JP2012040416A - 医療用マニピュレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の医療用マニピュレータに設けられた案内部材は、第1のガイド部の案内における操作部の第1の位置から第2の位置までの移動操作に応じて、第1の伝達部材の基端部の位置を長軸部材に対して長手軸方向に固定すると共に、第2の伝達部材の基端部の位置を長軸部材に対して長手軸方向に移動させる第1の状態と、第2のガイド部の案内における操作部の第2の位置から第3の位置までの移動操作に応じて、第2の伝達部材の基端部の位置を長軸部材に対して長手軸方向に固定すると共に、第1の伝達部材の基端部の位置を長軸部材に対して長手軸方向に移動させる第2の状態と、の両方の状態に互いに案内する。
【選択図】図1
Description
本願は、2009年12月10日に、米国に仮出願された米国特許出願第61/285217号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
図1に示すように、処置システム100は、処置具110および処置具120と、内視鏡130と、マニピュレータ1とを備えている。
処置部111は、鉗子や切開具などの適宜の構成を手技に応じて採用することができる。
マニピュレータ1に挿入して使用する処置具は、図2に示すように、挿入部112および挿入部122の先端側が一定の長さ硬質の部材等で形成された硬性部112C、122Cを有するように構成されている。硬性部112C、122Cは、マニピュレータ1に処置具110、120を取り付けて処置具110、120を使用するときに処置具110、120がマニピュレータ1の内部で進退する進退量に相当する長さに形成されている。これは、マニピュレータ1から処置部111、112突出させた時に、対象組織に大きい力を作用させて手技を行うためである。
図1ないし図3に示すように、マニピュレータ1は、体腔内に挿入される挿入部10と、挿入部10の内部に挿入されて使用されるアーム部20とを備えている。
挿入部10は、4つのチャンネル(チャンネル11、チャンネル12、チャンネル13、チャンネル14、以下「チャンネル11〜14」と称することがある。)を有する略筒状に形成されている。
チャンネル11は、上述の内視鏡130の挿入部133を挿通するための貫通孔である。
チャンネル12およびチャンネル13は、挿入部10の長手方向に対して直交する面内における断面形状が円形の貫通孔である。チャンネル12およびチャンネル13の内径は等しくなっており、チャンネル12には後述する第一アーム20Aが挿通され、チャンネル13には後述する第二アーム20Bが挿通されるようになっている。なお、チャンネル12に第二アーム20Bを挿通し、チャンネル13に第一アーム20Aを挿通させることもできる。
チャンネル14は、図示しない適宜の処置具などを挿通させたり、送気または送水、あるいは吸引を行うための貫通孔である。
また、以下では第一アーム20Aの構成について説明し、第二アーム20Bの構成について重複する部分の説明を省略する。
図4Aに示すように、第一アーム20Aは、筒状に形成されたアーム本体部21と、アーム本体部21の先端に設けられたアーム先端部30と、アーム本体部21の基端に設けられたアーム操作部40と、を備えている。
図4Bに示すように、アーム本体部21は、処置具110を挿通するための処置具ルーメン21Aが、アーム本体部21の中央部を貫通して長手方向に延びて形成されている。さらに、アーム本体部21において処置具ルーメン21Aの径方向外側には、アーム本体部21を貫通して長手方向に延びた4つの伝達部材挿通孔部21Bと、2つの第二操作ワイヤ挿通孔部21Cとが形成されている。
処置具ルーメン21Aは、処置具110の処置部111および挿入部112が進退自在な貫通孔であり、アーム本体部21の長手方向に対して直交する面内における断面形状は円形になっている。
伝達部材22は、棒状のコネクティングロッド(コネクティングロッド22A、コネクティングロッド22B、コネクティングロッド22C、コネクティングロッド22D、以下「コネクティングロッド22A〜22D」と称することがある。)を有し、コネクティングロッド22A〜22Dが4つの伝達部材挿通孔部21Bのそれぞれに進退自在に挿通されている。なお、図4Aおよび図4Bでは、コネクティングロッド22Cは処置具110の挿入部112の奥に隠れているので図示されていない。
本実施形態では、第二操作ワイヤ23は2本設けられている。2本の第二操作ワイヤ23は、2つの第二操作ワイヤ挿通孔部21Cのそれぞれに進退自在に挿通されている。また、第二操作ワイヤ23の先端は、後述するアーム先端部30の第二湾曲部35に固定されている。本実施形態では第二操作ワイヤ23が2本設けられているので、第二操作ワイヤ23の1本あたりにかかる牽引力量を軽減することができる。このため、第二操作ワイヤ23が牽引されたときの第二操作ワイヤ23の伸びによる牽引力量の損失や後述する第二湾曲部35のぶれなどを低減することができる。
図5および図6に示すように、第一湾曲操作部50は、伝達部材22に一端が連結された4本のリンク(リンク51A、リンク51B、リンク51C、およびリンク51D)を有するリンク部51と、リンク部51のうちリンク51Aおよびリンク51Cの他端が連結されたスライダーリンク部52と、スライダーリンク部52が進退自在に支持されているとともに、リンク部51のうちリンク51Bおよびリンク51Dの他端が連結された回動部材53と、回動部材53に連結されて基端側に向かって延びて設けられた筒状の操作レバー58とを備えている。
処置具挿入口58Cの先端側は回動部材53の内部に開口しており、処置具挿入口58Cを通じて挿入された処置具110は、回動部材53の内部の空洞部を通って、アーム本体部21の処置具ルーメン21Aに挿入されるようになっている。
さらに、接続部59には、スライダーリンク部52の第一スライダー52Aおよび第二スライダー52Bにピンを介して連結するためのスライダー連結孔部59Bが形成されている。スライダー連結孔部59Bは接続部59に2箇所形成され、それぞれの形状は長孔形状になっている。
図9Aに示すように、連結棒61の他端61Cには、第二操作ワイヤ23の基端が固定されている。
操作本体41は、アーム本体部21に固定された先端連結部42と、先端連結部42に固定された略板状のガイドプレート43Aおよびガイドプレート43Bとを有している。
さらに、ガイドプレート43Aには、図8Bに示す第二湾曲操作部60に設けられた位置決め部62の位置決めピン63が係合する位置決め孔部49が設けられている。位置決め孔部49には、ガイドプレート43A上に形成された窪み49Aと、ガイドプレート43Aを厚さ方向に貫通して形成された貫通孔49Bとが設けられている。
なお、詳細は図示しないが、ガイドプレート43Bは、ガイドプレート43Aの面方向を基準として面対称な形状に形成されている。
内壁部46と第一案内溝44との間の距離は、回動部材53における回動軸部54と第一ガイドピン55との間の間隔Wよりも短くなっている。また、図9Aおよび図11Aに示すように、第一位置P1に操作レバー58が位置するときにおける回動軸部54と第一ガイドピン55との間の距離L1よりも、第二位置P2に操作レバー58が位置するときにおける回動軸部54と第一ガイドピン55との間の距離L2を漸次大きくするように、内壁部46と第一案内溝44との間の距離が設定されて第二案内溝45は形成されている。なお、内壁部46と第一案内溝44との間の距離の最大値は、回動部材53における回動軸部54と第一ガイドピン55との間の間隔Wの大きさと略等しくなっている。
以上に説明した構成の、本実施形態の処置システム100の使用時の動作について、マニピュレータ1の動作を中心に、図12ないし図24を参照して説明する。
したがって、第一湾曲部32、第二湾曲部35、およびアーム本体部21は直線状になる。操作者は、この状態で、第一アーム20A、第二アーム20Bをそれぞれチャンネル12、チャンネル13へ先端硬質部31側から挿入する。
操作レバー58が第一位置P1側に位置しているときには、操作レバー58とアーム本体部21とが同軸状に揃っている。また、第一湾曲部32および第二湾曲部35は湾曲されておらず直線状である。従って、操作レバー58が第一位置P1側にあるときには、操作レバー58の処置具挿入口58Cからアーム先端部30の先端硬質部31に至るまでの、処置具110、120の挿入部112、122を挿通するための管路が直線状になっている。
このため、操作レバー58の処置具挿入口58Cから挿入された処置部111は、操作レバー58、回動部材53、アーム本体部21、アーム先端部30の内部をこの順で通って先端硬質部31の先端から繰り出される。処置具120についても同様に先端硬質部31の先端から繰り出される。
また、図16Aないし図16Cに符号L1、L2で示す線は、操作レバー58が第一位置P1にあるときの各コネクティングロッドの先端と基端の位置を示している。
従って、第一回動中心O1回りに回動部材53を回動させても、第一位置P1から第二位置P2までの間では、コネクティングロッド22B、22Dは進退動作せず、コネクティングロッド22Bおよびコネクティングロッド22Dにアングルワイヤ34Bおよびアングルワイヤ34Dを介して接続された第一節輪33は牽引されず、第一湾曲部32は左右方向には湾曲しない。
このとき、アーム操作部40においては、伝達部材22の長手軸に平行で第一回動中心O1を通る直線Xに対する操作レバー58の先端58Aのなす角の大きさθ1と、直線Xに対する操作レバー58の基端58Bのなす角の大きさθ2とは、θ1>θ2になっている。すなわち、操作レバー58を回動させたときには、回動部材53が第一回動中心O1回りに回動すると同時に回動部材53が第二回動中心O2回りに逆方向に回動するので、操作レバー58の基端58Bは操作レバー58の先端58Aよりも遅れて回動する。
図15Aないし図15Cに示したように第二操作ワイヤ23が連結棒61によって牽引されると、図17Aおよび図17Bに示すように、第二操作ワイヤ23の先端に連結された第二湾曲部35が湾曲される。第一アーム20Aと第二アーム20Bとに設けられた第二湾曲部35が湾曲動作されると、アーム先端部30において第一湾曲部32および処置部111、121の距離が通常時より離間した手技のしやすい状態(以下、当該状態を「トライアンギュレーション(tri-angulation)」と称する。)になる。
図18は、トライアンギュレーションの状態で、第一湾曲部32を湾曲させる動作を説明するための動作説明図である。図18に示すように、操作者は、操作レバー58が第二位置P2にある状態から、操作レバー58を例えば端部P3側、あるいは第一位置P1側へと移動させることができる。このとき、回動軸部54は第一案内溝44の端部44Bに位置決めされているので、回動軸部54は第一回動中心O1回りに回動することはできない。一方で、回動部材53は、回動軸部54の中心軸線である第二回動中心O2回りには回動することができる。回動部材53が第二回動中心O2回りに例えば第一位置P1側へ移動する場合には、第一ガイドピン55および第二ガイドピン56は第一位置P1側へ移動され、回動部材53は、第二案内溝45の内壁部46と外壁部47との間で所定の範囲で揺動することができる。また、回動部材53が第二回動中心O2回りに例えば端部P3側へ移動する場合には、第一ガイドピン55および第二ガイドピン56は端部P3側へ移動され、逃げ部48に沿って、あるいは逃げ部48の内部で所定の範囲で移動できる。
図20Aないし図22Bは、第一湾曲部32を湾曲させる動作を説明するための動作説明図である。
図20Aおよび図20Bに示すように、第一湾曲部32を上下方向に湾曲させない中立状態にするときには、リンク51Aと第一スライダー52Aとの接続部分とリンク51Cと第二スライダー52Bとの接続部分とがともに第二回動中心O2上にあるように、操作レバー58をスライダーリンク部52の第一スライダー52Aおよび第二スライダー52Bの軸方向と平行な方向にあわせる。このとき、上下動ガイドピン59Aと接続部59とによって摺動部材F1を介して上下動ガイド57が挟まれているので、操作レバー58に挿入された処置具110、120や操作レバー58から手を離しても回動部材53に対する操作レバー58の相対位置は維持される。
なお、処置対象を観察しやすくするために、図23に示すように内視鏡130の湾曲部132を湾曲させて撮像部131の視野の向きを適宜変更することもできる。
このような従来の処置システムでは、処置システムに取り付けられて使用される処置具は、牽引力量を効率的に処置部へ伝達するために、硬性な部分が挿入部の一部に設けられている場合がある。このような処置具を従来の処置システムに取り付けるためには、処置を行うのに適した形状とは異なる直線的な状態に処置システムを変形させて、処置時には処置を行うための形状に変形させる必要がある。
また、従来の処置システムでは、処置具を使用しやすい向きにセットしても処置システムが処置部を初期位置に維持するためには、処置システムの湾曲操作部において厳密な位置調整をして処置システムを構成する必要があった。
また、従来の処置システムでは、トライアンギュレーションの状態にアームを変形させるために、処置具を使用しやすい位置になるようにセットするのと別の動作でアームを湾曲させる必要があった。
本実施形態の処置システム100およびマニピュレータ1によれば、アーム操作部40に設けられた第二湾曲操作部60が操作レバー58の動作に連動して動作し、操作レバー58が第二位置P2に移動するときに第二操作ワイヤ23を牽引することができるので、処置システム100の取り扱いを簡単にすることができる。
たとえば、第一案内溝44および第二案内溝45の形状は、上述の形状に限られるものではない。第一案内溝44および第二案内溝45の形状は、操作レバー58を第一位置P1から第二位置P2に向かって移動させるときに4つのコネクティングロッド22A〜22Dの相対位置が軸方向に前後しないように、例えばシミュレーションなどを行って適宜形状を設計することができる。
10 挿入部
11、12、13、14 チャンネル
20 アーム部
20A、20B アーム
22 伝達部材
32 第一湾曲部
34 アングルワイヤ部(伝達部材)
35 第二湾曲部
40 操作部
41 操作本体
44 第一案内溝
45 第二案内溝
50 第一湾曲操作部
58 操作レバー
60 第二湾曲操作部
Claims (4)
- 長手軸方向に延びた長軸部材と、
前記長軸部材の先端に設けられ、互いに離間する方向に移動自在な一対のアーム部と、
前記一対のアーム部の少なくとも一方に設けられた湾曲部と、
前記湾曲部と連結し、前記長手軸方向に沿って前記長軸部材に対して移動自在に設けられ、前記長手軸方向への移動に応じて前記湾曲部の湾曲状態を変化させる第1の伝達部材と、
前記一対のアーム部と連結し、前記長手軸方向に沿って前記長軸部材に対して移動自在に設けられ、前記長手軸方向への移動に応じて前記一対のアーム部を互いに離間する方向に移動させる第2の伝達部材と、
前記第1の伝達部材の基端部及び前記第2の伝達部材の基端部に固定され、前記一対のアーム部を互いに離間させる方向へ移動させるために前記第2の伝達部材を前記長手軸方向へ移動させ、且つ前記湾曲部を湾曲させるために前記第1の伝達部材を前記長手軸方向へ移動させる操作部と、
前記操作部の移動を第1の位置から第2の位置まで案内する第1のガイド部及び前記第2の位置から第3の位置まで案内する第2のガイド部と、
前記第1の位置から前記第2の位置までの前記第1のガイド部による前記操作部の移動操作に応じて、前記第1の伝達部材の基端部の位置を前記長軸部材に対して前記長手軸方向に固定し、且つ前記第2の伝達部材の基端部の位置を前記長軸部材に対して前記長手軸方向に移動させる第1の状態と、前記第2の位置から前記第3の位置までの前記第2のガイド部による前記操作部の移動操作に応じて、前記第2の伝達部材の基端部の位置を前記長軸部材に対して前記長手軸方向に固定し、且つ前記第1の伝達部材の基端部の位置を前記長軸部材に対して前記長手軸方向に移動させる第2の状態と、の両方の状態に互いに案内する案内部材と、
を有する医療用マニピュレータ。 - 請求項1に記載の医療用マニピュレータであって、
前記一対のアーム部の基端側に、前記一対のアーム部を互いに離間させる離間作動部を有する医療用マニピュレータ。 - 請求項2に記載の医療用マニピュレータであって、
前記離間作動部は、前記一対のアーム部を互いに離間させる方向に湾曲可能な離間動作用湾曲部である医療用マニピュレータ。 - 請求項1に記載の医療用マニピュレータであって、
前記操作部が前記第2の位置に移動したときに前記第2の伝達部材の前記長手軸方向への移動をロックするための位置決め機構をさらに有する医療用マニピュレータ。
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