JP2017532145A - 外科手術用ポートアセンブリを使用して外科手術用器具を制御する方法および装置 - Google Patents

Abstract

本開示は、外科手術用ポートアセンブリであって、外科手術用ポートアセンブリは、外科手術用ポートアセンブリの内部空間を通して挿入される外科手術用器具のシャフトの一部に力を加えるための複数の膨張可能部材を含む、外科手術用ポートアセンブリと、外科手術用システムであって、外科手術用システムは、外科手術用ポートアセンブリ、内視鏡カメラ、および外科手術用ポートアセンブリの複数の膨張可能部材の膨張および収縮を制御するための制御機構を含む、外科手術用システムとに関する。

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６２／０６７，６９８号（２０１４年１０月２３日出願）の利益およびそれに対する優先権を主張し、上記出願の全開示は、参照により本明細書に引用される。

外科医が、患者の皮膚および身体組織の中への最小限の切開を用いて、増加した範囲の外科手術手技を行うことを可能にする、外科手術用技法および器具が、開発されている。低侵襲性外科手術は、多くの医療専門分野において広く受けられており、多くの場合、従来の観血手術に取って代わりつつある。典型的には、比較的に大切開を要求する観血手術と異なり、内視鏡手術または腹腔鏡手術等の低侵襲性手技は、１つ以上の比較的小さい切開を通して行われる。

腹腔鏡下および内視鏡下外科手術手技では、小「鍵穴」様切開または貫通部が、典型的には、患者の身体内（例えば、腹部内）に生成される外科手術用アクセスデバイスのための進入点を提供し、それは、切開の中に挿入され、内部外科手術部位内で外科手術手技を行う上で使用される特殊器具の挿入を促進する。切開の数は、外科手術のタイプに依存し得る。いくつかの腹部手術（例えば、胆嚢外科手術）が、単一切開を通して行われることは、稀である。大部分の患者では、低侵襲性アプローチは、術後疼痛の低下、入院日数の短縮、早期回復、創傷関連および肺合併症の発症の低下、術後ケアの低減によるコスト節約、ある場合には、より良好な全体的転帰につながる。

低侵襲性手術手技は、身体全体を通して行われ、概して、比較的に小経路（多くの場合、１センチメートル未満の直径）を通して、内部外科手術部位へのアクセスを得ることに依拠する。そのような経路を提供する方法の１つは、トロカールアセンブリを患者の皮膚を通して挿入することによるものである。一般に、トロカールアセンブリを設置するために、トロカールの閉塞具の穿通先端が、カニューレの遠位端が体腔内に来るまで、皮膚および下層組織を押し通される。代替として、いくつかのトロカールデバイスは、例えば、以前に生成された切開を通してカニューレを設置するために、丸い閉塞具先端を有する。トロカールが適切に位置付けられると、閉塞具は、除去され、カニューレは、次いで、外科手術部位と患者の身体の外部との間の経路として利用可能であり、それを通して、外科医は、所望の手技を行うために要求される種々の外科手術用器具を導入し得る。カニューレを通して挿入可能な外科手術用器具は、鉗子、クランプ、鋏、プローブ、可撓性または剛体のスコープ、ステープラ、および切断器具を含む。

いくつかの手技では、体腔の壁は、体腔の加圧によって膨らませられ、外科手術作業部位における十分な作業空間を提供し、および／または、トロカールが、空洞内の器官に突き刺さらずに、体腔に突き刺さることを可能にする。腹腔内に封入される器官から腹壁を膨張させるプロセスは、送気と称される。腹腔鏡下手技（腹腔内の内視鏡手術）の間、送気は、腹壁を通して挿入されるＶｅｒｅｓｓ針または他の導管を通して、二酸化炭素、窒素、亜酸化窒素、ヘリウム、アルゴン等の送気ガスを導入し、標的外科手術部位を包囲するエリアを拡大させ、より大きく、よりアクセス可能な作業エリアを生成することによって達成され得る。外科医は、次いで、外科手術用アクセスデバイスを通して延長された器具を操作することによって、体腔内で手技を行うことができる。体内でのそのような器具の操作は、空間的制約および体腔を膨張させられた状態に維持する必要性によって制限される。

低侵襲性外科手術では、外科医は、外科手術野の直接可視化を有しておらず、したがって、低侵襲性技法は、対応する観血外科手術技法と比較して、専門的な技術を要求する。低侵襲性技法は、広く異なるが、外科医は、概して、内視鏡の先端における照明付きカメラに依拠し、外科医が外科手術手技の間の参照として使用する部位の拡大バージョンを表示するモニタを用いて、外科手術部位を視認する。外科医は、次いで、手技をモニタ上で可視化しながら、外科手術を行う。カメラは、典型的には、外科医の助手によって制御される。多くの事例では、助手は、手技において、外科医が外科手術部位を視認し得るように、カメラを保持し、方向付ける以外の任意の他の役割を果たさない。助手が外科医の意図を理解することは、困難であり得、外科医がカメラを自身で移動させること、または助手にカメラを向け直すように依頼することのいずれかを要求する。

多機能ロボット外科手術用システムは、腹腔鏡下カメラ制御を用いて利用可能である。一般に、ロボット外科手術用システムは、大型で嵩張り、患者の周囲に大空間を要求し、複雑かつ時間がかかる設定を有する。多くの訓練時間も、外科医が遠隔で制御されるカメラを装備するデバイスを動作させることを学習するために、典型的に要求され、追加の特殊訓練も、手術室チーム全体に対して典型的に要求される。ロボット外科手術用システムを購入する非常に高い初期コストならびに器具および保守の比較的に高い再発コストは、多くの病院および医療ケアセンタがそのようなシステムに投資することを妨げ得る。

本開示は、外科手術用ポートアセンブリの内部空間を通して挿入される、外科手術用器具のシャフトの一部に力を加えるための複数の膨張可能部材を含む、外科手術用ポートアセンブリと、外科手術用ポートアセンブリ、内視鏡カメラ、および外科手術用ポートアセンブリの複数の膨張可能部材の膨張および収縮を制御するための制御機構を含む、外科手術用システムとに関する。

本開示の側面によると、外科手術用器具との使用のための外科手術用ポートアセンブリが、提供される。外科手術用ポートアセンブリは、本体と、制御インターフェースとを含む。本体は、外部表面と、内部表面とを含む。内部表面は、外科手術用器具がそれを通過することを可能にするように構成されている内部空間を画定する。制御インターフェースは、本体に結合され、シャフトが内部空間内に配置されているとき、外科手術用器具のシャフトの一部に力を選択的に加えるように膨張可能である複数の膨張可能部材を含む。複数の膨張可能部材の各々は、独立して選択的に膨張可能であり、外科手術用器具の遠位部分を所望の位置に移動させる。

開示される実施形態では、複数の膨張可能部材のうちの少なくとも１つは、本体の縦軸と垂直な方向に内視鏡下器具に力を加えるように構成される。

加えて、本開示は、複数の膨張可能部材が、９つの膨張可能部材を含む、実施形態を含む。さらに、９つの膨張可能部材は、第１の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材と、第２の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材と、第３の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材とを含むことが開示される。さらに、９つの膨張可能部材は、第１の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材と、第２の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材と、第３の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材とを含むことが開示される。

開示される実施形態では、複数の膨張可能部材のうちの少なくとも１つは、摩擦増強材料を含む。さらに、各膨張可能部材の大部分は、第１の材料から作製され、摩擦増強材料は、第１の材料と異なることが開示される。

本開示はまた、外科手術用ポートアセンブリと、内視鏡カメラと、制御機構とを含む外科手術用システムに関する。外科手術用ポートアセンブリは、本体と、制御インターフェースとを含む。本体は、外部表面と、外科手術用器具がそれを通過するように構成される内部空間を画定する内部表面とを含む。制御インターフェースは、本体に結合され、シャフトが内部空間内に配置されているとき、外科手術用器具のシャフトの一部に力を選択的に加えるように膨張可能な複数の膨張可能部材を含む。複数の膨張可能部材の各々は、独立して選択的に膨張可能であることにより、外科手術用器具の遠位部分を所望の位置に移動させる。内視鏡カメラの一部は、体腔内に位置付け可能であり、内視鏡下器具の遠位部分を視認するように構成される。制御機構は、外科手術用ポートアセンブリおよび内視鏡カメラと動作可能に係合するように配置され、複数の膨張可能部材の膨張および収縮を制御するように構成される。

さらに、制御機構は、内視鏡カメラから受信される情報に応答して、各複数の膨張可能部材の膨張および収縮を制御するように構成されることが開示される。

本開示のシステムの実施形態はまた、複数の膨張可能部材の各々と個々に流体連通するように配置されている膨張媒体を含む。さらに、膨張媒体は、制御機構と動作可能に通信するように配置されることが開示される。

システムの開示される実施形態では、複数の膨張可能部材のうちの少なくとも１つは、摩擦増強材料を含む。さらに、各膨張可能部材の大部分は、第１の材料から作製され、摩擦増強材料は、第１の材料と異なることが開示される。

さらに、複数の膨張可能部材は、９つの膨張可能部材を含むことが開示される。さらに、９つの膨張可能部材は、第１の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材と、第２の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材と、第３の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材とを含むことが開示される。加えて、９つの膨張可能部材は、第１の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材と、第２の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材と、第３の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材とを含むことが開示される。

本開示の実施形態は、付随の図面を参照して、本明細書に説明される。
図１は、本開示の実施形態による、患者内に部分的に位置付けられるポートアセンブリと、ポートアセンブリ内に位置付けられる外科手術用器具と、患者内に位置付けられる内視鏡カメラとを含むシステムの概略図であり、ポートアセンブリは、内視鏡カメラと通信する。 図２は、本開示の実施形態による、図１のポートアセンブリの切り取り図である。 図３は、本開示の実施形態による、図１および２のポートアセンブリの上面図である。 図４は、図３の線４−４に沿った本開示のポートアセンブリの断面図であり、その中に内部空間を通して縦方向に延びる外科手術用器具とともに示される。 図５は、図１−４のポートアセンブリの断面図であり、ある角度でポートアセンブリの内部空間を通して延びる外科手術用器具とともに示される。 図６は、本開示による、外科手術用システムの略図である。 図７は、本開示のある実施形態による、外科手術用アセンブリの斜視図であり、ロボット外科手術用システムのロボットアームに取り付けられて図示される。 図８は、図７の外科手術用アセンブリの拡大図であり、ガイドリングを通して延長されて示される。

本開示のポートアセンブリ、外科手術用デバイス、およびシステムの実施形態が、類似参照番号がいくつかの図の各々において同じまたは対応する要素を指定する、図面を参照して詳細に説明される。本明細書で使用される場合、用語「遠位」は、ユーザからより遠い、アダプタアセンブリまたは外科手術用デバイスもしくはその構成要素の部分を指す一方、用語「近位」はユーザにより近い、アダプタアセンブリまたは外科手術用デバイスもしくはその構成要素の部分を指す。

低侵襲性手技は、同一目的のために使用される観血手術より低侵襲的である、任意の手技として定義され得る。本説明で使用される場合、「内視鏡下外科手術」は、低侵襲性外科手術の形態を説明する、一般的用語であり、体腔へのアクセスは、いくつかの小経皮的切開を通して達成される。内視鏡下外科手術は、一般的用語であるが、「腹腔鏡下」および「胸腔鏡下」は、それぞれ、腹腔および胸腔内の内視鏡下外科手術を説明する。

本説明で使用される場合、「伝送線」は、概して、ある点から別の点への信号の伝搬のために使用され得る、任意の伝送媒体を指す。

本開示の種々の実施形態は、内視鏡カメラとともに、それを通して挿入される外科手術用器具を保持し、および／またはその移動ならびに／もしくは位置付けを制御するように適合される、ポートアセンブリを提供する。本開示のポートアセンブリの実施形態は、例えば、腹腔鏡下手技ならびに他の低侵襲性手術手技における使用のために好適であり得る。

本開示の種々の実施形態は、ポートアセンブリを提供し、それを通して挿入される外科手術用器具の移動および／または位置付けの制御は、外科医の好みに応じて、手動でまたは自動的に行われ得る。いくつかの実施形態では、外科手術用器具または内視鏡カメラは、１つ以上のユーザ作動可能制御および無線送信機を含む、ユーザインターフェースを具備し、ユーザインターフェースとポートアセンブリとの間の通信リンクを提供し、例えば、外科医が、ポートアセンブリを通して挿入される外科手術用器具の位置および／または向きを変更することを可能にし得る。

低侵襲性手術手技の間、器具の作業端は、多くの場合、作業範囲内の解剖学的着目構造および／または外科手術部位近傍に位置する。自動制御が内視鏡カメラまたは器具の移動および／または位置付けを制御するために採用されるいくつかの実施形態では、センサおよび／または送信機が、器具の作業端に関連付けて配置され（例えば、器具の先端上に位置し）、内視鏡カメラは、センサおよび／または送信機によって出力される１つ以上の信号に基づいて、自動的に、器具先端の移動を「追跡」する（例えばカメラの視野を器具の作業端と整列させる）ように制御され得る。いくつかの実施形態では、センサおよび／または送信機は、取り付け機構（例えば、接着性裏当て）を含み、外科医が、センサおよび／または送信機を特定の器具上および／または選択器具上の特定の場所に選択的に位置付けること（例えば、外科医の好み、外科手術のタイプ等に応じて）を可能にし得る。

低侵襲性手技において使用される器具のいくつかの例は、ステープラ、把持装置、カッタ、鉗子、解離器、シーラ、分割器、および解剖学的着目構造の領域における使用のために好適な他のツールを含む。器具は、体腔または患者の体腔の外部内での使用のために好適な独立型ツールであり得る。

いくつかの実施形態では、制御装置は、取り付け機構（例えば、接着性裏当て）を含み、医師が制御装置を特定の器具上および／または選択器具上の好ましい場所に選択的に位置付けることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、例えば、音声認識技術を使用して、手術室機器の１つ以上の設定を制御するための能力が、既存の手術室管理システムとのインターフェースに提供され得る。いくつかの実施形態では、ポートアセンブリは、任意の好適な内視鏡カメラとインターフェースをとる独立型ツールであり得る。

本開示は、外科手術用器具１０、ポートアセンブリ１００、内視鏡カメラ２００、および／または制御機構３００を含む外科手術用システム５を含む。

図１は、本開示による、ポートアセンブリ１００の実施形態を通して挿入される、外科手術用器具１０を図示する。外科手術用器具１０の遠位部分は、組織「Ｔ」内に（例えば、外科手術部位に隣接して）示される。内視鏡カメラ２００の遠位部分もまた、組織「Ｔ」内に位置付けられて示される。内視鏡カメラ２００は、内視鏡カメラ２００が組織「Ｔ」内の外科手術用器具１０の遠位部分を視認し得るように位置付けられる。

図１では、外科手術用器具１０の実施形態は、種々の外科手術手技との使用のために示され、概して、筐体アセンブリ２０と、ハンドルアセンブリ３０と、エンドエフェクタアセンブリ２２とを含む。外科手術用器具１０は、エンドエフェクタアセンブリ２２に機械的に係合するように構成される遠位端１６と、筐体アセンブリ２０に機械的に係合するように構成され近位端１４とを有するシャフト１２を含む。エンドエフェクタアセンブリ２２は、概して、互いに対して枢動可能に搭載される一対の対向ジョーアセンブリ２３および２４を含む。種々の実施形態では、固定ハンドル５０に向かった可動ハンドル４０の作動は、駆動スリーブ（図示せず）を近位に引き、ジョーアセンブリ２３および２４が互いに対して間隔を置かれた関係に配置される開放位置から、ジョーアセンブリ２３および２４がその間の組織を握持するように協働する、クランプ締めまたは並置位置への移動をジョーアセンブリ２３および２４に与える。図１は、内視鏡下外科手術手技と関連して使用するための特定の外科手術のタイプ器具１０（例えば、電気外科手術用鉗子）を描写するが、ポートアセンブリ１００、内視鏡カメラ２００、および制御機構３００は、例えば、外科手術のタイプに応じて、種々の器具とともに使用され得る。

いくつかの実施形態では、図１に示されるように、ポートアセンブリ１００は、保持部材１５０に結合される。保持部材１５０は、台に取り付け可能であり、ポートアセンブリ１００のための支持を提供し、例えば、追加の安定性を提供し、および／または患者の身体へのツールの重量を低減させるように適合され得る。

電動外科手術用器具が使用されているとき、伝送線が外科手術用器具１０を電気外科手術電力発生源２８に動作可能に接続することが想定される。外科手術用器具１０は、代替として、無線デバイスまたはバッテリ給電式として構成され得る。外科手術用器具１０は、ユーザが外科手術用器具１０を選択的に起動することを可能にするように構成されるスイッチ６５を含み得る。スイッチ６５が押し下げられると、電気外科手術用エネルギーが、例えば、１つ以上の電気導線（図示せず）を通してジョーアセンブリ２３および２４に伝達される。

いくつかの実施形態では、図１に示されるように、外科手術用器具１０は、外科手術用システム５の制御機構３００に無線（または有線）通信インターフェースを提供するように適合され得るユーザインターフェース１４０を含む。加えて、または代替として、外科手術用器具１０は、例えば、エンドエフェクタアセンブリ２２、またはその構成要素、例えば、ジョーアセンブリ２３に関連付けられて配置される、センサおよび／または送信機１４１を含み得る。さらに、ユーザインターフェース１４０は、例えば、内視鏡カメラ２００に関連付けられ得る。

ユーザインターフェース１４０は、外科手術用器具１０の別の部分（例えば、固定ハンドル５０等）または筐体アセンブリ２０上の別の場所に配置され得る。ユーザインターフェース１４０は、１つ以上の制御装置（例えば、図１に示される２つの制御装置１４２および１４３）を含み得、制御装置は、スイッチ（例えば、プッシュボタンスイッチ、トグルスイッチ、スライドスイッチ）および／または連続アクチュエータ（例えば、回転式または線形ポテンショメータ、回転式または線形エンコーダ）を含み得る。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース１４０は、体腔内のエンドエフェクタアセンブリ２２の移動もたらすユーザの意図を示す信号を伝送するように適合される第１の制御装置（例えば、制御装置１４２）を含む。ユーザインターフェース１４０は、加えて、または代替として、シャフト１２の傾斜角度を調節するユーザの意図を示す信号を伝送するように適合される、第２の制御装置（例えば、制御装置１４３）を含み得る。

制御機構、種々のセンサ、および制御インターフェースのさらなる詳細は、２０１４年２月４日に発行された米国特許第８，６４１，６１０号に開示されており、全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる。

開示される実施形態では、多機能センサ２１０が、内視鏡カメラ２００の遠位部分に関連付けられて配置される。いくつかの実施形態では、多機能センサ２１０は、照明を提供し、カメラチップを格納する。他のセンサ実施形態も利用され得ることを理解されたい。センサ２１０は、内視鏡カメラ２００に結合される伝送線３１０を介して、電源（例えば、図１に示される電力供給源３１２）に動作可能に結合される。センサ２１０からのデータの無線伝送もまた、本開示によって想定される。

特に、図２−５を参照すると、ポートアセンブリ１００は、概して、本体１１０と、制御インターフェース１６０とを含む。本体１１０は、外部表面１１２と、内部表面１１４と、内部表面１１４によって画定された内部空間１１６とを含む。図１、２、４、および５では、本体１１０の外部表面１１２は、患者の体腔の中への進入部位において組織「Ｔ」とシール可能に接触して配置されて示される。ポートアセンブリ１００の本体１１０は、体腔の中へのアクセスを可能にする（例えば、内部空間１１６を通して少なくとも１つの外科手術用器具１０のアクセスを可能にする）ように適合され、少なくとも１つのシール要素または機構（明確にするために、明示的に図示せず）を含み、外科手術用器具１０の存在および／または不在下、体腔の中への開口部をシールし、例えば、送気ガスの逃散を防止することに役立ち得る。本体１１０は、例えば、金属、プラスチック、合金、複合材、またはそのような材料の任意の組み合わせ等の任意の好適な材料から形成され得る。

制御インターフェース１６０は、ポートアセンブリ１００の本体１１０に結合されるか、または、そうでなければそれに関連付けられて配置される複数の膨張可能部材１８０（例えば、図２に示される膨張可能部材１８０ａ−１８０ｉ）を含む。

各膨張可能部材１８０は、外科手術用器具１０の細長いシャフト１２の一部に力を加え（例えば、本体１１０によって画定された縦軸「Ａ」と垂直に）（すなわち、細長いシャフト１２またはその一部が、図１および３−５に示されるように、内部空間１１６内に配置されると）、外科手術用器具１０の細長いシャフト１２および／またはエンドエフェクタアセンブリ２２を、例えば、体腔内の所望の位置に移動させるように膨張可能および収縮可能である。図１に示されるように、細長いシャフト１２の一部は、ポートアセンブリ１００の本体１１０の内部空間１１６内に配置され得る一方、エンドエフェクタアセンブリ２２は、体腔内に配置される。

制御インターフェース１６０は、外科手術用器具１０の細長いシャフト１２を制御可能に移動させること、および／または位置付けることにより、体腔内におけるエンドエフェクタアセンブリ２２の移動をもたらすように適合される。開示される実施形態では、制御インターフェース１６０は、信号を制御機構３００（図１に図式的に図示される）から受信するように適合される。制御機構３００から受信された信号に基づいて、制御インターフェース１６０は、外科手術用器具１０の空間的態様を調節し例えば、少なくとも１つの膨張可能部材１８０の膨張／収縮を生じさせることによって）、および／または他の制御機能、アラーム機能、またはそれに関連付けられる他の機能を行い得る。調節され得る、外科手術用器具１０に関連付けられた空間的態様のいくつかの例は、縦軸「Ａ」に対する細長いシャフト１２の傾斜角度および細長いシャフト１２によって画定された縦軸「Ｂ」を中心とする細長いシャフト１２の回転を含む。

膨張可能部材１８０は、ポートアセンブリ１００の本体１１０の内部表面１１４と機械的に協働するように配置される。開示される実施形態では、各膨張可能部材１８０は、他の膨張可能部材１８０に対して独立して制御可能である。ここでは、各膨張可能部材１８０は、導管１８２を介して、膨張媒体１９０と流体連通する。（明確にするために、図１は、３つの導管１８２を図示するが、同一数の膨張可能部材１８０等、任意の数の導管１８２が、含まれ得る）。膨張媒体１９０は、ポートアセンブリ１００の膨張可能部材１８０へおよびそこから移送され得る、任意の好適なガス（例えば、酸素等）または流体（例えば、水または生理食塩水）を含む。

膨張可能部材１８０の量、形状、サイズ、配置、および向きは、付随の図に示される実施例によって限定されない。むしろ、膨張可能部材１８０の任意の量、形状、サイズ、配置、および向きが、本開示によって想定される。

図２に図示される実施形態では、ポートアセンブリ１００は、それに関連付けられた９つの膨張可能部材１８０ａ−１８０ｉを含む。図示される実施形態の膨張可能部材１８０ａ−１８０ｉは、本体１１０の内部表面１１４の周りに放射状に配置される第１の近位列の３つの膨張可能部材１８０ａ−１８０ｃと、本体１１０の内部表面１１４の周りに放射状に配置される第２の中央列の３つの膨張可能部材１８０ｄ−１８０ｆと、本体１１０の内部表面１１４の周りに放射状に配置される第３の遠位列の３つの膨張可能部材１８０ｇ−１８０ｉとを含む。前述のように、膨張可能部材１８０の量、形状、サイズ、配置、および向きは、付随の図によって限定されない。例えば、より多いまたはより少ない膨張可能部材も、本開示によって想定される。

各膨張可能部材１８０ａ−１８０ｉは、膨張可能部材１８０ａ−１８０ｉを膨張媒体１９０に流動的につなぐそれぞれの導管１８２ａ−１８２ｉ（図２）を含む。膨張媒体１９０が個々の貯蔵容器内に貯蔵されること（例えば、各導管１８２ａ−１８２ｉのために１つの貯蔵容器）または膨張媒体１９０が単一貯蔵容器内に貯蔵されること、および、各導管１８２ａ−１８２ｉが導管１８２ａ−１８２ｉとそれぞれの膨張可能部材１８０ａ−１８０ｉとの間を進行し得る膨張媒体１９０の量を制御するための弁を含むことが想定される。

使用時、内視鏡カメラ２００は、体腔内の外科手術用器具１０のエンドエフェクタアセンブリ２２の少なくとも一部を視認するように構成される。センサ２１０は、内視鏡カメラ２００に対する体腔内のエンドエフェクタアセンブリ２２の精密な向きおよび位置付けに関する情報（例えば、縦軸「Ａ」に対するシャフト１２の傾斜度および縦軸「Ｂ」を中心とするエンドエフェクタアセンブリ２２の回転量）を記憶および／または中継するように構成される。センサ２１０はまた、エンドエフェクタアセンブリ２２の現在の向きおよび位置付け情報を記憶された（例えば、初期、最適、ユーザ定義等）向きおよび位置付け情報と比較するように構成される。

センサ２１０はさらに、エンドエフェクタアセンブリ２２の向きおよび位置付け情報をコントローラを含む制御機構３００と通信するように構成される。さらに、センサ２１０は、エンドエフェクタアセンブリ２２の現在の向きおよび位置付けと記憶された（例えば、初期）向きおよび位置付け情報との間の差異を通信するように構成される。制御機構３００は、エンドエフェクタアセンブリ２２がその記憶された（例えば、初期）向きおよび位置に移動するように、外科手術用デバイス１０のシャフト１２を移動させ、エンドエフェクタアセンブリ２２を向け直すために、膨張可能媒体１９０を適切な膨張可能部材１８０に分配するように構成される。例えば、特に、図５を参照すると、エンドエフェクタ２２を縦軸「Ａ」に対して矢印「Ｃ」の一般的方向に傾斜させるために、膨張可能部材１８０ａおよび１８０ｉは、膨張させられ得、および／または膨張可能部材１８０ｃおよび１８０ｇは、収縮され得る。（膨張可能部材１８０ｂ、１８０ｅおよび１８０ｈは、図示される特定の断面図に起因して、図５に図示されていない。）
加えて、縦軸「Ｂ」を中心とする細長いシャフト１２の回転は、隣接する膨張可能部材１８０（例えば、軸方向に整列させられ、半径方向に隣接する、膨張可能部材１８０）の連続的な膨張および／または収縮によって遂行され得ることが想定される。例えば、細長いシャフト１２の回転は、最初に、膨張可能部材１８０ａをある量だけ（例えば、特定の体積および／または特定の持続時間だけ）膨張させる一方、膨張可能部材１８０ｂを収縮させ、次いで、膨張可能部材１８０ｃを膨張させる一方、膨張可能部材１８０ａを収縮させ、次いで、膨張可能部材１８０ｂを膨張させる一方、膨張可能部材１８０ｃを収縮させることによって、遂行され得る。加えて、半径方向に整列させられ、軸方向にオフセットされた膨張可能部材（例えば、１８０ａ、１８０ｄおよび１８０ｇ；１８０ｂ、１８０ｅ、および１８０ｈ、ならびに１８０ｃ、１８０ｆ、および１８０ｉ）は、並行して膨張および／または収縮され、縦軸「Ｂ」を中心とした細長いシャフト１２の回転を促進することができることが想定される。

ユーザは、制御機構３００を使用して、種々のパラメータを設定可能であることが想定される。例えば、ユーザは、例えば、タッチスクリーンもしくは外科手術用デバイス１０および／または制御機構３００上のボタンの押し下げを介して、エンドエフェクタアセンブリ２２の初期の向きおよび位置を設定可能であることが想定される（例えば、エンドエフェクタアセンブリ２２が体腔内に望ましく位置付けられた後）。さらに、ユーザは、制御機構３００が、エンドエフェクタアセンブリ２２の向きおよび位置を、例えば、継続的に変更すること（すなわち、エンドエフェクタアセンブリ２２の現在の向きおよび位置が初期の向きおよび位置に合致することを継続的に確実にすること）、断続的に変更すること（すなわち、エンドエフェクタアセンブリ２２の現在の向きおよび位置が初期の向きおよび位置に一致するように、所与の時間量後、必要に応じて、エンドエフェクタアセンブリ２２の向きおよび位置を変更すること）、その初期の位置からのエンドエフェクタアセンブリ２２の移動量に基づいて変更すること（すなわち、エンドエフェクタアセンブリ２２がその初期の位置から所定の量だけ移動した後、エンドエフェクタアセンブリ２２の向きおよび位置を変更すること）、および／または、ユーザ定義時間において（例えば、外科手術用器具１０または異なる外科手術用器具の除去および再挿入後）変更することを行うかどうかを選択することができることが想定される。

さらに、外科手術用システム５の制御機構３００または別の部分は、外科手術用器具１０のエンドエフェクタアセンブリ２２の位置および／または向きにおける特定の変化量に対応するフィードバックをユーザに与えるように構成されることが想定される。例えば、外科手術用システム５は、所定の値を超える、エンドエフェクタアセンブリ２２の位置および／または配向の変化に応答して、視覚的（例えば、光を照明する）、聴覚的（例えば、ビープ音を発呼する）、および／または触知的（例えば、外科手術用器具１０のハンドルを振動させる）フィードバックを与えることが想定される。このフィードバックを受信すると、ユーザは、制御機構３００に、外科手術用器具１０を、例えば、その初期の位置および向きに戻るように再位置付けするように、手動で命令し得る（例えば、ボタンを押し下げることによって）。

本開示はまた、少なくとも１つの（例えば、全ての）膨張可能部材１８０の器具係合表面１８１上に摩擦増強表面またはコーティングを含むことを含み得る（図３参照）。摩擦増強表面１８１は、膨張可能部材１８０の別の部分と異なる材料から作製されることが想定される。例えば、各膨張可能部材の大部分１８０は、摩擦増強表面から作製され得るか、またはコーティングを含み得る。

使用時、膨張可能部材１８０が、少なくとも部分的に収縮されているときに外科手術用器具１０を挿入し、および／または位置付け、次いで、外科手術用器具１０の場所、位置、および向き（例えば、初期の位置）を固定することに役立てるために、必要な膨張可能部材１８０を膨張させることが望ましくあり得る。

本開示のシステム５は、記憶デバイスを含み得る。記憶デバイスは、本明細書に説明されるようなポートアセンブリ１００を使用して外科手術用器具を制御する方法を行うための一組の実行可能命令を含み得る。いくつかの実施形態では、システム５は、処理ユニットおよび／またはデータベースも含む。例示的処理ユニットおよびデータベースのさらなる詳細は、米国特許第８，６４１，６１０号に説明されており、参照することによって上記で本明細書に組み込まれている。

本開示は、前述のように、システム５またはその一部を使用して、外科手術用器具を制御する方法も含む。本明細書に提供される方法の特徴は、本開示の範囲から逸脱することなく、組み合わせて行われ得ること、本明細書に提示されるものと異なる順序で行われ得ることを理解されたい。

本明細書に開示される種々の実施形態は、ロボット外科手術用システムと協働するように構成され得、これは、一般に、「遠隔外科手術」と称される。そのようなシステムは、種々のロボット要素を採用し、手術室における外科医を補助し、外科手術用器具類の遠隔動作（または部分的遠隔動作）を可能にする。種々のロボットアーム、ギヤ、カム、プーリ、電気および機械的モータ等が、この目的のために採用され得、手術または治療の過程の間、外科医を補助するように、ロボット外科手術用システムとともに設計され得る。そのようなロボットシステムは、遠隔操縦可能システム、自動フレキシブル外科手術用システム、遠隔フレキシブル外科手術用システム、遠隔関節運動外科手術用システム、ワイヤレス外科手術用システム、モジュール式または選択的に構成可能な遠隔で動作される外科手術用システム等を含み得る。

ロボット外科手術用システムは、手術室に隣接するか、または遠隔場所に位置する１つ以上のコンソールとともに採用され得る。この事例では、外科医または看護士の１チームが、外科手術のために患者を準備し、ロボット外科手術用システムを本明細書に開示される器具のうちの１つ以上のもので構成し得る一方、別の外科医（または外科医群）は、ロボット外科手術用システムを介して、器具を遠隔で制御する。理解され得るように、高度な技術を持つ外科医は、彼／彼女の遠隔コンソールから離れずに、複数の場所における複数の動作を行い得、これは、患者または患者群に経済的に有利かつ有益であり得る。

外科手術用システムのロボットアームは、典型的には、コントローラによって、一対のマスタハンドルに結合される。ハンドルは、外科医によって移動させられ、本明細書に説明される実施形態のうちの１つ以上のものの使用を補完し得る、任意の外科手術のタイプ器具（例えば、エンドエフェクタ、把持装置、メス、剪刀等）の作業端の対応する移動をもたらすことができる。マスタハンドルの移動は、作業端が、外科医の操作を行う手によって行われる移動と異なるそれより小さいかまたはより大きい、対応する移動を有するようにスケーリングされ得る。スケーリング係数またはギヤ比は、オペレータが外科手術用器具の作業端の分解能を制御し得るように調節可能であり得る。

マスタハンドルは、種々のセンサを含み、種々の組織パラメータまたは状態、（例えば、操作、切断、または別様に治療することに起因する組織抵抗、組織上への器具による圧力、組織温度、組織インピーダンス等）に関連するフィードバックを外科医に提供し得る。理解され得るように、そのようなセンサは、外科医に、実際の動作状態をシミュレートする高められた触覚フィードバックを提供する。マスタハンドルはまた、繊細な組織操作または治療のための種々の異なるアクチュエータを含み、実際の動作状態を模倣する外科医の能力をさらに高め得る。

図６−８を参照すると、例えば、ロボット外科手術用システム等の外科手術用システムは、概して、外科手術用システム１０００として示され、本開示の外科手術用システム５またはその一部とともに使用可能である。外科手術用システム１０００は、概して、複数のロボットアーム１００２、１００３と、制御デバイス１００４と、制御デバイス１００４と結合されるオペレーティングコンソール１００５とを含む。オペレーティングコンソール１００５は、特に、３次元画像を表示するように設定される、ディスプレイデバイス１００６と、手動入力デバイス１００７、１００８とを含み、原理が当業者に公知のように、人（図示せず）、例えば、外科医は、手動入力デバイス１００７、１００８を用いて、第１のオペレーティングモードでロボットアーム１００２、１００３を遠隔操作可能である。

ロボットアーム１００２、１００３の各々は、接合部を通して接続される複数の部材から成る。システム１０００はまた、ロボットアーム１００２、１００３の各々の遠位端に接続される器具駆動ユニット１２００を含む。エンドエフェクタアセンブリ２２を支持する外科手術用器具１０は、以下により詳細に説明されるように、本明細書に開示されるいくつかの実施形態のいずれか１つに従って、器具駆動ユニット１２００に取り付けられ得る。

ロボットアーム１００２、１００３は、制御デバイス１００４に接続される電気駆動部（図示せず）によって駆動され得る。制御デバイス１００４（例えば、コンピュータ）は、特に、コンピュータプログラムを用いて、ロボットアーム１００２、１００３、その器具駆動ユニット１２００、したがって、外科手術用器具１０（エンドエフェクタアセンブリ２２を含む）が、手動入力デバイス１００７、１００８を用いて定義された移動に従って、所望の移動を実行するように、駆動部を起動するように設定される。制御デバイス１００４はまた、ロボットアーム１００２、１００３および／または駆動部の移動を調整するように設定され得る。

外科手術用システム１０００は、エンドエフェクタアセンブリ２２を用いて低侵襲性様式で治療されるべき、患者台１０１２に横たわる患者１０１３上での使用のために構成される。外科手術用システム１０００はまた、３つ以上のロボットアーム１００２、１００３を含み得、追加のロボットアームも同様に、制御デバイス１００４に接続され、オペレーティングコンソール１００５を用いて遠隔操作可能である。外科手術用器具１０（エンドエフェクタアセンブリ２２を含む；図７および８参照）はまた、追加のロボットアームに取り付けられ得る。

外科手術用システム１０００の構造および動作のより詳細な議論については、２０１１年１１月３に出願され、「Ｍｅｄｉｃａｌ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ」と題された米国特許公開第２０１２／０１１６４１６号を参照されたい（その全内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる）。

図７および８に目を向けると、外科手術用システム１０００は、外科手術用アセンブリ１３００を含み、外科手術用アセンブリ１３００は、ロボットアーム１００２と、ロボットアーム１００２に接続される器具駆動ユニット１２００と、器具駆動ユニット１２００とまたはそこに結合される外科手術用器具１０とを含む。器具駆動ユニット１２００は、外科手術用器具１０のエンドエフェクタアセンブリ２２の作動を駆動するために構成され、外科手術用器具１０をその中に動作可能に支持するように構成される。器具駆動ユニット１２００は、電力および作動力をモータ「Ｍ」から外科手術用器具１０に伝達し、最終的に、例えば、エンドエフェクタアセンブリ２２に取り付けられているケーブルの移動を駆動する。

使用時、トロカールシャフト１２３２は、図７に示されるような動作前位置と、図８に示されるような動作可能位置との間で移動させられる。動作前位置では、ガイドリング１２４０およびエンドエフェクタアセンブリ２２は、同一平面である。動作可能位置では、ガイドリング１２４０は、エンドエフェクタアセンブリ２２の近位に位置する。

実施形態が、例証および説明の目的のために、付随の図面を参照して詳細に説明されたが、本発明のプロセスおよび装置は、それによって限定されるものと解釈されるべきではないことを理解されたい。前述の実施形態への種々の修正が、本開示の範囲から逸脱することなく行われ得ることは、当業者に明白であろう。

Claims (16)

1. 外科手術用器具との使用のための外科手術用ポートアセンブリであって、前記ポートアセンブリは、
   外部表面および内部表面を含む本体であって、前記内部表面は、内部空間を画定し、前記内部空間は、外科手術用器具がそれを通過することを可能にするように構成されている、本体と、
   前記本体に結合された複数の膨張可能部材を含む制御インターフェースと
   を備え、
   複数の膨張可能部材は、前記外科手術用器具のシャフトが前記内部空間内に配置されているとき、前記シャフトの一部に力を選択的に加えるように膨張可能であり、前記複数の膨張可能部材の各々は、独立して選択的に膨張可能であることにより、前記外科手術用器具の遠位部分を所望の位置に移動させる、外科手術用ポートアセンブリ。
2. 前記複数の膨張可能部材のうちの少なくとも１つは、前記本体の縦軸と垂直な方向に前記外科手術用器具に力を加えるように構成されている、請求項１に記載の外科手術用ポートアセンブリ。
3. 前記複数の膨張可能部材のうちの少なくとも１つは、摩擦増強材料を含む、請求項１に記載の外科手術用ポートアセンブリ。
4. 各膨張可能部材の大部分は、第１の材料から作製され、前記摩擦増強材料は、前記第１の材料と異なる、請求項３に記載の外科手術用ポートアセンブリ。
5. 前記複数の膨張可能部材は、９つの膨張可能部材を含む、請求項１に記載の外科手術用ポートアセンブリ。
6. 前記９つの膨張可能部材は、第１の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材と、第２の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材と、第３の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材とを含む、請求項５に記載の外科手術用ポートアセンブリ。
7. 前記９つの膨張可能部材は、第１の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材と、第２の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材と、第３の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材とを含む、請求項５に記載の外科手術用ポートアセンブリ。
8. 外科手術用システムであって、
   本体および制御インターフェースを含む外科手術用ポートアセンブリであって、前記本体は、外部表面および内部表面を含み、前記内部表面は、内部空間を画定し、前記内部空間は、外科手術用器具がそれを通過することを可能にするように構成され、前記制御インターフェースは、前記本体に結合された複数の膨張可能部材を含み、前記複数の膨張可能部材は、前記外科手術用器具のシャフトが前記内部空間内に配置されているとき、前記シャフトの一部に力を選択的に加えるように膨張可能であり、前記複数の膨張可能部材の各々は、独立して選択的に膨張可能であることにより、前記外科手術用器具の遠位部分を所望の位置に移動させる、外科手術用ポートアセンブリと、
   内視鏡カメラであって、その一部は、体腔内に位置付け可能であり、前記外科手術用器具の遠位部分を視認するように構成されている、内視鏡カメラと、
   前記外科手術用ポートアセンブリおよび前記内視鏡カメラと動作可能に係合するように配置されている制御機構であって、前記制御機構は、前記複数の膨張可能部材の膨張および収縮を制御するように構成されている、制御機構と
   を備えている、外科手術用システム。
9. 前記制御機構は、前記内視鏡カメラから受信される情報に応答して、前記複数の膨張可能部材の各々の膨張および収縮を制御するように構成されている、請求項８に記載の外科手術用システム。
10. 前記複数の膨張可能部材の各々と個々に流体連通するように配置されている膨張媒体をさらに備えている、請求項８に記載の外科手術用システム。
11. 前記膨張媒体は、前記制御機構と動作可能に通信するように配置されている、請求項１０に記載の外科手術用システム。
12. 前記複数の膨張可能部材のうちの少なくとも１つは、摩擦増強材料を含む、請求項８に記載の外科手術用システム。
13. 各膨張可能部材の大部分は、第１の材料から作製され、前記摩擦増強材料は、前記第１の材料と異なる、請求項１２に記載の外科手術用システム。
14. 前記複数の膨張可能部材は、９つの膨張可能部材を含む、請求項８に記載の外科手術用システム。
15. 前記９つの膨張可能部材は、第１の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材と、第２の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材と、第３の組の３つの軸方向に整列させられた膨張可能部材とを含む、請求項１４に記載の外科手術用システム。
16. 前記９つの膨張可能部材は、第１の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材と、第２の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材と、第３の組の３つの半径方向に整列させられた膨張可能部材とを含む、請求項１４に記載の外科手術用システム。