特徴、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除しないことがさらに理解される。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態によるロボット手術システム１００の簡略化された斜視図である。システム１００は、患者の体１２２を支持する手術台にまたは手術台の近くに取り付けられた支持組立体１１０を含む。支持組立体１１０は、患者の体１２２の中の手術部位１２６を手術する１つまたは複数の手術器具１２０を支持する。「器具」の語は、本明細書において患者の体内に挿入されるとともに外科手術を実行するために使用されるように構成された装置を説明するために使用される。器具は、鉗子、持針器、はさみ、両極性焼灼器、組織スタビライザまたは開創器、クリップアプライヤ、吻合装置等の手術道具を含む。本発明の実施形態で使用される手術道具は、道具の一方の部分が他方の部分に対して開閉する何らかの形式の保持を提供する。
【００１７】
システム１００の簡略化された斜視図は、本発明の態様をより明確に見ることができるように単一の器具１２０のみを示す。実用的なロボット手術システムは、術者が患者の体１２２の外側から手術部位を見ることができるようにする視覚システムをさらに含む。視覚システムは、手術器具１２０の１つの遠位端に設けられた光学装置により受信された画像を表示するためのビデオモニタを含み得る。光学装置は、検出された画像を患者の体１２２の外側のイメージセンサ(例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ)に伝える光ファイバに結合されたレンズを含み得る。あるいは、イメージセンサは手術器具１２０の遠位端に設けられてもよく、センサにより生成された信号はモニタでの表示のためにリード線に沿ってまたは無線で伝送される。実例となるモニタは、カリフォルニア州サニーベールのＩｎｔｕｉｔｉｖｅ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ、  Ｉｎｃ．により市販されているｄａ  Ｖｉｎｃｉ（登録商標）手術システムの外科医のカートの立体視ディスプレイである。
【００１８】
実用的なロボット手術システムは、手術器具１２０の挿入および関節を制御するための制御システムをさらに含む。この制御は、所望の制御の度合い、手術用組立部品のサイズ、および他の要因に依存して、様々な方法で実施され得る。いくつかの実施形態では、制御システムは、ジョイスティック、外骨格グローブ等、１つまたは複数の手動で操作される入力装置を含み得る。これらの入力装置は、手術用組立部品の関節をさらに制御するサーボモータを制御する。サーボモータにより生成された力は動力伝達機構を経由して伝達される。この動力伝達機構は、患者の体１２２の外側で生成された力を、細長い手術器具１２０の中間部分を通ってサーボモータから遠位の患者の体１２２の内側の手術器具の部分に伝達する。遠隔操作可能な、遠隔手術、テレプレゼンス手術に詳しい人は、ｄａ  Ｖｉｎｃｉ（登録商標）手術システムおよびＣｏｍｐｕｔｅｒ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｉｎｃ．により元々製造されたＺｅｕｓ（登録商標）システム並びにこのようなシステムの様々な例示的な構成要素等のシステムを知っているだろう。
【００１９】
例えば患者の腹部の単一のポート等、エントリガイドカニューレ１２４を通って挿入される手術器具１２０が示される。実用的なロボット手術システムは、エントリガイドマニピュレータ（図示せず。１つの例示的な態様では、エントリガイドマニピュレータは支持システム１１０の一部である。）および（後述の）器具マニピュレータを備え得る。エントリガイド１２４は、エントリガイドマニピュレータに取り付けられ、このエントリガイドマニピュレータは、所望の目標手術部位にエントリガイド１２４の遠位端１２６の位置決めするためのロボット位置決めシステムを含む。ロボット位置決めシステムは、複数の自由度（例えば、６自由度）を有するシリアルリンクアームまたは（ハードウェアまたはソフトウェアの拘束により）動きのリモートセンタを提供するとともにベースに取り付けられたセットアップジョイントにより位置決めされる多関節アーム等、などの様々な形態で提供され得る。あるいは、エントリガイドマニピュレータは、エントリガイド１２４を所望の位置に位置決めするように手動で操作され得る。いくつかの遠隔外科手術の実施形態では、マニピュレータを制御する入力装置は、患者から離れた場所（患者が置かれている部屋の外）に設けられ得る。入力装置からの入力信号は次いで制御システムに送信され、この制御システムはさらにこれらの信号に応じてマニピュレータ１３０を操作する。器具マニピュレータは、器具マニピュレータ１３０がエントリガイド１２４と協働して動くように、エントリガイドマニピュレータに連結される。
【００２０】
手術器具１２０は、ロボットマニピュレータ１３０に分離可能に接続される。ロボットマニピュレータは、ロボットマニピュレータから外科手術器具１２０にコントローラ動作を転送するカプラ１３２を含む。器具マニピュレータ１３０は、制御システムを通して外科医により提供された入力が手術器具による対応する動作に変換されるように手術器具１２０が手術器具１２０のエンドエフェクタの様々な動きに変換し得る多くのコントローラ動作を提供する。
【００２１】
図２は、遠位部分２５０と、細長い本体部分チューブ２１０により連結された近位制御機構２４０とを有する手術器具１２０の例示的実施形態の平面図である。手術器具１２０の遠位部分２５０は、示されている鉗子、持針器、はさみ、両極性焼灼器、組織スタビライザまたは開創器、クリップアプライヤ、吻合装置等のエンドエフェクタとしての任意の様々な手術装置を提供し得る。エンドエフェクタとして提供され得る多くの手術装置は、はさみのような動きで開閉される能力を有する１組の顎部２５２、２５４を有する。これは、器具マニピュレータ１３０により提供されるコントローラ動作が顎部２５２、２５４の開閉を生じさせるために細長いチューブ２１０を通って伝達されることを必要とする。
【００２２】
図３乃至５は手術用エンドエフェクタ２５０の実施形態を示す。図３は、手術用エンドエフェクタ２５０の側面図を示す。図４は、手術用エンドエフェクタ２５０の上面図を示す。図５は、特定の詳細をより明確に見ることができるように上部が取り除かれた手術用エンドエフェクタ２５０の上面図を示す。
【００２３】
手術用エンドエフェクタ２５０は第１顎部２５２および第２顎部２５４を旋回可能に支持するクレビス３００を含む。第１ピボット３０２は第１顎部２５２をクレビス３００に連結する。第２ピボット３０４は第２顎部２５４をクレビス３００に連結する。第１ワイヤ３０６はケーブルの端部に圧着された第１結合金具３１０により第１顎部２５２に連結される。第１ワイヤ３０６は、第２顎部２５４内の案内路を通るとともにクレビス３１４の端部を通って延びる。第２ワイヤ３０８はケーブルの端部に圧着された第２結合金具３１２により第２顎部２５４に連結される。第２ワイヤ３０８は、第１顎部２５２内の案内路を通るとともにクレビス３１４の端部を通って延びる。第１および第２ワイヤ３０６、３０８は第１および第２顎部２５２、２５４を駆動するための開閉力を提供する。
【００２４】
図５に最も良く見られるように、案内路５００は、ワイヤ３０８をワイヤの方向をおよそ９０度変更する湾曲した経路に沿って案内する。第１および第２顎部２５２、２５４のそれぞれは、第１および第２ピボット３０２、３０４と垂直である面５０２を含む。案内路は面５０２内の溝５００を含む。示された実施形態では、ワイヤは、柔軟性を増大するように綯われるとともにワイヤが湾曲した経路に従う能力を促進する。他の実施形態では、ワイヤの与えられた断面積に対するより大きい強度を提供するために単線が使用される。
【００２５】
１つの実施形態では、手術用エンドエフェクタはさらに２つのライナを含む。各ライナは顎部の一方の面に連結されるとともに案内路を形成する溝５００内に取付けられる。したがって案内路はライナの一部を含む。ライナは、ワイヤ３０６、３０８が案内路内をスライドする際の摩擦を低減する。ライナはまた、ワイヤ３０６、３０８を、そこを通ってそれらがスライドする顎部から電気的に絶縁する。ライナはさらに、図７乃至１０に示された実施形態に対して以下に説明されるとともに図示される
ワイヤ３０６、３０８の配置は、両顎部２５２、２５４に閉じる力を加えるように各ワイヤに張力をもたらす。例えば、張力が第２ワイヤ３０８に加えられる場合、第２顎部２５４への連結３１２は顎部を閉鎖するように引く。同時に、第２ワイヤ３０８に加えられた張力は、第２ワイヤが案内路により曲げられる際の案内路ないに作り出される力により、閉じる力を第１顎部に加える。同様に、各ワイヤに加えられる圧縮力は両顎部２５２、２５４に開く力を加える。このワイヤの配置は、より高い開閉力がよりコンパクトなエンドエフェクタにより生成されることを可能にする。
【００２６】
図示された実施形態では、第１および第２顎部２５２、２５４並びに第１および第２ワイヤ３０６、３０８は導電性である。クレビス３００並びに第１および第２ピボット３０２、３０４は非導電性である。これは、組織が一方の顎部から他方に組織を通って流れる電流により焼灼される両極性焼灼を実行するために、電流が第１および第２ワイヤ３０６、３０８により第１および第２顎部２５２、２５４に供給されることを可能にする。
【００２７】
図６は別の手術用エンドエフェクタ６５０の上面図である。前述のエンドエフェクタのように、第１および第２ワイヤ６０６、６０８が、開閉力を提供するために第１および第２顎部６５２、６５４に連結６１０、６１２される。この実施形態では、第１および第２ピボット６０２は同軸上に結合されるとともに装置の単一の要素として提供される。
【００２８】
図７乃至１０は別の手術用エンドエフェクタ７５０を示す。前述のエンドエフェクタのように、第１および第２ワイヤ７０６、７０８が、第１および第２顎部７５２、７５４に対して開閉力を提供する。顎部７５２、７５４の面７２０、７２２内の案内路７１６、７１８が図７に見られ得る。この実施形態では、ロッキングピン７０２がクレビス７００により旋回可能に支持される。ロッキングピン７０２は、ロッキングピンに第１および第２顎部を反対の動きをさせるように、第１および第２顎部７５２、７５４に旋回可能に連結される。
【００２９】
図８Ａは、ロッキングピン７０２を部分的に見ることができるように２つの顎部の１つが取り除かれた閉じた位置における手術用エンドエフェクタ７５０を示す。図８Ｂは、ロッキングピン７０２をより明確に見ることができるように両顎部が取り除かれた閉じた位置における手術用エンドエフェクタ７５０を示す。図９は、クレビス７００とロッキングピン７０２との関係がより明確に見られることを可能にする斜視図で手術用エンドエフェクタ７５０を示す。図１０は、エンドエフェクタの部品がより明確に見られることを可能にする分解組立図の手術用エンドエフェクタ７５０を示す。図示された実施形態では、ロッキングピン７０２はクレビス７００によりその中央で旋回可能に支持される。したがって、ロッキングピンは、第１および第２顎部を等しくかつ反対の動きをさせる。他の実施形態では、ロッキングピン７０２は、各顎部の動きの量の間の比が１：１以外であるように、クレビス７００により他の位置で旋回可能に支持される。
【００３０】
第１および第２顎部７５２、７５４並びに第１および第２ワイヤ７０６、７０８は導電性であり得る。図示された実施形態では、コネクタ１０１０、１０１２が各ワイヤ７０６、７０８の端部に圧着される。各コネクタ１０１０、１０１２は、機械的および電気的な接続の両方を提供するように顎部７５２、７５４の開口１０２２、１０２４に入る軸部１００６、１００８を含む。軸部１００６、１００８の端部は、ワイヤと顎部との間のしっかりした接続を形成するために顎部５２、７５４の開口１０２２、１０２４に挿入された後に拡大される。これは、組織が一方の顎部から他方に組織を通って流れる電流により焼灼される両極性焼灼を実行するために、電流が第１および第２ワイヤ７０６、７０８により第１および第２顎部７５２、７５４に供給されることを可能にする。
【００３１】
両極性焼灼は、組織を把持する際の顎部の間に形成された導電性経路を除いて、第１および第２顎部７５２、７５４が互いに電気的に絶縁されることを必要とする。図示された実施形態では、クレビス７００およびクレビス内に可動部品を封入するキャップ１０００は非導電性である。ロッキングピン７０２が顎部７５２、７５４間の導電性経路を提供できないこともまた必要である。これは、ロッキングピン７０２を非導電性材料から作ることにより実現され得る。図示された実施形態では、非導電性ライナ１０１４、１０１６が第１および第２顎部７５２、７５４の面を提供するために加えられる。ライナ１０１４、１０１６は、第１および第２顎部７５２、７５４の間の導電性経路を遮断するとともにロッキングピン７０２が金属で作られることを可能にする。
【００３２】
ライナ１０１４、１０１６はさらに、ワイヤ７０６、７０８を支持する案内路７１６、７１８を備える。ライナ１０１４、１０１６は、ワイヤ７０６、７０８の絶縁被覆の摩擦を低減する案内路７１６、７１８を持つプラスチック材料で構成され得る。図示された実施形態では、案内路７１６、７１８は、案内路内のワイヤの周囲の半分を多少超えて囲む。他の実施形態では、案内路は案内路内のワイヤを完全に囲む。さらに別の実施形態では、案内路は案内路内のワイヤの周囲の半分または多少足りない部分を囲む。
【００３３】
図１１Ａは、図２に示された低侵襲手術器具１２０の細長い軸２１０を示す。図１１Ｂ乃至図１１Ｄは、細長い軸２１０の部分をより詳細に示す。図１１Ｂ乃至図１１Ｄが細長い軸２１０の全長を正しく示していないことおよび、これらの図の間に重複部分があることは理解されるであろう。図７−１０に示された手術用エンドエフェクタ７５０は、例示のエンドエフェクタとして細長い軸２１０の遠位端１１１２に連結されて示される。エンドエフェクタの如何なる実施形態も細長い軸２１０に使用され得ることが理解されるであろう。
【００３４】
細長い軸２１０は、遠位端１１１２、近位端１１１０、および遠位端と近位端との間を延びる長手方向軸を含む。長手方向軸は、細長い軸２１０の回転軸または、対称軸である。エンドエフェクタ７５０のクレビス７００は、細長い軸２１０の遠位端１１１２に連結される。上述のように、第１および第２顎部７５２、７５４はクレビス７００に旋回可能に連結される。第１および第２ワイヤ７０６、７０８は、上述のようにクレビスの端部１１１４から現れるとともに、細長い軸２１０を通って遠位端５１２と近位端５１０との間の長手方向軸に沿って延びる。１つの実施形態では、細長い軸は恐らく５から６ｍｍほどの比較的小さい直径を有する。
【００３５】
１つの実施形態では、第１および第２ワイヤ７０６、７０８は、顎部７５２、７５４内の案内路７１６、７１８内でスライドするために要求される柔軟性を備えるために、綯われた構造である。ワイヤは、ワイヤの断面が最小化され得るように高強度をもたらすニチノールまたはタングステン等の材料で構成される。ワイヤの材料および構造はまた、エンドエフェクタとしての顎部が開閉される際にワイヤを湾曲した案内路を通ってスライドすることにより強いられる繰り返し曲げサイクルに耐久性があるようにも選択される。１つの実施形態では、露出した導電性金属がただ顎部に取り付けられた遠位端および、コネクターピン内に圧着された近位端にあるように、ワイヤは絶縁される。１つの実施形態では、絶縁はエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ例えばＴｅｆｚｅｌ（登録商標）７５０等）である。
【００３６】
エンドエフェクタの顎部に開く力を提供するために圧縮力をワイヤを通して伝達することが必要であることが理解されるであろう。ワイヤが座屈することなしに圧縮力を伝達することができるようにワイヤを支持することが必要であることがさらに理解されるであろう。より高い圧縮力がケーブルを座屈させることなしに加えられることを可能にするために、各ワイヤの支持されていない長さを最小にすることが望ましい。例えば、５から６ｍｍ直径の細長い軸に使用される典型的なワイヤ構造に対して、ワイヤの支持されていない長さを１インチの１／４未満に保持することが望ましく、さらに最大の支持されていない長さが１インチの１／１６に近づくことがより望ましい。したがって、低侵襲手術器具１２０は、クレビス７００および細長い軸２１０の長手方向（端から端の）軸に沿った第１および第２ワイヤ７０６、７０８に連結されたワイヤガイド１１００を含む。ワイヤガイド１１００は、第１および第２ワイヤが座屈することなしに圧縮力を伝達することができるように、第１および第２ワイヤ７０６、７０８を支持する。
【００３７】
ワイヤガイド１１００は、細長い軸２１０の近位端１１１０に隣接する近位部１１０２、細長い軸２１０の作業（遠位）端１１１２に隣接する作業部１１０６、および近位部と作業部との間を連結する圧縮部１１０４を含む。
【００３８】
近位部を把持するとともに力を近位部に加えることにより力がワイヤに加えられ得るように、少なくともワイヤガイド１１００の近位部１１０２の一部は第１および第２ワイヤ７０６、７０８に固定される。図示された実施形態では、ワイヤガイド１１００の近位部１１０２の一部１１０８は、近位部を把持することを容易にするために細長い軸２１０の近位端１１１０を超えて延びる。１つの実施形態では、ワイヤガイド１１００の近位部１１０２は、チューブに挿入されたワイヤサポートを持つ外側金属チューブを含む。第１および第２ワイヤ７０６、７０８はワイヤサポートの開口を貫通する。１つの実施形態では、ワイヤサポートはフッ素化エチレンプロピレン（Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）−ＦＥＰまたはＦＥＰ）で作られる。ＦＥＰは、ＥＴＦＥと略同じ温度で溶け、熱がワイヤ絶縁、ワイヤ支持、および金属チューブを結合するために使用されることを可能にする。ＦＥＰは金属内の溝を通り抜け、機械的な接続を形成する。このように、ワイヤ７０６、７０８は金属チューブを把持することにより機械的に動かされ得る一方ワイヤは電気的に絶縁され得る。
【００３９】
図１２は、細長い軸２１０の近位端１１１０を超えて延びるワイヤガイド１１００の近位部１１０２の一部１１０８の側面図を示す。第１および第２ワイヤ７０６、７０８は、ケーブルへの電気的接続を行うことを容易にするためにワイヤガイドから延びる。
【００４０】
再び図１１Ｂを参照すると、図示された実施形態では、細長い軸２１０は、エンドエフェクタ７５０の追加的な動きを提供するために近位制御機構２４０（図２）に対して回転する。ワイヤガイド１１００の近位部１１０２は２つの部分１１２０、１１２４で作られる。近位部１１０２の上方部分１１２０は、近位部の把持およびケーブルへの電気的接続に対応するために、近位制御機構２４０に対して固定された位置に保持される。近位部１１０２の下方部分１１２４は、細長い軸２１０にそれとともに回転するように連結される。２つの部分１１２０、１１２４は、部分間の継目１１２２において互いに対して回転する。ワイヤ絶縁、ワイヤ支持、および金属チューブは、２つの部分１１２０、１１２４それぞれの遠位端において結合される。これは、細長い軸２１０が回転する際に近位部１１０２の下方部分１１２４内で回転することができる長い長さのワイヤ７０６、７０８を残す。図示された実施形態では、上方部分１１２０は約４インチの長さであるとともに下方部分１１２４は約１６インチの長さである。
【００４１】
ワイヤガイド１１００の作業部１１０６の遠位端は、エンドエフェクタ７５０のクレビス７００に固定される。ワイヤ７０６、７０８は、細長い軸２１０の長手方向軸に平行な作業部１１０６の溝内でスライドする。１つの実施形態では、作業部１１０６は、細長い軸２１０の柔軟性および／または関節に対応するために横方向の柔軟性を備える。
【００４２】
ワイヤガイド１１００の近位部１１０２の一部が第１および第２ワイヤ７０６、７０８に固定される場合、ワイヤガイドの全長は、力を近位部に加えることにより力がワイヤに加えられるにつれて変化する。近位部１１０２および作業部１１０６に連結された圧縮部１１０４は、これらの長さの変化に対応すると同時に座屈を防ぐための支持を提供する。
【００４３】
図１１Ｃは、ワイヤガイド１１００の圧縮部１１０４を含む細長い軸２１０の一部を示す。図１３Ａは、圧縮されていない状態における圧縮部の一部を示す。図１３Ｂは、圧縮された状態における圧縮部の一部を示す。図１４は、圧縮部１１０４を形成するために使用されるワイヤ支持部１３００の斜視図を示す。
【００４４】
図示された実施形態では、圧縮部１１０４は、多くのワイヤ支持部１３００を圧縮ばね１３０６に連結することにより形成される。図１３Ａおよび１４に最も良く見られるように、ワイヤ７０６、７０８は、ワイヤ支持部１３００の案内路１４０２、１４０４を通過するとともに支持部を接続する圧縮ばね１３０６によりさらに支持される。ワイヤガイド２１０の圧縮部１１０４は、近位部１１０２がワイヤ７０６、７０８を通して力を加えるために動かされる際にワイヤガイドが長さを変化させることを可能にする。圧縮部１１０４は、圧縮力が近位部１１０２に加えられるときにワイヤガイド１１００が長さを減らされることを可能にする。この特徴は、圧縮力がワイヤ７０６、７０８に加えられることを可能にする一方、ケーブルの座屈を防ぐために必要な指示を提供する。
【００４５】
図１３Ａに見られ得るように、圧縮されていないときの圧縮ばね１３０６の長さは、ばねが連結されるとともにケーブルの所望の最大の支持されていない長さが加わったワイヤ支持部１３００の部分１４０６の長さの２倍に選択される。
【００４６】
図１３Ｂに見られ得るように、圧縮ばね１３０６は、一方のワイヤ支持部１３００の端面１３０４が隣接するワイヤ支持部の対向する端面１３０２に接触する位置まで圧縮され得る。したがって、各圧縮ばね１３０６は、ばねが圧縮されたときの支持されていない長さにほぼ等しい長さの変化を可能にする。任意の所望の数の支持部１３００が、作業部１１０６に対する近位部１１０２の所望の移動量を提供するための圧縮部１１０４を形成するために使用され得る。
【００４７】
図１５乃至１７は、エンドエフェクタ７５０の端部の細長い軸２１０の遠位端１１１２への連結の詳細を示す。図１５は、長手方向軸に沿って示されたワイヤガイド１１００を持つ細長い軸２１０の上面図である。図１６は、開いた位置の顎部７５２、７５４を持つ細長い軸２１０の遠位端１１１２に連結されたエンドエフェクタ７５０の正面図である。図１７は、明確にするために第２顎部７５４が示されていない図１５の１７−１７線に沿ったエンドエフェクタ７５０の断面図である。
【００４８】
図１７に最も良く見られるように、エンドエフェクタ７５０のクレビス７００はワイヤガイド１１００の端部に固定される。したがって、ワイヤ７０８は顎部７５２の案内路を通ってスライドし、クレビス７００の端部から現れ、ワイヤガイド１１００を通って細長い軸２１０の近位端１１１０に延びる。上述のように、ワイヤ７０８の端部７１２は、ワイヤの引張りおよび圧縮がピボット７０４によりクレビス７００に接続された第１および第２顎部に開閉力を生成するように、第２顎部７５４に連結され、次に第１顎部７５２の案内路を通って延びる。ロッキングピン７０２は、ロッキングピンが第１および第２顎部に等しくかつ反対の動きを強いるように、クレビス７００により旋回可能に支持されるとともに第１および第２顎部７５２、７５４に旋回可能に連結される。
【００４９】
図１８は、関節で繋がれた手首組立体１８００により細長い軸２１０の遠位端１１１２に連結されたエンドエフェクタ７５０の正面図である。ワイヤガイド１１００の作業部１１０６の遠位端は、中心軸に沿って関節で繋がれた手首組立体１８００を通過するとともにエンドエフェクタ７５０のクレビス７００に固定される。ワイヤ７０６、７０８は、作業部１１０６の溝内を細長い軸２１０の長手方向軸と平行にスライドする。作業部１１０６は、関節で繋がれた手首組立体１８００のジョイントにおける動きに適応するために横方向の柔軟性を備える。図示された実施形態では、作業部１１０６の遠位端は、流体をワイヤガイド１１００から流し出すことを可能にするために、外側チューブの少なくとも最も遠位の部分に、穿孔を含む。図１１Ｃに見られ得るように、いくつかの実施形態では、作業部１１０６の一部は、ガイドを関節で繋がれたジョイントを通過するところの磨耗から守るために、スプリングワイヤ等の保護被覆を備える。より大きいまたはより少ない自由度を持つ関節で繋がれた手首組立体の他の形態もまた、エンドエフェクタを細長い軸の遠位端に連結するために使用され得る。
【００５０】
図１９はワイヤガイドの遠位部の詳細図である。図示された実施形態では、２つのワイヤのための案内路１９００、１９０２は、手首を通るワイヤガイドの部分で３６０度のねじれを備える。これは、手首が関節で繋げられた際のワイヤの曲げから生じる経路長の僅かな違いを補償することに役立つ。ワイヤガイドの拡大部１９０４は、ワイヤガイド１１０６が回転することができないまたはクレビス７００から引き離されることができないように、器具の遠位部に連結される。
【００５１】
特定の例示の実施形態が説明されるとともに添付の図面に示されているが、このような実施形態が広範な発明を単に説明するものであり限定するものではないこと、および様々な他の改変が当業者に思いつき得るので、本発明が図示され説明された特定の構造および装置に限定されないことが理解されるであろう。従って、記載は、制限するものである代わりに例示として見なされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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