JP2010035875A - Medical manipulator - Google Patents

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JP2010035875A JP2008203438A JP2008203438A JP2010035875A JP 2010035875 A JP2010035875 A JP 2010035875A JP 2008203438 A JP2008203438 A JP 2008203438A JP 2008203438 A JP2008203438 A JP 2008203438A JP 2010035875 A JP2010035875 A JP 2010035875A
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Hideji Imuda
秀司 井無田
Hiroaki Sano
弘明 佐野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately determine the degree of deterioration in flexible members which are wound around distal end pulleys and proximal end pulleys through a connection shaft. <P>SOLUTION: A medical manipulator 10 includes: an actuator block 30 having motors 40a-40c; a connection part 15 which is freely attachable/detachable to/from the actuator block 30 and has proximal end pulleys 50a-50c to be connected to the rotary shafts of the motors 40a-40c; a distal end operation part 12 arranged at the distal end of a connection shaft 48 extending from the connection part 15; the distal end pulleys 57a-57c for driving the distal end operation part 12; and wires 54a-54c which are wound around the proximal end pulleys 50a-50c and the distal end pulleys 57a-57c through the inside of the connection shaft 48 and transmit the rotation of the motors 40a-40c to the distal end operation part 12. The diameters R1 of the distal end pulleys 57a-57c at the distal end are smaller than the diameters R2 of the proximal end pulleys 50a-50c at the proximal end. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、制御部からモータを駆動することにより、可撓性部材を介して連結シャフトの先端に設けられた先端動作部を駆動する医療用マニピュレータに関する。   The present invention relates to a medical manipulator that drives a distal end working unit provided at the distal end of a connecting shaft via a flexible member by driving a motor from a control unit.

内視鏡下外科手術(又は腹腔鏡下手術とも呼ばれる。)においては、患者の腹部等に複数の孔を開け、器具の通過ポートとしてトラカール(筒状の器具)を挿入した後、シャフトを有する鉗子の先端部をトラカールを通じて体腔内に挿入して患部の手術を行っている。鉗子の先端部には、作業部として、生体組織を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。   In endoscopic surgery (also called laparoscopic surgery), a plurality of holes are made in a patient's abdomen, etc., and a trocar (tubular instrument) is inserted as a passing port of the instrument, and then a shaft is provided. The distal end of the forceps is inserted into a body cavity through a trocar and the affected area is operated. A gripper, a scissors, an electric scalpel blade, and the like are attached to the distal end of the forceps as a working unit for gripping a living tissue.

鉗子による内視鏡下外科手術は、作業空間である体腔内が狭くしかもトラカールを支点として鉗子を操作するため、一定のトレーニングが必要となる。また、従来使用されている鉗子では先端の作業部に関節がないため、自由度が小さく、先端動作部はシャフトの延長線上での動作しか行うことができない。従って、通常のトレーニングで実施可能な症例には限度があり、他の様々な症例に対して適用するためには相当に高度なトレーニング及び習熟が必要になる。   Endoscopic surgery using forceps requires a certain amount of training because the inside of the body cavity, which is the working space, is narrow and the forceps are operated using the trocar as a fulcrum. In addition, since the forceps used in the related art do not have a joint at the distal end working portion, the degree of freedom is small, and the distal end working portion can only operate on the extension line of the shaft. Therefore, there are limits to the cases that can be performed by normal training, and a considerably high level of training and proficiency is required to apply to various other cases.

このような観点から、従来の鉗子を改良し、作業部に複数の関節を有する鉗子の開発が行われている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のマニピュレータは、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。このようなマニピュレータでは、従来の鉗子のような制約や不自由がなく、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなり、また、作業部の種類を交換することにより種々の手技に対応することができる。   From such a viewpoint, a conventional forceps has been improved and a forceps having a plurality of joints in a working unit has been developed (for example, see Patent Document 1). The manipulator described in Patent Document 1 includes an operation unit that is operated manually and a work unit that is detachably attached to the operation unit. In such a manipulator, there are no restrictions or inconveniences like conventional forceps, the procedure is easy, the number of applicable cases increases, and various types of procedures can be handled by exchanging the types of working parts. Can do.

一方、このようなマニピュレータをロボットアームにより駆動する医療用ロボットシステムが提案されている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, a medical robot system that drives such a manipulator with a robot arm has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開2004−105451号公報JP 2004-105451 A 米国特許第6331181号明細書US Pat. No. 6,331,181

上記のように、医療用マニピュレータにおける作業部は操作部に対して交換自在に構成されることがある。これにより、手技に応じた種々の型式のものを装着することができ、手技の終了後には作業部だけを洗浄することができ、さらには、作業部だけを定期的に新しい物に交換して十分な信頼性を確保することができる。すなわち、操作部は多くの電気部品が設けられていて比較的コスト高であって可及的に長く使用可能であることが望ましいが、作業部については弱電部品がなく廉価であり、しかも体腔内で先端動作部が動作をして負荷を受けることから機械的寿命や、蒸気及び熱による洗浄時のダメージ等を考慮して適度な時期に新しい物に交換することが望ましいのである。このように、作業部は定期的に新しい物に交換することが前提となっており、適度な寿命があればよいのであって、過度に高強度である必要はない。   As described above, the working unit in the medical manipulator may be configured to be replaceable with respect to the operation unit. This makes it possible to wear various types according to the procedure, clean only the working part after the procedure is completed, and replace only the working part with a new one periodically. Sufficient reliability can be ensured. That is, it is desirable that the operation unit is provided with many electrical components and is relatively expensive and can be used for as long as possible. However, the operation unit is inexpensive because there are no weak electrical components, and the operation unit Therefore, it is desirable to replace the tip operation unit with a new one at an appropriate time in consideration of mechanical life and damage caused by cleaning with steam and heat. As described above, it is assumed that the working unit is periodically replaced with a new one, and it is only necessary to have an appropriate life, and it is not necessary to have an excessively high strength.

一方、作業部は、アクチュエータ部に接続する接続部と、該接続部から延在する連結シャフトとを有しており、先端動作部は該連結シャフトの先端に設けられ、接続部のプーリに巻き掛けられた複数のワイヤ等の可撓性部材に連動する。これらの可撓性部材は、往復動作に応じてプーリに巻きかけられる円弧状態と、プーリから離間した直線状態とを繰り返すことになり、繰り返しの曲げ応力を受けることから、作業部の構成要素の中でも寿命が比較的短い。   On the other hand, the working part has a connecting part connected to the actuator part and a connecting shaft extending from the connecting part, and the tip operating part is provided at the tip of the connecting shaft and is wound around the pulley of the connecting part. Interlocks with a flexible member such as a plurality of wires. These flexible members repeat the arc state wound around the pulley according to the reciprocating motion and the linear state apart from the pulley, and are repeatedly subjected to bending stress. In particular, the lifetime is relatively short.

可撓性部材は、接続部に設けられてモータによって駆動される基端プーリと、先端動作部を駆動する先端プーリとの間に巻き掛けられており、基端プーリ側と先端プーリ側の双方が同程度に繰り返しの曲げ応力を受けることになり、同程度に劣化が進行する。従って、可撓性部材は、基端プーリ側と先端プーリ側のいずれが先に使用不能な程度まで劣化するのか特定は困難であり、個体差によって異なる。ところが、先端プーリの近傍には先端動作部が設けられており、ある程度の露呈部分があって可撓性部材を視認することが可能であるが、基端プーリを回転自在に保持している接続部は、操作部に対して着脱自在にする必要性があり、しかも気密性が要求されることからブロック構造となっており、可撓性部材の状態を確認することは比較的困難である。すなわち、先端側の可撓性部材の劣化の程度は確認できるが、基端側の可撓性部材の劣化の程度は確認が困難であり、先端側の劣化程度に基づいて推測し、又は、早めに交換する必要がある。   The flexible member is wound between a proximal end pulley provided at the connecting portion and driven by a motor, and a distal end pulley that drives the distal end operating portion, and both the proximal end pulley side and the distal end pulley side are wound. Will be subjected to repeated bending stress to the same extent, and deterioration will proceed to the same extent. Therefore, it is difficult to specify which of the proximal pulley side and the distal pulley side is deteriorated to the extent that the flexible member cannot be used first, and varies depending on individual differences. However, there is a tip working part in the vicinity of the tip pulley, and there is a certain amount of exposed part so that the flexible member can be seen, but the connection that holds the base pulley rotatably. Since the part needs to be detachable from the operation part, and since airtightness is required, it has a block structure, and it is relatively difficult to check the state of the flexible member. That is, the degree of deterioration of the flexible member on the distal end side can be confirmed, but the degree of deterioration of the flexible member on the proximal end side is difficult to confirm, and is estimated based on the degree of deterioration on the distal end side, or It is necessary to replace it early.

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、可撓性部材の劣化の程度を適正に判断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 an object of the present invention is to provide a medical manipulator that can appropriately determine the degree of deterioration of a flexible member.

本発明に係る医療用マニピュレータは、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基端プーリを備える接続部と、前記接続部から延在する連結シャフトの先端に設けられた先端動作部と、前記先端動作部を駆動する先端プーリと、前記連結シャフト内を通り、前記基端プーリと前記先端プーリとの間に巻き掛けられて前記モータの回転を前記先端動作部に伝達する可撓性部材とを有し、前記先端プーリは、前記基端プーリよりも小径であることを特徴とする。   A medical manipulator according to the present invention includes an actuator unit including a motor, a connection unit including a proximal pulley that is detachably attached to the actuator unit and connected to a rotation shaft of the motor, and a connection extending from the connection unit. Rotating the motor by being wound between the proximal pulley and the distal pulley, passing through the connecting shaft, the distal pulley operating at the distal end of the shaft, the distal pulley driving the distal actuator, And a flexible member that transmits to the distal end working portion, wherein the distal end pulley has a smaller diameter than the proximal end pulley.

このように、先端プーリが基端プーリよりも小径に設定されていると、先端プーリ側の方が曲げの程度が強くなって、基端プーリ側と比較して劣化の進行が速くなる。従って、可撓性部材の寿命は視認性のよい先端プーリ側を確認すれば足りることになり、視認性に劣る基端プーリ側を確認する必要がなく、可撓性部材の劣化の程度を適正に判断することができる。   Thus, when the distal end pulley is set to have a smaller diameter than the proximal end pulley, the distal end pulley side is more bent and the deterioration progresses faster than the proximal end pulley side. Therefore, it is sufficient to check the tip pulley side with good visibility for the life of the flexible member, and it is not necessary to check the base pulley side with poor visibility, and the degree of deterioration of the flexible member is appropriate. Can be judged.

前記基端プーリの径は、前記先端プーリの径の1.1〜5.0倍であってもよい。   The diameter of the proximal pulley may be 1.1 to 5.0 times the diameter of the distal pulley.

前記可撓性部材は線体であり、前記先端プーリの径は、前記線体の径の2〜120倍であってもよい。   The flexible member may be a linear body, and the diameter of the tip pulley may be 2 to 120 times the diameter of the linear body.

前記可撓性部材は、前記連結シャフト内で往復2線が設けられ、2線の前記可撓性部材を前記基端プーリの幅に合わせて略平行にする円弧ガイドを有し、前記円弧ガイドの曲率半径は、前記先端プーリの半径よりも大きくしてもよい。このような円弧ガイドを設けることにより、可撓性部材は連結シャフト内の往復2線が略平行になり、連結シャフトを細径にすることができる。円弧ガイドは、先端プーリよりも曲率半径が大きいことから、可撓性部材の劣化の最も速い箇所は先端プーリ近傍に限定される。   The flexible member has two reciprocating lines in the connecting shaft, and has an arc guide that makes the two lines of the flexible member substantially parallel to the width of the proximal pulley, and the arc guide The radius of curvature of may be larger than the radius of the tip pulley. By providing such an arc guide, the reciprocating two lines in the connecting shaft of the flexible member are substantially parallel, and the connecting shaft can be reduced in diameter. Since the arc guide has a larger radius of curvature than the tip pulley, the fastest deterioration of the flexible member is limited to the vicinity of the tip pulley.

前記連結シャフトの先端部近傍に設けられ、前記可撓性部材を露呈する視認部が設けられていてもよい。このように、連結シャフトの先端近傍に視認部を設けると、可撓性部材の状態を一層確認しやすい。   A visual recognition portion that is provided near the distal end portion of the connection shaft and exposes the flexible member may be provided. Thus, if a visual recognition part is provided near the front-end | tip of a connection shaft, it will be easier to confirm the state of a flexible member.

前記可撓性部材は、ワイヤであってもよい。   The flexible member may be a wire.

本発明に係る医療用マニピュレータによれば、先端プーリが基端プーリよりも小径に設定されていることから、先端プーリ側の方が曲げの程度が強くなって、基端プーリ側と比較して劣化の進行が速くなる。従って、可撓性部材の寿命は視認性のよい先端プーリ側を確認すれば足りることになり、視認性に劣る基端プーリ側を確認する必要がなく、可撓性部材の劣化の程度を適正に判断することができる。   According to the medical manipulator according to the present invention, since the distal end pulley is set to have a smaller diameter than the proximal end pulley, the distal end pulley side has a higher degree of bending than the proximal end pulley side. Deterioration progresses faster. Therefore, it is sufficient to check the tip pulley side with good visibility for the life of the flexible member, and it is not necessary to check the base pulley side with poor visibility, and the degree of deterioration of the flexible member is appropriate. Can be judged.

以下、本発明に係る医療用マニピュレータについて実施の形態を挙げ、添付の図1〜図9を参照しながら説明する。   Hereinafter, the medical manipulator according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1、図2及び図3に示すように、本実施の形態に係る医療用マニピュレータ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。   As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the medical manipulator 10 according to the present embodiment is for performing a predetermined treatment by holding a part of a living body or a curved needle or the like on the distal end working unit 12. Usually, it is also called a grasping forceps or a needle driver (needle holder).

医療用マニピュレータ10は、人手によって把持及び操作される操作部14と、該操作部14に対して着脱自在な作業部16とを備え、操作部14に対してコネクタ24を介して着脱自在なコントローラ(制御部)27を有するマニピュレータシステムとして構成されている。   The medical manipulator 10 includes an operation unit 14 that is manually held and operated, and a work unit 16 that is detachable from the operation unit 14, and a controller that is detachable from the operation unit 14 via a connector 24. A manipulator system having a (control unit) 27 is configured.

医療用マニピュレータ10は、基本構成として操作部14と作業部16とを有しており、コントローラ27は当該医療用マニピュレータ10の電気的な制御をするものであり、グリップハンドル26の下端部から延在するケーブル62に対してコネクタ24を介して接続されている。制御部であるコントローラ27の機能の一部又は全部を、例えば操作部14に一体的に搭載することもできる。   The medical manipulator 10 has an operation unit 14 and a working unit 16 as a basic configuration. A controller 27 controls the medical manipulator 10 electrically, and extends from the lower end of the grip handle 26. The existing cable 62 is connected via the connector 24. For example, part or all of the functions of the controller 27 serving as the control unit can be integrally mounted on the operation unit 14.

コントローラ27は時計機能を有している。   The controller 27 has a clock function.

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医療用マニピュレータ10が基準姿勢(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、医療用マニピュレータ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 shaft 48 is defined as the Z direction. Further, the right side is defined as the X1 direction, the left side as the X2 direction, the upward direction as the Y1 direction, the downward direction as the Y2 direction, the forward direction as the Z1 direction, and the backward direction as the Z2 direction. Further, unless otherwise specified, the description of these directions is based on the case where the medical manipulator 10 is in the reference posture (neutral posture). These directions are for convenience of explanation, and it is needless to say that the medical manipulator 10 can be used in any orientation (for example, upside down).

作業部16は、作業を行う先端動作部12と、操作部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 unit 16 connects the tip operating unit 12 that performs the work, the connection unit 15 connected to the actuator block (actuator unit) 30 of the operation unit 14, and the tip operating unit 12 and the connection unit 15. A long and hollow connecting shaft 48. The working unit 16 can be detached from the operation unit 14 by a predetermined operation in the actuator block 30 and can perform cleaning, sterilization, maintenance, and the like.

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 end working unit 12 and the connecting shaft 48 are configured to have a small diameter, and can be inserted into a body cavity 22 from a cylindrical trocar 20 provided in a patient's abdomen or the like. Various procedures such as excision of the affected area, grasping, suturing and ligation can be performed.

次に、操作部14について詳細に説明する。   Next, the operation unit 14 will be described in detail.

操作部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 operation unit 14 includes a grip handle 26 that is gripped by a human hand, a bridge 28 that extends from the top of the grip handle 26, and an actuator block 30 that is connected to the tip of the bridge 28.

接続部15は、左右側面の係合片200と、上下面に開口する3つの嵌合孔202a、202b及び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、Y方向に延在する孔である。   The connecting portion 15 includes an engagement piece 200 on the left and right side surfaces, and three fitting holes 202a, 202b, and 202c that open on the upper and lower surfaces. The three fitting holes 202a to 202c are provided in the vicinity of the ends in the Z1 direction and the Z2 direction, and extend in the Y direction.

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(DCモータ)40a、40b及び40cがZ方向に沿って並列して設けられている。これらのモータ40a〜40cは、操作部14の操作に基づき、コントローラ27の作用下に回転をする。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。モータ40a〜40cには、減速機42a、42b及び42cが内蔵されている。減速機42a〜42cは、例えば遊星式であり、減速比は1:100〜1:300程度である。   In the actuator block 30, motors (DC motors) 40 a, 40 b, and 40 c are provided in parallel along the Z direction so as to correspond to the three-degree-of-freedom mechanism of the distal end working unit 12. These motors 40 a to 40 c rotate under the action of the controller 27 based on the operation of the operation unit 14. The motors 40a to 40c are small and have a small diameter, and the actuator block 30 is configured in a compact flat shape. The motors 40a to 40c incorporate speed reducers 42a, 42b and 42c. The reduction gears 42a to 42c are, for example, planetary types, and the reduction ratio is about 1: 100 to 1: 300.

アクチュエータブロック30は、操作部14のZ1方向端部の下方に設けられている。ここで、アクチュエータブロック30は作業部16が装着される箇所を意味するものであり、モータ40a〜40cを格納する場所に限定されず、ブリッジ28との接続面30a(図3参照)を含む。   The actuator block 30 is provided below the end of the operation unit 14 in the Z1 direction. Here, the actuator block 30 means a place where the working unit 16 is mounted, and is not limited to a place where the motors 40a to 40c are stored, but includes a connection surface 30a (see FIG. 3) with the bridge 28.

モータ40a〜40cには、回転角度を検出することのできるロータリ式のエンコーダ44a、44b及び44cが設けられており、検出した角度信号はコントローラ27に供給される。   The motors 40 a to 40 c are provided with rotary encoders 44 a, 44 b and 44 c that can detect the rotation angle, and the detected angle signals are supplied to the controller 27.

図2及び図3に示すように、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、該グリップハンドル26の近傍には先端動作部12の動作等に供される入力手段が設けられている。すなわち、このような入力手段として、グリップハンドル26に近接したZ1方向にトリガーレバー32及びスイッチ36が設けられ、Y1方向に複合入力部34及び作動スイッチ35が設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the grip handle 26 extends from the end of the bridge 28 in the Y2 direction and has a length suitable for being gripped by a hand. Is provided with input means for the operation of the distal end working unit 12. That is, as such an input means, the trigger lever 32 and the switch 36 are provided in the Z1 direction close to the grip handle 26, and the composite input unit 34 and the operation switch 35 are provided in the Y1 direction.

作動スイッチ35のZ1方向でブリッジ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。LED29は、医療用マニピュレータ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、且つ操作に支障がない程度に十分に小型軽量である。   An LED 29 is provided at an easily visible position on the upper surface of the bridge 28 in the Z1 direction of the operation switch 35. The LED 29 is an indicator that indicates the control state of the medical manipulator 10, is a size that can be easily recognized by an operator, and is sufficiently small and light to such an extent that the operation is not hindered.

グリップハンドル26の下端には、コントローラ27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 cable 62 connected to the controller 27 is provided at the lower end of the grip handle 26. The grip handle 26 and the cable 62 may be connected by a connector.

作動スイッチ35は、医療用マニピュレータ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、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おり、作動スイッチ35と並んで配置されていることから、例えば、作動スイッチ35によるON操作に同期して点灯等をするため、操作者は作動スイッチ35の操作をしながらその入力状態をLED29により確実に認識することができる。   The operation switch 35 is an input means for setting whether the operation state of the medical manipulator 10 is valid or invalid. The LED 29 is provided at a position with good visibility at a substantially central portion on the upper surface of the bridge 28. Since the LED 29 is arranged side by side with the operation switch 35, for example, the LED 29 is lit in synchronization with an ON operation by the operation switch 35. Thus, the operator can reliably recognize the input state by the LED 29 while operating the operation switch 35.

この場合、コントローラ27は、作動スイッチ35の状態を読み込み、オン状態であるときに動作モードとし、オン状態からオフ状態に切り換わったときに自動原点復帰動作としてモータ40a〜40cを所定の原点に戻し、原点に戻った後に停止モードとする。動作モードは、操作部14の操作指令を有効にしてモータ40a〜40cを駆動するモードである。停止モードは、操作部14の操作指令の有無に関わらずモータ40a〜40cを停止させるモードである。これらのモード及び動作はコントローラ27によって区別されて制御され、LED29の点灯状態が切り換えられる。   In this case, the controller 27 reads the state of the operation switch 35, sets the operation mode when it is in the on state, and sets the motors 40a to 40c to a predetermined origin as an automatic home position return operation when switching from the on state to the off state. Return to the home position after returning to the origin. The operation mode is a mode in which the operation commands of the operation unit 14 are validated to drive the motors 40a to 40c. The stop mode is a mode in which the motors 40a to 40c are stopped regardless of the presence or absence of an operation command from the operation unit 14. These modes and operations are distinguished and controlled by the controller 27, and the lighting state of the LED 29 is switched.

すなわち、LED29は、動作モードのときに緑に点灯、停止モードのときに赤に点灯し、動作モードから停止モードに移る自動原点復帰モードのときには赤の点滅をする。   That is, the LED 29 is lit in green in the operation mode, lit in red in the stop mode, and flashes red in the automatic origin return mode in which the operation mode is changed to the stop mode.

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り、例えば軸回転に動作する第1入力手段によってロール方向指示を行い、横方向に動作する第2入力手段によってヨー方向指示を行うことができる。トリガーレバー32は、先端動作部12のグリッパ60(図1及び図5参照)に開閉指令を与える入力手段である。   The composite input unit 34 is a composite input unit that gives rotation commands in the roll direction (axial rotation direction) and yaw direction (left-right direction) to the distal end working unit 12, and is, for example, a first input unit that operates in axial rotation. The roll direction can be instructed by using the second input means operating in the lateral direction. The trigger lever 32 is an input means for giving an open / close command to the gripper 60 (see FIGS. 1 and 5) of the distal end working unit 12.

複合入力部34、トリガーレバー32には、それぞれ動作量を検出する入力センサ39a、39b、39cが設けられており、検出した動作信号をコントローラ27に供給する。   The composite input unit 34 and the trigger lever 32 are provided with input sensors 39a, 39b, and 39c for detecting operation amounts, respectively, and supply the detected operation signals to the controller 27.

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。   The trigger lever 32 is a lever that slightly protrudes in the Z1 direction slightly below the bridge 28, and is provided at a position where the operation with the index finger is easy.

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内で入力センサ39cに接続されており、トリガーレバー32の進退量が該入力センサ39cによって計測されてコントローラ27に供給される。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操作と、グリップハンドル26からZ1方向に押し出す操作とが可能に構成され、これにより、グリッパ60へと開閉指令を与えることができる。   The trigger lever 32 is connected to the grip handle 26 by an arm 98 and is configured to advance and retreat with respect to the grip handle 26. The arm 98 is connected to the input sensor 39 c in the grip handle 26, and the advance / retreat amount of the trigger lever 32 is measured by the input sensor 39 c and supplied to the controller 27. The trigger lever 32 is configured to be able to perform an operation of applying a finger and pulling in the direction of the grip handle 26 (that is, the Z2 direction) and an operation of pushing out from the grip handle 26 in the Z1 direction. An open / close command can be given.

なお、トリガーレバー32のY2方向に設けられたスイッチ36は、オルタネート式であって、該スイッチ36を操作することによりトリガーレバー32により所定の開閉状態とされたグリッパ60の状態、例えば、閉じ状態を保持しておくことができる。   Note that the switch 36 provided in the Y2 direction of the trigger lever 32 is an alternate type, and the gripper 60 is opened or closed by the trigger lever 32 by operating the switch 36, for example, a closed state. Can be held.

接続部15が載置されるアクチュエータブロック30の上面30bにおいて、Z2方向の端部近傍には、接続部15の有無を検出する作業部検出手段107が設けられている。作業部検出手段107は、対向する位置に設けられた投光器であるLED107aと受光器であるフォトダイオード107bとからなるフォトインタラプタの構成とされており、該LED107aと該フォトダイオード107bとの間に接続部15の後端の遮光片109(図2参照)が挿入されて遮光することにより該接続部15が装着されたことを検出できる。LED107aとフォトダイオード107bは、X方向に対向する向きで且つ近接した位置に設けられている。   On the upper surface 30b of the actuator block 30 on which the connecting portion 15 is placed, working portion detecting means 107 for detecting the presence or absence of the connecting portion 15 is provided in the vicinity of the end in the Z2 direction. The working unit detection means 107 is configured as a photo interrupter composed of an LED 107a that is a projector and a photodiode 107b that is a light receiver provided at opposite positions, and is connected between the LED 107a and the photodiode 107b. When the light shielding piece 109 (see FIG. 2) at the rear end of the portion 15 is inserted and shielded from light, it can be detected that the connecting portion 15 is mounted. The LED 107a and the photodiode 107b are provided in positions close to each other in the direction facing the X direction.

アクチュエータブロック30には、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212a、212b及び212cとが設けられる。   The actuator block 30 further includes two independent engaging portions 210 that hold the connecting portion 15 of the working portion 16, and three alignment pins 212 a, 212 b, and 212 c that have a positioning function and a holding mechanism for the connecting portion 15. Is provided.

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(X1及びX2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、図示しない弾性部材によってレバー206が内側に向かう方向に弾性付勢されている。   The two engaging portions 210 are provided at symmetrical positions on the left and right side surfaces (X1 and X2 side surfaces) of the actuator block 30, and have an operation surface 204 and a lever 206 extending from the operation surface 204 in the Y1 direction. . The lever 206 slightly protrudes in the Y1 direction from the upper surface of the actuator block 30, and the inside of the tip is tapered. The engaging portion 210 is elastically biased in the direction in which the lever 206 is directed inward by an elastic member (not shown).

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 alignment pins 212a to 212c are provided near the end in the Z1 direction on the upper surface of the actuator block 30 and one near the end in the Z2 direction at positions facing the fitting holes 202a to 202c, and extend in the Y1 direction. Exist. Two alignment pins 212a and 212b are provided side by side in the X direction in the vicinity of the end in the Z1 direction.

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 alignment pins 212a to 212c are provided, the connecting portion 15 is supported at three points, and positioning can be performed easily and reliably. In addition, since the three alignment pins 212a to 212c are not linearly arranged, the connection portion 15 can be stably held against twisting in any direction. If two or more of the alignment pins 212a to 212c are provided, the connecting portion 15 is reliably positioned and stably held. In this case, it is more stable if two separated in the Z direction are selected.

接続部15を操作部14から取り外す場合には、アクチュエータブロック30の両側面に設けられたレバー206を押してそれぞれ外方に開くように傾動させ、該レバー206の楔部206aを、接続部15の両側面に設けられた係合片200から解放する。これにより接続部15を操作部14から上方(Y1方向)に引き抜き、取り外しが可能となる。アクチュエータブロック30の上面30bの3本のアライメントピン212が、プーリ収納体300に設けられた嵌合孔202に嵌合することにより該接続部15を安定して保持可能である。   When removing the connection portion 15 from the operation portion 14, the levers 206 provided on both side surfaces of the actuator block 30 are pushed and tilted so as to open outward, and the wedge portion 206 a of the lever 206 is moved to the connection portion 15. It releases from the engagement piece 200 provided in the both sides | surfaces. As a result, the connecting portion 15 can be pulled upward (Y1 direction) from the operation portion 14 and can be removed. When the three alignment pins 212 on the upper surface 30 b of the actuator block 30 are fitted into the fitting holes 202 provided in the pulley housing 300, the connection portion 15 can be stably held.

接続部15を操作部14に取り付ける場合には、3本のアライメントピン212がそれぞれ嵌合孔202に嵌合するように合わせて、接続部15を下方(Y2方向)に押し下げる。これにより、レバー206は一旦外方に拡がり、その後原位置に戻ることにより係合片200に係合して、接続が完了する。   When attaching the connection portion 15 to the operation portion 14, the three alignment pins 212 are fitted into the fitting holes 202, respectively, and the connection portion 15 is pushed down (Y2 direction). As a result, the lever 206 once expands outward and then returns to its original position to engage with the engaging piece 200 and the connection is completed.

操作部14の接続面30aには、接続された作業部16のID部104(図4参照)のQRコードを読み取ってコントローラ27に供給するカメラ106と、接続された作業部16のID部104を照明するための2つのLED105が設けられている。カメラ106は、作業部16のID部104を臨む位置に取り付けられており、該カメラ106の左右にLED105が設けられている。ここで、ID部104のID(識別符号)の読取器としては、カメラ106に代替してバーコードリーダー、バーコードスキャナを用いることができる。   On the connection surface 30 a of the operation unit 14, the camera 106 that reads the QR code of the ID unit 104 (see FIG. 4) of the connected work unit 16 and supplies the QR code to the controller 27, and the ID unit 104 of the connected work unit 16. Two LEDs 105 are provided for illuminating. The camera 106 is attached at a position facing the ID unit 104 of the working unit 16, and LEDs 105 are provided on the left and right of the camera 106. Here, as a reader of the ID (identification code) of the ID unit 104, a barcode reader or a barcode scanner can be used instead of the camera 106.

操作部14は多くの電気部品が設けられていて、作業部16と比較してコスト高であるが長寿命である。   The operation unit 14 is provided with many electrical components, and is expensive compared to the working unit 16 but has a long life.

次に、作業部16について詳細に説明する。作業部16は、手技の終了後には操作部14から取り外されて洗浄することができ、さらには、作業部16だけを定期的に新しい物に交換して十分な信頼性を確保することができる。作業部16は弱電部品がなく廉価であり、しかも体腔22内で先端動作部12が動作をして負荷を受けることから機械的寿命や、蒸気及び熱の洗浄によるダメージ等を考慮して適度な時期に新しい物に交換することになっている。   Next, the working unit 16 will be described in detail. The working unit 16 can be removed and cleaned from the operation unit 14 after the procedure is completed, and furthermore, only the working unit 16 can be periodically replaced with a new one to ensure sufficient reliability. . The working unit 16 is inexpensive because it does not have weak electrical components, and the distal end working unit 12 operates in the body cavity 22 and receives a load. Therefore, the working unit 16 is moderate in consideration of mechanical life, damage caused by washing of steam and heat, and the like. It is supposed to be replaced with a new one at the time.

図1、図2及び図4に示すように、作業部16の接続部15は、樹脂のカバー37に覆われており、モータ40a〜40cの駆動軸に接続されて従動回転される基端プーリ50a、50b及び50cをそれぞれ回転自在に保持している。基端プーリ50a〜50cは、プーリ収納体300に収納されている。   As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the connecting portion 15 of the working portion 16 is covered with a resin cover 37, and is connected to the drive shafts of the motors 40 a to 40 c to be driven and rotated. Each of 50a, 50b and 50c is rotatably held. The base end pulleys 50 a to 50 c are stored in the pulley storage body 300.

基端プーリ50a〜50cには、ワイヤ54a、54b及び54c(図5、図6、図7参照)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。ワイヤ54a〜54cは、基端プーリ50a〜50c(及び57a〜57c)に対して滑りが生じないように一部が固定されている。ワイヤ54a〜54cは同種、同径のものを用いることができる。   Wires 54 a, 54 b and 54 c (see FIGS. 5, 6, and 7) are wound around the proximal end pulleys 50 a to 50 c and extend to the distal end working unit 12 through the hollow portion of the connecting shaft 48. ing. A part of the wires 54a to 54c is fixed so as not to slip with respect to the proximal pulleys 50a to 50c (and 57a to 57c). The wires 54a to 54c can be of the same type and the same diameter.

接続部15のプーリ収納体300は、操作部14に対して着脱自在にする必要性があり、さらに気密性が要求されることからブロック構造となっており、しかもカバー37で覆われており、ワイヤ54a〜54cの状態を確認することは比較的困難である。   The pulley housing 300 of the connecting portion 15 needs to be detachable with respect to the operation portion 14 and has a block structure because it requires airtightness, and is covered with a cover 37. It is relatively difficult to confirm the state of the wires 54a to 54c.

接続部15を構成する基端プーリ50a〜50cのY2方向下端にはそれぞれ十字状の結合凸部51a、51b及び51cが設けられ、アクチュエータブロック30を構成するモータ40a〜40cの回転軸には十字状の結合凹部41a、41b及び41cが設けられている。結合凸部51a〜51cと結合凹部41a〜41cとは互いに係合可能であり、すなわち、アクチュエータブロック30に接続部15が装着された状態において、モータ40a〜40cの回転が基端プーリ50a〜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。   Cross-shaped coupling convex portions 51a, 51b and 51c are respectively provided at the lower ends in the Y2 direction of the base pulleys 50a to 50c constituting the connecting portion 15, and the rotation shafts of the motors 40a to 40c constituting the actuator block 30 are crossed. Shaped recesses 41a, 41b and 41c are provided. The coupling convex portions 51a to 51c and the coupling concave portions 41a to 41c can be engaged with each other, that is, in a state where the connection portion 15 is mounted on the actuator block 30, the rotation of the motors 40a to 40c is the proximal pulleys 50a to 50c. Is reliably transmitted. These engaging portions are not limited to a cross shape.

図4に示すように、接続部15における後端部近傍には、作業部16を個体識別することのできるID(識別符号)が付けられたID部104が設けられている。   As shown in FIG. 4, in the vicinity of the rear end of the connection unit 15, an ID unit 104 with an ID (identification code) that can identify the working unit 16 is provided.

ID部104には、作業部16毎に識別が可能なように異なる2次元バーコードであるQRコードが付けられている。ID部104のQRコードには、作業部16のそれぞれに対応した型式、仕様、シリアルナンバーの他、製造所、製造日、商品名等の各種情報が含まれる。   A QR code, which is a different two-dimensional bar code, is attached to the ID unit 104 so that each work unit 16 can be identified. The QR code of the ID unit 104 includes various types of information such as a manufacturing place, a manufacturing date, and a product name in addition to the model, specification, and serial number corresponding to each of the working units 16.

図5に示すように、連結シャフト48内を挿通したワイヤ54a、54b及び54cは、グリッパ60を備えた先端動作部12の対応する先端プーリ57a、57b及び57cにそれぞれ巻き掛けられている。   As shown in FIG. 5, the wires 54 a, 54 b and 54 c inserted through the connecting shaft 48 are respectively wound around corresponding tip pulleys 57 a, 57 b and 57 c of the tip working unit 12 including the gripper 60.

従って、基端プーリ50aと先端プーリ57aとの間にワイヤ54aが巻き掛けられた状態で当該基端プーリ50aがモータ40aによって回転駆動されると、その回転駆動力がワイヤ54aを介して先端プーリ57aへと伝達され、該先端プーリ57aを回転させる。そうすると、先端プーリ57aの回転が、例えば歯車へと順次伝達され、グリッパ60を開閉させることができる。   Therefore, when the proximal pulley 50a is rotationally driven by the motor 40a in a state where the wire 54a is wound between the proximal pulley 50a and the distal pulley 57a, the rotational driving force is transmitted via the wire 54a to the distal pulley. Then, the tip pulley 57a is rotated. Then, the rotation of the tip pulley 57a is sequentially transmitted to, for example, a gear, and the gripper 60 can be opened and closed.

先端動作部12には、開閉駆動及びロール方向の駆動をする機構部を覆うカバー160が設けられている。   The tip operating unit 12 is provided with a cover 160 that covers a mechanism unit that performs opening / closing driving and driving in the roll direction.

カバー160と連結シャフト48との間には、機構部が露呈する隙間52が設けられている。   A gap 52 is provided between the cover 160 and the connecting shaft 48 so that the mechanism portion is exposed.

図5から明らかなように、先端プーリ57a〜57cの近傍には先端動作部12が設けられており、隙間52等の露呈部分があってワイヤ54a〜54cを視認することが可能である。   As is apparent from FIG. 5, the distal end working unit 12 is provided in the vicinity of the distal end pulleys 57 a to 57 c and there is an exposed portion such as the gap 52 so that the wires 54 a to 54 c can be visually recognized.

また、連結シャフト48の先端には、左右側面に設けられた一対の視認孔(視認部)49が設けられている。視認孔49の前方は縦ブリッジ49aによって上下の部材が接続され、強度が維持されている。縦ブリッジ49aとカバー160との間の隙間52は狭く、各歯車等に対する異物(生体組織、薬剤、糸等)の侵入を相当に防止できる。   Further, a pair of viewing holes (viewing portions) 49 provided on the left and right side surfaces are provided at the tip of the connecting shaft 48. The upper and lower members are connected to the front of the viewing hole 49 by a vertical bridge 49a, and the strength is maintained. The gap 52 between the vertical bridge 49a and the cover 160 is narrow, and it is possible to considerably prevent foreign matters (biological tissue, medicine, thread, etc.) from entering each gear or the like.

図5に示すように、視認孔49は先端プーリ57a〜57cを露呈する位置に設けられており、該先端プーリ57a〜57cに巻き掛けられたワイヤ54a〜54cの巻回部を特によく観察可能である。これにより、先端プーリ57a〜57cの近くで生じるワイヤ54a〜54cの変化を容易に確認することができる。ワイヤ54a〜54cは先端プーリ57a〜57cによって繰り返しの曲げ荷重を受けることから、他の部分よりも使用条件が厳しく、この近傍を見ることによりワイヤ54a〜54cの状態変化をいち早く検知できる。   As shown in FIG. 5, the visual recognition hole 49 is provided at a position where the front end pulleys 57a to 57c are exposed, and the winding portions of the wires 54a to 54c wound around the front end pulleys 57a to 57c can be observed particularly well. It is. Thereby, the change of the wires 54a-54c which arises near the front-end | tip pulleys 57a-57c can be confirmed easily. Since the wires 54a to 54c are subjected to repeated bending loads by the tip pulleys 57a to 57c, the use conditions are severer than those of the other portions, and the state change of the wires 54a to 54c can be detected quickly by seeing the vicinity.

視認孔49は四隅が円弧形状となっている。該視認孔49によれば、ワイヤ54a〜54cを視認可能であって、該ワイヤ54a〜54cの状態の変化を判断しやすい。従って、ワイヤ54a〜54cが変化したときには作業部16の使用を中止し又は所定のメンテナンスを適切に行うことができるとともに、状態が変化する以前に不必要に早期に使用を中止することを防止できる。視認孔49は、端部が円弧形状となっていることから、手術の縫合に用いる糸が引っかかりにくく、内部に入り込みにくい。   The viewing hole 49 has an arc shape at the four corners. According to the visual recognition hole 49, the wires 54a to 54c can be visually recognized, and it is easy to determine a change in the state of the wires 54a to 54c. Therefore, when the wires 54a to 54c change, the use of the working unit 16 can be stopped or predetermined maintenance can be appropriately performed, and the use can be prevented from being stopped unnecessarily early before the state changes. . Since the visual recognition hole 49 has an arc shape at the end portion, it is difficult for the thread used for the surgical suture to be caught and to enter the inside.

なお、視認孔49とは内部を視認するためのものであるから、物理的に貫通している孔である必要はなく、例えば透明体で塞がれていてもよい。   In addition, since the visual recognition hole 49 is for visually recognizing the inside, it does not need to be a hole that physically penetrates, and may be closed with a transparent body, for example.

図6に示すように、基端プーリ50a〜50c、ワイヤ54a〜54c及び先端プーリ57a〜57cを備えた動力伝達部材により、先端動作部12をロール方向(Or軸回転方向)、ヨー方向(Oy軸を基準とした左右方向)及びグリッパ開閉(Og軸を基準とした開閉)からなる3自由度の機構として構成している。3自由度の機構は、動作上の機構干渉があるため、該機構干渉を補償するようにモータ40a〜40cを協働させる。   As shown in FIG. 6, the power transmission member including the base end pulleys 50a to 50c, the wires 54a to 54c, and the front end pulleys 57a to 57c allows the front end working unit 12 to move in the roll direction (Or axis rotation direction) and the yaw direction (Oy It is configured as a three-degree-of-freedom mechanism consisting of a left and right direction with respect to the axis) and a gripper opening and closing (opening and closing with respect to the Og axis). Since the three-degree-of-freedom mechanism has an operation mechanism interference, the motors 40a to 40c cooperate to compensate for the mechanism interference.

モータ40a〜40cは、コントローラ27の作用下に、複合入力部34、トリガーレバー32の動作量を検出する入力センサ39a、39b、39cから得られる信号に基づいて駆動される。   The motors 40a to 40c are driven based on signals obtained from input sensors 39a, 39b, and 39c that detect the operation amounts of the composite input unit 34 and the trigger lever 32 under the action of the controller 27.

ワイヤ54a〜54cは、基端プーリ50a〜50cと先端プーリ57a〜57cとの間で適度な規定の張力を持つように予め調整されて組み立てられている。また、各ワイヤ54a〜54cは、連結シャフト48内で往復の2線が略平行して設けられている。   The wires 54a to 54c are preliminarily adjusted and assembled so as to have an appropriate prescribed tension between the proximal pulleys 50a to 50c and the distal pulleys 57a to 57c. Each of the wires 54 a to 54 c is provided so that two reciprocating wires in the connecting shaft 48 are substantially parallel.

図6及び図7に示すように、各ワイヤ54a〜54c(図7では代表的にワイヤ54bについて示す。)は、連結シャフト48内を通り、基端側の基端プーリ50a〜50cと先端側の先端プーリ57a〜57cとの間に巻き掛けられてモータ40a〜40cの回転を先端動作部12に伝達している。   As shown in FIGS. 6 and 7, the wires 54 a to 54 c (typically shown for the wire 54 b in FIG. 7) pass through the connection shaft 48, and the proximal pulleys 50 a to 50 c on the proximal end side and the distal end side. The rotation of the motors 40a to 40c is transmitted to the distal end working unit 12 by being wound around the front end pulleys 57a to 57c.

ここで、先端プーリ57a〜57cは、基端プーリ50a〜50cよりも小径であり、先端側の方が曲げの程度が強くなって、基端側と比較して劣化の進行が速くなる。従って、ワイヤ54a〜54cの寿命は、視認性のよい先端プーリ57a〜57c側を確認すれば足りることになり、視認性に劣る基端プーリ50a〜50c側を確認する必要がなく、ワイヤ54a〜54cの劣化の程度を適正に判断することができる。   Here, the distal end pulleys 57a to 57c have a smaller diameter than the proximal end pulleys 50a to 50c, the degree of bending is stronger on the distal end side, and the progress of deterioration is faster than that on the proximal end side. Therefore, the life of the wires 54a to 54c is sufficient if the tip pulleys 57a to 57c having good visibility are confirmed, and it is not necessary to confirm the proximal pulleys 50a to 50c having poor visibility. The degree of degradation of 54c can be determined appropriately.

基端プーリ50a〜50cの径R2は、先端プーリ57a〜57cの径R1の1.1〜5.0倍であると、適度に径の差が得られ、しかも基端プーリ50a〜50cがプーリ収納体300に収納可能に収まり、好適である。   When the diameter R2 of the base end pulleys 50a to 50c is 1.1 to 5.0 times the diameter R1 of the front end pulleys 57a to 57c, a moderate difference in diameter is obtained, and the base end pulleys 50a to 50c are pulleys. It fits in the storage body 300 and is suitable.

先端プーリ57a〜57cの径R1は、ワイヤ54a〜54cの径の2〜120倍であると、プーリとして好適であるとともに、連結シャフト48内に配置可能である。   When the diameter R1 of the tip pulleys 57a to 57c is 2 to 120 times the diameter of the wires 54a to 54c, it is suitable as a pulley and can be arranged in the connecting shaft 48.

図8に示すように、基端プーリ50bが比較的に大径である場合には、2線のワイヤ54bを先端プーリ57bの幅に合わせて略平行にする円弧ガイド350を設けてもよい。円弧ガイド350は、プーリ収納体300内で、往復2線のワイヤ54bに合わせて左右一対が設けられている。円弧ガイド350は、トラカール20に合わせた十分に細径な連結シャフト48内に往復2線のワイヤ54bを配置可能な程度に略平行配置する形状であればよい。円弧ガイド350の側面には、高さ方向(Y方向)のずれを防止するための溝が設けられていてもよい。円弧ガイド350は滑らかで潤滑性のある樹脂等で構成するとよい。   As shown in FIG. 8, when the proximal pulley 50b has a relatively large diameter, an arc guide 350 that makes the two wires 54b substantially parallel to the width of the distal pulley 57b may be provided. A pair of left and right arc guides 350 are provided in the pulley housing 300 in accordance with the two-way wire 54b. The arc guide 350 only needs to have a shape that is arranged substantially in parallel so that the reciprocating two-wire wire 54b can be arranged in the sufficiently thin connecting shaft 48 matched to the trocar 20. A groove for preventing a shift in the height direction (Y direction) may be provided on a side surface of the arc guide 350. The arc guide 350 may be made of a smooth and lubricious resin or the like.

円弧ガイド350の曲率半径r3は、先端プーリ57bの半径R1/2よりも大きく、基端プーリ50bの半径R2/2よりも大きく、ワイヤ54bに対する屈曲の程度は極めて小さい。曲率半径r3は、少なくとも先端プーリ57bの半径R1/2よりも大きければよい。   The radius of curvature r3 of the arc guide 350 is larger than the radius R1 / 2 of the distal end pulley 57b, larger than the radius R2 / 2 of the proximal end pulley 50b, and the degree of bending with respect to the wire 54b is extremely small. The radius of curvature r3 only needs to be larger than at least the radius R1 / 2 of the tip pulley 57b.

このような円弧ガイド350を設けることにより、ワイヤ54bは連結シャフト48内の往復2線が略平行になり、連結シャフト48を細径にすることができる。円弧ガイド350は、先端プーリ57bよりも曲率半径が大きいことから、ワイヤ54bの劣化の最も速い箇所は先端の先端プーリ57b近傍に限定される。他のワイヤ54a、54cについて円弧ガイド350を設けてもよいことはもちろんである。   By providing such an arc guide 350, the reciprocating two lines in the connecting shaft 48 are substantially parallel to the wire 54b, and the connecting shaft 48 can have a small diameter. Since the arc guide 350 has a radius of curvature larger than that of the front end pulley 57b, the fastest deterioration of the wire 54b is limited to the vicinity of the front end front end pulley 57b. Of course, the arc guide 350 may be provided for the other wires 54a and 54c.

上述したように、本実施の形態に係る医療用マニピュレータ10によれば、先端側の先端プーリ57a〜57cが基端側の基端プーリ50a〜50cよりも小径に設定されていることから、先端プーリ57a〜57c側の方が曲げの程度が強くなって、基端プーリ50a〜50c側と比較して劣化の進行が速くなる。従って、個体差によって基端側の基端プーリ50a〜50cの方が先に劣化することが抑制され、ワイヤ54a〜54cの寿命は視認性のよい先端プーリ57a〜57c側を確認すれば足りることになる。これにより、視認性に劣る基端プーリ50a〜50c側を確認する必要がなく、ワイヤ54a〜54cの劣化の程度を適正に判断することができる。また、ワイヤ54a〜54cにおける先端側の劣化程度に基づいて基端側の劣化の程度を推測するような必要がなく、さらに、該推測に基づいて作業部16を早めに交換するような必要がない。   As described above, according to the medical manipulator 10 according to the present embodiment, the distal end distal pulleys 57a to 57c are set to have a smaller diameter than the proximal proximal pulleys 50a to 50c. The degree of bending becomes stronger on the pulleys 57a to 57c side, and the progress of deterioration becomes faster than that on the base end pulleys 50a to 50c side. Therefore, it is suppressed that the proximal pulleys 50a to 50c on the proximal side are deteriorated earlier due to individual differences, and it is sufficient to check the distal pulleys 57a to 57c with good visibility for the life of the wires 54a to 54c. become. Thereby, it is not necessary to check the proximal pulleys 50a to 50c which are inferior in visibility, and the degree of deterioration of the wires 54a to 54c can be determined appropriately. Further, it is not necessary to estimate the degree of deterioration on the proximal end side based on the degree of deterioration on the distal end side of the wires 54a to 54c, and further, it is necessary to replace the working unit 16 early based on the estimation. Absent.

上記実施形態は、例えば図9に示すような医療用ロボットシステム800に適用してもよい。   The above embodiment may be applied to a medical robot system 800 as shown in FIG. 9, for example.

医療用ロボットシステム800は、多関節型のロボットアーム802と、コンソール804とを有し、作業部806はロボットアーム802の先端に接続されている。ロボットアーム802の先端には前記の医療用マニピュレータ10と同様な機構を有するマニピュレータ808が設けられている。ロボットアーム802は、作業部806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804は、テーブル型、制御盤型等の構成を採り得る。   The medical robot system 800 includes an articulated robot arm 802 and a console 804, and the working unit 806 is connected to the tip of the robot arm 802. A manipulator 808 having a mechanism similar to that of the medical manipulator 10 is provided at the tip of the robot arm 802. The robot arm 802 may be any means that moves the working unit 806, and is not limited to a stationary type, but may be an autonomous moving type, for example. The console 804 may take a configuration such as a table type or a control panel type.

ロボットアーム802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806の位置及び向きを任意に設定できて好適である。先端のマニピュレータ808は、ロボットアーム802の先端部810と一体化している。マニピュレータ808は、前記のアクチュエータブロック30(図1参照)の代わりに、基端側が前記先端部810に連結されるとともに、内部にモータを収納したアクチュエータブロック812を有する。   If the robot arm 802 has six or more independent joints (such as a rotation axis and a slide axis), the position and orientation of the working unit 806 can be arbitrarily set. The manipulator 808 at the tip is integrated with the tip 810 of the robot arm 802. The manipulator 808 has an actuator block 812 having a proximal end connected to the distal end portion 810 and containing a motor therein instead of the actuator block 30 (see FIG. 1).

ロボットアーム802は、コンソール804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804に設けられたジョイスティック814に倣った操作、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804は、前記のコントローラ27(図1参照)の機能を含んでいる。作業部806には、前記の先端動作部12が設けられている。   The robot arm 802 may operate under the action of the console 804, and may be configured to perform an automatic operation by a program, an operation following a joystick 814 provided on the console 804, and a composite operation thereof. The console 804 includes the function of the controller 27 (see FIG. 1). The working unit 806 is provided with the distal end working unit 12.

コンソール804には、操作指令部としての2つのジョイスティック814と、モニタ816が設けられている。図示を省略するが、2つのジョイスティック814により、2台のロボットアーム802を個別に操作が可能である。2つのジョイスティック814は、両手で操作しやすい位置に設けられている。モニタ816には、内視鏡による画像等の情報が表示される。   The console 804 is provided with two joysticks 814 as operation command units and a monitor 816. Although not shown, two robot arms 802 can be individually operated by two joysticks 814. The two joysticks 814 are provided at positions that can be easily operated with both hands. On the monitor 816, information such as an image by an endoscope is displayed.

ジョイスティック814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802を動かすことができる。ジョイスティック814はマスターアームであってもよい。ロボットアーム802とコンソール804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 joystick 814 can move up and down, move left and right, twist, and tilt, and can move the robot arm 802 in accordance with these operations. The joystick 814 may be a master arm. The communication means between the robot arm 802 and the console 804 may be wired, wireless, network, or a combination thereof.

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.

本実施の形態に係る医療用マニピュレータの斜視図である。It is a perspective view of the medical manipulator concerning this embodiment. 作業部と操作部とを分離した医療用マニピュレータの側面図である。It is a side view of the medical manipulator which isolate | separated the working part and the operation part. 操作部の斜視図である。It is a perspective view of an operation part. 接続部の一部断面斜視図である。It is a partial cross section perspective view of a connection part. 先端動作部の斜視図である。It is a perspective view of a front-end | tip operation | movement part. プーリ及びワイヤと先端動作部の基本構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the basic composition of a pulley, a wire, and a front-end | tip operation | movement part. 医療用マニピュレータで、先端プーリ、基端プーリ及びこれらのプーリに巻き掛けられたワイヤを示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows a front end pulley, a base end pulley, and the wire wound around these pulleys with a medical manipulator. 変形例に係る医療用マニピュレータで、先端プーリ、基端プーリ及びこれらのプーリに巻き掛けられたワイヤを示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows the front end pulley, the base end pulley, and the wire wound around these pulleys with the medical manipulator which concerns on a modification. マニピュレータをロボットアームの先端に接続した医療用ロボットシステムの斜視図である。It is a perspective view of the medical robot system which connected the manipulator to the front-end | tip of a robot arm.

符号の説明Explanation of symbols

10…医療用マニピュレータ 12…先端動作部
14…操作部 15…接続部
16、806…作業部 27…コントローラ
30、812…アクチュエータブロック 40a〜40c…モータ
48…連結シャフト 49…視認孔
50a〜50c…基端プーリ 54a〜54c…ワイヤ
57a〜57c…先端プーリ 60…グリッパ
300…プーリ収納体 350…円弧ガイド
800…医療用ロボットシステム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Medical manipulator 12 ... Tip operation | movement part 14 ... Operation part 15 ... Connection part 16,806 ... Working part 27 ... Controller 30, 812 ... Actuator block 40a-40c ... Motor 48 ... Connection shaft 49 ... Visual recognition hole 50a-50c ... Base end pulleys 54a to 54c ... Wires 57a to 57c ... End pulley 60 ... Gripper 300 ... Pulley storage body 350 ... Arc guide 800 ... Medical robot system

Claims (6)

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基端プーリを備える接続部と、
前記接続部から延在する連結シャフトの先端に設けられた先端動作部と、
前記先端動作部を駆動する先端プーリと、
前記連結シャフト内を通り、前記基端プーリと前記先端プーリとの間に巻き掛けられて前記モータの回転を前記先端動作部に伝達する可撓性部材と、
を有し、
前記先端プーリは、前記基端プーリよりも小径であ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 connecting portion comprising a proximal pulley that is detachably attached to the actuator portion and connected to a rotating shaft of the motor;
A tip operating portion provided at the tip of a connecting shaft extending from the connecting portion;
A tip pulley for driving the tip working unit;
A flexible member that passes through the connecting shaft, is wound between the proximal pulley and the distal pulley, and transmits the rotation of the motor to the distal working portion;
Have
The medical manipulator characterized in that the distal pulley has a smaller diameter than the proximal pulley.
請求項1記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記基端プーリの径は、前記先端プーリの径の1.1〜5.0倍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 claim 1, wherein
The medical manipulator characterized in that the diameter of the proximal pulley is 1.1 to 5.0 times the diameter of the distal pulley.
請求項1又は2記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記可撓性部材は線体であり、
前記先端プーリの径は、前記線体の径の2〜120倍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 claim 1 or 2,
The flexible member is a wire;
The diameter of the tip pulley is 2 to 120 times the diameter of the wire body.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記可撓性部材は、前記連結シャフト内で往復2線が設けられ、
2線の前記可撓性部材を前記基端プーリの幅に合わせて略平行にする円弧ガイドを有し、
前記円弧ガイドの曲率半径は、前記先端プーリの半径よりも大きい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 1 to 3,
The flexible member is provided with two reciprocating wires in the connecting shaft;
An arc guide that makes the two-line flexible member substantially parallel to the width of the proximal pulley,
A medical manipulator characterized in that a radius of curvature of the arc guide is larger than a radius of the tip pulley.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記連結シャフトの先端部近傍に設けられ、前記可撓性部材を露呈する視認部を有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 any one of claims 1 to 4,
A medical manipulator having a visual recognition part provided near the distal end of the connection shaft and exposing the flexible member.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記可撓性部材は、ワイヤであることを特徴とする医療用マニピュレータ。
In the medical manipulator according to any one of claims 1 to 5,
The medical manipulator, wherein the flexible member is a wire.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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