JP6806407B1 - ベアリング構造、及び、ベアリング構造を備えたドレープユニット - Google Patents

Abstract

挿入部材の回転操作があった場合に、回転部材、固定部材、保持体、アーム部などを覆うドレープが破れる可能性を低減することができ、清潔領域と非清潔領域の分離を確実に維持することができるベアリング構造を提供する。挿入部材を脱着可能かつ回転可能に保持するホルダをアームの先に備える手術用ロボットを覆うドレープのためのベアリング構造であって、ホルダが内部に挿通した状態で、アームに対して取り付けられるリング状の固定部材と、ホルダが内部に挿通した状態で、固定部材に対して摺動回転可能に取り付けられるリング状の回転部材とを備え、回転部材は、ホルダとともに回転可能であり、固定部材には、アームを覆う第１ドレープが装着可能であり、回転部材には、ホルダを覆い、回転部材とともに回転可能に第２ドレープが装着可能である。

Description

本発明は、挿入部材を保持するホルダを備える手術用ロボットを覆うドレープのためのベアリング構造、及び、このベアリング構造を備えたドレープユニットに関する。

特許文献１に記載の外科手術用滅菌ドレープは、外科手術を行うための滅菌野に隣接した外面と、外科用ロボットシステムの非滅菌部分を受容するキャビティを形成する内面と、キャビティの開口端における上記外面及び上記内面の永久的に折り返された折り目と、ドレープの滅菌側と非滅菌側とを指定する永久的に折り返された折り目上のマーカーとを含む一体型カフスと、滅菌ドレープの容積を減らしつつ上記非滅菌部分に上記滅菌ドレープを固定するためのファスナーとを備える。このような構成により、ドレープの大きさを減少させることによって患者の視認性を向上させることができ、迅速かつ簡単な設置を可能とし、器具の滅菌アダプターの機能を向上させることができる。

特許第５１９３０４９号公報

しかしながら、施術においては、ロボットのアーム部やアーム部の先に装着した挿入部材を回転させる場合があり、このような場合には、ドレープがかかっているアーム部とドレープがかかっていない挿入部材との相対角度が変わるためにドレープがねじれてしまう。特に、近年では上記相対角度が３６０度を超えるケースもあり、このようなケースではドレープが大きなねじれによって破れてしまうおそれがあり、また、ロボットの動作を妨げ、動作不良や可動範囲を狭くしてしまうおそれがある。

そこで本発明は、相対角度が３６０度を超えるような回転操作があった場合にも、ドレープが破れる可能性を低減することができ、清潔領域と非清潔領域の分離を確実に維持することができる、手術用ロボットを覆うドレープのためのベアリング構造、及び、このようなベアリング構造を備えたドレープユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のベアリング構造は、挿入部材を脱着可能かつ回転可能に保持するホルダをアームの先に備える手術用ロボットを覆うドレープのためのベアリング構造であって、ホルダが内部に挿通した状態で、アームに対して取り付けられるリング状の固定部材と、ホルダが内部に挿通した状態で、固定部材に対して摺動回転可能に取り付けられるリング状の回転部材とを備え、回転部材は、ホルダとともに回転可能であり、固定部材には、アームを覆う第１ドレープが装着可能であり、回転部材には、ホルダを覆い、回転部材とともに回転可能に第２ドレープが装着可能であることを特徴としている。

本発明のベアリング構造において、固定部材は、アームに対して取り付けられるリング状のベース部材と、ベース部材に対して、嵌合によって脱着可能に取り付けられるリング状のジョイント部材とを備え、回転部材は、ジョイント部材に対して摺動回転可能に取り付けられることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、ベース部材とジョイント部材とは、一方に設けた嵌合突起と他方に設けた嵌合凹部とが互いに嵌合することによって、互いに脱着可能に嵌合されることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、嵌合突起と嵌合凹部とは、ベース部材においては外周面に、ジョイント部材においては内周面に設けられていることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、嵌合凹部は、固定部材及び回転部材の周方向に沿って延びる案内溝に連設され、案内溝に沿って嵌合突起を移動させることによって、ベース部材に対してジョイント部材を回転案内し、嵌合突起を嵌合凹部へ案内することが好ましい。

本発明のベアリング構造において、案内溝は、固定部材及び回転部材の軸方向である主軸方向の嵌合側端部から主軸方向に沿って延び、さらに、固定部材及び回転部材の周方向に沿って延びることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、案内溝は、主軸方向の端部から主軸方向に沿って延びるにしたがって、溝の深さが小さくなるテーパー部を有することが好ましい。

本発明のベアリング構造において、嵌合凹部及び嵌合突起は、固定部材及び回転部材の周方向において複数対設けられ、嵌合突起は、主軸方向の嵌合側端部から主軸方向に所定距離おいた位置に設けられ、嵌合突起が設けられた部材は、嵌合凹部が設けられた部材の主軸方向の嵌合側端部のうち案内溝が設けられていない非嵌合領域に、嵌合突起を当接させつつ回転させることによって、嵌合凹部が設けられた部材に対して案内されることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、案内溝は、主軸方向において、嵌合凹部よりも幅が広く形成されていることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、複数の嵌合突起のそれぞれの主軸方向の嵌合側端部が作る面は主軸に直交し、非嵌合領域は主軸に直交する面に位置することが好ましい。

本発明のベアリング構造において、嵌合凹部及び嵌合突起は、固定部材及び回転部材の周方向において、複数対設けられていることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、嵌合凹部及び嵌合突起は、固定部材及び回転部材の周方向において、３つ以上設けられていることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、嵌合凹部及び嵌合突起の複数は、固定部材及び回転部材の周方向における間隔が、少なくとも一部で同一ではないことが好ましい。

本発明のベアリング構造において、案内溝は、規制突起を介して嵌合凹部に連設され、規制突起は、嵌合凹部に嵌合した嵌合突起が案内溝へもどることを規制することが好ましい。

本発明のベアリング構造において、ベース部材とジョイント部材には、ジョイント部材をベース部材に対して相対回転させることによって、嵌合突起が嵌合凹部内へ嵌合される位置に至ったことを示す嵌合マーカーがそれぞれ設けられていることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、ベース部材に設けた嵌合マーカーと、ジョイント部材に設けた嵌合マーカーは、嵌合突起が嵌合凹部内へ嵌合される位置に至ったときに、固定部材の周方向において互いに同じ位置に配置されることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、ベース部材には、嵌合突起を案内溝に入れる位置を示す初期位置マーカーが設けられていることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、第１ドレープは、ジョイント部材の外周面に固定され、ベース部材とジョイント部材は、固定部材及び回転部材の軸方向において、第１ドレープの厚みの２倍以上の長さの隙間を有することが好ましい。

本発明のベアリング構造において、固定部材は、その軸方向の端部に、径方向において外方へ突出する突縁部を有し、固定部材に摺動回転可能に取り付けられた回転部材は、突縁部と当接することにより、固定部材からの離脱が抑止されることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、回転部材は、その軸方向の端部に、径方向において外方へ突出する舌部を有し、固定部材は、その軸方向において、突縁部に隣接して内側へ凹んだ溝部を有し、溝部に舌部が係合することが好ましい。

本発明のベアリング構造において、ベース部材は金属で構成され、ジョイント部材及び回転部材は、滅菌に対する耐久性を有する樹脂材料で構成されることが好ましい。

本発明のベアリング構造において、嵌合突起は半球状に突出する形状を有することが好ましい。

本発明のベアリング構造において、嵌合突起は、球状部と、球状部を外方へ向かう方向へ付勢する付勢部とを有することが好ましい。

本発明のドレープユニットは、上述のいずれかのベアリング構造と、固定部材に装着された第１ドレープと、回転部材に装着された第２ドレープと、第２ドレープに連設され、挿入部材とホルダとの間に位置してホルダを覆うセパレータと、を備えることを特徴としている。

本発明によると、アーム部に対する挿入部材の相対角度が３６０度未満の場合だけでなく、３６０度を超えるような、挿入部材の回転操作があった場合にも、回転部材、固定部材、保持体、アーム部などを覆うドレープが破れる可能性を低減することができ、清潔領域と非清潔領域の分離を確実に維持することができる。

本発明の実施形態に係るベアリング構造を備えた、医療用ロボットの保持体の外観構成を示す斜視図である。 図１に示す保持体の概略構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るベアリング構造の構成を示す分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態におけるジョイント部材の構成を異なる方向から見た斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態におけるベース部材の構成を異なる方向から見た斜視図である。 ベース部材の嵌合凹部とその周辺を拡大して示す斜視図である。 （ａ）は図３のＶＩＩ−ＶＩＩ’線における断面図、（ｂ）は（ａ）に示す、回転部材、ジョイント部材、及び、ベース部材を組み上げた状態を示す断面図である。 第１ドレープと第２ドレープの装着位置を示す図であって、（ａ）はドレープユニットを取り付ける前の状態を示す側面図、（ｂ）は、ドレープユニットを保持体側に取り付けた状態を示す側面図である。 本発明の実施形態における回転部材の構成を示す図であって、（ａ）は回転軸の方向に沿って見た平面図、（ｂ）は斜視図である。 （ａ）は本発明の実施形態における嵌合マーカー及び初期位置マーカーの構成を上から見た平面図、（ｂ）は、ジョイント部材とベース部材の嵌合の前後における嵌合マーカー及び初期位置マーカーの位置を示す平面図である。 （ａ）は本発明の実施形態におけるジョイント部材の構成を示す背面図、（ｂ）は変形例に係るジョイント部材の構成を示す背面図である。 変形例に係るベアリング構造の構成を示す分解斜視図である。 別の変形例におけるジョイント部材の構成を示す斜視図である。 さらに別の変形例における嵌合突起の構成を概念的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るベアリング構造について図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態は、ベアリング構造を医療用ロボットに適用した例であるが、本発明のベアリング構造はこれに限定されない。
各図には、基準座標としてＸ−Ｙ−Ｚ座標を示している。以下の説明において、Ｚ１−Ｚ２方向を上下方向、Ｘ１−Ｘ２方向を前後方向、Ｙ１−Ｙ２方向を左右方向と称する。Ｘ１−Ｘ２方向とＹ１−Ｙ２方向は互いに垂直であり、これらを含むＸ−Ｙ平面はＺ１−Ｚ２方向に垂直である。また、上側（Ｚ１側）から下側（Ｚ２側）を見た状態を平面視と言うことがある。

（全体構成）
本実施形態の医療用ロボットは、向きや角度を変更可能なアーム部を備え、アーム部の先端に、図１に示す保持体１０が設けられる。保持体１０の前端からは、ホルダ２１と、ホルダ２１を覆うように配置されたセパレータ２２とが前方へ延出している。医療用ロボットによる施術の対象となる患者の体内へ挿入される挿入部材は、セパレータ２２によってホルダ２１に対して脱着可能に装着される。挿入部材は、アーム部の向きや角度の変更にしたがって姿勢が変更される。挿入部材としては、施術のために用いる処置具や、内視鏡が挙げられる。

図２に示すように、ホルダ２１とセパレータ２２は、前方から後方へ順に配置された、スイッチユニット３１、ベアリング構造４０、及び、軸受部材３２を介して保持体１０に取り付けられる。軸受部材３２は、円環状のベアリングプレート３３を介して保持体１０に固定される。ホルダ２１とセパレータ２２はスイッチユニット３１と一体に設けられる。軸受部材３２は、例えば、外輪が保持体１０に固定され、内輪が外輪に対して相対回転可能な転がり軸受である。

図２と図３に示すように、ベアリング構造４０は、いずれもリング状の、回転部材４１と、ジョイント部材４２と、ベース部材４３とを備え、ホルダ２１とセパレータ２２は、その後部が、ベアリング構造４０の各部材の内部に挿通され、回転部材４１と一体に設けられる。

ジョイント部材４２とベース部材４３は、嵌合によって互いに脱着可能に取り付けられ、固定部材４４を構成する。ベース部材４３は、保持体１０に対して取り付けられる。回転部材４１は、固定部材４４のジョイント部材４２に対して、周方向Ｃに沿って摺動可能に取り付けられる。

ベース部材４３は、ジョイント部材４２との摺動に対する耐久性の点から金属で構成することが好ましく、例えばアルミニウムやジュラルミンが用いられる。

ジョイント部材４２及び回転部材４１は、摺動性や、滅菌に対する耐久性の点から樹脂材料で構成することが好ましく、例えばＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタールが好適である。

回転部材４１と固定部材４４をこのような材料で構成することにより、ドレープが接触する部材を滅菌したときの損傷を防ぐことができ、また、摺動性を長期間確保することを可能とし、かつ、長期間に渡る摺動による損傷を低減することができる。

ホルダ２１、セパレータ２２、スイッチユニット３１、及び、回転部材４１は、軸受部材３２によって回転可能に支持され、不図示のモータの駆動にしたがって、前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に沿った回転軸ＡＸを中心として回転する。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ベアリング構造４０のジョイント部材４２の後側の外周面１４２ｄに沿うように、筒状の第１ドレープ５１の前方開口部５１ａが固定される。第１ドレープ５１は、ジョイント部材４２から後方へ延び、保持体１０、及び、保持体１０が設けられたアーム部を備えた手術用ロボットを覆う。

固定部材４４が、保持体１０に固定されたベース部材４３と、ベース部材４３に脱着可能なジョイント部材４２と、の２部品で構成されるため、ジョイント部材４２に第１ドレープ５１を装着することで、第１ドレープ５１を保持体１０から容易に取り外すことが可能となる。

セパレータ２２には、その前端部２２ａから後端部２２ｂにかけて、筒状の第２ドレープ５２の前方開口部５２ａが固定されるように連設される。これにより、セパレータ２２と第２ドレープ５２が一体化され、セパレータ２２の下面が第２ドレープ５２内に配置される。

一方、第２ドレープ５２の後方開口部５２ｂは、回転部材４１の外周面１４１に沿うように固定される。

以上のように第２ドレープ５２を装着した状態から、保持体１０に対して、セパレータ２２及び回転部材４１を取り付ける。このとき、回転部材４１内にホルダ２１とスイッチユニット３１が挿通され、さらに、ホルダ２１の上面２１ｂ上にセパレータ２２が取り付けられる。この工程により、図８（ｂ）に示すように、ホルダ２１は、セパレータ２２の前端部２２ａよりも前側に位置する前端部２１ａから、前面及び下面が第２ドレープ５２によって覆われるとともに、上面２１ｂがセパレータ２２によって覆われる。第２ドレープ５２は、固定部材４４に対して回転部材４１が相対回転したときに、回転部材４１、セパレータ２２、及び、ホルダ２１と一体となって回転する。

（固定部材）
ジョイント部材４２とベース部材４３とは、ジョイント部材４２の内周面４２ａに設けた２つの嵌合突起４２ｂ、４２ｃ（図３、図１１（ａ）参照）が、ベース部材４３のジョイント部材４２側（Ｘ１側、前側）の外周面４３ａに設けた２つの嵌合凹部４３ｂ、４３ｃ（図３、図５（ａ）、（ｂ）参照）にそれぞれ嵌合することによって、互いに脱着可能に嵌合される。この嵌合においては、嵌合突起４２ｂ、４２ｃのそれぞれが有する２つの側面（前後方向において互いに対向する２つの面）と、嵌合凹部４３ｂ、４３ｃのそれぞれが有する２つの内側面（前後方向において互いに対向する２つの内面）とがそれぞれ互いに当接することにより、固定状態が維持される。この嵌合状態では、嵌合部分において、ベース部材４３の外側をジョイント部材４２が覆うこととなり、上述のようにジョイント部材４２に第１ドレープ５１が装着されるため、固定部材４４では清潔部品が不潔部品を覆った状態で嵌合することができる。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、２つの嵌合突起４２ｂ、４２ｃは、前後方向（Ｘ１−Ｘ２方向）において、ジョイント部材４２の最後端に設けられている。２つの嵌合突起４２ｂ、４２ｃは、リング状のジョイント部材４２の周方向Ｃにおいて、回転軸ＡＸに関して対称となる位置において、内側へ（回転軸ＡＸ側へ）突出するように、それぞれ形成されている。

２つの嵌合凹部４３ｂ、４３ｃは、リング状のベース部材４３の周方向Ｃにおいて、回転軸ＡＸに関して対称となる位置において、周方向Ｃに沿って延びるように、それぞれ形成されている（図３、図５（ａ）、（ｂ）参照）。

図５（ａ）に示すように、嵌合凹部４３ｂ、４３ｃは、案内溝６１、７１にそれぞれ連設されている。一方の案内溝６１は、ベース部材４３の前後方向、すなわち固定部材４４及び回転部材４１の軸方向である主軸方向、において、最前端（ジョイント部材４２との嵌合側端部）から後方へ向けて延びている。さらに、案内溝６１は、前後方向において嵌合凹部４３ｂに対応する位置から、周方向Ｃに沿って延びている。他方の案内溝７１についても、ベース部材４３の前後方向において、最前端（ジョイント部材４２との嵌合側端部）から後方へ向けて延び、嵌合凹部４３ｃに対応する位置から周方向Ｃに沿って延びている。よって、ベース部材４３の径方向Ｒに沿って見たときに、案内溝６１、７１はいずれもＬ字状に曲がるように形成されている。

嵌合突起４２ｂ、４２ｃ及び嵌合凹部４３ｂ、４３ｃが、それぞれ、ジョイント部材４２及びベース部材４３の周方向Ｃにおいて対称に設けられているため、２つの嵌合突起４２ｂ、４２ｃの一方が、２つの嵌合凹部４３ｂ、４３ｃの一方に対応し、かつ、残りの嵌合突起と嵌合凹部が互いに対応する。よって、固定部材４４の周方向Ｃにおいて、嵌合突起と嵌合凹部の対が２つ設けられている。このため、ジョイント部材４２とベース部材４３の嵌合の際に、回転軸ＡＸに沿ってスムーズに移動させやすくなることから、嵌合の際にジョイント部材４２と４３が互いにかじって損傷してしまったり、嵌合突起の斜行によって嵌合凹部の内面が削られたりすることを防ぐことができる。

次に、一方の嵌合凹部４３ｂ及びこれに連設される案内溝６１に関して詳細に説明する。他方の嵌合凹部４３ｃ及びこれに連設される案内溝７１は、回転軸ＡＸに関して、嵌合凹部４３ｂ及び案内溝６１と対称な形状を有するため詳細な説明は省略する。

図６に示すように、嵌合凹部４３ｂに連設された案内溝６１は、ジョイント部材４２との嵌合側端部において、この端部から主軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に沿って延びるにしたがって、案内溝６１の溝の深さを小さくするように厚みを増すテーパー部６２を有する。テーパー部６２を設けることにより、嵌合突起（嵌合突起４２ｂ、４２ｃのいずれか）を案内溝６１内へ導きやすくなる。

案内溝６１は、周方向Ｃにおいて、規制突起６３を介して嵌合凹部４３ｂに連設されている。規制突起６３は、ベース部材４３の前側の外周面４３ａと略同一の厚みを備え、その外表面が嵌合凹部４３ｂ及び案内溝６１のいずれよりも径方向Ｒにおいて外側に位置するように設けられている。これにより、嵌合凹部４３ｂに嵌合した嵌合突起（嵌合突起４２ｂ、４２ｃのいずれか）は、周方向Ｃにおいて規制突起６３の側面に当接するため、案内溝６１へ戻ることが規制される。したがって、ジョイント部材４２のベース部材４３に対する回転動作が規制突起６３により規制されるため、ジョイント部材４２に取り付けられた回転部材４１の回転動作で嵌合が外れる不具合が発生しにくくなる。

規制突起６３、７３を設けることにより、ジョイント部材４２とベース部材４３の嵌合時及び嵌合の解除時に、規制突起６３、７３を乗り越える際に操作者に対してクリック感（装着感又は離脱感）を与えることができる。よって、ドレープ越しでジョイント部材４２とベース部材４３を視認しづらい状況においても、着脱の完了の確認を容易に確認することが可能となる。

案内溝６１は、主軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向）及び周方向Ｃにおいて、嵌合凹部４３ｂよりも幅が広く形成されている。別言すると、案内溝６１は、主軸方向及び周方向Ｃにおいて、嵌合突起４２ｂよりも幅が広く形成されている。これにより、嵌合突起４２ｂは案内溝６１内へ誘導されやすくなる。また、案内溝６１内では、嵌合突起４２ｂが案内溝６１内の後端壁に当接することで主軸方向における位置決めが容易に行われ、この状態から周方向Ｃに沿って嵌合突起４２ｂを移動させることで容易かつ確実に嵌合凹部４３ｂ内へ案内される。

なお、案内溝７１においても、案内溝６１のテーパー部６２及び規制突起６３と同様に、テーパー部７２及び規制突起７３を有している（図５（ｂ）参照）。

図３と図７（ａ）に示すように、ジョイント部材４２は、回転部材４１側（Ｘ１側）の外周面１４２ａに、溝部１４２ｂと突縁部１４２ｃを有する。突縁部１４２ｃは、外周面１４２ａの前方端部において、径方向Ｒにおいて外側へ延びるフランジ状に設けられている。溝部１４２ｂは、外周面１４２ａにおいて、突縁部１４２ｃの後方に円環状に連設され、外周面１４２ａよりも径方向Ｒにおいて内側へ凹むように設けられている。

図１０（ａ）に示すように、ベース部材４３の後側の外周面４３ｅには、案内溝６１の左右方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の中央に対応する位置に、前後に延びるように初期位置マーカーＭ０が設けられている。初期位置マーカーＭ０は嵌合突起４２ｂを案内溝６１に導入する位置に対応する。上記外周面４３ｅには、嵌合凹部４３ｂの左右方向の中央に対応する位置に、前後に延びるように嵌合マーカーＭ１１が設けられている。

一方、ジョイント部材４２の後側の外周面１４２ｄには、嵌合突起４２ｂの左右方向の中央に対応する位置に、前後に延びるように嵌合マーカーＭ１２が設けられている。ジョイント部材４２の嵌合マーカーＭ１２と、ベース部材４３の嵌合マーカーＭ１１は、嵌合突起４２ｂが嵌合凹部４３ｂ内へ嵌合される位置に至ったときに、固定部材４４の周方向Ｃにおいて互いに同じ位置に配置される（図１０（ｂ）の右図参照）。

嵌合マーカーＭ１１、Ｍ１２と初期位置マーカーＭ０を設けることにより、ジョイント部材４２とベース部材４３の嵌合時及び嵌合の解除時に、規制突起６３、７３を越えることによるクリック感に加えて、視覚によっても嵌合又は解除の確認を確実に行うことができるため、ジョイント部材４２とベース部材４３の嵌合が不完全となる事態などを防止することができる。

初期位置マーカーＭ０、及び、２つの嵌合マーカーＭ１１、１２は、前後方向及び周方向Ｃのそれぞれにおいて所定の幅を有する線状に設けられているが、ジョイント部材４２の嵌合マーカーＭ１２と、ベース部材４３の初期位置マーカーＭ０又は嵌合マーカーＭ１１との位置合わせが確実にできれば、ほかの形状であってもよい。また、これらのマーカーは印刷等によって形成するほか、形成する面に凹設して溝状としたり、突出するように形成すると、作業者が触覚によって感知することができるため好ましい。

（回転部材）
図３と図９（ａ）、（ｂ）に示すように、回転部材４１は、内周面４１ａの前方端部に４つの舌部４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅを有する。４つの舌部４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅは、リング状の回転部材４１の中心軸となる回転軸ＡＸに関して等角度間隔となるように設けられ、内周面４１ａから内側へ突出するように設けられている。４つの舌部４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅは、回転部材４１をジョイント部材４２に嵌合したときに、ジョイント部材４２の溝部１４２ｂ内で、周方向Ｃに移動であり、かつ、突縁部１４２ｃと当接することで前後方向における移動が規制される。ジョイント部材４２の溝部１４２ｂは、舌部４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅの抜けを抑えることができる程度の深さを有する。

（固定部材の組み立て、固定部材と回転部材の嵌合）
ベース部材４３は、軸受部材３２の外輪に固定され、これによって保持体１０に固定される。
次に、ジョイント部材４２を、ベース部材４３の前側の外周面４３ａ上を覆うようにジョイント部材４２を前後方向に移動させる。このとき、周方向Ｃにおいて、ベース部材４３上の初期位置マーカーＭ０とジョイント部材４２上の嵌合マーカーＭ１２とが一致するように配置（図１０（ｂ）の左図）しており、嵌合突起４２ｂ、４２ｃは、前後方向に沿って、ベース部材４３においてそれぞれ対応する案内溝６１、７１内で摺動しながら前後方向に移動し、案内溝６１、７１内の最も後側（Ｘ２側）の位置に至る。続いて、ジョイント部材４２の嵌合マーカーＭ１２がベース部材４３の嵌合マーカーＭ１１に一致する位置（嵌合突起４２ｂが嵌合突起４２ｂ内へ嵌合される位置）まで、ジョイント部材４２を周方向Ｃに回転させる（図１０（ｂ）の右図）。これにより、嵌合突起４２ｂ、４２ｃを、案内溝６１、７１から、規制突起６３、７３を越えて、嵌合凹部４３ｂ、４３ｃ内へ移動させ、嵌合凹部４３ｂ、４３ｃへ嵌合させる。この一連の操作によって、ジョイント部材４２とベース部材４３は互いに嵌合され、前後方向（主軸方向）及び周方向Ｃにおいて、ベース部材４３に対するジョイント部材４２の移動が規制される。

一方、ジョイント部材４２とベース部材４３の嵌合の解除においては、ベース部材４３に対してジョイント部材４２を嵌合するときとは逆向きの周方向において、所定値よりも大きな力でジョイント部材４２を回転させる。すると、嵌合突起４２ｂ、４２ｃが規制突起６３、７３を越え、ジョイント部材４２のＭ１２がベース部材４３の初期位置マーカーＭ０に一致する位置に至ると、嵌合突起４２ｂ、４２ｃは嵌合凹部４３ｂ、４３ｃからそれぞれ外れるため、ベース部材４３からジョイント部材４２を取り外すことができる。上記所定値は、手術用ロボットの仕様などに応じて適宜設定される。

ここで、嵌合突起４２ｂ、４２ｃは、後端面が回転軸ＡＸ（主軸）の延びる方向に直交する平面を有しており、ジョイント部材４２の後端面４２ｄ（図４（ａ）、図７参照）と同一面をなしている。別言すると、ジョイント部材４２の後端面４２ｄの一部が、嵌合突起４２ｂ、４２ｃの後端面を構成しており、これ以外の部分は、ベース部材４３の嵌合凹部４３ｂ、４３ｃとは嵌合しない非嵌合領域をなしている。このような構成としたことにより、ベース部材４３に対してジョイント部材４２を嵌合する際に、嵌合突起４２ｂ、４２ｃと嵌合凹部４３ｂ、４３ｃとが軸方向において互いに対向していない状態でも、ジョイント部材４２の後端面４２ｄと、ベース部材４３の前端面４３ｄとを互いに当接させ、周方向Ｃに沿って摺動させることによって、嵌合突起４２ｂ、４２ｃと嵌合凹部４３ｂ、４３ｃとが互いに対応する位置まで容易に案内させることができる。

回転部材４１は、ベース部材４３に嵌合する前のジョイント部材４２に対して装着される。回転部材４１は、ジョイント部材４２の前側の外周面１４２ａを内周面４１ａで覆うように、前後方向に沿って移動させることによってジョイント部材４２に対して装着される（図１０（ａ）、（ｂ）参照）。この装着においては、回転部材４１の舌部４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅがジョイント部材４２の溝部１４２ｂ内に係合され、これによって回転部材４１は、回転軸ＡＸを中心として回転可能な状態でジョイント部材４２に装着される。

以上の組み上げ過程において、回転部材４１が固定されたジョイント部材４２を、ベース部材４３へ嵌合する前（図８（ａ）の状態）に、ジョイント部材４２の後側の外周面１４２ｄに第１ドレープ５１の前方開口部５１ａが接着等によって固定され、回転部材４１の外周面１４１に対して第２ドレープ５２の後方開口部５２ｂが、接着等によってそれぞれ固定される。この第２ドレープ５２は、セパレータ２２の前端部２２ａと後端部２２ｂに対して、前方開口部５２ａが固定されている。このように第１ドレープ５１と第２ドレープ５２を固定することにより、回転部材４１、ジョイント部材４２、及びベース部材４３を備えたベアリング構造４０と、固定部材４４に装着された第１ドレープ５１と、セパレータ２２及び回転部材４１に装着された第２ドレープ５２と、ホルダ２１を上から覆うセパレータ２２とを備えたドレープユニットＤが構成される。

図７（ｂ）に示すように、前後方向（回転軸ＡＸに沿った方向）において、ジョイント部材４２とベース部材４３との間には周方向Ｃに沿って隙間Ｓ１が形成されている。前後方向において、隙間Ｓ１の長さは、第１ドレープ５１の厚みの２倍以上である。このようなサイズで隙間Ｓ１を設けることにより、ジョイント部材４２に第１ドレープ５１を固定した状態でベース部材４３に対して嵌合する際に、隙間Ｓ１に第１ドレープ５１を挟み込む不具合が生じにくくなる。

以上の工程により、保持体１０に対して、ホルダ２１、セパレータ２２、スイッチユニット３１、回転部材４１、固定部材４４、軸受部材３２、及びベアリングプレート３３が取り付けられる。ここで、固定部材４４は保持体１０に固定される。一方、回転部材４１は固定部材４４に対して、回転軸ＡＸを中心として、相対回転可能となる。回転部材４１は、軸受部材３２の内輪とともに回転可能とされた、ホルダ２１及びセパレータ２２と一体となって、回転軸ＡＸを中心として回転可能となる。

これにより、ホルダ２１に対して相対位置が固定されたセパレータ２２がホルダ２１の回転とともに回転し、これに伴って第２ドレープ５２が回転しても、第２ドレープ５２が装着された回転部材４１が固定部材４４に対して相対回転するため、第１ドレープ５１が装着された固定部材４４は回転することがなく、ホルダ２１が３６０度を超えて回転したとしても第１ドレープ５１に捻れが生じることがほとんどなく、第１ドレープ５１の損傷を防ぐことができる。

また、案内溝７１を、固定部材４４及び回転部材４１の軸方向である主軸方向（回転軸ＡＸが延びる方向）の嵌合側端部から主軸方向に沿って延ばし、さらに、固定部材４４及び回転部材４１の周方向Ｃに沿って延びし、径方向Ｒに沿ってみたときにＬ字状としたことにより、ベース部材４３に対するジョイント部材４２の嵌合動作として、軸方向と周方向Ｃの２つの動作を行うこととなるため、振動等があっても嵌合が外れにくくなり、嵌合状態が安定しやすい。

固定部材４４のジョイント部材４２に突縁部１４２ｃを設けているため、ジョイント部材４２に対して回転部材４１を取り付けたときに、主軸方向において、回転部材４１の前面４１ｆが突縁部１４２ｃに当接する。これにより、回転部材４１がジョイント部材４２から離脱することを抑止することができ、回転部材４１に取り付けられた第２ドレープ５２が、例えば、軸方向前方側へ引っ張られることがあっても、回転部材４１がジョイント部材４２から外れて不潔部が露出する不具合が生じにくい。

また、回転部材４１をジョイント部材４２に取り付ける際には、回転部材４１の軸方向の端部に設けた舌部４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅが、ジョイント部材４２の溝部１４２ｂ内に、周方向Ｃに沿って摺動可能な状態で嵌合される。これにより、回転部材４１は、軸方向に沿った移動を規制されつつ、周方向Ｃに沿って安定して回転可能となる。

以下に変形例について説明する。
上記実施形態では、ジョイント部材４２に嵌合突起４２ｂ、４２ｃを設け、ベース部材４３に嵌合凹部４３ｂ、４３ｃを設けていたが、これに代えて、嵌合突起をベース部材４３に設け、嵌合凹部をジョイント部材４２に設ける構成も可能である。

また、上記実施形態では、ジョイント部材４２をベース部材４３の外側から嵌合させていたが、これとは逆に、ベース部材をジョイント部材の外側から嵌合させる構成としてもよい。

上記実施形態においては、２つの嵌合突起４２ｂ、４２ｃと２つの嵌合凹部４３ｂ、４３ｃを、主軸方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に沿って見たときに、１８０度ごとの等角度間隔で設けていた。図１１（ａ）ではジョイント部材４２に設けた嵌合突起４２ｂ、４２ｃを示している。

これに対して、嵌合突起と嵌合凹部は、それぞれ３つ以上の複数対設けても良い。３つ以上設けると、固定部材４４と回転部材４１とを互いに嵌合させる際に、当接状態が安定するため、嵌合突起を嵌合凹部に嵌めやすくなる。図１１（ｂ）では、ジョイント部材４２に、１２０度ごとの等角度間隔で設けた３つの嵌合突起１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄを設けた例を示している。この構成として場合、嵌合凹部も１２０度ごとの等角度間隔で嵌合突起１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄにそれぞれ対応するように設ける。これにより、ベース部材４３へのジョイント部材４２の嵌合の過程において、３カ所の嵌合突起１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄにベース部材４３の前端面４３ｄを当接させながら、周方向に沿って相対回転させる際に、嵌合突起が３カ所あることによって、この回転が安定するとともに、ベース部材４３とジョイント部材４２の嵌合時に要する力の伝達を効率的かつ確実に行うことが可能となる。

図１１（ｂ）に示す例では、１２０度ごとの等角度間隔で３つの嵌合突起１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄを設けていたが、嵌合突起の間隔を等角度とはせずに、例えば、１１０度、１４０度、１１０度のように分配すると、周方向の決まった位置のみで取り付けが可能となるため、嵌合突起と嵌合凹部の嵌合の際にドレープがねじれた状態で取り付けられることを防止することができる。

なお、このように角度間隔を同一としない構成は、嵌合突起と嵌合凹部を２つずつ設けた構成に適用した場合にも同様の効果を得ることができるため好ましい。そのような場合の具体例として、嵌合突起の間隔および嵌合凹部の間隔を１７０度、１９０度とすることが挙げられる。

上記実施形態の嵌合突起４２ｂは、後端面がジョイント部材４２の後端面４２ｄと同一面となる位置に配置されていたが、これに代えて、図１２に示すように、ジョイント部材４２の後端面４２ｄから主軸方向において、前側（Ｘ１側）へ所定距離おいた位置に嵌合突起２４２ｂを配置することもできる。上記実施形態のもう一つの嵌合突起４２ｃについても同様である。

このように嵌合突起２４２ｂをジョイント部材４２の後端面４２ｄから４２の内側へシフトした配置にすると、ジョイント部材４２とベース部材４３を互いに嵌合させる際に、ベース部材４３の前端面４３ｄの非嵌合領域に嵌合突起２４２ｂを当接させた状態を維持しながら、回転軸ＡＸを中心に回転させやすくなる。このため、嵌合突起２４２ｂをベース部材４３の案内溝６１、７１へ容易に導きやすくなる。

また、上記実施形態では、嵌合突起４２ｂ、４２ｃ、及び、嵌合凹部４３ｂ、４３ｃを、それぞれ、周方向Ｃにおいて回転軸ＡＸに関して対称に配置し、２つの位置での嵌合が可能であった。これに対して、嵌合突起及び嵌合凹部をそれぞれ非対称に配置し、周方向Ｃの時計回りと反時計回りで異なる間隔としてもよい。さらに、嵌合突起及び嵌合凹部を３つ以上設ける場合に、少なくとも一部の間隔をほかの間隔と同一ではない配置としてもよい。このような配置にすることで、ジョイント部材４２とベース部材４３の周方向Ｃにおける嵌合位置が１つに定まるため、セパレータ２２の向きの調整が容易となる。

上記実施形態の嵌合突起４２ｂ、４２ｃの表面形状は、嵌合凹部４３ｂ、４３ｃの底面形状に対応した形状とされていた。すなわち、嵌合凹部４３ｂ、４３ｃの底面が、前側の外周面４３ａと同じ曲率の曲面であればそれに対向する曲面とし、平面であればそれに対向する平面としていた。

これに対して、嵌合突起の表面形状を、径方向Ｒに沿って突出する半球形状（図１３における嵌合突起３４２ｂ、３４２ｃの形状）とし、嵌合凹部の内面形状を、上記半球形状に対応して凹んだ形状とし、両者を互いに嵌合させる形態としてもよい。また、嵌合凹部４３ｂ、４３ｃに代えてベース部材４３の前側の外周面４３ａ上に径方向Ｒ外側へ半球状に突出する突起を設けるとともに、ジョイント部材４２の内周面４２ａに、上記突起の形状に対応する凹部を設ける形態も可能である。これらの形態によれば、ジョイント部材４２とベース部材４３とを互いに嵌合させるときの嵌め込み、取り外しのいずれについても作業性を向上させることができ、突起と凹部の加工も容易に行うことができる。

さらに、図１４に示すように、嵌合突起４４２ｃとして、球状部４４２ｈと、球状部４４２ｈを、内周面４２ａから外方へ、すなわち径方向Ｒにおいて、回転軸ＡＸへ向かう方向へ付勢する付勢部４４２ｓと、を備える構成とすることもできる。図１４に示す例では、球状部４４２ｈを半球状としているが球としてもよく、また、付勢部４４２ｓとして圧縮ばねを表示しているが、径方向Ｒに沿って付勢できれば圧縮ばね以外のばねやゴム材などを用いることもできる。このような構成にすることにより、嵌合凹部の弾性変形の制御が不要となり、また、嵌合凹部の損傷を減らすことができる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

１０ 保持体
２１ ホルダ
２１ａ ホルダの前端部
２１ｂ 上面
２２ セパレータ
２２ａ セパレータの前端部
２２ｂ セパレータの後端部
３１ スイッチユニット
３２ 軸受部材
３３ ベアリングプレート
４０ ベアリング構造
４１ 回転部材
４１ａ 回転部材の内周面
４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ 舌部
４１ｆ 前面
４２ ジョイント部材
４２ａ ジョイント部材の内周面
４２ｂ、４２ｃ 嵌合突起
４２ｄ ジョイント部材の後端面
４３ ベース部材
４３ａ ベース部材の前側の外周面
４３ｂ、４３ｃ 嵌合凹部
４３ｄ ベース部材の前端面
４３ｅ ベース部材の後側の外周面
４４ 固定部材
５１ 第１ドレープ
５１ａ 前方開口部
５２ 第２ドレープ
５２ａ 前方開口部
５２ｂ 後方開口部
６１、７１ 案内溝
６２、７２ テーパー部
６３、７３ 規制突起
１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ 嵌合突起
１４１ 回転部材の外周面
１４２ａ ジョイント部材の前側の外周面
１４２ｂ 溝部
１４２ｃ 突縁部
１４２ｄ ジョイント部材の後側の外周面
２４２ｂ 嵌合突起
３４２ｂ、３４２ｃ 嵌合突起
４４２ｃ 嵌合突起
４４２ｈ 球状部
４４２ｓ 付勢部
ＡＸ 回転軸（主軸）
Ｃ 周方向
Ｄ ドレープユニット
Ｍ０ 初期位置マーカー
Ｍ１１、Ｍ１２ 嵌合マーカー
Ｒ 径方向
Ｓ１ 隙間

Claims (24)

1. 挿入部材を脱着可能かつ回転可能に保持するホルダをアームの先に備える手術用ロボットを覆うドレープのためのベアリング構造であって、
   前記ホルダが内部に挿通した状態で、前記アームに対して取り付けられるリング状の固定部材と、
   前記ホルダが内部に挿通した状態で、前記固定部材に対して摺動回転可能に取り付けられるリング状の回転部材とを備え、
   前記回転部材は、前記ホルダとともに回転可能であり、
   前記固定部材には、前記アームを覆う第１ドレープが装着可能であり、
   前記回転部材には、前記ホルダを覆い、前記回転部材とともに回転可能に第２ドレープが装着可能であることを特徴とするベアリング構造。
2. 前記固定部材は、前記アームに対して取り付けられるリング状のベース部材と、前記ベース部材に対して、嵌合によって脱着可能に取り付けられるリング状のジョイント部材とを備え、
   前記回転部材は、前記ジョイント部材に対して摺動回転可能に取り付けられる請求項１に記載のベアリング構造。
3. 前記ベース部材と前記ジョイント部材とは、一方に設けた嵌合突起と他方に設けた嵌合凹部とが互いに嵌合することによって、互いに脱着可能に嵌合される請求項２に記載のベアリング構造。
4. 前記嵌合突起と前記嵌合凹部とは、前記ベース部材においては外周面に、前記ジョイント部材においては内周面に設けられている請求項３に記載のベアリング構造。
5. 前記嵌合凹部は、前記固定部材及び前記回転部材の周方向に沿って延びる案内溝に連設され、
   前記案内溝に沿って前記嵌合突起を移動させることによって、前記ベース部材に対して前記ジョイント部材を回転案内し、前記嵌合突起を前記嵌合凹部へ案内する請求項４に記載のベアリング構造。
6. 前記案内溝は、前記固定部材及び前記回転部材の軸方向である主軸方向の嵌合側端部から前記主軸方向に沿って延び、さらに、前記固定部材及び前記回転部材の周方向に沿って延びる請求項５に記載のベアリング構造。
7. 前記案内溝は、前記主軸方向の端部から前記主軸方向に沿って延びるにしたがって、溝の深さが小さくなるテーパー部を有する請求項６に記載のベアリング構造。
8. 前記嵌合凹部及び前記嵌合突起は、前記固定部材及び前記回転部材の周方向において複数対設けられ、
   前記嵌合突起は、前記主軸方向の嵌合側端部から前記主軸方向に所定距離おいた位置に設けられ、
   前記嵌合突起が設けられた部材は、前記嵌合凹部が設けられた部材の前記主軸方向の嵌合側端部のうち前記案内溝が設けられていない非嵌合領域に、前記嵌合突起を当接させつつ回転させることによって、前記嵌合凹部が設けられた部材に対して案内される請求項６に記載のベアリング構造。
9. 前記案内溝は、前記固定部材及び前記回転部材の軸方向である主軸方向において、前記嵌合凹部よりも幅が広く形成されている請求項５に記載のベアリング構造。
10. 複数の前記嵌合突起のそれぞれの前記主軸方向の嵌合側端部が作る面は前記主軸方向に直交し、前記非嵌合領域は前記主軸方向に直交する面に位置する請求項８に記載のベアリング構造。
11. 前記嵌合凹部及び前記嵌合突起は、前記固定部材及び前記回転部材の周方向において、複数対設けられている請求項３に記載のベアリング構造。
12. 前記嵌合凹部及び前記嵌合突起は、前記固定部材及び前記回転部材の周方向において、３つ以上設けられている請求項１０又は請求項１１に記載のベアリング構造。
13. 前記嵌合凹部及び前記嵌合突起の複数は、前記固定部材及び前記回転部材の周方向における間隔が、少なくとも一部で同一ではない請求項８から請求項１２のいずれか一項に記載のベアリング構造。
14. 前記案内溝は、規制突起を介して前記嵌合凹部に連設され、前記規制突起は、前記嵌合凹部に嵌合した前記嵌合突起が前記案内溝へもどることを規制する請求項５に記載のベアリング構造。
15. 前記ベース部材と前記ジョイント部材には、前記ジョイント部材を前記ベース部材に対して相対回転させることによって、前記嵌合突起が前記嵌合凹部内へ嵌合される位置に至ったことを示す嵌合マーカーがそれぞれ設けられている請求項５に記載のベアリング構造。
16. 前記ベース部材に設けた前記嵌合マーカーと、前記ジョイント部材に設けた前記嵌合マーカーは、前記嵌合突起が前記嵌合凹部内へ嵌合される位置に至ったときに、前記固定部材の周方向において互いに同じ位置に配置される請求項１５に記載のベアリング構造。
17. 前記ベース部材には、前記嵌合突起を前記案内溝に入れる位置を示す初期位置マーカーが設けられている請求項１５又は請求項１６に記載のベアリング構造。
18. 前記第１ドレープは、前記ジョイント部材の外周面に固定され、
    前記ベース部材と前記ジョイント部材は、前記固定部材及び前記回転部材の軸方向において、前記第１ドレープの厚みの２倍以上の長さの隙間を有する請求項２に記載のベアリング構造。
19. 前記固定部材は、その軸方向の端部に、径方向において外方へ突出する突縁部を有し、
    前記固定部材に摺動回転可能に取り付けられた前記回転部材は、前記突縁部と当接することにより、前記固定部材からの離脱が抑止される請求項１に記載のベアリング構造。
20. 前記回転部材は、その軸方向の端部に、径方向において外方へ突出する舌部を有し、
    前記固定部材は、その軸方向において、前記突縁部に隣接して内側へ凹んだ溝部を有し、
    前記溝部に前記舌部が係合する請求項１９に記載のベアリング構造。
21. 前記ベース部材は金属で構成され、前記ジョイント部材及び前記回転部材は、滅菌に対する耐久性を有する樹脂材料で構成される請求項２に記載のベアリング構造。
22. 前記嵌合突起は半球状に突出する形状を有する請求項３に記載のベアリング構造。
23. 前記嵌合突起は、球状部と、前記球状部を外方へ向かう方向へ付勢する付勢部とを有する請求項３に記載のベアリング構造。
24. 請求項１から請求項２３のいずれか一項に記載のベアリング構造と、
    前記固定部材に装着された前記第１ドレープと、
    前記回転部材に装着された前記第２ドレープと、
    前記第２ドレープに連設され、前記挿入部材と前記ホルダとの間に位置して前記ホルダを覆うセパレータと、
    を備えることを特徴とするドレープユニット。

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