JP7125191B2 - 術具退避機構 - Google Patents

Description

本発明は、鉗子や内視鏡といった術具を手術部位から速やかに退避させる技術に関する。

近年、術者の負担軽減や、医療施設の省人化を図るためにロボット（マニピュレータ）を利用した医療処置の提案がされている。外科分野では、術者が遠隔操作可能な手術用マニピュレータを操作して患者の処置を行う、手術用マニピュレータシステムに関する提案が行われている。

例えば、非特許文献１には、アームのブレーキをオフにし３自由度がパッシブな関節とした状態で、眼球に内視鏡を挿入しブレーキをオンにする眼内内視鏡操作ロボットが開示されている。眼球の手術においては、患者の眼球が動く可能性があるため、前述の操作ロボットは、患者が動いた際にブレーキをオフにすることで関節がパッシブになり、アームが所定の位置に戻ることで内視鏡が眼球から退避する機構を備えている。

木村晋太朗ほか、「眼内内視鏡操作ロボットアームの開発」、ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集、一般社団法人日本機械学会、2018、2018(0)、1P2-C06

しかしながら、前述のロボットは、アームの動きにより内視鏡を退避させるため、眼球から内視鏡を退避させる方向が直線的ではなく、退避時に眼球に負荷がかかる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、術具を手術部位から退避させる際に手術部位にかかる負荷を低減する新たな技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の術具退避機構は、術具を保持する保持部と、保持部を直線的に進退可能にガイドするガイド部と、術具が手術部位に挿入された状態で保持部を係止する係止部と、外部からの信号に基づいて係止部による係止状態を解除し、保持部を退避させる退避ユニットと、を備える。

この態様によると、ガイド部に沿って直線的に手術部位に挿入された術具を退避させる際に、術具の挿入方向と平行に退避させることができる。その結果、術具を手術部位から退避させる際に手術部位にかかる負荷を低減できる。

退避ユニットは、保持部が係止されている状態で該保持部を退避させる方向に第１の力を発生させる第１の力発生部と、係止部による係止状態を解除するための第２の力を発生させる第２の力発生部と、第２の力に抗って係止部による係止状態を維持するための第３の力を発生させる第３の力発生部と、を有してもよい。これにより、それぞれの力発生部が発生する力を調整することで、簡易な構成で術具の保持と退避を実現できる。

係止部は、支点を中心に回動する回動部材であり、回動部材は、係止状態において一方の端部が保持部と当接し、他方の端部に第３の力がかかるように構成されていてもよい。これにより、第３の力を発生させる第３の力発生部を保持部から離した場所に配置できるため、構成を複雑にせずに各部のレイアウトの自由度を増すことができる。

第２の力発生部は、圧縮ばねであり、第３の力発生部は、通電時に回動部材の他方の端部を引っ張るプル型ソレノイドであってもよい。あるいは、第２の力発生部は、引っ張りばねであり、第３の力発生部は、通電時に回動部材の他方の端部を押すプッシュ型ソレノイドであってもよい。これにより、例えば、停電や装置の不具合によってプル型ソレノイドやプッシュ型ソレノイドへの通電がオフになるような緊急時には、特段の制御を必要とせずに速やかに術具が手術部位から退避される。

退避ユニットは、プル型ソレノイドへの通電がオフの状態で係止部の係止状態が解除されるように、圧縮ばねのばね定数が設定されていてもよい。これにより、動力を介さずに圧縮ばねの復元力によって第２の力を発生させることができる。

第１の力発生部は、引っ張りばねであってもよい。これにより、動力を介さずに引っ張りばねの復元力によって第１の力を発生させることができる。

保持部が保持する術具は、眼球に挿入される内視鏡であってもよい。これにより、眼球のような柔らかくデリケートな手術部位に対して挿入される内視鏡を、眼球に与える負荷を減らしながら緊急時にすぐに退避できる。

眼球の動き又は頭の動きを検知するセンサを更に備えてもよい。退避ユニットは、センサが検知した眼球の動き又は頭の動きに応じた信号に基づいて係止部による係止状態を解除するように構成されていてもよい。これにより、眼球に挿入された状態で保持されている内視鏡を、眼球の位置が動くことで眼球に大きな負荷を与える前に、速やかに退避できる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、術具を手術部位から退避させる際に手術部位にかかる負荷を低減できる。

本実施の形態に係る術具退避機構により眼球に内視鏡を挿入した状態の概略構成を示す側面図である。 本実施の形態に係る術具退避機構により眼球から内視鏡を退避した状態の概略構成を示す側面図である。

以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本実施の形態に係る術具退避機構により眼球に内視鏡を挿入した状態の概略構成を示す側面図である。図２は、本実施の形態に係る術具退避機構により眼球から内視鏡を退避した状態の概略構成を示す側面図である。

図１に示す術具退避機構１０は、術具である内視鏡１２を保持する保持部１４と、保持部１４を直線的に進退可能にガイドするガイド部１６と、内視鏡１２が手術部位である眼球１８に挿入された状態で保持部１４の位置を係止する係止部２０と、外部からの信号に基づいて係止部２０による係止状態を解除し、保持部１４を退避させる退避ユニット２２と、を備える。

内視鏡１２は、眼球１８に挿入される、直径が０．５～１．２ｍｍ程度のファイバー状の挿入部１２ａと、グリップ１２ｂと、ケーブル１２ｃと、を備える。グリップ１２ｂは、保持部１４のアダプタ１４ｂに保持される。ガイド部１６は、リニアガイド１６ａと、リニアガイド１６ａ上をスライドするように設けられているステージ１６ｂと、を有する。

退避ユニット２２は、保持部１４が係止されている状態で保持部１４を退避させる方向Ｘに第１の力Ｆ１を発生させる第１の力発生部としての引っ張りばね２４と、係止部２０による係止状態を解除するための第２の力Ｆ２を発生させる第２の力発生部としての圧縮ばね２６と、第２の力Ｆ２に抗って係止部２０による係止状態を維持するための第３の力Ｆ３を発生させる第３の力発生部としてのプル型ソレノイド２８と、を有している。

保持部１４の退避方向の端部１４ａには、引っ張りばね２４の一端２４ａが固定されている。また、引っ張りばね２４の他端２４ｂは、リニアガイド１６ａの端部１６ｃに固定されている。係止部２０は、支点２０ａを中心にＹ方向に回動する棒状の回動部材２０ｂである。この回動部材２０ｂは、係止状態において一方の端部２０ｃが保持部１４の端部１４ａと当接し、他方の端部２０ｄに第３の力Ｆ３がかかるように構成されている。

プル型ソレノイド２８は、通電時に回動部材２０ｂの他方の端部２０ｄを引っ張る。具体的には、プル型ソレノイド２８は、プランジャの先端に鍵状の引っ掛け部２８ａが設けられており、引っ掛け部２８ａにより回動部材２０ｂの他方の端部２０ｄを下方に引っ張った状態で固定する。

本実施の形態に係る退避ユニット２２は、プル型ソレノイド２８への通電がオフの状態で係止部２０の係止状態が解除されるように、圧縮ばね２６のばね定数や長さが設定されている。また、退避ユニット２２は、プル型ソレノイド２８への通電を制御する制御部３０と、眼球１８の動き又は頭の動きを検知するセンサ３２と、を更に備える。

次に、緊急に内視鏡１２を眼球１８からＸ方向に退避させる動作について図２を参照して説明する。図２に示すように、プル型ソレノイド２８への通電がオフになると、プル型ソレノイド２８の引っ掛け部２８ａが回動部材２０ｂの他方の端部２０ｄを下方に引っ張っていた第３の力Ｆ３がなくなる。その結果、圧縮ばね２６の復元力により他方の端部２０ｄが上方に押し上げられ、支点２０ａを挟んで反対側に位置する一方の端部２０ｃが下方に押し下がることで、係止部２０による保持部１４の係止が解除される。

これにより、保持部１４の端部１４ａに一端２４ａが固定されている引っ張りばね２４の復元力により、保持部１４がＸ方向に移動し、内視鏡１２が眼球１８からＸ方向に退避する。

上述のように、本実施の形態に係る術具退避機構１０は、リニアガイド１６ａに沿って直線的に手術部位である眼球１８に挿入された内視鏡１２を退避させる際に、内視鏡１２の挿入方向Ｚと平行（Ｘ方向）に退避させることができる。その結果、内視鏡１２を眼球１８から退避させる際に眼球１８にかかる負荷を低減できる。

また、術具退避機構１０は、引っ張りばね２４、圧縮ばね２６及びプル型ソレノイド２８のそれぞれの力発生部が発生する力を調整することで、簡易な構成で内視鏡１２の保持と退避を実現できる。

また、術具退避機構１０は、動力が必要で比較的スペースが必要なプル型ソレノイド２８を保持部１４から離した場所に配置できるため、構成を複雑にせずに各部のレイアウトの自由度を増すことができる。

また、術具退避機構１０は、例えば、停電や装置の不具合によってプル型ソレノイド２８への通電がオフになるような緊急時には、特段の制御を必要とせずに速やかに内視鏡１２を眼球１８から退避できる。また、術具退避機構１０は、動力を介さずに圧縮ばね２６の復元力によって第２の力Ｆ２を発生させることができ、同様に、動力を介さずに引っ張りばね２４の復元力によって第１の力Ｆ１を発生させることができる。

また、術具退避機構１０は、眼球１８のような柔らかくデリケートな手術部位に対して挿入される内視鏡１２を、眼球１８に与える負荷を減らしながら緊急時にすぐに退避できる。

また、本実施の形態に係る退避ユニット２２が有する制御部３０は、センサ３２が検知した眼球等の動きに応じた信号に基づいてプル型ソレノイド２８への通電がオフとなるように電流制御することで、係止部２０による係止状態を解除するように構成されている。これにより、眼球１８に挿入された状態で保持されている内視鏡１２を、眼球１８の位置が動くことで眼球に大きな負荷を与える前に、速やかに退避できる。

なお、本実施の形態に係る退避ユニット２２は、第２の力発生部である圧縮ばね２６と第３の力発生部であるプル型ソレノイド２８とを組み合わせたものであるが、第２の力発生部として回動部材２０ｂを上方に引っ張る引っ張りばねと、第３の力発生部として通電時に回動部材２０ｂの他方の端部２０ｄを下方に押すプッシュ型ソレノイドとを組み合わせて退避ユニットを構成してもよい。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

本発明は、鉗子や内視鏡といった術具を手術部位から速やかに退避させる技術に利用できる。

Ｆ１ 第１の力、 Ｆ２ 第２の力、 Ｆ３ 第３の力、 １０ 術具退避機構、 １２ 内視鏡、 １４ 保持部、 １６ ガイド部、 １８ 眼球、 ２０ 係止部、 ２０ａ 支点、 ２０ｂ 回動部材、 ２０ｃ 一方の端部、 ２０ｄ 他方の端部、 ２２ 退避ユニット、 ２４ 引っ張りばね、 ２６ 圧縮ばね、 ２８ プル型ソレノイド、 ３０ 制御部、 ３２ センサ。

Claims (7)

1. 術具を保持する保持部と、
   前記保持部を直線的に進退可能にガイドするガイド部と、
   術具が手術部位に挿入された状態で前記保持部を係止する係止部と、
   外部からの信号に基づいて前記係止部による係止状態を解除し、前記保持部を退避させる退避ユニットと、
   を備え、
   前記退避ユニットは、
   前記保持部が係止されている状態で該保持部を退避させる方向に第１の力を発生させる第１の力発生部と、
   前記係止部による係止状態を解除するための第２の力を発生させる第２の力発生部と、
   前記第２の力に抗って前記係止部による係止状態を維持するための第３の力を発生させる第３の力発生部と、
   を有し、
   前記係止部は、支点を中心に回動する回動部材であり、
   前記回動部材は、係止状態において一方の端部が前記保持部と当接し、他方の端部に前記第３の力がかかるように構成されていることを特徴とする術具退避機構。
2. 前記第２の力発生部は、圧縮ばねであり、
   前記第３の力発生部は、通電時に前記回動部材の他方の端部を引っ張るプル型ソレノイドであることを特徴とする請求項１に記載の術具退避機構。
3. 前記退避ユニットは、前記プル型ソレノイドへの通電がオフの状態で前記係止部の係止状態が解除されるように、前記圧縮ばねのばね定数が設定されていることを特徴とする請求項２に記載の術具退避機構。
4. 前記第１の力発生部は、引っ張りばねであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の術具退避機構。
5. 前記術具は、眼球に挿入される内視鏡であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の術具退避機構。
6. 眼球の動き又は頭の動きを検知するセンサを更に備え、
   前記退避ユニットは、前記センサが検知した眼球の動き又は頭の動きに応じた信号に基づいて前記係止部による係止状態を解除するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の術具退避機構。
7. 前記退避ユニットは、前記眼球から前記術具を残さず退避させることを特徴とする請求項５又は６に記載の術具退避機構。

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