JP2018111142A - Arm device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、手術に用いて好適なアーム装置に関し、特に内視鏡を用いた手術に用いて好適なアーム装置に関する。 The present invention relates to an arm device suitable for use in surgery, and more particularly to an arm device suitable for use in surgery using an endoscope.
近年、外科手術において、術後の回復が早く、かつ、手術の際の傷口が小さい等の利点があることにより、内視鏡を用いた手術(以後「腹腔鏡手術」とも表記する。)が開腹手術に代わり広く行われている。また、腹腔鏡手術に用いられる内視鏡を支持するとともに、内視鏡の操作に用いられるマニピュレータシステムの提案が増加し始めている(例えば、特許文献1参照。)。 In recent years, surgical operations using an endoscope (hereinafter also referred to as “laparoscopic surgery”) have advantages such as quick recovery after surgery and small wounds at the time of surgery. Widely used in place of laparotomy. In addition, proposals for manipulator systems used to support endoscopes used in laparoscopic surgery and to operate endoscopes have begun to increase (for example, see Patent Document 1).
上述の特許文献1に記載されたマニピュレータシステムでは、内視鏡を支持する位置の近くに互いに直交する3つの軸線である第4の回転軸104、第5の回転軸105および第6の回転軸106が一か所で交わる構成が採用されている。また、第5の関節軸105に支持される連結部21の一方の端部には患者の腹腔内に挿入される作業部22が配置され、他方の端部には操作司令部20が配置されている。
In the manipulator system described in
このように3つの軸線がオフセットのない一か所で交わる構成を採用した場合、マニピュレータ(以後「アーム装置」とも表記する。)の操作性を確保しやすい。言い換えると、操作者が操作司令部20を把持して操作することにより、作業部22の位置を操作しやすい。また、第5の回転軸105より操作司令部20の側、つまり操作司令部20の周囲には他の構成が存在しないため、操作者が操作司令部20をつかみやすい。
When the configuration in which the three axes intersect in one place with no offset in this manner is adopted, it is easy to ensure the operability of the manipulator (hereinafter also referred to as “arm device”). In other words, the operator can easily operate the position of the working
その一方で、3つの軸線が一か所で交わる構成であること、および、操作司令部20が第5の関節軸105から突出して設けられていることにより、次に説明するような問題があった。 On the other hand, there is a problem as described below due to the configuration in which the three axes intersect at one place and the operation command unit 20 protruding from the fifth joint shaft 105. It was.
まず、3つの軸線が一か所で交わる構成であると、作業部22の可動範囲が狭くなるという問題がある。つまり、腹腔鏡手術において作業部22(連結部21)を大きく水平近くになるまで傾けると、連結部21における第5の関節軸105近傍の作業部22側に設けられた駆動部50や操作司令部20が、第4の回転軸104に関する先端部15と干渉する。そのため、作業部22大きく傾けることができないという問題があった。
First, there is a problem that the movable range of the
その一方で、第5の関節軸105から先端部15までの距離を長くすることにより、作業部22大きく傾けることが可能になる。しかしながら、第5の関節軸105から先端部15までの距離を長くすると、装置が大型化してアーム装置をセッティングする作業負荷が増大するという問題があった。
On the other hand, by increasing the distance from the fifth joint shaft 105 to the
次いで、操作司令部20が第5の関節軸105から突出して設けられていると、突出した操作司令部20により腹腔鏡手術の手術者や助手の視界を妨げられるという問題があった。また、手術者が圧迫感を感じるという問題があった。 Next, when the operation command unit 20 is provided so as to protrude from the fifth joint shaft 105, there is a problem that the projected operation command unit 20 obstructs the field of view of the laparoscopic surgeon or assistant. In addition, there is a problem that the surgeon feels pressure.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、装置の大型化を抑制しつつ可動範囲の確保が容易なアーム装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an arm device that can easily secure a movable range while suppressing an increase in size of the device.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のアーム装置は、アーム基部と、一方の端部が前記アーム基部と隣接して配置され、前記一方の端部を通る第1回転軸線に沿って延びる部分を有し、かつ、前記アーム基部に対して前記第1回転軸線まわりに回転可能に配置された保持アーム部と、前記保持アーム部の他方の端部と隣接して配置され、前記他方の端部を通り前記第1回転軸線に対して交差するとともに前記第1回転軸線と離間したねじれの関係を有する第2回転軸線と交差して延びる形状を有し、かつ、前記保持アーム部に対して前記第2回転軸線まわりに回動可能に配置された連結アーム部と、前記連結アーム部の端部と隣接して配置され、前記第2回転軸線に対して交差して延びる第3回転軸線に沿って延びるとともに前記連結アーム部と隣接する端部と反対側の端部の先端は対象物を把持可能とされ、かつ、前記連結アーム部に対して前記第3回転軸線まわりに回転可能に配置された把持アーム部と、が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The arm device of the present invention has an arm base, a portion having one end adjacent to the arm base, and extending along a first rotation axis passing through the one end, and the arm. A holding arm portion arranged to be rotatable about the first rotation axis with respect to a base portion, and arranged adjacent to the other end portion of the holding arm portion, passing through the other end portion, and the first rotation axis line And a shape extending to intersect with the second rotation axis having a torsional relationship spaced apart from the first rotation axis and rotating around the second rotation axis with respect to the holding arm portion. A connecting arm portion that is movably disposed, and is disposed adjacent to an end portion of the connecting arm portion and extends along a third rotation axis that extends across the second rotation axis and the connection arm portion. On the opposite side of the adjacent edge Tip parts are configured to be gripped object, and said third rotatably arranged gripper arm about the rotation axis relative to the connecting arm portion, characterized in that is provided.
本発明のアーム装置によれば、第1回転軸線および第2回転軸線の配置がねじれの関係を有するため、第1回転軸線および第2回転軸線が交わる配置と比較して、アーム基部、保持アーム部、連結アーム部および把持アーム部の干渉を抑制しやすく、把持アーム部における先端の可動範囲を確保しやすい。 According to the arm device of the present invention, since the arrangement of the first rotation axis and the second rotation axis has a torsional relationship, the arm base portion and the holding arm are compared with the arrangement in which the first rotation axis and the second rotation axis intersect. It is easy to suppress interference between the gripping arm part, the connecting arm part, and the gripping arm part, and it is easy to secure the movable range of the tip of the gripping arm part.
また、第1回転軸線および第2回転軸線が交わる配置と比較して、把持アーム部における先端の可動範囲を確保するために必要な保持アーム部、連結アーム部および把持アーム部の少なくとも1つの長さ(大きさ)を小さくすることができる。 In addition, as compared with an arrangement in which the first rotation axis and the second rotation axis intersect, at least one length of the holding arm portion, the connecting arm portion, and the gripping arm portion that is necessary to ensure the movable range of the tip of the gripping arm portion. The size (size) can be reduced.
上記発明において前記保持アーム部には、前記一方の端部側であって前記第1回転軸線に沿って延びる基端領域部と、前記他方の端部側であって前記第1回転軸線と交差する方向に延びる先端領域部と、が設けられていることが好ましい。 In the above invention, the holding arm portion includes a base region portion extending along the first rotation axis on the one end side, and a crossing with the first rotation axis on the other end side. It is preferable that a distal end region portion extending in a direction to be provided.
このように保持アーム部における第2回転軸線が通る他方の端部側である先端領域部が、第1回転軸線と交差する方向に延びる形状とすることにより、把持アーム部における先端の可動範囲を更に確保しやすくなる。 In this manner, the tip end region portion on the other end side through which the second rotation axis passes in the holding arm portion has a shape extending in a direction intersecting the first rotation axis, thereby reducing the movable range of the tip in the grip arm portion. Furthermore, it becomes easy to ensure.
つまり、先端領域部に隣接する領域であって先端領域部が延びる方向の領域を空間として確保することができ、この空間があることにより、連結アーム部や把持アーム部が第2回転軸線まわりに回動することができる。なお、先端領域部は第1回転軸線と交差する方向に湾曲して延びる形状であってもよいし、直線状に延びる形状であってもよい。 In other words, a region adjacent to the tip region and extending in the direction in which the tip region extends can be secured as a space, and the presence of this space allows the connecting arm portion and the grip arm portion to move around the second rotation axis. It can be rotated. Note that the tip region may be curved and extending in a direction intersecting the first rotation axis, or may be linearly extending.
上記発明において前記保持アーム部における前記他方の端部は、前記連結アーム部を間に挟み前記第2回転軸線まわりに回動可能に保持するU字状に形成され、前記U字状の底側には前記連結アーム部との間に空間を有することが好ましい。 In the above invention, the other end portion of the holding arm portion is formed in a U shape that holds the connecting arm portion therebetween and is rotatably held around the second rotation axis. It is preferable to have a space between the connecting arm portion.
このように保持アーム部における他方の端部をU字状に形成して、連結アーム部をU字状部分の間に挟んで第2回転軸線まわりに回動可能に保持することにより、把持アーム部における先端の可動範囲を更に確保しやすくなる。 In this way, the other end portion of the holding arm portion is formed in a U-shape, and the holding arm portion is sandwiched between the U-shaped portions and is held so as to be rotatable about the second rotation axis. It becomes easier to secure the movable range of the tip of the part.
特に、連結アーム部とU字状部分の底側との間に空間を設けることにより、この空間に把持アーム部が入り込むことが可能となり、把持アーム部における先端の可動範囲を更に確保しやすくなる。 In particular, by providing a space between the connecting arm portion and the bottom side of the U-shaped portion, the grip arm portion can enter this space, and the movable range of the tip of the grip arm portion can be further ensured. .
上記発明において前記保持アーム部におけるU字状に形成された前記他方の端部の一方と前記連結アーム部との間には、前記連結アーム部を前記第2回転軸線まわりに回動可能に支持する一方の軸部が設けられ、前記他方の端部の他方と前記連結アーム部との間には、前記連結アーム部を前記第2軸線まわりに回動可能に支持する他方の軸部が設けられていることが好ましい。 In the above invention, between the one of the other end portions of the holding arm portion formed in a U shape and the connecting arm portion, the connecting arm portion is supported so as to be rotatable around the second rotation axis. One shaft portion is provided, and the other shaft portion is provided between the other end portion of the other end portion and the connection arm portion so as to rotatably support the connection arm portion around the second axis. It is preferable that
このように保持アーム部に対して連結アーム部を第2回転軸線まわりに保持する軸部を、一方の軸部および他方の軸部に分割することにより、連結アーム部の内部を軸部が貫通する一つの軸部で保持する場合と比較して、連結アーム部内で利用可能な空間を確保しやすくなり、連結アーム部を小型化しやすくなる。 By dividing the shaft portion that holds the connecting arm portion around the second rotation axis with respect to the holding arm portion in this way into one shaft portion and the other shaft portion, the shaft portion penetrates the inside of the connecting arm portion. Compared to the case of holding by one shaft portion, it becomes easier to secure a space available in the connecting arm portion, and the connecting arm portion can be easily downsized.
上記発明においては、外部から入力される制御信号に基づいて前記把持アーム部を前記第3回転軸線まわりに回転させる駆動部が前記連結アーム部に設けられていることが好ましい。 In the above invention, it is preferable that the connecting arm portion is provided with a drive portion that rotates the grip arm portion around the third rotation axis based on a control signal input from the outside.
このように駆動部を設けることにより、対象物における第3回転軸線まわりの姿勢を所望の姿勢に制御することができる。例えば、対象物が画像を撮像するカメラである場合には、撮像される画像の向きを所望の向きに制御することが容易となる。 By providing the drive unit in this way, the posture around the third rotation axis of the object can be controlled to a desired posture. For example, when the object is a camera that captures an image, it is easy to control the orientation of the captured image to a desired orientation.
上記発明において前記駆動部は、前記連結アーム部における前記先端との間に前記第2回転軸線を挟む位置に配置されていることが好ましい。
このように、駆動部を連結アーム部の先端との間に第2回転軸線を挟む位置に配置することにより、連結アーム部における第2回転軸線まわりのバランスを取る錘(以後「カウンターウエイト」とも表記する。)を減らすことが容易となる。
In the above invention, it is preferable that the drive unit is disposed at a position where the second rotation axis is sandwiched between the driving arm and the tip of the connecting arm unit.
Thus, by arranging the drive unit at a position where the second rotation axis is sandwiched between the tip of the connection arm unit, a weight (hereinafter referred to as “counterweight”) that balances around the second rotation axis in the connection arm unit. It is easy to reduce.
つまり、駆動部をカウンターウエイトの一部として用いることにより、バランスを取るためのみに用いられるカウンターウエイトを減らすことが容易となる。また、バランスを取るためのみに用いられる錘を配置する空間を削減することにより、連結アーム部を小型化しやすくなる。 That is, by using the drive unit as a part of the counterweight, it becomes easy to reduce the counterweight used only for balancing. Moreover, it becomes easy to reduce a connection arm part by reducing the space which arrange | positions the weight used only for balancing.
上記発明において前記把持アーム部を構成する材料は、前記連結アーム部を構成する材料と比較して比重が小さいことが好ましい。
このように把持アーム部は比較して比重が小さい材料から構成し、連結アーム部は比較して比重が大きな材料から構成することにより、連結アーム部の第2回転軸線まわりのバランスを取るためのみに用いられる錘を減らすことが容易となる。
In the said invention, it is preferable that the material which comprises the said grip arm part has small specific gravity compared with the material which comprises the said connection arm part.
In this way, the gripping arm portion is made of a material having a relatively low specific gravity, and the connecting arm portion is made of a material having a relatively high specific gravity, so that only the balance around the second rotation axis of the connecting arm portion is achieved. It is easy to reduce the weight used for the.
本発明のアーム装置によれば、第1回転軸線および第2回転軸線の配置がねじれの関係を有するため、装置の大型化を抑制しつつアーム基部、保持アーム部、連結アーム部および把持アーム部の干渉を抑制して把持アーム部における先端の可動範囲の確保が容易になるという効果を奏する。 According to the arm device of the present invention, since the arrangement of the first rotation axis and the second rotation axis has a twisted relationship, the arm base portion, the holding arm portion, the connecting arm portion, and the gripping arm portion are suppressed while suppressing the enlargement of the device. It is possible to suppress the interference and to easily secure the movable range of the tip of the grip arm portion.
この発明の一実施形態に係るアーム装置について、図1から図7を参照しながら説明する。本実施形態では、本願発明を腹腔鏡手術における硬性内視鏡(対象物)60(以下「硬性鏡60」とも表記する。)を支持するアーム装置1に適用して説明する。アーム装置1には、図1に示すように、アーム基部10と、保持アーム部30と、連結アーム部40と、把持アーム部50と、が主に設けられている。
An arm device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention will be described by applying it to an
また、本実施形態においては、アーム装置1が図1に示す姿勢を取った際の硬性鏡60が延びる方向をY方向、Y方向と直交する方向であってアーム基部10や保持アーム部30が延びる方向をZ方向、Y方向およびZ方向と直交する方向をX方向として説明する。
Further, in the present embodiment, the direction in which the
アーム基部10は保持アーム部30が取り付けられるものであり、保持アーム部30、連結アーム部40および把持アーム部50を支持するものである。アーム基部10には、第1基部11、第2基部12および第3基部13が主に設けられている。
The
第1基部11は直線状に延びて形成された棒状の部材である。第1基部11は、一方の端部においてY方向に延びる回転軸21まわりに回動可能に配置され、他方の端部をZ−X平面上で首振り移動可能としたものである。また第1基部11は、モータ等の駆動部(図示せず。)により、回転軸21まわりの回動が制御されている。
The
第2基部12は第1基部11と第3基部13との間に配置された概略円柱状に形成された部材である。第2基部12は、第1基部11における他方の端部に配置され、Y方向に延びる回転軸22まわりに回動可能に配置されている。また第2基部12は、モータ等の駆動部(図示せず。)により、回転軸22まわりの回動が制御されている。
The
第3基部13は、第2基部12と保持アーム部30との間に配置された柱状に形成された部材である。第3基部13は、第2基部における円周面に配置され、図1におけるX方向に延びる回転軸23まわりに回動可能に配置されている。第3基部13には、図2および図3に示すように、保持アーム部30の回転位相を検出するエンコーダ14が設けられている。エンコーダ14としては、公知の方法で位相を検出するものを用いることができ、その種類を特に限定するものではない。
The
第3基部13が回転軸23まわりに回動することにより、第3基部13、保持アーム部30、連結アーム部40および把持アーム部50はY方向(例えば、上下方向)に首振り移動する。
As the
また第3基部13には、図1に示すように、回転軸23まわりの回動のロックとフリーとを切り替えるスイッチ15が設けられている。本実施形態では、スイッチ15はボタンを押下することにより、ロックとフリーとが切り替わるものである例に適用して説明する。スイッチ15によりロックが選択されると、第3基部13は回転軸23まわりの回動が禁止され、第3基部13と第2基部12との相対姿勢(回転軸23の角度)は固定される。スイッチ15によりフリーが選択されると、第3基部13は回転軸23まわりの回動が自由となり、第3基部13と第2基部12との相対姿勢(回転軸23の角度)は自由に変更可能となる。
Further, as shown in FIG. 1, the
回転軸23の角度を変更する場合には、第3基部13を手で支えながらスイッチ15のボタンを押下してロックからフリーに切り替える。そして第3基部13を回転軸23まわりに回動させ、第2基部12に対する第3基部13の相対姿勢を所望の姿勢に変更する(回転軸23の角度を変更する。)。変更後の回転軸23の角度を維持しつつ、再度スイッチ15のボタンを押下してフリーからロックに切り替える。これにより、回転軸23の角度は変更後の角度に固定される。
When the angle of the
保持アーム部30は、図2および図3に示すように、アーム基部10の第3基部13と、連結アーム部40との間に配置される部材である。より具体的には、第3基部13に対して回転軸(第1回転軸線)RBまわりに回転可能に取り付けられたものである。保持アーム部30には、第3基部13側の基端領域部(一方の端部)31と、連結アーム部40側の先端領域部(他方の端部)32とが主に設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the holding
基端領域部31は、回転軸RBに沿って延びる柱状に形成された部材であり、第3基部13と隣接する位置に回転軸RBまわりに外部から加わる力に従って従動的に回転可能とする構成を有するものである。言い換えると、基端領域部31は回転軸RBまわりの回転が制御されていないものである。
The proximal
外部から加わる力としては、回転軸21および回転軸22まわりの回動を制御する駆動部により加えられる力や、腹腔鏡手術で用いられるトロッカー(図示せず。)により動きが制限される硬性鏡60から加えられる抵抗力(反力)などを例示することができる。また、回転軸RBまわりに回転可能とする構成としては公知の回転支持が可能な構成を用いることができ、具体的な構成を限定するものではない。
As a force applied from the outside, a rigid endoscope whose movement is restricted by a force applied by a drive unit that controls rotation around the
なお、回転軸RBまわりに回転可能とする構成は、上述のように基端領域部31に設けられていてもよいし、第3基部13に設けられていてもよいし、基端領域部31および第3基部13の両者に設けられていてもよく、配置位置を限定するものではない。
The configuration that allows rotation about the rotation axis RB may be provided in the
先端領域部32は基端領域部31の端部から湾曲して延びて、言い換えると、回転軸RBと交差する方向に延びて形成された部材である。先端領域部32が湾曲する方向は、基端領域部31から離れるに伴い硬性鏡60に近づく方向であり、言い換えると、Z方向における負の方向に進むに伴いY方向における負の方向に離れる方向である。
The distal
なお、先端領域部32は曲線状に湾曲して延びる形状を有していてもよいし、直線を折り曲げて湾曲して延びる形状を有していてもよく、その具体的な形状を限定するものではない。
The distal
また先端領域部32は、連結アーム部40を間に挟み回転軸(第2回転軸線)RAまわりに外部から加わる力に従って従動的に回動可能に保持するU字状に形成された部材でもある。連結アーム部40を挟む一方である先端領域部32A、他方である先端領域部32B、および、基端領域部31に囲まれた領域には、内部空間ISが形成されている。さらに、内部空間ISと隣接する空間で合って先端領域部32の湾曲方向(Y方向の負側)の空間には、隣接空間ASが設けられている。
The distal
なお、本実施形態では、U字状に形成された一方および他方を区別して説明する場合には先端領域部32Aおよび先端領域部32Bと表記し、区別する必要がない場合には先端領域部32と表記する。
In the present embodiment, when one and the other formed in a U shape are distinguished from each other, they are represented as a
先端領域部32Aは、保持アーム部30を上面視した場合(図3参照)の基端領域部31から先端領域部32を見た際の右側(X方向の正の側)に位置する板状に形成されたものである。
The
図4に示すように、先端領域部32Aにおける連結アーム部40と対向する面であって、回転軸RAに対応する位置には、連結アーム部40を回動可能に支持する一方の軸部33Aが設けられている。つまり、一方の軸部33Aは回転軸RAを構成する部材の一部である。一方の軸部33Aは、後述する連結アーム部40のフレーム41と回動可能に嵌め合わされ、フレーム41の内部には空間が形成されている。
As shown in FIG. 4, one shaft portion 33 </ b> A that rotatably supports the
さらに先端領域部32Aの内部には、連結アーム部40の回動位相を検知するエンコーダ36が配置されている。エンコーダ36は先端領域部32Aの先端であって、一方の軸部33Aの近傍の領域に配置されている。エンコーダ36が内蔵されているため、先端領域部32Aは、先端領域部32Bと比較して先端が厚く形成されている。
Furthermore, an
先端領域部32Bは、保持アーム部30を上面視した場合(図3参照)の基端領域部31から先端領域部32を見た際の左側(X方向の負の側)に位置する板状に形成されたものである。
The
図5に示すように、先端領域部32Bにおける連結アーム部40と対向する面であって、回転軸RAに対応する位置には、連結アーム部40を回動可能に支持する他方の軸部33Bが設けられている。
As shown in FIG. 5, the other shaft portion 33 </ b> B that rotatably supports the
つまり、他方の軸部33Bは回転軸RAを構成する部材の一部である。他方の軸部33Bは、後述する連結アーム部40のフレーム41と回動可能に嵌め合わされ、フレーム41の内部には空間が形成されている。
That is, the
ここで回転軸RAと回転軸RBについて更に説明すると次の通りとなる。
回転軸RBは、アーム装置1の姿勢が図1に示す姿勢の場合におけるZ方向に延びる回転軸線であり、言い換えると、第3基部13における保持アーム部30との接続部から第2基部12との接続部に向かって延びる回転軸線である。
Here, the rotation axis RA and the rotation axis RB will be further described as follows.
The rotation axis RB is a rotation axis extending in the Z direction when the posture of the
回転軸RAは、アーム装置1の姿勢が図1に示す姿勢の場合におけるX向に延びる回転軸線であり、言い換えると、連結アーム部40を挟む先端領域部32Aから先端領域部32Bに向かって延びる回転軸線である。また、回転軸RAは、回転軸RBから硬性鏡60側へ離間した位置であって、回転軸RBとねじれの関係を有する回転軸線でもある。
The rotation axis RA is a rotation axis extending in the X direction when the posture of the
連結アーム部40は、図2および図6に示すように、保持アーム部30と、把持アーム部50との間に配置される部材である。連結アーム部40は回転軸(第3回転軸線)RCに沿って延びる柱状に形成され、回転軸RCの中ほどにおいて、連結アーム部40に対して回転軸RAまわりに回動可能に取り付けられている。
As shown in FIGS. 2 and 6, the connecting
連結アーム部40には、図6および図7に示すように、連結アーム部40に対して回動可能に支持されたフレーム41と、フレーム41に取り付けられた駆動部42と、フレーム41および駆動部42の周囲を覆い連結アーム部40の外形を形成するカバー44と、把持アーム部50の回転位相を検知するエンコーダ45と、が主に設けられている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the connecting
フレーム41には、Y方向の一方の端部に駆動部42が配置され、他方の端部に把持アーム部50が配置される。さらに、駆動部42が配置される位置と、把持アーム部50が配置される位置の間に連結アーム部40の一方の軸部33Aおよび他方の軸部33Bが嵌め合わされる。フレーム41の内部には、駆動部42における回転を把持アーム部50に伝達する伝達軸43およびエンコーダ45が配置されている。伝達軸43は回転軸RCを構成する部材の一部でもある。
In the
また回転軸RCは、アーム装置1の姿勢が図1に示す姿勢の場合におけるY方向に延びる回転軸線であり、言い換えると、硬性鏡60が延びる軸線に沿って延びる回転軸線である。
The rotation axis RC is a rotation axis extending in the Y direction when the posture of the
把持アーム部50は、図2および図6に示すように、連結アーム部40に対して回転軸RCまわりに回転可能とされた部材であり、連結アーム部40と、硬性鏡60との間に配置された、概略L字状に形成された部分と硬性鏡60を把持する把持部51を有するものである。
As shown in FIG. 2 and FIG. 6, the
把持アーム部50の概略L字状に形成されたL字部52には、連結アーム部40側の回転軸RCと直交する方向に延びる部分と、把持部51側の回転軸RCに沿って延びる部分とが設けられている。
The L-shaped
本実施形態において把持部51は、硬性鏡60におけるカメラ部64を挟んで把持するものである例に適用して説明するが、挟んで把持する方法に限るものではなく、カメラ部64を保持する他の方法を用いてもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態では、把持アーム部50を構成する材料は、連結アーム部40を構成する材料(例えば金属材料)よりも比重が小さなもの(例えば樹脂材料)が用いられている。把持アーム部50および連結アーム部40を構成する材料が複数の種類を含む場合には、例えば、把持アーム部50の重量を体積で割って求めた比重が、連結アーム部40の重量を体積で割って求めた比重よりも小さくなるようにしてもよい。
In the present embodiment, a material (for example, a resin material) having a specific gravity smaller than that of a material (for example, a metal material) that configures the
本実施形態の硬性鏡60は、図1および図2に示すように、腹腔鏡手術を受ける患者体内に挿入される挿入部61と、ライトガイド部62と、接続部63と、カメラ部64と、ケーブル部65と、から主に構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
挿入部61は、回転軸RCの方向に延びる円柱状に形成された部材であって、患者体内の画像をカメラ部64に伝えるものである。硬性鏡60は、挿入部61の軸線と回転軸RCとは概略同一(同軸)となるように把持アーム部50に取り付けられている。ライトガイド部62は挿入部61に設けられるものであって、患者体内の照明に用いられる光を外部から挿入部61に導くものである。
The
接続部63は、挿入部61とカメラ部64との接続に用いられるものである。カメラ部64は、挿入部61から導かれてきた画像を電気信号に変換するものである。ケーブル部65は、カメラ部64で変換された画像の電気信号を外部の機器に出力する際に用いられるものである。
The
次に、上記の構成からなるアーム装置1における動作について説明する。
腹腔鏡手術においてアーム装置1は、硬性鏡60を所望の位置で所望の姿勢を取るように動作する。アーム基部10では、第1基部11、第2基部12および第3基部を回転軸21、回転軸22および回転軸23まわりに回動することにより、保持アーム部30、連結アーム部40、把持アーム部50および硬性鏡60を概略の所望の位置へ移動させる。
Next, the operation of the
In laparoscopic surgery, the
保持アーム部30、連結アーム部40および把持アーム部50では、硬性鏡60が所望の位置で所望の姿勢を取るように回転軸RA、回転軸RBおよび回転軸RCまわりの回動または回転が行われる。
The holding
まず、第3基部13に対して保持アーム部30が回転軸RBまわりに回動すると、連結アーム部40、把持アーム部50および硬性鏡60が図1におけるX方向に円弧状の軌道を描きながら移動する。言い換えると、例えば硬性鏡60は上下方向に移動する。
First, when the holding
保持アーム部30に対して連結アーム部40が回転軸RAまわりに回動すると、把持アーム部50および硬性鏡60が図1におけるZ方向に円弧状の軌道を描きながら移動する。言い換えると、例えば硬性鏡60は左右方向に移動する。
When the connecting
特に、把持アーム部50および硬性鏡60がZ方向の正の方向へ円弧状の軌道を描きながら移動した場合、連結アーム部40および把持アーム部50は、まず隣接空間ASに侵入する。さらに円弧状の軌道を描きながら移動が続けられると、連結アーム部40および把持アーム部50は、内部空間ISに侵入する。
In particular, when the
先端領域部32が湾曲しないで形成された場合、言い換えると、回転軸RBに沿った直線状に形成された場合と比較すると、同じ大きさの隣接空間ASおよび内部空間ISを確保しやすくすることにより、より大きな移動範囲を確保できる。逆に、同じ移動範囲を確保する場合には、より小さな隣接空間ASおよび内部空間ISを確保するだけでよい。
When the
保持アーム部30に回転軸RAおよび回転軸RBが設けられていることで、トロッカー(図示せず。)に挿入された硬性鏡60の先端を前後方向および左右方向に動かすことが可能となる。そのため腹腔鏡手術を行う手術者が見たいと思う方向へ硬性鏡60の先端を向けることができる。
By providing the holding
また連結アーム部40に対して把持アーム部50が回転軸RCまわりに回転すると、把持アーム部50とともに硬性鏡60も回転軸RCまわりに回転する。硬性鏡60が回転軸RCまわりに回転することにより、硬性鏡60による手術部位の観察方向(角度)を変更することが可能となる。
When the
上記の構成のアーム装置1によれば、回転軸RBおよび回転軸RAの配置がねじれの関係を有するため、回転軸RBおよび回転軸RAが交わる配置と比較して、アーム基部10、保持アーム部30、連結アーム部40および把持アーム部50の干渉を抑制しやすく、把持アーム部50における先端の可動範囲を確保しやすい。また、回転軸RBおよび回転軸RAが交わる配置と比較して、把持アーム部50における先端の可動範囲を確保するために必要な保持アーム部30、連結アーム部40および把持アーム部50の少なくとも1つの長さ(大きさ)を小さくすることができる。
According to the
保持アーム部30における回転軸RAが通る先端領域部32が、回転軸RBと交差する方向に延びる形状とすることにより、硬性鏡60の挿入部61における先端の可動範囲を更に確保しやすくなる。つまり、先端領域部32に隣接する領域であって先端領域部32が湾曲する側の領域を隣接空間ASとして確保することができ、この隣接空間ASがあることにより、連結アーム部40や把持アーム部50が回転軸RAまわりに回動することができる。
By forming the distal
保持アーム部30における先端領域部32をU字状に形成して、連結アーム部40を先端領域部32Aおよび先端領域部32Bの間に挟んで回転軸RAまわりに回動可能に保持することにより、硬性鏡60の挿入部61における先端の可動範囲を更に確保しやすくなる。特に、連結アーム部40と保持アーム部30のU字状部分の底側との間に内部空間ISを設けることにより、この内部空間ISに把持アーム部50が入り込むことが可能となり、硬性鏡60の挿入部61における先端の可動範囲を更に確保しやすくなる。
By forming the distal
保持アーム部30に対して連結アーム部40を回転軸RAまわりに保持する軸部を、一方の軸部33Aおよび他方の軸部33Bに分割することにより、連結アーム部40の内部を軸部が貫通する一つの軸部で保持する場合と比較して、連結アーム部40内で利用可能な空間を確保しやすくなり、連結アーム部40を小型化しやすくなる。
The shaft portion that holds the
駆動部42を設けることにより、硬性鏡60における回転軸RCまわりの姿勢を所望の姿勢に制御することができる。例えば、硬性鏡60が画像を撮像するカメラである場合には、撮像される画像の向きを所望の向きに制御することが容易となる。
By providing the
連結アーム部40の先端との間に回転軸RAを挟む位置に駆動部42を配置することにより、連結アーム部40における回転軸RAまわりのバランスを取るカウンターウエイトを減らすことが容易となる。つまり、駆動部42をカウンターウエイトの一部として用いることにより、バランスを取るためのみに用いられるカウンターウエイトを減らすことが容易となる。また、バランスを取るためのみに用いられる錘を配置する空間を削減することにより、連結アーム部40を小型化しやすくなる。
By disposing the
このように把持アーム部50は比較して比重が小さい材料から構成し、連結アーム部40は比較して比重が大きな材料から構成することにより、連結アーム部40の回転軸RAまわりのバランスを取るためのみに用いられる錘を減らすことが容易となる。
As described above, the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施の形態においては、本願発明を腹腔鏡手術における内視鏡を支持するアーム装置1に適用して説明したが、この発明は内視鏡を支持するアーム装置1に限られることなく、その他の機器を支持するものに適用できるものである。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the present invention has been described by applying the present invention to the
1…アーム装置、10…アーム基部、30…保持アーム部、31…基端領域部(一方の端部)、32,32A,32B…先端領域部(他方の端部)、33A…一方の軸部、33B…他方の軸部、40…連結アーム部、50…把持アーム部、60…硬性内視鏡(対象物)、RA…回転軸(第2回転軸線)、RB…回転軸(第1回転軸線)、RC…回転軸(第3回転軸線)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
一方の端部が前記アーム基部と隣接して配置され、前記一方の端部を通る第1回転軸線に沿って延びる部分を有し、かつ、前記アーム基部に対して前記第1回転軸線まわりに回転可能に配置された保持アーム部と、
前記保持アーム部の他方の端部と隣接して配置され、前記他方の端部を通り前記第1回転軸線に対して交差するとともに前記第1回転軸線と離間したねじれの関係を有する第2回転軸線と交差して延びる形状を有し、かつ、前記保持アーム部に対して前記第2回転軸線まわりに回動可能に配置された連結アーム部と、
前記連結アーム部の端部と隣接して配置され、前記第2回転軸線に対して交差して延びる第3回転軸線に沿って延びるとともに前記連結アーム部と隣接する端部と反対側の端部の先端は対象物を把持可能とされ、かつ、前記連結アーム部に対して前記第3回転軸線まわりに回転可能に配置された把持アーム部と、
が設けられていることを特徴とするアーム装置。 An arm base,
One end is disposed adjacent to the arm base, has a portion extending along a first rotation axis passing through the one end, and is around the first rotation axis with respect to the arm base. A holding arm portion rotatably arranged;
A second rotation which is arranged adjacent to the other end of the holding arm, intersects the first rotation axis through the other end and has a torsional relationship separated from the first rotation axis A connecting arm portion having a shape extending crossing an axis, and arranged to be rotatable around the second rotation axis with respect to the holding arm portion;
An end that is disposed adjacent to an end of the connecting arm and extends along a third rotation axis that intersects the second rotation axis and is opposite to an end adjacent to the connection arm. A gripping arm portion that is capable of gripping an object and is arranged to be rotatable about the third rotation axis with respect to the connection arm portion;
An arm device is provided.
Priority Applications (1)
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JP2017001831A JP2018111142A (en) | 2017-01-10 | 2017-01-10 | Arm device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2020171969A (en) * | 2019-04-08 | 2020-10-22 | 川崎重工業株式会社 | Root device |
WO2021166086A1 (en) * | 2020-02-18 | 2021-08-26 | リバーフィールド株式会社 | Medical robot |
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2017
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