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課題・解決手段

この発明は、縦長の操縦可能チューブ(500)用の、基端(20)と先端(40)とを有する機械伝動システム(100、MTS)であって、MTS(100)は、架空チューブ(180)の周り縦方向に配列され、架空チューブ(180)に対して本質的に一定の外周の半径方向の位置に保持され、架空チューブ(180)に対して摺動可能である一組の縦部材LM(110)を備え、伝動可撓性基端部分(134、TBPP)、伝動可撓性先端部分(130、TBDP)、およびTBDP(130)とTBPP(134)との間の伝動シャフト領域TSR(132)を有し、TBPP(134)の動きがLM(110)によって、TSR(132)に沿ってTBDP(130)に伝達され、MTS(100)は伝動増幅器領域TAR(135)である副領域を備え、TAR(135)では架空チューブ(180)がTBDP(130)の平面断面(184)より大きい少くとも1つの平面断面を含む機械的伝動システムに関する。

概要

背景

概要

この発明は、縦長の操縦可能チューブ(500)用の、基端(20)と先端(40)とを有する機械伝動システム(100、MTS)であって、MTS(100)は、架空チューブ(180)の周り縦方向に配列され、架空チューブ(180)に対して本質的に一定の外周の半径方向の位置に保持され、架空チューブ(180)に対して摺動可能である一組の縦部材LM(110)を備え、伝動可撓性基端部分(134、TBPP)、伝動可撓性先端部分(130、TBDP)、およびTBDP(130)とTBPP(134)との間の伝動シャフト領域TSR(132)を有し、TBPP(134)の動きがLM(110)によって、TSR(132)に沿ってTBDP(130)に伝達され、MTS(100)は伝動増幅器領域TAR(135)である副領域を備え、TAR(135)では架空チューブ(180)がTBDP(130)の平面断面(184)より大きい少くとも1つの平面断面を含む機械的伝動システムに関する。

目的

従来の柔軟性のない腹腔鏡器具は、4つの自由度(回転、上/下の角度付け、左/右の角度付け、内/外への移動)のみを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

縦長の操縦可能チューブ(500)用の、基端(20)と先端(40)とを有する機械伝動システム(100、MTS)であって、MTS(100)は、‐架空チューブ(180)の周り縦方向に配列され、架空チューブ(180)に対して本質的に一定の外周の半径方向の位置に保持され、架空チューブ(180)に対して摺動可能である一組の縦部材LM(110)を備え、‐伝動可撓性基端部分(134、TBPP)、伝動可撓性先端部分(130、TBDP)、およびTBDP(130)とTBPP(134)との間の伝動シャフト領域TSR(132)を有し、TBPP(134)の動きがLM(110)によって、TSR(132)に沿ってTBDP(130)に伝達され、MTS(100)は伝動増幅器領域TAR(135)である副領域を備え、TAR(135)では架空チューブ(180)がTBDP(130)の平面断面(184)より大きい少くとも1つの平面断面を含み、MTS(100)はLM(110)を、架空チューブ180に対して、本質的に一定の外周の半径方向の位置で摺動可能に保持するように構成された1組のLMガイド(300、305、350、350a)をさらに備え、TAR(135)は少なくとも2つの前記LMガイド(300、305、350、350a)を備え、TBDP(130)はTBPP(134)の動きに応じて少くとも2つの異なる交差平面において動くように構成され、MTS(100)はTBDP(130)の先端に端部作動体(540)をさらに備え、MTS(100)は端部作動体(540)がTBDP(130)に対して回転するように固定され、かつ、TBDO(130)が湾曲姿勢にあるとき、端部作動体がTBPP(134)の補足的な回転によって回転可能であるように構成される、機械的伝動システム。

請求項2

TAR(135)における架空チューブ(180)の連続した平面断面は、先端(40)におけるサイズが基端(20)の方向に向って徐々に増大する請求項1記載のMTS。

請求項3

TAR(135)は、TSR内に設置されるか又はTBPP内に少くとも部分的に設置される請求項1又は2記載のMTS(100)。

請求項4

1組のLMガイド(300、305、350、350a)の各々は、1つ又は2つのLM(110)をそれぞれ収容する1組の分離した通路(310)を有する本体を備え、その通路が架空チューブ(180)の周りに配置される請求項1〜3のいずれか1つに記載のMTS(100)。

請求項5

1組の通路の各通路(310)は、単一要素から形成されてなる請求項4記載のMTS(100)。

請求項6

1組のLMガイドの少くとも2つが、TBDP(130)とTBPP(134)の中に前後に並んで配置された、関節式につながれたLMガイド(305,305a)であり、各々が隣接する関節式につながれたLMガイド(305,305a)に対して関節式につながれ、それによって、TBPP(130)とTBDP(134)におけるLM(110)の湾曲を支持する請求項1〜5のいずれか1つに記載のMTS(100)。

請求項7

TAR(135)に設けられた1組のLMガイド(300、305、350、350a)の少くとも2つが、TAR(135)の中に前後に並んで配置された関節式につながれたLMガイド(305,305a)であり、各々が隣接する関節式につながれたLMガイドに対して関節式につながれ、それによって、TARにおけるLM(110)の湾曲を支持する請求項1〜6のいずれか1つに記載のMTS(100)。

請求項8

関節式につながれたLMガイド(305、305a)は、スイベル継手を介して対で相互接触する請求項6又は7記載のMTS(100)。

請求項9

連続したLM関節式につながれたLMガイド(350a)の通路(310)は、TARがTBPP(132)にあるとき、MTS(100)の中心(A-A')軸からの距離が基端方向に徐々に増大する請求項6〜8のいずれか1つに記載のMTS(100)。

請求項10

1組のLMガイドの少くとも2つが、TSR(132)において前後に並んで配置され、かつ、互いに回転するように固定された固定LMガイド(350)である請求項1〜9のいずれか1つに記載のMTS(100)。

請求項11

連続した固定LMガイド(350a)の通路(310)は、TAR(135)がTSR(132)にあるとき、MTS(100)の中心(A-A')軸から距離が基端方向に徐々に増大する請求項10記載のMTS。

請求項12

TBPP(134)とTBDP(130)を全方向に動かすように構成された請求項1〜11のいずれか1つに記載のMTS(100)。

請求項13

TAR(135)における架空チューブ(180)が、円錐台形を有し、その大きい方の端が基端(20)側にある請求項1〜12のいずれか1つに記載のMTS(100)。

請求項14

請求項1〜13のいずれか1つに記載のMTS(100)を備える操縦可能チューブ(500)。

技術分野

0001

外科手術は、侵襲性を最小にしようとする絶え間ない追求がその特徴となっている。
1980年代以来、切開手術法は、長尺器具二酸化炭素拡張させた腹部トロカールを介して挿入される内視鏡的アプローチによって大きくとって替わられてきた。短い入院期間、少ない手術後の痛み、および早い回復という実証された利点で知られる腹腔鏡手術法は、外科医に対してより多く要求されるようになってきている。最小限のアクセス手術において正確な切開縫合および結び目処理は、進んだ技術である。特に、縫合線と針のホルダーの軸とが平行でない場合には、この技術は習得が難しい。最小の侵襲性への発展における最近の方法は、単一ポート外科手術(SPS)と経管腔的内視鏡手術(NOTES)である。両者のアプローチは、傷跡のない治療をもたらす。SPSにおいて、装置は例えばへそ孔を通じての1つの大きなトロカールを介して挿入される。

0002

内視鏡手術法の欠点は、外科医にとって手際の良さに欠けることである。これは主に、器具の先端における、支点効果(fulcrum effect)と、手首のような動作の欠如とのためである。この欠点の認識が、より複雑な内視鏡的処置を増大させ、(器具の闘(sword fighting)によって特徴つけられる)単一ポート外科手術が行われるようになってきている。

0003

支点効果は、腹部に挿入されるトロカールのレベルにおいて枢動する長尺器具によって説明される。左へのハンドル動きは、作動体(例えば、)において右への動きに変換される。外科医がこれらの逆の動きにいかに素早く順応できるかを知ることは、驚くべきことである。

0004

手首のような動作の欠如は、克服がさらに難しい。この技術の状況の解決策は、外科手術ロボットによって提供される。この主従システムにおいて、コンソールにおける外科医の手の動きが器具の先端における滑らかな動きに変換される。この解決策は高価であるので、さらに安価な全方向の関節式先端部を有するハンド器具の開発へと導く。

0005

外科的な挑戦の多くは、手際の良さが無いことにより説明される。従来の柔軟性のない腹腔鏡の器具は、4つの自由度(回転、上/下の角度付け、左/右の角度付け、内/外への移動)のみを提供する。

0006

この動きの制約を克服するために、操縦可能器具用の種々のデザインが開発されてきている。その最も単純な形においては、関節式につながれた器具が、剛性を有する直線チューブから摺動によって抜き出される湾曲前の可撓性チューブを備える(単一方向の関節式につながれた器具である)。この先端は一方向にのみ湾曲でき、適当な強さの横方向の力に抵抗できない。さらに進んだ代案は、一平面内における先端の湾曲動作を可能にする器具である。構造の性質上、非常に安定した先端が作られる。これらの両方向器具は、一方向に湾曲し、かつ、器具全体をそれ自体の軸の周りに回転することにより、関心のある点へ誘導されることが必要である。これは使い易さに欠ける。精密な手首の動きは、全方向システムによってのみ可能である。関節式につながれた全方向器具は、主に、基端および先端と、基端および先端湾曲部と、その間の中間部とを含む。基端の動きは、先端における動きに伝達される。その例は、米国特許第7.410,483号と米国特許第8,105,350号に記載されている。

0007

ロボットによる外科手術法に類似した、関節式につながれた全方向器具は、7つの自由度(軸の回転と2平面内の先端の偏向とが、剛性の大きい従来の器具の4つの自由度に加えられている)を提供する。基端側における上昇/下降と左/右の動きの組合わせによって、先端の作動体側におけるすべての点に、それ自体の軸の周りに回転させる必要なしに到達することができる。

0008

扱い易さが増すことは、先端の安定性が著しく減少することによって消しにされる。これを解決するために、Kymerax(登録商標)のシステム(テルモ)とJaimy(登録商標)のシステム(エンドコントロール)とのような混成した解決策が、強力な電気サーボモータを用いて補償を行い、先端の安定性を復活させる。

0009

全方向の関節式につながれた器具は、ロボットシステムに比較して、低価格と触覚フィードバックという利点を提供する。

0010

関節式につながれた全方向装置の技術的な問題は、外科医が彼の手首を用いる処置に存在する。人間の手首の関節が、橈骨放射状に配置されている角度の非常に大きい範囲を受け入れられる範囲で可撓性である場合には、湾曲の角度範囲は全方向で制限される。特に、一定の入り角を保つために指で装置を握ることは、関節式につながれた端部が手首によってほとんど独占的に制御されることを意味する。前方および後方への手首の湾曲は、一般的に、大人で70〜80度の間に限定され、側方への湾曲はさらに限定される。装置にグリップを到達させて、人体に一定の入り角度を保持することは、手首が湾曲する前に、装置を制御するために手首を或る方向に向ける湾曲角度の自由度がないことを意味する。動作の限度に角度を到達させて湾曲を制御することは、外科医にとって不快感を与え、緊張と疲労に導き、従って精度が減少する。この発明の目的は、操縦可能器具に関し、制限される手首の運動の問題を克服することである。

実施例

0011

この発明は、縦長の操縦可能チューブ(500)用の、基端(20)と先端(40)とを有する機械伝動システム(100,MTS)に関し、MTS(100)は、
架空チューブ(180)の周りに縦方向に配列され、架空チューブ(180)に対して本質的に一定の外周の半径方向の位置に保持され、架空チューブ(180)に対して摺動可能である一組の縦部材LM(110)を備え、
伝動可撓性基端部分(134,TBPP)、伝動可撓性先端部分(130,TBDP)、およびTBDP(130)とTBPP(134)との間の伝動シャフト領域TSR(132)を有し、TBPP(134)の動きがLM(110)によって、TSR(132)に沿ってTBDP(130)に伝達され、
MTS(100)は伝動増幅器領域TAR(!35)である副領域を備え、TAR(135)では架空チューブ(180)がTBDP(130)の平面断面(184)より大きい少なくとも1つの平面断面を含む。

0012

TAR(135)は、少なくとも2つのLMガイド(300,305,350,350a)を備えることができる。TAR(135)における架空チューブの連続した平面断面は、先端(40)におけるサイズが基端(20)方向に向かって徐々に増大してもよい。

0013

TAR(135)は、TSR内に設置されるか、又はTBPP内に少なくとも部分的に設置されてもよい。MTS(100)は、LM(110)を、本質的に一定の外周の半径方向の位置に、かつ、架空チューブ(180)に対して摺動可能に保持するように構成された1組のLMガイド(300,305,350,350a)をさらに備えることができる。

0014

一組のLMガイドの各々は、単一の要素から形成されてもよい。1組の通路の各通路は、単一の要素から形成されてもよい。一組のLMガイド(300,305,350,350a)の各々は、各々が1つ又は2つのLM(110)を収容する一組の分離した通路(310)を有する本体を備え、それらの通路が架空チューブ(180)の周りに配置されてもよい。

0015

一組の通路の各通路(310)は、LMガイド(300)の単一の本体内に形成されてもよい。

0016

一組のLMガイドの少なくとも2つのLMガイドは、関節式につながれたLMガイド(305,305a)であり、LMガイド(305,305a)はTBDP(130)内およびTBPP(134)内で前後に並んで配置され、各々は隣接する関節式でつながれたLMガイド(305,305a)に対して関節式でつながれ、それによって、TBPP(130)とTBDP(134)においてLMの湾曲を支持してもよい。

0017

TAR(135)に設けられる一組のLMガイドの少なくとも2つのLMガイド(300,305,350,350a)はTAR(135)に前後に並んで配置された関節式につながれたLMガイド(305,305a)であり、各々が隣接する関節式につながれたLMガイドに対して関節式につながれ、それによって、TARにおいてLM(110)の湾曲を支持してもよい。

0018

TBDP(130)又はTBPP(134)における関節式につながれたLMガイド(305,305a)は、スイベル継手を介して対で相互接触することができる。

0019

連続した関節式につながれたLMガイド(350a)の通路(310)は、TAR(135)がTBPP(132)にあるとき、MTS(100)の中心(A-A')軸からの距離が基端方向に徐々に増加してもよい。

0020

一組のLMガイドの少なくとも2つが、TSR(132)において前後に並んで配置され、かつ、互いに回転するように固定されてもよい。

0021

連続的に固定されたLMガイド(350a)の通路(310)は、TAR(135)がTSR(132)にあるとき、MTS(100)の中心(A-A')軸からの距離が基端方向に徐々に増加してもよい。

0022

MTS(100)は、TBPP(134)とTBDP(130)を全方向に動かすように構成可能である。

0023

TBDP(130)はTBPP(134)の動きに応じて少なくとも2つの異なる交差平面において動くように構成され、MTS(100)はTBDP(130)の先端に端部作動体(540)をさらに備え、MTS(100)は、端部作動体(540)がTBDP(130)に対して回転するように固定され、かつ、TBDP(130)が湾曲姿勢にあるとき端部作動体がTBPP(134)の補足的な回転によって回転可能であるように構成される。

0024

TAR(135)における架空チューブ(180)は、円錐台形を有し、その大きい方の端が基端側にあってもよい。

0025

この発明はまた、上述したMTS(100)を備える操縦可能チューブに関する。

図面の簡単な説明

0026

図1は、伝動増幅器領域(TAR)を備える架空チューブの周りに設けられた1組の縦部材(LM)を有するこの発明の機械的伝動システム(MTS)の概略図である。
図2は、伝動増幅器領域(TAR)を備え、それにより、縦部材の半径方向の外周位置が縦部材(LM)ガイドによって架空チューブの周りに維持される、この発明のMTSの平面図を示す。
図3は、図2の作動中のMTSを示す。
図4は、この発明のMTSとTARを組み込んだ操縦可能器具の等角図を示す。
図5は、MTSの基端の平面図である。
図6は、図5のMTSの等角図である。
図7は、架空チューブの周りに配置された1組の通路を揃えるLMガイドの平面図である。
図7Aは、LMガ、挿入される図7の通路の詳細図である。
図8は、間接式につながれるLMガイドの側面図である。
図9は、MTSの伝動シャフト領域(TSR)に存在するTARの側面図である。
図10は、図9のTARの等角図である。
図11Aは、寸法表示を伴ったこの発明のLMガイドの通路の平面図である。
図11Bは、寸法表示を伴ったこの発明のLMガイドの通路の側面図である。
図12Aは、寸法表示を伴ったLMの平面図である。
図12Bは、寸法表示を伴った図12Aの点BにおけけるLMの平面断面である。
図13は、TSR内にあって伝動可撓性基端部分(TBPP)に接触するTARを示す。
図14は、TSR内にあるTARを示す。
図15は、TBPPにあるTARを示す。
図16は、通路がLMの傾きに対応していない複数の隣接して整列された固定ガイドを備えたTARを示す。
図17は、通路がLMの傾きに対応するように十分に狭くなっている複数の隣接して整列された固定LMガイドを備えたTARを示す。
図18は、通路がLMの傾きに対応するようにくさび形状を有する複数の隣接して整列された固定LMガイドを備えたTARを示す。
図19は、通路がLMの傾きに対応するように増大する通路高さを有する複数の隣接して整列された固定ガイドを備えたTARを示す。
図20は、通路がLMノ傾きに対応するように「凹レンズ」形状を有する複数の隣接して整列された固定LMガイドを備えたTARを示す。

0027

[発明の詳細な説明]
この発明において用いられる方法を説明する前に理解されるべきことであるが、この発明は、説明される特許の方法、構成要素又は装置に限定されない。それは、そのような方法、構成要素または装置は、勿論、変化してもよいからである。さらにまた、理解されるべきことがあるが、ここで用いられる専門用語は限定することを意図するものではない。それは、この発明の範囲が添付の特許請求の範囲のみによって限定されるからである。

0028

ここで用いられるように、単数形の語は「1つの(a、an)」を形成し、「その(the)」は、文脈が明確に別のものを指示しない場合、単数と複数の指示対象を含む。

0029

ここに用いられる「備える(comprising、comprises、comprised of)」は、「含む(including、includes、containing、contains)」と同義語であり、包括的又は非限定的で、追加される記載のない部材や要素や方法工程を除外しない。「備える(comprising、comprises、comprised of)」は「からなる(consisting of)」も含む。

0030

端点による数値範囲記述は、記述される端点と同様に、各範囲内に含まれるすべての数と端数を含む。

0031

パラメータや量や時間的継続期間などのような測定可能な値を引用するときに、ここで用いられる用語「約」は、開示された発明においてその変動が実施に適当である限り、特定の値から土10%以下、好ましくは土5%以下、より好ましくは土1%以下、さらに好ましくは土0.1%以下の変動を含むことを意味する。理解されるべきことであるが、修飾語「約」が引用する値は、それ自体も明確に、かつ、好んで開示される。

0032

他に定義されない場合、この発明の開示に使用される、技術的、かつ、科学的用語を含むすべての用語は、この発明が属する技術分野の当事者によって共通に理解される意味を有する。この明細書で使用される用語の定義は、この発明の開示をさらなるガイダンスによってさらに評価するために含まれる。ここに引用される全ての出版物は引用によってここに組み込まれる。ここに引用されるすべての米国特許および特許出願は、引用によって、図面を含んで完全に、ここに組み込まれる。

0033

この明細書を通して「1つの実施形態」への言及は、実施形態に関連して述べられる特許の特徴、構造又は特性が本発明の少なくとも実施形態に含まれることを意味する。従ってこの明細書を通じて様々な箇所における「或る実施形態において」や「実施形態において」という表現は、必ずしも同じ実施形態をすべて引用する必要はないが、引用してもよい。さらに、特許の特徴、構造又は特性は、この開示から当業者に明らかなように、1つ以上の実施形態において適当な方法で組合わされてもよい。さらに、ここの記載されるいくつかの実施形態は、ほかの実施形態に含まれるほかの特徴ではないいくつかの特徴を含むが、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、当業者に理解されるように、この発明の範囲内にあり、他の実施形態を形成することを意味する。例えば、次の特許請求の範囲において、いずれの実施形態も、どのような組み合わせにおいても使用できる。

0034

「先端」および「基端」という用語は、この明細書を通じて使用され、装置の外科医側の方が(基端)、離れる方が(先端)を意味することを当該技術分野で一般的に理解された用語である。従って、「基端」は外科医側に近く、従って患者側から離れていることを意味する。逆に「先端」は患者側に近く、従って外科医側から離れていることを意味する。

0035

この説明は、作動動作増幅するための増幅器領域を含む操縦可能器具用の機械的伝動システム(MTS)に関する。MTSは、架空チューブの周りに配置され架空チューブに接触し、ここでは縦部材LMとして知られる複数の操縦ワイヤを備え、その操縦ワイヤは伝動可撓性基端部分TBPPから伝動可撓性先端部分TBDPへ動作を伝達する。LMを介して伝達されるTBPPの動作は、その動作に対応するTBDPのより大きい動作になる。増幅器領域において、MTSの基端に向かう架空チューブのサイズは増大している。TBPPの小さい動作に対して、使用者はTBDPにおいてより大きい運動距離を得ることができる。それによって、操縦可能器具が片手の指で操作され、利用可能な処置容積が制限されるとき、外科的な整復において特段有用性が見出される。特定の見地において、LMは、架空チューブの周りに設けられ、機械的伝動システム(MTS)従って操縦可能器具の可撓性端部において相互に関節式につながれたLMガイドによって、MTSの中心軸に対して固定された半径方向の位置に保持される。LMガイドは、LMを正しい位置に保持するための一組の通路を備える。増幅器領域において、通路は、MTSの先端の方の小さい架空チューブからMTSの基端の方の大きい架空チューブへLMを案内するように構成されている。

0036

操縦可能器具は縦長である、つまり一方向に長いことが好ましい。直線状の(真っすぐな)操縦可能器具はこの発明の範囲に含まれるがそれは必ずしも操縦可能器具が直線状であることを意味するものではない。操縦可能器具は、真っすぐ又は曲線状でもよく、例えば、C又はS形状のシャフト領域を有する。

0037

一般的に、操縦可能器具は、基端と先端を有し、MTSを含む。操縦可能性器具は、基端におけるMTSの動きに応じて動く可撓性先端部分を備える。BDPとBPPは、手首として理解されることがある。基端におけるMTSの動きが、BDPにおける動作の応答を引き起こす。操縦可能器具はまた、シャフト領域を備えるが、そのシャフト領域は本質的に剛性又は半剛性であってもよく、その一端がBDPに設けられる。シャフト領域は縦長、つまり一方向に長い。それは必ずしもシャフト領域が直線状であることを意味しない。もっとも、直線状の(真っすぐな)シャフトはこの発明の範囲内であるが、シャフト領域は真っ直ぐでも、曲線状でもよく、例えば、C又はS形状を有する。BDPを制御するために、縦部材(LM)として知られる操縦ワイヤがMTSにおいて使用される。それらは、引き又は押しによってBDPを制御する、従って、LMは張力圧縮力に耐えることができる。MTSは一組の縦部材(LM)を備え、その各々は基端と先端を有し、架空チューブの周りに縦方向に配置される。一組のLMは架空チューブに接触する。BDPの最先端終端)は、いずれの方向にも、つまり、特異性なしに、同じように容易に動くことができるべきである。動作の応答は作動の程度に比例する。操縦可能性器具の中心軸に対するLMの半径方向の距離を先端方向に滅ずるように架空チューブの形状を変化させるように構成された増幅器領域が存在する。特に、ARは、架空チューブのサイズがARの先端から基端の方向に増大する、操縦可能器具における領域又は区域である。ARは、SRおよび/又はBPPに設けられることが可能である。ARは少なくとも部分的に好ましくは全体的にBPPに設けられることが可能である。好ましくは、ARはSRの先端に設けられる。好ましくは、ARはSRの先端に設けられ、BPPに接触する。

0038

シャフト領域は基本的には剛性又は半剛性であることが好ましいが、可撓性であってもよく、剛性又は半剛性の外部チューブ又は外側チューブ協同するときに剛性又は半剛性になってもよい。シャフト領域はBDPに隣接する。シャフト領域はBDPに接触してもよい。操縦可能器具は、操縦可能器具の基端において可撓性基端部分(BPP)をさらに備えてもよい。BPPはシャフト領域に隣接する、つまりシャフト領域はBDPとBPPとの間に設けられる。

0039

BPPの動きは基端部においてMTSを作動させBDPにおける動作の応答を引き出す。異なる半径方向におけるおよび異なる湾曲度へのBPPの動きは、MTSを用いてBDPへ伝達され、BDPの半径方向および/又は湾曲度において、対応する変化となる。操縦可能器具は、MTSに、例えば2つ以上のLM又は各LMおよび全LMに直接接続された電気機械装置を用いて、基端において作動されてもよい。一般的に、シャフト領域におけるLMは作動される。その場合、器具はBPPを備えなくてもよい。また、ロボット制御が、BPPを作動させるために電気機械装置を用いて実現されてもよい。電気機械装置は、例えば、サーボモータであってもよい。電気機械装置との結合によって、外科用ロボットへの直接的な一体化が助長されるであろう。

0040

BDPの動作の応答は、
−シャフト領域に平行な平面内の湾曲の、およびシャフト領域の中心縦軸との接触の、およびシャフト領域からの延長の、程度における変化、
− シャフト領域に直交する平面の湾曲の、およびシャフト領域の中心縦軸との接触の、およびシャフト領域からの延長の、変化方向、であってもよい。

0041

操縦可能器具の動作の組み合せによって、BDPが湾曲姿勢にある間に、BDPの先端へ伝達されるシャフト領域の回転が正常に助長されるであろう。

0042

操縦可能器具は、例えば、腹腔鏡装置血管カテーテルのような手術装置であってもよい。この発明は、血管内への適用、手術装置、ロボット式遠隔操作医療ロボット手術器具手持ちの小型手術器具、および工業的応用のような、しかしそれに限定されない、関節式につながれた装置に用いられることが可能である。

0043

BDPは、全方向に、つまりいかなる半径方向にも動くように構成される。BDPはいかなる半径方向(シャフト領域の中心縦軸(A'-A)に対して約360°)にも動くように構成されることが好ましい。BDPは、シャフト領域の中心縦軸(A'-A)に平行に設けられた少なくとも2つ(例えば、3、4、5、6、7、8、又はそれ以上)の異なる平面内を移動し、シャフト領域の中心縦軸(A'-A)に接触するように構成されることが好ましい。好ましくは、BDPは、シャフト領域の中心縦軸(A'-A)に平行に設けられた無数の異なる平面内を移動し、シャフト領域の中心縦軸(A'-A)に接触するように構成されることが好ましい。

0044

同様に、BPPは、全方向に、つまり全ての半径方向に動くように構成される。BPPは全ての半径方向(シャフト領域の中心軸(A'-A)に対して約360°)に動くように構成されることが好ましい。MTSは、好ましくは、BPPを少なくとも8つの異なる方向に動かすように構成される。BPPは、好ましくは、シャフト領域の中心縦軸(A'-A)に平行に設けられた少なくとも2つ(例えば、3、4、5、6、7、8、又はそれ以上)の異なる平面内を動くように構成されると共に、シャフト領域の中心縦軸(A'-A)に接触する。BPPは、シャフト領域の中心縦軸に平行に設けられた無数の異なる平面内を動くように構成されると共に、シャフト領域の中心縦軸に接触することが好ましい。

0045

操縦可能器具は、グリップ、プライヤ、切断はさみなどのような端部作動体を備えることができる。その端部作動体は操縦可能器具の先端に設けられる。

0046

さらに、湾曲状態においてでさえ、装置の先端をそれ自体の軸の周りに回転させることが可能である。操縦可能器具はBDPの先端に端部作動体を備えることができ、MTSは端部作動体がBDPに対して回転するように固定される構成を有し、端部作動体は、BDPが湾曲姿勢にあるときに、BPPの補足的回転により回転可能である。端部作動体は、端部作動体の回転調整を可能にして端部作動体をBDPに対して回転するように固定する構成を有するロック可能要素によって、BDPに対して回転するように固定されることが可能である。

0047

ここで説明されるMTSは、基端と先端とを有する。基端と先端は、操縦可能器具のそれらに対応する。それは中心縦軸を有する。先端は、MTSの基端における作動に応じて動く伝動可撓性先端部分(TBDP)を備え、操縦可能器具のBDPを動かす。TBDPは、姿勢がBDPに対応する。TBDPの動きは、操縦可能器具のBDPに伝達される。基端は伝動可撓性基端部分(TBPP)を備える。操縦可能器具のBPPの使用者による動きは、TBPPへ伝達される。TBDPは、姿勢がBPPに対応する。TBDPは、MTSを基端において作動させ、操縦可能器具のBDPへ伝達されるTBDPの動作の応答を引き起こす。

0048

MTSはまた、操縦可能器具の対応シャフト領域内に設けられる伝動シャフト領域(TSR)を備える。TSRは基本的に剛性又は半剛性であることが好ましいが、剛性又は半剛性の外側チューブ又は外部チューブと協同して剛性又は半剛性になってもよい。

0049

MTSは、伝動増幅領域TARである、縦長の副領域を含む。それは、操縦可能器具のARと、以下に説明する架空チューブのFTARとに対応する。TARはMTSにおける一領域又は一区域であり、そこでは架空チューブのサイズがTARの先端から基端に向かって増大している。一般的に、基端においてTARから離れる架空チューブは、少なくともMTSの基端まで大きいサイズを保っている。TARは、TSRの中に、および/又はTBPPの中に設けられてもよい。TARは、TBPPの中に、少なくとも部分的に、好ましくは全体的に設けられることができる。TARはTSRにおいて先端に設けられることが好ましい。TARはTSRにおいて先端に設けられTBPPに接触することが好ましい。好ましくは、TARはTSRにおいて先端に設けられる。TARはTSRだけに設けられてもよい。上記の領域は、中立(非作動)モードにおいてMTSに関係することが好ましい。

0050

TARは、TBDPにおける平面断面に比べてより大きい少なくとも1つの平面断面を含む。平面断面のサイズを比較するとき、平面断面の外形輪郭面積が比較される。一般的に、平面断面は、架空チューブ又はMTSの縦中心(A-A')軸に直交する横断面である。MTSが円形輪郭を有する場合、平面断面のサイズはその外径に関係する。TARの結果として、TAR内のLMは、TBDP内のLMと比較して、MTSの中心軸からより大きい半径方向の距離で設置される。

0051

TAR内の平面断面のサイズは、TARの基端から先端に向かって徐々に小さくなることが好ましい。従って、TARは円錐台形を有することができる。TARの先端における平面断面のサイズは、TBDPにおける平面断面のサイズと同じであってもよい。TARの基端におかる平面断面のサイズは、TBPPにおける平面断面のサイズと同じであってもよい。

0052

TBPPは、手動で、又はロボットで作動させることができる。ロボット的な制御は、BPPを作動させる電気機械的装置を用いて実現できる。電気機械的装置は、例えば、サーボモータであってもよい。これによって、外科手術ロボットへの直接的な一体化が助長される。

0053

TBDPは、全方向に、つまり、全半径方向に動くように構成される。TBDPは、全半径方向(TSRの中心縦軸(A'-A)に対して約360°)に動くように構成されることが好ましい。TBDPはTSRの中心縦軸(A'-A)に平行に設けられ、かつ、それに接触する少なくとも異なる2つの(例えば、3、4、5、6、7、8、又はそれ以上の)平面内で動くように構成されることが好ましい。好ましくは、TBDPは、TSRの中心縦軸(A'-A)に平行に設けられ、かつ、それに接触する無数の異なる平面内で動くように構成される。

0054

同様にTBPPは、全方向に、つまり、全半径方向に動くように構成される。TBPPは、全半径方向(TSRの中心縦軸(A'-A)に対して約360°)動くように構成されることが好ましい。MTSは、好ましくは、TBPPを少なくとも8つの異なる方向に動かすように構成される。TBPPは、シャフト領域の中心縦軸(A'-A)に平行にもうけられ、かつ、それに接触する少なくとも2つの(例えば、3、4、5、6、7、8、又はそれ以上の)異なる平面内で動くように構成されることが好ましい。好ましくは、TBPPは、シャフト領域の中心縦軸に平行に設けられ、かつ、それに接触する無数の異なる平面内で動くように構成される。

0055

MTSは、グリップ、プライヤ、切断はさみなどのような端部作動体を備えることができる。その端部作動体は操縦可能器具の先端に設けられる。

0056

さらに、湾曲状態においてでさえ、MTSの、先端をそれ自体の軸の周りに回転させることが可能である。操縦可能器具はTBDPの先端に端部作動体を備えることができ、MTSは端部作動体がTBDPに対して回転するように固定される構成を有し、端部作動体はTBDPが湾曲姿勢にあるときに、TBPPの補足的回転により回転可能である。端部作動体は、端部作動体の回転調整を可能にして端部作動体をTBDPに対して回転するように固定する構成を有するロック可能要素によって、TBDPに対して回転するように固定されること可能である。

0057

MTSは一組の縦部材(LM)を備え、その各々は基端と先端等を有し、架空チューブの周りに縦方向に配置される。一組のLMは架空チューブに接触する。LMは操縦ワイヤとしても知られている。ここに述べるようにLMは基端と先端を有する。

0058

MTS(TBDP、TSR、TBPP、TAR)の部分や領域と同様に、LMは、対応する部分や領域を含むと見做されることが可能である。LMの先端は、MTSのTBDPに設けられるべきLM可撓性先端部分(LMBDP)を備える。LMは、MTSの対応TSRに設けられるべきLMシャフト領域(LMSR)を備える。基端は、MTSのTBPPに設けられるべきLM可撓性基端部分(LMBPP)を備える。LMは、MTSのTARに設けられるべきLM増幅器領域(LMAR)を備える。

0059

LMARは、架空チューブのサイズがLMARの先端から基端に向かって増大する領域又は区域である。一般的に、その基端においてLMARを離れる架空チューブは、少なくともMTSの基端まで、より大きいサイズを保持する。LMARは、LMSRおよび/又はLMBPPに儲けられてもよい。LMARは、少なくとも一部が、好ましくは全体がLMBPPに設置されてもよい。好ましくは、LMARは先端においてLMSRに設置される。好ましくは、LMARは、先端においてLMSRに設置され、LMBPPに接触する。上記領域は、MTSが中立(非作動)モードにあるときに、LMを受けることが好ましい。

0060

LMの先端は、MTSにおいて、互いに固定された関係で保持される。LMの先端、さらに好ましくはLMの先端の終端は、先端LM固定要素に接続されてもよい。好ましくは、先端LM固定要素は、LMをそれらの各外周位置に保持する、例えば、それは環境リングの中にLMの先端の終端を保持する。先端LM固定要素は、例えば、MTSの先端に設けられる円盤又は環であってもよい。先端LM固定要素は、好ましくは、剛性である。

0061

同様に、LMの基端、さらに好ましくは、LMの基端の終端は、MTSにおいて、互いに固定された関係で保持されてもよい。LMの基端は、基端LM固定要素に接続されてもよい。好ましくは、基端LM固定要素はLMをそれらの各外周位置に保持する、例えば、それはLMの基端の終端を環状リングに保持することができる。基端LM固定要素はMTSの基端に設けられる円盤又は環であってもよい。基端LM固定要素は剛性であることが好ましい。

0062

LMは、その動きが前記LM固定要素によって制限される範囲まで、互いに摺動可能である。一組のLMの各々の先端の終端は、(先端LM固定要素によって)互いに固定関係に保持され、一組のLMの各々の基端の終端は(基端LM固定要素によって)互いに固定関係に保持されているので、LMは、基端および先端の終端において互いに摺動しないことが分かる。MTSの基端における、押す、および/又は引く、力の印加は、LMを介してLMSRに沿ってLMBDPへ伝達されるが、その力の印加は、例えば、前記固定要素を引く又は押すことによってTBPPの動きを交互に引き起こす。LMがFTAR上を摺動するとき、MTSの中心軸に対する距離が変化する。基端方向に動くLMは、MTSの中心軸からさらに離れるように強制される。先端方向に動くLMはMTSの中心軸へ近づくように強制される。

0063

一組のLMの数は、少なくとも2、例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、13、14、15、16、17、18、19、20、22、24、26又はそれ以上である。全方向操縦のために、少なくとも4、より好ましくは、少なくとも6又は8、より好ましくは少なくとも6又は8のLM、さらにより好ましくは18〜22のLMが1組中に存在することが好ましい。

0064

LMは、長さ、厚さ、および幅を有する(図10Aと図10B参照)。幅は、平面断面を長い方向に横切る距離である。平面断面とは、一般的にLMの縦中心(L-L')軸に直交する横断面である。厚さは、平面断面を短い方向に横切る距離である。長い方向と短い方向とは、互いに直交する。平面断面の偏の1つが直線であると、1つの方向はその直線の偏に平行である。LMの幅は、縦方向に一定であってもよい。LMの厚さは縦方向に一定であってもよい。厚さと幅は、例えば平面断面が正方形又は円形である場合には同じであってもよい。LMの長さは縦長さと呼ばれる。

0065

LMの寸法は、最終的な操縦可能器具の直径と長さおよび利用されるLMの数に依存する。一般的なガイダンスとして、LMは一方向に、40μm、50μm、60μm、80μm、100μm、200μm、200μm、400μm、500μm、又は前記の値のいずれか2つの間の範囲の値の厚さを有する。LMは、80μm、100μm、120μm、140μm、160μm、180μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1000μm、11000μm、1200μm、1300μm、1400μm、又は1500μm、あるいは、前記の値のいずれか2つの間の範囲の値の幅を有する。当業者であれば、MTSの直径によって適当な厚さと幅を選択する方法を理解するであろう。LMBDP、LMSR、および場合によってはLMBPPにおいて、10mmの直径のMTSに対しては、好ましい厚さは280μm〜320μm、好ましくは約300μm、好ましい幅は480μm 〜520μm、好ましくは約500μmである。MTSの長さは、操縦可能器具の長さおよびその用途に依存する。上記の好ましい寸法は、長さが37〜40cmのMTSに適応される。

0066

LMは、適当な伸張および圧縮性を有する全ての適当な材料から作られ、当事者に推定されることが可能である。好ましくは、LMは非圧縮性材料から作られる。その例には、ステンレス鋼ニチノールベータチタニウムバネ鋼、又はポリマーが含まれる。

0067

LMは、ある材料の単一ストランド、例えばステンレス鋼の単一ストリップから作られてもよい。また、それは、縦並びに接続された材料の複数のストランドからつくられてもよい。

0068

LMは架空チューブの周りに縦方向に配置される。LMは架空チューブの周りに均等に分配されてもよい、例えば、隣接するLM間の距離は基本的に同じであってもよい。LMは架空チューブの周りに対称的に分布されてもよい、例えば、架空チューブの縦断面について、対称の平面があってもよい。LMは架空チューブの周りに不均等に分布されてもよい、例えば、少なくとも2対の隣接LM間の距離が異なってもよい。

0069

LMは基本的にMTSおよび操縦可能器具の長さに沿って設けられることが好ましい。それはTBDPをわたり、TSRおよび存在するTBPPの中に延びる。

0070

LMは、それらの縦軸が互いに平行になるように配置されることが好ましい。LMは、好ましくは、それらの縦軸が架空チューブの縦軸(A-A')に平行になるように配置されれる。LMは、それらの縦軸が縦長の操縦可能器具の縦軸に平行になるように配置されることが好ましい。

0071

ここに述べる架空チューブは、基端と先端を有し、それらは操縦可能器具又はMTSの基端と先端に対応する。架空チューブは操縦可能器具又はMTSの中心軸に対応する中心軸を有する。架空チューブはMTSの長さに沿って設けられる。

0072

架空チューブは縦長であることが好ましい。それは、好ましくは、円形の平面断面を有し、平面断面は、基本的に縦軸に直角であり、外径輪郭に関連する。しかしながら、楕円のような他の平面断面が予想される。好ましくは、例えば円形又は楕円形の平面断面の形状は、位置が変化しても架空チューブ全体を通じて同じであり、1つ以上の形状の間で好ましく徐々に変化することは、この発明の範囲内である。架空チューブの中心軸(A'-A)は、操縦可能器具の中心軸と同軸であることが好ましい。架空チューブは円筒形であることが好ましい。架空チューブは、対応する位置において、操縦可能器具の直径より小さい直径を有する。

0073

架空チューブの先端は、MTSのTBDPおよび操縦可能器具のBDPに対応する架空チューブ可撓性先端部分(FTBDP)を含む。好ましくは、FTBDPは、非湾曲形
態において円筒形状を有する。

0074

架空チューブは、MTSのTSRおよび操縦可能器具のSRに対応する架空チューブシャフト領域(FTSR)を含む。好ましくは、FTSRは非湾曲形態において円筒形状を有する。好ましくは、FTSRは、FTSRの縦の長さに沿って一定のサイズである。FTSRはFTBDPに対して基端にある。

0075

架空チューブは、MTSのTBPPおよび操縦可能器具のBPPに対応する架空チューブ可撓性基端部分(FTBPP)を含む。FTBPPはFTSRに対して基端にある。好ましくは、FTBPPは、非湾曲形態において円筒形状を有する。

0076

LMは、架空チューブの縦長の形状に倣う。架空チューブが架空チューブ増幅器領域(FTAR)を含む場合、例えば、LMは中心軸からの距離が先端方向に向かって減少する。LMは架空チューブに対して基本的に一定の半径方向の外周位置に保持される。LMは、FTSR内で、そしてFTBPPおよびFTBDP内で架空チューブに対して摺動する。LMの先端は、されに好ましくはLMの先端の終端は、架空チューブの先端の終端に対して固定関係にある。LMの基端は、さらに好ましくはLMの基端の終端は、架空チューブの基端の終端に対して固定関係にある。

0077

架空チューブは、架空チューブ増幅器領域(FTAR)である副領域を含む。それは、MTSのTARに、および操縦可能器具のARに対応する。FTARは、架空チューブのサイズがFTARの先端から基端に向かって増大する、架空チューブにおける領域又は区域でる。FTARは、FTSR内に、および/又はFTBPP内に設置されてもよい。FTARは、少なくとも一部が、好ましくは全体がFTBPPに設置されてもよい。好ましくは、FTARは、先端がFTSR内に設置される。好ましくは、FTARは先端がFTSR内に設置され、FTBPPに接触する。FTARは架空チューブの縦長の副領域であり、FTBDPに比較して少なくとも1つのより大きい平面断面を含む。平面断面のサイズを比較するとき、平面断面の外形輪郭の面積が比較される。一般的に、平面断面は架空チューブまたはMTSの縦中心(A-A')軸に直交する横断面である。架空チューブが円形の輪郭を有する場合には、平面断面のサイズはその直径に関連する。FTARの結果として、FTARの周りに配置されてFTARに接触するLMは、FTBDPの周りに配置されるLMに比べて、架空チューブの中心軸からより大きい半径方向の距離に設置される。

0078

FTARにおける連続した平面断面のサイズは、FTARの基端から先端に向かって徐々に減少することが好ましい。従って、FTARは円錐台の形状を有することができる。FTARの先端における平面断面のサイズは、FTBDPにおける断面平面のサイズと同じであってもよい。FTARの基端における平面断面のサイズは、FTBPPにおける平面断面のサイズと同じであってもよい。FTARの基端における平面断面のサイズは、FTARの先端における平面断面のサイズの1.5〜3倍であってもよい。架空チューブが円形の輪郭を有する場合には、FTARの基端における平面断面の直径は、FTARの先端における平面断面の直径の1.5〜3倍であってもよい。

0079

外科手術装置のような装置用の一般的な手引きとして、FTARは、先端において、0.1cm、0.15cm、0.2cm、0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.8cm、1cm、1.2cm、1.4cm、1.6cm、1.8cm、1.9cm、又はそれ以上、あるいは前述の値のいずれか2つの間、好ましくは0.15cmと1.9cmの間の値の最大直径を有することができる。FTARは基端において、先端に比べて大きい直径、例えば、10%、20%、40%、60%、80%、100%、150%、200%、250%、300%、350%、又は400%だけ大きい、あるいは、前述の値のいずれか2つの範囲の値だけ大きい直径を有する。基端方向の直径の増加は、FTARの縦の距離の1cm当り、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6cmであってもよい。

0080

説明したように、LMは他の場所で述べた1組のLMガイドを用いて、架空チューブの周りに半径方向に外周に整列して保持されてもよい。

0081

MTSは、架空チューブの周りにLMの配列を支持し、かつ、保持するように構成された一組のLMガイドを備える。一組に、2〜30、好ましくは3〜20のLMガイドが存在することが好ましい。特に、一組のLMガイドは一組のLMを架空チューブ上の一定の外周位置に摺動可能に保持する。特に、一組のLMガイドは、特にTBDPおよび存在する場合のTBPPにおいて、一組のLMを軸方向に回転するように拘束することができる。

0082

一組のLMガイド(ここでは、関節式につながれたLMガイドという)の1つ以上は、互いに関節式につながれ、特に相互に枢着され、それによって、リスト継手と同様に、LMの湾曲を支持する。関節式につながれたLMガイドは、操縦可能器具のBDPとBPPに対応する TBDPとTBPPに設けられてもよい。長さが30〜40cmで6〜8mmの直径のMTSにおいて、TBDPは5と10の間の関節式につながれたLMガイドを含むことができる。隣接する関節式につながれたLMガイド間の距離は、LMガイドが直線に整列されているとき、12mmを超えず、より好ましくは10mmであってもよい。これはLMのよじれを避けるためである。

0083

1組のガイド(ここでは固定LMガイドという)の1つ以上は、互いに回転するように固定されてもよく、それによって、LMの固定された(非湾曲の)通路を保持する。固定LMガイドは、操縦可能器具のSRに対応してTSRにもうけられ、基本的に剛性又は半剛性TSRを生み出すことができる。長さが30〜40cmで6〜8mmの直径のMTSにおいて、TSRは、13と17の間のLMガイドを含むことができる。

0084

TARは1組のLMガイドの少なくとも2つを備えることができる。各LMガイドは各LMに接触する分離点を備えてもよい。例えば、図5において、TAR(135)は複数のLMガイド(350a、350a'、350a")を備え、その各々は、縦方向に各LMに接触する目立たない分離点を備える。各LMガイドは独立している。

0085

TARがTSRに設けられる場合には、TARは、基本的に剛性又は半剛性のTARを生み出す複数の固定LMガイドを含むであろう。1つの観点によると、FTAR内のLMの配置は、TARの長さを横切りLMの半径方向の位置を、先端方向にMTSの中心軸に近づける1つ以上の固定LMガイドによって実現される。換言すれば、TARの連続する固定LMガイドの通路は、MTSの中心軸からの距離が基端方向に徐々に増大する。TARに設けられる固定LMガイドは楕円円錐形を構成することができる。その円錐の広い方の端は基端方向を向いている。

0086

TARがTBPPに設けられる場合には、TARは関係式につながれたTAR従って関係式につながれたTBPPを生み出す関節式につながれたLMガイドを含むだろう。1つ観点によれば、TARに設けられた一組のLMガイドにおいて少なくとも2つのLMガイドはTARにおいて前後に並んで配置された関節式につながれたLMガイドであり、各々は隣接する関節式につながれたLMガイドに対して関節式につながれ、それによってTARにおけるLMの湾曲を支持する。TBPPの1つ以上、好ましくは少なくとも2つの関節式につながれたLMガイドは、TARの長さを横切り、LMの半径方向の位置を、先端方向に向かってMTSの中心軸へ近づける。換言すれば、TARの(従って、TBPPの)連続した関節式につながれたLMガイドの通路は、MTSの中心軸からの距離が先端方向に向かって徐々に減少する。TARの(従って、TBPP)に設けられた関節式につながれたLMガイドは、楕円円錐形を構成してもよい。その円錐の広い方の端は基端方向を向いている。

0087

前述のようにTSRは、剛性の、又は半剛性の外チューブ又は外側チューブと協同するときには、剛性又は半剛性になることができる。換言すれば、TSRは可撓性であってもよい。TSRを剛性又は半剛性チューブに挿入することによって、あるいは、TSRの周りに剛性又は半剛性チューブをとり付けることによって、剛性が与えられる。従って関節式につながれたLMガイドは、操縦可能器具のSRに対応して、TSRに設けられてもよい。

0088

LMガイドは先端面と基端面および先端面と基端面を接続する外側エッジ又は表面を有する本体を備える。

0089

関節式でつながれるLMガイドのために、本体は、例えば、図7、7Aおよび8に示すように、ほぼディスク形状であることが好ましい。本体は、本体の基端面にピボット継手の一対の構成要素の内の一方の構成要素を、本体の先端面にその対の他方の構成要素を備えることができる。そのようなピボット継手は、ボールソケット継手である。従って、隣接する関節式に接続されるLMガイドは、互に枢着する継手を形成する。隣接するディスク間の距離は、ディスクが直線の軸に沿って整列するとき、つまり、MTSが中立姿勢にあるとき、12mmを超えず、さらに好ましくは10mmであってもよい。これはLMのよじれを避けるためである。外科手術装置のような装置の一般的な手引きとして、TBDPに存在するディスク形状の本体は、0.1cm、0.2cm、0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.8cm、1cm、1.2cm、1.4cm、1.6cm、1.8cm、2cm又はそれ以上の、あるいは前述の値のいずれか2つの間の値の、好ましくは、0.2cmと1.6cmの間の直径を有することができる。TBPPに存在するディスク形状の本体は、一般的に、TBDPに比べて大きい直径、例えば、10%、20%、40%、60%、80%、100%、150%、200%、250%、300%、又は400%だけ大きいか、あるいは、前述の値のいずれか2つの間の範囲の値だけ大きい直径を有する。本体の外側エッジは、0.1cm、0.15cm、0.2cm、0.25cmの、又は前述の値のいずれか2つの間の値の、好ましくは、0.1cmと0.2cmの間の厚さを有することができる。TARがTBPP内に存在する場合には、TBPPは、基端から先端方向へ徐々に又は段階的に減少する各直径を有するディスク形状本体を有する複数の関節式につながれたLMガイドを備えることができる。その減少はTARの縦の距離の1cm当たり0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6cmであってもよい。

0090

固定LMガイド、好ましくは、TSRに設置されたものについて、本体は実質的に円筒形状で、円筒の両端が先端面から基端面であってもよい。外科手術装置のような装置用の一般的な手引きとして、円筒状本体は、0.15cm、0.2cm、0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.8cm、1cm、1.2cm、1.4cm、1.6cm、1.8cm、2cm又はそれ以上の、あるいは前述の値のいずれか2つの間の値の、好ましくは、0.2cmと1.6cmの間の直径を有することができる。関節式につながれたLMガイドと固定LMガイドの直径は同じであってもよい。TARがTSR内に存在する場合には、前述の直径はTARのTSR先端の本体に適用できる。TSRがTARの基端を延長する場合には、円筒形本体は、一般的にTARの先端に比べて大きい直径、例えば、10%、20%、40%、60%、80%、100%、150%、200%、250%、300%、350%、又は400%だけ大きい、あるいは前述の値のいずれか2つの間の範囲の値だけ大きい直径を有する。本体の外側エッジは、0.1cm、0.15cm、0.2cm、0.25cm、又は前述の値のいずれか2つの間の値の、好ましくは0.1cmと0.2cmの間の厚さを有することができる。本体の外側エッジの厚さは、例えば、0.5cm、0.6cm、0.8cm、1cm、2cm、3cm、又はそれ以上、あるいは前述の値のいずれか2つの間の値、好ましくは1cmと3cmの間であってもよい。

0091

複数の前後に並んで配置された固定LMガイドが存在することが好ましい場合、操縦可能器具のSRに対応してTSRに単一の連続する固定LMガイドが設けられることは、この発明の範囲内である。そのような実施形態は、特にTARがTBPP内にあるとき(図15参照)に適用される。TARがTSR内に存在する場合、特にTARがTBPPに接触するときに、単一の連続する固定LMガイドはTARの先端のTSRに設けられる(図13参照)。TARがTSR内に存在し、TSRがTARの基端を延長する場合(図14参照)、第2の単一の連続する固定LMガイドがTARの基端のTSRに設けられる。単一の連続する固定LMガイドは長さ10cm、20cm、30cm、40cm又は50cm、あるいは前述の値のいずれか2つの間の値であってもよい。単一の連続する固定LMガイドは、TARそれ自体の中には存在しないことは認識される。単一の連続する固定LMガイドは、押出し成型のような既知の方法によって形成されることが可能である。前後に並んで配置されることは、固定LMガイドが縦 につながって配置されることを意味する。特に、1つの固定LMガイドの基端面は、縦並び配置において、隣接する固定LMガイドの先端面に接触する。1つの固定LMガイドが存在することは、この発明の範囲内である。

0092

TARがTSRの中にある場合、TAR内の固定LMガイドの本体は、例えば、図5、6、9および10に示すように、実質的にディスク形状であることが好ましい。そのようなTARは複数の、好ましくは3.5又は7の、より好ましくは5と10の間の固定LMガイドを含むことができる。そのようなTARにおける隣接するディスク形状の本体間の距離は、12mmを超えず、さらに好ましくは10mmであってもよい。本体は、本体の基端面に間隔継手の一対の構成要素の一方の構成要素を、本体の先端面に前記一対の構成要素の他方の構成要素を備えることができる。間隔継手の一方の構成要素は、一般的に、隣接する固定LMガイド間に一定の距離を与える突起(例えば、円筒形の突起)であり、他方の構成要素は、一般的に、隣接する固定LMガイドの突起を位置決めするための往復スロット(例えば、円筒形の凹み)である。間隔継手は固定される、つまり無回転で無変位である。間隔継手は、MTSの中心軸と中心が合っていることが好ましい。間隔継手の平面断面は、架空チューブの平面断面より小さいことが好ましい。間隔継手は、接着剤を用いて固定されてもよい。

0093

外科手術装置のような装置用の一般的な手引きとして、TARの固定LMガイドにおけるディスク形状の本体は、0.1cm、0.2cm、0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.8cm、1cm、1.2cm、1.4cm、1.6cm、1.8cm、2cm又はそれ以上の、あるいは前述の値のいずれか2つの間の値の、好ましくは、0.2cmと2cmの間の、先端最大直径を有することができる。TARの基端における固定LMガイドに存在するディスク形状の本体は、一般的に先端におけるものに比べて、例えば、10%、20%、40%、60%、80%、100%、150%、200%、250%、300%、350%、又は400%だけ、あるいは前述の値のいずれか2つの間の範囲の値だけ大きい直径を有する。本体の外側エッジは、0.1cm、0.15cm、0.2cm、0.25cm、0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm又は前述の値のいずれか2つの間の値、好ましくは、0.1cmと0.2cmの間の値に等しいかそれ以下の厚さを有する。TARがTSR内にある場合には、TARは、基端から先端方向へ徐々に又は段階的に減少する各直径を有するディスク形状の本体を備えた複数の固定LMガイドを備えることができる。その減少は、TARにおける縦の距離の1cm当り、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6cmであってもよい。

0094

LMガイドの本体は、関節式につながれるLMガイド又は固定LMガイドのいずれであっても、例えば成形押出し又は機械加工によって1要素として形成される単体要素であって、複数の要素の組立て体になることを避けることが好ましい。LMガイドの本体は、完全体部品としても知られている。単体要素の使用によって、LMが通過し、収容される通路の角の辺りの亀裂やエヤギャップの存在が排除される。

0095

特に、半径方向の距離を変えるために先細る通路を含む単一の連続固体の(例えば、射出成形による)構造には問題がある。それには複数のコア、つまり、或る角度で設置される各通路に1つのコアを使用することが必要とされる。鋳型が直線的に分離されると同じにコアを引き出すことは、通路に損傷を与えることになる。成形には、成形要素直線分離とは異なる、コアの屈曲除去、つまり、2段階工程が要求される。この発明においては、TARは、TSR又はTBPPのいずれかにおいて、複数の分離したLMガイドから形成され、各々は別々に成形される。

0096

LMガイドの本体は1組の通路を備える。1組の通路の数は、少なくとも2つ、例えば、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、13、14、15、16、17、18、19又は20、あるいはそれ以上であってもよい。全方向操縦のために、少くとも4、さらに好ましくは、少なくとも6又は8通路が1組に存在することが好ましい。1組の通路における通路の数は、1組のLMにおけるLMの数に等しくてもよい。通路は、LMガイドの本体に中空の空間を備える。通路は、LMガイド本体の先端面から基端面へ通過する。通路はLMガイド本体の先端面を基端面に接続する。通路は、LMガイドの中心軸(A-A')に平行な、本体の先端面から基端面への中心軸を有することが好ましい。一組の各通路および全通路は分離されていてもよい。換言すれば、通路は互いに連結されなくてもよい。1つの通路は、1、2又はそれ以上のLM、好ましくは唯一つのLMを収容することができる。通路は、LMを拘束するように、特に本体の中心軸に対して半径方向に動くことを阻止するように構成される。通路はLMを拘束し、軸回転、つまりLMの縦(L-L')軸を中心とする回転を阻止するように構成される。通路は、それを介してのLMの縦方向の摺動可能な動きを助長する寸法に作られる。通路は閉鎖又は開放されてもよい。通路は単一要素から作られてもよい。通路はLMに接触する分離点を与える。通路は、いずれかで述べたように、架空チューブの周りに配置され、架空チューブに接触する。一組の通路は互いに分離されている。通路は、収容されるLMの輪郭を補足する横断輪郭を含むことができる。横断輪郭は、通路の中心軸に直交する。例えば、LMが長方形の輪郭を有する場合には、通路は長方形の輪郭を含むことができる。通路の輪郭はLMの輪郭を正確に反映する必要はなく、例えば競技用のトラックのLM輪郭が長方形の通路によって拘束されてもよいことが、認識される。

0097

通路は、幅、高さおよび厚さを有する(図11Aと11B参照)。厚さは本体の厚さに等しい。通路の高さは、中心軸に直交する通路の平面断面上で直線で測られた、通路の底壁から通路の上壁までの最小距離である。通路の幅は、中心軸に直交する通路の平面断面上で直線で測られた通路の対向側壁間の最小距離である。底壁、上壁および側壁は、平面であることが好ましい。

0098

TARに存在するLMガイドについて、各LMガイドに存在する一組の通路は、傾斜に沿ってLMを案内するようになっていてもよい。通路の厚さが大きすぎるか、通路の高さが小さすぎると、LMは、その通行が制限される(図16参照)。一つの適応は、通路の厚さを減じることである(図17参照)。各通路は、LMガイドの中心軸(A−A')に平行な、本体の先端面から基端面への中心軸を有することができる。他の適応は、通路の形状を変える、例えば、傾きを導入することである。TARにおける各通路は、LMガイドの中心軸(A−A')に対して傾いた、本体の先端面から基端面への中心軸を有することができる。これは、LMガイドの一つの面(例えば、先端面)上に低い高さを有し、LMガイドの他方の面(例えば、基端面)上の高い通路開口に向かって基端方向に増大するくさび形状の(成形工程適合する)通路(図18)を用いることで達成できる。また、通路の高さを、挿入されるLMの傾きに順応するようにLMガイドの厚さに応じて増大させてもよい(図19参照)。また、通路が凹面形状を有し、それが挿入されるLMの傾斜に順応するようにしてもよい(図20参照)。当業者であれば、通路の厚さと、収容すべきLMの傾きから、通路の形状を決定する方法を理解するであろう。

0099

一組のLMガイドは、前後に並んで、つまり、1つのLMガイドの先端面が隣接するLMガイドの基端面に対面するように配置される。前後に並んで配置された関節式につながれたLMガイドの例が図2、3、5、6に示されている。一組のLMガイドにおける関節式につながれたLMガイドは、互いに(対で)関節式につながれている。関節式につながれたLMガイドは相互に(対で)接触することが好ましい。好ましくは、関節式につながれたLMガイドは、ボール・ソケット型継手のようピボット継手を用いて、隣接するLMガイドに接触する。ピボット継手によって、関節式につながれたLMガイドが、隣接する関節式につながれたLMガイドに対して枢着される。ピボット継手は、隣接する関節式につながれたLMガイドに対して、動きの2つの自由度、つまり、ロールピッチを可能にすることができる。ピボット継手は隣接する関節式につながれたLMガイドの相対的回転(つまり、隣接する関節式につながれたLMガイド間の偏揺れや軸回転)を可能に又は不可能にさせることができる。偏揺れの防止は、例えば隣接する関節式につながれたLMガイドの本体に設けられた凹部によって受入れられる、1つの関節式につながれたLMガイドの本体に設けられた突起からなる回転リミッタを用いて達成され(例えば、図8参照)、それらの結合が、1つのLMガイドの、隣接LMガイドに対する軸回転を阻止する。

0100

一組のLMガイドの1つ以上の固定LMガイドは、互いに(対で)固定関係にある。それらは、一定の回転関係にあることが好ましい。それらは、一定の距離関係にあることが好ましい。1つ以上の固定LMガイドは、互いに(対で)接触していることが好ましい。

0101

一組のLMガイドは、円形配置された通路が一列に並んで、各々が1つの(場合によっては2つ以上の)LMを受入れられるように、前後に並んで配置される。

0102

好ましくは、関節式につながれたLMガイドは、実質的にディスク形状であり、10—20の通路を備え、各通路は唯一のLMを収容するように構成され、各通路は長方形の横輪郭を備え、その長方形の長辺はLMガイドの中心軸と対面するように方向付けられ、通路は架空チューブの周りに配置される。通路の幅は好ましくは、0.55〜0.65mmである。関節式につながれたLMガイドは、0.9〜1.1 cmの外径と、0.9〜1.1mmの本体厚さを有することが好ましい。TBDPにおける架空チューブは、好ましくは、0.75〜85cmの外径を有する。

0103

好ましくは、固定LMガイドは実質的に円筒形の形状を有し、10-20の通路を備え、各通路は唯一のLMを収容するように構成され、各通路は長方形の横輪郭を備え、その長方形の長辺はLMガイドの中心軸と対向するように方向付けられ、通路は架空チューブの周りに配置される。通路の幅は、好ましくは、0.55〜0.65mmである。固定LMガイドは、0.9〜1.1cmの外径と1.5〜2.5cmの本体厚さを有することが好ましい。TSRにおける架空チューブは、好ましくは、0.75〜85cmの外径を有する。

0104

各通路は、LMの軸回転を減少又は阻止するようにLMを拘束し、LMガイドの中心軸(A-A')に対するLMの半径方向の位置を保持するように構成される。

0105

操縦可能器具又はMTSは、端部作動体を備え、端部作動体がLMBDPに対して回転するように固定される構成を有することができ、作動体は、LMBDPが湾曲姿勢にあるとき、LMBPPの補足的回転により、回転することができる。従って、操縦可能器具は、端部作動体がBDPに対して回転するように固定され、BDPが湾曲姿勢にあるときにBPPの補足的回転によって端部作動体が回転できるように構成されてもよい。回転するように固定された作動体の端部は、例えば、溶接接着により、LMBDPやBDPの先端に恒久的に接合することによって実現できる。また、回転するように固定された端部作動体は、LMBDPやBDPの先端へロック可能な回転連結によって実現でき、その場合、端部作動体は、端部作動体が正しくロックされた時に、回転するように固定される。

0106

以下の説明において、この発明の特定の実施形態を示す図面が引用されるが、それらの図面はこの発明を全く限定するものではない。当業者であれば、その通常の技量により、装置を改造し、構成要素および機能を置換できることは、理解される。

0107

図1は、基礎20および先端40と、中心縦軸A-A'を有する本願発明のMTS100の概略図である。MTS100は、先端40から基端20の方へ前後に並んで配置された、伝動可撓性先端部分(TBDP)130、伝動シャフト領域(TSR)132、および伝動可撓性基端部分134(TBPP)
を備える。伝動増幅器領域(TAR)135は、TSR(132)に設けられる。縦部材LM110は、MTS100の中心縦軸と同じである中心縦軸(A-A')を有する架空チューブ180の周りに配置される。LM110は、架空チューブ180に対して本質的に一定の半径方向の外周の位置に保持される。LM110は、架空チューブ180に対して摺動可能である。TAR135において、少くとも1つの平面断面182は、TBDP130の平面断面183より、サイズが大きい。TAR135は円維台形外形を有し、円錐の基部は基端20の方向を向いている。

0108

図2は、基礎20および先端40を有するMTS100と、先端40から基端20の方へ前後に並んで配置された、伝動可撓性先端部分(TBDP)130、伝動シャフト領域(TSR)132、および伝動可撓性基端部分(TBPP)134との平面図である。伝動増幅器領域(TAR)135は、TSR132に設けられている。一組のLMガイド300が示されている。伝動シャフト領域(TSR)132は、複数の固定LMガイド350、350'、350"を備える。伝動増幅器領域(TAR)135は、複数の固定LMガイド350aを備える。TBDP130は、複数の関節式につながれたLMガイド305、305'、 305"を備える。TBPP130は、複数の関節式につながれたLMガイド305a、305a'、305a"を備える。LMガイドは、LM110を、架空チューブに対して本質的に一定の半径方向の外周の位置に保持する。LM110はLMガイド300に対して摺動可能である。

0109

図3は、図2のMTS100を示し、図3では、TBPP134が湾曲によって作動されており、その動きがMTSによってTSR132に沿ってTBDP130へ伝達され、TBDP130がそれに応じて湾曲している。

0110

図4は、この発明の増幅器領域を備える操縦可能器具500の等角図である。操縦可能器具500は基端20と先端40を有する。先端40はグリッパーである端部作動体540を備え、基端20はチューブを操縦してグリッパーを制御するハンドル550を備える。可撓性先端部分(BDP)530、シャフト領域(SR)532、可撓性基端部分(BPP)534、およびSR532内の増幅器領域(AR)535も示されている。

0111

図5はMTS100の基端20の平面図である。伝動シャフト領域(TSR)132は、TSR132内に単一の固定LMガイド350を備える。TSR132内の伝動増幅器領域(TAR)135は、複数の固定LMガイド350a、350a'、350a"を備える。これらは、TSRの固定LMガイドに対して、また、互いに対して、間隔を有して固定されている。TBPP134は、複数の関節式につながれたLMガイド305a、305a'、305a"を備える。TBPP134の基端20は、ハンドル600を備える。

0112

図6は、図5のMTS100の等角図である。

0113

図7は、架空チューブ180の周りに配置された本体302に一組の通路310、310'を備えるLMガイド300の平面図である。各通路310は、架空チューブ180又はLMガイド300の中心軸360に対して固定された位置にある。通路310は、中心軸に対する一定の半径方向の位置および架空チューブ180における一定の外周位置において、通路に対して摺動可能であるLM110を保持する。通路310の一定の半径方向の位置は、中心軸360と通路310との間の距離rによって示され、距離rはLMガイド300内で一定である。その一定の外周位置は、任意の半径方向の線364と通路310への半径方向の線との間の角度によって示され、その角度aはLMガイド300内で一定であり、その半径方向の線は中心軸360上に集中する。

0114

図7AはLM110が設けられた通路の詳細図である。

0115

図8は、ディスク形本体302と、先端面344および基端面342とを有する関節式につながれるLMガイド305であるLMガイド300の側面図である。中心軸(A-A')が示されている。関節式につながれるLMガイド300は本体302を有し、本体302はその先端面344に、ボール・ソケット継手のボールに類似した、ドーム状突起330である、ピボット継手を形成する1対の構成要素の一方の要素を備える。本体302はさらにその基端面342に、ボール・ソケット継手のソケットに類似した、往復運動凹部340である、ピボット継手を形成する1対の要素の他方の要素を備える。ドーム状突起330に固定された一対の回転リミッタ(332、332')がさらに示され、その一対の回転リミッタはドーム状突起330から半径方向に突起している。これらは、隣接する関節式につながれるLMガイド(図示しない)の受入れ凹部340に固定的に接続される一対の往復運動スロット334、334'に結合され、隣接する関節式につながれたLMガイドの相互の軸回転を防止する。

0116

図9は、MTS100のTSRに存在するTAR135の側面図である。TAR135の先端40と基端20の各々における2つのLMガイド300-d、300-pが拘束する1つのLM110を示している。中心(A'-A)軸が示されている。LMガイド300-p、300-dは、LM110の位置を、先端40の方向に向かって中心軸へ近づける。突起336-d、336-pである関節継手の一方の構成要素と往復運動スロット338-d、338pである他方の構成要素とが各LMガイド300d、300pにおいて示されている。

0117

図10は、TAR135の先端LMガイド300-dと基礎LMガイド300-pの各通路310-d、310-pを有する図9のTARの等角図である。基端LMガイド300-pの通路310-pの半径方向の距離は、先端LMガイド300-dの通路310-dの半径方向の距離より明らかに大きい。突起336-d、336-pである間隔継手の一方の構成要素が、各LMガイド300-d、300-p上に示されている。

0118

図11Aは、通路幅320と通路高さ322の寸法表示によって通路310を詳細に示すこの発明のLMガイド300の一部の平面図である。LMガイド300の外側エッジ316も示されている。

0119

図11Bは、通路幅320と通路厚さに等しいLM本体厚さ328の寸法表示によって、通路310を詳細に示すこの発明のLMガイド300の一部の側面図である。LMガイド300の外側エッジ316も示されている。

0120

図12Aは、LM長さ122とLM幅124の寸法表示を有するLM110の平面図である。

0121

図12Bは、LM厚さ126とLM幅124の寸法表示を有する図12Aの点BにおけるLMの平面断面図である。

0122

図13は、TSR132内でTBPP134に接触するTAR135の可能な配置を示す。

0123

図14は、TSR132内におけるTAR135の可能な配置を示す。

0124

図15は、TBPP134内におけるTAR135の可能な配置を示す。ハンドル600も示されている。

0125

図16は、軸の距離の関数としてLM110の半径方向の位置を組合せで変位させる、複数の隣接して整列した固定LMガイド350aを備えたTAR135を示す。各LMガイド350aの通路310はLM310の傾きに対応せず、変形を要求している。

0126

図17は、軸の距離の関数としてLM110の半径方向の位置を組合せで変位させる、複数の隣接して整列した固定LMガイド350aを備えたTAR135を示す。各LMガイド350aににおける通路310は、LM310の傾きに対応するために十分狭くなっている。

0127

図18は、軸の距離の関数としてLM110の半径方向の位置を組合せで変位させる、複数の隣接して整列した固定LMガイド350aを備えたTAR135を示す。各LMガイド350aの通路310は、LM310の傾きに対応するためにくさび形である。

0128

図19は軸の距離の関数としてLM110の半径方向の位置を組合せで変位させる、複数の隣接して整列した固定LMガイド350aを備えたTAR135を示す。各LMガイド350aの通路310は、LM310の傾きに対応するために増大された通路高さを有する。

0129

図20は、軸の距離の関数としてLM110の半径方向の位置を組合せで変位させる、複数の隣接して整列した固定LMガイド350aを備えたTAR135を示す。各LMガイド350aの通路310は、LM310の傾きに対応するために「凹レンズ」形状を有する。

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