CN107405161A - 机械手 - Google Patents

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Abstract

提供能够在驱动部(2)与处置器具(3)脱离的状态下，保持前端部(31)的至少一部分以规定的动作状态被锁定而拔出处置器具(3)的机械手(1)。机械手(1)具有操作部(35)和处置器具(3)，该处置器具(3)通过操作部(35)进行操作，处置器具(3)具有：前端部(31)，其具有通过操作部(35)进行操作的至少一个关节；以及锁定部(32)，其将前端部(31)的关节中的至少一个锁定。

Description

机械手
技术领域
本发明涉及在外科手术等中能够插入到患者内来进行处置等的处置器具和机械手。
背景技术
通过将处置器具插入到患者的体腔内并使用线等对处置器具前端进行牵引而观察体腔内脏器或进行治疗的医疗设备被广泛使用。由于这样的处置器具要进入到体腔内部，因此采用细径小型并且具有充分的作用力的构造。
在专利文献1中公开了能够用于医疗并且能够抑制作用力的下降、降低功耗的机械手。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-12087号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1的技术中没有考虑想要在驱动部与处置器具脱离的状态下将前端部的至少一部分以规定的动作状态锁定而拔出处置器具的情况。
本发明是着眼于上述课题而完成的，提供能够在驱动部与处置器具脱离的状态下保持前端部的至少一部分以规定的动作状态被锁定而拔出处置器具的机械手。
用于解决课题的手段
本发明的一个实施方式的机械手具有：
驱动部，其产生驱动力；以及
处置器具，其被所述驱动部驱动，能够相对于所述驱动部进行装卸，
所述处置器具具有：
前端部，其具有被所述驱动部驱动的至少一个关节；以及
锁定部，其将所述前端部的所述关节中的至少一个锁定，
即使在所述驱动部与所述处置部脱离的状态下，所述锁定部也维持锁定。
在本发明的一个实施方式的机械手中，
所述处置器具具有：
驱动力传递部，其将所述驱动部产生的驱动力传递给所述前端部；以及
长条部，其将所述前端部与所述驱动力传递部连结起来，
所述锁定部在所述驱动力传递部中切断驱动力的传递。
在本发明的一个实施方式的机械手中，
所述处置器具具有操作部，该操作部使所述锁定部移动从而切断所述驱动力的传递。
在本发明的一个实施方式的机械手中，
所述驱动部能够相对于所述驱动力传递部进行装卸，
通过对所述操作部进行操作，所述驱动部从所述驱动力传递部脱离并且所述锁定部切断驱动力的传递。
在本发明的一个实施方式的机械手中，
所述处置器具具有：
锁定检测部，其对所述锁定部将所述前端部锁定的情况进行检测；以及
控制部，其在所述锁定检测部检测到所述锁定部将所述前端部锁定的情况下使所述驱动部的驱动停止。
在本发明的一个实施方式的机械手中，
关于所述处置器具，在从所述处置器具与所述驱动部处于脱离的状态并且所述锁定部将所述前端部锁定开始将所述处置器具与所述驱动部连接的情况下，根据所述操作部的操作或者来自所述控制部的指令将所述锁定部对所述前端部的锁定解除。
在本发明的一个实施方式的机械手中，
所述前端部具有把持组织片的把持部，
所述把持部通过所述关节而进行开闭。
本发明的一个实施方式的机械手具有由处置操作部进行操作的处置器具，
所述处置器具具有：
前端部，其具有由所述处置操作部进行操作的至少一个关节；以及
锁定部，其将所述前端部的所述关节中的至少一个锁定。
在本发明的一个实施方式的机械手中，
所述处置器具具有辅助驱动部，该辅助驱动部对所述处置操作部的操作力辅助驱动力。
而且，本发明的一个实施方式的机械手系统具有：
主输入部，其用于发出操作指令；以及
从机械手，其具有所述机械手，
对所述从机械手进行远程控制以使该从机械手追随所述主输入部的操作。
本发明的一个实施方式的机械手系统具有：
长条的外套管，其具有挠性；
内窥镜，其插入到所述外套管内；以及
所述机械手，其具有插入到所述外套管内的所述处置器具。
发明效果
根据本方式的机械手，能够在驱动部与处置器具脱离的状态下，保持至少一部分的前端部以规定的动作状态被锁定而拔出处置器具。
附图说明
图1示出了第一实施方式的机械手的作业例。
图2示出了将第一实施方式的机械手的前端部锁定的情况下的动作流程图。
图3示出了第一实施方式的机械手的第一实施例。
图4示出了第一实施方式的机械手的第二实施例。
图5示出了第二实施方式的机械手的作业例。
图6示出了将第二实施方式的机械手的前端部锁定的情况下的动作流程图。
图7示出了第二实施方式的机械手1的第一实施例。
图8示出了第二实施方式的第一实施例的机械手的锁定部和驱动力传递部。
图9示出了第二实施方式的第一实施例的机械手的动作流程图。
图10示出了第二实施方式的机械手的第二实施例。
图11示出了第二实施方式的机械手的第三实施例的流程图。
图12示出了第二实施方式的机械手的第四实施例。
图13示出了第二实施方式的机械手的第四实施例的流程图。
图14示出了第二实施方式的机械手的第五实施例。
图15示出了其他实施方式的机械手。
图16示出了其他实施方式的机械手。
图17示出了本实施方式的处置器具3的关节操作功能的第一例。
图18示出了本实施方式的处置器具3的关节操作功能的第一例的变形例。
图19是示出了进行主从操作之前的待机模式下的处理的流程图。
图20是示出了在主从操作结束后的待机模式下的处理的流程图。
图21示出了本实施方式的中间部件的关节操作功能的第一例。
图22示出了本实施方式的中间部件的关节操作功能的第二例。
图23是示出了在进行主从操作之前的待机模式下的处理的流程图。
图24示出了使用了本实施方式的机械手的机械手系统。
图25示出了本实施方式的插入部的结构。
图26示出了本实施方式的插入部的动作。
图27示出了本实施方式的插入部的动作。
具体实施方式
以下对本实施方式进行说明。
图1示出了第一实施方式的机械手的作业例。图1的(a)示出了插入机械手的状态，图1的(b)示出了使前端部到达目标的组织片T的位置的状态，图1的(c)示出了使前端部31的关节的动作停止后的状态，图1的(d)示出了拔出处置器具3的状态。
第一实施方式的机械手1具有处置器具3。图1示出了与从体内的脏器O切除组织片T并进行回收的作业有关的本实施方式的机械手1的基本的作业例。
处置器具3具有：前端部31，其具有至少一个关节；锁定部32，其能够将前端部31的关节中的至少一个锁定；驱动力传递部33，其将驱动力传递给前端部31；能够弯曲的长条部34，其将前端部31与驱动力传递部33连结起来；处置操作部38，其对前端部31的弯曲和把持等处置进行手动操作；以及锁定操作部35，其通过锁定部32将前端部31的关节锁定。另外，“将关节锁定”这样的表达是指“将关节固定在当前的状态下”。即，在关节被锁定的状态下，即使进行操作，关节也是被固定的。
对使用第一实施方式的机械手1的锁定部32的情况下的步骤进行说明。
图2示出了将第一实施方式的机械手1的前端部31锁定的情况下的动作流程图。图2的流程图示出了与像图1所示那样从体内的脏器O切除组织片T并进行回收的作业有关的例子。
首先，在步骤1中，像图1的(a)所示那样将处置器具3插入到体内，直至使其像图1的(b)所示那样到达目标的组织片T的位置为止(ST1)。
接着，在步骤2中，操作人员确认是否前端部31的关节中的至少一个被处置器具3的锁定部32锁定(ST2)。在步骤2中，在判定为前端部31的关节没有被锁定部32锁定的情况下，前进到步骤4。
在步骤2中，在判定为前端部31的关节中的至少一个被锁定部32锁定的情况下，在步骤3中解除锁定部32的锁定(ST3)。
接着，在步骤4中，在图1的(b)的状态下，操作人员或护理人员对处置操作部38进行操作从而通过处置器具3进行各种各样的处置(ST4)。在该例子的情况下，从脏器O切除组织片T并把持组织片T。
接着，在步骤5中，操作人员通过锁定操作部35对锁定部32进行操作(ST5)。
于是，在步骤6中，锁定部32将前端部31的关节中的至少一个锁定(ST6)。在该例子的情况下，在前端部31把持着组织片T的状态下进行锁定，从而关节形状被固定。
接着，在步骤7中，如图1的(d)所示，在将前端部31的关节中的至少一个锁定的状态下拔出处置器具3(ST8)。在该例子的情况下，由于保持前端部31把持着组织片T的状态下被锁定而拔出处置器具3，因此组织片T被拔出。
这样，能够在将前端部31的关节中的至少一个锁定的状态下拔出处置器具3，因此当在体内使用了处置器具3之后，在该例子的情况下，在要将组织片T从体内取出时，能够保持前端部31把持着组织片T的状态下被锁定而进行拔出，从而能够将组织片T容易地取出到体外。
接下来，对第一实施方式的机械手1的具体的实施例进行说明。
图3示出了第一实施方式的机械手1的第一实施例。另外，以下的实施例的机械手1采取与图1的步骤所示的例子几乎相同的结构，因此省略相同结构的部分的说明。
如图3所示，第一实施例的机械手1在前端部31具有能够开闭的把持部311。并且，前端部31具有：第一关节31a，其通过操作人员进行操作而转动，从而使把持部311开闭；以及多个第二关节31b～第四关节31d，它们通过操作人员进行操作而转动。操作人员进行操作而使第一关节31a转动，从而能够使把持部311进行开闭来把持组织片T等。通过使第二关节31b～第四关节31d转动，而使前端部31的形状发生变化。另外，设置于前端部31的前端执行器不限于把持部311，也可以是电手术刀或注射器等治疗器具。
并且，如图3所示，第一实施例的机械手1是能够将处置器具3的前端部31的关节中的至少一个锁定的构造。通过将前端部31锁定，而能够维持着把持组织片T的把持部311的状态而从体内拔出处置器具3，将组织片T排出到体外变得容易。
图4示出了第一实施方式的第二实施例的机械手1。
第一实施方式的第二实施例的机械手1具有：辅助驱动部36，其在对前端部31进行手动操作时对操作力辅助驱动力；以及辅助控制部37，其对辅助驱动部36进行控制。
关于辅助驱动部36，在操作人员进行操作的操作力大于预先设定的规定值的情况下，通过辅助控制部37使辅助驱动部36动作，对处置器具操作部38的操作力辅助了辅助驱动力。
本实施例的机械手1像之前的实施例那样具有锁定部32和锁定操作部35。辅助控制部37根据锁定操作部35的操作来判断将辅助驱动部36的驱动力传递给前端部还是停止该驱动力。锁定部32将前端部31锁定，使得即使在操作人员进行了操作的情况下前端部31也不会不小心地动作。这样，即使在具有辅助驱动部36的机械手1的情况下也能够变更前端部31的动作状态，能够容易地实现用于将未图示的组织片T向体外排出的操作。
并且，本实施例的机械手1也可以是具有装卸部并且能够与辅助驱动部36脱离的结构。还可以是能够在辅助驱动部36和具有同样的装卸部并且能够手动操作的操作部之间更换的结构。这样，能够提供通过切换比较重的辅助驱动部36和比较轻的手动驱动部来满足操作人员的期望的处置器具。
图5示出了第二实施方式的机械手的作业例。
第二实施方式的机械手1具有：驱动部2，其产生驱动力；以及处置器具3，其被驱动部2驱动，能够相对于驱动部2进行装卸。图5示出了与从体内的脏器O切除组织片T并进行回收的作业有关的本实施方式的机械手1的基本的作业例。
驱动部2具有至少一个驱动部件21和输出各驱动部件21的驱动力的输出轴22。
处置器具3具有：前端部31，其被驱动部2驱动，具有至少一个关节；锁定部32，其能够切断驱动力的传递，将前端部31的关节中的至少一个锁定；驱动力传递部33，其将驱动部2产生的驱动力传递给前端部31；能够弯曲的长条部34，其将前端部31与驱动力传递部33连结起来；以及锁定操作部35，其通过锁定部32来切断驱动力的传递。
并且，机械手1优选为具有未图示的控制部，根据锁定操作部35的操作而对驱动部2的驱动进行控制，从而对前端部31的动作状态进行控制。
对使用第二实施方式的机械手1的锁定部32的情况下的步骤进行说明。
图6示出了将第二实施方式的机械手1的前端部31锁定的情况下的动作流程图。图6的流程图示出了与像图5所示那样从体内的脏器O切除组织片T并进行回收的作业有关的例子。
首先，在步骤11中，像图5的(a)所示那样在处置器具3没有安装有驱动部2的状态下将处置器具3插入到体内，直至使其像图5的(b)所示那样到达目标的组织片T的位置，然后将驱动部2与处置器具3连接并设为可动作状态(ST11)。
接着，在步骤12中，判定是否前端部31的关节中的至少一个被处置器具3的锁定部32锁定(ST12)。当在步骤2中判定为前端部31的关节中的至少一个没有被锁定部32锁定的情况下，前进到步骤14。
当在步骤12中判定为前端部31的关节中的至少一个被锁定部32锁定的情况下，在步骤13中通过锁定操作部35的操作来解除锁定部32(ST13)。
接着，在步骤14中，在图5的(b)的状态下，根据操作输入，经由未图示的控制部将驱动部2驱动，操作人员或护理人员通过处置器具3进行各种各样的处置(ST14)。在该例子的情况下，从脏器O切除组织片T，并且把持组织片T。
接着，在步骤15中监视是否在步骤14的处理中对锁定操作部35进行了操作，判定是否对锁定操作部35进行了操作(ST15)。在步骤15中，在判定为没有对锁定操作部35进行操作的情况下，返回到步骤14，继续使用处置器具3进行处置。
当在步骤15中判定为像图5的(c)所示那样对锁定操作部35进行了操作的情况下，在步骤16中切断驱动力的传递，将前端部31的关节中的至少一个锁定(ST16)。在该例子的情况下，在前端部31把持着组织片T的状态下进行锁定，从而关节形状被固定。
接着，在步骤17中，像图5的(d)所示那样使驱动部2与处置器具3脱离(ST17)。在该例子的情况下，使驱动部2与处置器具3脱离，从而操作人员能够在驱动部2脱离之后，容易地仅对处置器具3的前端部31的关节被锁定的状态下的变轻了的处置器具3进行操作。
接着，在步骤18中，在像图5的(d)所示那样前端部31的关节中的至少一个被锁定的状态下拔出处置器具3(ST18)。在该例子的情况下，由于保持前端部31把持着组织片T的状态下被锁定而拔出处置器具3，因此组织片T被拔出。
这样，由于能够在将前端部31的关节中的至少一个锁定的状态下拔出处置器具3，因此当在体内使用了处置器具3之后将处置器具3从体内取出时能够容易地取出。
接下来，对第二实施方式的机械手1的具体的实施例进行说明。
图7示出了第二实施方式的机械手1的第一实施例。图8示出了第二实施方式的第一实施例的机械手1的锁定部32和驱动力传递部33。另外，以下的实施例的机械手1采取与图5的步骤所示的例子几乎相同的结构，因此省略对相同结构的部分的说明。
如图7所示，第二实施方式的第一实施例的机械手1在前端部31具有能够开闭的把持部311。并且，前端部31具有：第一关节31a，其通过驱动部2进行驱动而转动，从而使把持部311开闭；以及多个第二关节31b～第四关节31d，它们通过驱动部2进行驱动而转动。驱动部2进行驱动而使第一关节31a转动，从而能够使把持部311进行开闭来把持组织片T等。通过使第二关节31b～第四关节31d转动，而使前端部31的形状发生变化。另外，设置于前端部31的前端执行器不限于把持部311，也可以是电手术刀或注射器等治疗器具。
并且，如图7所示，第二实施方式的第一实施例的机械手1是能够进行处置器具3的前端部的关节的锁定操作并且能够通过一个动作进行驱动部2与处置器具3的装卸的构造。通过使驱动部2脱离而轻量化，从而能够容易地将处置器具3从体内拔出。
如图8所示，第二实施方式的第一实施例的机械手1的驱动部2与图7所示的第一关节31a～第四关节31d对应地具有第一驱动部件21a～第四驱动部件21d。而且，第一实施例的机械手1与第一驱动部件21a～第四驱动部件21d对应地分别具有第一输出轴22a～第四输出轴22d、第一锁定部32a～第四锁定部32d、第一驱动力传递部33a～第四驱动力传递部33d以及第一锁定操作部35a～第四锁定操作部35d。另外，由于与第一驱动部件21a～第四驱动部件21d对应的各部分的构造分别相同，因此这里仅对与第一驱动部件21a对应的部分进行说明。
第一驱动部件21a产生的驱动力从第一输出轴22a输出，第一输出轴22a的轴与第一带有齿轮的滑轮331a的中心孔连结从而将驱动力传递给第一驱动力传递部33a。第一驱动力传递部33a具有第一带有齿轮的滑轮331a和第一线332a，该第一带有齿轮的滑轮331a与第一输出轴22a连结，该第一线332a的两端安装于前端部31并且该第一线332a卷绕在第一带有齿轮的滑轮331a上。而且，第一带有齿轮的滑轮331a借助从第一输出轴22a输出的驱动力而旋转，拉出并卷绕第一线332a，由此使图7所示的前端部31的第一关节31a转动，从而使把持部311进行开闭。
第一锁定部32a具有第一齿轮321a和第一啮合齿322a，该第一齿轮321a形成在第一带有齿轮的滑轮331a上，该第一啮合齿322a与第一齿轮321a啮合。第一锁定操作部35a具有第一操作开关351a和第一螺旋弹簧352a，该第一操作开关351a以能够使第一啮合齿322a与第一齿轮321a接触或分离的方式进行操作，该第一螺旋弹簧352a对第一啮合齿322a施力。第一锁定操作部35a优选由第一操作开关351a和第一螺旋弹簧352a构成钮子开关。
未图示的控制部对第一驱动部件21a进行控制，对图7所示前端部31的第一关节31a进行操作。当按下第一锁定操作部35a的第一操作开关351a时，第一锁定部32a的第一啮合齿322a与第一齿轮321a啮合，第一带有齿轮的滑轮331a变得无法旋转，从而图7所示的第一关节31a被锁定。即，把持部311保持闭状态而被锁定。这里，锁定操作部35也可以是通过一个锁定操作部35将所有锁定部32锁定的构造。
另外，第二实施方式的机械手1的构造不限于此，也可以是其他构造。并且，与驱动部的啮合方法也可以是其他构造。例如，采用了使用齿轮321和啮合齿322作为锁定部32的构造，但只要是能够进行锁定的构造即可。并且，使锁定操作部35为钮子开关，但不限于机械上的钮子开关，只要是滑动开关等能够实现锁定和解除的机构即可。开关可以被向单侧施力。而且，也可以采用如下的构造：通过开关来发送电信号，通过未图示的控制部，利用未图示的电动部件对锁定部32的锁定及其解除的操作进行控制。并且，当在前端部31使用电手术刀的情况下，可以是在未图示的高频输出装置与处置器具之间插入绝缘部件从而物理上停止输出的结构。
图9示出了第二实施方式的第一实施例的机械手1的动作流程图。在第二实施方式的第一实施例中，从切除组织的阶段开始对图7所示的回收组织T的情况的例子进行说明。
首先，在步骤21中，如图7的(a)所示，使用把持部311从体内的脏器O切除组织片T的至少一部分(ST21)。
接着，在步骤22中，如图7的(b)所示，使用把持部311来把持所切除的体内的组织片T(ST22)。
接着，在步骤23中将第一关节31a锁定(ST23)。图7的(b)所示的第一关节31a的锁定是通过如下方式进行的：像图8所示那样按下第一操作部35a的第一操作开关351a，使第一锁定部32a的第一啮合齿322a与第一齿轮321a啮合，从而使第一带有齿轮的滑轮331a无法旋转。
接着，在步骤24中使处置器具3与驱动部2脱离(ST24)。如图7的(b)所示，通过未图示的脱离开关等使处置器具3与驱动部2脱离。当处置器具3与驱动部2脱离时，如图8所示，仅仅是由第一锁定部32a锁定的第一关节31a被固定，剩余的第二关节31b～第四关节31d为能够转动的自由的状态。
接着，在步骤25中，在把持着组织片T的状态下将处置器具3取出到体外(ST25)。此时，由于第一关节31a被固定，因此组织片T在被把持着的状态下被拉伸。并且，由于剩余的第二关节31b～第四关节31d为能够转动的自由的状态，因此被长条部34拉伸而呈直线状延伸。因此，处置器具3能够在把持着组织片T的状态下被容易地取出到体外。另外，如果设置覆盖长条部34的管36，则能够将第二关节31b～第四关节31d收纳到管36内，从而能够更顺畅地将处置器具3取出到体外。
图10示出了第二实施方式的机械手1的第二实施例。
第二实施方式的第二实施例的机械手1通过锁定操作部35使处置器具3与驱动部2脱离。即，第二实施例的锁定操作部35像图10的(c)所示那样将关节31锁定并且使处置器具3与驱动部2脱离。
这样，通过锁定操作部35具有将关节31锁定并且使处置器具3与驱动部2脱离的功能，能够通过一次操作进行两个工序，从而能够更迅速地将在把持着组织片T的状态下的处置器具3取出到体外。
图11示出了第二实施方式的机械手1的第三实施例的流程图。图11的(a)示出了朝向锁定状态的转移流程，图11的(b)示出了锁定状态的解除流程。
第二实施方式的第三实施例是关于当在驱动部2驱动的过程中对锁定操作部35进行操作而使锁定部32动作的情况下的机械手1的动作的例子。这里的控制是由未图示的控制部执行的。
对图11的(a)所示的朝向锁定状态的转移进行说明。
首先，在步骤31中，指示向锁定状态转移(ST31)。接着，在步骤32中，判定驱动部2是否在驱动中(ST32)。在步骤32中，在驱动部2没有驱动的情况下等待接下来的控制指令。在步骤32中，当驱动部2在驱动中的情况下，在步骤33中使驱动部2的驱动停止，设为锁定状态(ST33)。
接下来，对图11的(b)所示的朝向动作停止解除状态的转移进行说明。
首先，在步骤36中，指示向锁定状态转移(ST36)。接着，在步骤37中，驱动部2驱动，再次开始向期望的关节输出(ST37)。
在步骤33中，只要在使驱动部2停止之后在关节被锁定的状态下使处置器具3与驱动部2脱离即可。例如，图7的(b)的例子所示的第一关节31a的锁定是通过如下的方式进行的：像图8的例子所示那样按下第一锁定操作部35a的第一操作开关351a，使第一锁定部32a的第一啮合齿322a与第一齿轮321a啮合，从而使第一带有齿轮的滑轮331a无法旋转。当处置器具3与驱动部2脱离时，仅仅是由第一锁定部32a锁定的第一关节31a被固定，剩余的第二关节31b～第四关节31d为能够转动的自由的状态。
这样，当在驱动部2的驱动过程中对锁定操作部35进行操作而进行锁定的情况下，使驱动部2停止，因此能够在紧急时使关节的动作迅速地停止，从而能够抑制前端部的动作对周围的影响。
图12示出了第二实施方式的实施方式的机械手1的第四实施例。图13示出了第二实施方式的实施方式的机械手1的第四实施例的流程图。
第二实施方式的第四实施例是进行脏器的压迫的例子。机械手1的构造与图7所示的例子相同。
首先，在步骤41中，如图12的(a)至图12的(b)所示，将前端部31的关节驱动为规定的形状(ST41)。前端部31优选为使把持部311朝向与脏器O相反的方向以使得不会伤害所压迫的脏器O。
接着，在步骤42中将第一关节31a和第二关节31b锁定(ST42)。图12的(b)所示的第一关节31a的锁定是通过如下的方式进行的：像图8所示那样按下第一锁定操作部35a的第一操作开关351a，使第一锁定部32a的第一啮合齿322a与第一齿轮321a啮合，从而使第一带有齿轮的滑轮331a无法旋转。
接着，在步骤43中使处置器具3与驱动部2脱离(ST43)。如图12的(c)所示，通过锁定操作部35或未图示的脱离开关等使处置器具3与驱动部2脱离。当处置器具3与驱动部2脱离时，如图8所示，被第一锁定部32a锁定的第一关节31a和被第二锁定部32b锁定的第二关节31b被固定，剩余的第三关节31c和第四关节31d为能够转动的自由的状态。
接着，在步骤44中根据需要而进行压迫操作(ST44)，结束控制。在该例子中，如图12的(b)所示，通过前端部31的第二关节31b中的与把持部311相反一侧的部分来按压脏器O。由于通过与把持部311相反一侧的关节部分按压脏器O，因此能够抑制对所压迫的脏器的影响。
图14示出了第二实施方式的实施方式的机械手1的第五实施例。
第二实施方式的第五实施例是搬送时的例子。机械手1的构造与图7所示的例子相同。
首先，在步骤51中，将前端部31的关节驱动为规定的形状(ST51)。前端部31优选被驱动为搬送时的形状。
接着，在步骤52中将所有关节31a～31d锁定(ST52)。关节31a～31d的锁定是通过如下的方式进行的：像图8所示那样按下锁定操作部35a～35d的操作开关351a～351d，使锁定部32a～32d的啮合齿322a～322d与齿轮321a～321d啮合，从而使带有齿轮的滑轮331a～331d无法旋转。
接着，在步骤53中使处置器具3与驱动部2脱离(ST53)。通过锁定操作部35或未图示的脱离开关等使处置器具3与驱动部2脱离。即使处置器具3与驱动部2脱离，被锁定部32a～32d锁定的关节31a～31d也被固定。
接着，在步骤54中搬送机械手1(ST54)。
在搬送后，在步骤55中将处置器具3与驱动部2连接起来(ST55)。即使处置器具3与驱动部2连接，被锁定部32a～32d锁定的关节31a～31d也被固定。因此，能够可靠地将处置器具3与驱动部2连接起来。
接着，在步骤56中将所有关节31a～31d的锁定解除(ST56)。关节31a～31d的锁定的解除是通过如下的方式进行的：操作人员或护理人员再次按下锁定操作部35a～35d的由钮子开关等构成的操作开关351a～351d，使锁定部32a～32d的啮合齿322a～322d离开齿轮321a～321d，从而使带有齿轮的滑轮331a～331d能够旋转。另外，也可以是未图示的控制部进行控制使得在将处置器具3与驱动部2连接起来的同时解除锁定。
这样，由于在搬送时将处置器具3的所有关节31a～31d固定，因此即使在搬送中由于振动等产生负载，关节31a～31d也不会动作，能够稳定地进行搬送。并且，由于在搬送后将所有关节31a～31d的锁定解除，因此立刻能够设为可使用的状态。
图15示出了其他实施方式的机械手1。图15的(a)示出了通常时的机械手1，图15的(b)示出了拔出时的机械手1。
图15所示的机械手1具有对驱动部2进行操作的驱动操作部39和对锁定部32进行操作的锁定操作部35，形成为驱动部2和驱动操作部39能够相对于锁定部32等进行装卸。另外，驱动部2与驱动操作部39也可以是分体的。
通常时，关于机械手1，通过驱动操作部39对驱动部2进行操作，从而对处置器具3的前端部31进行操作。
采用如下的构造：在要从体腔内拔出机械手1时，对锁定操作部35进行操作以将处置器具3的前端部31的关节锁定，并且能够通过一个动作进行驱动部2与处置器具3的装卸。通过使驱动部2脱离而轻量化，从而能够容易地将将处置器具3从体内拔出。
图16示出了其他实施方式的机械手1。
在图16所示的机械手1中，在驱动部2与处置器具3之间设置有中间部件4。中间部件4是能够与驱动部2和处置器具3分别进行装卸的构造。在图7所示的例子中，在处置器具3中设置有操作部35和锁定部32，但在图16所示的实施方式中，在中间部件4中设置锁定操作部41和锁定部42。
这样，通过使用中间部件4，即使对于现有的处置器具3和驱动部2，也能够进行使用，能够增加设计的自由度。
接下来，对能够与驱动部2连接的处置器具3的手动关节操作功能与关节锁定功能的关系进行说明。首先，考虑能够以单体的方式操作处置器具3的情况。
关于本实施方式的处置器具3的关节操作，考虑有以下的表1的“○”那样的情况。
【表1】
图17示出了本实施方式的处置器具3的关节操作功能的第一例。
处置器具3的关节功能的第一例不具有关节锁定功能，而具有手动关节操作功能。第一例的处置器具3例如是在手动转动操作部350时处置器具3被驱动那样的结构。即，操作部350用于对关节进行操作。如图17所示，操作部350可以是杆那样的结构。另外，第一例的处置器具3能够与驱动部2连接。
图18示出了本实施方式的处置器具3的关节操作功能的第一例的变形例。
图18所示的处置器具3具有操作部350，该操作部350具有手动关节操作功能。并且，操作部350是具有齿轮那样的凹凸等的部件，与中间部件4的接合部43的一方啮合。中间部件4的接合部43的另一方与驱动部件21的输出轴22接合。即，通过使操作部350与中间部件4的接合部43的一方啮合并且使驱动轴22与另一方接合，而能够通过驱动部2对处置器具3进行驱动。因此，能够从预先对处置器具3进行手动关节操作后的目标的位置进行主从式的处置。
处置器具3的关节操作功能的第二例具有关节锁定功能，而不具有手动关节操作功能。第二例的处置器具3例如像图8所示那样由切换式的按钮构成锁定操作部35，通过按压锁定操作部35而将关节锁定。即，锁定操作部35用于将关节锁定。另外，锁定操作部35也可以是杆或销那样的结构。并且，第二例的处置器具3能够与驱动部2连接。
处置器具3的关节操作功能的第三例具有关节锁定功能和手动关节操作功能。第三例的处置器具3例如分别具有第一例的进行手动关节操作的操作部350和第二例的进行关节锁定的锁定操作部35。并且，也可以是一个操作部能够进行手动关节操作和关节锁定操作这双方操作的结构。另外，第三例的处置器具3能够与驱动部2连接。
接下来，对能够以单体的方式操作处置器具3的情况下的使用方法进行说明。机械手1的驱动部2和处置器具3具有主从模式和待机模式，在该主从模式下进行主从式的操作，在该待机模式下不进行操作。
图19是示出了在进行主从操作之前的待机模式下的处理的流程图。
首先，在步骤61中手动对操作部35进行操作以将处置器具3的关节操作到期望的位置(ST61)。这里，优选操作成朝向体内插入的姿势。
接着，在步骤62中根据需要而将关节的锁定解除(ST62)。
接着，在步骤63中将处置器具3插入到体内(ST63)。
接着，在步骤64中手动对操作部35进行操作以将处置器具3的关节操作到期望的位置(ST64)。这里，优选为，能够对准实施手术时的目标位置而立刻进行主从式的处置。
接着，在步骤65中将驱动部2与处置器具3连接起来(ST65)。另外，在具有中间部件4的情况下，也将中间部件连接起来。在检测到连接时，从待机模式向主从模式转移。
在以主从方式进行操作的主从模式下，根据手动关节操作而使驱动部件21驱动或停止。在该情况下，优选具有对手动关节操作的操作状态进行检测的未图示的操作检测部。
例如，也可以是，设置使得在连接处置器具3与驱动部2时手动关节操作部不会被操作那样的罩等机构，使得不会在操作处置器具3的过程中由于手动操作而导致进行非期望的动作。另外，也可以设定为在检测到了手动关节操作的情况下使驱动部件21的驱动停止并进行警告。
并且，作为其他例子，设置通过手动关节操作部的操作而使装卸部脱离那样的杆等机构，使得能够在通过电动操作将关节驱动到任意的位置之后进行手动关节操作，从而能够省去处置中的多余的动作。
当在主从模式下的操作中检测到了关节锁定功能的解除的情况下，向待机模式转移。并且，当在主从模式下的操作中检测到了驱动部2与处置器具3的连接的解除的情况下，向待机模式转移。
图20是示出了主从操作结束后的待机模式下的处理的流程图。
首先，在步骤71中解除驱动部2与处置器具3的连接(ST71)。当检测到处置器具3被卸下时，从主从模式向待机模式转移。对驱动部2与处置器具3的装卸进行操作的操作部和对关节锁定功能进行操作的锁定操作部也可以是相同的。另外，在具有中间部件4的情况下也将中间部件解除。
首先，在步骤72中，手动对操作部35进行操作以将处置器具3的关节操作到期望的位置(ST72)。这里，优选操作成向体外拔出的姿势。
接着，在步骤73中，如果需要则将关节锁定(ST73)。
接着，在步骤74中，将处置器具3拔出到体外(ST74)。此时，保持在使用把持钳子把持着所剥离的组织的状态下将至少一个关节锁定，并向体外拔出。因此，能够将组织排出到体外。
接下来，考虑能够由中间部件4来操作手动关节操作功能和关节锁定功能的情况。
关于本实施方式的基于中间部件4的关节操作功能，也考虑有与表1相同的情况。
图21示出了本实施方式的中间部件4的关节操作功能的第一例。
中间部件4的关节操作功能的第一例不具有将关节锁定的功能，而具有手动关节操作功能。第一例的处置器具3与中间部件4例如通过中间部件4的具有凹凸的啮合部44与处置器具3的具有凹凸的啮合部37分别啮合而连结。啮合部44设置在贯通主体部45的传递部46的一端。传递部46的另一端能够与驱动部2的输出轴22连接。并且，啮合部44被弹簧47向远离主体部45的方向施力。
通过使用这样的构造的中间部件4，当转动传递部46时，啮合部44旋转，当啮合部44旋转时，分别相啮合的处置器具3的啮合部37旋转。即，中间部件4的传递部46兼具有用于对处置器具3的关节进行操作的功能。另外，第一例的传递部46兼具有对处置器具3的关节进行操作的功能和传递驱动部2的输出的功能，但也可以使用其他的部件。
图22示出了本实施方式的中间部件4的关节操作功能的第二例。
中间部件4的关节操作功能的第二例具有锁定关节的功能，而不具有手动关节操作功能。第二例的中间部件4例如像图22所示那样在啮合部44的侧面形成有凹凸，通过按压切换式的按钮48而与啮合部44的侧面的凹凸啮合，从而使啮合部44无法动作，由此将关节锁定。即，按钮48用于将关节锁定。另外，按钮48也可以是杆或销那样的结构。并且，第二例的传递部46不具有对处置器具3的关节进行操作的功能。
处置器具3的关节功能的第三例具有锁定关节的功能和手动关节操作功能。第三例的处置器具3例如只要使用第一例的具有对处置器具3的关节进行操作的功能的传递部46和第二例的具有将关节锁定的功能的按钮48即可。
在本实施方式的机械手1中，能够按照每个关节而分别各自安装与第一例～第三例对应的多种中间部件4。例如，可以是，对第一关节使用第一例的仅具有手动关节操作功能的中间部件4，对第二关节使用第二例的仅具有锁定关节的功能的中间部件4，对第三关节使用第三例的具有手动关节操作功能和关节锁定功能这双方功能的中间部件4。
而且，也可以将手动关节操作功能和将关节锁定的功能分别分配给处置器具3和中间部件4这双方。例如，可以是，使处置器具3具有将关节锁定的功能，使中间部件4具有手动关节操作功能，或者相反地使处置器具3具有手动关节操作功能，使中间部件4具有将关节锁定的功能。
接下来，对能够使用中间部件4进行操作的情况下的使用方法进行说明。
图23是示出了在进行主从操作之前的待机模式下的处理的流程图。
首先，在步骤81中，将中间部件4与处置器具3连接起来(ST81)。
接着，在步骤82中，手动对传递部46进行操作以将处置器具3的关节操作到期望的位置(ST82)。这里，优选操作成向体内插的姿势。
接着，在步骤83中，如果需要则将关节的锁定解除(ST83)。
接着，在步骤84中，将处置器具3插入到体内(ST84)。
接着，在步骤85中，手动对传递部46进行操作以将处置器具3的关节操作到期望的位置(ST85)。这里，优选为，能够对准实施手术时的目标的位置立刻进行主从式的处置。
接着，在步骤86中，将驱动部2与中间部件4连接起来(ST86)。当检测到连接时，从待机模式向主从模式转移。
作为其他实施例，也可以是，当在步骤76中要将驱动部2与中间部件4连接起来时，在检测到了关节的锁定的情况下，将关节的锁定解除。并且，优选为不论驱动部2、中间部件4以及处置器具3的啮合部分处于何种位置关系都能够迅速地进行啮合的结构。
接下来，对使用了本实施方式的机械手的机械手系统100进行说明。
图24示出了使用了本实施方式的机械手1的机械手系统100。
本实施方式的机械手系统100优选主从方式。机械手系统100具有：主输入部110，其具有主臂111，用于发出操作指令；以及从机械手120，其具有从臂121，该机械手系统100对从臂121进行远程控制以使该从臂121追随手术人员(操作人员)Op对主臂111的操作。经由主臂111的操作指令被发送给系统控制部130的主控制部131，在根据需要而被适当实施了转换处理之后输入给机械手控制部132。然后，从机械手控制部132向从机械手120发送动作信号，使从臂121动作。
如图24所示，从机械手120设置在载置患者P的手术台101上。从臂121构成为具有多个多自由度关节，能够进行多轴动作。各多自由度关节被未图示的动力部独立地驱动。作为动力部，例如能够使用具有伺服机构的马达(伺服马达)等，该伺服机构具有增量编码器或减速器等。
在从臂121的前端部安装有插入到患者P的体内进行手术的机械手1和内窥镜122。处置器具3和内窥镜122插入到外套管123内而构成插入部125。外套管123的前端插入到患者P的体内。由于根据手术而区分使用处置器具3，因此准备有前端侧的处置部的构造和形状不同的多种处置器具，在从臂121的前端部更换并安装该处置器具3而进行各种手术。内窥镜122取得包含了利用处置器具3在患者P的体内进行手术的手术对象部位在内的手术区域的影像。
主输入部110具有由手术人员Op操作的多个主臂111和对由内窥镜122取得的影像进行显示的显示部112。各主臂111具有能够进行多轴动作的公知的结构，在接近手术人员Op的前端侧具有供手术人员把持并发出操作指令的作为操作部的把持部113。
图25示出了本实施方式的插入部125的结构。
本实施方式的插入部125具有：长条的外套管123，其具有挠性；处置器具3，其插入于外套管123的处置器具插入孔123a中；以及内窥镜122，其插入于内窥镜插入孔123b中。另外，处置器具3是能够适用于本实施方式的机械手系统1的构造。
本实施方式的处置器具3具有第一处置器具3a和第二处置器具3b，作为前端执行器，第一处置器具3a具有把持部311，第二处置器具3b具有电手术刀312。处置器具3的前端侧能够从外套管123突出，由将多个节环在轴线方向上排列配置而成的弯曲部构成。在最前端侧的节环上固定有用于驱动弯曲部的操作线的两端部，能够通过驱动操作线而使弯曲部弯曲。并且，也能够在轴向上旋转。
内窥镜122的前端也能够从外套管123突出，通过使用操作线对具有挠性的管状的部件进行驱动而能够进行弯曲和在轴向上旋转。同样地，优选为外套管123自身也能够弯曲和在轴向上旋转。
图26示出了本实施方式的插入部125的动作。
如图26所示，机械手1基本上与图7所示的构造相同。在图26所示的插入部125中，使用外套管123来覆盖长条部34。因此，在该例子中，能够将第二关节31b～第四关节31d收纳到外套管123内，从而能够更顺畅地将处置器具3向体外取出。
图27示出了本实施方式的插入部125的动作。
如图27所示，机械手1基本上与图15所示的构造相同。在图27所示的插入部125中，使用外套管123来覆盖长条部34。因此，在该例子中，能够将第二关节31b～第四关节31d收纳到外套管123内，能够更顺畅地将处置器具3向体外取出。
以上，在本实施方式的机械手1中，具有通过操作部35进行操作的处置器具3，处置器具3具有前端部31和锁定部32，该前端部31具有通过操作部35进行操作的至少一个关节，该锁定部32将前端部31的关节中的至少一个锁定，因此能够在规定的动作状态下可靠地将前端部31的至少一部分锁定。
在本发明的一个实施方式的机械手1中，处置器具3具有对操作部35的操作进行辅助的辅助驱动部36，因此能够顺畅地进行操作。
以上，本实施方式的机械手1具有通过处置操作部38进行操作的处置器具3，处置器具3具有前端部31和锁定部32，该前端部31具有通过处置操作部38进行操作的至少一个关节，该锁定部32将前端部41的关节中的至少一个锁定，因此，当在体内使用了处置器具3之后，在该例子的情况下，在要将组织片T从体内取出时，能够保持前端部31在把持着组织片T的状态下被锁定而进行拔出，能够容易地将组织片T取出到体外。
并且，在本实施方式的机械手1中，处置器具3具有对处置操作部的操作力辅助驱动力的辅助驱动部，因此能够容易地进行操作，并且能够变更前端部31的动作状态，能够容易地实现用于将未图示的组织片T排出到体外的操作。
以上，本实施方式的机械手1具有：驱动部2，其产生驱动力；以及处置器具3，其被驱动部2驱动，能够相对于驱动部2进行装卸，处置器具3具有：前端部31，其具有被驱动部2驱动的至少一个关节；以及锁定部32，其将前端部31的关节31a至31d中的至少一个锁定，即使在驱动部2与处置部3脱离的状态下，锁定部32也维持锁定，因此能够在驱动部2与处置器具3脱离的状态下，保持前端部31的至少一个在规定的动作状态下被锁定而拔出处置器具3。并且，在使驱动部2脱离后的情况下，能够容易地仅对变轻了的处置器具3进行操作。
在本实施方式的机械手1中，处置器具3具有：驱动力传递部33，其将驱动部2产生的驱动力传递给前端部31；以及长条部34，其将前端部31与驱动力传递部33连结起来，锁定部32在驱动力传递部33中切断驱动力的传递，因此能够在规定的动作状态下可靠地将前端部31的至少一个锁定。
在本实施方式的机械手1中，处置器具3具有锁定操作部35，该锁定操作部35使锁定部32移动从而切断驱动力的传递，因此能够在规定的动作状态下容易地将前端部31的至少一个锁定。
在本实施方式的机械手1中，驱动部2能够相对于驱动力传递部33进行装卸，通过对锁定操作部35进行操作，而使驱动部2从驱动力传递部33脱离并且使锁定部32切断驱动力的传递，因此能够通过一次操作进行两个工序，能够保持前端部31的至少一个被维持为规定的动作状态，更迅速地将处置器具3取出到体外。
在本实施方式的机械手1中，驱动部2具有驱动操作部39，该驱动操作部39使驱动部件21驱动，因此能够可靠地对处置器具3的前端部31进行驱动。
在本实施方式的机械手1中，处置器具3具有：锁定检测部，其对锁定部32将前端部31锁定的情况进行检测；以及控制部，其在锁定检测部检测到锁定部32将前端部31锁定的情况下使驱动部2的驱动停止，因此能够在紧急时迅速地使关节的动作停止，能够抑制前端部的动作对周围的影响。
在本实施方式的机械手1中，关于处置器具3，在从处置器具3与驱动部2脱离的状态并且锁定部32将前端部31锁定开始将处置器具3与驱动部2连接的情况下，根据锁定操作部35的操作或来自控制部的指令将锁定部32对前端部31的锁定解除，因此能够进行通过医生或护理人员的操作来进行解除或通过控制部而自动解除中的至少任意一个，能够迅速地设为可使用的状态。
在本实施方式的机械手1中，前端部31具有把持组织片的把持部311，通过关节31a而使把持部311进行开闭，因此能够保持前端部31把持着组织片T的状态被锁定而拔出处置器具3，能够可靠地拔出组织片T。
而且，本实施方式的机械手系统100具有：主输入部110，其用于发出操作指令；以及从机械手120，其具有机械手1，对从机械手120进行远程控制以使该从机械手120追随主输入部110的操作，因此能够在操作人员无法进入的场所等处使用，能够有效地利用空间。
本实施方式的机械手系统100具有：长条的外套管123，其具有挠性；内窥镜122，其插入到外套管123内；以及上述机械手1，其具有插入到外套管123内的处置器具3，因此能够在驱动部2与处置器具3脱离的状态下，保持将前端部31的至少一部分以规定的姿势锁定而拔出处置器具3。
另外，本发明不限于该实施方式。即，在对实施方式进行说明时，为了进行例示而包含了较多的特定的详细内容，但只要是本领域技术人员就能够理解即使对这些详细内容施加各种变形或变更也不会超出本发明的范围。因此，本发明的例示的实施方式被描述为：相对于进行了权利要求后的发明不失一般性并且也没有任何限定。
标号说明
1：机械手；2：驱动部；21：驱动部件；22：输出轴；3：处置器具；31：前端部；311：把持部；31a～31d：关节；32：锁定部；33：驱动力传递部；34：长条部；35：锁定操作部；38：处置操作部；4：中间部件；41：锁定操作部；42：锁定部；100：机械手系统。

Claims (11)

1.一种机械手，其具有：
驱动部，其产生驱动力；以及
处置器具，其被所述驱动部驱动，能够相对于所述驱动部进行装卸，
所述处置器具具有：
前端部，其具有被所述驱动部驱动的至少一个关节；以及
锁定部，其将所述前端部的所述关节中的至少一个锁定，
即使在所述驱动部与所述处置部脱离的状态下，所述锁定部也维持锁定。
2.根据权利要求1所述的机械手，其中，
所述处置器具具有：
驱动力传递部，其将所述驱动部产生的驱动力传递给所述前端部；以及
长条部，其将所述前端部与所述驱动力传递部连结起来，
所述锁定部在所述驱动力传递部中切断驱动力的传递。
3.根据权利要求2所述的机械手，其中，
所述处置器具具有锁定操作部，该锁定操作部使所述锁定部移动从而切断所述驱动力的传递。
4.根据权利要求3所述的机械手，其中，
所述驱动部能够相对于所述驱动力传递部进行装卸，
通过对所述锁定操作部进行操作，所述驱动部从所述驱动力传递部脱离并且所述锁定部切断驱动力的传递。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的机械手，其中，
所述处置器具具有：
锁定检测部，其对所述锁定部将所述前端部锁定的情况进行检测；以及
控制部，其在所述锁定检测部检测到所述锁定部将所述前端部锁定的情况下使所述驱动部的驱动停止。
6.根据权利要求5所述的机械手，其中，
关于所述处置器具，在从所述处置器具与所述驱动部处于脱离的状态并且所述锁定部将所述前端部锁定开始将所述处置器具与所述驱动部连接的情况下，根据所述锁定操作部的操作或者来自所述控制部的指令将所述锁定部对所述前端部的锁定解除。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的机械手，其中，
所述前端部具有把持组织片的把持部，
所述把持部通过所述关节而进行开闭。
8.一种机械手，其特征在于，
所述机械手具有通过处置操作部进行操作的处置器具，
所述处置器具具有：
前端部，其具有通过所述处置操作部进行操作的至少一个关节；以及
锁定部，其将所述前端部的所述关节中的至少一个锁定。
9.根据权利要求8所述的机械手，其中，
所述处置器具具有辅助驱动部，该辅助驱动部对所述处置操作部的操作力辅助驱动力。
10.一种机械手系统，其特征在于，该机械手系统具有：
主输入部，其用于发出操作指令；以及
从机械手，其具有权利要求1至9中的任意一项所述的机械手，
对所述从机械手进行远程控制以使该从机械手追随所述主输入部的操作。
11.一种机械手系统，其具有：
长条的外套管，其具有挠性；
内窥镜，其插入到所述外套管内；以及
权利要求1至9中的任意一项所述的机械手，其具有插入到所述外套管内的所述处置器具。
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