JP6125121B2 - 医療用マニピュレータシステム - Google Patents
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Description
本願は、2015年2月6日に、日本に出願された特願2015−022614号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本発明の第1実施形態について説明する。
まず、本実施形態の医療用マニピュレータシステムの全体の概略構成について説明する。図1は、本発明の第1実施形態の医療用マニピュレータシステムの全体図である。
術具240a〜240dは、スレーブアーム200a〜200dの遠位端側(患者Pの体腔に向かう側とする)に装着される。
また、本実施形態のガイド器具10は、体内を観察可能ないわゆる内視鏡である。なお、ガイド器具10が体内を観察可能であることは必須ではない。
アングルノブ22のスプロケット等24には、アングルワイヤ25が連結されている。このため、アングルノブ22を回転させることによってスプロケット等24を介してアングルワイヤ25を動作させることで、能動湾曲部15の湾曲動作が可能となっている。
図5に示すように、本実施形態の処置部32は、一対のジョー33と、一対のジョー33を互いに連結する回動軸部材38とを備えている。
直動ガイド51は、図2に示すように、スレーブアーム200dの手術用動力伝達アダプタ220dに取り付け可能である。直動ガイド51は、手術用動力伝達アダプタ220dに固定可能な土台部材52と、土台部材52に設けられたガイドレール53とを有している。
なお、当接面74bに代えて、着脱部41がガイドレール53の基端53b方向へ移動してきたときに着脱部41をガイドレール53の先端53a方向に押し返す力をかけるための形状を有する当接部が回動体74に形成されていてもよい。
また、本実施形態では、枠体42がテーパー面74aを押すことで回動体74が載置面73aから離れるように移動し(図12参照)、枠体42が回動体74から離間したときに、回動体74が載置面73aに接するまで、回動体74が載置面73aに近づくように、回動体74が逆に移動する。
上記実施形態の変形例について説明する。図15は、本変形例の構成を示す側面図である。図16は、本変形例の構成を示す平面図である。
また、本変形例では、第1実施形態に開示された回動体74と比較して単純な構造であり、本変形例の規制部70Aは第1実施形態の規制部70よりも容易に生産可能である。
上記第一実施形態の他の変形例について説明する。図17は、本変形例の構成を示す側面図である。図18は、本変形例の構成を示す平面図である。
本発明の第2実施形態について説明する。以下に説明する各実施形態において、上述した第1実施形態に係る構成要素と同様の構成要素には、第1実施形態と同一の符号が付され、重複する説明は省略される。図19は、本実施形態の医療用マニピュレータシステムにおける処置具を示す側面図である。図20は、処置具の背面図である。図21は、処置具の平面図である。図22は、実施形態の医療用マニピュレータシステムのスレーブ制御回路の一部の構成を示すブロック図である。図23は、スレーブ制御回路における一部の処理を示すフローチャートである。
固定電極83は、後述する位置センサ82の構成要素である。固定電極83は、土台部材52に固定された導体からなる。固定電極83は、ガイドレール53における第二領域55において、ガイドレール53が延びる方向に延ばして設けられている。
スイッチ89に設けられた移動子90は、枠体42が基体57に係合することによって押圧される(図19及び図20参照)。移動子90は、枠体42が基体57に係合している状態で一対の端子91を導通状態とする。
スイッチ89に設けられた一対の端子91は、図22に示すように、スレーブ制御回路400の装着検知部92に対して電気的に接続されている。一対の端子91が互いに導通されているか否かは、後述する装着検知部92において検知される。
また、柱部材72Cは、直動ガイド51Cにおける第一領域54と第二領域55との境界部分に移動体81Cを保持している。
スレーブ制御回路400は、規制部70Cの移動体81Cの位置を制御するため開閉制御部401を有している。
位置検知部87は、第一検出電極85及び第二検出電極86が絶縁状態となっているときに、動力源部56Cがガイドレール53上で第一領域54に位置していると判定する。また、位置検知部87は、第一検出電極85及び第二検出電極86が導通状態となっているときに、動力源部56Cがガイドレール53上で第二領域55に位置していると判定する。
医療用マニピュレータシステム1Cの使用時には、動力源部56Cの位置と、動力源部56Cに対する着脱部41の装着の有無とが繰り返し検出されている。
すなわち、第一に、動力源部56Cがガイドレール53上で第二領域55に位置していると判定され、かつ基体57と枠体42とが係合していると判定されている場合(図24参照)には、駆動制御部402は、ガイドレール53に沿った動力源部56Cの移動経路内に移動体81Cを挿入するように、規制部70Cの支持体71Cに設けられた開閉モータ93を制御する。
第二に、動力源部56Cがガイドレール53上で第二領域55に位置していると判定され、かつ基体57と枠体42とが係合していないと判定されている場合(すなわち、第二領域55において動力源部56Cから着脱部41が取り外された場合)には、駆動制御部402は、ガイドレール53に沿った動力源部56Cの移動経路外に移動体81Cを移動させるように、規制部70Cの支持体71Cに設けられた開閉モータ93を制御する。
本実施形態の位置センサ82は、ガイドレール53における第一領域54と第二領域55とのうちのどちらに動力源部56Cが位置しているかを、固定電極83に対する一対の検出電極84の接触状態に基づいて判定する。たとえば、動力源部56Cが第一領域54から第二領域55へと移動したときに、第一検出電極85及び第二検出電極86が固定電極83により導通状態となることで、位置センサ82の位置検知部87が、動力源部56Cがガイドレール53上で第二領域55に位置していると判定する。
なお、位置センサ82は上記の構成には限定されない。たとえば、位置センサ82は、公知のリニアエンコーダを有していてもよい。
なお、装着センサ88は上記の構成には限定されない。たとえば、装着センサ88は、公知の光センサを有していてもよい。
図21に示すように、本実施形態の動力源部56Cが第一領域54に位置しているときには、ガイドレール53に沿った動力源部56Cの移動経路外に移動体81Cが位置している。このため、動力源部56Cはガイドレール53に沿って第一領域54から第二領域55へと移動可能である。本実施形態では、動力源部56Cに着脱部41が取り付けられているか否かにかかわらず、動力源部56Cは、第一領域54から第二領域55へと移動可能である。
さらに、本実施形態の医療用マニピュレータシステム1Cによれば、移動体81Cが開閉モータ93により移動するようになっていることにより、手作業による誤操作によって移動体81Cが不適切な位置に移動されてしまうのを予防することができる。
本発明の第3実施形態について説明する。図26は、本発明の第3実施形態の医療用マニピュレータシステムにおける処置具を示す側面図である。
本実施形態の処置具30Dは、第1実施形態に開示された挿入体31と、第1実施形態に開示された駆動体50に代えて設けられた駆動体50Dとを備えている。
本実施形態では、動力源部56は、復帰機構96の牽引ばね97により、ガイドレール53の基端53b側へ向かって常に一定の力で牽引されている。
たとえば、動力源部56が着脱部41と一体に係合された状態で第二領域55にあるとき(図13参照)には、動力源部56をガイドレール53の先端53a側へ移動させようとする力がなければ、規制部70の当接面74bに着脱部41の枠体42が接するまで動力源部56は基端53b側へ移動する。このとき、処置具30の関節部39(図10参照)は処置具チャンネル19の先端から露出されている。
また、第二領域55において動力源部56から着脱部41が取り外されると、動力源部56は、復帰機構96である牽引ばね97の作用により、回動体74とガイドレール53との間を通過してガイドレール53の基端53bまで移動する。
次に、本実施形態の変形例について説明する。図27は、実施形態の変形例の構成を示す側面図である。
上記実施形態では復帰機構96が牽引ばね97からなる例が開示されているが、本変形例では、復帰機構96は、牽引ばね97に代えて、ガイドレール53における先端側よりも基端側が下となるように土台部材52に対してガイドレール53を傾斜させて保持する傾斜台部98を有している。
復帰機構96となる傾斜台部98は、土台部材52に固定されている、あるいは土台部材52と一体成型されている。
このような構成であっても上記実施形態の復帰機構96と同様の効果を奏する。
本発明の第4実施形態について説明する。図28は、本発明の第4実施形態の医療用マニピュレータシステムにおける処置具を示す側面図である。図29は、処置具の平面図である。
本実施形態の処置具30Eは、第1実施形態に開示された挿入体31と、第1実施形態に開示された駆動体50に代えて設けられた駆動体50Eとを備えている。
開閉蓋部101が閉じられた状態で開閉蓋部101と着脱部41とは接触しないようになっている。このため、開閉蓋部101が閉じられている時に、第二領域55内で動力源部56及び着脱部41は一体にガイドレール53に沿って進退移動可能である。
本発明の第5実施形態について説明する。図31は、本発明の第5実施形態の医療用マニピュレータシステムにおける処置具を側面視で示す部分断面図である。図32は、処置具の作用を説明するための図である。
なお、本実施形態において、挿入体31の中心線を回転中心として処置部32を回転させることにより処置中等における処置部32の位置や姿勢を最適化することが考えられる。この場合には、例えば枠体42Fが基体57Fに取り付けられた状態で枠体42Fと基体57Fとを挿入体31の中心線を回転中心として一体に回転可能に構成してもよい。さらにこの場合、上記のように基体57Fが回転しても移動体111がテーパー面74a及び当接面74bに当接可能となるように、挿入体31の中心線に対して放射状に移動体111が突出するようになっていてもよい。
10 ガイド器具
11 挿入部
12 先端硬質部
13 チャンネル管路
14 撮像部
15 能動湾曲部
16 可撓管部
17 チャンネルチューブ
18 導入開口部
19 処置具チャンネル
20 操作部
21 筐体
22 アングルノブ
23 ダイヤル部
24 スプロケット
25 アングルワイヤ
30,30A,30B,30C,30D,30E 処置具
31 挿入体
32 処置部
33 一対のジョー
34 第一ジョー
35 第一把持面
36 第二ジョー
37 第二把持面
38 回動軸部材
39 関節部
40 軟性部
41 着脱部
42,42F 枠体
43 回動体部
44 伝達部材
45 第一伝達部材
46 第二伝達部材
50,50A,50B,50C,50D,50E 駆動体
51,51C,51D 直動ガイド
52 土台部材
53 ガイドレール
53b ガイドレールの基端
54 第一領域
55 第二領域
56,56C,56F 動力源部
57,57F 基体
58 動力源
59 モータ
60 第一モータ
61 第二モータ
62 動力伝達部
70,70A,70B,70C 規制部
71,71A,71B,71C 支持体
72,72A,72B,72C 柱部材
73 載置台部
73a 載置面
74,74A 回動体
74a,74aB テーパー面
74b,74bB 当接面
75,75A 連結部
76,76A 軸部材
77,77A,77B 付勢部材
78 規制板
78a 接触面
79 板部材
80 保持部
81,81C 移動体
81a 接触面
82 位置センサ
83 固定電極
84 検出電極
85 第一検出電極
86 第二検出電極
87 位置検知部
88 装着センサ
89 スイッチ
90 移動子
91 一対の端子
92 装着検知部
93 開閉モータ
94 ピニオン
95 ラック
96 復帰機構
98 傾斜台部
99 カバー
100 壁部
101 開閉蓋部
110 スライドスイッチ
111 移動体
150 手術台
200a〜200d スレーブアーム
220a、220b、220c、220d 手術用動力伝達アダプタ
240a〜240d 術具
400 スレーブ制御回路
401 開閉制御部
402 駆動制御部
500a、500b マスターアーム
600 操作部
700 入力処理回路
800 画像処理回路
900a 操作者用ディスプレイ
900b 助手用ディスプレイ
Claims (8)
- 処置具チャンネルを有し体内に挿入されるガイド器具と、
所定の動力を受けて湾曲変形可能な関節部を有し前記処置具チャンネルに挿通される挿入体と、
前記挿入体に対して着脱可能で前記挿入体に対して前記動力を伝達可能な動力源部と、
前記関節部が前記処置具チャンネル内に位置している状態に対応する第一領域,及び前記関節部が前記処置具チャンネルの先端から露出されている状態に対応して前記第一領域と繋がる第二領域,を有し前記第一領域と前記第二領域とからなる所定の直線方向に前記動力源部を進退移動可能に案内することにより前記挿入体を前記処置具チャンネル内で進退させるガイドレールと、
前記ガイドレールにおける前記動力源部の進退移動経路のうち前記第一領域と前記第二領域との境界に介在され、前記挿入体と前記動力源部とが前記動力を伝達可能に取り付けられた状態での前記第二領域から前記第一領域への前記挿入体の移動を規制する規制部と、
を備えたことを特徴とする医療用マニピュレータシステム。 - 前記規制部は、
前記挿入体が前記動力源部に取り付けられた状態における前記ガイドレールに沿った前記挿入体の移動経路上に配されて前記挿入体と前記動力源部との少なくとも一部に接触可能な開閉部材と、
前記開閉部材を前記移動経路に対して挿脱可能に前記境界に支持する支持体と、
前記開閉部材が前記移動経路上に配されるように前記支持体に対して前記開閉部材を付勢する付勢部材と、
を有し、
前記開閉部材は、
前記第一領域側に向けられており前記挿入体及び前記動力源部の少なくとも一部が接触可能な第一面と、
前記第二領域側に向けられており前記挿入体及び前記動力源部の少なくとも一部が前記移動経路の方向に当接可能な第二面と、
を有し、
前記挿入体が前記動力源部に取り付けられた状態で前記移動経路に沿って前記第一領域から前記第二領域へと移動する過程で前記挿入体が前記第一面に接して前記開閉部材を前記付勢部材の付勢力に抗して前記移動経路の外へ押しのけることにより前記挿入体を前記第二領域へ進入させるための空間を生じさせる
ことを特徴とする請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記第一面は前記移動経路の方向に対して傾斜するテーパー面であり、
前記挿入体が前記動力源部に取り付けられた状態で前記移動経路に沿って前記第一領域から前記第二領域へと移動する過程で前記挿入体及び前記動力源部の少なくとも一部が前記テーパー面に接して前記開閉部材を前記付勢部材の付勢力に抗して前記移動経路の外へ押しのけることにより前記挿入体を前記第二領域へ進入させるための空間を生じさせる
ことを特徴とする請求項2に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記開閉部材は、前記移動経路の方向に対して直交する方向に延びる回動軸線回りに回動可能となるように前記支持体に支持されている
ことを特徴とする請求項2に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記動力源部を前記第二領域から前記第一領域へ向かって前記ガイドレールに沿って移動させる復帰機構をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。
- 前記第二領域内に配された前記動力源部に対する前記挿入体の取付けを禁止し、且つ前記第二領域内に配された前記動力源部が挿入体にすでに取り付けられている時には前記動力源部からの前記挿入体の取り外しを許容する着脱規制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。
- 前記挿入体が前記動力源部に取り付けられていることを検知可能な装着センサと、
前記動力源部が前記第一領域と前記第二領域とのどちらに位置しているかを検知可能な位置センサと、
前記挿入体が前記動力源部に取り付けられていることを前記装着センサが検知し且つ前記動力源部が前記第二領域内にあることを前記位置センサが検知しているときに前記第一領域と前記第二領域との間の前記動力源部の移動を規制するように前記規制部を制御する制御部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記挿入体が前記動力源部に取り付けられていないことを前記装着センサが検知し且つ前記動力源部が前記第二領域内にあることを前記位置センサが検知しているときに前記制御部が前記規制部における規制の制御を解除して前記動力源部を前記第二領域から前記第一領域へ移動可能とする
ことを特徴とする請求項7に記載の医療用マニピュレータシステム。
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