JP6110527B1 - 伸縮性を有する医療機器の制御機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】伸縮性を有する医療機器の制御機構を提供する。【解決手段】伸縮軸方向を有する医療機器の設置に適用され、且つ伸縮軸方向と患者とが交差することで挿入点が形成される。制御機構は台座と、第一回転モジュールと、第二回転モジュールと、相互に装設される近端リンクロッドセット及び遠端リンクロッドセットからなるリンクロッドモジュールと、伸縮可能な連動モジュールとで構成される。本発明は、医療機器を連動させて伸縮軸方向に沿って往復移動させるための伸縮可能な連動モジュールが医療機器から離れる場所に設置される。これにより、挿入点が患者から離れており、医療機器が患者の挿入点付近に位置するがアクチュエータは設置されず、医療機器が制御されて伸縮動作を行うため、患者の挿入点付近の操作空間が増加され、医師が行う低侵襲手術においての利便性が向上する。【選択図】図２
Description
本発明は、伸縮性を有する医療機器の制御機構に関する。
従来の技術では、例えば、中心運動により手術用ロボットを制御する発明が記載されている（例えば特許文献１参照）。主に平行な調整可能な伸縮リンクロッド１１及び１２が平行リンクロッド１３Ａ、１３Ｂ、及び１３Ｃに連結され、且つ各枢軸継手１４に連結され、同時に各アクチュエータ１５Ａ及び１５Ｂと組み合わせられて、医療機器１６が複数の軸方向の運動を行い、検査や治療を行う。
しかしながら、医療機器１６を制御して患者１７に対して延入及び延出を行う機構は主にリニアアクチュエータ１５Ａで実施される。リニアアクチュエータ１５Ａは平行な調整可能な伸縮リンクロッド１１及び１２の外側部分１１Ａ及び１２Ａに連設されて前記医療機器１６に近接されるため、患者１７の挿入点Ｐにも近接され、操作空間が制限されてしまい、医師が操作する上で不便であった。
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意研究した結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、伸縮性を有する医療機器の制御機構を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するための本発明に係る伸縮性を有する医療機器の制御機構は、伸縮軸方向を有する医療機器の設置に適用され、且つ前記伸縮軸方向と患者とが交差することで挿入点が形成され、前記制御機構は、台座と、前記台座に装設されると共に前記挿入点を通過させる第一軸方向を有し、前記台座が連動されて前記第一軸方向の周りを回転させる第一回転モジュールと、前記台座に装設されると共に前記台座に枢接される第二出力軸を有し、前記第二出力軸は前記第一軸方向に垂直になる第二軸方向を有する第二回転モジュールと、相互に装設される近端リンクロッドセット及び遠端リンクロッドセットからなり、前記近端リンクロッドセットは前記第二回転モジュールの第二出力軸に装設されると共に前記伸縮軸方向に平行し、前記遠端リンクロッドセットは前記近端リンクロッドセットに変移可能に設置される第一遠端ロッド部及び前記医療機器に設置される第二遠端ロッド部を有するリンクロッドモジュールと、前記近端リンクロッドセットに装設されると共に前記遠端リンクロッドセットに連結されて連動させて前記近端リンクロッドセット上で往復移動させ、前記医療機器が前記伸縮軸方向に沿って往復移動を行う伸縮可能な連動モジュールとを備えることを特徴とする。
好ましくは、第一回転モジュールは、第一モーターと、第一減速機と、第一ベルトとを備え、第一モーターは台座に固設されると共に第一シャフトを有し、第一減速機は台座に固設されると共に第一入力軸及び第一入力軸に動力的に接続される第一出力軸を有し、第一出力軸の軸方向は第一軸方向に重畳され、第一ベルトは第一シャフトと第一入力軸との間に動力的に接続される。
好ましくは、第一減速機構の第一出力軸には下部架台が枢接される。
好ましくは、第二回転モジュールは、第二モーターと、第二減速機と、第二ベルトとを備え、第二モーターは台座に固設されると共に第二シャフトを有し、第二減速機は台座に固設されると共に第二入力軸及び第二入力軸に動力的に接続される第二出力軸を有し、第二ベルトは第二シャフトと第二入力軸との間に動力的に接続され、第二モーターが作動されて第二出力軸が原位置で回転を行い、リンクロッドモジュール、伸縮可能な連動モジュール及び医療機器が連動されて第二軸方向の周りで往復回転を行う。
好ましくは、リンクロッドモジュールの近端リンクロッドセットは、第一近端スライドレールと、第一近端スライドレールに平行する第二近端スライドレールと、第一近端スライドレール及び第二近端スライドレールの一端に連結されるリンクロッドと、第一近端スライドレールに滑動可能に設置される第一スライドブロックと、第二近端スライドレールに滑動可能に設置される第二スライドブロックとを備える。第一近端スライドレールは第二出力軸に固設される第一近端端部を有し、第二近端スライドレールは台座に固設される第二近端端部を有する。伸縮可能な連動モジュールは第二近端スライドレールに平行に設置されるスクリューと、スクリューに螺設されると共に第二スライドブロックに固設されるナットと、スクリューを連動させて原位置で回転させる第三モーターとを含む。リンクロッドモジュールの遠端リンクロッドセットの第一遠端ロッド部は同時に第一スライドブロック及びナットに固設される。
本発明によれば、医療機器が患者の挿入点付近に位置するがアクチュエータは設置されず、医療機器が制御されて伸縮動作を行い、患者の挿入点付近での操作空間を増加させる。
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
（第１実施形態）
本発明による伸縮性を有する医療機器の制御機構は、医療機器９１の設置に適用され、医療機器９１は伸縮軸方向９１１を有し、且つ伸縮軸方向９１１及び患者９２が交差することで挿入点Ｐが形成される。制御機構は主に台座２０と、第一回転モジュール３０と、第二回転モジュール４０と、リンクロッドモジュール５０と、伸縮可能な連動モジュール６０とで構成される（図２乃至図５参照）。
本発明による伸縮性を有する医療機器の制御機構は、医療機器９１の設置に適用され、医療機器９１は伸縮軸方向９１１を有し、且つ伸縮軸方向９１１及び患者９２が交差することで挿入点Ｐが形成される。制御機構は主に台座２０と、第一回転モジュール３０と、第二回転モジュール４０と、リンクロッドモジュール５０と、伸縮可能な連動モジュール６０とで構成される（図２乃至図５参照）。
第一回転モジュール３０は台座２０に装設されると共に挿入点Ｐを通過させる第一軸方向３１を有し、台座２０が連動されて第一軸方向３１の周りで回転を行う。
本実施形態において、第一回転モジュール３０は第一モーター３２と、第一減速機３３と、第一ベルト３４とを備え、第一モーター３２は台座２０に固設されると共に第一シャフト３２１を有し、第一減速機３３は台座２０に固設されると共に第一入力軸３３１及び第一入力軸３３１に動力的に接続される第一出力軸３３２を有する。第一出力軸３３２の軸方向は第一軸方向３１に重畳され、第一ベルト３４は第一シャフト３２１と第一入力軸３３１との間に動力的に接続される。また、第一減速機３３の第一出力軸３３２は下部架台９６に枢接される。
本実施形態において、第一回転モジュール３０は第一モーター３２と、第一減速機３３と、第一ベルト３４とを備え、第一モーター３２は台座２０に固設されると共に第一シャフト３２１を有し、第一減速機３３は台座２０に固設されると共に第一入力軸３３１及び第一入力軸３３１に動力的に接続される第一出力軸３３２を有する。第一出力軸３３２の軸方向は第一軸方向３１に重畳され、第一ベルト３４は第一シャフト３２１と第一入力軸３３１との間に動力的に接続される。また、第一減速機３３の第一出力軸３３２は下部架台９６に枢接される。
第二回転モジュール４０は台座２０に装設されると共に台座２０に枢接される第二出力軸４３２を有し、第二出力軸４３２は第一軸方向３１に垂直になる第二軸方向４１を有する。
本実施形態において、第二回転モジュール４０は第二モーター４２と、第二減速機４３と、第二ベルト４４とを備え、第二モーター４２は台座２０に固設されると共に第二シャフト４２１を有し、第二減速機４３は台座２０に固設されると共に第二入力軸４３１及び第二入力軸４３１に動力的に接続される第二出力軸４３２を有する。第二ベルト４４は第二シャフト４２１と第二入力軸４３１との間に動力的に接続され、第二モーター４２が作動されて最終的に第二出力軸４３２が原位置で回転を行い、リンクロッドモジュール５０、伸縮可能な連動モジュール６０及び医療機器９１が連動されて第二軸方向４１の周りで往復回転を行う。
本実施形態において、第二回転モジュール４０は第二モーター４２と、第二減速機４３と、第二ベルト４４とを備え、第二モーター４２は台座２０に固設されると共に第二シャフト４２１を有し、第二減速機４３は台座２０に固設されると共に第二入力軸４３１及び第二入力軸４３１に動力的に接続される第二出力軸４３２を有する。第二ベルト４４は第二シャフト４２１と第二入力軸４３１との間に動力的に接続され、第二モーター４２が作動されて最終的に第二出力軸４３２が原位置で回転を行い、リンクロッドモジュール５０、伸縮可能な連動モジュール６０及び医療機器９１が連動されて第二軸方向４１の周りで往復回転を行う。
リンクロッドモジュール５０は相互に装設される近端リンクロッドセット５１及び遠端リンクロッドセット５２を備え、近端リンクロッドセット５１は第二回転モジュール４０の第二出力軸４３２に装設されると共に伸縮軸方向９１１に平行する。遠端リンクロッドセット５２は近端リンクロッドセット５１に変移可能に設置される第一遠端ロッド部５２１及び医療機器９１が設置される第二遠端ロッド部５２２を有する。
伸縮可能な連動モジュール６０は近端リンクロッドセット５１に装設されると共に遠端リンクロッドセット５２に連結されて連動させて近端リンクロッドセット５１上で往復移動させ、医療機器９１が伸縮軸方向９１１に沿って往復移動を行う。
本実施形態において、リンクロッドモジュール５０の近端リンクロッドセット５１は、第一近端スライドレール５１１と、第一近端スライドレール５１１に平行する第二近端スライドレール５１２と、第一近端スライドレール５１１及び第二近端スライドレール５１２の一端に連結されるリンクロッド５１３と、第一近端スライドレール５１１に滑動可能に設置される第一スライドブロック５１４と、第二近端スライドレール５１２に滑動可能に設置される第二スライドブロック５１５とを備え、第一近端スライドレール５１１は第二出力軸４３２に固設される第一近端端部５１１Ａを有し、第二近端スライドレール５１２は台座２０に固設される第二近端端部５１２Ａを有する。
遠端リンクロッドセット５２は２本のロッドで構成される。伸縮可能な連動モジュール６０は第二近端スライドレール５１２に平行に設置されるスクリュー６１と、スクリュー６１に螺設されると共に第二スライドブロック５１５に固設されるナット６２と、スクリュー６１を連動させて原位置で回転させる第三モーター６３とを含む。リンクロッドモジュール５０の遠端リンクロッドセット５２の第一遠端ロッド部５２１は同時に第一スライドブロック５１４及びナット６２に固設され、伸縮可能な連動モジュール６０が遠端リンクロッドセット５２に連結されて連動させて近端リンクロッドセット５１上で往復移動させ、医療機器９１が伸縮軸方向９１１に沿って往復移動を行う。
図２、図３及び図６に示すように、制御第三モーター６３が作動すると、制御スクリュー６１が原位置で回転を行い、更にナット６２がスクリュー６１の方向（伸縮軸方向９１１と同じ）に沿って往復移動を行い、ナット６２の遠端リンクロッドセット５２及び医療機器９１に直接的或いは間接的に固設されて伸縮軸方向９１１に沿って往復移動を行う。
遠端リンクロッドセット５２は２本のロッドで構成される。伸縮可能な連動モジュール６０は第二近端スライドレール５１２に平行に設置されるスクリュー６１と、スクリュー６１に螺設されると共に第二スライドブロック５１５に固設されるナット６２と、スクリュー６１を連動させて原位置で回転させる第三モーター６３とを含む。リンクロッドモジュール５０の遠端リンクロッドセット５２の第一遠端ロッド部５２１は同時に第一スライドブロック５１４及びナット６２に固設され、伸縮可能な連動モジュール６０が遠端リンクロッドセット５２に連結されて連動させて近端リンクロッドセット５１上で往復移動させ、医療機器９１が伸縮軸方向９１１に沿って往復移動を行う。
図２、図３及び図６に示すように、制御第三モーター６３が作動すると、制御スクリュー６１が原位置で回転を行い、更にナット６２がスクリュー６１の方向（伸縮軸方向９１１と同じ）に沿って往復移動を行い、ナット６２の遠端リンクロッドセット５２及び医療機器９１に直接的或いは間接的に固設されて伸縮軸方向９１１に沿って往復移動を行う。
以上が本発明の実施形態による各主要部材の構造及び形態の説明である。第一回転モジュール３０、第二回転モジュール４０、及び伸縮可能な連動モジュール６０にリンクロッドモジュール５０が組み合わせられる構造設計により、医療機器９１が挿入点Ｐに保持されて第一軸方向３１及び第二軸方向４１の周りで回転運動を行う以外、更に挿入点Ｐにより伸縮軸方向９１１の往復移動を行い、医療機器９１により様々な検査或いは治療を行えるようになる。
リンクロッドモジュール５０の近端リンクロッドセット５１及び遠端リンクロッドセット５２の構造設計並びに伸縮可能な連動モジュール６０が連動される設計により、医療機器９１は挿入点Ｐにより伸縮軸方向９１１の往復移動が行える以外、伸縮可能な連動モジュール６０が近端リンクロッドセット５１に装設され、遠端リンクロッドセット５２の第一遠端ロッド部５２１が近端リンクロッドセット５１に変移可能に設置され、遠端リンクロッドセット５２の第二遠端ロッド部５２２に医療機器９１が設置されることで、医療機器９１が連動されて伸縮軸方向９１１に沿って往復移動を行う伸縮可能な連動モジュール６０が医療機器９１から離れる場所に設置され、同時に患者９２の挿入点Ｐからも離れる。
これにより、本発明の制御機構が医療機器９１及び患者９２の挿入点Ｐ付近に位置されるがアクチュエータが設置されず、医療機器９１が制御されて伸縮動作を行い、患者９２の挿入点Ｐ付近での操作空間が増加され、医師が低侵襲手術を行う上での利便性が向上する。
これにより、本発明の制御機構が医療機器９１及び患者９２の挿入点Ｐ付近に位置されるがアクチュエータが設置されず、医療機器９１が制御されて伸縮動作を行い、患者９２の挿入点Ｐ付近での操作空間が増加され、医師が低侵襲手術を行う上での利便性が向上する。
医療機器９１は挿入点Ｐを枢動点として第一軸方向及び第二軸方向の回転運動を行う。以下に説明する。
第一軸方向運動：第一モーター３２が制御されて作動されると、第一モーター３２が第一ベルト３４により第一減速機３３の第一入力軸３３１を連動させて回転させ、第一出力軸３３２の回転が減速される。
この際、台座２０及び台座２０に直接的或いは間接的に装設される第二回転モジュール４０、リンクロッドモジュール５０、及び伸縮可能な連動モジュール６０は第一出力軸３３２を軸心として、第一軸方向３１の周りで回転を行い、第一軸方向３１が挿入点Ｐを通過させることで、医療機器９１が挿入点Ｐを円心として往復して一定の角度枢動を行う。これにより、医療機器９１の第一軸方向の運動が完成する（図２、図４、図５及び図７参照）。
この際、台座２０及び台座２０に直接的或いは間接的に装設される第二回転モジュール４０、リンクロッドモジュール５０、及び伸縮可能な連動モジュール６０は第一出力軸３３２を軸心として、第一軸方向３１の周りで回転を行い、第一軸方向３１が挿入点Ｐを通過させることで、医療機器９１が挿入点Ｐを円心として往復して一定の角度枢動を行う。これにより、医療機器９１の第一軸方向の運動が完成する（図２、図４、図５及び図７参照）。
第二軸方向運動：第二モーター４２が作動されると、第二モーター４２が第二ベルト４４により第二減速機４３の第二入力軸４３１を連動させて回転させ、第二出力軸４３２の回転が減速される。
この際、第二出力軸４３２に直接的或いは間接的に装設されるリンクロッドモジュール５０及び伸縮可能な連動モジュール６０が前記第二出力軸４３２を軸心として、第二軸方向４１の周りで回転を行う。第二軸方向４１が第一軸方向３１に垂直になり、且つ第一軸方向３１が挿入点Ｐを通過させるため、医療機器９１が挿入点Ｐを円心として往復して一定の角度枢動を行う、これにより、医療機器９１の第二軸方向４１の運動が完成する（図２、図４、図５及び図８参照）。
この際、第二出力軸４３２に直接的或いは間接的に装設されるリンクロッドモジュール５０及び伸縮可能な連動モジュール６０が前記第二出力軸４３２を軸心として、第二軸方向４１の周りで回転を行う。第二軸方向４１が第一軸方向３１に垂直になり、且つ第一軸方向３１が挿入点Ｐを通過させるため、医療機器９１が挿入点Ｐを円心として往復して一定の角度枢動を行う、これにより、医療機器９１の第二軸方向４１の運動が完成する（図２、図４、図５及び図８参照）。
本明細書に開示された実施形態は、本発明を限定するものではなく、説明するためのものである。従って、このような実施形態によって本発明の思想と範囲が限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲により解釈すべきであり、それと同等の範囲内にある全ての技術は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。
１１、１２ 調整可能な伸縮リンクロッド
１１Ａ、１２Ａ 外側部分
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 平行リンクロッド
１４ 枢軸継手
１５Ａ、１５Ｂ アクチュエータ
１６ 医療機器
１７ 患者
Ｐ 挿入点
２０ 台座
３０ 第一回転モジュール
３１ 第一軸方向
３２ 第一モーター
３２１ 第一シャフト
３３ 第一減速機
３３１ 第一入力軸
３３２ 第一出力軸
３４ 第一ベルト
４０ 第二回転モジュール
４１ 第二軸方向
４２ 第二モーター
４２１ 第二シャフト
４３ 第二減速機
４３１ 第二入力軸
４３２ 第二出力軸
４４ 第二ベルト
５０ リンクロッドモジュール
５１ 近端リンクロッドセット
５１１ 第一近端スライドレール
５１１Ａ 第一近端端部
５１２ 第二近端スライドレール
５１２Ａ 第二近端端部
５１３ リンクロッド
５１４ 第一スライドブロック
５１５ 第二スライドブロック
５２ 遠端リンクロッドセット
５２１ 第一遠端ロッド部
５２２ 第二遠端ロッド部
６０ 伸縮可能な連動モジュール
６１ スクリュー
６２ ナット
６３ 第三モーター
９１ 医療機器
９１１ 伸縮軸方向
９２ 患者
９６ 下部架台
Ｐ 挿入点
１１Ａ、１２Ａ 外側部分
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ 平行リンクロッド
１４ 枢軸継手
１５Ａ、１５Ｂ アクチュエータ
１６ 医療機器
１７ 患者
Ｐ 挿入点
２０ 台座
３０ 第一回転モジュール
３１ 第一軸方向
３２ 第一モーター
３２１ 第一シャフト
３３ 第一減速機
３３１ 第一入力軸
３３２ 第一出力軸
３４ 第一ベルト
４０ 第二回転モジュール
４１ 第二軸方向
４２ 第二モーター
４２１ 第二シャフト
４３ 第二減速機
４３１ 第二入力軸
４３２ 第二出力軸
４４ 第二ベルト
５０ リンクロッドモジュール
５１ 近端リンクロッドセット
５１１ 第一近端スライドレール
５１１Ａ 第一近端端部
５１２ 第二近端スライドレール
５１２Ａ 第二近端端部
５１３ リンクロッド
５１４ 第一スライドブロック
５１５ 第二スライドブロック
５２ 遠端リンクロッドセット
５２１ 第一遠端ロッド部
５２２ 第二遠端ロッド部
６０ 伸縮可能な連動モジュール
６１ スクリュー
６２ ナット
６３ 第三モーター
９１ 医療機器
９１１ 伸縮軸方向
９２ 患者
９６ 下部架台
Ｐ 挿入点
Claims (4)
- 伸縮軸方向を有する医療機器の設置に適用され、且つ前記伸縮軸方向と患者とが交差することで挿入点が形成される、伸縮性を有する医療機器の制御機構であって、
台座と、
前記台座に装設されると共に前記挿入点を通過させる第一軸方向を有し、前記台座が連動されて前記第一軸方向の周りを回転させる第一回転モジュールと、
前記台座に装設されると共に前記台座に枢接される第二出力軸を有し、前記第二出力軸は前記第一軸方向に垂直になる第二軸方向を有する第二回転モジュールと、
相互に装設される近端リンクロッドセット及び遠端リンクロッドセットからなり、前記近端リンクロッドセットは前記第二回転モジュールの第二出力軸に装設されると共に前記伸縮軸方向に平行し、前記遠端リンクロッドセットは前記近端リンクロッドセットに変移可能に設置される第一遠端ロッド部及び前記医療機器に設置される第二遠端ロッド部を有するリンクロッドモジュールと、
前記近端リンクロッドセットに装設されると共に前記遠端リンクロッドセットに連結されて連動させて前記近端リンクロッドセット上で往復移動させ、前記医療機器が前記伸縮軸方向に沿って往復移動を行う伸縮可能な連動モジュールとを備え、
前記リンクロッドモジュールの近端リンクロッドセットは、第一近端スライドレールと、前記第一近端スライドレールに平行する第二近端スライドレールと、前記第一近端スライドレール及び前記第二近端スライドレールの一端に連結されるリンクロッドと、前記第一近端スライドレールに滑動可能に設置される第一スライドブロックと、前記第二近端スライドレールに滑動可能に設置される第二スライドブロックとを備え、
前記第一近端スライドレールは前記第二出力軸に固設される第一近端端部を有し、
前記第二近端スライドレールは前記台座に固設される第二近端端部を有し、
前記伸縮可能な連動モジュールは前記第二近端スライドレールに平行に設置されるスクリューと、前記スクリューに螺設されると共に前記第二スライドブロックに固設されるナットと、前記スクリューを連動させて原位置で回転させる第三モーターとを含み、
前記リンクロッドモジュールの遠端リンクロッドセットの第一遠端ロッド部は同時に前記第一スライドブロック及びナットに固設されることを特徴とする、
伸縮性を有する医療機器の制御機構。 - 前記第一回転モジュールは、第一モーターと、第一減速機と、第一ベルトとを備え、前記第一モーターは前記台座に固設されると共に第一シャフトを有し、前記第一減速機は前記台座に固設されると共に第一入力軸及び前記第一入力軸に動力的に接続される第一出力軸を有し、前記第一出力軸の軸方向は前記第一軸方向に重畳され、前記第一ベルトは前記第一シャフトと前記第一入力軸との間に動力的に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の伸縮性を有する医療機器の制御機構。
- 前記第一減速機の第一出力軸には下部架台が枢接されることを特徴とする、請求項２に記載の伸縮性を有する医療機器の制御機構。
- 前記第二回転モジュールは、第二モーターと、第二減速機と、第二ベルトとを備え、前記第二モーターは前記台座に固設されると共に第二シャフトを有し、前記第二減速機は前記台座に固設されると共に第二入力軸及び前記第二入力軸に動力的に接続される前記第二出力軸を有し、前記第二ベルトは前記第二シャフトと前記第二入力軸との間に動力的に接続され、前記第二モーターが作動されて前記第二出力軸が原位置で回転を行い、前記リンクロッドモジュール、伸縮可能な連動モジュール及び前記医療機器が連動されて前記第二軸方向の周りで往復回転を行うことを特徴とする、請求項１に記載の伸縮性を有する医療機器の制御機構。
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