CN106659520B - 套管用传感器单元以及套管 - Google Patents

Abstract

目的是即使贯穿套管的插入部的外径尺寸变化也能够高精度地检测插入量等，本发明的套管用传感器单元(2)具有：基部(2b)，其以能够装卸的方式安装于套管，并具有供插入套管的插入部4贯穿的贯穿孔(2e)；可动部件(2c)，其具有构成该基部(2b)的贯穿孔(2e)的至少一部分内表面的按压面(2j)，并设置成能够在贯穿孔(2e)的径向上移动；以及传感器(2d)，其设置于该可动部件(2c)和与按压面(2j)对置的贯穿孔(2e)的内表面中的至少一方，对贯穿孔(2e)内的插入部(4)的表面的移动量进行检测。

Description

套管用传感器单元以及套管

技术领域

本发明涉及套管用传感器单元以及套管。

背景技术

公知有在套管中设置有对内窥镜或处置器具的插入部的插入量进行检测的插入量检测部的技术，其中，该套管用于腹腔镜手术，设置于在皮肤上形成的开口部并使内窥镜或处置器具贯穿体内(例如参照专利文献1。)。在该技术中，插入量检测部通过计测与插入部的外表面接触的辊子的旋转量，从而对插入部的插入量进行检测。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4546043号公报

发明内容

发明要解决的课题

贯穿于套管的内窥镜或处置器具等不限于单一种类，在替换多种进行使用的情况下，当贯穿套管的插入部的外径尺寸变化时，辊子的插入量的检测精度降低。

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种即使贯穿套管的插入部的外径尺寸变化，也能够高精度地检测插入量等的套管用传感器单元以及套管。

用于解决课题的手段

本发明的一个方式是一种套管用传感器单元，其具有：基部，其以能够装卸的方式安装于套管，并具有供插入所述套管的插入部贯穿的贯穿孔；可动部件，其具有按压面，并被设置成能够在所述贯穿孔的径向上移动，其中，该按压面构成该基部的所述贯穿孔的至少一部分的内表面；以及传感器，其设置于该可动部件和与所述按压面对置的所述贯穿孔的内表面中的至少一方，对所述插入部的表面在所述贯穿孔内的移动量进行检测。

根据本方式，当将内窥镜等插入部插入安装于套管的基部的贯穿孔时，插入部贯穿套管并向体内插入，其中，该套管安装于皮肤的开口部。通过在该状态下使可动部件相对于基部在贯穿孔的径向上移动，从而构成贯穿孔的至少一部分的内表面的按压面在径向上按压插入于贯穿孔内的插入部的外表面，将其按压至贯穿孔的内表面。

由此，不管插入部的径向尺寸如何，插入部都能够配置成在径向上被定位的状态。而且，因为此时设置于可动部件或者与按压面对置的贯穿孔的内表面的传感器被配置成相对于插入部的外表面定位于恒定位置的状态，因此不管插入部的径向尺寸如何，都能够利用传感器高精度地检测插入部的表面的移动量。

在上述方式中，也可以具有位置调节机构，该位置调节机构调节所述可动部件相对于所述基部的位置。

这样，利用位置调节机构的动作来调节可动部件相对于基部的位置，能够在防止插入部在贯穿孔内的间隙的位置配置可动部件。由此，能够提高传感器对插入部的表面的移动量的检测精度。

在上述方式中，所述位置调节机构也可以具有移动限制机构，在所述可动部件的移动所需要的力为规定的阈值以上的情况下，该移动限制机构限制所述可动部件进一步的移动。

这样，当操作位置调节机构而使可动部件移动时，在其移动所需要的力达到规定的阈值以上的时刻，利用移动限制机构限制其进一步的移动，因此容易调节到按压面以适当的按压力与插入部的表面接触的可动部件的位置。由此，能够利用按压面实现定位于贯穿孔内的状态下的插入部的顺畅的移动。

在上述方式中，也可以在所述贯穿孔的长度轴向上隔开间隔而配置有多个所述可动部件的按压面。

这样，利用配置于长度轴向的多个按压面防止插入部在贯穿孔内的倾倒，能够实现在贯穿孔内的插入部的顺畅的移动。

在上述方式中，所述传感器也可以配置在所述多个按压面之间。

这样，能够使传感器可靠地配置于防止倾倒的插入部的表面，能够进一步提高检测精度。

在上述方式中，也可以具有显示所述可动部件的移动量的显示部。

这样，能够利用在显示部中显示的移动量来确认可动部件的按压面的位置，并能够防止发生在按压面与贯穿孔的内表面的间隙未充分空出的状态下插入外径较大的插入部等的不良情况。

在上述方式中，也可以是，所述传感器具有旋转传感器，该旋转传感器对所述插入部的表面在所述贯穿孔内的周向上移动量进行检测，并且具有对所述可动部件的移动量进行检测的检测部。

这样，能够利用旋转传感器检测的插入部的表面在周向上的移动量和检测部检测的可动部件的移动量计算插入部的旋转角度。即，旋转角度是用周向上的移动量除以插入部的半径得到的值，能够利用检测部检测的可动部件的移动量计算插入部的半径。因而，能够高精度地计算套管的贯穿孔内的插入部绕长度轴的旋转角度。

在上述方式中，还可以具有运算部，其根据所述检测部检测到的所述可动部件的移动量和所述旋转传感器检测到的周向上的移动量，计算所述插入部绕长度轴的旋转角度。

这样，运算部用插入部在周向上的移动量除以插入部的半径能够输出插入部的绕长度轴的旋转角度。

本发明的其它方式是一种套管，其具有：基部，其具有供插入部贯穿的贯穿孔，并以贯穿状态固定于皮肤的开口部；可动部件，其具有按压面，并且被设置成能够在所述贯穿孔的径向上移动，其中，该按压面构成该基部的所述贯穿孔的至少一部分内表面；以及传感器，其设置于该可动部件和与所述按压面对置的所述贯穿孔的内表面中的至少一方，对所述插入部的表面在所述贯穿孔内的移动量进行检测。

在上述方式中，也可以具有位置调节机构，其调节所述可动部件的相对于所述基部的位置。

在上述方式中，所述位置调节机构也可以具有移动限制机构，在所述可动部件的移动所需要的力为规定的阈值以上的情况下，该移动限制机构限制所述可动部件进一步的移动。

在上述方式中，也可以在所述贯穿孔的长度轴向上隔开间隔而配置多个所述可动部件的按压面。

在上述方式中，所述传感器也可以配置在所述多个按压面之间。

在上述方式中，也可以具有显示所述可动部件的移动量的显示部。

在上述方式中，也可以是，所述传感器具有旋转传感器，该旋转传感器对所述插入部的表面在所述贯穿孔内的周向上的移动量进行检测，并且具有对所述可动部件的移动量进行检测的检测部。

在上述方式中，还可以具有运算部，该运算部根据所述检测部检测到的所述可动部件的移动量和所述旋转传感器检测到的周向上的移动量，计算所述插入部绕长度轴的旋转角度。

发明效果

根据本发明，即使在套管中贯通的插入部的外径尺寸变化，也能够实现高精度地检测插入量等的效果。

附图说明

图1是示出具有本发明的一个实施方式的套管用传感器单元的机械手系统的整体结构图。

图2是在从套管分离图1的套管用传感器单元的状态下示出的纵向剖视图。

图3是在将图1的套管用传感器单元安装于套管的状态下示出的纵向剖视图。

图4是示出将直径较小的插入部插入图1的套管用传感器单元的状态的横向剖视图。

图5是示出将直径较大的插入部插入图1的套管用传感器单元的状态的横向剖视图。

图6是示出图1的套管用传感器单元的第1变形例的横向剖视图。

图7是示出图1的套管用传感器单元的第2变形例的纵向剖视图。

图8是示出图1的套管用传感器单元的第3变形例的横向剖视图。

图9是示出图1的套管用传感器单元的第4变形例的纵向剖视图。

图10是示出图1的套管用传感器单元的第5变形例的纵向剖视图。

图11是示出图1的套管用传感器单元的第6变形例的横向剖视图。

图12是示出图1的套管用传感器单元的第7变形例的横向剖视图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一个实施方式的套管用传感器单元进行说明。

如图1所示，本实施方式的套管用传感器单元2例如在用于腹腔镜手术的机械手系统1中使用，该套管用传感器单元2以能够装卸的方式安装于贯穿皮肤A配置的套管3。

机械手系统1具有：细长的硬质的插入部4，其贯穿套管3进行插入；操作部6，其通过手动对配置于该插入部4的前端的关节5的摆动角度发出指令；驱动部8，其对关节5进行驱动；以及控制部9，其对该驱动部8进行控制。在关节5的前端侧例如配置有对体内的患部B进行处置的处置器具7。

如图2所示，套管3具有贯穿皮肤A的筒状的主体3a以及设置于该主体3a的一端的凸缘部3b。在主体3a上设置有在长度方向上贯穿的贯穿孔3c。贯穿孔3c具有比插入部4的外径尺寸充分大的内径尺寸，并能够简单地插入插入部4。在凸缘部3b上设置有用于安装套管用传感器单元2的安装孔3d。

如图2所示，本实施方式的套管用传感器单元2具有：基部2b，其具有与设置于套管3的凸缘部3b上的安装孔3d卡合的卡合片2a，并且该基部2b以能够装卸的方式安装于套管3；可动部件2c，其安装于该基部2b；以及传感器2d，其安装于基部2b。

如图3所示，基部2b具有与该贯穿孔3c大致相等的内径尺寸的内孔2e，当将卡合片2a卡合于安装孔3d并安装于套管3时，该内孔2e与套管3的贯穿孔3c连通。在内孔2e中设置有使内孔2e的一部分侧壁成为缺口形成的空间2f，并在该空间2f内配置有可动部件2c。

如图4和图5所示，可动部件2c形成使V型槽状的按压面2j朝向内孔2e侧配置的V型块状，该可动部件2c以V型槽的中心线与内孔2e的中心轴交叉的方式配置，在空间2f内能够在内孔2e的径向上移动。可动部件2c的至少按压面2j部分由低摩擦系数的部件例如硅树脂或四氟乙烯树脂等材质构成。

在可动部件2c上，以向V型槽相反侧突出状态配置的雄螺纹2g安装成能够绕雄螺纹2g的长度轴旋转。

另一方面，在基部2b上形成有紧固雄螺纹2g的雌螺纹2h，当使雄螺纹2g旋转时紧固于雌螺纹2h，其结果为，雄螺纹2g沿雄螺纹2g的长度轴移动，安装于雄螺纹2g的前端的可动部件2c在空间2f内直线移动。

关于可动部件2c，当外形尺寸较小的插入部4插入内孔2e和贯穿孔3c时，如图4所示，以使得与对置的内孔2e的内壁接近的方式使按压面2j移动，能够利用内孔2e的内壁与V型槽的2个按压面2j在3处没有间隙地按压插入部4。

另外，关于可动部件2c，当外形尺寸较大的插入部4插入内孔2e和贯穿孔3c时，如图5所示，通过以远离对置的内孔2e的内壁的方式使按压面2j移动，从而能够使插入部4贯穿，当贯穿插入部4后，通过以使得与对置的内孔2e的内壁接近的方式使按压面2j移动，从而能够没有间隙地按压插入部4。

传感器2d是嵌入于与可动部件2c的按压面2j对置的内孔2e的内表面中的光传感器。该光传感器在与内孔2e的内表面一致的位置具有焦点，与激光鼠标的光传感器相同，能够计测在内孔2e的内表面位置移动的物体在内孔2e的长度轴向和周向上的移动量。

以下对这样构成的本实施方式的套管用传感器单元2的作用进行说明。

要使用本实施方式的套管用传感器单元2对插入于套管3的贯穿孔3c的插入部4的移动量进行检测时，将套管用传感器单元2固定于套管3的凸缘部3b。

当使设置于基部2b的卡合片2a与套管3的凸缘部3b的安装孔3d卡合时，固定成基部2b的内孔2e与套管3的贯穿孔3c一致的状态。在该状态下，将可动部件2c的按压面2j配置于远离对置的内孔2e的内表面的位置，如图3所示，使插入部4以贯穿内孔2e和贯穿孔3c的方式插入。然后，通过将可动部件2c的雄螺纹2g紧固于雌螺纹2h，从而利用按压面2j在径向上按压插入部4。

由此，插入部4在2个按压面2j和对置的内孔2e的内表面这3处被压住而没有间隙地被按压，因此能够抑制使插入部4在长度轴向和绕长度轴移动时的间隙。

因为在插入部4被按压的内孔2e的内表面嵌入有光传感器2d，因此插入部4的外表面始终配置于光传感器的焦点位置，并且能够利用光传感器高精度地检测插入部4的移动量。

而且，在手术的中途替换插入部4的情况下，即使所插入的插入部4的径向尺寸变化，通过在使可动部件2c退避的状态下进行插入，并再次将插入部4加入可动部件2c的按压面2j与内孔2e的内表面之间，从而能够抑制插入部4的间隙并且使其移动。

即，根据本实施方式的套管用传感器单元2，即使插入于套管3的贯穿孔3c中的插入部4的外径向尺寸变化，也具有能够高精度地检测插入部4的移动量的优点。

此外，在本实施方式中，作为可动部件2c而例示了具有V型槽的V型块状的部件，但只要能够在径向上按压插入于内孔2e的插入部4等插入物，则可动部件2c的形状不被特别限定。例如，如图6所示，既可以采用具有圆弧状的按压面2j的可动部件2c，也可以是平板状的可动部件2c。

另外，在本实施方式中，作为对插入部4的表面的移动量进行检测的传感器2d而采用光传感器，并对插入部4的长度轴向和周向这双方的移动量进行检测，但也可以取而代之，而如图7所示，采用传感器12、13，该传感器12、13具有：辊子12a、13a，它们配置于与被可动部件2c按压到内孔2e的内表面的插入部4的表面接触的位置；以及编码器12b、13b，它们对该辊子12a、13a的旋转角度进行检测。

辊子12a、13a是被支撑成能够绕与内孔2e的长度轴平行的轴线旋转的第1辊子12a和被支撑成能够绕与内孔2e的切线平行的轴线旋转的第2辊子13a。关于第1辊子12a，当插入部4绕长度轴旋转时则旋转，关于第2的辊子13a，当插入部4在长度轴向上移动时则旋转。

由此，具有第1辊子12a的传感器12能够检测插入部4的绕长度轴的移动量。另一方面，具有第2辊子13a的传感器13能够检测插入部4的长度轴向的移动量。

另外，在本实施方式中，通过紧固雄螺纹2g而使可动部件2c移动，并利用可动部件2c的按压面2j将插入部4按到内孔2e的内表面，但在可动部件2c的按压力过大的情况下，插入部4及内孔2e和按压面2j之间的摩擦力过大，不容易使插入部4移动。另一方面，在可动部件2c的按压力过小的情况下，在插入部4与内孔2e及可动部件2c之间形成有间隙，插入部4晃动，不容易高精度地测定移动量。

因此，为了利用可动部件2c以适当的按压力按压插入部4，如图8所示，在螺栓头部2i与雄螺纹2g之间具有离合器机构14，当作用规定以上的扭矩时该离合器机构14进行空转。这样，当在螺栓头部2i上施加扭矩而将雄螺纹2g紧固到雌螺纹2h上，且可动部件2c按压插入部4而使按压力达到规定的大小时，离合器机构14进行空转，能够使按压力不再变大。

另外，在本实施方式中，利用单一的可动部件2c按压插入部4，但也可以取而代之而如图9所示，利用在内孔2e的长度轴向上隔开间隔配置的多个(例如2个)可动部件2c来按压插入部4。而且，传感器2d优选配置于可动部件2c之间的位置。由此，利用多个可动部件2c防止插入部4的内孔2e内的倾倒，能够进一步高精度地检测插入部4的移动量。

另外，如图10所示，也可以在雄螺纹2g上设置表示可动部件的移动量的标记15。能够利用在基部2b的外侧突出的雄螺纹2g的标记15得知空间2f内的可动部件2c的位置，当更换插入部4时，能够确认是否在可动部件2c与内孔2e内表面之间形成能够插入下次要插入的插入部4的间隙。标记15例如是刻度，通过数刻度而能够得知可动部件2c的位置。

另外，如图11所示，还可以在雄螺纹2g上配置对到可动部件2c的距离进行检测的距离传感器16，并设置运算部17，该运算部17根据距离传感器16检测的距离计算可动部件2c的位置，并且计算夹在可动部件2c与内孔2e内表面之间的插入部4的径向尺寸。

另外，如图12所示，也可以根据距离传感器16检测的距离和传感器2d检测的插入部4的周向移动量而利用运算部17来计算插入部4的旋转角度。

运算部17既可以设置于套管用传感器单元2，也可以设置于控制部9。

另外，在本实施方式中，套管用传感器单元2以能够装卸的方式安装于套管3，但也可以取而代之而使套管用传感器单元2一体地嵌入套管3。

另外，作为插入套管的插入部4，既可以是硬质的也可以是软质的。

标号说明

2：套管用传感器单元；2b：基部；2c：可动部件；2d：传感器；2e：内孔(贯穿孔)；2g：雄螺纹(位置调节机构)；2j：按压面；3：套管；4：插入部；12：传感器(旋转传感器)；14：离合器机构(移动限制机构)；15：标记(显示部)；16：距离传感器(检测部)；17：运算部。

Claims (16)

1.一种套管用传感器单元，该套管用传感器单元具有：

基部，其以能够装卸的方式安装于套管，并具有内径尺寸与供插入所述套管的插入部贯穿的贯穿孔相等的内孔，并且具有使该内孔成为缺口形成的空间；

可动部件，其具有对所述插入部进行按压的按压面，并且在所述空间内朝向所述内孔的内表面在所述内孔的径向上移动；以及

传感器，其在所述基部上设置于所述可动部件和与所述按压面对置的所述内孔的内表面的一部分中的至少一方，对所述插入部的表面在所述内孔的移动量进行检测。

2.根据权利要求1所述的套管用传感器单元，其中，

所述套管用传感器单元具有位置调节机构，该位置调节机构调节所述可动部件相对于所述基部的位置。

3.根据权利要求2所述的套管用传感器单元，其中，

所述位置调节机构具有移动限制机构，在所述可动部件的移动所需要的力为规定的阈值以上的情况下，该移动限制机构限制所述可动部件进一步的移动。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的套管用传感器单元，其中，

在所述贯穿孔的长度轴向上隔开间隔而配置有多个所述可动部件的按压面。

5.根据权利要求4所述的套管用传感器单元，其中，

所述传感器配置在所述多个按压面之间。

6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的套管用传感器单元，其中，

所述套管用传感器单元具有显示部，该显示部显示所述可动部件的移动量。

7.根据权利要求1至3中的任意一项所述的套管用传感器单元，其中，

所述传感器具有旋转传感器，该旋转传感器检测所述插入部的表面在所述贯穿孔内的周向上的移动量，

所述套管用传感器单元具有对所述可动部件的移动量进行检测的检测部。

8.根据权利要求7所述的套管用传感器单元，其中，

所述套管用传感器单元具有运算部，该运算部根据所述检测部检测到的所述可动部件的移动量和所述旋转传感器检测到的周向上的移动量，计算所述插入部绕长度轴的旋转角度。

9.一种套管，该套管具有：

基部，其具有内径尺寸与供插入部贯穿的贯穿孔相等的内孔，并且具有使该内孔成为缺口形成的空间并以贯穿状态固定于皮肤的开口部，

可动部件，其具有对所述插入部进行按压的按压面，并被设置成能够在所述空间内朝向所述内孔的内表面在所述内孔的径向上移动；以及

传感器，其在所述基部上设置于所述可动部件和与所述按压面对置的所述内孔的内表面的一部分中的至少一方，对所述插入部的表面在所述内孔的移动量进行检测。

10.根据权利要求9所述的套管，其中，

所述套管具有位置调节机构，该位置调节机构调节所述可动部件相对于所述基部的位置。

11.根据权利要求10所述的套管，其中，

所述位置调节机构具有移动限制机构，在所述可动部件的移动所需要的力为规定的阈值以上的情况下，该移动限制机构限制所述可动部件进一步的移动。

12.根据权利要求9至11中的任意一项所述的套管，其中，

在所述贯穿孔的长度轴向上隔开间隔而配置有多个所述可动部件的按压面。

13.根据权利要求12所述的套管，其中，

所述传感器配置在所述多个按压面之间。

14.根据权利要求9至11中的任意一项所述的套管，其中，

所述套管具有显示部，该显示部显示所述可动部件的移动量。

15.根据权利要求9至11中的任意一项所述的套管，其中，

所述传感器具有旋转传感器，该旋转传感器检测所述插入部的表面在所述贯穿孔内的周向上的移动量，

所述套管具有对所述可动部件的移动量进行检测的检测部。

16.根据权利要求15所述的套管，其中，

所述套管具有运算部，该运算部根据所述检测部检测到的所述可动部件的移动量和所述旋转传感器检测到的周向上的移动量，计算所述插入部绕长度轴的旋转角度。