JP6150962B1 - マニピュレータ - Google Patents

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Abstract

可動部(3)と、可動部(3)に供給する動力を発生する駆動部(4)と、一端に可動部(3)、他端に駆動部(4)を取り付ける細長い軟性の長尺ガイド部材(2)と、駆動部(4)の動力を張力により可動部(3)に伝達する細長い張力伝達部材(5)と、張力伝達部材(5)の張力を調節する張力調節機構(6)とを備え、長尺ガイド部材(2)が、張力伝達部材(5)を長手方向に貫通させるルーメン(10)を有する細長い軟性のガイドチューブ(11)と、ガイドチューブ(11)の外周を被覆し、基端部(13)が駆動部(4)に対してガイドチューブ(11)の長手方向に移動可能に設けられ、ガイドチューブ(11)よりも高剛性のアウタシース(12)とを備え、張力調節機構(6)が、駆動部(4)に対するアウタシース(12)の基端部(13)のガイドチューブ(11)の長手方向に沿う位置を調節するマニピュレータ(1)を提供する。

Description

本発明は、マニピュレータに関するものである。
従来、軟性の挿入部の先端に配置された湾曲部あるいは鉗子等の可動部をワイヤによって駆動する方式の手術器具が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1の手術器具は、軟性の挿入部が湾曲することにより内部を貫通するワイヤの張力が変動することを防止するために、ワイヤに一定の初期張力を付与する定力バネを備えている。
特許第5542288号公報
しかしながら、特許文献1の手術器具のように、定力バネによってワイヤに張力を付与する場合には、挿入部の形態が変動しても一定の張力しか付与することができないという不都合がある。すなわち、挿入部の形態が変動して、より大きな曲率で湾曲するようになると、ワイヤと該ワイヤを被覆するシースとの間の摩擦力が増大するので、より大きな張力が付与されないとエンドエフェクタを動作させることができないが、特許文献1の手術器具では、定力バネによる一定の張力しか付与されないので、エンドエフェクタの動作に遅れが発生する等の問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、長尺ガイド部材の形態に合わせて適正な張力を張力伝達部材に付与して、湾曲部あるいは鉗子等の可動部を円滑に動作させることができるマニピュレータを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、可動部と、該可動部に供給する動力を発生する駆動部と、一端に前記可動部、他端に前記駆動部を取り付ける細長い軟性の長尺ガイド部材と、前記駆動部の動力を張力により前記可動部に伝達する細長い張力伝達部材と、該張力伝達部材の張力を調節する張力調節機構とを備え、前記長尺ガイド部材が、前記張力伝達部材を長手方向に貫通させるルーメンを有する細長い軟性のガイドチューブと、該ガイドチューブの外周を被覆し、基端部が前記駆動部に対して前記ガイドチューブの長手方向に移動可能に設けられ、前記ガイドチューブよりも高剛性のアウタシースとを備え、前記張力調節機構が、前記駆動部に対する前記アウタシースの前記基端部の前記ガイドチューブの長手方向に沿う位置を調節するマニピュレータである。
本態様によれば、駆動部の作動により駆動部において発生した動力が張力として張力伝達部材を介して可動部に伝達され可動部が作動させられる。長尺ガイド部材を湾曲させると、該長尺ガイド部材を構成しているガイドチューブおよびアウタシースが湾曲しガイドチューブに設けられているルーメンも湾曲するので、張力伝達部材は湾曲したルーメン内でガイドされて張力を伝達するようになる。また、ガイドチューブよりも高剛性のアウタシースによって駆動部側で加えた長手軸回りのトルクを可動部に伝達することができる。
この場合において、長尺ガイド部材が大きく湾曲させられる際に、湾曲の最も内側の最内径部分に配置されている高剛性のアウタシースの長さ寸法は変化し難い。このため、仮に、アウタシースの両端が可動部および固定部に固定されている場合には、最内径部分によって湾曲後の長尺ガイド部材の寸法が決定され、最内径部分よりも湾曲の径方向外側に配置されているガイドチューブが、曲率半径の差に基づいて伸張されることになり、ルーメンの長さも伸張して張力伝達部材の経路長が増大してしまう。
本態様によれば、長尺ガイド部材の湾曲の前後において、アウタシースの基端部を駆動部に対して、ガイドチューブの長手方向に移動させることにより、最内径部分の圧縮量をアウタシースの移動量によって補償することができ、ガイドチューブの伸張を抑えて伝達部材の経路長変動を抑制することができる。これにより、経路長の変動に伴う張力伝達部材の張力の過度な変動を防止しつつ長尺ガイド部材を湾曲させることができる。
また、本態様によれば、張力調節機構により、アウタシースの基端部のガイドチューブに対する位置を調節することにより、張力伝達部材に付与される張力を調節することができる。すなわち、ガイドチューブに対してアウタシースの基端部の位置を先端側に移動させると、張力伝達部材の張力を増大させ、アウタシースの基端部の位置を基端側に移動させると、張力伝達部材の張力を低下させることができる。
長尺ガイド部材が大きな曲率で湾曲しているときには、より大きな張力が張力伝達部材に付与されるように張力調節機構を作動させることにより、摩擦に抗して駆動部の動力により可動部を円滑に移動させることができる。
上記態様においては、前記張力調節機構が、前記アウタシースの基端部に取り付けられるスライダと、該スライダを前記駆動部に対して前記ガイドチューブの長手方向に移動させる移動機構とを備えていてもよい。
このようにすることで、移動機構の作動によりスライダを移動させることにより、スライダが固定されているアウタシースの基端部をガイドチューブの長手方向に移動させることができ、任意の大きさの張力を張力伝達部材に付与することができる。
また、上記態様においては、前記駆動部が、モータを備えるモータユニットと、前記長尺ガイド部材に取り付けられ、前記モータの動力を前記張力伝達部材の張力に変換する動力変換部とを備え、前記モータユニットと前記動力変換部とが着脱可能に設けられ、前記スライダは、前記モータユニットと前記動力変換部とが連結されたときに前記移動機構と前記アウタシースとを着脱可能に連結してもよい。
このようにすることで、モータユニットと動力変換部とを連結することにより駆動部が構成され、モータの動力が動力変換部によって張力伝達部材に付与される張力に変換され、可動部を駆動することができるようになる。この場合に、モータユニットと動力変換部とを連結すると、移動機構とアウタシースとが連結されるので、移動機構の作動により、アウタシースの基端部をガイドチューブの長手方向に移動させて、張力伝達部材に付与される張力を容易に調節することができる。
また、上記態様においては、前記移動機構が、該移動機構から前記アウタシースに加えられる押圧力を検出するセンサを備えていてもよい。
このようにすることで、検出された押圧力に基づいて、張力伝達部材に付与された張力が適正な位置で移動機構によるアウタシースと移動を拘束することができる。
また、上記態様においては、前記アウタシースを押圧するシャフトを備え、前記センサが、前記シャフトに発生する前記押圧力を検出する圧力センサであってもよい。
このようにすることで、検出された押圧力に基づいて張力伝達部材に付与された張力が適正な位置で移動機構によるアウタシースと移動を拘束することができる。
また、上記態様においては、前記ガイドチューブが、前記ルーメンを複数有し、各ルーメンが、前記ガイドチューブの長手軸回りに捻れた形状を有していてもよい。
このようにすることで、長尺ガイド部材が湾曲させられる場合に、ガイドチューブ自体が比較的大きな外径寸法を有し、各ルーメンが径方向の異なる位置に分布していても、湾曲により、特定のルーメンに経路長の変化が発生することを防止して、複数のルーメン間に経路長差が発生することを防止することができる。これにより、複数のルーメン内の複数の張力伝達部材に付与される初期張力のバラツキを抑えることができる。
本発明によれば、長尺ガイド部材の形態に合わせて適正な張力を張力伝達部材に付与して、湾曲部あるいは鉗子等の可動部を円滑に動作させることができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータを示す一部を破断した縦断面図である。 図1のマニピュレータに備えられるスライダおよび接続部を説明する離間状態を示す正面図である。 図1のマニピュレータに備えられるスライダおよび接続部を説明する連結状態を示す正面図である。 図1のマニピュレータのマニピュレータ側駆動部にモータユニットを連結した状態を示す一部を破断した縦断面図である。 図1のマニピュレータの長尺ガイド部材を直線状に延ばした状態を示す縦断面図である。 図1のマニピュレータの長尺ガイド部材を湾曲させた状態を示す縦断面図である。 図1のマニピュレータの変形例であって、回り止めを示す斜視図である。 図1のマニピュレータの変形例であって、図2Aおよび図2Bの接続部とは異なる接続部を説明する離間状態を示す正面図である。 図1のマニピュレータの変形例であって、図2Aおよび図2Bの接続部とは異なる接続部を説明する連結状態を示す正面図である。 図1のさらに他の接続部を説明する離間状態を示す側面図である。 図1のさらに他の接続部を説明する連結状態を示す側面図である。 図1のマニピュレータの他の変形例を示す直線状に延ばした状態の縦断面図である。 図1のマニピュレータの他の変形例を示す湾曲させた状態の縦断面図である。 図1のマニピュレータのさらに他の変形例を示す直線状に延ばした状態の縦断面図である。 図1のマニピュレータのさらに他の変形例を示す湾曲させた状態の縦断面図である。 図1のマニピュレータの変形例であって、ガイドチューブとして、ルーメンが捻れたマルチルーメンチューブを備えるものを示す縦断面図である。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータ1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るマニピュレータ1は、図1に示されるように、例えば、患者の体腔内に挿入される内視鏡のチャネルを介して患者の体腔内に挿入される細長い軟性の長尺ガイド部材2と、該長尺ガイド部材2の先端に配置された可動部3と、長尺ガイド部材2の基端に配置され、可動部3を作動させる駆動部4と、該駆動部4により発生した駆動力を張力として可動部3に伝達するワイヤ(張力伝達部材)5と、該ワイヤ5の張力を調節する張力調節機構6とを備えている。
可動部3は、体内の患部に作用する鉗子等の処置部7と、該処置部7を支持する少なくとも1つの関節部8とを備えている。図に示す例では、説明を簡単にするために、関節部8は、長尺ガイド部材2の長手軸に直交する軸線回りに処置部7を揺動させる単一の揺動関節を有する場合を示している。
長尺ガイド部材2は、2本のワイヤ5を貫通させる2つのルーメン10を有するマルチルーメンチューブ(ガイドチューブ)11と、該マルチルーメンチューブ11の外周面を被覆するように配置されたコイルチューブ(アウタシース)12と、該コイルチューブ12の基端に固定され、マルチルーメンチューブ11の長手方向に移動可能に設けられた可動端部材(基端部)13とを備えている。
マルチルーメンチューブ11は、変形しやすく剛性の低い軟性の樹脂材料により構成されている。一方、コイルチューブ12は、マルチルーメンチューブ11よりも剛性の高い金属材料により構成されている。コイルチューブ12は、図1に示されるように、長尺ガイド部材2が直線状に延ばされた状態で、素線間を隙間なく密着させる密着コイルである。
駆動部4は、モータ14を備えるモータユニット15と、マルチルーメンチューブ11の基端に取り付けられたマニピュレータ側駆動部16とを備えている。モータユニット15とマニピュレータ側駆動部16とは、相互に着脱可能に設けられている。マニピュレータ側駆動部16には、2本のワイヤ5を回し掛けたプーリ(動力変換部)17と、該プーリ17を回転可能に支持するハウジング18とが備えられている。
マニピュレータ側駆動部16がモータユニット15に連結されると、モータユニット15のモータ14のシャフト9とマニピュレータ側駆動部16のプーリ17とが、例えば、スプラインギヤ等によって連結されるようになっている。これにより、モータ14の回転駆動力が、プーリ17にかけ回されたいずれかのワイヤ5に、プーリ17の回転方向に依存して、張力に変換されるようになっている。そして、ワイヤ5によって伝達される張力によって関節部8がいずれかの方向に駆動されるようになっている。
マルチルーメンチューブ11の先端は、関節部8に固定され、マルチルーメンチューブ11の基端はマニピュレータ側駆動部16のハウジング18に固定されている。また、コイルチューブ12の先端も関節部8に固定されている。
また、図1に示されるように、長尺ガイド部材2が直線状に延ばされた状態において、可動端部材13とハウジング18との間には、マルチルーメンチューブ11の長手方向に隙間が形成されている。
張力調節機構6は、モータユニット15に設けられ、マニピュレータ側駆動部16と連結されるときに、可動端部材13に固定される接続部19を有するスライダ20と、該スライダ20をマルチルーメンチューブ11の長手方向に移動させる移動機構21とを備えている。
移動機構21は、例えば、モータ21aおよびボールネジ(シャフト)21bを備える直動機構である。
接続部19は、例えば、図2Aおよび図2Bに示されるように、円筒状の可動端部材13の径方向外方から近接させられて可動端部材13の外周面を略半周にわたって覆うように可動端部材13を収容する横断面略C字状の把持部材22を採用してもよい。図中、符号23は摩擦を増大させる材質からなるコーティングである。
接続部19が可動端部材13を収容すると、接続部19の弾性によって可動端部材13を径方向内方に締め付け、両者の接触部分における摩擦によって接続部19が可動端部材13に固定されるようになっている。
このように構成された本実施形態に係るマニピュレータ1を用いて、患者の体内の処置を行う場合について説明する。
患者の体外から体腔内に挿入された内視鏡の挿入部のチャネルを介して、本実施形態に係るマニピュレータ1を先端の可動部3側から挿入していき、体内に配置されている内視鏡の挿入部の先端面の鉗子チャネルの開口から可動部3を突出させる。
この場合において、体腔は曲がりくねっている場合が多く、内視鏡の挿入部および該挿入部に設けられているチャネルは体腔の形状に倣って湾曲されて体腔内に挿入されている。したがって、このようなチャネルを介してマニピュレータ1が挿入される場合には、マニピュレータ1は長尺ガイド部材2をチャネルに合わせて湾曲させながら挿入されていくことになる。
本実施形態に係るマニピュレータ1において、長尺ガイド部材2が湾曲させられる場合には、中心に沿って配置されている可撓性の高いマルチルーメンチューブ11が湾曲させられる。マルチルーメンチューブ11はその両端が可動部3および駆動部4に固定されているので、マルチルーメンチューブ11がその中心線に沿う長さを伸縮せずに湾曲させられれば、マルチルーメンチューブ11に形成されているルーメン10も大きく伸縮することはなく、ルーメン10内に配置されているワイヤ5の経路長も大きく変動しない。
マルチルーメンチューブ11が湾曲させられると、その外周を被覆しているコイルチューブ12も湾曲させられる。コイルチューブ12は、マルチルーメンチューブ11に対して十分に高い剛性を有する材質により構成されているので、長尺ガイド部材2が湾曲させられる際には、湾曲の内径側に配置される部分の長さは素線を密着させたままで変化せず、湾曲の外径側に配置される部分の素線の間隔を広げるようにして湾曲させられる。
本実施形態に係るマニピュレータ1によれば、図4Aに示されるように、コイルチューブ12の基端が、駆動部4のハウジング18に対してマルチルーメンチューブ11の長手方向に移動可能な可動端部材13に固定されているので、図4Bに示されるように、長尺ガイド部材2が湾曲させられると、可動端部材13がハウジング18に対して移動して、コイルチューブ12の基端を駆動部4側に移動させる。すなわち、コイルチューブ12の基端が固定されていないので、長尺ガイド部材2が湾曲させられると、コイルチューブ12の基端が可動端部材13とハウジング18との隙間を詰めるように変位する。その結果、マルチルーメンチューブ11の長さが維持され、ワイヤ5の経路長が延びることが防止される。
次いで、長尺ガイド部材2を湾曲させて、可動部3が患部近傍において内視鏡の挿入部の先端から突出させられた、この状態において、駆動部4を構成しているマニピュレータ側駆動部16にモータユニット15を取り付けることが行われる。これにより、図3に示されるように、モータユニット15に備えられたモータ14のシャフト9がマニピュレータ側駆動部16のプーリ17に接続されるとともに、張力調節機構6のスライダ20に設けられた接続部19が、可動端部材13に固定される。
この状態で、モータユニット15のモータ14を作動させると、モータ14の回転力がプーリ17に伝達され、プーリ17によってワイヤ5の張力に変換される。いずれかのワイヤ5の張力が増大することによって、可動部3が動作させられる。
この場合において、本実施形態に係るマニピュレータ1によれば、張力調節機構6のスライダ20に設けられた接続部19がコイルチューブ12の可動端部材13に固定されるので、可動部3を駆動させるためにワイヤ5に張力をかけることによりマルチルーメンチューブ11にかかる圧縮力を低減することができる。
さらに、移動機構21のモータ21aの作動により、スライダ20を移動させることによって、マルチルーメンチューブ11に対するコイルチューブ12の基端の位置をマルチルーメンチューブ11の長手方向に調節することができる。すなわち、スライダ20をマルチルーメンチューブ11の先端側に移動させることにより、可動部3を前進させてワイヤ5に付与される初期張力を増大させることができる。一方、スライダ20をマルチルーメンチューブ11の基端側に移動させることにより、可動部3を後退させてワイヤ5に付与される初期張力を低減させることができる。
このように、本実施形態に係るマニピュレータ1によれば、移動機構21の作動により、コイルチューブ12の基端の位置を調節することで、ワイヤ5の張力を調節することができ、長尺ガイド部材2の湾曲状態に応じた適正な張力を付与して、可動部3を精度よく動作させることができるという利点がある。
なお、本実施形態においては、マルチルーメンチューブ11として剛性の低い材質からなるものを採用しているが、マルチルーメンチューブ11の外周を被覆するコイルチューブ12によって長尺ガイド部材2自体の剛性を高めている。したがって、コイルチューブ12の基端側に、長手方向に沿う力を作用させることで、マニピュレータ1全体を進退させることができるとともに、コイルチューブ12の基端側に、長手軸回りのトルクをかけることにより、先端の可動部3を長手軸回りに回転させることができる。
コイルチューブ12にトルクをかける方法としては、コイルチューブ12の基端に直接トルクをかける方法の他、図5に示されるように、ハウジング18と可動端部材13との間に可動端部材13の周方向の変位を規制する回り止めを設け、ハウジング18に加えるトルクを、回り止めを介してコイルチューブ12に伝達する方法を採用してもよい。
回り止めとしては、ハウジング18に、マルチルーメンチューブ11の長手方向に延びる長孔24を設け、可動端部材13に、長孔24に挿入されるピン25を設けることにすればよい。スライダ20がマルチルーメンチューブ11の長手方向に移動する際には、ピン25に対して長孔24を移動させ、ハウジング18にトルクが加えられたときには、ピン25と長孔24との係合によってマルチルーメンチューブ11の長手軸回りのトルクを伝達することができる。
また、コイルチューブ12の基端に設けた可動端部材13にスライダ20を接続させる接続部19としては、図6Aおよび図6Bに示されるように、可動端部材13に固定したベアリング26の外輪をC字状の把持部材22の内側に嵌合させて、スライダ20に対する可動端部材13の回転を許容しつつ、マルチルーメンチューブ11の長手方向に沿う可動端部材13の移動を固定する構造のものを採用してもよい。
また、図7Aおよび図7Bに示されるように、接続部19を、スライダ20にその移動方向に並んで設けられた複数の溝27と、可動端部材13に設けられた突起28とから構成してもよい。マニピュレータ側駆動部16をモータユニット15に取り付けたときに、可動端部材13の突起28をスライダ20のいずれかの溝27に係合させることで、任意の位置で可動端部材13とスライダ20との相対移動を拘束することができる。突起28と溝27は入れ替えてもよい。
また、本実施形態においては、マルチルーメンチューブ11の基端をハウジング18に固定することとしたが、これに代えて、図8Aに示されるように、スライダ20に固定し、ハウジング18とスライダ20との間に圧縮バネ29を配置してもよい。
このように構成することで、長尺ガイド部材2が湾曲されるときには、図8Bに示されるように、圧縮バネ29が圧縮されてスライダ20が移動させられる。
このとき、スライダ20に固定されているマルチルーメンチューブ11の基端もスライダ20の移動によって移動させられる。マルチルーメンチューブ11は剛性の低い樹脂チューブにより構成されているので、基端側が移動されることで伸張させられるが、伸張させられた分だけ基端を移動させることで、ワイヤ5の経路長の増大を防止することができる。
また、この場合に、図9Aおよび図9Bに示されるように、マルチルーメンチューブ11を駆動部4のハウジング18内まで延ばしてもよい。
また、本実施形態においては、マルチルーメンチューブ11として、複数のルーメン10がマルチルーメンチューブ11の長手方向に沿って真っ直ぐに形成されているものを例示したが、これに限定されるものではなく、図10に示されるように、マルチルーメンチューブ11の長手軸回りに捻れたルーメン30を有するものを採用してもよい。
このようにすることで、太いマルチルーメンチューブ11を使用したときに、湾曲の際に曲率半径差が大きくなっても、湾曲による各ルーメン30の長さの変動を抑えて、ワイヤ5の経路長の変動を防止することができる。
また、本実施形態においては、マニピュレータ側駆動部16とモータユニット15とを着脱可能に構成したが、一体的に構成してもよい。この場合、内視鏡のチャネル内へのマニピュレータ1の挿入時には、スライダ20を移動自在とし、挿入後にモータ21aによってスライダ20を移動させて張力を調節することにすればよい。
また、モータ21aおよび直動機構を備える移動機構21によって可動端部材13を移動させることとしたが、これに代えて、ダイヤルあるいはハンドル等の手動の移動機構21により、可動端部材13を移動させることにしてもよい。
また、本実施形態においては、アウタシースとしてコイルチューブ12を例示したが、これに限定されるものではなく、マルチルーメンチューブ11よりも高剛性の可撓性を有するチューブであれば、任意のものを採用することができる。
また、本実施形態においては、移動機構21がボールネジ21bに加わる押圧力を検出する圧力センサ(センサ:図示略)を備えていてもよい。
これにより、可動端部材13にスライダ20を接続した状態で、移動機構21のモータ21aを作動させ、可動端部材13を押し込んでいくと、ボールネジ21bに設けられた圧力センサにより検出される押圧力が増加していくので、所定の圧力に到達した時点で、移動機構21の作動を停止することによって、ワイヤ5の張力を適正に調整することができる。
1 マニピュレータ
2 長尺ガイド部材
3 可動部
4 駆動部
5 ワイヤ(張力伝達部材)
6 張力調節機構
10 ルーメン
11 マルチルーメンチューブ(ガイドチューブ)
12 コイルチューブ(アウタシース)
13 可動端部材(基端部)
14 モータ
15 モータユニット
17 プーリ(動力変換部)
20 スライダ
21 移動機構

Claims (6)

  1. 可動部と、
    該可動部に供給する動力を発生する駆動部と、
    一端に前記可動部、他端に前記駆動部を取り付ける細長い軟性の長尺ガイド部材と、
    前記駆動部の動力を張力により前記可動部に伝達する細長い張力伝達部材と、
    該張力伝達部材の張力を調節する張力調節機構とを備え、
    前記長尺ガイド部材が、前記張力伝達部材を長手方向に貫通させるルーメンを有する細長い軟性のガイドチューブと、該ガイドチューブの外周を被覆し、基端部が前記駆動部に対して前記ガイドチューブの長手方向に移動可能に設けられ、前記ガイドチューブよりも高剛性のアウタシースとを備え、
    前記張力調節機構が、前記駆動部に対する前記アウタシースの前記基端部の前記ガイドチューブの長手方向に沿う位置を調節するマニピュレータ。
  2. 前記張力調節機構が、前記アウタシースの基端部に取り付けられるスライダと、該スライダを前記駆動部に対して前記ガイドチューブの長手方向に移動させる移動機構とを備える請求項1に記載のマニピュレータ。
  3. 前記駆動部が、モータを備えるモータユニットと、前記長尺ガイド部材に取り付けられ前記モータの動力を前記張力伝達部材の張力に変換する動力変換部とを備え、
    前記モータユニットと前記動力変換部とが着脱可能に設けられ、
    前記スライダは、前記モータユニットと前記動力変換部とが連結されたときに前記移動機構と前記アウタシースとを着脱可能に連結する請求項2に記載のマニピュレータ。
  4. 前記移動機構が、該移動機構から前記アウタシースに加えられる押圧力を検出するセンサを備える請求項3に記載のマニピュレータ。
  5. 前記移動機構が、前記アウタシースを押圧するシャフトを備え、
    前記センサが、前記シャフトに発生する前記押圧力を検出する圧力センサである請求項4に記載のマニピュレータ。
  6. 前記ガイドチューブが、前記ルーメンを複数有し、
    各ルーメンが、前記ガイドチューブの長手軸回りに捻れた形状を有する請求項1に記載のマニピュレータ。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102090363B1 (ko) * 2017-03-06 2020-03-17 한양대학교 에리카산학협력단 연성 메커니즘
CN107718040B (zh) * 2017-09-30 2020-10-20 南京航空航天大学 机器人刚度可控关节及其刚度控制方法
CN110772328B (zh) * 2019-04-25 2024-01-09 深圳市精锋医疗科技股份有限公司 手术器械
TWI769804B (zh) * 2020-05-29 2022-07-01 日商歐姆龍股份有限公司 機器人的關節結構
CN115316913B (zh) * 2022-06-30 2023-03-28 中国科学院自动化研究所 柔性可控器械拉线的张紧装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006000641A (ja) * 2004-06-14 2006-01-05 Ethicon Endo Surgery Inc ねじ付きクリップを備えた内視鏡クリップアプライヤー
JP2009107087A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Toshiba Corp マニピュレータ
US20090138025A1 (en) * 2007-05-04 2009-05-28 Hansen Medical, Inc. Apparatus systems and methods for forming a working platform of a robotic instrument system by manipulation of components having controllably rigidity
JP2010046384A (ja) * 2008-08-25 2010-03-04 Terumo Corp 医療用マニピュレータ及び実験装置
US20100076451A1 (en) * 2008-09-19 2010-03-25 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Rigidizable surgical instrument
US20120271327A1 (en) * 2008-06-17 2012-10-25 Stephen West Endoscopic Tissue Grasping Systems and Methods
JP2014064755A (ja) * 2012-09-26 2014-04-17 Terumo Corp ブレーキ機構及びこれを備えた医療用マニピュレータ
WO2015093602A1 (ja) * 2013-12-20 2015-06-25 オリンパス株式会社 軟性マニピュレータ用ガイド部材および軟性マニピュレータ

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3087604B2 (ja) 1995-04-13 2000-09-11 富士写真光機株式会社 内視鏡のアングル操作装置
WO2006083306A2 (en) * 2004-06-25 2006-08-10 Carnegie Mellon University Steerable, follow the leader device
US8551076B2 (en) * 2006-06-13 2013-10-08 Intuitive Surgical Operations, Inc. Retrograde instrument
US8597280B2 (en) * 2006-06-13 2013-12-03 Intuitive Surgical Operations, Inc. Surgical instrument actuator
CN104688281B (zh) * 2006-06-13 2017-04-19 直观外科手术操作公司 微创手术系统
US20090192523A1 (en) * 2006-06-29 2009-07-30 Intuitive Surgical, Inc. Synthetic representation of a surgical instrument
US20080243064A1 (en) 2007-02-15 2008-10-02 Hansen Medical, Inc. Support structure for robotic medical instrument
JP4580973B2 (ja) 2007-11-29 2010-11-17 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 処置具システム
US9259274B2 (en) 2008-09-30 2016-02-16 Intuitive Surgical Operations, Inc. Passive preload and capstan drive for surgical instruments
WO2010106714A1 (ja) * 2009-03-18 2010-09-23 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡用処置具
JP2010221329A (ja) 2009-03-23 2010-10-07 Olympus Corp 駆動機構
JP5856817B2 (ja) 2011-11-16 2016-02-10 オリンパス株式会社 医療用処置具およびこれを備えるマニピュレータ
US20130218005A1 (en) * 2012-02-08 2013-08-22 University Of Maryland, Baltimore Minimally invasive neurosurgical intracranial robot system and method
JP5296274B1 (ja) 2012-03-21 2013-09-25 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡処置具
US9713873B2 (en) * 2012-05-12 2017-07-25 Massachusetts Institute Of Technology Continuum style manipulator actuated with phase change media
MX363964B (es) * 2013-02-17 2019-04-09 Human Extensions Ltd Dispositivo medico dirigible.
US20140296869A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Intuitive Surgical Operations, Inc. Surgical instrument shaft
JP5788029B2 (ja) 2014-01-10 2015-09-30 カール シュトルツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 医療用マニピュレータ
CN106456935B (zh) * 2014-04-02 2019-12-24 直观外科手术操作公司 使用可操控管心针和柔性针的设备、系统以及方法
WO2016114981A1 (en) * 2015-01-12 2016-07-21 Intuitive Surgical Operations, Inc. Devices, systems, and methods for anchoring actuation wires to a steerable instrument
WO2016129336A1 (ja) * 2015-02-13 2016-08-18 オリンパス株式会社 マニピュレータ
US10737073B2 (en) * 2015-03-27 2020-08-11 Project Moray, Inc. Fluid-expandable body articulation of catheters and other flexible structures
CN107530889A (zh) * 2015-07-09 2018-01-02 川崎重工业株式会社 回旋装置以及医疗器械
WO2017062516A1 (en) * 2015-10-05 2017-04-13 Flexdex, Inc. Medical devices having smoothly articulating multi-cluster joints

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006000641A (ja) * 2004-06-14 2006-01-05 Ethicon Endo Surgery Inc ねじ付きクリップを備えた内視鏡クリップアプライヤー
US20090138025A1 (en) * 2007-05-04 2009-05-28 Hansen Medical, Inc. Apparatus systems and methods for forming a working platform of a robotic instrument system by manipulation of components having controllably rigidity
JP2009107087A (ja) * 2007-10-31 2009-05-21 Toshiba Corp マニピュレータ
US20120271327A1 (en) * 2008-06-17 2012-10-25 Stephen West Endoscopic Tissue Grasping Systems and Methods
JP2010046384A (ja) * 2008-08-25 2010-03-04 Terumo Corp 医療用マニピュレータ及び実験装置
US20100076451A1 (en) * 2008-09-19 2010-03-25 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Rigidizable surgical instrument
JP2014064755A (ja) * 2012-09-26 2014-04-17 Terumo Corp ブレーキ機構及びこれを備えた医療用マニピュレータ
WO2015093602A1 (ja) * 2013-12-20 2015-06-25 オリンパス株式会社 軟性マニピュレータ用ガイド部材および軟性マニピュレータ

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