JP6141569B2 - 医療用マニピュレータ - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る医療用マニピュレータを示す全体図である。図2は、医療用マニピュレータの一部を示す斜視図である。図3は、医療用マニピュレータのブロック図である。図4は、医療用マニピュレータの一部を示す斜視図である。図5は、医療用マニピュレータの処置具を示す模式図である。図6は、医療用マニピュレータのモータユニットを示す模式図である。図7は、モータユニットの内部構造の概念図である。図8は、処置具の第一伝達部に設けられた突起部を示す斜視図である。図9は、処置具の第一伝達部に設けられた突起部を示す平面図である。図10は、モータユニットの第二伝達部に設けられた被係合部を示す斜視図である。図11は、モータユニットの第二伝達部に設けられた被係合部を示す平面図である。
本実施形態では、第一処置具12Aと第二処置具12Bとは、体内の処置対象部位に対して切開、把持、縫合等の処置をするための構成を有している。第一処置具12Aの構成と第二処置具12Bの構成とは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。以下では、2つの処置具12のうちの第一処置具12Aの構成に関して説明し、第二処置具12Bに関する説明は省略される。
エンドエフェクタ13の構成は、処置対象部位に対して作用を有する処置部であればよく、特に限定されない。たとえば、エンドエフェクタ13は、把持鉗子、切開ナイフ、電極など体内の組織に対して外科的処置をするものであってもよく、体内を観察するための光学的又は超音波的な観察装置であってもよい。たとえば、エンドエフェクタ13は、駆動ワイヤW2による牽引操作に応じて開閉動作可能な一対のジョーを有する把持鉗子や、高周波電流が通電されて組織を切開するナイフ等であってもよい。
なお、長尺部14は、可撓性を有していてもよいし、実質的に直線状をなす硬質な部材であってもよい。以下では、可撓性を有する長尺部14の構成の一例が示されている。
本実施形態の第一回転体23は、たとえば、第一回転体23の中心線が第一回転体23における所定の回転中心X1となっている。また、第一回転体23の中心線方向の両端24,25のうちの第一端部24が第一筐体21に対して回転可能となるように、第一端部24が第一筐体21に連結されている。
本実施形態における突起部26は、第一回転体23における所定の回転中心X1に対して直交する方向に長い係合条部27を有している。係合条部27は、後述する被係合部42に対して所定の位置関係にあるときに被係合部42と係合するように、被係合部42の形状に基づいた形状を有している。
本実施形態の第二回転体39の中心線は、第二回転体39における所定の回転中心X2となっている。また、第二回転体39の中心線方向の両端40,41のうちの第一端部40は、駆動部32に接続されている。
本実施形態における被係合部42は、第二回転体39における所定の回転中心X2に対して直交する方向に長い溝部43を有している。溝部43は、突起部26の係合条部27に対して所定の位置関係にあるときに突起部26と係合するように、突起部26の形状に基づいた形状を有している。
アシスト制御モードは、モータユニット30(第二の基端部)に対する第一の基端部20の装着過程で駆動部32を動作させるモードである。
アシスト制御モードでは、コントローラ50は、第一のエンコーダ34(図7参照)で検知された回転量と第二のエンコーダ36で検知された回転量との間に差が生じたときに、回転量の差をなくす方向へアクチュエータ33を動作させる。
アシスト制御モードの下で被係合部42に対して係合条部27(突起部26)を係合させると、被係合部42は、係合条部27(突起部26)に対する係合過程で係合条部27の形状に基づいた所定の位置関係となるように係合条部27に押されて回転する。さらに、係合条部27が被係合部42を押して第二回転体39を回転させるための力に加えて、コントローラ50による制御の下で、制御器37がアクチュエータ33を用いて第二回転体39を回転させるための力により、第二回転体39が回転動作する。
まず、本実施形態に係る医療用マニピュレータ1を起動する。本実施形態では、医療用マニピュレータ1の起動前に処置具12の第一の基端部20がモータユニット30(第二の基端部)に取り付けられていてもよいし、医療用マニピュレータ1の起動時には処置具12の第一の基端部20がモータユニット30(第二の基端部)に取り付けられていなくてもよい。以下では、医療用マニピュレータ1の起動時には処置具12の第一の基端部20がモータユニット30(第二の基端部)に取り付けられていない場合における動作フローを例示する。
ステップS4からステップS6までの各ステップが繰り返されている間にモータユニット30(第二の基端部)に第一の基端部20を取り付けると、第一の基端部20に設けられた第一回転体23とその係合条部27(突起部26)が、第二回転体39及び駆動部32を動作させ、係合条部27(突起部26)が溝部43(被係合部42)に係合する。
これでステップS12は終了し、ステップS13へ進む。
これでステップS13は終了し、ステップS14へ進む。
これでステップS14は終了し、ステップS15へ進む。
これでステップS15は終了し、ステップS16へ進む。
これでステップS16は終了し、ステップS17へ進む。
これでステップS17は終了し、ステップS18へ進む。
これでステップS18は終了し、ステップS19へ進む。
本実施形態に係る医療用マニピュレータの変形例について説明する。図16は、本変形例におけるモータユニットの構成を示す模式図である。図17は、本変形例の医療用マニピュレータの動作を説明するためのフローチャートである。
着脱過程検知センサ46及び装着完了検知センサ47は、いずれもモード制御部53に接続されている。
本変形例では、上記第1実施形態におけるステップS11からステップS14までと同様に、ユーザが処置具12をはずすことでスレーブ制御部52がアシスト制御モードへと遷移する(ステップS21からステップS24)。
上記のステップS24においてアシスト制御モードとなっている状態で、ユーザは新たな処置具12をモータユニット30に装着する動作を開始する(ステップS25)。
本実施形態に係る医療用マニピュレータの変形例について説明する。図18は、本変形例における処置具の構成を示す模式図である。図19は、本変形例におけるモータユニットの構成を示す模式図である。
本変形例の医療用マニピュレータ1は、上記の第1実施形態に開示された処置具装着センサ45に加えて、図18及び図19に示すように、モータユニット30(第二の基端部)に対して装着される処置具12の種類を特定する情報をコントローラ50に取得させる識別センサ48をさらに備えている。
また、識別センサ48は、電子的に符号化されたIDを読み取る電子式であってもよく、処置具12の種類に対応した所定の形状を読み取るスイッチ群からなる機械式であってもよい。
本発明の第2実施形態について説明する。図20は、本発明の第2実施形態に係る医療用マニピュレータの一部の構成を示す模式図である。本実施形態において、上記第1実施形態に開示された構成要素と同様の構成要素は、第1実施形態と同一の符号が付されており、第1実施形態と重複する説明は省略されている。
本実施形態の多関節アーム5Aは、コントローラ50に接続されたアクチュエータ55及びエンコーダ56を有している。
たとえば図21に示すように、第一の基端部20とモータユニット30とが、中間部材60を介して連結される態様であってもよい。中間部材60は、清潔域に属する第一の基端部20と不潔域に属するモータユニット30とが直接接触しないようにするとともに、第一の基端部20に対してモータユニット30からの動力を伝達する。たとえば、中間部材60は、突起部26と係合可能であるとともに被係合部42と係合可能な連結部材61を有している。中間部材60を有していることにより、清潔域に属する機器と不潔域に属する機器とが直接接触しない状態で動力の伝達が可能である。
また、上述の各実施形態及び各変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
また、上記の実施形態においては、第一の基端部と第二の基端部との着脱に関して、医療用オーバーチューブ8の先端から所定の長さだけ、エンドエフェクタ13及び関節部15が突出している状態で説明しているが、この状態に限定されるものではない。例えば、エンドエフェクタ13及び関節部15がオーバーチューブ8の中にある状態で第一の基端部と第二の基端部との着脱が行われても良い。この場合、関節部15がオーバーチューブ内壁に干渉する力が軽減できるので、処置具12の耐久性を向上させることができる。
2,2A マスタマニピュレータ
3,3A マスタアーム
4 グリップ部
5,5A 多関節アーム
6 表示部
7 スレーブマニピュレータ
8 医療用オーバーチューブ
9 第一ルーメン
10 第二ルーメン
11 第三ルーメン
12 処置具
12A 第一処置具
12B 第二処置具
13 エンドエフェクタ
14 長尺部
15 関節部
16 関節要素
17 可撓管部
20 第一の基端部
21 第一筐体
22 第一伝達部
23 第一回転体
24 第一端部
25 第二端部
26 突起部
27 係合条部
30 モータユニット
31 第二筐体
33 アクチュエータ
34 第一のエンコーダ
35 減速機構
36 第二のエンコーダ
37 制御器
38 第二伝達部
39 第二回転体
40 第一端部
41 第二端部
42 被係合部
43 溝部
44 テーパー面
45 処置具装着センサ
46 着脱過程検知センサ
47 装着完了検知センサ
48 識別センサ
49 スレーブアーム
50 コントローラ
51 マスタ制御部
52 スレーブ制御部
53 モード制御部
55 アクチュエータ
60 中間部材
61 連結部材
100 内視鏡
Claims (4)
- エンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタの基端側に接続された長尺部と、
前記長尺部の基端側に接続された第一の基端部と、
前記第一の基端部に設けられ、前記長尺部又は前記エンドエフェクタを動作させるための動力を前記第一の基端部から伝達する第一伝達部と、
前記第一の基端部に対して着脱可能な第二の基端部と、
前記第二の基端部に設けられ、前記エンドエフェクタ及び前記長尺部を動作させる動力を発生する駆動部と、
前記第二の基端部に設けられ、前記駆動部が発生する動力を前記第一伝達部に伝達する第二伝達部と、
前記第一伝達部に設けられ、前記第一の基端部が前記第二の基端部に装着される過程で前記第二伝達部に係合し、前記長尺部又は前記エンドエフェクタを動作させるために回転可能な突起部と、
前記第二伝達部に設けられ、前記第一の基端部と前記第二の基端部との装着過程で前記突起部に対して係合可能であり、前記突起部に対する係合過程で前記突起部の形状に基づいた所定の位置関係となるように前記突起部に押されて回転可能な被係合部と、
前記駆動部に指令を与える制御部と、
前記制御部に指令を与える操作部と、
を備えた医療用マニピュレータ。 - 前記被係合部は、前記突起部と接触可能なテーパー面を有する
請求項1に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記制御部は、前記第一の基端部と前記第二の基端部との装着過程で、前記被係合部が前記所定の位置関係になるように前記駆動部に指令を与える
請求項1に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記制御部は、前記所定の位置関係をなして前記突起部と前記被係合部とが係合しているか否かを検知し、前記所定の位置関係をなして前記突起部と前記被係合部とが係合している場合に前記操作部を初期化する
請求項1に記載の医療用マニピュレータ。
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