WO2017006377A1 - 手術用ロボット - Google Patents

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WO2017006377A1
WO2017006377A1 PCT/JP2015/003488 JP2015003488W WO2017006377A1 WO 2017006377 A1 WO2017006377 A1 WO 2017006377A1 JP 2015003488 W JP2015003488 W JP 2015003488W WO 2017006377 A1 WO2017006377 A1 WO 2017006377A1
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WO
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robot
drive mechanism
flexible shaft
robot body
bending joint
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PCT/JP2015/003488
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English (en)
French (fr)
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菅 和俊
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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Priority to KR1020187002946A priority patent/KR20180022946A/ko
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    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/74Manipulators with manual electric input means

Definitions

  • the present invention relates to a surgical robot.
  • Patent Document 1 a medical manipulator system is known (for example, see Patent Document 1).
  • This manipulator system has a manipulator having a grasping portion for grasping a suture thread, a needle or the like at the tip, a manipulator body, and an arm to which the manipulator is attached at one end.
  • the arm is attached to the manipulator body through the gimbal portion at the intermediate portion in the axial direction.
  • the other end of the arm is attached to the manipulator body via a gimbal portion.
  • the manipulator main body operates the gimbal portion at the other end of the arm, moves the arm tip with the gimbal portion at the intermediate portion in the axial direction of the arm as a fulcrum, and moves the grip portion of the manipulator.
  • a surgical robot includes a robot body drive mechanism, a hollow flexible shaft, and a bending joint that performs a bending operation by receiving the driving force of the robot body drive mechanism.
  • a joint portion having a proximal end connected to a distal end of the flexible shaft; an end effector provided at a distal end of the joint portion; the bending joint and the robot body drive mechanism;
  • a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force of the robot body driving mechanism to the bending joint, and a rotation driving mechanism for rotating the robot body around the axis of the proximal end of the flexible shaft;
  • the end effector is moved in the circumferential direction about the axis of the distal end of the flexible shaft by rotating the robot body around the axis of the proximal end of the flexible shaft by the rotation drive mechanism. Can be moved. Therefore, the surgical robot can be made compact, and the manufacturing cost of the surgical robot can be reduced.
  • the rotation drive mechanism may rotate the robot body and the robot body drive mechanism integrally around the axis of the proximal end of the flexible shaft.
  • the robot body can be rotated around the axis of the proximal end of the flexible shaft with a simple configuration.
  • a translation drive mechanism that translates the robot body in the axial direction of the proximal end of the flexible shaft may be provided.
  • the end effector can be moved in the axial direction of the distal end of the flexible shaft.
  • the translation drive mechanism may translate the robot body and the robot body drive mechanism integrally in the axial direction of the proximal end of the flexible shaft.
  • the robot body can be translated in the axial direction of the distal end of the flexible shaft with a simple configuration.
  • the joint portion includes a first bending joint and a second bending joint.
  • the first bending joint receives a driving force of the robot body drive mechanism and performs a bending operation in a predetermined direction.
  • the second bending joint The bending operation may be performed in the direction opposite to the direction in which the first bending joint performs the bending operation in response to the driving force of the robot body driving mechanism.
  • the end effector can be oriented inward and work can be easily performed.
  • the end effector may be a forceps.
  • the surgical robot can be used for work using forceps.
  • a surgical robot support base configured to be attachable to a support rail provided on the operating table may be further included, and the rotational drive mechanism may be supported by the surgical robot support base.
  • an operation can be performed with the surgical robot positioned near the patient, and the distance between the operator and the patient can be reduced.
  • the present invention has an effect that the surgical robot can be made compact, and the manufacturing cost of the surgical robot can be reduced.
  • FIG. 1 It is a figure showing roughly an example of composition of a surgical robot system provided with a surgical robot concerning an embodiment of the invention. It is a figure which shows the structural example of the surgical robot of FIG. It is a figure which shows the structural example of the distal end of the robot main body of the surgical robot of FIG. 1, and is a figure which shows the state which extended the joint part of the robot main body straightly. It is a figure which shows the structural example of the distal end of the robot main body of the surgical robot of FIG. 1, and is a figure which shows the state which bent the joint part of the robot main body. It is a partially broken figure which shows the structural example of the wrist joint of the robot main body of the surgical robot of FIG.
  • FIG. 5 is a view taken along the line BB showing an example of the configuration of the distal end of the robot body of the surgical robot of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a CC arrow view showing a configuration example of a distal end of a robot main body of the surgical robot of FIG. 1.
  • It is a block diagram which shows roughly the structural example of the control system of the surgical robot of FIG. It is a figure which shows the operation example of the surgical robot of FIG.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of a surgical robot system 100 including a surgical robot 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the surgical robot 1.
  • the surgical robot system 100 remotely transmits a surgical tool provided at the distal end of the surgical robot 1 inserted by the operator W into the body of the patient P on the operating table 111 from the outside. It is a system that performs minimally invasive surgery by operating.
  • the surgical robot system 100 includes, for example, one or more surgical robots 1 and an endoscope 101.
  • the surgical robot 1 is supported by a surgical robot support 113 attached to a support rail 112 provided on the operating table 111.
  • the surgical robot 1 has an elongated arm, and has a surgical tool at the distal end of the arm. And the treatment site
  • the surgical robot 1 is a robot having forceps at the distal end of the arm.
  • the surgical instrument at the distal end of the arm is not limited to the forceps, and various surgical instruments can be applied.
  • the endoscope 101 is for the operator W to visually recognize the inside of the patient P, and has a video camera and illumination at the distal end. An image captured by the video camera of the endoscope 101 is displayed on the display device 114. As a result, the operator W operates the surgical robot 1 while visually confirming the state of the distal end of the arm of the surgical robot 1 and the surgical instrument located in the body of the patient P, and the state of the treatment site. It can be performed.
  • the surgical robot 1 is inserted into the focusing tube 102 and focused.
  • the focusing tube 102 has flexibility and is formed in a hollow cylindrical shape.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a configuration example of the distal end of the robot body 2, and is a diagram illustrating a state in which the joint portion of the robot body 2 is straightened.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a configuration example of the distal end of the robot body 2, and is a diagram illustrating a state in which the joint portion of the robot body 2 is bent.
  • the surgical robot 1 includes a robot body 2, a drive unit 3, a controller 4 (see FIG. 1), and an operation unit 5 (see FIG. 1).
  • the surgical robot 1 includes a guide tube 6.
  • the robot main body 2 includes an arm 21, an end effector provided at the distal end 21 b of the arm 21, and a driving force transmission mechanism 24. Further, the robot body 2 has a base 23.
  • the base 23 is configured to be attached to the drive unit 3.
  • the robot body 2 can be connected to the drive unit 3 by attaching the base 23 to the drive unit 3.
  • the arm 21 includes a flexible hollow flexible shaft 25 and a joint portion 26.
  • the flexible shaft 25 is, for example, a cylindrical body. As shown in FIG. 2, the proximal end 25 a of the flexible shaft 25 is attached to the base 23 and fixed.
  • the flexible shaft 25 has flexibility in the bending direction and high rigidity in the axial direction. In addition, the flexible shaft 25 has rigidity against rotational torque around the axis.
  • the joint portion 26 has a proximal end (proximal end 27 a of the first bending joint 27) connected to the distal end 25 b of the flexible shaft 25.
  • the joint portion 26 is a hollow cylindrical body, and the internal space communicates with the internal space of the flexible shaft 25.
  • the joint portion 26 includes a first bending joint 27, a second bending joint 28, a connection portion 29, and a wrist joint 30.
  • the 1st bending joint 27, the 2nd bending joint 28, the connection part 29, and the wrist joint 30 are arrange
  • the joint portion 26 is covered with a cover (not shown) on the outer peripheral surface, and has the same diameter as the flexible shaft 25.
  • the first bending joint 27 is a hollow cylindrical body, and is attached so that the proximal end 27 a is continuous with the distal end 25 b of the flexible shaft 25. Note that “continuous” includes not only the case where two things are directly connected but also the case where other things are interposed between the two things and are indirectly connected.
  • FIG. 6A is a BB arrow view showing a configuration example of the distal end of the robot body 2.
  • FIG. 6B is a CC arrow view showing a configuration example of the distal end of the robot body 2.
  • the first bending joint 27 has a plurality of top members 31 connected in a line in the axial direction of the joint portion 26.
  • the top member 31 is formed in a cylindrical shape extending in the axial direction of the joint portion 26.
  • the top member 31 is viewed from a direction orthogonal to the axis of the top member 31 and the bending direction of the first bending joint 27 described later (that is, viewed from the extending direction of the pin 31f described later).
  • the piece 31 is formed in a tapered shape in which the thickness dimension in the axial direction of the top member 31 decreases as the distance from the axial line increases. That is, the top member 31 is formed so as to become thinner in the upward and downward directions in FIG. 3A. Thereby, when the first bending joint 27 is bent, interference between the end surface of the top member 31 and the end surface of the adjacent top member 31 facing the end surface is avoided.
  • the top member 31 includes a first insertion hole 31a, a pair of second insertion holes 31b, and a pair of third insertion holes 31c.
  • the first insertion hole 31a is formed on the axis of the top member 31, and a torque transmission tube 44 described later is inserted therethrough.
  • the first insertion holes 31 a of the plurality of top members 31 connected in a row constitute a first path R ⁇ b> 1 that extends in the extending direction of the arm 21.
  • the pair of second insertion holes 31b connect both end surfaces of the piece member 31 and extend in parallel with the axis of the piece member 31.
  • One of the pair of second insertion holes 31b is viewed from a direction orthogonal to the axis of the top member 31 and the bending direction of the first bending joint 27 described later (that is, viewed from the extending direction of the pin 31f described later).
  • the other of the pair of second insertion holes 31b with respect to the axis of the top member 31 is located on the opposite side to the side where the other is located. That is, in FIG. 3A, one of the pair of second insertion holes 31b is formed above a pin 31f described later, and the other is formed below a pin 31f described later.
  • both end portions of a first bending joint operation cable 41 to be described later are respectively inserted into the pair of second insertion holes 31b.
  • a pair of second insertion holes 31 b of the plurality of top members 31 that are arranged in a line constitute a pair of second paths R ⁇ b> 2 that extend in the extending direction of the arm 21. Accordingly, one of the pair of second paths R2 is on the opposite side to the side where the other of the pair of second paths R2 is located with respect to the axis of the top member 31 when viewed from the extending direction of the pin 31f described later. positioned.
  • the pair of third insertion holes 31 c connect both end surfaces of the piece member 31 and extend parallel to the axis of the piece member 31.
  • One of the pair of third insertion holes 31c is a pair of third insertion holes with respect to the axis of the top member 31 when viewed from the direction orthogonal to the axis of the top member 31 and the bending direction of the first bending joint 27 described later. It is located on the opposite side to the side where the other is located among 31c. That is, in FIG. 3A, one of the pair of third insertion holes 31c is formed above a pin 31f described later, and the other is formed below a pin 31f described later.
  • both end portions of a second bending joint operation cable 42 described later are respectively inserted into the pair of third insertion holes 31c.
  • a pair of third insertion holes 31 c of the plurality of top members 31 connected in a row constitutes a pair of third paths R ⁇ b> 3 extending in the extending direction of the arm 21. Therefore, one of the pair of third paths R3 is opposite to the side where the other of the pair of third paths R3 is located with respect to the axis of the top member 31 when viewed from the extending direction of the pin 31f described later. positioned.
  • first protrusions 31 d that protrude from one end face of the piece member 31 toward the outside in the extending direction of the piece member 31 are formed, and the piece member 31 extends from the other end face of the piece member 31.
  • a pair of second projecting portions 31e projecting outward in the direction is formed.
  • the pair of first protrusions 31d and the pair of second protrusions 31e of the adjacent top member 31 are connected by a pair of pins 31f arranged in a straight line. Thereby, each piece member 31 is connected to the adjacent piece member 31 so as to be swingable around the axis (swing axis) of the pair of pins 31f.
  • Each swing axis of the piece member 31 is configured to be parallel to each other, and the first bending joint 27 is in a direction perpendicular to the axis and the swing axis of the piece member 31 (hereinafter also referred to as a bending direction).
  • the bending operation is performed so that the distal end 27b of the first bending joint 27 faces.
  • the axis line of the top member 31 is an axis line extending in the left-right direction on the paper surface
  • the swing axis line is an axis line extending in the depth direction on the paper surface.
  • one of the pair of second paths R2 is opposite to the side where the other of the pair of second paths R2 is located with respect to the axis of the top member 31 when viewed from the extending direction of the pin 31f described later. Therefore, when the first bending joint 27 performs a bending operation, the path length of the second path R2 positioned on the inner side in the bending direction among the pair of second paths R2 is shortened and positioned on the outer side in the bending direction. The second route R2 becomes long.
  • one of the pair of third paths R3 is opposite to the side where the other of the pair of third paths R3 is located with respect to the axis of the top member 31 when viewed from the extending direction of the pin 31f described later.
  • the path length of the third path R3 located on the inner side in the bending direction of the pair of third paths R3 becomes shorter, and the first path located on the outer side in the bending direction becomes shorter.
  • the three paths R3 are long.
  • the second bending joint 28 has the same configuration as the first bending joint 27, the description thereof is omitted.
  • connection part 29 is a hollow cylindrical body, and connects the first bending joint 27 and the second bending joint 28.
  • the first bending joint 27 and the second bending joint 28 are configured to perform a bending operation on the same plane. Therefore, as shown in FIG. 3A, in a state where the first bending joint 27 and the second bending joint 28 are straightened, the object can be gripped from the front toward the object. 3B, the forceps 22 is moved in the radial direction about the axis L2 of the distal end 25b of the flexible shaft 25 by bending the first bending joint 27 and the second bending joint 28. Can do. Then, for example, when the forceps 22 is directed toward the axis L2 from this state, the outer peripheral edge of the object can be gripped from the side toward the object.
  • the wrist joint 30 rotates the forceps 22 around the axis of the arm 21. It is a plate-like body extending on a plane orthogonal to the axis of the arm 21 (joint portion 26), and a through hole 30a is provided at the center.
  • the through hole 30 a is a hole through which a later-described forceps operation cable 43 is inserted, and is formed on the axis of the arm 21.
  • the wrist joint 30 is attached to a distal end 28b of the second bending joint 28 so as to be rotatable around the axis of the arm 21 via a bearing (not shown). Therefore, the wrist joint 30 is configured to be rotatable around the axis of the distal end 21 b of the arm 21 with respect to the flexible shaft 25, the first bending joint 27, and the second bending joint 28.
  • a distal end 44a of a torque transmission tube 44 to be described later is fixed to the peripheral end portion of the through hole 30a on the proximal end side surface of the wrist joint 30 (see FIG. 4). Therefore, by rotating the proximal end of the torque transmission tube 44, the distal end 44a of the torque transmission tube 44 is rotated, and thereby the wrist joint 30 is rotated.
  • the end effector is a surgical instrument, and is a forceps 22 in the present embodiment.
  • the forceps 22 is attached to the wrist joint 30. That is, the forceps 22 continues to the distal end of the joint portion 26 (the distal end 28b of the second bending joint 28). Therefore, when the proximal end of the torque transmission tube 44 is rotated, the forceps 22 is configured to rotate around the axis of the arm 21 (joint portion 26) via the wrist joint 30. Thereby, the posture of the forceps 22 can be adjusted according to the posture of the object, and the object can be gripped.
  • the forceps 22 includes an opening / closing operation operating mechanism (not shown) having an operation cable connecting portion.
  • the operation cable connecting portion is a portion to which a distal end 43a of a forceps operation cable 43 described later is connected.
  • the opening / closing operation operating mechanism of the forceps 22 is a mechanism that opens and closes the forceps by a predetermined amount according to the movement amount when the operation cable connecting portion is moved in a predetermined direction. Further, the operation cable connecting portion is urged in a direction from the proximal end of the forceps operation cable 43 toward the distal end 43a by an urging mechanism (not shown).
  • the operation cable connecting portion resists the urging force of the urging mechanism, and the distal end 43a of the forceps operation cable 43 is moved. Moved in the moving direction, for example, a closing operation is performed, and an object is gripped. Further, when the forceps operation cable 43 is sent in the direction from the proximal end toward the distal end 43a, the forceps operation cable 43 is bent, but the operation cable connecting portion is connected to the forceps so that the biasing mechanism absorbs the bending. The operation cable 43 is moved in a direction opposite to the moving direction of the distal end 43a, for example, an opening operation is performed, and an object is released.
  • the internal space from the proximal end 21a to the distal end 21b of the arm 21 is in communication, and the first bending joint operation cable 41 and the second bending joint operation cable of the driving force transmission mechanism 24 described later are provided therein. 42, the forceps operation cable 43, and the torque transmission tube 44 are inserted.
  • the driving force transmission mechanism 24 is a mechanism that transmits a driving force of a robot body driving mechanism 51 (described later) of the driving unit 3 to a mechanism connected to the distal end 25 b of the flexible shaft 25. That is, the driving force transmission mechanism 24 includes the robot body driving mechanism 51 and the first bending joint 27, the robot body driving mechanism 51 and the second bending joint 28, the robot body driving mechanism 51 and the wrist joint 30, and the robot body driving mechanism 51.
  • the forceps 22 are connected to each other, and the driving force of the robot body drive mechanism 51 is transmitted to the first bending joint 27, the second bending joint 28, the wrist joint 30, and the forceps 22. As shown in FIGS.
  • the driving force transmission mechanism 24 includes a first bending joint operation cable 41, a first bending joint operation cable operating unit (not shown), a second bending joint operation cable 42, Second bending joint operation cable operating part (not shown), forceps operation cable 43, forceps operation cable operating part (not shown), torque transmission tube 44, and torque transmission tube rotating part (not shown) And having.
  • FIG. 5A is a diagram illustrating a configuration example of the distal end of the robot body 2, and is a diagram illustrating a configuration example of the first bending joint operation cable 41.
  • the first bending joint operation cable 41 has both end portions 41 a fixed to the top member 31 positioned at the distal end 27 b of the first bending joint 27.
  • the first bending joint operation cable 41 has a portion extending from one end portion 41a toward the intermediate portion, one of the pair of second paths R2 of the first bending joint 27, and the internal space of the flexible shaft 25. And extends to the internal space of the base 23. Further, a portion extending from the other end 41 a toward the intermediate portion passes through the other of the pair of second paths R ⁇ b> 2 of the first bending joint 27 and the internal space of the flexible shaft 25 to the internal space of the base 23. It extends.
  • the first bending joint operation cable operating unit is provided inside the base 23, and the first bending joint operation is performed on the intermediate portion of the first bending joint operation cable 41 located in the internal space of the base 23 by the driving force of the driving unit 3.
  • This is a mechanism for moving the cable 41 in the extending direction.
  • any of the intermediate portions of the first bending joint operation cable 41 is changed.
  • the part over one end 41 a is pulled, and the one end 41 a moves toward the proximal end 21 a of the arm 21.
  • the length of one path through which the portion on the one end 41a side is inserted from the intermediate portion of the first bending joint operation cable 41 is shortened.
  • the first bending joint 27 performs a bending operation so as to bend to the side where the one second path R2 is located. Further, the portion extending from the intermediate portion of the first bending joint operation cable 41 to the other end portion 41a is sent out, and is sent to the other route having a longer route length of the pair of second routes R2.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating a configuration example of the distal end of the robot main body 2, and is a diagram illustrating a configuration example of the second bending joint operation cable 42.
  • the second bending joint operation cable 42 has both end portions 42a fixed to the top member 31 positioned at the distal end 28b of the second bending joint 28.
  • the second bending joint operation cable 42 has a portion extending from one end portion 42a toward the proximal end, one of the pair of third paths R3 of the second bending joint 28, the connection portion 29, the first bending portion.
  • One of the pair of third paths R ⁇ b> 3 of the joint 27 and the internal space of the flexible shaft 25 extend to the internal space of the base 23.
  • the portion extending from the other end 42a toward the intermediate portion is the other of the pair of third paths R3 of the second bending joint 28, the connection part 29, and the pair of third paths R3 of the first bending joint 27.
  • the other of these and the inner space of the flexible shaft 25 extends to the inner space of the base 23.
  • the second bending joint operation cable operating part is provided inside the base 23, and the second bending joint operation is performed on the intermediate part of the second bending joint operation cable 42 located in the internal space of the base 23 by the driving force of the driving part 3.
  • This is a mechanism for moving the cable 42 in the extending direction.
  • the length of one path through which the portion on the one end 42a side is inserted from the intermediate part of the second bending joint operation cable 42 is shortened.
  • the second bending joint 28 performs a bending operation so as to bend to the side where the one third path R3 is located. Further, the portion extending from the intermediate portion of the second bending joint operation cable 42 to the other end portion 42a is sent out, and is sent to the other route having a longer route length of the pair of third routes R3.
  • the distal end 43a of the forceps operation cable 43 is attached to the forceps 22 as described above.
  • the forceps operation cable 43 has a portion extending from the distal end 43a toward the proximal end, the through hole 30a of the wrist joint 30 (see FIG. 4), and the internal space of the torque transmission tube 44 (the joint portion 26 and the movable portion).
  • the proximal end of the flexible shaft 25 is located in the internal space of the base 23. That is, the forceps operation cable 43 is inserted through the torque transmission tube 44.
  • the forceps operation cable operating unit is provided inside the base 23 and is a mechanism that pulls the proximal end of the forceps operation cable 43 located in the internal space of the base 23 in the axial direction of the arm 21 by the driving force of the driving unit 3. is there.
  • the forceps operation cable 43 is pulled by the driving force of the drive unit 3
  • the forceps operation cable 43 is moved in the extending direction of the forceps operation cable 43, and as a result, the forceps 22 is operated. Has been.
  • FIG. 4 is a partially broken view showing a configuration example of the wrist joint 30.
  • the torque transmission tube 44 has flexibility and is formed in a cylindrical shape.
  • the torque transmission tube 44 can transmit torque applied to the proximal end to the distal end 44a oriented in an arbitrary direction. That is, the torque transmission tube 44 is configured to rotate the distal end 44a according to the rotation amount of the proximal end through the intermediate portion bent into an arbitrary shape by rotating the proximal end.
  • the torque transmission tube 44 has a distal end 44 a fixed to the peripheral portion of the through hole 30 a of the wrist joint 30.
  • the torque transmission tube 44 has portions extending from the distal end 44a toward the proximal end, the first path R1 of the second bending joint 28, the connection portion 29, the first path R1 of the first bending joint 27, and The proximal end of the torque transmission tube 44 passes through the internal space of the flexible shaft 25 and is located in the internal space of the base 23.
  • the torque transmission tube rotating unit is a mechanism that is provided inside the base 23 and rotates the proximal end of the torque transmitting tube 44 by the driving force of the driving unit 3. And if the proximal end of the torque transmission tube 44 rotates, the distal end 44a of the torque transmission tube 44 will follow and rotate, and the wrist joint 30 will rotate.
  • torque transmission tube 44 has flexibility, it can be bent together with the flexible shaft 25.
  • the guide tube 6 is a flexible cylindrical body, and a flexible shaft 25 is inserted therethrough.
  • the distal end 25 b of the flexible shaft 25 protrudes from the distal end 6 b of the guide tube 6. Therefore, the joint part 26 and the forceps 22 are in a state of protruding from the distal end 6 b of the guide tube 6.
  • the length of the guide tube 6 is shorter than the length of the flexible shaft 25.
  • the guide tube 6 is formed in a size that allows the flexible shaft 25, the joint portion 26, and the forceps 22 to be inserted therethrough.
  • the distal end of the robot body 2 is guided to the guide tube 6.
  • the distal end 6b of the guide tube 6 can be fed and the forceps 22, the joint 26, and the distal end 25b of the flexible shaft 25 can be protruded from the distal end 6b of the guide tube 6.
  • the guide tube 6 is configured such that each inserted surgical robot 1 and endoscope 101 can be smoothly moved in the extending direction of the guide tube 6, and each inserted surgical robot 1
  • the endoscope 101 can be smoothly rotated around the axis of the guide tube 6.
  • the guide tube 6 is configured such that the rigidity in the bending direction is larger than the rigidity in the bending direction of the flexible shaft 25. As a result, the guide tube 6 can be prevented from being deformed when the flexible shaft 25 is rotated around its axis, and the flexible shaft 25 is maintained in the state in which the extending direction of the flexible shaft 25 is maintained.
  • the 25 angular positions can be changed.
  • the guide tube 6 is separate from the focusing tube 102, but may be configured integrally with the focusing tube 102.
  • the drive unit 3 includes a robot body drive mechanism 51 that drives the robot body 2 and a rotary translation unit 52.
  • the robot body drive mechanism 51 includes a first bending joint operation cable operating portion, a second bending joint operation cable operating portion, a forceps operation cable operating portion, and a torque transmission tube rotating portion (all not shown) of the driving force transmission mechanism 24. ) Are individually driven.
  • the robot body drive mechanism 51 and the base 23 of the robot body 2 are configured to be detachable. Therefore, when exchanging the robot main body 2, the base 23 of the robot main body 2 can be removed from the robot main body drive mechanism 51, and the base 23 of another robot main body 2 can be attached to the robot main body drive mechanism 51. Therefore, the robot body 2 can be replaced quickly.
  • the rotary translation unit 52 has a rotary drive mechanism 53 and a translation drive mechanism 54.
  • the rotation drive mechanism 53 is a mechanism that drives the robot body 2 so that the robot body 2 rotates around the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25.
  • the rotation drive mechanism 53 integrally rotates the robot body 2 and the robot body drive mechanism 51 around the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25.
  • the rotation drive mechanism 53 includes a rotation drive mechanism support unit 61 and a rotation drive unit 62.
  • the rotation drive mechanism support unit 61 supports the robot body drive mechanism 51 so as to be rotatable around the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25.
  • the rotation drive mechanism support unit 61 supports the robot body drive mechanism 51 so as to be rotatable around the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25 via a support base 60 and a bearing (not shown).
  • an axis line disposed coaxially with the axis line L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25, and a rotation axis 63 attached to the robot body drive mechanism 51 and a rotation axis 63 via a bearing (not shown).
  • a second support portion 59 that supports the proximal end 25a of the flexible shaft 25 so as to be rotatable about its axis L1.
  • the rotation drive unit 62 is, for example, a servo motor, and a main drive side gear 64 is fitted to a drive shaft.
  • the main drive side gear 64 meshes with a driven side gear 65 fitted to the rotation shaft 63 of the rotation drive mechanism support 61. Therefore, when the drive shaft of the rotation drive unit 62 is rotated, the robot body drive mechanism 51 is rotated around the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25 and is further attached to the robot body drive mechanism 51.
  • the robot body 2 is rotated around the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25.
  • the translation drive mechanism 54 is a mechanism that translates the robot body 2 in the direction of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25.
  • the translation drive mechanism 54 translates the robot body 2 and the robot body drive mechanism 51 integrally in the direction of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25.
  • the translation drive mechanism 54 includes a translation drive mechanism support portion 66, a guide rail mechanism 71, a ball screw mechanism 67, and a translation drive portion 68.
  • the guide rail mechanism 71 includes a guide rail 72 and a slider 73 that moves on the guide rail 72.
  • the guide rail 72 is a rod-like body disposed so as to extend in parallel with the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25, and both ends thereof are fixed to the translation drive mechanism support portion 66.
  • the slider 73 is configured to slide on the guide rail 72.
  • the slider 73 is attached to the support base 60 of the rotation drive mechanism support unit 61. As a result, the rotation drive mechanism support 61 is supported by the guide rail mechanism 71 and moves forward and backward in the direction of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25 relative to the translation drive mechanism support 66. It is configured.
  • the robot body drive mechanism 51 and the robot body 2 attached to the translation drive mechanism support 66 move forward and backward in the direction of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25 with respect to the translation drive mechanism support 66. It is configured to be possible.
  • the ball screw mechanism 67 moves the rotational drive mechanism support 61 forward and backward relative to the translation drive mechanism support 66 in the direction of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25.
  • the ball screw mechanism 67 includes a ball screw 69 and a slider 70.
  • the ball screw 69 is disposed so as to extend in parallel with the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25, and both ends thereof are supported by the translation drive mechanism support portion 66 so as to be rotatable around the axis of the ball screw 69. Has been.
  • the slider 70 is configured to advance and retract in the direction in which the ball screw 69 extends, that is, in the direction of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25 by the rotation of the ball screw 69.
  • the slider 70 is attached to the support base 60 of the rotation drive mechanism support unit 61.
  • the translation drive unit 68 is, for example, a servo motor, and a drive shaft is connected to a ball screw 69 via a speed reducer (not shown). Therefore, when the drive shaft of the translation drive unit 68 is rotated, the ball screw 69 is rotated, and the slider 70 is moved in the extending direction of the ball screw 69, that is, in the direction of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25. . As a result, the robot body 2 and the robot body drive mechanism 51 are integrally translated in the axial direction of the flexible shaft 25.
  • the rotation drive mechanism 53 directly supports the robot body 2 and the robot body drive mechanism 51, and the translation drive mechanism 54 translates the robot body 2, the robot body drive mechanism 51, and the rotation drive mechanism 53.
  • the present invention is not limited to this. Instead, the translation drive mechanism 54 directly supports the robot body 2 and the robot body drive mechanism 51, and the rotation drive mechanism 53 rotates the robot body 2, the robot body drive mechanism 51, and the translation drive mechanism 54. May be.
  • the rotary translation unit 52 is supported by the tilt unit 55.
  • the tilt unit 55 is a mechanism that adjusts the tilt angle of the axis L ⁇ b> 1 of the proximal end 25 a of the flexible shaft 25 with respect to the operating table 111.
  • the tilt unit 55 includes a base 75, a hinge 76, and a tilt angle adjusting unit 77.
  • the base 75 is fixed to a surgical robot support 113 (see FIG. 1).
  • the hinge 76 has a translational drive mechanism support portion 66 relative to the base 75 in a direction intersecting with the direction of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25 when viewed from the top and bottom, and around an axis extending in the horizontal direction. Connect in a tiltable manner.
  • the inclination angle adjusting portion 77 is formed in a long and narrow plate shape, and a base end portion is connected to the base 75 so as to be swingable around an axis extending in the horizontal direction.
  • a plurality of through holes arranged in a line in the extending direction of the inclination angle adjusting portion 77 are formed in a portion extending from the base end portion of the inclination angle adjusting portion 77 toward the distal end portion.
  • the translation drive mechanism support portion 66 is formed with a female screw (not shown) that is screwed with a bolt (not shown). The bolt and the translation drive mechanism support portion 66 that are inserted into any one of the through holes of the inclination angle adjustment portion 77.
  • the inclination angle of the translation drive mechanism support 66 with respect to the base 75 that is, the inclination angle of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25 with respect to the operating table 111 is set to a predetermined inclination angle.
  • the inclination angle of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25 can be adjusted to an appropriate angle, and the arm 21 can be smoothly fed into the guide tube 6 or pulled out from the guide tube 6. it can.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of the controller 4.
  • the controller 4 included in the robot body 2 includes, for example, a control unit 81 having a computing unit such as a CPU and a storage unit 82 having a memory such as a ROM and a RAM.
  • the control unit 81 may be configured by a single controller that performs centralized control, or may be configured by a plurality of controllers that perform distributed control in cooperation with each other.
  • the control unit 81 Based on the data received from the operation unit 5, the control unit 81 performs operations of the robot body drive mechanism 51 of each surgical robot 1, the rotation drive unit 62 of the rotation drive mechanism 53, and the translation drive unit 68 of the translation drive mechanism 54. To control the operation of the surgical robot 1.
  • the control unit 81 processes the image data received from the endoscope 101 and transmits it to the display device 114.
  • a predetermined control program is stored in the storage unit 82, and the operation of the surgical robot 1 is controlled by the control unit 81 reading and executing these control programs.
  • the operation unit 5 is used by the operator W to input an operation command to be executed by the surgical robot 1.
  • the operation unit 5 is configured to be able to communicate with the controller 4. Then, the operation unit 5 converts the operation command to be executed by the surgical robot 1 input by the operator W into data and transmits the data to the control unit 81.
  • FIG. 8 is a diagram showing an operation example in the usage example of the surgical robot 1.
  • one or more guide tubes 6 are inserted into the focusing tube 102 through the opening at the proximal end 102 a of the focusing tube 102, and the distal end of the guiding tube 6 from the distal end 102 b of the focusing tube 102. Feed until 6b protrudes. Similarly, the endoscope 101 is fed until the distal end of the endoscope 101 protrudes from the distal end 102b of the focusing tube 102.
  • the trocar 110 is indwelled at a site where one or more surgical robots 1 and the endoscope 101 are inserted on the body surface of the patient P.
  • the focusing tube 102 is inserted into the trocar 110 placed on the body surface of the patient P, the inside of the patient P is visually recognized by the endoscope 101, and the distal end 102b of the focusing tube 102 is near the treatment site of the patient P. To be located. Since the focusing tube 102, the endoscope 101, and the guide tube 6 have flexibility, for example, an organ of the patient P is placed on an imaginary straight line passing through the site where the trocar 110 is placed and the treatment site. Even when positioned, the focusing tube 102, the endoscope 101, and the guide tube 6 can be bent to bypass this organ and introduce the distal end 102b of the focusing tube 102 in the vicinity of the treatment site. it can.
  • the arm 21 of the robot body 2 of the one or more surgical robots 1 is inserted into the guide tube 6 from the opening of the proximal end 6a of the guide tube 6 and the distal end of the arm 21 from the distal end 6b of the guide tube 6 is inserted. Feed until end 21b protrudes.
  • the one or more surgical robots 1 and the endoscope 101 are focused by the focusing tube 102 and can be integrally introduced in the vicinity of the treatment site of the patient P.
  • the base 23 is attached to the robot body drive mechanism 51, and the drive force transmission mechanism 24 of the robot body 2 and the robot body drive mechanism 51 are connected.
  • the driving force of the robot body drive mechanism 51 causes the first bending joint operation cable operating portion, the second bending joint operation cable operating portion, the forceps operation cable operating portion, and the torque transmission tube rotating portion of the driving force transmission mechanism 24 to Via the first bending joint 27, the second bending joint 28, the forceps 22, and the wrist joint 30.
  • the inclination unit 55 is operated and the inclination angle of the axis L1 of the proximal end 25a of the flexible shaft 25 with respect to the operating table 111 is adjusted to an appropriate angle.
  • the operator W operates the operation unit 5 while confirming an image photographed by the video camera of the endoscope 101 and displayed on the display device 114.
  • the control unit 81 controls the operations of the robot body drive mechanism 51, the rotation drive unit 62 of the rotation drive mechanism 53, and the translation drive unit 68 of the translation drive mechanism 54 based on the data received from the operation unit 5.
  • the operation of the robot 1 is controlled.
  • the operation command to be executed by the surgical robot 1 includes an operation command for moving the forceps 22 in the radial direction around the axis L2 of the distal end 25b of the flexible shaft 25. If it determines with it, the control part 81 will drive the robot main body drive mechanism 51, and will bend the 1st bending joint 27 and the 2nd bending joint 28. FIG. As a result, the forceps 22 moves the forceps 22 in the radial direction around the axis L2 of the distal end 25b of the flexible shaft 25.
  • control unit 81 sends the forceps 22 in the circumferential direction around the axis L2 (see FIGS. 3 and 4) of the distal end 25b of the flexible shaft 25 in response to an operation command to be executed by the surgical robot 1. If it is determined that the operation command to be moved is included, the control unit 81 drives the rotation driving unit 62 of the rotary translation unit 52 to rotate the proximal end of the flexible shaft 25 around the axis L1. As a result, as shown in FIG. 8, the flexible shaft 25 rotates around the axis of the flexible shaft 25 while maintaining the posture of the flexible shaft 25 in the axial direction in the internal space of the guide tube 6. Move.
  • the joint portion 26 connected to the distal end 25b of the flexible shaft 25 rotates around the axis L2 of the distal end 25b of the flexible shaft 25. That is, for example, in a state where the first bending joint 27 is bent in the B1 direction and the second bending joint 28 is bent in the B2 direction opposite to B1, the forceps 22 is connected to the distal end 25b of the flexible shaft 25. Moves on a circumference centered on the axis L2. Therefore, when the operator W operates the operation unit 5, the position where the forceps 22 grips the object can be changed.
  • the control unit 81 includes If it determines, the control part 81 will drive the translation drive part 68 of the rotation translation unit 52, and will move the robot main body 2 to the axis line L1 direction of the proximal end 25a of the flexible shaft 25.
  • the flexible shaft 25 is fed into (inserted into) the guide tube 6 or pulled out.
  • the protruding amount of the distal end of the surgical robot 1 protruding from the distal end of the guide tube 6 can be increased, and the forceps 22 is brought closer to the treatment site of the patient P, for example. be able to.
  • the protruding amount of the distal end of the surgical robot 1 protruding from the distal end of the guide tube 6 can be reduced.
  • the operation command to be executed by the surgical robot 1 includes an operation command for moving the forceps 22 in the radial direction around the axis L2 of the distal end 25b of the flexible shaft 25.
  • the control unit 81 determines that the robot body drive mechanism 51 is driven, the control unit 81 bends the first bending joint 27 and the second bending joint 28. At this time, the forceps 22 is connected to the distal end 25b of the flexible shaft 25. It moves to the side closer to the flexible shaft 25 in the direction of the axis L2.
  • the forceps 22 moves in the direction of the axis L2 of the distal end 25b of the flexible shaft 25.
  • the arm 21 may be fed into the guide tube 6 according to the distance moved to the side approaching the flexible shaft 25. Thereby, the forceps 22 can be moved on a plane orthogonal to the direction of the axis L2 of the distal end 25b of the flexible shaft 25.
  • the base 23 is removed from the robot body drive mechanism 51, and the surgical robot 1 including the one surgical instrument is pulled out from the guide tube 6. Then, the surgical robot 1 including the other surgical tool is inserted into the guide tube 6. In this way, some surgical tools can be exchanged while the other surgical robots including the surgical tools other than the surgical tool to be replaced and the endoscope 101 are positioned in the vicinity of the treatment site. Can be promptly exchanged, and the physical burden on the patient P can be reduced. In addition, the work load on the operator W can be reduced.
  • the surgical robot 1 of the present invention rotates the robot body 2 around the axis of the proximal end 21 a of the arm 21 by the rotation drive mechanism 53, and moves the forceps 22 to the distal end of the flexible shaft 25. It can be moved in the circumferential direction around the axis L2 of the end 25b. That is, the forceps 22 can be moved in the circumferential direction around the axis L2 of the distal end 25b of the flexible shaft 25 without causing the proximal end 21a of the arm 21 to translate in the three-dimensional space.
  • a large-scale device for translating the proximal end 21a of the arm 21 in a three-dimensional space is not required. Therefore, the surgical robot 1 can be made compact, and the manufacturing cost of the surgical robot 1 can be reduced.

Abstract

ロボット本体駆動機構(51)と、中空の可撓シャフト(25)と、ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて曲げ動作を行う曲げ関節(27,28)を含み、近位端(27a)が可撓シャフトの遠位端(25b)に連なる関節部(26)と、関節部の遠位端(30)に設けられたエンドエフェクタ(22)と、曲げ関節とロボット本体駆動機構とを接続し、ロボット本体駆動機構の駆動力を曲げ関節に伝達する駆動力伝達機構(24)と、を有するロボット本体(2)と、ロボット本体を可撓シャフトの近位端(25a)の軸線周りに回動させる回転駆動機構(53)と、を有する。

Description

手術用ロボット
 本発明は、手術用ロボットに関する。
 従来から医療用のマニピュレータシステムが知られている(例えば特許文献1参照)。
 このマニピュレータシステムは、先端部に縫合糸や針等を把持する把持部を有するマニピュレータと、マニピュレータ本体と、一端にマニピュレータが取り付けられるアームとを有している。アームは、軸方向中間部がジンバル部を介してマニピュレータ本体に取り付けられている。また、アームは、他端がジンバル部を介してマニピュレータ本体に取り付けられている。そして、マニピュレータ本体は、アームの他端のジンバル部を動作させ、アームの軸方向中間部のジンバル部を支点にして、アーム先端を移動させ、マニピュレータの把持部を移動させる。
特開2004-122286号公報
 しかし、特許文献1に記載のマニピュレータシステムは、マニピュレータの把持部を移動させる機構が大掛かりなものとなり、製造に不利であり、製造コストが高いという問題があった。
 上記課題を解決するため、本発明のある態様に係る手術用ロボットは、ロボット本体駆動機構と、中空の可撓シャフトと、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて曲げ動作を行う曲げ関節を含み、近位端が前記可撓シャフトの遠位端に連なる関節部と、前記関節部の遠位端に設けられたエンドエフェクタと、前記曲げ関節と前記ロボット本体駆動機構とを接続し、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を前記曲げ関節に伝達する駆動力伝達機構と、を有するロボット本体と、前記ロボット本体を前記可撓シャフトの近位端の軸線周りに回動させる回転駆動機構と、を有する。
 この構成によれば、回転駆動機構によってロボット本体を可撓シャフトの近位端の軸線周りに回動させることによって、エンドエフェクタを可撓シャフトの遠位端の軸線を中心とする円周方向に移動させることができる。よって、手術用ロボットをコンパクトにすることができ、手術用ロボットの製造コストを安価なものとすることができる。
 前記回転駆動機構は、前記ロボット本体及び前記ロボット本体駆動機構を一体的に前記可撓シャフトの近位端の軸線周りに回動させてもよい。
 この構成によれば、簡素な構成でロボット本体を可撓シャフトの近位端の軸線周りに回動させることができる。
 前記ロボット本体を前記可撓シャフトの近位端の軸線方向に並進させる並進駆動機構を有していてもよい。
 この構成によれば、エンドエフェクタを可撓シャフトの遠位端の軸線方向に移動させることができる。
 前記並進駆動機構は、前記ロボット本体及び前記ロボット本体駆動機構を一体的に前記可撓シャフトの近位端の軸線方向に並進させてもよい。
 この構成によれば、簡素な構成でロボット本体を可撓シャフトの遠位端の軸線方向に並進させることができる。
 前記関節部は、第1曲げ関節及び第2曲げ関節を含み、前記第1曲げ関節は、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて所定の向きに曲げ動作を行い、前記第2曲げ関節は、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて前記第1曲げ関節が曲げ動作を行う向きと反対向きに曲げ動作を行ってもよい。
 この構成によれば、エンドエフェクタを内側に向かう姿勢とすることができ、作業を容易に行うことができる。
 前記エンドエフェクタは鉗子であってもよい。
 この構成によれば、鉗子を用いた作業に手術用ロボットを用いることができる。
 手術台に設けられた支持レールに取り付け可能に構成されている手術用ロボット支持台を更に有し、前記回転駆動機構は、前記手術用ロボット支持台に支持されていてもよい。
 この構成によれば、手術用ロボットを患者の近傍に位置させて手術を行うことができ、術者と患者の距離を縮めることができる。
 本発明は、手術用ロボットをコンパクトにすることができ、手術用ロボットの製造コストを安価なものとすることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態に係る手術用ロボットを備える手術用ロボットシステムの構成例を概略的に示す図である。 図1の手術用ロボットの構成例を示す図である。 図1の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、ロボット本体の関節部を真っ直ぐに伸ばした状態を示す図である。 図1の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、ロボット本体の関節部を曲げた状態を示す図である。 図1の手術用ロボットのロボット本体の手首関節の構成例を示す一部破断図である。 図1の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、第1曲げ関節操作ケーブルの構成例を示す図である。 図1の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、第2曲げ関節操作ケーブルの構成例を示す図である。 図1の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示すB-B矢視図である。 図1の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示すC-C矢視図である。 図1の手術用ロボットの制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。 図1の手術用ロボットの動作例を示す図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
 図1は、本発明の実施の形態に係る手術用ロボット1を備える手術用ロボットシステム100の構成例を概略的に示す図である。図2は、手術用ロボット1の構成例を示す図である。
 図1に示すように、手術用ロボットシステム100は、術者Wが手術台111上の患者Pの体内に挿入した手術用ロボット1の遠位端に設けられた術具を外部から遠隔的に操作することによって、低侵襲手術を行うシステムである。
 手術用ロボットシステム100は、例えば、1以上の手術用ロボット1と、内視鏡101と、を備える。
 手術用ロボット1は、手術台111に設けられている支持レール112に取り付けられた手術用ロボット支持台113に支持されている。そして、手術用ロボット1は、細長く形成されたアームを有し、アームの遠位端に術具を有する。そして、この術具によって、患者Pの体内の処置部位の処置を行う。本実施の形態において、手術用ロボット1は、アームの遠位端に鉗子を有するロボットである。しかし、アームの遠位端の術具は鉗子に限られるものではなく、種々の術具を適用することができる。
 内視鏡101は、術者Wが患者Pの体内を視認するためのものであり、遠位端にビデオカメラ及び照明を有する。そして、内視鏡101のビデオカメラによって撮影した画像は、表示装置114に表示される。これによって、術者Wは、患者Pの体内に位置する手術用ロボット1のアームの遠位端及び術具の状態、並びに処置部位の状態を視認しながら、手術用ロボット1を操作し、手術を行うことができる。
 そして、図2に示すように、手術用ロボット1は、集束管102に挿入され、集束される。集束管102は、可撓性を有し、中空の筒状に形成されている。
 [ロボット本体の構成例]
 図3Aは、ロボット本体2の遠位端の構成例を示す図であり、ロボット本体2の関節部を真っ直ぐに伸ばした状態を示す図である。図3Bは、ロボット本体2の遠位端の構成例を示す図であり、ロボット本体2の関節部を曲げた状態を示す図である。
 図2に示すように、手術用ロボット1は、ロボット本体2と、駆動部3と、制御器4(図1参照)と、操作部5(図1参照)とを備える。また、本実施の形態において、手術用ロボット1は、案内管6を備える。
 図2に示すように、ロボット本体2は、アーム21と、アーム21の遠位端21bに設けられたエンドエフェクタと、駆動力伝達機構24と、を有する。更に、ロボット本体2は、ベース23を有する。ベース23は、駆動部3に取り付けることができるように構成されている。そして、ベース23を駆動部3に取り付けることによって、ロボット本体2を駆動部3に連結することができる。
 図3A及び図3Bに示すように、アーム21は、可撓性を有する中空の可撓シャフト25と、関節部26とを有する。
 可撓シャフト25は、例えば、筒状体である。そして、図2に示すように、可撓シャフト25の近位端25aは、ベース23に取り付けられ、固定されている。
 可撓シャフト25は、曲げ方向には可撓性を有する一方で、軸線方向には高い剛性を有する。また、可撓シャフト25は、軸線周りの回転トルクに対しても剛性を有する。
 関節部26は、近位端(第1曲げ関節27の近位端27a)が可撓シャフト25の遠位端25bに連なる。関節部26は、中空の筒状体であり、内部空間は、可撓シャフト25の内部空間と連通している。
 関節部26は、第1曲げ関節27と、第2曲げ関節28と、接続部29と、手首関節30とを有する。第1曲げ関節27と、第2曲げ関節28と、接続部29と、手首関節30とは、同一軸線上に配設されている。関節部26は、外周面が図示しないカバーによって覆われ、可撓シャフト25と略同一の径を有する。
 第1曲げ関節27は、中空の筒状体であり、近位端27aが可撓シャフト25の遠位端25bに連なるように取り付けられている。なお、「連なる」とは、2つのものが直接接続されている場合のみならず、2つのものの間に他のものが介在し、間接的に接続されている場合も含む。
 図6Aは、ロボット本体2の遠位端の構成例を示すB-B矢視図である。図6Bは、ロボット本体2の遠位端の構成例を示すC-C矢視図である。
 第1曲げ関節27は、関節部26の軸線方向に一列に連なった複数のコマ部材31を有する。コマ部材31は、関節部26の軸線方向に延在する円柱状に形成されている。そして、コマ部材31は、コマ部材31の軸線及び後述する第1曲げ関節27の曲げ方向と直交する方向から見て(すなわち、後述するピン31fの延在方向から見て)、コマ部材31の軸線から離れるに従ってコマ部材31の軸線方向の厚さ寸法が小さくなるテーパー状に形成されている。すなわち、コマ部材31は、図3Aにおいて、上方及び下方に向かうに従って薄くなるように形成されている。これによって、第1曲げ関節27を曲げたときにコマ部材31の端面と当該端面に対峙する隣接するコマ部材31の端面との干渉を回避している。
 そして、図6A及び図6Bに示すように、コマ部材31は、第1挿通孔31aと、一対の第2挿通孔31bと、一対の第3挿通孔31cとを有する。
 第1挿通孔31aは、コマ部材31の軸線上に形成され、後述するトルク伝達チューブ44が挿通されている。そして、一列に連なった複数のコマ部材31の第1挿通孔31aがアーム21の延在方向に延在する第1経路R1を構成している。
 一対の第2挿通孔31bは、コマ部材31の両端面を接続し、コマ部材31の軸線と平行に延在している。一対の第2挿通孔31bのうち一方は、コマ部材31の軸線及び後述する第1曲げ関節27の曲げ方向と直交する方向から見て(すなわち、後述するピン31fの延在方向から見て)、コマ部材31の軸線に対して一対の第2挿通孔31bのうち他方が位置する側と反対側に位置している。すなわち、図3Aにおいて、一対の第2挿通孔31bのうち一方は、後述するピン31fよりも上方に形成され、他方は後述するピン31fよりも下方に形成されている。そして、後述する第1曲げ関節操作ケーブル41の両端部が一対の第2挿通孔31bにそれぞれ挿通されている。そして、一列に連なった複数のコマ部材31の一対の第2挿通孔31bがアーム21の延在方向に延在する一対の第2経路R2を構成している。したがって、一対の第2経路R2のうち一方は、後述するピン31fの延在方向から見て、コマ部材31の軸線に対して一対の第2経路R2のうち他方が位置する側と反対側に位置している。
 一対の第3挿通孔31cは、コマ部材31の両端面を接続し、コマ部材31の軸線と平行に延在している。一対の第3挿通孔31cのうち一方は、コマ部材31の軸線及び後述する第1曲げ関節27の曲げ方向と直交する方向から見て、コマ部材31の軸線に対して一対の第3挿通孔31cのうち他方が位置する側と反対側に位置している。すなわち、図3Aにおいて、一対の第3挿通孔31cのうち一方は、後述するピン31fよりも上方に形成され、他方は後述するピン31fよりも下方に形成されている。そして、後述する第2曲げ関節操作ケーブル42の両端部が一対の第3挿通孔31cにそれぞれ挿通されている。そして、一列に連なった複数のコマ部材31の一対の第3挿通孔31cがアーム21の延在方向に延在する一対の第3経路R3を構成している。したがって、一対の第3経路R3のうち一方は、後述するピン31fの延在方向から見て、コマ部材31の軸線に対して一対の第3経路R3のうち他方が位置する側と反対側に位置している。
 また、コマ部材31の一方の端面からコマ部材31の延在方向外側に向かって突出する一対の第1突出部31dが形成され、更に、コマ部材31の他方の端面からコマ部材31の延在方向外側に向かって突出する一対の第2突出部31eが形成されている。一対の第1突出部31dと隣り合うコマ部材31の一対の第2突出部31eとは、一直線上に並ぶ一対のピン31fによって連結されている。これによって、各コマ部材31は、隣接するコマ部材31に対して一対のピン31fの軸線(揺動軸線)周りに揺動可能に連結されている。そして、コマ部材31の各揺動軸線は互いに平行となるように構成され、第1曲げ関節27は、コマ部材31の軸線及び揺動軸線と直交する方向(以下、曲げ方向ともいう。)に第1曲げ関節27の遠位端27bが向かうように曲げ動作を行うように構成されている。なお、図3Aにおいて、コマ部材31の軸線とは紙面の左右方向に延在する軸線であり、揺動軸線とは紙面の奥行方向に延在する軸線である。
 上述の通り、一対の第2経路R2のうち一方は、後述するピン31fの延在方向から見て、コマ部材31の軸線に対して一対の第2経路R2のうち他方が位置する側と反対側に位置しているので、第1曲げ関節27が曲げ動作を行うと一対の第2経路R2のうち曲げ方向内側に位置する第2経路R2の経路長は短くなり、曲げ方向外側に位置する第2経路R2は長くなる。同様に、一対の第3経路R3のうち一方は、後述するピン31fの延在方向から見て、コマ部材31の軸線に対して一対の第3経路R3のうち他方が位置する側と反対側に位置しているので、第1曲げ関節27が曲げ動作を行うと一対の第3経路R3のうち曲げ方向内側に位置する第3経路R3の経路長は短くなり、曲げ方向外側に位置する第3経路R3は長くなる。
 第2曲げ関節28は、第1曲げ関節27と同様の構成であるので、その説明を省略する。
 接続部29は、中空の筒状体であり、第1曲げ関節27と第2曲げ関節28とを接続している。
 そして、第1曲げ関節27及び第2曲げ関節28は、同一平面上において曲げ動作を行うように構成されている。したがって、図3Aに示すように、第1曲げ関節27及び第2曲げ関節28を真っ直ぐに伸ばした状態においては、対象物に向かって前方から対象物を把持することができる。また、図3Bに示すように、第1曲げ関節27及び第2曲げ関節28を曲げることによって、鉗子22を可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2を中心とする径方向に移動させることができる。そして、この状態から例えば鉗子22を軸線L2に向かう側に向けると、対象物に向かって側方から対象物の外周縁を把持することができる。
 手首関節30は、鉗子22をアーム21の軸線周りに回動させる。アーム21(関節部26)の軸線と直交する平面上に延在する板状体であり、中央部に貫通孔30aが設けられている。貫通孔30aは、後述する鉗子操作ケーブル43が挿通される孔であり、アーム21の軸線上に形成されている。そして、手首関節30は、図示しない軸受けを介して、アーム21の軸線周りに回動可能に第2曲げ関節28の遠位端28bに連なるように取り付けられている。したがって、手首関節30は、可撓シャフト25、第1曲げ関節27、及び第2曲げ関節28に対して、アーム21の遠位端21bの軸線周りに回動可能に構成されている。
 また、手首関節30の近位端側の面であって、貫通孔30aの周縁部には、後述するトルク伝達チューブ44の遠位端44aが固定されている(図4参照)。したがって、トルク伝達チューブ44の近位端を回動させることによって、トルク伝達チューブ44の遠位端44aが回動し、これによって手首関節30が回動する。
 エンドエフェクタは、術具であり、本実施の形態において、鉗子22である。鉗子22は、手首関節30に取り付けられている。すなわち、鉗子22は、関節部26の遠位端(第2曲げ関節28の遠位端28b)に連なる。したがって、トルク伝達チューブ44の近位端を回動させると、手首関節30を介して、鉗子22がアーム21(関節部26)の軸線周りに回動するように構成されている。これによって、対象物の姿勢に応じて鉗子22の姿勢を調整し、対象物を把持することができる。
 また、鉗子22は、操作ケーブル連結部を有する開閉動作作動機構(図示せず)を備える。操作ケーブル連結部は、後述する鉗子操作ケーブル43の遠位端43aが連結される部分である。鉗子22の開閉動作作動機構は、操作ケーブル連結部が所定方向に動かされると、その移動量に応じて鉗子を所定量開閉する機構である。また、操作ケーブル連結部は、図示しない付勢機構によって、鉗子操作ケーブル43の近位端から遠位端43aに向かう方向に付勢されている。これによって、鉗子操作ケーブル43を遠位端43aから近位端に向かう方向に牽引すると、操作ケーブル連結部は、上記付勢機構の付勢力に抗して鉗子操作ケーブル43の遠位端43aの移動方向に動かされ、例えば閉動作を行い、対象物の把持動作を行う。また、鉗子操作ケーブル43を近位端から遠位端43aに向かう方向に送り出すと、鉗子操作ケーブル43は撓むが、付勢機構がこの撓みを吸収するように、操作ケーブル連結部を上記鉗子操作ケーブル43の遠位端43aの移動方向とは反対方向に移動させ、例えば開動作を行い、対象物の解放動作を行う。
 このように、アーム21の近位端21aから遠位端21bまでの内部空間は連通しており、内部に後述する駆動力伝達機構24の第1曲げ関節操作ケーブル41、第2曲げ関節操作ケーブル42、鉗子操作ケーブル43、及びトルク伝達チューブ44が挿通されている。
 駆動力伝達機構24は、駆動部3の後述するロボット本体駆動機構51の駆動力を可撓シャフト25の遠位端25bに連なる機構に伝達する機構である。すなわち、駆動力伝達機構24は、ロボット本体駆動機構51と第1曲げ関節27、ロボット本体駆動機構51と第2曲げ関節28、ロボット本体駆動機構51と手首関節30、及びロボット本体駆動機構51と鉗子22とをそれぞれ接続し、ロボット本体駆動機構51の駆動力を、第1曲げ関節27、第2曲げ関節28、手首関節30、及び鉗子22に伝達する機構である。図3及び図4に示すように、駆動力伝達機構24は、第1曲げ関節操作ケーブル41と、第1曲げ関節操作ケーブル作動部(図示せず)と、第2曲げ関節操作ケーブル42と、第2曲げ関節操作ケーブル作動部(図示せず)と、鉗子操作ケーブル43と、鉗子操作ケーブル作動部(図示せず)と、トルク伝達チューブ44と、トルク伝達チューブ回動部(図示せず)と、を有する。
 図5Aは、ロボット本体2の遠位端の構成例を示す図であり、第1曲げ関節操作ケーブル41の構成例を示す図である。
 第1曲げ関節操作ケーブル41は、図5Aに示すように、両端部41aが第1曲げ関節27の遠位端27bに位置するコマ部材31に固定されている。
 そして、第1曲げ関節操作ケーブル41は、一方の端部41aから中間部に向かって延びる部分が、第1曲げ関節27の一対の第2経路R2のうち一方、及び可撓シャフト25の内部空間を通り、ベース23の内部空間まで延びている。また、他方の端部41aから中間部に向かって延びる部分が、第1曲げ関節27の一対の第2経路R2のうち他方、及び可撓シャフト25の内部空間を通り、ベース23の内部空間まで延びている。
 第1曲げ関節操作ケーブル作動部は、ベース23の内部に設けられ、駆動部3の駆動力によって、ベース23の内部空間に位置する第1曲げ関節操作ケーブル41の中間部を第1曲げ関節操作ケーブル41の延在方向に移動させる機構である。そして、駆動部3の駆動力によって第1曲げ関節操作ケーブル41の中間部が第1曲げ関節操作ケーブル41の延在方向における一方側に移動すると、第1曲げ関節操作ケーブル41の中間部から何れか一方の端部41aに亘る部分が牽引され、当該一方の端部41aがアーム21の近位端21aに向かって移動する。これによって、第1曲げ関節27の一対の第2経路R2のうち、第1曲げ関節操作ケーブル41の中間部から前記一方の端部41a側の部分が挿通されている一方の経路長が短くなり、第1曲げ関節27は、当該一方の第2経路R2が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第1曲げ関節操作ケーブル41の中間部から他方の端部41aに亘る部分は送り出され、一対の第2経路R2のうち経路長が長くなった他方の経路に送り込まれる。
 一方、駆動部3の駆動力によって第1曲げ関節操作ケーブル41の中間部が第1曲げ関節操作ケーブル41の延在方向における他方側に移動すると、第1曲げ関節操作ケーブル41の中間部から他方の端部41aに亘る部分が牽引され、当該他方の端部41aがアーム21の近位端21aに向かって移動する。これによって、第1曲げ関節27の一対の第2経路R2のうち、第1曲げ関節操作ケーブル41の中間部から前記他方の端部41aが挿通されている他方の経路長が短くなり、第1曲げ関節27は、当該他方の第2経路R2が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第1曲げ関節操作ケーブル41の中間部から一方の端部41aに亘る部分は送り出され、経路長が長くなった一対の第2経路R2のうち一方の経路に送り込まれる。
 図5Bは、ロボット本体2の遠位端の構成例を示す図であり、第2曲げ関節操作ケーブル42の構成例を示す図である。
 第2曲げ関節操作ケーブル42は、図5Bに示すように、両端部42aが第2曲げ関節28の遠位端28bに位置するコマ部材31に固定されている。そして、第2曲げ関節操作ケーブル42は、一方の端部42aから近位端に向かって延びる部分が、第2曲げ関節28の一対の第3経路R3のうち一方、接続部29、第1曲げ関節27の一対の第3経路R3のうち一方、及び可撓シャフト25の内部空間を通り、ベース23の内部空間まで延びている。また、他方の端部42aから中間部に向かって延びる部分が、第2曲げ関節28の一対の第3経路R3のうち他方、接続部29、第1曲げ関節27の一対の第3経路R3のうち他方、及び可撓シャフト25の内部空間を通り、ベース23の内部空間まで延びている。
 第2曲げ関節操作ケーブル作動部は、ベース23の内部に設けられ、駆動部3の駆動力によって、ベース23の内部空間に位置する第2曲げ関節操作ケーブル42の中間部を第2曲げ関節操作ケーブル42の延在方向に移動させる機構である。そして、駆動部3の駆動力によって第2曲げ関節操作ケーブル42の中間部が第2曲げ関節操作ケーブル42の延在方向における一方側に移動すると、第2曲げ関節操作ケーブル42の中間部から何れか一方の端部42aに亘る部分が牽引され、当該一方の端部42aがアーム21の近位端21aに向かって移動する。これによって、第2曲げ関節28の一対の第3経路R3のうち、第2曲げ関節操作ケーブル42の中間部から前記一方の端部42a側の部分が挿通されている一方の経路長が短くなり、第2曲げ関節28は、当該一方の第3経路R3が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第2曲げ関節操作ケーブル42の中間部から他方の端部42aに亘る部分は送り出され、一対の第3経路R3のうち経路長が長くなった他方の経路に送り込まれる。
 一方、駆動部3の駆動力によって第2曲げ関節操作ケーブル42の中間部が第2曲げ関節操作ケーブル42の延在方向における他方側に移動すると、第2曲げ関節操作ケーブル42の中間部から他方の端部42aに亘る部分が牽引され、当該他方の端部42aがアーム21の近位端21aに向かって移動する。これによって、第2曲げ関節28の一対の第3経路R3のうち、第2曲げ関節操作ケーブル42の中間部から前記他方の端部42aが挿通されている他方の経路長が短くなり、第2曲げ関節28は、当該他方の第3経路R3が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第2曲げ関節操作ケーブル42の中間部から一方の端部42aに亘る部分は送り出され、経路長が長くなった一対の第3経路R3のうち一方の経路に送り込まれる。
 鉗子操作ケーブル43は、上述の通り、遠位端43aが鉗子22に取り付けられている。そして、鉗子操作ケーブル43は、遠位端43aから近位端に向かって延びる部分が、手首関節30の貫通孔30a(図4参照)、及びトルク伝達チューブ44の内部空間(関節部26及び可撓シャフト25の内部空間)を通り、近位端が、ベース23の内部空間に位置している。すなわち、鉗子操作ケーブル43は、トルク伝達チューブ44に挿通されている。
 鉗子操作ケーブル作動部は、ベース23の内部に設けられ、駆動部3の駆動力によって、ベース23の内部空間に位置する鉗子操作ケーブル43の近位端をアーム21の軸線方向に牽引する機構である。そして、駆動部3の駆動力によって鉗子操作ケーブル43の近位端が牽引されると、鉗子操作ケーブル43が鉗子操作ケーブル43の延在方向に移動し、その結果鉗子22が動作するように構成されている。
 図4は、手首関節30の構成例を示す一部破断図である。
 トルク伝達チューブ44は、可撓性を有し、筒状に形成されている。そして、トルク伝達チューブ44は、近位端にかかるトルクを任意の方向に向けた遠位端44aに伝達することができるものである。すなわち、トルク伝達チューブ44は、近位端を回動させることによって、任意の形状に曲げた中間部分を介して、遠位端44aを近位端の回動量に応じて回動させるように構成されている。そして、トルク伝達チューブ44は、図4に示すように、遠位端44aが手首関節30の貫通孔30aの周縁部に固定されている。そして、トルク伝達チューブ44は、遠位端44aから近位端に向かって延びる部分が、第2曲げ関節28の第1経路R1、接続部29、第1曲げ関節27の第1経路R1、及び可撓シャフト25の内部空間を通り、トルク伝達チューブ44の近位端は、ベース23の内部空間に位置している。
 トルク伝達チューブ回動部は、ベース23の内部に設けられ、駆動部3の駆動力によって、トルク伝達チューブ44の近位端を回動させる機構である。そして、トルク伝達チューブ44の近位端が回動すると、トルク伝達チューブ44の遠位端44aが従動して回動し、手首関節30が回動するように構成されている。
 そして、トルク伝達チューブ44は、可撓性を有しているので、可撓シャフト25、と共に曲げることができる。
 図2に示すように、案内管6は、可撓性の筒状体であり、可撓シャフト25が挿通されている。そして、図2に示す使用状態において、可撓シャフト25の遠位端25bは、案内管6の遠位端6bから突出している。よって、関節部26及び鉗子22は、案内管6の遠位端6bから突出した状態にある。また、案内管6の長さ寸法は、可撓シャフト25の長さ寸法よりも短く形成されている。更に、案内管6は、可撓シャフト25、関節部26、及び鉗子22を挿通することができる大きさに形成されている。したがって、案内管6の近位端6aから鉗子22、関節部26、及び可撓シャフト25を挿入し、ロボット本体2の遠位端を送り込むことによって、ロボット本体2の遠位端を案内管6の遠位端6bに向かって送り込み、案内管6の遠位端6bから鉗子22、関節部26、及び可撓シャフト25の遠位端25bを突出させることができる。そして、案内管6は、挿入された各手術用ロボット1及び内視鏡101を案内管6の延在方向に滑らかに動かすことができるように構成され、また、挿入された各手術用ロボット1及び内視鏡101を案内管6の軸線周りに滑らかに回動させることができるように構成されている。
 更に、案内管6は、曲げ方向の剛性が可撓シャフト25の曲げ方向の剛性よりも大きく構成されている。これによって、可撓シャフト25をその軸線周りに回動させたときに、案内管6が変形することを防止することができ、可撓シャフト25の延在方向を維持した状態で、可撓シャフト25の角度位置を変更することができる。
 本実施の形態において、案内管6は、集束管102と別体であるが、集束管102と一体的に構成されていてもよい。
 [駆動部の構成例]
 図2に示すように、駆動部3は、ロボット本体2を駆動するロボット本体駆動機構51と、回転並進ユニット52とを有する。
 ロボット本体駆動機構51は、駆動力伝達機構24の第1曲げ関節操作ケーブル作動部、第2曲げ関節操作ケーブル作動部、鉗子操作ケーブル作動部、及びトルク伝達チューブ回動部(何れも図示せず)を個別に駆動するように構成されている。そして、ロボット本体駆動機構51とロボット本体2のベース23とは着脱可能に構成されている。したがって、ロボット本体2を交換するときは、ロボット本体2のベース23をロボット本体駆動機構51を取り外し、他のロボット本体2のベース23をロボット本体駆動機構51に装着することができる。したがって、ロボット本体2の交換を迅速に行うことができる。
 そして、ロボット本体2のベース23をロボット本体駆動機構51に取り付けることにより、ロボット本体駆動機構51と駆動力伝達機構24とが連結され、ロボット本体駆動機構51の駆動力が駆動力伝達機構24の第1曲げ関節操作ケーブル作動部、第2曲げ関節操作ケーブル作動部、鉗子操作ケーブル作動部、及びトルク伝達チューブ回動部を介して、第1曲げ関節27、第2曲げ関節28、鉗子22、及び手首関節30に伝達されるように構成されている。
 回転並進ユニット52は、回転駆動機構53と、並進駆動機構54とを有する。
 回転駆動機構53は、ロボット本体2が可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1周りに回動するよう、ロボット本体2を駆動する機構である。本実施の形態において、回転駆動機構53は、ロボット本体2及びロボット本体駆動機構51を一体的に可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1周りに回動させる。回転駆動機構53は、回転駆動機構支持部61と、回転駆動部62とを有する。
 回転駆動機構支持部61は、ロボット本体駆動機構51を可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1周りに回動可能に支持する。回転駆動機構支持部61は、支持台60と、図示しない軸受けを介してロボット本体駆動機構51を可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1周りに回動可能に支持する第1支持部58と、軸線が可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1と同軸に配設され、ロボット本体駆動機構51に取り付けられた回動軸63と、図示しない軸受けを介して回動軸63を可撓シャフト25の近位端25aをその軸線L1周りに回動可能に支持する第2支持部59と、を含む。
 回転駆動部62は、例えばサーボモータであり、駆動軸に主動側ギヤ64が嵌着されている。そして主動側ギヤ64は、回転駆動機構支持部61の回動軸63に嵌着された従動側ギヤ65と歯合している。したがって、回転駆動部62の駆動軸が回動すると、可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1周りにロボット本体駆動機構51を回動させ、更にこのロボット本体駆動機構51に取り付けられているロボット本体2を可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1周りに回動させる。
 並進駆動機構54は、ロボット本体2を可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1方向に並進駆動する機構である。本実施の形態において、並進駆動機構54は、ロボット本体2及びロボット本体駆動機構51を一体的に可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1方向に並進させる。並進駆動機構54は、並進駆動機構支持部66と、ガイドレール機構71と、ボールねじ機構67と、並進駆動部68とを有する。
 ガイドレール機構71は、ガイドレール72と、ガイドレール72上を移動するスライダ73とを有する。ガイドレール72は、可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1と平行に延在するよう配設された棒状体であり、両端部が並進駆動機構支持部66に固定されている。スライダ73は、ガイドレール72上を摺動するように構成されている。そして、スライダ73は、回転駆動機構支持部61の支持台60に取り付けられている。これによって、回転駆動機構支持部61は、ガイドレール機構71に支持され、並進駆動機構支持部66に対して相対的に可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1方向に進退動するように構成されている。したがって、並進駆動機構支持部66に取り付けられているロボット本体駆動機構51及びロボット本体2は、並進駆動機構支持部66に対して、可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1方向に進退動可能に構成されている。
 ボールねじ機構67は、回転駆動機構支持部61を並進駆動機構支持部66に対して相対的に可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1方向に進退動させる。ボールねじ機構67は、ボールねじ69と、スライダ70とを有する。ボールねじ69は、可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1と平行に延在するよう配設され、両端部が並進駆動機構支持部66にボールねじ69の軸線周りに回動可能に支持されている。スライダ70は、ボールねじ69の回動によって、ボールねじ69が延在する方向、すなわち可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1方向に進退動するように構成されている。そして、スライダ70は、回転駆動機構支持部61の支持台60に取り付けられている。
 並進駆動部68は、例えばサーボモータであり、図示しない減速機を介して、駆動軸がボールねじ69と接続されている。したがって、並進駆動部68の駆動軸が回動すると、ボールねじ69が回動し、スライダ70をボールねじ69の延在方向、すなわち可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1方向に移動させる。これによって、ロボット本体2及びロボット本体駆動機構51を一体的に可撓シャフト25の軸線方向に並進させる。
 なお、本実施の形態において、回転駆動機構53がロボット本体2及びロボット本体駆動機構51を直接支持し、並進駆動機構54がロボット本体2、ロボット本体駆動機構51及び回転駆動機構53を並進させるように構成されているがこれに限られるものではない。これに代えて、並進駆動機構54がロボット本体2及びロボット本体駆動機構51を直接支持し、回転駆動機構53がロボット本体2、ロボット本体駆動機構51及び並進駆動機構54を回動させるように構成してもよい。
 そして、本実施の形態において、回転並進ユニット52は、傾斜ユニット55に支持されている。傾斜ユニット55は、手術台111に対する可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1の傾斜角度を調整する機構である。
 本実施の形態において、傾斜ユニット55は、基台75と、ヒンジ76と、傾斜角度調整部77とを有する。
 基台75は、手術用ロボット支持台113(図1参照)に固定されている。
 ヒンジ76は、上下方向から見て可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1方向と交差する方向、且つ水平方向に延在する軸線周りに並進駆動機構支持部66を基台75に対して傾動自在に連結する。
 傾斜角度調整部77は、細長い板状に形成され、基端部が基台75に水平方向に延在する軸線周りに揺動自在に連結されている。そして、傾斜角度調整部77の基端部から先端部に向かって延びる部分には、傾斜角度調整部77の延在方向に一列に並ぶ複数の貫通孔が形成されている。そして、並進駆動機構支持部66には、図示しないボルトと螺合する図示しない雌ねじが形成されており、傾斜角度調整部77の何れか一の貫通孔に挿通したボルトと並進駆動機構支持部66の雌螺子とを螺合させることによって、基台75に対する並進駆動機構支持部66の傾斜角度、すなわち手術台111に対する可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1の傾斜角度を所定の傾斜角度に保持することができる。これによって、可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1の傾斜角度を適切な角度に調整することができ、アーム21を円滑に案内管6に送り込んだり、案内管6から引き出したりすることができる。
 [制御器及び操作部の構成例]
 図8は、制御器4の構成例を示すブロック図である。
 ロボット本体2が備える制御器4は、例えば、CPU等の演算器を有する制御部81と、ROM及びRAM等のメモリを有する記憶部82とを備えている。制御部81は、集中制御する単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御器で構成されてもよい。制御部81は、操作部5から受信したデータに基づいて各手術用ロボット1のロボット本体駆動機構51、回転駆動機構53の回転駆動部62、及び並進駆動機構54の並進駆動部68の動作を制御し、手術用ロボット1の動作を制御する。また、制御部81は、内視鏡101から受信した画像データを処理し、表示装置114に送信する。記憶部82には所定の制御プログラムが記憶されていて、制御部81がこれらの制御プログラムを読み出して実行することにより、手術用ロボット1の動作が制御される。
 操作部5は、術者Wが操作して、手術用ロボット1によって実行されるべき動作命令を入力するためのものである。操作部5は、制御器4と通信可能に構成されている。そして、操作部5は、術者Wによって入力された手術用ロボット1によって実行されるべき動作命令をデータに変換し、制御部81に送信する。
 [使用例]
 次に、手術用ロボット1の使用例を説明する。
 図8は、手術用ロボット1の使用例における動作例を示す図である。
 まず、図2に示すように、1以上の案内管6を集束管102の近位端102aの開口から集束管102に挿入し、集束管102の遠位端102bから案内管6の遠位端6bが突出するまで送り込む。また、内視鏡101についても同様に、集束管102の遠位端102bから内視鏡101の遠位端が突出するまで送り込む。
 次に、患者Pの体表の1以上の手術用ロボット1及び内視鏡101を挿入する部位にトロッカー110を留置する。
 次に、患者Pの体表に留置したトロッカー110に集束管102を挿入し、内視鏡101によって患者Pの体内を視認し、集束管102の遠位端102bを患者Pの処置部位の近傍に位置させる。なお、集束管102、内視鏡101、及び案内管6は、可撓性を有するので、トロッカー110が留置されている部位と処置部位とを通る仮想の直線上に、例えば患者Pの臓器が位置する場合であっても、集束管102、内視鏡101、及び案内管6を湾曲させることによって、この臓器を迂回し集束管102の遠位端102bを処置部位の近傍に導入することができる。
 次に、1以上の手術用ロボット1のロボット本体2のアーム21を案内管6の近位端6aの開口から案内管6に挿入し、案内管6の遠位端6bからアーム21の遠位端21bが突出するまで送り込む。これによって、1以上の手術用ロボット1及び内視鏡101は、集束管102によって集束され、これらを一体的に患者Pの処置部位の近傍に導入することができる。
 次に、ベース23をロボット本体駆動機構51に取り付け、ロボット本体2の駆動力伝達機構24と、ロボット本体駆動機構51とを連結する。これによって、ロボット本体駆動機構51の駆動力が駆動力伝達機構24の第1曲げ関節操作ケーブル作動部、第2曲げ関節操作ケーブル作動部、鉗子操作ケーブル作動部、及びトルク伝達チューブ回動部を介して、第1曲げ関節27、第2曲げ関節28、鉗子22、及び手首関節30に伝達されるようになる。そして、傾斜ユニット55を操作し、手術台111に対する可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1の傾斜角度を適切な角度に調整する。
 次に、術者Wは、内視鏡101のビデオカメラによって撮影され、表示装置114に表示される画像を確認しながら、操作部5を操作する。そして、制御部81は、操作部5から受信したデータに基づいてロボット本体駆動機構51、回転駆動機構53の回転駆動部62、及び並進駆動機構54の並進駆動部68の動作を制御し、手術用ロボット1の動作を制御する。
 このとき、制御部81は、手術用ロボット1によって実行されるべき動作命令に、鉗子22を可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2を中心とする径方向に移動させる動作命令が含まれていると判定すると、制御部81は、ロボット本体駆動機構51を駆動し、第1曲げ関節27及び第2曲げ関節28を曲げる。これによって、鉗子22は、鉗子22を可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2を中心とする径方向に移動する。
 また、制御部81は、手術用ロボット1によって実行されるべき動作命令に、鉗子22を可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2(図3,図4参照)を中心とする円周方向に移動させる動作命令が含まれると判定すると、制御部81は、回転並進ユニット52の回転駆動部62を駆動し、可撓シャフト25の近位端をその軸線L1周りに回動させる。これによって、図8に示すように、可撓シャフト25は、案内管6の内部空間において、可撓シャフト25の軸線方向の姿勢を維持した状態で、全体が可撓シャフト25の軸線周りに回動する。その結果、可撓シャフト25の遠位端25bに連なる関節部26は、可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2周りに回動する。すなわち、例えば、第1曲げ関節27をB1方向に曲げ、第2曲げ関節28をB1と反対方向であるB2方向に曲げている状態においては、鉗子22は、可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2を中心とする円周上を移動する。よって、術者Wが操作部5を操作することによって、鉗子22が対象物を把持する位置を変更することができる。
 更に、制御部81は、手術用ロボット1によって実行されるべき動作命令に、案内管6の遠位端から突出する手術用ロボット1の遠位端の突出量を変化させる動作命令が含まれると判定すると、制御部81は、回転並進ユニット52の並進駆動部68を駆動し、ロボット本体2を可撓シャフト25の近位端25aの軸線L1方向に移動させる。
 これによって、可撓シャフト25は、案内管6に送り込まれ(挿し込まれ)又は引き出される。アーム21を案内管6に送り込むことによって、案内管6の遠位端から突出する手術用ロボット1の遠位端の突出量を大きくすることができ、鉗子22を例えば患者Pの処置部位に近づけることができる。また、アーム21を案内管6から引き出すことによって、案内管6の遠位端から突出する手術用ロボット1の遠位端の突出量を小さくすることができ、鉗子22を例えば患者Pの処置部位から遠ざけることができる。このように、術者Wが操作部5を操作することによって、案内管6の遠位端から突出する手術用ロボット1の遠位端の突出量を変化させ、鉗子22を可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2方向に移動させることができる。
 そして、上述の通り、手術用ロボット1によって実行されるべき動作命令に、鉗子22を可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2を中心とする径方向に移動させる動作命令が含まれていると判定すると、制御部81は、ロボット本体駆動機構51を駆動し、第1曲げ関節27及び第2曲げ関節28を曲げるが、このとき、鉗子22は、可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2方向において可撓シャフト25に近づく側に移動する。この移動をキャンセルするために、制御部81は、第1曲げ関節27及び第2曲げ関節28を曲げる動作を行ったときに、鉗子22が可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2方向において可撓シャフト25に近づく側に移動した距離に応じて、アーム21を案内管6に送り込んでもよい。これによって、鉗子22を可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2方向と直交する平面上において移動させることができる。
 そして、手術中に一の術具を別の術具に交換するときは、ベース23をロボット本体駆動機構51から取り外し、案内管6から上記一の術具を備える手術用ロボット1を引き抜く。そして、上記別の術具を備える手術用ロボット1を案内管6に挿し込む。このように、交換する術具以外の術具を備える他の手術用ロボット及び内視鏡101を処置部位の近傍に位置させたまま、一部の術具を交換することができるので、術具の交換を速やかに行うことができ、患者Pの身体の負担を軽減することができる。また、術者Wの作業負担を軽減することができる。
 以上に説明したように、本発明の手術用ロボット1は、回転駆動機構53によってロボット本体2をアーム21の近位端21aの軸線周りに回動させ、鉗子22を可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2を中心とする円周方向に移動させることができる。すなわち、アーム21の近位端21aを3次元空間において並進移動させることなく、鉗子22を可撓シャフト25の遠位端25bの軸線L2を中心とする円周方向に移動させることができるので、アーム21の近位端21aを3次元空間において並進移動させるための大掛かりな装置を要しない。よって、手術用ロボット1をコンパクトなものとすることができ、手術用ロボット1の製造コストを安価なものとすることができる。
 上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。
 L1 軸線
 L2 軸線
 O 術者
 P 患者
 W 術者
 1 手術用ロボット
 2 ロボット本体
 3 駆動部
 4 制御器
 5 操作部
 6 案内管
 21 アーム
 22 鉗子
 22a 作動軸
 23 ベース
 24 駆動力伝達機構
 25 可撓シャフト
 26 関節部
 27 第1曲げ関節
 28 第2曲げ関節
 29 接続部
 30 手首関節
 30a 貫通孔
 31 コマ部材
 32 操作ケーブル連結部
 33 操作ケーブル連結部
 41 第1曲げ関節操作ケーブル
 42 第2曲げ関節操作ケーブル
 43 鉗子操作ケーブル
 44 トルク伝達チューブ
 51 ロボット本体駆動機構
 52 回転並進ユニット
 53 回転駆動機構
 54 並進駆動機構
 55 傾斜ユニット
 58 第1支持部
 59 第2支持部
 60 支持台
 61 回転駆動機構支持部
 62 回転駆動部
 63 回動軸
 64 主動側ギヤ
 65 従動側ギヤ
 66 並進駆動機構支持部
 67 ボールねじ機構
 68 並進駆動部
 69 ボールねじ
 70 スライダ
 71 ガイドレール機構
 72 ガイドレール
 73 スライダ
 75 基台
 76 ヒンジ
 77 傾斜角度調整部
 81 制御部
 82 記憶部
 100 手術用ロボットシステム
 111 手術台
 112 支持レール
 113 手術用ロボット支持台

Claims (7)

  1.  ロボット本体駆動機構と、
     中空の可撓シャフトと、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて曲げ動作を行う曲げ関節を含み、近位端が前記可撓シャフトの遠位端に連なる関節部と、前記関節部の遠位端に設けられたエンドエフェクタと、前記曲げ関節と前記ロボット本体駆動機構とを接続し、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を前記曲げ関節に伝達する駆動力伝達機構と、を有するロボット本体と、
     前記ロボット本体を前記可撓シャフトの近位端の軸線周りに回動させる回転駆動機構と、を有する手術用ロボット。
  2.  前記回転駆動機構は、前記ロボット本体及び前記ロボット本体駆動機構を一体的に前記可撓シャフトの近位端の軸線周りに回動させる、請求項1に記載の手術用ロボット。
  3.  前記ロボット本体を前記可撓シャフトの近位端の軸線方向に並進させる並進駆動機構を有する、請求項1又は2に記載の手術用ロボット。
  4.  前記並進駆動機構は、前記ロボット本体及び前記ロボット本体駆動機構を一体的に前記可撓シャフトの近位端の軸線方向に並進させる、請求項3に記載の手術用ロボット。
  5.  前記関節部は、第1曲げ関節及び第2曲げ関節を含み、
     前記第1曲げ関節は、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて所定の向きに曲げ動作を行い、
     前記第2曲げ関節は、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて前記第1曲げ関節が曲げ動作を行う向きと反対向きに曲げ動作を行う、請求項1乃至4の何れかに記載の手術用ロボット。
  6.  前記エンドエフェクタは鉗子である、請求項1乃至5の何れかに記載の手術用ロボット。
  7.  手術台に設けられた支持レールに取り付け可能に構成されている手術用ロボット支持台を更に有し、
     前記回転駆動機構は、前記手術用ロボット支持台に支持されている、請求項1乃至6の何れかに記載の手術用ロボット。
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