JP6525438B2

JP6525438B2 - 複数のツール先端インターフェースを有する外科用ツールシステム

Info

Publication number: JP6525438B2
Application number: JP2016567478A
Authority: JP
Inventors: マットニューウェル，; ルーククローソン，; アミールベルソン，
Original assignee: モジュラーサージカル，インコーポレイテッド
Priority date: 2014-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2035-02-03
Also published as: US20150216515A1; EP3102086B1; US20190183515A1; WO2015117152A1; EP3102086A4; JP2017504467A; CN106102548B; US10166030B2; US20250261953A1; CN106102548A; EP3102086A1

Description

（関連出願に対する相互参照）
本願は、２０１４年２月３日に出願された米国仮特許出願第６１／９３５，２２７号（代理人整理番号４２３６９−７０７．１０１）の利益を主張し、この出願の全開示が、参照により、本明細書に援用される。

（発明の背景）
（１．発明の分野）
本発明は、概して、医療デバイスおよび方法に関連する。より具体的には、本発明は、単一のツールシャフトが複数の外科用ツール先端部とともに使用されることが可能である内視鏡手術および腹腔鏡手術のための外科用ツールシステムに関連する。

腹腔鏡外科手術および他の内視鏡外科手術が、広く使用され、多くの開腹外科手術の代わりをしてきた。腹腔鏡手術は、体腔（例えば、腹部または胸部）内で行われ、腔部内へのアクセスを提供する組織を通る小さい切開部、トロカール、または他のアクセスポイントを通してシャフトを導入することに依存する。腹腔鏡手術において、シャフトは、ツールまたはエンドエフェクタを操作することより外科手術プロトコルを行う一方で、カメラを使用して腔部内の手術野を見る。腹腔鏡外科手術および他の内視鏡外科手術を行うことにおける１つの欠点は、限られた数のアクセスポイントを通してツールを頻繁に交換する必要性である。

複数の外科用ツール先端部を手術野（例えば、通気処理された腹部または胸部）内へ導入し、その後に単一のまたは限られた数のツールシャフト上のツールを交換し、従ってアクセスポイントを通して完全なツールを取り外して交換することが必要となるのを避けることによって、腹腔鏡外科手術および他の内視鏡外科手術の効率を増大させることが提案されてきた。そのような外科用ツール交換システムおよび手術が、例えば、共有されている米国特許出願第２０１３／０１５０８７１号に記載されており、この出願の全開示が、参照により、本明細書に援用される。

（２．背景技術）
米国特許出願第２０１３／０１５０８７１号は上述された。米国特許第５，９２５，００２号、米国特許第６，３０９，３９７号、ならびに米国特許第７，４９２，１１６号、および、米国公開第２００３／０１１４７３１号、米国公開第２００５／００４３７１８号、米国公開第２００５／０２０９６０７号、米国公開第２００６／００４１２７３号、米国公開第２００７／０１９８０００号、米国公開第２００８／０１０８８７１号、米国公開第２００８／０１４７０９６号、米国公開第２００８／０１６７６７２号、米国公開第２００８／０２７５４８０号、米国公開第２００９／０００５６３８号、ならびに米国公開第２０１３／００６６３０４号も参照されたい。

米国特許出願公開第２０１３／０１５０８７１号明細書米国特許第５，９２５，００２号明細書米国特許第６，３０９，３９７号明細書米国特許第７，４９２，１１６号明細書米国特許出願公開第２００３／０１１４７３１号明細書米国特許出願公開第２００５／００４３７１８号明細書米国特許出願公開第２００５／０２０９６０７号明細書米国特許出願公開第２００６／００４１２７３号明細書米国特許出願公開第２００７／０１９８０００号明細書米国特許出願公開第２００８／０１０８８７１号明細書米国特許出願公開第２００８／０１４７０９６号明細書米国特許出願公開第２００８／０１６７６７２号明細書米国特許出願公開第２００８／０２７５４８０号明細書米国特許出願公開第２００９／０００５６３８号明細書米国特許出願公開第２０１３／００６６３０４号明細書

第１の局面において、本発明は、遠位端部と近位端部とを有する外科用ツールシャフトを備えている外科用ツールシステムを提供する。外科用ツールシャフトは、低電力電気的インターフェースと、高電力電気的インターフェースと、機械的インターフェースとを含む。システムは、複数の外科用ツール先端部をさらに備えており、個々のツール先端部はまた、シャフトの遠位端部に着脱可能に接続可能である。個々のツール先端部は、低電力電気的インターフェース、高電力電気的インターフェース、および機械的インターフェースのうちの少なくとも１つを含み、ツール先端部上のインターフェースは、ツール上に配されており、その結果、ツール先端部がシャフトに装着されると、それらのインターフェースは、シャフト上の対応するインターフェースと嵌合する。低電力電気的インターフェースは、電力をツール先端部上のセンサに提供し得、かつ／または、データまたは他の低電力情報をツール先端部から受信する。代替的には、低電力電気的インターフェースは、ツール先端部上のモータに制御情報を提供し得、かつ／または、制御データまたは他の低電力情報をツール先端部から受信し得る。高電力電気的インターフェースは、典型的には、ツール先端部上の駆動モータ、電力照明器、電力焼灼器、電力電気外科用ツールなどである一方で、機械的インターフェースは、典型的には、シャフト上のグリップ、レバーあるいは他の手動ドライバまたは関連付けられるハンドルがツール先端部上の顎部、はさみなどを機械的に駆動させることを可能にする。

第１の実施形態において、外科用ツール先端部の少なくとも一部は、低電力電気的インターフェースに接続するセンサを有する。センサは、温度センサ、環境センサ、診断センサなどを含み得る。第２の実施形態において、外科用ツール先端部の少なくとも一部は、低電力電気的インターフェースに接続するカメラを有し得る。第３の実施形態において、外科用ツール先端部の少なくとも一部は、高電力電気的インターフェースに接続する電極（例えば、電気手術および／または電気焼灼を行うための無線周波数電極）を有し得る。電極は、抵抗ヒーター、切除要素、切断要素なども備え得る。第４の実施形態において、外科用ツール先端部の少なくとも一部は、電気モータを備えており、電気モータは、高電力電気的インターフェースに接続し、かつ、制御および他の目的ために低電力電気的インターフェースにも随意に接続する。電気モータは、高電力インターフェースおよび／または低電力インターフェースに接続されることが可能であり、ツールを駆動し得るか、またはフォーカスまたは倍率を調節するためにカメラに接続され得る。第６の実施形態において、機械的インターフェースは、（例えば、はさみ、鉗子、または他の枢動される要素を駆動するために）外科用先端部上のツールに線形作動を提供する。第８の実施形態において、機械的インターフェースは、例えばドリル、バリ、研磨要素などを駆動するように回転作動を提供する。いくつかの配置において、機械的インターフェースは、回転作動および線形作動の一方または両方のための上述したエンドエフェクタのいずれかへの選択的接続のために回転作動および線形作動の両方を提供し得る。

本発明の第２の局面において、ツールシステムは、遠位端部と近位端部とを有する外科用ツールシャフトを備えている。外科用ツール先端部は、シャフトの遠位端部に着脱可能に接続可能であり、ツールシャフトは、表面特徴部を含み、表面特徴部は、ツール先端部上の係止機構と嵌合し、その結果、ツール先端部に対するシャフトの回転が、先端部を保持部材から解放する。例えば、シャフトは、円筒形外側表面を有し得、表面特徴部は、円筒形表面上に少なくとも１つの平坦な面またはファセットを備え得、少なくとも１つの平坦な面またはファセットは、外科用ツール先端部におけるカムまたは他の同様の機構に係合することにより、ホルダからの先端部の解放を引き起こす。

本発明の第３の局面において、ツール先端部カセットシステムは、複数のツールキャリアセグメントを備えており、複数のツールキャリアセグメントのうちの少なくとも一部は、接合関節に接続されている。カセットシステムは、ハンドルと取り付けシャフトを含むカセットマニピュレータをさらに備えている。シャフトは、典型的には組織におけるカニューレまたは真っ直ぐな切開部を通して、外部位置から体腔内の位置まで組織を通過させるように構成されている。取り付けシャフトの遠位端部は、ツールキャリアに着脱可能に固定されるように構成されている一方で、ツールキャリアは、体腔内に存在する。ハンドルは、たいていの場合、外部位置においてシャフトに取り付けられ、例えば患者のバスフリアス（ｂｕｓｆｒｉａｓ）胸部の内壁に対してセグメントを引くことによって、ツールキャリアセグメントを操作するために使用されることが可能である。典型的には、カセットマニピュレータは、ツールキャリアをシャフトから選択的に解放するための、またはマニピュレータをシャフトから選択的に解放するための機構を含む。さらに他の実施形態において、マニピュレータは、医者が（例えば、キャリアセグメントを真っ直ぐにするかまたは曲げることによって、各セグメントから個々のツールホルダを解放することにより円形のツール先端部を利用しやすいようにすることによって、など）体腔内でツールキャリアセグメントを再構成することを可能にするハンドル上の機構を提供し得る。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
遠位端部と近位端部とを有する外科用ツールシャフトと、
前記シャフトの前記遠位端部に着脱可能に接続可能な複数の外科用ツール先端部と
を備えている外科用ツールシステムであって、
前記外科用ツールシャフトは、低電力電気的インターフェースと、高電力電気的インターフェースと、機械的インターフェースとを含む、外科用ツールシステム。
（項目２）
前記外科用ツール先端部の少なくとも一部は、前記低電力電気的インターフェースに接続するセンサを有する、項目１に記載の外科用ツールシステム。
（項目３）
前記外科用ツール先端部の少なくとも一部は、前記低電力電気的インターフェースに接続するカメラを有する、項目１に記載の外科用ツールシステム。
（項目４）
前記外科用ツール先端部の少なくとも一部は、前記高電力電気的インターフェースに接続する電極を有する、項目１に記載の外科用ツールシステム。
（項目５）
前記外科用ツール先端部の少なくとも一部は、前記高電力電気的インターフェースに接続する電気モータを有する、項目１に記載の外科用ツールシステム。
（項目６）
モータは、フォーカスまたは倍率を調節するためにカメラに接続されている、項目１に記載の外科用ツールシステム。
（項目７）
前記機械的インターフェースは、線形作動を提供する、項目１に記載の外科用ツールシステム。
（項目８）
前記機械的インターフェースは、回転作動を提供する、項目１に記載の外科用ツールシステム。
（項目９）
前記機械的インターフェースは、線形作動および回転作動の両方を提供する、項目１に記載の外科用ツールシステム。
（項目１０）
遠位端部と近位端部とを有する外科用ツールシャフトと、
前記シャフトの前記遠位端部に着脱可能に接続可能な複数の外科用ツール先端部と
を備えている外科用ツールシステムであって、
前記ツールシャフトは、表面特徴部を含み、前記表面特徴部は、前記ツール先端部上の係止機構と嵌合し、その結果、前記ツール先端部に対する前記シャフトの回転が、前記先端部を前記シャフトから解放する、外科用ツールシステム。
（項目１１）
前記シャフトは、円筒形外側表面を有し、前記表面特徴部は、前記円筒形表面上に少なくとも１つの平坦なファセットを備えている、項目１０に記載の外科用ツールシステム。
（項目１２）
複数のツールキャリアセグメントであって、前記複数のツールキャリアセグメントの少なくとも一部は、接合関節に接続されている、複数のツールキャリアセグメントと、
ハンドルと取り付けシャフトとを含むカセットマニピュレータと
を備えているツール先端部カセットシステムであって、
前記シャフトは、外部位置から体腔内の位置へ組織を通過させるように構成されており、前記ハンドルが前記外部位置において前記シャフトに取り付けられている一方で、前記取り付けシャフトの遠位端部は、前記体腔内で前記ツールキャリアに着脱可能に固定されることが可能である、ツール先端部カセットシステム。
（項目１３）
前記カセットマニピュレータは、前記ツールキャリアを前記シャフトから選択的に解放する機構を含む、項目１２に記載のツール先端部カセットシステム。
（項目１４）
前記カセットマニピュレータは、前記マニピュレータを前記シャフトから選択的に解放する機構を有する、項目１２に記載のツール先端部カセットシステム。

図１は、本発明の原則に従って構成された外科用ツールシステムおよびツール先端部カセットシステムを示している。

図２は、外科用ツール先端部に導入されるように外科用ツールシャフトを示している。

図３は、外科用ツール先端部に入る外科用ツールシャフトの詳細図であるが、ツール先端部は、ツール先端部カセットシステム内の保持ユニット内に留めておかれる。

図４Ａ〜図４Ｃは、外科用ツール先端部内へ導入されている外科用ツールシャフトの遠位端部を詳細に示している。図４Ａ〜図４Ｃは、外科用ツール先端部内へ導入されている外科用ツールシャフトの遠位端部を詳細に示している。図４Ａ〜図４Ｃは、外科用ツール先端部内へ導入されている外科用ツールシャフトの遠位端部を詳細に示している。

図５Ａ〜図５Ｄは、ツール先端部からシャフトを解放するために外科用ツールシャフトの遠位端部が回転させられることを可能にする係止機構の詳細を示している。図５Ａ〜図５Ｄは、ツール先端部からシャフトを解放するために外科用ツールシャフトの遠位端部が回転させられることを可能にする係止機構の詳細を示している。図５Ａ〜図５Ｄは、ツール先端部からシャフトを解放するために外科用ツールシャフトの遠位端部が回転させられることを可能にする係止機構の詳細を示している。図５Ａ〜図５Ｄは、ツール先端部からシャフトを解放するために外科用ツールシャフトの遠位端部が回転させられることを可能にする係止機構の詳細を示している。

図６は、外科用ツールシャフトの近位端部の詳細な構成を示しており、そこでは、外科用ツールシャフトがハンドルに接続されている。

図７は、展開されたツール先端部カセットシステムにおいて保持されている外科用ツール先端部に係合する外科用ツールシステムを示している。

図７Ａ〜図７Ｃは、本発明のツール先端部カセットシステムの真っ直ぐな構成、展開された構成、およびツールホルダが展開された構成を示している。図７Ａ〜図７Ｃは、本発明のツール先端部カセットシステムの真っ直ぐな構成、展開された構成、およびツールホルダが展開された構成を示している。図７Ａ〜図７Ｃは、本発明のツール先端部カセットシステムの真っ直ぐな構成、展開された構成、およびツールホルダが展開された構成を示している。

患者内において使用されているツール先端部カセットシステムマニピュレータを示している。

ツールカセットへの取り付け前の外科用ツールマニピュレータを示している。

図１０Ａ〜図１０Ｂは、展開されたツールカセットシステムに取り付けられた、本発明の外科用ツールマニピュレータを示している。

（参照による援用）
本明細書において言及されている全ての公報、特許、および特許出願は、個別の公報、特許、または特許出願が参照により組み込まれるように具体的にかつ個別に指し示されているのと同然に、参照により、本明細書に援用される。

（発明の詳細な説明）
図１は、カセットを有する完全なツールシステムを示している。ツールシステム１０は、ハンドル１２と、シャフト１４とを含む。カセットシステム１６は、接合関節２０を有する複数の個別セグメント１８と、展開可能なツールホルダ２２とを含み、展開可能なツールホルダ２２の各々は、取り外し可能な外科用ツール先端部３６（図２）を受ける。

ツールシステム１０は、図２により詳細に示されている。ハンドル１２は、シャフト回転子２６と、定着したフィンガグリップ２８と、親指アクチュエータ３０とを含む。ハンドル１２は、典型的には、個別のツール先端部３６を駆動させて個別のツール先端部３６と相互作用するためのモータ、制御器、および他の構成要素を収容する。親指アクチュエータ３０は、典型的には、いくつかの所望の方法で（例えば、はさみ、鉗子または他のツール要素を機械的に開閉することによって）、ツールを操作するように接続される。代替的には、親指アクチュエータは、電気モータを作動させることにより、ツール要素（例えば、バリ、ドリルなど）を回転させることが可能である。ハンドル上の他の特徴は、トロカールボタン３２と、トロカールモードセレクタ３４とを含む。

ツールシステムのシャフト１４は、典型的には、組織を通る（すなわち、以前に設置したカニューレを通らない）導入を方向付けることを可能にする鋭い電気外科用先端部または他の組織貫通先端部を有する（しかしながら、必ずしもそうではない）。必要はないが、組織貫通要素を有するシャフトは、カニューレまたは予め形成された切開部を通して導入されることが可能である。

例示的な外科用ツール先端部３６は、カセット係止要素（例えば、つめ３８）、および、プリント回路基板または他の低電力電気的インターフェース４０などを備えている。第２のまたは嵌合する低電力インターフェース４２が、ツール上のインターフェース４０と相互接続するために、典型的には、シャフト１４上に提供される。ツール３６自体は、機械的要素（例えば、顎部４６）を備え得るが、他の機械的または非機械的なエンドエフェクタ（例えば、電極、ドリル、カメラ、電極など）も提供され得る。

図３は、カセットシステム１６の一部である展開されたツールホルダ２２内で保持される間のツール３６に入るシャフトの遠位端部の詳細な図を提供する。ツールホルダは、セグメント１８内におけるベイ部から起こされており、シャフト１４の遠位端部は、典型的には外径が３ｍｍ未満であり、より大きいまたはフルサイズのツール先端部（典型的には、８ｍｍ）内へ導入され得、その後、（典型的には、つめ３８によって）シャフト上に係止され得る。

図４Ａは、外科用ツール先端部３６に導入されているシャフト１４の遠位端部を示しており、ここで、回転運動がツール（把持具、カッター、カメラのズーム／フォーカス、モルセレータなど）を駆動させることが可能である。回転運動は、推力軸受４８によって変換され、ツール先端部上のキー溝５０が回転機構に係合することにより、レバー５２を介して回転運動を線形運動に変換する。

図４Ｂおよび図４Ｃは、ツール先端部３６’と、（図４Ｂにおいて後退させられており、図４Ｃにおいて露出させられている）コレットリーフ５６を有するシャフト１４’の遠位端部との代替的な構造を示しており、コレットリーフ５６は、傾いた掛け金要素６０によってツールホルダにツール先端部を係止したり、該ツール先端部を解放したりするために、コレットリーフ腔部５８内に受け取られる。回転整列戻り止め部６２も提供される。図４Ｂは、ツール３６’内への挿入前のシャフト１４’を示しており、図４Ｃは、ツール内へ挿入されたシャフトを示している。外科用ツール先端部３６’にシャフト１４’を係止および係止解除するための機構の詳細が、図５Ａ〜４Ｄに提供されている。分解図が図５Ａおよび図５Ｂに示されており、ここで、係止ピンキャリア７０が、トロカール押しのけ特徴部７２と、係止ピン７４と、バネ７６と、バネキャップ７８とを含む。係止解除された構成が図５Ｃに示されており、係止された構成が図５Ｄに示されている。図５Ｃにおいて矢印によって指し示されているように、シャフト１４を９０°回転させることによって、シャフト１４の遠位端部の円筒面上の平坦なファセットまたは表面が、係止ピン７４がバネ７６の力の下で落下することを可能にし、バネキャップ７８が係止レバーを係合解除することを可能にする。

図６は、ツールシステム１０のハンドル１２とシャフト１４との接続部の分解図を示している。接地ピン８０が、接地ピンポケット８２内へ移動可能に受け取られ、ハンドル環８４が、接地ピンを係合解除するように押し出され得るか、または、接地ピンを係合するように引き戻され得、したがって、ノーズコーン８６が選択的に回転させられることを可能にする。これは、デバイスのシャフトにツール先端部を係止および係止解除するために使用される９０°回転を可能にする。

図７は、ツールシステム１０およびカセットシステム１６を示しており、ここで、カセットシステム１６は、縫合糸９０を用いて所定の場所に縫合され得る。

図７Ａ〜図７Ｃは、ツールカセットシステム１６の様々な構成を示している。線形構成が図７Ａに示されている。線形構成は、典型的には、カセットを患者内へ導入するために使用される。胸腔鏡手術について、個別セグメント１８およびツール３６は、隣接する肋骨を導入のために離す必要性を最小化するために、非円形断面を有し得る。ツールカセットは、７Ｂにおいて、安定した湾曲した構成で示されており、図７Ｃにおいて、個別のツールホルダ２２が展開された状態でさらに示されている。

ここで、図８を参照すると、患者の胸部内に配されているツールカセットの中央セグメントに取り付けられているカセットマニピュレータ１００が示されている。図９および図１０Ａ〜図１０Ｂにおいてより良く見られるように、カセットマニピュレータ１００は、ハンドル１０２とシャフト１０４とを含み、ここで、シャフトの遠位端部１０６は、ツールカセットシステム１１６の中央セグメント１０８内へ着脱可能に移動させられることが可能である。中央セグメント１０８は、典型的には、ツールを運搬せず、シャフト１０４に対するインターフェースとして提供される。ツールカセットが、図８に示されているように、患者の胸部内へ導入された後、シャフト１０４は、尖っているかまたは他の態様の組織貫通先端部１０６を典型的には使用して、経皮的に導入され、次いで、セグメント１０８に係合され得る。次いで、ハンドル１０２は、胸部の内壁に対して上向きにカセットを引くように使用されることを可能であり、次いで、ハンドルは、所定の場所においてツールカセットを保持するために、患者の外皮に対して徐々に下げられることが可能である。手術の終わりに、解放ボタン１２０が、カセットを解放するために押されることが可能である。第２の解放ボタン１２２が、先端部からシャフトまでの間の所定の場所でハンドルを保持するラチェットを係合解除するために提供される。

本発明の好ましい実施形態が本明細書において示されて説明されてきたが、そのような実施形態が単なる例示として提供されていることは当業者に明らかである。ここで、多くの変形、変化および代用が、本発明から逸脱することなく、当業者の心に浮かぶ。本明細書において説明された本発明の実施形態に対する様々な代替案が、本発明を実施することにおいて採用され得ることが理解されるべきである。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を画定することと、これらの特許請求の範囲の範囲内の方法ならびに構造およびそれらの均等物が特許請求の範囲によってカバーされることとが意図される。

Claims

遠位端部と近位端部とを有する外科用ツールシャフトと、
前記シャフトの前記遠位端部に着脱可能に接続可能な複数の外科用ツール先端部と
を備えている外科用ツールシステムであって、
前記外科用ツールシャフトは、低電力電気的インターフェースと、高電力電気的インターフェースと、機械的インターフェースとを含み、
前記外科用ツール先端部の少なくとも一部は、前記高電力電気的インターフェースに接続する電気モータを有する、外科用ツールシステム。
前記外科用ツール先端部の少なくとも一部は、前記低電力電気的インターフェースに接続するセンサを有する、請求項１に記載の外科用ツールシステム。
前記外科用ツール先端部の少なくとも一部は、前記低電力電気的インターフェースに接続するカメラを有する、請求項１に記載の外科用ツールシステム。
前記外科用ツール先端部の少なくとも一部は、前記高電力電気的インターフェースに接続する電極を有する、請求項１に記載の外科用ツールシステム。
前記外科用ツール先端部の少なくとも一部は、前記低電力電気的インターフェースに接続されたカメラを有し、前記電気モータは、フォーカスまたは倍率を調節するために前記カメラを駆動するように前記低電力電気的インターフェースにも接続されている、請求項１に記載の外科用ツールシステム。
前記機械的インターフェースは、線形作動を提供する、請求項１に記載の外科用ツールシステム。
前記機械的インターフェースは、回転作動を提供する、請求項１に記載の外科用ツールシステム。
前記機械的インターフェースは、線形作動および回転作動の両方を提供する、請求項１に記載の外科用ツールシステム。