JPH04297252A

JPH04297252A - 手術装置

Info

Publication number: JPH04297252A
Application number: JP3000689A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Suzuta; 敏彦鈴田; Yasuhiro Ueda; 康弘植田; Hibiki Imagawa; 今川　響; Yorio Matsui; 頼夫松井; Koichi Tatsumi; 巽　康一; Eiichi Fuse; 栄一布施; Katsuya Suzuki; 克哉鈴木
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-01-08
Filing date: 1991-01-08
Publication date: 1992-10-21
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: JP3174074B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は処置具を操作して手術を
行う手術装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内視鏡や定位脳手術装置を用い
て手術を行う場合、その処置具を手で動かすことが多い
。例えば内視鏡のチャンネルを通じて体腔内に導入した
処置具の手元部を術者が自分の手で持ち、内視鏡の観察
下で押引き等の操作を行って処置具の先端を処置目的の
患部へ導く。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方式における操作では処置具の進退や保持に手間がかか
るとともに、その位置を正確に決めることができなかっ
た。また、微妙な動きを行なわせる際、例えばねじ送り
装置を使用するものも考えられないではないが、その送
り装置が複雑で大がかりで大形化する。また、その操作
がきわめて面倒である等の問題を引き起こす。

【０００４】本発明は前記課題に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、簡単な構成でありながら
、処置具の移動操作を自動的に容易に行うことができる
手術装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】前記課題を解
決するために本発明の手術装置は、ベースに摺接自在に
取り付けられそれ自身の移動で手術用処置具を操作する
移動体と、この移動体に伸縮する軸方向の一端を連結し
た圧電素子と、この圧電素子の軸方向の他端に取り付け
られた慣性体と、前記圧電素子に印加する駆動電圧を制
御して前記圧電素子がその軸方向へ伸縮するときの前記
慣性体の慣性力と移動部材の受ける摩擦力を利用して前
記移動部材を移動させる走行動作の制御手段とを具備し
、手術用処置具の移動を自動的に制御するようにした。

【０００６】また、別の本発明の手術装置は、固定部位
に弾性体を介して支持されるとともに処置具に接する摩
擦力でその処置具を移動させる移動体と、この移動体に
伸縮する軸方向の一端を連結した圧電素子と、この圧電
素子の軸方向の他端に取り付けられた慣性体と、前記圧
電素子に印加する駆動電圧を制御して前記圧電素子がそ
の軸方向へ伸縮するときの前記慣性体の慣性力と移動体
の受ける前記弾性体からの変形復元力と同時に前記移動
体と処置具との摩擦力を利用して前記処置具を移動させ
る走行動作の制御手段とを具備し、手術用処置具の移動
を自動的に制御するようにした。

【０００７】

【実施例】本発明の第１の実施例を図１ないし図４を参
照して説明する。図１で、１は内視鏡であり、この内視
鏡１のチャンネル２内には手術装置の処置具用移動アク
チュエータ３が挿入される。この移動アクチュエータ３
は処置具を保持する円筒状の移動体Ｍ、慣性体ｍ、およ
びその移動体Ｍと慣性体ｍとを同心的に連結する積層型
圧電素子（ＰＺＴ）Ｐによって構成されている。移動体
Ｍには使用する処置具としてのナイフ４が取り付けられ
ている。このナイフ４は、前記移動体Ｍとともに移動す
る。このナイフ４を使用するときには図１で示すように
チャンネル２の先端開口５から体腔６内へナイフ４の先
端を突き出すようになっている。

【０００８】移動体Ｍはその周面がチャンネル２の内面
に密接して摺動できるように形成されている。通常、こ
の移動体Ｍはその周面とチャンネル２の内面との間での
摩擦力でその位置に保持されている。また、慣性体ｍお
よび積層型圧電素子Ｐはチャンネル２の内面に触れない
形と大きさで形成されている。一般に、移動体Ｍは慣性
体ｍより大きな質量をもつように形成されている。

【０００９】前記積層型圧電素子Ｐの電極にはリード線
７が接続されており、このリード線７は前記圧電素子Ｐ
に移動用電圧を印加するための印加電圧制御部８に接続
されている。しかして、前記圧電素子Ｐに図４で示すよ
うな波形の駆動電圧を印加すると、後述するような移動
原理でナイフ４を保持する移動体Ｍを前進または後退さ
せる。次に、移動アクチュエータ３の基本的な作動原理
を図３を用いて説明する。

【００１０】まず、移動体Ｍが左方へ移動するときの動
作は図３の左側の図で示す順序で動作する。スタート前
において移動体ＭはベースＢ上におかれて静止摩擦力で
保持され、圧電素子Ｐは縮んだ状態にある。このため、
慣性体ｍは前方の移動体Ｍに引き寄せられて待機してい
る。

【００１１】この状態から圧電素子Ｐに高圧の駆動電圧
を瞬時に印加して圧電素子Ｐを急激に伸ばすと、移動体
Ｍと慣性体ｍが互いに逆方向へ同時に急速に移動する。このとき、移動体Ｍは動摩擦力を受けながら左へ距離Δ
ｍ１　移動する。

【００１２】ついで、移動体ＭがベースＢとの摩擦力で
保持されて止まる範囲で圧電素子Ｐに対する印加電圧を
低減して圧電素子Ｐを縮め、慣性体ｍを一定の速度また
は小さな加速度でゆっくりと移動体Ｍ側へ引き戻す。

【００１３】圧電素子Ｐが充分に縮んだところで通電を
急に止めて圧電素子Ｐの収縮を急停止すると、慣性体ｍ
が移動体Ｍに衝突する作用となる。これによって、移動
アクチュエータ３全体が、前記静止摩擦力に打ち勝って
動き、運動エネルギを移動体Ｍの動摩擦力によって失わ
れるまで左へ移動して停止する。この動作によって左へ
距離Δｍ２　移動する。

【００１４】この１サイクルの動作で（Δｍ１　＋Δｍ
２　）の距離を前進することができる。この微動を繰り
返すことにより大きく移動させることができる。なお、
電圧を引き下げた後に直ぐに立ち上げることにより急速
変形時に発生したエネルギを次の急速変形時に加味すれ
ば、より大きな運動量を得ることができる。

【００１５】一方、右へ移動する場合には前記動作パタ
ーンの逆動作を行なわせるが、これは図３の右側の図で
示すような動作を行う。すなわち、スタート前において
移動体ＭはベースＢ上におかれ、静止摩擦力で止まって
おり、圧電素子Ｐは伸びた状態にある。このため、慣性
体ｍは前方の移動体Ｍから離れて待機している。

【００１６】この静止状態から圧電素子Ｐに対する高電
圧の印加を瞬時に消去し、圧電素子Ｐを急激に縮めると
、慣性体ｍの慣性力に反発して移動体Ｍは右へ移動する
。つまり、移動体ＭがベースＢから受ける摩擦力に比べ
て反発力が相対的に大きくなり、移動体Ｍと慣性体ｍが
互いに逆方向へ同時に移動する。そして、移動体Ｍは右
へ距離Δｍ１　移動する。

【００１７】ついで、圧電素子Ｐに対する印加電圧を次
第に増加させて圧電素子Ｐを伸ばして移動体Ｍ側から慣
性体ｍを一定の速度または小さな加速度で移動させる。このときに移動体ＭはベースＢとの静止摩擦力で保持さ
れて止っている。

【００１８】圧電素子Ｐが充分に伸びたところで、圧電
素子Ｐの伸びが急に止まると、慣性体ｍに大きな慣性力
が生じて移動アクチュエータ３全体が、前記摩擦力に打
ち勝って右へ動き始め、その移動アクチュエータ３全体
の運動エネルギが移動体Ｍの動摩擦力によって失われる
まで右へ移動して停止する。この動作によって後方へ距
離Δｍ２　移動する。

【００１９】しかして、この１サイクル動作で右へ（Δ
ｍ１　＋Δｍ２　）の距離で後退させることができる。この微動後退を繰り返すことにより大きく後退させるこ
とができる。このような原理で移動アクチュエータ３の
全体が前進または後退しようとする動作を行う。

【００２０】したがって、内視鏡１を患者の体腔内に導
入する際は、移動アクチュエータ３に後退動作を行わせ
てナイフ４をチャンネル２内に引き込んで収納しておく
。移動アクチュエータ３はその移動体Ｍがチャンネル２
の内面（ベース）との間での摩擦力で保持されている。

【００２１】内視鏡１の先端を、体腔内におけるポリー
プ等の患部９に近付けてチャンネル２の先端開口５から
突き出すナイフ４の向きを予想して位置決めする。そこ
で、移動アクチュエータ３が前進する動作を行なわせる
パターンの電圧を圧電素子Ｐに印加し、チャンネル２内
で移動アクチュエータ３を前進させる。すると、図１で
示すようにチャンネル２の先端開口５からナイフ４が突
き出し、さらに第２図で示すようにナイフ４の先端刃部
４ａを患部９の被切開部位に当てる。

【００２２】そこで、再び移動アクチュエータ３の圧電
素子Ｐに電圧を印加してその圧電素子Ｐを急速に伸長さ
せる。これによって慣性体ｍの慣性力を受けながら、移
動体Ｍが急速で前進し、これに伴ってナイフ４も前進し
て患部９を切開する。また、これとは逆に圧電素子Ｐに
印加していた電圧を急激に消去する。すると、その圧電
素子Ｐは急激に収縮し、これによって移動体Ｍとともに
ナイフ４も急速に後退して患部９を切開する。このよう
にナイフ４の急速な前進と後退を繰り返して行うことに
よりそのナイフ４の切れ味が向上する。

【００２３】しかして、この実施例の構成によれば、圧
電素子Ｐに印加する電圧を制御するスイッチ等を押す簡
単な操作で、術者の手を用いることなくナイフ４の出し
入れを自動的に行なわせることができる。しかも、ナイ
フ４の移動を微動により確実に行うことができる。

【００２４】図５は本発明の第２の実施例を示すもので
ある。この実施例は腹腔外科手術用マニピュレータ１１
の例である。これは複数のアーム１２をボールジョイン
ト１３で順次連結してマニピュレータ１１を構成する。さらに、移動する各アーム１２の先端に圧電素子Ｐを介
して慣性体ｍを取り付け、その移動するアーム１２を移
動体として機能させることによりそれぞれが移動アクチ
ュエータ１４を構成している。この各移動アクチュエー
タ１４の作動原理は前述した通りである。

【００２５】マニピュレータ１１の先端には処置案内管
１５を保持している。この処置案内管１５は処置用ハサ
ミ等の処置具１６を患者１７の手術部位に導入したり、
これに吸引管１８を接続して吸引処置をしたりするもの
である。各マニピュレータ１１は手術台１９の左右部位
にそれぞれ取り付けられている。

【００２６】しかして、手術を行う場合、処置案内管１
５の位置や傾き等を変える場合には前記移動アクチュエ
ータ１４を作動させる。この移動アクチュエータ１４は
その圧電素子Ｐを急速変形させると慣性体ｍのある位置
側とは反対側へその慣性体ｍの慣性力を受けてボールジ
ョイント１３を中心としてアーム１２を回動する。普段
、各アーム１２はボールジョイント１３の静止摩擦力で
保持される。このように各移動アクチュエータ１４の全
部または一部を駆動し、さらにはその移動量を調節する
ことによりマニピュレータ１１のアーム１２の位置や傾
きを変え、処置案内管１５の位置や傾き等を変えること
ができる。

【００２７】図６ないし図８は本発明の第３の実施例を
示すものである。この実施例は定位脳手術装置２０に前
記同様の原理の移動アクチュエータを適用した例である
。定位脳手術装置２０は第６図で示すように固定台２１
に支持具２２を介して手術用環２３が取り付けられてい
る。この手術用環２３は患者２４の頭部を確実に保持す
る。この定位脳手術装置２０には互いに交差する水平ガ
イドアーム２５と垂直ガイドアーム２６とが装着されて
いる。水平ガイドアーム２５の基端側部分は位置決め装
置２７を介して手術用環２３に取り付けられている。この位置決め装置２７はその水平ガイドアーム２５の基
端を回動自在に支持してその回動角αを調整できるよう
になっている。また、垂直ガイドアーム２６の基端側部
分は保持具２８に挾持され、その長手方向βへ摩擦力を
受けながら摺動できるように支持されている。さらに、
保持具２８自体は手術用環２３に取り付けられている支
持台２９に対して水平面内でのγ方向へ摩擦力を受けな
がら回転するように設けられている。

【００２８】水平ガイドアーム２５と垂直ガイドアーム
２６の交差部には、移動アクチュエータ保持用の固定枠
３１が取り付けられている。この固定枠３１には水平駆
動用移動アクチュエータ３２と垂直駆動用移動アクチュ
エータ３３が取り付けられている。水平駆動用移動アク
チュエータ３２は固定枠３１に対して水平方向へ沿った
積層型圧電素子３４を介して慣性体３５を取着してなり
、固定枠３１側を移動体として機能させるようになって
いる。垂直駆動用移動アクチュエータ３３は固定枠３１
に対して垂直方向へ沿った積層型圧電素子３６を介して
慣性体３７を取着してなり、固定枠３１側を移動体とし
て機能させるようになっている。つまり、水平駆動用移
動アクチュエータ３２の移動体が移動するときに受ける
摩擦力は水平ガイドアーム２５の案内摺接面で主に発生
する。また、垂直駆動用移動アクチュエータ３３の移動
体が移動するときに受ける摩擦力は、垂直ガイドアーム
２６の基端側部分が保持具２８に挾持されて摺接する面
で主に発生させるようにしている。

【００２９】固定枠３１には処置具としての硬性鏡４０
を取り付ける取付け台３８がガイドレール３９によって
スライド自在に取り付けられている。取付け台３８は硬
性鏡４０や超音波装置などの処置具４１はゴムリングな
どを使用して保持されている。さらに、取付け台３８に
も移動アクチュエータ４２が装着されている。移動アク
チュエータ４２は取付け台３８の移動方向へ沿って配置
した積層型圧電素子４３を介して慣性体４４を取着して
なり、取付け台３８側をその移動体として機能させるよ
うになっている。つまり、この移動アクチュエータ４２
を作動させることにより取付け台３８を移動させる。こ
のときの摩擦力はガイドレール３９から受ける。４５は
吸引装置を組み込んだ超音波装置用電源である。

【００３０】前記各移動アクチュエータ３２，３３，４
２は前述した場合と同様に駆動電圧を印加することによ
り固定枠３１または取付け台３８を進退移動させること
ができる。移動アクチュエータ３２，３３を駆動すれば
、固定枠３１を上下水平両方向Ｘ，Ｙへ移動できる。なお、水平ガイドアーム２５上を動くときには保持具２
８の回転中心の回りに回転しながら垂直ガイドアーム２
６がその保持具２８に挾持されながら上下し、かつそれ
に追従して固定枠３１は水平ガイドアーム２５に沿って
摺動する。このようにして固定枠３１の位置を選択調整
できる。

【００３１】図９ないし図１０は本発明の第４の実施例
を示すものである。この実施例は、内視鏡５１のチャン
ネル入口用口金５２に移動アクチュエータ５３を組み込
んだ送り装置５４を装着する例である。

【００３２】送り装置５４は、図９で示すように円筒状
の取付け枠５５を有し、この先端には内視鏡５１のチャ
ンネル入口用口金５２に係着する接続口部５６が形成さ
れている。なお、この係着手段としては嵌合やねじ込み
等の方式が利用される。

【００３３】前記移動アクチュエータ５３は、移動体Ｍ
としての保持リング部材５７、リング状の慣性体ｍ、お
よびその保持リング部材５７と慣性体ｍとを同心的に連
結する中空な積層型圧電素子Ｐによって構成されている
。保持リング部材５７は、使用する処置具５８の周面に
密接する内径で形成され、その処置具５８との間に摩擦
力を発生させて処置具５８を保持するようになっている
。慣性体ｍおよび積層型圧電素子Ｐはその処置具５８の
周面に触れない内径で形成されている。一般的には、そ
の保持リング部材５７は慣性体ｍより大きな質量をもつ
ように形成されている。

【００３４】また、移動体としての保持リング部材５７
は、弾性体５９を介して内視鏡５１の固定部位に支持さ
れている。すなわち、保持リング部材５７の周面は、取
付け枠５５の内面に対して弾性体５９を介して弾性的に
支持されている。この弾性体５９としては、例えば、ば
ね材、弾性ゴム、流体を入れたバルーンなどが考えられ
る。前記積層型圧電素子Ｐの電極にはリード線６１が接
続されており、このリード線６１は、前記圧電素子Ｐに
移動用電圧を印加するための印加電圧制御部６２に接続
されている。

【００３５】しかして、圧電素子Ｐを急速変形させると
、移動体たる保持リング部材５７のみが移動する。処置
具５８は停止したままであり、弾性体５９は変形する。ところが、保持リング部材５７は、その変形する弾性体
５９によって支持されているため、その後、保持リング
部材５７が弾性体５９の弾性復元力によって元の位置に
引き戻されるとき、処置具５８をその間の摩擦力で保持
して移動させる。また、慣性体ｍはゆっくりと引き戻さ
れる。これを繰り返すことにより処置具５８は自動的に
挿入または後退させることができる。保持リング部材５
７は移動せず、長尺な処置具５８のみを大きく移動させ
ることができる。また、その移動させる向きは、前述し
たように圧電素子Ｐに印加する波形を変えることによっ
て選択できる。なお、本発明は前記各実施例のものに限
定されるものではなく、種々の変形例が考えられるもの
である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、軸
方向へ伸縮可能な圧電素子とこの軸方向の一端に設けた
処置具駆動用移動体と前記圧電素子の軸方向の他端に設
けた慣性体とによって構成するから、その走行機構部の
構成が簡単になるとともに、処置具の移動を正確に制御
できる。さらに、その処置具の移動操作を自動的に容易
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図。

【図２】同じくその第１の実施例の処置状態を示す斜視
図。

【図３】同じくその第１の実施例の原理的な走行動作を
示す説明図。

【図４】同じくその第１の実施例の圧電素子に印加する
駆動電圧の波形図。

【図５】本発明の第２の実施例を示す処置状態の説明図
。

【図６】本発明の第３の実施例の処置状態の説明図。

【図７】同じくその第３の実施例の要部を示す斜視図。

【図８】同じくその第３の実施例の要部を示す断面図。

【図９】本発明の第４の実施例の要部の断面図。

【図１０】同じくその第４の実施例を適用した内視鏡の
側面図。

【符号の説明】

Ｍ…移動体、ｍ…慣性体、Ｐ…圧電素子、Ｂ…ベース、
１…内視鏡、２…チャンネル、３…移動アクチュエータ
、４…ナイフ、１１…マニピュレータ、１４…移動アク
チュエータ、２０…定位脳手術装置、３２，３３…移動
アクチュエータ、３６…圧電素子、３７…慣性体、４２
…移動アクチュエータ、５１…内視鏡、５４…送り装置
、５７…保持リング部材、５８…処置具。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ベースに摺接自在に取り付けられそれ
自身の移動で手術用処置具を操作する移動体と、この移
動体に伸縮する軸方向の一端を連結した圧電素子と、こ
の圧電素子の軸方向の他端に取り付けられた慣性体と、
前記圧電素子に印加する駆動電圧を制御して前記圧電素
子がその軸方向へ伸縮するときの前記慣性体の慣性力と
移動体の受ける摩擦力を利用して前記移動体を移動させ
る走行動作の制御手段とを具備したことを特徴とする手
術装置。
【請求項２】　　固定部位に弾性体を介して支持される
とともに処置具に接する摩擦力でその処置具を移動させ
る移動体と、この移動体に伸縮する軸方向の一端を連結
した圧電素子と、この圧電素子の軸方向の他端に取り付
けられた慣性体と、前記圧電素子に印加する駆動電圧を
制御して前記圧電素子がその軸方向へ伸縮するときの前
記慣性体の慣性力と前記移動体の受ける前記弾性体から
の変形復元力と同時に前記移動体と処置具との間に生じ
る摩擦力を利用して前記処置具を移動させる走行動作の
制御手段とを具備したことを特徴とする手術装置。