JP7333400B2 - 二重湾曲式の可撓性手術器械システム - Google Patents

二重湾曲式の可撓性手術器械システム Download PDF

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Description

本発明は、医療機器に関し、特に、対偶連続体機構による二重湾曲式の可撓性手術器械システムに関するものである。
マルチポート腹腔鏡による低侵襲手術は、傷口が小さく術後回復が速いことから、外科手術において非常に重要な役割を果たしている。現在、Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ社（米国のインテュイティヴ・サージカル社）は、マルチポート腹腔鏡による低侵襲手術において、ｄａ Ｖｉｎｃｉ（ダ・ヴィンチ）手術ロボットによる医師への支援を実現することにより、ビジネスでの大成功を遂げた。
低侵襲手術手法に関しては、マルチポート腹腔鏡手術に続いて、シングルポート腹腔鏡手術や自然開口部越経管腔的非侵襲手術が進められている。これらの手術手法は、患者への創傷がより小さく、術後のメリットがより高い。しかしながら、シングルポート腹腔鏡手術や自然開口部越経管腔的非侵襲手術において、視覚照明モジュールや手術アームを含む全ての手術器械が単一チャンネルにより手術部まで到達することは、手術器械の製造にとって極めて過酷な条件である。既存手術器械の遠位端構造は、主にマルチロッドによる直列ヒンジ接続であり、ワイヤの引張力による駆動方式により、ヒンジ接続のジョイントで手術器械を湾曲させる。ワイヤは、滑車によりテンション状態を継続的に保つ必要があるので、このような駆動方式では、手術器械の更なる小型化が図りにくく、器械の運動性能の更なる向上も図りにくい。
既存の手術器械は、柔軟性が剛性構造体とワイヤの駆動方式に制限され、しかも体積が大きい。最近、Ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ Ｓｕｒｇｉｃａｌ社が投入したｄａ Ｖｉｎｃｉ Ｓｉｎｇｌｅ－Ｓｉｔｅ（ＳＳ式のｄａ Ｖｉｎｃｉ）手術ロボットでは、従来の剛性手術器械が半剛性手術器械に改造され、予備曲げスリーブが追加されることで、手術器械の運動性能がある程度向上しているが、従来の手術器械の課題を根本的に解決することができない。
前記課題について、本発明は、人体自然開口部又は単一手術開口により手術を実施することに好適に適用することができる対偶連続体機構による二重湾曲式の可撓性手術器械システムを提供すること、を目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は、以下の技術案を採用した。二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、第１の連続体構造部、剛性接続構造部、第２の連続体構造部、及び第３の連続体構造部を有し、前記第１の連続体構造部及び第２の連続体構造部が第１の対偶連続体機構を形成するように関連するロボットアームと、前記第１の連続体構造部の近位端に配置され、第２の対偶連続体機構を形成するように前記第２の連続体構造部の遠位端に配置された前記第３の連続体構造部と関連する近位端連続体構造部と、前記剛性接続構造部及び近位端連続体構造部のそれぞれと関連し、前記第１の連続体構造部を任意方向に湾曲させるように駆動して、前記第２の連続体構造部を反対の方向に湾曲させるように連結駆動する一方、前記近位端連続体構造部を任意方向に湾曲させるように駆動して、前記第３の連続体構造部を反対の方向に湾曲させるように連結駆動する伝動駆動ユニットと、を備える。
二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、第１の連続体構造部、剛性接続構造部、第２の連続体構造部、及び第３の連続体構造部を有し、前記第１の連続体構造部及び第２の連続体構造部が第１の対偶連続体機構を形成するように関連し、前記第３の連続体構造部が前記第２の連続体構造部の遠位端に配置されるロボットアームと、前記剛性接続構造部及び第３の連続体構造部のそれぞれと関連し、前記第１の連続体構造部を任意方向に湾曲させるように駆動して、前記第２の連続体構造部を反対の方向に湾曲させるように連結駆動する一方、前記第３の連続体構造部を任意方向に湾曲させるように直接的に駆動する伝動駆動ユニットと、を備える。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、前記伝動駆動ユニットは、主にスタッドボルト、第１のスライド及び第２のスライドからなる複数の直線運動機構を備え、前記第１の連続体構造部は、第１の連続体固定ディスク及び配向連続体構造骨を備え、前記剛性接続構造部は、剛性接続固定ディスクを備え、前記配向連続体構造骨は、複数対であり、各対の前記配向連続体構造骨は、遠位端が前記剛性接続固定ディスクに接続され、近位端が前記第１の連続体固定ディスクを貫通して前記第１のスライダと第２のスライダのそれぞれに接続される。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、前記ロボットアームは、剛性フィード構造部スペーサーディスクを有する剛性フィード構造部をさらに備え、複数の前記剛性フィード構造部スペーサーディスクは、第１の連続体固定ディスクの近位端側に間隔を空けて配置され、前記第１の連続体構造部は、第１の連続体スペーサディスクをさらに備え、複数の前記第１の連続体スペーサディスクは、前記第１の連続体固定ディスクの遠位端側と前記剛性接続固定ディスクの近位端側との間に間隔を空けて配置され、前記配向連続体構造骨は、前記剛性フィード構造部スペーサーディスク及び前記第１の連続体スペーサーディスクを順に貫通し、前記第２の連続体構造部は、第２の連続体固定ディスクと、第１の対偶連続体構造骨とを備え、前記第１の対偶連続体構造骨は、複数本であり、各本の前記第１の対偶連続体構造骨は、遠位端が前記第２の連続体固定ディスクに接続され、近位端が前記剛性接続固定ディスクを貫通して前記第１の連続体固定ディスクに接続される。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、前記剛性接続構造部は、剛性接続スペーサディスクをさらに備え、複数の前記剛性接続スペーサディスクは、前記剛性接続固定ディスクの遠位端側に間隔を空けて配置され、前記第２の連続体構造部は、第２の連続体スペーサディスクをさらに備え、複数の前記第２の連続体スペーサディスクは、前記第２の連続体固定ディスクの近位端側に間隔を空けて配置され、前記第１の対偶連続体構造骨は、前記第１の連続体スペーサディスク、剛性接続スペーサディスク、及び第２の連続体スペーサディスクを順に貫通する。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、前記近位端連続体構造部は、近位端連続体固定ディスクと、近位端連続体構造骨とを備え、前記近位端連続体構造骨は、少なくとも２対であり、各対の前記近位端連続体構造骨は、遠位端が前記近位端連続体固定ディスクに接続され、近位端が前記第１のスライド及び第２のスライドに直接的に接続される。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、前記第３の連続体構造部は、第３の連続体固定ディスクと、第２の対偶連続体構造骨とを備え、前記第２の対偶連続体構造骨は、複数本であり、各本の前記第２の対偶連続体構造骨は、遠位端が前記第３の連続体遠位端固定ディスクに接続され、近位端が前記第１の連続体固定ディスク、剛性連続固定ディスク、第２の連続体固定ディスクを貫通して前記近位端連続体固定ディスクに接続される。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、前記第３の連続体構造部は、第３の連続体固定ディスクと、第３の連続体構造骨とを備え、前記第３の連続体構造骨は、少なくとも２対であり、各対の前記第３の連続体構造骨は、遠位端が前記第３の連続体遠位端固定ディスクに接続され、近位端が前記第１の連続体固定ディスク、剛性接続固定ディスク、及び第２の連続体固定ディスクを貫通して前記第１のスライド及び第２のスライドに接続される。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、手術アクチュエータ機構をされに備え、前記手術アクチュエータ機構は、前記第３の連続体固定ディスクに装着される手術アクチュエータと、遠位端が前記手術アクチュエータに接続され、近位端が前記ロボットアームを貫通して前記第１のスライダ又は第２のスライダに接続される手術アクチュエータ制御ワイヤと、を備える。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、前記第３の連続体構造部は、第３の連続体スペーサーディスクをさらに備え、複数の前記第３の連続体スペーサーディスクは、前記第３の連続体固定ディスクの遠位端側と前記第２の連続体接続固定ディスクの遠位端側との間に間隔を空けて配置され、前記第２の対偶連続体構造骨及び手術アクチュエータ制御ワイヤは、各前記剛性フィード構造部スペーサーディスク、第１の連続体スペーサーディスク、剛性接続スペーサーディスク、第２の連続体スペーサーディスク、及び第３の連続体スペーサーディスクを順に貫通する。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、前記第３の連続体構造部は、第３の連続体スペーサーディスクをさらに備え、複数の前記第３の連続体スペーサーディスクは、前記第３の連続体固定ディスクの遠位端側と前記第２の連続体接続固定ディスクの遠位端側との間に間隔を空けて配置され、前記第３の連続体構造骨及び手術アクチュエータ制御ワイヤは、各前記剛性フィード構造部スペーサーディスク、第１の連続体スペーサーディスク、剛性接続スペーサーディスク、第２の連続体スペーサーディスク、及び第３の連続体スペーサーディスクを順に貫通する。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、前記直線運動機構は、５つであり、第１対の前記直線運動機構は、それぞれ一対の前記配向連続体構造骨に接続されて、２つの方向における前記第１の連続体構造部の湾曲自由度を実現し、第２対の前記直線運動機構は、それぞれ一対の前記近位端連続体構造骨に接続されて、２つの方向における前記第３の連続体構造部の湾曲自由度を実現し、１つの前記直線運動機構は、前記手術アクチュエータ制御ワイヤに接続されて、手術アクチュエータの動作制御を実現する。
前記二重湾曲式の可撓性手術器械システムにおいて、好ましくは、前記直線運動機構は、５つであり、第１対の前記直線運動機構は、それぞれ一対の前記配向連続体構造骨に接続されて、２つの方向における前記第１の連続体構造部の湾曲自由度を実現し、第２対の前記直線運動機構は、それぞれ一対の前記第３の連続体構造骨に接続されて、２つの方向における前記第３の連続体構造部の湾曲自由度を実現し、１つの前記直線運動機構は、前記手術アクチュエータ制御ワイヤに接続されて、前記手術アクチュエータの動作制御を実現する。
本発明は、上記技術案を採用することにより、下記のメリットがある。１．本発明によれば、第１の連続体構造部、剛性接続構造部、及び第２の連続体構造部が順に関連する第１の対偶連続体機構を設置するとともに、第１の対偶連続体機構の遠位端に第３の連続体構造部を設置し、第３の連続体構造部の構造骨が第１の対偶連続体機構によって近位端連続体構造部に接続されて第２の対偶連続体機構を形成するとともに、剛性接続構造部及び近位端連続体構造部のそれぞれと関連する伝動駆動ユニットと組み合わせ、又は第３の連続体構造部の構造骨が伝動駆動ユニットと直接的に関連するので、伝動駆動ユニットによって、第１の対偶連続体機構及び第２の対偶連続体機構／第３の連続体構造部を任意方向へ湾曲させるように駆動するが可能となる。これにより、第１の対偶連続体機構及び第２の対偶連続体機構／第３の連続体機構が二重湾曲式のロボットアームを形成し、手術器械の運動柔軟性が増加し、手術器械の運動空間が拡張されるので、体外のロボットアームが固定位置を保持した状態で、手術器械が体内で十分な範囲をカバーするとともに手術動作を精確に制御することが可能になるため、手術器械の運動性能がさらに優越になり、手術器械の運動性能の向上、手術器械の小型化、軽量化の実現に寄与する。２．本発明によれば、第１の対偶連続体機構における構造骨の両端は、第１の連続体構造部の近位端及び第２の連続体構造部の遠位端にそれぞれ固定され、当該構造骨は、駆動中に長さが一定に維持されるので、第１の連続体構造部、剛性接続構造部及び第２の連続体構造部の全長は一定に維持されることになり、伝動駆動ユニットが第１の連続体構造部をある方向に湾曲駆動する場合、第２の連続体構造部の連結運動も唯一的に決定される。同様に、第２の対偶連続体機構の構造骨／第３の連続体構造部の構造骨は、駆動中に長さが一定に維持されるので、伝動駆動ユニットが近位端連続体構造部をある方向に湾曲駆動する場合、第３の連続体構造部の連結運動も唯一的に決定される。３．本発明によれば、伝動駆動ユニットは、直動運動機構としてスタッドボルトやスライドを採用しており、スタッドボルトを回転駆動すると、当該スタッドボルトと協働する２つのスライドは、同じ速度で逆向き直線運動を行うので、スライドと接続する配向連続体構造骨又は近位端連続体構造骨が押し引きされることになり、第１又は第２の対偶連続体機構／第３の連続体構造部の任意方向への湾曲が可能となる。
本発明の実施例１における全体構造の模式図である。 本発明の実施例１におけるロボットアームの構造模式図である。 本発明の実施例１における伝動駆動ユニットの構造模式図である。 本発明の実施例２における全体構造の模式図である。 本発明の実施例２におけるロボットアームの構造模式図である。 本発明の実施例２における伝動駆動ユニットの構造模式図である。 本発明の直線運動機構の斜視図である。 本発明の直線運動機構の底面図である。 本発明のハウジング、被覆、及びスリーブを装着した後の構造模式図である。
以下、本発明の好ましい実施例について、本発明の目的、特徴、及び利点をより明確に理解するように図面を参照して、詳しく説明する。図面に示す実施例は、本発明の範囲を制限するものではなく、本発明の技術案の実質的精神を説明するためのものに過ぎないことを理解されたい。
＜実施例１＞
図１及び図２に示すように、本実施例による二重湾曲式の可撓性手術器械システムは、ロボットアーム１０と、近位端連続体構造部１７と、伝動駆動ユニット２０とを備え、前記ロボットアーム１０は、第１の連続体構造部１２と、剛性接続構造部１３と、第２の連続体構造部１４と、第３の連続体構造部１５とを備え、第１の連続体構造部１２、剛性接続構造部１３、及び第２の連続体構造部１４は、第１の対偶連続体機構を形成するように順に関連し、第３の連続体構造部１５は、第２の連続体構造部１４の遠位端に配置され、第２の対偶連続体機構を形成するように伝動駆動ユニット２０に配置された近位端連続体構造部１７と関連し、伝動駆動ユニット２０は、剛性接続構造部１３及び近位端連続体構造部１７のそれぞれと関連し、第１の連続体構造部１２を任意方向に湾曲させるように駆動して、第２の連続体構造部１４を反対の方向に湾曲させるように連結駆動する一方、近位端連続体構造部１７を任意方向に湾曲させるように駆動して、第３の連続体構造部１５を反対の方向に湾曲させるように連結駆動する。
本実施例において、好ましくは、図３に示すように、伝動駆動ユニット２０は、回転運動の入力を直線運動の出力に変換する複数の直線運動機構２２を有し、直線運動機構２２は、回転可能で２つのねじ部のねじ方向が逆向きになっているスタッドボルト２２１と、スタッドボルト２２１の２つのねじ部にそれぞれ螺合される第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５とを備える。スタッドボルト２２１が回転すると、第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５は、スタッドボルト２２１に沿って同じ速度で逆向き直線運動を行う。
本実施例において、好ましくは、図２に示すように、第１の連続体構造部１２は、第１の連続体固定ディスク１２２と、配向連続体構造骨１２３とを備え、剛性接続構造部１３は、剛性接続固定ディスク１３２を備え、第２の連続体構造部１４は、第２の連続体固定ディスク１４２と、第１の対偶連続体構造骨１４３とを備え、配向連続体構造骨１２３は、複数対であり、各対の配向連続体構造骨１２３は、遠位端が剛性接続固定ディスク１３２に接続され、近位端が第１の連続体固定ディスク１２２を貫通して第１のスライド２２４及び第２のスライド２２５にそれぞれ接続され、第１の対偶連続体構造骨１４３は、複数本であり、各本の第１の対偶連続体構造骨１４３は、遠位端が第２の連続体固定ディスク１４２に接続され、近位端が剛性接続固定ディスク１３２を貫通して第１の連続体固定ディスク１２２に接続される。これにより、逆向き直線運動を行う第１のスライダ２２４と第２のスライダ２２５によりこれらに接続された一対の配向連続体構造骨１２３を押し引きすることによって、第１の連続体構造部１２をある方向に湾曲するように駆動して、第２の連続体構造部１４を一定の比例関係で逆方向に湾曲するように連結駆動する。第１の対偶連続体構造骨１４３の長さが駆動中に一定に維持されることで、第１の連続体構造部１２、剛性接続構造部１３、及び第２の連続体構造部１４からなる対偶連続体機構の全長も一定に維持されるので、第２の連続体構造部１４の連結運動も唯一的に決定される。
近位端連続体構造部１７は、近位端連続体固定ディスク１７２と、近位端連続体構造骨１７３とを備え、第３の連続体構造部１５は、第３の連続体固定ディスク１５２と、第２の対偶連続体構造骨１５３とを備え、近位端連続体構造骨１７３は、少なくとも２対であり、各対の近位端連続体構造骨１７３は、遠位端が近位端連続体固定ディスク１７２に接続され、近位端が第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５に直接的に接続され、第２の対偶連続体構造骨１５３は、複数本であり、各本の第２の対偶連続体構造骨１５３は、遠位端が第３の連続体遠位端固定ディスク１５２に接続され、近位端が第１の連続体固定ディスク１２２、剛性接続固定ディスク１３２、及び第２の連続体固定ディスク１４２を貫通して近位端連続体固定ディスク１７２に接続される。これにより、逆向き直線運動を行う第１のスライダ２２４と第２のスライダ２２５によりこれらに接続された一対の近位端連続体構造骨１７３を押し引きすることによって、近位端連続体構造部１７をある方向に湾曲するように駆動して、第３の連続体構造部１５を一定の比例関係で逆方向に湾曲するように連結駆動する。第２の対偶連続体構造骨１５３の長さが駆動中に一定に維持されることで、第３の連続体構造部１５、及び近位端連続体構造部１７からなる対偶連続体機構の全長も一定に維持させるので、第３の連続体構造部１５の連結運動も唯一的に決定される。
そして、第２の連続体構造部１４の湾曲の比例関係は、第１の連続体構造部１２における第１の対偶連続体構造骨１４３の分布半径及び第２の連続体構造部１４における第１の対偶連続体構造骨１４３の分布半径の双方によって決定され、第３の連続体構造部１５の湾曲の第３の連続体構造部１５における第２の対偶連続体構造骨１５３の分布半径及び近位端連続体構造部１７における第２の対偶連続体構造骨１５３の分布半径の双方によって決定される。この好ましい実施例において、第１の連続体構造部１２と第２の連続体構造部１４との分布半径が等しいので、第１の連続体構造部１２と第２の連続体構造部１４とが等比的に逆の湾曲を生じ、これにより、第１の連続体固定ディスク１２２と第２の連続体固定ディスク１４２とが駆動中に常に互いに平行に維持されることが確保される。
本実施例において、好ましくは、図２に示すように、この可撓性手術器械システムは、手術アクチュエータ機構１６をされに備え、前記手術アクチュエータ機構１６は、第３の連続体固定ディスク１５２に装着される手術アクチュエータ５０と、遠位端が手術アクチュエータ５０に接続され、近位端がロボットアーム１０を貫通して第１のスライダ２２４又は第２のスライダ２２５に接続され、直線運動機構２２の駆動で手術アクチュエータ５０の開閉動作を制御できる手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３と、を備える。
本実施例において、好ましくは、ロボットアーム１０は、剛性フィード構造部１１をさらに備え、剛性フィード構造部１１は、第１の連続体固定ディスク１２２の近位端側に間隔を空けて配置された複数の剛性フィード構造部スペーサディスク１１１を備え、第１の連続体構造部１２は、第１の連続体固定ディスク１２２の遠位端側と剛性接続固定ディスク１３２の近位端側との間に間隔を空けて配置された複数の第１の連続体スペーサディスク１２１をさらに備え、配向連続体構造骨１２３は、配向連続体構造骨１２３が押されて不安定になることを防止するために、各剛性フィード構造部スペーサディスク１１１及び各第１の連続体スペーサディスク１２１を順に貫通する。
剛性接続構造部１３は、剛性接続固定ディスク１３２の遠位端側に間隔を空けて配置された複数の剛性接続スペーサディスク１３１をさらに備え、第２の連続体構造部１４は、第２の連続体固定ディスク１４２の近位端側に間隔を空けて配置された複数の第２の連続体スペーサディスク１４１をさらに備え、第１の対偶連続体構造骨１４３は、第１の対偶連続体構造骨１４３の位置を制限するために、第１の連続体スペーサディスク１２１、剛性接続スペーサディスク１３１、及び第２の連続体スペーサディスク１４１を順に貫通する。
第３の連続体構造部１５は、第３の連続体固定ディスク１５２の遠位端側と第２の連続体接続固定ディスク１４２の遠位端側との間に間隔を空けて配置された複数の第３の連続体スペーサディスク１５１をさらに備え、第２の対偶連続体構造骨１５３及び手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３は、いずれも、第２の対偶連続体構造骨１５３の位置を制限するとともに手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３が押されて不安定になることを防止するために、各剛性フィード構造部スペーサーディスク１１１、第１の連続体スペーサディスク１２１、剛性接続スペーサーディスク１３１、第２の連続体スペーサディスク１４１、及び第３の連続体スペーサディスク１５１を順に貫通する。
本実施例において、好ましくは、図３、図７、図８に示すように、伝動駆動ユニット２０は、ベースフレーム２１をさらに備え、ベースフレーム２１は、間隔を空けて配置され、スタッドボルト２２１が軸方向に回転可能に接続される第１の支持板２１１及び第２の支持板２１３と、軸方向に第１の支持板２１１と第２の支持板２１３との間に接続され、第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５がそれぞれスライド可能に接続され、第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５が逆向き直線運動を安定して行うことができるように位置制限及びガイドの役割を果たす第１のガイドロッド２２２及び第２のガイドロッド２２３と、配向連続体構造骨１２３、近位端連続体構造骨１７３、及び手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３のそれぞれを第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５に固定するプレスブロック２２６と、を備える。
本実施例において、好ましくは、ベースフレーム２１は、第１の支持板２１１と第２の支持板２１３との間に設置されて第２のガイドロッド２２３に接続され、スタッドボルト２２１が間隔を空けて貫通し、スタッドボルト２２１の２つのネジ部を仕切る接続板２１２と、第２の支持板２１３との間に他の必要な電気部品の配置空間が形成されるように、第１のガイドロッド２２２によって第２の支持板２１３に接続される第３の支持板２１４と、をさらに備える。
本実施例において、好ましくは、第１のガイドロッド２２２と第２のガイドロッド２２３に位置決めスリーブ４０１を外挿して接続板２１２と第３の支持板２１４を位置決めてもよく、或いは、第１の支持板２１１と第２の支持板２１３をネジ付きの支持棒によって固定接続してもよい。この場合、第１の支持板２１１と第２の支持板２１３と接続板２１２との間の位置決めは、支持棒に嵌合接続された位置決めナットを締め付けることによって、即ち位置決めナットを位置決めスリーブ４０１に代えて用いることによって実現されてもよい。
本実施例において、好ましくは、直線運動機構２２は５つであり、第１対の直線運動機構２２は、それぞれ一対の配向連続体構造骨１２３に接続されて、２つの方向における第１の連続体構造部１２の湾曲自由度を実現し、第２対の直線運動機構２２は、それぞれ一対の近位端連続体構造骨１７３に接続されて、２つの方向における第３の連続体構造部１５の湾曲自由度を実現し、１つの直線運動機構２２は、手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３に接続されて、手術アクチュエータ５０の動作制御を実現する。
本実施例において、好ましくは、配向連続体構造骨１２３及び第２の対偶連続体構造骨１５３は、ガイドチャンネル１６１によってガイドディスク１６２を貫通した後、それぞれ第１のスライド２２４及び第２のスライド２２５に接続され、手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３も、ガイドチャンネル１６１によってガイドディスク１６２を貫通した後、第１のスライド２２４又は第２のスライド２２５に接続される。
本実施例において、好ましくは、スタッドボルト２２１と、第３の支持板２１４に装着されたカップリングオスコネクタ４０２との接続は、カップリングメスコネクタを介して駆動モータの回転軸に接続することができる。
本実施例において、好ましくは、図９に示すように、伝動駆動ユニット２０の外部には、ハウジング２３０が設けられ、第１の支持板２１１と第２の支持板２１３とは、いずれもハウジング２３０に接続される。そして、ロボットアーム１０の外部には、人体自然開口部又は手術開口へのロボットアーム１０の進入の円滑性を向上させるための被覆１７１が設けられている。なお、被覆１７１の外部には、スリーブ１７２が設けられてもよい。
＜実施例２＞
図４、図５に示すように、本実施例による二重湾曲式の可撓性手術器械システムは、ロボットアーム１０と、伝動駆動ユニット２０とを備え、前記ロボットアーム１０が、第１の連続体構造部１２と、剛性接続構造部１３と、第２の連続体構造部１４と、第３の連続体構造部１５とを備え、第１の連続体構造部１２、剛性接続構造部１３、及び第２の連続体構造部１４は、第１の対偶連続体機構を形成するように順に関連し、第３の連続体構造部１５は、第２の連続体構造部１４の遠位端に配置され、伝動駆動ユニット２０は、剛性接続構造部１３及び第３の連続体構造部１５のそれぞれと関連し、第１の連続体構造部１２を任意方向に湾曲させるように駆動して、第２の連続体構造部１４を反対の方向に湾曲させるように連結駆動する一方、第３の連続体構造部１５を任意方向に湾曲させるように直接的に駆動する。
本実施例において、好ましくは、図６に示すように、伝動駆動ユニット２０は、回転運動の入力を直線運動の出力に変換する複数の直線運動機構２２を備え、直線運動機構２２は、回転可能であり、２つのねじ部のねじ方向が逆向きになっているスタッドボルト２２１と、スタッドボルト２２１の２つのねじ部にそれぞれ螺合される第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５とを備える。スタッドボルト２２１が回転するとき、第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５は、スタッドボルト２２１に沿って同じ速度で逆向き直線運動を行う。
本実施例において、好ましくは、図５に示すように、第１の連続体構造部１２は、第１の連続体固定ディスク１２２と、配向連続体構造骨１２３とを備え、剛性接続構造部１３は、剛性接続固定ディスク１３２を備え、第２の連続体構造１４は、第２の連続体固定ディスク１４２と、第１の対偶連続体構造骨１４３とを備え、配向連続体構造骨１２３は、複数対であり、各対の配向連続体構造骨１２３は、遠位端が剛性接続固定ディスク１３２に接続され、近位端が第１の連続体固定ディスク１２２を貫通して第１のスライド２２４及び第２のスライド２２５のそれぞれに接続され、第１の対偶連続体構造骨の１４３は、複数本であり、各本の第１の対偶連続体構造骨の１４３は、遠位端が第２の連続体固定ディスク１４２に接続され、近位端が剛性接続固定ディスク１３２を貫通して第１の連続体固定ディスク１２２に接続される。これにより、逆向き直線運動を行う第１のスライダ２２４と第２のスライダ２２５によりこれらに接続された一対の配向連続体構造骨１２３を押し引きすることによって、第１の連続体構造部１２をある方向に湾曲するように駆動して、第２の連続体構造部１４を一定の比例関係で逆方向に湾曲するように連結駆動する。第１の対偶連続体構造骨１４３の長さが駆動中に一定に維持されることで、第１の連続体構造部１２、剛性接続構造部１３、及び第２の連続体構造部１４からなる対偶連続体機構の全長も一定に維持されるので、第２の連続体構造部１４の連結運動も唯一的に決定される。
第３の連続体構造部１５は、第３の連続体固定ディスク１５２と、第３の連続体構造骨１５４とを備え、第３の連続体構造骨１５４は、少なくとも２対であり、各対の第３の連続体構造骨１５４は、遠位端が第３の連続体遠位端固定ディスク１５２に接続され、近位端が第１の連続体固定ディスク１２２、剛性接続固定ディスク１３２、及び第２の連続体固定ディスク１４２を貫通して第１のスライド２２４及び第２のスライド２２５に接続される。これにより、逆向き直線運動を行う第１のスライダ２２４と第２のスライダ２２５によりこれらに接続された一対の第３の連続体構造骨１５４を押し引きすることによって、第３の連続体構造部１５をある方向に湾曲するように直接的に駆動する。第３の連続体構造骨１５４の長さが駆動中に一定に維持されるので、第３の連続体構造部１５の運動も唯一的に決定される。
本実施例において、好ましくは、この可撓性手術器械システムは、手術アクチュエータ機構１６をされに備え、前記手術アクチュエータ機構１６は、第３の連続体固定ディスク１５２に装着される手術アクチュエータ５０と、遠位端が手術アクチュエータ５０に接続され、近位端がロボットアーム１０を貫通して第１のスライダ２２４又は第２のスライダ２２５に接続され、直線運動機構２２の駆動で手術アクチュエータ５０の開閉動作を制御することができる手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３と、を備える。
本実施例において、好ましくは、ロボットアーム１０は、剛性フィード構造部１１をさらに備え、剛性フィード構造部１１は、第１の連続体固定ディスク１２２の近位端側に間隔を空けて配置された複数の剛性フィード構造部スペーサディスク１１１を備え、第１の連続体構造部１２は、第１の連続体固定ディスク１２２の遠位端側と剛性接続固定ディスク１３２の近位端側との間に間隔を空けて配置された複数の第１の連続体スペーサディスク１２１をさらに備え、配向連続体構造骨１２３は、配向連続体構造骨１２３が押されて不安定になることを防止するために、各剛性フィード構造部スペーサディスク１１１及び各第１の連続体スペーサディスク１２１を順に貫通する。
剛性接続構造部１３は、剛性接続固定ディスク１３２の遠位端側に間隔を空けて配置された複数の剛性接続スペーサディスク１３１をさらに備え、第２の連続体構造部１４は、第２の連続体固定ディスク１４２の近位端側に間隔を空けて配置された複数の第２の連続体スペーサディスク１４１をさらに備え、第１の対偶連続体構造骨１４３は、第１の対偶連続体構造骨１４３の位置を制限するために、第１の連続体スペーサディスク１２１、剛性接続スペーサディスク１３１、及び第２の連続体スペーサディスク１４１を順に貫通する。
第３の連続体構造部１５は、第３の連続体固定ディスク１５２の遠位端側と第２の連続体接続固定ディスク１４２の遠位端側との間に間隔を空けて配置された複数の第３の連続体スペーサディスク１５１をさらに備え、第３の連続体構造骨１５４及び手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３は、いずれも、第３の連続体構造骨１５４の位置を制限するとともに手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３が押されて不安定になることを防止するために、各剛性フィード構造部スペーサーディスク１１１、第１の連続体スペーサディスク１２１、剛性接続スペーサーディスク１３１、第２の連続体スペーサディスク１４１、及び第３の連続体スペーサディスク１５１を順に貫通する。
本実施例において、好ましくは、図６～図８に示すように、伝動駆動ユニット２０は、ベースフレーム２１をさらに備え、ベースフレーム２１は、間隔を空けて配置され、スタッドボルト２２１が軸方向に回転可能に接続される第１の支持板２１１及び第２の支持板２１３と、軸方向に第１の支持板２１１と第２の支持板２１３との間に接続され、第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５がそれぞれスライド可能に接続され、第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５が逆向き直線運動を安定して行うことができるように位置制限及びガイドの役割を果たす第１のガイドロッド２２２及び第２のガイドロッド２２３と、配向連続体構造骨１２３、第３の連続体構造骨１５４、及び手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３のそれぞれを第１のスライダ２２４及び第２のスライダ２２５に固定するプレスブロック２２６と、を備える。
本実施例において、好ましくは、ベースフレーム２１は、第１の支持板２１１と第２の支持板２１３との間に配置されて第２のガイドロッド２２３に接続され、スタッドボルト２２１が間隔を空けて貫通し、スタッドボルト２２１の２つのネジ部を仕切る接続板２１２と、第２の支持板２１３との間に他の必要な電気部品の配置空間が形成されるように、第１のガイドロッド２２２によって第２の支持板２１３に接続される第３の支持板２１４と、をさらに備える。
本実施例において、好ましくは、第１のガイドロッド２２２と第２のガイドロッド２２３に位置決めスリーブ４０１を外挿して接続板２１２と第３の支持板２１４を位置決めてもよく、或いは、第１の支持板２１１と第２の支持板２１３をネジ付きの支持棒によって固定接続してもよい。この場合、第１の支持板２１１と第２の支持板２１３と接続板２１２との間の位置決めは、支持棒に嵌合接続された位置決めナットを締め付けることによって、即ち位置決めナットを位置決めスリーブ４０１に代えて用いることによって実現されてもよい。
本実施例において、好ましくは、直線運動機構２２は、５つであり、第１対の直線運動機構２２は、それぞれ一対の配向連続体構造骨１２３に接続されて、２つの方向における第１の連続体構造部１２の湾曲自由度を実現し、第２対の直線運動機構２２は、それぞれ一対の第３の連続体構造骨１５４に接続されて、２つの方向における第３の連続体構造部１５の湾曲自由度を実現し、１つの直線運動機構２２は、手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３に接続されて、手術アクチュエータ５０の動作制御を実現する。
本実施例において、好ましくは、配向連続体構造骨１２３及び第３の連続体構造骨１５４は、ガイドチャンネル１６１によってガイドディスク１６２を貫通した後、第１のスライド２２４及び第２のスライド２２５のそれぞれに接続され、手術アクチュエータ制御ワイヤ１６３も、ガイドチャンネル１６１によってガイドディスク１６２を貫通した後、第１のスライド２２４又は第２のスライド２２５に接続される。
本実施例において、好ましくは、スタッドボルト２２１と、第３の支持板２１４に装着されたカップリングオスコネクタ４０２との接続は、カップリングメスコネクタを介して駆動モータの回転軸に接続することができる。
本実施例において、好ましくは、図９に示すように、伝動駆動ユニット２０の外部には、ハウジング２３０が設けられ、第１の支持板２１１と第２の支持板２１３とは、いずれもハウジング２３０に接続される。そして、ロボットアーム１０の外部には、人体自然開口部又は手術開口へのロボットアーム１０の進入の円滑性を向上させるための被覆１７１が設けられている。なお、被覆１７１の外部には、スリーブ１７２が設けられてもよい。
本発明は単に上記実施例で説明されたが、各部品の構造、設置位置、及び接続が変更できる。本発明の技術案の上に、本発明のメカニズムに基づいてなされる個別部品の改良又は均等変換は、いずれも本発明の保護範囲に属される。

Claims (16)

  1. 第１の連続体構造部（１２）、剛性接続構造部（１３）、第２の連続体構造部（１４）、及び第３の連続体構造部（１５）を有し、前記第１の連続体構造部（１２）及び第２の連続体構造部（１４）が第１の対偶連続体機構を形成するように関連するロボットアーム（１０）と、
    前記第１の連続体構造部（１２）の近位端に配置され、第２の対偶連続体機構を形成するように前記第２の連続体構造部（１４）の遠位端に配置された前記第３の連続体構造部（１５）と関連する近位端連続体構造部（１７）と、
    前記剛性接続構造部（１３）及び前記近位端連続体構造部（１７）のそれぞれと関連し、前記第１の連続体構造部（１２）を任意方向に湾曲させるように駆動して、前記第２の連続体構造部（１４）を反対の方向に湾曲させるように連結駆動する一方、前記近位端連続体構造部（１７）を任意方向に湾曲させるように駆動して、前記第３の連続体構造部（１５）を反対の方向に湾曲させるように連結駆動する伝動駆動ユニット（２０）と、を備える二重湾曲式の可撓性手術器械システムであって、
    前記第１の連続体構造部（１２）は、第１の連続体固定ディスク（１２２）及び複数対の配向連続体構造骨（１２３）を備え、前記剛性接続構造部（１３）は、剛性接続固定ディスク（１３２）を備え、複数対の前記配向連続体構造骨（１２３）の遠位端は、前記剛性接続固定ディスク（１３２）に接続され、
    前記ロボットアーム（１０）は、剛性フィード構造部スペーサーディスク（１１１）を有する剛性フィード構造部（１１）をさらに備え、複数の前記剛性フィード構造部スペーサーディスク（１１１）は、前記第１の連続体固定ディスク（１２２）の近位端側に間隔を空けて配置され、
    前記第１の連続体構造部（１２）は、第１の連続体スペーサディスク（１２１）をさらに備え、複数の前記第１の連続体スペーサディスク（１２１）は、前記第１の連続体固定ディスク（１２２）の遠位端側と前記剛性接続固定ディスク（１３２）の近位端側との間に間隔を空けて配置され、前記配向連続体構造骨（１２３）は、前記剛性フィード構造部スペーサーディスク（１１１）及び前記第１の連続体スペーサーディスク（１２１）を順に貫通し、
    前記第２の連続体構造部（１４）は、第２の連続体固定ディスク（１４２）及び第１の対偶連続体構造骨（１４３）を備え、前記第１の対偶連続体構造骨（１４３）は、複数本であり、各本の前記第１の対偶連続体構造骨（１４３）は、遠位端が前記第２の連続体固定ディスク（１４２）に接続され、近位端が前記剛性接続固定ディスク（１３２）を貫通して前記第１の連続体固定ディスク（１２２）に接続されることを特徴とする二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  2. 第１の連続体構造部（１２）、剛性接続構造部（１３）、第２の連続体構造部（１４）、及び第３の連続体構造部（１５）を有し、前記第１の連続体構造部（１２）及び第２の連続体構造部（１４）が第１の対偶連続体機構を形成するように関連し、前記第３の連続体構造部（１５）が前記第２の連続体構造部（１４）の遠位端に配置されるロボットアーム（１０）と、
    前記剛性接続構造部（１３）及び第３の連続体構造部（１５）のそれぞれと関連し、前記第１の連続体構造部（１２）を任意方向に湾曲させるように駆動して、前記第２の連続体構造部（１４）を反対の方向に湾曲させるように連結駆動する一方、前記第３の連続体構造部（１５）を任意方向に湾曲させるように直接的に駆動する伝動駆動ユニット（２０）と、を備える二重湾曲式の可撓性手術器械システムであって、
    前記第１の連続体構造部（１２）は、第１の連続体固定ディスク（１２２）及び複数対の配向連続体構造骨（１２３）を備え、前記剛性接続構造部（１３）は、剛性接続固定ディスク（１３２）を備え、複数対の前記配向連続体構造骨（１２３）の遠位端は、前記剛性接続固定ディスク（１３２）に接続され、
    前記ロボットアーム（１０）は、剛性フィード構造部スペーサーディスク（１１１）を有する剛性フィード構造部（１１）をさらに備え、複数の前記剛性フィード構造部スペーサーディスク（１１１）は、前記第１の連続体固定ディスク（１２２）の近位端側に間隔を空けて配置され、
    前記第１の連続体構造部（１２）は、第１の連続体スペーサディスク（１２１）をさらに備え、複数の前記第１の連続体スペーサディスク（１２１）は、前記第１の連続体固定ディスク（１２２）の遠位端側と前記剛性接続固定ディスク（１３２）の近位端側との間に間隔を空けて配置され、前記配向連続体構造骨（１２３）は、前記剛性フィード構造部スペーサーディスク（１１１）及び前記第１の連続体スペーサーディスク（１２１）を順に貫通し、
    前記第２の連続体構造部（１４）は、第２の連続体固定ディスク（１４２）及び第１の対偶連続体構造骨（１４３）を備え、前記第１の対偶連続体構造骨（１４３）は、複数本であり、各本の前記第１の対偶連続体構造骨（１４３）は、遠位端が前記第２の連続体固定ディスク（１４２）に接続され、近位端が前記剛性接続固定ディスク（１３２）を貫通して前記第１の連続体固定ディスク（１２２）に接続されることを特徴とする二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  3. 前記伝動駆動ユニット（２０）は、複数の直線運動機構（２２）を備え、前記直線運動機構（２２）は、スタッドボルト（２２１）、第１のスライド（２２４）及び第２のスライド（２２５）を備え、
    各対の前記配向連続体構造骨（１２３）の近位端は、前記第１の連続体固定ディスク（１２２）を貫通して前記第１のスライド（２２４）と第２のスライド（２２５）のそれぞれに接続されることを特徴とする請求項１に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  4. 前記伝動駆動ユニット（２０）は、複数の直線運動機構（２２）を備え、前記直線運動機構（２２）は、スタッドボルト（２２１）、第１のスライド（２２４）及び第２のスライド（２２５）を備え、
    各対の前記配向連続体構造骨（１２３）の近位端は、前記第１の連続体固定ディスク（１２２）を貫通して前記第１のスライド（２２４）と第２のスライド（２２５）のそれぞれに接続されることを特徴とする請求項２に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  5. 前記剛性接続構造部（１３）は、剛性接続スペーサディスク（１３１）をさらに備え、複数の前記剛性接続スペーサディスク（１３１）は、前記剛性接続固定ディスク（１３２）の遠位端側に間隔を空けて配置され、
    前記第２の連続体構造部（１４）は、第２の連続体スペーサディスク（１４１）をさらに備え、複数の前記第２の連続体スペーサディスク（１４１）は、前記第２の連続体固定ディスク（１４２）の近位端側に間隔を空けて配置され、
    前記第１の対偶連続体構造骨（１４３）は、前記第１の連続体スペーサディスク（１２１）、剛性接続スペーサディスク（１３１）、及び第２の連続体スペーサディスク（１４１）を順に貫通することを特徴とする請求項１又は２に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  6. 前記近位端連続体構造部（１７）は、近位端連続体固定ディスク（１７２）と、少なくとも２対の近位端連続体構造骨（１７３）とを備え、各対の前記近位端連続体構造骨（１７３）は、近位端が前記近位端連続体固定ディスク（１７２）に接続され、遠位端が前記第１のスライド（２２４）と第２のスライド（２２５）のそれぞれに接続されることを特徴とする請求項３に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  7. 前記第３の連続体構造部（１５）は、第３の連続体固定ディスク（１５２）と、複数本の第２の対偶連続体構造骨（１５３）とを備え、各本の前記第２の対偶連続体構造骨（１５３）は、遠位端が前記第３の連続体固定ディスク（１５２）に接続され、近位端が前記第１の連続体固定ディスク（１２２）、剛性連続固定ディスク（１３２）、第２の連続体固定ディスク（１４２）を貫通して前記近位端連続体固定ディスク（１７２）に接続されることを特徴とする請求項６に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  8. 前記第３の連続体構造部（１５）は、第３の連続体固定ディスク（１５２）と、少なくとも２対の第３の連続体構造骨（１５４）とを備え、各対の前記第３の連続体構造骨（１５４）は、遠位端が前記第３の連続体固定ディスク（１５２）に接続され、近位端が前記第１の連続体固定ディスク（１２２）、剛性接続固定ディスク（１３２）、及び第２の連続体固定ディスク（１４２）を貫通して前記第１のスライド（２２４）と第２のスライド（２２５）のそれぞれに接続されることを特徴とする請求項４に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  9. 手術アクチュエータ機構（１６）をさらに備え、前記手術アクチュエータ機構（１６）は、
    前記第３の連続体固定ディスク（１５２）に装着される手術アクチュエータ（５０）と、
    遠位端が前記手術アクチュエータ（５０）に接続され、近位端が前記ロボットアーム（１０）を貫通して前記第１のスライド（２２４）又は第２のスライド（２２５）に接続される手術アクチュエータ制御ワイヤ（１６３）と、を備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  10. 前記第３の連続体構造部（１５）は、第３の連続体スペーサーディスク（１５１）をさらに備え、複数の前記第３の連続体スペーサーディスク（１５１）は、前記第３の連続体固定ディスク（１５２）の近位端側と前記第２の連続体固定ディスク（１４２）の遠位端側との間に間隔を空けて配置され、第２の対偶連続体構造骨（１５３）は、第１の連続体スペーサーディスク（１２１）、剛性接続スペーサーディスク（１３１）、第２の連続体スペーサーディスク（１４１）、及び第３の連続体スペーサーディスク（１５１）を順に貫通することを特徴とする請求項７に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  11. 前記第３の連続体構造部（１５）は、第３の連続体スペーサーディスク（１５１）をさらに備え、複数の前記第３の連続体スペーサーディスク（１５１）は、前記第３の連続体固定ディスク（１５２）の近位端側と前記第２の連続体固定ディスク（１４２）の遠位端側との間に間隔を空けて配置され、第３の連続体構造骨（１５４）は、第１の連続体スペーサーディスク（１２１）、剛性接続スペーサーディスク（１３１）、第２の連続体スペーサーディスク（１４１）、及び第３の連続体スペーサーディスク（１５１）を順に貫通することを特徴とする請求項８に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  12. 複数の前記直線運動機構（２２）は、
    第１対の直線運動機構（２２）を備え、第１対の前記直線運動機構（２２）は、それぞれ一対の前記配向連続体構造骨（１２３）に接続されて、２つの方向における前記第１の連続体構造部（１２）の湾曲自由度を実現することを特徴とする請求項３又は４に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  13. 複数の前記直線運動機構（２２）は、
    第２対の直線運動機構（２２）を備え、第２対の前記直線運動機構（２２）は、それぞれ一対の前記近位端連続体構造骨（１７３）に接続されて、２つの方向における前記第３の連続体構造部（１５）の湾曲自由度を実現することを特徴とする請求項６に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  14. 複数の前記直線運動機構（２２）は、
    第２対の直線運動機構（２２）を備え、第２対の前記直線運動機構（２２）は、それぞれ一対の前記第３の連続体構造骨（１５４）に接続されて、２つの方向における前記第３の連続体構造部（１５）の湾曲自由度を実現することを特徴とする請求項８に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  15. 複数の前記直線運動機構（２２）は、
    第３の直線運動機構（２２）をさらに備え、第３の前記直線運動機構（２２）は、手術アクチュエータ制御ワイヤ（１６３）に接続されて、手術アクチュエータ（５０）の動作制御を実現し、前記手術アクチュエータ制御ワイヤ（１６３）の遠位端は、前記第３の連続体構造部（１５）の遠位端に装着された手術アクチュエータ（５０）に接続されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
  16. 前記第１の連続体構造部（１２）の湾曲は、前記第２の連続体構造部（１４）の湾曲に比例することを特徴とする請求項１又は２に記載の二重湾曲式の可撓性手術器械システム。
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