JP2008220971A - Treatment instrument - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内視鏡下外科手術に用いられる処置具に関する。 The present invention relates to a treatment tool used for endoscopic surgery.
近年、胆のう摘出、虫垂切除、大腸切除等の手術が内視鏡を用いることにより低侵襲に行われるようになった。この術式は一般に内視鏡下外科手術と呼ばれ、トラカールと呼ばれる案内管を腹腔等の体腔内に刺入し、このトラカールをガイドとして光学視管や処置具を体腔内に挿入し、処置を行うものである。 In recent years, operations such as gallbladder extraction, appendectomy, and large intestine resection have been performed minimally invasively by using an endoscope. This technique is generally called endoscopic surgery. A guide tube called a trocar is inserted into a body cavity such as the abdominal cavity, and an optical endoscope or treatment tool is inserted into the body cavity using this trocar as a guide. Is to do.
前記処置具は、挿入部の先端側に処置部を有し、手元側に操作部を有した構造であるが、挿入部の先端部の湾曲を可変させることができるものとして、例えばUSP5254130号明細書が知られている。これはあらかじめ湾曲形状を記憶させた超弾性チューブを固定された外筒管に出入りさせることで、湾曲を可変する方法である。また、前記USP5254130号明細書には、超弾性チューブの外側に回転用のチューブを設けることで、処置具の先端部を回転する方法が開示されている。さらに、EP0557806A2には関節構造をリンク構造を用いて湾曲させる方法が開示されている。 The treatment instrument has a structure having a treatment portion on the distal end side of the insertion portion and an operation portion on the proximal side, but it is possible to change the curvature of the distal end portion of the insertion portion, for example, US Pat. No. 5,254,130. The book is known. This is a method of changing the curvature by moving a superelastic tube having a curved shape stored in advance into and out of a fixed outer tube. In addition, the specification of US Pat. No. 5,254,130 discloses a method of rotating the distal end portion of a treatment instrument by providing a tube for rotation outside the superelastic tube. Further, EP0557806A2 discloses a method of bending a joint structure using a link structure.
また、処置具マニピュレータを遠隔的に操作して手術する手術装置が、USP5217003号明細書に開示されている。この手術装置の構成は、手術処置機能を持った処置用マニピュレータと、この処置用マニピュレータを遠隔位置から操作するための情報入力手段、あるいは遠隔操作手段から構成されている。 In addition, a surgical apparatus that operates by operating a treatment instrument manipulator remotely is disclosed in US Pat. No. 5,217,003. The configuration of this surgical apparatus includes a treatment manipulator having a surgical treatment function and information input means for operating the treatment manipulator from a remote position, or remote operation means.
処置具の先端部を湾曲および回転させ、体腔内での処置性を向上させる方法が前記USP5254130号明細書に開示されている。また、体腔外に第2の湾曲部を用いて体腔外の操作性を向上させる方法が文献「Instruments for Endoscopic Surgery」に示されている。また、体腔内に複数の湾曲手段を設け、処置性を向上させる方法が、特開平5−076482号公報に開示されている。 US Pat. No. 5,254,130 discloses a method for improving the treatment performance in a body cavity by bending and rotating the distal end portion of the treatment tool. Further, a method for improving operability outside the body cavity by using the second curved portion outside the body cavity is shown in a document “Instruments for Endoscopic Surgical”. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-076482 discloses a method for improving treatment performance by providing a plurality of bending means in a body cavity.
さらに、従来、内視鏡などの体腔内医療器具の湾曲手段として、複数の節輪を連結した湾曲管構造が用いられており、これは特公平5−29452号公報に開示されている。この特公平5−29452には超弾性合金に切り欠きを多数設けることにより、一体の部材で製造可能な湾曲構造が開示されている。 Further, conventionally, a bending tube structure in which a plurality of node rings are connected is used as a bending means of an intracorporeal medical device such as an endoscope, which is disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-29452. Japanese Patent Publication No. 5-29452 discloses a curved structure that can be manufactured with a single member by providing a number of notches in a superelastic alloy.
また、ワイヤを用いた3次元的な位置の入力装置がUSP5305429号明細書に開示されている。
しかしながら、前述した従来技術は次のような問題がある。
まず、USP5254130号明細書は、処置具の先端部の湾曲を可変させるために、あらかじめ湾曲形状を記憶させた超弾性チューブを固定された外筒管に出入りさせているため、超弾性チユーブと外筒管の摩擦のために、処置具操作中に湾曲を自在に可変させることは困難である。また、操作に必要な剛性を超弾性チューブに持たせるためには、外筒管による抑制によって発生する応力が大きくなり超弾性チューブの寿命は著しく短くなってしまい長期使用が困難である。
However, the above-described conventional technology has the following problems.
First, US Pat. No. 5,254,130 discloses that a superelastic tube having a curved shape stored in advance is moved in and out of a fixed outer tube in order to vary the curvature of the distal end portion of the treatment instrument. Due to the friction of the tube, it is difficult to freely change the curvature during operation of the treatment instrument. In addition, in order to give the superelastic tube the rigidity necessary for the operation, the stress generated by the suppression by the outer tube increases, and the life of the superelastic tube is remarkably shortened, making long-term use difficult.
それに対して湾曲に関節構造を用いたEP0557806A2の例では、高剛性を保ちながら自在に湾曲させることが可能であるが、先端処置具を駆動するためのワイヤの経路が不確定であり、そのため処置具を開く力によって剥離を行おうとしても、ワイヤが座屈し、力が伝達されない。処置具を閉じる場合にも、ワイヤのたるみにより直接的な操作感が伝達されない。 On the other hand, in the example of EP0557806A2 using a joint structure for bending, it is possible to bend freely while maintaining high rigidity, but the path of the wire for driving the distal treatment instrument is indeterminate, and therefore treatment Even if peeling is performed by the force of opening the tool, the wire buckles and the force is not transmitted. Even when the treatment tool is closed, the direct operational feeling is not transmitted due to the slack of the wire.
また、前記USP5254130号明細書では、超弾性チューブの外側に回転部材を設けることにより、先端処置具の回転を行っている。しかし、独立した回転部材のために、処置具の外径が大きくなってしまう。 In US Pat. No. 5,254,130, the distal treatment instrument is rotated by providing a rotating member outside the superelastic tube. However, because of the independent rotating member, the outer diameter of the treatment instrument is increased.
前記USP5254130号明細書に示されるような湾曲処置具を用いることによって、先端部が湾曲していない場合に比較して体腔内で対象へのアプローチの自由度が高くなる。しかし、体腔外では直線状であるため、他の処置具や、観察用硬性鏡などと干渉する可能性がある。そこで文献「Instruments for Endoscopic Surgery」に体外に第2の湾曲部を設ける技術が示されているが、本文献のようなボールジョイントによる湾曲構造では処置具の開閉や先端部の回転を行うための伝達構造を実現することが困難である。 By using the bending treatment tool as shown in the specification of USP5254130, the degree of freedom in approaching the subject in the body cavity is increased as compared with the case where the distal end portion is not curved. However, since it is linear outside the body cavity, it may interfere with other treatment instruments, observation rigid endoscopes, and the like. Therefore, a technique for providing a second bending portion outside the body is shown in the document “Instruments for Endoscopic Surgical”. However, in the bending structure using a ball joint as in this document, for opening and closing the treatment instrument and rotating the distal end portion. It is difficult to realize a transmission structure.
さらに、特公平5−29452号公報に開示されている、複数の節輪を連結した湾曲管構造では、湾曲管内部の内蔵物の形状や硬さ、湾曲管と内蔵物との摩擦力などによって湾曲形状が一定しないため、先端部の微妙な位置決めが難しく、湾曲操作性が悪いという不具合が生じている。 Furthermore, in the bending tube structure in which a plurality of node rings are connected disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-29452, depending on the shape and hardness of the built-in object inside the bending tube, the frictional force between the bending tube and the built-in object, etc. Since the curved shape is not constant, there is a problem that it is difficult to position the tip portion delicately and the bending operability is poor.
また、特公平5−29452号公報に示されている、超弾性合金に切り欠きを多数設けることにより、一体の部材で製造可能な湾曲構造では、安価に製作できる利点がある。しかし、切り欠き部に応力集中が発生するため、寿命が短く、また2箇所の繋ぎ目のみで力を受けるため湾曲部の剛性が低いという欠点がある。 In addition, by providing a large number of notches in the superelastic alloy disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-29452, the curved structure that can be manufactured with an integral member has an advantage that it can be manufactured at low cost. However, since stress concentration occurs in the notch portion, there is a disadvantage that the life is short and the rigidity of the curved portion is low because the force is received only at two joints.
USP5305429号明細書に開示されている3次元的な位置の入力装置では、糸によって3次元的な位置検出を行っているため、重量が軽く、機敏な操作に追従する。また、力覚を提示する場合にも、全体の構造が大きく、複雑になることがない。しかしながら、内視鏡下外科手術においては操作者は術者であり、従来の手術機器と同様の操作性であることが重要である。 In the three-dimensional position input device disclosed in US Pat. No. 5,305,429, the three-dimensional position is detected by the yarn, so that it is light in weight and follows an agile operation. Also, when presenting a force sense, the overall structure is large and does not become complicated. However, in an endoscopic surgical operation, an operator is an operator, and it is important that the operability is the same as that of a conventional surgical instrument.
この発明は、前述した諸々の事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、駆動力を伝達することで、動力を用いた精密な処置を実現することが可能な処置具を提供することにある。 The present invention has been made by paying attention to the various circumstances described above, and an object of the present invention is to provide a treatment instrument capable of realizing precise treatment using power by transmitting driving force. It is to provide.
この発明は、前記目的を達成するために、処置具は、操作入力装置と、モータコントロールユニットと、処置用マニピュレータとを具備し、前記操作入力装置は、術者の手の位置、姿勢、把持の情報を読み取り、この情報に基づいて前記モータコントロールユニットは前記処置用マニピュレータを制御するようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the object, the treatment instrument includes an operation input device, a motor control unit, and a treatment manipulator, and the operation input device includes the position, posture, and grip of the operator's hand. The motor control unit controls the treatment manipulator based on this information.
以上説明したように、この発明によれば、駆動力を伝達することで、動力を用いた精密な処置を実現することが可能な処置具を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a treatment instrument capable of realizing a precise treatment using power by transmitting a driving force.
以下、この発明の各実施例を図面に基づいて説明する。
図1〜図4は第1の実施例を示し、図1は処置具の斜視図、図2は処置具の縦断側面図、図3はアウターケーシングとインナーケーブルの構成図、図4は処置具の作用説明図である。処置具は、先端に設けられた先端処置具1、この処置具1を位置決めする湾曲部2、先端処置具1と湾曲部2を操作する操作部3および操作部3と湾曲部2を接続する挿入部4とから構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 4 show a first embodiment, FIG. 1 is a perspective view of a treatment instrument, FIG. 2 is a longitudinal side view of the treatment instrument, FIG. 3 is a configuration diagram of an outer casing and an inner cable, and FIG. FIG. The treatment instrument connects the distal treatment instrument 1 provided at the distal end, the
前記処置具1は枢支ピン5aを支点として回動自在な一対の鉗子片5bによって鉗子5が構成されており、一対の鉗子片5bの基端部は連結ピン6aを介してリンク6に連結されている。鉗子5およびリンク6は鉗子回転シャフト7に開閉自在に支持されており、この鉗子回転シャフト7の中央には鉗子回転シャフト7に対して進退自在で、リンク6を進退させて鉗子5を開閉する開閉ロッド8が設けられている。
In the treatment instrument 1, a forceps 5 is constituted by a pair of
前記湾曲部2は、多数の湾曲駒9が関節状に接続された湾曲管10と、前記鉗子回転シャフト7を湾曲管10に回転自在に固定する鉗子支持部11とから構成されている。湾曲管10の内側には湾曲ワイヤ12、13が挿通されており、この一端は湾曲管10の端部に固定され、他端は挿入パイプ14の内部を挿通し、この挿入パイプ14に対して回転可能に固定された湾曲操作ノブ15に固定されている。湾曲管10の操作部3側端部は、挿入パイプ14に固定されており、挿入パイプ14は操作握り16に固定されている。
The bending
前記湾曲部2の内腔には、管状のフレキシブルな外装部材であるアウターケーシング17が設けられ、更にその内部にはフレキシブルな棒状の内装部材であるインナーケーブル18が設けられている。アウターケーシング17は、湾曲管10およびインナーケーブル18に対して回転自在であり、インナーケーブル18はアウターケーシング17に対して進退自在である。アウターケーシング17の先端処置具1側端部は、鉗子回転シャフト7に固定されており、操作部3側端部は中空の回転伝達軸19に固定されている。
An
前記回転伝達軸19は挿入パイプ14に対して回転自在な回転操作リング20に固定されている。インナーケーブル18の先端処置具1側端部は開閉ロッド8に固定され、操作部3側端部には挿入パイプ14に挿通された直動ロッド21に固定されている。直動ロッド21は、操作握り16に対して支点を中心に回動可能な操作ハンドル22に固定されている。
The
前記アウターケーシング17とインナーケーブル18について説明を加えると、図3に示すように構成されている。すなわち、アウターケーシング17は、ステンレス製の平角スプリング23およびこの平角スプリング23の外側に設けられたステンレス製のブレード24と、それらの外側に施されたフッ素樹脂による樹脂コーティング25より構成されている。インナーケーブル18は、ステンレス製の芯線26と、その周囲によられた芯線26よりも細いステンレス製の側線27とから構成されている。
When the
インナーケーブル18は、芯線26と側線27によるより線構造を取ることで、フレキシブルに湾曲することが可能である。前記鉗子5を閉じようとした場合に発生するインナーケーブル18を伸長する力に関しては、より線が密に寄り合うことで伸長を防止し、鉗子5を開こうとする場合に発生する、インナーケーブル18を圧縮する力に関しては、中心の太い芯線26によって座屈を防止する。
The
アウターケーシング17は平角スプリング23、ブレード24、樹脂コーティング25によるフレキシブルな構造により湾曲が可能である。鉗子5を閉じようとした場合に発生するアウターケーシング17を圧縮する力に関しては、平角スプリング23が密着することで座屈を防止する。鉗子5を開こうとする場合に発生する、アウターケーシング17を伸長する力に関しては、平角スプリング23の収縮力とブレード24および樹脂コーティング25によって伸びを抑制する。また、回転力は、主としてブレード24と樹脂コーティング25により左右両回転とも伝達される。
The
次に、前述のように構成された処置具の作用について説明する。操作部3の湾曲操作ノブ15を操作することにより、湾曲ワイヤ12、13が軸方向に差動的に動作して湾曲管10が湾曲し、湾曲部2が湾曲する。また、回転操作リング20を回転すると、その回転力は回転伝達軸19、アウターケーシング17、鉗子回転シャフト7と伝達されて鉗子5の全体が回転する。さらに、操作握り16及び操作ハンドル22を開閉することにより、直動ロッド21が回転伝達軸19に対して進退し、インナーケーブル18がアウターケーシング17に対して進退し、開閉ロッド8が鉗子回転シャフト7に対して進退して鉗子5が開閉する。
Next, the operation of the treatment instrument configured as described above will be described. By operating the bending
したがって、図4に示すように湾曲部2の湾曲時に鉗子5を生体組織Aの剥離のために開こうとした場合、図4(a)に示すように直動ロッド21を先端側へ押そうとする力によって、インナーケーブル18に撓もうとする力が働くが、図4(b)に示すように、インナーケーブル18がアウターケーシング17により拘束されているために、鉗子5を開く力が先端に確実に伝達される。
Therefore, when the forceps 5 is to be opened for peeling the living tissue A when the bending
また、インナーケーブル18が、アウターケーシング17により拘束されているために湾曲部2の湾曲による経路の長さ変化がなく、湾曲している場合としない場合で同じ操作感で鉗子5の開閉操作を行うことができる。
Further, since the
また、湾曲部2による湾曲とアウターケーシング17による回転を同時に行えるため、鉗子5に縫合針を保持して行う縫合などの複雑な操作を行うことが容易になる。さらに、湾曲部2を関節を有する構造によっているため、操作力が小さく、繰り返しの使用に対して耐久性が高い。
Further, since the bending by the bending
図5は第2の実施例を示し、アウターケーシング17およびインナーケーブル18の他の実施例である。図5(a)〜図5(c)はアウターケーシング17の構成で、図5(d)、図5(e)はインナーケーブル18の構成である。
FIG. 5 shows a second embodiment, which is another embodiment of the
図5(a)に示すアウターケーシング17は、平角スプリング28とその外側に施されたフッ素樹脂による樹脂コーティング29により構成されている。そして、圧縮力は平角スプリング28で受け、伸長力は樹脂コーティング29で受けるようになっている。
The
図5(b)に示すアウターケーシング17は、一層多条巻きのスプリング30で構成されている。そして、圧縮力および引張り力に対しては、スプリング30自身の剛性で受ける。回転力はスプリング30が締まる方向に対して伝達されるが、緩む方向の回転伝達力は比較的小さい。
The
図5(c)に示すアウターケーシング17は、多層多条巻きのスプリング31で構成されている。スプリング31の巻き方向を層ごとに変えることにより、左右両方向の力の伝達を可能にしている。
The
図5(d)に示すインナーケーブル18は、芯線32と側線33よりなる、より線で構成されている。この構成によれば、座屈への耐力が小さいが湾曲性が良いという特徴がある。
The
図5(e)に示すインナーケーブル18は、芯線34及び巻き線35で構成されている。座屈力に対しては、巻き線34が受けるという構造になっている。図6および図7は第3の実施例を示し、湾曲部2に構造として湾曲管10の代わりに3節のリンク湾曲部40により構成したものであり、第1の実施例と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。
The
図6は処置具の斜視図、図7はリンク湾曲部40の構造を示す。このリンク湾曲部40は、第1リンク41と第2リンク42とは左右対称的に配置され円環状をなしている。第1リンク41の端部と第2リンク42の中心は、リンク湾曲部40の両端に固定されている。第1リンク41と第2リンク42にはそれぞれ湾曲ワイヤ43、44が連結されており、湾曲ワイヤ43、44の移動量に対して線形な湾曲形状が得られる。
FIG. 6 is a perspective view of the treatment instrument, and FIG. 7 shows the structure of the
図8は第4の実施例を示し、第3の実施例の第1リンク41と第2リンク42の内側に、円環状に配置した第3リンク45および第4リンク46を用いても同様に構成できる。
FIG. 8 shows the fourth embodiment. The same applies to the
第3および第4の実施例によれば、第1の実施例の効果に加えて、湾曲形状が外力や湾曲部2の内蔵物の影響を受けず湾曲ワイヤ43、44の移動量によって一意的に定まるという効果がある。また、本構造は、処置具の湾曲部のみならず、内視鏡などの体腔内で用いる医療機器に広く用いることができることは自明である。
According to the third and fourth embodiments, in addition to the effects of the first embodiment, the bending shape is not affected by external force or the built-in material of the bending
図9は第5実施例を示す。第1の実施例における湾曲管10の代わりに、薄肉円筒体50の周壁を部分的に欠如した、伸縮可能な伸縮部47および可倒可能な可倒部48によって湾曲コマ49を連接した多段湾曲管50aを構成したものである。可倒部48は、その両端部に2つの弧状の切り欠きを設けた2つの脆弱部51により構成されている。
FIG. 9 shows a fifth embodiment. Instead of the bending
それぞれの湾曲コマ49は、可倒部48を支点として可倒する。可倒による変形は脆弱部51に集中するが、脆弱部51は弧状の切り欠き形状であるため、応力集中による破壊を防いでいる。また、可倒部48を2つの脆弱部51から実現しているために、一つの脆弱部51当たりの変形量が小さい。伸縮部47は、その両端部に4つの弧状の切り欠きを設けた4つの脆弱部51よりなっている。伸縮部47は、可倒部48と同様の脆弱部51を関節とするリンク構造を形成しているため、軸方向に伸縮可能な構造となっている。
Each bending
また、脆弱部51は弾性を有するため、リンク構造全体として伸縮方向に対しばね性を持っており、外力が加わらないときは、多段湾曲管50aが元の形状に戻るという性質を持っている。可倒部48と伸縮部47はそれぞれ対向しており、それぞれの段ごとに可倒部48と伸縮部47の配置を入れ換えることによって、上下左右2自由度に湾曲することが可能になる。
Moreover, since the
本実施例によれば、第1の実施例の効果に加えて、湾曲構造を一体成型や、一体加工により製造することができ、従来に比して低いコストで製造できるという効果を持つ。また、湾曲コマ49の接続部を可倒部48と伸縮部47の4箇所で結合しているため、湾曲構造全体の剛性が高い。また、切り欠き部を設けることで湾曲を実現しているにも拘らず、応力集中しにくい構造を取ることで、高寿命を実現している。また、本構造は、処置具の湾曲部のみならず、内視鏡などの体腔内で用いる医療機器に広く用いることができることは自明である。
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the curved structure can be manufactured by integral molding or integrated processing, and it can be manufactured at a lower cost than the conventional one. Further, since the connecting portion of the bending
図10および図11は第6の実施例を示し、第1の実施例と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施例の処置具は、第1の実施例の構成に加え、挿入部4の操作部3側に更にもう一つの第2の湾曲部52を設けている。第2の湾曲部52は、通常は形状を保つが外力によって湾曲形状が変更可能な中空のベローズ53と、このベローズ53の内側に第1の実施例と同様のアウターケーシング54とインナーケーブル55が設けられている。
10 and 11 show a sixth embodiment, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In addition to the configuration of the first embodiment, the treatment tool of this embodiment further includes another
アウターケーシング54は、回転操作リング20に固定された第1の回転伝達軸56と、第1の湾曲部2のアウターケーシング17に固定されている第2の回転伝達軸57とを接続している。インナーケーブル55は、操作ハンドル22に固定された第1の直動ロッド58と、第1の湾曲部2のインナーケーブル18に固定されている第2の直動ロッド59とを接続している。
The outer casing 54 connects a first rotation transmission shaft 56 fixed to the
本実施例では、第2の湾曲部52として半固定のものを用いているが、第1の実施例と同様の可動の湾曲部を用いることも可能である。したがって、回転操作リング20を回転させると、その回転力が第1の回転伝達軸56、アウターケーシング54、第2の回転伝達軸57によって伝達され、鉗子5を回転させることができる。操作ハンドル22を開閉すると、第1の直動ロッド58、インナーケーブル55、第2の直動ロッド59によって伝達される鉗子5を開閉させることができる。
In the present embodiment, a semi-fixed one is used as the
本実施例によれば、第1の実施例に示された効果に加え、内視鏡外科手術では、図11に示されるように、皮膚60に筒状のトラカール61を挿入し、トラカール61をガイドとして処置具としての鉗子62を挿入する。手術時には、複数の鉗子63や観察用の内視鏡64が複数のトラカール61から挿入される。このような状況で体外に第2の湾曲部52を持つことにより、術者の操作が行いやすくなり、また鉗子62の方向を変えるために体表に新たに操作用の孔を開ける必要が減少すると考えられる。
According to this embodiment, in addition to the effects shown in the first embodiment, in endoscopic surgery, as shown in FIG. 11, a
図12〜図14は第7の実施例を示す。本実施例は、図12に示すように、術者が操作する操作入力装置65、モータコントロールユニット66および処置用マニピュレータ67を備えている。操作入力装置65は術者の手68の位置、姿勢、把持の情報を読取り、この情報に基づきモータコントロールユニット66は、位置、姿勢情報に基づき、処置用マニピュレータ67を制御させることができる。処置用マニピュレータ67の先端部は手術台69上に固定された患者70の体内に挿入されたトラカール71を挿通されており、患部の処置を行うことができる。処置用マニピュレータ67は、円筒座標系に基づいて動作する3自由度のロボットアーム72および上下および回転の2自由度を持つ自在関節73と、先端部を動作させる挿入部74および挿入部74を回転させるホルダ75とから構成されている。
12 to 14 show a seventh embodiment. As shown in FIG. 12, the present embodiment includes an
前記操作入力装置65は、図13に示すように、立方体形状の枠体76の角部頂点の部分に、それぞれプーリ77が配置され、それぞれのプーリ77にはワイヤ78が掛けられている。6本のワイヤ78は対角面を形成する3本ずつのグループ79、80に分けられ、それぞれのグループ79,80は棒状の操作部81の2ヶ所の近傍のフランジ部82、83に取り付けられている。操作部81の終端には把持用のハンドル84が取り付けられている。それぞれのワイヤ78の終端にはモータ85とエンコーダ86が取り付けられ、ワイヤ78の引き込み量を計測すると同時に、ワイヤ78に自由に張力を与えられるようになっている。
As shown in FIG. 13, the
前記ハンドル84には把持力を測定する力センサ87が設けられている。エンコーダ86の出力より求められるそれぞれのワイヤ78の長さから操作部81の3次元位置と姿勢が求まる。それぞれのワイヤ78の張力を可変することで操作部81には反力が伝達される。モータ85の代わりにばねを用いても、位置・姿勢入力装置として用いることができる。力センサ87の代わりに把持用ハンドル84の開閉角度を検出するエンコーダを設けても、操作入力とすることができる。
The
図14は処置具の構成を示す。挿入部90は、鉗子を有する先端部91と湾曲部92および駆動部93とから構成されている。湾曲部92は、上下・左右2自由度に湾曲する湾曲管94とこの湾曲管94を操作する上下用、左右用それぞれ対向する2本ずつ2組の操作ワイヤ95、96および第1の実施例と同様のアウターケーシング97およびインナーケーブル98とから構成されている。
FIG. 14 shows the configuration of the treatment instrument. The
アウターケーシング97は鉗子支持部99および駆動部93の挿入パイプ100に固定され、インナーケーブル98は、鉗子開閉ロッド101および駆動部93の直動ロッド102に固定されている。操作ワイヤ95、96は、モータ103、エンコーダ104およびボールネジ105とプーリ106により構成される直動アクチュエータ107のボールネジナット108に接続固定されている。直動ロッド102も、同様のモータ103、エンコーダ104およびボールネジ105により構成される直動アクチュエータ107のボールネジナット108に接続固定されている。
The
したがって、術者は、操作入力装置65を操作し、処置用マニピュレータ67を動作させて患者70の処置を行う。操作入力装置65により得られた術者の手68の位置・姿勢・把持状態の情報は、コントロールユニット66に入力され、ロボットアーム72の操作量、ホルダ73の挿入部74の回転量、挿入部74の湾曲部92の湾曲量および鉗子109の開閉角度に変換される。駆動部93では、モータ103の回転によりボールネジナット108が進退し、その進退に応じて操作ワイヤ95、96が差動的に駆動され、湾曲部92が上下左右に湾曲する。また、同様に直動ロッド102もモータ103の回転により進退し、鉗子開閉ロッド101を介して鉗子109が開閉する。
Therefore, the surgeon operates the
本実施例では、湾曲部92の前後における直動ロッド102と鉗子開閉ロッド101の動作を、アウターケーシング97とインナーケーブル98を用いることにより一致させ、モータ103とエンコーダ104により高精度の鉗子109の開閉の制御を可能とし、その結果、高度なマスタースレーブ制御による鉗子109の遠隔操作を可能にしている。
In this embodiment, the operations of the
前述した実施態様によれば、次の構成が得られる。 According to the embodiment described above, the following configuration is obtained.
(付記1)先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための湾曲部を有する挿入部と、前記先端処置具を駆動させる操作部と、この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材とを有する処置具において、前記連結部材は、フレキシブルな外装部材と、この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材とで構成されたことを特徴とする処置具。 (Supplementary Note 1) A distal treatment instrument, an insertion section having a bending portion for inserting the distal treatment instrument into a body cavity, an operation section for driving the distal treatment instrument, and the operation section and the distal treatment instrument. A treatment instrument having a coupling member to be coupled, wherein the coupling member is composed of a flexible exterior member and an interior member movable in the axial direction inside the exterior member.
(付記2)先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための湾曲部を有する挿入部と、前記先端処置具を駆動させる操作部と、この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材とを有する処置具において、独立した湾曲可能な複数の湾曲手段を有する前記湾曲部と、フレキシブルな外装部材とこの外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材とで構成された前記連結部材を具備したことを特徴とする処置具。 (Supplementary Note 2) A distal treatment instrument, an insertion section having a bending portion for inserting the distal treatment instrument into a body cavity, an operation section for driving the distal treatment instrument, and the operation section and the distal treatment instrument. In a treatment instrument having a connecting member to be connected, the treatment tool includes the bending portion having a plurality of independent bending means, a flexible exterior member, and an interior member movable in the axial direction inside the exterior member. A treatment instrument comprising the connecting member.
(付記3)前記外装部材が、湾曲部に対して回転することにより前記先端処置具を回転させ、かつ内装部材が軸方向に進退運動することにより前記先端処置具を開閉することを特徴とする付記1または2記載の処置具。
(Additional remark 3) The said exterior member rotates the said front treatment tool by rotating with respect to a curved part, and opens and closes the said front treatment tool by an interior member moving forward / backward in an axial direction, It is characterized by the above-mentioned. The treatment tool according to
(付記4)前記内装部材が、湾曲部に対して回転または軸方向に進退運動することにより前記先端処置具を回転または開閉することを特徴とする付記1または2記載の処置具。
(Supplementary note 4) The treatment instrument according to
(付記5)前記外装部材は、円筒状の弾性金属バネで形成されていることを特徴とする付記1記載の処置具。 (Additional remark 5) The said exterior member is formed with the cylindrical elastic metal spring, The treatment tool of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.
(付記6)前記外装部材は、円筒状の弾性金属バネおよび樹脂層とで形成されていることを特徴とする付記1記載の処置具。 (Additional remark 6) The said exterior member is formed with the cylindrical elastic metal spring and the resin layer, The treatment tool of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.
(付記7)前記外装部材は、円筒状の弾性金属バネ、金属ブレートおよび樹脂層で形成されていることを特徴とする付記1記載の処置具。 (Additional remark 7) The said exterior member is formed with the cylindrical elastic metal spring, the metal brate, and the resin layer, The treatment tool of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.
(付記8)前記外装部材は、多条巻き金属コイルバネを有することを特徴とする付記1記載の処置具。 (Supplementary note 8) The treatment instrument according to supplementary note 1, wherein the exterior member has a multi-strand metal coil spring.
(付記9)前記内装部材は、より線ワイヤを有することを特徴とする付記1記載の処置具。 (Supplementary note 9) The treatment instrument according to supplementary note 1, wherein the interior member includes a stranded wire.
(付記10)前記内装部材は、芯材とより線とからなり、芯材の径がより線の径より太いことを特徴とする付記1記載の処置具。 (Additional remark 10) The said interior member consists of a core material and a strand, and the diameter of a core material is thicker than the diameter of a strand, The treatment tool of the appendix 1 characterized by the above-mentioned.
(付記11)前記湾曲手段の湾曲量がワイヤの張力により可変されることを特徴とする付記1記載の処置具。 (Supplementary note 11) The treatment instrument according to supplementary note 1, wherein the bending amount of the bending means is varied by the tension of the wire.
(付記12)前記湾曲手段がモータによって駆動されることを特徴とする付記1記載の処置具。 (Supplementary note 12) The treatment instrument according to supplementary note 1, wherein the bending means is driven by a motor.
(付記13)先端処置具がモータによって駆動されることを特徴とする付記1記載の処置具。 (Supplementary note 13) The treatment instrument according to supplementary note 1, wherein the distal treatment instrument is driven by a motor.
(付記14)先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための湾曲部を有する挿入部と、前記先端処置具を駆動させる操作部と、この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材とを有する処置具において、前記湾曲部は、複数の円筒状コマからなり、隣り合うコマが2箇所以上の支持部と、少なくとも1つの伸縮部を具備することを特徴とする処置具。 (Supplementary Note 14) A distal treatment instrument, an insertion section having a bending portion for inserting the distal treatment instrument into a body cavity, an operation section for driving the distal treatment instrument, and the operation section and the distal treatment instrument. In the treatment instrument having a connecting member to be connected, the bending portion includes a plurality of cylindrical pieces, and the adjacent pieces include two or more support portions and at least one stretchable portion. Ingredients.
(付記15)先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための挿入部と、前記先端処置具を駆動させる操作部と、この操作部の操作と離れた場所で制御を行う操作制御手段とを有する操作制御入力装置において、前記操作制御手段は、6本以上のワイヤと、各々の前記ワイヤに接続されたワイヤ牽引手段と、ワイヤの移動量を検出するワイヤ移動量検出手段とから構成されていることを特徴とする操作制御入力装置。 (Supplementary Note 15) A distal treatment instrument, an insertion section for inserting the distal treatment instrument into a body cavity, an operation section for driving the distal treatment instrument, and an operation for performing control at a location away from the operation of the operation section In the operation control input device having the control means, the operation control means includes six or more wires, wire pulling means connected to each of the wires, and wire movement amount detection means for detecting the movement amount of the wire. An operation control input device comprising:
(付記16)独立して可動な複数の湾曲構造を有し、その湾曲構造の少なくとも一つが、湾曲手段と、その内側にフレキシブルな外装部材と、この外装部材に対して進退するフレキシブルな内装部材とからなり、この内装部材の進退に応じて先端処置具を駆動する駆動部とから構成したことを特徴とする処置具。 (Supplementary Note 16) Having a plurality of independently movable bending structures, at least one of the bending structures is a bending means, a flexible exterior member inside thereof, and a flexible interior member that advances and retreats with respect to the exterior member A treatment instrument comprising: a drive unit that drives the distal treatment instrument in accordance with advancement and retreat of the interior member.
(付記17)前記外装部材は、湾曲手段に対して回転自在であり、前記外装部材の回転により先端処置具を回転させることを特徴とする付記14記載の処置具。
(Supplementary note 17) The treatment instrument according to
(付記18)前記湾曲部は、複数の湾曲コマからなり、少なくとも3節を有するリンクを湾曲コマの中に含むことを特徴とする付記14記載の処置具。
(Supplementary note 18) The treatment instrument according to
(付記19)前記湾曲部は、少なくとも3節を有するリンクを構成する湾曲コマが円環状をなす付記14記載の処置具。
(Supplementary note 19) The treatment tool according to
(付記20)前記湾曲部は、複数の湾曲コマからなり、それぞれの湾曲コマが湾曲コマと一体の部材からなる2つ以上の脆弱部からなる関節部と、3つ以上の脆弱部からなる伸縮部によって接続されていることを特徴とする付記14記載の処置具。
(Supplementary Note 20) The bending portion includes a plurality of bending pieces, and each bending piece includes a joint portion including two or more fragile portions formed of a member integrated with the bending piece, and expansion and contraction including three or more fragile portions. The treatment tool according to
(付記21)前記湾曲部は、脆弱部の両端部に弧状の切り込みを有することを特徴とする付記20記載の処置具。
(Supplementary note 21) The treatment instrument according to
前述した付記1、3〜11によれば、先端部に、高剛性で自在な湾曲を有し、また手元操作部の操作感覚を処置具に確実に伝達し、また先端処置具の回転を実現することで、内視鏡下外科手術用処置具の操作性を向上させることができる。
According to
付記12,13によれば、処置部に駆動力を伝達することで、動力を用いた精密な処置を実現する。付記2によれば、第2の湾曲部を持つ処置具を実現することで、内視鏡下外科手術用処置具の操作性を向上させることができる。
According to
付記14〜16によれば、外力や内蔵物の摩擦によって影響を受けない、操作量に対して線形な湾曲形状を得ることで、処置具先端の位置決めを精密に行える。付記17〜21によれば、剛性が高くて、寿命の長い湾曲構造を安価に製造できる。
According to the supplementary notes 14 to 16, the distal end of the treatment instrument can be accurately positioned by obtaining a linear curved shape with respect to the operation amount that is not affected by external force or friction of built-in objects. According to
65…操作入力装置、66…モータコントロールユニット、67…処置用マニピュレータ、68…手、69…手術台、70…患者、71…トラカール、72…ロボットアーム、73…自在関節、74…挿入部、75…ホルダ。 65 ... operation input device, 66 ... motor control unit, 67 ... treatment manipulator, 68 ... hand, 69 ... operating table, 70 ... patient, 71 ... trocar, 72 ... robot arm, 73 ... universal joint, 74 ... insertion part, 75 ... Holder.
Claims (4)
モータコントロールユニットと、
処置用マニピュレータと
を具備し、
前記操作入力装置は、術者の手の位置、姿勢、把持の情報を読み取り、この情報に基づいて前記モータコントロールユニットは前記処置用マニピュレータを制御するようにしたことを特徴とする処置具。 An operation input device;
A motor control unit;
A treatment manipulator,
The operation input device reads information on the position, posture, and grip of an operator's hand, and the motor control unit controls the treatment manipulator based on this information.
前記挿入部は、
先端処置具と、
前記先端部の基端側に設けられた湾曲部と、
前記湾曲部の基端側に設けられモータを有する駆動部と
前記湾曲部と前記駆動部とを連結する操作ワイヤと
を備え、
前記湾曲部は、前記駆動部の前記モータからの動力により前記操作ワイヤを介して湾曲されるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の処置具。 The treatment manipulator includes an insertion portion,
The insertion part is
A tip treatment tool,
A curved portion provided on the proximal end side of the distal end portion;
A drive unit provided on a proximal end side of the bending unit and having a motor; and an operation wire for connecting the bending unit and the driving unit;
The treatment tool according to claim 1, wherein the bending portion is bent via the operation wire by power from the motor of the driving unit.
前記挿入部は、
先端処置具と、
前記先端部の基端側に設けられた湾曲部と、
前記湾曲部の基端側に設けられモータを有する駆動部と
前記先端処置具と前記駆動部とを連結する連結部材と
を備え、
前記連結部材は、フレキシブルな外装部材と、この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材とで構成され、
前記外装部材は、前記湾曲部に対して回動自在であり、前記駆動部の前記モータで前記外装部材を回動させて前記先端処置具を前記湾曲部の先端に対して回動可能としたことを特徴とする請求項2に記載の処置具。 The treatment manipulator includes an insertion portion,
The insertion part is
A tip treatment tool,
A curved portion provided on the proximal end side of the distal end portion;
A drive part provided on the proximal end side of the bending part and having a motor; and a connecting member for connecting the distal treatment instrument and the drive part;
The connecting member includes a flexible exterior member and an interior member that is movable in the axial direction inside the exterior member.
The exterior member is rotatable with respect to the bending portion, and the exterior treatment member is rotated with the motor of the drive unit so that the distal treatment instrument can be rotated with respect to the distal end of the bending portion. The treatment tool according to claim 2.
前記挿入部は、
開閉可能な先端処置具と、
前記先端部の基端側に設けられた湾曲部と、
前記湾曲部の基端側に設けられモータを有する駆動部と
前記先端処置具と前記駆動部とを連結する連結部材と
を備え、
前記連結部材は、フレキシブルな外装部材と、この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材とで構成され、
前記内装部材は、前記湾曲部および前記外装部材に対して進退自在であり、前記駆動部の前記モータで前記内装部材を進退させて前記先端処置具を開閉可能としたことを特徴とする請求項2もしくは請求項3に記載の処置具。 The treatment manipulator includes an insertion portion,
The insertion part is
A tip treatment tool that can be opened and closed;
A curved portion provided on the proximal end side of the distal end portion;
A drive part provided on the proximal end side of the bending part and having a motor; and a connecting member for connecting the distal treatment instrument and the drive part;
The connecting member includes a flexible exterior member and an interior member that is movable in the axial direction inside the exterior member.
The interior member is movable forward and backward with respect to the curved portion and the exterior member, and the distal treatment instrument can be opened and closed by moving the interior member forward and backward with the motor of the drive unit. The treatment tool according to claim 2 or claim 3.
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