JP2020162642A - クリップアプライヤーシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】管状組織又は血管を傷つけたり、クリップを破損させたりすることを抑制することができるクリップアプライヤーシステムを提供する。【解決手段】クリップアプライヤーシステム1は、給排される作動液の給排量に応じた開度にて一対のジョー11、11を開閉する開閉機構12に駆動装置13から作動液を給排して一対のジョーを開閉するクリップアプライヤー2と、操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置4と、一対のジョーの開度又はそれに対応する検出値に応じた信号を出力する検出装置と、開度制御を実行する制御装置3とを備え、開度制御では、操作装置からの操作信号に基づく指令と検出装置からの信号に基づく実値とに応じて駆動装置の動作を制御する。【選択図】図1

Description

本発明は、手術において管状組織又は血管の結紮を行うためのクリップアプライヤーシステムに関する。
手術支援ロボットシステムによる手術では、ロボットアームの先端に取り付けたインストゥルメントを患者の体内に挿入して施術が行われ、ロボットアームの先端には、用途に応じた様々なインストゥルメントが取り付けられる。このような手術支援ロボットシステムとしては、例えば特許文献1の外科手術システムが知られており、また取り付けられるインストゥルメントの一例として、例えばクリップアプライヤーがある。クリップアプライヤーは、管状組織又は血管の結紮を行うための医療機器であり、結紮位置にてクリップを閉じて管状組織又は血管を結紮する。
特開2017−189495号公報
クリップアプライヤーでは、一対のジョーにクリップが装填され、一対のジョーを閉じることによってクリップをつぶす。クリップには、樹脂製のものや金属製のものがあり、例えば金属製のクリップをつぶす場合、大きな把持力で一対のジョーを閉じる必要がある。それ故、クリップアプライヤーは、大きな把持力を発生できるように構成されていることが望ましい。他方、外科手術システムにおいてクリップアプライヤーを適用した場合、以下のようなことが考えられる。即ち、大きな把持力を発生できるが故に誤って管状組織又は血管を挟んで傷つけたり、また術者が把持力を把握できずに必要以上の大きな把持力でクリップを挟んで破損させたりすることが考えられる。
そこで本発明は、管状組織又は血管を傷つけたり、クリップを破損させたりすることを抑制することができるクリップアプライヤーシステムを提供することを目的としている。
第1の発明のクリップアプライヤーシステムは、給排される作動液の給排量に応じた開度にて一対のジョーを開閉する開閉機構に駆動装置から作動液を給排して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、前記一対のジョーの開度又はそれに対応する検出値に応じた信号を出力する検出装置と、開度制御を実行する制御装置とを備え、前記開度制御では、前記操作装置からの操作信号に基づく指令と前記検出装置からの信号に基づく実値との差分に応じて前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御するものである。
本発明に従えば、操作量に応じた分量の作動液が開閉機構に給排され、その分量に応じた開度にて一対のジョーが閉じられる。それ故、一対のジョーが閉じられすぎて患者の管状組織又は血管等を傷つけたり、クリップを破損させたりすることを抑制することができる。
上記発明において、前記開閉機構は、給排される作動液の液圧に応じた把持力で前記一対のジョーを作動させ、前記制御装置は、前記開度制御及び把持力制御の何れかを選択して実行し、前記把持力制御では、前記操作装置からの操作信号に基づく指令の増減分に応じて作動液の液圧を増減させるべく前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御することが好ましい。
上記構成に従えば、一対のジョーが操作量に応じた把持力にて閉じられるので、患者の管状組織又は血管等及びクリップに必要以上の把持力が作用して、患者の管状組織又は血管等を傷つけたり、クリップを破損させたりすることを抑制することができる。
第2の発明のクリップアプライヤーシステムは、給排される作動液によって一対のジョーを開閉し、且つ作動液の液圧に応じた把持力にて前記一対のジョーを作動させる開閉機構に駆動装置から作動液を給排して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、把持力制御を実行する制御装置とを備え、前記把持力制御では、前記操作装置からの操作信号に基づく指令の増減分に応じて作動液の液圧を増減させるべく前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御するものである。
本発明に従えば、一対のジョーが操作量に応じた把持力にて閉じられるので、患者の管状組織又は血管等及びクリップに必要以上の把持力が作用して、患者の管状組織又は血管等を傷つけたり、クリップを破損させたりすることを抑制することができる。
上記発明において、ハーフクリップ制御を選択可能な選択装置と、前記制御装置は、前記選択装置にて前記ハーフクリップ制御が選択されると前記ハーフクリップ制御を実行し、前記ハーフクリップ制御では、作動液の液圧が保持されるように前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御することが好ましい。
上記構成に従えば、術者がハーフクリップを行う際にクリップに意図しない大きな把持力が作用してクリップをつぶしてしまうことを抑制することができる。
上記発明において、前記制御装置は、前記一対のジョーの間におけるクリップの装填の有無を判定し、装填されていないと判定した場合、前記一対のジョーの閉動作を制限することが好ましい。
上記構成に従えば、患者の管状組織又は血管等が一対のジョーによって直接把持されて傷つくことを抑制することができる。
上記発明において、前記制御装置は、所定の条件を充足するまで前記一対のジョーの開動作を制限し、前記所定の条件を充足すると前記一対のジョーの開動作を許容するように前記駆動装置の動作を制御することが好ましい。
上記構成に従えば、所定の条件を充足する前、例えば患者の管状組織又は血管等を結紮する前にクリップが一対のジョーから外れることを抑制することができる。
第3の発明のクリップアプライヤーシステムは、一対のジョーを開閉する開閉機構を駆動装置によって駆動して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、前記一対のジョーの開度又はそれに対応する検出値に応じた信号を出力する検出装置と、開度制御及び把持力制御の何れかを選択して実行する制御装置とを備え、前記開度制御では、前記操作装置からの操作信号に基づく指令と前記検出装置からの信号に基づく実値との差分に応じて前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御し、前記把持力制御では、前記操作装置からの操作信号に基づく指令の増減分に応じて把持力を増減させるべく前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御するものである。
本発明に従えば、開度制御では、操作量に応じた開度にて一対のジョーが閉じられるので、一対のジョーが閉じられすぎて患者の管状組織又は血管等を傷つけたり、クリップを破損させたりすることを抑制することができる。また、把持力制御では、操作量に応じた把持力にて一対のジョーが閉じられるので、患者の管状組織又は血管等及びクリップに必要以上の把持力が作用して、患者の管状組織又は血管等を傷つけたり、クリップを破損させたりすることを抑制することができる。
第4の発明のクリップアプライヤーシステムは、一対のジョーを開閉する開閉機構を駆動装置によって駆動して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、前記操作装置からの操作信号に基づく指令に応じて前記一対のジョーの把持力を増減させるべく前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、ハーフクリップ制御を実行し、前記ハーフクリップ制御では、指令の増減にかかわらず把持力が保持されるように前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御するものである。
本発明に従えば、術者がハーフクリップを行う際にクリップに意図しない大きな把持力が作用してクリップをつぶしてしまうことを抑制することができる。
第5の発明のクリップアプライヤーシステムは、一対のジョーを開閉する開閉機構を駆動装置によって駆動して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、前記操作装置からの操作信号に基づく指令に応じて前記一対のジョーを開閉させるべく前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記一対のジョーの間におけるクリップの装填の有無を判定し、装填されていないと判定した場合、前記一対のジョーの閉動作を制限するように前記駆動装置の動作を制御するものである。
本発明に従えば、患者の管状組織又は血管等が一対のジョーによって直接把持されて傷つくことを抑制することができる。
第6の発明のクリップアプライヤーシステムは、一対のジョーを開閉する開閉機構を駆動装置によって駆動して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、前記操作装置からの操作信号に基づく指令に応じて前記一対のジョーを開閉させるべく前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、所定の条件を充足するまで前記一対のジョーの開動作を制限し、前記所定の条件を充足すると前記一対のジョーの開動作を許容するように前記駆動装置の動作を制御するものである。
本発明に従えば、所定の条件を充足する前、例えば患者の管状組織又は血管等を結紮する前にクリップが一対のジョーから外れることを抑制することができる。
本発明によれば、管状組織又は血管等を傷つけたり、クリップを破損させたりすることを抑制することができる。
本実施形態のクリップアプライヤーシステムの構成を示す図である。 図1のクリップアプライヤーシステムに備わる制御装置が実行する制御に関するブロック線図である。 図1のクリップアプライヤーシステムに備わる制御装置が実行するクリップ制御に関するフローチャートである。 図3に示される固定値制御処理に関するフローチャートである。 図3に示される任意値制御処理に関するフローチャートである。
以下、本発明に係る実施形態のクリップアプライヤーシステム1について前述する図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明するクリップアプライヤーシステム1は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
<クリップアプライヤーシステム>
図1に示すクリップアプライヤーシステム1は、手術支援ロボットシステムによる手術にて用いられるものであり、例えばクリップアプライヤー2を備えている。クリップアプライヤー2は、ロボットアーム(図示せず)の先端に取り付けられ、患者の管状組織又は血管等(以下、「血管等」という)を結紮する際に用いられる。更に詳細に説明すると、クリップアプライヤー2は、一対のジョー11,11、開閉機構12、及び駆動装置13を有している。一対のジョー11,11は、その先端側部分を互いに近づけたり離したりして開閉可能に構成され、それらの先端側部分の間にV字状のクリップ8を装填することができる。即ち、一対のジョー11,11は、それらを閉じることによってクリップ8をつぶすことができ、一対のジョー11,11には、それらを開閉すべく開閉機構12が設けられている。
開閉機構12は、シリンダ21及びピストン22を有しており、ピストン22は、リンク等によって一対のジョー11,11と連結されている。即ち、一対のジョー11,11は、ピストン22の動きに連動して開閉するように構成されている。なお、一対のジョー11,11とピストン22とは、必ずしもリンクで連結されている必要はなく、ピストン22の進退動作に応じて一対のジョー11,11が開閉する構成であればどのように構成されてもよい。また、ピストン22は、シリンダ21に挿通されており、シリンダ21に給排される作動液(例えば、生理食塩水及び油等)に応じてシリンダ21に対して進退する。更に、シリンダ21内には、コイルばね23が設けられており、コイルばね23は、後退させるべくピストン22を付勢している。
このように構成されている開閉機構12は、そこに給排される作動液の量、即ち給排量に応じてピストン22をストロークさせ、一対のジョー11,11は、ストローク量に応じた開度にて開閉する。即ち、開閉機構12は、そこへの給排量に応じた開度にて一対のジョー11,11を開閉する。また、開閉機構12は、ピストン22が受ける液圧に応じた荷重にて一対のジョー11,11を作動させるようになっており、一対のジョー11,11は、作動液の圧力に応じた把持力にてクリップ8を把持することができる。このような機能を有する開閉機構12は、チューブ24を介して駆動装置13が接続されており、駆動装置13からチューブ24を介してシリンダ21に作動液が給排されている。
駆動装置13は、チューブ24を介してシリンダ21に作動液を給排することによって一対のジョー11,11を開閉駆動させるように構成されており、ポンプ31と、直動機構32と、モータ33とを有している。ポンプ31は、例えばピストンポンプであり、チューブ24を介してシリンダ21に接続されている。更に詳細に説明すると、ポンプ31は、シリンダ31aとピストン31bとを有しており、ピストン31bを進退させることによって作動液を給排することができる。このように構成されているポンプ31は、ピストン31bを進退させるべく直動機構32を介してモータ33に接続されている。
モータ33は、例えばサーボモータであり、そこに流れる電流に応じたトルクを発生させる。また、モータ33は、直動機構32を介してピストン31bに接続されており、直動機構32は、以下のように構成されている。即ち、直動機構32は、回転運動を直線運動に変換する機構であり、本実施形態においてボールねじ機構である。更に詳細に説明すると、直動機構32は、図示しない軸部材とスライダとを有しており、モータ33によって軸部材を一方向に回転させるとスライダが軸部材に沿って移動してピストン31bを前進させる。また、モータ33によって軸部材を他方向に回転させると、スライダが軸部材に沿って移動してピストン31bを後退させる。このようにモータ33は、直動機構32を介してピストン31bを進退させ、それによってシリンダ21に作動液を給排して一対のジョー11,11を開閉させる。
このように構成されているクリップアプライヤー2では、例えば駆動装置13がロボットアームの先端部に設けられ、開閉機構12は、長尺且つ管状のシャフト14介して駆動装置13に取り付けられている。それ故、ロボットアームを動かすことによって一対のジョー11,11を患者の体内に挿入し、また血管等の任意の位置に一対のジョー11,11を配置することができる。また、クリップアプライヤー2は、一対のジョー11,11の間に血管等を位置させ、更に一対のジョー11,11を閉じてクリップ8をつぶすことによって血管等を結紮することができる。このような機能を有するクリップアプライヤーシステム1は、血管等を結紮するためにクリップアプライヤー2の他、制御装置3と、操作装置4と、モード切替装置5と、フラグ切替装置6と、表示装置7とを備えており、制御装置3は、一対のジョー11,11の開閉動作を制御すべくモータ33に電気的に接続されている。
制御装置3は、入力される様々な情報に応じてモータ33の動きを制御し、また情報を取得すべく、操作装置4とモード切替装置5とフラグ切替装置6とに電気的に接続されている。操作装置4は、例えば操作用マニピュレータに備わる操作具を有し、操作具は、鋏を開閉させるようなピンチ操作が可能に構成されている。また、操作装置4は、ピンチ操作によって操作した量、即ち操作量に応じた操作信号を制御装置3に出力し、制御装置3は、この操作量に応じてモータ33の動作を制御する。なお、操作装置4は、前述するような構成に限定されず、操作可能に構成されるトリガーを有するハンドルアッセンブリであってもよい。
また、選択装置の一例であるモード切替装置5は、3つの切替スイッチ5a,5b,5cを有しており、各々が例えばダイアルスイッチ、ボタンスイッチ、レバースイッチ等で構成されている。各々のスイッチ5a,5b,5cは、それらを操作することによって制御モードを切替え可能(即ち、選択可能)に構成され、制御モードには、開度制御モード、把持力制御モード、ハーフクリップ制御モード、固定値制御モード、及び任意値制御モードとが含まれる。更に詳細に説明すると、第1切替スイッチ5aは、開度制御モード及び把持力制御モードを切替えることができる。また、第2切替スイッチ5bは、それをON状態及びOFF状態にすることによってハーフクリップ制御モードのONとOFFを切替えることができ、第3切替スイッチ5cは、固定値制御モード及び任意値制御モードを切替えることができる。このように構成されているモード切替装置5は、切替えて選択したモードに応じた信号を制御装置3に出力し、それに応じて制御装置3は、制御モードを切替える。
フラグ切替装置6は、一対のジョー11,11の間にクリップ8が装填されていることを示す装填済フラグをONに切替えるための装置であり、例えばボタンスイッチ又はレバースイッチである。即ち、術者等が一対のジョー11,11の間にクリップ8が装填された後にフラグ切替装置6が操作されると、フラグ切替装置6が制御装置3に信号を出力し、制御装置3が装填済フラグをONにする。なお、本実施形態では、術者の操作によって装填済フラグがONに切替えられるが、センサ等を用いてクリップ8の装填を検知して装填済フラグがONに切替えられるようにしてもよい。また、クリップ8のつぶしが完了した際には、制御装置3によって装填済フラグがOFFにされる。このような機能を有する制御装置3には、更に表示装置7、例えばモニターや警告灯等が接続されており、表示装置7によって術者に対して様々なことが警告及び報知される。
また、クリップアプライヤーシステム1は、エンコーダ9、及び圧力センサ10を更に備えている。検出装置の一例であるエンコーダ9は、モータ33の回転量に応じた信号を制御装置3に出力し、制御装置3は、モータ33の回転量を取得する。なお、モータ33の回転量は、ピストン31bの位置に対応し、更には一対のジョー11,11の開度に対応している。それ故、制御装置3には、一対のジョー11,11の開度に対応する検出値である回転量に応じた信号がエンコーダ9から入力されている。また、圧力センサ10は、ポンプ31のシリンダ31a内の液圧に応じた信号を制御装置3に出力し、制御装置3は、その信号に基づいて作動液の圧力を取得する。なお、作動液の圧力は、一対のジョー11,11の把持力に対応している。
なお、エンコーダ9は、あくまで検出装置の一例であり、検出装置は必ずしもエンコーダ9である必要はない。例えば、エンコーダ9に代えてジョー11,11の角度位置を検出すべく角度センサ、ピストン22又はピストン31bの位置を検出するストロークセンサ、又はジョー11,11の移動量を検出可能な距離センサであってもよい。また、圧力センサ10も同様であり、必ずしもこれが設けられている必要はない。即ち、圧力センサ10に代えてシリンダ21の液圧を検出するセンサ、又はモータ33のトルクを検出するセンサが設けられてもよい。また、モータ33に流す電流を検出してもよく、一対のジョー11,11の把持力に対応する検出値を検出できるものであればよい。
このように構成されているクリップアプライヤーシステム1では、制御装置3が図2に示すようなブロック線図に基づいてモータ33の動作を制御しており、以下ではブロック線図について説明する。即ち、制御装置3は、モード選択スイッチ40を有しており、モード選択スイッチ40は、選択される制御モードに応じて接続する端子を4つの端子41a〜41dのうち何れかに切替える。例えば、開度制御モードの場合、モード選択スイッチ40は、第1端子41aに接続される。開度制御モードは、操作装置4における操作量に応じて一対のジョー11,11の開度を制御するモードであり、本実施形態ではモータ33の回転量を用いて一対のジョー11,11の開度を制御している。
更に詳細に説明すると、制御装置3は、操作装置4の操作量、即ち開度指令を取得し、またエンコーダ9から信号に基づいてモータ33の回転量を取得する。更に、制御装置3は、モータ33の回転量を換算器42によって一対のジョー11,11の開度である実開度(即ち、実値)に換算する。そして、制御装置3の開度制御ループ43が実開度と前述する開度指令との差分に基づいて速度指令を算出する。また、制御装置3では、実開度を微分することによって実速度を算出しており、速度制御ループ44が実速度と速度指令とに基づいて電流指令を算出する。
このようにして算出された電流指令は、変化率リミッタ45によってその変化率が所定値を超えないように制限され、また電流リミッタ46によって所定値以下に制限されて出力される。制御装置3は、出力された電流指令に応じた電流をモータ33に与える。これにより、操作量に応じた位置へとピストン31bがストロークし、操作量に応じた給排量の作動液が開閉機構12に給排される。これにより、一対のジョー11,11が操作装置4の操作量に応じた開度で開閉する(開度制御)。
また、制御装置3は、操作量メモリ47を有しており、操作装置4の操作量が第1制御スイッチ48を介して操作量メモリ47に入力される。第1制御スイッチ48は、開度制御モードにおいてON状態となり、操作量メモリ47は、そこに入力される操作量を上書きする、即ち操作装置4の操作量の更新が許容される。更に、制御装置3は、電流指令メモリ49を有しており、電流リミッタ46から出力される電流指令が第2制御スイッチ50を介して入力される。第2制御スイッチ50は、制御モードが開度制御モードに切替わる際、及び制御モードが開度制御モードから切替わる際にON状態となり、電流指令メモリ49は、そこに入力される電流指令を上書きする、即ち電流指令の更新が許容される。そして、第2制御スイッチ50は、電流指令メモリ49における電流指令の更新が済むと、直ぐにOFF状態となる。それ故、電流指令メモリ49には、制御モードが開度制御モードに切替わる際、及び制御モードが開度制御から切替わる際の電流指令が記憶される。
次に、把持力制御モードについて説明する。把持力制御モードは、操作装置4における操作量に応じて一対のジョー11,11の把持力を制御するモードであり、それに切替わるとモード選択スイッチ40が第2端子41bに接続される。また、把持力制御モードでは、第1制御スイッチ48がOFF状態となり、操作量メモリ47において操作装置4の操作量の更新が阻止される。即ち、操作量メモリ47では、把持力制御モードに切替わる直前の操作量が保持されており、保持されている操作量である基準操作量と操作装置4の操作量である実操作量とに基づいて把持力制御部51が以下のような制御を実行する。即ち、把持力制御部51は、基準操作量と実操作量との差分に係数を掛け合わせて差分指令を算出する。
また、第2制御スイッチ50は、端子41bに切替わる際、及び端子41bから切替わる際にON状態となり、そして電流指令メモリ49における電流指令の更新が済むと直ぐにOFF状態となる。これにより、電流指令メモリ49には、端子41bに切替わる際及び端子41bから切替わる際の電流指令が記憶される。把持力制御モードでは、この電流指令に把持力制御部51で算出された差分指令が加算されており、基準操作量からの増減分に応じた分だけ把持力が増減する。即ち、制御装置3は、操作量の増減分に応じてモータ33のトルクを増減させ、ポンプ31から吐出される作動液の液圧を操作量の増減分に応じて増減させる。これにより、基準操作量からの増減分に応じた分だけ把持力を増減させるように一対のジョー11,11を動作させることができる(把持力制御)。
また、モード選択スイッチ40が第4端子41dに接続された場合について説明する。即ち、第4端子41dには、所定の電流指令が入力されているので、モード選択スイッチ40を第4端子41dにされることによって、所定の電流指令に応じた電流がモータ33に与えられる。なお、制御装置3は、第4端子41dに入力する所定の電流指令に関して複数の設定値を保持しており、状況に応じて何れかを選択して入力することができる。また、制御装置3に保持されている複数の設定値は、製造時において予め設定されていてもよく、また術者等が設定するようにしてもよい。
最後に、モード選択スイッチ40が第3端子41cに接続された場合について説明する。また、第3端子41cには、電流指令メモリ49が接続されており、モード選択スイッチ40が第3端子41cに接続されると、電流指令メモリ49に保持されている電流指令が第3端子41cに出力され、その電流指令に応じた電流がモータ33に与えられる。それ故、モード選択スイッチ40が第3端子41cに接続されると、操作装置4の操作量に関係なく、一対のジョー11,11の把持力が任意の値にて保持される。
なお、モード選択スイッチ40が第3端子41c及び第4端子41dに接続されている場合には、第1制御スイッチ48がON状態になっており、操作量メモリ47に記憶される操作装置4の操作量が常時更新されている。これにより、それらの制御モードから把持力制御モードに切替えられた場合であっても、基準操作量からの増減分に応じた分だけ把持力を増減させることができる。
また、制御装置3は、2つの戻り防止スイッチ52,53を有している。第1戻り防止スイッチ52は、開度制御ループ43から出力される速度指令を0に切替える。これにより、操作装置4の操作量に関わらず一対のジョー11,11の開度が保持され、一対のジョー11,11の開閉が制限される。他方、第2戻り防止スイッチ53は、実操作量に代えて実開度(即ち、基準操作量と同値)を把持力制御部51に入力する。これにより、把持力制御部51からの差分指令に電流指令メモリ49にて保持される電流指令を加算すると第2端子に入力される電流指令が実開度に対応する値となり、操作装置4の操作量に関わらず一対のジョー11,11の開度が一定値に保たれる。従って、戻り防止スイッチ52,53を作動させることによって一対のジョー11,11の開閉を制限することができる。
このように構成されている制御装置3は、モード切替装置5の各切替スイッチ5a〜5c対する操作に応じて以下のように制御モードを切替える。例えば、制御装置3は、第1切替スイッチ5aに対する操作に応じて制御モードを開度制御モード及び把持力制御モードの何れかに切替える。そして、第2切替スイッチ5bがON状態(即ち、ハーフクリップ制御モードがON)になると、制御装置3は、制御モードを第3切替スイッチ5cによって選択された制御モード(即ち、固定値制御モード又は任意値制御モード)に切替えることができる。
<クリップアプライヤーシステムの使用態様について>
このように構成されるクリップアプライヤーシステム1は、前述の通りクリップ8をつぶすことによって血管等を結紮することができるが、クリップ8が装填されていない状態にて一対のジョー11,11によって血管等を直接把持されると血管等が傷つくおそれがある。それ故、制御装置3は、クリップ8が装填されていない状態で一対のジョー11,11が閉じないようにするインタロック機能を有している。即ち、制御装置3は、フラグ切替装置6における装填済フラグがONかOFFの何れであるかを判定し、OFFの場合において選択スイッチ40を第4端子41dに接続する。ここでは、第4端子41dに入力される所定の電流指令がゼロに設定されている。それ故、操作装置4に対する操作の有無にかかわらず一対のジョー11,11が開いたままの状態に維持され、一対のジョー11,11の開閉動作が制限される。他方、フラグ切替装置6における装填済フラグがONになると、制御装置3は、選択スイッチ40を制御モードに応じた端子41a〜41dに接続すると共に所定の電流指令の設定値を変更し、一対のジョー11,11を閉じ得る状態にする。
また、クリップアプライヤーシステム1では、つぶす途中において一対のジョー11,11が開くとクリップ8が脱落する可能性がある。それ故、制御装置3は、つぶす途中において一対のジョー11,11の開動作を制限すべく、開き防止機能を有している。即ち、制御装置3は、エンコーダ9を用いて一対のジョー11,11がつぶし動作を開始したか否かを判定する。例えば、制御装置3は、エンコーダ9からの信号に基づいてモータ33が正方向に回転していることを検知すると、一対のジョー11,11が閉じてクリップ8をつぶしていると判定する。そうすると、制御装置3は、操作装置4において一対のジョー11,11を開くような操作、即ち開操作がなされた際に2つの戻り防止スイッチ52,53を作動させる。これにより、つぶす途中において一対のジョー11,11が開くことを抑制できる。
また、開操作の後に操作装置4に対して一対のジョー11,11を閉じるような操作、即ち閉動作がなされて操作装置4の操作量が開操作前の操作量を超えると、操作装置4は、2つの戻り防止スイッチ52,53の作動を止める。これにより、再び操作量に応じた開度になるように一対のジョー11,11の開度が制御される。なお、制御装置3の開き防止機能は、主に装填済フラグがONの場合において機能し、後述するようにクリップ8が完全につぶれると停止する。即ち、エンコーダ9からの信号に基づいて検出される回転量が所定回転量以上(つまり、一対のジョー11,11の開度が所定開度以下)であり、クリップ8のつぶしが完了した(即ち、所定の条件を充足した)と判定されると、制御装置3は開き防止機能を停止する。これにより、クリップ8のつぶしが完了した後、即ち結紮後において一対のジョー11,11の開動作が許容され、術者は一対のジョー11,11を血管等から離すことができる。
他方、クリップ8のつぶしが完了した後では、逆に一対のジョー11,11の閉動作が制限される。即ち、開動作では一対のジョー11,11の間にクリップ8が装填されておらず、その状態で一対のジョー11,11によって血管等が直接把持されると血管等が傷つくことがある。それ故、開動作が開始すると、一対のジョー11,11の閉動作が制限される。即ち、つぶしが完了した後に閉操作がなされると、制御装置3は、2つの戻り防止スイッチ52,53を作動させる。これにより、一対のジョー11,11がその開度にて保持され、一対のジョー11,11の閉動作が阻止される。そして、つぶし途中の場合と同様に、閉動作に戻した後であって操作装置4の操作量が閉操作前の操作量未満になると、操作装置4は、2つの戻り防止スイッチ52,53の作動を止める。これにより、再び操作量に応じた開度になるように一対のジョー11,11の開度が制御される。なお、この機能は装填済フラグがOFFになると共に停止する。
このような機能を有するクリップアプライヤーシステム1では、以下のようにして血管等の結紮が行われる。例えば、第2切替スイッチ5bがOFF状態である場合、制御装置3は、第1切替スイッチ5aによって選択された制御モードに応じて開度制御及び把持力制御の何れかを実行する。これにより、術者が操作した操作装置4の操作量に応じた開度にて一対のジョー11,11の開度が制御される、又は操作量に応じた把持力にて一対のジョー11,11の把持力が制御される。
なお、術者は、閉動作の途中においても第1切替スイッチ5aによって制御モードを切替えることができ、切替えた場合には以下のように制御装置3が開度又は把持力を制御する。例えば、制御モードが開度制御モードから把持力制御モードに切替えられる場合には、切替え後に操作された操作量に応じた分だけ把持力を増加させる。即ち、制御装置3は、開度制御モードから把持力制御モードに切替わると、切替わる際の電流指令を電流指令メモリ49にて保持し、また基準操作量を操作量メモリ47に保持する。それ故、制御装置3は、把持力制御モードに切替えられた後、基準操作量からの増加分に応じて電流指令を増加させ、基準操作量からの増加分に応じた分だけ把持力を増加させることができる。それ故、把持力制御モードに切替えられた後、把持力が急に増加することを抑制することができる。他方、第1切替スイッチ5aによって制御モードが把持力制御モードから開度制御モードに切替えられる際には、操作装置4の操作量に基づいて開度制御が行われ、一対のジョー11,11の開度が操作量に応じた開度になるように制御される。それ故、切替え後において、術者は一対のジョー11,11の開度を直感的に操作することができる。
また、血管等の結紮を行う際には、ハーフクリップと呼ばれる手法が用いられることがある。ハーフクリップは、クリップ8が装填された一対のジョー11,11の間に血管等を配置した状態で一対のジョー11,11の間を少し閉じ、そのまま血管等に沿って一対のジョー11,11を動かす手法である。術者は、ハーフクリップによって血管等の周りにある他の部位を剥がしながら一対のジョー11,11を所望の位置へと進めることができる。所望の位置にて到達した際には、一対のジョー11,11によってクリップ8がつぶされて血管等が結紮される。以下では、このようなハーフクリップを行う際を含め、制御装置3が実行する制御手順について図3乃至5に示すフローチャートを参照しながら説明する。制御装置3は、血管等の結紮を行うべく図3に示すようなクリップ制御処理を実行し、実行されるとステップS1に移行する。
フラグ判定工程であるステップS1では、制御装置3が装填済フラグのON及びOFFを判定する。そして、装填済フラグがONであると判定されると、ステップS2に移行する。第2切替スイッチ判定工程であるステップS2では、第2切替スイッチ5bの状態を判定する。第2切替スイッチ5bがON状態と判定されると、ハーフクリップ制御を行うべくステップS3に移行する。制御モード判定工程であるステップS3では、第3切替スイッチ5cによって制御モードが固定値制御モード及び任意値制御モードの何れが選択されているかを判定する。固定値制御モードが選択されている場合には、ステップS4に移行する。
ステップS4である固定値制御処理では、ハーフクリップ時の把持力を所定値にて固定するための処理である。即ち、固定値制御処理が実行されると、図4に示すような処理が実行され、ステップS11に移行する。ジョー閉動作工程であるステップS11では、ハーフクリップを行うべく一対のジョー11,11を閉じる。即ち、制御装置3は、操作装置4の操作量に応じて一対のジョー11,11を閉じる。なお、閉じる際、一対のジョー11,11の開度又は把持力は、切替スイッチ5aによって選択される制御モード(開度制御モード又は把持力制御モード)に応じて制御される。一対のジョー11,11を閉じていくと、ステップS12に移行する。
把持力判定工程であるステップS12では、一対のジョー11,11の把持力が所定値に到達したか否かを判定する。前述の通り、作動液の圧力は、一対のジョー11,11の把持力に対応しており、圧力センサ10からの信号に基づいて一対のジョー11,11の把持力が所定値に到達したか否かを判定する。なお、クリップアプライヤーシステム1では、前述の通り、使用するクリップ8に応じて開度と把持力との関係がおおよそ決まっている。それ故、開度によって把持力が所定値に到達したか否かを判定してもよい。把持力が所定値(0以外の値であって、例えば100N)まで到達していない場合、ステップS12に戻り、再びジョー閉動作を継続する。他方、検出された把持力が所定値まで到達していると、ステップS13に移行する。
把持力保持工程であるステップS13では、把持力を所定値にて維持すべく固定値制御が実行される。即ち、制御装置3は、モード選択スイッチ40を第4端子41dに接続し(図2参照)、第4端子41dに出力される所定の電流指令に応じた電流をモータ33に与える。これにより、一対のジョー11,11の把持力が所定値にて保持される。保持された後、術者は、図示しないロボットのアームを動かして一対のジョー11,11の位置(即ち、結紮位置)を調整し、その調整が終わると、ステップS14に移行する。
モード解除判定工程であるステップS14では、ハーフクリップ制御モードが解除されたか否かが判定される。即ち、制御装置3は、第2切替スイッチ5bの状態によってハーフクリップ制御モードが解除されたか否かを判定する。第2切替スイッチ5bがON状態のままであると、ハーフクリップ制御モードが維持されていると判定される。そうすると、ステップS13に戻り、一対のジョー11,11の把持力が所定値にて保持され続ける。他方、第2切替スイッチ5bがOFF状態に切替えられると、制御装置3はハーフクリップ制御モードが解除されたと判定する。そうすると、ステップS15に移行する。
つぶし動作工程であるステップS15では、操作量に応じて一対のジョー11,11を閉じてクリップ8をつぶす。即ち、制御装置3は、ステップS11と同様に、一対のジョー11,11の開度又は把持力を切替スイッチ5aによって選択される制御モード(開度制御モード又は把持力制御モード)に応じて制御しながら一対のジョー11,11を閉じる。そして、一対のジョー11,11が閉じられていくと、ステップS16に移行する。
つぶし判定工程であるステップ16では、クリップ8のつぶしが完了したか否かを判定する。即ち、制御装置3は、一対のジョー11,11の開度を検出し、開度が所定開度未満であるか否かを判定する。なお、本実施形態では、前述の通り、モータ33の回転量に基づいてクリップ8のつぶしの完了の有無を判定している。即ち、モータ33の回転量が所定回転量未満(即ち、所定開度未満)である場合、クリップ8のつぶしが未完了であると判定される。そうすると、ステップS15に戻り、つぶし動作を継続して行う。他方、モータ33の回転量が所定回転量以上(即ち、所定開度以上)である場合、クリップ8のつぶしが完了したと判定される。そうすると、固定値制御処理が終了し、ステップS5に移行する。
ジョー開動作工程であるステップS5では、結紮しているクリップ8から一対のジョー11,11を離すべく一対のジョー11,11が開かれる。即ち、制御装置3は、一対のジョー11,11を操作装置4の操作量に応じて開く。なお、開く際の一対のジョー11,11の開度又は把持力もまた、切替スイッチ5aによって選択される制御モード(開度制御モード又は把持力制御モード)に応じて制御される。そして、一対のジョー11,11が開かれていくと、ステップS6に移行する。
全開判定工程であるステップS6では、一対のジョー11,11が全開状態になっているか否かが判定される。即ち、制御装置3は、一対のジョー11,11の開度を検出し、検出された開度が初期開度未満か否かで判定する。なお、本実施形態では、開度に対応する回転量が初期回転量(=0)であるか否かによって全開状態か否かを判定している。なお、回転量は、正方向の回転量を正の値とし、逆方向の回転量を負の値とする。また、初期開度とは、クリップ8を装填可能な開度である。一対のジョー11,11が全開状態でないと判定されると、ステップS5に戻って開動作が継続して行われる。他方、一対のジョー11,11が全開であると判定されると、ステップS7に移行する。
フラグOFF工程であるステップS7では、装填済フラグがOFFに切替えられ、切替えられるとステップS8に移行する。開閉動作制限工程であるステップS8では、一対のジョー11,11の開閉動作が制限される。即ち、制御装置3は、インタロック機能を機能させるべく、第4端子41dに入力する所定の電流指令の設定値をゼロにすると共に、モード選択スイッチ40を第4端子41dに接続する。これにより、操作装置4の操作量に関わらず一対のジョー11,11の開閉動作が制限され、一対のジョー11,11が閉じられなくなる。このようにして一対のジョー11,11の開閉動作が制限されると、クリップ制御が終了する。
また、クリップ制御処理では、ステップS3において任意値制御モードが選択されていると判定されると、ステップS9に移行する。ステップS9である任意値制御処理では、ハーフクリップ時の把持力を任意に設定するための処理である。即ち、任意値制御処理が実行されると図5に示すような処理を実行すべく、ステップS21に移行する。把持力保持工程であるステップS21は、一対のジョー11,11の把持力を制御モードが任意値制御モードに切替えられた際の任意値にて保持すべく、任意値制御が実行される。即ち、制御装置3は、モード選択スイッチ40を第3端子41cに接続し、電流指令メモリ49に保持されている電流指令に応じた電流をモータ33に与える。それ故、一対のジョー11,11の把持力を切替えた際の任意の値に設定し、把持力をその任意の値にて保持することができる。このようにして保持した後、術者は図示しないロボットのアームを動かして一対のジョー11,11の位置(即ち、結紮位置)を調整し、その調整が終わると、ステップS22に移行する。
モード解除判定工程であるステップS22では、ステップS14と同様に、ハーフクリップ制御モードが解除されたか否かが判定される。ハーフクリップ制御モードが維持されていると判定されると、ステップS21に戻る。これにより、一対のジョー11,11の把持力が任意の値で保持され続ける。他方、ハーフクリップ制御モードが解除されたと判定されると、ステップS23に移行する。つぶし動作工程であるステップS23では、ステップS15と同様に、操作量に応じて一対のジョー11,11を閉じてクリップ8をつぶす。そして、一対のジョー11,11が閉じられていくと、ステップS24に移行する。つぶし判定工程であるステップS24では、ステップS16と同様に、クリップ8が完全につぶされたか否かが判定される。つぶしが未完了であると判定されると、ステップS23に戻り、つぶし動作が継続して行われる。他方、クリップ8のつぶしが完了したと判定されると、任意値制御処理が終了し、ステップS5に移行する。
更に、クリップ制御処理において、第2切替スイッチ5bをOFF状態のままにすることによって、ハーフクリップ制御モードを使用せず、操作装置4の操作量に応じて一対のジョー11,11を閉じることができる。この場合、ステップS2において第2切替スイッチ5bがOFF状態と判定され、ステップS10に移行する。つぶし判定工程であるステップS10では、ステップS16と同様に、クリップ8が完全につぶされたか否かが判定される。つぶしが未完了であると判定されると、ステップS2に戻り、第2切替スイッチ5bの状態判定とつぶしの判定が繰り返される。他方、つぶしが完了したと判定されると、ステップS5に移行する。
また、クリップ制御処理では、ステップS1において制御装置3が装填済フラグがOFFであると判定すると、ステップS31に移行する。未装填警告工程であるステップS31では、クリップ8が未装填である旨を制御装置3が表示装置7を介して警告する。警告すると、ステップS8に移行して開閉動作を規制してクリップ制御を終了する。
このように構成されるクリップアプライヤーシステム1では、開度制御モードにおいて一対のジョー11,11が操作装置4の操作量に応じた開度にて閉じられるので、クリップ8をつぶすべく一対のジョー11,11にて大きな把持力が発生しても、一対のジョー11,11が閉じられすぎて血管等を傷つけたり、クリップ8を破損させたりすることを抑制することができる。また、把持力制御モードでは、一対のジョー11,11が操作量に応じた把持力にて閉じられるので、血管等及びクリップ8に必要以上の把持力が作用して、血管等を傷つけたり、クリップ8を破損させたりすることを抑制することができる。
また、クリップアプライヤーシステム1では、固定値制御モードにてハーフクリップを行う際における一対のジョー11,11の把持力を所定値にて保持することができる。また、任意値制御モードに切替えることによって一対のジョー11,11の把持力を切替時の値である任意の値にて保持することができる。それ故、術者がハーフクリップを行う際にクリップ8に意図しない操作量によってクリップ8をつぶしてしまうことを抑制することができる。
更にクリップアプライヤーシステム1では、クリップ8を完全につぶしきる前において一対のジョー11,11の開動作が制限されているので、結紮時に血管等を結紮する際にクリップ8が一対のジョー11,11から外れることを抑制することができる。また、クリップ8が装填されていない状態において一対のジョー11,11の閉動作が制限されているので、一対のジョー11,11によって血管等が直接把持されて傷つくことを抑制することができる。
[その他の実施形態について]
クリップアプライヤーシステム1では、作動液によってクリップアプライヤー2の一対のジョー11,11を作動させているが、クリップアプライヤー2の駆動方式が前述するような液圧駆動方式のものに限定されない。クリップアプライヤー2の駆動方式は、例えばワイヤー駆動方式であってもよい。即ち、ワイヤー駆動方式では、モータ33と開閉機構とがワイヤーで繋がり、モータ33を回転させることで開閉機構を介して一対のジョー11,11が開閉する。液圧駆動方式の場合と同じようにモータ33の動作を制御することによって、ワイヤー駆動方式のクリップアプライヤーシステムもまたクリップアプライヤーシステム1と同様の作用効果を奏する。
また、クリップアプライヤーシステム1では、開度制御モード及び把持力制御モードを切替可能に構成されているが、必ずしも切替可能である必要はなく、クリップアプライヤーシステム1は、何れかの制御モードを有していればよい。また、クリップアプライヤーシステム1は、必ずしも固定値制御モード及び任意値制御モードを有している必要はなく(即ち、ハーフクリップ制御モードがなくてもよく)、また一方の制御モードだけを有していてもよい。
1 クリップアプライヤーシステム
2 クリップアプライヤー
3 制御装置
4 操作装置
5 モード切替装置
6 フラグ切替装置
7 表示装置
8 クリップ
9 エンコーダ
11,11 ジョー
12 開閉機構
13 駆動装置

Claims (10)

  1. 給排される作動液の給排量に応じた開度にて一対のジョーを開閉する開閉機構に駆動装置から作動液を給排して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、
    操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、
    前記一対のジョーの開度又はそれに対応する検出値に応じた信号を出力する検出装置と、
    開度制御を実行する制御装置とを備え、
    前記開度制御では、前記操作装置からの操作信号に基づく指令と前記検出装置からの信号に基づく実値との差分に応じて前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御する、クリップアプライヤーシステム。
  2. 前記開閉機構は、給排される作動液の液圧に応じた把持力で前記一対のジョーを作動させ、
    前記制御装置は、前記開度制御及び把持力制御の何れかを選択して実行し、
    前記把持力制御では、前記操作装置からの操作信号に基づく指令の増減分に応じて作動液の液圧を増減させるべく前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御する、請求項1に記載のクリップアプライヤーシステム。
  3. 給排される作動液によって一対のジョーを開閉し、且つ作動液の液圧に応じた把持力にて前記一対のジョーを作動させる開閉機構に駆動装置から作動液を給排して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、
    操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、
    把持力制御を実行する制御装置とを備え、
    前記把持力制御では、前記操作装置からの操作信号に基づく指令の増減分に応じて作動液の液圧を増減させるべく前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御する、クリップアプライヤーシステム。
  4. ハーフクリップ制御を選択可能な選択装置と、
    前記制御装置は、前記選択装置にて前記ハーフクリップ制御が選択されると前記ハーフクリップ制御を実行し、
    前記ハーフクリップ制御では、作動液の液圧が保持されるように前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御する、請求項1乃至3の何れか1つに記載のクリップアプライヤーシステム。
  5. 前記制御装置は、前記一対のジョーの間におけるクリップの装填の有無を判定し、装填されていないと判定した場合、前記一対のジョーの閉動作を制限する、請求項1乃至4の何れか1つに記載のクリップアプライヤーシステム。
  6. 前記制御装置は、所定の条件を充足するまで前記一対のジョーの開動作を制限し、前記所定の条件を充足すると前記一対のジョーの開動作を許容するように前記駆動装置の動作を制御する、請求項1乃至5の何れか1つに記載のクリップアプライヤーシステム。
  7. 一対のジョーを開閉する開閉機構を駆動装置によって駆動して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、
    操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、
    前記一対のジョーの開度又はそれに対応する検出値に応じた信号を出力する検出装置と、
    開度制御及び把持力制御の何れかを選択して実行する制御装置とを備え、
    前記開度制御では、前記操作装置からの操作信号に基づく指令と前記検出装置からの信号に基づく実値との差分に応じて前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御し、
    前記把持力制御では、前記操作装置からの操作信号に基づく指令の増減分に応じて把持力を増減させるべく前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御する、クリップアプライヤーシステム。
  8. 一対のジョーを開閉する開閉機構を駆動装置によって駆動して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、
    操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、
    前記操作装置からの操作信号に基づく指令に応じて前記一対のジョーの把持力を増減させるべく前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、ハーフクリップ制御を実行し、
    前記ハーフクリップ制御では、指令の増減にかかわらず把持力が保持されるように前記制御装置が前記駆動装置の動作を制御する、クリップアプライヤーシステム。
  9. 一対のジョーを開閉する開閉機構を駆動装置によって駆動して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、
    操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、
    前記操作装置からの操作信号に基づく指令に応じて前記一対のジョーを開閉させるべく前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記一対のジョーの間におけるクリップの装填の有無を判定し、装填されていないと判定した場合、前記一対のジョーの閉動作を制限するように前記駆動装置の動作を制御する、クリップアプライヤーシステム。
  10. 一対のジョーを開閉する開閉機構を駆動装置によって駆動して前記一対のジョーを開閉するクリップアプライヤーと、
    操作具に対する操作量に応じた操作信号を出力する操作装置と、
    前記操作装置からの操作信号に基づく指令に応じて前記一対のジョーを開閉させるべく前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、所定の条件を充足するまで前記一対のジョーの開動作を制限し、前記所定の条件を充足すると前記一対のジョーの開動作を許容するように前記駆動装置の動作を制御する、クリップアプライヤーシステム。
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