JP3564022B2

JP3564022B2 - 外科用手術装置

Info

Publication number: JP3564022B2
Application number: JP33162499A
Authority: JP
Inventors: 敏彦鈴田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-11-22
Filing date: 1999-11-22
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2019-11-22
Also published as: JP2001145636A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、術者が操作するマスターマニュピレータの動作を遠隔的にスレーブマニュピレータに伝達して外科手術を行う外科用手術装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マスタースレーブシステムは，患部の内視鏡画像を観察しながら術者が操作するマスターマニュピレータの動作をマスターマニュピレータ位置計算用コンピュータによって認識し，この認識信号を光ファイバーケーブルを介してスレーブマニピレータ制御用コンピュータを介してスレーブマニュピレータに伝達して外科手術を行うようになっている。
【０００３】
このマスタースレーブシステムは，例えば米国特許第５７９２１３５号明細書，同第５７９７９００号明細書及び同第５８０７３７７号明細書に開示されている。これらはスレーブマニュピレータを示すもので，体腔内に挿入する挿入部の先端部に枢支部を介して支持部材が回動自在に設けられ，この支持部材に組織や処置具を把持する把持部材が回動自在に設けられている。
【０００４】
挿入部の基端部には駆動部が設けられ，この駆動部には複数個のモータが内蔵されている。各モータは滑車に掛け渡されたワイヤを介して挿入部先端部の支持部材及び把持部材の滑車に掛け渡されている。そして，モータの回転力を滑車に掛け渡された複数本のワイヤを介して挿入部先端部の支持部材を回動及び把持部材を開閉駆動するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前述した従来のスレーブマニュピレータは，駆動部に内蔵されたモータの回転力を滑車に掛け渡された複数本のワイヤを介して先端部の支持部材及び把持部材を駆動するようになっている。
【０００６】
従って，挿入部には複数本のワイヤが挿通されており、このワイヤがモータの回転力によって押し引きされるようになっている。このため、挿入部の内部にワイヤを進退自在に挿通するスペースが必要となり，挿入部の径が太くなるという問題がある。また、ワイヤは引張り力が加わったとき伸びるため，モータを回転駆動しても支持部材及び把持部材が思う通りに作動しないこともあり，支持部材及び把持部材を目的部位に確実にアプローチし，かつ微細に作動させることが困難である。
【０００７】
この発明は、前記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、体腔内の処置部へのアプローチ性を向上させるとともに，処置の自由度を向上させることができる外科用手術装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記目的を達成するために、請求項１は、挿入部と、前記挿入部の先端部に第１の枢支部を支点として左右方向に回動自在に設けられた第１の連結部材と、前記第１の連結部材に第２の枢支部を支点として上下方向に回動自在に設けられた先端作用部材と、前記第２の枢支部より先端側に離間して前記先端作用部材に連結された第２の連結部材と、前記第２の連結部材の左右にそれぞれ接続され前記挿入部に沿って進退自在で、互に逆方向に進退させることにより、前記先端作用部材を前記第１の枢支部を支点として左右方向に回動可能であるとともに、同時に進退させることにより、前記先端作用部材を前記第２の枢支部を支点として上下方向に回動可能な平行する第１及び第２の駆動棒と、前記挿入部の基端部に設けられ前記第１及び第２の駆動棒を駆動する駆動手段とを具備したことを特徴とする外科用手術装置にある。
請求項２は、請求項１の前記第２の枢支部は、前記第１の枢支部より先端側かつ第１の枢支部の近傍に設けられていることを特徴とする。
請求項３は、請求項１の前記先端作用部材は、第２の枢支部及び第１の連結部材との連結部にすり割部が設けられていることを特徴とする。
請求項４は、請求項１の前記第１及び第２の駆動棒は、挿入部の軸心の両側に左右対称的に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
前記構成によれば，第１の駆動棒を後退させ、第２の駆動棒を前進させることにより、先端作用部材が第１の枢支部を支点として左に回動し、第１の駆動棒を前進させ、第２の駆動棒を後退させることにより、先端作用部材が第１の枢支部を支点として右に回動する。
また、第１及び第２の駆動棒を同時に後退させると、先端作用部材は第２の枢支部を支点として上下方向に回動する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１〜図４は第１の実施形態を示し，図１はマスタースレーブシステムの概略的構成図，図２は外科用手術装置としてのスレーブマニュピレータの要部を示す側面図，図３は図２の矢印Ｘ方向から見た図，図４は図２の矢印Ｙ方向から見た図である。
【００１２】
まず，図１に示すマスタースレーブシステムについて説明すると，１は左右一対のマスターマニュピレータで、２は内視鏡画像が撮像されるモニターである。一対のマスターマニュピレータ１はモニター２を観察しながら術者が両手で操作できるようになっており，このマスターマニュピレータ１をＸＹ及びＺ方向に移動すると，その位置データは位置検出器３に入力されるようになっている。この位置検出装置３にはマスターマニュピレータ制御用フットスイッチ４が接続されている。
【００１３】
位置検出器３は信号ケーブル５を介してマスターマニュピレータ位置計算用コンピュータ６に接続され，マスターマニュピレータ位置計算用コンピュータ６は光ファイバーケーブル７を介して前記マスターマニュピレータ１とは遠隔地に設置されたスレーブマニピュレータ制御用コンピュータ８に接続されている。さらに，スレーブマニピュレータ制御用コンピュータ８は信号ケーブル９を介してモータユニット１０に接続されている。
【００１４】
モータユニット１０の内部には本実施形態では１４個のサーボユニット１１…が設けられている。１２は前記マスターマニュピレータ１と対応する外科用手術装置としての一対のスレーブマニュピレータである。この一対のスレーブマニュピレータ１２は同一構造であり，挿入部１３と，この挿入部１３の先端部に設けられた処置部１４と，挿入部１３の基端部に設けられ，処置部１４を駆動するスレーブ駆動部１５とからなり、各スレーブ駆動部１５には７台ずつのサーボモータ１６…が設けられている。
【００１５】
そして，一対のスレーブマニュピレータ１２の挿入部１３を患者の体腔内に内視鏡（図示しない）とともに挿入し、術者がモニター２の内視鏡画像を観察しながらマスターマニュピレータ１を両手で操作することにより、その操作に対応してスレーブマニュピレータ１２が作動して外科手術を行うことができるようになっている。
【００１６】
次に，図２〜図４に基づいてスレーブマニュピレータ１２について説明する。挿入部１３は長尺の金属製細径パイプによって構成され，この内部には金属製細径棒からなる第１の駆動棒２１と第２の駆動棒２２が平行に挿通されている。この第１と第２の駆動棒２１，２２は挿入部１３の軸心部より下側に偏った位置の両側に左右対称的に配置され，かつ軸方向に独立して進退自在である。
【００１７】
挿入部１３の先端部には挿入部１３の下側を切欠することにより，上側に前方に向かって突出する剛性を有する突出部２３が設けられ，この突出部２３の先端部には支持部２４が一体に設けられている。支持部２４には上下方向に貫通する第１の枢支ピン２５が固定され，この第１の枢支ピン２５の両端部には第１の連結部材２６の基端部が回動自在に枢支されている。すなわち，第１の連結部材２６の基端部にはすり割部２６ａが設けられ、このすり割部２６ａが支持部２４を上下方向から挟んだ状態で連結されている。
【００１８】
第１の連結部材２６は、前後方向に短く、その先端部における左右方向の中間部には突出部２６ｂが一体に設けられ，この突出部２６ｂには左右方向に貫通する第２の枢支ピン２７の中間部が設けられている。これにより、第１の枢支ピン２５より先端側かつ第１の枢支ピン２５の近傍に、第２の枢支ピン２７が設けられていることになる。この第２の枢支ピン２７には先端作用部材２８の基端部が上下方向に回動自在に枢支されている。先端作用部材２８は金属製の棒状部材であり，基端部にはすり割部２８ａが設けられ、このすり割部２８ａが突出部２６ｂを左右方向から挟んだ状態で連結されている。従って，先端作用部材２８は第１の枢支ピン２５を支点として左右方向に回動自在であるとともに，第２の枢支ピン２７を支点として上下方向に回動自在である。
【００１９】
さらに，先端作用部材２８の長手方向の略中間部には第１の連結ピン２９を介して第２の連結部材３０の一端が連結されている。すなわち，先端作用部材２８の中間部にもすり割部２８ｂが設けられ，このすり割部２８ｂには第２の連結部材３０の先端部が差込まれた状態で第１の連結ピン２９によって連結されている。
【００２０】
第２の連結部材３０の基端部は左右方向に広がる幅広部３０ａが設けられている。この幅広部３０ａの左右両端部には第２の連結ピン３１及び第３の連結ピン３２が設けられ，第２の連結ピン３１には前記第１の駆動棒２１が連結され，第３の連結ピン３２には第２の駆動棒２２が連結されている。
【００２１】
前述のように構成されたスレーブマニュピレータ１２によれば、第１の駆動棒２１を後退させ，第２の駆動棒２２を前進させることにより，先端作用部材２８は第１の枢支ピン２５を支点として左（矢印ａ方向）に回動し、第１の駆動棒２１を前進させ，第２の駆動棒２２を後退させることにより，先端作用部材２８は第１の枢支ピン２５を支点として右（矢印ｂ方向）に回動する。また、第１及び第２の駆動棒２１，２２を同時に進退させると，先端作用部材２８は第２の枢支ピン２７を支点として上下（矢印ｃ方向）に回動する。
【００２２】
従って，先端作用部材２８を目的部位に容易にアプローチできる。また，先端作用部材２８を左右方向に回動させたり，上下方向に回動させることにより，組織を剥離したり，押し退けることができるとともに、先端作用部材２８に高周波電流を通電して組織を凝固あるいは切開する高周波ナイフとすることもできる。さらに、先端作用部材２８を一対として開閉可能とすることにより，組織を把持したり，縫合針を把持して切開部を縫合するなどの処置を行うことができる。
【００２３】
なお、第１と第２の駆動棒２１，２２の進退駆動は，前記スレーブ駆動部１５に内蔵されたサーボモータ１６の回転運動をスレーブ駆動部１５の内部に設けられたワイヤ及びワイヤが掛け渡された滑車（いずれも図示しない）によって直線運動に変換することにより行われるが，第１と第２の駆動棒２１，２２の進退駆動手段は限定されるものではない。
【００２４】
図５〜図７は第２の実施形態を示し，図５（ａ）はスレーブマニピュレータの先端部の縦断側面図，同図（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図，同図（ｃ）はＣ−Ｃ線に沿う断面図，同図（ｄ）はＤ−Ｄ線に沿う断面図，同図（ｅ）はＥ−Ｅ線に沿う断面図，図６（ａ）はスレーブマニピュレータの処置部を真っ直ぐにした状態の側面図，同図（ｂ）は処置部を下方へ直角に回動した状態の側面図，図７はスレーブマニピュレータの処置部を左方向に回動した状態の平面図である。
【００２５】
本実施形態のスレーブマニュピレータも、第１の実施形態と同様にマスターマニピュレータ１の操作によって作動するものであり、第１の実施形態の先端作用部材の上下方向への回動及び作用方向の回動に加え，先端作用部材を第１及び第２のジョーに置き換え，開閉可能に構成したものである。
【００２６】
図５〜図７に示すように、挿入部４０は長尺の金属製細径パイプによって構成され，この内部には金属製細径棒からなる第１の駆動棒４１と第２の駆動棒４２及び第３の駆動棒４３が平行に挿通されている。第１の駆動棒４１は挿入部４０の軸心より上側に偏って配置され，第２と第３の駆動棒４２，４３は挿入部１３の軸心より下側で左右対称的に配置され，かつ軸方向に独立して進退自在である。
【００２７】
挿入部４０の先端部には前方に向かって突出する剛性を有する支持部４４が一体に設けられている。支持部４４の先端部にはすり割４４ａが設けられ，このすり割４４ａには挿入部４０の軸方向と直交する枢支軸４４ｂによって左右方向に回動する回動板４４ｃが連結されている。この回動板４４ｃには枢支軸４４ｂと直交する方向に第１の枢支ピン４５が固定され，この第１の枢支ピン４５には第１のジョー４６の基端部が回動自在に枢支されている。第１のジョー４６の基端部には屈曲部４６ａが設けられ、この屈曲部４６ａには後述する手段によって第２及び第３の駆動棒４２，４３が連結されるようになっている。
【００２８】
第１のジョー４６の中間部には第２の枢支ピン４８によって第２のジョー４９が回動自在に連結されており，第１のジョー４６と第２のジョー４９は第２の枢支ピン４８を支点として回動自在である。第２のジョー４９の基端部には第１の連結ピン５０を介して第１の連結部材５１の一端が回動自在に連結され，第１の連結部材５１の他端は左右方向の枢支ピン５１ａを介して第２の連結部材５２が連結されている。第２の連結部材５２の他端は第２の連結ピン５２ａを介して前記第１の駆動棒４１の先端部に回動自在に連結されている。
【００２９】
また，前記第１のジョー４６の屈曲部４６ａには第３の連結ピン５５を介して第３の連結部材５６が連結されている。この第３の連結部材５６の基端側は左右方向に幅広であり、この基端側には第４の連結ピン５７と第５の連結ピン５８が左右方向に離間して設けられている。そして，第４の連結ピン５７は前記第２の駆動棒４２と連結され，第５の連結ピン５８は第３の駆動棒４３と連結されている。
【００３０】
前述のように構成されたスレーブマニュピレータによれば、第１の駆動棒４１を前進させると，第１の連結部材５１，第２の連結部材５２を介して第２のジョー４９の基端部を前方に押すため，第２のジョー４９は第２の枢支ピン４８を支点として回動して第１と第２のジョー４６，４９が開く。逆に，第１の駆動棒４１を後退させると，第１の連結部材５１，第２の連結部材５２を介して第２のジョー４９の基端部を後方へ引張るため，第２のジョー４９は第２の枢支ピン４８を支点として回動して第１と第２のジョー４６，４９が閉じる。
【００３１】
また、第２及び第３の駆動棒４２，４３を同時に後退させるとともに第１の駆動棒を前進させると，第３の連結部材５６を介して第１のジョー４６の基端部を後方へ引くため，第１のジョー４６が第１の枢支ピン４５を支点として回動し，第２のジョー４９は第１の連結ピン５０を支点として同方向に回動し，挿入部４０の軸線に対して第１及び第２のジョー４６，４９を略直角まで回動させることができる。
【００３２】
また、この状態から，第１の駆動棒４１を前進させると，第１及び第２の連結部材５１，５２を介して第２のジョー４９の基端部が前方へ押されるため、第２のジョー４９は第２の枢支ピン４８を支点として回動し，第１と第２のジョー４６，４９が開く。
【００３３】
次に，第２の駆動棒４２を後退させ、第３の駆動棒４３を前進させると，枢支軸４４ｂを支点として回動板４４ｃが左方向に回動するため，図７の１点鎖線で示すように、第１と第２のジョー４６，４９は枢支軸４４ｂを支点として左方向に回動する。逆に、第２の駆動棒４２を前進させ、第３の駆動棒４３を後退させると，枢支軸４４ｂを支点として回動板４４ｃが右方向に回動するため，第１と第２のジョー４６，４９は枢支軸４４ｂを支点として右方向に回動する。
【００３４】
本実施形態によれば，開閉可能な第１と第２のジョー４６，４９を上下及び左右方向に回動させることができ，第１と第２のジョー４６，４９を目的部位に容易にアプローチでき，処置の自由度を向上させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、第１と第２の駆動棒を進退操作することにより，先端作用部材を左右方向に回動させたり，上下方向に回動させることができる。従って，目的部位へのアプローチ性が向上し，処置の自由度を向上させることができる。
【００３６】
さらに，先端作用部材を第１と第２の駆動棒の進退操作により駆動することにより，２倍の力量が得られ，またワイヤのように伸びによる作動不良を招くことはなく，先端作用部材に外力が加わっても動くことはなく，確実な処置ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示すマスタースレーブシステムの概略的構成図。
【図２】同実施形態のスレーブマニュピレータの要部を示す側面図。
【図３】同実施形態を示し，図２の矢印Ｘ方向から見た図。
【図４】同実施形態を示し，図２の矢印Ｙ方向から見た図。
【図５】この発明の第２の実施形態を示し，（ａ）はスレーブマニピュレータの先端部の縦断側面図，（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う断面図，（ｃ）はＣ−Ｃ線に沿う断面図，（ｄ）はＤ−Ｄ線に沿う断面図，同図（ｅ）はＥ−Ｅ線に沿う断面図。
【図６】同実施形態を示し，（ａ）はスレーブマニピュレータの処置部を真っ直ぐにした状態の側面図，（ｂ）は処置部を下方へ直角に回動した状態の側面図。
【図７】同実施形態を示し，スレーブマニピュレータの処置部を左方向に回動した状態の平面図。
【符号の説明】
１２…スレーブマニュピレータ
１３…挿入部
１５…スレーブ駆動部（駆動手段）
２１…第１の駆動棒
２２…第２の駆動棒
２５…第１の枢支ピン（第１の枢支部）
２６…第１の連結部材
２７…第２の枢支ピン（第２の枢支部）
２８…先端作用部材
３０…第２の連結部材

Claims

挿入部と、
前記挿入部の先端部に第１の枢支部を支点として左右方向に回動自在に設けられた第１の連結部材と、
前記第１の連結部材に第２の枢支部を支点として上下方向に回動自在に設けられた先端作用部材と、
前記第２の枢支部より先端側に離間して前記先端作用部材に連結された第２の連結部材と、
前記第２の連結部材の左右にそれぞれ接続され前記挿入部に沿って進退自在で、互に逆方向に進退させることにより、前記先端作用部材を前記第１の枢支部を支点として左右方向に回動可能であるとともに、同時に進退させることにより、前記先端作用部材を前記第２の枢支部を支点として上下方向に回動可能な平行する第１及び第２の駆動棒と、
前記挿入部の基端部に設けられ前記第１及び第２の駆動棒を駆動する駆動手段と、
を具備したことを特徴とする外科用手術装置。
前記第２の枢支部は、前記第１の枢支部より先端側かつ第１の枢支部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１記載の外科用手術装置。
前記先端作用部材は、第２の枢支部及び第１の連結部材との連結部にすり割部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の外科用手術装置。
前記第１及び第２の駆動棒は、挿入部の軸心の両側に左右対称的に設けられていることを特徴とする請求項１記載の外科用手術装置。