(57)【要約】【解決手段】体内組織を縫合する半自動縫合装置及び該装置を用いる方法に関するもので、装置は、ハウジングと、該ハウジングに接続され、ハウジングから離れる方向に延び、独立して前進可能かつ後退可能な少なくとも２つの突出アームと、少なくとも２つの突出アームの夫々の先端部に接続され、接続される突出アームの長手方向の軸線に直交してラジアル的に回転可能なた縫合針保持具と、少なくとも２つの突出アームの前進又は後退、縫合針保持具の回転並びに縫合針保持具の開閉のうちの少なくとも一部を制御できるように操作可能な少なくとも１つのコントローラと、を含んでいる。【選択図】図１
2008505666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内組織を縫合する半自動装置であって、
ハウジングと、
該ハウジングに接続され、ハウジングから遠ざかる方向に延び、独立して前進可能かつ後退可能な少なくとも２つの突出アームと、
少なくとも２つの突出アームの夫々の先端部に接続され、接続されている突出アームの軸線に直交してラジアル的に回転可能な縫合針保持具と、
少なくとも２つの突出アームの前進又は後退、縫合針保持具の回転及び縫合針保持具の開閉のうちの少なくとも一部を制御できるように操作可能な少なくとも１つのコントローラと、
を含んでいる半自動装置。
【請求項２】
少なくとも２つの突出アームをハウジングの軸心の周りでラジアル的に回転させるラジアル駆動部をさらに具えている請求項１の半自動装置。
【請求項３】
ラジアル駆動部は、少なくとも１つのコントローラによって動作が開始及び停止されることができる請求項２の半自動装置。
【請求項４】
少なくとも２つの突出アームは、ラジアル駆動部により、ハウジングの軸心の周りを予め設定された一定速度でラジアル的に回転する請求項２の半自動装置。
【請求項５】
少なくとも２つの突出アームは、ラジアル駆動部により、ハウジングの軸心の周りを可変速度でラジアル的に回転する請求項２の半自動装置。
【請求項６】
少なくとも２つの突出アームをハウジングに関して接近離間する方向に後退及び前進させる横方向駆動部と、
少なくとも２つの突出アームをハウジングの軸心に関して接近離間する方向に移動させ、少なくとも２つの突出アームをそれらの軸心に関して回転させる長さ方向駆動部と、
をさらに具えている請求項１の半自動装置。
【請求項７】
プログラムインターフェースをさらに含んでおり、該プログラムインターフェースは半自動縫合装置の少なくとも２つの突出アームの横方向位置と縫合針保持具のラジアル角度の設定を格納するのに用いられ、予め決まっている縫合針の弧に対応するように、少なくとも２つの突出アームの横方向位置は横方向駆動部によって制御され、縫合針保持具のラジアル角度は長さ方向駆動部によって制御される、請求項１の半自動装置。
【請求項８】
少なくとも２つの突出アームをハウジングに関して接近離間する方向に後退及び前進させる横方向駆動部と、
少なくとも２つの突出アームをハウジングの軸心に関して接近離間する方向に移動させ、少なくとも２つの突出アームをそれらの軸心に関して回転させる長さ方向駆動部と、
少なくとも２つの突出アームをハウジングの軸心の周りでラジアル的に回転させるラジアル駆動部と、
をさらに具えている請求項１の半自動装置。
【請求項９】
プログラムインターフェースをさらに含んでおり、該プログラムインターフェースは半自動縫合装置の少なくとも２つの突出アームの横方向位置と縫合針保持具のラジアル角度の設定を格納するのに用いられ、縫合針の弧に対応して予め設定された弧状路を通るように、少なくとも２つの突出アームの横方向位置は横方向駆動部によって制御され、縫合針保持具のラジアル角度は長さ方向駆動部によって制御される、請求項８の半自動装置。
【請求項１０】
縫合針の弧は、非円形である請求項９の半自動装置。
【請求項１１】
ラジアル駆動部は、少なくとも１つのコントローラによって動作が開始及び停止されることができる請求項９の半自動装置。
【請求項１２】
少なくとも２つの突出アームは、ラジアル駆動部により、ハウジングの軸心の周りを予め設定された一定速度でラジアル的に回転する請求項９の半自動装置。
【請求項１３】
少なくとも２つの突出アームは、ラジアル駆動部により、ハウジングの軸心の周りを可変速度でラジアル的に回転する請求項９の半自動装置。
【請求項１４】
少なくとも２つの突出アームはジンバル上に取り付けられ、少なくとも２つの突出アームはハウジングの軸心から可変角度でオフセットされることができる請求項９の半自動装置。
【請求項１５】
ロボットアームによる使用に供される取付具をさらに含んでいる請求項１の半自動装置。
【請求項１６】
半自動縫合装置を用いて組織を縫合する方法であって、
少なくとも２つの突出アームを有する請求項１の半自動装置を準備し、少なくとも１つのコントローラを使用して、
一方の突出アームに接続された回転可能な縫合針保持具により縫合針を把持し、
他方の突出アームがハウジングの方へ後退し、縫合針の先端部が縫合される組織を通過した後に前進し、
前進した他方のアームに接続された回転可能な縫合針保持具により縫合針を把持し、
縫合針を、第１の突出アームの回転可能な縫合針保持具から解放し、針を保持して、この突出アームをハウジングの方へ後退させる、
ことを含んでいる方法。
【請求項１７】
請求項１の半自動装置は、
少なくとも２つの突出アームをハウジングに関して接近離間する方向に後退及び前進させる横方向駆動部と、
少なくとも２つの突出アームをハウジングの軸心に関して接近離間する方向に移動させ、少なくとも２つの突出アームをそれらの軸心に関して回転させる長さ方向駆動部と、
少なくとも２つの突出アームをハウジングの軸心の周りをラジアル的に回転させるラジアル駆動部と、
をさらに具えている請求項１６の方法。
【請求項１８】
プログラムインターフェースをさらに含んでおり、該プログラムインターフェースは、プログラミング装置又は半自動縫合装置の中に、少なくとも２つの突出アームの横方向位置と縫合針保持具のラジアル角度の設定が格納され、縫合針の弧に対応して予め設定された弧状路を通るように、少なくとも２つの突出アームの横方向位置は横方向駆動部によって制御され、縫合針保持具のラジアル角度は長さ方向駆動部によって制御される、請求項１７の半自動装置。
【請求項１９】
ラジアル駆動部は、少なくとも１つのコントローラによって動作が開始及び停止されることができる請求項１８の半自動装置。
【請求項２０】
少なくとも２つの突出アームは、ラジアル駆動部により、ハウジングの軸心の周りを予め設定された一定速度でラジアル的に回転する請求項１９の半自動装置。
【請求項２１】
少なくとも２つの突出アームは、ラジアル駆動部により、ハウジングの軸心の周りを可変速度でラジアル的に回転する請求項１９の半自動装置。
【請求項２２】
ハウジングと、
該ハウジングから遠ざかる方向に延び、縫合具保持機構を具える少なくとも２つの縫合具保持アームと、
縫合具保持機構の縫合具保持アームに関するラジアル角度を制御する手段と、
出没可能な一次保持アーム又は出没可能な二次保持アームの独立したハンドルから遠ざかる方向への前進移動と、前記ハンドルに接近する方向への後退移動とを制御する手段と、
出没可能な一次保持アームの保持機構又は出没可能な二次保持アームの保持機構による縫合針の保持を独立して制御する手段と、
を具えている半自動縫合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願の記載＞
この出願は、２００４年６月２４日に出願された米国仮出願第６０／５８２,７５７号の優先権を主張する。
＜発明の分野＞
この発明は、組織を縫合する外科装置に関し、より具体的には、組織の縫合に有用な半自動縫合装置(semi-robotic suturing device)に関する。本発明は、限られた空間内で又は小さな縫合針を用いて組織を縫合するのに特に有用である。本発明は、縫合されるべき組織を縫合針が貫通及び通過するときに組織の傷が最小となるように縫合針の経路(trajectory)を最適化する機構を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
＜発明の背景＞
多くの医療行為の中で、組織の縫合は、最も時間がかかり、かつ単調な行為である。医師が縫合を行なう際、通常は、片手にそれぞれ器具を持つ。組織鉗子は、組織と針を交互に掴み、縫合処置中、器具は組織を保持するために離すことはない。例えば、右利きの外科医が組織を縫合するとき、典型的には、右手に針ホルダー、左手に一対の鉗子をもつ。縫合針は右手の針ホルダーの中に把持され、一方、組織は最初は左手の鉗子によって把持される。次に、針は組織の中へ入れられ、針ホルダーが組織に近づくまで、針は組織の中へ押し込まれる。組織は、左手の鉗子から解放されて、針の先端部が鉗子によって把持される。針は次に右手の針ホルダーから解放されて、鉗子を用いて組織の中を引き寄せられる。針の基部は、医師の右手の針ホルダーによって再び掴まれ、針は、左手の鉗子から解放される。次に、縫合糸は、適切な張力で組織が保持されるまで組織の残りの行程を引張られる。縫合針の次なる挿入に備えて、組織は鉗子で再び掴まれる。
【０００３】
組織の縫合は、限られたスペースの中、例えば、体腔内、又は外科的切開による体壁の開口を通じて、又は内視鏡若しくは内視鏡の移動経路を通じて行われることがしばしばある。これらの場合、移動が制限され、視野が潜在的に制限されるため、縫合処置はさらに困難なものとなる。さらにまた、移動性と視野が制限されるので、針が針ホルダーから鉗子に移され再び戻される際、縫合針の落下の虞れがあり、また、縫合処置が行われる箇所へ置かれる縫合針の位置が不適切である等の不都合が起こり易い。米国特許第５９３８６６８号には、これらの問題を緩和又は低減する縫合補助具が提案されている。この特許の補助具は、２つの細長い筒状部材の先端部に顎部を設けることにより、医師による縫合針の位置決め、解放(release)及び再把持(recapturing)の作業の確実性をより高めるものである。これは、一方の組の顎部が縫合針を把持し、他方の組の顎部がハンドル(ハウジング)方向へ引き戻されるように調節可能である。縫合針は、縫合される組織に刺通され、組織を貫通すると、その先端は組織から脱出する。後退した部材は、次に前進して、顎部の先端が縫合針を保持する。他方の部材の顎部は縫合針を解放し、ハンドルの近傍へ引き込められる。この機構により、縫合針を、限られた領域内で２組の顎部の間を移動させることができるので、針自身及び組織は常に安全に物理的制御される。
【０００４】
しかしながら、この種装置からもたらされる利点は、限られたスペースでの縫合に限定されるべきでない。例えば、微小血管吻合のように、多くの外科処置で用いられる縫合針は極めて小さい。小さな縫合針の場合、一方の顎部から他方の顎部へ自動的に移動させることにより、針の落下又は把持ミスの可能性は少なくなる。さらに、自動的移動させることにより、医師は、手に持った器具と組織との焦点距離を変動させることなく、結紮される組織上へ視認する自己の焦点距離を維持することができる。また、この種装置により、医師は、一方の手で縫合し、他方の手で常に組織を安定化させることができるので、より正確な縫合位置設定が可能となる。縫合される組織の安定化が向上し、より正確な縫合位置設定ができることは、例えば、複数層組織の縫合、薄肉血管の縫合、張力を受けた状態での組織の縫合等のように、縫合針の移動によって歪が生ずると損傷を受け易い組織の縫合に有利である。
【０００５】
前述したように、一般的な縫合処置では、縫合針は組織へ刺し通された後、組織の中を通過し、他方側から把持され、引っ張られて組織の残りの経路を移動し、組織から出て行く。縫合針の組織内の移動は、針ホルダーから針に加えられた力又は縫合装置の回転によって針に加えられた力によって制御される。しかしながら、縫合針の物理的性質上、どの縫合針も所定の長さと弧を有するため、縫合位置での組織の歪が最小となるように、医師は、針が組織を通過する際、針の長さに合う弧を模擬した操作をせねばならない。この複雑さに加えて、縫合針の長さと弧は多種多様であるという問題がある。
【０００６】
また、一般的に使用される針ホルダーは、標準的手首の回転中心で針を保持するのではなく、医師の手首の回転中心から数センチ離れた弧に沿って針を掃引する(sweep)から、医師は、針の大きさと曲率の関数である弧について、針を円滑に移動させるための相殺移動を人為的に行なわねばならないという機械的不利を生ずる。さらにまた、前述した装置の如き縫合補助具でさえも、縫合針の角度／弧に合わせて調節する顎部又は縫合保持具を用いていない。調節手段が欠如しているので、縫合針の回転中心と装置の回転中心のずれが大きくなり、針が通る適切な弧状通路を維持することがより困難となる。
【０００７】
それゆえ、縫合針の物理的制御を一貫して維持すると共に、針自体によって画定される弧に沿って縫合針を組織の中を移動させる機構を具える縫合装置を有すれば有利であろう。また、かかる装置を、市販の各種縫合針に適用することができれば特に有用であろう。また、微小血管又は内視鏡処置に用いられるものから、大きな血管又は心臓弁の縫合に用いられるものまで、あらゆるサイズの縫合針に適合できるように、半自動／自動縫合装置のサイズを各種揃えることにより、利点がもたらされるであろう。
【発明の開示】
【０００８】
＜発明の要旨＞
体内組織を縫合する半自動装置は、ハウジングと、該ハウジングに接続され、ハウジングから遠ざかる方向に延び、互いに独立して出没可能な少なくとも２つの突出アームと、該少なくとも２つの突出アームの夫々の先端部に接続され、接続される突出アームの軸線に直交してラジアル的に回転可能な縫合針保持具と、少なくとも２つの突出アームの前進又は後退、縫合針保持具の回転及び縫合針保持具の開閉のうちの少なくとも一部を制御できるように操作可能な少なくとも１つのコントローラと、を含んでいる。
【０００９】
幾つかの実施例において、半自動縫合装置は、ラジアル駆動部(radial drive)をさらに含んでおり、該駆動部は、少なくとも１つのコントローラによって動作が開始及び停止する少なくとも２つの突出アームを、ハウジングの軸心の周りをラジアル的に回転させる。ラジアル駆動部により、少なくとも２つの突出アームはラジアル駆動部によりハウジングの軸心の周りをラジアル的に回転するが、これら実施例では、その回転が予め設定された一定速度で行われるものと、可変速度で行われるものとがある。
【００１０】
幾つかの他の実施例において、半自動縫合装置はまた、横方向駆動部(lateral drive)と長さ方向駆動部(longitudinal drive)とを含んでおり、横方向駆動部は、少なくとも２つの突出アームをハウジングに関して接近離間する方向に後退及び前進させ、長さ方向駆動部は、少なくとも２つの突出アームをハウジングの軸心に関して接近離間する方向に移動させ、少なくとも２つの突出アームをそれらの軸心に関して回転させる。さらに他の実施例において、装置は、プログラムインターフェースをさらに含んでおり、該プログラムインターフェースは、半自動縫合装置の少なくとも２つの突出アームの横方向位置と縫合針保持具のラジアル角度の設定を格納するのに用いられ、縫合針の弧に対応して予め設定された弧状路を通るように、少なくとも２つの突出アームの横方向位置は横方向駆動部によって制御され、縫合針保持具のラジアル角度は長さ方向駆動部によって制御される。
【００１１】
他の実施例において、半自動縫合装置は、少なくとも２つの突出アームをハウジングに関して接近離間する方向に後退及び前進させる横方向駆動部と、少なくとも２つの突出アームをハウジングの軸心に関して接近離間する方向に移動させ、少なくとも２つの突出アームをハウジングの軸心に関して回転させる長さ方向駆動部と、少なくとも２つの突出アームを、ハウジングの軸心の周りをラジアル的に回転させるラジアル駆動部と、を含んでいる。これら実施例の中には、プログラムインターフェースを含むものがあり、該プログラムインターフェースは、半自動縫合装置の少なくとも２つの突出アームの横方向位置と縫合針保持具のラジアル角度の設定を格納するのに用いられ、縫合針の弧に対応して予め設定された弧状路を通るように、少なくとも２つの突出アームの横方向位置は横方向駆動部によって制御され、縫合針保持具のラジアル角度は長さ方向駆動部によって制御される。これら実施例では、少なくとも２つの突出アームはラジアル駆動部によりハウジングの軸心の周りをラジアル的に回転するが、その回転は予め設定された一定速度で行われるものと、可変速度で行われるものとがある。
【００１２】
本発明の幾つかの実施例は、弧が非円形の縫合針に対しても有効に機能する。
【００１３】
幾つかの他の実施例では、少なくとも２つの突出アームが取り付けられるジンバルを含んでおり、少なくとも２つの突出アームはハウジングの軸心から可変角度でオフセットされることができる。
【００１４】
半自動縫合装置の幾つかの他の実施例では、ロボットアーム用取付具を含むことができる。
【００１５】
本発明のさらに他の実施例において、半自動縫合装置は、ハウジングと、該ハウジングから遠ざかる方向に延び、縫合保持具機構を含む少なくとも２つの縫合保持具アームと、縫合保持具アームに関して縫合保持具機構のラジアル角度を制御する手段と、出没可能な一次保持具アーム又は出没可能な二次保持具アームのハンドルに関して、独立して遠ざかる方向の前進と接近する方向の後退とを制御する手段と、出没可能な一次保持具アームの保持具機構又は出没可能な二次保持具アームの保持具機構による縫合針の把持を独立して制御する手段と、を具えている。
【００１６】
本発明はまた、半自動縫合装置を用いて組織を縫合する方法を提供するもので、本発明の半自動縫合装置は、少なくとも１つのコントローラを具えており、一方の突出アームに接続された回転可能な縫合針保持具により縫合針を把持するステップ、他方の突出アームがハウジングの方へ後退し、縫合針の先端部が、縫合されるべき組織を通過した後に前進するステップ、前進した他方のアームに接続された回転可能な縫合針保持具により縫合針を把持するステップ、縫合針を、第１の突出アームの回転可能な縫合針保持具から解放し、針を保持して、この突出アームをハウジングの方へ後退させるステップ、を含んでいる。
【００１７】
＜発明の詳細な記述＞
本発明は、あらゆる種類の組織の縫合に有用な半自動縫合装置を提供するものである。当該装置のある実施例は、例えば内視鏡による処置又は外科的な小開口を通じて行われる限られた領域内での組織縫合に対して特に有用である。装置は、微小血管吻合等のように、針の弧の直径が３〜４ｍｍ程度の小さな縫合針を用いて縫合を行なうときに特に有用である。なお、大きな針の場合も、縫合作業を速く行なうことでき、使用が容易で、組織に対する傷発生が少なくなるという利点がある。
【００１８】
図１を参照すると、本発明の一実施例に係る半自動縫合装置は、手持ち式装置の場合はハンドルとして、手持ち式装置でない場合は取付部として作用するハウジング(1)と、少なくとも１つのコントローラ(2)〜(4)と、プログラムインターフェース(5)と、ハウジング(1)に対して直接又は間接に接続された少なくとも２つの突出アーム(9)(10)とを含んでいる。幾つかの実施例では、突出アーム(distal arms)は、装置の軸心(8)から遠ざかる方向に所定角度でハウジング(1)から前進するように調節可能である。突出アーム(9)(10)は、その最も先端位置に縫合針保持具(suturing needle clasps)(9a)(10a)を含んでいる。自動縫合装置のハウジング(1)に配置されたコントローラ(2)〜(4)を操作して、突出アーム(9)(10)の後退(retraction)又は前進(extension)、個々の縫合針保持具(9a)又は(10a)の開閉、予め定められた弧状路に沿う突出アーム(9)(10)の回転(後で説明)を行なうことができる。
【００１９】
幾つかの実施例において、ハウジング(1)には、横方向駆動部、長さ方向駆動部及び／又はラジアル駆動部の全体又は一部が収容される。横方向駆動部は、図５に示されるように、装置の軸心(8)に対して、各々の突出アーム(9)(10)の横方向位置を独立して制御することができる。長さ方向駆動部は、図２に示されるように、突出アーム(9)(10)の各々について、ハウジング(1)から遠ざかる方向への前進又はハウジング(1)へ接近する方向への後退を独立して制御することができる。ラジアル駆動部は、突出アーム(9)(10)のラジアル的位置(radial position)の互いの離間程度(即ち、図５に示すように、半自動縫合装置の軸心(8)又は別に決められた回転中心を回転角度の原点とした複数アームの離れ角度)を制御することができる。ラジアル駆動部はまた、図３に示されるように、突出アーム(9)(10)を、定められた弧状路(17)に沿って半自動縫合装置の軸心(8)又はその他所定の回転中心の周りを回転させることができる。本発明の半自動縫合装置の他の実施例では、ラジアル駆動部が突出アーム(9)(10)を回転できないようにし、医師の操作により、縫合針(11)を所望の弧状路(17)を移動させることができるようにしてもよい。
【００２０】
【表１】
2008505666.tif 000003
【００２１】
本発明の開示は、半自動縫合装置を使用する方法を含んでいる。一実施例において、本発明の半自動縫合装置は、図２に示されるように、縫合サイクルの独立した個々の工程を操作されることができる。針は、前進位置にある両アーム(9)(10)に装填され、最初は両縫合針保持具は開いているが、次に一方の縫合針保持具(10a)は外れて、その突出アーム(10)は後退する。或いはまた、針は、図２Ｂの如く配置された装置に装填されることができる。当該分野の専門家であれば、突出アーム(9)(10)の長さ方向位置(前進又は後退した位置)は針の装填に重要でないこと、そして、縫合針の初回装填には幾つかの可能位置があることは認識するであろう。例えば、縫合サイクルは、両方の突出アームが前進し、縫合針(11)が突出アーム(9)(10)の縫合針保持具(9a)(10a)の中に装填された状態で開始し、一次突出アームと称されるアーム(9)(他方のアーム(10)は二次突出アームと称される)は、縫合針保持具(9)が、縫合糸が繋った縫合針(11)の基端の近くを保持／把持している。突出アーム(9)(10)は、次に縫合領域に挿入され、縫合針(11)の先端は縫合されるべき組織(12)の近傍に位置する。幾つかの実施例においては、半自動縫合装置は、外科処置の腔(surgical cavity)の中に配置され、縫合装置の両クランプを係合することにより、針が組織と接触することを防止し、又は組織との不注意な接触によりクランプの中で位置ずれが生じないようにしている。
二次突出アーム(10)は、次に、図２Ｂに示す如く後退させられ(なお、縫合針(11)を装填する前又は装置を縫合領域に挿入する前に後退させることもできる)、ラジアル駆動部が作動して、両方の突出アーム(9)(10)は弧状路(17)に沿って回転させられ、縫合針(11)の先端部は組織(12)の中に刺し通される。なお、前記弧状路(17)は、用いられる縫合針(11)の長さ及び形状によって決められる(後で説明する)。ラジアル駆動部は、針の先端部が縫合される組織から脱出する任意の位置まで、縫合針(11)を移動させることができる。ラジアル駆動部を有しない実施例又はラジアル駆動部が作動しない場合について説明したように、医師は、ラジアル駆動部と同様な操作を行なうために、装置を物理的に回転させることができる。次に、二次突出アーム(10)が、縫合針保持具(10a)を開いた状態で前進し、図２Ｃに示されるように針を保持する。縫合針(11)は、両方の針保持具(9a)(10a)で保持され、刺し通された組織は保持具と保持具の間にある。次に、一次突出アーム(9)の縫合針保持具(9a)が開いて、針を解放する。
一次突出アーム(9)は次に、図２Ｄに示されるように後退し、ラジアル駆動部が作動することにより、又は医師の操作により、突出アーム(9)(10)は、縫合針(11)の曲率に対応する弧状路(17)に沿って再び回転させられ、針は組織から脱出する。この回転により、針の基端は縫合される組織の中を引っ張られ、縫合糸を伴って移動する。次に、一次突出アーム(9)は縫合針保持具(9a)が開いた状態で前進し、図２Ｅに示される如く、縫合針保持具(9a)は針の基端部を保持する。次に、二次突出アーム(10)の縫合針保持具(10a)は開いて、針が外れ、装置は、縫合領域から離れて引っ張られ、縫合部(11b)に適度の緊張がもたらされる。或いはまた、この緊張は、針が組織を通じて引っ張られた直後であって、二次縫合針保持具(10a)から一次縫合針保持具(9a)へ移される前にもたらされることができる。又は、縫合糸は、適切な組織の接近(tissue approximation)及び緊張を確実なものとするために鉗子又はその他の器具を用いて引っ張られることができる。
【００２２】
装置は、縫合針が、医師の左手により、又は左利き手方向に向けて導入されるように設計されることもできるので、その場合には、前述した弧(9)と弧(10)の役割を逆転させればよいであろう。
【００２３】
縫合される組織は、縫合装置が切開部へ導入される方向の接線方向に常に位置しているとは限らないので、医師が、スラストされる組織に対し接線方向に向くよう縫合の角度を変更すべく、半自動縫合装置の先端部を、ヒンジ又はジンバル(gimbal)上に配備してもよい。さらに、ある実施例では、ラジアル駆動部は、高い初期スラストが発生するようにプログラミングされることもできる。これにより、縫合針を組織の中へ刺し通す際、組織に対する針の機械的利点を増すことができる。
【００２４】
半自動縫合装置をこのような要領で使用することは、従来の一般的な縫合処置と比べて幾つかの利点がある。例えば、この装置によって、医師は他方の手では従来の鉗子セットを使って、縫合すべき組織を安定させながら、片手で縫合操作を完結させることができるので、縫合位置の精度が向上し、縫合針(11)を挿入中の組織の歪は小さくなる。また、半自動縫合装置は、縫合針に対する物理的制御を損なうことはない。ラジアル駆動部を含む実施例の場合、装置では、縫合針(11)の弧に対応する弧状路(17)を通る移動精度が向上し、これにより、挿入される縫合針(11)の力によって組織(12)へ作用する変形力が低下する。さらにまた、縫合針(11)を移動させるのにラジアル駆動部を用いる実施例では、回転速度は可変である。換言すれば、装置はプログラムインターフェース(5)を通じて、縫合針(11)が、設定された一定速度で前進するようにプログラミングされることもできるし、又は組織に刺通されたときに初期スラストが大きくなるようにプログラミングされることができる。これにより、挿入によって生ずる組織の変形は最小になるし、縫合針(11)の組織(12)への進入能力は向上する。針が弧状路を移動する距離は、組織の中を通る針の移動が最大となるように正確にプログラミングされることができるので、組織は、縫合針保持具(9a)が前進し過ぎることによって縫合針保持具(9a)から受ける圧力に起因するストレスから保護される。
【００２５】
本発明の幾つかの実施例において、ラジアル駆動部は、図３に示されるように、縫合針の弧形状によって画定される弧状路(17)に沿って突出アーム(9)(10)を移動させる。この弧状路の中心は、装置(8)の軸心にあるが、弧状路(17)の中心は装置の軸心以外の特定された位置でもよい。この実施例の弧状路の中心位置は、換言すれば、装置の中心からずれた位置である。しかしながら、弧状路(17)の中心及び縫合針(11)の大きさは、突出アーム(9)(10)が移動するラジアル的経路に対するパラメータを規定又は設定する。
【００２６】
縫合針(11)が通る弧状路(17)は縫合針(11)の曲線によって決まるが、それは、どの縫合針も、縫合される組織を通る最適な経路を有し、その経路は針の弧又は形状に直接関係するからである。図４は、本発明の装置の突出アーム端部の縦面図を示している。縫合針(11)の経路は、縫合針の弧と同一の弧に沿う経路が最適である(少なくとも円弧のある縫合針については、円の一部であって、その回転中心は当該円の半径の長さによって決まる針の弧内にある)。縫合針(11)をこの弧状路(17)に沿って移動させる場合、組織と針が交わる領域は、弧状路(17)と接線ベクトルとの間の接点(31)に近い位置で、縫合針保持具(9a)(10a)の内面に一致させるべきであり、これにより、縫合針が組織の中を通る際、組織に生じる引張／変形の量を低減又は最小にすることができる。
【００２７】
本発明の装置と、２アームの従来装置との大きな違いの１つは、装置の針把持部の形状である。本発明の装置は、針の曲線に沿って把持し、特定の弧形態の針をしっかりと保持する。従来の装置は、針を横方向から把持していたため、組織に極く僅かな圧力が作用しても針はその弧状路から逸脱することがあった。針がその弧状路を正確に動かされた場合でも、針は、組織の抵抗を受けて、針ホルダーの顎部に対して動く傾向があった。このため、従来の装置では、針を、針の円弧ではない経路へ進ませるであろう。これは従来装置では遙かに起こり易かった(これは従来例に比べて本発明の装置が有する利点の１つにすぎない)。
【００２８】
多くの縫合針は、円弧を対称にした曲線によって画定され、その長さは、一般には、その円周の３/８又は１/２である。なお、使用可能な縫合針の形状とサイズは広範囲に亘るので、本発明の半自動縫合装置は、異なる多くの針に使える形状に調節されることができる。横方向駆動部とラジアル駆動部を用いて、図５及び図６に示されるように、突出アーム(9)(10)をカルテシアン座標系内のあらゆる必要位置に配置することができる。換言すれば、横方向駆動部により、突出アーム(9)(10)は、用いられる縫合針によって決定される弧状路に沿う予め定められた位置に配置され、同じように、ラジアル駆動部により、突出アーム(9)(10)は当該弧状路に沿うあらゆる位置に配置される。例えば、図６において、縫合針(11)の弧が円形で１８０度よりも大きいとき、突出アーム(9)(10)は、弧状路上で、互いに１８０度離れた、回転中心(8)から等距離の位置に配置されることができる。或いはまた、縫合針(11)自体の弧が１８０度よりも小さいとき、ラジアル駆動部により、突出アーム(9)(10)は、弧状路上で、１８０度よりも小さい角度離れた位置に配置するように使い、突出アーム(9)(10)は針と協同作用できるようにする。或いはまた、弧が１８０度よりも僅かに大きい縫合針を用いることが有利であり、この場合、突出アームは、弧状路上で、１８０度よりも大きな角度離れた位置に配置されることができる。
【００２９】
本発明の半自動縫合装置はまた、円形の弧ではなく、楕円形又は非円形の弧を有する縫合針にも使用されることができる。この場合、突出アーム(9)(10)は、ラジアル駆動部及び横方向駆動部により、縫合針(11)によって画定された楕円形の弧状路に配置されることができる。その場合、ラジアル駆動部と横方向駆動部は調和して動作し、回転中の２つの突出アーム(9)(10)のカルテシアン座標を連続的に調節するので、それらの位置は楕円形の弧状路上のままである。縫合針(11)は、針(円形又は楕円形)を模擬した弧状路(17)を経て組織(12)の中を通ることが好ましいが、それは、縫合されるとき、組織が横方向又は先端方向への引っ張られる力及びそれら方向への変形を小さくするためである。
【００３０】
幾つかの実施例において、縫合針保持具は、針の弧に一致するように回転する。換言すれば、針の弧が１８０度よりも大きい場合も小さい場合も、針の弧に対応するように移動するのは突出アームだけではなく、図６に示されるように、縫合針保持具も縫合針に対応するように回転する。例えば、本発明の幾つかの実施例では、突出アーム(9)(10)の先端部の縫合針保持具(9a)(10a)は、アームのラジアル的位置とは独立してラジアル的に位置決め可能であるので、アームのｘ−ｙ位置、アームの長さ及びアームの回転は独立して調節されることができる。この特徴により、用いられる縫合針の種類には関係なく、縫合針保持具(9a)(10a)は、縫合針(11)を把持する最適位置に置かれることができる。図４は、各顎部(26)の内面によって画定される縫合針保持具(9a)(10a)の二等分線ベクトルが、縫合針自体によって画定される弧の接線と略一致するラインを形成することを示している。幾つかの実施例において、接線ベクトル(32)と、用いられる縫合針(11)によって画定される弧状路が接触する接点(31)は、縫合針保持具(9a)(10a)の中央にある。突出アーム(9)(10)に対する縫合針保持具(9a)(10a)のラジアル的位置は、各保持具が、保持具の内面によって画定される接線ベクトル(32)が、接点(31)にて縫合針によって画定される弧状路と交わるように配置される。接点(31)が縫合針保持具(9a)(10a)の中心にあると、縫合針(11)が突出アーム(9)(10)の１つだけで把持されるとき、縫合針(11)の適切位置を維持する能力が向上する。
【００３１】
しかしながら、縫合針の他の実施例では、接点(31)を、縫合針保持具(9a)(10a)内で、縫合針保持具(9a)(10a)の中央でない位置に配置することができる。当該分野の専門家であれば、縫合針保持具(9a)(10a)(又はこれらの突出アーム(9)(10))の位置が前述の位置から多少変化しても、多くの組織は縫合針の位置誤差に十分対応できる弾力性を有しているので、装置は十分に機能することができることは理解し得るであろう。換言すれば、縫合針(11)の位置又は移動経路に僅かな変化があっても、本発明の機能又は有用性を全く損なうものではないので、本発明の範囲内である。
【００３２】
本発明の幾つかの実施例では、半自動縫合装置の突出アーム(9)(10)及び縫合針保持具(9a)(10a)の位置や、用いられる具体的な縫合針に基づく回転の弧状路を自動的に調節することができる。本発明の装置は、様々な種類の縫合針に対応して複数のプログラミング設定を予め行なうことができる。例えば、幾つかの実施例では、医師は、用いられる縫合針について、プログラムインターフェース(5)から製品番号又は他の固有の識別名を入力するだけでよい。装置は、その縫合針に関して格納された情報に基づいて、適切な設定を自動的に認識し、適切な弧状路に沿って針を前進させ、組織に侵入し、その長さ全体に亘って移動することができる。このようなプログラミングは装置に内蔵されてもよいし、針を特定するデータを直接入力する手段を有してもよい。他の実施例では、プログラムインターフェース(5)により、装置をコンピュータ又はその他プログラミング装置にリンクする等の外部プログラミングを行なうことにより、所望の構成を装置に伝達することできる。楕円弧を有する縫合針の場合、プログラムインターフェース(5)を用いて、経路又は座標の設定の他、必要な縫合針の把持位置を入力することにより、装置を前記弧状路に沿って移動させることができる。
【００３３】
突出アーム(9)(10)の先端部に位置する縫合針保持具(9a)(10a)は、縫合針(11)を固定するのに適した形状であれば任意の形状であってよい。当該分野の専門家であれば、縫合針を固定するのに、数多くの機構が用いられることは理解し得るであろう。それゆえ、縫合針保持具という語は、そのような全ての機構を含むことを意味するものである。例えば、図７に示されるように、縫合針保持具(9a)(10a)は、一対の鉗子又は普通の針ホルダーに用いられるものと同様な一対の顎部(26)を有するものでもよい。これらの顎部は、突出アーム(9)(10)の摺動部(20a)に関して長さ方向に操作可能な保持制御アクチュエータ(21)に取り付けられてもよい。保持制御アクチュエータ(21)が突出アーム(9)(10)の摺動部(20a)に関して基部方向へ移動することにより、２つの顎部(26)を連結するヒンジ(28)は、突出アーム(9)(10)の摺動部(20a)の内表面が顎部(26)の外面に加えた機械力によって閉じられる。幾つかの実施例において、装置は、単一ヒンジでもよいが、より大きな機械的効果を得るためにダブルアクションヒンジでもよいし、針をしっかりと確実に把持できるように構成される他の機構でもよい。他の実施例において、例えば図７に示される縫合針保持具は、保持制御アクチュエータ(22)に接続された固定顎部(29)と、保持制御アクチュエータ(23)に接続された可動顎部(30)とを具えている。この実施例では、固定顎部アクチュエータ(22)は１つの位置にとどまり、傾斜部を有する可動顎部(30)は、装置のハウジング(1)から遠ざかる方向に移動するので、傾斜部が縫合針(11)を捕らえて、可動顎部(30)と固定顎部(29)との間がピン留めされる。さらにまた幾つかの実施例では、顎部と針との間で最適な向きが得られるように、顎部に、針が保持される位置を画定する溝を有することもできる。このような溝は、把持される針の部分の横断面形状に対応する形状に形成することにより、針の適正な向きが確実に得られる。
【００３４】
縫合針の半自動縫合装置の幾つかの実施例では、医師は、縫合プロセスの各工程を制御することができる。ハウジングに配置された一組のコントローラ(１又は複数のコントローラ)には、様々な関連する機能又は独立した機能を具備させることができる。例えば、一実施例において、コントローラ(2)は、縫合工程中(なお、個々の工程は、例えば、突出アーム(9)(10)の回転、突出アーム(9)(10)の前進又は後退、縫合針保持具(9a)(10a)の保持又は保持解除等の具体的なあらゆる動きを意味する)、装置を前方へ移動させるのに対し、別のコントローラ(4)は、縫合工程中、装置を後方へ移動させるものであり、また、第３のコントローラ(3)は装置を緊急停止させるものである。他の実施例では、単一のコントローラの作動が順次行われるように、２又は３以上の工程がリンクされることができる。例えば、１つの入力により、突出アーム(9)(10)が前進し、次に縫合針保持具(9a)(10a)が保持する。他の実施例において、装置は、緊急解放用として作用し、顎部の１つを選択的に解放するためにトグルスイッチを切り替えるか、又は顎部の両方を同時に解放するために押圧されることができるコントローラ(2)〜(4)を有することもできる。装置の他の実施例は、所定の突出アームの前進及び後退、特定の縫合針保持具の開閉、突出アームの正逆回転を制御する別のコントローラ(2)〜(4)を設けることもできる。本発明の他の実施例では、制御の数を前述したものより多くすることも少なくすることもでき、当該分野の専門家であれば、そのようなコントローラの数多くの構成例もまた、縫合処置の工程中、装置を適切に操作できることは容易に認識できるであろう。
【００３５】
装置の電源は、装置内に収容されたバッテリー駆動又は充電可能電源でもよいし、外部電源に接続されるものでもよい。
【００３６】
また、本発明の半自動縫合装置は、医師が片手で保持して手操作するものでもよいし、内視鏡手術用として自動制御される長いアーム(長いアームは医師に保持される)の端部に取り付けられ、長いアームの位置はロボットによって制御され、ロボットのように動かすこともできる。ロボット制御される場合、組織の変形を最小にするために、針の前進速度もロボットで制御される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】半自動縫合装置の一実施例を示す図である。
【図２】組織を縫合する半自動縫合装置の長さ方向の概略図である。
【図３】突出アームの座標位置と、様々な縫合針の長さ及び弧との関係を示す図である。
【図４】縫合針保持具の角度位置と、用いられる縫合針の弧との関係を示す図である。
【図５】様々な弧を有する縫合針に対する半自動縫合装置の適合可能性を示す図である。
【図６】自動縫合装置のラジアル的位置を軸方向から見た図で、針の先端が前記ラジアル的位置から僅かに離れた近い位置で把持される状態を示している。
【図７】針の先端部に配置された縫合針保持具の様々な実施例を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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