JP2008104854A - Manipulator for medical use - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータ部に対して作業部が取り外し可能な医療用マニピュレータに関する。 The present invention relates to a medical manipulator in which a working unit is removable with respect to an actuator unit.
腹腔鏡下手術においては、患者の腹部等に小さな孔をいくつかあけて内視鏡、鉗子(又はマニピュレータ)等を挿入し、術者が内視鏡の映像をモニタで見ながら手術を行っている。このような腹腔鏡下手術は、開腹を必要としないため患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減されることから、適用分野の拡大が期待されている。 In laparoscopic surgery, a small hole is opened in the patient's abdomen, etc., and an endoscope, forceps (or manipulator), etc. are inserted, and the surgeon performs the operation while viewing the endoscope image on the monitor. Yes. Since such laparoscopic surgery does not require laparotomy, the burden on the patient is small, and the number of days until postoperative recovery and discharge is greatly reduced, and therefore, the application field is expected to expand.
マニピュレータシステムは、例えば特許文献1に記載されているように、マニピュレータ本体と、該マニピュレータ本体を制御するコントローラとから構成される。マニピュレータ本体は、人手によって操作される操作部と、操作部に対して交換自在に着脱される作業部とから構成される。 For example, as described in Patent Document 1, the manipulator system includes a manipulator body and a controller that controls the manipulator body. The manipulator body includes an operation unit that is operated manually and a work unit that is detachably attached to the operation unit.
作業部(器具)は長い連結シャフトと、該連結シャフトの先端に設けられた先端動作部(エンドエフェクタとも呼ばれる。)とを有し、ワイヤによって先端の動作部を駆動するアクチュエータ(モータ)が操作部に設けられている。ワイヤは基端側でプーリに巻き掛けられている。コントローラは、操作部に設けられたモータを駆動して、プーリを介してワイヤを進退駆動する。 The working unit (tool) has a long connecting shaft and a tip operating unit (also referred to as an end effector) provided at the tip of the connecting shaft, and an actuator (motor) that drives the tip operating unit with a wire is operated. Provided in the department. The wire is wound around the pulley on the proximal end side. The controller drives a motor provided in the operation unit to drive the wire forward and backward through a pulley.
作業部側は洗浄、滅菌を容易にする必要性からセンサなどの電子機器を含まず、先端動作部及び後端のプーリの位置又は原点を直接的には検出できない構成であり、モータの回転量に基づいて先端動作部の軸位置を算出する構成がとられている。 The working unit side does not include electronic devices such as sensors because of the need for easy cleaning and sterilization, and the position or origin of the front operating unit and the rear end pulley cannot be detected directly. The axial position of the distal end working unit is calculated based on the above.
ところで、腹腔鏡下手術では、手技に応じて多様な作業部が用いられ、例えばグリッパ、はさみ、電気メス、超音波メス、医療用ドリルなどが挙げられる。これらの作業部は操作部に対して着脱自在に構成され、装着時には作業部基端側のプーリが操作部に設けられたモータの回転軸に係合するように構成されている。 By the way, in laparoscopic surgery, various working units are used depending on the procedure, and examples include a gripper, scissors, an electric knife, an ultrasonic knife, and a medical drill. These working units are configured to be detachable from the operation unit, and when installed, the pulley on the proximal side of the working unit is configured to engage with a rotation shaft of a motor provided in the operation unit.
このように、1つの操作部に対して複数の異なる作業部を接続することを前提としているシステムの場合、すべての作業部が唯一共通して着脱のできる軸位置となるモータ位相を設定する必要がある(例えば、特許文献1参照)。これを原点(又は初期位置)としている。 As described above, in the case of a system on the premise that a plurality of different working units are connected to one operation unit, it is necessary to set a motor phase that is an axis position at which all the working units can be attached and detached in common. (For example, refer to Patent Document 1). This is the origin (or initial position).
マニピュレータシステムについての先行技術としては、下記の特許文献1及び特許文献2が挙げられる。
The following patent documents 1 and
特許文献1では、着脱時におけるモータ励磁切り換えや電気的な構成については考慮する必要のない構成が提案されている。 Patent Document 1 proposes a configuration that does not require consideration of motor excitation switching and electrical configuration during attachment / detachment.
特許文献2では、複数の先端ツール(作業部)の電気的着脱について記載されている。
従来外科手術が行われる際には、外科医が患者の内部を直接見ながら、手術が出来るように大きな切開が施された。大きな切開は、感染の原因になったり患者の回復遅らせたりするものであった。近年、多くの外科医は内視鏡下での低侵襲の外科手術を行い、切開を著しく小さくすることが出来ている。 Conventionally, when a surgical operation is performed, a large incision is made so that the surgeon can perform an operation while directly looking inside the patient. Large incisions caused infections and delayed patient recovery. In recent years, many surgeons have performed endoscopic minimally invasive surgery and have been able to significantly reduce the incision.
ロボット外科器具は低侵襲外科手術を発展させてきている。それらの外科器具は高度に専門的になっている。それらの外科器具は外科医の最小化された動きに追随しなければならない。外科医は臓器に対して切断、剥離そして縫合等の多くの異なったことを行う。異なったそれぞれの外科器具はそれぞれの機能を要求される。それぞれの機能のために異なった医療器具が作られる。しかし、単にコントロールユニットにマウントされた医療器具を機能ごとに代える方が経済的である。効率的に器具の交換を行うためには、それぞれの医療器具は安全にかつ確実にコントロールユニットにマウントされなければならない。よって、外科器具を低侵襲ロボット外科器具コントロールユニットに安全、確実にマウントするための装置や方法が必要となる。さらに、外科器具が安全に効率的に使用されるための係合およびロッキングステップを含む取り付けプロセスが要求される。 Robotic surgical instruments have evolved minimally invasive surgery. Those surgical instruments are highly specialized. These surgical instruments must follow the surgeon's minimized movement. The surgeon does many different things to the organ, such as cutting, peeling and suturing. Different surgical instruments are required for their respective functions. Different medical devices are made for each function. However, it is more economical to simply replace the medical device mounted on the control unit for each function. In order to exchange instruments efficiently, each medical instrument must be securely and securely mounted on the control unit. Thus, there is a need for an apparatus and method for safely and reliably mounting a surgical instrument on a minimally invasive robotic surgical instrument control unit. Furthermore, an attachment process is required that includes an engagement and locking step for the surgical instrument to be used safely and efficiently.
また、先端動作部の軸位置は、例えばモータの原点を基準として算出される。したがって、手術の途中で作業部を交換する場合には、新たに装着される別の作業部は正確に原点に一致した姿勢となっている必要がある。換言すれば、作業部を操作部から取り外す場合に該作業部及びプーリは原点に一致した軸位置に固定しておくことが望ましい。 Further, the axial position of the distal end working unit is calculated with reference to the origin of the motor, for example. Therefore, when exchanging a work part in the middle of surgery, another work part to be newly attached needs to be in a posture that exactly matches the origin. In other words, when the working unit is removed from the operation unit, it is desirable that the working unit and the pulley be fixed at an axial position that coincides with the origin.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、アクチュエータ部から作業部を取り外す際に作業部及びプーリを原点に一致した軸位置に自動的にロックすることのできる医療用マニピュレータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and a medical manipulator capable of automatically locking the working unit and the pulley to an axial position coincident with the origin when the working unit is removed from the actuator unit. The purpose is to provide.
本発明は、モータを備えたアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部に着脱自在で前記モータの回転軸に接続される回転体を備える接続部、及び前記回転体に連動する動作部を含む作業部とを有する医療用マニピュレータであって、前記接続部は、前記アクチュエータ部に対して着脱するときに前記アクチュエータ部の一部により移動されるロック部材を備え、前記ロック部材は、前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときに前記回転体の係合部に係合して該回転体の回転を防止し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに前記係合部から離間することによって該回転体を回転可能にすることを特徴とする。 The present invention includes an actuator unit including a motor, a connection unit including a rotating body that is detachably attached to the actuator unit and connected to a rotation shaft of the motor, and a working unit including an operation unit interlocked with the rotating body. A medical manipulator having a lock member that is moved by a part of the actuator unit when the connection unit is attached to and detached from the actuator unit, wherein the lock member includes the actuator unit and the working unit. By engaging the engaging portion of the rotating body when the actuator is separated from the rotating body, and separating from the engaging portion when the actuator portion and the working portion are connected. The rotating body is rotatable.
このように、本発明ではロック部材がアクチュエータ部の一部により駆動されて回転体の係合部に対して係合及び離間する。これにより、アクチュエータ部と作業部が離れているときにロック部材は係合部に係合して回転体の回転を防止し、作業部及び回転体は原点に一致した軸位置に自動的にロックされることになる。 As described above, in the present invention, the lock member is driven by a part of the actuator portion to be engaged with and separated from the engaging portion of the rotating body. As a result, when the actuator unit and the working unit are separated from each other, the lock member engages with the engaging unit to prevent the rotating body from rotating, and the working unit and the rotating body are automatically locked at the axial position that matches the origin. Will be.
また、本発明では、前記接続部が、前記アクチュエータ部に対して着脱するときに前記アクチュエータ部の一部により移動されるロッキングプレートを備え、前記ロッキングプレートは、前記回転体の非円形部に係合する係合孔を有し、前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときには前記非円形部が前記係合孔に係合することによって前記回転体の回転を防止し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに前記非円形部が前記係合孔から離間することによって前記回転体を回転可能にすることを特徴とする。 In the present invention, the connecting portion includes a locking plate that is moved by a part of the actuator portion when the connecting portion is attached to and detached from the actuator portion, and the locking plate is associated with a non-circular portion of the rotating body. And the non-circular portion engages with the engagement hole to prevent rotation of the rotating body when the actuator portion and the working portion are separated from each other. The rotating body can be rotated by separating the non-circular portion from the engagement hole when the working portion is connected.
このように、ロッキングプレートが、アクチュエータ部と作業部が離れているときに非円形部が係合孔に係合することによって回転体の回転を防止し、作業部及びプーリは原点に一致した軸位置に自動的にロックされる。 In this way, the locking plate prevents the rotation of the rotating body by engaging the non-circular portion with the engagement hole when the actuator portion and the working portion are separated from each other, and the working portion and the pulley are aligned with the origin. Automatically locked into position.
なお、本発明において、アクチュエータ部の一部により移動される、ということは、該一部により直接的に駆動される場合と、他の部材を介して間接的に駆動される場合の双方を含む。 In addition, in this invention, being moved by a part of actuator part includes both the case of being driven directly by the part and the case of being indirectly driven via another member. .
本発明に係る医療用マニピュレータでは、ロック部材がアクチュエータ部の一部により駆動されて回転体の係合部に対して係合及び離間する。これにより、アクチュエータ部と作業部が離れているときにロック部材は係合部に係合して回転体の回転を防止し、作業部及び回転体は原点に一致した軸位置に自動的にロックされる。 In the medical manipulator according to the present invention, the lock member is driven by a part of the actuator portion to be engaged with and separated from the engaging portion of the rotating body. As a result, when the actuator unit and the working unit are separated from each other, the lock member engages with the engaging unit to prevent the rotating body from rotating, and the working unit and the rotating body are automatically locked at the axial position that matches the origin. Is done.
また、本発明に係る医療用マニピュレータによれば、アクチュエータ部と作業部が離れているときに非円形部が係合孔に係合することによってロッキングプレートが回転体の回転を防止し、作業部及び回転体は原点に一致した軸位置に自動的にロックされる。 Further, according to the medical manipulator according to the present invention, the non-circular portion engages with the engaging hole when the actuator portion and the working portion are separated from each other, whereby the locking plate prevents the rotating body from rotating. And the rotating body is automatically locked at the axial position coincident with the origin.
さらに、本発明に係る医療用マニピュレータによれば、アクチュエータ部と作業部が離れているときに、ロッキングプレートは第1の位置に配置されてロッキング突起が切欠き部に係合して回転体の回転を防止し、作業部及び回転体は原点に一致した軸位置に自動的にロックされる。 Furthermore, according to the medical manipulator according to the present invention, when the actuator portion and the working portion are separated from each other, the locking plate is disposed at the first position, and the locking protrusion engages with the notch portion to Rotation is prevented, and the working unit and the rotating body are automatically locked at an axial position coinciding with the origin.
以下、本発明に係る医療用マニピュレータの実施の形態について添付の図1〜図21を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a medical manipulator according to the present invention will be described with reference to FIGS.
第1の実施形態に係るマニピュレータ10は、先端動作部12に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の処置を行うためのものであり、通常、把持鉗子やニードルドライバ(持針器)等とも呼ばれる。
The
図1及び図2に示すように、マニピュレータ10は、人手によって把持及び操作される基端部の操作指令部14と、該操作指令部14に対して着脱自在な作業部16とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
以下の説明では、図1における幅方向をX方向、高さ方向をY方向及び、連結シャフト48の延在方向をZ方向と規定する。また、右方をX1方向、左方をX2方向、上方向をY1方向、下方向をY2方向、前方をZ1方向、後方をZ2方向と規定する。さらに、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ10が中立姿勢である場合を基準として表すものとする。これらの方向は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ10は任意の向きで(例えば、上下を反転させて)使用可能であることはもちろんである。
In the following description, the width direction in FIG. 1 is defined as the X direction, the height direction is defined as the Y direction, and the extending direction of the connecting
作業部16は、作業を行う先端動作部12と、操作指令部14のアクチュエータブロック(アクチュエータ部)30に対して接続される接続部15と、これらの先端動作部12と接続部15とを連接する長尺で中空の連結シャフト48とを有する。作業部16は、アクチュエータブロック30における所定の操作によって操作指令部14から離脱可能であって、洗浄、滅菌及びメンテナンス等を行うことができる。
The working
先端動作部12及び連結シャフト48は細径に構成されており、患者の腹部等に設けられた円筒形状のトラカール20から体腔22内に挿入可能であり、操作指令部14の操作により体腔22内において患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。
The distal
操作指令部14は、人手によって把持されるグリップハンドル26と、該グリップハンドル26の上部から延在するブリッジ28と、該ブリッジ28の先端に接続されたアクチュエータブロック30とを有する。
The
図2に示すように、操作指令部14のグリップハンドル26は、ブリッジ28の端部からY2方向に向かって延在しており、人手によって把持されるのに適した長さであり、入力手段としてのトリガーレバー32と、複合入力部34と、スイッチ36とを有する。ブリッジ28の上面における視認しやすい箇所にはLED29が設けられている。ブリッジ28の上面は手技の最中にも視認しやすい箇所であり、LED29を配置するのに好適である。
As shown in FIG. 2, the grip handle 26 of the
グリップハンドル26の下端には、コントローラ45に接続されるケーブル62が設けられている。グリップハンドル26とケーブル62とはコネクタにより接続されていてもよい。
A
操作指令部14について、先ず、複合入力部34の構成及び作用について説明する。
Regarding the
複合入力部34は、先端動作部12に対してロール方向(軸回転方向)及びヨー方向(左右方向)の回転指令を与える複合的な入力手段である。トリガーレバー32は、先端動作部12のグリッパ60(図2参照)の開閉指令を与える入力手段である。スイッチ36は、マニピュレータ10の動作状態の有効又は無効を設定するための入力手段である。LED29は、マニピュレータ10の制御状態を示すインジケータであり、操作者が容易に認識可能な大きさであり、かつ操作に支障がない程度に十分に小型軽量である。LED29は、ブリッジ28の上面における略中央部で、視認性のよい位置に設けられている。
The
図3に示すように、トリガーレバー32は、ブリッジ28のやや下方でZ1方向にやや突出したレバーであり、人差し指による操作が容易な位置に設けられている。
As shown in FIG. 3, the
トリガーレバー32は、グリップハンドル26に対してアーム98により接続されており、該グリップハンドル26に対して進退するように構成されている。アーム98はグリップハンドル26内で図示しないセンサに接続されており、トリガーレバー32の進退量が該センサによって計測されてコントローラ45に供給される。
The
図3に示すように、トリガーレバー32は、指を当て、グリップハンドル26の方向(つまり、Z2方向)に向かって引き込む引込部101と、該引込部101と対向する位置に設けられ、指を当て、グリップハンドル26からZ1方向に押し出す押出部102とを有する。
As shown in FIG. 3, the
操作指令部14では、トリガーレバー32の押出部102に凹部104を設けることにより、該凹部104に指先を入れて細かい操作が可能となり、先端動作部12のグリッパ60やはさみ等の開閉作業を正確に行うことができる。
In the
図2及び図3に示すように、スイッチ36はグリップハンドル26に対して進退する操作機構であって、トリガーレバー32とスイッチ36とはグリップハンドル26におけるZ1方向の面で、グリップハンドル26の長尺方向(Y方向)に並んで配置されている。スイッチ36はトリガーレバー32の直下(Y2方向)に設けられている。スイッチ36とトリガーレバー32との間には薄い板材130が設けられている。
2 and 3, the
スイッチ36はオルタネート式であって、操作子36aを一度手前(Z2方向)に引き込むことによってオン状態にロックされ、手を離すとやや先端側の位置に保持される。再度スイッチ36を手前側に引き込むことによってオン状態は解除されてオフ状態となり、図示しない弾性体によって先端側(Z1方向)の位置に復帰する。このような操作を繰り返すことにより、スイッチ36は、オン状態又はオフ状態のいずれかに保持され、スイッチ36を押し続ける必要がない。従って、オン状態とオフ状態との切り換え時だけスイッチ36の操作をすればよく、それ以外のときはトリガーレバー32の操作をすることができ、スイッチ36とトリガーレバー32とを併存させるのに好適である。
The
スイッチ36は、システムを有効化し又はモータ40a〜40cを原点へ復帰させて停止させるものであって、オン状態のときに有効、オフ状態のときに停止となる。有効及び停止の状態はLED29の点灯状態によっても示される。
The
次に、作業部16と操作指令部14の接続部15との着脱の構成及び作用について説明する。
Next, the structure and operation of attaching / detaching the working
図1に示すように、接続部15は、樹脂のカバー37に覆われており、従動回転するプーリ50a、50b及び50cを回転自在に保持している。プーリ50a、プーリ50b及びプーリ50cには、それぞれ図示しないワイヤが巻き掛けられており、連結シャフト48の中空部分を通って先端動作部12まで延在している。
As shown in FIG. 1, the connecting
図2及び図4に示すように、接続部15は、左右側面の係合片200と、下面に開口する3つの嵌合孔202a、202b、202cとを有する。3つの嵌合孔202a〜202cは、Z1方向及びZ2方向の端部近傍に設けられており、Y1方向に延在する孔である。
As shown in FIGS. 2 and 4, the connecting
アクチュエータブロック30には先端動作部12が有する3自由度の機構に対応してモータ40a、40b、40cが接続部15の延在方向に沿って並列して設けられている。プーリ50a、50b及び50cのY2方向下端にはそれぞれ十字状の結合凸部が設けられ、モータ40a〜40cの回転軸42a、42b、42cには十字状の結合凹部が設けられている。結合凸部と結合凹部は互いに係合可能に形成されており、モータ40a〜40cの回転がプーリ50a、50b及び50cに対して確実に伝達される。これらの係合部は十字形状に限られない。
In the
モータ40a〜40cは小型、細径であって、アクチュエータブロック30はコンパクトな扁平形状に構成されている。アクチュエータブロック30は、操作指令部14のZ1方向端部の下方に設けられている。また、モータ40a〜40cは、操作指令部14若しくはトリガーレバー32の操作に基づき、コントローラ45の作用下に回転をする。
The
アクチュエータブロック30は、さらに作業部16の接続部15を保持する2つの独立した係合部210と、該接続部15の位置決め機能及び保持機構を有する3本のアライメントピン(アクチュエータ部の一部)212a、212b、212cとを有する。なお、図4、図8、図9及び図11では、接続部15の構造が理解しやすいように、カバー37(図1参照)を取り外した状態で示す。
The
2つの係合部210は、アクチュエータブロック30の左右側面で対称位置に設けられており、操作面204と、該操作面204からY1方向に延在するレバー206とを有する。レバー206はアクチュエータブロック30の上面よりもY1方向に向かってやや突出しており、先端内側がテーパ形状になっている。係合部210は、図示しない弾性体によってレバー206が内側に向かう方向に弾性付勢されている。
The two
アライメントピン212a〜212cは、嵌合孔202a〜202cに対向する位置で、アクチュエータブロック30の上面におけるZ1方向端の近傍に2本、Z2方向端の近傍に1本設けられ、それぞれY1方向に延在している。Z1方向端の近傍に2本のアライメントピン212a、212bがX方向に並んで設けられている。
Two
このように、アライメントピン212a〜212cは3本設けられていることから、接続部15は3点で支持され、簡便且つ確実に位置決めを行うことができる。また、3本のアライメントピン212a〜212cは直線状配列ではないため、いずれの方向のねじれに対しても、接続部15を安定して保持することができる。アライメントピン212a〜212cは、このうち2本以上設けられていれば、接続部15は確実に位置決めがなされて、安定して保持される。この場合、Z方向に離間した2本を選択すると一層安定する。
Thus, since the three
さらに、図2に示すように、アライメントピン212a〜212cの高さH1は、嵌合孔202a〜202cを備える接続部15におけるプーリ収納体300の高さH2よりも大きく、アライメントピン212a〜212cはプーリ収納体300を適度に貫通する。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the height H1 of the
次に、接続部15の構成について図5〜図9を参照しながら詳細に説明する。
Next, the configuration of the connecting
図5及び図6に示すように、接続部15は、プーリ50a〜50cが設けられたプーリ収納体300と、該プーリ収納体300の上部に設けられた上部体302と、ロッキングプレート304と、2つのコイルスプリング(弾性体)306とを有する。
As shown in FIGS. 5 and 6, the connecting
プーリ50a〜50cは、上記の通りプーリ収納体300におけるZ方向に並列しており、各上端はプーリ収納体300の上面からやや突出した板形状部(係合部)308a、308b、308cとなっている。板形状部308a〜308cは、同形状であり、プーリ50a〜50cの上端の直径に相当する箇所に設けられており、Y1方向にやや伸びている。各プーリ50a〜50cが原点であるときに板形状部308a〜308cは平面視でX方向を指向する。
The
ロッキングプレート304はZ方向に長尺であり、中央部は幅が広く、Z1方向は幅狭部310を介してT字形状の第1端部312を有するとともに、Z2方向は幅狭部313を介してX1方向に折れ曲がった第2端部314を有する。作業部16を操作指令部14に装着しているときには、第1端部312の下面左右にはアライメントピン212a、212bが当接し、第2端部314の下面にはアライメントピン212cが当接して、ロッキングプレート304を相対的にY1方向に押しだす。
The locking
ロッキングプレート304の中央部には、X方向を指向する3つのスリット(係合孔)316a、316b及び316cがZ方向に並列されており、順にプーリ50a、50b及び50cに対応する位置に設けられている。各スリット316a〜316cのZ方向の幅は、板形状部308a〜308cの板厚よりやや広く、X方向の長さは、板形状部308a〜308cよりやや長い。
Three slits (engagement holes) 316a, 316b, and 316c oriented in the X direction are juxtaposed in the Z direction at the center of the
ロッキングプレート304の上面で、スリット316aとスリット316bとの間、及びスリット316bとスリット316cとの間には浅い丸溝320が設けられている。各丸溝320はコイルスプリング306より僅かに大径であり、該コイルスプリング306の下端の取付座となっている。上部体302の下面にも丸溝320と同形状の2つの丸溝321(図6参照)が設けられており、コイルスプリング306の上端の取付座となっている。
On the upper surface of the
上部体302は、ロッキングプレート304の幅狭部310の両側に設けられた一対の前方ガイド板330と、幅狭部313の両側に設けられた一対の後方ガイド板332と、これらの前方ガイド板330及び後方ガイド板332の各上端部に接続された天板(保持板)334とを有する。前方ガイド板330及び後方ガイド板332の各下端部は折れ曲がってそれぞれ取付台336を構成する。取付台336の中央には孔が設けられており、該孔をビス338が挿通し、該ビス338がプーリ収納体300の上面のビス孔340に螺合することによって上部体302がプーリ収納体300に固定される。
The
2つのコイルスプリング306は、天板334とロッキングプレート304との間に設けられている。ロッキングプレート304はコイルスプリング306の弾性作用によってY2方向に力を受けており、アライメントピン212a〜212cが下方から当接して押し出されることにより、コイルスプリング306を圧縮してY1方向に移動可能である。このとき、幅狭部310及び313が前方ガイド板330及び後方ガイド板332によってガイドされY方向にスムーズに移動できる。また、2つのコイルスプリング306は、長尺なZ方向に離間した箇所に設けられていることから、ロッキングプレート304はバランスよく力を受け、Y方向の移動がスムーズである。
The two
次に、このように構成されるマニピュレータ10の作用について説明する。
Next, the operation of the
先ず、図7に示すように、操作指令部14に対して作業部16を装着する。接続部15をアクチュエータブロック30に接続する際には、図4に示すように、3つの嵌合孔202a〜202cにアライメントピン212a〜212cが挿入されるようにしてY2方向に移動させる。これにより、係合部210のレバー206が先端のテーパ形状によってやや外方向に押されて変位して、係合片200に対して摺動する。やがて、接続部15の下面がアクチュエータブロック30の上面に当接すると、弾性作用によってレバー206は原位置に復帰し、テーパ形状の下端の楔部206aが係合片200に係合することになる。接続部15の装着が終了すると、レバー206が原位置に復帰することにより適度なクリック感及び装着音が発生し、操作者は装着が正常に完了したことを確認できる。
First, as shown in FIG. 7, the working
このとき、操作指令部14のモータ40a〜40cはそれぞれ原点となっており、一方、作業部16ではロッキングプレート304の作用によりプーリ50a〜50cがそれぞれ原点に位置しており、モータ40a〜40cの上端部は、プーリ50a〜50cの下端部に適切に接続される。
At this time, the
また、図7に示すように、3本のアライメントピン212a〜212cの上端部は、嵌合孔202a〜202cを貫通してプーリ収納体300の上面から突出し、第1端部312及び第2端部314の下面に当接し、コイルスプリング306を圧縮してロッキングプレート304を押し上げる。これにより、プーリ50a〜50cの上端の板形状部308a〜308cは、ロッキングプレート304のスリット316a〜316cから抜け、プーリ50a〜50cはモータ40a〜40cによって回転可能になる。
Further, as shown in FIG. 7, the upper ends of the three
作業部16の装着後、コントローラ45では、原点を基準として角度の計算を行い先端動作部12を正しく制御することができる。すなわち、操作指令部14が装着された位置を原点(0°)として推定し、トリガーレバー32と及び複合入力部34のプラス方向及びマイナス方向の入力に対応して、先端動作部12をロール方向及びヨー方向の回転指令を与え、グリッパ60の開閉指令を与えることができる。
After the working
一連の手技が終了し、又は操作指令部14を別の種類(例えば、電気メス)に交換する場合には、装着されている操作指令部14を取り外す。この操作に先だって、操作者はスイッチ36(図1参照)を操作し、コントローラ45の作用下に各モータ40a〜40cを自動的に原点に復帰させる。この自動復帰の最中及び復帰後、LED29(図1参照)はコントローラ45の作用下に点灯状態が切り換えられる。つまり、通常動作時には緑色の点灯状態であったものが、自動復帰中は緑の点滅状態となり、復帰後には消灯状態となる。LED29は視認性のよい箇所に設けられていることから、操作者はモータ40a〜40cが原点に復帰したことを容易に確認することができる。
When a series of procedures is completed or the
LED29の点灯状態によって、各モータが原点に復帰したことを確認した後、操作者は作業部16を操作指令部14から取り外す。
After confirming that each motor has returned to the origin by the lighting state of the
図8に示すように、接続部15をアクチュエータブロック30から取り外す際には、2つの操作面204をそれぞれ同時に押圧することによってレバー206が弾性付勢に抗して外方向に傾動し、係合片200に対する係合を解除することができる。この後、接続部15を上方に引き上げることによって作業部16は操作指令部14から取り外される。
As shown in FIG. 8, when the connecting
このとき、図6に示すように、3本のアライメントピン212a〜212cは、嵌合孔202a〜202cから下方に抜けることから、第1端部312及び第2端部314から離間し、ロッキングプレート304はコイルスプリング306の弾性力によって下方に押し下げられる。各モータ40a〜40cは、それぞれ原点に復帰していることから、連動するプーリ50a〜50cの板形状部308a〜308cは平面視でX方向を指向しており、(図5参照)ロッキングプレート304の3つのスリット316a〜316cに係合する(図9参照)。これにより、これ以後の各プーリ50a〜50cの回転が防止でき、先端動作部12が原点に保持され、次回に操作指令部14に装着するときには、プーリ50a〜50cをモータ40a〜40cに正しく装着することができる。
At this time, as shown in FIG. 6, the three
上述したように、本実施の形態に係る医療用のマニピュレータ10では、ロック部材としてのロッキングプレート304が操作指令部14の一部であるアライメントピン212a〜212cにより駆動されてプーリ50a〜50cの板形状部308a〜308cに対して係合及び離間する。これにより、アクチュエータブロック30と作業部16が離れているときに、板形状部308a〜308cがロッキングプレート304のスリット316a〜316cに係合してプーリ50a〜50cの回転を防止し、先端動作部12及びプーリ50a〜50cは原点に一致した軸位置に自動的にロックされる。
As described above, in the
ロッキングプレート304は、作業部16と操作指令部14とが離れているときには、コイルスプリング306によって弾性付勢されて板形状部308a〜308cがスリット316a〜316cに嵌合した状態に保たれ、作業部16と操作指令部14とが接続される際には、アライメントピン212a〜212cにより押し出されることから、付加的な操作は不要で、自動的なロック及び解除が可能となる。
When the working
アライメントピン212a〜212cは、ロッキングプレート304を駆動する機能以外に、嵌合孔202a〜202cに嵌合してプーリ収納体300を安定して保持する機能を有しており、部品点数を低減できる合理的な構造である。
In addition to the function of driving the
ロッキングプレート304は長尺形状であり、コイルスプリング306は長尺方向に離間した2箇所に設けられていることから、バランスよく付勢される。コイルスプリング306は、天板334とロッキングプレート304との間に設けられており、省スペースで合理的な構造である。
Since the
プーリ50a〜50cとロッキングプレート304との係合する箇所は、板形状部308a〜308cとスリット316a〜316cであり、簡便な構造であって、しかもプーリ50a〜50cの回転を確実に防止することができる。
The locations where the
マニピュレータ10では、アクチュエータブロック30と作業部16が離れているときに、先端動作部12及びプーリ50a〜50cが原点に一致した軸位置に自動的にロックすることができるが、メンテナンス等を行うときにはロックを解除可能であることが望ましい。
In the
アクチュエータブロック30と作業部16が離れている場合で、先端動作部12及びプーリ50a〜50cのロックを解除するためには、図10に示す治具600を用いるとよい。治具600は、ベースプレート602と、左右一対の板ばね604と、該板ばね604の上部にそれぞれ設けられたノブ606とを有する。
When the
ベースプレート602は、アクチュエータブロック30と略同形状であって、3本のアライメントピン212a、212b、212cと、中央孔602aとを有する。アライメントピン212a〜212cは、前記のもの(図3参照)と同配置、同形状で同じ長さである。中央孔602aは、プーリ50a〜50cを別途用意された専用治具(図示せず)によりマニュアル操作で動かすために設けられた孔である。板ばね604はL字形状であって、ベースプレート602の下面突起部から左右に突出して、上方に向けて折れ曲がっている。ノブ606は、左右に向けて突出しており、内側には楔部206aが設けられている。ノブ606を操作することにより板ばね604が弾性変形可能であって、楔部206aを係合片200(図4参照)に係合及び解放させることができる。
The
治具600を接続部15に接続することにより、アライメントピン212a、212b、212cがロッキングプレート304(図7参照)を押し上げて、先端動作部12及びプーリ50a〜50cのロック解除をすることができる。これにより、作業部16のメンテナンス性向上、洗浄性の向上(動かしながら洗うことができる)、非常停止時に原点付近でもロックされずに作業部をマニュアルで動かして退避させることができる等の効果が得られる。
By connecting the
次に、接続部15の第1変形例である接続部400について図11を参照しながら説明する。接続部400は、2つのポスト402により傾動可能に設けられたロック部材404と、該ロック部材404を倒す方向に弾性付勢するトーションスプリング406とを有する。ロック部材404は機能的には前記のロッキングプレート304に相当する。ロック部材404は、プーリ収納体300の上面に設けられており、Z方向に延在するバー408と、該バー408から側方に伸びる3つのブランチ410a、410b及び410cと、端部に設けられたカム従動部412とを有する。ブランチ410a〜410cは機能的には前記のスリット316a〜316cに相当する。
Next, the
図11のアライメントピン212aは上端に斜めのカム面413を有し、嵌合孔202aから突出してカム従動部412を押し上げて、ロック部材404を斜め方向に開かせることができる。プーリ50a、50b、50cの上面には直径方向の細溝(係合部)414a〜414cが設けられている。細溝414a〜414cは機能的には前記の板形状部308a〜308cに相当し、ブランチ410a〜410bよりやや広い幅に設定されている。
The
このような接続部400は、操作指令部14から取り外されているときには、ロック部材404はトーションスプリング406の作用によりプーリ収納体300の上面に横たわっており、ブランチ410a〜410cが細溝414a〜414cに嵌合して、プーリ50a〜50cの回転を防止することができる。一方、接続部400は、操作指令部14から取り外すことにより、アライメントピン212aがカム動作によりカム従動部412を押し上げてロック部材404を動かし、ブランチ410a〜410cを細溝414a〜414cから離間させる。これにより、プーリ50a〜50cが回転可能になる。
When such a connecting
この変形例に係る接続部400おいても、前記の接続部15と同様の効果が得られる。
Also in the
次に、接続部15の第2変形例である接続部500について図12〜図14を参照しながら説明する。
Next, the
接続部500は、3つのロック機構502と、本体504と、前方支持部506と、後方支持部508と、上部の電極510と、洗浄液を流通させる洗浄パイプ512とを有する。
The
ロック機構502は、プーリ50a〜50cの回転を個別に防止するための機構であって、各プーリ50a〜50cの下方に設けられている。
The
図12及び図13に示すように、ロック機構502は、中継体514と、ロック部材516と、スプリング518と、一対の案内ロッド520とを有する。案内ロッド520は本体504から下方に突出している。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
中継体514は、プーリ50a〜50cの下部の柱体522における再下端にビス514で固定されており、プーリ50a〜50cと一体に回転する。中継体524は、下面にモータ40a〜40bの回転軸42a〜42cに係合する十字溝526と、上部に設けられた切欠溝528とを有する。十字溝526は、プーリ50a〜50cが原点に一致した軸位置であるときにX方向及びY方向を指向するように設定されている。回転軸42a〜42cは、十字溝426に対応して凸の十字形状部を有し、モータ40a〜40cが原点であるときにX方向及びY方向を指向するように設定されている。切欠溝528は、プーリ50a〜50cが原点に一致した軸位置であるときにX1方向を指向するように設定されている。
The
ロック部材516は、中継体514と本体504との間で柱体522に沿って上下動が可能であって、該柱体522が挿通する中心孔530と、案内ロッド520が挿通する一対のガイド孔532と、下向きの一対のロッド534と、切欠溝528に嵌合する形状の係合片536とを有する。一対のガイド孔532は対称位置に設けられている。一対のロッド534は対称位置に設けられている。ガイド孔532とロッド534は90°ずれた位置に設けられている。係合片536はX1方向に設けられ、下方にやや突出している。スプリング518は、ロック部材516と本体504との間に設けられており、ロック部材516を下方に向けて弾性付勢している。案内ロッド520は、ロック部材516を上下にガイドするとともに、回り止めの機能を有する。
The
このような接続部500のロック機構502によれば、アクチュエータブロック30と作業部16が離れているときには、ロック部材516がスプリング518によって下方に押し下げられて中継体514に当接し、モータ40a(及びモータ40b、40c)が原点であればロック部材516の係合片536が切欠溝528に係合してプーリ50a(及びプーリ50b、50c)がロックされる。
According to such a
図13及び図14に示すように、アクチュエータ部30と作業部16が接続されているときには、アクチュエータブロック30の上面30b(アクチュエータ部の一部)にロッド534の下面が当接して、ロック部材516がスプリング518を圧縮して押し上げる。これにより、係合片536が切欠溝528から離脱して、プーリ50a(及びプーリ50b、50c)は、モータ40a(及びモータ40b、40c)の作用下に回転可能となる。ロック機構502は前後を前方支持部506及び後方支持部508に囲われており、不用意に操作されることがない。
As shown in FIGS. 13 and 14, when the
次に、第2の実施形態に係る医療用のマニピュレータシステム1100について説明する。先ず、医療用のマニピュレータシステム1100の各構成要素と前記マニピュレータ10における対応する構成要素とを示す。
Next, a
つまり、医療用のマニピュレータシステム1100における次の主な構成要素、
マニピュレータ1102(a)、コントロールユニット1104(b)、外科器具1106(c)、外科器具コントロールユニット1112(d)、動作部コントローラ1107(e)、動作部1122(f)、シャフト1116(g)、ハンドル1110(h)、ボタン1114(i)、ケーブル導線1115(j)、モータ1212(k)、ロッキングプレート1402(l)、ドライブアセンブリ1204及び外科器具コネクタ1400(m)、スプリング1401(n)、外科器具コントロールユニットコネクタ1410(o)、切り込み孔1800(p)は、順に前記のマニピュレータ10における次の構成要素、
マニピュレータ10(a)、コントローラ45(b)、作業部16(c)、アクチュエータブロック30(d)、接続部15(e)、先端動作部12(f)、連結シャフト48(g)、グリップハンドル26(h)、トリガーレバー32(i)、ケーブル62(j)、モータ40a〜40c(k)、ロッキングプレート304(l)、プーリ50a〜50c(m)、コイルスプリング306(n)、モータの回転軸42a〜42c(o)、スリット316a〜316c(p)に対応する。なお、括弧付きの符号は対比が容易となるように参考に付したものである。
That is, the following main components in the medical manipulator system 1100:
Manipulator 1102 (a), control unit 1104 (b), surgical instrument 1106 (c), surgical instrument control unit 1112 (d), operating unit controller 1107 (e), operating unit 1122 (f), shaft 1116 (g), Handle 1110 (h), button 1114 (i), cable lead 1115 (j), motor 1212 (k), locking plate 1402 (l),
Manipulator 10 (a), controller 45 (b), working part 16 (c), actuator block 30 (d), connecting part 15 (e), tip operating part 12 (f), connecting shaft 48 (g), grip handle 26 (h), trigger lever 32 (i), cable 62 (j),
図15には第2の実施形態に係る医療用のマニピュレータシステム1100が示される。マニピュレータシステム1100は医療用のマニピュレータ1102とコントロールユニット1104を含む。マニピュレータ1102は外科器具1106と外科器具コントロールユニット(アクチュエータ部)1112を含む。外科器具1106は動作部コントローラ1107、動作部1122とシャフト1116を含む。シャフト1116は第一端1118とその反対側の第二端1120を持つ。動作部1122は第一端1118にマウントされ、現在そして将来に亘り当業者に知られる様々な動作を行う。動作部コントローラ1107はシャフト1116の第二端に接合され、現在そして将来に亘り当業者に知られる様々な動作を行う。
FIG. 15 shows a
本明細書中で使用されるマウント(mount)という表現は、一緒にする(join)、係合する(engage)、一体化する(unite)、接続する(connect)、関係付ける(associate)、挿入する(insert)、吊るす(hang)、保持する(hold)、固定する(affix)、添付する(attach)、締める(fasten)、束ねる(bind)、貼る(paste)、留める(secure)、締める(bolt)、ねじる(screw)、留める(rivet)、はんだ付けする(solder)、溶接する(weld)、そして他の類似の用語を含む。 As used herein, the expression mount is used to join, engage, unite, connect, associate, insert. Insert, hang, hold, hold, attach, attach, fasten, bind, paste, secure, fasten (secure) Including bolt, twist, rivet, solder, weld, and other similar terms.
外科器具コントロールユニット1112は外科医が操作し低侵襲外科手術を動作部1122を使って行うためのハンドル1110を含む。ハンドル1110は回転、抑え付け、トグル等、動作部1122に所望の動作を行わせるために機構を含む。例えば、ハンドル1110は動作部1122を開けたり閉じたりするボタン1114を持つ。外科器具コントロールユニット1112はケーブル導線1115を通して電気的にコントロールユニット1104と接続されている。
Surgical
コントロールユニット1104は、電気的信号をケーブル導線1115を通して、外科器具コントロールユニット1112から受けたりあるいは送ったりする。これにより動作部コントローラ1107を通して動作部1122の動きをコントロールする。例えば、コントロールソフトウエアがボタン1114の動作が示す電気信号を受け、これを動作部1122を動かすための適切な信号へ変換する。電気信号はアナログでもデジタルでもよい。動作部1122をコントロールする動作部コントローラ1107へ送られるコントロール指令を決定するために、ハンドル1110にマウントされているトランスデユーサーから受けた角度測定値をコントロールユニット1104はさらに変換する。
The
図16に示すように、動作部コントローラ1107は、複数のドライブアセンブリ1204と複数のワイヤ1206を含む。シャフト1116はその中に複数のワイヤ1206が延びる細長い管を含む。複数のワイヤ1206は、図15に示すように動作部1122と動作部コントローラ1107とを操作可能につなぐ。動作部1122は切断、剥離、縫合、把持等の目的のため様々なタイプの器具を持つ。
As shown in FIG. 16, the
図16に示すように、外科器具コントロールユニット1112は、複数のモータ1212と複数の電気ケーブル1214を持つ。
As shown in FIG. 16, the surgical
図15で示すように、コントロールユニット1104はハンドル1110にマウントされたボタン1114のようなトランスジューサーからの信号を受け取る。コントロールユニット1104は動作を解釈し、複数の電気ケーブル1214を介して複数のモータへ命令を出す。複数のモータ1212は複数のドライブアセンブリ1204と物理的に外科器具コントロールユニット1112と外科器具1106を接続する複数の結合点で係合する。複数のドライブアセンブリ1204は、コントロールユニット1104からの指示を動作部1122の機械的動きに変換する機械的部材を含む。例えば、複数のモータ1212は複数のドライブアセンブリ1204を回転させる回転トルクを発生する。複数のドライブアセンブリ1204の回転は、複数のワイヤ1206を動かす。そしてそれは、動作部1122の動きとなる。図18と図19の説明でさらに詳しく述べられているとおり、動作部1122はロッキングプレート1402がロックされていない位置でのみ動くことができる。
As shown in FIG. 15, the
図17において、外科器具1106と外科器具コントロールユニット1112は接続されていない状態である。様々の種類の外科器具が簡単に交換できるように外科器具1106は、外科器具コントロールユニット1112から取り外し出来る。より簡単な交換は時間を無駄にすることなく、また分離するための器具の必要性を無くす。
In FIG. 17, the
図18には外科器具1106が、外科器具コントロールユニット1112から離れた状態が示される。外科器具コネクタ(回転体)1400は、ドライブアセンブリ1204から延びている。スプリング1401はロッキングプレート1402を突起1407に向かって下方向に押さえつけている。
FIG. 18 shows the
ロッキング突起(非円形部)1406(図中で一部隠れている)は外科器具コネクタ1400から径方向に延びている。図18においてロック状態で示されているロッキングプレート1402は、ロッキング突起1406と協同して外科器具コネクタ1400の回転を防止する。従って、ドライブアセンブリ1204は回転されない。そして、動作部1122はロッキングプレート1402がロック状態にある間は(第1の位置)動くことが出来ない。
A locking protrusion (non-circular portion) 1406 (partially hidden in the figure) extends radially from the
図19では、外科器具1106が外科器具コントロールユニット1112と結合した状態が示される。ロッキングプレート1402がロックされていない状態が示されている。抗ロッキング突起1409はスプリング1401に抗し、ロッキングプレートをドライブアセンブリ1204に向かって押さえつける。ロックされていない状態(第2の位置)でのロッキングプレート1402は、ロッキング突起1406から完全に自由であり、モータ1212は外科器具コントロールユニットコネクタ(回転軸)1410を回転可能である。この外科器具コントロールユニットコネクタ1410は外科器具コネクタ1400とドライブアセンブリ1204を回転させ、そして動作部1122を回転させることになる。
In FIG. 19, the
図20はロッキングプレートの上面図である。ロッキングプレート1402は、孔1802と切り込み1804からなる切り込み孔(係合孔)1800を持つ。切り込み孔1800は、ロッキングプレート1402が外科器具コネクタ1400及び外科器具コントロールユニットコネクタ1410について垂直方向に移動することを許す。孔1802は外科器具コネクタ1400と外科器具コントロールユニットコネクタ1410がロッキングプレート1402を通過できるように円形である。
FIG. 20 is a top view of the locking plate. The
他の具体例では、孔は外科器具コネクタ、外科器具コントロールユニットコネクタあるいは両方に合うようにかたち作られる。一例では、外科器具コネクタは雄型形状の突起を持つことができる。その突起はロッキングプレートの切り込み孔を通過でき、外科器具コントロールユニットコネクタの末端の孔と係合する。外科器具コネクタと外科器具コントロールユニットコネクタのオスメスの関係は代わってもよい。ロッキングプレートの孔と外科器具コネクタと外科器具コントロールユニットコネクタのオスメスの関係はどのような形状でもよい。例えば、星型、十字形、三角形、円形、楕円形、長方形、多角形等である。 In other embodiments, the holes are shaped to fit a surgical instrument connector, a surgical instrument control unit connector, or both. In one example, the surgical instrument connector can have a male shaped protrusion. The protrusion can pass through the notch hole in the locking plate and engages the distal hole in the surgical instrument control unit connector. The male / female relationship between the surgical instrument connector and the surgical instrument control unit connector may be alternated. The relationship between the male and female of the hole of the locking plate, the surgical instrument connector, and the surgical instrument control unit connector may be any shape. For example, a star shape, a cross shape, a triangle, a circle, an ellipse, a rectangle, a polygon, and the like.
切り欠き1804は楕円形でロッキング突起1406がロッキングプレート1402を通過できるようになっている。ロッキングプレート1402が図18に示されるようにロックされた状態であるとき、ロッキング突起1406は回転しないように切り欠き部1804と合致する。ロッキングプレートが図19に示されるようにロックされていない状態のときには、ロッキング突起1406は切り欠き部1804から自由であり、回転可能となる。切り欠き部とロッキング突起の形状は同じでも異なっていてもよい。
The
マニピュレータ10は医療用のものとして説明したが、使用用途はこれに限らず、例えば、エネルギー機器等の狭隘部補修の用途や、患者から離れた箇所から電気通信手段等を介して手技を行う遠隔操作機構に好適に適用可能であることはもちろんである。
Although the
作業部16は、人手で操作をする操作指令部14に接続されるものとして説明したが、例えば図21に示すような手術用ロボットシステム700に適用してもよい。
Although the working
手術用ロボットシステム700は、多関節型のロボットアーム(移動手段)702と、コンソール704とを有し、作業部16はロボットアーム702の先端に接続されていている。ロボットアーム702の先端には前記のアクチュエータブロック30と同じ機構を設けることにより、作業部16を接続及び駆動可能である。この場合のマニピュレータ10は、ロボットアーム702と作業部16とからなる。ロボットアーム702は、作業部16を移動させる手段であればよく、据置型に限らず、例えば自律移動型でもよい。コンソール704は、テーブル型(操作卓)、制御盤型等の構成を採りうる。
The
ロボットアーム702は、独立的な6以上の関節(回転軸やスライド軸等)を有すると、作業部16の位置及び向きを任意に設定できて好適である。先端のアクチュエータブロック30は、ロボットアーム702の先端部708と一体化している。
If the
アクチュエータブロック30は、前記の通り作業部16をロックする独立的な2つのレバー206を有する。接続部15は、コイルスプリング306により弾性付勢されるとともにアライメントピン212a〜212cによって駆動されるロッキングプレート304を有し、プーリ50a〜50cをロックし又は解除をすることができる。
The
ロボットアーム702は、コンソール704の作用下に動作し、プログラムによる自動動作や、コンソール704に設けられたジョイスティック706に倣った動作、及びこれらの複合的な動作をする構成にしてもよい。コンソール704は、前記のコントローラ45の機能を含んでいる。
The
コンソール704には、前記操作指令部14のうちアクチュエータブロック30を除いた機構の操作指令部としての2つのジョイスティック706とモニタ710が設けられており、操作指令部14と同様の操作が可能である。図示を省略するが、2つのジョイスティック706により、2台のロボットアーム702を個別に操作が可能である。2つのジョイスティック706は、両手で操作しやすい位置に設けられている。モニタ710には、内視鏡による画像等の情報が表示される。
The
ジョイスティック706は、上下動作、左右動作、捻り動作、及び傾動動作が可能であり、これらの動作に応じてロボットアーム702を動かすことができる。また、グリップハンドル26に設けられたトリガーレバー32、複合入力部34、スイッチ36により、操作指令部14と同様の操作が可能である。ジョイスティック706はマスターアームであってもよい。ロボットアーム702とコンソール704との間の通信手段は、有線、無線、ネットワーク又はこれらの組合わせでよい。
The
本発明に係る医療用マニピュレータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The medical manipulator according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10、1102…マニピュレータ 12…先端動作部
14…操作指令部 15、400…接続部
16…作業部 29…LED
40a〜40c、1212…モータ 42a〜42c…回転軸
50a〜50c…プーリ(回転体) 202a〜202c…嵌合孔
212a〜212c…アライメントピン 300…プーリ収納体
302…上部体 304、1402…ロッキングプレート
306…コイルスプリング 308a〜308c…板形状部
310、313…幅狭部 316a〜316c…スリット(係合孔)
404…ロック部材 414a〜414c…細溝
1104…コントロールユニット 1106…外科器具
1107…動作部コントローラ 1112…外科器具コントロールユニット
1122…動作部 1204…ドライブアセンブリ(回転体)
1400…外科器具コネクタ(回転体) 1401…スプリング
1406…ロッキング突起 1407…突起
1409…抗ロッキング突起
1410…外科器具コントロールユニットコネクタ
1800…切り込み孔(係合孔) 1802…孔
1804…切り欠き部
DESCRIPTION OF
40a-40c, 1212 ...
404 ...
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記アクチュエータ部に着脱自在で前記モータの回転軸に接続される回転体を備える接続部、及び前記回転体に連動する動作部を含む作業部と、
を有する医療用マニピュレータであって、
前記接続部は、前記アクチュエータ部に対して着脱するときに前記アクチュエータ部の一部により移動されるロック部材を備え、
前記ロック部材は、前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときに前記回転体の係合部に係合して該回転体の回転を防止し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに前記係合部から離間することによって該回転体を回転可能にすることを特徴とする医療用マニピュレータ。 An actuator unit equipped with a motor;
A working unit including a connecting unit including a rotating body that is detachably attached to the actuator unit and connected to a rotating shaft of the motor; and an operating unit that is linked to the rotating body;
A medical manipulator comprising:
The connection portion includes a lock member that is moved by a part of the actuator portion when being attached to and detached from the actuator portion,
The lock member engages with the engaging portion of the rotating body when the actuator portion and the working portion are separated from each other to prevent the rotating body from rotating, and the actuator portion and the working portion are connected to each other. A medical manipulator characterized in that the rotating body can be rotated by being separated from the engaging portion when in operation.
前記アクチュエータ部に着脱自在で前記モータの回転軸に接続される回転体を備える接続部、及び前記回転体に連動する動作部を含む作業部と、
を有する医療用マニピュレータであって、
前記接続部は、前記アクチュエータ部に対して着脱するときに前記アクチュエータ部の一部により移動されるロッキングプレートを備え、
前記ロッキングプレートは、前記回転体の非円形部に係合する係合孔を有し、
前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときには前記非円形部が前記係合孔に係合することによって前記回転体の回転を防止し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに前記非円形部が前記係合孔から離間することによって前記回転体を回転可能にすることを特徴とする医療用マニピュレータ。 An actuator unit equipped with a motor;
A working unit including a connecting unit including a rotating body that is detachably attached to the actuator unit and connected to a rotating shaft of the motor; and an operating unit that is linked to the rotating body;
A medical manipulator comprising:
The connecting portion includes a locking plate that is moved by a part of the actuator portion when being attached to and detached from the actuator portion,
The locking plate has an engagement hole that engages with a non-circular portion of the rotating body,
When the actuator part and the working part are separated from each other, the non-circular part is engaged with the engagement hole to prevent the rotating body from rotating, and when the actuator part and the working part are connected. The medical manipulator characterized in that the rotating body can be rotated by separating the non-circular portion from the engagement hole.
前記アクチュエータ部は、前記接続部の方向に延在するピンを備え、
前記作業部は、前記ロッキングプレートを前記回転体の方向に押圧する弾性体を備え、
前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときには、前記ロッキングプレートが前記弾性体によって押圧されることにより前記非円形部が前記係合孔に係合し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときには、前記ピンの先端が前記ロッキングプレートを押し出すことによって前記非円形部が前記係合孔から離間することを特徴とする医療用マニピュレータ。 The medical manipulator according to claim 2,
The actuator portion includes a pin extending in the direction of the connection portion,
The working unit includes an elastic body that presses the locking plate in the direction of the rotating body,
When the actuator part and the working part are separated from each other, the locking plate is pressed by the elastic body, whereby the non-circular part is engaged with the engagement hole, and the actuator part and the working part are connected. The medical manipulator is characterized in that when the tip of the pin pushes the locking plate, the non-circular portion is separated from the engagement hole.
前記接続部は2以上の貫通孔を有し、
前記ピンは2以上設けられ、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに、前記ピンは前記貫通孔にそれぞれ挿通されることを特徴とする医療用マニピュレータ。 The medical manipulator according to claim 3, wherein
The connecting portion has two or more through holes,
Two or more pins are provided, and the pins are inserted through the through holes when the actuator unit and the working unit are connected to each other.
前記ロッキングプレートは長尺形状であり、
前記弾性体は前記長尺方向に離間した箇所に少なくとも2つ設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。 The medical manipulator according to claim 3 or 4,
The locking plate has a long shape,
The medical manipulator according to claim 1, wherein at least two elastic bodies are provided at locations separated in the longitudinal direction.
前記ロッキングプレートは長尺形状であって、少なくとも2箇所に狭幅部が設けられ、
2箇所の前記挟幅部のそれぞれ両側に設けられたガイド板と、
前記ガイド板の各端部に接続された保持板と、
を有し、
前記弾性体は、前記保持板と前記ロッキングプレートとの間に設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。 The medical manipulator according to any one of claims 3 to 5,
The locking plate has an elongated shape and is provided with a narrow portion at least in two places,
Guide plates provided on both sides of the two narrow width portions,
A holding plate connected to each end of the guide plate;
Have
The medical manipulator, wherein the elastic body is provided between the holding plate and the locking plate.
前記非円形部は板形状であり、前記係合孔は前記非円形部の板が挿入される幅のスリット形状であることを特徴とする医療用マニピュレータ。 The medical manipulator according to any one of claims 2 to 6,
The medical manipulator according to claim 1, wherein the non-circular portion has a plate shape, and the engagement hole has a slit shape having a width into which the non-circular portion plate is inserted.
前記アクチュエータ部に着脱自在で前記モータの回転軸に接続される回転体を備える接続部、及び前記回転体に連動する動作部を含む作業部と、
を有する医療用マニピュレータであって、
前記回転体は、径方向に突出したロッキング突起を備え、
前記接続部は、前記アクチュエータ部に対して着脱するときに前記アクチュエータ部の一部により移動されるロッキングプレートを備え、
前記ロッキングプレートは、前記回転体の軸方向に移動可能であり、切り欠き部を含み少なくとも一つの前記回転体が通過する係合孔を備え、前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときに第1の位置に配置されて、前記ロッキング突起が前記切り欠き部に係合することによって前記回転体の回転を防止し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに第2の位置に配置されて、前記ロッキング突起が前記切り欠き部から解放されることによって前記回転体を回転可能にすることを特徴とする医療用マニピュレータ。 An actuator unit equipped with a motor;
A working unit including a connecting unit including a rotating body that is detachably attached to the actuator unit and connected to a rotating shaft of the motor; and an operating unit that is linked to the rotating body;
A medical manipulator comprising:
The rotating body includes a locking protrusion protruding in a radial direction,
The connecting portion includes a locking plate that is moved by a part of the actuator portion when being attached to and detached from the actuator portion,
The locking plate is movable in the axial direction of the rotating body, includes a notch portion and includes an engagement hole through which at least one rotating body passes, and when the actuator unit and the working unit are separated from each other The first protrusion is disposed at the first position to prevent the rotation of the rotating body by engaging the notch, and the second position when the actuator section and the working section are connected. The medical manipulator is arranged so that the rotating member can be rotated by releasing the locking projection from the notch.
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