本発明は、様々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ので、特定の実施形態を図面に示し、これについて詳細に説明する。しかしながら、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術的範囲に含まれるすべての変換、等価物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。本発明の説明するにあたって、関連する公知技術の具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
第1、第2などの用語は様々な構成要素を説明するために使用することができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されるべきではない。前記用語は、ある構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。
本出願で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明らかに他に意味がない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」などの用語は、本明細書に記載の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはそれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、1つまたは複数の他の特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在または追加の可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照して詳細に説明することにし、添付図面を参照して説明するにあたり、同一または対応する構成要素は同一の図面番号を付与し、これに対する重複する説明は省略する。
また、本発明の様々な実施形態を説明するにあたり、各実施形態が独立して解釈または実施されるべきではなく、各実施形態で説明される技術的思想が個別に説明される他の実施形態に組み合わせて解釈または実施することができるものと理解されるべきである。
本発明による手術用インストルメントは、ピッチ、ヨー、アクチュエーション動作のうち少なくともいずれか1つ以上の動作に対して、操作部をある一方向に回転させると、エンドツールが操作部の操作方向と直観的に同じ方向に回転することを特徴とする。
図1Aは、従来の手術用インストルメントのピッチ動作の概念図であり、図1Bは、ヨー動作の概念図である。
図1Aを参照すると、従来の手術用インストルメントのピッチ動作を行うにあたり、エンドツール120aはエンドツールの回転中心121aよりも前方に形成され、操作部110aは操作部の回転中心111aよりも後方に形成された状態で、操作部110aを時計方向に回転させるとエンドツール120aも時計方向に回転し、操作部110aを反時計方向に回転させるとエンドツール120aも反時計方向に回転するように形成される。一方、図1Bを参照すると、従来の手術用インストルメントのヨー動作を行うにあたり、エンドツール120aはエンドツールの回転中心121aよりも前方に形成され、操作部110aは操作部の回転中心111aよりも後方に形成された状態で、操作部110aを時計方向に回転させるとエンドツール120aも時計方向に回転し、操作部110aを反時計方向に回転させるとエンドツール120aも反時計方向に回転するように形成される。この場合、ユーザの左右方向の観点から見ると、ユーザが操作部110aを左に動かすと、エンドツール120aは右に動き、ユーザが操作部110aを右に動かすと、エンドツール120aは左に動くようになる。その結果、ユーザの操作方向とエンドツールの動作方向とが逆になることで、ユーザに錯誤を引き起こす可能性があり、ユーザの操作が容易でないという問題があった。
図1Cは、他の従来の手術用インストルメントのピッチ動作の概念図であり、図1Dは、ヨー動作の概念図である。
図1Cを参照すると、従来の手術用インストルメントのうち一部はミラー対称形態で形成され、ピッチ動作を行うにあたり、エンドツール120bはエンドツールの回転中心121bよりも前方に形成され、操作部110bは操作部の回転中心111bよりも後方に形成された状態で、操作部110bを時計方向に回転させると、エンドツール120bは反時計方向に回転し、操作部110bを反時計方向に回転させると、エンドツール120bは時計方向に回転するように形成される。この場合、操作部とエンドツールの回転方向という観点から見ると、ユーザが操作部110bを回転させる回転方向とそれに応じたエンドツール120bの回転方向とは互いに逆になる。その結果、ユーザに操作方向の混乱をもたらす可能性があり、関節の動作が直観的ではなく、ミスを引き起こす可能性があるという問題があった。また、図1Dを参照すると、ヨー動作を行うにあたり、エンドツール120bはエンドツールの回転中心121bよりも前方に形成され、操作部110bは操作部の回転中心111bよりも後方に形成された状態で、操作部110bを時計方向に回転させると、エンドツール120bが反時計方向に回転し、操作部110bを反時計方向に回転させると、エンドツール120bは時計方向に回転するように形成される。この場合、操作部とエンドツールの回転方向という観点から見ると、ユーザが操作部110bを回転させる回転方向とそれに応じたエンドツール120bの回転方向とは互いに逆になる。その結果、ユーザに操作方向の混乱をもたらす可能性があり、関節の動作が直観的ではなく、ミスを引き起こす可能性があるという問題があった。このように従来の手術用インストルメントのユーザのピッチまたはヨー操作において、ユーザの操作方向とエンドツールの動作方向とが回転方向の観点または左右方向の観点のいずれかにおいては互いに一致しない。これは、従来の手術用インストルメントの関節構成において、エンドツールと操作部との構成が互いに異なるためである。すなわち、エンドツールはエンドツールの回転中心よりも前方に形成されたのに対し、操作部は操作部の回転中心よりも後方に形成されるためである。このような問題を解決するために、図1E及び図1Fに示す本発明の一実施形態による手術用インストルメントは、エンドツール120cをエンドツールの回転中心121cよりも前方に形成し、操作部110cも操作部の回転中心111cよりも前方に形成し、操作部110cとエンドツール120cの動作とが直観的に一致するようにすることを特徴とする。このような特性を別に表現すると、図1A、図1B、図1C及び図1Dのように、操作部が自分の関節に対してユーザ側に近づく(すなわち、エンドツールから離れる)構成の既存の例とは異なり、図1E及び図1Fに示す本発明の一実施形態による手術用インストルメントは、操作過程のある一瞬間以上では、操作部の少なくとも一部が自分の関節を基準に(自分の関節よりも)エンドツールにさらに近づけるように形成されるものである。
これを別に説明すると、図1A、図1B、図1C及び図1Dのような従来の手術用インストルメントの場合には、エンドツールが自分の回転中心よりも前方に位置するのに対し、操作部は自分の回転中心よりも後方に形成され、前方が固定された状態で後方を動かす操作部の動作により、後方が固定された状態で前方が動くエンドツールを動かすことになるので、構造上直観的に一致しない構造である。これにより、操作部の操作とエンドツールの動作において左右方向の観点または回転方向の観点において不一致が生じ、ユーザに混乱をもたらす可能性があり、操作部の操作を直観的に迅速に行うことが困難になり、ミスを引き起こす可能性があるという問題があった。これに対し、本発明の一実施形態による手術用インストルメントは、エンドツールと操作部の両方が後方に形成された回転中心を基準に動くため、構造上直観的に動作が互いに一致すると言えるのである。別に説明すると、エンドツールの動く部分が後方に形成された回転中心を基準に動くように、操作部の動く部分も後方に形成された当該回転中心を基準に動くため、構造上直観的に動作が一致すると言える。これにより、ユーザはエンドツール方向の操縦を直観的に迅速に行うことができ、ミスが引き起こされる可能性が著しく減るという利点がある。以下では、このような機能を可能にする具体的なメカニズムについて説明する。
<手術用インストルメントの第1実施形態>
図2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示す斜視図である。図3は、図2の手術用インストルメントの側面図である。図4および図5は、図2の手術用インストルメントのエンドツールを示す斜視図である。図6は、図2の手術用インストルメントのエンドツールのエンドツールハブを示す斜視図である。図7および図8は、図2の手術用インストルメントのエンドツールを示す平面図である。図9は、図2の手術用インストルメントのエンドツールを示す側面図である。図10および図11は、図2の手術用インストルメントのエンドツールの分解斜視図である。図12は、図2の手術用インストルメントの第1ジョープーリを示す斜視図である。図13は、図2の手術用インストルメントの第1ジョーを示す平面図である。図14は、図2の手術用インストルメントの第2ジョーを示す平面図である。図15および図16は、図2の手術用インストルメントのステープルプーリおよびステープルリンクを示す分解斜視図である。図17および図18は、図2の手術用インストルメントのエンドツールにおけるステープルプーリの動作状態を示す側面図である。図19および図20は、図2の手術用インストルメントのエンドツールにおけるステープルプーリの動作状態を示す斜視図である。図21、図22、図23、図24は、図2の手術用インストルメントの第1ジョーおよび第2ジョーの開閉動作を示す平面図である。図25および図26は、図2の手術用インストルメントのエンドツールの開閉動作を示す斜視図である。
まず、図2及び図3を参照すると、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント4000は、エンドツール(end tool)4100、操作部200、動力伝達部300、及び連結部400を含む。
ここで、連結部400は中空のシャフト(shaft)状に形成され、その内部に1つ以上のワイヤ及び電線が収容されてもよい。連結部400の一端部には、操作部200が結合され、他端部にはエンドツール4100が結合され、連結部400は操作部200とエンドツール(end tool)4100とを連結する役割を果たすことができる。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4000の連結部400は、直線部401と折曲部402とを備え、エンドツール4100と結合する側に直線部401が形成され、操作部200が結合する側に折曲部402が形成されていることを特徴とする。このように連結部400の操作部200側端部が折り曲げられて形成されることにより、ピッチ操作部201とヨー操作部202とアクチュエーション操作部203とがエンドツール4100の延長線上に形成されるか、また延長線に隣接して形成される。これを別の側面で表現すると、折曲部402が形成する凹部内にピッチ操作部201及びヨー操作部202の少なくとも一部が収容されると説明してもよい。このような折曲部402の形状により、操作部200とエンドツール4100との形状及び動作がさらに直観的に一致することができる。
一方、折曲部402が形成される平面は、ピッチ平面、すなわち図2のXZ平面と実質的に同じ平面であり得る。このように、折曲部402がXZ平面と実質的に同じ平面上に形成されることにより、操作部間の干渉が低減することができる。もちろん、エンドツールと操作部の直観的な動作のために、XZ平面だけでなく他の形態の構成も可能である。
一方、折曲部402にはコネクタ410を形成されてもよい。コネクタ410は外部の電源(図示せず)と連結することができ、またはコネクタ410は電線(electric wire)を介してエンドツール4100と連結され、外部の電源(図示せず)から供給される電気エネルギーをエンドツール4100に伝達することができる。そして、このようにエンドツール4100に伝達された電気エネルギーは、後述するステープルプーリ(図10の4161参照)を時計方向または反時計方向に回転させる駆動力を提供することができる。
操作部200は、連結部400の一端部に形成され、医師が直接操縦可能なインターフェース、例えば、鉗子状、スティック状、レバー状等で備えられ、これを医師が操縦すれば、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4100が所定の作動を行うことにより手術を行うことになる。ここで、図2には、操作部200が指を入れた状態で回転させることができるハンドル状に形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、エンドツール4100と連結されてエンドツール4100を操作することができる様々な形態の操作部が可能だと言える。
エンドツール4100は、連結部400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行う。このようなエンドツール4100の一例として、図2に示すようにグリップ(grip)動作を行うための一対のジョー(jaw)4103が使用されることができる。ただし、本発明の思想はこれに限定されず、手術のための様々な装置がエンドツール4100として使用されてもよい。例えば、単腕焼灼器のような構成もエンドツールとして使用されてもよい。このようなエンドツール4100は、動力伝達部300によって操作部200と連結され、動力伝達部300を介して操作部200の駆動力を伝達されることにより、グリップ(grip)、切断(cutting)、縫合(suturing)動作などの手術に必要な動作を行うことになる。
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4000のエンドツール4100は、少なくとも1つ以上の方向に回転可能に形成され、例えばエンドツール4100は、図2のY軸を中心にピッチ(pitch)運動を行うとともに、図2のZ軸を中心にヨー(yaw)運動及びアクチュエーション(actuation)運動を行うように形成されてもよい。
ここで、本発明で使用されるピッチ(pitch)とヨー(yaw)とアクチュエーション(actuation)動作のそれぞれについて定義すれば次の通りである。
まず、ピッチ(pitch)動作は、エンドツール4100が連結部400の延びる方向(図2のX軸方向)に対して上下方向に回転する運動、すなわち図2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400の延びる方向(図2のX軸方向)に連結部400から延びて形成されているエンドツール4100が連結部400に対してY軸を中心に上下に回転する運動を意味する。
次に、ヨー(yaw)動作は、エンドツール4100が連結部400の延びる方向(図2のX軸方向)に対して左右方向に回転する動作、すなわち図2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400の延びる方向(図2のX軸方向)に連結部400から延びて形成されているエンドツール4100が連結部400に対してZ軸を中心に左右に回転する運動を意味する。すなわち、エンドツール4100に形成された2つのジョー(jaw)4103がZ軸を中心に互いに同じ方向に回転する運動を意味する。
一方、アクチュエーション(actuation)動作は、エンドツール4100がヨー(yaw)動作と同じ回転軸を中心に回転するが、2つのジョー(jaw)4103が互いに反対方向に回転しながらジョー(jaw)が閉じたり開いたりする動作を意味する。すなわち、エンドツール4100に形成された2つのジョー(jaw)4103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。
動力伝達部300は、操作部200とエンドツール4100とを連結し、操作部200の駆動力をエンドツール4100に伝達する役割を果たし、複数のワイヤ、プーリ、リンク、節、ギアなどを含んでもよい。
このような図2の手術用インストルメント4000のエンドツール4100、操作部200、動力伝達部300等については以下で詳細に説明する。
(直観的駆動)
以下では、本発明の手術用インストルメント4000の直観的な駆動について説明する。
まず、ユーザは、手のひらで第1ハンドル204を握っている状態で、第1ハンドル204をY軸(すなわち、図25の回転軸246)を中心に回転させてピッチ動作を行い、第1ハンドル204をZ軸(すなわち、図43の回転軸243)を中心に回転させてヨー動作を行うことができる。また、ユーザは、親指と人差し指をアクチュエーション操作部203の一端部に形成されている指穴リング状の第1アクチュエーション延長部252及び/または第2アクチュエーション延長部257に入れた状態でアクチュエーション操作部203を操作してアクチュエーション動作を行うことができる。
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4000は、操作部200を連結部400に対してある一方向に回転させると、エンドツール4100が操作部200の操作方向と、直観的に同じ方向に回転することを特徴とする。言い換えれば、操作部200の第1ハンドル204をある一方向に回転させると、エンドツール4100も前記一方向と直観的に同じ方向に回転してピッチ運動またはヨー運動を行う。ここで、直観的に同じ方向とは、操作部200を把持しているユーザの指の移動方向とエンドツール4100の先端部の移動方向とが実質的に同じ方向を成すものであると、付け加えてもよい。もちろん、ここで同じ方向とは、3次元座標上で完全に一致する方向ではなくてもよく、例えば、ユーザの指が左に移動するとエンドツール4100の先端部も左に移動し、ユーザの指が下に移動するとエンドツール4100の先端部も下に移動する程度の同一性だと理解してもよい。
そして、こ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4000は、操作部200とエンドツール4100とが連結部400の延長軸(X軸)に垂直な平面を基準に同じ方向に形成されることを特徴とする。すなわち、図2のYZ平面を基準に見たとき、操作部200は+X軸方向に延びて形成されており、同時にエンドツール4100も+X軸方向に延びて形成されている。これを言い換えると、連結部400の一端部におけるエンドツール4100の形成方向と、連結部400の他端部における操作部200の形成方向とが、YZ平面を基準に同じ方向であると言ってもよい。また、これを言い換えると、操作部200がそれを把持するユーザの胴体から離れる方向、すなわちエンドツール4100が形成された方向の方に形成されたと言ってもよい。すなわち、アクチュエーション動作、ヨー動作、ピッチ動作のためにユーザが把持して動くようになる第1ハンドル204、第1アクチュエーション操作部251及び第2アクチュエーション操作部256等は、各動作を行うために動く部分が、当該動作のための各関節の回転中心よりも+X軸方向に延びて形成されている。これにより、エンドツール4100の動く部分が当該動作のための各関節の回転中心よりも+X軸方向に延びて形成されているのと同様に操作部200を構成することができ、図1を参照して説明したようにユーザの操作方向とエンドツールの動作方向とが回転方向の観点と左右方向の観点との両方が一致するようになり、結果として直観的に同じ操作が可能である。
具体的には、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直観的に一致しないため、手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い時間がかかり、場合によっては誤動作が発生して患者にダメージを与える可能性があるという問題があった。
このような問題を解決するために、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント4000は、操作部200の操作方向とエンドツール4100の作動方向とが直観的に同じ方向となるようにし、このために操作部200は、エンドツール4100のように、アクチュエーション動作、ヨー動作、ピッチ動作のために実際に動く部分が各動作の対応する関節の回転中心より+X軸方向に延びて形成されることを特徴とする。
以下では、図2の手術用インストルメント4000のエンドツール4100、操作部200、動力伝達部300等についてより詳細に説明する。
(動力伝達部)
以下では、図2の手術用インストルメント4000の動力伝達部300についてさらに詳細に説明する。
図2~図20、図47等を参照すると、本発明の一実施形態による手術用インストルメント4000の動力伝達部300は、ワイヤ301、ワイヤ302、ワイヤ303、ワイヤ304、ワイヤ305、ワイヤ306、ワイヤ307、ワイヤ308、ワイヤ309、ワイヤ310を含むことができる。
ここで、ワイヤ301とワイヤ305とは一対であり、第1ジョーワイヤとしての役割を果たすことができる。ワイヤ302とワイヤ306とは一対であり、第2ジョーワイヤとしての役割を果たすことができる。ここで、第1ジョーワイヤであるワイヤ301、ワイヤ305と、第2ジョーワイヤであるワイヤ302、ワイヤ306とを包括する構成要素をジョーワイヤ(jaw wire)と呼ぶことができる。そして、ワイヤ303とワイヤ304とは一対であり、ピッチワイヤとしての役割を果たすことができる。そして、ワイヤ307とワイヤ308とは一対であり、第1ステープルワイヤとしての役割を果たすことができる。そして、ワイヤ309とワイヤ310とは一対であり、第2ステープルワイヤとしての役割を果たすことができる。ここで、第1ステープルワイヤであるワイヤ307、ワイヤ308と、第2ステープルワイヤであるワイヤ309、ワイヤ310とを包括する構成要素をステープルワイヤと呼ぶことができる。
また、本発明の一実施形態による手術用インストルメント4000の動力伝達部300は、ワイヤとプーリとを結合するために各ワイヤの各端部に結合される締結部材321、締結部材323、締結部材324、締結部材326、締結部材327、締結部材329、締結部材330を含むことができる。ここで、各締結部材は、ボール(ball)状、チューブ(tube)状など、必要に応じて様々な形態であってもよい。
ここで、エンドツール4100側では、締結部材321はピッチワイヤ-エンドツール締結部材の役割を果たし、締結部材323は第1ジョーワイヤ-エンドツール締結部材の役割を果たし、締結部材326は第2ジョーワイヤ-エンドツール締結部材の役割を果たし、締結部材329/締結部材330はステープルワイヤ-エンドツール締結部材の役割を果たすことができる。
また、操作部200側では、締結部材324は第1ジョーワイヤ-操作部締結部材の役割を果たし、締結部材327は第2ジョーワイヤ-操作部締結部材の役割を果たすことができる。なお、図面には示されていないが、操作部200側には、ピッチワイヤ-操作部締結部材とステープルワイヤ-操作部締結部材とをさらに形成してもよい。
ワイヤと締結部材および各プーリ間の結合関係を詳細に説明すると、次の通りである。
まず、第1ジョーワイヤであるワイヤ301とワイヤ305は、1本の単一ワイヤであってもよい。単一ワイヤである第1ジョーワイヤの中間点に第1ジョーワイヤ-エンドツール締結部材である締結部材323を挟み、この締結部材323を加圧(Crimping)して固定した後、締結部材323を中心に第1ジョーワイヤの両筋をそれぞれワイヤ301とワイヤ305と呼ぶことができる。
あるいは、第1ジョーワイヤであるワイヤ301とワイヤ305とはそれぞれ別々のワイヤで形成され、締結部材323によってワイヤ301とワイヤ305とが連結されてもよい。
そして、この締結部材323をプーリ4111に結合することにより、ワイヤ301およびワイヤ305をプーリ4111と固定結合することができる。これにより、ワイヤ301およびワイヤ305が引っ張られたり巻き戻されたりしてプーリ4111が回転することができるようになる。
一方、ワイヤ301およびワイヤ305において締結部材323が締結されたところの反対側の端部は、第1ジョーワイヤ-操作部締結部材(図47の324参照)が結合されてもよい。
そして、このように第1ジョーワイヤ-操作部締結部材(図47の324参照)をプーリ210に結合することにより、ワイヤ301およびワイヤ305をプーリ210と固定結合することができる。その結果、プーリ210がモータまたは人力によって回転すると、ワイヤ301およびワイヤ305が引っ張られたり巻き戻されたりして、エンドツール4100のプーリ4111が回転することができるようになる。
これと同様に、第2ジョーワイヤであるワイヤ302とワイヤ306は、それぞれ第2ジョーワイヤ-エンドツール締結部材である締結部材(図47の326参照)と、第2ジョーワイヤ-操作部締結部材(図47の327参照)と結合される。そして、締結部材(図47の326参照)はプーリ4121と結合し、第2ジョーワイヤ-操作部締結部材(図47の327参照)はプーリ220と結合する。その結果、プーリ220がモータまたは人力によって回転すると、ワイヤ302およびワイヤ306が引っ張られたり巻き戻されたりして、エンドツール4100のプーリ4121が回転することができるようになる。
これと同様に、ピッチワイヤであるワイヤ303とワイヤ304は、それぞれピッチワイヤ-エンドツール締結部材である締結部材321とピッチワイヤ-操作部締結部材(図示せず)と結合される。そして、締結部材321はプーリ4131と結合し、ピッチワイヤ-操作部締結部材(図示せず)はプーリ231と結合する。その結果、プーリ231がモータまたは人力によって回転すると、ワイヤ303およびワイヤ304が引っ張られたり巻き戻されたりして、エンドツール4100のプーリ4131が回転することができるようになる。
これと同様に、第1ステープルワイヤであるワイヤ307とワイヤ308は、それぞれステープルワイヤ-エンドツール締結部材である締結部材(図66の329参照)とステープルワイヤ-操作部締結部材(図示せず)と結合される。そして、締結部材(図66の329参照)は第1ステープルプーリ4181と結合し、ステープルワイヤ-操作部締結部材(図示せず)はプーリ(図51の269参照)と結合する。その結果、プーリ269がモータまたは人力によって回転すると、ワイヤ307およびワイヤ308が引っ張られたり巻き戻されたりして、エンドツール4100の第1ステープルプーリ4181が回転することができるようになる。
これと同様に、第2ステープルワイヤであるワイヤ309とワイヤ310は、それぞれステープルワイヤ-エンドツール締結部材である締結部材(図67の330参照)とステープルワイヤ-操作部締結部材(図示せず)と結合される。そして、締結部材(図67の330参照)は第2ステープルプーリ4191と結合し、ステープルワイヤ-操作部締結部材(図示せず)はプーリ(図51の270参照)と結合する。その結果、プーリ270がモータまたは人力によって回転すると、ワイヤ309およびワイヤ310が引っ張られたり巻き戻されたりして、エンドツール4100の第2ステープルプーリ4191が回転することができるようになる。
(エンドツール)
以下では、図2の手術用インストルメント4000のエンドツール4100についてさらに詳細に説明する。
図4および図5は、図2の手術用インストルメントのエンドツールを示す斜視図であり、図6は、図2の手術用インストルメントのエンドツールのエンドツールハブを示す斜視図であり、図7および図8は、図2の手術用インストルメントのエンドツールを示す平面図である。
ここで、図4はエンドツールハブ4106およびピッチハブ4107が結合された状態を示し、図5はエンドツールハブ4106が取り外された状態を示す。一方、図7はワイヤを中心に示す図であり、図8はプーリを中心に示す図である。
図4~図8等を参照すると、本発明の第1実施形態のエンドツール(end tool)4100は、グリップ(grip)動作を実行するための一対のジョー(jaw)、すなわち第1ジョー4101と第2ジョー4102とを備える。ここで、第1ジョー4101と第2ジョー4102のそれぞれ、または第1ジョー4101と第2ジョー4102を包括する構成要素をジョー(jaw)4103と呼ぶことができる。
また、エンドツール4100は、第1ジョー(jaw)4101の回転運動に関するプーリ4111、プーリ4112、プーリ4113、プーリ4114、プーリ4115およびプーリ4116を含むことができる。また、エンドツール4100は、第2ジョー(jaw)4102の回転運動に関するプーリ4121、プーリ4122、プーリ4123、プーリ4124、プーリ4125、プーリ4126を含むことができる。
ここで、図面には対向するプーリが互いに平行に形成されるように示されているが、本発明の精神はこれに限定されず、各プーリはエンドツールの構成に適した位置およびサイズに多様に形成され得ると言えるだろう。
また、本発明の第1実施形態のエンドツール(end tool)4100は、エンドツールハブ4106とピッチハブ4107とを含むことができる。
エンドツールハブ4106は、後述する回転軸4141および回転軸4142が貫通挿入され、さらに回転軸4141に軸結合されたプーリ4111、プーリ4121の少なくとも一部を内部に収容することができる。また、エンドツールハブ4106は、回転軸4142に軸結合されたプーリ4112、プーリ4122の少なくとも一部を内部に収容することができる。
詳細には、図6を参照すると、エンドツールハブ4106は、第1ジョープーリ結合部4106a、第2ジョープーリ結合部4106b、ガイド部4106c、ピッチプーリ結合部4106e、離脱防止プーリ結合部4106fを含む。
詳細には、第1ジョープーリ結合部4106aと第2ジョープーリ結合部4106bとは対向するように形成され、その内部にプーリ4111、プーリ4121、第1ステープルプーリ4181、第2ステープルプーリ4191が収容される。また、第1ジョープーリ結合部4106aと第2ジョープーリ結合部4106bにはそれぞれ貫通孔が形成され、回転軸4141が第1ジョープーリ結合部4106a、プーリ4111、第1ステープルプーリ4181、第2ステープルプーリ4191、プーリ4121、および第2ジョープーリ結合部4106bを貫通してこれらを軸結合させる。
第1ジョープーリ結合部4106aと第2ジョープーリ結合部4106bとはガイド部4106cによって連結される。すなわち、互いに平行な第1ジョープーリ結合部4106aと第2ジョープーリ結合部4106bとは、これに対して略垂直な方向に形成されるガイド部4106cによって結合され、第1ジョープーリ結合部4106aと第2ジョープーリ結合部4106bとガイド部4106cとは略「コ」の字型になり、その内部にプーリ4111、プーリ4121、第1ステープルプーリ4181、第2ステープルプーリ4191が収容されるものである。
ここで、第1ジョープーリであるプーリ4111は、エンドツールハブ4106の第1ジョープーリ結合部4106aに隣接して配置され、第2ジョープーリであるプーリ4121は、エンドツールハブ4106第2ジョープーリ結合部4106bに隣接して配置され、第1ジョープーリ結合部4106aと第2ジョープーリ結合部4106bとの間にステープルアセンブリ収容部を形成することができる。そして、ステープルアセンブリ収容部には、後述するステープルプーリアセンブリ(図10の4160参照)およびステープルリンクアセンブリ(図10の4170参照)の少なくとも一部が形成されてもよい。これを別の観点から表現すると、第1ジョープーリ結合部4106aと第2ジョープーリ結合部4106bとの間に第1ステープルプーリ4181、第2ステープルプーリ4191、およびリンク部材4171の少なくとも一部が配置されると表現することもできる。したがって、第1ジョープーリであるプーリ4111と第2ジョープーリであるプーリ4121との間に、ステープルプーリアセンブリ(図10の4160参照)およびステープルリンクアセンブリ(図10の4170参照)の少なくとも一部が配置されるこれにより、エンドツール4100のピッチ動作およびヨー動作と共に、第1ステープルプーリ4181、第2ステープルプーリ4191を用いたステープル留めおよび切断動作まで行うことが可能となることを本発明の一特徴とする。これについては後半でより詳細に説明する。
一方、エンドツールハブ4106の一端には、エンドツールピッチプーリの役割を果たすプーリ4131が形成されてもよい。図6に示すように、プーリ4131をエンドツールハブ4106と一体(one-body)に形成することができる。すなわち、エンドツールハブ4106の一端部に円板状のプーリが形成され、その外周面にワイヤが巻回可能な溝が形成されてもよい。あるいは、プーリ4131がエンドツールハブ4106とは別の部材で形成されてエンドツールハブ4106と結合することができる。上述したワイヤ303およびワイヤ304は、エンドツールピッチプーリの役割を果たすプーリ4131に結合され、このプーリ4131が回転軸4143を中心に回転しながらピッチ動作を行うようになる。
一方、プーリ4131の一側には、離脱防止プーリ結合部4106fがさらに形成されてもよい。離脱防止プーリ結合部4106fは、エンドツールピッチ回転軸である回転軸4143と平行に形成され、後述するプーリ4187、プーリ4188、プーリ4197、プーリ4198が結合するように形成されてもよい。ここで、プーリ4187とプーリ4188は第1ステープルワイヤ離脱防止プーリとして機能し、プーリ4197とプーリ4198は第2ステープルワイヤ離脱防止プーリとして機能することができる。これについては後半でより詳細に説明する。
ピッチハブ4107は、後述する回転軸4143および回転軸4144が貫通挿入され、回転軸4143によりピッチハブ4107とエンドツールハブ4106およびプーリ4131が軸結合することができる。ある。したがって、回転軸4143を中心としてエンドツールハブ4106およびプーリ4131をピッチハブ4107に対してピッチ回転ができるように形成することができる。
また、ピッチハブ4107は、回転軸4143に軸結合されたプーリ4113、プーリ4114、プーリ4123、プーリ4124の少なくとも一部を内部に収容することができる。また、ピッチハブ4107は、回転軸4144に軸結合されたプーリ4115、プーリ4116、プーリ4125、プーリ4126の少なくとも一部を内部に収容することができる。
一方、本発明の第1実施形態のエンドツール4100は、回転軸4141、回転軸4142、回転軸4143、回転軸4144を含むことができる。上述したように、回転軸4141と回転軸4142はエンドツールハブ4106に貫通挿入され、回転軸4143と回転軸4144はピッチハブ4107に貫通挿入されるてもよい。
回転軸4141、回転軸4142、回転軸4143、回転軸4144は、エンドツール4100の遠位部(distal end)4104から近位部(proximal end)4105に向かって順次に配置することができる。したがって、遠位部4104から順に、回転軸4141は1番ピン、回転軸4142は2番ピン、回転軸4143は3番ピン、回転軸4144は4番ピンと呼ぶことができる。
ここで、回転軸4141はエンドツールジョープーリ回転軸として機能し、回転軸4142はエンドツールジョー補助プーリ回転軸として機能し、回転軸4143はエンドツールピッチ回転軸として機能し、回転軸4144はエンドツール4100のエンドツールピッチ補助回転軸として機能することができる。
これらの各回転軸4141、4142、4143、4144には1つ以上の複数のプーリが嵌合されてもよく、これについては以下で詳細に説明する。
一方、回転軸4141の一側、詳細には回転軸4141の遠位部4104側にさらに回転軸4145を形成してもよい。回転軸4145は、第1ジョー4101および第2ジョー4102に貫通挿入され、ジョー回転軸として機能することができる。これについては、以下で詳細に説明する。
プーリ4111はエンドツール第1ジョープーリとして機能し、プーリ4121はエンドツール第2ジョープーリとして機能する。プーリ4111は第1ジョープーリとも呼ばれ、プーリ4121は第2ジョープーリとも呼ばれ、これら2つの構成要素を通称してエンドツールジョープーリまたは単にジョープーリとも呼ばれることがある。
エンドツールジョープーリであるプーリ4111およびプーリ4121は互いに対向するように形成され、エンドツールジョープーリ回転軸である第1回転軸4141を中心に互いに独立して回転可能に形成される。このとき、プーリ4111とプーリ4121とは一定程度離隔するように形成され、その間にステープルアセンブリ収容部を形成することができる。そして、このステープルアセンブリ収容部には、後述するステープルプーリアセンブリ4160およびステープルリンクアセンブリ4170の少なくとも一部を配置することができる。
ここで、図には、プーリ4111およびプーリ4121が1つの回転軸4141を中心に回転するように形成されているが、各エンドツールジョープーリが別々の軸を中心に回転可能に形成されてもよいことは言うまでもない。ここで、プーリ4111には第1ジョー(jaw)4101が固定結合されてプーリ4111と共に回転し、プーリ4121には第2ジョー(jaw)4102が固定結合されてプーリ4121と共に回転できる。プーリ4111およびプーリ4121の回転に応じて、エンドツール(end tool)4100のヨー動作およびアクチュエーション動作が行われる。すなわち、プーリ4111およびプーリ4121が回転軸4141を中心に同じ方向に回転するとヨー動作が行われ、プーリ4111およびプーリ4121が回転軸を中心に互いに反対方向に回転するとアクチュエーション動作が行われる。
ここで、第1ジョー(jaw)4101とプーリ4111とは別々の部材で形成されて互いに結合されてもよく、第1ジョー(jaw)4101とプーリ4111とが一体(one-body)に形成されてもよい。同様に、第2ジョー(jaw)4102とプーリ4121とは別々の部材で形成されて互いに結合されてもよく、または、第2ジョー(jaw)4102とプーリ4121とが一体(one-body)に形成されてもよい。
プーリ4112はエンドツール第1ジョー補助プーリとして機能し、プーリ4122はエンドツール第2ジョー補助プーリとして機能し、これら2つの構成要素を総称してエンドツールジョー補助プーリまたは単に補助プーリとも呼ぶことができる。
詳細には、エンドツールジョー補助プーリであるプーリ4112およびプーリ4122は、プーリ4111およびプーリ4121の一側にさらに備えることができる。すなわち、補助プーリであるプーリ4112は、プーリ4111とプーリ4113/プーリ4114との間に配置することができる。また、補助プーリであるプーリ4122は、プーリ4121とプーリ4123/プーリ4124との間に配置されてもよい。プーリ4112とプーリ4122は、回転軸4142を中心に互いに独立して回転可能に形成されてもよい。ここで、図には、プーリ4112およびプーリ4122が1つの回転軸4142を中心に回転するように形成されているが、プーリ4112とプーリ4122のそれぞれが別々の軸を中心に回転可能に形成されてもよいことは言うまでもない。このような補助プーリについては後半でより詳細に説明する。
プーリ4113とプーリ4114はエンドツール第1ジョーピッチメインプーリとして機能し、プーリ4123とプーリ4124はエンドツール第2ジョーピッチメインプーリとして機能し、これら2つの構成要素を通称してエンドツールジョーピッチメインプーリとも呼ぶことができる。
プーリ4115とプーリ4116はエンドツール第1ジョーピッチサブプーリとして機能し、プーリ4125とプーリ4126はエンドツール第2ジョーピッチサブプーリとして機能し、これら2つの構成要素を通称して、エンドツールジョーピッチサブプーリとも呼ぶことができる。
以下では、プーリ4111の回転に関する構成要素について説明する。
プーリ4113とプーリ4114は、エンドツール第1ジョーピッチメインプーリとして機能する。すなわち、プーリ4113とプーリ4114は、第1ジョー4101のピッチ動作のメイン回転プーリとして機能する。ここで、プーリ4113には第1ジョーワイヤであるワイヤ301が巻き付けられ、プーリ4114には第1ジョーワイヤであるワイヤ305が巻き付けられる。
プーリ4115とプーリ4116とは、エンドツール第1ジョーピッチサブプーリとして機能する。すなわち、プーリ4115とプーリ4116とは、第1ジョー4101のピッチ動作のサブ回転プーリとして機能する。ここで、プーリ4115には第1ジョーワイヤであるワイヤ301が巻き付けられ、プーリ4116には第1ジョーワイヤであるワイヤ305が巻き付けられる。
ここで、プーリ4111およびプーリ4112の一側には、互いに対向するようにプーリ4113およびプーリ4114が配置される。ここで、プーリ4113およびプーリ4114は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸4143を中心に互いに独立して回転できるように形成される。また、プーリ4113およびプーリ4114のそれぞれの一側には、互いに対向するようにプーリ4115およびプーリ4116が配置される。ここで、プーリ4115およびプーリ4116は、エンドツールピッチ補助回転軸である回転軸4144を中心に互いに独立して回転できるように形成される。ここで、図面には、プーリ4113、プーリ4115、プーリ4114、およびプーリ4116が全てY軸方向を中心に回転できるように形成されているものとして示しているが、本発明の精神はこれに限定されず、各プーリの回転軸は、その構成に適するように様々な方向に形成することができる。
第1ジョーワイヤであるワイヤ301は、プーリ4115、プーリ4113、プーリ4111と少なくとも一部が接触するように順次に巻き付けられる。そして、締結部材323によってワイヤ301に連結されたワイヤ305は、プーリ4111、プーリ4112、プーリ4114、プーリ4116と少なくとも一部が接触するように順次に巻き付けられる。
これを別の観点から説明すると、第1ジョーワイヤであるワイヤ301とワイヤ305は、プーリ4115、プーリ4113、プーリ4111、プーリ4112、プーリ4114、プーリ4116と少なくとも一部が接触するように順次に巻き付けられ、ワイヤ301とワイヤ305は、前記プーリを回転させながら前記プーリに沿って移動するように形成される。
したがって、ワイヤ301が図7の矢印301に向かって引っ張られると、ワイヤ301が結合された締結部材323およびこれと結合されたプーリ4111が図7の矢印L方向に回転する。逆に、ワイヤ305が図7の矢印305に向かって引っ張られると、ワイヤ305が結合された締結部材323およびそれに結合されたプーリ4111とが図7の矢印R方向に回転する。
次に、プーリ4121の回転に関する構成要素について説明する。
プーリ4123とプーリ4124は、エンドツール第2ジョーピッチメインプーリとして機能する。すなわち、プーリ4123とプーリ4124は、第2ジョー4102のピッチ動作のメイン回転プーリとして機能する。ここで、プーリ4123には第2ジョーワイヤであるワイヤ306が巻き付けられ、プーリ4124には第2ジョーワイヤであるワイヤ302が巻き付けられる。
プーリ4125とプーリ4126とは、エンドツール第2ジョーピッチサブプーリとして機能する。すなわち、プーリ4125とプーリ4126とは、第2ジョー102のピッチ動作のサブ回転プーリとして機能する。ここで、プーリ4125には第2ジョーワイヤであるワイヤ306が巻き付けられ、プーリ4126には第2ジョーワイヤであるワイヤ302が巻き付けられる。
プーリ4121の一側には、互いに対向するようにプーリ4123およびプーリ4124が配置される。ここで、プーリ4123およびプーリ4124は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸4143を中心に互いに独立して回転できるように形成される。また、プーリ4123およびプーリ4124のそれぞれの一側には、互いに対向するようにプーリ4125およびプーリ4126が配置される。ここで、プーリ4125およびJ15プーリ4123J25は、エンドツールピッチ補助回転軸である回転軸4144を中心に互いに独立して回転可能に形成される。ここで、図面には、プーリ4123、プーリ4125、プーリ4124、およびプーリ4126が全てY軸方向を中心に回転できるように形成されているものとして示しているが、本発明の精神はこれに限定されず、各プーリの回転軸は、その構成に適するように様々な方向に形成することができる。
第2ジョーワイヤであるワイヤ306は、プーリ4125、プーリ4123、プーリ4121と少なくとも一部が接触するように順次に巻き付けられる。そして、締結部材326によってワイヤ306に連結されたワイヤ302は、プーリ4121、プーリ4122、プーリ4124、プーリ4126と少なくとも一部が接触するように順次に巻き付けられる。
これを別の観点から説明すると、第2ジョーワイヤであるワイヤ306とワイヤ302は、プーリ4125、プーリ4123、プーリ4121、プーリ4122、プーリ4124、プーリ4126と少なくとも一部が接触するように順次に巻き付けられ、ワイヤ306とワイヤ302は、前記プーリを回転させながら前記プーリに沿って移動するように形成される。
したがって、ワイヤ306が図7の矢印306に向かって引っ張られると、ワイヤ306が結合された締結部材322およびそれに結合されたプーリ4121が図7の矢印R方向に回転する。逆に、ワイヤ302が図7の矢印302に向かって引っ張られると、ワイヤ302が結合された締結部材326およびそれに結合されたプーリ4121が図7の矢印L方向に回転する。
以下では、補助プーリの役割を果たすプーリ4112とプーリ4122についてより詳細に説明する。
プーリ4112とプーリ4122は、第1ジョーワイヤであるワイヤ305および第2ジョーワイヤであるワイヤ302と接触してワイヤ305およびワイヤ302の配置経路を一定程度変更することにより、第1ジョー4101および第2ジョー4102のそれぞれの回転角度を拡大する役割を果たすことができる。
すなわち、補助プーリが配置されていない場合、第1ジョーおよび第2ジョーのそれぞれは直角までしか回転できなかったが、本発明の一実施形態では補助プーリであるプーリ4112とプーリ4122とをさらに備えることで、図8で見たときθ分、最大回転角度が大きくなる効果を得ることができる。これにより、エンドツール4100の2つのジョーがL方向に90°ヨー回転した状態で、アクチュエーション動作のために2つのジョーが広がらなければならない動作を可能にする。これは、第2ジョー4102が図8と同様に追加の角度(θ)分回転できるからである。同様に、2つのジョーがL方向にヨー回転した状態でもアクチュエーション動作が可能である。すなわち、プーリ4112とプーリ4122とを通じて、アクチュエーション動作が可能なヨー回転の範囲を広げることができる特徴を有する。
これをより詳細に説明すれば次の通りである。
補助プーリが配置されていない場合、第1ジョーワイヤはエンドツール第1ジョープーリに固定結合され、第2ジョーワイヤはエンドツール第2ジョープーリに固定結合されているので、エンドツール第1ジョープーリとエンドツール第2ジョープーリはそれぞれ90°までしか回転できない。この場合、第1ジョーおよび第2ジョーが90°ラインに位置した状態でアクチュエーション動作を行うと、第1ジョーは広がることができるが、第2ジョーは90°以上には回転できない。したがって、第1ジョーおよび第2ジョーが一定角度以上、ヨー動作を行っている状態では、アクチュエーション動作をスムーズに行えないという問題があった。
このような問題を解決するために、本発明の手術用インストルメント4000の場合、プーリ4111およびプーリ4121の一側に補助プーリであるプーリ4112およびプーリ4122をさらに配置する。このようにプーリ4112およびプーリ4122を配置して、第1ジョーワイヤであるワイヤ305および第2ジョーワイヤであるワイヤ302の配置経路を一定程度変更することにより、ワイヤ305およびワイヤ302の接線方向を変更させ、よって、ワイヤ301とプーリ4111とを結合させる締結部材323が図8のNラインまで回転できるようにする。すなわち、ワイヤ301とプーリ4111との結合部である締結部材323は、プーリ4112とプーリ122との共通内接線上に位置するまで回転できるようになる。同様に、ワイヤ302とプーリ4121との結合部である締結部材326は、プーリ4121とプーリ4122との共通内接線上に位置するまで回転できるようになり、L方向に回転範囲が拡大することができる。
すなわち、プーリ4112によって、プーリ4111に巻き付けられた第1ジョーワイヤの2本のストランドであるワイヤ301およびワイヤ305は、Y軸に垂直でX軸を通る平面を基準にしていずれかの一側に配置される。同時に、プーリ4122によって、プーリ4121に巻き付けられた第2ジョーワイヤの2筋であるワイヤ302およびワイヤ306は、Y軸に垂直でX軸を通る平面を基準にして他の一側に配置される。
言い換えれば、プーリ4113およびプーリ4114は、Y軸に垂直でX軸を通る平面を基準にしていずれかの一側に配置され、プーリ4123およびプーリ4124は、Y軸に垂直でX軸を通る平面を基準にして他側に配置される。
言い換えれば、ワイヤ305は、プーリ4111とプーリ4112との内接線上に位置し、プーリ4112によってプーリ4111の回転角度が拡大する。また、ワイヤ302は、プーリ4121とプーリ4122との内接線上に位置し、プーリ4122によってプーリ4121の回転角度が拡大する。
このような本発明により、ジョー4101およびジョー4102の回転半径が広くなることで、通常の開閉アクチュエーション動作を行うことができるヨー動作範囲が広がる効果を得ることができる。
以下では、本発明のピッチ運動についてより詳細に説明する。
一方、ワイヤ301は図7の矢印301に向かってに引っ張られ、同時にワイヤ305は図7の矢印305に向かって引っ張られると(すなわち、第1ジョーワイヤの両筋が全て引っ張られると)、図49のようにワイヤ301およびワイヤ305は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸4143を中心に回転できるプーリ4113とプーリ4114の下の方に巻き付けられているため、ワイヤ301およびワイヤ305が固定結合されているプーリ4111およびプーリ4111が結合されたエンドツールハブ4106が全体的に回転軸4143を中心に反時計方向に共に回転することになり、結果としてエンドツール4100が下の方に回転しながらピッチ運動を行う。このとき、第2ジョー102およびこれに固定結合されたワイヤ302とワイヤ306は、回転軸4143を中心に回転できるプーリ4123とプーリ4124の上の方に巻き付けられているため、ワイヤ302およびワイヤ306はそれぞれワイヤ302、306とは反対方向に巻き戻されるようになる。
逆に、ワイヤ302は図7の矢印302に向かって引っ張られ、同時にワイヤ306は図7の矢印306に向かって引っ張られると、図49のようにワイヤ302およびワイヤ306はエンドツールピッチ回転軸である回転軸4143を中心に回転できるプーリ4123とプーリ4124の上の方に巻き付けられているため、ワイヤ302およびワイヤ306が固定結合されているプーリ4121およびプーリ4121が結合されたエンドツールハブ4106が全体的に回転軸4143を中心に時計方向に共に回転することになり、結果としてエンドツール4100が上の方に回転しながらピッチ運動を行うようになる。このとき、第1ジョー4101およびこれに固定結合されたワイヤ301とワイヤ305は、回転軸4143を中心に回転できるプーリ4113とプーリ4114の下の方に巻き付けられているため、ワイヤ302およびワイヤ306はそれぞれワイヤ301、305とは反対方向に移動する。
一方、本発明の手術用インストルメント4000のエンドツール4100は、エンドツールピッチプーリであるプーリ4131をさらに備え、操作部200は、操作部ピッチプーリであるプーリ231およびプーリ232をさらに備え、動力伝達部300は、ピッチワイヤであるワイヤ303およびワイヤ304をさらに備えることができる。詳細には、エンドツール4100のプーリ4131は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸4143を中心に回転可能であり、エンドツールハブ4106と一体に(または、エンドツールハブ4106に固定結合されるように)形成されてもよい。また、ワイヤ303およびワイヤ304は、エンドツール4100のプーリ4131と操作部200のプーリ231およびプーリ232を連結する役割を果たすことができる。
したがって、操作部200のプーリ231およびプーリ232が回転すると、プーリ231およびプーリ232の回転は、ワイヤ303およびワイヤ304を介してエンドツール4100のプーリ4131に伝達されてプーリ4131も共に回転し、結果としてエンドツール4100が回転しながらピッチ運動を行うようになる。
すなわち、本発明の第1実施形態に係る手術用インストルメント4000は、ピッチ運動のための動力伝達のためにエンドツール4100のプーリ4131、操作部200のプーリ231およびプーリ232、動力伝達部300のワイヤ303およびワイヤ304を備え、操作部200のピッチ動作の駆動力がより完全にエンドツール4100に伝達されるようにすることにより、動作信頼性を向上させることができる。
ここで、エンドツールジョーピッチメインプーリであるプーリ4113、プーリ4114、プーリ4123、およびプーリ4124の直径と、エンドツールピッチプーリであるプーリ4131の直径とは同一であってもよく、あるいは、互いに異なってもよい。このとき、エンドツールジョーピッチメインプーリの直径対エンドツールピッチプーリの直径の比率は、後述する操作部200の操作部ピッチプーリの直径対操作部ピッチメインプーリの直径の比率と同じであってもよい。これについては後半で詳細に説明する。
(ステープルプーリ関連構成要素)
以下では、図2の手術用インストルメント4000のエンドツール4100のステープルプーリアセンブリ4160の第1ステープルプーリ4181と第2ステープルプーリ4191についてさらに詳細に説明する。
図9は図2の手術用インストルメントのエンドツールを示す側面図であり、図10および図11は図2の手術用インストルメントの第1ジョーを示す斜視図である。図12は図2の手術用インストルメントの第1ジョープーリを示す斜視図であり、図13は図2の手術用インストルメントの第1ジョーを示す平面図であり、図14は図2の手術用インストルメントの第2ジョーを示す平面図であり、図15および図16は、図2の手術用インストルメントのステープルプーリおよびステープルリンクを示す分解斜視図である。
図4~図16などを参照すると、本発明の第1実施形態のエンドツール4100は、ステープル留めおよび切断のための各プーリおよびリンクの直線/回転運動に関連する第1ステープルプーリ4181、第1ステープル補助プーリ4182、プーリ4183、プーリ4184、プーリ4185、およびプーリ4186を含むことができる。また、本発明の第1実施形態のエンドツール4100は、プーリ4187、プーリ4188をさらに含むことができる。
さらに、本発明の第1実施形態のエンドツール4100は、ステープル留めおよび切断のための各プーリおよびリンクの直線/転運動に関連する第2ステープルプーリ4191、第2ステープル補助プーリ4192、プーリ4193、プーリ4194、プーリ4195、およびプーリ4196を含むことができる。また、本発明の第1実施形態のエンドツール4100は、プーリ4197、プーリ4198をさらに含むことができる。
第1ステープルプーリ4181と第2ステープルプーリ4191は、エンドツールジョープーリであるプーリ4111およびプーリ4121と対向するように形成され、エンドツールジョープーリ回転軸である回転軸4141を中心に互いに独立して回転可能に形成される。ここで、図には、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191がプーリ4111とプーリ4121との間に配置されているが、本発明の精神はこれに限定されなく、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191は、プーリ4111またはプーリ4121に隣接する様々な位置に配置することができる。
ここで、本発明は、第1ステープルプーリ4181、第2ステープルプーリ4191、プーリ4111、およびプーリ4121が実質的に同じ軸を中心に回転するように形成されることを一特徴とする。このように、第1ステープルプーリ4181、第2ステープルプーリ4191、プーリ4111、およびプーリ4121が同じ軸を中心に回転するように形成されることにより、ピッチ運動/ヨー運動/アクチュエーション動作を行うと同時に、ステープル留めおよび切断動作まで可能になる。これについては後半でより詳細に説明する。ただし、ここでは図には、第1ステープルプーリ4181、第2ステープルプーリ4191、プーリ4111およびプーリ4121が1つの回転軸4141を中心に回転するように形成されているが、それぞれのプーリが互いに同心の別々の軸を中心に回転可能に形成されてもよいことは言うまでもない。
これを別の観点から説明すると、第1ジョープーリであるプーリ4111、第1ステープルプーリ4181、第2ステープルプーリ4191および第2ジョープーリであるプーリ4121が回転軸4141に沿って順に積層形成される構造と表現することもできるだろう。あるいは、互いに対向するプーリ4111とプーリ4121との間に第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が配置される構造と表現することもできるだろう。ここで、第1ジョープーリであるプーリ4111、第1ステープルプーリ4181、第2ステープルプーリ4191、および第2ジョープーリであるプーリ4121は、互いに独立して回転可能に形成されてもよい。
第1ステープル補助プーリ4182は、第1ステープルプーリ4181の一側にさらに備えられてもよい。すなわち、第1ステープル補助プーリ4182は、第1ステープルプーリ4181とプーリ4183/プーリ4184の間に配置することができる。第1ステープル補助プーリ4182は、回転軸4142を中心にプーリ4112およびプーリ4122と互いに独立して回転可能に形成されてもよい。
一方、第1ステープル補助プーリ4182とプーリ4183/プーリ4184との間には、プーリ4187とプーリ4188とをさらに配置することができる。プーリ4187およびプーリ4188は、エンドツールハブ4106の離脱防止プーリ結合部4106fを中心に回転可能に形成されてもよい。ここで、離脱防止プーリ結合部4106fは、プーリ4183およびプーリ4184の中心軸である回転軸4143と平行に形成されてもよい。ここで、プーリ4187とプーリ4188は、第1ステープルワイヤ離脱防止プーリとして機能することができる。
一方、プーリ4183とプーリ4184はステープルピッチメインプーリとして機能し、プーリ4185とプーリ4186はステープルピッチサブプーリとして機能することができる。
第2ステープル補助プーリ4192は、第2ステープルプーリ4191の一側にさらに備えられてもよい。すなわち、第2ステープル補助プーリ4192は、第2ステープルプーリ4191とプーリ4193/プーリ4194の間に配置することができる。第2ステープル補助プーリ4192は、回転軸4142を中心にプーリ4112およびプーリ4122と互いに独立して回転可能に形成されてもよい。
ここで、図には、第1ステープル補助プーリ4182、第2ステープル補助プーリ4192、プーリ4112、およびプーリ4122が1つの回転軸4142を中心に回転するように形成されているが、第1ステープル補助プーリ4182、第2ステープル補助プーリ4192、プーリ4112、およびプーリ4122のそれぞれが別々の軸を中心に回転可能に形成されてもよいことは言うまでもない。このようなステープル補助プーリについては、後半でより詳細に説明する。
一方、第2ステープル補助プーリ4192とプーリ4193/プーリ4194との間には、プーリ4197とプーリ4198とをさらに配置することができる。プーリ4197とプーリ4198は、エンドツールハブ4106の離脱防止プーリ結合部4106fを中心に回転可能に形成されてもよい。ここで、離脱防止プーリ結合部4106fは、プーリ4183およびプーリ4184の中心軸である回転軸4143と平行に形成されてもよい。ここで、プーリ4197とプーリ4198は、第2ステープルワイヤ離脱防止プーリとして機能することができる。
一方、プーリ4193とプーリ4194はステープルピッチメインプーリとして機能し、プーリ4195とプーリ4196はステープルピッチサブプーリとして機能することができる。
以下では、第1ステープル補助プーリ4182についてより詳細に説明する。
第1ステープル補助プーリ4182は、第1ステープルワイヤであるワイヤ308と接触してワイヤ308の配置経路を一定程度変更することにより、第1ステープルプーリ4181の回転角度を拡大する役割を果たすことができる。
すなわち、ステープル補助プーリが配置されていない場合、ステープルプーリは直角までしか回転できなかったが、本発明の一実施形態では補助プーリである第1ステープル補助プーリ4182をさらに備えることで、θ分、最大回転角度が大きくなる効果を得ることができる。これは、エンドツール4100の2つのジョーが一緒に90°ヨー回転した状態で、ステープル留めおよび切断動作のために第1ステープルプーリ4181が回転し、後述する作業部材4540を直線運動させる動作を可能にしてくれる。言い換えれば、第1ステープル補助プーリ4182を介して、ステープル留めおよび切断動作が可能なヨー回転の範囲を広げることができる特徴を有する。
これをより詳細に説明すれば次の通りである。
本発明の手術用インストルメント4000の場合、第1ステープルプーリ4181の一側に第1ステープル補助プーリ4182をさらに配置する。このように第1ステープル補助プーリ4182を配置し、第1ステープルワイヤであるワイヤ308の配置経路を一定程度変更することにより、ワイヤ308の接線方向を変更させ、したがって、ワイヤ308と第1ステープルプーリ4181を結合させる締結部材(図62の329参照)の回転角度を増加させる。すなわち、ワイヤ308と第1ステープルプーリ4181との結合部である締結部材(図62の329参照)は、第1ステープルプーリ4181とステープル補助プーリ4122との共通内接線上に位置するまで回転可能になる。
言い換えれば、ワイヤ308は、第1ステープルプーリ4181と第1ステープル補助プーリ4182との内接線上に位置し、第1ステープル補助プーリ4182によって第1ステープルプーリ4181の回転角度が拡大する。
このような本発明により、第1ステープルプーリ4181の回転半径が広くなることで、通常のステープル留めおよび切断動作を行うことができるヨー動作範囲が広がる効果を得ることができる。
以下では、第1ステープルワイヤ離脱防止プーリであるプーリ4187とプーリ4188についてより詳細に説明する。
本発明の第1実施形態に係る手術用インストルメントのエンドツール4100は、第1ステープルワイヤ離脱防止プーリであるプーリ4187およびプーリ4188をさらに備え、第1ステープルワイヤであるワイヤ307とワイヤ308との離脱を防止する役割を果たすことができる。
すなわち、第1ステープル補助プーリ4182とプーリ4183/プーリ4184との間にプーリ4187/プーリ4188を配置し、プーリ4183を介して第1ステープルプーリ4181に向かうワイヤ307の経路と、プーリ4184を介して第1ステープル補助プーリ4182に向かうワイヤ308の経路を一定程度変更させる。より具体的には、プーリ4183を介して第1ステープルプーリ4181に向かうワイヤ307と、プーリ4184を介して第1ステープル補助プーリ4182に向かうワイヤ308がX軸と平行になるように、ワイヤ307/ワイヤ308の経路を一定程度変更する。
具体的には、プーリ4183に巻き付けられているワイヤ307のZ軸方向の高さと、第1ステープルプーリ4181に向かうワイヤ307のZ軸方向の高さとは異なる。同様に、プーリ4184に巻き付けて出たワイヤ308のZ軸方向の高さと、第1ステープル補助プーリ4182に向かうワイヤ308のZ軸方向の高さとは異なる。したがって、第1ステープルワイヤ離脱防止プーリであるプーリ4187/プーリ4188が存在しない場合、ワイヤ307/ワイヤ308の経路が斜線になり(すなわち、プーリに対するワイヤの偏角(fleet angle)が大きくなる)、したがって、ワイヤ307/ワイヤ308がプーリから取り外される危険性が存在し、ワイヤ307/ワイヤ308が損傷する危険性も存在する。
したがって、本実施形態では、第1ステープル補助プーリ4182とプーリ4183/プーリ4184との間に第1ステープルワイヤ離脱防止プーリであるプーリ4187/プーリ4188を配置し、プーリ4183/プーリ4184に巻き付けられた後、エンドツール4100の遠位部4104に向かうワイヤ307/ワイヤ308ーがX軸と平行になるようにワイヤ307/ワイヤ308の経路を一定程度変更する役割を果たす。
このような本発明により、第1ステープルワイヤであるワイヤ307とワイヤ308とがプーリから離脱することを防止することにより、切断動作がよりスムーズに動作する効果を得ることができる。
以下では、第1ステープルプーリ4181の回転に関する構成要素について説明する。
プーリ4183とプーリ4184はステープルピッチメインプーリとして機能する。ここで、プーリ4183には第1ステープルワイヤであるワイヤ307が巻き付けられ、プーリ4184には第1ステープルワイヤであるワイヤ308が巻き付けられる。
プーリ4185とプーリ4186はステープルピッチサブプーリとして機能する。ここで、プーリ4185には第1ステープルワイヤであるワイヤ307が巻き付けられ、プーリ4186には第1ステープルワイヤであるワイヤ308が巻き付けられる。
ここで、第1ステープルプーリ4181、第1ステープル補助プーリ4182、プーリ4187/プーリ4188の一側には、互いに対向するようにプーリ4183およびプーリ4184が配置される。ここで、プーリ4183およびプーリ4184は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸4143を中心に互いに独立して回転可能に形成される。また、プーリ4183およびプーリ4184のそれぞれの一側には、互いに対向するようにプーリ4185およびプーリ4186が配置される。ここで、プーリ4185およびプーリ4186は、エンドツールピッチ補助回転軸である回転軸4144を中心に互いに独立して回転可能に形成される。ここで、図面には、プーリ4183、プーリ4185、プーリ4184、およびプーリ4186が全てY軸方向を中心に回転できるように形成されているものとして示しているが、本発明の精神はこれに限定されず、各プーリの回転軸は、その構成に適するように様々な方向に形成することができる。
上述したように、回転軸4141、回転軸4142、回転軸4143、回転軸4144は、エンドツール4100の遠位部(distal end)4104から近位部(proximal end)4105に向かって順次に配置することができる。これにより、第1ステープルプーリ4181、第1ステープル補助プーリ4182、プーリ4187/プーリ4188、プーリ4183/プーリ4184、プーリ4185/プーリ4186がエンドツール4100の遠位部4104から近位部4105に向かって順に配置することができる。
第1ステープルワイヤであるワイヤ307は、プーリ4185、プーリ4183、プーリ4187、および第1ステープルプーリ4181と少なくとも一部が接触するように順に巻き付けられる。そして、締結部材(図62の329参照)によってワイヤ307に連結されたワイヤ308は、第1ステープルプーリ4181、第1ステープル補助プーリ4182、プーリ4188、プーリ4184、プーリ4186と少なくとも一部が接触するように順に巻き付けられる。
これを別の観点から説明すると、第1ステープルワイヤであるワイヤ307とワイヤ308は、プーリ4185、プーリ4183、プーリ4187、第1ステープルプーリ4181、第1ステープル補助プーリ4182、プーリ4188、プーリ4184、プーリ4186と少なくとも一部が接触するように巻き付けられ、ワイヤ307とワイヤ308が前記プーリを回転しながら前記プーリに沿って移動できるように形成される。
したがって、ワイヤ307が引っ張られると、ワイヤ307が結合された締結部材(図62の329参照)およびそれに結合された第1ステープルプーリ4181が一方向に回転する。逆に、ワイヤ308が引っ張られると、ワイヤ308が結合された締結部材(図62の329参照)およびそれに結合された第1ステープルプーリ4181は反対方向に回転する。
一方、第2ステープルプーリ4191、第2ステープル補助プーリ4192、およびこれに関する構成要素であるプーリ4193、プーリ4194、プーリ4195、プーリ4196、プーリ4197、プーリ4198、ワイヤ309、ワイヤ310などは、上述の第1ステープルプーリ4181に関連する構成要素と同一または類似の構成を有することができる。
詳細には、プーリ4193とプーリ4194はステープルピッチメインプーリとして機能する。ここで、プーリ4193には第2ステープルワイヤであるワイヤ310が巻き付けられ、プーリ4194には第2ステープルワイヤであるワイヤ309が巻き付けられる。
プーリ4195とプーリ4196はステープルピッチサブプーリとして機能する。ここで、プーリ4195には第2ステープルワイヤであるワイヤ310が巻き付けられ、プーリ4196には第2ステープルワイヤであるワイヤ309が巻き付けられる。
ここで、第2ステープルプーリ4191、第2ステープル補助プーリ4192、プーリ4197/プーリ4198の一側には、互いに対向するようにプーリ4193およびプーリ4194が配置される。ここで、プーリ4193およびプーリ4194は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸4143を中心に互いに独立して回転可能に形成される。また、プーリ4193およびプーリ4194のそれぞれの一側には、互いに対向するようにプーリ4195およびプーリ4196が配置される。ここで、プーリ4195およびプーリ4196は、エンドツールピッチ補助回転軸である回転軸4144を中心に互いに独立して回転可能に形成される。ここで、図面には、プーリ4193、プーリ4195、プーリ4194、およびプーリ4196が全てY軸方向を中心に回転できるように形成されているものとして示しているが、本発明の精神はこれに限定されず、各プーリの回転軸は、その構成に適するように様々な方向に形成することができる。
上述したように、回転軸4141、回転軸4142、回転軸4143、回転軸4144は、エンドツール4100の遠位部(distal end)4104から近位部(proximal end)4105に向かって順次に配置することができる。これにより、第2ステープルプーリ4191、第2ステープル補助プーリ4192、プーリ4197/プーリ4198、プーリ4193/プーリ4194、プーリ4195/プーリ4196がエンドツール4100の遠位部4104から近位部4105に向かって順に配置することができる。
第2ステープルワイヤであるワイヤ310は、プーリ4195、プーリ4193、プーリ4197、第1ステープルプーリ4191と少なくとも一部が接触するように順に巻き付けられる。そして、締結部材(図62の330参照)によってワイヤ310に連結されたワイヤ309は、第1ステープルプーリ4191、第1ステープル補助プーリ4192、プーリ4198、プーリ4194、プーリ4196と少なくとも一部が接触するように順に巻き付けられる。
これを別の観点から説明すると、第2ステープルワイヤであるワイヤ310とワイヤ309は、プーリ4195、プーリ4193、プーリ4197、第1ステープルプーリ4191、第1ステープル補助プーリ4192、プーリ4198、プーリ4194、プーリ4196と少なくとも一部が接触するように巻き付けられ、ワイヤ310とワイヤ309が前記プーリを回転させながら前記プーリに沿って移動できるよう形成される。
したがって、ワイヤ310が引っ張られると、ワイヤ310が結合された締結部材(図62の330参照)およびそれに結合された第1ステープルプーリ4191が一方向に回転する。逆に、ワイヤ309が引っ張られると、ワイヤ309が結合された締結部材(図62の330参照)およびそれに結合された第1ステープルプーリ4191とは反対方向に回転する。
(ステープル駆動アセンブリ)
以下では、ステープル駆動アセンブリ4150についてより詳細に説明する。
図15~図20などを参照すると、ステープル駆動アセンブリ4150は、ステープルプーリアセンブリ4160およびステープルリンクアセンブリ4170を含むことができる。ここで、ステープル駆動アセンブリ4150は、後述するカートリッジ4500の往復移動アセンブリ4550と連結され、ステープルプーリアセンブリ4160の回転運動を往復移動アセンブリ4550の直線運動に変換することを特徴とする。後述する本発明の他の実施形態においても、ステープル駆動アセンブリは、ステープルプーリアセンブリとステープルリンクアセンブリとを含む概念として理解することができる。
ステープルプーリアセンブリ4160は、1つ以上のステープルプーリを含み得る。ステープルプーリアセンブリ4160は、プーリ4111およびプーリ4121の間にプーリ4111およびプーリ4121と互いに隣接して形成されてもよい。本実施形態では、ステープルプーリアセンブリ4160が第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191の2つのステープルプーリを含む場合を想定する。
ステープルリンクアセンブリ4170は、1つ以上のリンク部材4171を含み得る。そして、リンク部材4171は1つ以上のリンクを含むことができる。本発明の第1実施形態では、ステープルリンクアセンブリ4170が1つのリンク部材4171を含み、リンク部材4171が1つのリンクを含む場合を想定する。
本発明に係る手術用インストルメントのエンドツール4100は、ステープルプーリアセンブリ4160とステープルリンクアセンブリ4170とがカム/スロット構造を形成することを一特徴とする。そして、このような構成により往復移動アセンブリ4550を前進させる力が増幅される効果を得ることができる。
詳細には、ステープルプーリアセンブリ4160は、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191を含むことができる。
第1ステープルプーリ4181は、本体4181a、突出部材4181b、軸貫通部4181cを含むことができる。
本体4181aは円板状に形成される。
本体4181aの中心部に軸貫通部4181cを形成することができる。軸貫通部4181cは孔状に形成され、エンドツールジョープーリ回転軸である回転軸4141を軸貫通部4181cに貫通挿入することができる。
また、第1ステープルプーリ4181の本体部4181aには突出部材4181bが形成されてもよい。突出部材4181bは、ステープルリンクアセンブリ4170のリンク部材4171と結合することができる。ここで、突出部材4181bの中心は第1ステープルプーリ4181の中心と一致せず、突出部材4181bが第1ステープルプーリ4181に対して一定程度偏心するように形成することができる。突出部材4181bは、後述するリンク部材4171の第1スロット4171dに嵌合することができる。
第2ステープルプーリ4191は、本体4191a、突出部材4191b、軸貫通部4191cを含むことができる。
本体4191aは円板状に形成される。
本体4191aの中心部には軸貫通部4191cを形成することができる。軸貫通部4191cは孔状に形成され、エンドツールジョープーリ回転軸である回転軸4141を軸貫通部4191cに貫通挿入することができる。
また、第2ステープルプーリ4191の本体部4191aには突出部材4191bが形成されてもよい。突出部材4191bは、ステープルリンクアセンブリ4170のリンク部材4171と結合することができる。ここで、突出部材4191bの中心は第2ステープルプーリ4191の中心と一致せず、突出部材4191bが第1ステープルプーリ4191に対して一定程度偏心するように形成することができる。突出部材4191bは、後述するリンク部材4171の第2スロット4171eに嵌合することができる。
一方、本発明のエンドツール4100は、ステープルプーリアセンブリ4160に連結されたステープルリンクアセンブリ4170をさらに含み、ステープルリンクアセンブリ4170はリンク部材4171を含むことができる。ここで、ステープルリンクアセンブリ4170は、ステープルプーリアセンブリ4160と、後述するカートリッジ4110の往復移動アセンブリ4150とを連結する役割を果たすことができる。
本実施形態は、ステープルリンクアセンブリ4170が1つのリンク部材4171を含み、リンク部材4171が1つのリンクのみを含むことを特徴とする。すなわち、ステープルプーリアセンブリ4160とステープルリンクアセンブリ4170とがカム/スロット構造によって結合されることで、ステープルリンクアセンブリ4170が1つのリンクのみを含む場合でも、ステープルプーリアセンブリ4160の回転運動はステープルリンクアセンブリ4170の直線運動に変換することが可能になった。
詳細には、リンク部材4171は単一リンクで形成することができる。
リンク部材4171は、細長いバー(bar)と楕円形の平板とが結合した形態で形成され、略「L」字状に形成されてもよい。ここで、リンク部材4171は、第1突出部4171a、第2突出部4171b、締結部4171c、第1スロット4171d、第2スロット4171eを含むことができる。
リンク部材4171の中央部の一領域には、第1突出部4171aおよび第2突出部4171bが形成されてもよい。第1突出部4171aおよび第2突出部4171bは、第1ジョー4101のガイド溝4101bに嵌合することができる。
このように、突起状に形成されるリンク部材4171の第1突出部4171aおよび第2突出部4171bが溝状のガイド溝4101bに嵌合した状態で、第1突出部4171aおよび第2突出部4171bがガイド溝4101bに沿って移動することにより、リンク部材4171が第1ジョー4101(および、その内部のカートリッジ4500)に対して移動することになる。これについては後半でより詳細に説明する。
一方、リンク部材4171の一端には締結部4171cが形成されてもよい。この締結部4171cは、カートリッジ4500の往復移動部材4551の締結部4551aと結合することができる。
一方、リンク部材4171において締結部4171cが形成された一端とは反対側の端部には、第1スロット4171dと第2スロット4171eとが形成されてもよい。
具体的には、リンク部材4171の第1ステープルプーリ4181と対向する面に第1スロット4171dを形成することができる。ここで、第1スロット4171dは細長い孔(hole)状に形成され、第1ステープルプーリ4181の突出部材4181bが嵌合することができる。第1スロット4171dは、所定の曲率を有するように形成され、略楕円形に形成されてもよい。このとき、第1スロット4171dは、突出部材4181bよりも一定程度大きく形成されてもよい。したがって、第1ステープルプーリ4181の突出部材4181bがリンク部材4171の第1スロット4171dに嵌合した状態で、突出部材4181bが第1スロット4171d内で一定程度移動することができるように形成される。
上述したように、突出部材4181bは、第1ステープルプーリ4181の中心に対して一定程度偏心するように形成することができる。したがって、第1ステープルプーリ4181が回転すると、突出部材4181bが第1スロット4171dと接触した状態で第1スロット4171dを押してリンク部材4171を移動させることができる。すなわち、第1ステープルプーリ4181が回転すると、突出部材4181bが第1スロット4171d内で第1スロット4171dと接触しながら移動し、これによりリンク部材4171が第1ジョー4101のガイド溝4101bに沿って直線移動することができる。
ここで、第1スロット4171dは、リンク部材4171の全厚を貫通するのではなく、リンク部材4171の全厚の略半分を貫通するように形成されてもよい。これを別の観点から表現すると、第1スロット4171dは、第1ステープルプーリ4181の突出部材4181bの厚さと実質的に同じ厚さに形成することができる。
一方、リンク部材4171には第2スロット4171eが形成されてもよい。具体的には、リンク部材4171の第2ステープルプーリ4191と対向する面に第2スロット4171eを形成することができる。ここで、第2スロット4171eは細長い孔(hole)状に形成されており、第2ステープルプーリ4191の突出部材4191bが嵌合することができる。第2スロット4171eは、所定の曲率を有するように形成され、略楕円形に形成されてもよい。このとき、第2スロット4171eは、突出部材4191bよりも一定程度大きく形成されてもよい。したがって、第2ステープルプーリ4191の突出部材4191bがリンク部材4171の第2スロット4171eに嵌合した状態で、突出部材4191bが第2スロット4171e内で一定程度移動することができるように形成される。
上述したように、突出部材4191bは、第2ステープルプーリ4191の中心に対して一定程度偏心するように形成することができる。したがって、第2ステープルプーリ4191が回転すると、突出部材4191bが第2スロット4171eと接触した状態で第2スロット4171eを押してリンク部材4171を移動させることができる。すなわち、第2ステープルプーリ4191が回転すると、突出部材4191bが第2スロット4171e内で第2スロット4171eと接触しながら移動し、これによりリンク部材4171が第1ジョー4101のガイド溝4101bに沿って直線移動することができる。
ここで、第2スロット4171eは、リンク部材4171の全厚を貫通するのではなく、リンク部材4171の全厚の略半分を貫通するように形成されてもよい。これを別の観点から表現すると、第2スロット4171eは、第1ステープルプーリ4191の突出部材4191bの厚さと実質的に同じ厚さに形成することができる。
ここで、第1スロット4171dと第2スロット4171eは、少なくとも一部が重なるように形成されてもよい。また、第1スロット4171dと第2スロット4171eのY軸方向厚さの合計が、リンク部材4171のY軸方向厚さとほぼ同じになるように形成することができる。
ここで、第1スロット4171dと第2スロット4171eは、回転軸4141に対して上下対称に形成されてもよい。このように、第1スロット4171dと第2スロット4171eとは、回転軸4141に対して上下対称に形成されるため、リンク部材4171と結合した第1ステープルプーリ4181の突出部材4181bと、第2ステープルプーリ4191の突出部材4191bも互いに対称になるように配置することができる。これについては後半でより詳細に説明する。
(ステープルプーリの回転によるステープルリンクアセンブリの変位および動作)
以下では、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191の回転によるステープルリンクアセンブリ4170の変位について説明する。
図17を参照すると、本発明の第1実施形態では、第1ステープルプーリ4181とステープルリンクアセンブリ4170とがカム/スロット形態で結合される。すなわち、第1ステープルプーリ4181に形成されたカム状の突出部材4181bが、リンク部材4171に形成された第1スロット4171dに結合される。したがって、第1ステープルプーリ4181が矢印A方向に回転すると、第1ステープルプーリ4181の突出部材4181bのX軸方向への変位はBとなる。そして、ステープルリンクアセンブリ4170のX軸方向への変位はCとなる。
同様に、図18を参照すると、本発明の第1実施形態では、第2ステープルプーリ4191とステープルリンクアセンブリ4170とがカム/スロット形態で結合される。すなわち、第2ステープルプーリ4191に形成されたカム状の突出部材4191bが、リンク部材4171に形成された第2スロット4171eに結合される。したがって、第2ステープルプーリ4191が矢印D方向に回転すると、第2ステープルプーリ4191の突出部材4191bのX軸方向への変位はEとなる。そして、ステープルリンクアセンブリ4170のX軸方向への変位はFとなる。
これと比較して、ステープルプーリとステープルリンクアセンブリがカム/スロット結合ではなくリンク軸結合されている場合、ステープルリンクアセンブリのX軸方向への変位は本発明の第1実施形態よりもはるかに長くなる。
すなわち、ステープルプーリとステープルリンクアセンブリが軸結合する場合に比べて、本実施形態のようにステープルプーリとステープルリンクアセンブリがカム/スロット結合する場合、ステープルプーリが同じくらい回転するとしてもステープルリンクアセンブリのX軸方向変位が減少する。
一方、仕事(Work)は力(Force)と変位(displacement)の積であるため、ステープルプーリを回転させる仕事(Work)が同じであると仮定すると、変位と力は互いに反比例することになる。したがって、変位が減少すると、これに反比例して力は増加する。
その結果、本発明の第1実施形態では、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191がそれぞれステープルリンクアセンブリ4170とカム/スロット形態で結合され、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191の回転によるステープルリンクアセンブリ4170のX軸方向への変位が他の実施形態と比較して比較的減少するので、ステープルリンクアセンブリ4170がX軸方向に受ける力は単純リンク構造に比べて比較的増加することになる。
このような本発明の第1実施形態により、ステープルリンクアセンブリ4170およびこれに連結された往復移動アセンブリ4550を前進させる力が増幅され、したがって、ステープル留めがより強固に行われる効果を得ることができる。
特に、本発明の第1実施形態では、互いに対称な2つのステープルプーリ(すなわち、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191)を備えるので、1つのステープルプーリのみを備える時と比べて、ステープルプーリアセンブリ4160がステープルリンクアセンブリ4170を押す力が約2倍に増幅され得る。
また、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191がXZ平面を基準に、左右に互いに対称に配置されるため、ステープル留めを行う際に左右バランスが合わされ、エンドツール4100が全体的に左右に揺れることなくヨー回転軸である回転軸4141に対して安定的に動作が行われる効果を得ることができる。また、ピッチ回転軸である回転軸4143に対して、第1ステープルワイヤであるワイヤ307/ワイヤ308と第2ステープルワイヤであるワイヤ309/ワイヤ310の巻き方向を互いに逆にすると回転軸4143に対する揺れも相互相殺が可能になる効果を得ることができる。
以下では、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191の回転方向について説明する。
図17、図18、図19、および図20などを参照すると、第1ステープルプーリ4181は、図20の矢印A方向(すなわち、時計方向)に回転するとステープルリンクアセンブリ4170を前進させ、第2ステープルプーリ4191は、図20の矢印D方向(すなわち、反時計方向)に回転するとステープルリンクアセンブリ4170を前進させる。
逆に、第1ステープルプーリ4181は、反時計方向に回転するとステープルリンクアセンブリ4170を後退させ、第2ステープルプーリ4191は時計方向に回転するとステープルリンクアセンブリ4170を後退させる。
その結果、第1ステープルプーリ4181と第2ステープルプーリ4191が互いに反対方向に回転すると、ステープルリンクアセンブリ4170は移動(前進または後退)する。逆に、第1ステープルプーリ4181と第2ステープルプーリ4191が互いに同じ方向に回転すると、2つプーリの回転が相殺され、ステープルリンクアセンブリ4170が移動しなくなる。
その結果、図19と同様の状態で、第1ステープルプーリ4181が時計方向に回転するとともに、第2ステープルプーリ4191が反時計方向に回転すると、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191と連結されたリンク部材4171は、全体として第1ジョー4101の遠位部(図13の4101f参照)方向に移動することができる。
逆に、第1ステープルプーリ4181が反時計方向に回転するとともに、第2ステープルプーリ4191が時計方向に回転すると、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191に連結されたリンク部材4171は、全体として第1ジョー4101の近位部(図13の101g参照)方向に移動することができる。
したがって、ステープルプーリアセンブリ4160の双方向回転運動は、ステープルリンクアセンブリ4170を介して、カートリッジ4500の往復移動アセンブリ4550の往復直線運動を引き起こすことができる。これについては後半でより詳細に説明する。
(第1ジョー、第2ジョーおよびアクチュエーション動作)
以下では、図2の手術用インストルメント4000のエンドツール4100の第1ジョー4101と第2ジョー4102との結合構造についてさらに詳細に説明する。
図13は図2の手術用インストルメントの第1ジョーを示す平面図であり、図14は図2の手術用インストルメントの第2ジョーを示す平面図である。図21および図22は、図2の手術用インストルメントの第1ジョーおよび第2ジョーの開閉動作を示す平面図である。図23および図24は、図2の手術用インストルメントの第1ジョーおよび第2ジョーの開閉動作を示す平面図である。図25および図26は、図2の手術用インストルメントのエンドツールの開閉動作を示す斜視図である。
図9~図26等を参照すると、第1ジョー4101は、カートリッジ収容部4101a、ガイド溝4101b、可動結合孔4101c、ジョープーリ結合孔4101d、軸貫通部4101eを含む。
第1ジョー4101は全体的に細長い棒状に形成され、遠位部4101f側にはカートリッジ4500が収容され、近位部4101gにはプーリ4111が結合し、回転軸4141を中心に回転できるように形成される。言い換えれば、第1ジョー4101は全体的に中の空いた箱からその一面(上面)が除去された形態で形成され、第1ジョー4101の内部にはカートリッジ4500を収容できるカートリッジ収容部4101aを形成することができる。すなわち、第1ジョー4101は、その断面が略「U」形状に形成されてもよい。
第1ジョー4101において、カートリッジ収容部4101aの一側、例えば近位部4101g側には、後述するステープルリンクアセンブリ4170の移動をガイドするガイド溝4101bが形成されてもよい。ガイド溝4101bは、ステープルリンクアセンブリ4170の移動経路に沿って形成された溝(groove)状に形成されてもよい。そして、突起状に形成されるリンク部材4171の第1突出部4171aおよび第2突出部4171bが溝状のガイド溝4101bに嵌合した状態で、第1突出部4171aおよび第2突出部4171bがガイド溝4101bに沿って移動することにより、ステープルリンクアセンブリ4170が第1ジョー4101(および、その内部のカートリッジ4500)に対して移動することになる。すなわち、ステープルリンクアセンブリ4170は、第1ジョー4101のガイド溝4101bに沿って移動することができる。
一方、第1ジョー4101の近位部(proximal end)側には、可動結合孔4101c、ジョープーリ結合孔4101d、軸貫通部4101eが形成されてもよい。
ここで、可動結合孔4101cは、所定の曲率を有するように形成され、略楕円形に形成されてもよい。この可動結合孔4101cには、後述するプーリ4111の軸結合部4111aが嵌合することができる。ここで、可動結合孔4101cの短半径は、軸結合部4111aの半径と実質的に同一または若干大きく形成されてもよい。一方、可動結合孔4101cの長半径は、軸結合部4111aの半径より大きく形成されてもよい。したがって、プーリ4111の軸結合部4111aが第1ジョー4101の可動結合孔4101cに嵌合した状態で、軸結合部4111aが可動結合孔4101c内で一定程度移動することができるように形成される。これについては後半でより詳細に説明する。
一方、ジョープーリ結合孔4101dは円筒状の孔状に形成され、このジョープーリ結合孔4101dには後述するプーリ4111のジョー結合部4111bが嵌合することができる。ここで、ジョープーリ結合孔4101dの半径は、ジョー結合部4111bの半径と実質的に同一または若干大きく形成されてもよい。したがって、プーリ4111のジョー結合部4111bは、第1ジョー4101のジョープーリ結合孔4101dに回転可能に結合するように形成することができる。これについては後半でより詳細に説明する。
軸貫通部4101eは、可動結合孔4101cおよびジョープーリ結合孔4101dと比較して、第1ジョー4101の遠位部4101f側に相対的に形成されてもよい。軸貫通部4101eは孔状に形成され、ジョー回転軸である回転軸4145を軸貫通部4101eに貫通挿入することができる。
第2ジョー4102は、アンビル(anvil)4102a、可動結合孔4102c、ジョープーリ結合孔4102d、軸貫通部4102eを含む。
第2ジョー4103は全体的に細長い棒状に形成され、遠位部4102f側にはアンビル4102aが形成され、近位部4102gにはプーリ4112が結合し、回転軸4141を中心に回転できるように形成される。
詳細には、アンビル4102aは平坦な平面状に形成され、その一方の面には後述するステープル4530の形状と対応する形状が形成されてもよい。このようなアンビル4102aは、ステープル留めで作業部材4540がステープル4530を押し上げると、作業部材4540の反対側を支えてステープル4530を折り曲げるための台座として機能することができる。
一方、第2ジョー4102の近位部(proximal end)側には、可動結合孔4102c、ジョープーリ結合孔4102d、軸貫通部4102eが形成されてもよい。
ここで、可動結合孔4102cは、所定の曲率を有するように形成され、略楕円形に形成されてもよい。この可動結合孔4102cには、後述するプーリ4121の軸結合部4121aが嵌合することができる。ここで、可動結合孔4102cの短半径は、軸結合部4121aの半径と実質的に同一または若干大きく形成されてもよい。一方、可動結合孔4102cの長半径は、軸結合部4121aの半径より大きく形成されてもよい。したがって、プーリ4121の軸結合部4121aが第2ジョー4102の可動結合孔4102cに嵌合した状態で、軸結合部4121aが可動結合孔4102c内で一定程度移動することができるように形成される。これについては後半でより詳細に説明する。
一方、ジョープーリ結合孔4102dは円筒状の孔状に形成され、このジョープーリ結合孔4102dには後述するプーリ4121のジョー結合部4121bが嵌合することができる。ここで、ジョープーリ結合孔4102dの半径は、ジョー結合部4121bの半径と実質的に同一または若干大きく形成されてもよい。したがって、プーリ4121のジョー結合部4121bは、第2ジョー4102のジョープーリ結合孔4102dに回転可能に結合するように形成することができる。これについては後半でより詳細に説明する。
一方、軸貫通部4102eは、可動結合孔4102cおよびジョープーリ結合孔4102dと比較して、第2ジョー4102の遠位部4102f側に相対的に形成されてもよい。軸貫通部4102eは孔状に形成され、ジョー回転軸である回転軸4145を軸貫通部4102eに貫通挿入することができる。
第1ジョープーリであるプーリ4111は、軸結合部4111aとジョー結合部4111bとを含むことができる。プーリ4111は、全体的に回転可能な円板状に形成され、その一面上には軸結合部4111aとジョー結合部4111bとが一定程度突出して形成されてもよい。上述したように、プーリ4111の軸結合部4111aは、第1ジョー4101の可動結合孔4101cに嵌合することができ、プーリ4111のジョー結合部4111bは第1ジョー4101のジョープーリ結合孔4101dに嵌合することができる。プーリ4111は、エンドツールジョープーリ回転軸である回転軸4141を中心に回転可能に形成することができる。
一方、第2ジョープーリであるプーリ4121も、軸結合部4121aおよびジョー結合部4121bを含むことができる。プーリ4121は、全体的に回転可能な円板状に形成され、その一面上には軸結合部4121aとジョー結合部4121bとが一定程度突出して形成されてもよい。上述したように、プーリ4112の軸結合部4112aは、第2ジョー4102の可動結合孔4102cに嵌合することができ、プーリ4112のジョー結合部4112bは第2ジョー4102のジョープーリ結合孔4102dに嵌合することができる。プーリ4121は、エンドツールジョープーリ回転軸である回転軸4141を中心に回転可能に形成することができる。
上述した各構成要素間の結合関係は以下の通りである。
エンドツールジョープーリ回転軸である回転軸4141は、プーリ4111の軸結合部4111a、第1ジョー4101の可動結合孔4101c、第1ステープルプーリ4181の軸貫通部4181c、第2ジョー4102の可動結合孔4102c、プーリ4121の軸結合部4121aに順次貫通挿入される。
ジョー回転軸である回転軸4145は、第1ジョー4101の軸貫通部4101e、第2ジョー4102の軸貫通部4102eに順次貫通挿入される。
プーリ4111の軸結合部4111aは第1ジョー4101の可動結合孔4101cに嵌合し、プーリ4111のジョー結合部4111bは第1ジョー4101のジョープーリ結合孔4101dに嵌合する。
このとき、第1ジョー4101のジョープーリ結合孔4101dとプーリ4111のジョー結合部4111bとは回転可能に軸結合され、第1ジョー4101の可動結合孔4101cとプーリ4111の軸結合部4111aは可動結合される。
プーリ4121の軸結合部4121aは第2ジョー4102の可動結合孔4102cに嵌合し、プーリ4121のジョー結合部4121bは第2ジョー4102のジョープーリ結合孔4102dに嵌合する。
このとき、第2ジョー4101のジョープーリ結合孔4102dとプーリ4121のジョー結合部4121bとは回転可能に軸結合され、第2ジョー4102の可動結合孔4102cとプーリ4121の軸結合部4121aは可動結合される。
ここで、プーリ4111とプーリ4121とは、エンドツールジョープーリ回転軸である回転軸4141を中心に回転する。第1ジョー4101と第2ジョー4102は、ジョー回転軸である回転軸4145を中心に回転する。すなわち、プーリ4111と第1ジョー4101とは、その回転軸が互いに異なる。同様に、プーリ4121と第2ジョー4102とは、その回転軸が互いに異なる。
すなわち、第1ジョー4101は、可動結合孔4101cによってその回転角度が一定程度制限されるが、基本的にジョー回転軸である回転軸4145を中心に回転する。同様に、第2ジョー4102は、可動結合孔4102cによってその回転角度が一定程度制限されるが、基本的にジョー回転軸である回転軸4145を中心に回転する。
上述した各構成要素間の結合関係によるグリップ力(grip force)増幅について説明する。
本発明の一実施形態に係る手術用インストルメント4000は、第1ジョー4101と第2ジョー4102との結合構造がX字構造を形成し、第1ジョー4101と第2ジョー4102が互いに近づく方向に回転するとき(すなわち、第1ジョー4101と第2ジョー4102が閉じられるとき)、第1ジョー4101と第2ジョー4102が閉じられる(close)方向へのグリップ力(grip force)がさらに大きくなることを一特徴とする。これをより詳細に説明すれば次の通りである。
上述したように、第1ジョー4101と第2ジョー4102が開閉される動作において、その回転中心となる軸は2つ存在する。すなわち、回転軸4141と回転軸4145の2つの軸を中心に第1ジョー4101と第2ジョー4102とが開閉動作を行う。このとき、第1ジョー4101と第2ジョー4102の回転中心は回転軸4145となり、プーリ4111とプーリ4121の回転中心は回転軸4141となる。このとき、回転軸4141は相対的にその位置が固定された軸となり、回転軸4145は相対的にその位置が直線移動する軸となる。すなわち、回転軸4141の位置が固定された状態で、プーリ4111とプーリ4121が回転すると、第1ジョー4101と第2ジョー4102の回転軸である回転軸4145が前後に移動しながら第1ジョー4101と第2ジョー4102が開いたり(open)/閉じられたり(close)する。
このような構成により、第1ジョー4101と第2ジョー4102が閉じられる(close)とき、グリップ力(grip force)がより強くなり、手術者が少ない力でもアクチュエーション動作を強く行う効果が得ることができる。
(カートリッジ)
以下では、図2の手術用インストルメント4000のカートリッジ4500についてさらに詳細に説明する。
図27は、図2の手術用インストルメントの第1ジョーとカートリッジを示す斜視図である。図28は、図27のカートリッジを示す分解斜視図である。図29は、図27のカートリッジを示す結合斜視図である。図30は、図27のカートリッジを示す側面図である。図31は、図27のカートリッジを示す斜視断面図である。図32は、図27のカートリッジを示す側断面図である。図33及び図34は、図2の手術用インストルメントのエンドツールのステープル留め構造を示す斜視断面図である。図35、図36、及び図37は、図27のカートリッジの作業部材を示す斜視図である。図38及び図39は、図35の作業部材が往復移動部材と結合した様子を示す斜視図である。図40及び図41は、図33のエンドツールのクラッチ駆動動作を示す平面図である。図42は、図33のエンドツールのクラッチ駆動動作を全体的に示す斜視図である。図43及び図44は、図33のエンドツールのステープル動作を全体的に示す斜視図である。
図27~図44等を参照すると、カートリッジ4500は、第1ジョー4101に取り付け及び取り外し可能に形成され、内部に複数のステープル4530とブレード4542とを含み、組織の縫合及び切断を行う。ここで、カートリッジ4500は、カバー4510、ハウジング4520、ステープル4530、引出部材4535、作業部材4540、往復移動アセンブリ4550を含んでもよい。
ハウジング4520はカートリッジ4500の外形をなしており、全体的に中空の箱からその一面(上面)が取り外された形態で形成され、その内部に往復移動アセンブリ4550、作業部材4540、及びステープル4530を収容するように形成されてもよい。ここで、ハウジング4520は、その断面が略「U」の字状に形成されてもよい。
カバー4510は、ハウジング4520の上部を覆うように形成される。カバー4510には、複数のステープル4530を外部に吐出可能なステープル孔4511が形成されてもよい。ステープル留め駆動前には、ハウジング4520の内部に収容されていたステープル4530が、ステープル留め動作時に作業部材4540によって押されて上方に上昇し、カバー4510のステープル孔4511を通過してカートリッジ4500の外部に引き出されてステープル留めが行われるのである。
一方、カバー4510にはその長手方向に沿ってスリット4512が形成されてもよい。作業部材4540のブレード4542は、スリット4512を介してカートリッジ4500の外側に突出することができる。このスリット4512に沿って作業部材4540のブレード4542が通り過ぎながら、ステープル留めが完了した組織を切断することができる。
ハウジング4520の内部に複数のステープル4530が配置されてもよい。後述する作業部材4540が一方向に直線運動するにつれて、複数のステープル4530が順番にハウジング4520の内部から外部に押し上げられて縫合、すなわちステープル留めが行われることができる。ここで、ステープル4530の材料は、チタン、ステンレス鋼などを含んでもよい。
一方、ハウジング4520とステープル4530との間に引出部材4535がさらに配置されてもよい。言い換えれば、引出部材4535の上部にステープル4530が配置されると表現してもよい。この場合、作業部材4540が一方向に直線運動しながら引出部材4535を押し上げ、この引出部材4535がステープル4530を押し上げることができる。
このように、作業部材4540がステープル4530を直接押し上げる場合と、作業部材4540が引出部材4535を押し上げて引出部材4535がステープル4530を押し上げる場合(すなわち、作業部材4540がステープル4530を間接的に押し上げる場合)とを両方含み、作業部材4540がステープル4530を押し上げると説明することができる。
ハウジング4520の内部の下方には、往復移動アセンブリ4550が配置されてもよい。往復移動アセンブリ4550は、1つ以上の往復移動部材4551を含んでもよい。本実施形態では往復移動部材4551が1つ備えるものと示されているが、他の実施形態では往復移動部材4551が複数備えられてもよい。
本実施形態では、往復移動部材4551はバー(bar)であってもよい。具体的には、往復移動部材4551は、略長六面体の形態で形成されてもよく、表面は、別々の凹凸部または鋸歯が形成されていない滑らかな形態で形成されてもよい。このようなバー状の往復移動部材4551は、後述する作業部材4540、特に作業部材4540の接触部材4543と接触可能に形成されてもよい。
一方、図には示されていないが、往復移動部材4551は、バー(bar)状以外にも、ステープルプーリアセンブリ4160と直間接的に連結され、ステープルプーリアセンブリ4160の回転運動に応じて直線往復運動の可能な様々な形状の部材で備えられてもよい。例えば、往復移動部材4551は、凹凸部が形成されたラチェット(ratch)状であってもよい。
ここで、往復移動部材4551は、カートリッジ4500の他の構成要素と固定結合されず、カートリッジ4500の他の構成要素に対して相対的に移動可能に形成されてもよい。すなわち、ハウジング4520及びハウジング4520と結合されたカバー4510に対して往復移動部材4551が往復直線運動を行うことができる。
一方、往復移動部材4551において、プーリ4111に隣接する近位部(proximal end)4501側には締結部4551aが形成されてもよく、この締結部4551aはエンドツール4100のステープルリンクアセンブリ4170と締結されて結合されてもよい。したがって、ステープルリンクアセンブリ4170が連結部400の延びる方向(すなわち、Y軸方向)に沿って往復直線運動を行うと、これと締結された往復移動部材4551も連結部400の延びる方向(すなわち、Y軸方向)に沿って往復直線運動を行うことができる。これについては、後でより詳細に説明する。
ハウジング4520の内部には作業部材4540が配置されてもよい。作業部材4540は、往復移動部材4551と接触可能に形成され、往復移動部材4551の往復直線運動に応じて一方向に直線運動するように形成されてもよい。言い換えれば、作業部材4540は往復移動部材4551と相互作用し、連結部400の延びる方向に沿って移動しながらステープル留め及び切断を行う。
作業部材4540は、ウェッジ(wedge)4541、ブレード(blade)4542、接触部材4543、弾性部材4544、及び本体4545を含んでもよい。さらに、作業部材4540はホルダ4548をさらに含んでもよい。
本体4545は長方形の柱状に形成されてもよく、作業部材4540の基部を形成する。
本体4545には収容部4546と傾斜部4547が形成されてもよい。
具体的には、本体4545の下面には複数の収容部4546が形成されてもよく、各収容部4546には後述する接触部材4543、弾性部材4544、及びホルダ4548が収容されてもよい。
ここで、収容部4546の少なくとも一部はホルダ4548と実質的に同一または類似の形状に形成され、ホルダ4548が収容部4546に嵌め込まれると、ホルダ4548の位置は固定することができる。そして、ホルダ4548には貫通孔4548aが形成され、この貫通孔4548aに弾性部材4544が嵌合されてもよい。
そして、各収容部4546の一面には傾斜部4547が形成されてもよい。傾斜部4547は、カートリッジ4500の遠位部4502に進むにつれて収容部4546の幅が狭くなるように形成されてもよい。すなわち、傾斜部4547は、カートリッジ4500の遠位部4502に進むにつれて往復移動部材4551に近づくように形成されてもよい。そして、接触部材4543は、収容部4546内で一定程度移動するように形成されてもよく、その位置に応じて傾斜部4547と接触可能に形成されてもよい。
このような収容部4546と傾斜部4547については、後でより詳細に説明する。
ウェッジ4541は、本体4545の少なくとも一側に形成され、所定の傾斜面を有するように形成されてもよい。すなわち、ウェッジ4541は、連結部400の延びる方向において一定程度傾斜するように形成されてもよい。言い換えれば、カートリッジ4500の遠位部4502側よりも近位部4501側の高さが高いように形成されてもよい。図には、ウェッジ4541が本体4545の左右に2つずつ形成されるように示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、ウェッジ4541と接触するステープル4530または引出部材4535の形状に応じて様々な数及び形状に形成されてもよい。
このようなウェッジ4541は、引出部材4535または複数のステープル4530と順次接触可能に形成され、ステープル4530を順に押し上げる役割を果たすことができる。後述する図49等に示すように、作業部材4540が遠位部4502側に移動しながら、ステープル4530を順次押し上げてカートリッジ4500の外部に引き出す役割を果たすことができる。
ウェッジ4541の一側、より詳細にはウェッジ4541の近位部4501側にブレード4542が形成されてもよい。ブレード4542の一領域には、鋭く形成されて組織を切断する縁部4542aが形成される。この縁部4542aの少なくとも一部が第1ジョー4101及びカートリッジ4500の外部に引き出され、第1ジョー4101と第2ジョー4102との間に配置された組織が切断されることができる。ブレード4542の縁部4542aは、常に第1ジョー4101の外部に引き出されていてもよい。あるいは、ブレード4542の縁部4542aは、通常は第1ジョー4101の内部またはカートリッジ4500の内部に収容されていて、作業部材4540が長手方向に沿って移動するときのみ、第1ジョー4101の外部に引き出されてもよい。
接触部材4543は、本体4545の一側、より詳細には本体4545の下部に形成され、後述する往復移動部材4551と対向するように形成されてもよい。接触部材4543は、ローラー(roller)の形態で形成されてもよく、本体4545の傾斜部4547及び往復移動部材4551と接触可能に形成すされてもよい。より詳細には、接触部材4543は、後述する弾性部材4544によって押圧されて往復移動部材4551と常に接触するように形成されてもよい。一方、接触部材4543は、本体4545の傾斜部4547に接触してもよく、離隔するように形成されてもよい。
ここで、接触部材4543が本体4545の傾斜部4547及び往復移動部材4551と同時に接触している状態では、一種のロック(lock)状態となり、往復移動部材4551が一方向に移動すると、接触部材4543を含む移動部材4540全体が往復移動部材4551と共に一方向に移動する。
一方、接触部材4543が往復移動部材4551とのみ接触しており、本体4545の傾斜部4547とは一定程度離隔された状態では、一種のアンロック(unlock)状態となり、往復移動部材4551が反対方向に移動しても、移動部材4540は移動せずに停止している。
弾性部材4544は、本体4545と接触部材4543との間に形成され、接触部材4543に所定の弾性力を加える役割を果たす。一例として、弾性部材4544の一領域は本体4545の収容部4546と接触し、弾性部材4544の他の領域は接触部材4543と接触するように形成されてもよい。このとき、弾性部材4544の位置をガイドするために、収容部4546内にホルダ4548が配置され、このホルダ4548に弾性部材4544が嵌合されてもよい。ここで、弾性部材4544は、接触部材4543が傾斜部4547と密着接触する方向に弾性力を加えることができる。このために、弾性部材4544はコイルばねの形態で形成されてもよく、その他にも板ばね、皿ばねなどの接触部材4543に所定の弾性力を提供できる様々な形態で提供されてもよい。
このような本発明の第1実施形態では、往復移動アセンブリ4550と作業部材4540とは、一種のワンウェイクラッチ(one-way clutch)、その中でもローラクラッチ(roller clutch)を構成することを特徴とする。
具体的には、往復移動部材4551がカートリッジ4500の遠位部4502に向かって前進するときは、嵌合による摩擦力により往復移動部材4551の移動が作業部材4540に伝達され、往復移動部材4551と作業部材4540とが共にカートリッジ4500の遠位部4502に向かって移動する。
一方、往復移動部材4551がカートリッジ4500の近位部4501に向かって後退するときは、接触部材4543が作業部材4540の傾斜部4547に対して転がるか、または傾斜部4547から一定程度離隔されるので、往復移動部材4551の移動が作業部材4540に伝達されず、往復移動部材4551のみ単独でカートリッジ4500の近位部4501に向かって移動することになり、作業部材4540は移動しない。
これをより詳細に説明すれば次の通りである。
作業部材4540の本体4545と往復移動部材4551は、互いに対して相対的に移動可能に形成される。すなわち、往復移動部材4551は、本体4545に対してシャフトの長手方向に沿って移動可能に形成される。
本体4545の傾斜部4547と往復移動部材4551との間には接触部材4543が配置され、接触部材4543の位置に応じて往復移動部材4551が作業部材4540に対して相対移動可能な状態、または相対移動が遮断される状態になり得る。
ここで、本体4545の傾斜部4547と往復移動部材4551との間隔は、一方向に進むにつれて減少するように形成されてもよい。具体的には、本体4545の傾斜部4547は、接触部材4543を挟んで往復移動部材4551と対向するように配置される。
ここで、本体4545の内部に形成された収容部4546の上部内側面である傾斜部4547は一定程度傾斜して形成され、所定区間で傾斜部4547と往復移動部材4551との間隔が変わるように形成されてもよい。
これにより、所定区間では、傾斜部4547と往復移動部材4551との間に配置される接触部材4543が、傾斜部4547と往復移動部材4551と同時接触可能に形成されてもよい。
また、接触部材4543が傾斜部4547と往復移動部材4551に同時に接触する区間を除いて、接触部材4543は傾斜部4547及び往復移動部材4551のいずれか一方にのみ接触するように配置されてもよい。そして、接触部材4543が傾斜部4547と往復移動部材4551に同時に接触しない限り、往復移動部材4551は本体4545に対して相対移動が可能に形成される。
また、接触部材4543が傾斜部4547と往復移動部材4551とに同時に接触しても、接触部材4543が作業部材4540の傾斜部4547に対して転がることができるほどにのみ軽く接触し、往復移動部材4551が本体4545に対して相対移動可能に形成されてもよい。
図37等を参照すると、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント4000における傾斜部4547の一面と往復移動部材4551の一面との間隔は、カートリッジ4500の遠位部4502に進むにつれて減少してもよい。
具体的には、傾斜部4547の右側(図37基準)端部を基準として遠位部4502方向(図37基準右側から左側方向)に進むにつれて対向する傾斜部4547の一面と往復移動部材4551の一面の間隔が減少されてもよい。すなわち、平坦に形成される往復移動部材4551の上面と、これと対向する傾斜部4547の内側面との間隔は、一端部から他端部方向に進むにつれて減少してもよい。
一方、弾性部材4544は、接触部材4543を、傾斜部4547と往復移動部材4551との間隔が減少する方向に加圧するように形成されてもよい。
ここで、本発明では、接触部材4543が傾斜部4547と往復移動部材4551との間に配置され、往復移動部材4551がカートリッジ4500の遠位部4502に向かって移動する際に接触部材4543は傾斜部4547及び往復移動部材4551と同時に接触することができる。
本発明の第1実施形態では、往復移動部材4551が平坦に形成され、往復移動部材4551の移動方向を水平方向にする際、往復移動部材4551と対向する傾斜部4547は往復移動部材4551の水平方向軸と鋭角をなすように形成されてもよい。
一例として図37等を参照すると、ホルダ4548が配置される収容部4546の一端部(図37基準右側端部)を基準に、往復移動部材4551と対向する傾斜部4547は、右側から左側に進むにつれて下向きに傾斜して形成されてもよい。
すなわち、収容部4546の一端部(右側端部)を基準に、左側に進むにつれて傾斜部4547と往復移動部材4551との間隔が減少され、傾斜部4547と往復移動部材4551との間を移動する接触部材4543がカートリッジ4500の遠位部4502側に移動すると、接触部材4543は傾斜部4547及び往復移動部材4551に同時に接触することになる。
このとき、接触部材4543と傾斜部4547及び往復移動部材4551との間に摩擦力が発生することになる。このとき、外力により往復移動部材4551がカートリッジ4500の遠位部4502側に移動すると、接触部材4543と往復移動部材4551との間の摩擦力により接触部材4543も往復移動部材4551と共にカートリッジ4500の遠位部4502側に移動する。
そして、接触部材4543が遠位部4502側に移動するほど所定の角度で左下向き傾斜する傾斜部4547の内側面により、接触部材4543と傾斜部4547及び往復移動部材4551との間の摩擦力はより大きく増加する可能性がある。これにより、往復移動部材4551がカートリッジ4500の遠位部4502側に移動する力は、接触部材4543を介して作業部材4540によりよく伝達されるようになる。
すなわち、接触部材4543が作業部材4540の傾斜部4547と往復移動部材4551に同時に接触している場合には、往復移動部材4551が遠位部4502側に移動するほど作業部材4540が傾斜部4547と往復移動部材4551との間に挟まれ、結果として往復移動部材4551がカートリッジ4500の遠位部4502側に移動する力が作業部材4540によりよく伝達されるようになる。
一方、接触部材4543が傾斜部4547と往復移動部材4551に同時に接触している場合であっても、往復移動部材4551がカートリッジ4500の近位部4501側に移動すると、接触部材4543と往復移動部材4551との間の摩擦力により、接触部材4543も共にカートリッジ4500の近位部4501側に移動する。
そして、接触部材4543が近位部4501側に移動するほど左側に上向き傾斜する傾斜部4547の内側面と離隔することにより、前の場合とは異なり往復移動部材4551が遠位部4502側に移動する力は作業部材4540にうまく伝達されなくなる。
すなわち、往復移動部材4551がカートリッジ4500の遠位部4502に向かって移動する際には、嵌合による摩擦力により往復移動部材4551の移動が作業部材4540に伝達され、往復移動部材4551と作業部材4540とが共にカートリッジ4500の遠位部4502に向かって移動する。
一方、往復移動部材4551がカートリッジ4500の近位部4501に向かって移動する際には、接触部材4543が作業部材4540の傾斜部4547に対して転がるか、または傾斜部4547から一定程度離隔されるので、往復移動部材4551の移動が作業部材4540に伝達されず、往復移動部材4551のみ単独でカートリッジ4500の近位部4501に向かって移動することになり、作業部材4540は移動しない。
このような構成により、接触部材4543及び傾斜部4547を含む作業部材4540と往復移動部材4545は、一種のワンウェイクラッチ(one-way clutch)を構成し、いずれか一方向への移動のみが可能である。
一例として、接触部材4543が往復移動部材4551及び傾斜部4547と接触している状態で、往復移動部材4551が遠位部4502方向に移動すると、接触部材4543を含む作業部材4540は、往復移動部材4551によって往復移動部材4551と共に遠位部4502方向に移動する。すなわち、往復移動部材4551が接触部材4543と作業部材4540の両方を押して、作業部材4540が遠位部4502方向に移動する。
逆に、接触部材4543が往復移動部材4551及び傾斜部4547と接触している状態で、往復移動部材4551が近位部4501方向に移動すると、接触部材4543は停止された状態で往復移動部材4551のみ単独で近位部4501方向に移動する。すなわち、往復移動部材4551が近位部4501方向に移動すると、接触部材4543は、作業部材4540の傾斜部4547に対して転がるか、または傾斜部4547から一定程度離隔されるので、往復移動部材4551の移動が作業部材4540に伝達されず、往復移動部材4551のみ単独でカートリッジ4500の近位部4501に向かって移動し、作業部材4540が移動しない。
これを別の観点から表現すると、往復移動部材4551がカートリッジ4500の遠位部4502に移動する際には、往復移動部材4551と作業部材4540との間で接触部材4543が嵌合状態となり、往復移動部材4551と作業部材4540との相対移動が遮断されると表現することができる。
逆に、往復移動部材4551がカートリッジ4500の近位部4501に移動する際には、往復移動部材4551と作業部材4540との間で接触部材4543が嵌合状態が解除されて往復移動部材4551と作業部材4540との相対移動が可能になると表現することができる。
その結果、カートリッジ4500は第1ジョー4101のカートリッジ収容部4101aに収容され、このときカートリッジ4500の往復移動部材4551とエンドツール4100のステープルリンクアセンブリ4170とが結合される。したがって、エンドツール4100の第1ステープルプーリ4181及び第2ステープルプーリ4191の回転運動が、ステープルリンクアセンブリ4170を介して往復移動部材4551の直線運動に変換される。
このとき、往復移動部材4551の締結部4551aがステープルリンクアセンブリ4170を介してステープルプーリアセンブリ4160と連結され、ステープルプーリアセンブリ4160の第1ステープルプーリ4181及び第2ステープルプーリ4191が時計方向/反時計方向に交互に回転すると、往復移動部材4551が前進と後退を繰り返すことができる。そして、往復移動部材4551が前進するときは往復移動部材4551と共に作業部材4540が前進し、往復移動部材4551が後退するときは往復移動部材4551のみ後退して作業部材4540はその場で停止していてもよい。この過程を繰り返しながら作業部材4540が前方に進みながらウェッジ4541によってステープル4530がステープル留めされると同時に、ブレード4542がステープルされた組織を切断することができるのである。
これについてより詳細に説明すれば次の通りである。
(ステープル留め及び切断動作)
図42を参照すると、本発明の一実施形態による手術用インストルメントの駆動方法は次の通りである。
まず、第1ステープルプーリ4181が時計方向に回転し、第2ステープルプーリ4191が反時計方向に回転すると、ステープルプーリアセンブリ4160に連結されたステープルリンクアセンブリ4170及びステープルリンクアセンブリ4170に連結されたカートリッジ4500の往復移動アセンブリ4550が、カートリッジ4500の遠位部4502方向に移動する。
そして、往復移動アセンブリ4550がカートリッジ4500の遠位部4502方向に移動すると、往復移動アセンブリ4550と接触している作業部材4540が往復移動アセンブリ4550と共にカートリッジ4500の遠位部4502方向に移動する。
そして、作業部材4540がカートリッジ4500の遠位部4502方向に移動しながら、作業部材4540がステープル4530をカートリッジ4500の外部に吐出させるとともに、作業部材4540のブレード4542がカートリッジ4500の遠位部4502方向に移動する。
一方、第1ステープルプーリ4181が反時計方向に回転し、第2ステープルプーリ4191が時計方向に回転すると、ステープルプーリアセンブリ4160に連結されたステープルリンクアセンブリ4170及びステープルリンクアセンブリ4170に連結されたカートリッジ4500の往復移動アセンブリ4550がカートリッジ4500の近位部4501方向に移動し、このとき作業部材4540は停止している。
そして、このようなステップが繰り返し行われ、ウェッジ4541によるステープル留め動作及びブレード4542による切断動作が同時に行われる。
これについてより詳細に説明すれば次の通りである。
まず、図42(a)のような状態で、図42(b)のように第1ステープルプーリ4181が矢印A1方向(すなわち、時計方向)に回転し、第2ステープルプーリ4191が矢印B1方向(すなわち、反時計方向)に回転すると、これに連結されたステープルリンクアセンブリ4170及びステープルリンクアセンブリ4170と締結された往復移動部材4551は矢印C1方向(すなわち、遠位部方向)に移動する。この状態では、弾性部材(図40の4544参照)により往復移動部材4551と作業部材4540の接触部材4543が密着接触しているため、往復移動部材4551が矢印C1方向に移動すると、往復移動部材4551とともに作業部材4540も矢印D1方向に移動する。
一方、図42(c)のように、第1ステープルプーリ4181が矢印A2方向(すなわち、反時計方向)に回転し、第2ステープルプーリ4191が矢印B2方向(すなわち、時計方向)に回転すると、これに連結されたステープルリンクアセンブリ4170及びステープルリンクアセンブリ4170と締結された往復移動部材4551は、矢印C2方向(すなわち、近位部方向)に移動する。この状態では、接触部材4543と往復移動部材4551との構造により往復移動部材4551がC2方向に移動しても、作業部材4540の全体的な位置はそのまま維持された状態で、接触部材4543のみ往復移動部材4551と一定程度離隔される(図41及び図43参照)。すなわち、往復移動部材4551が矢印C2方向に移動しても、X軸方向から見ると、作業部材4540はその場で停止している。
この状態で、第1ステープルプーリ4181が回転を止めると、図42(a)のように、ステープルリンクアセンブリ4170、往復移動部材4551、及び作業部材4540も停止することになる。
このような過程を繰り返しながら、第1ステープルプーリ4181と第2ステープルプーリ4191が時計方向/反時計方向に交互に回転すると、往復移動部材4551は前進と後退を繰り返し、作業部材4540は、前進と停止を繰り返しながら、結果として作業部材4540が遠位部4502に向かって移動するようになるのである。そして、作業部材4540が遠位部4502に向かって移動しながら、ウェッジ4541によるステープル留め動作及びブレード4542による切断動作が同時に行われる。
以下では、本発明の一実施形態による手術用インストルメントのステープル留め動作について説明する。
図43は、図36のエンドツールのステープル動作を区間別に示す斜視図であり、図44は、図36のエンドツールのステープル動作を全体的に示す斜視図である。
図43及び図44を参照すると、図43(a)のような状態で、作業部材4540が矢印図43(b)の矢印A1方向に移動しながら、作業部材4540のウェッジ4541が引出部材4535を押し上げ、引出部材4535がステープル4530の下方の一側を押し上げる。そして、これによりステープル4530が第1ジョー4101及びカートリッジ4500の外部に吐出される。
この状態で、作業部材4540が図43(c)の矢印A2方向にさらに移動すると、吐出されたステープル4530が第2ジョー4102のアンビル4102aと接触した状態で作業部材4540によって押し上げられ続けて、ステープル4530の両端部が折り曲げられながらステープル留めが行われる。
このような動作が連続的に行われながら、図44に示すように、複数のステープル4530のうち近位部4501側のステープル4530から遠位部4502側のステープル4530まで順次ステープル留めが行われるのである。
(操作部)
図45及び図46は、図2の手術用インストルメントの操作部を示す斜視図である。図47は、図2に示す手術用インストルメントの関節を構成するプーリ及びワイヤの構成のみを簡略に示す図である。
図2~図47を参照すると、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント4000の操作部200は、ユーザが把持可能な第1ハンドル204と、エンドツール4100のアクチュエーション運動を制御するアクチュエーション操作部203と、エンドツール4100のヨー運動を制御するヨー操作部202と、エンドツール4100のピッチ運動を制御するピッチ操作部201とを含む。ここで、図45及び図46には、手術用インストルメント4000のピッチ/ヨー/アクチュエーション運動に係る構成要素のみが示されていると理解することができる。
また、手術用インストルメント4000の操作部200は、エンドツール4100のステープルプーリアセンブリ4160の運動を制御してステープル留め及び切断を行うステープル操作部260をさらに含んでもよい。
操作部200は、第1ジョー(jaw)4101の回転運動に係るプーリ210、プーリ211、プーリ212、プーリ213、プーリ214、プーリ215、プーリ216、プーリ217、及びプーリ218を含んでもよい。また、第2ジョー(jaw)4102の回転運動に係るプーリ220、プーリ221、プーリ222、プーリ223、プーリ224、プーリ225、プーリ226、プーリ227及びプーリ228を含んでもよい。また、操作部200は、ピッチ運動に係るプーリ231、プーリ232、プーリ233、及びプーリ234を含んでもよい。また、連結部400の折曲部402の中間に配置された中介プーリであるプーリ235を含んでもよい。
ここで、図には対向しているプーリが互いに平行に形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、それぞれのプーリが操作部の構成に適合した位置及び大きさで様々に形成されてもよいと言える。
また、本発明の第1実施形態の操作部200は、回転軸241、回転軸242、回転軸243、回転軸244、回転軸245及び回転軸246を含んでもよい。ここで、回転軸241は操作部第1ジョーアクチュエーション回転軸として機能し、回転軸242は操作部第2ジョーアクチュエーション回転軸として機能してもよい。そして、回転軸243は操作部ヨーメイン回転軸として機能し、回転軸244は操作部ヨーサブ回転軸として機能してもよい。そして、回転軸245は操作部ピッチサブ回転軸として機能し、回転軸246は操作部ピッチメイン回転軸として機能してもよい。
回転軸241/回転軸242、回転軸243、回転軸244、回転軸245、及び回転軸246は、操作部200の遠位部(distal end)205から近位部(proximal end)206方向に向かって順次配置されてもよい。
このようなそれぞれの回転軸241、242、243、244、245、及び246には1つ以上のプーリがはめ込まれてもよく、これについては後で詳細に説明する。
プーリ210は操作部第1ジョーアクチュエーションプーリとして機能し、プーリ220は操作部第2ジョーアクチュエーションプーリとして機能し、これらの構成要素を通称して操作部アクチュエーションプーリと呼ばれてもよい。
プーリ211とプーリ212とは操作部第1ジョーヨーメインプーリとして機能し、プーリ221とプーリ222とは操作部第2ジョーヨーメインプーリとして機能し、これらの構成要素を通称して操作部ヨーメインプーリと呼ばれてもよい。
プーリ213とプーリ214とは操作部第1ジョーヨーサブプーリとして機能し、プーリ223とプーリ224とは操作部第2ジョーヨーサブプーリとして機能し、これらの構成要素を通称して操作部ヨーサブプーリと呼ばれてもよい。
プーリ215とプーリ216とは操作部第1ジョーピッチサブプーリとして機能し、プーリ225とプーリ226とは操作部第2ジョーピッチサブプーリとして機能し、これらの構成要素を通称して操作部ピッチサブプーリと呼ばれてもよい。
プーリ217とプーリ218とは操作部第1ジョーピッチメインプーリとして機能し、プーリ227とプーリ228とは操作部第2ジョーピッチメインプーリとして機能し、これらの構成要素を通称して操作部ピッチメインプーリと呼ばれてもよい。
プーリ231とプーリ232とは操作部ピッチワイヤメインプーリとして機能し、プーリ233とプーリ234とは操作部ピッチワイヤサブプーリとして機能する。
上記構成要素を各運動(ピッチ/ヨー/アクチュエーション)に対する操作部の観点から分類すると次の通りである。
エンドツール4100のピッチ運動を制御するピッチ操作部201は、プーリ215、プーリ216、プーリ217、プーリ218、プーリ225、プーリ226、プーリ227、プーリ228、プーリ231、プーリ232、及びプーリ234を含んでもよい。また、ピッチ操作部201は、回転軸245及び回転軸246を含んでもよい。また、ピッチ操作部201は、ピッチフレーム208をさらに含んでもよい。
エンドツール4100のヨー運動を制御するヨー操作部202は、プーリ211、プーリ212、プーリ213、プーリ214、プーリ221、プーリ222、プーリ223、及びプーリ224を含んでもよい。また、ヨー操作部202は、回転軸243及び回転軸244を含んでもよい。また、ヨー操作部202は、ヨーフレーム207をさらに含んでもよい。
エンドツール4100のアクチュエーション運動を制御するアクチュエーション操作部203は、プーリ210、プーリ220、回転軸241、及び回転軸242を含んでもよい。また、アクチュエーション操作部203は、第1アクチュエーション操作部251及び第2アクチュエーション操作部256をさらに含んでもよい。
以下では、操作部200の各構成要素についてより詳細に説明する。
第1ハンドル204は、ユーザが手で把持可能に形成され、特にユーザが自分の手のひらで第1ハンドル204を包み込むようにつかめるように形成されてもよい。そして、第1ハンドル204上にはアクチュエーション操作部203及びヨー操作部202が形成され、ヨー操作部202の一側にはピッチ操作部201が形成される。そして、ピッチ操作部201の他端部は、連結部400の折曲部402に連結される。
アクチュエーション操作部203は、第1アクチュエーション操作部251と第2アクチュエーション操作部256とを含む。第1アクチュエーション操作部251は、回転軸241、プーリ210、第1アクチュエーション延長部252、及び第1アクチュエーションギア253を含む。第2アクチュエーション操作部256は、回転軸242、プーリ220、第2アクチュエーション延長部257、及び第2アクチュエーションギア258を含む。ここで、第1アクチュエーション延長部252と第2アクチュエーション延長部257との端部は、指穴リング状に形成され、第2ハンドルとして動作することができる。
ここで、アクチュエーション回転軸である回転軸241及び回転軸242は、連結部400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てもよい。例えば、回転軸241及び回転軸242は、Z軸と平行な方向に形成されてもよく、この状態でピッチ操作部201またはヨー操作部202が回転する場合、アクチュエーション操作部203の座標系は相対的に変わってもよい。もちろん、本発明の思想はこれに限定されず、人間工学的(ergonomic)設計によって、アクチュエーション操作部203を把持するユーザの手構造に適合するように、回転軸241及び回転軸242は様々な方向に形成されてもよい。
一方、プーリ210、第1アクチュエーション延長部252、及び第1アクチュエーションギア253は互いに固定結合されて回転軸241を中心に共に回転可能に形成されてもよい。ここで、プーリ210は、1つのプーリから構成されてもよく、互いに固定結合された2つのプーリから構成されてもよい。
同様に、プーリ220、第2アクチュエーション延長部257、及び第2アクチュエーションギア258は互いに固定結合されて回転軸242を中心に共に回転可能に形成されてもよい。ここで、プーリ220は、1つのプーリから構成されてもよく、互いに固定結合された2つのプーリから構成されてもよい。
ここで、第1アクチュエーションギア253と第2アクチュエーションギア258とは互いに噛み合うように形成され、いずれかの側が回転すると互いに反対方向に共に回転するように形成されてもよい。
ヨー操作部202は、回転軸243と、操作部第1ジョーヨーメインプーリであるプーリ211及びプーリ212と、操作部第2ジョーヨーメインプーリであるプーリ221及びプーリ222と、ヨーフレーム(yaw frame)207とを含んでもよい。また、ヨー操作部202は、プーリ211及びプーリ212の一側に形成された操作部第1ジョーヨーサブプーリであるプーリ213及びプーリ214と、プーリ221及びプーリ222の一側に形成された操作部第2ジョーヨーサブプーリであるプーリ223及びプーリ224とをさらに含んでもよい。ここで、プーリ213及びプーリ214と、プーリ223及びプーリ224とは、後述するピッチフレーム208に結合されてもよい。
ここで、図には、ヨー操作部202がプーリ211及びプーリ212とプーリ221及びプーリ222とを含み、プーリ211及びプーリ212とプーリ221及びプーリ222とはそれぞれ互いに対向するように形成され、独立して回転可能な2つのプーリを備えるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されない。すなわち、互いに直径が同じであるか、異なる1つ以上のプーリをヨー操作部202の構成に従って備えてもよいのである。
具体的には、第1ハンドル204上において、アクチュエーション操作部203の一側には、操作部ヨーメイン回転軸である回転軸243が形成される。このとき、第1ハンドル204は、回転軸243を中心に回転可能に形成される。
ここで回転軸243は、連結部400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てもよい。例えば、回転軸243は、Z軸と平行な方向に形成されてもよく、この状態でピッチ操作部201が回転すると、上述したように回転軸243の座標系は相対的に変わってもよい。もちろん、本発明の思想はこれに限定されず、人間工学的(ergonomic)設計によって、操作部200を把持するユーザの手構造に適合するように、回転軸243は様々な方向に形成されてもよい。
一方、プーリ211及びプーリ212とプーリ221及びプーリ222とは、回転軸243を中心に回転可能に回転軸243に結合する。そして、プーリ211及びプーリ212には第1ジョーワイヤであるワイヤ301またはワイヤ305が巻き付けられ、プーリ221及びプーリ222には第2ジョーワイヤであるワイヤ302またはワイヤ306が巻き付けられてもよい。このとき、プーリ211及びプーリ212とプーリ221及びプーリ222とはそれぞれ互いに対向するように形成され、独立して回転可能な2つのプーリから構成されてもよい。したがって、巻き込まれるワイヤと巻き出されるワイヤが分離されたプーリにそれぞれ巻き付けられることができ、互いに干渉を与えることなく動作することができる。
ヨーフレーム207は、第1ハンドル204、回転軸241、回転軸242、及び回転軸243を剛体連結し、第1ハンドル204とヨー操作部202とアクチュエーション操作部203とが回転軸243を中心に一体としてヨー回転可能にする。
ピッチ操作部201は、回転軸246と、操作部第1ジョーピッチメインプーリであるプーリ217及びプーリ218と、操作部第2ジョーピッチメインプーリであるプーリ227及びプーリ228と、ピッチフレーム(pitch frame)208とを含んでもよい。また、ピッチ操作部201は、回転軸245と、プーリ217及びプーリ218の一側に形成された操作部第1ジョーピッチサブプーリであるプーリ215及びプーリ216と、プーリ227及びプーリ228の一側に形成された操作部第2ジョーピッチサブプーリであるプーリ225及びプーリ226とをさらに含んでもよい。ピッチ操作部201は、回転軸246を介して連結部400の折曲部402に連結されてもよい。
具体的には、ピッチフレーム208はピッチ操作部201のベースフレームとなり、一端部に回転軸243が回転可能に結合される。すなわち、ヨーフレーム207は、ピッチフレーム208に対して回転軸243を中心に回転可能に形成される。
上述したように、ヨーフレーム207は第1ハンドル204、回転軸243、回転軸241、及び回転軸242を連結し、またヨーフレーム207はピッチフレーム208と軸結合するため、ピッチフレーム208が回転軸246を中心にピッチ回転すると、ピッチフレーム208と連結されたヨーフレーム207、第1ハンドル204、回転軸241、回転軸242、及び回転軸243が共にピッチ回転することになる。すなわち、ピッチ操作部201が回転軸246を中心に回転すると、アクチュエーション操作部203及びヨー操作部202がピッチ操作部201と共に回転するのである。言い換えれば、ユーザが第1ハンドル204を、回転軸246を中心にピッチ回転させると、アクチュエーション操作部203、ヨー操作部202、及びピッチ操作部201が共に動くようになる。
プーリ217及びプーリ218と、プーリ227及びプーリ228とは、ピッチフレーム208の回転軸246を中心に回転可能に回転軸246に結合する。
ここで、プーリ217及びプーリ218は互いに対向するように形成され、独立して回転可能に形成されてもよい。したがって、巻き込まれるワイヤと巻き出されるワイヤが分離されたプーリにそれぞれ巻き付けられることができ、互いに干渉を与えることなく動作することができる。同様に、プーリ227及びプーリ228も互いに対向するように形成され、独立して回転可能に形成されてもよい。したがって、巻き込まれるワイヤと巻き出されるワイヤが分離されたプーリにそれぞれ巻き付けられることができ、互いに干渉を与えることなく動作することができる。
次に、ピッチワイヤであるワイヤ303及びワイヤ304の動作は以下の通りである。
エンドツール4100には、エンドツールピッチプーリであるプーリ4131がエンドツールハブ180に固定結合されて形成され、操作部200には、操作部ピッチプーリであるプーリ231及びプーリ232がピッチフレーム208に固定結合されて形成される。そして、このプーリはピッチワイヤであるワイヤ303及びワイヤ304で互いに連結され、操作部200のピッチ操作に応じてエンドツール4100のピッチ動作をより容易に行うことができる。ここで、ワイヤ303はプーリ231及びプーリ233を介してピッチフレーム208に固定結合され、ワイヤ304はプーリ232及びプーリ234を介してピッチフレーム208に固定結合される。すなわち、操作部200のピッチ回転によってピッチフレーム208とプーリ231及びプーリ232とが回転軸246を中心に共に回転することになり、結果としてワイヤ303及びワイヤ304も移動することになり、ジョーワイヤであるワイヤ301、ワイヤ302、ワイヤ305、及びワイヤ306によるエンドツールのピッチ動作とは別に、追加のピッチ回転の動力を伝達することができる。
第1ハンドル204とピッチ操作部201、ヨー操作部202、及びアクチュエーション操作部203のそれぞれの連結関係をまとめると、次の通りである。第1ハンドル204上には、回転軸241及び回転軸242と、回転軸243、回転軸244、回転軸245、及び回転軸246とが形成されてもよい。このとき、回転軸241及び回転軸242は第1ハンドル204上に直接形成されるので、第1ハンドル204とアクチュエーション操作部203とは直接連結されていてもよい。一方、回転軸243は第1ハンドル204上に直接形成されるので、第1ハンドル204とヨー操作部202とは直接連結されていてもよい。一方、ピッチ操作部201は、ヨー操作部202の一側にヨー操作部202と連結されるように形成されるため、ピッチ操作部201は第1ハンドル204と直接連結されず、ピッチ操作部201と第1ハンドル204とは、ヨー操作部202を介して間接連結されるように形成されてもよい。
続いて図を参照すると、本発明の第1実施形態による手術用インストルメント4000において、ピッチ操作部201とエンドツール(end tool)4100が同一または平行な軸(X軸)上に形成されてもよい。すなわち、連結部400の折曲部402の一端部にはピッチ操作部201の回転軸246が形成され、連結部400の他端部にはエンドツール(end tool)4100が形成されるのである。
そして、連結部400の中間、特に折曲部402部分には、ワイヤの経路を変更またはガイドする1つ以上の仲介プーリ235が配置されてもよい。このような仲介プーリ235にワイヤの少なくとも一部が巻き付けられるように形成されてワイヤの経路をガイドすることにより、折曲部402の折り曲げられた形状に沿ってワイヤが配置されてもよいのである。
ここで、図には、連結部400が折曲部402を備えて所定の曲率を有するように湾曲して形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、連結部400が必要に応じて直線状に形成されてもよく、1回以上折り曲げて形成されてもよく、このような場合でも、ピッチ操作部201とエンドツール(end tool)4100とは実質的に同一または平行な軸上に形成されるものと言える。また、図3には、ピッチ操作部201とエンドツール(end tool)4100がX軸と平行な軸上にそれぞれ形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、ピッチ操作部201とエンドツール(end tool)4100とが、互いに異なる軸上に形成されてもよい。
ステープル操作部260は、第1ステープルワイヤであるワイヤ307及びワイヤ308によってエンドツール4100の第1ステープルプーリ4181と連結され、第1ステープルプーリ4181を時計方向または反時計方向に交互に回転させる役割を果たすことができる。ステープル操作部260は、第2ステープルワイヤであるワイヤ309及びワイヤ310によってエンドツール4100の第2ステープルプーリ4191と連結され、第2ステープルプーリ4191を時計方向または反時計方向に交互に回転させる役割を果たすことができる。
このため、図には示されていないが、ステープル操作部260はモータ(図示せず)を含んでもよい。すなわち、ユーザがボタン状に形成されたステープル操作部260を押している間、モータ(図示せず)が駆動し、操作部ステープルプーリ(図45の269参照)を時計方向または反時計方向に交互に回転させることができる。そして、これにより、エンドツール4100の第1ステープルプーリ4181及第2ステープルプーリ4191が時計方向または反時計方向に交互に回転することができる。
(アクチュエーション動作、ヨー動作、ピッチ動作)
本実施形態におけるアクチュエーション動作、ヨー動作、及びピッチ動作について説明すれば次の通りである。
まず、アクチュエーション動作は次の通りである。
ユーザが第1アクチュエーション延長部252に形成された指穴リングに人差し指を入れ、第2アクチュエーション延長部257に形成された指穴リングに親指を入れた状態でいずれかの指または両指を用いてアクチュエーション延長部252、257を回転させると、第1アクチュエーション延長部252と固定結合されたプーリ210及び第1アクチュエーションギア253は回転軸241を中心に回転し、第2アクチュエーション延長部257と固定結合されたプーリ220及び第2アクチュエーションギア258は回転軸242を中心に回転する。このとき、プーリ210とプーリ220とは互いに反対方向に回転するようになり、したがってプーリ210に一端部が固定結合されて巻き付けられたワイヤ301及びワイヤ305と、プーリ220に一端部が固定結合されて巻き付けられたワイヤ302及びワイヤ306も互いに反対方向に移動することになる。そして、このような回転力が動力伝達部300を介してエンドツール4100に伝達され、エンドツール4100の2つのジョー(jaw)4103がアクチュエーション動作を行う。
ここでアクチュエーション動作とは、上述したように、2つのジョー(jaw)4101、4102が互いに反対方向に回転しながら、ジョー(jaw)4101、4102を開けたり閉じたりする動作を意味する。すなわち、アクチュエーション操作部203のアクチュエーション延長部252、257を互いに近づく方向に回転させると、第1ジョー(jaw)4101は反時計方向に回転し、第2ジョー(jaw)4102は時計方向に回転しながらエンドツール4100が閉じられる。逆に、アクチュエーション操作部203のアクチュエーション延長部252、257を互いに離れる方向に回転させると、第1ジョー(jaw)4101は時計方向に回転し、第2ジョー(jaw)4102は反時計方向に回転しながらエンドツール4100が開くことになる。
本実施形態では、上述したアクチュエーション操作のために、第1アクチュエーション延長部252と第2アクチュエーション延長部257とを備えて第2ハンドルを構成し、2本の指を把持して操作できるようにした。しかしながら、エンドツール4100の2つのジョーを互いに開けて閉じるアクチュエーション操作のためのアクチュエーション操作部203の構成は、上述したのと異なり、1つのアクチュエーション回転部で2つのアクチュエーションプーリ(プーリ210、プーリ220)が互いに逆に動作するような構成などの他の変形例も十分可能である。
次に、ヨー動作は以下の通りである。
ユーザが第1ハンドル204を握っている状態で回転軸243を中心に第1ハンドル204を回転させると、アクチュエーション操作部203及びヨー操作部202が回転軸243を中心にヨー回転することになる。すなわち、ワイヤ301及びワイヤ305が固定結合されている第1アクチュエーション操作部251のプーリ210が回転軸243を中心に回転すると、プーリ211及びプーリ212に巻き付けられているワイヤ301及びワイヤ305が移動することになる。同様に、ワイヤ302及びワイヤ306が固定結合されている第2アクチュエーション操作部256のプーリ220が回転軸243を中心に回転すると、プーリ221及びプーリ222に巻き付けられているワイヤ302及びワイヤ306が移動することになる。このとき、第1ジョー4101に連結されたワイヤ301及びワイヤ305と、第2ジョー4102に連結されたワイヤ302及びワイヤ306とは、ヨー回転時に第1ジョー4101と第2ジョー4102とが同じ方向に回転するようにプーリ211及びプーリ212とプーリ221及びプーリ222に巻き付けられている。そして、このような回転力が動力伝達部300を介してエンドツール4100に伝達され、エンドツール4100の2つのジョー(jaw)4103が同じ方向に回転するヨー動作を行う。
このときヨーフレーム207が第1ハンドル204、回転軸241、回転軸242、及び回転軸243を連結するため、第1ハンドル204とヨー操作部202とアクチュエーション操作部203とは回転軸243を中心に共に回転することになる。
次に、ピッチ動作は次の通りである。
ユーザが第1ハンドル204を握っている状態で回転軸246を中心に第1ハンドル204を回転させると、アクチュエーション操作部203、ヨー操作部202及びピッチ操作部201が回転軸246を中心にピッチ回転することになる。すなわち、ワイヤ301及びワイヤ305が固定結合されている第1アクチュエーション操作部251のプーリ210が回転軸246を中心に回転すると、プーリ217及びプーリ218に巻き付けられているワイヤ301及びワイヤ305が移動することになる。同様に、ワイヤ302及びワイヤ306が固定結合されている第2アクチュエーション操作部256のプーリ220が回転軸246を中心に回転すると、プーリ227及びプーリ228に巻き付けられているワイヤ302及びワイヤ306が移動することになる。このとき、図5を参照して説明したように、第1ジョーワイヤであるワイヤ301及びワイヤ305が互いに同じ方向に移動し、第2ジョーワイヤであるワイヤ302及びワイヤ306が互いに同じ方向に移動して、第1ジョー4101と第2ジョー4102とがピッチ回転できるように、ジョーワイヤであるワイヤ301、ワイヤ305、ワイヤ302及びワイヤ306がそれぞれ操作部ピッチメインプーリであるプーリ217、プーリ218、プーリ227及びプーリ228に巻き付けられることになる。そして、このような回転力が動力伝達部300を介してエンドツール4100に伝達され、エンドツール4100の2つのジョー(jaw)4103がピッチ動作を行う。
このとき、ピッチフレーム208はヨーフレーム207と連結され、ヨーフレーム207は第1ハンドル204、回転軸241、回転軸242、及び回転軸243を連結するため、ピッチフレーム208が回転軸246を中心に回転すると、ピッチフレーム208と連結されたヨーフレーム207、第1ハンドル204、回転軸241、回転軸242、及び回転軸243が共に回転することになる。すなわち、ピッチ操作部201が回転軸246を中心に回転すると、アクチュエーション操作部203及びヨー操作部202がピッチ操作部201と共に回転するのである。
まとめると、本発明の一実施形態による手術用インストルメント4000は、各関節点(アクチュエーション関節、ヨー関節、ピッチ関節)にプーリが形成され、このプーリにはワイヤ(第1ジョーワイヤまたは第2ジョーワイヤ)が巻き付けられており、操作部の回転操作(アクチュエーション回転、ヨー回転、ピッチ回転)が各ワイヤの移動を引き起こし、結果としてエンドツール4100の所望の動作を誘導することを特徴とする。さらに、各プーリの一側には補助プーリが形成されてもよく、これらの補助プーリによって1つのプーリにワイヤが複数回巻き付けられないようになる。
図47は、図2に示す本発明の一実施形態による手術用インストルメント4000の関節を構成するプーリ及びワイヤの構成のみを簡略に示す図である。図43では、関節運動に関わらずワイヤの経路を変更するための中介プーリは省略した。
図47を参照すると、操作部200は、第1ジョー(jaw)4101の回転運動に係るプーリ210、プーリ211、プーリ212、プーリ213、プーリ214、プーリ215、プーリ216、プーリ217、及びプーリ218を含んでもよい。
また、操作部200は、第2ジョー(jaw)4102の回転運動に係るプーリ220、プーリ221、プーリ222、プーリ223、プーリ224、プーリ225、プーリ226、プーリ227、及びプーリ228を含んでもよい。(操作部200における各プーリの配置及び構成は、エンドツール4100における各プーリの配置及び構成と原理的に同一であるので、図面上の符号の具体的な表記は一部省略する。)
プーリ211及びプーリ212とプーリ221及びプーリ222とは、同じ軸である回転軸243を中心に互いに独立して回転可能に形成されてもよい。このとき、プーリ211及びプーリ212と、それぞれプーリ221及びプーリ222とは、互いに対向するように形成され、独立して回転可能に形成される2つのプーリで形成されてもよい。
プーリ213及びプーリ214とプーリ223及びプーリ224とは、同じ軸である回転軸244を中心に互いに独立して回転可能に形成されてもよい。このとき、プーリ213及びプーリ214は互いに対向するように形成され、独立して回転可能に形成される2つのプーリで形成されてもよく、このとき2つのプーリは互いに異なる直径を有するように形成されてもよい。同様に、プーリ223及びプーリ224は、互いに対向するように形成され、独立して回転可能に形成される2つのプーリで形成されてもよく、このとき2つのプーリは互いに異なる直径を有するように形成されてもよい。
プーリ215及びプーリ216とプーリ225及びプーリ226とは、同じ軸である回転軸245を中心に互いに独立して回転可能に形成されてもよい。このとき、プーリ215及びプーリ216は互いに異なる直径を有するように形成されてもよい。また、プーリ225及びプーリ226は互いに異なる直径を有するように形成されてもよい。
プーリ217及びプーリ218とプーリ227及びプーリ228とは、同じ軸である回転軸246を中心に互いに独立して回転可能に形成されてもよい。
ワイヤ301は、操作部200のプーリ217、プーリ215、プーリ213、及びプーリ211を順次通過してプーリ210に巻き付けられた後に、締結部材324によってプーリ210に結合される。一方、ワイヤ305は、操作部200のプーリ218、プーリ216、プーリ214、及びプーリ212を順次通過して締結部材324によってプーリ210に結合される。したがって、プーリ210が回転すると、これに応じてワイヤ301及びワイヤ305がプーリ210に巻き付けられたり、巻き戻されたりして第1ジョー4101が回転することになる。
ワイヤ306は、操作部200のプーリ227、プーリ225、プーリ223、及びプーリ221を順次通過してプーリ220に巻き付けられた後に、締結部材327によってプーリ220に結合される。一方、ワイヤ302は、操作部200のプーリ228、プーリ226、プーリ224、及びプーリ222を順次通過して締結部材327によってプーリ220に結合される。したがって、プーリ220が回転すると、それに応じてワイヤ302及びワイヤ306がプーリ220に巻き付けられたり巻き戻されたりして第2ジョー4102が回転することになる。
(プーリ及びワイヤの概念図)
図49、図50は、図2に示す本発明の一実施形態による手術用インストルメント4000のアクチュエーション動作及びヨー動作に係るプーリ及びワイヤの構成を、第1ジョーと第2ジョーそれぞれに対して解いて示す図である。図49は、第2ジョーに係るプーリ及びワイヤのみを示す図であり、図50は、第1ジョーに係るプーリ及びワイヤのみを示す図である。そして、図50は、図2の手術用インストルメントのヨー動作を示す斜視図である。ここで、図50では、ステープル留め及び切断動作に係る構成要素は省略されている。
まず、アクチュエーション動作のワイヤ動作について説明する。
図50を参照すると、第1アクチュエーション延長部252が回転軸241を中心に矢印OPA1方向に回転すると、第1アクチュエーション延長部252と連結されたプーリ210が回転し、プーリ210に巻き付けられているワイヤ301とワイヤ305とはそれぞれW1a、W1b方向に移動することになり、結果としてエンドツール4100の第1ジョー4101が矢印EPA1方向に回転することになる。
図49を参照すると、第2アクチュエーション延長部257が回転軸242を中心に矢印OPA2方向に回転すると、第2アクチュエーション延長部257と連結されたプーリ220が回転し、プーリ220に巻き付けられているワイヤ302とワイヤ306の両筋はそれぞれW2a、W2b方向に移動することになり、結果としてエンドツール4100の第2ジョー4102が矢印EPA2方向に回転することになる。したがって、ユーザが第1アクチュエーション延長部252と第2アクチュエーション延長部257とを互いに近づく方向に操作すると、エンドツールの第1ジョー4101及び第2ジョー4102が互いに近づく動作が行われる。
次に、ヨー動作のワイヤ動作について説明する。
まず、回転軸243と回転軸241及び回転軸242は、ヨーフレーム(図30の207参照)によって連結されているので、回転軸243と回転軸241及び回転軸242は一体として共に回転することになる。
図50を参照すると、第1ハンドル204を、回転軸243を中心に矢印OPY1方向に回転すると、プーリ210とプーリ211及びプーリ212はここに巻き付けられているワイヤ301及びワイヤ305が全体的に回転軸243を中心に回転し、結果としてプーリ211及びプーリ212に巻き付けられているワイヤ301及びワイヤ305はそれぞれW1a、W1b方向に移動することになり、結果としてエンドツール4100の第1ジョー4101が矢印EPY1方向に回転することになる。
図49を参照すると、第1ハンドル204を、回転軸243を中心に矢印OPY2方向に回転すると、プーリ220とプーリ221及びプーリ222は、ここに巻き付けられているワイヤ302及びワイヤ306が全体的に回転軸243を中心に回転し、結果としてプーリ221及びプーリ222に巻き付けられているワイヤ302及びワイヤ306は、それぞれW1aの反対側及びW1bの反対側に移動することになり、結果としてエンドツール4100の第1ジョー4101が矢印EPY2方向に回転することになる。
図51、図52、及び図53は、図2に示す本発明の一実施形態による手術用インストルメント4000のステープル留め及び切断動作に係るプーリ及びワイヤの構成を第1ジョーと第2ジョーとのそれぞれに対して解いて示す図である。ここで、図51~図53は、第2ジョーに係るプーリ及びワイヤを主に示す図である。
ここで、図51~図52は、2つのジョーを閉じるアクチュエーション動作過程を示し、図52~図53は、2つのジョーの間に介在した組織をステープル留め及び切断する動作過程を示す。
まず、アクチュエーション動作のワイヤ動作について説明する。
図51及び図52を参照すると、第1アクチュエーション操作部251の第1アクチュエーション延長部252が回転軸241を中心に矢印OPA1方向に回転すると、第1アクチュエーション延長部252と連結されたプーリ210が回転し、プーリ210に巻き付けられているワイヤ(図47の301参照)とワイヤ(図47の305参照)とがそれぞれ移動することになり、結果としてエンドツール4100の第1ジョー4101が矢印EPA1方向に回転することになる。
このとき、ステープル操作部260の操作部ステープルプーリ269は、第1アクチュエーション操作部251と共に回転軸241を中心に回転可能に形成されている。したがって、第1アクチュエーション延長部252が回転軸241を中心に回転すると、ステープル操作部260も第1アクチュエーション操作部251と共に回転軸241を中心に回転することになる。
その結果、アクチュエーション動作時、エンドツール4100でプーリ111が回転すると、ステープルプーリ161もプーリ111と共に回転することになる。
次にステープル留めおよび切断動作のワイヤ動作について説明する。
図53(a)を参照すると、ステープル操作部260を操作部切断回転軸である回転軸247を中心に矢印OPC1方向に回転させると、操作部ステープルプーリ269とここに巻き付けられている第1ステープルワイヤであるワイヤ307およびワイヤ308が回転軸247を中心に回転し、結果として操作部ステープルプーリ269に巻き付けられているワイヤ307およびワイヤ308がそれぞれ移動し、結果としてエンドツール4100の第1ステープルプーリ4181が矢印EPC1方向に回転する。
図53(b)を参照すると、ステープル操作部260を操作部切断回転軸である回転軸247を中心に矢印OPC1方向に回転させると、操作部ステープルプーリ269とここに巻き付けられている第2ステープルワイヤであるワイヤ309およびワイヤ310が回転軸247を中心に回転し、結果として操作部ステープルプーリ269に巻き付けられているワイヤ309およびワイヤ310がそれぞれ移動することになり、結果としてエンドツール4100の第2ステープルプーリ4191が矢印EPC1方向に回転する。
一方、ステープル操作部260が回転すると、操作部ステープルプーリ269は回転軸247を中心に回転し、このときステープル操作部260の回転は第1アクチュエーション操作部251に影響を及ぼさない。
その結果、操作部ステープルプーリ269が回転すると、エンドツール4100の第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が第1ジョー4101とは関係なく独立して回転する。そして、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が時計方向/反時計方向に交互に回転すると、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191に連結されたステープルリンクアセンブリ4170およびそれに連結されたカートリッジ4500の往復移動アセンブリ4550が往復直線運動を行い、それによってカートリッジ4500の作業部材4540が遠位部502方向に移動しながら、ステープル留めおよび切断動作が行われる。
このとき、上述したように、第1ステープルプーリ4181と第2ステープルプーリ4191とは互いに反対方向に回転することができる。例えば、ステープル操作部260がある一方向に回転すると、第1ステープルプーリ4181は時計方向に回転し、第2ステープルプーリ4191は反時計方向に回転しながら、ステープルリンクアセンブリ4170は、エンドツール4100の遠位部4104方向に移動することができる。一方、ステープル操作部260が反対回りに回転すると、第1ステープルプーリ4181は反時計方向に回転し、第2ステープルプーリ4191は時計方向に回転しながら、ステープルリンクアセンブリ4170がエンドツール4100の近位部4105方向に移動することができる。
ここで、図には、ステープル操作部260がバー(bar)状に形成されており、ユーザが手動でステープル操作部260を回転させるように示されているが、本発明の精神はこれに限定されない。すなわち、上述したように、ステープル操作部260はモータ(図示せず)を含むことができ、ユーザがボタン状に形成されたステープル操作部260を押している間にモータ(図示せず)が駆動し、操作部ステープルプーリ269を時計方向または反時計方向に交互に回転させることができる。そして、これにより、エンドツール4100の第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191を時計方向または反時計方向に交互に回転させることができる。
図55、図56、及び図57は、図2に示す本発明の一実施形態による手術用インストルメント4000のピッチ動作に係るプーリ及びワイヤの構成を第1ジョーと第2ジョーのそれぞれに対して解いて示す図である。図55は、第2ジョーに係るプーリ及びワイヤのみを示す図であり、図56は、第1ジョーに係るプーリ及びワイヤのみを示す図である。図57は、ステープルプーリに係るプーリ及びワイヤのみを示す図である。図9等に示すように、ピッチ動作に係るプーリはそれぞれ2つであり、各ワイヤの両筋が同じ経路で巻き付けられており、図55及び図57ではこれを1本の線で示した。そして、図54は、図2の手術用インストルメントのピッチ動作を示す斜視図である。ここで、図54では、ステープル留め及び切断動作に係る構成要素は省略されている。
図55を参照すると、第1ハンドル204を、回転軸246を中心に矢印OPP1方向に回転すると、プーリ210、プーリ215、及びプーリ217等と、ここに巻き付けられているワイヤ301などとが全体的に回転軸246を中心に回転する。このとき、図55のように第1ジョーワイヤであるワイヤ301及びワイヤ305は、プーリ217及びプーリ218の上方に巻き付けられているので矢印W1側に移動することになる。その結果、図5を参照して説明したように、エンドツール4100の第1ジョー4101が矢印EPP1方向に回転することになる。
図56を参照すると、第1ハンドル204を、回転軸246を中心に矢印OPP2方向に回転すると、プーリ220、プーリ225、及びプーリ227等と、ここに巻き付けられているワイヤ302などとが全体的に回転軸246を中心に回転する。このとき、図56のように第2ジョーワイヤであるワイヤ302及びワイヤ306は、プーリ227及びプーリ228の下方に巻き付けられているので矢印W2側に移動することになる。その結果、図5を参照して説明したように、エンドツール4100の第2ジョー4102が矢印EPP2方向に回転することになる。
図57を参照すると、第1ハンドル204を、回転軸246を中心に矢印OPC1方向に回転すると、操作部ステープルプーリ269、プーリ265、及びプーリ267などと、ここに巻き付けられているワイヤ307及びワイヤ308などとが全体的に回転軸246を中心に回転する。このとき、第1ステープルワイヤであるワイヤ307及びワイヤ308は、プーリ267及びプーリ268の下方に巻き付けられているので矢印W3側に移動することになる。その結果、図5を参照して説明したように、エンドツール4100の第1ステープルプーリ4181が矢印EPC1方向に回転することになる。
その結果、ピッチ動作時、エンドツール4100でプーリ4111が回転軸4143を中心に回転すると、第1ステープルプーリ4181もプーリ4111と共に回転軸4143を中心に回転することになる。
したがって、アクチュエーション操作、ヨー操作、及びピッチ操作は互いに独立して操作が可能である。
図1を参照して説明したように、アクチュエーション操作部203、ヨー操作部202、及びピッチ操作部201は、自分の回転軸が各操作部の後方に位置することにより、エンドツールの関節構成と同様に構成され、ユーザが直観的に一致する操作を行うことが可能である。
特に、本発明の一実施形態による手術用インストルメント4000は、各関節点(アクチュエーション関節、ヨー関節、ピッチ関節)にプーリが形成され、このプーリをワイヤ(第1ジョーワイヤまたは第2ジョーワイヤ)が巻き付くように形成されており、操作部の回転操作(アクチュエーション回転、ヨー回転、ピッチ回転)が各ワイヤの移動を引き起こし、結果としてエンドツール4100の所望の動作を誘導することを特徴とする。さらに、各プーリの一側には、補助プーリが形成されてもよく、これらの補助プーリによって1つのプーリにワイヤが複数回巻き付けられないようになり、プーリに巻き付けられるワイヤが互いに接触せず、プーリに巻き込まれるワイヤと巻き出されるワイヤとの経路も安全に形成され、ワイヤの動力伝達の安全性及び効率等を向上させることができる。
一方、上述したように、ヨー操作部202とアクチュエーション操作部203とは、第1ハンドル204上に直接形成されている。したがって、第1ハンドル204が回転軸246を中心に回転すると、ヨー操作部202とアクチュエーション操作部203も第1ハンドル204と共に回転することになる。これにより、ヨー操作部202とアクチュエーション操作部203との座標系は固定されたのではなく、第1ハンドル204の回転に伴って相対的に変化し続けることになる。すなわち、図2等には、ヨー操作部202及びアクチュエーション操作部203はZ軸と平行であるように示されている。しかしながら、第1ハンドル204が回転すると、ヨー操作部202とアクチュエーション操作部203とがZ軸と平行にならなくなる。すなわち、ヨー操作部202とアクチュエーション操作部203との座標系が第1ハンドル204の回転に応じて変化したのである。ただし、本明細書では説明の便宜上、別途の説明がない限り、ヨー操作部202とアクチュエーション操作部203との座標系は図2のように第1ハンドル204が連結部400に対して垂直に位置した状態を基準として説明した。
(ステープル留めおよび切断動作とその他の動作との相関関係)
以下では、ステープル留めおよび切断動作とその他の動作(ピッチ、ヨーおよびアクチュエーション動作)との間の相関関係について説明する。
まず、エンドツール4100のピッチ動作時には、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191もピッチ動作を行う。すなわち、プーリ4111とプーリ4121とが回転軸4143を中心に同じ方向に回転するピッチ運動を行う場合、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191もプーリ4111およびプーリ4121と共に同じ方向に回転しなければならない。もし、プーリ4111とプーリ4121とが回転軸4143を中心に回転しているときに第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が一緒に回転しない場合、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191に連結されたカートリッジ4500が第1ジョー4101に対して相対的に移動して第1ジョー4101から分離される危険性がある。さらに、プーリ4111と同期化されていない第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191の回転は、往復移動部材4551の意図しない前進を引き起こす可能性があり、その結果、意図しないステープル留めを引き起こす可能性がある。
次に、エンドツール4100のヨー動作時には、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191もヨー動作を行う。すなわち、プーリ4111とプーリ4121とが回転軸4141を中心に同じ方向に回転するヨー運動を行う場合、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191もプーリ4111およびプーリ4121と同じ方向に回転しなければならない。もし、プーリ4111とプーリ4121とが回転軸4141中心に回転しているときに第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が一緒に回転しない場合、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191に連結されたカートリッジ4500が第1ジョー4101に対して相対的に移動して第1ジョー4101から分離される危険性がある。さらに、プーリ4111と同期化されていない第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191の回転は、往復移動部材4551の意図しない前進を引き起こす可能性があり、その結果、意図しないステープル留めを引き起こす可能性がある。
次に、エンドツール4100のアクチュエーション動作時には、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191がプーリ4111と共に回転する。すなわち、プーリ4111とプーリ4121とが回転軸4141を中心に反対方向に回転するアクチュエーション運動を行う場合、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191はプーリ4111と共に回転しなければならない。もし、プーリ4111が回転軸4143を中心に回転しているときに第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が一緒に回転しない場合、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191に連結されたカートリッジ4500が第1ジョー4101に対して相対的に移動して第1ジョー4101から分離される危険性がある。さらに、プーリ4111と同期化されていない第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191の回転は、往復移動部材4551の意図しない前進を引き起こす可能性があり、その結果、意図しないステープル留めを引き起こす可能性がある。
一方、エンドツール4100のステープル留めおよび切断動作時には、プーリ4111とプーリ4121とは回転しない。すなわち、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が回転軸4141を中心に回転しながら、リンク部材4171およびこれに連結されたカートリッジ4500の往復移動部材4551が直線往復運動すると、プーリ4111とプーリ4121は回転してはいけない。そうでなければ、ステープル留めおよび切断動作中に第1ジョー4101または第2ジョー4102が回転することになり、ステープル留めおよび切断動作を正常に行うことができないからである。
その結果、第1ジョープーリであるプーリ4111が回転すると、第1ジョー4101の内部に収容された第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191もプーリ4111と共に回転しなければならない。一方、ステープル留めおよび切断のために第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が回転すると、プーリ4111とプーリ4121は回転せずにその位置を維持するように形成されなければならない。このようなステープル留めおよび切断動作とその他の動作(ヨー動作およびアクチュエーション動作)との相関関係については前述した通りである。
これを別の観点から表現すると、プーリ4111とプーリ4121とは、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191の回転に対して独立(independent)していると表現することができる。すなわち、ステープルワイヤによって第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が回転してもプーリ4111とプーリ4121は回転しなくてもよい。逆に、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191は、プーリ4111の回転に依存(dependent)していると表現することができる。すなわち、ジョーワイヤによってプーリ4111が回転すると、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191もプーリ4111と共に回転するように形成することができる。
図58および図60は、ジョー(jaw)が-90°だけヨー回転した状態を示す図であり、図59および図61は、ジョー(jaw)が-90°だけヨー回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。ここで、図58および図59はプーリ4111を示す図であり、図60および図61はプーリ4111を省略した図である。
図62および図64は、ジョー(jaw)が+90°だけヨー回転した状態を示す図であり、図63および図65は、ジョー(jaw)が+90°だけヨー回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。ここで、図62および図63はプーリ4111を示す図であり、図64および図65はプーリ4111を省略した図である。
図58~図65に示すように、本発明の第1実施形態に係る手術用インストルメントのエンドツールは、ジョー(jaw)が+90°だけまたは-90°だけヨー回転した状態でも正常にアクチュエーション動作できるように形成される。
図66および図67は、図2の手術用インストルメントのエンドツールのステープル留めおよび切断動作を示す平面図であって、ジョー(jaw)が+90°だけヨー回転した状態でステープル留めおよび切断動作を行う過程を示す図である。図66に示すように、本発明の第1実施形態に係る手術用インストルメントのエンドツールは、ジョー(jaw)が+90°だけヨー回転した状態でも正常にステープル留めおよび切断動作を行うことができるように形成される。
詳細には、プーリ4111、プーリ4121、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が回転軸4141を中心に+90°回転した状態で、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が時計方向/反時計方向に交互に回転すると、リンク部材4171およびこれに連結された往復移動部材4551が前進と後退を繰り返す。そして、往復移動部材4551が前進するときは往復移動部材4551と共に作業部材4540が前進し、往復移動部材4551が後退するときは往復移動部材4551のみが後退して、作業部材4540はその場で停止している。このような過程を繰り返しながら作業部材4540が遠位部502側に移動しながらステープル留めおよび切断動作が行われる。
図68および図69は、図2の手術用インストルメントのエンドツールのステープル留めおよび切断動作を示す平面図であって、ジョー(jaw)が-90°だけヨー回転した状態でステープル留めおよび切断動作を行う過程を示す図である。図68に示すように、本発明の第1実施形態に係る手術用インストルメントのエンドツールは、ジョー(jaw)が-90°だけヨー回転した状態でも正常にステープル留めおよび切断動作を行うことができるように形成される。
詳細には、プーリ4111、プーリ4121、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が回転軸4141を中心に-90°回転した状態で、第1ステープルプーリ4181および第2ステープルプーリ4191が時計方向/反時計方向に交互に回転すると、リンク部材4171およびこれに連結された往復移動部材4551が前進と後退を繰り返す。そして、往復移動部材4551が前進するときは往復移動部材4551と共に作業部材4540が前進し、往復移動部材4551が後退するときは往復移動部材4551のみが後退して、作業部材4540はその場で停止している。このような過程を繰り返しながら作業部材4540が遠位部502側に移動しながらステープル留めおよび切断動作が行われる。
図70は、ジョー(jaw)が-90°だけピッチ回転した状態を示す図であり、図71は、ジョー(jaw)が-90°だけピッチ回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。図72は、ジョー(jaw)が+90°だけピッチ回転した状態を示す図であり、図73は、ジョー(jaw)が+90°だけピッチ回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。
図70~図73を参照すると、ピッチ動作を行う際に、操作部200とエンドツール4100の動作が直観的に一致することがわかる。すなわち、操作部200がピッチ回転軸(Y軸)を基準に+方向に回転すると、エンドツール4100もピッチ回転軸(Y軸)を基準に+方向に回転する。また、操作部200がピッチ回転軸(Y軸)を基準に-方向に回転すると、エンドツール4100もピッチ回転軸(Y軸)を基準に-方向に回転する。ここで、操作部200の回転角度とエンドツール4100の回転角度は、プーリの割合に応じて様々に設定することができる。
図74は、ジョー(jaw)が+90°だけヨー回転した状態を示す図であり、図75は、ジョー(jaw)が+90°だけヨー回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。図76は、ジョー(jaw)が-90°だけヨー回転した状態を示す図であり、図77は、ジョー(jaw)が-90°だけヨー回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。
図74~図77を参照すると、ヨー動作を行う際に、操作部200とエンドツール4100の動作が直観的に一致することがわかる。すなわち、操作部200がヨー回転軸(Z軸)を基準に+方向に回転すると、エンドツール4100もヨー回転軸(Z軸)を基準に+方向に回転する。また、操作部200がヨー回転軸(Z軸)を基準に-方向に回転すると、エンドツール4100もヨー回転軸(Z軸)を基準に-方向に回転する。ここで、操作部200の回転角度とエンドツール4100の回転角度は、プーリの割合に応じて様々に設定することができる。
図78は、ジョー(jaw)が-90°だけピッチ回転すると同時に+90°だけヨー回転した状態を示す図であり、図79は、ジョー(jaw)が-90°だけピッチ回転すると同時に+90°だけヨー回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。図80は、ジョー(jaw)が+90°だけピッチ回転すると同時に-90°だけヨー回転した状態を示す図であり、図81はジョー(jaw)が+90°だけピッチ回転すると同時に-90°だけヨー回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。
図78~図81を参照すると、ピッチ動作とヨー動作を同時に行う際にも、操作部200とエンドツール4100の動作が直観的に一致することがわかる。
<第1実施形態の第1変形例>
以下では、本発明の第1実施形態の第1変形例による手術用インストルメントの作業部材4540について説明する。ここで、本発明の第1実施形態の第1変形例による手術用インストルメントの作業部材4540は、上述した本発明の第1実施形態による手術用インストルメントの作業部材(図35等の4540参照)に比べ、側壁4549がさらに備えられるという点で特徴的に異なる。以下では、このように第1実施形態に比べて異なる構成について詳細に説明する。
図82、図83、及び図84は、本発明の第1実施形態の第1変形例による手術用インストルメントの作業部材を示す斜視図である。図85及び図86は、図82の作業部材が往復移動部材と結合した様子を示す斜視図である。
図82~図86を参照すると、本発明の第1実施形態の第1変形例による作業部材4540は、ウェッジ(wedge)4541、ブレード(blade)4542、接触部材4543、弾性部材4544、本体4545、及びホルダ4548を含んでもよい。本体4545には収容部4546と傾斜部4547が形成されてもよい。さらに、本変形例の作業部材454は、側壁4549をさらに含んでもよい。
具体的には、本体4545の下部面で収容部4546及び傾斜部4547が形成される側とは反対側には側壁4549がさらに形成されてもよい。この側壁4549は、往復移動部材4551と接触可能に形成されてもよい。
これを別の観点から表現すると、往復移動部材4551の第1面は接触部材4543と接触し、往復移動部材4551の第1面とは反対側の面である第2面は側壁4549と接触するように形成されてもよい。
このように、往復移動部材4551の第2面と接触する側壁4549をさらに備えることにより、往復移動部材4551または接触部材4543の離脱を防止する効果を得ることができる。
<第1実施形態の第2変形例>
以下では、本発明の第1実施形態の第2変形例による手術用インストルメントの作業部材4640について説明する。ここで、本発明の第1実施形態の第2変形例による手術用インストルメントの作業部材4640は、上述した本発明の第1実施形態による手術用インストルメントの作業部材(図35等の4540参照)に比べ、接触部材4643及び弾性部材4644の構成が特徴的に異なる。以下では、このように第1実施形態に比べて異なる構成について詳細に説明する。
図87、図88、及び図89は、本発明の第1実施形態の第2変形例による手術用インストルメントの作業部材を示す斜視図である。図90は、図87の作業部材の弾性部材及び接触部材をより詳細に示す平面図である。図91及び図92は、図87の作業部材の弾性部材及び接触部材の動作状態を示す平面図である。図93及び図94は、図87のエンドツールのクラッチ駆動動作を示す平面図である。
図87~図94を参照すると、本発明の第1実施形態の第2変形例による作業部材4640は、ウェッジ(wedge)4641、ブレード(blade)4642、接触部材4643、弾性部材4644、及び本体4645を含んでもよい。そして、本体4645には収容部4646が形成されてもよい。
本体4645は長方形の柱状に形成されてもよく、作業部材4640の基部を形成する。
本体4645には収容部4646が形成されてもよい。具体的には、本体4645の下面には複数の収容部4646が形成されてもよく、各収容部4646には後述する接触部材4643及び弾性部材4644を収容してもよい。
ここで、収容部4646の少なくとも一部は、接触部材4643の少なくとも一部と実質的に同一または類似の形状に形成され、接触部材4643が収容部4646に嵌合されると、接触部材4643の位置は固定されることができる。具体的には、収容部4646の一部は、後述する接触部材4643の本体部4643cと実質的に同一または類似の形状に形成され、接触部材4643の本体部4643cが収容部4646に嵌合することができる。このように、接触部材4643は、収容部4646にその一部が嵌合された状態で別の回転軸がなくても回転可能に形成されてもよい。
ウェッジ4641は、本体4645の少なくとも一側に形成され、所定の傾斜面を有するように形成されてもよい。
ウェッジ4641の一側、より詳細にはウェッジ4641の近位部4601側にはブレード4642を形成されてもよい。
接触部材4643は、本体4645の一側、より詳細には本体4645の下部に形成され、往復移動部材4651と対向するように形成されてもよい。ここで、本変形例では、接触部材4643がスプラグ(sprag)の形態で形成されてもよく、接触部材4643が本体4645の収容部4646を形成する内側面及び往復移動部材4651と接触可能に形成されてもよい。
より詳細には、接触部材4643は、往復移動部材4651及び本体4645と接触してもよく、離隔してもよいように形成されてもよい。
ここで、接触部材4643が本体4645及び往復移動部材4651と同時に接触している状態では、作業部材4540に対する往復移動部材4651の移動が制限される一種のロック状態となり、往復移動部材4651が一方向に移動すると、接触部材4643を含む移動部材4640全体が往復移動部材4651と共に一方向に移動する。
一方、接触部材4643が往復移動部材4651及び/又は本体4645と一定程度離隔された状態では、一種のロック解除状態となり、作業部材4540に対する往復移動部材4651の移動が可能になる。したがって、往復移動部材4651が一方向に移動しても、移動部材4640は移動せずに停止している。
弾性部材4644は、本体4645と接触部材4643との間に形成され、接触部材4643に所定の弾性力を加える役割を果たす。一例として、弾性部材4644の一領域は本体4645と接触し、弾性部材4644の他の領域は接触部材4643と接触するように形成されてもよい。ここで、弾性部材4644は、接触部材4643を押す方向に弾性力を加えることができる。このために、弾性部材4644は、板ばね、コイルばね、皿ばねなどの接触部材4643に所定の弾性力を提供できる様々な形態で提供することができる。
このような本発明の第1実施形態の第2変形例では、往復移動アセンブリ4650と作業部材4640とは、一種のワンウェイクラッチ(one-way clutch)、その中でもスプラグクラッチ(sprag clutch)を構成することを特徴とする。
具体的には、往復移動部材4651がカートリッジ4600の遠位部4602に向かって前進するときは、嵌合による摩擦力により往復移動部材4651の移動が作業部材4640に伝達され、往復移動部材4651と作業部材4640とが共にカートリッジ4600の遠位部4602に向かって移動する。
一方、往復移動部材4651がカートリッジ4600の近位部4601に向かって後退するときは、接触部材4643が本体4645と往復移動部材4651から一定程度離隔されるので、往復移動部材4651の移動が作業部材4640に伝達されず、往復移動部材4651のみ単独でカートリッジ4600の近位部4601に向かって移動し、作業部材4640は移動しない。
これをより詳細に説明すれば次の通りである。
作業部材4640の本体4645と往復移動部材4651は、互いに対して相対的に移動可能に形成される。すなわち、往復移動部材4651は、本体4645に対してシャフトの長手方向に沿って移動可能に形成される。
スプラグ(sprag)状の接触部材4643は、本体部4643c、第1突出部4643a、及び第2突出部4643bを含む。
本体部4643cは、断面の形状を見ると、略円形に形成される。このような本体部4643cは、収容部4646に嵌合され、収容部4646内で回転可能に形成されてもよい。
第1突出部4643aは、本体部4643cからいずれかの方向に突出形成される。ここで、第1突出部4643aは、収容部4646を形成する本体4645の内側面に接触可能に形成されてもよい。一方、第1突出部4643aは、反時計方向に進むにつれて本体部4643cの中心からの距離が遠くなるように形成されてもよい。すなわち、第1突出部4643aは非対称状に形成されてもよい。これを別の観点から表現すると、カートリッジ4640の遠位部(図29の4502参照)方向に進むにつれて本体部4643cの中心から第1突出部4643aの端部までの距離が遠くなるように形成されると表現することもできる。
第2突出部4643bは、本体部4643cから他の一方向に突出形成される。ここで、第2突出部4643bは、往復移動部材4651と接触可能に形成されてもよい。一方、第2突出部4643bは、反時計方向に進むにつれて本体部4643cの中心からの距離が遠くなるように形成されてもよい。すなわち、第2突出部4643bは非対称状に形成されてもよい。これを別の観点から表現すると、カートリッジ4640の近位部(図29の4501参照)方向に進むにつれて本体部4643cの中心から第2突出部4643bの端部までの距離が遠くなるように形成されると表現することもできる。
ここで、第1突出部4643aの一端部から本体部4643cの中心を通り、第2突出部4643cの一端部まで連結する横断線を描いたとき、この横断線は図90に示すように、反時計方向に進むにつれて長くなるように形成されてもよい。ここで、横断線の長さを中心距離と定義することができる。
ここで、中心距離が比較的長い領域を長軸部と定義し、中心距離が比較的短い領域を短軸部と定義することができる。すなわち、図90において、中心距離がa1の領域を長軸部と呼び、中心距離がa3の領域を短軸部と呼ぶことができる。
このとき、接触部材4643は、反時計方向に進むにつれて中心距離が長くなる形状を有する。つまり、a1>a2>a3の関係が成立する。
したがって、接触部材4643が時計方向に一定程度回転すると、接触部材4643が作業部材4640及び往復移動部材4651に接触することになる。言い換えれば、接触部材4643が作業部材4640と往復移動部材4651との間に挟まれる。そして、この状態で接触部材4643が時計方向にさらに回転すると、接触部材4643によって作業部材4640と往復移動部材4651との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。
逆に、接触部材4643が反時計方向に一定程度回転すると、接触部材4643は作業部材4640及び往復移動部材4651から離隔される。この状態は、接触部材4643によって作業部材4640と往復移動部材4651との相対移動が制限されるロック解除状態(unlock state)となる。
ここで、弾性部材4644は、接触部材4643が時計方向に回転する方向に所定の弾性力を接触部材4643に加える。したがって、外力がないと弾性部材4644によって接触部材4643は時計方向に一定程度回転することになり、接触部材4643によって作業部材4640と往復移動部材4651との相対移動が制限されるロック状態(locking state)となる。
図91及び図92は、図87の作業部材の弾性部材及びスプラグの動作状態を示す平面図である。
往復移動部材4651が図91のA1方向(すなわち、カートリッジ4640の遠位部(図29の4502参照)方向)に移動すると、弾性部材4644が接触部材4643に加える弾性力と往復移動部材4651と接触部材4643との間の摩擦力とにより、接触部材4643は図91の矢印B1方向(すなわち、時計方向)に回転するようになる。そして、接触部材4643が図91の矢印B1方向(すなわち、時計方向)に回転すると、接触部材4643の長軸部(すなわち、中心距離がA1の領域)が垂直方向に位置しながら、接触部材4643により、作業部材4640と往復移動部材4651との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。すなわち、接触部材4643によって作業部材4640と往復移動部材4651との相対移動が制限され、往復移動部材4651が単独で移動できず、作業部材4640と往復移動部材4651が一体として共に移動するため、往復移動部材4651が図91のA1方向に移動すると、作業部材4540もA1方向に共に移動するようになる。
一方、往復移動部材4651が図92のA2方向(すなわち、カートリッジ4640の近位部(図29の4501参照)方向)に移動すると、往復移動部材4651と接触部材4643との間の摩擦力により、接触部材4643は、図92の矢印B2方向(すなわち,反時計方向)に回転するようになる。そして、接触部材4643が図92の矢印B2方向(すなわち、反時計方向)に回転すると、接触部材4643の短軸部(すなわち、中心距離がA3の領域)が垂直方向に位置しながら、接触部材4643は作業部材4640と往復移動部材4651から一定程度離隔する。すなわち、作業部材4640と往復移動部材4651との相対移動が可能なロック解除状態(unlock state)となる。したがって、往復移動部材4651が図92のA2方向に移動しても、作業部材4540は往復移動部材4651と共に移動せずに停止した状態を維持することになる。
これを別の観点から表現すると、往復移動部材4651がカートリッジ4600の遠位部4602に移動する際には、往復移動部材4651と作業部材4640との間で接触部材4643が嵌合状態となり、往復移動部材4651と作業部材4640との相対移動が遮断されると表現することができる。
逆に、往復移動部材4651がカートリッジ4600の近位部4601に移動する際には、往復移動部材4651と作業部材4640との間で接触部材4643が嵌合状態が解除されて往復移動部材4651と作業部材4640との相対移動が可能になると表現することができる。
図93及び図94は、図87のエンドツールのクラッチ駆動動作を示す平面図である。
図93(a)のような状態で、往復移動部材4651が図93(b)の矢印A1方向(すなわち、遠位部方向)に移動すると、接触部材4643が時計方向に回転し、接触部材4643により、作業部材4640と往復移動部材4651との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。すなわち、作業部材4640と往復移動部材4651が一緒に移動する状態となるため、往復移動部材4651がA1方向に移動すると、作業部材4640もB1方向に共に移動する。
この状態で、図93(c)の矢印A2のように往復移動部材4651の移動方向が切り替えられると(すなわち、遠位部方向への移動が近位部方向への移動に切り替えられると)、接触部材4643が図93(c)の矢印C2方向(すなわち、反時計方向)に回転し、作業部材4640と往復移動部材4651との相対移動が可能なロック解除状態(unlock state)となる。したがって、往復移動部材4651が図93(c)のA2方向に移動しても、作業部材4640は停止した状態を維持することになる。
この状態で、往復移動部材4651が図93(d)の矢印A3方向(すなわち、近位部方向)に移動し続けると、接触部材4643は往復移動部材4651及び作業部材4640と離隔された状態を維持することになる。すなわち、作業部材4640と往復移動部材4651との相対移動が可能なロック解除状態(unlock state)が維持される。したがって、往復移動部材4651が図93(d)のA3方向に移動しても、作業部材4640は停止した状態を維持することになる。
この状態で、図93(e)の矢印A4のように往復移動部材4651の移動方向が切り替えられると(すなわち、近位部方向への移動が遠位部方向への移動に切り替えられると)、接触部材4643が図93(e)の矢印C4方向(すなわち、時計方向)に回転し、接触部材4643により作業部材4640と往復移動部材4651との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。この状態で往復移動部材4651が遠位部方向に移動すると、作業部材4640も遠位部方向に共に移動する。
このような過程が繰り返されながら、作業部材4640は遠位部方向に前進し、この過程で切断及びステープル留めが行われるのである。
これを別の観点から表現すると、図94に示すように、往復移動部材4640が図94(b)の矢印A1方向(すなわち、遠位部方向)に移動すると、作業部材4640もこれと共に図94の(b)の矢印B1方向(すなわち、遠位部方向)に移動する。一方、往復移動部材4640が図94(d)の矢印A2方向(すなわち、近位部方向)に移動する際には、作業部材4640は移動せずにその場に停止している。その結果、往復移動部材4641が前進と後退を繰り返す間、作業部材4640は前進と停止を繰り返しながら遠位部側に移動することになる。
<第1実施形態の第3変形例>
以下では、本発明の第1実施形態の第3変形例による手術用インストルメントの作業部材4640について説明する。ここで、本発明の第1実施形態の第3変形例による手術用インストルメントの作業部材4640は、上述した本発明の第1実施形態の第2変形例による手術用インストルメントの作業部材(図87等の4640参照)に比べ、側壁4649がさらに備えられるという点で特徴的に異なる。以下では、このように第2変形例に比べて異なる構成について詳細に説明する。
図95及び図96は本発明の第1実施形態の第3変形例による手術用インストルメントの作業部材を示す斜視図であり、図97は図95の作業部材が往復移動部材と結合した様子を示す斜視図である。
図95~図97を参照すると、本発明の第1実施形態の第3変形例による作業部材4640は、ウェッジ(wedge)4641、ブレード(blade)4642、接触部材4643、弾性部材4644、及び本体4645を含んでもよい。本体4645には収容部4646が形成されてもよい。さらに、本変形例の作業部材4640は、側壁4649をさらに含んでもよい。
具体的には、本体4645の下部面に収容部4646が形成される側とは反対側に側壁4649がさらに形成されてもよい。そのような側壁4649は、往復移動部材4651と接触可能に形成されてもよい。
これを別の観点から表現すると、往復移動部材4651の第1面は接触部材4643と接触し、往復移動部材4651の第1面とは反対側の面である第2面は側壁4649と接触するように形成されてもよい。
このように、往復移動部材4651の第2面と接触する側壁4649をさらに備えることにより、往復移動部材4651または接触部材4643の離脱を防止する効果を得ることができる。
<第1実施形態の第4変形例>
以下では、本発明の第1実施形態の第4変形例による手術用インストルメントの作業部材4740について説明する。ここで、本発明の第1実施形態の第4変形例による手術用インストルメントの作業部材4740は、上述した本発明の第1実施形態の第2変形例による手術用インストルメントの作業部材(図87などの4640参照)に比べ、接触部材4743の構成が特徴的に異なる。以下では、このように第2変形例に比べて異なる構成について詳細に説明する。
図98、図99、及び図100は、本発明の第1実施形態の第4変形例による手術用インストルメントの作業部材を示す斜視図である。図101は、図98の作業部材の弾性部材及び接触部材をより詳細に示す平面図である。図102及び図103は、図98の作業部材の弾性部材及び接触部材の動作状態を示す平面図である。図104及び図105は、図98のエンドツールのクラッチ駆動動作を示す平面図である。
図98~図105を参照すると、本発明の第1実施形態の第4変形例による作業部材4740は、ウェッジ(wedge)4741、ブレード(blade)4742、接触部材4743、弾性部材4744、及び本体4745を含んでもよい。そして、本体4745には収容部4746が形成されてもよい。ここで、接触部材4743を除く他の構成要素は、第1実施形態の第2変形例による手術用インストルメントの作業部材(図87等の4640参照)と同じであるので、詳細な説明は省略する。
接触部材4743は、本体4745の一側、より詳細には本体4745の下部に形成され、往復移動部材4751と対向するように形成されてもよい。ここで、本変形例では、接触部材4743をスプラグ(sprag)の形態で形成されてもよく、接触部材4743が往復移動部材4751と接触可能に形成されてもよい。
すなわち、図87等に示す変形例では、接触部材4643が本体4645の収容部4646を形成する内側面及び往復移動部材4651と同時に接触可能に形成される一方、図98などに示す本変形例では、接触部材4743が往復移動部材4751とのみ接触可能に形成されるという点で特徴的に異なる。
より詳細には、接触部材4743は、往復移動部材4751と接触してもよく、離隔してもよいように形成されてもよい。
ここで、接触部材4743が往復移動部材4751と接触している状態では、作業部材4540に対する往復移動部材4751の移動が制限される一種のロック状態となり、往復移動部材4751が一方向に移動すると、接触部材4743を含む移動部材4740全体が往復移動部材4751と共に一方向に移動する。
一方、接触部材4743が往復移動部材4751と一定程度離隔した状態では、一種のロック解除状態となり、作業部材4540に対する往復移動部材4751の移動が可能となる。したがって、往復移動部材4751が一方向に移動しても、移動部材4740は移動せずに停止している。
このような本発明の第1実施形態の第4変形例では、往復移動アセンブリ4750と作業部材4740とは、一種のワンウェイクラッチ(one-way clutch)、その中でもスプラグクラッチ(sprag clutch)を構成することを特徴とする。
具体的には、作業部材4740の本体4745と往復移動部材4751は、互いに対して相対的に移動可能に形成される。すなわち、往復移動部材4751は、本体4745に対してシャフトの長手方向に沿って移動可能に形成される。
スプラグ(sprag)状の接触部材4743は、本体部4743c、第1突出部4743a、及び第2突出部4743bを含む。
本体部4743cは、断面の形状を見ると、略円形に形成される。このような本体部4743cは、収容部4746に嵌合され、収容部4746内で回転可能に形成されてもよい。
第1突出部4743aは、本体部4743cからいずれかの方向に突出形成される。ここで、第1突出部4743aは、収容部4746を形成する本体4745の内側面に接触しないように形成されてもよい。
第2突出部4743bは、本体部4743cから他の一方向に突出形成される。ここで、第2突出部4743bは、往復移動部材4751と接触可能に形成されてもよい。一方、第2突出部4743bは、反時計方向に進むにつれて本体部4743cの中心からの距離が遠くなるように形成されてもよい。すなわち、第2突出部4743bは非対称状に形成されてもよい。これを別の観点から表現すると、カートリッジ4740の近位部(図29の4501参照)方向に進むにつれて本体部4743cの中心から第2突出部4743bの端部までの距離が遠くなるように形成されると表現することもできる。
ここで、本体部4743cの中心から第2突出部4743bの一端部まで連結する横断線を描いたとき、この横断線は、図101に示すように反時計方向に進むにつれて長くなるように形成されてもよい。ここで、横断線の長さを中心距離と定義することができる。
ここで、中心距離が比較的長い領域を長軸部と定義し、中心距離が比較的短い領域を短軸部と定義することができる。すなわち、図101において、中心距離がa1の領域を長軸部と呼び、中心距離がa3の領域を短軸部と呼ぶことができる。
このとき、接触部材4743は、反時計方向に進むにつれて中心距離が長くなる形状を有する。つまり、a1>a2>a3の関係が成立する。
したがって、接触部材4743が時計方向に一定程度回転すると、接触部材4743が往復移動部材4751に接触する。そして、この状態で接触部材4743が時計方向にさらに回転すると、接触部材4743によって作業部材4740と往復移動部材4751との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。
逆に、接触部材4743が反時計方向に一定程度回転すると、接触部材4743は往復移動部材4751から離隔する。この状態は、接触部材4743により作業部材4740と往復移動部材4751との相対移動が制限されるロック解除状態(unlock state)となる。
ここで、弾性部材4744は、接触部材4743が時計方向に回転する方向に所定の弾性力を接触部材4743に加える。したがって、外力がないと弾性部材4744により接触部材4743が時計回りに一定程度回転することになり、接触部材4743により作業部材4740と往復移動部材4751との相対移動が制限されるロック状態(locking state)となる。
図102及び図103は、図98の作業部材の弾性部材及びスプラグの動作状態を示す平面図である。
往復移動部材4751が図102のA1方向(すなわち、カートリッジ4740の遠位部(図29の4502参照)方向)に移動すると、弾性部材4744が接触部材4743に加える弾性力と往復移動部材4751と接触部材4743との間の摩擦力とにより、接触部材4743は図102の矢印B1方向(すなわち、時計方向)に回転することになる。そして、接触部材4743が図102の矢印B1方向(すなわち、時計方向)に回転すると、接触部材4743の長軸部(すなわち、中心距離がA1の領域)が垂直方向に位置しながら、接触部材4743により、作業部材4740と往復移動部材4751との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。すなわち、接触部材4743によって作業部材4740と往復移動部材4751との相対移動が制限され、往復移動部材4751が単独で移動できず、作業部材4740と往復移動部材4751が一体として共に移動するため、往復移動部材4751が図102のA1方向に移動すると、作業部材4540もA1方向に共に移動することになる。
一方、往復移動部材4751が図103のA2方向(すなわち、カートリッジ4740の近位部(図29の4501参照)方向)に移動すると、往復移動部材4751と接触部材4743との間の摩擦力により、接触部材4743は、図103の矢印B2方向(すなわち、反時計方向)に回転することになる。そして、接触部材4743が図103の矢印B2方向(すなわち、反時計方向)に回転すると、接触部材4743の短軸部(すなわち、中心距離がA3の領域)が垂直方向に位置しながら、接触部材4743が往復移動部材4751から一定程度離隔されることになる。すなわち、作業部材4740と往復移動部材4751との相対移動が可能なロック解除状態(unlock state)となる。したがって、往復移動部材4751が図103のA2方向に移動しても、作業部材4540は往復移動部材4751と共に移動せずに停止した状態を維持することになる。
これを別の観点から表現すると、往復移動部材4751がカートリッジ4700の遠位部4702に移動する際には、往復移動部材4751と作業部材4740との間で接触部材4743が嵌合状態となり、往復移動部材4751と作業部材4740との相対移動が遮断されると表現することができる。
逆に、往復移動部材4751がカートリッジ4700の近位部4701に移動する際には、往復移動部材4751と作業部材4740との間で接触部材4743が嵌合状態が解除されて往復移動部材4751と作業部材4740との相対移動が可能となると表現することができる。
図104及び図105は、図98のエンドツールのクラッチ駆動動作を示す平面図である。
図104(a)のような状態で、往復移動部材4751が図104(b)の矢印A1方向(すなわち、遠位部方向)に移動すると、接触部材4743が時計方向に回転し、接触部材4743により、作業部材4740と往復移動部材4751との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。すなわち、作業部材4740と往復移動部材4751が一緒に移動する状態となるため、往復移動部材4751がA1方向に移動すると、作業部材4740もB1方向に共に移動する。
この状態で、図104(c)の矢印A2のように往復移動部材4751の移動方向が切り替えられると(すなわち、遠位部方向への移動が近位部方向への移動に切り替えられると)、接触部材4743が図104(c)の矢印C2方向(すなわち、反時計方向)に回転し、作業部材4740と往復移動部材4751との相対移動が可能なロック解除状態(unlock state)となる。したがって、往復移動部材4751が図104(c)のA2方向に移動しても、作業部材4740は停止した状態を維持することになる。
この状態で、往復移動部材4751が図104(d)の矢印A3方向(すなわち、近位部方向)に移動し続けると、接触部材4743は往復移動部材4751及び作業部材4740と離隔された状態を維持することになる。すなわち、作業部材4740と往復移動部材4751との相対移動が可能なロック解除状態(unlock state)が維持される。したがって、往復移動部材4751が図104(d)のA3方向に移動しても、作業部材4740は停止した状態を維持することになる。
この状態で、図104(e)の矢印A4のように往復移動部材4751の移動方向が切り替えられると(すなわち、近位部方向への移動が遠位部方向への移動に切り替えられると)、接触部材4743が図104(e)の矢印C4方向(すなわち、時計方向)に回転し、接触部材4743によって作業部材4740と往復移動部材4751との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。この状態で往復移動部材4751が遠位部方向に移動すると、作業部材4740も遠位部方向に共に移動することになる。
このような過程が繰り返されながら、作業部材4740は遠位部方向に前進し、この過程で切断及びステープル留めが行われる。
これを別の観点から表現すると、図105に示すように、往復移動部材4740が図105(b)の矢印A1方向(すなわち、遠位部方向)に移動すると、作業部材4740もこれと共に図105(b)の矢印B1方向(すなわち、遠位部方向)に移動する。一方、往復移動部材4740が図105(d)の矢印A2方向(すなわち、近位部方向)に移動する際には、作業部材4740は移動せずにその場で停止している。その結果、往復移動部材4741が前進と後退を繰り返す間、作業部材4740は前進と停止を繰り返しながら遠位部側に移動することになる。
<第1実施形態の第5変形例>
以下では、本発明の第1実施形態の第5変形例による手術用インストルメントの作業部材4840について説明する。ここで、本発明の第1実施形態の第5変形例による手術用インストルメントの作業部材4840は、上述した本発明の第1実施形態の第2変形例による手術用インストルメントの作業部材(図87などの4640参照)に比べ、接触部材4843及び弾性部材4844の構成が特徴的に異なる。以下では、このように第2変形例に比べて異なる構成について詳細に説明する。
図106、図107、及び図108は、本発明の第1実施形態の第5変形例による手術用インストルメントの作業部材を示す斜視図である。図109は、図106の作業部材の弾性部材及び接触部材をより詳細に示す平面図である。図110及び図111は、図106の作業部材の弾性部材及び接触部材の動作状態を示す平面図である。図112及び図113は、図106のエンドツールのクラッチ駆動動作を示す平面図である。
図106~図113を参照すると、本発明の第1実施形態の第5変形例による作業部材4840は、ウェッジ(wedge)4841、ブレード(blade)4842、接触部材4843、弾性部材4844、及び本体4845を含んでもよい。そして、本体4845には、収容部4846が形成されてもよく、収容部4846内には、弾性部材4844の回転軸の役割を果たす突出部4849が形成されてもよい。
ここで、接触部材4843及び弾性部材4844を除く他の構成要素は、第1実施形態の第2変形例による手術用インストルメントの作業部材(図87等の4640参照)と同一または類似しているので、詳細な説明は省略する。
接触部材4843は、本体4845の一側、より詳細には本体4845の下部に形成され、往復移動部材4851と対向するように形成されてもよい。ここで、本変形例では、接触部材4843がカム(cam)の形態で形成されてもよく、接触部材4843が往復移動部材4851と接触可能に形成されてもよい。
すなわち、図87等に示す変形例では、接触部材4643が本体4645の収容部4646を形成する内側面及び往復移動部材4651と同時に接触可能に形成される一方、図106などに示す本変形例では、接触部材4843が往復移動部材4851とのみ接触可能に形成されるという点で特徴的に異なる。
より詳細には、接触部材4843は、往復移動部材4851と接触してもよく、離隔してもよいように形成されてもよい。
ここで、接触部材4843が往復移動部材4851と接触している状態では、作業部材4540に対する往復移動部材4851の移動が制限される一種のロック状態となり、往復移動部材4851が一方向に移動すると、接触部材4843を含む移動部材4840全体が往復移動部材4851と共に一方向に移動する。
一方、接触部材4843が往復移動部材4851と一定程度離隔した状態では、一種のロック解除状態となり、作業部材4540に対する往復移動部材4851の移動が可能となる。したがって、往復移動部材4851が一方向に移動しても、移動部材4840は移動せずに停止している。
このような本発明の第1実施形態の第5変形例では、往復移動アセンブリ4850と作業部材4840とは、一種のワンウェイクラッチ(one-way clutch)、その中でもカムクラッチ(cam clutch)を構成することを特徴とする。
具体的には、作業部材4840の本体4845と往復移動部材4851は、互いに対して相対的に移動可能に形成される。すなわち、往復移動部材4851は、本体4845に対してシャフトの長手方向に沿って移動可能に形成される。
カム(cam)状の接触部材4843は、本体部4843c、第1突出部4843a、及び第2突出部4843bを含む。
本体部4843cは、回転軸の役割を果たす突出部4849に嵌合され、収容部4846内で回転可能に形成されてもよい。
第1突出部4843aは、本体部4843cからいずれかの方向に突出形成される。ここで、第1突出部4843aは、収容部4846を形成する本体4845の内側面に接触しないように形成されてもよい。
第2突出部4843bは、本体部4843cから他の一方向に突出形成される。ここで、第2突出部4843bは、往復移動部材4851と接触可能に形成されてもよい。一方、第2突出部4843bは、反時計方向に進むにつれて回転軸となる突出部4849の中心からの距離が遠くなるように形成されてもよい。すなわち、第2突出部4843bは非対称状に形成されてもよい。これを別の観点から表現すると、カートリッジ4840の近位部(図29の4501参照)方向に進むにつれて、突出部4849の中心から第2突出部4843bの端部までの距離が遠くなるように形成されると表現することもできる。
ここで、突出部4849の中心から第2突出部4843cの一端部まで連結する横断線を描いたとき、この横断線は、図109に示すように反時計方向に進むにつれて長くなるように形成されてもよい。ここで、横断線の長さを中心距離と定義することができる。
ここで、中心距離が比較的長い領域を長軸部と定義し、中心距離が比較的短い領域を短軸部と定義することができる。すなわち、図109において、中心距離がa1の領域を長軸部と呼び、中心距離がa3の領域を短軸部と呼ぶことができる。
このとき、接触部材4843は、反時計方向に進むにつれて中心距離が長くなる形状を有する。つまり、a1>a2>a3の関係が成立する。
したがって、接触部材4843が時計方向に一定程度回転すると、接触部材4843が往復移動部材4851に接触することになる。そして、この状態で接触部材4843が時計方向にさらに回転すると、接触部材4843によって作業部材4840と往復移動部材4851との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。
逆に、接触部材4843が反時計方向に一定程度回転すると、接触部材4843は往復移動部材4851から離隔される。この状態は、接触部材4843によって作業部材4840と往復移動部材4851との相対移動が制限されるロック解除状態(unlock state)となる。
ここで、弾性部材4844は、接触部材4843が時計方向に回転する方向に所定の弾性力を接触部材4843に加える。したがって、外力がないと弾性部材4844により接触部材4843が時計方向に一定程度回転することになり、接触部材4843により作業部材4840と往復移動部材4851との相対移動が制限されるロック(locking state)状態となる。
図110及び図111は、図106の作業部材の弾性部材及び接触部材の動作状態を示す平面図である。
往復移動部材4851が図110のA1方向(すなわち、カートリッジ4840の遠位部(図29の4502参照)方向)に移動すると、弾性部材4844が接触部材4843に加える弾性力と往復移動部材4851と接触部材4843との間の摩擦力とにより、接触部材4843は図110の矢印B1方向(すなわち、時計方向)に回転することになる。そして、接触部材4843が図110の矢印B1方向(すなわち時計方向)に回転すると、接触部材4843の長軸部(すなわち、中心距離がA1の領域)が垂直方向に位置しながら、接触部材4843により、作業部材4840と往復移動部材4851との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。すなわち、接触部材4843によって作業部材4840と往復移動部材4851との相対移動が制限され、往復移動部材4851が単独で移動できず、作業部材4840と往復移動部材4851が一体として一緒に移動するため、往復移動部材4851が図110のA1方向に移動すると、作業部材4540もA1方向に共に移動することになる。
一方、往復移動部材4851が図111のA2方向(すなわち、カートリッジ4840の近位部(図29の4501参照)方向)に移動すると、往復移動部材4851と接触部材4843との間の摩擦力により、接触部材4843は、図111の矢印B2方向(すなわち、反時計方向)に回転することになる。そして、接触部材4843が図111の矢印B2方向(すなわち、反時計方向)に回転すると、接触部材4843の短軸部(すなわち、中心距離がA3の領域)が垂直方向に位置しながら、接触部材4843は往復移動部材4851から一定程度離隔することになる。すなわち、作業部材4840と往復移動部材4851との間で相対移動が可能なロック解除状態(unlock state)となる。したがって、往復移動部材4851が図111のA2方向に移動しても、作業部材4540は往復移動部材4851と共に移動せずに停止した状態を維持することになる。
これを別の観点から表現すると、往復移動部材4851がカートリッジ4800の遠位部4802に移動する際には、往復移動部材4851と作業部材4840との間で接触部材4843が嵌合状態となり、往復移動部材4851と作業部材4840との相対移動が遮断されると表現することができる。
逆に、往復移動部材4851がカートリッジ4800の近位部4801に移動する際には、往復移動部材4851と作業部材4840との間で接触部材4843が嵌合状態が解除されて往復移動部材4851と作業部材4840との相対移動が可能になると表現することができる。
図112及び図105は、図98のエンドツールのクラッチ駆動動作を示す平面図である。
図112(a)のような状態で、往復移動部材4851が図112(b)の矢印A1方向(すなわち、遠位部方向)に移動すると、接触部材4843が時計方向に回転することになり、接触部材4843により、作業部材4840と往復移動部材4851との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。すなわち、作業部材4840と往復移動部材4851が共に移動する状態となるため、往復移動部材4851がA1方向に移動すると、作業部材4840もB1方向に共に移動することになる。
この状態で、図112(c)の矢印A2のように往復移動部材4851の移動方向が切り替えられると(すなわち、遠位部方向への移動が近位部方向への移動に切り替えられると)、接触部材4843が図112(c)の矢印C2方向(すなわち、反時計方向)に回転し、作業部材4840と往復移動部材4851との相対移動が可能なロック解除状態(unlock state)となる。したがって、往復移動部材4851が図112(c)のA2方向に移動しても、作業部材4840は停止した状態を維持することになる。
この状態で、往復移動部材4851が図112(d)の矢印A3方向(すなわち、近位部方向)に移動し続けると、接触部材4843は往復移動部材4851及び作業部材4840と離隔された状態を維持することになる。すなわち、作業部材4840と往復移動部材4851との相対移動が可能なロック解除状態(unlock state)が維持される。したがって、往復移動部材4851が図112(d)のA3方向に移動しても、作業部材4840は停止した状態を維持することになる。
この状態で、図112(e)の矢印A4のように往復移動部材4851の移動方向が切り替えられると(すなわち、近位部方向への移動が遠位部方向への移動に切り替えられると)、接触部材4843が図112(e)の矢印C4方向(すなわち、時計方向)に回転することになり、接触部材4843によって作業部材4840と往復移動部材4851との相対移動が制限される一種のロック状態(lock state)となる。この状態で往復移動部材4851が遠位部方向に移動すると、作業部材4840も遠位部方向に一緒に移動する。
このような過程が繰り返されながら、作業部材4840は遠位部方向に前進し、この過程で切断及びステープル留めが行われる。
これを別の観点から表現すると、図105に示すように、往復移動部材4840が図105(b)の矢印A1方向(すなわち、遠位部方向)に移動すると、作業部材4840もこれと共に図105(b)の矢印B1方向(すなわち、遠位部方向)に移動する。一方、往復移動部材4840が図105(d)の矢印A2方向(すなわち、近位部方向)に移動する際には、作業部材4840は移動せずにその場に停止している。その結果、往復移動部材4841が前進と後退を繰り返す間、作業部材4840は前進と停止を繰り返しながら遠位部側に移動することになる。
<手術用インストルメントの第2実施形態>
図114は、本発明の第2実施形態による手術用インストルメントを示す斜視図である。図115は、図114の手術用インストルメントの側面図である。図116、図117、図118、及び図119は、図114の手術用インストルメントのエンドツールを示す斜視図である。図120及び図121は、図114の手術用インストルメントのエンドツールを示す平面図である。図122は、図114の手術用インストルメントのエンドツールの分解斜視図である。図123、図124、図125、及び図126は、図114の手術用インストルメントの第1ジョー及び第2ジョーの開閉動作を示す平面図である。図127及び図128は、図114の手術用インストルメントのステープルプーリ及びステープルリンクを示す分解斜視図である。図129は、図114の手術用インストルメントのステープルプーリ及びステープルリンクを示す正面図である。図130及び図131は、図114の手術用インストルメントのエンドツールにおけるステープルプーリの動作状態を示す側面図である。図132及び図133は、図114の手術用インストルメントのエンドツールにおけるステープルプーリの動作状態を示す斜視図である。
まず、図114~図121を参照すると、本発明の第2実施形態による手術用インストルメント3000は、エンドツール(end tool)3100、操作部3200、動力伝達部3300、及び連結部400を含む。
ここで、連結部400は中空のシャフト(shaft)状に形成され、その内部に1つ以上のワイヤ及び電線を収容することができる。連結部400の一端部には操作部3200が結合され、他端部にはエンドツール3100が結合され、連結部400は操作部3200とエンドツール(end tool)3100を連結する役割を果たすことができる。ここで、本発明の第2実施形態による手術用インストルメント3000の連結部400は、直線部401と折曲部402とを備え、エンドツール3100と結合する側に直線部401が形成され、操作部3200が結合する側に折曲部402が形成されることを特徴とする。このように連結部400の操作部3200側端部が折り曲げられて形成されることにより、ピッチ操作部3201とアクチュエーション操作部3203がエンドツール3100の延長線上に形成されるか、又は延長線に隣接して形成される。これを別の態様で表現すると、折曲部402が形成する凹部内にピッチ操作部3201の少なくとも一部が収容されると説明することもできる。このような折曲部402の形状により、操作部3200とエンドツール3100の形状及び動作とがより直観的に一致することができる。
一方、折曲部402が形成される平面は、ピッチ平面、すなわち図114のXZ平面と実質的に同じ平面であってもよい。このように、折曲部402をXZ平面と実質的に同じ平面上に形成することにより、操作部間の干渉を低減することができる。もちろん、エンドツールと操作部の直観的な動作のために、XZ平面だけでなく他の形態の構成も可能であろう。
一方、折曲部402にはコネクタ410が形成されてもよい。コネクタ410は外部の電源(図示せず)に連結することができ、またコネクタ410は電線(electric wire)を介してエンドツール3100と連結され、外部の電源(図示せず)から供給される電気エネルギーをエンドツール3100に伝達することができる。そして、このようにエンドツール3100に伝達された電気エネルギーは、後述するステープルプーリアセンブリ(図132の3180参照)を時計方向または反時計方向に回転させる駆動力を提供することができる。
操作部3200は、連結部400の一端部に形成され、医師が直接操縦可能なインターフェース、例えば、鉗子状、スティック状、レバー状等で備えられ、これを医師が操縦すれば、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3100が所定の作動を行うことにより手術を行うことになる。ここで、図114には、操作部3200が指を入れた状態で回転させることができるハンドル状に形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、エンドツール3100と連結されてエンドツール3100を操作することができる様々な形態の操作部が可能であると言える。
エンドツール3100は、連結部400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行う。このようなエンドツール3100の一例として、図114に示すようにグリップ(grip)動作を行うための一対のジョー(jaw)3103を使用することができる。ただし、本発明の思想はこれに限定されず、手術のための様々な装置がエンドツール3100として使用されてもよい。例えば、単腕焼灼器のような構成もエンドツールとして使用されてもよい。このようなエンドツール3100は、動力伝達部3300によって操作部3200と連結され、操作部3200の駆動力を動力伝達部3300を介して伝達されることにより、グリップ(grip)、切断(cutting)、縫合(suturing)動作などの手術に必要な動作を行うことになる。
ここで、本発明の第2実施形態による手術用インストルメント3000のエンドツール3100は、少なくとも1つ以上の方向に回転可能に形成され、例えばエンドツール3100は、図114のY軸を中心にピッチ(pitch)運動を行うとともに、図114のZ軸を中心にアクチュエーション(actuation)運動を行うように形成されてもよい。
ここで、本発明で使用されるピッチ動作とアクチュエーション(actuation)動作とのそれぞれについて定義すると、以下の通りである。
まず、ピッチ(pitch)動作は、エンドツール3100が連結部400の延びる方向(図114のX軸方向)に対して上下方向に回転する運動、すなわち図114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400の延びる方向(図114のX軸方向)に連結部400から延びて形成されているエンドツール3100が連結部400に対してY軸を中心に上下に回転する運動を意味する。
次に、アクチュエーション(actuation)動作は、エンドツール3100が連結部400の延びる方向(図114のX軸方向)に対して左右方向に回転する動作、すなわち図114のZ軸を中心に回転するが、2つのジョー(jaw)3103が互いに反対方向に回転しながらジョー(jaw)が閉じたり開いたりする動作を意味する。言い換えれば、連結部400の延びる方向(図114のX軸方向)に連結部400から延びて形成されているエンドツール3100が連結部400に対してZ軸を中心に左右に回転する運動を意味し、この時、エンドツール3100に形成される2つのジョー(jaw)3103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。
また、アクチュエーション(actuation)動作は、いずれかのジョーが停止した状態で、他のジョーが停止したジョーに対して回転する動作を意味してもよい。すなわち、ある一方のジョーが他方のジョーに対して相対的に回転する動作を意味してもよい。以下では、第1ジョー3101に対して第2ジョー3102が回転する動作をアクチュエーション動作と呼ぶ。
動力伝達部3300は、操作部3200とエンドツール3100とを連結し、操作部3200の駆動力をエンドツール3100に伝達する役割を果たし、複数のワイヤ、プーリ、リンク、節、ギアなどを含んでもよい。
このような図114の手術用インストルメント3000のエンドツール3100、操作部3200、及び動力伝達部3300等については後で詳細に説明する。
(直観的駆動)
以下では、本発明の手術用インストルメント3000の直観的な駆動について説明する。
まず、ユーザは、手のひらで第1ハンドル3204を握っている状態で、第1ハンドル3204をY軸を中心に回転させてピッチ動作を行うことができる。また、ユーザは、親指と人差し指をアクチュエーション操作部3203の一端部に形成されているリング状の第1アクチュエーション延長部及び/または第2アクチュエーション延長部に入れた状態でアクチュエーション操作部3203を操作してアクチュエーション動作を行うことができる。
ここで、本発明の第2実施形態による手術用インストルメント3000は、操作部3200を連結部400に対してある一方向に回転させると、エンドツール3100が操作部3200の操作方向と、直観的に同じ方向に回転することを特徴とする。言い換えれば、操作部3200の第1ハンドル3204をある一方向に回転させると、エンドツール3100も前記一方向と直観的に同じ方向に回転してピッチ運動を行うことである。ここで、直観的に同じ方向とは、操作部3200を把持しているユーザの指の移動方向と、エンドツール3100の先端部の移動方向とが実質的に同じ方向をなすものであると付け加えることができる。もちろん、ここで同じ方向とは、3次元座標上で完全に一致する方向ではないかもしれないし、例えばユーザの指が左に移動すると、エンドツール3100の先端部も左に移動し、ユーザの指が下に移動するとエンドツール3100の先端部も下に移動する程度の同一性であると理解できるであろう。
そして、このために本発明の第2実施形態による手術用インストルメント3000は、操作部3200とエンドツール3100が連結部400の延長軸(X軸)に垂直な平面を基準として同じ方向に形成されることを特徴とする。すなわち、図114のYZ平面を基準に見たとき、操作部3200は+X軸方向に延びて形成され、同時にエンドツール3100も+X軸方向に延びて形成されているのである。これを言い換えると、連結部400の一端部におけるエンドツール3100の形成方向と、連結部400の他端部における操作部3200の形成方向とが、YZ平面を基準として同じ方向であるとも言える。あるいは、これを言い換えると、操作部3200がこれを把持するユーザの胴体から離れる方向、すなわちエンドツール3100が形成された方向に向かって形成されたとも言える。すなわち、アクチュエーション動作、ピッチ動作のためにユーザが把持して動く第1ハンドル3204、第1アクチュエーション操作部及び第2アクチュエーション操作部等は、各動作を行うために動く部分が当該動作のための各関節の回転中心より+X軸方向に延びて形成されている。これにより、エンドツール3100の動く部分が当該動作のための各関節の回転中心より+X軸方向に延びて形成されているのと同様に操作部3200を構成することができ、図1を参照しで説明したように、ユーザの操作方向とエンドツールの操作方向とが回転方向の視点と左右方向の視点との両方が一致するようになり、結果として直観的に同じ操作が可能である。
すなわち、本発明の第2実施形態による手術用インストルメント3000は、操作部3200の操作方向とエンドツール3100の操作方向とが直観的に同じ方向となるようにし、このために操作部3200は、エンドツール3100のように、アクチュエーション動作及びピッチ動作のために実際に動く部分が、各動作の当該関節の回転中心より+X軸方向に延びて形成されることを特徴とする。
以下では、図114の手術用インストルメント3000のエンドツール3100、操作部3200、及び動力伝達部3300などについてより詳細に説明する。
(動力伝達部)
以下では、図114の手術用インストルメント3000の動力伝達部3300についてさらに詳細に説明する。
図114~図133等を参照すると、本発明の第2実施形態による手術用インストルメント3000の動力伝達部3300は、ワイヤ3303、ワイヤ3304、ワイヤ3307、ワイヤ3308、ワイヤ3309、及びワイヤ3310を含んでもよい。また、動力伝達部3300は、アクチュエーションワイヤ3311をさらに含んでもよい。
ここで、ワイヤ3303とワイヤ3304とは一対であり、ピッチワイヤとしての役割を果たすことができる。そして、ワイヤ3307とワイヤ3308とは一対であり、第1ステープルワイヤとしての役割を果たすことができる。そして、ワイヤ309とワイヤ310とは一対であり、第2ステープルワイヤとしての役割を果たすことができる。ここで、第1ステープルワイヤであるワイヤ307、ワイヤ308と、第2ステープルワイヤであるワイヤ309、ワイヤ310を包含する構成要素をステープルワイヤ(staple wire)と呼ぶことができる。
また、本発明の一実施形態による手術用インストルメント3000の動力伝達部3300は、ワイヤとプーリとを結合させるために各ワイヤの各端部に結合される締結部材3321、締結部材3322、締結部材3323、及び締結部材3324を含んでもよい。ここで、各締結部材は、ボール(ball)状、チューブ(tube)状など、必要に応じて様々な形態であってもよい。
ここで、エンドツール3100側では、締結部材3321/締結部材3322はピッチワイヤ-エンドツール締結部材の役割を果たし、締結部材3323は第1ステープルワイヤ-エンドツール締結部材の役割を果たし、締結部材3324は、第2ステープルワイヤ-エンドツール締結部材の役割を果たすことができる。
また、図には示されていないが、操作部3200側には、第1ステープルワイヤ-操作部締結部材、第2ステープルワイヤ-操作部締結部材、ピッチワイヤ-操作部締結部材、アクチュエーションワイヤ-操作部締結部材がさらに形成されてもよい。
ワイヤと締結部材及び各プーリとの結合関係を詳細に説明すれば次の通りである。
まず、第1ステープルワイヤであるワイヤ3307とワイヤ3308とは、1つの単一ワイヤであってもよい。単一ワイヤである第1ステープルワイヤの中間点に第1ステープルワイヤ-エンドツール締結部材である締結部材3323を挟み、この締結部材3323を圧着(Crimping)して固定した後、締結部材3323を中心に、第1ステープルワイヤの両筋をそれぞれワイヤ3307とワイヤ3308と呼ぶことができる。
また、第1ステープルワイヤであるワイヤ3307とワイヤ3308とはそれぞれ別のワイヤで形成され、締結部材3323によってワイヤ3307とワイヤ3308とが連結されてもよい。
そして、この締結部材3323が第1ステープルプーリ3181に結合されることにより、ワイヤ3307及びワイヤ3308が第1ステープルプーリ3181と固定結合されることができる。これにより、ワイヤ3307及びワイヤ3308が引っ張られ、巻き戻されることによって第1ステープルプーリ3181が回転できるようになる。
一方、ワイヤ3307及びワイヤ3308において締結部材3323が締結された箇所の反対側の端部には、第1ステープルワイヤ-操作部締結部材(図示せず)が結合することができる。
そして、このように第1ステープルワイヤ-操作部締結部材(図示せず)が操作部3200の第1ステープル駆動プーリ(図示せず)に結合されることにより、ワイヤ3307及びワイヤ3308が第1ステープル駆動プーリ(図示せず)と固定結合されることができる。その結果、第1ステープル駆動プーリ(図示せず)がモータまたは人力によって回転すると、ワイヤ3307及びワイヤ3308が引っ張られ、巻き戻されることによって、エンドツール3100の第1ステープルプーリ3181が回転できるようになる。
これと同様に、第2ステープルワイヤであるワイヤ3309とワイヤ3310は、それぞれ第2ステープルワイヤーエンドツール締結部材である締結部材3324と、第2ステープルワイヤー操作部締結部材(図示せず)と結合される。そして、締結部材3324は第2ステープルプーリ3191と結合し、第2ステープルワイヤ-操作部締結部材(図示せず)は第2ステープル駆動プーリ(図示せず)と結合する。結果として、第2ステープル駆動プーリ(図示せず)がモータまたは人力によって回転すると、ワイヤ3309及びワイヤ3310が引っ張られ、巻き戻されることによって、エンドツール3100の第2ステープルプーリ3191が回転できるようになる。
ピッチワイヤであるワイヤ3303には締結部材3321が結合し、この締結部材3321は後述する第1ジョー3101の第1ピッチプーリ部3101pに結合されることができる。これと同様に、ピッチワイヤであるワイヤ3304には締結部材3322が結合し、この締結部材3322は後述する第1ジョー3101の第2ピッチプーリ部3101qに結合されることができる。これにより、ワイヤ3303及びワイヤ3304が引っ張られ、巻き戻されることによって第1ジョー3101が回転できるようになる。
一方、アクチュエーションワイヤ3311の一端部は後述するガイドピン3162と連結され、他端部は操作部3200のアクチュエーション操作部3203と結合される。アクチュエーション操作部3203の操作により、アクチュエーションワイヤ3311がエンドツール3100の近位部3105から遠位部3104に向かって移動しながらジョー3103のオープン(open)動作を行うか、またはアクチュエーションワイヤ3311がエンドツール3100の遠位部3104から近位部3105に向かって巻き戻されながら、ジョー3103のクローズ(close)動作を行うことができる。
このとき、アクチュエーションワイヤ3311の少なくとも一部は、後述するガイドチューブ3160内に収容されてもよい。したがって、エンドツール3100のピッチ動作に応じてガイドチューブ3160が曲げられると、その中に収容されたアクチュエーションワイヤ3311もガイドチューブ3160と共に曲げられることができる。このようなガイドチューブ3160については、後でより詳細に説明する。
また、アクチュエーションワイヤ3311は、連結部400内で連結部400の長手方向に沿って直線移動可能に形成される。そして、アクチュエーションワイヤ3311の一端部はガイドピン3162と結合されているため、アクチュエーションワイヤ3311が連結部400の長手方向に沿って直線移動をすると、これに連結されたガイドピン3162も直線運動をすることになる。すなわち、アクチュエーションワイヤ3311が連結部400の長手方向に沿って直線移動をすると、これに連結されたガイドピン3162がエンドツール3100の遠位部3104側または近位部3105側に移動をしながらアクチュエーション動作を行うことになるのである。これについては後でより詳細に説明する。
(操作部)
図114及び図115等を参照すると、本発明の第2実施形態による手術用インストルメント3000の操作部3200は、ユーザが把持可能な第1ハンドル3204と、エンドツール3100のアクチュエーション運動を制御するアクチュエーション操作部3203と、エンドツール3100のピッチ運動を制御するピッチ操作部3201とを含む。
また、手術用インストルメント3000の操作部3200は、エンドツール3100のステープルプーリアセンブリ3180の動きを制御してステープル留め及び切断を行うステープル操作部3260をさらに含んでもよい。
以下では、操作部3200の各構成要素についてより詳細に説明する。
第1ハンドル3204は、ユーザが手で把持することができるように形成され、特にユーザが自分の手のひらで第1ハンドル3204を包んでつかむことができるように形成されてもよい。そして、第1ハンドル3204上にはアクチュエーション操作部3203が形成され、アクチュエーション操作部3203の一側にはピッチ操作部3201が形成される。そして、ピッチ操作部3201の他端部は連結部400の折曲部402に連結される。
アクチュエーション操作部3203は、リング状に形成されて第2ハンドルとして動作する第1アクチュエーション操作部と第2アクチュエーション操作部とを含むことができる。
ピッチ操作部3201は、その内部に回転軸と、操作部第1ジョーピッチメインプーリと、操作部第2ジョーピッチメインプーリと、操作部第1ジョーピッチサブプーリと、操作部第2ジョーピッチサブプーリとをさらに含んでもよい。ピッチ操作部3201は、ピッチ回転軸(図示せず)を介して連結部400の折曲部402に連結されることができる。ピッチ操作部3201が連結部400の折曲部402に対してピッチ回転軸(図示せず)を中心に回転することにより、ピッチ動作が行われる。
第1ハンドル3204とピッチ操作部3201及びアクチュエーション操作部3203とのそれぞれの連結関係をまとめると次の通りである。まず、第1ハンドル3204とアクチュエーション操作部3203とを直接連結してもよい。一方、ピッチ操作部3201は、アクチュエーション操作部3203の一側にアクチュエーション操作部3203と連結されるように形成されるため、ピッチ操作部3201は第1ハンドル3204と直接連結されず、ピッチ操作部3201と第1ハンドル3204とは、アクチュエーション操作部3203を介して間接的に連結されるように形成されてもよい。
続いて図面を参照すると、本発明の第2実施形態による手術用インストルメント3000において、ピッチ操作部3201とエンドツール(end tool)3100が同一又は平行な軸(X軸)上に形成されてもよい。すなわち、連結部400の折曲部402の一端部にはピッチ操作部3201のピッチ回転軸(図示せず)が形成され、連結部400の他端部にはエンドツール(end tool)3100が形成されるのである。
そして、連結部400の中間、特に折曲部402部分には、ワイヤの経路を変更またはガイドする1つ以上の仲介プーリが配置されてもよい。このような仲介プーリにワイヤの少なくとも一部が巻き付けられるように形成されてワイヤの経路をガイドすることにより、折曲部402の折り曲げられた形状に沿ってワイヤを配置されてもよい。
ここで、図には、連結部400は、折曲部402を備えて所定の曲率を有するように湾曲して形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、連結部400が必要に応じて直線に形成されるか、または1回以上折り曲げて形成されてもよく、このような場合でもピッチ操作部3201とエンドツール(end tool)3100は実質的に同一または平行な軸上に形成されるものと言える。また、図114には、ピッチ操作部3201とエンドツール(end tool)3100がX軸と平行な軸上にそれぞれ形成されているものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、ピッチ操作部3201とエンドツール(end tool)3100は、互いに異なる軸上に形成されてもよい。
ステープル操作部3260は、第1ステープルワイヤであるワイヤ3307及びワイヤ3308によってエンドツール3100の第1ステープルプーリ3181と連結され、第1ステープルプーリ3181を時計方向又は反時計方向に交互に回転させる役割を果たすことができる。また、ステープル操作部3260は、第2ステープルワイヤであるワイヤ3309及びワイヤ3310によってエンドツール3100の第2ステープルプーリ3191と連結され、第2ステープルプーリ3191を反時計方向または時計方向に交互に回転させる役割を果たすことができる。
このために、図には示されていないが、ステープル操作部3260はモータ(図示せず)を含んでもよい。すなわち、ユーザがボタン状に形成されたステープル操作部3260を押している間にモータ(図示せず)が駆動し、操作部ステープルプーリ(図示せず)を時計方向または反時計方向に交互に回転させることができる。そして、これにより、エンドツール3100の第1ステープルプーリ3181と第2ステープルプーリ3191とが時計方向または反時計方向に交互に回転しることができる。
(エンドツール- 全体構成)
以下では、図114の手術用インストルメント3000のエンドツール3100についてさらに詳細に説明する。
図116、図117、図118、及び図119は、図114の手術用インストルメントのエンドツールを示す斜視図であり、図120及び図121は、図114の手術用インストルメントのエンドツールを示す平面図である。
ここで、図116はジョー(jaw)がオープンされた状態を示し、図117はジョー(jaw)がクローズされた状態を示す。そして、図118は、図117の拡大図であり、図119は、図118において第1ジョーが省略された状態を示す。
図116~図121等を参照すると、本発明の第2実施形態のエンドツール(end tool)3100は、グリップ(grip)動作を行うための一対のジョー(jaw)、すなわち第1ジョー3101と第2ジョー3102とを備える。ここで、第1ジョー3101と第2ジョー3102とのそれぞれ、または第1ジョー3101と第2ジョー3102とを包括する構成要素をジョー(jaw)3103と呼ぶことができる。第1ジョー3101と第2ジョー3102との構成については、後でより詳細に説明する。
一方、本発明の第2実施形態のエンドツール3100はピッチハブ3107を含んでもよい。ピッチハブ3107は、後述する回転軸3143及び回転軸3144が貫通挿入され、回転軸3143によってピッチハブ3107と第1ジョー3101とが軸結合することができる。したがって、回転軸3143を中心に第1ジョー3101をピッチハブ3107に対して回転可能に形成されてもよい。
また、ピッチハブ3107は、回転軸3143に軸結合されたプーリ3183、プーリ3184、プーリ3193、及びプーリ3194の少なくとも一部を内部に収容することができる。また、ピッチハブ3107は、回転軸3144に軸結合されたプーリ3185、プーリ3186、プーリ3195、及びプーリ3196の少なくとも一部を内部に収容することができる。
一方、本発明の第2実施形態のエンドツール3100は、回転軸3141、回転軸3142、回転軸3143、及び回転軸3144を含んでもよい。上述したように、回転軸3141と回転軸3142とは第1ジョー3101に貫通挿入され、回転軸3143と回転軸3144とはピッチハブ3107に貫通挿入されてもよい。
回転軸3141、回転軸3142、回転軸3143、及び回転軸3144は、エンドツール3100の遠位部(distal end)3104から近位部(proximal end)3105方向に向かって順次配置されてもよい。これにより、遠位部3104から順に、回転軸3141は1番ピン、回転軸3142は2番ピン、回転軸3143は3番ピン、及び回転軸3144は4番ピンと呼ぶこともできる。
ここで、回転軸3141はエンドツールステープルプーリ回転軸として機能し、回転軸3142はエンドツールステープル補助プーリ回転軸でありながら、エンドツージョー回転軸として機能し、回転軸3143はエンドツールピッチ回転軸として機能し、回転軸3144は、エンドツール3100のエンドツールピッチ補助回転軸として機能することができる。
このようなそれぞれの回転軸3141、3142、3143、及び3144には、1つ以上のプーリがはめ込むことができ、これについては以下で詳細に説明する。
(第1ジョー、第2ジョー及びアクチュエーション動作)
以下では、図114の手術用インストルメント3000のエンドツール3100の第1ジョー3101と第2ジョー3102の結合構造についてさらに詳細に説明する。
図122は、図114の手術用インストルメントのエンドツールの分解斜視図であり、図123、図124、図125、及び図126は、図114の手術用インストルメントの第1ジョー及び第2ジョーの開閉動作を示す平面図である。ここで、図123及び図124は第1ジョー3101及び第2ジョー3102の透視図であり、図125及び図126は第1ジョー3101及び第2ジョー3102の断面図である。
図114~図126等を参照すると、第1ジョー3101は、カートリッジ収容部3101a、ステープルアセンブリ収容部3101b、リンクガイド溝3101c、ピンガイド溝3101d、第1ピッチプーリ部3101p、第2ピッチプーリ部3101q、及びピッチスリット3101sを含む。
第1ジョー3101は全体的に細長い棒状に形成され、遠位部3101f側にはカートリッジ(図134の500参照)が収容される。言い換えれば、第1ジョー3101は全体的に中空の箱からその一面(上面)が取り外された形態で形成され、第1ジョー3101の内部にはカートリッジ(図134の500参照)を収容できるカートリッジ収容部3101aが形成されてもよい。すなわち、第1ジョー3101は、その断面が略「U」の字状に形成されてもよい。
そして、第1ジョー3101の近位部3101gには、エンドツールピッチプーリの役割を果たす第1ピッチプーリ部3101pと第2ピッチプーリ部3101qとが形成され、第1ジョー3101回転軸3143を中心に回転可能に形成される。
ここで、第1ピッチプーリ部3101pと第2ピッチプーリ部3101qとは互いに対向するように形成されてもよい。ここで、第1ピッチプーリ部3101pと第2ピッチプーリ部3101qとは、ピッチ回転軸である第3回転軸3143に垂直な平面と略平行に形成されてもよい。
具体的には、第1ジョー3101の一端部には、プーリのように円板状に形成され、その外周面にワイヤが巻き付けられることができる溝が形成された第1ピッチプーリ部3101p及び第2ピッチプーリ部3101qが形成されてもよい。上述したワイヤ3303及びワイヤ3304がエンドツールピッチプーリの役割を果たす第1ピッチプーリ部3101p及び第2ピッチプーリ部3101qに結合され、この第1ジョー3101が第3回転軸3143を中心に回転しながらピッチ動作を行うことになる。
一方、図には、第1ピッチプーリ部3101p及び第2ピッチプーリ部3101qが第1ジョー3101と一体(one-body)として形成されるものと示されているが、ピッチプーリ部が第1ジョー3101とは別の部材で形成され、第1ジョー3101と結合してもよい。
一方、第1ピッチプーリ部3101pには貫通孔が形成され、第3回転軸3143が第1ピッチプーリ部3101pを貫通することができる。また、第2ピッチプーリ部3101qには貫通孔が形成され、第3回転軸3143が第2ピッチプーリ部3101qを貫通することができる。
このとき、ピッチ回転軸である第3回転軸3143は、第1サブ軸3143aと第2サブ軸3143bとに2分割して形成されてもよく、第3回転軸3143の第1サブ軸3143a第2サブ軸3143bとの間にガイドチューブ3160またはアクチュエーションワイヤ3311が通過することができる。
一方、図には第3回転軸3143が2分割されて形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されない。すなわち、第3回転軸3143が中間で折り曲げられるように形成され、ガイドチューブ3160の逃げ道が形成されることも可能である。
第1ピッチプーリ部3101pと第2ピッチプーリ部3101qとの間にピッチスリット3101sが形成されてもよい。このように第1ジョー3101内にピッチスリット3101sが形成されることにより、ガイドチューブ3160またはアクチュエーションワイヤ3311が第1ジョー3101の内部を貫通することができる。
これを他の観点から表現すると、第3回転軸3143が第1ジョー3101を貫通せずに左右に分離されており、第3回転軸3143近傍で第3回転軸3143と垂直な平面上にピッチスリット3101sが形成されてもよい。したがって、ガイドチューブ3160またはアクチュエーションワイヤ3311は、第3回転軸3143の近傍を貫通しながらピッチスリット3101s内で可動(すなわち、上下移動)ことが可能となる。
一方、第1ジョー3101においてカートリッジ収容部3101aの一側、例えば近位部3101g側には、ステープルリンクアセンブリ3170とステープルプーリアセンブリ3180とを含むステープル駆動アセンブリ3150が収容されるステープルアセンブリ収容部3101bが形成されてもよい。このようなステープルアセンブリ収容部3101bは、一種のエンドツールハブ(end tool hub)の役割を果たすことができる。
具体的には、ステープルアセンブリ収容部3101bには、回転軸3141と回転軸3142とが貫通挿入されるように軸貫通部が形成されてもよい。そして、ステープルアセンブリ収容部3101b内には、ステープルリンクアセンブリ3170のリンク部材3171が配置されてもよい。また、ステープルアセンブリ収容部3101b内には、ステープルプーリアセンブリ3180の第1ステープルプーリ3181と第2ステープルプーリ3191とが配置されてもよい。また、ステープルアセンブリ収容部3101b内には、ステープルプーリアセンブリ3180の第1ステープル補助プーリ3182と第2ステープル補助プーリ3192とが配置されてもよい。
第1ジョー3101においてステープルアセンブリ収容部3101bが形成された領域の遠位部3101fに向かう側面には、ステープルリンクアセンブリ3170の移動をガイドするリンクガイド溝3101cが形成されてもよい。リンクガイド溝3101cは、ステープルリンクアセンブリ3170の移動経路に沿って形成された溝(groove)状に形成されてもよい。そして、突起状に形成されるリンク部材3171の第1突出部3171a及び第2突出部3171bが溝状のリンクガイド溝3101cに嵌合された状態で、第1突出部3171a及び第2突出部3171bがリンクガイド溝3101cに沿って移動することにより、ステープルリンクアセンブリ3170が第1ジョー3101(及びその内部のカートリッジ500)に対して移動することになる。すなわち、ステープルリンクアセンブリ3170は、第1ジョー3101のリンクガイド溝3101cに沿って移動することができる。
第1ジョー3101においてステープルアセンブリ収容部3101bの一側、例えば近位部3101g側には、ガイドピン3162の移動をガイドするピンガイド溝3101dが形成されてもよい。ピンガイド溝3101dは、ガイドピン3162の移動経路に沿って形成された溝(groove)状に形成されてもよい。そして、突起状のガイドピン3162が溝状のピンガイド溝3101dに嵌合された状態で、ガイドピン3162がピンガイド溝3101dに沿って移動することにより、回転軸3142を中心に第2ジョー3102が第1ジョー3101に対して回転してアクチュエーション動作が行われる。
第2ジョー3102は、アンビル(anvil)3102a、ピンガイド溝3102b、及び軸貫通部3102eを含む。
第2ジョー3102は全体的に細長い棒状に形成され、遠位部3102f側にはアンビル3102aが形成され、近位部3102gには回転軸3142が貫通挿入され、回転軸3142を中心に回転可能に形成される。
具体的には、アンビル3102aは平坦な平面の形態で形成され、その一面上には後述するステープル530の形状と対応する形状が形成されてもよい。このようなアンビル3102aは、ステープル動作で作業部材540がステープル530を押し上げるとき、作業部材540の反対側を支え、ステープル530が折り曲げられるようにする台の役割を果たすことができる。
一方、第2ジョー3102の近位部(proximal end)側には、ガイドピン3162の移動をガイドするピンガイド溝3102bが形成されてもよい。ピンガイド溝3102bは、ガイドピン3162の移動経路に沿って形成された溝(groove)状に形成されてもよい。そして、突起状のガイドピン3162が溝状のピンガイド溝3102bに嵌合された状態で、ガイドピン3162がピンガイド溝3102bに沿って移動することにより、回転軸3142を中心に第2ジョー3102が第1ジョー3101に対して回転してアクチュエーション動作が行われる。
一方、軸貫通部3102eは孔状に形成され、ジョー回転軸である回転軸3142を軸貫通部3102eに貫通挿入されてもよい。
以下では、本発明のアクチュエーションワイヤ3311及びガイドチューブ3160についてより詳細に説明する。
本発明によるガイドチューブ3160は、所定の区間でアクチュエーションワイヤ3311を包み込むように形成され、このときアクチュエーションワイヤ3311はガイドチューブ3160の内部で移動することができる。言い換えれば、ガイドチューブ3160の内部にアクチュエーションワイヤ3311が挿入された状態で、アクチュエーションワイヤ3311はガイドチューブ3160に対して相対的に移動することができる。
ここで、ガイドチューブ3160は、アクチュエーションワイヤ3311が押されたり引っ張られたりするとき、アクチュエーションワイヤ3311が意図しない方向に曲がることを防止し、アクチュエーションワイヤ3311の経路をガイドする役割を果たす。このようなガイドチューブ3160によってアクチュエーション動作が円滑に行われることができる。
一方、アクチュエーションワイヤ3311の一端部にはガイドピン3162が結合されてもよく、ガイドピン3162がアクチュエーションワイヤ3311から離脱することを防止するためにアクチュエーションワイヤ3311の端部に固定部材3163をさらに結合されてもよい。
一方、本発明によるガイドチューブ3160は、フレキシブル(flexible)な材料で形成され、曲げられるように形成されてもよい。したがって、エンドツール3100が第3回転軸3143を中心にピッチ動作をするとき、ガイドチューブ3160はそれに応じて形状が変形しながら曲げられる。また、ガイドチューブ3160が曲げられると、その内部にあるアクチュエーションワイヤ3311も共に曲げられる。
ここで、エンドツール3100がピッチ回転するにつれて、ガイドチューブ3160が可動する空間が必要である。このために第1ジョー3101にはピッチスリット(Pitch Slit)3101sを形成し、ガイドチューブ3160が可動できる空間を形成してもよい。
一方、上述したようにガイドチューブ3160内にアクチュエーションワイヤ3311が貫通挿入され、アクチュエーションワイヤ3311はガイドチューブ3160の内部でガイドチューブ3160に対して相対的に移動可能である。すなわち、ガイドチューブ3160が固定された状態でアクチュエーションワイヤ3311を引っ張ると、アクチュエーションワイヤ3311に連結されたガイドピン3162が近位部3105に向かって移動し、アクチュエーションワイヤ3311を押すとアクチュエーションワイヤ3311に連結されたガイドピン3162が遠位部3104に向かって移動する。
これをより詳細に説明すれば次の通りである。
ガイドピン3162を用いたアクチュエーション動作を確実に行うためには、アクチュエーションワイヤ3311でガイドピン3162を押したり引っ張ったりすることが最も確実である。さらに、アクチュエーションワイヤ3311がガイドピン3162を押したり引っ張ったりするためには、アクチュエーションワイヤ3311の経路をガイドすることができるガイドチューブ3160を備えなければならない。ガイドチューブ3160がアクチュエーションワイヤ3311の経路をガイドしない場合(すなわち、アクチュエーションワイヤ3311を掴まない場合)、アクチュエーションワイヤ3311を押してもアクチュエーションが行われず、アクチュエーションワイヤ3311の中間部分が曲がる現象が発生する可能性がある。したがって、ガイドピン3162を用いたアクチュエーション動作を確実に行うためには、アクチュエーションワイヤ3311とガイドチューブ3160とが必須に含まれなければならない。
ところで、アクチュエーションワイヤ3311を用いてアクチュエーション動作を駆動するには、アクチュエーションワイヤ3311を押さなければならないので、このときアクチュエーションワイヤ3311が力を受けられるように比較的ある程度硬い(すなわち、曲がりにくい)ワイヤをアクチュエーションワイヤ3311として使用しなければならない。しかしながら、硬い(すなわち、曲がりにくい)ワイヤは、曲げられる範囲が小さく、一定程度以上の力を加えると永久変形する可能性がある。
これを別の観点から表現すると、硬い(すなわち、曲がりにくい)ワイヤの場合、永久変形せずに曲がったり伸ばしたりできる最小の曲率半径が存在する。言い換えれば、特定の曲率半径より小さくワイヤやガイドチューブが曲がると、ワイヤとガイドチューブとの両方が折れたまま永久変形され、前後移動しながら切断を行うことが不可能になる。したがって、アクチュエーションワイヤ3311が緩やかな曲率を有しつつ曲がるように維持する必要がある。
したがって、アクチュエーションワイヤ3311がプーリを通過しながら急激に折れないようにするためには、ジョー103とピッチハブ3107との間にアクチュエーションワイヤ3311が緩やかに折り曲げられる空間が必要である。
このために、本発明では、回転軸3142と回転軸3143との間を一定程度離隔させることにより、アクチュエーションワイヤ3311とガイドチューブ3160とが緩やかに曲げられる空間を形成することを特徴とする。
また、アクチュエーションワイヤ3311とガイドチューブ3160とが第1ジョー3101を貫通してガイドピン3162に連結されなければならず、また第1ジョー3101内でアクチュエーションワイヤ3311とガイドチューブ3160が曲げられる空間が必要であるため、1)第1ジョー3101内にはアクチュエーションワイヤ3311/ガイドチューブ3160が通過するとともに曲げられる空間、すなわちピッチスリット3101sが形成され、2)それぞれの各回転軸は2分割されて形成されなければならない。
これを別の観点から表現すると、ガイドチューブ3160の一端部は連結部400内に固定され、他端部はピッチ運動しながら移動するとき、両端部の距離変化に応じてガイドチューブ3160が最も緩やかな曲率(以下「最大緩やかな曲率」という)を達成できる方向に曲げられる。このように自然状態の最大緩やかな曲率をなってこそ、アクチュエーションワイヤ3311の動作もスムーズで、永久変形が起こらなくなる。
したがって、最大緩やかな曲率を確保するために、ガイドチューブ3160の経路上にピッチスリット3161sを形成することができる。これにより、(最大緩やかな曲率ではなくても)ガイドチューブ3160が最大緩やかな曲率とできるだけ類似した形状になるのである。
上記の各構成要素間の結合関係は以下の通りである。
エンドツールステープルプーリ回転軸である回転軸3141は、第1ジョー3101、第1ステープルプーリ3181の軸貫通部3181c、リンク部材3171の第1スロット3171dと第2スロット3171e、第2ステープルプーリ3191の軸貫通部3191c、及び第1ジョー3101に順次貫通挿入される。
ジョー回転軸である回転軸3142は、第1ジョー3101、第1ステープル補助プーリ3182、第2ジョー3102の軸貫通部3102e、第2ステープル補助プーリ3192、及び第1ジョー3101に順次貫通挿入される。
ここで、第2ジョー3102は、第1ジョー3101に対してジョー回転軸である回転軸3142を中心に回転する。具体的には、ガイドピン3162は、第1ジョー3101のピンガイド溝3101d及び第2ジョー3102のピンガイド溝3102bに貫通挿入される。ガイドピン3162が第1ジョー3101のピンガイド溝3101dに沿って直線移動しながら第2ジョー3102のピンガイド溝3102bを押すことになり、これにより第2ジョー3102が第1ジョー3101に対してジョー回転軸である回転軸3142を中心に回転することにより、ジョー(jaw)の開閉動作、すなわちアクチュエーション動作が行われるものである。
具体的には、図123のような状態で、アクチュエーションワイヤ3161が図124の矢印A方向に引っ張られると、アクチュエーションワイヤ3161と結合されたガイドピン3162も矢印A方向に移動する。すると、ガイドピン3162が第1ジョー3101のピンガイド溝3101dに沿って直線移動しながら第2ジョー3102のピンガイド溝3102bを押すことになり(または引っ張ることになり)、これにより、第2ジョー3102が第1ジョー3101に対してジョー回転軸である回転軸3142を中心に図124の矢印B方向に回転することにより、ジョー(jaw)がクローズ(close)される。
逆に、アクチュエーションワイヤ3161が図124の矢印Aの反対方向に押さられると、アクチュエーションワイヤ3161と結合されたガイドピン3162も矢印Aの反対方向に移動する。すると、ガイドピン3162が第1ジョー3101のピンガイド溝3101dに沿って直線移動しながら第2ジョー3102のピンガイド溝3102bを押すことになり、これにより第2ジョー3102が第1ジョー3101に対してジョー回転軸である回転軸3142を中心に図124の矢印Bの反対方向に回転することにより、ジョー(jaw)がオープン(open)される。
(ピッチ動作)
以下では、本発明のピッチ運動についてより詳細に説明する。
図120及び図121は、図114の手術用インストルメントのエンドツールを示す平面図である。
図120及び図121などを参照すると、ワイヤ3307は図120の矢印3307に向かって引っ張られ、同時にワイヤ3308は図120の矢印3308に向かって引っ張られると(すなわち、第1ステープルワイヤの両筋が引っ張られると)、図169に示すように、ワイヤ3307及びワイヤ3308は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸3143を中心に回転可能なプーリ3183とプーリ3184との上方に巻き付けられているため、ワイヤ3307及びワイヤ3308が固定結合されている第1ステープルプーリ3181及び第1ステープルプーリ3181が結合された第1ジョー3101が全体的に回転軸3143を中心に時計方向に共に回転することになり、結果としてエンドツール3100が上方に回転しながらピッチ運動を行うことになる。このとき、第2ステープルプーリ3191及びこれに固定結合されたワイヤ3309とワイヤ3310とは、回転軸3143を中心に回転可能なプーリ3193とプーリ3194との下方に巻き付けられているため、ワイヤ3309及びワイヤ3310はそれぞれ3309及び3310とは反対方向に巻き戻されることになる。
逆に、ワイヤ3309は図120の矢印3309に向かって引っ張られ、同時にワイヤ3310は図120の矢印3310に向かって引っ張られると、図171のようにワイヤ3309及びワイヤ3310はエンドツールピッチ回転軸である回転軸3143を中心に回転可能なプーリ3193とプーリ3194との下方に巻き付けられているため、ワイヤ3309及びワイヤ3310が固定結合されている第2ステープルプーリ3191及び第2ステープルプーリ3191が結合された第1ジョー3101が全体的に回転軸3143を中心に反時計方向に共に回転することになり、結果としてエンドツール3100が下方に回転しながらピッチ運動を行うことになる。このとき、第1ステープルプーリ3181及びこれに固定結合されたワイヤ3307とワイヤ3308とは、回転軸3143を中心に回転可能なプーリ3183とプーリ3184との上方に巻き付けられているため、ワイヤ3307及びワイヤ3308はそれぞれ3307及び3308とは反対方向に移動することになる。
一方、本発明の手術用インストルメント3000のエンドツール3100は、エンドツールピッチプーリである第1ピッチプーリ部3101p及び第2ピッチプーリ部3101qをさらに備え、操作部3200は、操作部ピッチプーリ(図示せず)をさらに備え、動力伝達部3300は、ピッチワイヤであるワイヤ3303及びワイヤ3304をさらに備えてもよい。具体的には、エンドツール3100の第1ピッチプーリ部3101p及び第2ピッチプーリ部3101qは、エンドツールピッチ回転軸である回転軸3143を中心に回転可能であり、第1ジョー3101と一体として(または第1ジョー3101に固定結合されるように)形成されてもよい。また、ワイヤ3303及びワイヤ3304は、エンドツール3100の第1ピッチプーリ部3101p及び第2ピッチプーリ部3101qと操作部3200の操作部ピッチプーリ(図示せず)とを連結する役割を果たすことができる。
したがって、操作部3200の操作部ピッチプーリ(図示せず)が回転すると、操作部ピッチプーリ(図示せず)の回転は、ワイヤ3303及びワイヤ3304を介してエンドツール3100の第1ピッチプーリ部3101p及び第2ピッチプーリ部3101qに伝達され、第1ピッチプーリ部3101p及び第2ピッチプーリ部3101qと一体として形成された第1ジョー3101及び第1ジョー3101と結合された第2ジョー3102も共に回転することになり、結果としてエンドツール3100が回転しながらピッチ運動を行うようになる。
すなわち、本発明の第2実施形態による手術用インストルメント3000は、ピッチ運動のための動力伝達のためにエンドツール3100の第1ピッチプーリ部3101p及び第2ピッチプーリ部3101q、操作部3200の操作部ピッチプーリ(図示せず)、動力伝達部3300のワイヤ3303及びワイヤ3304を備え、操作部3200のピッチ動作の駆動力がより完全にエンドツール3100に伝達されるようにすることで、動作信頼性を向上させることができる。
(ステープルプーリ関連構成要素)
以下では、図114の手術用インストルメント3000のエンドツール3100のステープルプーリアセンブリ3180の第1ステープルプーリ3181と第2ステープルプーリ3191についてさらに詳細に説明する。
図127及び図128は、図114の手術用インストルメントのステープルプーリ及びステープルリンクを示す分解斜視図である。図129は、図114の手術用インストルメントのステープルプーリ及びステープルリンクを示す正面図である。図130及び図131は、図114の手術用インストルメントのエンドツールにおけるステープルプーリの動作状態を示す側面図である。図132及び図133は、図114の手術用インストルメントのエンドツールにおけるステープルプーリの動作状態を示す斜視図である。
図114~図133などを参照すると、本発明の第2実施形態のエンドツール3100は、ステープル留め及び切断のための各プーリ及びリンクの直線/回転運動に係る第1ステープルプーリ3181、第1ステープル補助プーリ3182、プーリ3183、プーリ3184、プーリ3185、及びプーリ3186を含んでもよい。
さらに、本発明の第2実施形態のエンドツール3100は、ステープル留め及び切断のための各プーリ及びリンクの直線/回転運動に係る第2ステープルプーリ3191、第2ステープル補助プーリ3192、プーリ3193、プーリ3194、プーリ3195、及びプーリ3196を含んでもよい。
第1ステープルプーリ3181と第2ステープルプーリ3191は、エンドツールステープルプーリ回転軸である回転軸3141を中心に互いに独立して回転可能に形成さる。
ここで、本発明は、第1ステープルプーリ3181と第2ステープルプーリ3191とが実質的に同じ軸を中心に回転するように形成されることを特徴とする。このように第1ステープルプーリ3181、第2ステープルプーリ3191が同じ軸を中心に回転するように形成されることで、ピッチ運動/アクチュエーション動作を行うとともに、ステープル留め及び切断動作まで可能となる。これについては後でより詳細に説明する。ただし、ここで図には第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191が1つの回転軸3141を中心に回転するように形成されているが、各プーリが互いに同心である別々の軸を中心に回転可能に形成されてもよいことは言うまでもない。
第1ステープル補助プーリ3182は、第1ステープルプーリ3181の一側にさらに備えてもよい。言い換えれば、第1ステープル補助プーリ3182は第1ステープルプログラム3181とプーリ3183/プーリ3184との間に配置されてもよい。第1ステープル補助プーリ3182は、回転軸3142を中心にプーリ3112及びプーリ3122と互いに独立して回転可能に形成されてもよい。
一方、プーリ3183とプーリ3184は第1ピッチメインプーリとして機能し、プーリ3185とプーリ3186は第2ピッチサブプーリとして機能することができる。
第2ステープル補助プーリ3192は、第2ステープルプーリ3191の一側にさらに備えてもよい。言い換えれば、第2ステープル補助プーリ3192は、第2ステープルプーリ3191とプーリ3193/プーリ3194との間に配置されてもよい。第2ステープル補助プーリ3192は、回転軸3142を中心にプーリ3112及びプーリ3122と互いに独立して回転可能に形成されてもよい。
ここで、図には、第1ステープル補助プーリ3182及び第2ステープル補助プーリ3192が1つの回転軸3142を中心に回転するように形成されているが、第1ステープル補助プーリ3182及び第2ステープル補助プーリ3192のそれぞれが別々の軸を中心に回転可能に形成されてもよいことは言うまでもない。このようなステープル補助プーリについては、後でより詳細に説明する。
一方、プーリ3193とプーリ3194とは第2ピッチメインプーリとして機能し、プーリ3195とプーリ3196とは第2ピッチサブプーリとして機能することができる。
以下では、第1ステープル補助プーリ3182についてより詳細に説明する。
第1ステープル補助プーリ3182は、第1ステープルワイヤであるワイヤ3308と接触してワイヤ3308の配置経路を一定程度変更することにより、第1ステープルプーリ3181の回転角度を拡大する役割を果たすことができる。
すなわち、ステープル補助プーリが配置されない場合、ステープルプーリは直角までしか回転できなかったが、本発明の一実施形態では補助プーリである第1ステープル補助プーリ3182をさらに備えることで、θだけ最大回転角度が大きくなる効果が得ることができる。これは、エンドツール3100の2つのジョーが90°だけ一緒にヨー回転した状態で、ステープル留め及び切断動作のために第1ステープルプーリ3181が回転し、後述する作業部材540を直線運動させる動作を可能にする。言い換えれば、第1ステープル補助プーリ3182を介して、ステープル留め及び切断動作が可能なヨー回転の範囲を拡大可能な特徴を有する。
これをより詳細に説明すれば次の通りである。
本発明の手術用インストルメント3000の場合、第1ステープルプーリ3181の一側に第1ステープル補助プーリ3182をさらに配置する。このように第1ステープル補助プーリ3182を配置し、第1ステープルワイヤであるワイヤ3308の配置経路を一定程度変更することにより、ワイヤ3308の接線方向を変更させ、したがってワイヤ3308と第1ステープルプーリ3181とを結合させる締結部材3323の回転角度を増加させるのである。すなわち、ワイヤ3308と第1ステープルプーリ3181との結合部である締結部材33293は、第1ステープルプーリ3181とステープル補助プーリ3122との共通内接線上に位置するまで回転可能となる。
言い換えれば、ワイヤ3308は、第1ステープルプーリ3181と第1ステープル補助プーリ3182との内接線上に位置し、第1ステープル補助プーリ3182によって第1ステープルプーリ3181の回転角度が拡張される。
このような本発明により、第1ステープルプーリ3181の回転半径が広くなることにより、正常なステープル留め及び切断動作が行えるヨー動作範囲が広がる効果を得ることができる。
以下では、第1ステープルプーリ3181の回転に係る構成要素について説明する。
プーリ3183とプーリ3184とは、第1ピッチメインプーリとして機能する。ここで、プーリ3183には第1ステープルワイヤであるワイヤ3307が巻き付けられ、プーリ3184には第1ステープルワイヤであるワイヤ3308が巻き付けられる。
プーリ3185とプーリ3186とは、第1ピッチサブプーリとして機能する。ここで、プーリ3185には第1ステープルワイヤであるワイヤ3307が巻き付けられ、プーリ3186には第1ステープルワイヤであるワイヤ3308が巻き付けられる。
ここで、第1ステープルプーリ3181及び第1ステープル補助プーリ3182の一側には、互いに対向するようにプーリ3183及びプーリ3184が配置される。ここで、プーリ3183及びプーリ3184は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸3143を中心に互いに独立して回転可能に形成される。また、プーリ3183及びプーリ3184のそれぞれの一側には、互いに対向するようにプーリ3185及びプーリ3186が配置される。ここで、プーリ3185及びプーリ3186は、エンドツールピッチ補助回転軸である回転軸3144を中心に互いに独立して回転可能に形成される。ここで、図には、プーリ3183、プーリ3185、プーリ3184及びプーリ3186が全てY軸方向を中心に回転可能に形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、各プーリの回転軸は、その構成に適するように様々な方向に形成されてもよい。
上述したように、回転軸3141、回転軸3142、回転軸3143、及び回転軸3144は、エンドツール3100の遠位部(distal end)3104から近位部(proximal end)3105方向に向かって順番配置されてもよい。これにより、第1ステープルプーリ3181、第1ステープル補助プーリ3182、プーリ3183/プーリ3184、及びプーリ3185/プーリ3186がエンドツール3100の遠位部3104から近位部3105に向かって順次配置されてもよい。
第1ステープルワイヤであるワイヤ3307は、プーリ3185、プーリ3183、及び第1ステープルプーリ3181と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられる。そして、締結部材3323によってワイヤ3307に連結されたワイヤ3308は、第1ステープルプーリ3181、第1ステープル補助プーリ3182、プーリ3184、及びプーリ3186と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられる。
これを別の観点から説明すると、第1ステープルワイヤであるワイヤ3307とワイヤ3308とは、プーリ3185、プーリ3183、第1ステープルプーリ3181、第1ステープル補助プーリ3182、プーリ3184は、及びプーリ3186と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられ、ワイヤ3307とワイヤ3308とは、前記プーリを回転させながら前記プーリに沿って移動可能に形成される。
したがって、ワイヤ3307が引っ張られると、ワイヤ3307が結合された締結部材3323及びこれに結合された第1ステープルプーリ3181が一方向に回転することになる。逆に、ワイヤ3308が引っ張られると、ワイヤ3308が結合された締結部材3323及びこれに結合された第1ステープルプーリ3181が反対方向に回転することになる。
一方、第2ステープルプーリ3191、第2ステープル補助プーリ3192、及びこれに係る構成要素である、プーリ3193、プーリ3194、プーリ3195、プーリ3196、ワイヤ3309、及びワイヤ3310などは、上述の第1ステープルプーリ3181に係る構成要素と同一または類似の構成を有することができる。
具体的には、プーリ3193とプーリ3194とは、第2ピッチメインプーリとして機能する。ここで、プーリ3193には第2ステープルワイヤであるワイヤ3310が巻き付けられ、プーリ3194には第2ステープルワイヤであるワイヤ3309が巻き付けられる。
プーリ3195とプーリ3196とは第2ピッチサブプーリとして機能する。ここで、プーリ3195には第2ステープルワイヤであるワイヤ3310が巻き付けられ、プーリ3196には第2ステープルワイヤであるワイヤ3309が巻き付けられる。
ここで、第2ステープルプーリ3191及び第2ステープル補助プーリ3192の一側には、互いに対向するようにプーリ3193及びプーリ3194が配置される。ここで、プーリ3193及びプーリ3194は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸3143を中心に互いに独立して回転可能に形成される。また、プーリ3193及びプーリ3194のそれぞれの一側には、互いに対向するようにプーリ3195及びプーリ3196が配置される。ここで、プーリ3195及びプーリ3196は、エンドツールピッチ補助回転軸である回転軸3144を中心に互いに独立して回転可能に形成される。ここで、図には、プーリ3193、プーリ3195、プーリ3194及びプーリ3196が全てY軸方向を中心に回転可能に形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、各プーリの回転軸は、その構成に適するように様々な方向に形成されてもよい。
上述したように、回転軸3141、回転軸3142、回転軸3143、及び回転軸3144は、エンドツール3100の遠位部(distal end)3104から近位部(proximal end)3105方向に向かって順番配置されてもよい。これにより、第2ステープルプーリ3191、第2ステープル補助プーリ3192、プーリ3193/プーリ3194、及びプーリ3195/プーリ3196がエンドツール3100の遠位部3104から近位部3105に向かって順次配置されてもよい。
第2ステープルワイヤであるワイヤ3309は、プーリ3195、プーリ3193、及び第2ステープルプーリ3191と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられる。そして、締結部材3324によってワイヤ3309に連結されたワイヤ3310は、第2ステープルプーリ3191、第2ステープル補助プーリ3192、プーリ3194、及びプーリ3196と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられる。
これを別の観点から説明すると、第2ステープルワイヤであるワイヤ3309とワイヤ3310とは、プーリ3195、プーリ3193、第2ステープルプーリ3191、第2ステープル補助プーリ3192、プーリ3194、及びプーリ3196と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられ、ワイヤ3309とワイヤ3310とは、前記プーリを回転させながら前記プーリに沿って移動可能に形成される。
したがって、ワイヤ3309が引っ張られると、ワイヤ3309が結合された締結部材3324及びこれに結合された第2ステープルプーリ3191が一方向に回転することになる。逆に、ワイヤ3310が引っ張られると、ワイヤ3310が結合された締結部材3324及びこれに結合された第2ステープルプーリ3191が反対方向に回転することになる。
(ステープル駆動アセンブリ)
以下では、ステープル駆動アセンブリ3150についてより詳細に説明する。
引き続き図127~図133などを参照すると、ステープル駆動アセンブリ3150は、ステープルプーリアセンブリ3180及びステープルリンクアセンブリ3170を含んでもよい。ここで、ステープル駆動アセンブリ3150は、後述するカートリッジ500の往復移動アセンブリ550と連結され、ステープルプーリアセンブリ3180の回転運動を往復移動アセンブリ550の直線運動に変換することを特徴とする。後述する本発明の他の実施形態においても、ステープル駆動アセンブリは、ステープルプーリアセンブリとステープルリンクアセンブリとを含む概念として理解することができる。
ステープルプーリアセンブリ3180は、1つ以上のステープルプーリを含んでもよい。ステープルプーリアセンブリ3180は、第1ジョー3101のステープルアセンブリ収容部3101b内に形成されてもよい。本実施形態では、ステープルプーリアセンブリ3180が第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191の2つのステープルプーリを含む場合を想定する。
ステープルリンクアセンブリ3170は、1つ以上のリンク部材3171を含んでもよい。そして、リンク部材3171は1つ以上のリンクを含んでもよい。本発明の第2実施形態では、ステープルリンクアセンブリ3170が1つのリンク部材3171を含み、リンク部材3171は1つのリンクを含む場合を想定する。
本発明による手術用インストルメントのエンドツール3100は、ステープルプーリアセンブリ3180とステープルリンクアセンブリ3170とがカム/スロット構造を形成することを特徴とする。そして、このような構造により往復移動アセンブリ550を前進させる力が増幅される効果を得ることができる。
具体的には、ステープルプーリアセンブリ3180は、第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191を含んでもよい。
第1ステープルプーリ3181は、本体3181a、突出部材3181b、及び軸貫通部3181cを含んでもよい。
本体3181aは円板状に形成される。
本体3181aの中心部には、軸貫通部3181cが形成されてもよい。軸貫通部3181cは孔の形態で形成され、エンドツールステープルプーリ回転軸である回転軸3141が軸貫通部3181cに貫通挿入されてもよい。
また、第1ステープルプーリ3181の本体部3181aには突出部材3181bが形成されてもよい。突出部材3181bは、ステープルリンクアセンブリ3170のリンク部材3171と結合されてもよい。ここで、突出部材3181bの中心は第1ステープルプーリ3181の中心と一致せず、突出部材3181bが第1ステープルプーリ3181に対して一定程度偏心するように形成されてもよい。突出部材3181bは、後述するリンク部材3171の第1スロット3171dに嵌合されてもよい。
第2ステープルプーリ3191は、本体3191a、突出部材3191b、軸貫通部3191cを含んでもよい。
本体3191aは円板状に形成される。
本体3191aの中心部に軸貫通部3191cが形成されてもよい。軸貫通部3191cは孔の形態で形成され、エンドツールステープルプーリ回転軸である回転軸3141が軸貫通部3191cに貫通挿入されてもよい。
また、第2ステープルプーリ3191の本体部3191aには突出部材3191bが形成されてもよい。突出部材3191bは、ステープルリンクアセンブリ3170のリンク部材3171と結合されてもよい。ここで、突出部材3191bの中心は第2ステープルプーリ3191の中心と一致せず、突出部材3191bが第2ステープルプーリ3191に対して一定程度偏心するように形成されてもよい。突出部材3191bは、後述するリンク部材3171の第2スロット3171eに嵌合されてもよい。
一方、本発明のエンドツール3100は、ステープルプーリアセンブリ3180に連結されたステープルリンクアセンブリ3170をさらに含んでもよく、ステープルリンクアセンブリ3170はリンク部材3171を含んでもよい。ここで、ステープルリンクアセンブリ3170は、ステープルプーリアセンブリ3180と、後述するカートリッジ500の往復移動アセンブリ550とを連結する役割を果たすことができる。
本実施形態は、ステープルリンクアセンブリ3170が1つのリンク部材3171を含み、リンク部材3171は1つのリンクのみを含むことを特徴とする。すなわち、ステープルプーリアセンブリ3180とステープルリンクアセンブリ3170とがカム/スロット構造によって結合されることにより、ステープルリンクアセンブリ3170が1つのリンクのみを含む場合でも、ステープルプーリアセンブリ3180の回転運動がステープルリンクアセンブリ3170の直線運動に変換されることが可能になった。
具体的には、リンク部材3171は単一のリンクで形成されてもよい。
リンク部材3171は、細長いバー(bar)と楕円形の平板とが結合した形態で形成され、略「L」の字状に形成されてもよい。ここで、リンク部材3171は、第1突出部3171a、第2突出部3171b、締結部3171c、第1スロット3171d、及び第2スロット3171eを含んでもよい。
リンク部材3171の中央部の一領域には、第1突出部3171a及び第2突出部3171bが形成されてもよい。第1突出部3171a及び第2突出部3171bは、第1ジョー3101のリンクガイド溝3101cに嵌合されてもよい。
このように、突起状に形成されたリンク部材3171の第1突出部3171a及び第2突出部3171bが溝状のリンクガイド溝3101cに嵌合された状態で、第1突出部3171a及び第2突出部3171bがリンクガイド溝3101cに沿って移動することにより、リンク部材3171が第1ジョー3101(及びその内部のカートリッジ500)に対して移動するようになるのである。これについては後でより詳細に説明する。
一方、リンク部材3171の一端部には締結部3171cが形成されてもよい。この締結部3171cは、カートリッジ500の往復移動部材551の締結部551aと結合されてもよい。
一方、リンク部材3171に締結部3171cが形成された一端部の反対側の端部には、第1スロット3171dと第2スロット3171eとが形成されてもよい。
具体的には、リンク部材3171において第1ステープルプーリ3181と対向する面に第1スロット3171dが形成されてもよい。ここで、第1スロット3171dは偏心した孔(hole)の形態で形成され、第1ステープルプーリ3181の突出部材3181bが嵌合されてもよい。第1スロット3171dは、所定の曲率を有するように形成され、略楕円形に形成されてもよい。このとき、第1スロット3171dは、突出部材3181bよりも一定程度大きく形成されてもよい。したがって、第1ステープルプーリ3181の突出部材3181bがリンク部材3171の第1スロット3171dに嵌合された状態で、突出部材3181bが第1スロット3171d内で一定程度移動可能に形成される。
上述したように、突出部材3181bは、第1ステープルプーリ3181の中心に対して一定程度偏心するように形成されてもよい。したがって、第1ステープルプーリ3181が回転すると、突出部材3181bが第1スロット3171dと接触した状態で第1スロット3171dを押してリンク部材3171を移動させることができる。すなわち、第1ステープルプーリ3181が回転すると、突出部材3181bが第1スロット3171d内で第1スロット3171dと接触しながら移動し、これによりリンク部材3171が第1ジョー3101のリンクガイド溝3101cに沿って直線移動することができる。
ここで、第1スロット3171dは、リンク部材3171の全厚を貫通するのではなく、リンク部材3171の全厚の一部のみを貫通するように形成されてもよい。これを別の観点から表現すると、第1スロット3171dは一種のリング(ring)の形態で形成されると表現することもできる。このとき、第1スロット3171dは、第1ステープルプーリ3181の突出部材3181bの厚さと実質的に同じ厚さに形成されてもよい。
一方、リンク部材3171には第2スロット3171eが形成されてもよい。具体的には、リンク部材3171の第2ステープルプーリ3191と対向する面に第2スロット3171eが形成されてもよい。ここで、第2スロット3171eは偏心した孔(hole)の形態で形成され、第2ステープルプーリ3191の突出部材3191bが嵌合されてもよい。第2スロット3171eは、所定の曲率を有するように形成され、略楕円形に形成されてもよい。このとき、第2スロット3171eは、突出部材3191bよりも一定程度大きく形成されてもよい。したがって、第2ステープルプーリ3191の突出部材3191bがリンク部材3171の第2スロット3171eに嵌合された状態で、突出部材3191bが第2スロット3171e内で一定程度移動可能に形成される。
上述したように、突出部材3191bは、第2ステープルプーリ3191の中心に対して一定程度偏心するように形成されてもよい。したがって、第2ステープルプーリ3191が回転すると、突出部材3191bが第2スロット3171eと接触した状態で第2スロット3171eを押してリンク部材3171を移動させることができる。すなわち、第2ステープルプーリ3191が回転すると、突出部材3191bが第2スロット3171e内で第2スロット3171eと接触しながら移動し、これによりリンク部材3171が第1ジョー3101のリンクガイド溝3101cに沿って直線移動することができる。
ここで、第2スロット3171eは、リンク部材3171の全厚を貫通するのではなく、リンク部材3171の全厚の一部のみを貫通するように形成されてもよい。これを別の観点から表現すると、第2スロット3171eは一種のリング(ring)の形態で形成されると表現することもできる。このとき、第2スロット3171eは、第2ステープルプーリ3191の突出部材3191bの厚さと実質的に同じ厚さに形成されてもよい。
ここで、第1スロット3171dと第2スロット3171eとは、少なくとも一部が重なるように形成されてもよい。
また、第1スロット3171dと第2スロット3171eは、回転軸3141に対して上下対称に形成されてもよい。このように、第1スロット3171dと第2スロット3171eとは、回転軸3141に対して上下対称に形成されることにより、リンク部材3171と結合した第1ステープルプーリ3181の突出部材3181bと、第2ステープルプーリ3191の突出部材3191bとも互いに対称になるように配置されることができる。これについては後でより詳細に説明する。
一方、第1スロット3171dと第2スロット3171eは互いに一定程度離隔するように形成され、その間にジョー収容部3171fが形成されてもよい。そして、ジョー収容部3171fに第2ジョー3102の少なくとも一部が配置されてもよい。言い換えれば、第2ジョー3102は、回転軸3142を中心に回転しながらアクチュエーション動作を行うようになり、このとき第2ジョー3102とリンク部材3171との干渉を防止するためにリンク部材3171の第1スロット3171dと第2スロット3171eとの間にジョー収容部3171fを形成するのである。
(ステープルプーリの回転に伴うステープルリンクアセンブリの変位と動作)
以下では、第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191の回転によるステープルリンクアセンブリ3170の変位について説明する。
図130を参照すると、本発明の第2実施形態では、第1ステープルプーリ3181とステープルリンクアセンブリ3170とがカム/スロットの形態で結合される。すなわち、第1ステープルプーリ3181に形成されたカム状の突出部材3181bが、リンク部材3171に形成された第1スロット3171dに結合される。したがって、図130(b)のように、第1ステープルプーリ3181が矢印A1方向に回転すると、第1ステープルプーリ3181の突出部材3181bのX軸方向への変位はB1となる。そして、ステープルリンクアセンブリ3170のX軸方向への変位はC1となる。ここで、図130(c)のように、第1ステープルプーリ3181が矢印D1方向にさらに回転すると、第1ステープルプーリ3181の突出部材3181bのX軸方向への変位はE1となる。そして、ステープルリンクアセンブリ3170のX軸方向への変位はF1となる。
同様に、図131を参照すると、本発明の第2実施形態では、第2ステープルプーリ3191とステープルリンクアセンブリ3170とがカム/スロットの形態で結合される。すなわち、第2ステープルプーリ3191に形成されたカム状の突出部材3191bが、リンク部材3171に形成された第2スロット3171eに結合される。したがって、図131(b)のように、第2ステープルプーリ3191が矢印A2方向に回転すると、第2ステープルプーリ3191の突出部材3191bのX軸方向への変位はB2となる。そして、ステープルリンクアセンブリ3170のX軸方向への変位はC2となる。ここで、図131(c)のように、第2ステープルプーリ3191が矢印D2方向にさらに回転すると、第2ステープルプーリ3191の突出部材3191bのX軸方向への変位はE2となる。そして、ステープルリンクアセンブリ3170のX軸方向への変位はF2となる。
これと比較して、ステープルプーリとステープルリンクアセンブリがカム/スロット結合ではなく、リンク-軸結合される場合、ステープルリンクアセンブリのX軸方向への変位は本発明の第2実施形態に比べてはるかに長くなる。
言い換えれば、ステープルプーリとステープルリンクアセンブリとが軸結合する場合に比べ、本実施形態のようにステープルプーリとステープルリンクアセンブリとがカム/スロット結合する場合、ステープルプーリが同じ分回転してもステープルリンクアセンブリのX軸方向変位が減少する。
一方、仕事(Work)は力(Force)と変位(displacement)の積であるので、ステープルプーリを回転させる仕事(Work)が同じであると仮定すると、変位と力は互いに反比例することになる。したがって、変位が減少すると、これに反比例して力が増加する。
その結果、本発明の第2実施形態では、第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191とそれぞれステープルリンクアセンブリ3170とがカム/スロットの形態で結合され、第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191の回転によるステープルリンクアセンブリ3170のX軸方向への変位が他の実施形態に比べ、比較的減少するため、ステープルリンクアセンブリ3170がX軸方向に受ける力は単純リンク構造に比べ、比較的増加することになる。
このような本発明の第2実施形態により、ステープルリンクアセンブリ3170及びこれに連結された往復移動アセンブリ550を前進させる力が増幅され、したがってステープル動作がより堅牢に行われる効果を得ることができる。
特に、本発明の第2実施形態では、互いに対称な2つのステープルプーリ(すなわち、第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191)を備えるため、1つのステープルプーリのみを備える場合に比べて、ステープルプーリアセンブリ3180がステープルリンクアセンブリ3170を押す力が約2倍増幅されることができる。
また、第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191がXZ平面を基準に左右に互いに対称に配置されるため、ステープル留め動作を行う際に左右バランスが合うようになり、エンドツール3100が全体的に左右に揺れることなくヨー回転軸である回転軸3141に対して安定して動作が行われる効果を得ることができる。また、ピッチ回転軸である回転軸3143に対して、第1ステープルワイヤであるワイヤ3307/ワイヤ3308と第2ステープルワイヤであるワイヤ3309/ワイヤ3310との巻き方向を互いに逆にすると回転軸3143に対する揺れも相互相殺が可能になる効果を得ることができる。
以下では、第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191の回転方向について説明する。
図130、図131、図132、及び図133などを参照すると、第1ステープルプーリ3181は、図133の矢印A1方向(すなわち、時計方向)に回転するとき、ステープルリンクアセンブリ3170を前進させ、第2ステープルプーリ3191は、図133の矢印A2方向(すなわち、反時計方向)に回転するとき、ステープルリンクアセンブリ3170を前進させる。
逆に、第1ステープルプーリ3181は、反時計方向に回転するとき、ステープルリンクアセンブリ3170を後退させ、第2ステープルプーリ3191は時計方向に回転するとき、ステープルリンクアセンブリ3170を後退させる。
すなわち、第1ステープルプーリ3181と第2ステープルプーリ3191とが互いに反対方向に回転すると、ステープルリンクアセンブリ3170は移動(前進または後退)することになる。逆に、第1ステープルプーリ3181と第2ステープルプーリ3191とが互いに同じ方向に回転すると、2つのプーリの回転が相殺され、ステープルリンクアセンブリ3170は移動しなくなる。
その結果、図132のような状態で、第1ステープルプーリ3181が時計方向に回転するとともに、第2ステープルプーリ3191が反時計方向に回転すると、第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191と連結されたリンク部材3171は、全体的に第1ジョー3101の遠位部(図116の3104参照)方向に移動することができる。
逆に、第1ステープルプーリ3181が反時計方向に回転するとともに、第2ステープルプーリ3191が時計方向に回転すると、第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191と連結されたリンク部材3171は全体的に第1ジョー3101の近位部(図116の3105参照)方向に移動することができる。
したがって、ステープルプーリアセンブリ3180の双方向回転運動が、ステープルリンクアセンブリ3170を介して、カートリッジ500の往復移動アセンブリ550の往復直線運動を引き起こすことができるのである。これについては後でより詳細に説明する。
(カートリッジ)
以下では、図114の手術用インストルメント3000のカートリッジ500についてさらに詳細に説明する。
図134は、図114の手術用インストルメントの第1ジョーとカートリッジを示す斜視図である。図135は、図134のカートリッジを示す分解斜視図である。図136は、図134のカートリッジを示す結合斜視図である。図137は、図134のカートリッジを示す側面図である。図138は、図134のカートリッジを示す斜視断面図である。図139は、図134のカートリッジを示す側断面図である。図140、図141、図142、及び図143は、図134のカートリッジの作業部材を示す斜視図である。図144は、図114の手術用インストルメントのエンドツールのステープル留めの関連構造を示す側断面図である。図145及び図146は、図114の手術用インストルメントのエンドツールのステープル留め構造を示す斜視断面図である。図147及び図148は、図137のエンドツールのラチェット駆動動作を示す斜視図である。図149は、図145のエンドツールのラチェット駆動動作を示す平面図である。図150は、図145のエンドツールのステープル動作を全体的に示す斜視図である。
図134~図150等を参照すると、カートリッジ500は、第1ジョー3101に取り付け及び取り外し可能に形成され、内部に複数のステープル530とブレード542とを含み、組織の縫合及び切断を行う。ここで、カートリッジ500は、カバー510、ハウジング520、ステープル530、引出部材535、作業部材540、及び往復移動アセンブリ550を含んでもよい。
ハウジング520はカートリッジ500の外形を形成し、全体的に中空の箱からその一面(上面)が取り外された形態で形成され、その内部に往復移動アセンブリ550、作業部材540、及びステープル530を収容するように形成されてもよい。ここで、ハウジング520は、その断面が略「U」の字状に形成されてもよい。
カバー510は、ハウジング520の上部を覆うように形成される。カバー510には、複数のステープル530を外部に吐出可能なステープル孔511を形成されてもよい。ステープル留め駆動前には、ハウジング520の内部に収容されていたステープル530が、ステープル留め動作時に作業部材540によって押し上げられ、カバー510のステープル孔511を通過してカートリッジ500の外部に引き出されてステープル留めが行われるのである。
一方、カバー510にはその長手方向に沿ってスリット512が形成されてもよい。作業部材540のブレード542が、スリット512を介してカートリッジ500の外部に突出してもよい。このスリット512に沿って作業部材540のブレード542が通り過ぎながら、ステープル留めが完了した組織を切断することができる。
ハウジング520の内部には複数のステープル530が配置されてもよい。後述する作業部材540が一方向に直線運動するにつれて、複数のステープル530が順次にハウジング520の内部から外部に押し上げられて縫合、すなわちステープル留めが行われることができる。ここで、ステープル530の材料はチタン、ステンレス鋼などを含んでもよい。
一方、ハウジング520とステープル530との間に引出部材535がさらに配置されてもよい。言い換えれば、引出部材535の上部にステープル530が配置されると表現してもよい。この場合、作業部材540が一方向に直線運動しながら引出部材535を押し上げ、この引出部材535がステープル530を押し上げることができる。
このように、作業部材540がステープル530を直接押し上げる場合と、作業部材540が引出部材535を押し上げて引出部材535がステープル530を押し上げる場合(すなわち、作業部材540がステープル530を間接的に押し上げる場合)とを両方含み、作業部材540がステープル530を押し上げると説明することができる。
ハウジング520の内部の下方には往復移動アセンブリ550が配置されてもよい。往復移動アセンブリ550は、1つ以上の往復移動部材551を含んでもよい。本実施形態では往復移動部材551が1つ備えるものと示されているが、他の実施形態では往復移動部材551が複数備えられてもよい。
本実施形態では、往復移動部材551はラック(rack)であってもよい。往復移動部材551は、凹凸部551bと締結部551aとを含んでもよい。具体的には、往復移動部材551は長いバー(bar)状に形成されてもよく、一面上に鋸歯状の複数の凹凸部551bが形成されてもよい。この凹凸部551bは、後述する作業部材540、特に作業部材540のラチェット部材543と接触可能に形成されてもよい。言い換えれば、往復移動部材551は、ラチェット部材543のラチェット543aと噛み合う形状の複数の凹凸部551bを含んでもよい。
一方、図には示されていないが、往復移動部材551はラック(rack)の形態以外にも、ステープルプーリアセンブリ3180と直間接的に連結され、ステープルプーリアセンブリ3180の回転運動に応じて直線往復運動の可能な様々な形状の部材で備えられてもよい。例えば、往復移動部材551は、凹凸部が存在しないクラッチ(clutch)の形態であってもよい。
ここで、往復移動部材551は、カートリッジ500の他の構成要素と固定結合されず、カートリッジ500の他の構成要素に対して相対的に移動可能に形成されてもよい。すなわち、ハウジング520及びハウジング520と結合されたカバー510に対して往復移動部材551が往復直線運動を行うことができる。
一方、往復移動部材551において、プーリ3111に隣接する近位部(proximal end)501側には締結部551aが形成されてもよく、この締結部551aはエンドツール3100のステープルリンクアセンブリ33170と締結されて結合されてもよい。したがって、ステープルリンクアセンブリ3170が連結部400の延びる方向(すなわち、Y軸方向)に沿って往復直線運動を行うと、これと締結された往復移動部材551も連結部400の延びる方向(すなわち、Y軸方向)に沿って往復直線運動を行うことができる。これについては後でより詳細に説明する。
ハウジング520の内部には作業部材540が配置されてもよい。作業部材540は、往復移動部材551と接触可能に形成され、往復移動部材551の往復直線運動に応じて一方向に直線運動するように形成されてもよい。言い換えれば、作業部材540は往復移動部材551と相互作用し、連結部400の延びる方向に沿って移動しながらステープル留め及び切断を行う。
作業部材540は、ウェッジ(wedge)541、ブレード(blade)542、ラチェット(ratchet)部材543、弾性部材544、及び本体545を含んでもよい。
本体545は長方形の柱状に形成されてもよく、作業部材540の基部を形成する。
本体545の一面、例えば本体545の下部面には支持部546が突出形成されてもよい。ここで、支持部546は長いバー(bar)状に形成されてもよく、支持部546とラチェット部材543との間に弾性部材544が収容されてもよい。したがって、弾性部材544の中央部は支持部546と接触し、弾性部材544の両端部はラチェット部材543と接触するように形成されてもよい。
ウェッジ541は、本体545の少なくとも一側に形成され、所定の傾斜面を有するように形成されてもよい。すなわち、ウェッジ541は、連結部400の延びる方向において一定程度傾斜するように形成されてもよい。言い換えれば、カートリッジ500の遠位部502側よりも近位部501側の高さが高いように形成されてもよい。図には、ウェッジ541が本体545の左右に2つずつ形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、ウェッジ541と接触するステープル530または引出部材535の形状に応じて様々な数及び形状に形成されてもよい。
このようなウェッジ541は、引出部材535または複数のステープル530と順次接触可能に形成され、ステープル530を順次押し上げる役割を果たすことができる。後述する図151等に示すように、作業部材540が遠位部502側に移動しながら、ステープル530を順次押し上げてカートリッジ500の外部に引き出す役割を果たすことができる。
ウェッジ541の一側、より詳細にはウェッジ541の近位部501側にはブレード542が形成されてもよい。ブレード542の一領域には、鋭く形成されて組織を切断する縁部542aが形成される。この縁部542aの少なくとも一部が第1ジョー3101及びカートリッジ500の外部に引き出され、第1ジョー3101と第2ジョー3102との間に配置された組織が切断されることができる。ブレード542の縁部542aは、常に第1ジョー3101の外部に引き出されていてもよい。あるいは、ブレード542の縁部542aは、通常は第1ジョー3101の内部またはカートリッジ500の内部に収容されていて、作業部材540が長手方向に沿って移動するときのみ、第1ジョー3101の外部に引き出されてもよい。
ラチェット部材543は本体部545の下部に配置され、往復移動部材551と対向するように形成されてもよい。ラチェット部材543は、バー(bar)状に形成されてもよく、一面上に複数のラチェット543aを含んでもよい。ラチェット部材543によって作業部材540は、往復移動部材551に対して一方向(すなわち、遠位部方向)にのみ移動することになる。ラチェット部材543のラチェット543aは、上述した往復移動部材551の凹凸部551bと接触可能に形成されてもよい。
弾性部材544は、本体545とラチェット部材543との間に形成され、ラチェット部材543に所定の弾性力を加える役割を果たす。一例として、弾性部材544の一領域は本体545と接触し、弾性部材544の他の領域はラチェット部材543と接触するように形成されてもよい。ここで、弾性部材544は、ラチェット部材543が往復移動部材551と密着接触する方向に弾性力を加えることができる。このため、弾性部材544は、板ばねの形態で形成されてもよく、その他にもコイルばね、皿ばねなどのラチェット部材543に所定の弾性力を提供できる様々な形態で提供されてもよい。
ここで、図にはラチェット部材543と本体部545とが別々の部材で形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、ラチェット部材543と本体部545とが一体として形成されてもよい。
ここで、ラチェット部材543のラチェット543aは、第1面543a1(詳細には遠位部502側面)は、所定の角度を有し緩やかな傾斜を有するように形成され、第2面543a2(詳細には、近位部501の側面)は、垂直または垂直に近く形成されてもよい。
そして、ラチェット部材543のラチェット543aと噛み合うように、往復移動部材551の凹凸部551bも、第1面551b1(詳細には、近位部501側面)は、所定の角度を有し緩やかな傾斜を有するように形成され、第2面551b2(詳細には、遠位部502側面)は、垂直または垂直に近く形成されてもよい。
往復移動部材551とラチェット部材543とが互いに締結された(または噛み合った、または密着接触した)状態で、ラチェット543aで傾斜した第1面543a1と、凹凸部551bで傾斜した第1面551b1とが、互いに対向するように(すなわち、当接するように)配置されてもよい。また、ラチェット543aで垂直な第2面543a2と、凹凸部551bで垂直な第2面551b2とが互いに対向するように(すなわち、当接するように)配置されてもよい。
このような構成により、ラチェット543aと凹凸部551bとが互いに締結された(または噛み合った)状態で、一種のラチェット(ratchet)として作用し、ある一方向への移動のみが可能である。
一例として、往復移動部材551が固定された状態であると仮定すると、作業部材540は、垂直に形成された第2面543a2と第2面551b2とが互いに離れる方向には移動が可能であるが、第2面543a2と第2面551b2とが接触した状態で互いに近づく方向には移動が不可能になる。
これを他の観点から表現すると、往復移動部材551とラチェット部材543とが互いに締結された(または噛み合った、または密着接触した)状態で、往復移動部材551が遠位部502方向に移動すると、往復移動部材551によってラチェット部材543が共に遠位部502方向に移動することになる。すなわち、往復移動部材551の垂直な第2面551b2が作業部材540の垂直な第2面543a2を押して、往復移動部材551によってラチェット部材543が共に遠位部502方向に移動することになる。
逆に、往復移動部材551とラチェット部材543とが互いに締結された(または噛み合った、または密着接触した)状態で、往復移動部材551が近位部501方向に移動すると、ラチェット部材543は固定された状態で往復移動部材551のみ単独で近位部501方向に移動することになる。すなわち、作業部材540が固定された状態で、往復移動部材551の傾斜した第1面551b1が作業部材540の傾斜した第1面543a1に沿って移動することになり、往復移動部材551のみ単独で近位部501方向に移動することになる。
図147、図148、及び図149等を参照すると、図147のような状態で、往復移動部材551が近位部501方向に移動すると(図148の矢印A方向)、往復移動部材551傾斜した第1面551b1が作業部材540の傾斜した第1面543a1に沿って移動しながら、ラチェット部材543が全体的に図148の矢印B方向に加圧されて押されることになる。そして、このとき、弾性部材544も一定程度弾性変形することになる。
この状態で、往復移動部材551が近位部501方向にさらに移動し、往復移動部材551の傾斜した第1面551b1が作業部材540の傾斜した第1面543a1の先端を越えると、往復移動部材551の凹凸部551bは、ラチェット部材543の次のラチェット543aと出会うことになる。このとき、弾性部材544は、ラチェット部材543が往復移動部材551と密着接触する方向に弾性力を加えているので、往復移動部材551とラチェット部材543とは再び前面が密着接触する状態になる。
その結果、カートリッジ500は第1ジョー3101のカートリッジ収容部3101aに収容され、このときカートリッジ500の往復移動部材551と、エンドツール3100のステープルリンクアセンブリ3170とが結合される。したがって、エンドツール3100の第1ステープルプーリ3181の回転運動が、ステープルリンクアセンブリ3170を介して往復移動部材551の直線運動に変換される。
このとき、往復移動部材551の締結部551aがステープルリンクアセンブリ3170を介してステープルプーリアセンブリ3180と連結され、ステープルプーリアセンブリ3180の第1ステープルプーリ3181及び第2ステープルプーリ3191が時計方向/反時計方向に交互に回転すると、往復移動部材551が前進と後退を繰り返すことができる。そして、往復移動部材551が前進するときは、往復移動部材551と共に作業部材540が前進し、往復移動部材551が後退するときは、往復移動部材551のみ後退して作業部材540がその場で停止していてもよい。この過程を繰り返しながら作業部材540が前に進みながら、ウェッジ541によってステープル530がステープル留めされると同時に、ブレード542がステープルされた組織を切断することができるのである。
これについてより詳細に説明すれば次の通りである。
(ステープル留め及び切断動作)
図150を参照すると、本発明の一実施形態による手術用インストルメントの駆動方法は次の通りである。
まず、第1ステープルプーリ3181が時計方向に回転し、第2ステープルプーリ3191が反時計方向に回転すると、ステープルプーリアセンブリ3180に連結されたステープルリンクアセンブリ3170及びステープルリンクアセンブリ3170に連結されたカートリッジ500の往復移動アセンブリ550が、カートリッジ500の遠位部502方向に移動する。
そして、往復移動アセンブリ550がカートリッジ500の遠位部502方向に移動すると、往復移動アセンブリ550と接触している作業部材540が往復移動アセンブリ550と共にカートリッジ500の遠位部502方向に移動する。
そして、作業部材540がカートリッジ500の遠位部502方向に移動しながら、作業部材540がステープル530をカートリッジ500の外部に吐出させると同時に、作業部材540のブレード542がカートリッジ500の遠位部502方向に移動する。
一方、第1ステープルプーリ3181が反時計方向に回転し、第2ステープルプーリ3191が時計方向に回転すると、ステープルプーリアセンブリ3180に連結されたステープルリンクアセンブリ3170及びステープルリンクアセンブリ3170に連結されたカートリッジ500の往復移動アセンブリ550がカートリッジ500の近位部501方向に移動し、このとき作業部材540は停止している。
そして、このようなステップが繰り返し行われ、ウェッジ541によるステープル留め動作及びブレード542による切断動作が同時に行われる。
これについてより詳細に説明すれば次の通りである。
まず、図150(a)のような状態で、図150(b)のように第1ステープルプーリ3181が矢印A1方向(すなわち、時計方向)に回転し、第2ステープルプーリ3191が矢印A1の反対方向(すなわち、反時計方向)に回転すると、これに連結されたステープルリンクアセンブリ3170及びステープルリンクアセンブリ3170と締結された往復移動部材551は矢印B1方向(すなわち、遠位部方向)に移動する。この状態では、弾性部材(図149の544参照)により往復移動部材551と作業部材540とが密着接触しているため、往復移動部材551が矢印B1方向に移動すると、往復移動部材551と共に作業部材540も矢印B1方向に移動することになる。
一方、図150(c)のように、第1ステープルプーリ3181が矢印A2方向(すなわち、反時計方向)に回転し、第2ステープルプーリ3191が矢印A2の反対方向(すなわち時計方向)に回転すると、これに連結されたステープルリンクアセンブリ3170及びステープルリンクアセンブリ3170と締結された往復移動部材551は矢印B2方向(すなわち、近位部方向)に移動する。この状態では、ラチェット部材543と往復移動部材551との締結構造により、往復移動部材551がB2方向に移動しても、作業部材540の全体的な位置はそのまま維持された状態で、弾性部材544が矢印C2方向に弾性変形し、ラチェット部材543のみが往復移動部材551と一定程度離隔される(図149参照)。すなわち、往復移動部材551が矢印B2方向に移動しても、X軸方向から見ると、作業部材540はその場で停止している。
一方、図150(d)のように、第1ステープルプーリ3181が矢印A3方向にさらに回転し、第2ステープルプーリ3191が矢印A3の反対方向にさらに回転すると、これに連結されたステープルリンクアセンブリ3170、往復移動部材551のみが矢印B3方向にさらに移動する。このとき、往復移動部材551の凹凸部が作業部材540のラチェット部材543の1つのラチェット543aの先端を越えると、弾性部材544が矢印C3方向に弾性復元されてラチェット部材543は往復移動部材551と再び接触することになる。このとき、往復移動部材551の凹凸部は、ラチェット部材543の次のラチェット543aと出会うことになる。
この状態で、第1ステープルプーリ3181が回転を停止すると、図150(a)のように、ステープルリンクアセンブリ3170、往復移動部材551、及び作業部材540も停止することになる。
このような過程を繰り返しながら、第1ステープルプーリ3181と第2ステープルプーリ3191が時計方向/反時計方向に交互に回転すると、往復移動部材551は前進と後退を繰り返し、作業部材540は、前進と停止を繰り返しながら、結果として作業部材540が遠位部502に向かって移動するようになるのである。そして、作業部材540が遠位部502に向かって移動しながら、ウェッジ541によるステイプル留め動作及びブレード542による切断動作が同時に行われる。
以下では、本発明の一実施形態による手術用インストルメントのステープル留め動作について説明する。
図151は、図145のエンドツールのステープル動作を区間別に示す斜視図であり、図152は、図145のエンドツールのステープル動作を全体的に示す斜視図である。
図151及び図152を参照すると、図151(a)のような状態で、作業部材540が図151(b)の矢印A1方向に移動しながら、作業部材540のウェッジ541が引出部材535を押し上げ、引出部材535がステープル530の下方一側を押し上げる。そして、これによりステープル530が第1ジョー3101及びカートリッジ500の外部に吐出される。
この状態で、作業部材540が図151(c)の矢印A2方向にさらに移動すると、吐出されたステープル530が第2ジョー3102のアンビル3102aと接触した状態で作業部材540によって押し上げられ続けると、ステープル530の両端部が折り曲げられながらステープル留めが行われる。
このような動作が連続的に行われながら、図152に示すように、複数のステープル530のうち近位部501側ステープル530から遠位部502側ステープル530まで順次ステープル留めが行われるのである。
(アクチュエーション動作、ピッチ動作)
図153は、図114のエンドツールにおいてジョーが+90°だけピッチ回転した状態を示す斜視図である。図154、図155、及び図156は、図153のエンドツールの側面図であり、各図ごとに一部の構成要素が省略された状態を示している。図157は、図153のエンドツールの側断面図である。図158は、図153のエンドツールの斜視断面図である。図159及び図160は、図153のエンドツールのアクチュエーション動作を示す斜視図であり、ジョー(jaw)が+90°だけピッチ回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。
図153~図160に示すように、本発明の第2実施形態による手術用インストルメントのエンドツールは、ジョー(jaw)が+90°だけピッチ回転した状態でも正常にアクチュエーション動作を行うことができるように形成される。
図161、図114のエンドツールにおいてジョー(jaw)が-90°だけピッチ回転した状態を示す斜視図である。図162、図163、及び図164は、図161のエンドツールの側面図であり、各図ごとに一部の構成要素が省略された状態を示している。図165は、図161のエンドツールの側断面図である。図166は、図161のエンドツールの斜視断面図である。図167及び図168は、図161のエンドツールのアクチュエーション動作を示す斜視図であり、ジョー(jaw)が+90°だけピッチ回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。
図161~図166に示すように、本発明の第2実施形態による手術用インストルメントのエンドツールは、ジョー(jaw)が-90°だけピッチ回転した状態でも正常にアクチュエーション動作を行うことができるように形成される。
図169及び図170は、図114の手術用インストルメントのアクチュエーション動作を示す斜視図であり、ジョー(jaw)が中立状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。図171及び図172は、図114の手術用インストルメントのアクチュエーション動作を示す斜視図であり、ジョー(jaw)が-90°だけピッチ回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。図173及び図174は、図114の手術用インストルメントのアクチュエーション動作を示す斜視図であり、ジョーが-90°ピッチ回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。
図169~図174を参照すると、ピッチ動作を行う際に、操作部3200とエンドツール3100との動作が直観的に一致することが分かる。すなわち、操作部3200がピッチ回転軸(Y軸)を基準に+方向に回転すると、エンドツール3100もピッチ回転軸(Y軸)を基準に+方向に回転する。また、操作部3200がピッチ回転軸(Y軸)を基準に-方向に回転すると、エンドツール3100もピッチ回転軸(Y軸)を基準に-方向に回転する。ここで、操作部3200の回転角度とエンドツール3100の回転角度とは、プーリの割合に応じて様々に設定することができる。
まとめると、本発明の一実施形態による手術用インストルメント3000は、各関節点(アクチュエーション関節、ピッチ関節)にプーリが形成され、このプーリにはワイヤ(第1ステープルワイヤまたは第2ステープルワイヤ)が巻き付けられ、操作部の回転操作(アクチュエーション回転、ピッチ回転)が各ワイヤの移動を引き起こし、結果としてエンドツール3100の所望の動作を誘導することを特徴とする。さらに、各プーリの一側には、補助プーリが形成されてもよく、これらの補助プーリによって1つのプーリにワイヤが複数回巻き付けられないようになる。
<第2実施形態の第1変形例>
以下では、本発明の第2実施形態の第1変形例による手術用インストルメントのエンドツール3600について説明する。ここで、本発明の第2実施形態の第1変形例による手術用インストルメントのエンドツール3600は、上述した本発明の第2実施形態による手術用インストルメントのエンドツール(図114等の3100参照)に比べ、ステープルプーリアセンブリ3680及びステープルリンクアセンブリ3670の構成が特徴的に異なる。以下では、このように第2実施形態に比べて異なる構成について詳細に説明する。
図175及び図176は、本発明の第2実施形態の第1変形例による手術用インストルメントのエンドツールを示す斜視図である。図177及び図178は、図175のエンドツールを示す詳細斜視図である。図179は、図175のエンドツールを示す側面図である。図180は、図175のエンドツールを示す平面図である。図181は、図175のエンドツールの分解斜視図である。図182は、図181のエンドツールのステープルプーリ及びリンク部材の分解斜視図である。図183は、図175のエンドツールのジョープーリの動作を示す平面図である。図184は、図175のエンドツールのステープルプーリの動作を示す平面図である。
図175~図184を参照すると、本発明の第2実施形態の第1変形例による手術用インストルメントは、エンドツール(end tool)3600、操作部(図114の3200参照)、動力伝達部(図120の3300参照)、及び連結部(図114の400参照)を含む。
ここで、エンドツール3600と動力伝達部(図120の3300参照)を除いたその他の構成は、図114等で説明した本発明の第2実施形態と同一または類似しているので、ここではその詳細な説明は省略する。
(動力伝達部)
以下では、図175の手術用インストルメントの動力伝達部3300についてさらに詳細に説明する。
図180等を参照すると、本発明の第2実施形態の第1変形例による手術用インストルメントの動力伝達部(図120の3300参照)は、ワイヤ3303、ワイヤ3304、ワイヤ3301、ワイヤ3305、ワイヤ3307、及びワイヤ3308を含んでもよい。
ここで、ワイヤ3303とワイヤ3304とは一対であり、ピッチワイヤとしての役割を果たすことができる。そして、ワイヤ3301とワイヤ3305とは一対であり、ジョーワイヤとしての役割を果たすことができる。そして、ワイヤ3307とワイヤ33080とは一対であり、ステープルワイヤとしての役割を果たすことができる。
また、本発明の一実施形態による手術用インストルメント3000の動力伝達部3300は、ワイヤとプーリとを結合するために各ワイヤの各端部に結合される締結部材3321、締結部材3322、締結部材3323、及び締結部材3324を含んでもよい。ここで、各締結部材は、ボール(ball)状、チューブ(tube)状など、必要に応じて様々な形態であってもよい。
ワイヤと締結部材との結合関係等は、上述した図114の第2実施形態と同様であるので、ここではその詳細な説明は省略する。
(エンドツール-全体構成)
以下では、図175の手術用インストルメントのエンドツール3600についてさらに詳細に説明する。
図175及び図176は、本発明の第2実施形態の第1変形例による手術用インストルメントのエンドツールを示す斜視図である。図177及び図178は、図175のエンドツールを示す詳細斜視図である。図179は、図175のエンドツールを示す側面図である。図180は、図175のエンドツールを示す平面図である。
ここで、図176はジョー(jaw)がクローズされた状態を示し、図175はジョー(jaw)がオープンされた状態を示す。そして、図177は、図176の拡大図であり、図178は、図177において第1ジョーが省略された状態を示す。
本発明の第2実施形態の第1変形例のエンドツール(end tool)3600は、グリップ(grip)動作を行うための一対のジョー(jaw)3603、すなわち第1ジョー3601と第2ジョー3602とを含む。ここで、第1ジョー3601及び第2ジョー3602のそれぞれ、または第1ジョー3601と第2ジョー3602とを包括する構成要素をジョー(jaw)と呼ぶことができる。
一方、本発明の第2実施形態の第1変形例のエンドツール3600は、ピッチハブ3607を含んでもよい。ピッチハブ3607は、後述する回転軸3643及び回転軸3644が貫通挿入され、回転軸3643によってピッチハブ3607と第1ジョー3601とが軸結合することができる。したがって、回転軸3643を中心に第1ジョー3601がピッチハブ3607に対して回転可能に形成されてもよい。
また、ピッチハブ3607は、回転軸3643に軸結合されたプーリ3613、プーリ3614、プーリ3683、及びプーリ3684の少なくとも一部を内部に収容することができる。また、ピッチハブ3607は、回転軸3644に軸結合されたプーリ3615、プーリ3616、プーリ3685、及びプーリ3686の少なくとも一部を内部に収容することができる。
一方、本発明の第2実施形態の第1変形例のエンドツール3600は、回転軸3641、回転軸3642、回転軸3643、及び回転軸3644を含んでもよい。上述したように、回転軸3641と回転軸3642とは第1ジョー3601に貫通挿入され、回転軸3643と回転軸3644はピッチハブ3607に貫通挿入されてもよい。
回転軸3641、回転軸3642、回転軸3643、及び回転軸3644は、エンドツール3600の遠位部(distal end)3604から近位部(proximal end)3605方向に向かって順次配置されてもよい。これにより、遠位部3604から順に、回転軸3641は1番ピン、回転軸3642は2番ピン、回転軸3643は3番ピン、及び回転軸3644は4番ピンと呼ぶこともできる。
ここで、回転軸3641はエンドツールプーリ回転軸として機能し、回転軸3642はエンドツール補助プーリ回転軸として機能し、回転軸3643はエンドツールピッチ回転軸として機能し、回転軸3644はエンドツール3600のエンドツールピッチ補助回転軸として機能することができる。
このようなそれぞれの回転軸3641、3642、3643、及び3644には1つ以上のプーリが嵌合されてもよく、これについては以下で詳細に説明する。
(プーリ関連構成要素)
以下では、図175の手術用インストルメントのエンドツール3600のジョープーリ3611とステープルプーリ3681についてさらに詳細に説明する。
続いて図175~図180等を参照すると、本発明の第2実施形態の第1変形例のエンドツール3600は、ジョー3603の回転運動に係るジョープーリ3611、ジョー補助プーリ3612、プーリ3613、プーリ3614、プーリ3615、及びプーリ3616を含んでもよい。
また、本発明の第2実施形態の第1変形例のエンドツール3600は、ステープル留め及び切断のための各プーリ及びリンクの直線/回転運動に係るステープルプーリ3681、ステープル補助プーリ3682、プーリ3683、プーリ3684、プーリ3685、及びプーリ3686を含んでもよい。
ジョープーリ3611とステープルプーリ3681とは、エンドツールプーリ回転軸である回転軸3641を中心に互いに独立して回転可能に形成される。
ここで、本発明は、ジョープーリ3611とステープルプーリ3681とが実質的に同じ軸を中心に回転するように形成されることを特徴とする。このようにジョープーリ3611とステープルプーリ3681とが同じ軸を中心に回転するように形成されることにより、ピッチ運動/アクチュエーション動作を行うとともに、ステープル留め及び切断動作まで可能となる。これについては後でより詳細に説明する。ただし、ここでは図にはジョープーリ3611及びステープルプーリ3681が一つの回転軸3641を中心に回転するように形成されているが、各プーリが互いに同心である別々の軸を中心に回転可能に形成されてもよいことは言うまでもない。
ジョー補助プーリ3612は、ジョープーリ3611の一側にさらに備えられてもよい。言い換えれば、ジョー補助プーリ3612は、ジョープーリ3611とプーリ3613/プーリ3614との間に配置されてもよい。ジョー補助プーリ3612は、回転軸3642を中心に回転可能に形成されてもよい。
一方、プーリ3613とプーリ3614とは、第1ピッチメインプーリとして機能し、プーリ3615とプーリ3616とは、第1ピッチサブプーリとして機能することができる。
ステープル補助プーリ3682は、ステープルプーリ3681の一側にさらに備えられてもよい。言い換えれば、ステープル補助プーリ3682は、ステープルプーリ3681とプーリ3683/プーリ3684との間に配置されてもよい。ステープル補助プーリ3682は、回転軸3642を中心にジョー補助プーリ3612と互いに独立して回転可能に形成されてもよい。
ここで、図には、ジョー補助プーリ3612とステープル補助プーリ3682とが1つの回転軸3642を中心に回転するように形成されているが、ジョー補助プーリ3612及びステープル補助プーリ3682のそれぞれが別々の軸を中心に回転可能に形成されてもよいことは言うまでもない。このようなステープル補助プーリについては、後でより詳細に説明する。
一方、プーリ3683とプーリ3684は第2ピッチメインプーリとして機能し、プーリ3685とプーリ3686は第2ピッチサブプーリとして機能することができる。
以下では、ジョー補助プーリ3612についてより詳細に説明する。
ジョー補助プーリ3612は、ジョーワイヤであるワイヤ3305と接触してワイヤ3305の配置経路を一定程度変更することにより、ジョープーリ3611の回転角度を拡大させる役割を果たすことができる。
具体的には、本発明の手術用インストルメントのエンドツール3600の場合、ジョープーリ3611の一側にジョー補助プーリ3612をさらに配置する。このようにジョー補助プーリ3612を配置し、ジョーワイヤであるワイヤ3305の配置経路を一定程度変更することにより、ワイヤ3305の接線方向を変更させ、したがってワイヤ3305とジョープーリ3611とを結合させる締結部材3323の回転角度を増加させるのである。すなわち、ワイヤ3305とジョープーリ3611との結合部である締結部材3323は、ジョープーリ3611とジョー補助プーリ3612との共通内接線上に位置するまで回転可能となる。
言い換えれば、ワイヤ3305は、ジョープーリ3611とジョー補助プーリ3612との内接線上に位置し、ジョー補助プーリ3612によってジョープーリ3611の回転角度が拡張される。
このような本発明により、ジョープーリ3611の回転半径が広くなることで、正常なステープル留め及び切断動作が行えるヨー動作範囲が広がる効果を得ることができる。
以下では、ジョープーリ3611の回転に係る構成要素について説明する。
プーリ3613とプーリ3614とは、第1ピッチメインプーリとして機能する。ここで、プーリ3613にはジョーワイヤであるワイヤ3301が巻き付けられ、プーリ3614にはジョーワイヤであるワイヤ3305が巻き付けられる。
プーリ3615とプーリ3616とは、第1ピッチサブプーリとして機能する。ここで、プーリ3615にはジョーワイヤであるワイヤ3301が巻き付けられ、プーリ3616にはジョーワイヤであるワイヤ3305が巻き付けられる。
ここで、ジョープーリ3611及びジョー補助プーリ3612の一側には、互いに対向するようにプーリ3613及びプーリ3614が配置される。ここで、プーリ3613及びプーリ3614は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸3643を中心に互いに独立して回転可能に形成される。また、プーリ3613及びプーリ3614のそれぞれの一側には、互いに対向するようにプーリ3615及びプーリ3616が配置される。ここで、プーリ3615及びプーリ3616は、エンドツールピッチ補助回転軸である回転軸3644を中心に互いに独立して回転可能に形成される。ここで、図には、プーリ3613、プーリ3615、プーリ3614及びプーリ3616が全てY軸方向を中心に回転可能に形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、各プーリの回転軸は、その構成に適するように様々な方向に形成されてもよい。
上述したように、回転軸3641、回転軸3642、回転軸3643、及び回転軸3644は、エンドツール3600の遠位部(distal end)3604から近位部(proximal end)3605方向に向かって順次配置されてもよい。これにより、ジョープーリ3611、ジョー補助プーリ3612、プーリ3613/プーリ3614、及びプーリ3615/プーリ3616がエンドツール3600の遠位部3604から近位部3605に向かって順次配置されてもよい。
ジョーワイヤであるワイヤ3301は、プーリ3615、プーリ3613、及びジョープーリ3611と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられる。そして、締結部材3323によってワイヤ3301に連結されたワイヤ3305は、ジョープーリ3611、ジョー補助プーリ3612、プーリ3614、及びプーリ3616と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられる。
これを別の観点から説明すると、ジョーワイヤであるワイヤ3301とワイヤ3305とは、プーリ3615、プーリ3613、ジョープーリ3611、ジョー補助プーリ3612、プーリ3614、及びプーリ3616と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられ、ワイヤ3301とワイヤ3305とは、前記プーリを回転させながら前記プーリに沿って移動できるように形成される。
したがって、ワイヤ3301が引っ張られると、ワイヤ3301が結合された締結部材3323及びこれに結合されたジョープーリ3611が一方向に回転することになる。逆に、ワイヤ3305が引っ張られると、ワイヤ3305が結合された締結部材3323及びこれに結合されたジョープーリ3611が反対方向に回転することになる。
一方、ステープルプーリ3681、ステープル補助プーリ3682、及びこれに係る構成要素であるプーリ3683、プーリ3684、プーリ3685、プーリ3686、ワイヤ3307、及びワイヤ3308等は、上述のジョープーリ3611に係る構成要素と同一または類似の構成を有することができる。
具体的には、プーリ3683とプーリ3684とは第2ピッチメインプーリとして機能する。ここで、プーリ3683にはステープルワイヤであるワイヤ3307が巻き付けられ、プーリ3684にはステープルワイヤであるワイヤ3308が巻き付けられる。
プーリ3685とプーリ3686とは、第2ピッチサブプーリとして機能する。ここで、プーリ3685にはステープルワイヤであるワイヤ3307が巻き付けられ、プーリ3686にはステープルワイヤであるワイヤ3308が巻き付けられる。
ここで、ステープルプーリ3681及びステープル補助プーリ3682の一側には、互いに対向するようにプーリ3683及びプーリ3684が配置される。ここで、プーリ3683及びプーリ3684は、エンドツールピッチ回転軸である回転軸3643を中心に互いに独立して回転可能に形成される。また、プーリ3683及びプーリ3684のそれぞれの一側には、互いに対向するようにプーリ3685及びプーリ3686が配置される。ここで、プーリ3685及びプーリ3686は、エンドツールピッチ補助回転軸である回転軸3644を中心に互いに独立して回転可能に形成される。ここで、図には、プーリ3683、プーリ3685、プーリ3684、及びプーリ3686が全てY軸方向を中心に回転可能に形成されるものと示されているが、本発明の思想はこれに限定されず、各プーリの回転軸は、その構成に適するように様々な方向に形成されてもよい。
上述したように、回転軸3641、回転軸3642、回転軸3643、及び回転軸3644は、エンドツール3600の遠位部(distal end)3604から近位部(proximal end)3605方向に向かって順次配置されてもよい。これにより、ステープルプーリ3681、ステープル補助プーリ3682、プーリ3683/プーリ3684、及びプーリ3685/プーリ3686がエンドツール3600の遠位部3604から近位部3605に向かって順次配置されてもよい。
ステープルワイヤであるワイヤ3307は、プーリ3685、プーリ3683、及びステープルプーリ3681と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられる。そして、締結部材3324によってワイヤ3307に連結されたワイヤ3308は、ステープルプーリ3681、ステープル補助プーリ3682、プーリ3684、及びプーリ3686と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられる。
これを別の観点から説明すると、ステープルワイヤであるワイヤ3307とワイヤ3308とは、プーリ3685、プーリ3683、ステープルプーリ3681、ステープル補助プーリ3682、プーリ3684、及びプーリ3686と少なくとも一部が接触するように順次巻き付けられ、ワイヤ3307とワイヤ3308とは、前記プーリを回転させながら前記プーリに沿って移動可能に形成される。
したがって、ワイヤ3308が引っ張られると、ワイヤ3308が結合された締結部材3324及びこれに結合されたステープルプーリ3681が一方向に回転することになる。逆に、ワイヤ3307が引っ張られると、ワイヤ3307が結合された締結部材3324及びこれに結合されたステープルプーリ3681が反対方向に回転することになる。
(第1ジョー、第2ジョー及びアクチュエーション動作)
以下では、図175の手術用インストルメントのエンドツール3600の第1ジョー3601と第2ジョー3602との結合構造についてさらに詳細に説明する。
図181は、図175のエンドツールの分解斜視図である。図182は、図181のエンドツールのステープルプーリ及びリンク部材の分解斜視図である。図183は、図175のエンドツールのジョープーリの動作を示す平面図である。
図181~図183などを参照すると、ジョープーリ3611は、本体3611a、突出部材3611b、及び軸貫通部3611cを含んでもよい。
具体的には、本体3611aは円板状に形成される。
本体3611aの中心部には、軸貫通部3611cが形成されてもよい。軸貫通部3611cは、孔の形態で形成され、エンドツールプーリ回転軸である回転軸3641が軸貫通部3611cに貫通挿入されてもよい。
また、ジョープーリ3611の本体部3611aには突出部材3611bが形成されてもよい。突出部材3611bは、第2ジョー3602のジョープーリ結合孔3602bと結合されてもよい。ここで、突出部材3611bの中心はジョープーリ3611の中心と一致せず、突出部材3611bがジョープーリ3611に対して一定程度偏心するように形成されてもよい。
第1ジョー3601は、カートリッジ収容部3601a、ステープルアセンブリ収容部3601b、及びピッチプーリ部3601pを含む。
第1ジョー3601は全体的に細長い棒状に形成され、遠位部3601f側にはカートリッジ500が収容される。言い換えれば、第1ジョー3601は全体的に中空の箱からその一面(上面)が取り外された形態で形成され、第1ジョー3601の内部にはカートリッジ500を収容できるカートリッジ収容部3601aが形成されてもよい。すなわち、第1ジョー3601は、その断面が略「U」の字状に形成されてもよい。
そして、第1ジョー3601の近位部3601gには、エンドツールピッチプーリの役割を果たすピッチプーリ部3601pが形成され、第1ジョー3601が回転軸3643を中心に回転可能に形成される。ここで、ピッチプーリ部3601pは、ピッチ回転軸である第3回転軸3643に垂直な平面と略平行に形成されてもよい。
具体的には、第1ジョー3601の一端部には、プーリのように円板状に形成され、その外周面にワイヤが巻き付けられることができる溝が形成されたピッチプーリ部3601pが形成されてもよい。上述したワイヤ3303及びワイヤ3304がエンドツールピッチプーリの役割を果たすピッチプーリ部3601pに結合され、この第1ジョー3601が第3回転軸3643を中心に回転しながらピッチ操作を行うことになる。
一方、図にはピッチプーリ部3601pが第1ジョー3601と一体(one-body)として形成されるものと示されているが、ピッチプーリ部が第1ジョー3601とは別の部材で形成され、第1ジョー3601と結合してもよい。
一方、ピッチプーリ部3601pには貫通孔が形成され、第3回転軸3643がピッチプーリ部3601pを貫通することができる。
一方、第1ジョー3601においてカートリッジ収容部3601aの一側、例えば近位部3601g側には、ステープルリンクアセンブリ3670とステープルプーリアセンブリ3680とを含むステープル駆動アセンブリ3650が収容されるステープルアセンブリ収容部3601bが形成されてもよい。このようなステープルアセンブリ収容部3601bは、一種のエンドツールハブ(end tool hub)の役割を果たすことができる。
具体的には、ステープルアセンブリ収容部3601bには、回転軸3641と回転軸3642とが貫通挿入されるように軸貫通部が形成されてもよい。そして、ステープルアセンブリ収容部3601b内には、ステープルリンクアセンブリ3670のリンク部材3671が配置されてもよい。また、ステープルアセンブリ収容部3601b内には、ステープルプーリアセンブリ3680のステープルプーリ3681が配置されてもよい。また、ステープルアセンブリ収容部3601b内には、ステープルプーリアセンブリ3680のステープル補助プーリ3682が配置されてもよい。
第2ジョー3602は、アンビル(anvil)3602a、ジョープーリ結合孔3602b、及び軸貫通部3602eを含む。
第2ジョー3602は、全体的に細長い棒状に形成され、遠位部3602f側にはアンビル3602aが形成され、近位部3602gには回転軸3642が貫通挿入され、回転軸3642を中心に回転可能に形成される。
具体的には、アンビル3602aは平坦な平面の形態で形成され、その一面上にはステープル(図135の530参照)の形状と対応する形状が形成されてもよい。このようなアンビル3602aは、ステープル動作において作業部材(図135の540参照)がステープル(図135の530参照)を押し上げるとき、作業部材540の反対側を支え、ステープル(図135の530参照)が折り曲げられるようにする台の役割を果たすことができる。
一方、第2ジョー3602の近位部3602gに隣接する領域には、ジョープーリ結合孔3602bが形成される。ここで、ジョープーリ結合孔3602bは偏心した孔(hole)の形態で形成され、ジョープーリ3611の突出部材3611bが嵌合されてもよい。ジョープーリ結合孔3602bは、所定の曲率を有するように形成され、略楕円形に形成されてもよい。このとき、ジョープーリ結合孔3602bは、突出部材3611bよりも一定程度大きく形成されてもよい。したがって、ジョープーリ3611の突出部材3611bが第2ジョー3602のジョープーリ結合孔3602bに嵌合された状態で、突出部材3611bがジョープーリ結合孔3602b内で一定程度移動可能に形成される。
上述したように、突出部材3611bは、ジョープーリ3611の中心に対して一定程度偏心するように形成されてもよい。したがって、ジョープーリ3611が回転すると、突出部材3611bがジョープーリ結合孔3602bと接触した状態でジョープーリ結合孔3602bを押して第2ジョー3602を回転させることができる。すなわち、ジョープーリ3611が回転すると、突出部材3611bがジョープーリ結合孔3602b内でジョープーリ結合孔3602bと接触しながら移動し、これにより第2ジョー3602が回転軸3642を中心に回転することができる。
一方、ジョープーリ結合孔3602bの一側には軸貫通部3602eが孔の形態で形成され、ジョー回転軸である回転軸3642が軸貫通部3602eに貫通挿入されてもよい。
上記の各構成要素間の結合関係は以下の通りである。
エンドツールプーリ回転軸である回転軸3641は、第1ジョー3601、ステープルプーリ3681の軸貫通部3681c、リンク部材3671のスロット3671b、第2ジョー3602のジョープーリ結合孔3602bに結合されたジョープーリ3611の軸貫通部3611c、及び第1ジョー3601に順次貫通挿入される。
ジョー回転軸である回転軸3642は、第1ジョー3601、ステープル補助プーリ3682、リンク部材3671のガイド溝3671d、第2ジョー3602の軸貫通部3602e、ジョー補助プーリ3612、及び第1ジョー3601に順次貫通挿入される。
以下では、ジョープーリ3611の回転に伴う第2ジョー3602の回転について説明する。
図183等を参照すると、本発明の第2実施形態の第1変形例では、ジョープーリ3611と第2ジョー3602とがカム/スロットの形態で結合される。すなわち、ジョープーリ3611に形成されたカム状の突出部材3611bが、第2ジョー3602に形成されたスロット状のジョープーリ結合孔3602bに結合される。したがって、図183(b)のように、ジョープーリ3611が矢印A1方向に回転すると、第2ジョー3602は回転軸3642を中心に矢印B1方向に回転する。ここで、図184(c)のように、ジョープーリ3611が矢印A2方向にさらに回転すると、第2ジョー3602は回転軸3642を中心に矢印B2方向にさらに回転しながら、アクチュエーション動作またはグリップ動作が行われる。
ここで、本発明の第2実施形態の第1変形例によるエンドツール3600は、第1ジョー3601と第2ジョー3602とが互いに近づく方向に回転するとき(すなわち、第1ジョー3601と第2ジョー3602とがクローズ(close)されるとき)、第1ジョー3601と第2ジョー3602とがクローズ(close)される方向へのグリップ力(grip force)がさらに大きくなることを特徴とする。
すなわち、回転軸3641と回転軸3642の位置が固定された状態で、ジョープーリ3611が回転すると、ジョープーリ3611に形成されたカム状の偏心された突出部材3611bの中心軸が矢印C1方向及びC2方向に順次移動し、したがって第2ジョー3602がクローズされる方向へのグリップ力(grip force)がさらに大きくなる。
このような構成により、第2ジョー3602が第1ジョー3601に対してクローズ(close)されるとき、グリップ力(grip force)がさらに強くなり、手術者が少ない力でもアクチュエーション動作を強く行う効果が得ることができる。
(ステープル駆動アセンブリ及びステープル動作)
以下では、ステープル駆動アセンブリ3650についてより詳細に説明する。
続いて、図175~図184などを参照すると、ステープル駆動アセンブリ3650は、ステープルプーリアセンブリ3680及びステープルリンクアセンブリ3670を含んでもよい。ここで、ステープル駆動アセンブリ3650は、カートリッジ500の往復移動アセンブリ550と連結され、ステープルプーリアセンブリ3680の回転運動を往復移動アセンブリ550の直線運動に変換することを特徴とする。後述する本発明の他の実施形態においても、ステープル駆動アセンブリは、ステープルプーリアセンブリとステープルリンクアセンブリとを含む概念として理解することができる。
ステープルプーリアセンブリ3680は、1つ以上のステープルプーリを含んでもよい。ステープルプーリアセンブリ3680は、第1ジョー3601のステープルアセンブリ収容部3601b内に形成されてもよい。本実施形態では、ステープルプーリアセンブリ3680が1つのステープルプーリ3681を含む場合を想定する。
ステープルリンクアセンブリ3670は、1つ以上のリンク部材3671を含んでもよい。そして、リンク部材3671は1つ以上のリンクを含んでもよい。本発明の第2実施形態の第1変形例では、ステープルリンクアセンブリ3670が1つのリンク部材3671を含み、リンク部材3671は1つのリンクを含む場合を想定する。
ここで、本発明による手術用インストルメントのエンドツール3600は、ステープルプーリアセンブリ3680とステープルリンクアセンブリ3670とがカム/スロット構造を形成することを特徴とする。そして、このような構造により往復移動アセンブリ550を前進させる力が増幅される効果を得ることができる。
具体的には、ステープルプーリアセンブリ3680はステープルプーリ3681を含んでもよい。
ステープルプーリ3681は、本体3681a、突出部材3681b、及び軸貫通部3681cを含んでもよい。
本体3681aは円板状に形成される。
本体3681aの中心部には、軸貫通部3681cが形成されてもよい。軸貫通部3681cは孔の形態で形成され、エンドツールプーリ回転軸である回転軸3641が軸貫通部3681cに貫通挿入されてもよい。
また、ステープルプーリ3681の本体部3681aには突出部材3681bが形成されてもよい。突出部材3681bは、ステープルリンクアセンブリ3670のリンク部材3671と結合されてもよい。ここで、突出部材3681bの中心はステープルプーリ3681の中心と一致せず、突出部材3681bがステープルプーリ3681に対して一定程度偏心するように形成されてもよい。突出部材3681bは、後述するリンク部材3671のスロット3671bに嵌合されてもよい。
一方、本発明のエンドツール3600は、ステープルプーリアセンブリ3680に連結されたステープルリンクアセンブリ3670をさらに含んでもよく、ステープルリンクアセンブリ3670はリンク部材3671を含んでもよい。ここで、ステープルリンクアセンブリ3670は、ステープルプーリアセンブリ3680と、カートリッジ500の往復移動アセンブリ550とを連結する役割を果たすことができる。
本実施形態は、ステープルリンクアセンブリ3670が1つのリンク部材3671を含み、リンク部材3671は1つのリンクのみを含むことを特徴とする。すなわち、ステープルプーリアセンブリ3680とステープルリンクアセンブリ3670とがカム/スロット構造によって結合されているので、ステープルリンクアセンブリ3670が1つのリンクのみを含んでも、ステープルプーリアセンブリ3680の回転運動がステープルリンクアセンブリ3670の直線運動に変換することが可能になった。
具体的には、リンク部材3671は単一のリンクで形成されてもよい。
リンク部材3671は、細長いバー(bar)状に形成されてもよい。ここで、リンク部材3671は、ガイド溝3671d、スロット3671b、及び締結部3671cを含んでもよい。
具体的には、リンク部材3671の一端部には、締結部3671cが形成されてもよい。この締結部3671cは、カートリッジ500の往復移動部材551の締結部551aと結合されてもよい。
一方、リンク部材3671において締結部3671cが形成された一端部の反対側の端部には、ガイド溝3671dが形成されてもよい。このガイド溝3671dに回転軸3642が貫通挿入されてもよく、ステープルプーリ3681が回転するとリンク部材3671はこのガイド溝3671dに沿って直線移動することができる。これについては後でより詳細に説明する。
一方、リンク部材3671の中央部の一領域には、スロット3671bが形成されてもよい。
具体的には、リンク部材3671のステープルプーリ3681と対向する面にスロット3671bが形成されてもよい。ここで、スロット3671bは偏心した孔(hole)の形態で形成され、ステープルプーリ3681の突出部材3681bが嵌合されてもよい。スロット3671bは、所定の曲率を有するように形成され、略楕円形に形成されてもよい。このとき、スロット3671bは、突出部材3681bよりも一定程度大きく形成されてもよい。したがって、ステープルプーリ3681の突出部材3681bがリンク部材3671のスロット3671bに嵌合された状態で、突出部材3681bがスロット3671b内で一定程度移動可能に形成される。
上述したように、突出部材3681bは、ステープルプーリ3681の中心に対して一定程度偏心するように形成されてもよい。したがって、ステープルプーリ3681が回転すると、突出部材3681bがスロット3671bと接触した状態でスロット3671bを押してリンク部材3671を移動させることができる。すなわち、ステープルプーリ3681が回転すると、突出部材3681bがスロット3671b内でスロット3671bと接触しながら移動し、これによりリンク部材3671が第1ジョー3601のリンクガイド溝3601cに沿って直線移動することができる。
ここで、スロット3671bは、リンク部材3671の全厚を貫通するのではなく、リンク部材3671の全厚の一部のみを貫通するように形成されてもよい。このとき、スロット3671bは、ステープルプーリ3681の突出部材3681bの厚さと実質的に同じ厚さに形成されてもよい。
以下では、ステープルプーリ3681の回転に伴うステープルリンクアセンブリ3670の動作及びその変位について説明する。
図184などを参照すると、本発明の第2実施形態の第1変形例では、ステープルプーリ3681とステープルリンクアセンブリ3670とがカム/スロットの形態で結合される。すなわち、ステープルプーリ3681に形成されたカム状の突出部材3681bが、リンク部材3671に形成されたスロット3671bに結合される。したがって、図184(b)のように、ステープルプーリ3681が矢印C1方向に回転すると、ステープルリンクアセンブリ3670のX軸方向への変位はD1となる。ここで、図184(c)のように、ステープルプーリ3681が矢印C2方向にさらに回転すると、ステープルリンクアセンブリ3670のX軸方向への変位はD2となる。
これと比較して、ステープルプーリとステープルリンクアセンブリとがカム/スロット結合ではなく、リンク-軸結合される場合、ステープルリンクアセンブリのX軸方向への変位は、本発明の第2実施形態の第1変形例に比べてはるかに長くなる。
言い換えれば、ステープルプーリとステープルリンクアセンブリとが軸結合する場合に比べ、本実施形態のようにステープルプーリとステープルリンクアセンブリとがカム/スロット結合する場合、ステープルプーリが同じ分回転してもステープルリンクアセンブリのX軸方向変位が減少する。
一方、仕事(Work)は力(Force)と変位(displacement)の積であるので、ステープルプーリを回転させる仕事(Work)が同じであると仮定すると、変位と力は互いに反比例することになる。したがって、変位が減少すると、これに反比例して力が増加する。
その結果、本発明の第2実施形態の第1変形例では、ステープルプーリ3681とステープルリンクアセンブリ3670とがカム/スロットの形態で結合され、ステープルプーリ3681の回転によるステープルリンクアセンブリ3670のX軸方向への変位が他の実施形態に比べて比較的減少するので、ステープルリンクアセンブリ3670がX軸方向に受ける力は、単純リンク構造に比べて比較的増加することになる。
このような本発明の第2実施形態の第1変形例によって、ステープルリンクアセンブリ3670及びこれに連結された往復移動アセンブリ550を前進させる力が増幅され、したがってステープル留め動作がより堅牢に行われる効果を得ることができる。
(アクチュエーション動作、ピッチ動作)
図185及び図186は、図175のエンドツールのアクチュエーション動作を示す斜視図であり、ジョー(jaw)が+90°だけピッチ回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。図187は、図186のエンドツールの側面図である。図188は、図186のエンドツールの側断面図である。
図185~図188に示すように、本発明の第2実施形態の第1変形例による手術用インストルメントのエンドツールは、ジョー(jaw)が+90°だけピッチ回転した状態でも正常にアクチュエーション動作を行うことができるように形成される。
図189及び図190は、図175のエンドツールのアクチュエーション動作を示す斜視図であり、ジョー(jaw)が-90°だけピッチ回転した状態でアクチュエーション動作を行う過程を示す図である。図191は、図190のエンドツールの側面図である。図192は、図190のエンドツールの側断面図である。
図189~図192に示すように、本発明の第2実施形態の第1変形例による手術用インストルメントのエンドツールは、ジョー(jaw)が-90°だけピッチ回転した状態でも正常にアクチュエーション動作を行うことができるように形成される。
<第2実施形態の第2変形例>
以下では、本発明の第2実施形態の第2変形例による手術用インストルメントのエンドツール3700について説明する。ここで、本発明の第2実施形態の第2変形例による手術用インストルメントのエンドツール3700は、上述した本発明の第2実施形態の第1変形例による手術用インストルメントのエンドツール(図175等の3600参照)に比べ、第2ジョー3702とジョープーリ3711との構成及びその連結関係が特徴的に異なる。以下では、このように第2実施形態の第1変形例に比べて異なる構成について詳細に説明する。
図193及び図194は、本発明の第2実施形態の第2変形例による手術用インストルメントのエンドツールを示す斜視図である。図195及び図196は、図193のエンドツールを示す詳細斜視図である。図197は、図193のエンドツールを示す側面図である。図198は、図193のエンドツールを示す平面図である。図199は、図193のエンドツールの分解斜視図である。図200は、図199のエンドツールのステープルプーリ及びリンク部材の分解斜視図である。図201は、図193のエンドツールのジョープーリの動作を示す平面図である。
図193~図201を参照すると、本発明の第2実施形態の第2変形例による手術用インストルメントは、エンドツール(end tool)3700、操作部(図114の3200参照)、動力伝達部(図120の3300参照)、及び連結部(図114の400参照)を含む。
ここで、エンドツール3700を除いた残りの構成は、図175等で説明した本発明の第2実施形態の第1変形例と同一または類似しているので、ここではその詳細な説明は省略する。
(エンドツール-全体構成)
以下では、図193の手術用インストルメントのエンドツール3700についてさらに詳細に説明する。
本発明の第2実施形態の第2変形例のエンドツール(end tool)3700は、グリップ(grip)動作を行うための一対のジョー(jaw)3703、すなわち第1ジョー3701と第2ジョー3702とを含む。ここで、第1ジョー3701及び第2ジョー3702のそれぞれ、または第1ジョー3701と第2ジョー3702とを包括する構成要素をジョー(jaw)と呼ぶことができる。
一方、本発明の第2実施形態の第2変形例のエンドツール3700は、ピッチハブ3707を含んでもよい。ピッチハブ3707は、後述する回転軸3743及び回転軸3744が貫通挿入され、回転軸3743によりピッチハブ3707と第1ジョー3701とが軸結合することができる。したがって、回転軸3743を中心に第1ジョー3701がピッチハブ3707に対して回転可能に形成されてもよい。
また、ピッチハブ3707は、回転軸3743に軸結合されたプーリ3713、プーリ3714、プーリ3783、及びプーリ3784の少なくとも一部を内部に収容することができる。また、ピッチハブ3707は、回転軸3744に軸結合されたプーリ3715、プーリ3716、プーリ3785、及びプーリ3786の少なくとも一部を内部に収容することができる。
一方、本発明の第2実施形態の第2変形例のエンドツール3700は、回転軸3741、回転軸3742、回転軸3743、及び回転軸3744を含んでもよい。上述したように、回転軸3741と回転軸3742とは、第1ジョー3701に貫通挿入され、回転軸3743と回転軸3744とは、ピッチハブ3707に貫通挿入されてもよい。
回転軸3741、回転軸3742、回転軸3743、及び回転軸3744は、エンドツール3700の遠位部(distal end)3704から近位部(proximal end)3705に向かって順次配置されてもよい。これにより、遠位部3704から順に、回転軸3741は1番ピン、回転軸3742は2番ピン、回転軸3743は3番ピン、及び回転軸3744は4番ピンと呼ぶこともできる。
ここで、回転軸3741はエンドツールプーリ回転軸として機能し、回転軸3742はエンドツール補助プーリ回転軸として機能し、回転軸3743はエンドツールピッチ回転軸として機能し、回転軸3744はエンドツール3700のエンドツールピッチ補助回転軸として機能することができる。
このようなそれぞれの回転軸3741、3742、3743、及び3744には、1つ以上のプーリが嵌合されてもよく、これについては以下で詳細に説明する。
(プーリ関連構成要素)
以下では、図193の手術用インストルメントのエンドツール3700のジョープーリ3711及びステープルプーリ3781について説明する。
続いて図193~図201等を参照すると、本発明の第2実施形態の第2変形例のエンドツール3700は、ジョー3703の回転運動に係るジョープーリ3711、ジョー補助プーリ3712、プーリ3713、プーリ3714、プーリ3715、及びプーリ3716を含んでもよい。
また、本発明の第2実施形態の第2変形例のエンドツール3700は、ステープル留め及び切断のための各プーリ及びリンクの直線/回転運動に係るステープルプーリ3781、ステープル補助プーリ3782、プーリ3783、プーリ3784、プーリ3785、及びプーリ3786を含んでもよい。
ジョープーリ3711とステープルプーリ3781とは、エンドツールプーリ回転軸である回転軸3741を中心に互いに独立して回転可能に形成されてもよい。
ここで、ジョープーリ3711とステープルプーリ3781とを含むプーリの構成は、図175等で説明した本発明の第2実施形態の第1変形例と同一または類似しているので、ここではその詳細な説明は省略する。
(第1ジョー、第2ジョー及びアクチュエーション動作)
以下では、図193の手術用インストルメントのエンドツール3700の第1ジョー3701と第2ジョー3702との結合構造についてさらに詳細に説明する。
続いて、図199~図201などを参照すると、ジョープーリ3711は、本体3711a、突出部材3711b、及び軸貫通部3711cを含んでもよい。
具体的には、本体3711aは円板状に形成される。
本体3711aの中心部に軸貫通部3711cが形成されてもよい。軸貫通部3711cは孔の形態で形成され、エンドツールプーリ回転軸である回転軸3741が軸貫通部3711cに貫通挿入されてもよい。
また、ジョープーリ3711の本体部3711aには突出部材3711bが形成されてもよい。突出部材3711bは、後述するジョー-プーリ連結リンク3720のプーリ結合部3721aと結合されてもよい。ここで、突出部材3711bの中心はジョープーリ3711の中心と一致せず、突出部材3711bがジョープーリ3711に対して一定程度偏心するように形成されてもよい。
第1ジョー3701は、カートリッジ収容部3701a、ステープルアセンブリ収容部3701b、及びピッチプーリ部3701pを含む。ここで、第1ジョー3701の構成は、図175等で説明した本発明の第2実施形態の第1変形例と同一または類似しているので、ここではその詳細な説明は省略する。
第2ジョー3702は、アンビル(anvil)3702a及びジョープーリ結合部3702bを含む。
第2ジョー3702は全体的に細長い棒状に形成され、遠位部3702f側にはアンビル3702aが形成され、近位部3702gにはジョープーリ結合部3702bが形成され、このジョープーリ結合部3702bにジョー-プーリ連結リンク3721が結合される。
ジョー-プーリ連結リンク3720は、ジョープーリ3711と第2ジョー3702とを連結するリンクの役割を果たす。
ジョー-プーリ連結リンク3720は細長い棒状に形成され、一端部にはジョープーリ3711が結合されることができるプーリ結合部3721aが形成される。プーリ結合部3721aは貫通孔の形態で形成され、ジョープーリ3711の突出部3711bがプーリ結合部3721aに嵌合される。
ジョー-プーリ連結リンク3720の他端部には、第2ジョー3702が結合されることができるジョー結合部3721bが形成される。ジョー結合部3721bは一方向に突出形成され、第2ジョー3702のジョープーリ結合部3702bに嵌合される。また、図には示されていないが、ジョー-プーリ連結リンク3720のジョー結合部が貫通孔状に形成され、第2ジョー3702のジョープーリ結合部が突起状に形成され、第2ジョー3702のジョープーリ結合部が、ジョー-プーリ連結リンク3720のジョー結合部に嵌合されてもよい。
上述したように、突出部材3711bは、ジョープーリ3711の中心に対して一定程度偏心するように形成されてもよい。したがって、ジョープーリ3711が回転すると、突出部材3711bがジョー-プーリ連結リンク3720のプーリ結合部3721aと接触した状態でプーリ結合部3721aを押してジョー-プーリ連結リンク3720を回転させることができる。そしてジョー-プーリ連結リンク3720が回転すると、これと結合された第2ジョー3702も共に回転することになる。すなわち、ジョープーリ3711が回転すると、突出部材3711bがジョー-プーリ連結リンク3720を押し、ジョー-プーリ連結リンク3720が再び第2ジョー3702を押して、これにより第2ジョー3702が回転することになるのである。言い換えれば、ジョー-プーリ連結リンク3720は、ジョープーリ3711と第2ジョー3702とを連結して、ジョープーリ3711の回転を第2ジョー3702に伝達する役割を果たす。
上記の各構成要素間の結合関係は以下の通りである。
エンドツールプーリ回転軸である回転軸3741は、第1ジョー3701、ステープルプーリ3781の軸貫通部3781c、リンク部材3771のスロット3771b、ジョー-プーリ連結リンク3720が挿入されたジョープーリ3711の軸貫通部3781c、及び第1ジョー3701に順次貫通挿入される。
以下では、ジョープーリ3711の回転に伴う第2ジョー3702の回転について説明する。
図201等を参照すると、本発明の第2実施形態の第2変形例では、ジョープーリ3711と第2ジョー3702とが4節リンクの形態で結合される。すなわち、ジョープーリ3711に形成されたカム状の突出部材3711bが、ジョー-プーリ連結リンク3720の一端部に形成されたプーリ結合部3721aに結合され、ジョー-プーリ連結リンク3720の他端部に形成されたジョー結合部3721bは、第2ジョー3702のジョープーリ結合部3702bに連結される。
したがって、図201(b)のように、ジョープーリ3711が矢印A1方向に回転すると、ジョー-プーリ連結リンク3720は矢印B1方向に移動し、これによりジョー-プーリ連結リンク3720のジョー結合部3721b及びこれに結合された第2ジョー3702のジョープーリ結合部3702bは、矢印C1方向に移動する。そして、これにより第2ジョー3702は全体的に矢印D1方向に回転することになる。
ここで、図201(c)のように、ジョープーリ3711が矢印A2方向にさらに回転すると、ジョー-プーリ連結リンク3720は矢印B2方向にさらに移動し、これによりジョー-プーリ連結リンク3720のジョー結合部3721b及びこれに結合された第2ジョー3702のジョープーリ結合部3702bは、矢印C1方向にさらに移動する。そして、これにより第2ジョー3702は全体的に矢印D2方向にさらに回転しながら、アクチュエーション動作またはグリップ動作が行われる。
(ステープル駆動アセンブリ及びステープル動作)
一方、ステープル駆動アセンブリ3750は、ステープルプーリアセンブリ3780及びステープルリンクアセンブリ3770を含んでもよい。
ステープルプーリアセンブリ3780は、1つ以上のステープルプーリを含んでもよい。本実施形態では、ステープルプーリアセンブリ3780が1つのステープルプーリ3781を含む場合を想定する。
ステープルリンクアセンブリ3770は、1つ以上のリンク部材3771を含んでもよい。そして、リンク部材3771は1つ以上のリンクを含んでもよい。
本発明による手術用インストルメントのエンドツール3700は、ステープルプーリアセンブリ3780とステープルリンクアセンブリ3770とがカム/スロット構造を形成することを特徴とする。そして、このような構造により往復移動アセンブリ550を前進させる力が増幅される効果を得ることができる。
ここで、ステープル駆動アセンブリ3750の構成及び動作は、図175などで説明した本発明の第2実施形態の第1変形例と同一または類似しているので、ここではその詳細な説明は省略する。
<第2実施形態の第3変形例>
以下では、本発明の第2実施形態の第3変形例による手術用インストルメントのエンドツール3800について説明する。ここで、本発明の第2実施形態の第3変形例による手術用インストルメントのエンドツール3800は、上述した本発明の第2実施形態の第1変形例による手術用インストルメントのエンドツール(図175等の3600参照)に比べ、第2ジョー3802とジョープーリ3811との構成及びその連結関係が特徴的に異なる。以下では、このように第2実施形態の第1変形例に比べて異なる構成について詳細に説明する。
図202及び図203は、本発明の第2実施形態の第3変形例による手術用インストルメントのエンドツールを示す斜視図である。図204及び図205は、図202のエンドツールを示す詳細斜視図である。図206は、図202のエンドツールを示す側面図である。図207は、図202のエンドツールを示す平面図である。図208は、図202のエンドツールの分解斜視図である。図209は、図199のエンドツールのステープルプーリ及びリンク部材の分解斜視図である。図210は、図199のエンドツールの第2ジョーの斜視図である。図211及び図212は、図202のエンドツールのジョープーリの動作を示す平面図である。
図202~図212を参照すると、本発明の第2実施形態の第3変形例による手術用インストルメントは、エンドツール(end tool)3800、操作部(図114の3200参照)、動力伝達部(図120の3300参照)、及び連結部(図114の400参照)を含む。
ここで、エンドツール3800を除いた残りの構成は、図175等で説明した本発明の第2実施形態の第1変形例と同一または類似しているので、ここではその詳細な説明は省略する。
(エンドツール-全体構成)
以下では、図202の手術用インストルメントのエンドツール3800についてさらに詳細に説明する。
本発明の第2実施形態の第3変形例のエンドツール(end tool)3800は、グリップ(grip)動作を行うための一対のジョー(jaw)3803、すなわち第1ジョー3801と第2ジョー3802とを含む。ここで、第1ジョー3801及び第2ジョー3802のそれぞれ、又は第1ジョー3801と第2ジョー3802とを包括する構成要素をジョー(jaw)と呼ぶことができる。
一方、本発明の第2実施形態の第3変形例のエンドツール3800は、ピッチハブ3807を含んでもよい。ピッチハブ3807は、後述する回転軸3843及び回転軸3844が貫通挿入され、回転軸3843によりピッチハブ3807と第1ジョー3801とが軸結合することができる。したがって、回転軸3843を中心に第1ジョー3801がピッチハブ3807に対して回転可能に形成されてもよい。
また、ピッチハブ3807は、回転軸3843に軸結合されたプーリ3813、プーリ3814、プーリ3883、及びプーリ3884の少なくとも一部を内部に収容することができる。また、ピッチハブ3807は、回転軸3844に軸結合されたプーリ3815、プーリ3816、プーリ3885、及びプーリ3886の少なくとも一部を内部に収容することができる。
一方、本発明の第2実施形態の第3変形例のエンドツール3800は、回転軸3841、回転軸3842、回転軸3843、及び回転軸3844を含んでもよい。上述したように、回転軸3841と回転軸3842とは、第1ジョー3801に貫通挿入され、回転軸3843と回転軸3844とは、ピッチハブ3807に貫通挿入されてもよい。
回転軸3841、回転軸3842、回転軸3843、及び回転軸3844は、エンドツール3800の遠位部(distal end)3804から近位部(proximal end)3805に向かって順次配置されてもよい。これにより、遠位部3804から順に、回転軸3841は1番ピン、回転軸3842は2番ピン、回転軸3843は3番ピン、回転軸3844は4番ピンと呼ぶこともできる。
ここで、回転軸3841はエンドツールプーリ回転軸として機能し、回転軸3842はエンドツール補助プーリ回転軸として機能し、回転軸3843はエンドツールピッチ回転軸として機能し、回転軸3844はエンドツール3800のエンドツールピッチ補助回転軸として機能することができる。
このようなそれぞれの回転軸3841、3842、3843、及び3844には1つ以上のプーリが嵌合されてもよく、これについては以下で詳細に説明する。
(プーリ関連構成要素)
以下では、図202の手術用インストルメントのエンドツール3800のジョープーリ3811とステープルプーリ3881について説明する。
続いて図193~図201等を参照すると、本発明の第2実施形態の第3変形例のエンドツール3800は、ジョー3803の回転運動に係るジョープーリ3811、ジョー補助プーリ3812、プーリ3813、プーリ3814、プーリ3815、及びプーリ3816を含んでもよい。
また、本発明の第2実施形態の第3変形例のエンドツール3800は、ステープル留め及び切断のための各プーリ及びリンクの直線/回転運動に係るステープルプーリ3881、ステープル補助プーリ3882、プーリ3883、プーリ3884、プーリ3885、及びプーリ3886を含んでもよい。
ジョープーリ3811とステープルプーリ3881とは、エンドツールプーリ回転軸である回転軸3841を中心に互いに独立して回転可能に形成される。
ここで、ジョープーリ3811とステープルプーリ3881とを含むプーリの構成は、図175等で説明した本発明の第2実施形態の第1変形例と同一または類似しているので、ここではその詳細な説明は省略する。
(第1ジョー、第2ジョー及びアクチュエーション動作)
以下では、図202の手術用インストルメントのエンドツール3800の第1ジョー3801と第2ジョー3802との結合構造についてさらに詳細に説明する。
続いて図208~図210などを参照すると、第1ジョー3801は、カートリッジ収容部3801a、ステープルアセンブリ収容部3801b、及びピッチプーリ部3801pを含む。ここで、第1ジョー3801の構成は、図175等で説明した本発明の第2実施形態の第1変形例と同一または類似しているので、ここではその詳細な説明は省略する。
第2ジョー3802は全体的に細長い棒状に形成され、遠位部3802f側にはアンビル3802aが形成され、近位部3802gには軸結合部3802bが形成される。また、第2ジョー3802は、ジョープーリ3811をさらに含む。すなわち、本変形例では、第2ジョー3802とジョープーリ3811とが一体として形成されることを特徴とする。
そして、ジョーワイヤであるワイヤ3301及びワイヤ3305を連結する締結部材3323がジョープーリ3811に結合される。
したがって、ワイヤ3301またはワイヤ3305のいずれかが引っ張られると、これと結合されたジョープーリ3811及び第2ジョー3802が回転しながらアクチュエーション動作が行われる。
上記の各構成要素間の結合関係は以下の通りである。エンドツールプーリ回転軸である回転軸3841は、第1ジョー3801、ステープルプーリ3881の軸貫通部3881c、リンク部材3871のスロット3871b、第2ジョー3802と一体として形成されたジョープーリ3811、及び第1ジョー3801に順次貫通挿入される。
以下では、ジョープーリ3811の回転に伴う第2ジョー3802の回転について説明する。図201等を参照すると、本発明の第2実施形態の第3変形例では、ジョープーリ3811と第2ジョー3802とが一体として形成され、ジョープーリ3811が回転するとこれと共に第2ジョー3802が回転する。すなわち、図212のように、ジョープーリ3811が矢印A方向に回転すると、これと一体として形成された第2ジョー3802も矢印A方向に回転しながら、アクチュエーション動作またはグリップ動作が行われる。
これを別の観点から表現すると、別のジョープーリが形成されず、ジョーワイヤが第2ジョー3802に直接連結されると表現することもできる。このように第2ジョー3802がジョーワイヤと直接連結され、ジョーワイヤの押したり引っ張ったりすることにより第2ジョー3802が回転軸3841を中心に回転する。
(ステープル駆動アセンブリ及びステープル動作)
一方、ステープル駆動アセンブリ3850は、ステープルプーリアセンブリ3880及びステープルリンクアセンブリ3870を含んでもよい。
ステープルプーリアセンブリ3880は、1つ以上のステープルプーリを含んでもよい。本実施形態では、ステープルプーリアセンブリ3880が1つのステープルプーリ3881を含む場合を想定する。
ステープルリンクアセンブリ3870は、1つ以上のリンク部材3871を含んでもよい。そして、リンク部材3871は1つ以上のリンクを含んでもよい。
本発明による手術用インストルメントのエンドツール3800は、ステープルプーリアセンブリ3880とステープルリンクアセンブリ3870とがカム/スロット構造を形成することを特徴とする。そして、このような構成により往復移動アセンブリ550を前進させる力が増幅される効果を得ることができる。
ここで、ステープル駆動アセンブリ3850の構成及び動作は、図175等で説明した本発明の第2実施形態の第1変形例と同一または類似しているので、ここではその詳細な説明は省略する。
このように、本発明は図面に示された一実施形態を参照して説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野で通常の知識を有する者であればこれから様々な変形及び実施形態の変形が可能であることが理解されるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲の技術的思想によって定められるべきである。