JP6820636B1

JP6820636B1 - 術具

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Publication number: JP6820636B1
Application number: JP2020536288A
Authority: JP
Inventors: 広樹新藤
Original assignee: Riverfield Inc
Current assignee: Riverfield Inc
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: EP4104790A1; US20230014925A1; CN115315224B; EP4104790B1; JPWO2021192255A1; WO2021192255A1; EP4104790A4; CN115315224A

Abstract

手術用ロボット(1)に装着される術具(10)を提供するべく、当該術具は、施術処置に用いられる処置部であって、変位可能な可動部(13A,13B)を有する処置部(13)と、前記可動部を変位させる駆動力を発生させるスライダーであって、直線方向に往復運動することにより当該駆動力を発生させるスライダー(15,16,17)と、前記可動部を変位させるための手動解除具であって、前記スライダーが収納された本体部に着脱可能に装着可能な手動解除具(18)と、を備えるように構成した。

Description

本開示は、手術用ロボットに装着される術具に関する。

例えば、特許文献１には、手術中に医療用支持アーム装置への電力供給が停止した場合であっても、継続して施術可能な医療用支持アーム装置が記載されている。

特開２０１６−１５２９０６号公報

手術用ロボットに装着される術具のうち、例えば鉗子等の処置具においては、先端側にハンド部（把持部）等の処置部が設けられている。当該処置部には、少なくとも１つの可動部が設けられている。

可動部は、空気圧や電力を利用したアクチュエータにより直接的又は間接的に変位させられる。このため、空気圧の供給や電源供給が停止してアクチュエータが停止すると、可動部の状態が当該アクチュエータ停止時のままで保持されてしまう。

具体的には、例えば、「鉗子（術具）の把持部が患者の組織を把持している場合」において、電源供給が停止すると、手術の続行又は手術の中断が難しい。

本開示は、手術用ロボットに装着される術具において、電源供給が停止した場合に対処可能な術具の一例を開示する。

手術用ロボットに装着される術具は、例えば、以下の構成要件のうち少なくとも１つを備えることが望ましい。

具体的には、当該構成要件は、施術処置に用いられる処置部であって、変位可能な可動部を少なくとも１つ有する処置部と、可動部を変位させる駆動力を発生させるスライダーであって、直線方向に往復運動することにより当該駆動力を発生させるスライダーと、可動部を変位させるための手動解除具であって、スライダーが収納された本体部に着脱可能に装着可能な手動解除具とである。

これにより、当該術具では、利用者が手動解除具を本体部に装着すると、当該利用者は、手動解除具を介して手動操作により可動部を変位させることが可能となり得る。したがって、当該術具によれば、電源供給が停止した場合であっても、例えば、手術の続行又は手術の中断といった対処が可能となり得る。

第１実施形態に係る手術用ロボットの外観図である。第１実施形態に係る手術用ロボットのブロック図である。第１実施形態に係るロボットアームの先端側及び術具を示す図である。第１実施形態に係る術具の先端側を示す図である。第１実施形態に係る本体部の構造を示す図である。第１実施形態に係る本体部の外観を示す図である。第１実施形態に係る本体部の構造を示す図である。第１実施形態に係る本体部の構造を示す図である。第２実施形態に係る本体部の外観を示す図である。

１０…術具１１… 本体部１２… 挿入部１３…処置部１３Ａ、１３Ｂ… 可動部１５〜１７…スライダー１８… 手動解除具１８Ａ…ラック部１９… 受動部１９Ａ… ラック部２０…ピニオン２０Ａ… ピニオン部２０Ｂ…ピニオン部

少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。本開示に示された手術用ロボット及び術具は、少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位等の構成要素、並びに図示された構造部位を備える。

（第１実施形態）
＜１．手術用ロボットの概要＞
図１に示された手術用ロボット１は、内視鏡下外科手術に用いられる手術用ロボットの一例である。当該手術用ロボット１は、ロボットアーム３に加えて、図２に示されるように、制御装置５、駆動機構７及び術具１０を備える。

＜ロボットアーム＞
ロボットアーム３は、図１に示されるように、術具１０を保持した状態で当該術具１０を変位させることが可能なアーム装置の一例である。具体的には、ロボットアーム３は、複数の関節を有するリンク機構にて構成されている。

＜駆動機構＞
駆動機構７は、図４に示されるようにロボットアーム３及び術具１０の可動部１３Ａ、１３Ｂを駆動する駆動部の一例である。本実施形態に係る駆動機構７は、図２に示されるように、電動アクチュエータ７１及び空圧アクチュエータ７２を有している。

電動アクチュエータ７１は、少なくとも１つの電動モータで構成され、各関節部を駆動する。なお、本実施形態では、各関節部に電動モータが設けられている。このため、各電動モータは、ロボットアーム３に配置されている。

空圧アクチュエータ７２は、図４に示されるように、少なくとも可動部１３Ａ、１３Ｂを駆動する。当該空圧アクチュエータ７２は、図２に示されるように、少なくとも１つ（本実施形態では３つ）の空気圧シリンダー７３Ａ〜７３Ｃ、圧力発生装置７２Ａ、及び空気圧シリンダーと同数の制御用電磁弁７４Ａ〜７４Ｃを有している。

圧力発生装置７２Ａは、空気圧シリンダー７３Ａ〜７３Ｃに圧搾空気を供給する圧力供給源である。各空気圧シリンダー７３Ａ〜７３Ｃは、空気圧を受けて作動する。各制御用電磁弁７４Ａ〜７４Ｃは、空気圧シリンダー７３Ａ〜７３Ｃに供給する空気圧を制御することにより、対応する空気圧シリンダー７３Ａ〜７３Ｃの作動を制御する。

なお、本実施形態では、少なくとも空気圧シリンダー７３Ａ〜７３Ｃは、ロボットアーム３に設けられている。図３に示されるように術具１０は、ロボットアーム３の先端に設けられた装着部３Ａに着脱自在に装着される。

＜制御装置＞
制御装置５は、駆動機構７、より具体的には電動アクチュエータ７１及び空圧アクチュエータ７２等の作動を制御する。さらに具体的には、制御装置５は、制御用電磁弁７４Ａ〜７４Ｃを制御する。制御装置５は、マスター側の入力操作装置（図示せず）から出力される指令信号を受信し、その指令信号に従って駆動機構７を作動させる。

このとき、制御装置５は、図１に示されるように術具１０のうち被手術者の切開位置Ｐ _１に対応する部位が不動となるように、電動アクチュエータ７１の作動を制御する。切開位置Ｐ_１とは、内視鏡下手術時に図１に示すようなトロッカー１４Ｃが挿入される部位である。

トロッカー１４Ｃは、筒状の部材である。なお、トロッカー（ｔｒｏｃａｒ）はトラカール（ｔｒｏｃｈａｒ）ともいう。トロッカーは、カニューラやカニューレと表記される場合もある。施術者は、トロッカー１４Ｃを通して内視鏡や鉗子等の術具１０を被手術者の体内に挿入し、内視鏡で撮影された画像を見ながら手術を行う。

＜２．術具＞
＜２．１術具の概要＞
術具１０は、図３に示されるように、本体部１１、挿入部１２及び処置部１３を備える。本体部１１は、ロボットアーム３、より具体的には装着部３Ａに着脱自在に装着可能な部位である。

挿入部１２は、本体部１１から延びる管状の部位である。当該挿入部１２は、トロッカー１４Ｃを通して身体内に挿入される部位であって、金属等の曲げ剛性の高い材質にて構成されている。

挿入部１２の先端部には処置部１３が設けられている。当該処置部１３は、図４に示されるように、少なくとも１つ（本実施形態では２つ）の可動部１３Ａ、１３Ｂを有している。

可動部１３Ａ、１３Ｂは、挿入部１２に対して変位可能な部位である。具体的には、本実施形態に係る術具１０は鉗子である。つまり、本実施形態に係る処置部１３は、処置対象部位や縫合針等を把持可能な把持部である。

そして、２つの可動部１３Ａ、１３Ｂは、中心軸Ｏ_１を中心に「閉じた位置（図４参照）」と先端が離隔した「開いた位置」との間で回転変位又は揺動可能である。これにより、処置部１３は、対象部位等を把持することが可能である。

本実施形態に係る処置部１３は、関節部１４を介して挿入部１２の先端に連結されている。関節部１４は、処置部１３の角度を変更するための機構である。具体的には、当該関節部１４は、少なくとも１つ（本実施形態では２つ）の回転軸１４Ａ、１４Ｂを有している。

関節部１４は、各回転軸１４Ａ、１４Ｂを中心軸として回転変位可能である。なお、第１の回転軸１４Ａは、挿入部１２の長手方向に対して直交する軸部である。第２の回転軸１４Ｂは、挿入部１２の長手方向及び第１の回転軸１４Ａに対して直交する軸部である。

＜２．２可動部を変位させるための機構＞
本体部１１内には、図５に示されるように、少なくとも１つ（本実施形態では、複数）のスライダー１５〜１７が収納されている。各スライダー１５〜１７は、直線方向に往復運動可能な部材である。

本実施形態では、各スライダー１５〜１７は、挿入部１２の長手方向と平行な方向（具体的には、図５に示された矢印方向）に変位する。なお、各スライダー１５〜１７は、図２に示されるような空気圧シリンダー７３Ａ〜７３Ｃから駆動力を得て変位する。

スライダー１５は、往復運動することにより可動部１３Ａを変位させる駆動力を発生させる。スライダー１５において、変位方向における第１端及び第２端それぞれには、駆動ワイヤー１５Ｗの第１端１５Ａ、駆動ワイヤー１５Ｗの第２端１５Ｂが連結されている。

スライダー１６は、往復運動することにより可動部１３Ｂを変位させる駆動力を発生させる。スライダー１６において、変位方向における第１端及び第２端それぞれには、駆動ワイヤー１６Ｗの第１端１６Ａ、駆動ワイヤー１６Ｗの第２端１６Ｂが連結されている。

駆動ワイヤー１５Ｗは、直接的又は間接的に可動部１３Ａに連結されている。このため、スライダー１５が変位すると、当該変位に連動して可動部１３Ａが変位する。具体的には、スライダー１５が往復運動すると、当該往復運動に連動して把持部をなす処置部１３の可動部１３Ａが第２の回転軸１４Ｂを中心として変位する。

駆動ワイヤー１６Ｗは、直接的又は間接的に可動部１３Ｂに連結されている。このため、スライダー１６が変位すると、当該変位に連動して可動部１３Ｂが変位する。具体的には、スライダー１６が往復運動すると、当該往復運動に連動して把持部をなす処置部１３の可動部１３Ｂが第２の回転軸１４Ｂを中心として変位する。

可動部１３Ａおよび可動部１３Ｂの回動方向が反対方向の場合には、処置部１３は開閉する。可動部１３Ａおよび可動部１３Ｂの回動方向を同方向の場合には、処置部１３は第２の回転軸１４Ｂを中心として変位する。

スライダー１７は、関節部１４を稼働させる駆動力を発生する。スライダー１７において、変位方向における第１端及び第２端それぞれには、駆動ワイヤー１７Ｗの第１端１７Ａ、駆動ワイヤー１７Ｗの第２端１７Ｂが連結されている。

駆動ワイヤー１７Ｗは、第１の回転軸１４Ａを中心として処置部１３および第２の回転軸１４Ｂを変位させる。これにより、スライダー１５、１６、１７の変位に連動して関節部１４が稼働する。

なお、滑車１５Ｃは駆動ワイヤー１５Ｗを転向させる定滑車である。滑車１６Ｃは駆動ワイヤー１６Ｗを転向させる定滑車である。滑車１７Ｃは駆動ワイヤー１７Ｗを転向させる定滑車である。

＜２．３処置部（把持部）の手動解除＞
図６に示されるように、術具１０は手動解除具１８を備えている。手動解除具１８は、可動部１３Ａを変位させるための部材であって、本体部１１にして着脱可能な部材である。

なお、図６は手動解除具１８が本体部１１に装着された状態を示している。図３は手動解除具１８が装着されていない状態を示している。手動解除具１８が装着されていない状態では、当該手動解除具１８は、例えば、ロボットアーム３に保持されている。

スライダー１５には、図５に示されるように、受動部１９が設けられている。受動部１９は、手動解除具１８から直接的又は間接的に駆動力を受ける部位である。なお、本実施形態では、受動部１９は、図７に示されるように、手動解除具１８から間接的に駆動力を受ける。

本実施形態に係る受動部１９は、スライダー１５のスライド方向と平行な方向に延びるラック部１９Ａにより構成されている。なお、ラックとは、曲率半径が無限大のセクター歯車である。以下、受動部１９をラック部１９Ａともいう。換言すれば、受動部１９は、ラック部１９Ａを有する。

本実施形態に係る手動解除具１８は、スライダー１５の変位方向と交差（例えば、本実施形態では、直交）する方向に変位可能に本体部１１に装着される。そして、手動解除具１８において、挿入方向先端側にはラック部１８Ａが設けられている。

本体部１１には、ラック部１８Ａと噛み合い可能なピニオン部２０Ａ、及びラック部１９Ａと噛み合い可能なピニオン部２０Ｂが設けられている。なお、ピニオン部２０Ａとピニオン部２０Ｂとは、各回転軸線が一致した状態で一体化されている。以下、当該一体化された２つのピニオン部２０Ａ、２０Ｂをピニオン２０という。言い換えると、ピニオン２０は、ピニオン部２０Ａ及びピニオン部２０Ｂを有する。

このため、手動解除具１８とピニオン部２０Ａとが噛み合った状態で、当該手動解除具１８が変位すると、ピニオン部２０Ｂが回転するため、当該回転がラック部１９Ａに伝達される。

ピニオン２０は、本体部１１に対して回転軸線の位置が不動である。このため、手動解除具１８とピニオン２０とが噛み合った状態で、当該手動解除具１８が変位すると、スライダー１５は、ラック部１９Ａから駆動力を受けて直線方向に変位する。

ピニオン２０は、手動解除具１８が本体部１１に装着される際に当該手動解除具１８が受ける装着力を変換して受動部１９に伝達する伝達部として機能する。そして、本実施形態では、手動解除具１８が挿入の向き（言い換えると、図７の矢印の向き）に変位したときに、処置部１３が開くように可動部１３Ａが変位する。

なお、装着力は操作力の一例に相当する。

図８に示されるように本実施形態に係る術具１０では、利用者は、図７に示される位置と異なる位置からも手動解除具１８を本体部１１に挿入することができる。本実施形態に係る本体部１１には、図６に示されるような装着部（手動解除具１８が装着可能に構成される装着部）１８Ｂが複数設けられている（ただし、図６では１つの装着部１８Ｂのみが図示されている）。

なお、複数（本実施形態では、２つ）の装着部１８Ｂのうち、第１の装着部１８Ｂは本体部１１の第１の側方に設けられ、第２の装着部１８Ｂは本体部１１の第２の側方に設けられている。第２の装着部１８Ｂは、ピニオン２０の回転軸線を中心に第１の装着部１８Ｂに対して１８０度回転した位置に設けられている。

＜３．本実施形態に係る手術用ロボット（特に、術具）の特徴＞
本実施形態に係る術具１０は、可動部１３Ａを変位させるための手動解除具１８であって、本体部１１に着脱可能に装着可能な手動解除具１８を備える。

これにより、当該術具１０では、利用者が手動解除具１８を本体部１１に装着すると、当該利用者は、手動解除具１８を介して手動操作により可動部１３Ａを変位させることが可能となり得る。したがって、当該術具によれば、電源供給が停止した場合であっても、例えば、手術の続行又は手術の中断といった対処が可能となり得る。

スライダー１５には、手動解除具１８から直接的又は間接的に駆動力を受ける受動部１９が設けられている。そして、スライダー１５は、受動部１９から駆動力を受けて直線方向に変位可能である。これにより、利用者は、手動解除具１８を用いて確実に可動部１３Ａを手動操作にて変位させることができ得る。

本実施形態では、手動解除具１８が本体部１１に装着されると、ラック部１８Ａとピニオン部２０Ａとが噛み合ってスライダー１５が変位する。具体的には、本実施形態では、手動解除具１８が受ける装着力が伝達部及び受動部１９にてスライダー１５を変位させる力に変換される。なお、ピニオン２０が伝達部の一例に相当する。

したがって、利用者は、手動解除具１８を本体部１１に差し込むように装着するのみで、可動部１３Ａを変位させることができ得る。このため、利用者は、迅速、かつ、確実に、処置部１３を開くことができ得る。なお、処置部１３が把持部の一例に相当する。

（第２実施形態）
上述の実施形態に係る手動解除具１８は、ピニオン部２０Ａに噛み合うラック部１８Ａを有する構成であった。これに対して、図９に示されるように本実施形態に係る手動解除具２１は、ピニオン部２０Ｂと連結可能な部材である。このため、本実施形態では、ラック部１８Ａ及びピニオン部２０Ａが設けられていない。なお、ピニオン部２０Ｂはピニオン２０に含まれる。

ピニオン部２０Ｂには、手動解除具２１の図９に示される軸部２１Ａと着脱自在に連結可能な連結部（図示せず。）が設けられている。そして、利用者は、手動解除具２１の軸部２１Ａを連結部に連結した状態で当該手動解除具２１を回転させることにより、可動部１３Ａを変位させることができ得る。

なお、さらに別の実施形態としては、伝達部が廃止され、ピニオン部２０Ｂが手動解除具２１の軸部２１Ａに設けられた構成であってもよい。当該構成によれば、手動解除具２１が本体部１１に装着され、軸部２１Ａのピニオン部２０Ｂがラック部１９Ａと噛み合ったときに、スライダー１５が手動操作にて変位可能な状態となる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態に係るスライダー１５〜１７は、挿入部１２の長手方向と平行な方向に往復運動する構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、スライダー１５〜１７が挿入部１２の長手方向と交差する方向に往復運動する構成であってもよい。

上述の実施形態では、ピニオン部２０Ｂ及びラック部１９Ａが設けられ、ピニオン部２０Ｂとラック部１９Ａとが噛み合うことにより、手動解除具１８、２１の操作力がスライダー１５に伝達される構成であった。

しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、ピニオン部２０Ｂ及びラック部１９Ａが廃止され、伝達部とスライダー１５との接触部で発生する摩擦力を利用してスライダー１５に操作力を伝達する構成であってもよい。

上述の実施形態では、手動解除具１８、２１の操作力が伝達部を介してスライダー１５に伝達される構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、手動解除具１８、２１がスライダー１５に着脱自在に連結可能な構成であってもよい。

この場合、手動解除具１８、２１がスライダー１５に連結されている状態で、利用者が当該手動解除具１８、２１をスライド方向に変位させることより、当該スライダー１５を変位させる構成であってもよい。

上述の実施形態では、手動解除具１８、２１によりスライダー１５を変位させて可動部１３Ａを変位させる構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、スライダー１５以外の部材である駆動ワイヤー１５Ｗなどを手動解除具１８、２１にて操作可能な構成であってもよい。

上述の実施形態では、手動解除具１８、２１の装着方向がスライダー１５のスライド方向と直交する方向であった。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、手動解除具１８、２１の装着方向がスライド方向と平行であってもよい。

上述の実施形態では、手動解除具１８が装着可能な装着部１８Ｂが２つ設けられていた。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、装着部１８Ｂが１つ又は３つ以上設けられた構成であってもよい。

上述の実施形態では、スライダー１５の変位が駆動ワイヤー１５Ｗを介して可動部１３Ａに伝達される構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、スライダー１５の変位がプッシュプルワイヤー又はギヤードケーブルを介して可動部１３Ａに伝達される構成であってもよい。

上述の実施形態に係る処置部１３は、いわゆる把持部で構成され、かつ、関節部１４と別部分であった。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、処置部１３が把持部以外で構成されたもの、又は処置部１３と関節部１４とが一体となった構成、言い換えると、手動解除具１８、２１にて関節部１４も稼働させることが可能な構成であってもよい。

上述の実施形態では、手動解除具１８、２１は、スライダー１５を変位させる構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、手動解除具１８、２１にてスライダー１６、１７も変位させることが可能な構成であってもよい。

上述の実施形態では、手動解除具１８、２１を介してスライダー１５を操作する構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、スライダー１５に突起状の操作部が設けられ、当該操作部の先端側が、利用者が操作可能な程度に本体部１１から突出した構成であってもよい。なお、当該構成では、手動解除具１８、２１は不要である。

さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成であってもよい。

Claims

手術用ロボットに装着される術具において、
施術処置に用いられる処置部であって、開閉するように変位可能な把持部を有する処置部と、
前記把持部を開閉するように変位させる駆動力を発生させるスライダーであって、直線方向に往復運動することにより当該駆動力を発生させるスライダーと、
前記把持部を開方向に変位させるために、１つの前記スライダーを前記直線方向に移動させる手動解除具であって、前記スライダーが収納された本体部に着脱可能に装着可能な手動解除具と
を備える術具。
前記スライダーには、前記手動解除具から直接的又は間接的に駆動力を受ける受動部が設けられており、
さらに、前記スライダーは、前記受動部から駆動力を受けて直線方向に変位可能である請求項１に記載の術具。
前記本体部に設けられた伝達部であって、前記手動解除具が前記本体部に装着される際に、前記直線方向と交差する方向に前記伝達部が当該手動解除具から受ける装着力を、前記１つのスライダーが変位する前記直線方向にかかる前記駆動力に変換して前記受動部に伝達する伝達部を備える請求項２に記載の術具。
前記手動解除具は、前記スライダーの変位方向と交差する方向に変位可能に前記本体部に装着可能であり、
前記伝達部は、前記手動解除具に設けられたラック部と噛み合い可能なピニオン部を有している請求項３に記載の術具。
前記伝達部は、前記受動部を構成するラック部と噛み合い可能な第２のピニオン部を有している請求項３に記載の術具。
前記受動部は、前記本体部に装着された前記手動解除具の回転による前記駆動力を受ける請求項２に記載の術具。
前記受動部は、前記手動解除具に設けられたピニオン部と噛み合い可能なラック部を有している請求項６に記載の術具。
前記本体部には、前記手動解除具が装着可能な装着部が複数設けられている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の術具。