図面 (/)

技術 差動部材

出願人 リブスメドインコーポレーテッド
発明者 リー,チョンジュ
出願日 2012年11月8日 (8年11ヶ月経過) 出願番号 2014-543406
公開日 2015年3月5日 (6年7ヶ月経過) 公開番号 2015-506724
状態 特許登録済
技術分野 手術用機器 手術・診断のための補助具 減速機2 マニプレータ 伝動装置
主要キーワード 入力ワイヤ 連結プーリ 人体工学的 回転運動量 隣接平面 連結回 内接ギア 出力ワイヤ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年3月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題・解決手段

差動部材係り、詳細には、腹腔鏡手術、または様々な多様な手術に使用するために、手動作動可能手術用インストルメントなどに具備され、二以上の回転運動または並進運動が入力されて単一の回転運動または並進運動を出力する差動部材である。

概要

背景

医学的に手術とは、皮膚や粘膜、その他の組織を、医療機器を使用して切り開いたり、あるいは切り裂いたりするような操作を加えて病気を直すことをいう。特に、手術部位の皮膚を切開して開き、その内部にある器官などを治療成形したり、あるいは除去する開腹手術は、出血副作用患者苦痛傷跡のような問題を引き起こす。従って、最近では、皮膚に所定の孔を形成し、医療機器、例えば、腹腔鏡手術用インストルメント微細手術用顕微鏡だけを入れて行う手術、またはロボット(robot)を使用した手術が代案として脚光を浴びている。

手術用インストルメントは、皮膚に穿孔された孔を通過するするシャフトの一端に具備されたエンドツール(end tool)を、所定の駆動部を使用して、医師が手で直接操作したり、あるいはロボットアームを使用して操作することにより、手術部位を手術するための器具である。手術用インストルメントに具備されたエンドツールの所定の構造を介した回転動作、つまみ(gripping)動作、切断(cutting)動作などを行う。

ところで、既存の手術用インストルメントは、エンドツール部分が屈曲せず、手術部位への接近、及び様々な手術動作の遂行において容易ではないという問題点が存在した。それを補完するために、エンドツール部分が反り曲がる手術用インストルメントが開発されたが、エンドツールを屈曲させたり、あるいは手術動作を遂行するための操作部の作動が、実際のエンドツールを屈曲させたり、あるいは手術動作を遂行したりする動作と直観的に一致せず、施術者立場で直観的な作動が容易ではなく、使用方法熟練に長時間を要するという問題点が存在した。

前述の背景技術は、発明者が、本発明の導出のために保有していたり、あるいは本発明の導出過程習得した技術情報であり、必ずしも本発明の出願前に一般公衆公開された公知技術と見ることができるものではない。

概要

差動部材係り、詳細には、腹腔鏡手術、または様々な多様な手術に使用するために、手動作動可能な手術用インストルメントなどに具備され、二以上の回転運動または並進運動が入力されて単一の回転運動または並進運動を出力する差動部材である。A

目的

本発明は、腹腔鏡手術、または様々な多様な手術に使用するために、手動で作動可能な手術用インストルメントなどに具備され、2以上の回転運動または並進運動が入力されて単一の回転運動または並進運動を出力する差動部材を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

外部からそれぞれに所定の回転運動または並進運動が入力される二以上の入力部と、前記二以上の入力部に入力された回転運動または並進運動から単一の回転運動または並進運動を出力する出力部と、を含む差動部材

請求項2

前記差動部材は、二以上の入力部、一つの出力部、及び前記入力部と前記出力部とを連結する差動制御部材具備し、前記二以上の入力部に入力された並進運動または回転運動によって、前記差動制御部材の少なくとも一部の並進運動または回転運動が発生され、前記差動制御部材の少なくとも一部の並進運動または回転運動によって、前記二以上の入力部に入力された並進運動または回転運動の和または差だけ、前記出力部が並進運動または回転運動を行うことを特徴とする請求項1に記載の差動部材。

請求項3

前記二以上の入力部は、それぞれが独立して回転運動または並進運動を行い得ることを特徴とする請求項1に記載の差動部材。

請求項4

一つのみの前記入力部に所定の回転運動または並進運動が入力された場合に、その入力された回転運動または並進運動が前記出力部のみに伝達されることを特徴とする請求項1に記載の差動部材。

請求項5

前記二以上の入力部のそれぞれに所定の回転運動または並進運動が入力された場合に、それぞれの入力部に入力された回転運動または並進運動の和または差が前記出力部を介して出力されることを特徴とする請求項1に記載の差動部材。

請求項6

前記出力部を介して出力される回転運動または並進運動は次の数式を介して算出されることを特徴とする請求項5に記載の差動部材:(数1)C=αA±βBここで、Cは、出力部を介して出力される回転運動量または並進運動量であり、AとBは、二以上の入力部を介してそれぞれに入力される回転運動量または並進運動量であり、αとβは、各入力量加重値である。

請求項7

それぞれの入力部に入力される回転運動または並進運動は、相互に干渉しないことを特徴とする請求項1に記載の差動部材。

請求項8

前記差動部材は、二つの回転体、及び前記二つの回転体を連結する第1入力ワイヤを含み、前記二つの回転体のうちいずれか一つの回転体を介して所定の回転量が入力される第1入力部と、二つの回転体、及び前記二つの回転体を連結する第2入力ワイヤを含み、前記二つの回転体のうちいずれか一つの回転体を介して所定の回転量が入力される第2入力部と、差動制御バー、前記差動制御バーの両端に形成された二つの回転体、前記二つの回転体を連結する差動制御ワイヤ、前記第1入力ワイヤと前記差動制御ワイヤとがそれぞれ結合される第1差動ジョイント、及び前記第2入力ワイヤと前記差動制御ワイヤとがそれぞれ結合される第2差動ジョイントを含む差動制御部材と、両端が前記差動制御部材と連結される出力ワイヤと、前記出力ワイヤと連結され、前記出力ワイヤが移動すると前記出力ワイヤによって回転される出力部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の差動部材。

請求項9

前記第1入力部は、並進運動が入力されるために、前記第1差動ジョイントに連結された並進運動部材を含む、または、回転運動が入力されるために、二つの回転体、及び前記二つの回転体を連結する第1入力ワイヤを含み、前記第1入力ワイヤと前記差動制御ワイヤとが前記第1差動ジョイントで結合され、前記二つの回転体のうちいずれか一つの回転体を介して所定の回転運動量が入力されるようになっている、あるいは、前記第2入力部は、並進運動が入力されるために、前記第2差動ジョイントに連結された並進運動部材を含む、または、回転運動が入力されるために、二つの回転体、及び前記二つの回転体を連結する第2入力ワイヤを含み、前記第2入力ワイヤと前記差動制御ワイヤとが前記第2差動ジョイントで結合され、前記二つの回転体のうちいずれか一つの回転体を介して所定の回転運動量が入力されるようになっていることを特徴とする請求項8に記載の差動部材。

請求項10

前記第1入力部または前記第2入力部が回転すると、前記差動制御部材が並進運動を行い、前記差動制御部材の並進運動によって、前記出力ワイヤが移動しながら前記出力部を回転させることを特徴とする請求項8に記載の差動部材。

請求項11

前記差動部材は、それぞれに所定の回転運動または並進運動が入力される第1入力部及び第2入力部と、前記第1入力部と連結され、前記第1入力部が回転運動または並進運動を行うと並進運動を行う第1差動制御部材と、前記第2入力部と連結され、前記第2入力部が回転運動または並進運動を行うと並進運動を行う第2差動制御部材と、前記第1差動制御部材及び前記第2差動制御部材に具備された回転体に沿って巻かれ、いずれか一つの部分に少なくとも一つの固定端が形成された差動ワイヤと、前記差動ワイヤの少なくとも一部が連結され、前記差動ワイヤが移動すると回転する出力部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の差動部材。

請求項12

前記第1入力部及び前記第2入力部のそれぞれが回転運動または並進運動を行うと、それと連結された前記第1差動制御部材及び前記第2差動制御部材のそれぞれが並進運動を行い、前記第1差動制御部材及び前記第2差動制御部材のそれぞれが並進運動を行うと、それと連結された前記差動ワイヤが移動しながら前記出力部を回転させることを特徴とする請求項11に記載の差動部材。

請求項13

前記第1差動制御部材は、第1回転体、第2回転体、及び前記第1回転体と前記第2回転体とを連結する第1差動制御バーを含み、前記第2差動制御部材は、第1回転体、第2回転体、及び前記第1回転体と前記第2回転体とを連結する第2差動制御バーを含み、前記差動ワイヤは、前記第1差動制御部材の第1回転体、前記第2差動制御部材の第2回転体、前記第1差動制御部材の第2回転体、及び前記第2差動制御部材の第1回転体に沿って巻かれていることを特徴とする請求項11に記載の差動部材。

請求項14

前記第1差動制御部材の第1回転体及び第2回転体はそれぞれ前記第1入力部と連結され、前記第1入力部が並進運動または回転運動を行うと、前記第1差動制御部材の第1回転体及び第2回転体が回転しながら前記第1差動制御部材が並進運動を行い、前記第2差動制御部材の第1回転体及び第2回転体はそれぞれ前記第2入力部と連結され、前記第2入力部が並進運動または回転運動を行うと、前記第2差動制御部材の第1回転体及び第2回転体が回転しながら前記第2差動制御部材が並進運動を行うことを特徴とする請求項13に記載の差動部材。

請求項15

前記第1入力部は、並進運動が入力されるために、前記第1差動制御部材に連結された並進運動部材を含み、前記第2入力部は、並進運動が入力されるために、前記第2差動制御部材に連結された並進運動部材を含むことを特徴とする請求項11に記載の差動部材。

請求項16

前記差動ワイヤの一地点と前記出力部の一地点とが固定して結合され、前記差動ワイヤが移動すると、前記出力部が回転することを特徴とする請求項11に記載の差動部材。

請求項17

前記差動ワイヤの固定端と前記出力部とは、前記第1差動制御部材及び前記第2差動制御部材のそれぞれを基準にして互いに反対側に形成されていることを特徴とする請求項11に記載の差動部材。

請求項18

前記差動部材は、相互に独立して回転自在に形成され、それぞれに所定の回転量が入力される第1入力部及び第2入力部と、回転軸を中心に回転自在に形成された出力回転体と、前記出力回転体の回転軸から一方向に延設されて前記出力回転体と共に回転自在に形成された延長部と、それぞれが前記延長部の一端部に形成され、前記出力回転体の回転軸に対して所定の角度を有するように形成された軸を中心に回転自在に形成され、且つ互いに対向するように形成された第1差動制御回転体及び第2差動制御回転体と、を含む出力部と、前記第1入力部、前記第1差動制御回転体、前記第2入力部、及び前記第2差動制御回転体を連結する差動制御ワイヤと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の差動部材。

請求項19

前記差動制御ワイヤは、前記第1入力部、前記第1差動制御回転体、前記第2入力部、及び前記第2差動制御回転体に順に巻き取られ、前記第1入力部または前記第2入力部にそれぞれ所定の回転量が入力された場合に、それぞれの入力部に入力された回転量の和または差だけ、前記出力部を回転させることを特徴とする請求項18に記載の差動部材。

請求項20

前記第1入力部または前記第2入力部にそれぞれ所定の回転運動量が入力された場合に、それに連結された前記差動制御ワイヤが移動し、同時に、前記差動制御ワイヤに連結された前記第1差動制御回転体または前記第2差動制御回転体が回転し、前記第1差動制御回転体及び第2差動制御回転体が連結された前記出力回転体が回転することを特徴とする請求項18に記載の差動部材。

請求項21

前記差動部材は、第1回転軸、及び前記第1回転軸と共に回転する第1入力回転体を含む第1入力部と、前記第1入力部の一側で前記第1入力回転体と連結されるように形成され、互いに対向するように形成され、且つそれぞれが第2回転軸を中心に回転自在に形成された複数の第2入力回転体を含む第2入力部と、前記第2入力部の一側に形成され、互いに対向するように形成され、且つそれぞれが第4回転軸を中心に回転自在に形成された複数の連結回転体を含む連結部と、前記連結部と連結され、第3回転軸と共に回転する出力回転体を含む出力部と、前記出力部、二つの連結回転体のうちいずれか一つ、二つの第2入力回転体のうちいずれか一つ、前記第1入力回転体、二つの第2入力回転体のうち他の一つ、二つの連結回転体のうち他の一つ、及び前記出力部と順に接するように形成され、前記出力部、前記連結部、前記第2入力部、及び前記第1入力部に沿って回転するように形成された差動制御ワイヤと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の差動部材。

請求項22

前記差動部材は、前記第1入力部と前記第2入力部とを連結する結合部材をさらに含み、前記結合部材は、前記第1回転軸及び前記第2回転軸のそれぞれに挿入されるように形成され、前記結合部材と前記第2回転軸とは固定して結合され、前記結合部材と前記第1回転軸とは固定して結合されていないことを特徴とする請求項21に記載の差動部材。

請求項23

前記第1入力部、前記第2入力部、前記連結部、及び前記出力部の順序に配置され、前記第1入力部及び前記第2入力部が、前記第2回転軸を中心に共に回転自在に形成されていることを特徴とする請求項21に記載の差動部材。

請求項24

前記第1入力部、前記連結部、前記第2入力部、及び前記出力部の順序に配置され、前記第1入力部、前記連結部、及び前記第2入力部が、前記第2回転軸を中心に共に回転自在に形成されていることを特徴とする請求項21に記載の差動部材。

請求項25

外部からそれぞれに所定の回転量が入力される二以上の入力部と、前記二以上の入力部に入力された回転量から単一の回転量を出力する出力部と、を含む一以上の差動ギアを含むことを特徴とする請求項1に記載の差動部材。

請求項26

前記差動ギアは、第1ギアを含む第1入力部と、前記第1ギアと対向する第2ギアを含む第2入力部と、回転軸を中心に回転自在に形成される出力回転体と、前記出力回転体の回転軸から一方向に延設されて前記出力回転体と共に回転自在に形成された延長部と、前記延長部を中心に回転自在に形成され、前記第1ギア及び前記第2ギアのそれぞれと噛み合うように形成された差動制御ギアと、を含む出力部と、を含むことを特徴とする請求項25に記載の差動部材。

請求項27

前記差動ギアは、第1回転体と、前記第1回転体と第1入力ワイヤを介して連結されて前記第1回転体が回転すると並進運動を行う第1ギアとを含む第1入力部と、第2回転体と、前記第2回転体と第2入力ワイヤを介して連結されて前記第2回転体が回転すると並進運動を行う第2ギアとを含む第2入力部と、前記第1ギア及び前記第2ギアと噛み合うように形成され、前記第1ギアまたは前記第2ギアが並進運動を行うと、前記第1ギアまたは前記第2ギアによって回転しながら並進運動を行う差動制御ギアを含む差動制御部材と、前記差動制御部材と出力部ワイヤを介して連結され、前記差動制御部材が並進運動を行うと、前記出力部ワイヤによって回転される出力部と、を含むことを特徴とする請求項25に記載の差動部材。

請求項28

前記差動ギアは、並進運動を行う第1ギアを含む第1入力部と、並進運動を行う第2ギアを含む第2入力部と、前記第1ギア及び前記第2ギアと噛み合うように形成され、前記第1ギアまたは前記第2ギアが並進運動を行うと、前記第1ギアまたは前記第2ギアによって回転しながら並進運動を行う差動制御ギアを含む差動制御部材と、前記差動制御部材と出力部ワイヤを介して連結され、前記差動制御部材が並進運動を行うと、前記出力部ワイヤによって回転される出力部と、を含むことを特徴とする請求項25に記載の差動部材。

請求項29

前記第1ギア及び前記第2ギアはラックの役割を果たし、前記差動制御ギアはピニオンの役割を果たすことを特徴とする請求項27または28に記載の差動部材。

請求項30

前記差動ギアは、所定の軸を中心に回転自在に形成されたギアの形態が具備された第1入力部と、前記第1入力部を内部に収容し、内周面鋸歯が形成された第2入力部と、前記第2入力部内に収容され、ギアの形態の前記第1入力部と前記第2入力部の鋸歯との間に介在される差動制御部材と、前記差動制御部材が前記第1入力部の軸を中心に回転自在になるように、回転経路を提供して前記第1入力部の軸を中心に自らが回転自在に形成された出力部と、を含むことを特徴とする請求項25に記載の差動部材。

請求項31

前記第2入力部と前記出力部とは内接ギアを形成していることを特徴とする請求項30に記載の差動部材。

技術分野

0001

本発明は、差動部材係り、詳細には、腹腔鏡手術または様々な多様な手術に使用するために、手動作動可能手術用インストルメントなどに具備され、2以上の回転運動または並進運動が入力されて単一の回転運動または並進運動を出力する差動部材に関するものである。

背景技術

0002

医学的に手術とは、皮膚や粘膜、その他の組織を、医療機器を使用して切り開いたり、あるいは切り裂いたりするような操作を加えて病気を直すことをいう。特に、手術部位の皮膚を切開して開き、その内部にある器官などを治療成形したり、あるいは除去する開腹手術は、出血副作用患者苦痛傷跡のような問題を引き起こす。従って、最近では、皮膚に所定の孔を形成し、医療機器、例えば、腹腔鏡、手術用インストルメント、微細手術用顕微鏡だけを入れて行う手術、またはロボット(robot)を使用した手術が代案として脚光を浴びている。

0003

手術用インストルメントは、皮膚に穿孔された孔を通過するするシャフトの一端に具備されたエンドツール(end tool)を、所定の駆動部を使用して、医師が手で直接操作したり、あるいはロボットアームを使用して操作することにより、手術部位を手術するための器具である。手術用インストルメントに具備されたエンドツールの所定の構造を介した回転動作、つまみ(gripping)動作、切断(cutting)動作などを行う。

0004

ところで、既存の手術用インストルメントは、エンドツール部分が屈曲せず、手術部位への接近、及び様々な手術動作の遂行において容易ではないという問題点が存在した。それを補完するために、エンドツール部分が反り曲がる手術用インストルメントが開発されたが、エンドツールを屈曲させたり、あるいは手術動作を遂行するための操作部の作動が、実際のエンドツールを屈曲させたり、あるいは手術動作を遂行したりする動作と直観的に一致せず、施術者立場で直観的な作動が容易ではなく、使用方法熟練に長時間を要するという問題点が存在した。

0005

前述の背景技術は、発明者が、本発明の導出のために保有していたり、あるいは本発明の導出過程習得した技術情報であり、必ずしも本発明の出願前に一般公衆公開された公知技術と見ることができるものではない。

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、腹腔鏡手術、または様々な多様な手術に使用するために、手動で作動可能な手術用インストルメントなどに具備され、2以上の回転運動または並進運動が入力されて単一の回転運動または並進運動を出力する差動部材を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、外部からそれぞれに所定の回転運動または並進運動が入力される二以上の入力部と、前記二以上の入力部に入力された回転運動または並進運動から単一の回転運動または並進運動を出力する出力部と、を含む差動部材を提供する。

発明の効果

0008

本発明によれば、機構的構成だけで二以上の回転運動または並進運動が入力されて単一の回転運動または並進運動を出力させることにより、手術用インストルメントなどにおいて、複数の入力から所望の単一の出力を正確に抽出するという効果を得ることができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の第1実施形態による手術用インストルメントを示す図面である。
図1の手術用インストルメントの内部詳細図である。
図2の手術用インストルメントの操作部の概念図である。
本発明の第1実施形態による手術用インストルメントの操作部の多様な変形例を示す図である。
図2の手術用インストルメントの第1差動プーリーの詳細図である。
図2の手術用インストルメントの第2差動プーリーの詳細図である。
図2の手術用インストルメントのエンドツールの詳細図である。
図5のエンドツールの一変形例を示す図面である。
図2の手術用インストルメントのピッチ動作を示す概念図である。
図2に図示された手術用インストルメントの差動プーリーの第1変形例を示す図面である。
図7に図示された差動プーリーの第1変形例の作動を示す図面である。
図7に図示された差動プーリーの第1変形例の作動を示す図面である。
図2に図示された手術用インストルメントの差動プーリーの第2変形例を示す図面である。
図10に図示された差動プーリーの第2変形例の作動を示す図面である。
図10に図示された差動プーリーの第2変形例の作動を示す図面である。
図10に図示された差動プーリーの第2変形例の他の具現例を示す図面である。
図10に図示された差動プーリーの第2変形例の他の具現例を示す図面である。
図10に図示された差動プーリーの第2変形例の他の具現例を示す図面である。
図10に図示された差動プーリーの第2変形例の他の具現例を示す図面である。
図10に図示された差動プーリーの第2変形例の他の具現例を示す図面である。
図2に図示された手術用インストルメントの差動プーリーの第3変形例を示す図面である。
図2に図示された手術用インストルメントの差動プーリーの第3変形例を示す図面である。
図2に図示された手術用インストルメントの動力伝達部の一変形例による手術用インストルメントを示す図面である。
図16差動ギアを詳細に示す図面である。
図16の差動ギアの第1変形例を示す図面である。
図16の差動ギアの第2変形例を示す図面である。

実施例

0010

本発明は、多様な変換を加えることができ、様々な実施形態を有することができるが、特定の実施形態を図面に例示して詳細な説明で詳細に説明する。しかし、それは、本発明を特定の実施形態について限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変換、均等物ないし代替物を含むものであると理解しなければならない。本発明の説明において、関連公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨を不明確にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

0011

第1、第2のような用語は、多様な構成要素の説明に使用されるが、前記構成要素は前記用語によって限定されるものではない。前記用語は、1つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。

0012

本発明で使用した用語は、特定の実施形態を説明するためにのみ使用されたものであり、本発明を限定する意図ではない。単数表現は、文脈上明白に限定的に意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」というような用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらの組み合わせが存在するということを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはそれらを組み合わせたものの存在または付加の可能性をあらかじめ排除するものではないと理解しなければならない。

0013

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明するが、添付図面を参照して説明するにあたり、同一であったり、あるいは対応する構成要素は、同一の図面番号を付し、それについての重複説明は省略する。

0014

また、本発明の多様な実施形態の説明において、各実施形態が独立して解釈されたり、あるいは実施されなければならないものではなく、各実施形態で説明する技術的思想が個別的に説明する他の実施形態に組み合わされて解釈されたり、あるいは実施されるということを理解しなければならない。

0015

<手術用インストルメントの第1実施形態>(E3+H1+D3)
図1は、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100を示す図面であり、図2は、図1の手術用インストルメント100の内部詳細図である。

0016

図1及び図2を参照すれば、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100は、操作部110、エンドツール(end tool)120、動力伝達部130及び連結部140を含む。ここで、連結部140は、中空のシャフト(shaft)形状に形成され、その内部に、後述する1本以上のワイヤが収容され、その一端部には、操作部110が結合され、他端部には、エンドツール120が結合され、操作部110とエンドツール120とを連結する役割を行うことができる。

0017

詳細には、操作部110は、連結部140の一端部に形成され、医師が直接操作することができるインターフェース、例えば、つまみ(gripping)形状、スティック形状レバー形状などが具備され、それを医師が操作すれば、当該インターフェースに連結され、手術患者の体内に挿入されるエンドツール120が、所定の作動を行うことによって手術を遂行する。ここで、図1には、操作部110がつまみ形状に形成されるように図示されているが、本発明の思想は、それに制限されるものではなく、エンドツール120と連結されてエンドツール120を操作することができる多様な形態の操作部が可能である。

0018

エンドツール120は、連結部140の他端部に形成され、手術部位に挿入され、手術に必要な動作を遂行する。かようなエンドツール120の一例として、図1に図示されているように、つまみ動作を遂行するための1対のジョー(jaw)121,122が使用される。ただし、本発明の思想はそれに制限されるものではなく、手術のための多様な装置が、エンドツール120として使用されるのである。例えば1本のアーム焼灼器のような構成もエンドツールとして使用可能である。かようなエンドツール120は、操作部110と動力伝達部130とによって連結され、操作部110の駆動力が動力伝達部130を介して伝達されることにより、つまみ動作、切断動作縫合(suturing)動作など、手術に必要な動作を遂行する。ここで、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100のエンドツール120は、少なくとも2以上の方向に回転自在に形成され、例えば、エンドツール120は、図1のY軸を中心にピッチ(pitch)運動を行うと同時に、図1のZ軸を中心にヨー(yaw)運動を行い、かつアクチェエーション(actuation)運動を行うように形成されるが、それらについては、詳細に後述する。

0019

動力伝達部130は、操作部110とエンドツール120とを連結し、操作部110の駆動力をエンドツール120に伝達する役割を行い、多数個のワイヤ及びプーリーを含む。

0020

以下、図1の手術用インストルメント100の操作部110、エンドツール120、動力伝達部130について、さらに詳細に説明する。

0021

(操作部)
図3は、図2の手術用インストルメント100の操作部の概念図である。

0022

図1図2及び図3を参照すれば、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100の操作部110は、エンドツール120のピッチ運動を制御するピッチ操作部(pitch operator)111と、エンドツール120のヨー運動を制御するヨー操作部(yaw operator)112と、エンドツール120のアクチェエーション運動を制御するアクチェエーション操作部(actuation operator)113と、を含む。

0023

ここで、本発明で使用されるピッチ、ヨー及びアクチェエーションの動作のそれぞれについて定義すれば、次の通りである。

0024

まず、ピッチ動作は、連結部140の延長方向図1のX軸方向)に対する上下方向への運動、すなわち、図1のY軸を中心に回転する動作を意味する。言い換えれば、連結部140の延長方向(図1のX軸方向)に延設されているエンドツール120が、Y軸を中心に上下に回転する運動を意味する。次に、ヨー動作は、連結部140の延長方向(図1のX軸方向)に対する左右方向への運動、すなわち、図1のZ軸を中心に回転する動作を意味する。言い換えれば、連結部140の延長方向(図1のX軸方向)に延設されているエンドツール120が、Z軸を中心に左右に回転する運動を意味する。一方、アクチェエーション動作は、ヨー動作と同一の回転軸を中心に回転するが、2つのジョー121,122が互いに反対方向に回転しながら、ジョーがすぼんだり開いたりする動作を意味する。すなわち、エンドツール120に形成された2つのジョー121,122が、Z軸を中心に互いに反対方向に回転する運動を意味する。

0025

ここで、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100は、操作部110をいずれか1つの方向に回転させれば、エンドツール120が、前記操作部110の操作方向と直観的に同一方向に回転することを一つの特徴とする。言い換えれば、操作部110のピッチ操作部111をいずれか1つの方向に回転すれば、エンドツール120も前記一方向と直観的に同一方向に回転してピッチ運動を行い、操作部110のヨー操作部112をいずれか1つの方向に回転すれば、エンドツール120も前記一方向と直観的に同一方向に回転してヨー動作を遂行するのである。ここで、直観的に同一方向とは、操作部110を把持しているユーザの人差し指の移動方向と、エンドツール120の末端部の移動方向とが実質的に同一方向をなすことであると敷衍説明することができる。ただし、ここで、同一方向とは、三次元座標上で、完璧に一致する方向ではないこともあるということは言うまでもなく、例えば、ユーザの人差し指が左に移動すれば、エンドツール120の末端部も左に移動し、ユーザの人差し指が右に移動すれば、エンドツール120の末端部も右に移動するというような同一性であると理解すればよい。

0026

そして、そのために、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100は、操作部110とエンドツール120とが連結部140の延長側(X軸)に垂直である平面を基準に、同一方向に形成されることを一つの特徴とする。すなわち、図1のYZ平面を基準にするとき、操作部110は+X軸方向に延設されており、同時に、エンドツール120も+X軸方向に延設されている。換言すれば、連結部140の一端部でのエンドツール120の形成方向と、連結部140の他端部での操作部110の形成方向とが、YZ平面を基準に同一方向であるともいえる。さらに換言すれば、操作部110が、それを把持するユーザの身体から遠くなる方向、すなわち、エンドツール120が形成された方向に形成されるともいえる。

0027

詳細には、従来の手術用インストルメントの場合、ユーザが操作部を操作する方向と、エンドツールの実際の作動方向とが互いに異なっており、直観的に一致しないために、施術者の立場で直観的な作動が容易ではなく、エンドツールが所望の方向に動くように熟練するのに長時間を要し、場合によっては、誤動作の発生により、患者に被害を与えることがあるという問題点が存在した。

0028

かような問題点を解決するために、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100は、操作部110の操作方向とエンドツール120の作動方向とが直観的に同一方向になるようにし、そのために、操作部110とエンドツール120とがピッチ駆動軸(pitch operating axis)1111を含むYZ平面を基準にするとき、同じ側に形成されることを一つの特徴とする。それについてさらに詳細に説明すれば、次の通りである。

0029

図1図2及び図3を参照すれば、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100の操作部110は、エンドツール120のピッチ運動を制御するピッチ操作部111と、エンドツール120のヨー運動を制御するヨー操作部112と、エンドツール120のアクチェエーション運動を制御するアクチェエーション操作部113と、を含む。

0030

ピッチ操作部111は、ピッチ駆動軸1111と、ピッチ駆動バー(pitch operating bar)1112と、を含む。ここで、ピッチ駆動軸1111は、Y軸と平行な方向に形成され、ピッチ駆動バー1112は、ピッチ駆動軸1111と連結され、ピッチ駆動軸1111と共に回転するように形成される。例えば、ユーザが、ピッチ駆動バー1112を手にしている状態でピッチ駆動バー1112を回転させれば、ピッチ駆動バー1112と連結されたピッチ駆動軸1111が共に回転し、かような回転力が、動力伝達部130を介してエンドツール120に伝達され、エンドツール120が、ピッチ駆動軸1111の回転方向と同一方向に回転するのである。すなわち、ピッチ操作部111が、ピッチ駆動軸1111を中心に時計回りに回転すれば、エンドツール120もまた、ピッチ駆動軸1111と平行な軸を中心に時計回りに回転し、一方、ピッチ操作部111が、ピッチ駆動軸1111を中心に反時計回りに回転すれば、エンドツール120もまた、ピッチ駆動軸1111と平行な軸を中心に反時計回りに回転するのである。

0031

一方、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113は、ピッチ操作部111のピッチ駆動バー1112の一端部上に形成されている。従って、ピッチ操作部111が、ピッチ駆動軸1111を中心に回転すれば、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113もピッチ駆動部111と共に回転する。すなわち、図1及び図3では、ピッチ駆動部111のピッチ駆動バー1112が、連結部140に対して垂直に位置した状態を図示している一方、図2では、ピッチ駆動部111のピッチ駆動バー1112が、ピッチ駆動軸1111を中心に一定程度回転し、ピッチ駆動バー1112が、連結部140に対して傾くように位置した状態を図示している。

0032

それにより、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の座標系は、固定されたものではなく、ピッチ操作部111の回転によって相対的に続けて変化する。すなわち、図1では、ヨー操作部112のヨー駆動軸1121とアクチェエーション操作部113のアクチェエーション駆動軸1131とがZ軸と平行であり、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が、それぞれZ軸と平行な軸を中心に回転するように図示されている。しかし、図2でのように、ピッチ操作部111が回転すれば、ヨー操作部112のヨー駆動軸1121とアクチェエーション操作部113のアクチェエーション駆動軸1131とがZ軸と平行ではなくなる。すなわち、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の座標系が、操作部111の回転によって変化したのである。ただし、本明細書では、説明の便宜のために、別途の説明がない以上、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の座標系は、図1のように、ピッチ駆動バー1112が連結部140に対して垂直に位置した状態を基準にして説明する。

0033

ヨー操作部112は、ヨー駆動軸(yaw operating axis)1121と、ヨー駆動バー(yaw operating bar)1122と、を含む。ここで、ヨー駆動軸1121は、延長部140が形成されているXY平面と所定の角度をなすように形成される。例えば、ヨー駆動軸1121は、図1に図示されているように、Z軸と平行な方向に形成され、この状態で、ピッチ操作部111が回転する場合、前述のように、ヨー操作部112の座標系は相対的に変化もする。ただし、本発明の思想は、それに制限されるものではないということは言うまでもなく、人体工学的(ergonomic)設計によって、ヨー操作部112を把持するユーザの手構造に適するように、ヨー駆動軸1121は、多様な方向に形成されるのである。一方、ヨー駆動バー1122は、ヨー駆動軸1121と連結され、ヨー駆動軸1121と共に回転するように形成される。例えば、ユーザが、ヨー駆動バー1122に人差し指を挿入した状態でヨー駆動バー1122を回転させれば、ヨー駆動バー1122と連結されたヨー駆動軸1121が共に回転し、かような回転力が動力伝達部130を介してエンドツール120に伝達され、エンドツール120の2つのジョー121,122が、ヨー駆動軸1121の回転方向と同一方向に左右に回転するのである。

0034

一方、ヨー駆動軸1121の両端部には、それぞれ第1プーリー1121aと第2プーリー1121bとが形成される。そして、第1プーリー1121aには、YC1ワイヤ135YC1が連結され、第2プーリー1121bには、YC2ワイヤ135YC2が連結される。

0035

アクチェエーション操作部113は、アクチェエーション駆動軸(actuation operating axis)1131と、アクチェエーション駆動バー(actuation operating bar)1132と、を含む。ここで、アクチェエーション駆動軸1131は、延長部140が形成されているXY平面と所定の角度をなすように形成される。例えば、アクチェエーション駆動軸1131は、図1に図示されているように、Z軸と平行な方向に形成され、この状態で、ピッチ操作部111が回転する場合、前述のように、アクチェエーション操作部113の座標系は相対的に変化もする。ただし、本発明の思想は、それに制限されるものではないということは言うまでもなく、人体工学的設計によって、アクチェエーション駆動部113を把持するユーザの手構造に適するように、アクチェエーション駆動軸1131は、多様な方向に形成されるのである。一方、アクチェエーション駆動バー1132は、アクチェエーション駆動軸1131と連結され、アクチェエーション駆動軸1131と共に回転するように形成される。例えば、ユーザが、アクチェエーション駆動バー1132に親指を挿入した状態でアクチェエーション駆動バー1132を回転させれば、アクチェエーション駆動バー1132と連結されたアクチェエーション駆動軸1131が共に回転し、かような回転力が、動力伝達部130を介してエンドツール120に伝達され、エンドツール120の2つのジョー121,122がアクチェエーション動作を遂行する。ここで、アクチェエーション動作とは、前述のように、2つのジョー121,122が互いに反対方向に回転しながら、ジョー121,122を開閉する動作を意味する。すなわち、アクチェエーション操作部113を一方向に回転させれば、第1ジョー121は反時計回りに回転し、第2ジョー122は時計回りに回転しながらエンドツール120が閉じ、一方、アクチェエーション操作部113を反対方向に回転させれば、第1ジョーは時計回りに回転し、第2ジョーは反時計回りに回転しながらエンドツール120が開かれるのである。

0036

一方、アクチェエーション駆動軸1131の両端部には、それぞれ第1プーリー1131aと第2プーリー1131bとが形成される。そして、第1プーリー1131aには、AC1ワイヤ135AC1が連結され、第2プーリー1131bには、AC2ワイヤ135AC2が連結される。

0037

次に、図3を参照すれば、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100において、ピッチ操作部111とエンドツール120とが、同一軸上であるか、あるいは平行な軸(X軸)上に形成される。すなわち、連結部140の一端部には、ピッチ操作部111のピッチ駆動軸1111が形成され、連結部140の他端部には、エンドツール120が形成されるのである。ここで、図面には、連結部140が直線に形成されるように図示されているが、本発明の思想は、それに制限されるものではなく、連結部140が、必要によっては、所定の曲率を有するように湾曲したり、あるいは1回以上曲折されても形成され、かような場合にも、ピッチ操作部111とエンドツール120は、実質的に同一軸上または平行な軸上に形成されるといえる。また、図3には、ピッチ操作部111とエンドツール120とが、同一の軸(X軸)上に形成されるように図示されているが、本発明の思想は、それに制限されるものではなく、ピッチ操作部111とエンドツール120とが互いに異なる軸上に形成されもする。それについては後述する。

0038

一方、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100の操作部110は、ピッチ操作部111のピッチ駆動軸1111と連動する操作部制御部材115をさらに具備する。かような操作部制御部材115は、中継プーリー115aを含んでもよく、操作部制御部材115の構成は、後述するエンドツール120の構成と実質的に同一であるので、操作部制御部材115、エンドツール制御部材123、及び操作部110の他の構成要素との関係は後述する。

0039

図3Aは、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100の操作部110の多様な変形例を示している。

0040

図3AのH1は、図3で説明したように、(1)操作部110のヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が、互いに独立して形成され、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113のうちいずれか一方の回転が他方の回転に影響を及ぼさず、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面の下側に位置し、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が、エンドツール120の延長線上より上に形成される。かようなH1は、本発明の第1実施形態、第4実施形態、第7実施形態に見られる。

0041

一方、図3AのH2は、1)操作部110のアクチェエーション操作部113がヨー操作部112上に形成され、ヨー操作部112が回転すれば、アクチェエーション操作部113も、回転するように形成され、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面の下側に位置し、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が、エンドツール120の延長線上より上方に形成される。かようなH2は、本発明の第2実施形態、第5実施形態、第8実施形態に見られる。

0042

一方、図3AのH3は、(1)操作部110に、互いに独立して回転する第1ジョー操作部112及び第2ジョー操作部113が形成され、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面の下側に位置し、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が、エンドツール120の延長線上より上方に形成される。かようなH3は、本発明の第3実施形態、第6実施形態、第9実施形態に見られる。

0043

一方、図3AのH4は、(1)操作部110のヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が、互いに独立して形成され、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113のうちいずれか一方の回転が他方の回転に影響を及ぼさず、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面と同一平面または隣接平面に位置するような方式で、ピッチ操作部111がH1に比べ、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の近くに形成され、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が、エンドツール120の延長線上より上方に形成される。かようなH4は、本発明の図9に詳細に見られる。

0044

一方、図3AのH5は、(1)操作部110のアクチェエーション操作部113が、ヨー操作部112上に形成され、ヨー操作部112が回転すれば、アクチェエーション操作部113も回転するように形成され、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面と同一平面または隣接平面に位置するような方式で、ピッチ操作部111がH2に比べ、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の近くに形成され、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が、エンドツール120の延長線上より上方に形成される。

0045

一方、図3AのH6は、(1)操作部110に、互いに独立して回転する第1ジョー操作部112及び第2ジョー操作部113が形成され、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面と同一平面または隣接平面に位置するような方式で、ピッチ操作部111がH3に比べ、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の近くに形成され、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が、エンドツール120の延長線上より上方に形成される。

0046

一方、図3AのH7は、(1)操作部110のヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が互いに独立して形成され、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113のうちいずれか一方の回転が他方の回転に影響を及ぼさず、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面の下側に位置し、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がエンドツール120の延長線上に形成される。

0047

一方、図3AのH8は、(1)操作部110のアクチェエーション操作部113がヨー操作部112上に形成され、ヨー操作部112が回転すれば、アクチェエーション操作部113も回転するように形成され、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面の下側に位置し、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がエンドツール120の延長線上に形成される。

0048

一方、図3AのH9は、(1)操作部110に、互いに独立して回転する第1ジョー操作部112及び第2ジョー操作部113が形成され、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面の下側に位置し、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がエンドツール120の延長線上に形成される。

0049

一方、図3AのH10は、(1)操作部110のヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が互いに独立して形成され、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113のうちいずれか一方の回転が他方の回転に影響を及ぼさず、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面と同一平面または隣接平面に位置するような方式で、ピッチ操作部111がH7に比べ、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の近くに形成され、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がエンドツール120の延長線上に形成される。

0050

一方、図3AのH11は、(1)操作部110のアクチェエーション操作部113がヨー操作部112上に形成され、ヨー操作部112が回転すれば、アクチェエーション操作部113も回転するように形成され、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面と同一平面または隣接平面に位置するような方式で、ピッチ操作部111がH8に比べ、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の近くに形成され、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がエンドツール120の延長線上に形成される。

0051

一方、図3AのH12は、(1)操作部110に、互いに独立して回転する第1ジョー操作部112及び第2ジョー操作部113が形成され、(2)ピッチ操作部111が、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がなす平面と同一平面または隣接平面に位置するような方式で、ピッチ操作部111がH9に比べ、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の近くに形成され、(3)ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がエンドツール120の延長線上に形成される。

0052

それら以外にも、前述の各変形例を含んだ多様な操作部の変形例が、本発明の手術用インストルメントに適用可能である。

0053

(動力伝達部)
図4Aは、図2の手術用インストルメント100の第1差動プーリーの詳細図であり、図4Bは、図2の手術用インストルメント100の第2差動プーリーの詳細図である。

0054

図1図2図4A及び図4Bを参照すれば、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100の動力伝達部130は、差動プーリー131,132、複数個のプーリー、及び複数本のワイヤ135YC1,135YC2,135J11,135J12,135J13,135J21,135J22,135J23を含む。ここで、図面には、差動プーリー131,132に、複数個のプーリーが具備されるように図示されているが、本発明は、それに制限されるものではなく、差動プーリー及び差動ギアを含む本発明の差動部材は、プーリーを含んだ多様な形態の回転体を具備することができる。

0055

まず、動力伝達部130の差動プーリー131について説明する。

0056

前述のように、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113は、ピッチ操作部111のピッチ駆動バー1112の一端部上に形成されている。従って、ピッチ操作部111がピッチ駆動軸1111を中心に回転すれば、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113もピッチ駆動部111と共に回転する。また、ヨー操作部112も、第1ジョー121及び第2ジョー122と連結され、第1ジョー121及び第2ジョー122を駆動し、アクチェエーション操作部113も、第1ジョー121及び第2ジョー122と連結され、第1ジョー121及び第2ジョー122を駆動する。ところで、ヨー操作部112を回転させれば、第1ジョー121及び第2ジョー122が互いに同方向に回転しなければならない一方、アクチェエーション操作部113を回転させれば、第1ジョー121及び第2ジョー122が、互いに反対方向に回転しなければならず、従って、かような作動を具現するための別途の構造物が必要になる。

0057

従って、1つのジョーに対して、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の2つの回転入力をいずれも作用させなければならず、そのために、2個以上の入力を受け、ジョーの1つの回転を出力させるための構造物が必要である。そのとき、2つの入力回転は互いに互いを動かさないようにする。

0058

そのために、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100は、2以上の入力部及び1つの出力部を具備し、2以上の入力部から回転力が入力され、それらの和(または、差)を介して所望の1つの回転力を抽出して出力部を介して出力する差動部材を具備することを一つの特徴とする。かような差動部材は、プーリー及びワイヤを利用する差動プーリーとギアを利用する差動ギアとを含み、図1図2図4A及び図4Bには、差動部材の一例として、差動プーリーが図示されている。一方、後述する図7図19には、かような差動部材の多様な実施形態が図示されている。

0059

詳細には、第1差動プーリー131は、第1入力部1311、第2入力部1312及び出力部1313を含む。

0060

第1入力部1311は、第1プーリー1311a及び第2プーリー1311bを含む。第1プーリー1311a及び第2プーリー1311bは、同一の回転軸を中心に共に回転する。ここで、第1入力部1311の第1プーリー1311aは、ヨー操作部112の第1プーリー1121aとYC1ワイヤ135YC1によって連結され、ヨー操作部112の回転を第1入力部1311に伝達する。また、第1入力部1311の第2プーリー1311bは、出力部1313と差動制御ワイヤ135J11によって連結され、第1入力部1311の回転を出力部1313に伝達する。

0061

第2入力部1312は、第1プーリー1312a及び第2プーリー1312bを含む。第1プーリー1312a及び第2プーリー1312bは、同一の回転軸を中心に共に回転する。ここで、第2入力部1312の第1プーリー1312aは、アクチェエーション操作部113の第1プーリー1131aとAC1ワイヤ135AC1によって連結され、アクチェエーション操作部113の回転を第2入力部1312に伝達する。また、第2入力部1312の第2プーリー1312bは、出力部1313と差動制御ワイヤ135J11によって連結され、第2入力部1312の回転を出力部1313に伝達する。

0062

出力部1313は、出力プーリー1313a、延長部1313b、第1差動制御プーリー1313c及び第2差動制御プーリー1313dを含む。ここで、出力部1313の出力プーリー1313aは、後述する操作部制御部材115とJ12ワイヤ135J12によって連結され、出力部1313の回転が、操作部制御部材115を介してエンドツール120の第1ジョー121に伝達される。一方、延長部1313bは、出力プーリー1313aの回転軸から一方向に延設され、出力プーリー1313aと共に回転自在に形成される。第1差動制御プーリー1313c及び第2差動制御プーリー1313dは、延長部1313bの一端部に互いに対向するように形成され、出力プーリー1313aの回転軸に所定の角度を有するように形成された軸1313eの両末端部を中心に回転自在に形成される。

0063

ここで、第1入力部1311、第2入力部1312及び出力部1313は、それぞれ独立した軸を中心に独立して回転する。

0064

差動制御ワイヤ135J11は、第1入力部1311の第2プーリー1311b、及び出力部1313の第1差動制御プーリー1313c、第2入力部1312の第2プーリー1312b、及び出力部1313の第2差動制御プーリー1313dに沿って巻かれており、第1入力部1311及び第2入力部1312の回転を出力部1313に伝達する役割を行う。

0065

ここで、第1差動プーリー131は、第1入力部1311、第2入力部1312及び出力部1313を具備し、第1入力部1311及び第2入力部1312から回転量が入力され、それらの回転量の和を出力部1313を介して出力する。すなわち、第1入力部1311だけ回転する場合、それを出力部1313を介して出力し、第2入力部1312だけ回転する場合、それを出力部1313を介して出力し、第1入力部1311及び第2入力部1312が同一方向に回転する場合、それらの和を出力部1313を介して出力し、第1入力部1311及び第2入力部1312が反対方向に回転する場合、それらの差を出力部1313を介して出力するのである。それについては、次の数式で説明することができる。
(数1)
C=A+B
ここで、Cは、出力部の回転、Aは、第1入力部の回転、Bは、第2入力部の回転である。

0066

かような第1差動プーリーの作動については、詳細に後述する。

0067

一方、第2差動プーリー132は、第1差動プーリー131と同一の構造によって形成され、第1入力部1321、第2入力部1322及び出力部1323を含む。

0068

ここで、第1入力部1321の第1プーリー1321aは、ヨー操作部112の第2プーリー1121bと、YC2ワイヤ135YC2によって連結され、ヨー操作部112の回転を第1入力部1321に伝達する。また、第1入力部1321の第2プーリー1321bは、出力部1323と差動制御ワイヤ135J21によって連結され、第1入力部1321の回転を出力部1323に伝達する。

0069

一方、第2入力部1322の第1プーリー1322aは、アクチェエーション操作部113の第2プーリー1131bとAC2ワイヤ135AC2によって連結され、アクチェエーション操作部113の回転を第2入力部1322に伝達する。また、第2入力部1322の第2プーリー1322bは、出力部1323と差動制御ワイヤ135J21によって連結され、第2入力部1322の回転を出力部1323に伝達する。

0070

出力部1323は、出力プーリー1323a、延長部1323b、第1差動制御プーリー1323c及び第2差動制御プーリー1323dを含む。ここで、出力部1323の出力プーリー1323aは、後述する操作部制御部材115とJ22ワイヤ135J22によって連結され、出力部1323の回転を操作部制御部材115を介してエンドツール120の第2ジョー122に伝達する。

0071

ここで、第2差動プーリー132は、第1入力部1321、第2入力部1322及び出力部1323を具備し、第1入力部1321及び第2入力部1322から回転量が入力され、それらの回転量の和を出力部1323を介して出力する。すなわち、第1入力部1321だけ回転する場合、それを出力部1323を介して出力し、第2入力部1322だけ回転する場合、それを出力部1323を介して出力し、第1入力部1311及び第2入力部1312が同一方向に回転する場合、それらの和を出力部1313を介して出力し、第1入力部1311及び第2入力部1312が反対方向に回転する場合、それらの差を出力部1313を介して出力するのである。

0072

かような第1差動プーリー131及び第2差動プーリー132の作動について説明する。

0073

まず、ヨー操作部112だけ回転し、アクチェエーション操作部113は回転しない場合について説明する。

0074

ヨー操作部112が、図2の矢印Y方向に回転すれば、ヨー操作部112の第1プーリー1121a、第1プーリー1121aに巻かれたYC1ワイヤ135YC1、YC1ワイヤ135YC1が巻かれた第1差動プーリー131の第1入力部1311の第1プーリー1311a、及び第1プーリー1311aと連結された第2プーリー1311bが共に回転する。一方、アクチェエーション操作部113と連結された第1差動プーリー131の第2入力部1312は回転しない。このように、第1差動プーリー131の第1入力部1311は、図4Aの矢印R1方向に回転し、第2入力部1312は回転しなければ、差動制御ワイヤ135J11において、第1入力部1311に巻かれた部分は回転するのに反し、第2入力部1312に巻かれた部分は回転しない。従って、差動制御ワイヤ135J11において、第1入力部1311に巻かれた部分が回転しただけ、第2入力部1312に巻かれたワイヤが緩み、それだけ差動制御ワイヤ135J11が移動し、それと同時に、第2差動制御プーリー1313dは時計回りに回転し、第1差動制御プーリー1313cは反時計回りに回転する。それと同時に、出力プーリー1313a、延長部1313b、第1差動制御プーリー1313c及び第2差動制御プーリー1313dを含む出力部1313は、出力プーリー1313aの回転軸を中心に、図4Aの矢印R1方向に回転する。そして、かような出力部1313の回転は、操作部制御部材115を介してエンドツール120の第1ジョー121に伝達され、第1ジョー121が図2の矢印YJ方向に回転する。

0075

一方、ヨー操作部112が、図2の矢印Y方向に回転すれば、ヨー操作部112の第2プーリー1121b、第2プーリー1121bに巻かれたYC2ワイヤ135YC2、YC2ワイヤ135YC2が巻かれた第2差動プーリー132の第1入力部1321の第1プーリー1321a、及び第1プーリー1321aと連結された第2プーリー1321bが共に回転する。一方、アクチェエーション操作部113と連結された第2差動プーリー132の第2入力部1322は回転しない。このように、第2差動プーリー132の第1入力部1321は、図4Bの矢印R3方向に回転し、第2入力部1322は回転しなければ、差動制御ワイヤ135J21において、第1入力部1321に巻かれた部分は回転するのに反し、第2入力部1322に巻かれた部分は回転しない。従って、差動制御ワイヤ135J21において、第1入力部1321に巻かれた部分が回転しただけ、第2入力部1322に巻かれたワイヤが緩み、それだけ差動制御ワイヤ135J21が移動し、それと同時に、第2差動制御プーリー1323dは時計回りに回転し、第1差動制御プーリー1323Cは反時計回りに回転する。それと同時に、出力プーリー1323a、延長部1323b、第1差動制御プーリー1323c、及び第2差動制御プーリー1323dを含む出力部1323は、出力プーリー1323aの回転軸を中心に、図4Bの矢印R3方向に回転する。そして、かような出力部1323の回転は、操作部制御部材115を介してエンドツール120の第2ジョー122に伝達され、第2ジョー122が図2の矢印YJ方向に回転する。

0076

次に、アクチェエーション操作部113だけ回転し、ヨー操作部112は回転しない場合について説明する。

0077

アクチェエーション操作部113が、図2の矢印A方向に回転すれば、アクチェエーション操作部113の第1プーリー1131a、第1プーリー1131aに巻かれたAC1ワイヤ135AC1、AC1ワイヤ135AC1が巻かれた第1差動プーリー131の第2入力部1312の第1プーリー1312a、及び第1プーリー1312aと連結された第2プーリー1312bが共に回転する。ここで、AC1ワイヤ135AC1が中間で1回入れ違っているために、アクチェエーション操作部113の回転力の方向が反対になって第1差動プーリー131に伝達される。一方、ヨー操作部112と連結された第1差動プーリー131の第1入力部1311は回転しない。このように、第1差動プーリー131の第2入力部1312は、図4Aの矢印R2の反対方向に回転し、第1入力部1311は回転しなければ、差動制御ワイヤ135J11において、第2入力部1312に巻かれた部分は回転するのに反し、第1入力部1311に巻かれた部分は回転しない。従って、差動制御ワイヤ135J11において、第2入力部1312に巻かれた部分が回転しただけ、第1入力部1311に巻かれたワイヤが緩み、それだけ差動制御ワイヤ135J11が移動し、それと同時に、第2差動制御プーリー1313dは反時計回りに回転し、第1差動制御プーリー1313cは時計回りに回転する。それと同時に、出力プーリー1313a、延長部1313b、第1差動制御プーリー1313c、及び第2差動制御プーリー1313dを含む出力部1313は、出力プーリー1313aの回転軸を中心に、図4Aの矢印R2の反対方向に回転する。そして、かような出力部1313の回転は、操作部制御部材115を介してエンドツール120の第1ジョー121に伝達され、第1ジョー121が図2の矢印YJ方向に回転する。

0078

一方、アクチェエーション操作部113が、図2の矢印A方向に回転すれば、アクチェエーション操作部113の第2プーリー1131b、第2プーリー1131bに巻かれたAC2ワイヤ135AC2、AC2ワイヤ135AC2が巻かれた第2差動プーリー132の第2入力部1322の第1プーリー1322a、及び第1プーリー1322aと連結された第2プーリー1322bが共に回転する。一方、ヨー操作部112と連結された第2差動プーリー132の第1入力部1321は回転しない。このように、第2差動プーリー132の第2入力部1322は、図4Bの矢印R4方向に回転し、第1入力部1321は回転しなければ、差動制御ワイヤ135J21において、第2入力部1322に巻かれた部分は回転するのに反し、第1入力部1321に巻かれた部分は回転しない。従って、差動制御ワイヤ135J21において、第2入力部1322に巻かれた部分が回転しただけ、第1入力部1321に巻かれたワイヤが緩み、それだけ差動制御ワイヤ135J21が移動し、それと同時に、第2差動制御プーリー1323dは時計回りに回転し、第1差動制御プーリー1323cは反時計回りに回転する。それと同時に、出力プーリー1323a、延長部1323b、第1差動制御プーリー1323c、及び第2差動制御プーリー1323dを含む出力部1323は、出力プーリー1323aの回転軸を中心に、図4Bの矢印R4方向に回転する。そして、かような出力部1323の回転は、操作部制御部材115を介してエンドツール120の第2ジョー122に伝達され、第2ジョー122が図2の矢印YJの反対方向に回転する。

0079

すなわち、第1ジョー121が、図2の矢印YJ方向に回転すると同時に、第2ジョー122が、図2の矢印YJの反対方向に回転しながら、エンドツール120のアクチェエーション動作が遂行されるのである。

0080

一方、2つの入力部及び1つの出力部で構成された差動プーリーにおいて、1つの入力部の回転が、出力部の回転を発生させず、他の入力部の回転を発生させる場合を防止するために、本発明では、2つの差動プーリーに2つの操作部がそれぞれ連結された状況で、操作部の一つが、2つの差動プーリーのそれぞれの2つの入力部のうち一つと連結されるにあたり、操作部と入力部とを連結するワイヤのうち1本を入れ違わせることにより、いずれか一つの操作部への入力によって他の操作部が回転する状況を回避することができる。

0081

それについて、さらに詳細に説明するために、例えば、第1差動プーリー131の第1入力部1311と第2差動プーリー132の第1入力部1321とに連結されたヨー操作部112の回転入力によって、第1差動プーリー131の第2入力部1312、及び第2差動プーリー132の第2入力部1322も、ヨー操作部112の回転入力と同方向に回転する場合を仮定する。そのとき、第1差動プーリー131の第2入力部1312とアクチェエーション操作部113とは、AC1ワイヤ135AC1が1回入れ違って連結されており、第2差動プーリー132の第2入力部1322とアクチェエーション操作部113とは、AC2ワイヤ135AC2がそのまま連結されている。従って、前述の第1差動プーリー131及び第2差動プーリー132のそれぞれの第2入力部1312,1322の回転は、AC1ワイヤ135AC1及びAC2ワイヤ135AC2によって、アクチェエーション操作部113を互いに反対方向に回転させる方向に作用するので、それは、結局互いに相殺され、アクチェエーション操作部113を回転させず、それだけ各出力部1313,1323を回転させる方向に各出力部1313,1323に伝達される。

0082

それは、アクチェエーション操作部113の回転入力の場合にも同様に適用され、アクチェエーション操作部113の回転入力は、ヨー操作部112を回転させず、各出力部1313,1323を回転させる方向に各出力部1313,1323に伝達される。

0083

要約して説明すれば、かような構成は、特に、1つの操作部の回転入力は、他の操作部の回転を起こさず、各出力部の回転だけとして伝達されると説明することができる。

0084

かような駆動原理によって、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113が、それぞれ同時に回転しても、第1差動プーリー131及び第2差動プーリー132によって、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の回転入力の和(または、差)が、各差動プーリーの出力部1313,1323の回転に伝達され、かような出力部1313,1323の回転は、操作部制御部材115を介してエンドツール120の2つのジョー121,122に伝達され、2つのジョー121,122がヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の操作に合うように回転する。

0085

(エンドツール)
図5は、図2の手術用インストルメント100のエンドツールの概念図である。

0086

図1図2及び図5を参照すれば、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100のエンドツール120はエンドツール制御部材123を含み、エンドツール制御部材123は、第1ジョー121の回転運動と係わるJ11プーリー123J11、J12プーリー123J12、J13プーリー123J13、J14プーリー123J14及びJ15プーリー123J15;並びに第2ジョー122の回転運動と係わるJ21プーリー123J21、J22プーリー123J22、J23プーリー123J23、J24プーリー123J24、J25プーリー123J25;を含む。ここで、J12プーリー123J12、J14プーリー123J14、J22プーリー123J22及びJ24プーリー123J24は、いずれもエンドツールピッチ駆動軸1231を中心に回転するように形成される。ここで、図面には、対向しているプーリーが互いに平行に形成され、いずれも同一サイズに形成されるように図示されているが、本発明の思想は、それに制限されるものではなく、それぞれのプーリーが、エンドツールの構成に適する位置及び大きさでもって多様に形成されるのである。

0087

ここで、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100のエンドツール120は、エンドツール120側に、エンドツール制御部材123、並びに第1ジョー駆動ワイヤ135J13及び第2ジョー駆動ワイヤ135J23のただ2本のワイヤのみを具備することにより、簡便に、エンドツール120のピッチ動作、ヨー動作及びアクチェエーション動作を遂行することを一つの特徴とする。以下、それについて、さらに詳細に説明する。

0088

J11プーリー123J11及びJ21プーリー123J21は、互いに対向するように形成され、Z軸方向を中心に互いに独立して回転自在に形成される。ここで、図5には図示されていないが、J11プーリー123J11には、第1ジョー121が結合されてJ11プーリー123J11と共に回転し、J21プーリー123J21には、第2ジョー122が結合されてJ21プーリー123J21と共に回転する。J11プーリー123J11及びJ21プーリー123J21の回転によって、エンドツール120のヨー動作及びアクチェエーション動作が遂行される。すなわち、J11プーリー123J11及びJ21プーリー123J21が同じ方向に回転すれば、ヨー動作が遂行され、J11プーリー123J11及びJ21プーリー123J21が互いに反対方向に回転すれば、アクチェエーション動作が遂行されるのである。

0089

以下、J11プーリー123J11の回転と係わる構成要素について説明する。

0090

J11プーリー123J11の一側には、互いに所定間隔をおいて対向するように、J12プーリー123J12及びJ14プーリー123J14が配置される。ここで、J12プーリー123J12及びJ14プーリー123J14は、Y軸方向を中心に互いに独立して回転自在に形成される。また、J12プーリー123J12及びJ14プーリー123J14のそれぞれの一側には、互いに所定間隔をおいて対向するように、J13プーリー123J13及びJ15プーリー123J15が配置される。ここで、J13プーリー123J13及びJ15プーリー123J15は、Y軸方向を中心に互いに独立して回転自在に形成される。ここで、図面には、J12プーリー123J12、J13プーリー123J13、J14プーリー123J14及びJ15プーリー123J15が、いずれもY軸方向を中心に回転自在に形成されるように図示されているが、本発明の思想は、それに制限されるものではなく、各プーリーの回転軸は、その構成に適切に多様な方向に形成されるのである。

0091

第1ジョー駆動ワイヤ135J13は、J13プーリー123J13、J12プーリー123J12、J11プーリー123J11、J14プーリー123J14及びJ15プーリー123J15と、少なくとも一部が接触するように形成され、第1ジョー駆動ワイヤ135J13が、前記プーリーを回転させながら前記プーリーに沿って移動するように形成される。

0092

従って、第1ジョー駆動ワイヤ135J13が、図5の矢印J1Rの方に引っ張られれば、第1ジョー駆動ワイヤ135J13が、J15プーリー123J15、J14プーリー123J14、J11プーリー123J11、J12プーリー123J12及びJ13プーリー123J13を順に回転させ、そのとき、J11プーリー123J11が、図5の矢印R方向に回転しながら第1ジョー121を共に回転させる。

0093

一方、第1ジョー駆動ワイヤ135J13が、図5の矢印J1Lの方に引っ張られれば、第1ジョー駆動ワイヤ135J13が、J13プーリー123J13、J12プーリー123J12、J11プーリー123J11、J14プーリー123J14及びJ15プーリー123J15を順に回転させ、そのとき、J11プーリー123J11が、図5の矢印L方向に回転しながら第1ジョー121を共に回転させる。

0094

以下、J21プーリー123J21の回転と係わる構成要素について説明する。

0095

J21プーリー123J21の一側には、互いに所定間隔をおいて対向するように、J22プーリー123J22及びJ24プーリー123J24が配置される。ここで、J22プーリー123J22及びJ24プーリー123J24は、Y軸方向を中心に互いに独立して回転自在に形成される。また、J22プーリー123J22及びJ24プーリー123J24のそれぞれの一側には、互いに所定間隔をおいて対向するように、J23プーリー123J23及びJ25プーリー123J25が配置される。ここで、J23プーリー123J23及びJ15プーリー123J25は、Y軸方向を中心に互いに独立して回転自在に形成される。ここで、図面には、J22プーリー123J22、J23プーリー123J23、J24プーリー123J24及びJ25プーリー123J25が、いずれもY軸方向を中心に回転自在に形成されるように図示されているが、本発明の思想は、それに制限されるものではなく、各プーリーの回転軸は、その構成に適切に多様な方向に形成されるのである。

0096

第2ジョー駆動ワイヤ135J23は、J23プーリー123J23、J22プーリー123J22、J21プーリー123J21、J24プーリー123J24及びJ25プーリー123J25と、少なくとも一部が接触するように形成され、第2ジョー駆動ワイヤ135J23が、前記プーリーを回転させながら前記プーリーに沿って移動するように形成される。

0097

従って、第2ジョー駆動ワイヤ135J23が、図5の矢印J2Rの方に引っ張られれば、第2ジョー駆動ワイヤ135J23が、J25プーリー123J25、J24プーリー123J24、J21プーリー123J21、J22プーリー123J22及びJ23プーリー123J23を順に回転させ、そのとき、J21プーリー123J21が、図5の矢印R方向に回転しながら第2ジョー122を共に回転させる。

0098

一方、第2ジョー駆動ワイヤ135J23が、図5の矢印J2Lの方に引っ張られれば、第2ジョー駆動ワイヤ135J23が、J23プーリー123J23、J22プーリー123J22、J21プーリー123J21、J24プーリー123J24及びJ25プーリー123J25を順に回転させ、そのとき、J21プーリー123J21が、図5の矢印L方向に回転しながら第2ジョー122を共に回転させる。

0099

なお、第1ジョー駆動ワイヤ135J13の一端部は、図5の矢印J1Rの方に引っ張られ、同時に、第1ジョー駆動ワイヤ135J13の他端部は、図5の矢印J1Lの方に引っ張られれば、エンドツール制御部材123は、全体的に、エンドツールピッチ駆動軸1231を中心に反時計回りに回転し、結果として、エンドツール120が下方へ回転しながらピッチ運動を行う。

0100

一方、第2ジョー駆動ワイヤ135J23の一端部は、図5の矢印J2Rの方に引っ張られ、同時に、第2ジョー駆動ワイヤ135J23の他端部は、図5の矢印J2Lの方に引っ張られれば、エンドツール制御部材123は、全体的に、エンドツールピッチ駆動軸1231を中心に時計回りに回転し、結果として、エンドツール120が上方へ回転しながらピッチ運動を行う。

0101

すなわち、エンドツール120側に、エンドツール制御部材123、並びに第1ジョー駆動ワイヤ135J13及び第2ジョー駆動ワイヤ135J23のただ2本のワイヤのみを具備することにより、簡便に、エンドツール120のピッチ動作、ヨー動作及びアクチェエーション動作を遂行することができるのである。それについての詳細な説明は後述する。

0102

ここで、本発明の一実施形態によるエンドツール120のエンドツール制御部材123は、ピッチ駆動軸1231が、ジョー121,122と近い方に配置されることにより(すなわち、ピッチ駆動軸1231が、J13プーリー123J13及びJ15プーリー123J15の方ではない、J12プーリー123J12及びJ14プーリー123J14の方に配置される)、ジョー121,122のピッチ回転半径が小さくなるという効果を得ることができる。それにより、ジョー121,122のピッチ駆動のために必要な空間が小さくなるという効果を得ることができる。

0103

一方、図5Aは、図5のエンドツール120の一変形例を示している。

0104

図5Aを参照すれば、エンドツール120’はエンドツール制御部材123’を含み、エンドツール制御部材123’は、第1ジョーの回転運動と係わるJ11プーリー123J11、J12プーリー123J12及びJ14プーリー123J14;並びに第2ジョーの回転運動と係わるJ21プーリー123J21、J22プーリー123J22及びJ24プーリー123J24;を含む。ここで、J12プーリー123J12、J14プーリー123J14、J22プーリー123J22及びJ24プーリー123J24は、いずれもエンドツールピッチ駆動軸1231を中心に回転するように形成される。ここで、図面には、対向しているプーリーが互いに平行に形成され、いずれも同一サイズに形成されるように図示されているが、本発明の思想は、それに制限されるものではなく、それぞれのプーリーが、エンドツールの構成に適する位置及び大きさでもって多様に形成されるのである。

0105

ここで、本変形例では、第1ジョーが結合されたJ11プーリー123J11の一側に、互いに対向する2組のプーリーが配置されるのではなく、互いに対向する1組のプーリー(すなわち、J12プーリー123J12及びJ14プーリー123J14)のみ配置されるが、第1ジョー駆動ワイヤ135J13が、前記1組のプーリーに、単に接触するだけではなく、前記1組のプーリーに1回以上巻かれることを一つの特徴とする。

0106

詳細には、J11プーリー123J11及びJ21プーリー123J21は、互いに対向するように形成され、Z軸方向を中心に互いに独立して回転自在に形成される。

0107

そして、J11プーリー123J11の一側には、互いに所定間隔をおいて対向するように、J12プーリー123J12及びJ14プーリー123J14が配置される。ここで、J12プーリー123J12及びJ14プーリー123J14は、Y軸方向を中心に互いに独立して回転自在に形成される。そして、第1ジョー駆動ワイヤ135J13は、J12プーリー123J12、J11プーリー123J11及びJ14プーリー123J14と、少なくとも一部が接触するように形成され、第1ジョー駆動ワイヤ135J13が、前記プーリーを回転させながら前記プーリーに沿って移動するように形成される。ここで、第1ジョー駆動ワイヤ135J13は、J12プーリー123J12に1回以上巻かれた後、J11プーリー123J11を経て、J14プーリー123J14に1回以上巻かれる。

0108

同様に、J21プーリー123J21の一側には、互いに所定間隔をおいて対向するように、J22プーリー123J22及びJ24プーリー123J24が配置される。ここで、J22プーリー123J22及びJ24プーリー123J24は、Y軸方向を中心に互いに独立して回転自在に形成される。そして、第2ジョー駆動ワイヤ135J23は、J22プーリー123J22、J21プーリー123J21及びJ24プーリー123J24と、少なくとも一部が接触するように形成され、第2ジョー駆動ワイヤ135J23が、前記プーリーを回転させながら前記プーリーに沿って移動するように形成される。ここで、第2ジョー駆動ワイヤ135J23は、J22プーリー123J22に1回以上巻かれた後、J21プーリー123J21を経て、J24プーリー123J24に1回以上巻かれる。

0109

かような構成によって、プーリーの個数が減少することにより、手術用インストルメントをさらに小型化することができる。

0110

(ピッチ動作制御及びワイヤ・ミラーリング(wire mirroring))
図6は、図2の手術用インストルメント100のピッチ動作を示す概念図である。

0111

前述のように、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100の操作部110は、ピッチ操作部111のピッチ駆動軸1111と連動する操作部制御部材115をさらに具備する。かような操作部制御部材115は、前述のエンドツール制御部材123の構成と実質的に同一であり、エンドツール制御部材123及び操作部制御部材115は、図1のYZ平面を中心に互いに対称になるように配置される。言い換えれば、エンドツール制御部材123及び操作部制御部材115は、図1のYZ平面を中心に、ミラーリング(mirroring)されていると表現することもできる。

0112

詳細には、操作部制御部材115は、第1ジョー121の回転運動と係わるJ11プーリー115J11、J12プーリー115J12、J13プーリー115J13、J14プーリー115J14及びJ15プーリー115J15;並びに第2ジョー122の回転運動と係わるJ21プーリー115J21、J22プーリー115J22、J23プーリー115J23、J24プーリー115J24、J25プーリー115J25;を含む。

0113

第1ジョー駆動ワイヤ135J13は、J13プーリー115J13、J12プーリー115J12、J11プーリー115J11、J14プーリー115J14及びJ15プーリー115J15と、少なくとも一部が接触するように形成され、第1ジョー駆動ワイヤ135J13が、前記プーリーを回転させながら前記プーリーに沿って移動するように形成される。

0114

第2ジョー駆動ワイヤ135J23は、J23プーリー115J23、J22プーリー115J22、J21プーリー115J21、J24プーリー115J24及びJ25プーリー115J25と、少なくとも一部が接触するように形成され、第2ジョー駆動ワイヤ135J23が、前記プーリーを回転させながら前記プーリーに沿って移動するように形成される。

0115

ここで、J12プーリー115J12、J14プーリー115J14、J22プーリー115J22及びJ24プーリー115J24の回転軸が、まさにピッチ操作部111のピッチ駆動軸1111になる。そして、J11プーリー115J11及びJ21プーリー115J21の回転軸から延設されたバーが、まさにピッチ操作部111のピッチ駆動バー1112になる。

0116

かような本発明の第1実施形態でピッチ動作は、具体的に、次のように実行される。

0117

ユーザが、操作部110のピッチ制御部111のピッチ駆動バー1112を手にしている状態で、ピッチ駆動軸1111を中心にピッチ駆動バー1112を、図6の矢印OP(operator pitch)方向に回転させれば、第1ジョー駆動ワイヤ135J13は、全体的に操作部110の方に引っ張られて図6の矢印PJ1方向に移動する。同時に、第2ジョー駆動ワイヤ135J23は、全体的に操作部110から緩んでエンドツール120の方に移動し、図6の矢印PJ2方向に移動する。それにより、第1ジョー駆動ワイヤ135J13が操作部110の方に引っ張られただけ、J12プーリー123J12及びJ14プーリー123J14が、その回転軸1231(図5)を中心に反時計回りに回転し、同時に、第2ジョー駆動ワイヤ135J23が、エンドツール120の方に引っ張られただけ、J22プーリー123J22及びJ24プーリー123J24が、その回転軸1231(図5)を中心に反時計回りに回転し、結果として、エンドツール120が下方へ回転しながらピッチ運動を行う。

0118

このように、エンドツール制御部材123及び操作部制御部材115が、図1のYZ平面を中心に互いに対称になるように配置されるミラーリング構造をなすことにより、簡便にピッチ運動が具現されるという効果を得ることができる。すなわち、ヨー動作及びアクチェエーション動作と係わりなく、ピッチ動作の遂行が可能になるという効果を得ることができる。ここで、ヨー動作は、エンドツール制御部材123のJ11プーリー123J11及びJ21プーリー123J21と、操作部制御部材115のJ11プーリー115J11及びJ21プーリー115J21とが回転し、2個のジョー121,122が回転する動作を意味する。

0119

(第1実施形態の全体動作)
以下、前記説明を参照し、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100のピッチ動作、ヨー動作及びアクチェエーション動作の全体的な構成を整理する。

0120

本実施形態のエンドツール120の構成上、エンドツール120のピッチ動作、ヨー動作及びアクチェエーション動作を遂行するためには、操作部110での操作入力を、ピッチ動作、ヨー動作及びアクチェエーション動作に分離することができる動力伝達部130が必要である。前述のように、エンドツール制御部材123及び操作部制御部材115が互いに対称になるように配置される構造を介して、ピッチ操作部111の回転操作は、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の操作と係わりなく、エンドツール120のピッチ動作を可能にする。しかし、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の操作が、エンドツール120のヨー動作及びアクチェエーション動作に連結されるためには、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の操作が、エンドツール120の2つのジョーの動作に変換されなければならない。ヨー操作部112の回転は、2つのジョーを同方向に回転させ、アクチェエーション操作部113の回転は、2つのジョーを互いに異なる方向に回転する。すなわち、第1ジョーは、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の操作入力の和だけ回転し、第2ジョーは、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の操作入力の差だけ回転する。それを、次のような数式で表現することができる。
(数2)
J1=Y+A
第1ジョーは、ヨー動作もアクチェエーション動作も、いずれも同方向に回転する。
J2=Y−A
第2ジョーは、ヨー動作とは同方向であるが、アクチェエーション動作入力とは反対方向に回転する。
ここで、Yは、ヨー駆動プーリーの回転、Aは、アクチェエーション駆動プーリーの回転である。

0121

そのために、動力伝達部には、Y及びAが入力され、その和であるJ1成分のみを出力する差動プーリーと、Y及びAが入力され、その差であるJ2成分のみを出力する差動プーリーとが必要であり、各差動プーリーの出力部の回転が、エンドツールの各ジョーに伝達されなければならない。

0122

これについてさらに詳細に説明すれば、次の通りである。

0123

まず、ピッチ動作は、次の通りである。

0124

前述のように、ユーザが、操作部110のピッチ制御部111のピッチ駆動バー1112を手にしている状態で、ピッチ駆動軸1111を中心にピッチ駆動バー1112を図6の矢印OP方向に回転させれば、操作部制御部材115も、ピッチ駆動軸1111を中心に全体的に回転する。それにより、操作部制御部材115に巻かれている第1ジョー駆動ワイヤ135J13は、全体的に操作部110の方に引っ張られて図6の矢印PJ1方向に移動する。同時に、操作部制御部材115に巻かれている第2ジョー駆動ワイヤ135J23は、全体的に操作部制御部材115から緩み、図6の矢印PJ2方向に移動する。それにより、第1ジョー駆動ワイヤ135J13及び第2ジョー駆動ワイヤ135J23と連結されているエンドツール制御部材123が、エンドツールピッチ駆動軸1231を中心に図6のEP方向に回転しながら、ピッチ運動を行うようになる。

0125

次に、ヨー動作について説明する。

0126

ヨー操作部112が、図2の矢印Y方向に回転すれば、ヨー操作部112の第1プーリー1121a、第1プーリー1121aに巻かれたYC1ワイヤ135YC1、及びYC1ワイヤ135YC1が巻かれた第1差動プーリー131の第1入力部1311が共に回転する。このように、第1差動プーリー131の第1入力部1311が回転すれば、第1入力部1311と出力部1313とを連結する差動制御ワイヤ135J11の回転力が、出力部1313を図4Aの矢印R1方向に回す。そして、かような出力部1313の回転は、出力部1313に巻かれたJ12ワイヤ135J12を介して、操作部制御部材115に伝達され、操作部制御部材115のJ11プーリー115J11(図6)を回転させる。そして、操作部制御部材115のJ11プーリー115J11が回転すれば、それと連結された第1ジョー駆動ワイヤ135J13を移動させ、従って、第1ジョー駆動ワイヤ135J13と連結されたエンドツール120の第1ジョー121が図2の矢印YJ方向に回転する。

0127

一方、ヨー操作部112が、図2の矢印Y方向に回転すれば、ヨー操作部112の第2プーリー1121b、第2プーリー1121bに巻かれたYC2ワイヤ135YC2、及びYC2ワイヤ135YC2が巻かれた第2差動プーリー132の第1入力部1321が共に回転する。このように、第2差動プーリー132の第1入力部1321が回転すれば、第1入力部1321と出力部1323とを連結する差動制御ワイヤ135J21の回転力が、出力部1323を図4Bの矢印R3方向に回す。そして、かような出力部1323の回転は、出力部1323に巻かれたJ22ワイヤ135J22を介して操作部制御部材115に伝達され、操作部制御部材115のJ21プーリー115J21(図6)を回転させる。そして、操作部制御部材115のJ21プーリー115J21が回転すれば、それと連結された第2ジョー駆動ワイヤ135J23を移動させ、従って、第2ジョー駆動ワイヤ135J23と連結されたエンドツール120の第2ジョー122が図2の矢印YJ方向に回転する。

0128

このように、ヨー操作部112をいずれか一つの方向に回転させれば、2つのジョー121,122が同一方向に回転しながらヨー動作が遂行される。ここで、本発明の一実施形態による手術用インストルメント100は、1以上の差動プーリーを具備し、ヨー操作部112の動作がアクチェエーション操作部113の動作を伴わないという効果を有する。

0129

次に、アクチェエーション動作について説明する。

0130

アクチェエーション操作部113が、図2の矢印A方向に回転すれば、アクチェエーション操作部113の第1プーリー1131a、第1プーリー1131aに巻かれたAC1ワイヤ135AC1、及びAC1ワイヤ135AC1が巻かれた第1差動プーリー131の第2入力部1312が共に回転する。ここで、AC1ワイヤ135AC1が中間で1回入れ違っているために、アクチェエーション操作部113の回転力の方向が反対になって第1差動プーリー131に伝達される。このように、第1差動プーリー131の第2入力部1312が回転すれば、第2入力部1312と出力部1313とを連結する差動制御ワイヤ135J11の回転力が、出力部1313を図4Aの矢印R2の反対方向に回す。そして、かような出力部1313の回転は、出力部1313に巻かれたJ12ワイヤ135J12を介して操作部制御部材115に伝達され、操作部制御部材115のJ11プーリー115J11(図6)を回転させる。そして、操作部制御部材115のJ11プーリー115J11が回転すれば、それと連結された第1ジョー駆動ワイヤ135J13を回転させ、従って、第1ジョー駆動ワイヤ135J13と連結されたエンドツール120の第1ジョー121が図2の矢印YJ方向に回転する。

0131

一方、アクチェエーション操作部113が、図2の矢印A方向に回転すれば、アクチェエーション操作部113の第2プーリー1131b、第2プーリー1131bに巻かれたAC2ワイヤ135AC2、及びAC2ワイヤ135AC2が巻かれた第2差動プーリー132の第2入力部1322が共に回転する。このように、第2差動プーリー132の第2入力部1322が回転すれば、第2入力部1322と出力部1323とを連結する差動制御ワイヤ135J21の回転力が、出力部1323を図4Bの矢印R4方向に回す。そして、かような出力部1323の回転は、出力部1323に巻かれたJ22ワイヤ135J22を介して操作部制御部材115に伝達され、操作部制御部材115のJ21プーリー115J21(図6)を回転させる。そして、操作部制御部材115のJ21プーリー115J21が回転すれば、それと連結された第2ジョー駆動ワイヤ135J23を回転させ、従って、第2ジョー駆動ワイヤ135J23と連結されたエンドツール120の第2ジョー122が図2の矢印YJの反対方向に回転する。

0132

このように、アクチェエーション操作部113を、いずれか一つの方向に回転させれば、2つのジョー121,122が互いに反対方向に回転しながら、アクチェエーション動作が遂行される。ここで、本発明の一実施形態による手術用インストルメント100は、1以上の差動プーリーを具備し、アクチェエーション操作部113の動作がヨー操作部112の動作を伴わないという効果を有する。

0133

かような本発明により、ピッチ駆動部、ヨー駆動部、アクチェエーション駆動部のそれぞれ独立した入力によって、エンドツールの出力動作を遂行する手術用インストルメントを、モーター電子制御またはソフトウェアなどを使用せずに、純粋に機械的な構成だけで具現するという効果を得ることができる。すなわち、互いに影響を及ぼすピッチ動作、ヨー動作、アクチェエーション動作を、単純な機械装置だけで相互に分離することにより、手術用インストルメントの構成が著しく簡単になるという効果を得ることができる。

0134

また、最小限のワイヤ及びプーリーの構造だけで、操作部110の回転力をエンドツール120に伝達するという効果を得ることができる。特に、本発明では、操作部110の操作方向とエンドツール120の作動方向とが直観的に同一方向であるために、施術者の便宜性が向上し、手術の正確性が向上するという効果を得ることができる。さらに、エンドツール120側に、第1ジョー駆動ワイヤ135J13及び第2ジョー駆動ワイヤ135J23のただ2本のワイヤのみを具備することにより、簡便に、エンドツール120のピッチ動作、ヨー動作及びアクチェエーション動作を遂行することができる。さらに、エンドツール制御部材123及び操作部制御部材115が、図1のYZ平面を中心に互いに対称になるように配置されるミラーリング構造をなすことにより、簡便にピッチ運動が具現されるという効果を得ることができる。すなわち、ヨー動作及びアクチェエーション動作と係わりなく、ピッチ動作の遂行が可能になるという効果を得ることができる。

0135

<差動プーリーに係わる第1変形例>(D1)
図7は、図2に図示された手術用インストルメントの差動プーリーの第1変形例を示す図面であり、図8及び図9は、図7に図示された差動プーリーの第1変形例の作動を示す図面である。

0136

前述のように、本発明において差動プーリーとは、2以上の入力部及び1つの出力部を具備し、2以上の入力部から回転力が入力され、それらの和(または、差)を介して所望の1つの回転力を抽出して出力部を介して出力する装置を意味する。

0137

図7を参照すれば、手術用インストルメントの差動プーリーの第1変形例は、第1入力部1361、第2入力部1362、出力部1363及び差動制御部材1364を含む。

0138

第1入力部1361は、第1プーリー1361P1、第2プーリー1361P2及び第1入力ワイヤ1361Wを含む。第1プーリー1361P1及び第2プーリー1361P2は、第1入力ワイヤ1361Wによって連結され、共に回転するように形成される。

0139

第2入力部1362は、第1プーリー1362P1、第2プーリー1362P2及び第2入力ワイヤ1362Wを含む。第1プーリー1362P1及び第2プーリー1362P2は、第2入力ワイヤ1362Wによって連結され、共に回転するように形成される。

0140

出力部1363は、出力プーリー1363P及び出力部ワイヤ1363Wを含む。出力プーリー1363P及び差動制御部材1364は、出力部ワイヤ1363Wを介して連結され、差動制御部材1364が並進運動を行えば、出力部ワイヤ1363Wを介してそれと連結された出力プーリー1363Pが回転する。

0141

差動制御部材1364は、第1プーリー1364P1、第2プーリー1364P2及び差動制御ワイヤ1364Wを含む。併せて、差動制御部材1364は、第1差動ジョイント1364J1及び第2差動ジョイント1364J2を含む。第1プーリー1364P1及び第2プーリー1364P2は、差動制御ワイヤ1364Wによって連結され、共に回転するように形成される。一方、差動制御部材1364は、全体的に図7の矢印T方向に並進運動を行うことができる。例えば、差動制御部材1364は、ガイドレール(図示せず)上に設けられ、差動制御部材1364がガイドレール(図示せず)に沿い、図7の矢印T方向に並進運動を行うことができる。

0142

一方、第1差動ジョイント1364J1は、第1入力ワイヤ1361Wと差動制御ワイヤ1364Wとにそれぞれ結合し、第1入力ワイヤ1361Wの回転を差動制御ワイヤ1364Wに伝達する役割を行うことができる。そして、第2差動ジョイント1364J2は、第2入力ワイヤ1362Wと差動制御ワイヤ1364Wとにそれぞれ結合し、第2入力ワイヤ1362Wの回転を差動制御ワイヤ1364Wに伝達する役割を行うことができる。

0143

以下、前述の差動プーリーの第1変形例の作動について説明する。

0144

まず、第1入力部1361が回転する場合について説明する。

0145

図7及び図8を参照すれば、図7のような状態で、第1入力部1361の第1プーリー1361P1が図8の矢印A1方向に回転すれば、それと連結された第1入力ワイヤ1361Wが、図8の矢印A2方向に第1プーリー1361P1に沿って移動する。そして、前述のように、第1入力ワイヤ1361W及び差動制御ワイヤ1364Wは、それぞれ第1差動ジョイント1364J1に結合されているので、第1入力ワイヤ1361Wが、図8の矢印A2方向に移動しながら、それと連結された第1差動ジョイント1364J1も共に矢印A2方向に移動する。そのとき、第2入力部1362が、回転入力がなくて固定されているならば、第2差動ジョイント1364J2の位置も固定されており、従って、第1差動ジョイント1364J1が動いただけ、差動制御部材1364が全体的に矢印A3方向に並進運動を行い、それだけ第1プーリー1364P1、第2プーリー1364P2及び差動制御ワイヤ1364Wも共に移動し、そのとき、同時に、第1プーリー1364P1及び第2プーリー1364P2が反時計回りに回転する。そして、このように、差動制御部材1364が矢印A3方向に移動すれば、それと連結された出力部ワイヤ1363Wが矢印A4方向に移動し、従って、出力部ワイヤ1363Wと連結された出力プーリー1363Pが矢印C方向に回転する。

0146

かような本発明の構成により、第1入力部1361の回転が、第2入力部1362には影響を与えずに、出力部1363のみに伝達され、出力プーリー1363Pを回転させることができる。

0147

次に、第2入力部1362が回転する場合について説明する。

0148

図7及び図9を参照すれば、図7のような状態で、第2入力部1362の第1プーリー1362P1が図9の矢印B1方向に回転すれば、それと連結された第2入力ワイヤ1362Wが、図9の矢印B2方向に第1プーリー1362P1に沿って移動する。そして、前述のように、第2入力ワイヤ1362W及び差動制御ワイヤ1364Wは、それぞれ第2差動ジョイント1364J2に結合されているので、第2入力ワイヤ1362Wが図9の矢印B2方向に移動しながら、それと連結された第2差動ジョイント1364J2も共に矢印B2方向に移動する。そのとき、第1入力部1361が、回転入力がなく、固定されているならば、第1差動ジョイント1364J1の位置も固定されており、従って、第2差動ジョイント1364J2が動いただけ、差動制御部材1364が全体的に矢印B3方向に並進運動を行い、それだけ第1プーリー1364P1、第2プーリー1364P2及び差動制御ワイヤ1364Wも共に移動し、そのとき、同時に、第1プーリー1364P1及び第2プーリー1364P2が時計回りに回転する。そして、このように、差動制御部材1364が矢印B3方向に移動すれば、それと連結された出力部ワイヤ1363Wが矢印B4方向に移動し、従って、出力部ワイヤ1363Wと連結された出力プーリー1363Pが矢印C方向に回転する。

0149

かような本発明の構成により、第2入力部1362の回転が、第1入力部1361には影響を与えずに、出力部1363のみに伝達され、出力プーリー1363Pを回転させることができる。

0150

次に、第1入力部1361及び第2入力部1362が同時に回転する場合について説明する。

0151

第1入力部1361の第1プーリー1361P1が時計回りに回転すれば、出力部1363の出力プーリー1363Pは反時計回りに回転し、また、第2入力部1362の第1プーリー1362P1が反時計回りに回転すれば、出力部1363の出力プーリー1363Pは反時計回りに回転する。従って、第1入力部1361の第1プーリー1361P1と第2入力部1362の第2プーリー1362P1とが互いに反対方向に回転すれば、2つの回転力の合力だけ、出力部1363の出力プーリー1363Pが回転する。一方、第1入力部1361の第1プーリー1361P1と第2入力部1362の第2プーリー1362P1とが互いに同一方向に回転すれば、2つの回転力の差だけ、出力部1363の出力プーリー1363Pが回転する。

0152

かような本発明により、2以上の入力部のうち、いずれか一つの入力部だけが回転する場合、他の入力部を回転させずに出力部のみを回転させることができる。また、2以上の入力部が同時に回転する場合、2つの入力部の回転力の和(または、差)だけの単一な回転力が出力部を介して出力される。

0153

ただし、これは、図4A及び図4Bに図示された差動プーリーを代替して適用される差動プーリーの一変形例について説明したものであり、具体的にかような差動プーリーの一変形例が手術用インストルメントに適用された例は省略する。

0154

<差動プーリーに係わる第2変形例>(D2)
図10は、図2に図示された手術用インストルメントの差動プーリーの第2変形例を示す図面であり、図11及び図12は、図10に図示された差動プーリーの第2変形例の作動を示す図面である。

0155

前述のように、本発明において差動プーリーとは、2以上の入力部及び1つの出力部を具備し、2以上の入力部のそれぞれが、他の入力部の回転に影響を及ぼさずに、2以上の入力部から入力された回転力を所望の1つの回転力として出力する装置を意味する。

0156

図10を参照すれば、手術用インストルメントの差動プーリーの第2変形例は、第1入力部1371、第2入力部1372、出力部1373、第1差動制御部材1374、第2差動制御部材1375及び差動制御ワイヤ1376を含む。

0157

第1入力部1371は、第1入力プーリー1371P及び第1入力ワイヤ1371Wを含む。第1入力プーリー1371Pは、第1入力ワイヤ1371Wと連結され、第1入力ワイヤ1371Wと共に回転するように形成される。

0158

第2入力部1372は、第2入力プーリー1372P及び第2入力ワイヤ1372Wを含む。第2入力プーリー1372Pは、第2入力ワイヤ1372Wと連結され、第2入力ワイヤ1372Wと共に回転するように形成される。

0159

出力部1373は、出力プーリー1373Pを含む。出力プーリー1373Pは、差動制御ワイヤ1376と連結され、差動制御ワイヤ1376と共に回転するように形成される。

0160

第1差動制御部材1374は、第1プーリー1374P1、第2プーリー1374P2及び第1差動制御バー1374aを含む。第1差動制御バー1374aの両端部には、それぞれ第1プーリー1374P1及び第2プーリー1374P2が形成され、それらは、それぞれ回転が可能である。そして、第1差動制御部材1374の両末端には、それぞれ第1入力ワイヤ1371Wの両端部が結合される。一方、第1差動制御部材1374は、全体的に図10の矢印T1方向に並進運動を行うことができる。例えば、第1差動制御部材1374は、ガイドレール(図示せず)上に設けられ、第1差動制御部材1374が、ガイドレール(図示せず)に沿って、図10の矢印T1方向に並進運動を行うことができる。従って、第1入力プーリー1371Pが回転すれば、それと連結された第1入力ワイヤ1371Wが回転し、第1入力ワイヤ1371Wが回転すれば、その両端部に結合された第1差動制御部材1374が図10の矢印T1方向に並進運動を行う。

0161

第2差動制御部材1375は、第1プーリー1375P1、第2プーリー1375P2及び第2差動制御バー1375aを含む。第2差動制御バー1375aの両端部には、それぞれ第1プーリー1375P1及び第2プーリー1375P2が形成され、それらは、それぞれ回転が可能である。そして、第2差動制御部材1375の両末端には、それぞれ第2入力ワイヤ1372Wの両端部が結合される。一方、第2差動制御部材1375は、全体的に図10の矢印T2方向に並進運動を行うことができる。例えば、第2差動制御部材1375は、ガイドレール(図示せず)上に設けられ、第2差動制御部材1375が、ガイドレール(図示せず)に沿って、図10の矢印T2方向に並進運動を行うことができる。従って、第2入力プーリー1372Pが回転すれば、それと連結された第2入力ワイヤ1372Wが回転し、第2入力ワイヤ1372Wが回転すれば、その両端部に結合された第2差動制御部材1375が図10の矢印T2方向に並進運動を行う。

0162

一方、第1差動制御部材1374の第1プーリー1374P1、第2差動制御部材1375の第1プーリー1375P1、第1差動制御部材1374の第2プーリー1374P2、及び第2差動制御部材1375の第2プーリー1375P2に沿って、差動制御ワイヤ1376が連結される。差動制御ワイヤ1376は、前記4つのプーリーに沿って巻かれておりながら、第1差動制御部材1374及び第2差動制御部材1375の並進運動によって移動するように形成される。ここで、差動制御ワイヤ1376には、固定点F1が形成され、差動制御ワイヤの移動の基準点にもなる。

0163

以下、前述の差動プーリーの第2変形例の作動について説明する。

0164

まず、第1入力部1371が回転する場合について説明する。

0165

図10及び図11を参照すれば、図10のような状態で、第1入力部1371の第1入力プーリー1371P、図11の矢印A1方向に回転すれば、それと連結された第1入力ワイヤ1371Wが、図11の矢印A2方向に第1入力プーリー1371Pに沿って移動する。そして、前述のように、第1入力ワイヤ1371Wは第1差動制御部材1374と連結されているので、第1入力ワイヤ1371Wが図11の矢印A2方向に移動すれば、第1差動制御部材1374が全体的に矢印A3方向に並進運動を行う。そして、このように、第1差動制御部材1374が矢印A3方向に並進運動を行えば、例えば、図10の差動制御ワイヤ1376のP1地点図11の差動制御ワイヤ1376のP1’地点に移動し、従って、差動制御ワイヤ1376が全体的に図11の矢印A4方向に移動する。従って、差動制御ワイヤ1376と連結された出力プーリー1373Pが矢印C方向に回転する。そのとき、第1差動制御部材1374の第1プーリー1374P1、第2プーリー1374P2、及び第2差動制御部材1375の第2プーリー1375P2は、それぞれ時計回りに回転する。

0166

かような本発明の構成により、第1入力部1371の回転が、第2入力部1372には影響を与えずに、出力部1373のみに伝達され、出力プーリー1373Pを回転させることができる。

0167

次に、第2入力部1372が回転する場合について説明する。

0168

図10及び図12を参照すれば、図10のような状態で、第2入力部1372の第2入力プーリー1372Pが図12の矢印B1方向に回転すれば、それと連結された第2入力ワイヤ1372Wが、図12の矢印B2方向に第2入力プーリー1372Pに沿って移動する。そして、前述のように、第2入力ワイヤ1372Wは第2差動制御部材1375と連結されているので、第2入力ワイヤ1372Wが図12の矢印B2方向に移動すれば、第2差動制御部材1375が全体的に矢印B3方向に並進運動を行う。そして、このように、第2差動制御部材1375が矢印B3方向に並進運動を行えば、例えば、図10の差動制御ワイヤ1376のP2地点が図12の差動制御ワイヤ1376のP2’地点に移動し、従って、差動制御ワイヤ1376が全体的に図12の矢印B4方向に移動する。従って、差動制御ワイヤ1376と連結された出力プーリー1373Pが矢印C方向に回転する。そのとき、第2差動制御部材1375の第1プーリー1375P1、第2プーリー1375P2、及び第1差動制御部材1374の第1プーリー1374P1は、それぞれ時計回りに回転する。

0169

かような本発明の構成により、第2入力部1372の回転が、第1入力部1371には影響を与えずに、出力部1373のみに伝達され、出力プーリー1373Pを回転させることができる。

0170

次に、第1入力部1371及び第2入力部1372が同時に回転する場合について説明する。

0171

第1入力部1371の第1入力プーリー1371Pが反時計回りに回転すれば、出力部1373の出力プーリー1373Pは反時計回りに回転し、また、第2入力部1372の第2入力プーリー1372Pが時計回りに回転すれば、出力部1373の出力プーリー1373Pは反時計回りに回転する。従って、第1入力部1371の第1入力プーリー1371Pと第2入力部1372の第2入力プーリー1372Pとが互いに反対方向に回転すれば、2つの回転力の合力だけ、出力部1373の出力プーリー1373Pが回転する。一方、第1入力部1371の第1入力プーリー1371Pと第2入力部1372の第2入力プーリー1372Pとが互いに同一方向に回転すれば、2つの回転力の差だけ、出力部1373の出力プーリー1373Pが回転する。

0172

かような本発明により、2以上の入力部のうち、いずれか一つの入力部だけが回転する場合、他の入力部を回転させずに、出力部のみを回転させることができる。また、2以上の入力部が同時に回転する場合、2つの入力部の回転力の和(または、差)だけの単一な回転力が出力部を介して出力される。

0173

次に、手術用インストルメントの差動プーリーの第2変形例の他の具現例について説明する。図13Aないし図13Eは、それぞれ差動プーリーの第2変形例の他の具現例を示す図面である。図13Aないし図13Eには、第1入力部及び第2入力部は、省略されており、第1差動制御部材1374a〜1374e、第2差動制御部材1375a〜1375e、出力部1373a〜1373e、及びそれらを連結する差動制御ワイヤ1376a〜1376eが図示されている。それらそれぞれの具現例は、その外形は少しずつ異なるが、第1入力部(図示せず)が回転すれば、第1差動制御部材1374a〜1374eが上下に並進運動を行いながら、差動制御ワイヤ1376a〜1376eを回転させ、出力部1373a〜1373eを回転させ、第2入力部(図示せず)が回転すれば、第2差動制御部材1375a〜1375eが上下に並進運動を行いながら、差動制御ワイヤ1376a〜1376eを回転させ、出力部1373a〜1373eを回転させるという点で、図10ないし図12で説明した差動プーリーの第2変形例と実質的に同一であるといえる。

0174

ただし、これは、図4A及び図4Bに図示された差動プーリーを代替して適用される差動プーリーの一変形例について説明したものであり、具体的にかような差動プーリーの一変形例が手術用インストルメントに適用された例は省略する。

0175

<差動プーリーに係わる第3変形例>(D4)
図14及び図15は、図2に図示された手術用インストルメントの差動プーリーの第3変形例を示す図面である。

0176

前述のように、本発明において差動プーリーとは、2以上の入力部及び1つの出力部を具備し、2以上の入力部のそれぞれが、他の入力部の回転に影響を及ぼさずに、2以上の入力部から入力された回転力を所望の1つの回転力として出力する装置を意味する。

0177

図14及び図15を参照すれば、手術用インストルメントの差動プーリーの第3変形例は、第1入力部1381、第2入力部1382、出力部1383及び連結部1384を含む。

0178

第1入力部1381は、第1回転軸1381a及び第1入力プーリー1381bを含み、第1入力プーリー1381bは、第1回転軸1381aと結合され、第1回転軸1381aを中心に共に回転自在に形成される。

0179

第2入力部1382は、第2回転軸1382aと、互いに対向するように形成された2つの第2入力プーリー1382bと、を含み、2つの第2入力プーリー1382bは、第2回転軸1382aと結合されないように具備され、第2回転軸1382aを中心に回転自在に形成される。そのとき、第1入力部1381は、第2入力プーリー1382bから延設される。すなわち、第1入力プーリー1381bは、連結部材(図示せず)により第2入力プーリー1382bに連結されており、第2入力プーリー1382bが回転すれば、それに連結された第1入力プーリー1381bを含んだ第1入力部1381が回転する。

0180

出力部1383は、第3回転軸1383a及び出力プーリー1383bを含み、出力プーリー1383bは、第3回転軸1383aと結合され、第3回転軸1383aを中心に回転自在に形成される。

0181

連結部1384は、第4回転軸1384aと、互いに対向するように形成された2つの連結プーリー1384bと、を含み、2つの連結プーリー1384bは、第4回転軸1384aと結合されないように具備され、第4回転軸1384aを中心にそれぞれ回転自在に形成される。

0182

一方、差動制御ワイヤ1385は、出力部1383、連結プーリー1384bの二つのうち一つ、第2入力プーリー1382bの二つのうち一つ、第1入力プーリー1381b、第2入力プーリー1382bの二つのうち他の一つ、連結プーリー1384bの二つのうち他の一つ及び出力部と順に接するように形成され、出力部1383、連結部1384、第2入力部1382及び第1入力部1381に沿って回転するように形成される。

0183

ここで、図面には図示されていないが、第1入力部1381及び第2入力部1382を連結する結合部材(図示せず)がさらに具備される。そのとき、結合部材(図示せず)は、第1入力部1381の第1回転軸1381aと第2入力部1382の第2回転軸1382aとにそれぞれ挿入されるように形成される。ここで、結合部材(図示せず)及び第2回転軸1382aは固定して結合され、第2回転軸1382aが回転すれば、結合部材(図示せず)、及びそれと連結された第1入力部1381も共に回転する一方、結合部材(図示せず)及び第1回転軸1381aは固定して結合されるものではなく、第1回転軸1381aが回転しても、結合部材(図示せず)は静止している。

0184

以下、前述の差動プーリーの第3変形例の作動について説明する。

0185

まず、第1入力部1381が回転する場合について説明する。第1入力部1381の第1入力プーリー1381bが第1回転軸1381aを中心に回転すれば、摩擦力または固定点の具備などによって、差動制御ワイヤ1385が第1入力プーリー1381bと共に回転し、それに延長され、2つの第2入力プーリー1382bと2つの連結プーリー1384bとに巻かれた差動制御ワイヤ1385も移動し、結果として、差動制御ワイヤ1385の反対側に連結された出力部1383の出力プーリー1383bも第3回転軸1383aを中心に回転する。そのとき、移動する差動制御ワイヤ1385が巻かれた2つの第2入力プーリー1382a及び2つの連結プーリー1384aも共に回転する。

0186

同様に、第2入力部1382が回転する場合について説明する。図14のような状態で、第2入力部1382の第2入力プーリー1382bが第2回転軸1382aを中心に反時計回りに回転すれば、図15に図示されているように、第2回転軸1382aを中心に、第1入力部1381が全体的に反時計回りに回転する。そのとき、第1入力部1381に回転入力がなく、第1入力プーリー1381aに巻かれた差動制御ワイヤ1385の回転が、第1回転軸1381aに対して相対的になければ、第1回転軸1381aに巻かれた差動制御ワイヤ1385部分も、全体的に第2回転軸1382aを中心に回転する。それは、2つの第2入力プーリー1382bにそれぞれ巻かれた差動制御ワイヤ1385を引っ張ったり、あるいは緩めたりし、結果として、それに該当する2つの第2入力プーリー1382bを回転させる。かような2つの第2入力プーリー1382bでの差動制御ワイヤ1385の移動は、結果として、2つの連結プーリー1384bを経て出力プーリー1383bも回転させる。

0187

かような本発明により、2以上の入力部のうちいずれか一つの入力部の回転は、他の入力部の回転を誘発せずに、独立して出力部の回転を起こすことができる。また、2以上の入力部が同時に回転する場合、2つの入力部の回転量の和(または、差)だけの単一な回転力が出力部を介して出力される。

0188

本差動プーリーに係わる第3変形例は、前記の差動プーリー、並びに第1変形例及び第2変形例と差異があるが、それは、1つの入力部が、他の1つの入力部の回転軸上に具備されるものであり、他の1つの回転入力によって1つの入力部の位置が回転するのである。すなわち、前記の差動プーリー、並びに第1変形例及び第2変形例では、各入力部が互いに独立して位置するが、本差動プーリーに係わる第3変形例は、1つの入力部が他の1つの入力部の座標系上に位置するという差がある。それは、第2実施形態(後述する図28など参照)のように、1つの操作入力部が、他の1つの操作入力部上に具備され、他の1つの操作入力部が回転または移動すれば、1つの操作入力部も共に従って回転または移動しなければならないという構造に使用可能である。

0189

一方、図面には、出力部1383、連結部1384、第2入力部1382及び第1入力部1381の順に配列されているように図示されているが、本発明の思想は、それに制限されるものではなく、連結部と第2入力部との位置を互いに変える構成も可能である。その場合にも、第1入力プーリーは、連結部材(図示せず)によって第2入力プーリーに連結され、第2入力プーリーが回転すれば、それに連結された連結部の連結プーリー及び第1入力部の第1入力プーリーが共に回転する。

0190

ただし、それは、図4A及び図4Bに図示された差動プーリーを代替して適用される差動プーリーの一変形例について説明したものであり、具体的にかような差動プーリーの一変形例が手術用インストルメントに適用された例は省略する。

0191

<差動ギア>
図16は、図2に図示された手術用インストルメントの動力伝達部の一変形例による手術用インストルメント100gを示す図面であり、図17は、図16の差動ギアを詳細に示す図面である。ここで、本発明の第1実施形態の動力伝達部の一変形例による手術用インストルメント100gは、前述の本発明の第1実施形態による手術用インストルメント100と、他の部分はほぼ類似しており、動力伝達部の構成が特徴的に異なり、以下、かような動力伝達部の構成を中心に説明する。

0192

本変形例では、図2及び図4Aなどの差動プーリーの代わりに、差動ギアを適用することを一つの特徴とする。すなわち、図16及び図17に図示された手術用インストルメントの差動ギアは、図4Aに図示された手術用インストルメントの差動プーリーにおいて、プーリー及びワイヤをギアで代替した構造であると見ることもできる。

0193

図16及び図17を参照すれば、本発明の第1実施形態の動力伝達部の一変形例による手術用インストルメント100gは、操作部110、エンドツール120、動力伝達部130及び連結部(図示せず)を含む。そして、動力伝達部130は、第1差動ギア151及び第2差動ギア152を含む。

0194

詳細には、第1差動ギア151は、第1入力部1511、第2入力部1512及び出力部1513を含む。

0195

第1入力部1511は、第1プーリー1511a及び第1ギア1511bを含む。第1プーリー1511a及び第1ギア1511bは、同一の回転軸を中心に共に回転する。ここで、第1入力部1511の第1プーリー1511aは、ヨー操作部112の第1プーリー1121aとYC1ワイヤ135YC1によって連結され、ヨー操作部112の回転が第1入力部1511に伝達される。また、第1入力部1511の第1ギア1511bは、出力部1513と連結され、第1入力部1511の回転が出力部1513に伝達される。

0196

第2入力部1512は、第2プーリー1512a及び第2ギア1512bを含む。第2プーリー1512a及び第2ギア1512bは、同一の回転軸を中心に共に回転する。ここで、第2入力部1512の第2プーリー1512aは、アクチェエーション操作部113の第1プーリー1131aとAC1ワイヤ135AC1によって連結され、アクチェエーション操作部113の回転が第2入力部1512に伝達される。また、第2入力部1512の第2ギア1512bは、出力部1513と連結され、第2入力部1512の回転が出力部1513に伝達される。

0197

出力部1513は、出力プーリー1513a、延長部1513b及び差動制御ギア1513cを含む。ここで、出力部1513の出力プーリー1513aは、操作部制御部材115とJ12ワイヤ135J12によって連結され、出力部1513の回転が操作部制御部材115を介してエンドツール120の第1ジョー121に伝達される。一方、延長部1513bは、出力プーリー1513aの回転軸から一方向に延設され、出力プーリー1513aの回転軸を中心に出力プーリー1513aと共に回転自在に形成される。差動制御ギア1513cは、延長部1513bに貫通挿入され、延長部1513bを中心に回転自在に形成される。

0198

ここで、第1入力部1511、第2入力部1512及び出力部1513は、それぞれ独立した軸を中心に独立して回転する。

0199

ここで、第1差動ギア151は、第1入力部1511、第2入力部1512及び出力部1513を具備し、第1入力部1511及び第2入力部1512から回転力が入力され、それらの和(または、差)を介して1つの回転力を抽出して出力部1513を介して出力する。すなわち、第1入力部1511だけ回転する場合、それを出力部1513を介して出力し、第2入力部1512だけ回転する場合、それを出力部1513を介して出力し、第1入力部1511と第2入力部1512とが同一方向に回転する場合、それらの和を出力部1513を介して出力し、第1入力部1511と第2入力部1512とが反対方向に回転する場合、それらの差を出力部1513を介して出力する。それについては、次の数式で説明することができる。
(数3)
C=A+B
ここで、Cは、出力部の回転、Aは、第1入力部の回転、Bは、第2入力部の回転である。

0200

かような第1差動ギア151及び第2差動ギア152によって、ヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113がそれぞれ自由に回転しても、各差動ギアの出力部は、それぞれヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の回転に対して独立して回転し、結果として、各差動ギアの出力部はそれぞれヨー操作部112及びアクチェエーション操作部113の回転の和(または、差)だけ動き、所望の1つの回転力を抽出する。

0201

<差動ギアに係わる第1変形例>
図18は、図16の差動ギアの第1変形例を示す図面である。

0202

前述のように、本発明において差動ギアとは、2以上の入力部及び1つの出力部を具備し、2以上の入力部から回転力が入力され、それらの和(または、差)を介して所望の1つの回転力を抽出して出力部を介して出力する装置を意味する。

0203

図18を参照すれば、手術用インストルメントの差動ギアの第1変形例は、第1入力部1561、第2入力部1562、出力部1563及び差動制御部材1564を含む。そのとき、図18に図示された手術用インストルメントの差動ギアの第1変形例は、図7に図示された手術用インストルメントの差動プーリーの第1変形例において、プーリー及びワイヤをギアで代替した構造と見ることもできる。

0204

第1入力部1561は、第1プーリー1561P、第1ギア1561G及び第1入力ワイヤ1561Wを含む。第1プーリー1561Pと第1ギア1561Gとは、第1入力ワイヤ1561Wによって連結され、第1プーリー1561Pが回転すれば、第1ギア1561Gが上下に移動するように形成される。

0205

第2入力部1562は、第2プーリー1562P、第2ギア1562G及び第2入力ワイヤ1562Wを含む。第2プーリー1562Pと第2ギア1562Gとは、第2入力ワイヤ1562Wによって連結され、第2プーリー1562Pが回転すれば、第2ギア1562Gが上下に移動するように形成される。

0206

出力部1563は、出力プーリー1563P及び出力部ワイヤ1563Wを含む。出力プーリー1563Pと差動制御部材1564とは、出力部ワイヤ1563Wを介して連結され、差動制御部材1564が並進運動を行えば、出力部ワイヤ1563Wを介して差動制御部材1564と連結された出力プーリー1563Pが回転する。

0207

差動制御部材1564は、差動制御ギア1564G及び差動制御ベース1564Bを含む。ここで、差動制御ギア1564Gは、第1ギア1561G及び第2ギア1562Gとそれぞれ噛み合うように形成され、第1ギア1561G及び第2ギア1562Gが上下に移動すれば、差動制御ギア1564Gが回転しながら上下に並進運動を行うように形成される。すなわち、第1ギア1561G及び第2ギア1562Gは、一種のラック(rack)の役割を行い、差動制御ギア1564Gは、一種のピニオン(pinion)役割を行う。従って、ここで、差動制御部材1564は、全体的に図18の矢印T方向に並進運動を行うことができる。例えば、差動制御部材1564の差動制御ベース1564Bが、ガイドレール(図示せず)上に設けられ、差動制御部材1564が、ガイドレール(図示せず)に沿って、図18の矢印T方向に並進運動を行うことができる。

0208

かような本発明により、2以上の入力部のうち、いずれか一つの入力部だけが回転する場合、他の入力部を回転させずに、出力部のみを回転させることができる。また、2以上の入力部が同時に回転する場合、2つの入力部の回転力の和(または、差)だけの単一な回転力が出力部を介して出力される。

0209

<差動ギアに係わる第2変形例>
図19は、図16の差動ギアの第2変形例を示す図面である。

0210

前述のように、本発明において差動ギアとは、2以上の入力部及び1つの出力部を具備し、2以上の入力部から回転力が入力され、それらの和(または、差)を介して所望の1つの回転力を抽出して出力部を介して出力する装置を意味する。

0211

図19を参照すれば、手術用インストルメントの差動ギアの第2変形例は、第1入力部1571、第2入力部1572、出力部1574及び差動制御部材1573を含む。

0212

詳細には、第1入力部1571及び第2入力部1572は、中心回転軸1575を中心に回転自在に形成されたギアの形態が具備され、特に、第2入力部1572は、ピッチ円筒の内側に鋸歯が生じているギアの形態が具備され、差動制御部材1573は、第1入力部1571と第2入力部1572とのギアに噛み合い、中間位置に具備される。差動制御部材1573は差動制御部材ギア軸1573aを中心に回転し、差動制御部材ギア軸1573aは出力部1574に連結されている。出力部1574は、中心回転軸1575を中心に回転可能である。

0213

まず、第1入力部1571だけ回転する場合、ギア歯によって噛み合った差動制御部材1573は、差動制御部材ギア軸1573aを中心に回転すると同時に、差動制御部材ギア軸1573aが連結された出力部1574の中心回転軸1575に対する回転を起こす。一方、第2入力部1572だけ回転する場合にも、ギア歯によって噛み合った差動制御部材1573は、差動制御部材ギア軸1573aを中心に回転すると同時に、差動制御部材ギア軸1573aが連結された出力部1574の中心回転軸1575に対する回転を起こす。一方、第1入力部1571及び第2入力部1572が同一方向に回転する場合、差動制御部材1573及び出力部1574は中心回転軸1575を中心に同方向に回転し、そのとき、差動制御部材1573は差動制御部材ギア軸1573aを中心に回転しない。

0214

一方、第1入力部1571及び第2入力部1572が互いに反対方向に回転する場合には、差動制御部材1573及び出力部1574は中心回転軸1575に対して回転しない。そのとき、差動制御部材1573は差動制御部材ギア軸1573aを中心に回転する。

0215

従って、かような本発明により、2以上の入力部の回転入力の和(または、差)だけの単一な回転力が出力部を介して出力される。

0216

本明細書では、本発明について、限定された実施形態を中心に説明したが、本発明の範囲内で多様な実施形態が可能である。また、説明していないにしても、均等な手段もまた、本発明にそのまま結合されるものといえる。従って、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によって決められるものである。

0217

本発明は、差動部材に係り、腹腔鏡手術、または様々な多様な手術に使用するために、手動で作動可能な手術用インストルメントなどに具備される。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社IHIの「 制御システム」が 公開されました。( 2021/08/19)

    【課題】制御システムの内部のどこで異常が発生しているのか把握できる。【解決手段】ロボットに設けられた複数の制御対象と、前記複数の制御対象を分散制御する分散制御システムと、を有する制御システムであって、... 詳細

  • オリンパス株式会社の「 内視鏡の挿入補助具、内視鏡システム」が 公開されました。( 2021/08/19)

    【課題】ユーザの利便性を向上した内視鏡の挿入補助具を提供する。【解決手段】内視鏡12の挿入補助具13は、内視鏡に取り付けられた内視鏡の挿入補助具であって、内視鏡を内側に挿通可能な挿通孔部を有する把持部... 詳細

  • 日本電産株式会社の「 小型ギアおよびギアユニット」が 公開されました。( 2021/08/19)

    【課題】ワラストナイト繊維で機械的強度を確保しつつ、アラミド繊維で耐摩耗性を向上させ、高い機械的強度と優れた耐摩耗性とを有する小型ギア、およびかかる小型ギアを備えるギアユニットを提供する。【解決手段】... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ