(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外科用器具を操作するための装置であって、固定された支持体（１）を含み、該支持体が少なくとも下記素子及び手段と連携することを特徴とする前記装置：
− 患者が臥している平面（PP'）とほぼ平行な第１軸（H1）を中心に回転できるように、固定支持体（１）に連接されて、第１運動を行なう第１可動素子（４）；
− 患者が臥している平面（PP''）とほぼ平行な第２軸（H2）を中心に回転できるように第１可動素子（４）の端部に連接されて、第２運動を行なう第２可動素子（５）；
− 一方の側を第２可動素子（５）の端部に固定されて、第３軸（C）を中心に第３回転運動を行なうことができる変形可能な素子（６）；
− 変形可能素子（６）の、第２素子とは反対の側に固定された把持素子（７）；
− 外科用器具（９）を把持素子（７）に固定するための手段（８）；及び
− 前記軸（H1, H2及びC）を中心とする回転運動を起こさせることが可能な作動手段（１０及び１１）。
【請求項２】
第１可動素子（４）及び第２可動素子（５）が連接アームの形態を呈し、変形可能素子（６）が変形可能かつ連接された四辺形の形態を呈することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項３】
第２可動素子（５）が２つの連接点を有し、一方は変形可能素子（６）と一体の摺動路（５１）に沿って摺動可能な連接点であり、他方は固定することも解放することもできることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の装置。
【請求項４】
把持素子（７）を、変形可能素子（６）と一体の摺動路（７１）内に設けたことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
固定手段（１００）を利用して、手術台（３）と一体のレール（２）に支持体（１）を固定することを特徴とする請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
固定手段（１００）が２つのボックス（１０１及び１０２）を含み、前記ボックスが２つの運動、即ち、患者が臥している平面（PP')と直交する方向の運動と、この患者平面（PP')と平行な運動とを行ない、前記直交方向運動が、第１ボックス（１０１）を第２ボックス（１０２）内へ導入することを可能にするねじを利用することによって行なわれ、長手方向運動が、摺動路（１１２）上を摺動する転動軸受け（１１３）を含む第３ボックス（１０６）を利用することによって行なわれ、１個または２個以上のねじ（１０８）を締め付けると同時に、クランプ（１１１）と適当な素子（１０７）との間にレール（２）を挟持することによって装置を固定することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の装置。
【請求項７】
レールを摺動路として利用し、複数の、好ましくは４個の転動軸受け（１２１）によって長手方向運動が行なわれ、ホイール（１２５）を介してて下方クランプ（１２２）を操作することによって集合体全体を前記レール（２）上に固定することができることを特徴とする請求の範囲第５項または第６項に記載の装置。
【請求項８】
垂直軸を中心に回転させると、固定手段（１００）が反転し、手術台（２６）と一体の固定レール（２６ａ）に沿って摺動させることによって調節されることを特徴とする請求の範囲第５項から第７項のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
外科用器具（９）を把持素子（７）に固定する手段（８）が、一方が外科用器具（９）の軸と、他方が第１可動素子（４）の軸と、それぞれ直交する２つの軸に沿って連接された少なくとも２つの部分から成る消極的ジョイントで構成され、画像の垂直マーカーが垂直平面内に見える位置に外科用器具が固定されることを特徴とする請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
２本または３本の指で操作される少なくとも６個のキー（５２）を有し、その内側部分が三角形を呈するミニ・キーボード（５１）から成る制御手段（５０）を含むことを特徴とする請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
制御手段が完全に独立しており、メイン・ケースに指令を伝送する送信機を含み、この送信機が三角形の小さいケースの形態を呈することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の装置。
【請求項１２】
第２可動素子（５）の一部が連接平行四辺形（ABB'A'）の１辺（BB'）を形成する請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の主題】
本発明は、外科手術中に、エンドスコープのような外科用器具を操作する、即ち、前記器具を位置決めしたり移動させたりすることができる装置に係る。
【０００２】
【公知技術】
手術中、外科医を助けるべく外科用器具を保持することのできる機械的装置という形態の補助手段はかなり前から存在する。
【０００３】
このような装置を変位させ、適当な位置に来た時点で前記装置が外科用器具、特に、エンドスコープを作動させることができるように、種々の改良がなされている。
【０００４】
この種の装置が本来意図するところは、例えば、エンドスコープを移動させるために手術を中断したり、エンドスコープの操作を助手任せにしなくてもよいように、外科医の手を自由にすることにある。
【０００５】
しかし、公知装置の多くは、外科手術のような医療分野に利用できる程の器具位置決め精度も、器具保持及び／または移動安定度も満たすことができない。
【０００６】
具体的には、文献US−５１８４６０１に開示されているように、複数の垂直軸を中心に回転運動することによって患者と平行な水平面（XY）をカバーすることができる多軸ロボットを装備した単独ブラケットから成るエンドスコープ安定化装置は公知である。この装置の欠点として、エンドスコープを、外科医が必要とする方向及び姿勢に移動させるには、複数の運動を組み合わせねばならず、しかも、患者の上方に広がる水平面（XY）内を移動するアームの存在が外科医の行動範囲を制約する。
【０００７】
腹腔スコープを利用する外科手術用の器具を保持するための位置決め装置は、文献WO９４／２６１６７にも開示されている。この装置は、前記器具の、例 えば、患者の胃への挿入点によって形成される球状の回転中心を表示する。しかし、この装置では、器具の軸線に沿った並進運動が不可能であり、並進運動が不可能なら、腹腔スコープの利用も不可能である。
【０００８】
文献WO９５／１６３９６は、上記垂直軸を中心とする回転を行なう一連のアームによる外科用器具操作装置を開示している。この装置では、アクチュエーターの動作に関する複雑かつ詳細な計算に基づいてスコープのヘッドを増分的に移動させることができる。しかし、デカルト座標の３つの逐次変化によってこれらの運動を求めねばならず、運動を可視化することが難しい。器具の操作を外科医の意思決定に基づいて補助する手段として、音声によって制御する方法も考えられる。しかし、音声による制御では、迅速かつ／または頻繁な小さい変位を行なうことができない。
【０００９】
文献ＥＰ−Ａ−０２９３７６０及びＵＳ−Ａ−５  ５４０  ６４９は、垂直軸を中心とする第１回転運動を行なう垂直脚部を含む同種の操作装置に係る。第２の運動は、垂直軸と直交する軸を中心とする回転運動である。これにより、患者の真上で操作装置全体を移動させることができる。しかし、外科医の行動範囲を制約することになる。
【００１０】
【発明の目的】
本発明の目的は、構造が比較的簡単であり、しかも全体のサイズを極力小型化できる外科用器具操作装置を提供することにある。
【００１１】
可能な限りの範囲で外科医の手数を省くことができる装置を提供することも本発明の目的である。
【００１２】
外科医の行動範囲を可能な限り制約しないようにすることも本発明の目的である。
【００１３】
視界を走査するための３つの基本的運動を再現するための、単一運動の組み合わせを可能にする装置を提供することも本発明の目的である。
【００１４】
他の器具をも操作できる、簡単かつ超小型の制御装置を提供することも本発明の目的である。
【００１５】
その他の目的及び利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１６】
【本発明の主な特徴的要素】
本発明は、少なくとも下記の素子及び手段と連携する固定された支持素子を含む外科用器具操作装置に係る：
−  患者が臥している平面とほぼ平行な第１軸を中心に回転できるように、固定された支持素子に連接され、第１運動を行なう第１可動素子；
−  患者が臥している平面とほぼ平行な第２軸を中心に回転できるように、第１素子の端部に連接され、第２運動を行なう第２可動素子；
−  一方の側を第２可動素子の端部に固定され、第３軸を中心に第３回転運動を行なうことができる、変形可能な第３素子；
−  変形可能素子の、第２素子とは反対の側に固定された把持素子；
−  外科用器具を把持素子に固定するための手段；及び
−  種々の軸を中心とした回転運動を起こさせるアクチュエーター手段。
【００１７】
即ち、第１及び第２運動は、特に患者が臥している平面そのものが水平である場合、ほぼ水平な軸を中心に行なわれる。好ましくは、２つの水平軸が互いに平行であり、患者平面へのこれら水平軸の投影が患者軸線と直交する。
【００１８】
好ましくは、第１及び第２可動素子が連接アームの形態を呈し、変形可能素子が変形可能かつ連接された４辺形の形態を呈する。
【００１９】
第２連接可動素子は２つの連接点を有し、一方は摺動路に沿って摺動可能であり、他方は固定されていても自由な状態であってもよい。
【００２０】
特定の実施例では、変形可能素子と一体の摺動路内に把持素子を設ける。
【００２１】
固定手段を利用して、手術台と一体のレールに支持素子を固定する。
【００２２】
第１実施例の場合、この固定手段は、患者のベッドと直交する方向の第１運動と、患者のベッドと平行な長手方向第２運動とを行なう、少なくとも２つのボックスから成る。ねじを利用することにより、第１ボックスを第２ボックス内で移動させることによって、患者のベッドと直交する方向に第１ボックスを移動させることができる。長手方向への第２運動は、摺動路上を摺動する転動軸受けを含む第３ボックスを利用することによって行なわれる。１本または２本以上のねじを締めると、固定手段が固定され、同時に、レールがクランプと適当な素子との間に挟持される。
【００２３】
他の実施例の場合、手術台のレールを摺動路として利用し、複数の、好ましくは４個の転動軸受けによって長手方向への移動が行なわれ、ハンドルホイールを介して下方クランプを操作することによって集合体全体を前記レール上に固定することができる。
【００２４】
固定手段は、垂直軸を中心に回転させることによって反転させることができ、手術台と一体の固定用レールに沿って摺動させることによって調節される。
【００２５】
さらに、好ましい実施例では、操作装置が制御手段を含み、この制御手段は、２本または３本の指で操作される、少なくとも６個のキーを有するミニ・キーボードから成り、内側部分が三角形を呈している。この制御手段は完全に独立であり、メイン・ケースに指令を伝送する送信器を含み、該送信器は小さい三角形ケースの形態を呈する。
【００２６】
【発明の好ましい実施態様の説明】
図１に斜視図で示す本発明の操作装置は、患者が臥すベッドと一体である。
【００２７】
この操作装置は、大別して下記の２種類の外科手術に好適な移動範囲を有するという点で特に有益である：即ち、婦人科外科手術と腹部外科手術である。１つの部位から他の部位へ移動させるには、臥している患者の軸線と直交する垂直平面に対して装置を反転させるだけでよい。つまり、装置はリバーシブルであり、患者に対して前向きまたは後向きとなるように向きを変えるだけでよい。
【００２８】
図２は、特に婦人科手術を実施できるように位置決めされた装置を示す。エンドスコープは、外科医が手術しようとしている部位の表示が得られる位置まで、患者の体内へ進入する。
【００２９】
図３は、腹部手術を実施できるように位置決めされた装置を示す。この場合、患者の頭部に向かっての表示が得られる位置まで、エンドスコープが患者の体内へ進入する。
【００３０】
その他の手術、例えば、整形手術にも応用できる。
【００３１】
図１〜６では、患者が軸PP'に沿って臥し、患者の頭部がP'に向いている。Oは患者の胃への器具の進入点を表わす。この点はほぼ患者の臍に相当する。
【００３２】
図面から明らかなように、この操作装置は少なくとも下記の素子を含む：
−（上下方向及び長手方向に調整された後）手術台（３）と一体のレール（２）に固定される支持体（１）、この固定された支持体（１）は以下のものと連携する
−患者の長手軸PP'を通過する垂直平面と直交するほぼ水平な軸H1を中心として、前記固定された支持体に連接された第１可動アーム（４）；
−前記平面POP'と直交する第２のほぼ水平な軸H2を中心として、前記第１アームの端部に連接された第２可動アーム（５）；
−一方の側を前記第２アーム（５）の端部に固定され、軸Cを中心に回転自在な変形可能素子（６）；
−四辺形（６）の対辺に固定された水平把持アーム（７）；
−器具（９）を把持アーム（７）に固定する手段（８）；
−上記軸H1, H2及びCを中心とした回転運動を可能にするアクチュエーター；
−前記回転運動を制御及び同期化する手段；及び
−医師の手のひらの中に収まり、複数のキーを介して種々の回転運動へのアクセスを可能にする制御手段。
【００３３】
従って、操作装置は、互いにかつ患者のベッドと平行な２つの回転軸（H1及びH2）と第３の回転軸（C）とを中心とする回転運動によって器具（９）を移動させることができる。
【００３４】
図面から明らかなように、第１の回転運動は、手術台と直交する、より具体的には垂直な、軸を中心とはしない。これによって、外科医の行動範囲を充分に確保することができる。
【００３５】
回転運動を組み合せることによって、表１に示すように、３つの基本的な視界走査運動を得ることができる。
【００３６】
【表１】
0004094225.tif 000002
従って、下記のような運動が得られる：
ζ（内／外）：スコープの軸（SS'）に沿った変位。
ρ（上／下）：平面POP' 内での、Oを中心とするスコープの回転。
λ（左／右）：平面S'OO' 内での、Oを中心とするスコープの回転。
【００３７】
詳しくは図６に示すように、第２アーム（５）の一部が連接平行四辺形（ABB'A'）の１辺（BB'）を形成することが好ましい。連接点（B'）はアーム（５）と一体の摺動路（５１）に沿って摺動可能であり；従って、アーム（５）に対する位置及びアームの長さ（BB'）は可変である。
【００３８】
下記のような２つの状況を生むことができる：
−  連接点（B）が固定された場合；このときは、アーム及び素子（５，６及び７）は支持体（１）の回転に伴って軸H1を中心に駆動され、S'及びSの変位はρに近い：
−  連接点（B)は自由であるが、摺動路における（B')の位置はソレノイド（５２）によって固定される場合：このときには、支持体（１）の回転の結果として軸H1を中心に駆動される平行四辺形（６）が変形すると、把持アーム（７）が、従って、S'及びSが変位し、この変位はζに近い。
【００３９】
この実施態様では、１基ののサーボモーターによって変位ρ及びζを達成することができる。
【００４０】
把持アーム（７）は、常に水平である。従って、外科医の行動範囲に対する把持アームによる制約を極力軽減することができる。把持アーム（７）は外科医とは反対側で、機構及び患者のベッドに接続されている。
【００４１】
エンドスコープのような外科用器具（９）は、エンドスコープが知覚する画像を再現するように、かつ常に部屋の基準軸に対して正しい向きとなるように、即ち、垂直方向がモニター上に垂直に現れるように、消極的（非駆動）ジョイントを介して把持アーム（７）に連結される。第２アーム（５）の回転及び連接平行四辺形（６）の変形は、アーム（５）に組み込まれた２基のサーボモーターによって達成される。
【００４２】
S'においてスコープ（９）を把持アーム（７）に固定するには、把持アーム（７）の軸（ｄ）及びSS'と直交する軸（ｊ）に沿って連接された、少なくとも２つの部品から成る消極的ジョイントを介在させればよい。
【００４３】
スコープを保持する部品を、軸（ｊ）を通過する垂直平面内に画像の垂直マーカーが来る位置においてスコープに固定する。従って、スコープの画像は、患者の頭部側に位置して軸PP'と平行に観察中の観察者の目には垂直に現れる。
【００４４】
S'において把持アーム（７）に固定された部品は、軸（ｄ）を中心に回転自在となるようにこの把持アーム（７）に係合させる。この部品は、小レバーを操作するだけで、把持アーム（７）との係合を解除できるように構成されている。
【００４５】
この集合体を、弾性材から単一片として形成することも可能である。
【００４６】
操作装置の制御手段は、２本または３本の指（小指と薬指、３本の指で操作する場合には、中指が加わる）で操作される６個のキーを有するミニ・キーボードで構成し、医師の手を囲む適当なホルダーによって医師の手のひらの中に配置されるようにすればよく、その特徴は、三角形状の内側部分（即ち、手のひらの中に収まる部分）は、親指の膨らみと４本の指との間の“不平行四辺形”に内接するから、手の動きを妨げることがない。
【００４７】
S'及び、従ってSが平面POP'内に位置するように、器具（９）を把持するアーム（７）を、摺動路（７１）において調節できることが好ましい。これによって、手術開始時におけるSの中立点を調節することになる。このように構成したから、固定手段を１８０°回転させてこれを反転させてから、摺動路（７１）に沿って把持アーム（７）を調整するだけで、操作装置を手術の種類、即ち、腹部手術または婦人科手術（図１，２参照）に適応させることができる。
【００４８】
要約すると、操作装置は、固定手段（１００）により、手術台（３）と一体のレール（２）に固定される。
【００４９】
第１実施態様に従って、操作装置を手術台に固定する手段（１００）が図７及び図８に示されている。この固定手段（１００）によれば、支持体（１）の位置を、長手方向に（即ち、手術台（３）のレール（２）と平行に）及び垂直方向に（即ち、患者が臥している平面に対して垂直な方向に）正確に調整できる。
【００５０】
この固定手段は実質的には、板金を折り曲げ加工し、それぞれを溶接して塞がれた状態に形成した２つのボックス（１０１及び１０２）から成り、本発明の装置の固定をより強固にするのがその目的である。第１ボックス（１０１）は、２個のつまみローレット付ねじ（１０５）を締め付けることによる支持体（１）の固定を可能にする。このボックスは２個のナット（１０３）と一体である。手動またはモーター駆動で作動させることができるねじ（１０４）は、その回動に伴って、ボックス（１０１）を第２ボックス（１０２）内で移動させることができる。これによって、上下動が可能になる。この固定手段の独自性は、両ボックス（１０１及び１０２）がかなりな遊びで摺動することにある。遊びが大きいのは、機械加工ではなく、板金を折り曲げ、溶接することによって両ボックスを形成したからである。この遊びは、所要の上下方向位置に達した時点で、２個のローレット付つまみねじ（１０５）を支持体（１）に締め付けることにより、集合体全体を強固に一体化することで解消される。
【００５１】
水平方向移動は、ボックス（１０２）と一体の２個のナット（１０９）を利用して行なわれる。ねじ（１１０）により、両ボックス（１０１及び１０２）と一体的に、支持体（１）を手術台のレール（２）と平行に所要の位置まで移動することができる。
【００５２】
同様に、板金を折り曲げ、溶接することによって形成され、手術台のレール（２）に固定された２個のクランプを含むボックス（１０６）をも設ける。同じくボックス（１０２）に固定された転動軸受け（１１３）は、上下方向移動の際、支持体（１）及びボックス（１０１及び１０２）から成る集合体を支持する摺動路（１１２）上を摺動する。この固定手段の特徴として、ねじ（１０８）を締め付けることによって、レール（２）をクランプ（１１１）と素子（１０７）の間に固定することができる。これと同時に、ナット（１０９）がボックス（１０６）と前記素子（１０７）との間にロックされるから、非機械加工部品間の遊びが解消され、集合体全体が極めて強固なものになる。
【００５３】
図９，１０及び１１に詳細に示す第２実施態様では、レール（２）の上部に４個の直交転動軸受け（１２１）を設けることにより、レール（２）を直接摺動路として利用する。下方クランプ（１２２）を緩めると（図１０、位置A）、レール（２）の下方部分が、歯車付モーター（１２４）を介して作動させることができるホイール（１２３）に直接当接する。このホイール（１２３）がレール（２）に沿った移動を可能にする。下方クランプ（１２２）をホイール（１２５）及びそのねじによって固定すると（図１１、位置B)、支持体（１）が完全に固定され、歯車付モーター（１２４）とそのホイール（１２３）とが咬合を解かれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  患者が配置され、本発明の操作装置が固定されている手術台の斜視図である。
【図２】  外科手術に使用される、本発明の外科用器具操作装置の側断面図である。
【図３】  図２とは異なる外科手術に使用される、本発明の外科用器具操作装置の図２と同様な側断面図である。
【図４】  図２に示した装置の横断面図である。
【図５】  図３に示した装置の横断面図である。
【図６】  図２に対応する、但し、装置の種々の運動を図解する側断面図である。
【図７】  患者のベッドに操作装置を固定する手段の第１実施態様を示す側断面図である。
【図８】  患者のベッドに操作装置を固定する手段の第１実施態様を示す水平断面図である。
【図９】  患者のベッドに操作装置を固定する手段の第２実施態様を示す図面である。
【図１０】  患者のベッドに操作装置を固定する手段の第２実施態様を示す図面である。
【図１１】  患者のベッドに操作装置を固定する手段の第２実施態様を示す図面である。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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