JP6322516B2 - 医用を含む精密作業用ピンセット - Google Patents

Description

本発明は、医用針等を把持する医用ピンセット、内視鏡用、医療用鉗子として使用する他、ロボット鉗子、産業用の精密部品等を把持する医用を含む精密作業用ピンセットに関する。

従来、ロボットに装着した医用ピンセットで医用針を把持する場合、ピンセットの先端部で医用針を把持した状態で縫合作業等を行なっていた。また、縫合作業の終了又は途中で、医用ピンセットで把持した医用針を解放する動作が行なわれる。しかし、従来の医用ロボットではロボットアーム内に４本の独立したワイヤーを挿通させて、各ワイヤーを引いたり緩めたりして医用ピンセットの開閉動作を行なっていた。医用ロボットの小型化、精密化が進むにつれ、ワイヤーを挿通させるロボットアームの内径の太さも制限されることとなった。このため、ロボットアームの径も細くなり、４本のワイヤーを挿通させるスペースを確保することが困難となった。

特表２００４−５２３３７２号公報

上記特表２００４−５２３３７２に係るピンセットホルダの発明は、ロボットのアームに装着できるケーシングを有し、該ケーシングは、一方では、ピンセットのための固定／割出し具を収容し、他方では、ピンセットのアームに作用するプッシャを付勢するモータ部材を備えた、ピンセットのアームを付勢する付勢具を収容することを特徴とするピンセットグリッパである。

しかし、上記特表２００４−５２３３７２の発明は、ロボットのアームに装着できるケーシングを有し、該ケーシングは、一方では、ピンセットのための固定／割出し具を収容し、他方では、ピンセットのアームに作用するプッシャを付勢するモータ部材を備えた、ピンセットのアームを付勢する付勢具を収容することを特徴とするピンセットグリッパであり、本発明とはその構成が全く異なるものであり、何ら本発明の課題解決に影響を与えるものではない。

従来の医用ロボットでは中空アーム内に４本の独立したワイヤーを挿通させて、各ワイヤーを引いたり緩めたりして医用ピンセットの開閉動作を行なっていた。本発明は、医用ロボットの小型化に伴い４本のワイヤーを使用することがスペース上から困難となったため、ワイヤーは最小の２本とすることにより、ロボットの小型化の実現を図る必要に迫られると共に医用に限定されることなく他の精密産業にも精密部品等を把持することが可能な医用を含む精密作業用ピンセットを提供することにある。

請求項１記載の発明は、上下に重ねた同じ大きさの２枚の略円形状の基部（１ａ）の中心部に回動自在な枢着部（１ｃ）を設け、かつ該上下に重ねた２枚の円形状の基部（１ａ）のうち、上側の円形状の基部（１ａ）の外周部から左斜め上方に向けて直線的に立ち上がる把持部（１ｂ）を設けるとともに、下側に位置する円形状の基部（１ａ）の外周部から右斜め上方に向けて直線的に立ち上がる把持部（１ｂ）を設け、左右の直線的な把持部（１ｂ、１ｂ）を備えた左右の開閉部材（１ｄ、１ｄ）にそれぞれ設けられるバネ（３、３）により、左右の開閉部材（１ｄ、１ｄ）をそれぞれ斜め上方に向けた角度で開放状態に維持し、前記左斜め上方に向けて直線的に立ち上がる把持部（１ｂ）の下端近傍位置の円形状の外周部相当位置の近傍に、ロボットアーム内に設けた左右のピン（４、４）間を挿通する２本のワイヤー（６、６）のうちの正面から見て右側に位置するワイヤー（６）が円形状の基部の右側外周面に沿って左側の把持部（１ｂ）の基部近傍位置に固定するとともに、正面から見て左側に位置するワイヤー（６）は円形状の基部（１ａ）の左側の外周面に沿って右側の把持部の基部に固定し、該２本のワイヤー（６、６）の引っ張り操作又は緩め操作により左右の把持部が閉じたり、開いたりする操作手段を備えることを特徴とする医用を含む精密作業用ピンセットである。

請求項２の発明は、医用を含む精密作業用ピンセット（１）の構成部材である左右の直線的な把持部（１ｂ、１ｂ）を備えた左右の開閉部材（１ｄ、１ｄ）をそれぞれ斜め上方に向けた角度で開放状態に維持するバネ（３、３）は、両端にフックまたは固定手段を有する圧縮コイルばね又はこれと同等の引っ張り力を有する部材を備えていることを特徴とする請求項１記載の医用を含む精密作業用ピンセットである。

請求項３の発明は、中空のロボットアーム（５）内に挿通させる２本のワイヤー（６、６）が、６４チタン合金又はこれと同等の強度を有する材料であることを特徴とする請求項１記載の医用を含む精密作業用ピンセットである。

本発明は、中空のロボットアームの先端部に開閉自在なピンセットを装着し、該ピンセットの左右の開閉部材は基部で回動自在に枢着し、かつピンセットの左右の開閉部材はそれぞれに設けたバネにより開放状態に維持され、前記ピンセットの左右の開閉部材の基部にワイヤーの端部をそれぞれ固定し、該それぞれのワイヤーを前記中空のロボットアーム内に挿通させ、該ワイヤーの端部に同期駆動又は時差駆動可能な引っ張り手段を設けたので、ピンセットの不使用時はピンセットの左右の開閉部材がばね作用により開放された状態となる。しかし、ピンセットで医用針等を把持するときには、ピンセットの左右の開閉部材の基部それぞれの一端に固定したワイヤーの巻き取り手段によりバネ力に抗して巻取りを行なうことにより、ピンセットの左右の開閉部材がバネ力に抗してピンセットで医用針を把持することが出来る。このように、ロボットアーム内に挿通させるワイヤーの数は必要最小限の２本が挿通するスペースで足りるので、ロボットアームの小型化が図られ、医用分野や精密作業分野での利用が促進される。

また、本発明で、重要なことはピンセットの先端部で対象物を把持するときに、従来のピンセットは左右の開閉部材が必ず中心位置で接触する構造であるが、本発明においては、ピンセットの左右の開閉部材のそれぞれに設けたワイヤーの引っ張りを左右で時差駆動させることにより、本来、ピンセットの先端中心位置で合致させていたのとは異なり、ピンセットの先端部の接合点が中心位置からずれた任意の位置で合致させることが可能となるため、把持対象物の位置に合わせてピンセットの合致位置を中心位置からずらして、把持対象物を自在に把持でき、従来にない便利さがある。

また、ピンセットの開閉動作は、不使用時はバネにより、ピンセットが常時、開放状態を維持し、手術針や微細な精密部品等を把持するときだけ同時に２本のワイヤーを機械的駆動手段により引っ張るだけで把持が維持され、作業中に人がピンセットを把持しているのとは異なり、把持力が緩むことがなく安心して手術や精密作業を行なうことが出来る。

また、ロボットを小型化、コンパクト化されることにより、ロボット操作者や医師等は手術作業、精密作業の向上、能率化が図られる。
さらに、手術作業や精密作業の精度が高まり、信頼と質の高い技術を提供できる。

さらに、請求項１記載の医用を含む精密作業用ピンセットの把持構成部材を開放状態に維持するバネが、両端にフックを有する圧縮コイルばね又はこれと同等の引っ張り力を有する部材であることにより、繰り返し多数回の引っ張り、圧縮工程が行なわれようとも、精密、且つ安定して被把持物を確実に把持・開放できる。

請求項１記載の中空のロボットアーム内に挿通させる２本のワイヤーは、６４チタン合金又はこれと同等の強度を有する材料であるので、繰り返しのバネ力に抗した引っ張り動作や繰り返しの旧位に復する動作がなされようとも、ワイヤー自体の長寿命化が期待でき、ピンセットの多数回の繰り返し操作にも何ら影響を受けることなく、安心して使用できる。

医用を含む精密作業用ピンセットの一部断面を有する正面図である。 医用を含む精密作業用ピンセットの左側の開閉部材のバネとワイヤーの係合状態を示す部分断面図である。 医用を含む精密作業用ピンセットの右側の開閉部材のバネとワイヤーの係合状態を示す部分断面図である。 医用を含む精密作業用ピンセットの一部断面を有するピンセットが閉じた状態で、先端部が真っすぐの場合を示す正面図である。 医用を含む精密作業用ピンセットの一部断面を有するピンセットが閉じた状態で先端部が湾曲した場合を示す右側面図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は医用を含む精密作業用ピンセットの一部断面を有する正面図である。１はピンセットで、左右対称に位置する開閉部材１ｄ、１ｄは平坦な略円形状の斜め上方から左右に立ち上がるように形成されている。その円形状の左右上部から直線的に放射状に伸びる把持部１ｂ、１ｂで把持対象物（図示せず）を把持する。円形状の基部１ａ、１ａは重なり、中心部で回動自在に枢着されている。ピンセット１の左右の開閉部材１ｄ、１ｄはそれぞれに設けたバネ３、３に引っ張られて開放状態に維持される。バネ３、３の一端部は中空のロボットアーム２の先端部内側に設けたピン４、４に係止され、バネ３の他端部は平坦な略円形状の後部で固定される（図１から図３参照）。

本発明ではバネ３の材料は両端にフックを有する圧縮コイルばね又はこれと同等の引っ張り力を有する部材が使用される。圧縮コイルばねは繰り返し使用に対しバネ力の劣化が少なく、繰り返し、正確で、確実な復元力が得られる観点から選定したものである。要は、バネ材として、上記の特性を得られる材料であれば他の材料でも良い。

図２はピンセット１の左側の開閉部材１ｄにバネ３設けた状態を示す。図２では左側の開閉部材１ｄがバネ３によって通常では開いた状態を示す。図３はピンセット１の右側の開閉部材１ｄにバネ３設けた状態を示す。図３では右側の開閉部材１ｄがバネ３によって開いた状態を示す。また、図２では左側の開閉部材１ｄの円形状の基部１ａの上部でワイヤー５の一端が固定され、そのワイヤー５は円形状の基部１ａの外周に沿ってロボットのアーム５内に導入されている。図３では右側の開閉部材１ｄの円形状の基部１ａの上部でワイヤー６の一端が固定され、そのワイヤー５は円形状の基部１ａの外周に沿ってロボットのアーム５内に導入されている。

請求項１の発明は、中空のロボットアーム５の先端部に開閉自在なピンセット１を装着し、ピンセット１の左右の開閉部材は基部で回動自在に枢着され、かつピンセットの左右の開閉部材１ｄ、１ｄはそれぞれに設けたバネ３、３により開放状態に維持され、ピンセット１の左右の開閉部材１ｄ、１ｄの基部にワイヤー６、６の端部をそれぞれ固定し、それぞれのワイヤー６、６を中空のロボットアーム５内に挿通させ、ワイヤー６，６の端部に引っ張り駆動手段（図示せず）及び開放手段（図示せず）を設けた医用を含む精密作業ピンセットである。

請求項２の発明は、請求項１記載の医用を含む精密作業ピンセット１の構成部材を開放状態に維持するバネ３，３は、両端にフックを有する圧縮コイルばね又はこれと同等の引っ張り力を有する部材である。

請求項３の発明は、請求項１記載の中空のロボットアーム５内に挿通させる２本のワイヤーは、６４チタン合金又はこれと同等の強度を有する材料である医用を含む精密作業ピンセットである。

本発明は、医用分野や精密作業分野において、ロボットの小型化がますます発展することから、医用分野に従事する医師や精密産業分野に従事する研究者、作業者にとってピンセットツールとしての利用価値が高まり、これら各種の産業分野に利用される。

１ ピンセット
１ａ 円形状の基部
１ｂ 把持部
１ｃ 回動自在な枢着部
１ｄ 左右の開閉部材
２ ロボットアームの先端部
３ バネ
４ ピン
５ ロボットのアーム
６ ワイヤー

Claims (3)

1. 上下に重ねた同じ大きさの２枚の略円形状の基部（１ａ）の中心部に回動自在な枢着部（１ｃ）を設け、かつ該上下に重ねた２枚の円形状の基部（１ａ）のうち、上側の円形状の基部（１ａ）の外周部から左斜め上方に向けて直線的に立ち上がる把持部（１ｂ）を設けるとともに、下側に位置する円形状の基部（１ａ）の外周部から右斜め上方に向けて直線的に立ち上がる把持部（１ｂ）を設け、左右の直線的な把持部（１ｂ、１ｂ）を備えた左右の開閉部材（１ｄ、１ｄ）にそれぞれ設けられるバネ（３、３）により、左右の開閉部材（１ｄ、１ｄ）をそれぞれ斜め上方に向けた角度で開放状態に維持し、前記左斜め上方に向けて直線的に立ち上がる把持部（１ｂ）の下端近傍位置の円形状の外周部相当位置の近傍に、ロボットアーム内に設けた左右のピン（４、４）間を挿通する２本のワイヤー（６、６）のうちの正面から見て右側に位置するワイヤー（６）が円形状の基部の右側外周面に沿って左側の把持部（１ｂ）の基部近傍位置に固定するとともに、正面から見て左側に位置するワイヤー（６）は円形状の基部（１ａ）の左側の外周面に沿って右側の把持部の基部に固定し、該２本のワイヤー（６、６）の引っ張り操作又は緩め操作により左右の把持部が閉じたり、開いたりする操作手段を備えることを特徴とする医用を含む精密作業用ピンセット。
2. 医用を含む精密作業用ピンセット（１）の構成部材である左右の直線的な把持部（１ｂ、１ｂ）を備えた左右の開閉部材（１ｄ、１ｄ）をそれぞれ斜め上方に向けた角度で開放状態に維持するバネ（３、３）は、両端にフックまたは固定手段を有する圧縮コイルばね又はこれと同等の引っ張り力を有する部材を備えていることを特徴とする請求項１記載の医用を含む精密作業用ピンセット。
3. 中空のロボットアーム（５）内に挿通させる２本のワイヤー（６、６）が、６４チタン合金又はこれと同等の強度を有する材料であることを特徴とする請求項１記載の医用を含む精密作業用ピンセット。

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