特表 2024-528715 手術器具及びそのためのステアリングギア

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-30

(54)【発明の名称】手術器具及びそのためのステアリングギア

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/30 20160101AFI20240723BHJP

【ＦＩ】

A61B34/30

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024504542

(86)(22)【出願日】2022-07-25

(85)【翻訳文提出日】2024-01-24

(86)【国際出願番号】 EP2022070776

(87)【国際公開番号】W WO2023006655

(87)【国際公開日】2023-02-02

(31)【優先権主張番号】102021119522.5

(32)【優先日】2021-07-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500023831

【氏名又は名称】カール シュトルツ エスエー ウント コンパニー カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】110003683

【氏名又は名称】弁理士法人桐朋

(72)【発明者】

【氏名】ヤヌシュ シュナイダー

(72)【発明者】

【氏名】ドミニク ラングレ

(72)【発明者】

【氏名】スヴェン アクセル グルーナー

(72)【発明者】

【氏名】ヨッヘン ステファン

【テーマコード（参考）】

4C130

【Ｆターム（参考）】

4C130AA13

4C130AA17

4C130AA18

4C130AA19

4C130AB01

(57)【要約】

本発明は、手術器具（１）のためのステアリングギア（１３）であって、長手方向軸（Ｂ）を画定し、且つ遠位端（５）に角度付け機構（９）を有するシャフト（２）の近位端（３）に配置され得、ステアリングギア（１３）は、２つの電動駆動装置を有し、且つ２つの駆動装置の調整角度を介して揺動プレート（１４）を空間的に調整するように設計される、ステアリングギア（１３）に関する。２つの駆動装置は、モータ（１７、１７’）によって駆動される駆動輪（１８、１８’、１９、１９’）をそれぞれ有し、駆動輪（１８、１８’、１９、１９’）は、傘歯車リム（１８．２、１９．２）及び駆動リム（１８．１、１９．１）を有するダブルホイール（１８、１８’、１９、１９’）として設計される。揺動プレート（１４）は、共通の回転軸（Ａ）を有する２つの駆動輪（１８、１９、１８’、１９’）間に配置され、及び傘歯車リム（１８．２、１９．２）は、互いに面しており、両方のダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の駆動リム（１８．１、１９．１）は、それぞれのピニオン（１６ａ、１６ｂ）に動作可能に接続される。駆動リム（１８．１、１９．１）の１つにそれぞれ動作可能に接続されるピニオン（１６ａ、１６ｂ）は、それぞれのモータ（１７、１７’）により、駆動軸（Ｃ、Ｃ’）を画定するそれぞれの駆動シャフト（１５ａ、１５ｂ）を介して駆動され得、２つの駆動軸（Ｃ、Ｃ’）は、互いに平行に且つ２つの駆動輪（１８、１９、１８’、１９’）の共通の回転軸（Ａ）に平行に延びる。本発明は、このタイプのステアリングギア（１３）を含む手術器具（１）にも関する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向軸（Ｂ）を画定し、且つ遠位端（５）に偏向機構（９）を有するシャフト（２）の近位端（３）に配置可能である、手術器具（１）のためのステアリングギア（１３）であって、
２つの電動駆動装置を含み、且つ揺動プレート（１４）を前記２つの駆動装置の調整角度によって空間的に方向付けるように設計され、前記揺動プレート（１４）は、前記手術器具（１）の前記遠位側偏向機構（９）を制御するように設計される、ステアリングギア（１３）において、
第一の駆動装置は、第一のモータ（１７）によって駆動され、且つ第一の傘歯車リム（１８．２）及び第一の駆動リム（１８．１）を有するダブルホイール（１８、１８’）として設計される第一の駆動輪（１８、１８’）を含み、及び
第二の駆動装置は、第二のモータ（１７’）によって駆動され、且つ第二の傘歯車リム（１９．２）及び第二の駆動リム（１９．１）を有するダブルホイール（１９、１９’）として設計される第二の駆動輪（１９、１９’）を含み、
前記揺動プレート（１４）は、共通の回転軸（Ａ）を有する前記２つの駆動輪（１８、１９、１８’、１９’）間に配置され、及び前記傘歯車リム（１８．２、１９．２）は、互いに面して配置され、
両方のダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の前記駆動リム（１８．１、１９．１）は、それぞれのピニオン（１６ａ、１６ｂ）に動作可能に接続され、
前記第一の駆動リム（１８．１）に動作可能に接続される第一のピニオン（１６ａ）は、第一のモータ（１７）により、第一の駆動軸（Ｃ）を画定する第一の駆動シャフト（１５ａ）を介して駆動可能であり、及び
前記第二の駆動リム（１９．１）に動作可能に接続される第二のピニオン（１６ｂ）は、第二のモータ（１７’）により、第二の駆動軸（Ｃ’）を画定する第二の駆動シャフト（１５ｂ）を介して駆動可能であり、
前記２つの駆動軸（Ｃ、Ｃ’）は、互いに平行に且つ前記２つの駆動輪（１８、１９、１８’、１９’）の前記共通の回転軸（Ａ）に平行に延びることを特徴とするステアリングギア（１３）。

【請求項2】

前記ステアリングギア（１３）の前記２つのダブルホイール（１８、１９）は、前記揺動プレート（１４）に対して、前記２つの駆動軸（Ｃ、Ｃ’）及び前記２つのダブルホイール（１８、１９）の前記共通の回転軸（Ａ）が前記手術器具（１）の前記長手方向軸（Ｂ）に垂直に延びるように配置され、
前記モータ（１７、１７’）は、好ましくは、前記長手方向軸（Ｂ）に関して片側において互いに隣りに配置されることを特徴とする、請求項１に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項3】

前記第一の駆動輪（１８、１８’）は、中空ダブルホイール（１８’）として設計され、及び
前記第二の駆動輪（１９、１９’）は、中空ダブルホイール（１９’）として設計され、並びに
前記ステアリングギア（１３）の前記２つの中空ダブルホイール（１８’、１９’）は、前記揺動プレート（１４）に対して、前記２つの中空ダブルホイール（１８’、１９’）の前記共通の回転軸（Ａ）が前記手術器具（１）の前記長手方向軸（Ｂ）と同一平面内にあり、及び前記２つの駆動軸（Ｃ、Ｃ’）が前記手術器具（１）の前記長手方向軸（Ｂ）に平行に延びるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項4】

前記駆動リム（１８．１、１９．１）は、歯車リムであり、及び前記ピニオン（１６ａ、１６ｂ）は、歯車リムとして具現化される前記駆動リム（１８．１、１９．１）と噛み合う歯車であることを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項5】

前記駆動リム（１８．１、１９．１）及び前記ピニオン（１６ａ、１６ｂ）は、
駆動ベルト（４４、４５）のための全周プロファイルを有するプーリとして設計され、
第一の駆動ベルト（４４）は、前記第一の駆動リム（１８．１）と前記第一のピニオン（１６ａ）との間の前記動作可能な接続を提供し、及び
第二の駆動ベルト（４５）は、前記第二の駆動リム（１９．１）と前記第二のピニオン（１６ｂ）との間の前記動作可能な接続を提供するか、又は
前記駆動リム（１８．１、１９．１）及び前記ピニオン（１６ａ、１６ｂ）は、
駆動チェーンのためのスプロケットとして設計され、
第一の駆動チェーンは、前記第一の駆動リム（１８．１）と前記第一のピニオン（１６ａ）との間の前記動作可能な接続を提供し、及び
第二の駆動チェーンは、前記第二の駆動リム（１９．１）と前記第二のピニオン（１６ｂ）との間の前記動作可能な接続を提供することを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項6】

各駆動ベルト（４４、４５）は、平ベルト、丸ベルト、Ｖベルト、リブ付きＶベルト又は歯付きベルトであり、及び前記駆動リム（１８．１、１９．１）及びピニオン（１６ａ、１６ｂ）の前記全周プロファイルは、したがって、平坦なプロファイル、丸いプロファイル、Ｖ字型プロファイル、リブ付きのＶ字型プロファイル又は歯付きプロファイルであることを特徴とする、請求項５に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項7】

前記揺動プレート（１４）は、前記２つのダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の前記２つの傘歯車リム（１８．２、１９．２）と噛み合う第三の歯車（２５）であって、その回転軸（Ｄ）は、前記ダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の前記共通軸（Ａ）に直角である、第三の歯車（２５）に連結され、
好ましくは、前記揺動プレート（１４）は、前記２つのダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の前記２つの傘歯車リム（１８．２、１９．２）に連結され、且つ前記第三の歯車（２５）から離れて面する側に配置される第四の歯車（３１）に連結されることを特徴とする、請求項１～６の何れか一項に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項8】

シャフト（２）と、前記シャフト（２）の近位端（３）に配置された操作ユニット（４）と、遠位側偏向機構（９）によって偏向され得、且つ２つの駆動装置によって空間的に方向付けられ得る揺動プレート（１４）によって制御され得るツールチップ（６）を有する、前記シャフト（２）の遠位端（５）に配置された器具（７）とを含む手術器具（１）において、請求項１～７の何れか一項に記載のステアリングギア（１３）を含み、前記ステアリングギア（１３）は、前記２つの駆動装置を含み、且つ前記２つの駆動装置の調整角度を前記揺動プレート（１４）の前記空間的位置合わせに伝達するように設計されることを特徴とする手術器具（１）。

【請求項9】

前記２つのダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の前記２つの傘歯車リム（１８．２、１９．２）と噛み合う第三の歯車（２５）と連結する目的のために、前記揺動プレート（１４）は、ベアリングリング（３２）を介して、前記第三の歯車（２５）と共同で回転するように連結されるステアリングリング（３０）内において、前記シャフト（２）の前記長手方向軸（Ｂ）の周囲で回転可能であるように取り付けられ、前記揺動プレート（１４）は、前記シャフト（２）の長手方向軸（Ｂ）と同軸に延びるメインシャフト（２１）にジンバル連結されることを特徴とする、請求項８に記載の手術器具（１）。

【請求項10】

前記揺動プレート（１４）は、互いに１８０°だけオフセットされて配置された２つのベアリングピン（２７）によってユニバーサルジョイントプレート（２８）に旋回可能に取り付けられ、前記ユニバーサルジョイントプレート（２８）は、互いに１８０°だけオフセットされて配置された２つのベアリングピン（２９）によって前記メインシャフト（２１）に旋回可能に取り付けられ、前記揺動プレート（１４）及びユニバーサルジョイントプレート（２８）の前記ベアリングピン（２７、２９）は、互いに９０°だけオフセットされて配置されるか、又は
前記ジンバル取り付けは、前記メインシャフト（２１）内において反対方向に存在する、２つの長手方向に延在する案内溝と、前記揺動プレート上に配置された２つの反対方向に且つ半径方向内側に向くピンとによって提供され、各ピンは、前記案内溝の１つに係合し、それにより、前記メインシャフト（２１）の回転角度は、前記揺動プレート（１４）に伝達可能であることを特徴とする、請求項９に記載の手術器具（１）。

【請求項11】

前記ステアリングギア（１３）の前記揺動プレート（１４）に接続されたステアリングワイヤ（１２）は、前記シャフトの前記長手方向（Ｂ）に延びることを特徴とする、請求項８～１０の何れか一項に記載の手術器具（１）。

【請求項12】

前記第四の歯車（３１）は、前記ステアリングリング（３０）を有するベアリングリング（４２）を介して前記揺動プレート（１４）に連結され、前記第四の歯車（３１）は、前記第三の歯車（２５）に対して自由に回転可能であることを特徴とする、請求項１１に記載の手術器具（１）。

【請求項13】

操作要素（８）は、前記シャフト（２）内に軸方向に変位可能に取り付けられ、且つ近位側で前記操作ユニット（４）に動作可能に接続されることと、偏向可能な前記ツールチップ（６）の前記遠位側偏向機構（９）は、前記シャフト（２）の前記遠位端（５）に配置され、且つ前記シャフト（２）の前記長手方向（Ｂ）に延びるステアリングワイヤ（１２）によって前記ステアリングギア（１３）に接続される旋回部材（１１）からなることとを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の手術器具（１）。

【請求項14】

前記揺動プレート（１４）における前記シャフト（２）の前記長手方向軸（Ｂ）からの前記ステアリングワイヤ（１２）の半径方向距離は、前記ステアリングワイヤ（１２）が出る前記シャフト（２）の前記近位端（３）におけるよりも大きく、
前記ステアリングワイヤ（１２）は、前記シャフト（２）の前記近位端（３）から前記揺動プレート（１４）まで直接延在し得、前記ステアリングワイヤ（１２）は、前記揺動プレート（１４）に対して、９０°から逸脱する角度で延びるか、又は
ファンプレート（２２）は、前記メインシャフト（２１）上で遠位方向に前記揺動プレート（１４）の前に配置され、前記ファンプレートは、前記シャフト（２）の前記長手方向軸（Ｂ）からの前記ステアリングワイヤ（１２）の前記半径方向距離を増大させ、それにより、前記ステアリングワイヤ（１２）は、前記ファンプレート（２２）と前記揺動プレート（１４）との間で互いにほぼ平行に延び、且つ前記揺動プレート（１４）のプレート表面に対して９０°の角度を形成することを特徴とする、請求項１１～１３の何れか一項に記載の手術器具（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、手術器具及びそのためのステアリングギアに関する。

【背景技術】

【0002】

先行技術から、手動で又はロボットによって案内され得、互いに係合する複数の旋回部材によって旋回され得るツールチップを有するツールを有する手術器具が知られている。これらの旋回部材は、複数のステアリングワイヤ又はステアリングケーブルに接続されて、ツールチップの繊細な制御を実現する。全ての偏向方向におけるより均一な力の分散は、少ない数の太いステアリングワイヤと比較して、複数の細いステアリングワイヤによって得ることができる。

【0003】

例えば、米国特許第５，４５４，８２７号明細書から、一般的な手術器具であって、遠位側旋回部材は、４つのステアリングワイヤを介して、近位側に配置された空間的に調整可能な揺動プレートに連結され、それにより、空間的に調整可能な揺動プレートの移動は、遠位側旋回部材の対応する相対移動と、したがってツールチップの旋回とを引き起こし、空間的に調整可能な揺動プレートの移動は、それと直接連結されるある種のジョイスティックによって手動で行われる、一般的な手術器具が知られている。

【0004】

４つのステアリングワイヤの全てが取り付けられる空間的に調整可能な揺動プレートを有する、ステアリングワイヤのための駆動装置の設計は、これにより空間的にコンパクトな構造が可能となり、ステアリングワイヤの全てを扱うために１つのコンポーネントの移動のみが必要である点で有利である。

【0005】

この既知の構造の欠点には、少ない数のステアリングワイヤのみ、具体的には４つのみのステアリングワイヤを使用することと、またステアリングワイヤのための駆動装置として機能する空間的に調整可能なプレートの純粋な手動の操作とが含まれ、それにより遠位側旋回部材の敏感で再現可能な調整がほとんど不可能である。

【0006】

米国特許第７，６９９，８５５号明細書は、手術器具であって、器具をロボットアームに接続できるようにするインタフェースを有する手術器具を開示している。この場合、器具を制御する全ての駆動装置は、ロボットアーム内に配置される。駆動装置から器具までの回転角度の伝達は、共通の分離平面内の連結プレートによって行われ、したがって、駆動軸は、互いに平行であり、且つこの平面に垂直である。

【0007】

国際公開第２０１４／００４２４２号パンフレットもこのようなインタフェースを記載しており、この場合、軸方向に平行な駆動装置もロボットアームに据え付けられる。

【0008】

上述の設計は、駆動装置が手術器具内に直接配置されないため、複雑な構造及び遊びの問題を伴う間接的制御につながる。揺動プレートへの駆動装置の移動の結果的な非線形伝達挙動は、ソフトウェア制御において質の低いマッピングのみが可能である。

【0009】

米国特許第１０，１０５，１２８Ｂ２号明細書もこのようなツールチップの制御を開示しており、その場合、これは、駆動装置の移動を揺動プレートに伝達するための歯付きのロックワッシャセグメント及びジョイントロッドを含むメカニズムによって実装される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

この先行技術から進んで、本発明の目的は、線形伝達挙動を有する空間的に調整可能な揺動プレートの駆動装置を有する、手術器具のための改良されたステアリングギアを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

この目的は、請求項１の特徴を有するステアリングギアによって達成される。

【0012】

その空間的に調整可能な揺動プレートが、構造的に単純であり、且つ省スペースのステアリングギアによって駆動される手術器具を提供するというさらなる目的は、独立請求項８の特徴を有する手術器具によって達成される。

【0013】

ステアリングギア及び手術器具の発展形態及び好ましい実施形態は、従属請求項で定義される。

【0014】

手術器具のための本発明によるステアリングギアの第一の実施形態によれば、ステアリングギアは、器具の長手方向軸Ｂを画定し、且つ遠位端に手術器具の偏向機構を含む中空シャフトの近位端に配置可能であり、それは、２つの電動駆動装置を含み、且つ揺動プレートを２つの駆動装置の調整角度によって空間的に位置合わせするように設計される。したがって、揺動プレートは、手術器具の遠位側偏向機構を制御するように設計される。

【0015】

本発明によれば、第一の駆動装置は、第一の駆動輪を含み、これは、第一のモータによって駆動され、且つ第一の傘歯車リム及び第一の駆動リムを有するダブルホイールとして設計される。第二の駆動装置も第二の駆動輪を含み、これは、第二のモータによって駆動され、且つ第二の傘歯車リム及び第二の駆動リムを有するダブルホイールとして設計される。揺動プレートは、共通の回転軸を有する２つの駆動輪間に配置され、傘歯車リムは、互いに面して配置される。両方のダブルホイールの駆動リムは、それぞれのピニオンに動作可能に接続され、第一の駆動リムに動作可能に接続される第一のピニオンは、第一のモータにより、第一の駆動軸Ｃを画定する第一の駆動シャフトを介して駆動可能である。第二の駆動リムに動作可能に接続される第二のピニオンは、第二のモータにより、第二の駆動軸Ｃ’を画定する第二の駆動シャフトを介して駆動可能である。この場合、２つの駆動軸Ｃ、Ｃ’は、互いに平行に且つ２つの駆動輪の共通の回転軸Ａに平行に延び、したがって、駆動軸は、器具の長手方向軸Ｂの近くに位置付けられ得、プロセスにおいて据付スペースが節約される。

【0016】

従動ダブルホイールでの線形伝達挙動を有するステアリングギアによる、空間的に調整可能なプレートの電動駆動の結果として、遠位側ツールチップを精密に、ごく小さい増分で繊細に、また再現可能に作動させることが可能である。この場合、ダブルホイールは、任意選択により一体に形成され得るが、各ダブルホイールを傘歯車及び駆動輪で構成し、それらを互いに接続することも可能である。駆動輪リムと傘歯車リムとの組合せにより、駆動装置によって開始された移動の揺動プレートへの直接的な伝達がもたらされる。

【0017】

本発明によるステアリングギアのある実施形態において、２つのダブルホイールは、揺動プレートに対して、２つの駆動軸Ｃ、Ｃ’及び２つのダブルホイールの共通の回転軸Ａが手術器具の長手方向軸Ｂに垂直に、すなわち直角に延びるように配置され得る。省スペースの方式において、両方のモータを長手方向軸Ｂに関して片側において、それに垂直に互いに隣りに配置することができ、その結果、据付高さを縮小することができる。しかしながら、利用可能な据付スペースに応じて、２つのモータを長手方向軸Ｂに関して互いに反対方向にオフセットさせて配置することも想定可能である。

【0018】

本発明によるステアリングギアの代替的な実施形態において、２つの駆動輪は、中空ダブルホイールとして設計され、且つ揺動プレートに対して、２つの中空ダブルホイールの共通の回転軸Ａが手術器具の長手方向軸Ｂと同一平面に、すなわちそれと一致するように配置され得、及び２つの駆動軸Ｃ、Ｃ’は、手術器具の長手方向軸Ｂに平行に延びる。これにより、モータを長手方向軸の近くに、正確にはそれと平行に、据付スペースを節約するように配置することも可能となる。

【0019】

ステアリングギアの両方の配置の変形形態において、ダブルホイール又は中空ダブルホイールの駆動ギアを歯車リムとし、相応に、ピニオンを、歯車リムとして設計される駆動リムと直接係合するか又は噛み合う歯車とすることが可能である。

【0020】

歯車リムと歯車との動作可能な接続の代替形態として、さらなる実施形態は、ダブルホイール又は中空ダブルホイールの駆動リム及びピニオンが、駆動ベルトのための全周プロファイルを有するプーリとしてそれぞれ設計されるようにし、第一の駆動ベルトは、第一の駆動リムと第一のピニオンとの間の動作可能な接続を提供し、及び第二の駆動ベルトは、第二の駆動リムと第二のピニオンとの間の動作可能な接続を提供する。

【0021】

平ベルト、丸ベルト、Ｖベルト、リブ付きＶベルト又は歯付きベルトが駆動ベルトとして選択され得、駆動リム及びピニオンの全周プロファイルは、したがって、平坦なプロファイル、丸いプロファイル、Ｖ字型プロファイル、リブ付きのＶ字型プロファイル又は歯付きプロファイルである。歯付きベルトが好ましいものであり得、これは、歯付きベルトとプーリの歯のプロファイルとのインターロックにより、より大きい力をより低い予張力で伝達できるだけでなく、特に滑りも防止することができ、したがって正確な制御を確実にするためである。

【0022】

ベルト駆動装置の代替形態としてのチェーン駆動装置の場合、ダブルホイール又は中空ダブルホイールの駆動リム及びピニオンとは、したがって、駆動チェーンのためのスプロケットとして設計され、第一の駆動チェーンは、第一の駆動リムと第一のピニオンとの間の動作可能な接続を提供し、及び第二の駆動チェーンは、第二の駆動リムと第二のピニオンとの間の動作可能な接続を提供する。ベルト駆動装置は、より低コスト及びよりスムーズな動作から、チェーン駆動装置より好ましい場合がある。

【0023】

加えて、揺動プレートを制御するために、ステアリングギアの本発明によるさらなる実施形態は、揺動プレートが、２つのダブルホイール又は中空ダブルホイールの２つの傘歯車リムと噛み合う第三の歯車に連結されるようにし得、その回転軸Ｄは、ダブルホイールの共通軸Ａに直角である。このようにして、駆動装置の調整移動は、（中空）ダブルホイールを介して第三の歯車に、且つ第三の歯車から揺動プレートに伝達され得、それにより揺動プレートが２つの回転軸Ａ及びＤの周囲で傾斜又は旋回され得る。好ましくは、揺動プレートは、第四の歯車にも連結され得、これは、２つのダブルホイール又は中空ダブルホイールの２つの傘歯車リムに連結され、且つ第三の歯車から離れて面する側でその回転軸Ｄ上に配置される。

【0024】

本発明は、手術器具にも関する。手術器具の第一の実施形態によれば、手術器具は、シャフトと、シャフトの近位端に配置された操作ユニットと、シャフトの遠位端に配置されたツールとを含む。ツールは、遠位側偏向機構によって偏向され得るツールチップを含む。偏向機構は、２つの駆動装置によって空間的に位置合わせ可能な揺動プレートによって制御又は位置合わせされ得、その目的のために、手術器具は、本発明によるステアリングギアを含み、２つの駆動装置は、本発明によるステアリングギアの一部であり、これは、２つの駆動装置の調整角度を揺動プレートの空間的位置合わせに伝達して、したがって偏向機構を制御するように設計される。

【0025】

本発明によるステアリングギアの結果として、手術器具は、構造的に単純であり、且つ省スペースの方式で構築され得、その結果、ロボットアームへの簡単な接続が可能となり、その場合、駆動装置の移動は、ツールチップに直接伝達され得る。その結果、手術器具が精密に制御可能に使用される。

【0026】

両方のダブルホイールの２つの傘歯車リムと噛み合う第三の歯車と共同で回転するように連結されていても、空間的に調整可能な揺動プレートを３次元で調整するために、すなわち傾斜又は旋回移動を長手方向軸Ｂの周囲での揺動プレートの回転と重ねることができるようにするために、手術器具の好ましい実施形態は、揺動プレートが、ベアリングリングを介して、第三の歯車と共同で回転するように連結されるステアリングリング内において、シャフトの長手方向軸Ｂの周囲で回転可能であるように取り付けられるようにし得る。揺動プレートを、シャフトの長手方向軸Ｂと同軸に延びるメインシャフトと回転可能に連結するために、揺動プレートは、メインシャフトにジンバル連結され得る。したがって、ツールチップは、２つの駆動装置及びメインシャフトによる、シャフトの長手方向軸に対する旋回又は傾斜に加えて、揺動プレートによってシャフトの長手方向軸の周囲で回転され得る。

【0027】

空間的に調整可能な揺動プレートのジンバル取り付けを形成するために、本発明による手術器具のある実施形態は、揺動プレートが、互いに１８０°だけオフセットされて配置された２つのベアリングピンによってユニバーサルジョイントプレートに旋回可能に取り付けられるようにし得、ユニバーサルジョイントプレートは、互いに１８０°だけオフセットされて配置された２つのベアリングピンによってメインシャフトに旋回可能に取り付けられ、揺動プレート及びユニバーサルジョイントプレートのベアリングピンは、互いに９０°だけオフセットされて配置される。ジンバルサスペンションにより、３つの空間軸の全てにおける移動案内が可能であり、それにより、ツールチップは、標的を定めて制御され得る。メインシャフト上での揺動プレートのジンバル取り付けのための直角に交差する２つのピンの対を有するユニバーサルジョイントプレートの代替形態として、有利な実施形態は、ジンバル取り付けの目的のために、メインシャフトがその外面に２つの案内溝を含むようにし得、前記案内溝は、反対方向に且つメインシャフトに沿って延在し、外面と内面とを有する環状の実施形態を有する揺動プレートは、揺動プレート上に配置される、２つの反対方向に且つ半径方向内側に向くピンを含む。揺動プレート上又はその中に確実に組み付けられた２つのピンの各々は、両側でメインシャフトに導入された案内溝の１つに係合し、その結果、シャフトの回転角度は、揺動プレートに伝達可能である。有利には、これにより、メインシャフトと揺動プレートとの間の回転剛性接続がもたらされ、それにより大きい角度のオフセット（±４０°以上）及び軸方向オフセットがあっても回転角度を伝達でき、プロセスにおいて非常にコンパクトな設計を有し、且つ製造及び組立が容易である。しかしながら、メインシャフト上への揺動プレートのジンバル取り付けのために、基本的に、比較的小さい角度オフセットでも曲線歯連結を、又は複雑な製造及び複雑な組立でも等速ジョイントを、又は遊びに影響される回転角伝達につながることが多い一体接合連結を利用することもできる。

【0028】

本発明による手術器具のさらなる実施形態において、ステアリングギアの揺動プレートに接続されるステアリングワイヤは、シャフトの長手方向に延びる。好ましくは、ステアリングワイヤは、例えば、クランプ接続によって揺動プレートに取り外し可能に固定され得、それにより、損傷した場合にステアリングワイヤを容易に交換することができる。揺動プレートは、メインシャフトに回転可能に連結され、且つベアリングリングの結果としてステアリングリングに回転可能に取り付けられ、前記ステアリングリングは、第三の歯車と共同で回転するように連結され、さらに、有利には、ツールチップを長手方向軸に対して旋回させるとき及びシャフトの長手方向軸の周囲で回転を行うとき、ステアリングワイヤのねじれを防止する。

【0029】

また、本発明による手術器具のなおもさらなる実施形態は、第四の歯車が、ステアリングリングを有するベアリングリングを介して揺動プレートに連結されるようにし、第四の歯車は、第三の歯車に対して自由に回転可能である。この第四の歯車は、全周歯付きチェーンを閉じ、したがって均一に全周にわたる遊びのない力の分散を確実にする。

【0030】

本発明による手術器具のさらなる実施形態において、操作要素は、シャフト（及びメインシャフト）内に軸方向に変位可能に取り付けられ、且つ操作ユニットの近位側で動作可能に接続される。偏向可能なツールチップの遠位側偏向機構は、旋回部材からなり、これらは、シャフトの遠位端に配置され、且つシャフトの長手方向に延びるステアリングワイヤを介して揺動プレートに接続される。

【0031】

本発明による手術器具のさらなる実施形態では、シャフトの長手方向軸からのステアリングワイヤの半径方向距離は、揺動プレートにおいて、ステアリングワイヤが出るシャフトの近位端におけるよりも大きい。この場合、ステアリングワイヤは、シャフトの近位端から揺動プレートに直接延在し得、ステアリングワイヤは、揺動プレートに対して、９０°から逸脱する角度で延びる。代替的に、ファンプレートは、メインシャフト上で遠位方向に揺動プレートの前に配置され得、前記ファンプレートは、近位側シャフト端から出るステアリングワイヤの、シャフトの長手方向軸からの半径方向距離を増大させ、それにより、ステアリングワイヤは、ファンプレートと揺動プレートとの間で互いにほぼ平行に延び、且つ揺動プレートのプレート表面に対して約９０°の角度を形成する。ファンプレートを有しない変形形態は、必要な据付スペースがより小さいために好ましいものであり得る。シャフトの長手方向軸からのステアリングワイヤの半径距離を例えば直径４ｍｍから直径１８ｍｍに増大させる結果として、空間的に調整可能なプレートを備えるステアリングワイヤの駆動装置の組立及び製造が単純化されるだけでなく、空間的に調整可能なプレートの調整角度又はてこの増大の結果として、偏向に必要な力を削減することもでき、これは、半径増大の範囲に対応するツールチップの旋回角度を得るために行われる。

【0032】

ステアリングワイヤ及び操作要素のためのカットアウトが第三の歯車及び第四の歯車の歯車リムに形成されて、第三及び第四の歯車がシャフトの長手方向軸に関して旋回されるとき、歯車とステアリングワイヤ及び任意選択により操作要素との衝突を避けることができる。

【0033】

本発明による手術器具は、旋回可能なツールチップを制御するために多くの細いステアリングワイヤが使用され得、及びステアリングワイヤが近位側に取り付けられる空間的に調整可能なプレートのための電動駆動装置により、この制御が高感度、精密及び再現可能である点で有利である。

【0034】

さらなる実施形態並びにこれら及びさらなる実施形態に関連付けられる利点の幾つかは、添付の図を参照する以下の詳細な説明によって明らかとなり、よりよく理解可能となる。実質的に同じ又は同様の物体又はその部品は、同じ参照符号が付されている場合がある。図は、本発明の実施形態の概略的な図にすぎない。本発明のある例示的な実施形態が図面に描かれている。図面、説明及び請求項は、多くの特徴を組み合わせて含む。当業者は、有利には、これらの特徴を個別に考慮し、それらを組み合わせて、さらなる有利な組合せを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本発明による医療機器の概略斜視側面図を示す。

【図2】第一の実施形態における、図１による駆動装置の斜視図を示す。

【図3】図２による駆動装置の背面図を示す。

【図4】図２による駆動装置の平面図を示す。

【図5】図２による駆動装置の変形形態の平面図を示す。

【図6】図２による駆動装置のさらなる変形形態の平面図を示す。

【図7】第二の実施形態における、図１による駆動装置の斜視図を示す。

【図8】図７による駆動装置の平面図を示す。

【図9】第三の実施形態における、図１による駆動装置の斜視図を示す。

【図10】揺動プレートギアの一部切欠き詳細斜視図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0036】

図１は、手術器具１を示し、これは、中空シャフト２を備え、これは、シャフト２の近位端３に配置された概略的にのみ示される操作ユニット４と、シャフト２の遠位端５に配置されたツールチップ６とを含む。ツールチップ６は、器具７に接続され、これは、シャフト２内に軸方向に変位可能に取り付けられた操作要素８によって操作され、近位側で操作ユニット４に動作可能に接続される。操作ユニット４は、手動操作ハンドルであり得るか、又はロボットを使用するように設計されたアセンブリ、すなわち手動の支援なしに操作されるアセンブリでもあり得る。

【0037】

例えば、ツールチップ６の器具７は、図１に示されるようにジョーを備えるツール若しくは内視鏡、アプリケータ又はその他であり得る。

【0038】

ツールチップ６は、シャフト２の長手方向軸１０に関してヒンジ機構９によって旋回可能であり、このヒンジ機構９は、旋回部材１１からなり、これは、シャフトの遠位端５に配置され、シャフト２の長手方向軸Ｂに延びるステアリングワイヤ１２を介して、シャフト２の近位端３に配置される駆動装置又はステアリングギア１３に接続され、それにより、近位側ステアリングギア１３の移動は、遠位側旋回部材１１の対応する相対移動と、したがってツールチップ６の旋回とを引き起こす。

【0039】

上記及び下記においてステアリングワイヤ１２という用語のみが使用されているが、機能的観点からステアリングケーブルも利用することができ、したがって、使用されているステアリングワイヤ１２という用語は、ステアリングケーブルと同義語としても読まれ、理解されるべきである。

【0040】

軸方向に変位可能な操作要素８は、シャフト２に取り付けられ、例えば２つのジョー部分からなる器具７を操作する役割を果たし、図の実施形態ではプッシュ／プルロッドの形態である。

【0041】

図面に示され、以下で説明される医療機器１において、ステアリングワイヤ１２のためのステアリングギア１３は、電動駆動装置１３の形態である。

【0042】

本発明による手術器具のまたさらなる実施形態において、揺動プレートは、シャフトの長手方向軸Ｂの周囲で回転可能であるようにステアリングリングに取り付けられる。このために、第三の歯車と共同で回転するように連結されたベアリングリングがステアリングリング内に提供される。これは、ツールチップが、シャフトの長手方向軸に関する旋回に加えて、シャフトの長手方向軸の周囲で回転できるようにする役割も果たし、その際、ステアリングワイヤは、ねじれない。

【0043】

駆動装置１３のコアは、空間的に調整可能なプレート又は揺動プレート１４（図３、９、１０）であり、その上において、ステアリングワイヤ１２は、揺動プレート１４の変位が、揺動プレート１４に取り付けられたステアリングワイヤ１２によるツールチップ６の旋回を生じさせるように取り付けられる。揺動プレート１４は、電動駆動装置又はステアリングギア１３によって変位させることができる。

【0044】

揺動プレート１４のために電動ドライバ１３を使用することにより、遠位側旋回部材１１又はツールチップ６を精密に、高感度で、ごく小さい増分で、また再現可能な方法で旋回させるようにステアリングワイヤ１２を制御することが可能となる。さらに、電動駆動装置１３のために使用されるステアリングワイヤ１２の数は、非常に自由に選択され得る。

【0045】

図２～９に示されるように、ステアリングギア１３は、平行な駆動軸Ｃ、Ｃ’を有するモータ１７、１７’（図９では図示せず）を備える２つの駆動装置を含み、駆動軸は、２つの駆動輪１８、１９の共通の回転軸Ａにも平行に延び、それらの間に空間的に調整可能な揺動プレート１４が配置される。

【0046】

図２及び３は、手術器具１のための本発明によるステアリングギア１３の第一の実施形態の例を示し、これは、図１に示されるように、長手方向又は主軸Ｂを画定し、且つ遠位端５に偏向機構９を含むシャフト２の近位端３に配置される。ステアリングギア１３の駆動装置は、第一のモータ１７によって駆動される第一の駆動輪１８と、第二のモータ１７’によって駆動される第二の駆動輪１９とを含み、それらの間に揺動プレート１４が配置される。２つの駆動輪１８、１９は、共通の回転軸Ａ上に配置され、何れもダブルホイール１８、１９として設計され、そのため、これらは、それぞれ傘歯車リム１８．２、１９．２及び駆動リム１８．１、１９．１を含む。ダブルホイール１８、１９は、好ましくは、一体に製造することができる。しかしながら、各ダブルホイールのそれぞれが、傘歯車及びそれに接続された駆動リムを有するホイールから構成されるようにすることも同様に可能である。

【0047】

ダブルホイール１８、１９の傘歯車リム１８．２、１９．２は、互いに面し、第三の歯車２５と噛み合い、その反対側に第四の歯車３１が配置され、前記歯車は、揺動プレート１４に連結され、ダブルホイール１８、１９の共通軸Ａに対して直角の回転軸Ｄ上に配置される。

【0048】

モータ１７、１７’の調整移動を駆動輪に伝達するために、ステアリングギア１３は、第一のピニオン１６ａを含み、これは、第一の駆動シャフト１５ａを介して第一のモータ１７によって駆動され、第一のダブルホイール１８の駆動リム１８．１と噛み合う。したがって、第二のダブルホイール１９の駆動リム１９．１と噛み合う第二のピニオン１６ｂは、第二の駆動シャフト１５ｂを介して第二のモータ１７’によって駆動される。駆動シャフト１５ａ及び１５ｂは、第一及び第二の駆動軸Ｃ及びＣ’を画定し、これらは、互いに平行にのみならず、２つの駆動輪１８、１９の共通の回転軸Ａにも平行に延びる。

【0049】

この配置により、ステアリングギア１３の２つの駆動ダブルホイール１８、１９は、揺動プレート１４に対して、２つの駆動軸Ｃ、Ｃ’及び２つのダブルホイール１８、１９の共通の回転軸Ａが手術器具１の長手方向軸Ｂに垂直に、すなわち直角に延びるように配置可能である。このようにして、駆動軸Ｃ、Ｃ’は、長手方向軸Ｂの比較的近くに位置付けることができる。ステアリングギア１３により、２つの駆動輪１８、１９を移動させるためにモータ１７、１７’を互いに反対側に取り付ける必要がなくなるため、２つのモータ１７、１７’を長手方向軸Ｂに関して片側において互いに隣りに平行に配置することにより、器具の据付高さを削減することができる。

【0050】

この場合、駆動輪１８、１９の周囲の円形軌道Ｕ_C上への駆動軸Ｃ、Ｃ’の位置付けは、そこの据付スペースが、例えば、メインシャフト２１、ステアリングワイヤ１２、ファンプレート２２又は操作要素８等の他の器具のコンポーネントによって占有されないことを条件として、図４～６に示されるように、事実上無制限に選択可能である。図４～６に示される変形形態は、ピニオン１６ａ、１６ｂ、駆動シャフト１５ａ、１５ｂ及びモータ１７、１７’で作られる駆動ユニットの、長手方向軸Ｂにできるだけ近く、好ましくはそれらが据付スペースを節約するような配置を示す。しかしながら、ピニオン１６ａ、１６ｂが駆動リム１８．１、１９．１と噛み合う限り、円形軌道Ｕ_C上の何れの所望の位置における駆動ユニットの配置も想定可能である。円形軌道Ｕ_Cの直径は、駆動輪１８、１９の直径及びピニオン１６ａ、１６ｂ又は歯部の直径に依存する。したがって、駆動軸Ｃ、Ｃ’の考え得る位置を指定する変更後の円形軌道の直径は、ギア比を変えることによって得られ得る。

【0051】

図７及び８は、ステアリングギア１３の代替的な実施形態の例を示し、この場合、モータ１７、１７’、駆動シャフト１５ａ、１５ｂ及びピニオン１６ａ、１６ｂで作られる駆動ユニットによって画定される２つの駆動軸Ｃ、Ｃ’は、手術器具１の長手方向軸Ｂに平行に延びる。これは、駆動ユニットによって駆動されるダブルホイールが中空ダブルホイール１８’、１９’として設計され、したがって、揺動プレート１４に対して、２つの中空ダブルホイール１８’、１９’の共通の回転軸Ａが手術器具１の長手方向軸Ｂと同一平面内であるようにステアリングギア１３に配置できることによって可能となる。ダブルホイール１８’、１９’を中空にすることにより、揺動プレート１４に続く器具のコンポーネント、例えばメインシャフト２１及びステアリングワイヤ１２をダブルホイール１８’、１９’に導入することができる。これにより、長手方向軸の付近に駆動ユニットを、据付スペースを節約するように位置決めすることも可能となり、ダブルホイール１８’、１９’の周囲の円形軌道（図４のＵ_Cに対応する）上の駆動軸Ｃ、Ｃ’の位置決めは、この場合にも原則として必要に応じて選択され得る。

【0052】

図２～８に示される例では、ダブルホイール１８、１９又は中空ダブルホイール１８’、１９’の駆動リム１８．１、１９．１は、歯車リムとして設計され、ピニオン１６ａ、１６ｂは、したがって、歯車リムとして設計された駆動リム１８．１、１９．１と係合するか又は噛み合う歯車として設計される。それに対して、図９は、モータ１７、１７’の調整移動をそれぞれの駆動輪１８、１９に伝達するためのベルト伝動装置を備えるステアリングギア１３のまたさらなる実施形態の例を示す。

【0053】

図９では、概観がよりよくわかるようにモータが描かれていないが、プーリとして設計される図のピニオン１６ａ、１６ｂが、それぞれの駆動シャフトがそれぞれの駆動軸Ｃ、Ｃ’上にあるそれぞれのモータによって駆動されることは、自明である。ダブルホイール１８、１９の駆動リム１８．１、１９．１もプーリとして設計され、その結果、調整移動は、第一のピニオン１６ａから第一の駆動輪１８に第一の駆動ベルト４４を介して伝達することができ、したがって、調整移動は、第二のピニオン１６ｂから第二の駆動輪１９に第二の駆動ベルト４５を介して伝達することができる。

【0054】

図９において明らかであるように、歯部を有する駆動リム１８．１から、ベルト４４は、この例では、歯付きベルトとして具現化される。その結果、プーリとして設計されるピニオン１６ａも歯部を有する。同様の記述は、図から明らかでなくとも、第二の駆動ユニット、すなわちピニオン１６ｂ、ベルト４５及び駆動リム１９．１にも当てはまる。

【0055】

当然のことながら、歯付きベルト伝動装置以外のベルト伝動装置、例えば平ベルト、丸ベルト、Ｖベルト又はリブ付きＶベルトが使用可能であり、プーリは、駆動ベルトに対応する円周プロファイルを有するように形成される。図９に示されるベルト伝動装置の例と同様に、チェーン伝動装置を有する実施形態も想定可能であり（図示せず）、その場合、図９に示されるベルト４４、４５と異なり、チェーンが使用され、ピニオン１６ａ、１６ｂ及び駆動リム１８．１、１９．１は、したがって、スプロケットとして設計される。

【0056】

駆動ベルト又は対応する駆動チェーンを有する実施形態において明らかになるのは、ピニオン１６ａ、１６ｂ又は駆動軸Ｃ、Ｃ’の位置決めを、互いに独立して且つ駆動輪１８、１９の周囲の円形軌道上に必要に応じてのみならず、駆動ベルト又はチェーンの長さを変化させることによって駆動輪１８、１９からのあらゆる所望の距離にも選択できることである。しかしながら、据付スペースの削減が望ましいため、駆動軸Ｃ、Ｃ’を駆動輪１８、１９の付近に、好ましくは長手方向軸Ｂの付近にも位置決めすることが望ましい。

【0057】

空間的に調整可能なプレート１４の構造及び後述のようなその取り付けは、電動駆動装置又はステアリングギア１３の全ての実施形態で同じである。駆動ユニットによって操作されるステアリングギア１３及び特に揺動プレート１４の構造及び動作を図３、８、９、特に図１０に基づいて後述し、これらの図では、概観がよりよくわかるように、ダブル歯車１８、１９の傘歯車リム１８．２、１９．２を有す傘歯車のみが示されている。

【0058】

図から明らかであるように、シャフト２の長手方向軸Ｂと同軸に延在し、シャフト２の長手方向軸Ｂの周囲で回転可能であり、シャフト２の近位端３を越えてステアリングギア１３の領域まで延在する中空メインシャフト２１は、器具１のシャフト２に配置される。器具７を操作する操作要素８は、この中空メインシャフト２１内に軸方向に変位可能に取り付けられる。

【0059】

その目的のために、ステアリングワイヤ１２のための通過スロットがその中に提供されるシャフトエンドピース３をシャフト近位端に提供できる、シャフト２の近位端３においてシャフト２から発するステアリングワイヤ１２は、図の例では、シャフトエンドピース３上でメインシャフト２１と共同で回転するように配置されたファンプレート２２によって扇状に開き、それによりステアリングワイヤ１２の、シャフト２の長手方向軸Ｂからの半径方向距離が増大する。シャフト２の長手方向軸Ｂを同軸的に取り囲むステアリングワイヤ１２のバンドルの直径は、シャフト２内又は偏向機構９の領域の遠位端５において例えば約４ｍｍであり、ステアリングワイヤ１２によって形成されるバンドルの前記直径は、ファンプレート２２の背後で例えば１８ｍｍである。ステアリングワイヤ１２の、シャフト２の長手方向軸Ｂからの半径方向距離の、ファンプレート２２を用いて得られる増大により、揺動プレート１４を備えるギア１３の組立及び製造が容易になるだけでなく、ツールチップ６の望ましい程度に大きい旋回角度を得るのに必要な揺動プレート１４の調整角度が比例して減少する。ステアリングワイヤバンドルの直径の、シャフト２内の４ｍｍからファンプレート２２の背後の１８ｍｍへのこの例示的な増大の場合、揺動プレート１４の調整角度は、したがって、遠位端において得られるツールチップ６の旋回角の４．５分の１に減少する。したがって、前記ツールチップを９０°偏向させるために、揺動プレート１４をわずか２０°旋回させればよい。

【0060】

ファンプレート２２の背後の近位側では、シャフト２の長手方向軸Ｂに平行に延びるステアリングワイヤ１２は、揺動プレート１４に案内される。揺動プレート１４上にステアリングワイヤ１２を固定するために、揺動プレート１４の上に各ステアリングワイヤ１２のための穿孔貫通穴２３が形成され、図の例のステアリングワイヤ１２は、穿孔貫通穴２３内で揺動プレート１４に摩擦接続され、固定ねじ２４によって固定される。例えば、ステアリングワイヤの揺動プレートへの固定の代替形態は、溶接若しくはクリンピング又は他のクランプ装置も含む。

【0061】

駆動輪１８、１９は、第三の歯車２５に連結され、これは、好ましくは、傘歯車の形態であり、ダブルホイール１８及び１９の２つの傘歯車リム１８．２、１９．２と噛み合い、その結果、第三の歯車２５の回転軸Ｄは、駆動輪１８及び１９の共通の回転軸及びシャフト２の長手方向軸Ｂと交差する。３つの噛み合う歯車１８、１９及び２５により、２つの駆動輪１８及び１９の各移動は、第三の歯車２５に連結された揺動プレート１４に直接伝達され、それによりステアリングワイヤ１２の直接操作がもたらされる。

【0062】

メインシャフト２１上の揺動プレート１４のジンバル取り付けを形成するために、揺動プレート１４は、互いに１８０°だけオフセットされて配置された２つのベアリングピン２７によってユニバーサルジョイントプレート２８に旋回可能に取り付けられ、前記ユニバーサルジョイントプレート自体は、互いに１８０°だけオフセットされて配置された２つのベアリングピン２９によってメインシャフト２１に旋回可能に取り付けられる。図１０では、部分断面図であることから、１つのベアリングピン２７及び１つのベアリングピン２９のみがそれぞれ見える。

【0063】

この場合、揺動プレート１４のベアリングピン２７及びユニバーサルジョイントプレート２８のベアリングピン２９は、互いに９０°だけオフセットされて配置される。この取り付けにより、揺動プレート１４は、シャフト２の長手方向軸Ｂに関して、互いに直角の２つの軸の周囲で旋回することがき、長手方向軸Ｂの周囲のメインシャフト２１の回転を揺動プレート１４に伝達することができ、それにより、ステアリングワイヤ１２により、ツールチップ６は、遠位側でシャフト２の長手方向軸Ｂに関して全ての空間方向に旋回可能である。

【0064】

メインシャフト２１への揺動プレート１４の、ここでは図示されていない代替的なジンバル取り付けは、メインシャフト２１が、揺動プレート１４を取り付けるために提供された領域に２つの案内溝を含むようにし、これらは、メインシャフト２１に沿って延在し、メインシャフト２１内に両側又は反対側で導入され、そこに、揺動プレート１４上に配置された２つの反対方向に且つ半径方向内側に向くピンが係合する。この係合の結果、揺動プレート１４は、回転軸Ｄと回転軸Ａとの両方の周囲で、揺動プレート１４が回転軸Ａによって画定され、長手方向軸Ｂに垂直、すなわちそれに直角な平面内に配置される中立位置から旋回することができる。両方の回転軸Ａ、Ｄの周囲での旋回の結果として移動を重ねることも同様に可能である。さらに、案内溝２０ａへのピン２９の係合により、メインシャフト２１の回転角度を揺動プレート１４に伝えることができ、その結果、揺動プレート１４は、シャフト２の長手方向軸Ｂに関して３次元に変位することができる。回転軸Ａ及びＤの周囲での最大傾斜若しくはねじり又は最大傾斜及び回転角度は、案内溝２０ａの長さ及び深さと、揺動プレート１４の内径及び厚さ並びにピン２９の長さとによって決まる。図の例において、メインシャフト２１は、揺動プレート１４を取り付けるために設けられた領域内に球形部分２０ｂを含み、案内溝２０ａが前記球形部分内にあり、それが揺動プレート１４を軸方向に固定する。この場合、揺動プレート１４は、球形部分２０ｂと合致する輪郭を有する収容凹部を有する。

【0065】

図３、８、９及び１０から、空間的に調整可能なプレート１４は、第三の歯車２５と共同で回転するように連結されたステアリングリング３０に取り付けられることも明らかである。

【0066】

駆動輪１８、１９及び歯車２５によって形成されるギアチェーンを閉じて、均一な全周にわたる力分散を確実にする閉鎖型伝動装置を形成するために、同様に好ましくは傘歯車として設計され、２つのダブル歯車１８及び１９の傘歯車リム１８．２、１９．２と噛み合う第四の歯車３１は、第三の歯車２５の回転軸Ｄ上において第三の歯車２５と反対に配置される。

【0067】

ベアリングリング３２により、揺動プレート１４は、第三の歯車２５と共同で回転するように連結されたステアリングリング３０内に取り付けられて、揺動プレート１４がシャフト２の長手方向軸Ｂの周囲で回転できるようにされる。第三の歯車２５と共同で回転するように連結されたステアリングリング３０は、ベアリングリング４２によって取り付けられたことによる第四の歯車３１に関して自由に回転でき、その結果、第四の歯車３１がその回転軸Ｄの周囲で回転しても、ステアリングリング３０と揺動プレート１４とは、ねじれない。

【0068】

上述のような揺動プレート１４のメインシャフト２１へのジンバル取り付けにより、揺動プレート１４は、シャフト２の長手方向軸Ｂに関して３次元に変位することができる。図１０に示される、揺動プレート１４がシャフト２の長手方向軸Ｂに垂直に整列される中立の初期位置から進んで、駆動輪１８及び１９がモータ１７、１７’（図２～８を参照されたい）によって駆動輪１８及び１９が同じ方向に回転するように駆動されると、駆動輪１８及び１９のこのねじれにより、第三の歯車２５及び第四の歯車３１と噛み合って係合することから、第三の歯車２５、第三の歯車２５に連結される揺動プレート１４及び第四の歯車３１によって形成されるアセンブリは、駆動輪１８及び１９の共通の回転軸Ａの周囲でねじれる。機能的な説明を簡潔にするために、回転軸Ａ及びＤに関するジンバル取り付けのベアリングピン２７、２９の整列について以下に述べる。実際、ベアリングピン２７、２９は、メインシャフト２１が回転する、したがって揺動プレート１４が回転する場合、図のように軸Ａ及びＤと同一平面ではなくなり、その結果、ベアリングピン２７、２９によって提供される揺動プレート１４の旋回軸は、ステアリングギア１３の回転軸Ａ、Ｄからずれ得る。

【0069】

揺動プレート１４のメインシャフト２１に関するこのような傾きは、ベアリングピン２７によって可能となり、これは、駆動輪１８及び１９の回転軸Ａと同一平面であり、それにより揺動プレート１４がユニバーサルジョイントプレート２８に旋回可能に取り付けられる。揺動プレート１４がシャフト２の長手方向軸Ｂに関して回転軸Ａの周囲でこのように傾くと、遠位側において、ステアリングワイヤ１２により、ツールチップ６は、シャフト２の長手方向軸Ｂに関して相応に旋回する。

【0070】

図１０に示される、揺動プレート１４がシャフト２の長手方向軸に垂直に整列する中立の初期位置から進んで、駆動輪１８及び１９がモータ１７、１７’により、駆動輪１８及び１９が反対方向に回転するように駆動されると、駆動輪１８及び１９のこのようなねじれは、第三の歯車２５と噛み合って係合することにより、第三の歯車２５及び第三の歯車２５に連結された揺動プレート１４によって形成されるアセンブリの、第三の歯車２５の回転軸Ｄの周囲でのねじれをもたらす。

【0071】

ユニバーサルジョイントプレート２８のメインシャフト２１に関するこのねじれは、ベアリングピン２９によって可能となり、これは、第三の歯車２５の回転軸Ｄと同一平面であり、それにより、ユニバーサルジョイントプレート２８は、メインシャフト２１に旋回可能に取り付けられ、それと共に、揺動プレート１４は、ベアリングリング３２によって第四の歯車３１に関して自由に回転可能である。揺動プレート１４が回転軸Ｄの周囲でシャフト２の長手方向軸Ｂに関してこのように回転すると、遠位側において、ステアリングワイヤ１２により、ツールチップ６は、シャフト２の長手方向軸Ｂに関して相応に旋回する。

【0072】

さらに、当然のことながら、前述の移動を重複させることも可能であり、その結果、例えば、揺動プレート１４は、駆動輪１８、１９の共通の回転軸Ａの周囲で傾き、同時に追加的に第三の歯車２５の回転軸Ｄの周囲でねじれる。ギア１３の個別に制御可能なモータ１７、１７’及びメインシャフト２１との連結による運動の２つのシーケンスを組み合わせることにより、シャフト２の長手方向軸Ｂに関して揺動プレート１４を３次元で調整することが可能となり、そこから、ステアリングワイヤ１２を介した連結のため、ツールチップ６の対応する空間変位が生じる。

【0073】

前述のように具現化される手術器具１は、旋回可能なツールチップ６を制御するために多数の細いステアリングワイヤ１２が使用され得、及びステアリングワイヤ１２が取り付けられる揺動プレート１４のための電動駆動装置１３により、この制御が高感度、正確、再現可能であり得る点で区別される。

【0074】

本発明の例示的な実施形態が図面に示されている。図面、説明及び特許請求の範囲は、多くの特徴を組み合わせて含む。当業者は、有利には、これらの特徴を個別に考慮し、これらを組み合わせて、さらなる有利な組合せも形成するであろう。本発明は、長手方向軸Ｂを画定し、且つ遠位端５に偏向機構９を有するシャフト２の近位端３に配置可能である、手術器具１のためのステアリングギア１３を提供し、ステアリングギア１３は、２つの電動駆動装置を有し、且つ２つの駆動装置の調整角度によって揺動プレート１４を空間的に方向付けるように設計される。２つの駆動装置の各々は、モータ１７、１７’によって駆動される駆動輪１８、１８’、１９、１９’を含み、且つ傘歯車リム１８．２、１９．２及び駆動リム１８．１、１９．１を有するダブルホイール１８、１８’、１９、１９’として設計される。ここで、揺動プレート１４は、共通の回転軸Ａを有する２つの駆動輪１８、１９、１８’、１９’間に配置され、及び傘歯車リム１８．２、１９．２は、互いに面して配置され、両方のダブルホイール１８、１９、１８’、１９’の駆動リム１８．１、１９．１は、それぞれのピニオン１６ａ、１６ｂに動作可能に接続される。ここで、ピニオン１６ａ、１６ｂは、それぞれのモータ１７、１７’により、駆動軸Ｃを画定するそれぞれの駆動シャフト１５ａ、１５ｂを介して、駆動可能な駆動リム１８．１、１９．１の１つにそれぞれ動作可能に接続され、２つの駆動軸Ｃ、Ｃ’は、互いに平行に且つ２つの駆動輪１８、１９、１８’、１９’の共通の回転軸Ａに平行に延びる。さらに、このようなステアリングギア１３を含む手術器具１が開示される。

【符号の説明】

【0075】

１ 手術器具
２ シャフト
３ 近位端（シャフト）／エンドピース
４ 操作ユニット
５ 遠位端（シャフト）
６ 器具チップ
７ 器具
８ 操作要素
９ ヒンジ機構
１１ 旋回部材
１２ ステアリングワイヤ
１３ ステアリングギア
１４ プレート（空間的に調整可能）
１５ａ、ｂ 駆動シャフト
１６ａ、ｂ ピニオン
１７、１７’ モータ
１８、１８’ 駆動輪、中空駆動輪
１８．１、１８．２ 駆動リム、傘歯車リム
１９、１９’ 駆動輪、中空駆動輪
１９．１、１９．２ 駆動リム、傘歯車リム
２１ メインシャフト
２２ ファンプレート
２３ 穿孔貫通穴
２４ 固定ねじ
２５ 第三の歯車
２７ ベアリングピン
２８ ユニバーサルジョイントプレート
２９ ベアリングピン
３０ ステアリングリング
３１ 第四の歯車
３２ ベアリングリング
４２ ベアリングリング
４４、４５ 駆動ベルト
Ａ 駆動輪の共通の回転軸
Ｂ 長手方向軸
Ｃ、Ｃ’ 駆動軸
Ｄ 第三の歯車の回転軸
Ｕ_C 円形軌道

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【手続補正書】

【提出日】2024-01-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長手方向軸（Ｂ）を画定し、且つ遠位端（５）に偏向機構（９）を有するシャフト（２）の近位端（３）に配置可能である、手術器具（１）のためのステアリングギア（１３）であって、
２つの電動駆動装置を含み、且つ揺動プレート（１４）を前記２つの駆動装置の調整角度によって空間的に方向付けるように設計され、前記揺動プレート（１４）は、前記手術器具（１）の前記遠位側偏向機構（９）を制御するように設計される、ステアリングギア（１３）において、
第一の駆動装置は、第一のモータ（１７）によって駆動され、且つ第一の傘歯車リム（１８．２）及び第一の駆動リム（１８．１）を有するダブルホイール（１８、１８’）として設計される第一の駆動輪（１８、１８’）を含み、及び
第二の駆動装置は、第二のモータ（１７’）によって駆動され、且つ第二の傘歯車リム（１９．２）及び第二の駆動リム（１９．１）を有するダブルホイール（１９、１９’）として設計される第二の駆動輪（１９、１９’）を含み、
前記揺動プレート（１４）は、共通の回転軸（Ａ）を有する前記２つの駆動輪（１８、１９、１８’、１９’）間に配置され、及び前記傘歯車リム（１８．２、１９．２）は、互いに面して配置され、
両方のダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の前記駆動リム（１８．１、１９．１）は、それぞれのピニオン（１６ａ、１６ｂ）に動作可能に接続され、
前記第一の駆動リム（１８．１）に動作可能に接続される第一のピニオン（１６ａ）は、第一のモータ（１７）により、第一の駆動軸（Ｃ）を画定する第一の駆動シャフト（１５ａ）を介して駆動可能であり、及び
前記第二の駆動リム（１９．１）に動作可能に接続される第二のピニオン（１６ｂ）は、第二のモータ（１７’）により、第二の駆動軸（Ｃ’）を画定する第二の駆動シャフト（１５ｂ）を介して駆動可能であり、
前記２つの駆動軸（Ｃ、Ｃ’）は、互いに平行に且つ前記２つの駆動輪（１８、１９、１８’、１９’）の前記共通の回転軸（Ａ）に平行に延びることを特徴とするステアリングギア（１３）。

【請求項2】

前記ステアリングギア（１３）の前記２つのダブルホイール（１８、１９）は、前記揺動プレート（１４）に対して、前記２つの駆動軸（Ｃ、Ｃ’）及び前記２つのダブルホイール（１８、１９）の前記共通の回転軸（Ａ）が前記手術器具（１）の前記長手方向軸（Ｂ）に垂直に延びるように配置され、
前記モータ（１７、１７’）は、好ましくは、前記長手方向軸（Ｂ）に関して片側において互いに隣りに配置されることを特徴とする、請求項１に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項3】

前記第一の駆動輪（１８、１８’）は、中空ダブルホイール（１８’）として設計され、及び
前記第二の駆動輪（１９、１９’）は、中空ダブルホイール（１９’）として設計され、並びに
前記ステアリングギア（１３）の前記２つの中空ダブルホイール（１８’、１９’）は、前記揺動プレート（１４）に対して、前記２つの中空ダブルホイール（１８’、１９’）の前記共通の回転軸（Ａ）が前記手術器具（１）の前記長手方向軸（Ｂ）と同一平面内にあり、及び前記２つの駆動軸（Ｃ、Ｃ’）が前記手術器具（１）の前記長手方向軸（Ｂ）に平行に延びるように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項4】

前記駆動リム（１８．１、１９．１）は、歯車リムであり、及び前記ピニオン（１６ａ、１６ｂ）は、歯車リムとして具現化される前記駆動リム（１８．１、１９．１）と噛み合う歯車であることを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項5】

前記駆動リム（１８．１、１９．１）及び前記ピニオン（１６ａ、１６ｂ）は、
駆動ベルト（４４、４５）のための全周プロファイルを有するプーリとして設計され、
第一の駆動ベルト（４４）は、前記第一の駆動リム（１８．１）と前記第一のピニオン（１６ａ）との間の前記動作可能な接続を提供し、及び
第二の駆動ベルト（４５）は、前記第二の駆動リム（１９．１）と前記第二のピニオン（１６ｂ）との間の前記動作可能な接続を提供するか、又は
前記駆動リム（１８．１、１９．１）及び前記ピニオン（１６ａ、１６ｂ）は、
駆動チェーンのためのスプロケットとして設計され、
第一の駆動チェーンは、前記第一の駆動リム（１８．１）と前記第一のピニオン（１６ａ）との間の前記動作可能な接続を提供し、及び
第二の駆動チェーンは、前記第二の駆動リム（１９．１）と前記第二のピニオン（１６ｂ）との間の前記動作可能な接続を提供することを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項6】

各駆動ベルト（４４、４５）は、平ベルト、丸ベルト、Ｖベルト、リブ付きＶベルト又は歯付きベルトであり、及び前記駆動リム（１８．１、１９．１）及びピニオン（１６ａ、１６ｂ）の前記全周プロファイルは、したがって、平坦なプロファイル、丸いプロファイル、Ｖ字型プロファイル、リブ付きのＶ字型プロファイル又は歯付きプロファイルであることを特徴とする、請求項５に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項7】

前記揺動プレート（１４）は、前記２つのダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の前記２つの傘歯車リム（１８．２、１９．２）と噛み合う第三の歯車（２５）であって、その回転軸（Ｄ）は、前記ダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の前記共通軸（Ａ）に直角である、第三の歯車（２５）に連結され、
好ましくは、前記揺動プレート（１４）は、前記２つのダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の前記２つの傘歯車リム（１８．２、１９．２）に連結され、且つ前記第三の歯車（２５）から離れて面する側に配置される第四の歯車（３１）に連結されることを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載のステアリングギア（１３）。

【請求項8】

シャフト（２）と、前記シャフト（２）の近位端（３）に配置された操作ユニット（４）と、遠位側偏向機構（９）によって偏向され得、且つ２つの駆動装置によって空間的に方向付けられ得る揺動プレート（１４）によって制御され得るツールチップ（６）を有する、前記シャフト（２）の遠位端（５）に配置された器具（７）とを含む手術器具（１）において、請求項１～３の何れか一項に記載のステアリングギア（１３）を含み、前記ステアリングギア（１３）は、前記２つの駆動装置を含み、且つ前記２つの駆動装置の調整角度を前記揺動プレート（１４）の前記空間的位置合わせに伝達するように設計されることを特徴とする手術器具（１）。

【請求項9】

前記２つのダブルホイール（１８、１９、１８’、１９’）の前記２つの傘歯車リム（１８．２、１９．２）と噛み合う第三の歯車（２５）と連結する目的のために、前記揺動プレート（１４）は、ベアリングリング（３２）を介して、前記第三の歯車（２５）と共同で回転するように連結されるステアリングリング（３０）内において、前記シャフト（２）の前記長手方向軸（Ｂ）の周囲で回転可能であるように取り付けられ、前記揺動プレート（１４）は、前記シャフト（２）の長手方向軸（Ｂ）と同軸に延びるメインシャフト（２１）にジンバル連結されることを特徴とする、請求項８に記載の手術器具（１）。

【請求項10】

前記揺動プレート（１４）は、互いに１８０°だけオフセットされて配置された２つのベアリングピン（２７）によってユニバーサルジョイントプレート（２８）に旋回可能に取り付けられ、前記ユニバーサルジョイントプレート（２８）は、互いに１８０°だけオフセットされて配置された２つのベアリングピン（２９）によって前記メインシャフト（２１）に旋回可能に取り付けられ、前記揺動プレート（１４）及びユニバーサルジョイントプレート（２８）の前記ベアリングピン（２７、２９）は、互いに９０°だけオフセットされて配置されるか、又は
前記ジンバル取り付けは、前記メインシャフト（２１）内において反対方向に存在する、２つの長手方向に延在する案内溝と、前記揺動プレート上に配置された２つの反対方向に且つ半径方向内側に向くピンとによって提供され、各ピンは、前記案内溝の１つに係合し、それにより、前記メインシャフト（２１）の回転角度は、前記揺動プレート（１４）に伝達可能であることを特徴とする、請求項９に記載の手術器具（１）。

【請求項11】

前記ステアリングギア（１３）の前記揺動プレート（１４）に接続されたステアリングワイヤ（１２）は、前記シャフトの前記長手方向（Ｂ）に延びることを特徴とする、請求項８に記載の手術器具（１）。

【請求項12】

前記第四の歯車（３１）は、前記ステアリングリング（３０）を有するベアリングリング（４２）を介して前記揺動プレート（１４）に連結され、前記第四の歯車（３１）は、前記第三の歯車（２５）に対して自由に回転可能であることを特徴とする、請求項１１に記載の手術器具（１）。

【請求項13】

操作要素（８）は、前記シャフト（２）内に軸方向に変位可能に取り付けられ、且つ近位側で前記操作ユニット（４）に動作可能に接続されることと、偏向可能な前記ツールチップ（６）の前記遠位側偏向機構（９）は、前記シャフト（２）の前記遠位端（５）に配置され、且つ前記シャフト（２）の前記長手方向（Ｂ）に延びるステアリングワイヤ（１２）によって前記ステアリングギア（１３）に接続される旋回部材（１１）からなることとを特徴とする、請求項１１に記載の手術器具（１）。

【請求項14】

前記揺動プレート（１４）における前記シャフト（２）の前記長手方向軸（Ｂ）からの前記ステアリングワイヤ（１２）の半径方向距離は、前記ステアリングワイヤ（１２）が出る前記シャフト（２）の前記近位端（３）におけるよりも大きく、
前記ステアリングワイヤ（１２）は、前記シャフト（２）の前記近位端（３）から前記揺動プレート（１４）まで直接延在し得、前記ステアリングワイヤ（１２）は、前記揺動プレート（１４）に対して、９０°から逸脱する角度で延びるか、又は
ファンプレート（２２）は、前記メインシャフト（２１）上で遠位方向に前記揺動プレート（１４）の前に配置され、前記ファンプレートは、前記シャフト（２）の前記長手方向軸（Ｂ）からの前記ステアリングワイヤ（１２）の前記半径方向距離を増大させ、それにより、前記ステアリングワイヤ（１２）は、前記ファンプレート（２２）と前記揺動プレート（１４）との間で互いにほぼ平行に延び、且つ前記揺動プレート（１４）のプレート表面に対して９０°の角度を形成することを特徴とする、請求項１１に記載の手術器具（１）。

【国際調査報告】