JP2013034859A - 医療機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処置対象部位に対して処置をするエンドエフェクタを有する術具12と、エンドエフェクタを動作させるアクチュエータ17と、術具12に設けられ術具12をアクチュエータ17に対して着脱可能に連結する着脱インターフェース20と、を備え、着脱インターフェース20は、アクチュエータ17から術具12が取り外されたときにエンドエフェクタを所定の原点位置へと移動させる原点出し機構32を有する。
【選択図】図6
Description
特許文献1に記載の医療用ロボットシステムは、操作者の手によって操作される2つのマスタ入力デバイスと、各マスタ入力デバイスに2つずつ接続されたスレーブアームとを有し、マスタ入力デバイスの動作に対応して動作するスレーブアームを、スイッチを用いて切り替えることができる。
本発明の医療機器は、処置対象部位に対して処置をするための可動部を有する術具と、前記可動部を動作させるアクチュエータと、前記術具に設けられ前記術具を前記アクチュエータに対して着脱可能に連結する着脱インターフェースと、を備え、前記着脱インターフェースは、前記アクチュエータから前記術具が取り外されたときに前記可動部を所定の原点位置へと移動させる原点出し機構を有することを特徴とする医療機器である。
図1に示すように、本実施形態の医療機器1は、マスタスレーブ方式の手術支援システムとして使用される医療用の機器である。医療機器1は、マスタマニピュレータ2と、スレーブマニピュレータ10と、制御装置40とを備える。
図1および図2に示すように、スレーブマニピュレータ10は、スレーブアーム11と、術具12と、アクチュエータ17と、着脱インターフェース20とを備える。
着脱インターフェース20は、スレーブアーム11に取り付けられた近位側インターフェース21と、術具12に取り付けられた遠位側インターフェース25とを有する。
本実施形態では、移動部材26及び復帰部材29により、エンドエフェクタ14を原点位置に復帰させる原点出し機構32が構成されている。
マスタ制御部41は、マスタマニピュレータ2から出力される信号を受信し、スレーブマニピュレータ10を動作させるための信号を生成する。さらに、マスタ制御部41は、マスタ制御部41において生成された信号をマニピュレータ制御部42へと出力する。
本実施形態では、医療機器1は、複数の術具12を有しており、各術具12は、近位側インターフェース21に取り付け可能な同様の遠位側インターフェース25を有している。また、各術具12に設けられた遠位側インターフェース25は、互いに異なる識別子を有する無線タグ33が設けられている。
なお、外科手術に本実施形態の医療機器1が使用される場合には、全体が滅菌されている、あるいは、遠位側インターフェース25よりも遠位側に配される術具12が滅菌されていることが好ましい。この場合、近位側インターフェース21及び術具12は滅菌可能であることが好ましい。また、近位側インターフェース21より近位側の構成要素(例えばスレーブアーム11)は、滅菌ドレープによって覆われていてもよい。
具体的には、ステップS2では、近位側インターフェース21に遠位側インターフェース25が固定されることにより、スレーブアーム11に術具12が取り付けられる。これにより、遠位側インターフェース25に配された回転部材27は、近位側インターフェース21に配された軸体19に係合し、回転部材27は、軸体19と係合して軸体19とともに回転できるようになる。
さらに、無線タグ33とセンサー23とが近接状態となるので、無線タグ33からの情報をセンサー23が読み取ることができるようになる。制御装置40では、センサー23を介して無線タグ33の情報を参照し、術具12が装着状態であるか否かの判定を行なう(ステップS3)。
術具12の使用時には、センサー23によって認識された無線タグ33の情報に基づいて、アクチュエータ17に取り付けられた術具12を特定し、術具12の種類に対応した動作をさせることができる。術具12の操作は、マスタマニピュレータ2に設けられた操作部4によって行なわれる。
これでステップS6は終了する。なお、スレーブアーム11に取り付けられた術具12を交換する必要がない場合は、ステップS6までで操作の全体を終了させてもよい。
スレーブアーム11に取り付けられた術具12を交換する場合には、ステップS6へ進む。
ステップS7では、医療機器1のスレーブアーム11から術具12を取り外す必要が生じており、医療機器1の操作者Opは、術具12の動作を止め、術具12を安全な位置へと退避させる。術具12の移動は、マスタマニピュレータ2の操作部4を用いて行なう。たとえば、把持鉗子15を、処置対象部位から離間させることにより、安全な位置へと移動させる。
なお、術具12を安全な位置へと退避させる動作は、スレーブマニピュレータ10が自動的に行なってもよい。この場合、生体組織の位置を検知して、生体組織に術具12が接触しないように、術具12の移動経路を決定する手段がスレーブマニピュレータ10に設けられ、当該手段により術具12が退避するようになっていてもよい。
これでステップS7は終了し、ステップS8へ進む。
ステップS9では、近位側インターフェース21から遠位側インターフェース25を取り外すために、ロック機構22を解除する。さらに、軸体19と回転部材27との係合が外れるように、近位側インターフェース21を遠位側インターフェース25から離間させる。
これでステップS9は終了し、ステップS10へ進む。
ステップS10では、近位側インターフェース21に取り付けられたアクチュエータ17により、軸体19が、回転部材27の初期位置に対応するように移動されて停止する。
本実施形態のアクチュエータ17はサーボモーター18を有しており、サーボ機構により位置情報がフィードバックされる。これにより、アクチュエータ17により軸体19が正しく初期状態に復帰したか否かが判定され(ステップS11)、軸体19が精度良く初期状態に復帰される。
上記別の術具12aは、本実施形態における遠位側インターフェース25を有しているので、エンドエフェクタ14は原点位置にある。そして、近位側インターフェース21において、軸体19は、初期状態にリセットされている。これにより、軸体19と回転部材27との位置合わせはすでに完了しており、遠位側インターフェース25を近位側インターフェース21に容易に取り付けることができる。
さらに、無線タグ33とセンサー23との無線通信により、別の術具12aが取り付けられたことが判別され、マスタマニピュレータ2は、当該別の術具12aに対応した動作手順によって新たな信号を発することができる。
次に、上述の実施形態の変形例について説明する。図9は、本実施形態の医療機器の変形例の構成を示す斜視図である。
図9に示すように、本変形例では、押圧部材30及び付勢部材31をさらに一組有し、且つ傾斜カム28の構造が異なっている。すなわち、本変形例では、回転部材27の径方向に対向するように2つの押圧部材30が配され、各押圧部材30に対して付勢部材31がそれぞれ設けられている。
このような構成であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。また、2つの押圧部材30によって傾斜カム28を対向する位置で押圧することができるので、回転部材27がスムーズに回転する。
また、図10は、本変形例における他の構成を示す斜視図である。図10に示すように、本変形例とは逆に、押圧部材30及び付勢部材31の一組によって複数の回転部材27を回転させてもよい。たとえば、自由度が2以上あるエンドエフェクタ14では、回転部材27を各自由度に対応する数だけ備え、これらの回転部材27を押圧部材30及び付勢部材31の一組により初期位置へと復帰させることもできる。
次に、上述の実施形態の他の変形例について説明する。図11は、本変形例の構成を示す模式図である。
図11に示すように、本変形例では、押圧部材30に代えて、回転部材27の外周に掛けられた紐部材51と、紐部材51に固定されたバネ52とを有する。
本変形例では、紐部材51の両端にそれぞれバネ52として引っ張りバネの一端が固定されており、各引っ張りバネの他端は遠位側インターフェース25の筐体の一部に固定されている。紐部材に固定された各引っ張りバネは、等荷重のバネである。
このような構成であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。また、本変形例では、カムを利用する上述の実施形態よりも、摩擦抵抗が少ない分スムーズに回転部材27を回転させることができる。
次に、上述の実施形態のさらに他の変形例について説明する。図12は、本変形例の構成を示す斜視図である。図13は、本変形例の構成を示す側面図である。図14および図15は、本変形例における使用時の動作を説明するための図である。
図12及び図13に示すように、本変形例では、付勢部材31による回転部材27(移動部材26)の移動を規制する規制部材53を有している点が異なっている。
規制部材53は、回転部材27の回転中心方向における押圧部材30の進退移動を規制することができるように、押圧部材30の移動経路の一部に入り込む板状部材である。
たとえば、上述の実施形態で説明した付勢部材31は、ダンパーを有していてもよい。これにより、遠位側インターフェース25を近位側インターフェース21から取り外した際にエンドエフェクタ14がゆっくり原点位置へと復帰する。
2 マスタマニピュレータ
3 マスタ表示部
4 操作部
10 スレーブマニピュレータ
11 スレーブアーム
12 術具
13 挿入部
14 エンドエフェクタ
15 鉗子
16 鋏
17 アクチュエータ
18 サーボモーター
19 軸体
20 着脱インターフェース
21 近位側インターフェース
22 ロック機構
23 センサー
25 遠位側インターフェース
26 移動部材
27 回転部材
28 傾斜カム
29 復帰部材
30 押圧部材
31 付勢部材
32 原点出し機構
33 無線タグ
40 制御装置
41 マスタ制御部
42 マニピュレータ制御部
51 紐部材
52 バネ(付勢部材)
53 規制部材
54 テーパー部(調整部)
55 スプリング
Claims (15)
- 処置対象部位に対して処置をするための可動部を有する術具と、
前記可動部を動作させるアクチュエータと、
前記術具に設けられ前記術具を前記アクチュエータに対して着脱可能に連結する着脱インターフェースと、
を備え、
前記着脱インターフェースは、
前記アクチュエータから前記術具が取り外されたときに前記可動部を所定の原点位置へと移動させる原点出し機構を有する
ことを特徴とする医療機器。 - 請求項1に記載の医療機器であって、
前記原点出し機構は、
前記可動部に接続され、前記アクチュエータに接触可能であり、前記アクチュエータから離間している状態において初期位置を有し、前記アクチュエータとの接触により前記初期位置から移動される移動部材と、
前記移動部材を前記初期位置へ移動させる復帰部材と、
を有する
ことを特徴とする医療機器。 - 請求項2に記載の医療機器であって、
前記復帰部材は、前記移動部材を付勢して前記初期位置まで移動させる付勢部材を有することを特徴とする医療機器。 - 請求項3に記載の医療機器であって、前記付勢部材による前記移動部材の移動を規制する規制部材を有することを特徴とする医療機器。
- 請求項4に記載の医療機器であって、
前記規制部材は、前記移動部材の移動量を調整する調整部を有することを特徴とする医療機器。 - 請求項3から5のいずれか一項に記載の医療機器であって、前記付勢部材はダンパーを有することを特徴とする医療機器。
- 請求項2から6のいずれか一項に記載の医療機器であって、
前記アクチュエータは、
回転動作する軸体と、
前記軸体の中心軸線を回転中心として前記軸体を回転させる動力源と、
を有し、
前記移動部材は、
前記軸体と係合して前記軸体とともに回転する回転部材であり、
前記回転部材には、前記可動部に一部が固定された動力伝達部材の他の一部が連結されている
ことを特徴とする医療機器。 - 請求項7に記載の医療機器であって、
前記回転部材は、前記回転部材の周方向に延びるカムを有し、
前記復帰部材は、前記カムに当接するカムピンが設けられ前記回転部材を押圧する押圧部材を有している
ことを特徴とする医療機器。 - 請求項8に記載の医療機器であって、
前記回転部材は、前記初期位置にて前記回転部材が停止するように前記回転部材の回転動作を規制するストッパを有している
ことを特徴とする医療機器。 - 請求項7に記載の医療機器であって、
前記回転部材は、
前記回転部材の周方向に延びるカムと、
前記初期位置にて前記回転部材が停止するように前記回転部材の回転動作を規制するストッパと、
を有することを特徴とする医療機器。 - 請求項7に記載の医療機器であって、
前記復帰部材は、
前記回転部材の外周に掛けられた紐部材と、
前記紐部材に固定されたバネとを有し、
前記回転部材は、前記バネに外力がかかっていない状態で初期位置となるように前記紐部材を介して前記バネに接続されている
ことを特徴とする医療機器。 - 請求項1から11のいずれか一項に記載の医療機器であって、
前記可動部は、処置対象部位に対して処置をするエンドエフェクタを有することを特徴とする医療機器。 - 請求項1から12のいずれか一項に記載の医療機器であって、
前記着脱インターフェースに設けられ前記術具の種類を特定するための情報を有する情報記録部と、
前記情報記録部に記録された前記情報を認識する認識部と、
前記認識部によって認識された前記情報に基づいて前記アクチュエータに取り付けられた前記術具を特定して動作させる制御装置と、
を有することを特徴とする医療機器。 - 請求項13に記載の医療機器であって、
前記情報記録部は、近距離無線通信をする無線タグであり、
前記認識部は、前記無線タグからの情報を読み取る無線装置を有する
ことを特徴とする医療機器。 - 請求項13に記載の医療機器であって、
前記情報記録部は、前記術具に固有の形状を有する凹凸部を有し、
前記認識部は、前記凹凸部により導通状態が切り替わる複数のスイッチを有する
ことを特徴とする医療機器。
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