JP4747070B2 - マニピュレータ - Google Patents

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Description

本発明は、人手によって把持される操作部と、該操作部から延在する連結部と、該連結部の先端に設けられ、操作部の操作に基づいて回動する作業部とを有するマニピュレータに関する。
内視鏡下外科手術(又は腹腔鏡下手術とも呼ばれる。)においては、体表面に複数の孔を開け、器具の通過ポートとしてトラカール(筒状の器具)を挿入した後、シャフトを有する鉗子器具の先端部をトラカールを通じて体腔内に挿入して患部の手術を行っている。鉗子器具の先端部には、作業部として、生体組織を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。
鉗子器具による内視鏡下外科手術は、作業空間である体腔内が狭くしかもトラカールを支点として鉗子器具を操作するため、一定のトレーニングが必要となる。また、従来使用されている鉗子では先端の作業部に関節が無いため、自由度が小さく、先端作業部はシャフトの延長線上での動作しか行うことができない。したがって、通常のトレーニングで実施可能な症例には限度があり、他の様々な症例に対して適用するためには相当に高度なトレーニング及び習熟が必要になる。
このような観点から、従来の鉗子器具を改良し、作業部に複数の関節を有する鉗子の開発が行われている(例えば、引用文献1参照)。このような鉗子(又はマニピュレータ)では、従来の鉗子器具のような制約や不自由がなく、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなる。
また、複数の関節を有する作業部に対してロボット技術を導入した内視鏡下外科手術システムが開発されている。つまり、産業用ロボット分野で開発されたマスター・スレーブ方式の遠隔操作システムが応用され、術者(医師)は患者が横たえられた手術ベッドから離れた所に設置された作業ステーション(マスターコンソール)に座り、モニターを見ながら操作ハンドルを操ることにより手術が行われる。手術ベッドには、鉗子器具が取り付けられたロボットアーム(スレーブマニピュレー夕)がセットされ、錨子器具のシャフトはトラカールから体腔内へ挿入される。術者が操作ハンドルを動かすことによって、その動きが電気信号に変換され、コンピュータを介して患部に到達させた鉗子器具の先端作業部が動かされる。
鉛子器具は、先端作業部は複数の関節が設けられているため、術者の手首の動きを反映した自由度の高い動きが可能となる。また、ロボットアームの動作により、体腔内における鉗子器具先端部の位置決めも操作ハンドルで可能となるため、トラカールを支点とすることによる自由度の制約も低減する。
特開2002−102248号公報
マスター・スレーブ式のロボットを用いた手術では以下のような問題があることが指摘されている。すなわち、1.ロボットアームで構成されたスレーブマニピュレー夕の位置決め固定が事前に必要であるため、手術前の準備に時間が掛かる。2.同様の理由において、症例ごとにロボットアームの位置を術前に決めておく必要があり、手術プロトコル作成の上で作業負担が増えるとともに、一部の症例には適用できない。3.手術中に不測の事態が生じ、関胸、開腹手術に移行する必要が生じた場合、ロボットアームを撤去するのに時間がかかり、結果として手術時間が長くなって患者に対する侵襲が大きくなる懸念がある。4.装置が複雑且つ大掛かりであり、コスト高である。
このような観点から、マスター・スレーブ式に頼らず、鉗子自体をさらに改良し、先端作業部をコンパクトに構成するとともに自由度を増して種々の症例に適用可能で且つ容易に操作可能なマニピュレータの開発がなされている。
このようなマニピュレータの開発では、先端作業部の開発はもとより、対応する操作手段の開発が重要である。なぜなら、作業部の自由度が増すとそれだけ入力部の数も増えて操作が複雑となり、例えばヨー方向操作とロール方向操作の操作確認や、プラス方向操作とマイナス方向操作の操作確認の時間がかかり、容易な手技の実現という目的に反することになるからである。
特に、内視鏡下外科手術では縫合及び結紮が必須作業であることから作業部のロール動作を容易に行うことのできるマニピュレータ及びその操作手段の要請が高い。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、作業部のロール動作の操作が容易で、短時間のトレーニングで操作の習得が可能なマニピュレータを提供することを目的とする。
また、本発明は、体腔内の深く狭い箇所でも縫合及び結紮等の処理を容易に行うことのできるマニピュレータを提供することを目的とする。
本発明に係るマニピュレータは、人手によって把持される操作部と、前記操作部に設けられ、指で操作される第1入力部と、前記操作部から延在する連結部と、前記連結部の先端に設けられ、前記第1入力部の操作に基づいて、先端部の延在方向の軸線を中心として回動可能な回転機構を備える作業部ととを有するマニピュレータであって、前記第1入力部は回転部材であり、正面視で、中心線を基準として左右に設けられた少なくとも2つの指当て部を有することを特徴とする。
なお、第1入力部の正面視とは、該第1入力部の回転軸の延在方向から見た状態として規定することができる。また、左右とは、グリップハンドルを下に向けた状態を基準として規定することができる。
このようなマニピュレータの第1入力部によれば、左右のいずれかの指当て部に対して、例えば親指を当てて、押し上げるようして回転動作をさせることにより、回転機構を同方向に軸回転させることができる。つまり、回転機構の動作と第1入力部の動作が略同じに対応付けられており、直感的で容易な操作が可能になる。また、第1入力部は、回転機構の正逆両方向の回転に対応しており、入力手段が不必要に多くなることがなく、操作部を簡便に構成することができ、操作も容易となる。さらに、2つの指当て部によれば、手元を見ることなく触覚で第1入力部の位置を確認可能であり、しかも軽い力で滑ることなく操作が可能である。
この場合、前記操作部は、前記2つの指当て部が回動する範囲の内側に設けられ、左右押し込み方向に傾動するように指で操作される第2入力部を備え、前記作業部は、前記第2入力部の操作に基づいて、前記連結部の基端側から先端側に延在する軸線と非平行に回動可能なピボット軸を備えていてもよい。
また、前記第1入力部の正面視で、該第1入力部はリング形状に形成され、前記操作部は、前記第1入力部の内側に設けられ、上下の押し込み方向に傾動するように指で操作される第2入力部を備え、前記作業部は、前記第2入力部の操作に基づいて、前記連結部の基端側から先端側に延在する軸線と非平行に回動可能なピボット軸を備えていてもよい。
このように、第1入力部と第2入力部が独立的に設けられていることにより、回転機構とピボット軸を中心とした回動に対応する操作を混同することなく行うことができる。また、第2入力部は、前記2つの指当て部が回動する範囲の内側に設けられており、操作部の入力手段をコンパクトまとめることができ、指の移動量が少なくて済むとともに、第1入力手段と第2入力手段とを1本の指で操作することも可能である。第2入力部は、ピボット軸の正逆両方向の回転に対応しており、入力手段が不必要に多くなることがなく、操作部を簡便に構成することができ、操作も容易となる。
前記第1入力部の回転範囲は、±5°〜±20°のいずれかに設定されているとよい。また、前記第1入力部の回転中心から前記指当て部までの距離は、10mm〜25mmのいずれかに設定されているとよい。さらに、前記連結部の延在方向の軸線と、前記第1入力部の回転面とのなす角は、35°〜55°のいずれかに構成されているとよい。このような設定によれば、第1入力部が親指の自然な配置と動作範囲とに適し、操作が容易となる。
前記第1入力部の正面視で、前記第1入力部の左右中心線と前記連結部の延在方向の軸線とは同一線上に設定されていてもよい。これにより、術者は、第1入力部の操作と回転機構の動作とが同軸上で直接的になされる感覚が得られ、操作が一層容易となる。
前記第1入力部の正面視で、該第1入力部は、リング形状に形成されていてもよい。リング形状によれば、捻り回転に対応した入力手段であることが視覚的に容易に認識され、操作方法を容易に習得可能であり、しかも忘れにくい。
2つの前記指当て部の回転中心点は、前記連結部の延在方向の軸線を基準として、前記グリップハンドルの延在方向と逆側にずれた位置に設けられていてもよい。これにより、マニピュレータ全体をトラカールを支軸として回転させる場合、手首を大きく円弧状に移動させることなく、手首を捻るだけで足り、操作がさらに容易となる。
この場合、2つの前記指当て部の回転中心点と前記連結部の延在方向の軸線との距離は、20mm〜50mmのいずれかに設定されているとよい。
また、本発明に係る体腔内結紮方法は、
人手によって把持される操作部から延在する連結部と、
前記連結部の先端に設けられ、ロール回転機構、傾動機構及び開閉機構を備える作業部と、
回転中心を含む中心線を基準として左右に設けられた2つの指当て部を備え、回転操作されることにより前記ロール回転機構を動作させる入力部と、
を有するマニピュレータを用い、
前記作業部を生体の体腔内に挿入するステップと、
前記開閉機構により湾曲針を把持するステップと、
前記傾動機構により前記開閉機構を傾動させておくステップと、
前記開閉機構を体腔内の所定の生体の近傍に配置するステップと、
前記入力部を操作し、前記湾曲針を前記生体に刺して先端部が反対側から突き出るまで、前記ロール回転機構を駆動して前記開閉機構を回転させるステップと、
を有することを特徴とする。
この体腔内結紮方法によれば、指当て部の回動操作によりロール回転機構が動作するので、狭い体腔内の深い位置であっても、湾曲針を所定の生体の背面を通過させて表面から抜き取るという手技が容易に行われる。
また、この体腔内結紮方法は、前立腺摘出術におけるDVCの結紮に対して好適に適用可能である。
本発明に係るマニピュレータによれば、左右のいずれかの指当て部に対して例えば親指を当てて、押し上げるようして回転動作をさせることにより、先端部の回転機構を同方向に軸回転させることができる。つまり、回転機構の動作と第1入力部の動作が略同じに対応付けられており、直感的で容易な操作が可能になる。また、操作が容易であることから、短時間のトレーニングで習得が可能である。
また、2つの指当て部によれば、手元を見ることなく触覚で第1入力部の位置を確認可能であり、しかも軽い力で滑ることなく操作が可能である。
さらに、本発明に係るマニピュレータによれば、体腔内の深く狭い箇所でも結紮等の処理を容易に行うことができる。
以下、本発明に係るマニピュレータについて実施の形態を挙げ、添付の図1〜図22を参照しながら説明する。本形態に係るマニピュレータ10(図1参照)は医療用であって内視鏡下外科手術等に用いられるものである。
マニピュレータ10は、先端の作業部12に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の処置を行うためのものであり、通常、把持鉗子やニードルドライバ(持針器)などとも呼ばれる。
図1及び図2に示すように、マニピュレータ10は、人手によって把持及び操作される基端部の操作指令部(操作部)14と、先端部で作業を行う作業部12と、これらの作業部12と操作指令部14とを接続する長尺な連結部16とを有する。作業部12及び連結部16は細径に構成されており、患者の腹部等に設けられた円筒形状のトラカール20から体腔22内に挿入可能であり、操作指令部14の操作により体腔22内において患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。
なお、以下の説明では、図1及び図2における幅方向をX方向、高さ方向をY方向及び、連結部16の延在方向をZ方向と規定する。また、右方をX1方向、左方をX2方向、上方向をY1方向、下方向をY2方向、前方をZ1方向、後方をZ2方向と規定する。さらに、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ10が中立姿勢である場合を基準として表すものとする。これらの方向の定義は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ10は任意の向きで(例えば、上下を反転させて)使用可能であることはもちろんである。
操作指令部14は、人手によって把持されるグリップハンドル26と、該グリップハンドル26の上部から延在するブリッジ28と、該ブリッジ28の先端に接続されたアクチュエータブロック30とを有する。グリップハンドル26の下端部はアクチュエータブロック30の下端部と接続されていてもよい。
グリップハンドル26は、ブリッジ28の端部からY2方向に向かって延在しており、人手によって把持されるのに適した長さであり、入力手段としてのトリガーレバー32と、複合入力部34とを有する。トリガーレバー32は、ブリッジ28のやや下方でZ1方向にやや突出したレバーであり、人差し指による引き寄せ動作が容易な位置に設けられている。
複合入力部34は、作業部12に対してロール方向(軸回転方向)及びヨー方向(左右方向)の回転指令を与える複合的な入力手段である。複合入力部34は、正面視(図14参照)で円形で、グリップハンドル26の上端部とブリッジ28との接続部の平面部39に設けられており、図2から明らかなように、親指による操作が容易な位置に配置されている。
平面部39は、複合入力部34の径よりもやや大きい径の略円環形であり、複合入力部34の操作をしないときには親指を当てておき、複合入力部34に触れることなくグリップハンドル26を確実に保持することができる。平面部39及び複合入力部34の表面部は、その法線がZ2方向とY1方向の略中間の方向を指向しており、親指の腹部Tを自然に当てることができる。ここで、腹部Tとは、親指の第1関節(最も先端の関節)より先の部分で手のひら側の部分をいうものとする。複合入力部34の詳細な構成については後述する。
アクチュエータブロック30には作業部12が有する3自由度の機構に対応してモータ40、モータ42及びモータ44が連結部16の延在方向に沿って並列して設けられている。これらのモータ40、42及び44は小型、細径であって、アクチュエータブロック30はコンパクトな扁平形状に構成されている。アクチュエータブロック30は、操作指令部14のZ1方向端部の下方に設けられている。また、モータ40、42及び44は、操作指令部14の操作に基づき、コントローラ45の作用下に回転をする。
コントローラ45は、マニピュレータ10の電気的な制御をするものであり、グリップハンドル26の下端部のコネクタとケーブル45aで接続されている。
連結部16は、アクチュエータブロック30に対して接続される接続部46と、該接続部46からZ1方向に向かって延在する中空の連結シャフト48とを有する。接続部46には、モータ40、42及び44の駆動軸に接続される駆動プーリ50a、駆動プーリ50b及び駆動プーリ50cが回転自在に設けられている。駆動プーリ50a、駆動プーリ50b及び駆動プーリ50cには、ワイヤ53、52、ワイヤ53及びワイヤ54が巻き掛けられており、連結シャフト48の中空部分48a(図3参照)を通って作業部12まで延在している。ワイヤ52、ワイヤ54及びワイヤ56はそれぞれ同種、同径のものを用いることができる。
連結部16は、接続部46における所定の操作によって操作指令部14から離脱可能であって、洗浄、滅菌及びメンテナンス等を行うことができる。また、接続部46から先の部分は交換可能であって、手技に応じて連結部16の長さの異なるもの、又は作業部12の機構が異なるものを装着することができる。
図3に示すように、作業部12はY方向の第1回転軸Oyを中心にして、それよりも先の部分がヨー方向に回動する第1自由度の機構(傾動機構、ピボット軸)と、第2回転軸Orを中心にしてロール方向に回動する第2自由度の機構(ロール回転機構)と、第3回転軸Ogを中心として先端のグリッパ(開閉機構)59を開閉させる第3自由度とを有する合計3自由度の機構となっている。
第1自由度の機構である第1回転軸Oyは、連結部16の基端側から先端側に延在する軸線Cと非平行に回動可能に設定するとよい。第2自由度の機構である第2回転軸Orは作業部12における先端部(つまりグリッパ59)の延在方向の軸線を中心として回動可能な回転機構とし、先端部をロール回転可能に設定するとよい。 作業部12は、ワイヤ52、ワイヤ53及びワイヤ54によって駆動され、各ワイヤ52、53及び54は、それぞれ対応する筒体60c、60b、60aに巻き掛けられている。
作業部12では、ワイヤ52及び54の作用下に歯車55が回転し、図示しないフェイスギアを回転させることによって先端部をロール方向に回転させることができる。また、ワイヤ54の作用下に歯車51が回転し、ファイスギア57及び歯車58を介してグリッパ59を開閉させることができる。さらに、ワイヤ52、53、54の作用下に主軸部材62を介して先端部をヨー方向に回転させることができる。
このような作業部12では、ピッチ方向(上下方向)の自由度の機構は設けられていないが、図4に示すように、グリップハンドル26を水平方向に向けてマニピュレータ10全体を90°傾斜させることにより、ヨー方向の動作がピッチ方向の動作になるため実用上の不都合はない。
図5に示すように、複合入力部34は、シャトルリング(第1入力部)100と、略円筒形状のベース体102と、ゴムパッド104と、基板106と、Oリング108とを有する。以下、複合入力部34の中心軸をJとし、手前方向をJ1方向、奥の方向をJ2方向とする。シャトルリング100はベース体102に対してJ1方向から内腔部に挿入され、ゴムパッド104はJ2方向から挿入される。
シャトルリング100は、作業部12に対してロール方向の回転指令を与える入力手段であり、シャトルリング100の操作量が大きいほど、作業部12の回転速度が速まるように設定されている。また、シャトルリング100の非操作時には、作業部12はロール方向に関して停止している。
シャトルリング100は、J1方向側面の左右対称位置に設けられたノブ(指当て部)110a及び110bと、内面の上下に設けられた係合片112a、112bと、J2方向側面の左右対称位置でやや上方寄りに設けられた突起114a、114bと、J2方向側面の左右対称位置でやや下方に設けられた細いストッパ116a、116bとを有する。
シャトルリング100の内径D1(つまり2つのノブ110aとノブ110bとの間隔。図14参照)は25mm(ノブ110a又はノブ110bから回転中心までの距離D2(図14参照)が12.5mm)に設定されている。該内径D1は、後述するパッド132を配置可能な幅を確保するとともに、無理なく操作可能なように親指の動作範囲に収めることが好ましい。このような観点から、内径D1は20mm〜40mm(距離D2が10mm〜20mm)のいずれかに設定されているとよく、より好ましくは、25mm〜30mm(距離D2が12.5mm〜15mm)のいずれかに設定されているとよい。
シャトルリング100は、幅D3(図14参照)が親指を当てるのに適した5mmに設定され、外径が35mm(=D1+D3×2=25+5×2)である。幅D3は親指を当てるのに適した5mm〜10mmに設定するとよい。
ノブ110a及び110bは、親指の腹部Tを当てるのに適するようにJ1方向にやや膨出した形状であって、例えば、高さを1mm〜5mm、周方向長さD5(図14参照)を3mm〜10mmに設定するとよい。ノブ110a及びノブ110bは、軸Jを中心として左右対称の位置に設けられている。
突起114a及び114bは、傾斜面118を有する形状となっている。
ベース体102のJ1方向の内腔部には内筒120と、2つのガイド孔122と、突起114a及び114bが挿通する孔123と、係合片112a及び112bが周方向に移動自在に係合する係合部(図示せず)が設けられている。内筒120と外筒126との間隔は幅D3に略等しく、シャトルリング100を回動自在に保持することができる。ガイド孔122にはストッパ116a及び116bが挿入され、シャトルリング100はストッパ116a及び116bがガイド孔122の各端部に当接するまでの範囲内で回動可能である。
シャトルリングの動作範囲は、中立位置を基準として±10°に設定されている。シャトルリング100の動作範囲は、操作性を考慮して(例えば、微妙な操作が可能なように)ある程度の移動距離を確保するとともに、無理なく操作可能なように腹部Tの動作範囲に収めることが好ましい。このような観点から、シャトルリング100の動作範囲は±5°〜±20°のいずれかに設定されているとよく、より好ましくは、±5°〜±10°のいずれかに設定されているとよい。
また、図6に示すように、ベース体102は、J2方向の面に2つのばね124a、124bが設けられている。シャトルリング100が正面視で時計方向(図6の反時計方向)に回動することにより、ストッパ116aはばね124aを圧縮し、反時計方向に復帰させる力が作用し、逆に正面視で反時計方向(図6の時計方向)に回動することにより、ストッパ116bはばね124bを圧縮し、時計方向に復帰させる力が作用する。これにより、シャトルリング100の非操作時にはばね124aとばね124bにより押し戻され(又は弾性力がが平衡し)、シャトルリング100は中立状態(図14に示す状態)に維持される。
ベース体102のJ2方向端部にはOリング108が当接して配置されるフランジ128が設けられている。
図5、図7及び図8に示すように、ゴムパッド104は、薄い円形シート130と、該円形シート130からJ1方向に突出したパッド(第2入力部)132と、円形シート130において左右対称に設けられ、J1方向に突出した受け突起134a及び134bと、上部に設けられた逃げ部136とを有する。円形シート130には、複数のビス孔138が設けられている。
パッド132は、作業部12に対してヨー方向の傾動指令を与える入力手段であり、パッド132の操作量が大きいほど、作業部12の傾動速度が速まるように設定されている。また、パッド132の非操作時には、作業部12はヨー方向に関して停止している。
パッド132は、正面視で上面及び下面が平行で左右両端が円弧形状の突起である。左右の円弧形状は、内筒120及びシャトルリング100の内面に対応した径に設定されている(図14参照)。
パッド132のJ1方向の端面133は、中央部がやや窪み、左右に向かって緩やかに傾斜した湾曲面となっている。端面133の中央部には低い膨出部135が設けられており、左部分133aの部分と右部分133bの部分とを触覚により容易に区別して認識することができる。左部分133a及び右部分133bの幅D4は親指を当てるのに適した5mmに設定されている。該幅D4(図14参照)は幅D3と同様に5mm〜10mmに設定するとよい。
また、パッド132の幅D6(つまり傾動する方向に直交する方向の幅)は、17mmに設定されている。この幅D6は、親指の自然な配置と動作範囲とに適し、操作が容易となるように12mm〜22mmのいずれかに設定されているとよい。
図8に示すように、パッド132は、J1方向側の略半分が中実であり、残余のJ2方向側の略半分は、J2方向に向かう突起137が形成されており、該突起137の周囲には外壁との間に隙間が設けられている。突起137のJ2方向の端面139は、円形シート130よりも僅かにJ1寄りとなるように形成されており、基板106との間には狭い隙間140が設けられている。
隙間140(及び後述する隙間145、隙間160、隙間187、隙間188)は、例えば1mm程度に設定するとよい。
パッド132と円形シート130との接続部には、折り返し部142が設けられており、パッド132は端面133を指で操作することにより、左右押し込み方向に容易に傾動可能である。また、パッド132は、非操作時には、折り返し部142の弾性力により中立位置に自動的に復帰可能である。
受け突起134a及び134bは、下方よりも上方が高い傾斜面141(図10参照)を有する形状となっている。受け突起134a及び134bは、突起114a及び114bよりも僅かに上方に配置されており、中立状態で、各傾斜面118と各傾斜面141が対向している。
受け突起134a及び134bの裏面側には浅い凹部143a及び143bが設けられており、基板106との間には狭い隙間145が設けられている。
基板106は六角形状であって、J1方向の面には、回動検出用第1感圧センサ144aと、回動検出用第2感圧センサ144bと、傾動検出用第1感圧センサ146aと、傾動検出用第2感圧センサ146bとが設けられている。これらの各センサ144a、144b、146a、146bは、微細なプリントパターンにより形成されており、直接露呈されないように薄い樹脂シート148で覆われている。
各センサ144a、144b、146a、146bは、シャトルリング100の回動量及びパッド132の傾動量を検出可能なものであればよく、例えば抵抗式(コンダクティブプラスチック等)、半導体式、光学式等であってもよい。各センサ144a、144b、146a、146bは必ずしも回動量及び傾動量を連続的に検出可能なものに限らず、オン・オフ式スイッチを用い、中立位置か又は回動(傾動)の方向のみ検出するようにしてもよい。
回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bは、受け突起134a及び134bの裏面側(つまり、凹部143a、143b)に対向する位置に設けられている。傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第2感圧センサ146bは、パッド132の端面139における左部分139a及び右部分139bに対向する位置に設けられている。
基板106のJ2方向の面には、各センサ144a、144b、146a及び146bの検出信号を調整してコントローラ45に供給するための複数の電子部品149(図10参照)が表面実装されている。基板106には、コントローラ45に接続するためのコネクタ150と、グリップハンドル26にビス止めするための複数のビス孔152とが設けられている。コネクタ150のJ1方向にやや突出したターミナル端は、逃げ部136内に収まり、円形シート130を損傷することがない。各ビス孔138と各ビス孔152とは対応する位置に設けられており、ビス154が挿通して円形シート130と基板106とを一体的に固定することができる(図10参照)。
図8に示すように、指をパッド132から離しているときには、該パッド132は前記の折り返し部142の弾性力により中立位置に復帰している。
図9に示すように、親指の腹部Tを左部分133aに当てて押し下げてパッド132を左方向に傾動させる場合、突起137の端面139の左部分139aが基板106に当接し、傾動検出用第1感圧センサ146aを押圧する。突起137は、左部分133aが押し下げられるほど傾動検出用第1感圧センサ146aを強く押圧することから、該傾動検出用第1感圧センサ146aの信号によりパッド132の傾動量を検出することができる。
また、右部分133bを押し下げパッド132を右方向に傾動させる場合には、右部分139bが傾動検出用第2感圧センサ146bを押圧することから、左方向の傾動と同様に傾動量の検出が可能である。
なお、図8から理解可能なように、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bとは適度な距離Rだけ離間しており、しかも、パッド132が中立位置にあるときには端面139と基板106との間には狭い隙間140が設けられている。
したがって、パッド132が微小量傾動しても傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第2感圧センサ146bには押圧力が加わらず、中立位置を示す信号を出力し続けることになり、不感帯が存在することになる。これにより、端面133の中央部の膨出部135を意図せずに押し下げるような場合であっても、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bとの離間配置により、傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第2感圧センサ146bは中立信号を出力し続ける。
このような傾動方向の不感帯の存在により、指をパッド132から離しているときには、傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第2感圧センサ146bは確実に中立位置を示す信号を出力し、作業部12が術者の意思に反してヨー方向に傾動することが防止できる。また、微小角度の範囲内でパッド132を傾動させ、又は中央の膨出部135を押し下げても作業部12がヨー方向に回動することがなく、いわゆる遊びが存在することになり、操作性が向上する。このような適度な不感帯を得るためには、距離Rを2〜8mmに設定するとよい。
図10に示すように、指をシャトルリング100から離しているときには、該シャトルリング100は前記のばね124a、124bの弾性力により中立位置に復帰している。また、突起114a、114bが、受け突起134a及び134bに当接すると、ゴムの弾性力により戻り方向に力を受けることになり、この作用によってもシャトルリング100は中立位置に復帰可能となっている。
図11に示すように、親指の腹部Tをノブ110aに当てて押し出してシャトルリング100を時計方向に回転させる場合、突起114aの傾斜面118が傾斜面141に乗り上げながら受け突起134aを押し倒すように変形させ、該受け突起134aの裏面部が基板106に当接し、回動検出用第1感圧センサ144aを押圧する。受け突起134aは、突起114aが押し出されるほど回動検出用第1感圧センサ144aを強く押圧することから、該回動検出用第1感圧センサ144aの信号によりシャトルリング100の回動量を検出することができる。
なお、指をノブ110bに当てて引き込むように操作することによってもシャトルリング100は時計方向に回転し、同様の検出が可能である。
また、ノブ110bを押しだし、又はノブ110aを引き込み、シャトルリング100を反時計方向に回転させる場合には、突起114bが受け突起134bを押し下げて、回動検出用第2感圧センサ144bを押圧することから、時計方向の回動と同様に回動量の検出が可能である。
図10から理解可能なように、シャトルリング100が中立位置にあるときには、傾斜面118と傾斜面141との間には狭い隙間160が設けられるとともに、円形シート130と基板106との間には狭い隙間145が設けられている。したがって、シャトルリング100が微小量回動しても回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bには押圧力が加わらず、中立位置を示す信号を出力し続けることになり、不感帯が存在することになる。
このような回動方向の不感帯の存在により、指をシャトルリング100から離しているときには、回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bは確実に中立位置を示す信号を出力し、作業部12が術者の意思に反してロール方向に回動することが防止できる。また、微小角度の範囲内ではシャトルリング100を回動させても作業部12がロール方向に回動することがなく、いわゆる遊びが存在することになり、操作性が向上する。
図12に示すように、連結シャフト48の延在方向の軸線Cと、シャトルリング100の回転面(つまり、複合入力部34及び平面部39の面)とのなす角θ1は45°に設定されている。角θ1は、シャトルリング100が親指の自然な配置と動作範囲とに適するように35°〜55°のいずれかに設定されているとよい。
図13に示すように、シャトルリング100の回転軸である軸Jの延在方向から見て、該シャトルリング100の左右中心線170と連結シャフト48の延在方向の軸線Cとは同一線上に設定されていている。これにより、術者は、シャトルリング100の操作と作業部12のロール回転機構の動作とがあたかも同心状で直接的になされる感覚が得られ、操作が一層容易となる。
また、このような構成によれば、マニピュレータ10が全体として左右対称形状となり、右手でも左手でも違和感なく使用可能である。なお、図13は、術者の視点からみた様子が理解可能なように遠近法で示している。
図14に示すように、複合入力部34では、軸Jを中心としてパッド132とシャトルリング100が同軸上に集中的且つコンパクトに配置されている。
また、シャトルリング100によれば、左右のいずれかのノブ110a及び110bに対して、例えば親指を当てて、押し上げるようして回転動作をさせることにより、作業部12を同方向にロール回転させることができる。つまり、作業部12のロール回転機構の動作とシャトルリング100の動作が、同方向の回転動作同士で対応しており、直感的で容易な操作が可能になる。さらに、シャトルリング100は1つでロール回転機構の正逆両方向の回転に対応しており、入力手段が不必要に多くなることがなく、操作部を簡便に構成することができ、操作も容易となる。
シャトルリング100はリング形状であることから、ロール回転に対応した入力手段であることが視覚的に容易に認識され、操作方法を容易に習得可能であり、しかも忘れにくい。設計条件によってはロール回転の入力手段はリング形状に限らず、軸Jを中心とした円弧回転手段であればよく、例えばノブ110a及び110bのみが表面に露呈している構成や、一部が開いたC字形状の構成としてもよい。
複合入力部34では、シャトルリング100とパッド132が集中的に配置されているが、機構的には独立的に設けられていることから、シャトルリング100とパッド132に対応する操作を混同することなく行うことができ、操作容易となる。
また、パッド132は、シャトルリング100の内側に設けられ、コンパクトにまとめられており、指の移動量が少なくて済む。パッド132は、1つでヨー方向の左右両方向の回転に対応しており、入力手段が不必要に多くなることがなく、操作部を簡便に構成することができ、操作も容易となる。
また、ノブ110a、110b及びパッド132はX方向に並んで設けられており、しかも適度な径(D1+D3×2=35mm)であるシャトルリング100に設けられていることから、親指の腹部Tの動作範囲内であり操作性が高い。
具体的には、グリップハンドル26を把持したときに、親指の腹部Tはパッド132の中央の膨出部135の付近に自然と配置される。また、親指の第2関節(中央の関節)及び第3関節(根元側の関節)を動かすことによる概略の動作範囲を角度θ2としたときに、腹部Tの移動する円弧状の範囲162の中にノブ110a、110b及びパッド132が配置されている。したがって、親指の無理のない動作によりノブ110a、110b及びパッド132を集中的に操作することができる。
さらに、シャトルリング100は、前記のストッパ116a、116bにより動作範囲が適度に広い±10°に設定されていることから、微妙な操作が可能であるとともに、腹部Tで無理なく操作可能である。
複合入力部34の表面部は、ノブ110a、110b及び膨出部135のみが僅かに膨出しているだけで、平面部39とほぼ同一面上に形成されている。したがって、腹部TをX方向に移動させる場合、略同一面上に沿わせればよく、操作が容易である。
手技を行う際には、例えば以下のように複合入力部34の操作をするとよい。すなわち、まず基本姿勢として親指の腹部Tを膨出部135に軽く当てておく。
作業部12を左ヨー方向に動作させる場合には、腹部Tを膨出部135から左部分133aに移動させ、該左部分133aを押し下げる。このとき、左部分133aは膨出部135のない場所であり、且つノブ110aよりも右側の部分であることから、手元を見なくとも触覚により位置の確認が容易である。右ヨー方向に動作される場合には、逆に右部分133bを押し下げればよく、この場合も左部分133aと同様に位置の確認が容易である。
作業部12をロール動作させる場合には、腹部Tをやや膨出部135から左側に移動させるとノブ110aに当たることから、該ノブ110aを上方向に押し上げ、又は下に引き下げればよい。この場合、腹部Tを複合入力部34の面に沿って左側に移動させれば自然とノブ110aに触れるので、位置の確認が容易である。作業部12のロール動作は、ノブ110bによって行うことも可能であり、該ノブ110bはノブ110aと同様に、腹部Tの移動により容易に位置確認がなされる。また、ノブ110a及び110bは、適度に膨出した形状であり、押し上げ、及び下に引き下げが容易であり、軽い力で操作可能である。
複合入力部34の操作をしないときには、親指を平面部39に当てておいてもよい。例えば、平面部39の左端部に親指を当てておいた場合で、作業部12をロール動作又はヨー動作させようとするときには、平面部39及び複合入力部34の面に沿わせて右に移動させれば、自然とノブ110a、左部分133a、右部分133b及びノブ110bに触れて、手元を見ずに位置確認が可能である。
また、ノブ110a、ノブ110bとパッド132は隣接配置されていることから、1本の親指で作業部12のロール動作とヨー動作の複合的な動作を行うこともできる。例えば、作業部12を左ヨー方向に動作させるとともに時計方向にロール動作させる場合には、親指を左部分133aとノブ110aとに跨ぐように置き、左部分133aを押し下げるとともにノブ110aを上へ押し上げればよい。また、作業部12を右ヨー方向に動作させるとともに時計方向にロール動作させる場合には、親指を右部分133bとノブ110bとに跨ぐように置き、右部分133bを押し下げるとともにノブ110bを下へ引き下げればよい。
このようなマニピュレータ10は、患部に対する位置決め固定が容易であり、手術前の準備に時間が短く、しかも症例ごとに柔軟な位置決めが可能であり手術プロトコル作成の上で作業負担が少なく、多くの症例に適用可能である。また、手術中に不測の事態が生じ、関胸、開腹手術に移行する必要が生じた場合にも、マニピュレータ10を撤去するのにはほとんど時間が係らず、結果として手術時間が不用意に長くなることがなく、患者にとって低侵襲である。さらに、遠隔操作装置等と比較して、装置が簡便であり、低コストである。
次に、マニピュレータ10及びその各部分の変形例について図15A〜図22を参照しながら説明する。以下、マニピュレータ10と同様の箇所については同符号を付して詳細な説明を省略する。
図15A〜図16に示すシャトルリング100a〜100cは、シャトルリング100の変形に係る入力手段であり、シャトルリング100と同様の良好な操作性が得られる。
図15Aに示すシャトルリング100aは、前記の2つのノブ110a及び110bに換えて凹部(指当て部)190a及び190bが設けられている。凹部190a及び190bは、親指の腹部Tを当てるのに適するようにJ2方向にやや窪んだ形状であって、例えば、深さを1mm〜5mm、周方向長さを3mm〜10mmに設定するとよい。凹部190a及び凹部190bは、軸Jを中心として左右対称の位置に設けられている。
図15Bに示すシャトルリング100bは、前記のノブ110aに代えて上下一対の小ノブ192a及び193aが設けられ、前記のノブ110bに代えて上下一対の小ノブ192b及び193bが設けられている。小ノブ192aと小ノブ193aは上下対称位置に設けられており、その間の部分は凹部(指当て部)194aを形成している。同様に、小ノブ192bと小ノブ193bは上下対称位置に設けられており、その間の部分は凹部(指当て部)194bを形成している。
凹部194a及び194bは、親指の腹部Tを当てるのに適するようにJ2方向にやや窪んだ形状であって、例えば、前記の凹部190a及び190bと同様の位置及び形状にするとよい。
図16に示すシャトルリング100cは、シャトルリング100の変形に係る入力手段であり、前記の2つの突起114a及び114bに換えて1本の細い突起180が設けられている。突起180の左右にはゴム体182a及び182bが折り返し部184を介してグリップハンドル26のベース部186に取り付けられている。各ゴム体182a及び182bは、折り返し部184の屈曲作用により周方向に弾性的に変位可能である。
各ゴム体182a及び182bから見て突起180と反対側には、回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bが設けられている。中立状態では、突起180とゴム体182a及び182bとの間にはそれぞれ狭い隙間187が設けられ、ゴム体182a及び182bと回動検出用第1感圧センサ144a及び回動検出用第2感圧センサ144bとの間には狭い隙間188が設けられている。
シャトルリング100cを時計方向に回転させると、突起180は図16の左方向に変位し、ゴム体182aを介して回動検出用第1感圧センサ144aを押圧することになり、シャトルリング100cの時計方向の回動量が検出可能である。また、シャトルリング100cを反時計方向に回転させると、突起180は図16の右方向に変位し、ゴム体182bを介して回動検出用第2感圧センサ144bを押圧することになり、シャトルリング100cの反時計方向の回動量が検出可能である。この場合、隙間187及び188が存在することにより、不感帯が設けられ、術者の意思に反して作業部12が動作することがない。また、不感帯がいわゆる遊びとして作用し、操作性がよい。
図17A〜図17Cに示すパッド200a〜200cは、前記のパッド132の変形例に係る入力手段であり、パッド132と同様の良好な操作性が得られる。
図17Aに示すように、パッド200aは、前記の膨出部135がなく、代わりに、左部分133a及び右部分133bに、外方向を指し示す低い三角形状の突起202a及び202bが設けられている。このような突起202a及び202bによれば、膨出部135がなくとも、左部分133a及び右部分133bの位置を触覚により認識可能である。また、三角形状の指し示す向きを視覚又は触覚により確認して、対応する作業部12のヨー方向傾動方向が認識可能である。
図17Bに示すように、パッド200bは、膨出部135が屋根型であって、左部分133aの左端半円の板状部204a及び右部分133bの右端半円の板状部204bと滑らかに接続されている。板状部204a及び204bには浅く緩やかな形状の凹部206が設けられている。このようなパッド200bでは、膨出部135により左部分133aと右部分133bの区別が可能であるとともに、板状部204a及び204bによっても左部分133aと右部分133bの位置が認識可能である。また、凹部206により指が当てやすくなっており、操作性が向上する。
図17Cに示すように、パッド200cは、前記のパッド200aに対して、縦方向のスイッチ部208を付加した入力手段である。スイッチ部208は、横方向のスイッチ部と交差して十字形状を形成している。スイッチ部208には、上側及び下側に、外方向を指し示す低い三角形状の突起202c及び202dが設けられている。
このようなパッド200cによれば、ヨー方向以外の動作機構(例えば、グリッパ59の開閉動作機構や、ピッチ方向の動作機構)に対しても複合入力部34において集中的な操作が可能となる。この場合、例えば後述する電気メスを備える作業部220(図22参照)に適用し、横方向のスイッチ部209をヨー軸動作に割り当て、縦方向のスイッチ部208をピッチ軸動作に割り当てると、各スイッチの延在方向及び倒し込み方向と、軸の動作方向が一致し、直感的な操作が可能となり好適である。
また、この場合、図18Aに示すように、傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bを左右に配列するとともに、傾動検出用第3感圧センサ146cと傾動検出用第4感圧センサ146dを上下に配列する。パッド200cは、これに対応させてJ2方向の端面139を十字形状にして、上下方向(正逆方向)に傾動する際に、傾動量及び(又は)押圧力を傾動検出用第3感圧センサ146cと傾動検出用第4感圧センサ146dで検出する。
傾動検出用第1感圧センサ146aと傾動検出用第2感圧センサ146bとの間で左右方向の隙間は前記と同様に距離Rとし、傾動検出用第3感圧センサ146cと傾動検出用第4感圧センサ146dとの間で上下方向の隙間も距離Rとするとよい。これにより、上下方向の傾動動作についても適切な不感帯が得られる。
また、図18Bに示すように、傾動検出用第1感圧センサ146a、傾動検出用第2感圧センサ146b、傾動検出用第3感圧センサ146c及び傾動検出用第4感圧センサ146dをそれぞれ略90°の円弧形状として、左右と上下とに配列して円環形状を構成するようにしてもよい。この場合、J2方向の端面139は円形にしておくとよい。
傾動検出用第1感圧センサ146a、傾動検出用第2感圧センサ146b、傾動検出用第3感圧センサ146c及び傾動検出用第4感圧センサ146dによって形成される円環形状の内径は距離Rとするとよい。これにより、上下左右の方向の傾動動作について適切な不感帯が得られる。
このような図17C、図18A及び図18Bに示すような操作手段によれば、パッド200cは、第1回動軸(例えば、ピボット軸)に対して駆動指令を与えるために、左右押し込み方向に傾動するとともに、第2回動軸(例えば、グリッパ59)に対して駆動指令を与えるために、上下の押し込み方向に傾動する部材となる。
パッド200cにおける十字の縦方向のスイッチ部208は複合入力部34における第3入力部として規定される。該スイッチ部208は第2入力部としてのパッド200cにおける横方向部分(以下、スイッチ部209と呼ぶ。)と一体的に構成されており、操作性がよい。
また、図19に示すように、複合入力部34の正面視で、第1入力部としてのシャトルリング100は、スイッチ部208及びスイッチ部209を囲うように配置され、且つ中心軸をJに対して同軸状にバランスよく配置されている。したがって、操作性が高く、操作方法を容易に習得可能である。特に、スイッチ部208をグリッパ59の開閉動作に対応させると、該グリッパ59は中立姿勢で上下方向に開閉する機構であることから、スイッチ部208の上下方向の傾動と対応がよく、直感的で容易な操作が可能になる。
さらに、図18A及び図18Bで示すような、傾動検出用第1感圧センサ146a、傾動検出用第2感圧センサ146b、傾動検出用第3感圧センサ146c及び傾動検出用第4感圧センサ146dの配置によれば、左右方向及び上下方向に限らず、任意の斜めの方向の傾動動作も検出可能である。例えば、図18A及び図18Bにおける左斜め上方に傾動が発生した場合、傾動検出用第1感圧センサ146a及び傾動検出用第3感圧センサ146cによる2つの検出信号のベクトル和により傾動量及び(又は)押圧力が検出可能であるとともに、該ベクトルの向きにより傾動方向を検出することができる。
図20及び図21に示すように、グリップハンドル210は、前記のグリップハンドル26に相当する把持手段であり、グリップハンドル26よりもY1方向に変位した位置に設けられている。換言すれば、ノブ110a及びノブ110bの回転中心点Oが、連結シャフト48の延在方向の軸線Cを基準として、グリップハンドル26の延在方向(Y2方向)と反対側(Y1方向)にずれた位置に設けられている。回転中心点Oと軸線Cとの距離D7は30mmに設定されている。
このように回転中心点Oを軸線Cからずれた位置に配置することにより、複合入力部34も同様にずれた位置に配置されることになり、人手の把持位置もY1方向に移動し、手首が軸線Cに近い位置となる。これにより、マニピュレータ10をトラカール20を軸心として回転させる場合に、手首の移動が軸心Cを中心とした公転的な回転ではなく、自転に近い回転となる。つまり、手首を大きく円弧状に移動させることなく、手首を捻るだけで足り、操作がさらに容易となる。このような操作性向上の観点から、距離D7は、20mm〜50mmのいずれかに設定されているとよい。
図22に示すように、作業部220は、前記の作業部12に相当する作業手段であり、生体に対して高周波通電して所定の箇所を凝固・切開処置するための、いわゆる電気メスである。作業部220は、前記のグリッパ59に代えて、Z1方向に突出し、先端がY1方向にやや屈曲した電極部材222が設けられている。また、グリッパ59の動作機構に代えて、軸Opを基準としたピッチ動作機構が設けられている。つまり、作業部220は電極部材222をヨー軸、ピッチ軸及びロール軸方向に姿勢変化させることができる。作業部220を用いる場合、生体とマニピュレータ10との間に電圧を印加する電源224(図1参照)を用いる。
このような作業部220に対しても複合入力部34が適用可能である。すなわち、電極部材222のロール回転に対してはシャトルリング100の回動動作を対応させ、ヨー方向動作及びピッチ方向動作に対しては図19に示したパッド200cのスイッチ部208の傾動動作を対応させるとよい。
もちろん、複合入力部34に対応可能な作業部はこれに限らず、ロール動作機構を有する作業部に対して好適に適用可能である。例えば、前記のようにヨー軸、ロール軸及びグリッパ軸からなる構成以外にも、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸及び電気メスからなる構成、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸及びグリッパ軸からなる構成等でもよい。これらの構成では、グリッパ軸又は電気メスが最先端に設けられていればよく、その他の軸構成の順序は限定されない。ただし、以下に説明するように前立腺摘出術等に用いる場合には、グリッパ軸を先端軸とし、ロール軸は先端から2番目の軸として構成されているとよい。
次に、マニピュレータ10を用い、前立腺摘出術に内視鏡下外科手術を適用する例について図23及び図24を参照しながら説明する。
図23は、前立腺摘出術において、尿道を剥離、切断する際に行う処置の一部として、連結シャフト48の先端の作業部12とグリッパ59とを体腔内の処置が必要な部位の近傍まで挿入した後、針糸を用いて結紮作業を行う場面を示している。この場合、マニピュレータ10が挿入される体腔22内には、体腔内壁234、前立腺236及び背後に尿道を有するDVC(Dorsal Vein Complex)238がある。この部分の体腔22は、図23からも諒解されるように、狭くて奥行きが深い空間となっている。
前立腺を切除する前処置として、DVC238を結紮し、止血しておくことが不可欠である。DVC238を結紮するためには、狭く深い体腔22内において、糸232が接続された湾曲針230をDVC238の背面を通過させることが必要である。このような手技は、従来の鉗子では困難である。
マニピュレータ10を用いてこの手技を行う場合、まずトラカール20から作業部12を体腔22内に挿入し、作業部12とグリッパ59の姿勢を図4で示した方法によって上向きにする。。つまり、図4に示すように、パッド132の操作によりグリッパ59を右方向に向けておき、グリップハンドル26を略水平に設定して、グリッパ59を略上向きにする。次いで、湾曲針230をグリッパ59に対して略直角に把持する。作業部12は、DVC238のやや右側に配置させておき、グリッパ59とDVC238が略平行となるようにする。
次いで、シャトルリング100の操作に基づいて、図24に示すように、作業部12のグリッパ59をロール回転させると、把持された湾曲針230はDVC238に刺さる。グリッパ59を十分に回転させると、やがて湾曲針230の先端部230aが略反対側(表面側)から突き出てくる。この動作は、ロール回転によるものであり、ノブ110a又は110bの押しだし又は引き込みによるシャトルリング100の操作に基づいて容易に行われる。
なお、この動作は、主体的にはシャトルリング100の操作に基づくロール回転だけで可能であるが、症例や状況に応じてヨー動作や連結シャフト48の抜き差し若しくは上下左右の動作等を同時複合的に行ってもよいことはもちろんである。
この後、グリッパ59を一度開き、表面側から突き出た先端部230aを把持し直して引き抜くことにより、湾曲針230は適切にDVC238を貫通し初回の貫通処理が終了する。この貫通処理とこれに続く糸232の結紮処理をDVC238の長手方向に沿って複数回行うことにより、DVC238内の所定の血管が止血される。
すなわち、マニピュレータ10によれば、作業部12における先端部のグリッパ59を、その延在方向の軸線を中心として回動可能な機構を有するとともに、該機構はシャトルリング100の操作に基づいてロール回転する。したがって、第1回転軸Oyの回動作用下における主軸部材62(図3参照)がどのような向きであっても、図25A、図25B及び図25Cに示すように、グリッパ59は先端から見て自転するように回転し、湾曲針230をすくい上げる動作が容易になされる。このように、シャトルリング100の操作に基づくすくい上げ動作を行うことにより、湾曲針230をDVC238の背面を通過させて表面から抜き取ることが容易に実施可能となる。
なお、マニピュレータ10及び作業部12及び220は、医療用のものとして説明したが、使用用途はこれに限らず、例えば、エネルギー機器等の狭隘部補修の用途に適用可能であることはもちろんである。
本発明に係るマニピュレータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
本実施の形態に係るマニピュレータを斜め前方からみた斜視図である。 本実施の形態に係るマニピュレータを斜め後方からみた斜視図である。 作業部の一部分解斜視図である。 90°傾けた状態のマニピュレータの斜視図である。 複合入力部の分解斜視図である。 ベース体及びシャトルリングの裏面を示す図である。 ゴムパッドを斜め後方から見た斜視図である。 中立状態のゴムパッド及びその周辺部の断面側面図である。 パッドを操作した状態のゴムパッド及びその周辺部の断面側面図である。 中立状態のシャトルリング及びその周辺部の断面側面図である。 ノブを操作した状態のシャトルリング及びその周辺部の断面側面図である。 マニピュレータの側面図である。 シャトルリングの回転軸の延在方向から見たマニピュレータの平面図である。 複合入力部の表面部を示す図である。 図15Aは、第1の変形例に係るシャトルリングの斜視図であり、図15Bは、第2の変形例に係るシャトルリングの斜視図である。 第3の変形例に係るシャトルリング及びその周辺を示す断面側面図である。 図17Aは、第1の変形例に係るパッドを備えるゴムパッドの斜視図であり、図17Bは、第2の変形例に係るパッドを備えるゴムパッドの斜視図であり、図17Cは、第3の変形例に係るパッドを備えるゴムパッドの斜視図である。 図18Aは、4つの傾動検出用感圧センサが十字形状に設けられた状態を示す平面図であり、図18Bは、4つの傾動検出用感圧センサが円環状にに設けられた状態を示す平面図である。 図17Cの第3の変形例に係るパッドを備えるゴムパッドを備える複合入力部の表面部を示す図である。 複合入力部が上方にずれた位置に配置されたマニピュレータの斜視図である。 複合入力部が上方にずれた位置に配置されたマニピュレータの側面図である。 変形例に係る作業部の斜視図である。 湾曲針を把持したグリッパを傾動させた状態で、体腔内のDVCの近傍に配置した状態を示す模式図である。 グリッパで保持した湾曲針をDVC背面に通過させる様子を示す模式図である。 図25Aは、シャトルリングの操作に基づくすくい上げ動作の初期の状態を示す図であり、図25Bは、シャトルリングの操作に基づくすくい上げ動作の中盤の状態を示す図であり、図25Cは、シャトルリングの操作に基づくすくい上げ動作の終盤の状態を示す図である。
符号の説明
10…マニピュレータ 12、220…作業部
14…操作指令部(操作部) 16…連結部
26、210…グリップハンドル 32…トリガーレバー
34…複合入力部 48…連結シャフト
59…グリッパ
100、100a〜100c…シャトルリング(第1入力部)
102…ベース体 104…ゴムパッド
106…基板 110a、110b…ノブ(指当て部)
114a、114b…突起
132、200a〜200c…パッド(第2入力部)
134a、134b…受け突起
144a、144b、146a〜146d…感圧センサ
170…左右中心線

Claims (9)

  1. 人手によって把持されるグリップハンドルを含む操作部と、
    前記操作部に設けられ、指で操作される第1入力部と、
    前記操作部から延在する連結部と、
    前記連結部の先端に設けられ、前記第1入力部の操作に基づいて、先端部の延在方向の軸線を中心として回動可能な回転機構を備える作業部と、
    を有するマニピュレータであって、
    前記第1入力部は回転部材であり、正面視で、中心線を基準として左右に設けられた少なくとも2つの指当て部を有し、
    前記操作部は、前記2つの指当て部が回動する範囲の内側に設けられ、左右押し込み方向に傾動するように指で操作される第2入力部を備え、
    前記作業部は、前記第2入力部の操作に基づいて、前記連結部の基端側から先端側に延在する軸線と非平行に回動可能なピボット軸を備えることを特徴とするマニピュレータ。
  2. 人手によって把持されるグリップハンドルを含む操作部と、
    前記操作部に設けられ、指で操作される第1入力部と、
    前記操作部から延在する連結部と、
    前記連結部の先端に設けられ、前記第1入力部の操作に基づいて、先端部の延在方向の軸線を中心として回動可能な回転機構を備える作業部と、
    を有するマニピュレータであって、
    前記第1入力部は回転部材であり、正面視で、中心線を基準として左右に設けられた少なくとも2つの指当て部を有し、
    前記第1入力部の正面視で、該第1入力部はリング形状に形成され、
    前記操作部は、前記第1入力部の内側に設けられ、上下の押し込み方向に傾動するように指で操作される第2入力部を備え、
    前記作業部は、前記第2入力部の操作に基づいて、前記連結部の基端側から先端側に延在する軸線と非平行に回動可能なピボット軸を備えることを特徴とするマニピュレータ。
  3. 請求項1又は2記載のマニピュレータにおいて、
    前記第1入力部の回転範囲は、±5°〜±20°のいずれかに設定されていることを特徴とするマニピュレータ。
  4. 請求項1〜のいずれか1項に記載のマニピュレータにおいて、
    前記第1入力部の回転中心から前記指当て部までの距離は、10mm〜25mmのいずれかに設定されていることを特徴とするマニピュレータ。
  5. 請求項1〜のいずれか1項に記載のマニピュレータにおいて、
    前記連結部の延在方向の軸線と、前記第1入力部の回転面とのなす角は、35°〜55°のいずれかに設定されていることを特徴とするマニピュレータ。
  6. 請求項1〜のいずれか1項に記載のマニピュレータにおいて、
    前記第1入力部の正面視で、該第1入力部は、リング形状に形成されていることを特徴とするマニピュレータ。
  7. 請求項1〜のいずれか1項に記載のマニピュレータにおいて、
    前記第1入力部の正面視で、前記第1入力部の左右中心線と前記連結部の延在方向の軸線とは同一線上に設定されていることを特徴とするマニピュレータ。
  8. 請求項1〜のいずれか1項に記載のマニピュレータにおいて、
    2つの前記指当て部の回転中心点は、前記連結部の延在方向の軸線を基準として、前記グリップハンドルの延在方向と逆側にずれた位置に設けられていることを特徴とするマニピュレータ。
  9. 請求項記載のマニピュレータにおいて、
    2つの前記指当て部の回転中心点と前記連結部の延在方向の軸線との距離は、20mm〜50mmのいずれかに設定されていることを特徴とするマニピュレータ。
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