(57)【要約】近位端（４）と、遠位端（６）と、軸（８）とを有する弾性変形可能なジョイントであって、弾性変形可能なジョイントは、螺旋構造を含み、螺旋構造（１２）は、複数の一体に形成されたボデイ部（１０）を含み、各ボデイ部は、螺旋構造のターンを含み、隣接するボデイ部に対して移動可能であり、弾性変形可能なジョイントは、複数のボデイジョイント部材（１４）をさらに含み、それぞれのボデイジョイント部材は、それぞれのボデイ部上に形成され、隣接するボデイジョイント部材は、互いに接してボデイジョイントを構成することができ、弾性変形可能なジョイントは、弾性変形可能なジョイントの遠位端から近位端へ軸方向に延伸する第１および第２ガイド（２２，２４）をさらに含む、弾性変形可能なジョイント（２）。【選択図】図３
2021532910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近位端と、遠位端と、軸とを有する弾性変形可能なジョイントであって、
前記弾性変形可能なジョイントは、螺旋構造を含み、前記螺旋構造は、複数の一体に形成されたボデイ部を含み、各前記ボデイ部は、螺旋構造のターンを含み、隣接するボデイ部に対して移動可能であり、
前記弾性変形可能なジョイントは、複数のボデイジョイント部材をさらに含み、それぞれの前記ボデイジョイント部材は、それぞれのボデイ部上に形成され、隣接するボデイジョイント部材は、互いに接してボデイジョイントを構成することができ、
前記弾性変形可能なジョイントは、前記弾性変形可能なジョイントの前記遠位端から前記近位端へ軸方向に延伸する第１および第２ガイドをさらに含む、弾性変形可能なジョイント。
【請求項２】
前記螺旋構造のピッチは、弾性変形可能なジョイントの長さに沿って変化する、請求項１に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項３】
前記ボデイジョイントのサイズは、前記螺旋構造のピッチの変化に応じて変化する、請求項２に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項４】
前記ジョイントは、複数の材料から形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項５】
前記螺旋構造は、複数の螺旋構造を含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項６】
前記第１および第２ガイドは、それぞれ第１および第２チャンネルを含み、
各前記チャンネルは、前記弾性変形可能なジョイントの遠位端から近位端へ延伸する、請求項１から５のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項７】
各前記ボデイ部は、実質的に１８０度で互いに半径方向において間隔をあけて配置された２つのボデイジョイント部材を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項８】
前記第１および第２チャンネルは、実質的に９０度で前記ボデイジョイント部のそれぞれから半径方向において間隔をあけて配置される、請求項７に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項９】
前記第１および第２ガイドは、前記ボデイジョイント部にほぼ平行に延伸する、請求項１から８のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項１０】
各前記ボデイジョイントは、ローリングジョイントを含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項１１】
各前記ボデイジョイント部は、円筒形であり、前記ボデイジョイント部の軸は、前記弾性変形可能なジョイントの軸に実質的に垂直である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項１２】
前記弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線を通って延伸する第３および第４ガイドをさらに含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項１３】
前記第３および第４ガイドは、それぞれ第３および第４チャンネルを含む、請求項１２に記載の弾性変形可能なジョイント、請求項１２に記載の弾性変形可能なジョイント。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の第１および第２弾性変形可能なジョイントを含む弾性変形可能なジョイント構造であって、
前記第１および第２弾性変形可能なジョイントは、前記第１弾性変形可能なジョイントの近位端が前記第２弾性変形可能なジョイントの遠位端に接続されて接続部を構成するように、互いに直列に接続され、
前記接続部は、第１および第２接続ガイドを含み、前記第１および第２接続ガイドは、それぞれ第１可撓性部の第１および第２ガイドと第２可撓性部の第１および第２ガイドとを接続してそれぞれ第１および第２構造ガイドを形成し、前記第１および第２構造ガイドは、前記第１弾性変形可能なジョイントの遠位端から前記第２弾性変形可能なジョイントの近位端へ延伸し、
前記第２弾性変形可能なジョイントは、第２弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線を通って延伸する第３および第４ガイドを含む、弾性変形可能なジョイント構造。
【請求項１５】
前記第１および第２弾性変形可能なジョイントは、一体に形成される、請求項１４に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
【請求項１６】
前記第１弾性変形可能なジョイントは、前記第２弾性変形可能なジョイントから半径方向に９０度オフセットされる、請求項１４または１５に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
【請求項１７】
前記第１弾性変形可能なジョイントの前記第１および第２ガイドは、前記第２弾性変形可能なジョイントの前記第１および第２ガイドから半径方向に約９０度オフセットされ、
前記第１弾性変形可能なジョイントの前記第１および第２ガイドは、それぞれ前記第２弾性変形可能なジョイントの前記第３および第４ガイドと実質的に同一線上に位置する、請求項１６に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
【請求項１８】
前記第１および第２接続ガイドは、実質的に軸方向に延伸する、請求項１６または１７に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
【請求項１９】
前記第１弾性変形可能なジョイントは、前記第２弾性変形可能なジョイントに軸方向に位置合わせされる、請求項１４から１８のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
【請求項２０】
前記第１および第２接続ガイドは、前記接続部内で螺旋状で延伸する、請求項１９に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
【請求項２１】
２つ以上の弾性変形可能なジョイントと、複数の接続部とを含み、
複数の前記接続部は、１つの弾性変形可能なジョイントの遠位端と、隣接する弾性変形可能なジョイントの近位端とを接続する、請求項１４から２０のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
【請求項２２】
前記第１弾性変形可能なジョイントは、前記第１弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線を通って延伸する第３および第４ガイドを含む、請求項１４から２１のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
【請求項２３】
前記弾性変形可能なジョイントに直列に接続されるジンバルをさらに含む、請求項１４から２２のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント構造。
【請求項２４】
近位端と、遠位端と、前記遠位端に位置する請求項１から１３のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイントとを含む、手術器具。
【請求項２５】
近位端と、遠位端と、前記遠位端に位置する請求項１４から２３のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイント構造とを含む、手術器具。
【請求項２６】
付加製造技術を使用する、請求項１から２５のいずれか１項に記載の弾性変形可能なジョイントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジョイントに関し、特に最小侵襲手術（ＭＩＳ）手順に使用される手術装置用のジョイント、およびこのジョイントの製造方法に関する。本発明は、特に、内視鏡処置で使用するための装置の一部を構成する細長い可撓性ジョイントに関する。なお、本発明のジョイントは、他の用途に使用可能であり、本発明の方法は、異なる用途を有する類似の装置の製造に使用可能である。
【背景技術】
【０００２】
ＭＩＳは、術後の瘢痕を改善し、回復時間を短縮するために導入されるものである。ＭＩＳでは、腹壁に小さな切り口を切開し（例えば、腹腔鏡手術）、または食道などの狭い自然開口から導入する必要があります。ＭＩＳに対しては、主に最も直接的で人間工学的に最適な位置に位置合わせされないアクセスサイトからターゲットの解剖学的構造を十分に観察および操作する機能が要求されている。外科医に適切な視覚的フィードバックおよび器用な組織操作を提供するために、内視鏡および他の手術器具は、弾性変形可能なジョイントとも呼ばれる、湾曲可能で操縦可能なセクションを備える必要がある。弾性変形可能なジョイントは、通常、光学ユニットおよびカメラユニット用のガラス繊維コードや電線などの照明手段の組み込みを妨げる制御テンドンのない大きな中央ルーメンを提供する必要がある。大きな手術器具の遠位端で作用する手術ツールの場合、内部空間は、必要とされる可能性のある吸引ユニットのすすぎを設置するのに役立つ可能性がある。このような弾性変形可能なジョイントの他の本質的な特性は、その湾曲方向が制御テンドンにより制御可能であることである。平面湾曲を実現するために、１対のテンドンはよく使用される。空間的な湾曲を実現するために、４本のテンドンのうち３本はよく使用される。
【０００３】
１つのキャプスタンを使用して１つの自由度（ＤＯＦ）の湾曲で１対のテンドンを制御することが知られている。２つのテンドンは拮抗して構成され、一方のテンドンの増加分はもう一方のテンドンの減少分に等しい。弾性変形可能なジョイント内の軸方向のチャンネルは、テンドンを案内するためのものである。制御可能な湾曲を実現するための原理に応じて、既知の弾性変形可能なジョイントは２つのカテゴリに分類できます。制御可能な湾曲を実現する原理に応じて、既知の弾性変形可能なジョイントは２つのカテゴリに分類できる。
【０００４】
＜湾曲ジョイント＞
第１カテゴリは、材料の弾性を利用する湾曲ジョイントである。これらのジョイントは、テンドンにより駆動される順応性機構である。テンドンは、湾曲可能部内のチャンネルを通過して弾性変形可能なジョイントの遠位端に達する。テンドンを引っ張ることにより、弾性変形可能なジョイントは対応する方向に曲がる。湾曲ジョイントは、湾曲部品の寸法と、剛性や降伏強度などのジョイントの材料特性に完全に依存する。これらの幾何学的および材料特性は、ジョイントのねじれ剛性、軸方向および横方向の力にどれだけ耐えられるかも決定する。これらの設計では、多くの場合、レーザプロファイリング技術または放電マッチング技術を使用して金属管にノッチを作る。これらの設計では、ニチノールや弾性率が低い他の材料を選択することがある。設計原理は、曲がるための空間を確保するために、不要な材料を切り取ることである。このタイプのジョイントは、薄いセクションと厚いセクションの組み合わせとして設計されるため、コーナー領域に応力集中が生じることがよくある。結果として、長期間使用すると、塑性変形および疲労が発生する懸念がある。このタイプの弾性変形可能なジョイントにテンドン案内チャンネルを開設することも困難である。従来の方法には、ワイヤＥＤＭを使用して小さな入口からチャンネルを切り出す方法、またはチューブの壁に形成されたスロットにテンドン案内プレートを挿入する方法がある。前者は製造が困難で、後者は組み立てが困難である。
【０００５】
＜剛性ジョイント＞
他の弾性変形可能なジョイントは、複数の小さな剛性ジョイントを使用して湾曲を実現する。このタイプの弾性変形可能なジョイントは、単一の連続体を使用するのではなく、一連の小さな管状セグメントを積み重ねることによって構築される。２つの隣接するセグメント間の動きは、チューブセグメントの表面に設けられた接続手段によって制約される。これらの接続手段には、ローリングジョイントおよびヒンジジョイントが含まれる。ローリングジョイントの２つの部分は、ジョイントの曲率によって定義される円形の軌道に沿って互いに対して回転するが、ヒンジジョイントの２つの部分は、共通のピボットポイントに対して回転する。接続手段は、通常、不要な方向への動きを制限するために、相互にフィットするジグソーパズルのピースとして設計される。テンドン案内チャンネルの作成は、小さな管状セグメントにとって難しくなく、ジョイントの湾曲に伴う疲労の問題もない。しかし、この設計カテゴリには、摩擦とバックラッシュが導入されている。摩擦とバックラッシュの非線形特性により、このタイプの可撓性ジョイントは、湾曲ジョイントと比較して、ボディ曲率が滑らかでチップ位置決めの精度が低い。さらに、このタイプのジョイントは、湾曲ジョイントの単一設計と比較して、組み立てが困難である。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の第１態様によれば、近位端と、遠位端と、軸とを有する弾性変形可能なジョイントであって、上記弾性変形可能なジョイントは、螺旋構造を含み、上記螺旋構造は、複数の一体に形成されたボデイ部を含み、各上記ボデイ部は、螺旋構造のターンを含み、隣接するボデイ部に対して移動可能であり、上記弾性変形可能なジョイントは、複数のボデイジョイント部材をさらに含み、それぞれの上記ボデイジョイント部材は、それぞれのボデイ部上に形成され、隣接するボデイジョイント部材は、互いに接してボデイジョイントを構成することができ、上記弾性変形可能なジョイントは、上記弾性変形可能なジョイントの上記遠位端から上記近位端へ軸方向に延伸する第１および第２ガイドをさらに含む、弾性変形可能なジョイントが提供される。
【０００７】
螺旋構造を使用して弾性変形可能なジョイントを形成することは、湾曲時に弾性変形可能なジョイントの本体に沿って応力がより均一に分散されることを意味する。螺旋構造は無限の数の屈曲点の集合体を表すため、完全かつ確実に制御することは困難である。しかし、ボデイジョイントの存在により、弾性変形可能なジョイントは正確に制御され得る。
【０００８】
本発明の実施形態では、螺旋構造は、バネを含み、ねじり剛性が良好で、軸方向剛性および曲げ剛性が非常に低い。ボデイジョイントは、自由度（ＤＯＦ）の数を制限するとともに、弾性変形可能なジョイントの軸方向剛性を向上させる。
【０００９】
螺旋構造は、弾性変形可能なジョイントの長さに沿って実質的に一定のピッチを有し得る。本発明の他の実施形態では、螺旋構造のピッチは、弾性変形可能なジョイントの長さに沿って変化してもよい。本発明のいくつかの実施形態では、螺旋構造のピッチは、可撓性ジョイントの長さに沿って減少する。
【００１０】
本発明のこのような実施形態では、ボデイジョイントのサイズも、螺旋構造のピッチの変化に応じて変化する。
【００１１】
本発明の実施形態では、螺旋構造のピッチは可撓性ジョイントの長さに沿って減少し、ボデイジョイント部材のサイズも可撓性ジョイントの長さに沿って減少する。
【００１２】
本発明の実施形態では、弾性変形可能なジョイントは、単一の材料で作製される。本発明の他の実施形態では、弾性変形可能なジョイントは、複数の材料で作製される。
【００１３】
弾性変形可能なジョイントを作製するための特定の材料は、弾性変形可能なジョイントを含む手術器具が使用される用途によって決定される。
【００１４】
螺旋構造は、単一、二重または三重螺旋構造であってもよい。この構造が二重螺旋構造である場合、ボデイジョイントを構成する複数のペアのボデイジョイント部は、対称的に配置される。
【００１５】
軸方向の長さが一定である場合、二重螺旋設計は、単一螺旋設計と比較して曲げ剛性がより高い。
【００１６】
一般に、ピッチ距離が一定である場合、より多いストランドを使用する螺旋構造（即ち、二重または三重螺旋）は、より少ないストランドを使用するらせん構造と比較して、全体的な剛性が増加する。
【００１７】
螺旋構造が偶数のストランドを有する場合、例えば、螺旋構造が二重または四重構造であり、スタンドの始点が均等に割り当てられる場合、ボデイジョイントを構成する複数ペアのボデイジョイント部は、可撓性ジョイントの曲げ面に対して対称的に配置される。これによって、この構造が時計回りまたは反時計回りにねじられたときに、ねじり剛性は同じである。
【００１８】
一方、奇数のストランドを有する螺旋構造、例えば単一の螺旋構造では、この構造がその中心軸を中心にねじられる場合、時計回りにねじられるときのねじり剛性は反時計回りにねじられるときと異なる。
【００１９】
弾性変形可能なジョイントの特定の螺旋構造は、変形可能なジョインを含む手術器具が使用される用途によって決定される。
【００２０】
本発明の実施形態に係る弾性変形可能なジョイントは、互いに一体に形成された複数のボデイ部を含む。これは、複数の個々のボデイ部の組み立てに関連する不利な点が克服されることを意味する。
【００２１】
本発明の実施形態に係る弾性変形可能なジョイントは、１対の拮抗テンドンを使用することにより湾曲することができる。テンドンは、第１および第２ガイドによって、弾性変形可能なジョイントを通って案内される。
【００２２】
本発明の実施形態では、第１および第２ガイドは、それぞれ第１および第２チャンネルを含み、各チャンネルは、弾性変形可能なジョイントの遠位端から近位端まで延在する。
【００２３】
チャンネルは、弾性変形可能なジョイントの任意の便利な部分に形成し、弾性変形可能なジョイントの使用中にテンドンを案内および保護することができる。
【００２４】
本発明の実施形態では、第１および第２チャンネルは、半径方向においてボデイジョイント部間隔をあけて配置される。これによって、それぞれ第１および第２チャンネルを通って延在する拮抗テンドンによって湾曲が活性化されると、ボデイジョイントで湾曲が発生する。
【００２５】
本発明の実施形態では、各ボデイ部は、実質的に１８０度で互いに半径方向において間隔をあけて配置された２つのボデイジョイント部材を含む。
【００２６】
第１および第２ガイドは、互いに半径方向に１８０度離して配置される。本発明の実施形態では、第１および第２ガイドは、実質的に９０度で上記ボデイジョイント部のそれぞれから半径方向において間隔をあけて配置される
【００２７】
このような構成により、拮抗テンドンが第１および第２ガイド内に配置されている場合、ボデイジョイント部に対する第１および第２ガイドの位置により、テンドンを介して湾曲が達成され得る。
【００２８】
ボデイジョイントは、弾性変形可能なジョイントの軸と実質的に同軸である方向に延在するように配置される。他の配置では、ボデイジョイントは、螺旋状経路に沿って延在することができる。
【００２９】
ボデイジョイントの配置は、弾性変形可能なジョイントを含む手術器具が使用される用途によって決定される
【００３０】
第１および第２ガイドは、ボデイジョイントの配置に関係がなく、ボデイジョイントにほぼ平行に延伸することができる。
【００３１】
湾曲中に、ボデイジョイント部は、互いに隣接し、互いに対して移動することで、湾曲の発生を可能にする。
【００３２】
ボデイジョイント部材は、任意の適切なボデイジョイントを形成するための任意の適切な形状を有する。
【００３３】
本発明の実施形態では、各ボデイジョイントは、ローリングジョイントを含む。
【００３４】
本発明のこのような実施形態では、隣接するボデイジョイント部材は、弾性変形可能なジョイントの湾曲中に互いに接し、各ボデイジョイント部材の接触面は湾曲する。
【００３５】
本発明の実施形態では、各ボデイジョイント部は、実質的に円筒形であり、弾性変形可能なジョイントの軸に実質的に垂直である円筒の軸を有する。各ボディジョイントの接触面は、円筒の曲面を含む。
【００３６】
本発明の実施形態では、弾性変形可能なジョイントは、第３および第４ガイドを含み、第３および第４ガイドは、弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線に沿って延在する。
【００３７】
本発明の実施形態では、第３および第４ガイドは、それぞれ第３および第４チャンネルを含む。
【００３８】
本発明の実施形態では、つる巻きバネの形態である順応性があるかまたは弾性変形可能なジョイント構造と、ボデイジョイントの形態である剛性構造との組み合わせが提供される。これにより、既知の類似するジョイントよりも可撓性があり、曲げたときに全体に沿って応力がより均一に分散するジョイントが得られる。さらに、バネの順応性がある構造により、全体的な弾性は、既知の類似するジョイントの場合のように、体のボデイジョイント部間の局所的な摩擦ではなく、湾曲形状に影響を与える支配的な力になる。これによって、全てのボデイジョイントは、等しい回転角を示すことで、本発明の実施形態に係る弾性変形可能なジョイントは一定の湾曲曲率を有する。
【００３９】
本発明の実施形態では、弾性変形可能なジョイントは、直径が約９ｍｍ、軸方向の長さが約１８ｍｍである。
【００４０】
弾性変形可能なジョイントは、内径が約５ｍｍである。
【００４１】
本発明の一実施形態では、弾性変形可能なジョイントは３１６ステンレス鋼で作製される。
【００４２】
本発明の第２態様によれば、本発明の第１態様に係る第１および第２弾性変形可能なジョイント各を含む弾性変形可能なジョイント構造が提供される。第１および第２弾性変形可能なジョイントは、第１弾性変形可能なジョイントの近位端が第２弾性変形可能なジョイントの遠位端に接続されて接続部が形成されるように互いに直列に接続される。接続部は第１および第２接続ガイドを含み、第１弾性変形可能なジョイントの第１および第２ガイドをそれぞれ第２弾性変形可能なジョイントの第１および第２ガイドに結合してそれぞれ第１および第２構造ガイドを形成する。第２弾性変形可能なジョイントは、第２弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線に沿って延在する第３および第４ガイドを含む。
【００４３】
本発明の実施形態では、弾性変形可能なジョイント構造を構成する第１および第２弾性変形可能なジョイントは、互いに一体に形成される。
【００４４】
本発明の実施形態では、第１弾性変形可能なジョイントは、第２弾性変形可能なジョイントから半径方向において約９０オフセットされる。このような構造では、２対のテンドンを使用することでジョイントは空間的に曲がることができる。
【００４５】
このような実施形態では、第１弾性変形可能なジョイントの第１および第２ガイドは、第２弾性変形可能なジョイントの第１および第２ガイドから半径方向において約９０オフセットされ、第２弾性変形可能なジョイントの第３および第４ガイドと実質的に同一直線上にある。
【００４６】
本発明のこのような実施形態では、第１および第２接続ガイドは接続部内で実質的に軸方向に延伸する。
【００４７】
本発明の他の実施形態では、第１弾性変形可能なジョイントは、第２弾性変形可能なジョイントと実質的に同じ半径方向を有する。これによって、２対のテンドンを使用してＳ状湾曲を実現できる構造になる。
【００４８】
本発明のこのような実施形態では、第１および第２接続ガイドは、実質的に螺旋状経路に沿って延在する。これによって、第１弾性変形可能なジョイントの第１および第２ガイドはそれぞれ第２可撓性部の第３および第４ガイドに接続される。
【００４９】
したがって、使用中、第１弾性変形可能なジョイントに関連するテンドンは、第２弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線に沿って延伸するように案内される。他の実施形態では、第１および第２接続ガイドは、異なる経路を定義する場合があり、螺旋状ではない場合があるが、依然として一般に湾曲したまたは階段状の経路をたどって、第１弾性変形可能なジョイントの第１および第２ガイドを第２弾性変形可能なジョイントの第３および第４ガイドに結合させる。
【００５０】
この配置の利点は、従来技術のようにテンドンを配置するためにボーデンケーブルなどを使用する必要がない。
【００５１】
本発明の第２態様の他の実施形態では、弾性変形可能なジョイント構造は、２以上の弾性変形可能なジョイントを含んでもよい。このような実施形態では、本発明の隣接する弾性変形可能なジョイントは、互いに同じ半径方向を有してもよいか、または１つ弾性変形可能なジョイントは、隣接するジョイントに対して半径方向に９０度回転してもよい。複数の弾性変形可能なジョイントを含む弾性変形可能なジョイント構造には、配向の異なる組み合わせが存在し得る。
【００５２】
このような実施形態では、弾性変形可能なジョイント構造は、１つの弾性変形可能なジョイントの遠位端と隣接する弾性変形可能なジョイントの近位端とを接続させる複数の接続部を含む。
【００５３】
このような弾性変形可能なジョイント構造を構成する全ての弾性変形可能なジョイントは、第１弾性変形可能なジョイントとは別に、それぞれの弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線に沿って延伸する第３および第４ガイドを含む。これによって、弾性変形可能なジョイント構造を構成する弾性変形可能なジョイントは互いに分離できることが保証される。つまり、１つ弾性変形可能なジョイントに関連するテンドンが弾性変形可能なジョイント構造を構成する全ての他の弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線に沿って延伸することを確保することによって、これらのテンドンの操作は、これらのテンドンに関連する弾性変形可能なジョイントのみの湾曲を引き起こす。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態では、第１弾性変形可能なジョイントは、必要がなくても第３および第４ガイドを含む。製造プロセスを簡単化できるためである。
【００５５】
本発明の実施形態では、全てのガイドは、各弾性変形可能なジョイントのボデイ部に形成されるチャンネルを含む。
【００５６】
本発明の実施形態では、弾性変形可能なジョイント構造は、弾性変形可能なジョイントに直列に接続されるジンバルをさらに含む。
【００５７】
本発明の実施形態では、ジンバルは、弾性変形可能なジョイント構造の遠位端と、第１弾性変形可能なジョイントの遠位端との間に位置する。
【００５８】
本発明の他の実施形態では、ジンバルは、２つの弾性変形可能なジョイントの間に位置してもよい。本発明の別の実施形態では、ジンバルは、弾性変形可能なジョイントの近位端と、弾性変形可能なジョイント構造の近位端との間に位置してもよい。
【００５９】
本発明の第３態様によれば、本発明の第２態様に係る近位端と、遠位端と、弾性変形可能なジョイントを含む手術器具が提供される。
【００６０】
本発明の第４態様によれば、本発明の第２態様に係る近位端と、遠位端と、弾性変形可能なジョイント構造を含む手術器具が提供される。
【００６１】
本発明の第５態様によれば、付加製造技術により弾性変形可能なジョイントの部材を形成するステップを含む本発明の第１態様に係る弾性変形可能なジョイントの形成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
以下、図面および実施例を参照して本発明を説明する。
【図１】中立位置にある本発明の第１態様に係る弾性変形可能なジョイントの第１実施形態の概略図である。
【図２】湾曲状態での図１の弾性変形可能なジョイントの一部の詳細を示す。
【図３】本発明の第２態様に係る弾性変形可能なジョイント構造の第１実施形態の概略図である。同図には、第１弾性変形可能なジョイントの方向は、第２弾性変形可能なジョイントに対して半径方向に９０度オフセットされ、複合弾性変形可能なジョイントを構成する。
【図４】本発明の第２態様に係る弾性変形可能なジョイント構造の第２実施形態の概略図である。同図には、第１弾性変形可能なジョイントの方向は、第２弾性変形可能なジョイントに半径方向に位置合わせされ、Ｓ字状の弾性変形可能なジョイント構造を構成する。
【図５】図４の「Ｓ」字状の弾性変形可能なジョイント構造を示す概略図である。
【図６】図４のＣ字状の複合弾性変形可能なジョイントを示す概略図である。
【図７】二重螺旋構造を含む本発明の第１態様に係る弾性変形可能なジョイントの他の実施形態の一部を示す概略図である。
【図８】本発明の第１態様に係る弾性変形可能なジョイントの他の実施形態の一部を示す概略図であり、異なるタイプのローリングジョイントを示す。
【図９】本発明の別の実施形態の一部を示す概略図である。この実施形態では、ボデイジョイント部材にチャンネルが形成されている。
【図１０】本発明の別の実施形態の一部を示す概略図である。この実施形態では、ボデイジョイント部材にチャンネルが形成されている。
【図１１】本発明の第１態様の実施形態に係る弾性変形可能なジョイントの概略図である。同図には、弾性変形可能なジョイントは、その長さに沿って変化するピッチを有する螺旋構造を含む。
【図１２】本発明の第２態様の他の実施形態に係る３つの一体に形成されたジョイントを含む弾性変形可能なジョイント構造の概略図である。
【図１３】本発明の第２態様の実施形態に係る弾性変形可能なジョイント構造を有する可撓性内視鏡を含む手術器具の概略図である。
【図１４】図１３の手術装置の概略図であり、Ｓ字状に曲がるジョイント構造を示す。
【図１５】図１３、１４に示される手術器具の概略図であり、手術器具におけるテンドンの配置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る弾性変形可能なジョイントは、符号２で示される。ジョイント２は、図１において中立または曲がっていない位置で示される。
【００６４】
ジョイントは、近位端４、遠位端６および軸８を含む。ジョイントは、複数の一体に形成されたボデイ部１０を含み、本実施形態ではつる巻きバネ１２のターンを含む。ジョイントは、ボデイ部１０上に形成される複数のボデイジョイント部１４をさらに含む。本実施形態では、各ボデイ部またはつる巻きバネのターンは、互いに正反対に配置され、即ち、互いに半径方向に１８０度離して配置される２つのボデイジョイント部１４を含む。各ボデイジョイント部１４は、隣接するボデイ部１０上のボデイジョイント部に隣接するように配置される。隣接するボデイジョイント部１４は共同でボデイジョイント１６を構成する。本実施形態では、ボデイジョイント１６は、ローリングジョイントを含む。しかし、他の実施形態では、ボデイジョイントは、ヒンジジョイントまたはピボットジョイントなどの他のジョイントであってもよい。
【００６５】
弾性変形可能なジョイント２は、つる巻きバネ１２の形態で湾曲可能部を含む。この湾曲可能部の軸方向の圧縮はボデイジョイント１６によって拘束される。本実施形態では、ボデイジョイント１６はそれぞれ各ボデイ部１０に位置する剛性ローリング接触ジョイントを含む。各ボデイジョイント部１４は、円筒形であり、各筒形の軸がジョイント２の軸８に実質的に直交する。本実施形態では、ボデイジョイント１６は、弾性変形可能なジョイント２の表面上に１８０度離れて軸方向に延伸する２本の線に配置される。ジョイント１６の拘束により、バネ１２は拮抗的テンドン１８，２０によって制御される１つの湾曲ＤＯＦのみを有する。詳細は後述する。
【００６６】
弾性変形可能なジョイント２は、チャンネル２２，２４の形態で第１および第２ガイドをさらに含む。第１および第２ガイドは、ジョイント２を通過するようにテンドン１８，２０を案内する。テンドン１８，２０は、パンチポイント２６により弾性変形可能なジョイント２の遠位端６に取り付けられ、弾性変形可能なジョイント２および近位端４を通って延伸する。テンドン１８，２０は、１対の拮抗的テンドンであり、既知の方法でジョイント２の湾曲を制御するために使用できる。特に、テンドン１８，２０のうちの１つを引っ張ることにより、各ボデイジョイント１６は小さな角度で偏向する。これらの小さな角度により、弾性変形可能なジョイント２は、最大１８０度以上の大きな角度で曲がることができる。
【００６７】
図２に示すように、弾性変形可能なジョイント２の一部は、湾曲状態で示される。この湾曲状態は、テンドン１８を引っ張ることにより実現される。
【００６８】
図１および図２に示される弾性変形可能なジョイント２は、２Ｄ平面内でのみ曲がる。
【００６９】
図３に示すように、本発明の第２態様の実施形態に係る弾性変形可能なジョイント構造は符号３０で示される。弾性変形可能なジョイント構造３０は、第１弾性変形可能なジョイント３２および第２弾性変形可能なジョイント３４を含む。第１弾性変形可能なジョイント３２と第２弾性変形可能なジョイント３４とは、第１弾性変形可能なジョイント３２の近位端３６が第２弾性変形可能なジョイント３４の遠位端３８に接続されて接続部４０が形成されるように直列接続される。
【００７０】
図１に示される弾性変形可能なジョイント２の部分に対応する第１および第２弾性変形可能なジョイント３２，３４の部分は、説明の便宜上、対応する符号で示される。
【００７１】
第１弾性変形可能なジョイント３２は、第１および第２チャンネル２２，２４により第１弾性変形可能なジョイント３２を通って案内されるテンドン１８，２０によって駆動される。テンドン１８，２０は、パンチポイント２６により第１弾性変形可能なジョイント３２の遠位端６に固定される。第２弾性変形可能なジョイント３４は、第１および第２チャンネル２２０，２４０により第２弾性変形可能なジョイント３４を通って案内されるテンドン１８０，２００によって駆動され、パンチポイント２６により第２弾性変形可能なジョイント３４の遠位端３８に固定される。第２弾性変形可能なジョイント３４は、チャンネル５０，５２の形態で第３および第４ガイドをさらに含む。チャンネル５０，５２は、テンドン１８，２０を第２弾性変形可能なジョイント３４を通って案内するものである。テンドン１８，２０を活性化して第１弾性変形可能なジョイント３２を曲げる場合、第２弾性変形可能なジョイント３４が曲がらないことが保証するために、第２弾性変形可能なジョイントは、第２弾性変形可能なジョイント３４における中立曲げ線に沿って延伸するチャンネル５０，５２の形態の第３および第４ガイドを含む。本実施形態では、チャンネル５０，５２は、第２弾性変形可能なジョイント３４におけるボデイジョイント部１４を通って延伸する。これは、テンドン１８，２０を引っ張って第１弾性変形可能なジョイント３２を曲げるときに、第２弾性変形可能なジョイント３４に影響を与えないことを意味する。これによって、ジョイント３２，３４は互いに分離される。
【００７２】
接続部４０は、チャンネル６０，６２の形態である第１および第２接続ガイドを含む。第１および第２接続ガイドは、第１弾性変形可能なジョイントにおけるチャンネル２２，２４に接続されるとともにチャンネル５０，５２に接続されることで、第１弾性変形可能なジョイント３２の遠位端６から第２弾性変形可能なジョイント３４の近位端４まで延伸する構造チャンネル６４，６６を構成する。これによって、テンドン２２，２４は、第１弾性変形可能なジョイント３２の遠位端６からジョイント３２，３４の両方を通って案内される。
【００７３】
本発明のこの実施形態では、第１弾性変形可能なジョイント３２は、半径方向において第２弾性変形可能なジョイント３４から実質的に９０度オフセットされる。これは、チャンネル２２，２４がチャンネル５０，５２に軸方向に位置合わせされることで、接続チャンネル６０，６２は、第１および第２弾性変形可能なジョイント３２，３４の軸８と実質的に同軸に延伸することを意味する。
【００７４】
図４に示すように、本発明の第２態様の第２実施形態に係る弾性変形可能なジョイント構造は、符号４００で示される。図３に示される構造３０の部分に対応する構造４００の部分は、説明の便宜上、対応する符号で示される。
【００７５】
本実施形態では、第１弾性変形可能なジョイント３２は、第２弾性変形可能なジョイント３４に半径方向に位置合わせされる。これは、チャンネル２２，２４が第２弾性変形可能なジョイント３４におけるチャンネル５０，５２から軸方向にオフセットされるので、チャンネル２２，２４とチャンネル６０，６２を接続させて構造チャンネル６４，６６を形成するために、接続チャンネル６０，６２は螺旋経路をたどる必要がある。
【００７６】
弾性変形可能なジョイント構造３０，４００の両方において、第３および第４ガイドは、チャンネル５０，５２の形態であり、第２弾性変形可能なジョイント３４における中立曲げ線に沿って第１弾性変形可能なジョイント３２を駆動するテンドン１８，２０をガイドし、第１弾性変形可能なジョイントを第２弾性変形可能なジョイントから分離させる。これは、テンドン１８，２０をチャンネル１８，２０からチャンネル５０，５２へ案内する接続チャンネル６０，６２を含む接続部４０により促進される。
【００７７】
本発明によれば、幅広い湾曲形状で湾曲を制御することができる。図５は、Ｓ湾曲形状にある可撓性構造４００を示す。図６は、Ｃ湾曲形状にある可撓性構造４００を示す。
【００７８】
本発明の他の実施形態では、可撓性構造は、２つ以上の弾性変形可能なジョイント２で構成されてもよい。このような実施形態では、隣接するジョイント２は、上記のように接続部４０により接続される（図３および図４）。このような実施形態では、第１弾性変形可能なジョイントを活性化するために使用されるテンドンが互いに弾性変形可能なジョイントの中立曲げ線に沿って運ばれることにより、すべての弾性変形可能なジョイントが互いに分離されることが保証される。
【００７９】
上記弾性変形可能なジョイント２は、全て単一の螺旋構造を有する。他の実施形態では、ジョイント２は、二重または複数の螺旋構造を有してもよい。図７は、本発明の他の実施形態に係る二重螺旋構造を有する弾性変形可能なジョイント７０の一部を示す。
【００８０】
他のボデイジョイントも可能である。図８は、本発明の他の実施形態に係る弾性変形可能なジョイント８０を示す。弾性変形可能なジョイント８０は、第１ボデイジョイント部８４からなるボデイジョイント８２を含む。第１ボデイジョイント部８４は、第２ボデイジョイント９０の一部を構成する突起８８を受け入れるように適合した凹部８６を含む。ボデイジョイント８２は、それぞれ円形接触面を有するローリングジョイントを含む。このような配置は、二重凸型ローリングジョイントよりも多くのスペースを必要とするが、湾曲運動をさらに制約し、ねじり剛性も増大させる。他の構成も可能である。
【００８１】
テンドン１８，２０が中立曲げ線に沿って通過できるようにするために、テンドンをジョイント１６の中央に通す必要がある場合がある。このような実施形態では、テンドンの相対的剛性がジョイントの動きを防ぐおそれがある。
【００８２】
図９および図１０は、本発明のさらなる実施形態に係る弾性変形可能なジョイント９００を示す。隙間９０２はローリングジョイント１６に形成される。これらの隙間９０２は、第３および第４ガイドを形成することができる。第３および第４ガイドは、テンドンを本発明の実施形態に係る可撓性構造の一部を構成する他の弾性変形可能なジョイントからジョイント９００の中立曲げ線に沿って案内する。
【００８３】
図１１に示すように、本発明の第１態様の実施形態に係る弾性変形可能なジョイントは、符号１１０で示される。上記ジョイントの部分に対応するジョイント１１０の部分は、説明の便宜上、対応する符号で示される。この本発明の実施形態では、つる巻きバネ１２は、ジョイント１１０の近位端４から遠位端６へ増大するピッチを有する。また、ボデイジョイント部１４のサイズも近位端４から遠位端６へ増大する。ボデイジョイント部１４のサイズは、つる巻きバネ２のピッチの変化に対応して変化する。
【００８４】
つる巻きバネ１２の特定の部分のピッチが大きいほど、ジョイント１１０のこの部分の曲げ剛性は大きくなる。また、様々な湾曲曲線が得られる。例えば、ジョイント１１０の遠位端は、ジョイント１１０の近位端よりも曲がることができる。この特徴は、ジョイント４のボデイの動きを抑えながら遠位端の器用さを向上できる。ボデイの動きが周囲の環境にダメージを与える可能性があるため、これは有利である。
【００８５】
図１２に示すように、本発明の第２態様の別の実施形態に係る弾性変形可能なジョイント構造は、符号１２０で示される。
【００８６】
弾性変形可能なジョイント構造１２０は、互いに直列に接続された第１、第２および第３弾性変形可能なジョイント１２２，１２４，１２６を含む。ジョイント１２２は、接続部１２８によりジョイント１２４に接続され、ジョイント１２４は、接続部１３０によりジョイント１２６に接続される。ジョイント１２２は、それぞれのジョイント１２４，１２６における中立曲げ線に沿って案内されるテンドン１３２，１３４により駆動される。ジョイント１２２、１２４は、図３および上記に説明されるように、ジョイント３２、３４を参照して、上記に説明される方法で互いに対して配向される。従って、接続部１２８は、図３の接続部４０に対応する。
【００８７】
ジョイント１２４，１２６は、図４に示されるジョイント３２，３４と同様に配向される。接続部１３０は図４に示される接続部４０と同じタイプである。
【００８８】
ジョイント１２４は、テンドン１３６，１３８により制御される。これらのテンドンは、ジョイント１２６における中立曲げ線に沿って案内される。ジョイント１２６は、テンドン１４０，１４２により制御される。
【００８９】
図１３および図１４に示すように、可撓性内視鏡を備える手術器具は、符号２００で示される。
【００９０】
内視鏡２００は、上記図４に示されるタイプの弾性変形可能なジョイント構造２１０を含む。ジョイント構造２１０は、図１４に示すように、曲がると「Ｓ」を形成する。
【００９１】
可撓性内視鏡２００は、ジョイント構造２１０の一部を構成するジョイント２１４に直列に接続されるジンバルをさらに含む。
【００９２】
このタイプの内視鏡は、管腔内手術およびシングルポート手術システムに使用できる。
【００９３】
ジョイント構造２１０は、図１４に示すようなＳ字形の湾曲を可能にする。ジンバル２２０は、２つの自由度を有する。
【００９４】
シングルポート手術システムでは、全ての手術器具は、可撓性内視鏡２１０のような可撓性内視鏡を含み、単一手術ポートを通過する。可撓性内視鏡は、カメラ２２２を含む。カメラ２２２は、操作する領域を見下ろすために高い位置をとる必要がある。これは、手術野の最適なビューを可能にする。
【００９５】
本発明によれば、これらの要件は満たされる。
【００９６】
ジョイント構造２１０により、カメラの位置は、手術器具の残りの部分に対して上昇することができる。ジンバル２２０は、カメラのチルトおよびパンの動きを実行するように適合される。
【００９７】
図１５により内視鏡２００を制御するためのテンドンの経路を詳しく示す。本発明の他の実施形態を参照して上記で説明したのと同様の方法で、ジンバル２２０またはジョイント２１４の制御に使用される全てのテンドンは、他の１つ以上のジョイント２１４，２１２をそれぞれ通過するときに、それらのジョイントの他の中立曲げ線を通過する。
【００９８】
この例において、ジンバルはテンドン２３０，２３２，２３４，２３６によって制御される。これらのテンドンは、ジョイント２１２，２１４の中立曲げ線を通過して手術器具２００の近位端３００から露出する。
【００９９】
同様に、ジョイント２１４はテンドン２４０，２４２により制御される。テンドン２４０，２４２は、ジョイント２１２における中立曲げ線に沿って案内されて装置２００の近位端３００から露出する。
【０１００】
最後に、ジョイント２１２は、本発明の他の実施形態を参照して、上記の方法でテンドン２５０，２５２により制御される。
【０１０１】
得られた可撓性内視鏡２００は、カメラ２２２の位置および方向が残りのジョイント２１２，２１４から分離するという事実から利益を得る。これは、特にユーザがカメラのみを制御したい場合に、装置２００の制御を容易にする。
【０１０２】
ジョイント２１２，２１４の湾曲を制御することにより、カメラの視角を変えることなく、カメラ１２２の位置を変えることができる。
【図１】
2021532910.tif 000003
【図２】
2021532910.tif 000004
【図３】
2021532910.tif 000005
【図４】
2021532910.tif 000006
【図５】
2021532910.tif 000007
【図６】
2021532910.tif 000008
【図７】
2021532910.tif 000009
【図８】
2021532910.tif 000010
【図９】
2021532910.tif 000011
【図１０】
2021532910.tif 000012
【図１１】
2021532910.tif 000013
【図１２】
2021532910.tif 000014
【図１３】
2021532910.tif 000015
【図１４】
2021532910.tif 000016
【図１５】
2021532910.tif 000017
【国際調査報告】
2021532910.tif 000018
2021532910.tif 000019