JPH09276289A - 医療用マニピュレータ装置 - Google Patents
医療用マニピュレータ装置Info
- Publication number
- JPH09276289A JPH09276289A JP8086307A JP8630796A JPH09276289A JP H09276289 A JPH09276289 A JP H09276289A JP 8086307 A JP8086307 A JP 8086307A JP 8630796 A JP8630796 A JP 8630796A JP H09276289 A JPH09276289 A JP H09276289A
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- Japan
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- joint
- inner ring
- fixed
- spherical joint
- dimensional positioning
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-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/10—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis
- A61B90/11—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges for stereotaxic surgery, e.g. frame-based stereotaxis with guides for needles or instruments, e.g. arcuate slides or ball joints
Abstract
(57)【要約】
【課題】 制御的な非常事態が発生しても、患者を傷つ
けるおそれがない等、手術支援機器としての安全性の高
い外科医療用マニピュレータ装置を提供する。 【解決手段】 一つの固定された球面ジョイント２と、
二次元位置出し機３によって移動する他方のジョイント
６と、これら２つのジョイント２、６を結んだ直線上に
医療器具４を支持するための支持手段で構成される。
けるおそれがない等、手術支援機器としての安全性の高
い外科医療用マニピュレータ装置を提供する。 【解決手段】 一つの固定された球面ジョイント２と、
二次元位置出し機３によって移動する他方のジョイント
６と、これら２つのジョイント２、６を結んだ直線上に
医療器具４を支持するための支持手段で構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット工学に関
するものであって、特に、医療において利用されるマニ
ピュレータ装置に関するものである。
するものであって、特に、医療において利用されるマニ
ピュレータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、外科医療等における手術を支援す
る外科医療用マニピュレータ装置には種々のものがあ
り、高度の安全性を確保する必要があることから、例え
ば、外科用器具を医療用ベッドから離れた場所に位置す
る装置によって、駆動機構を介して操作するものが多
い。このような外科医療用マニピュレータ装置の一例と
して、特開平６−２６１９１１号公報に記載される装置
を図３に示す。
る外科医療用マニピュレータ装置には種々のものがあ
り、高度の安全性を確保する必要があることから、例え
ば、外科用器具を医療用ベッドから離れた場所に位置す
る装置によって、駆動機構を介して操作するものが多
い。このような外科医療用マニピュレータ装置の一例と
して、特開平６−２６１９１１号公報に記載される装置
を図３に示す。
【０００３】この装置は、大きく分けて、中央部と先端
部で構成され、該装置には、長さを調整することのでき
る複数の剛性リンク１０１乃至１０７が設けられ、これ
らのリンクがピボットを中心として回転し、外科用器具
１１１等の器具をワークポイントＣｍｏｔに繰り返し位
置合わせをすることが可能に構成されている。ワークポ
イントＣｍｏｔは、患者に近い位置にあるが、装置本体
から離れた位置にある。また、装置の中心部は、手術台
等に固定してその位置を調整することができる。装置の
先端部は、外科用器具を保持しており、上記のいくつか
のリンクが動くことにより、装置の先端部が中央部に対
して相対的に移動する。
部で構成され、該装置には、長さを調整することのでき
る複数の剛性リンク１０１乃至１０７が設けられ、これ
らのリンクがピボットを中心として回転し、外科用器具
１１１等の器具をワークポイントＣｍｏｔに繰り返し位
置合わせをすることが可能に構成されている。ワークポ
イントＣｍｏｔは、患者に近い位置にあるが、装置本体
から離れた位置にある。また、装置の中心部は、手術台
等に固定してその位置を調整することができる。装置の
先端部は、外科用器具を保持しており、上記のいくつか
のリンクが動くことにより、装置の先端部が中央部に対
して相対的に移動する。
【０００４】この装置では、装置の中央部を移動するこ
となく、マニピュレータのワークポイント及び動作半径
を変更することができる。そして、手動またはリモート
制御のアクチュエータにより、リンクをそのピボットを
中心に回転させ、調節可能なリンクの長さを調整できる
ようになっている。
となく、マニピュレータのワークポイント及び動作半径
を変更することができる。そして、手動またはリモート
制御のアクチュエータにより、リンクをそのピボットを
中心に回転させ、調節可能なリンクの長さを調整できる
ようになっている。
【０００５】この装置は、小型で製造コストも低く、装
置本体から離れたワークポイントに動作の中心点を含む
機械部分を簡単に繰り返し位置合わすることができると
ともに装置の中央部を動作範囲内の外科医の視界の外に
置くことができるため、外科医療において利用価値の高
いものとなっている。
置本体から離れたワークポイントに動作の中心点を含む
機械部分を簡単に繰り返し位置合わすることができると
ともに装置の中央部を動作範囲内の外科医の視界の外に
置くことができるため、外科医療において利用価値の高
いものとなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の外
科医療用マニピュレータ装置においては、複数の剛性リ
ンクがピボットを中心として回転し、外科用器具１１１
等の器具をワークポイントＣｍｏｔに繰り返し位置合わ
せをする構成となっているため、制御的な非常事態が発
生した場合には、外科用器具１１１等の器具が比較的大
きく移動し、患者を傷つけるおそれがないとは言えず、
手術支援機器としての安全性において問題がないとは言
い切れない。
科医療用マニピュレータ装置においては、複数の剛性リ
ンクがピボットを中心として回転し、外科用器具１１１
等の器具をワークポイントＣｍｏｔに繰り返し位置合わ
せをする構成となっているため、制御的な非常事態が発
生した場合には、外科用器具１１１等の器具が比較的大
きく移動し、患者を傷つけるおそれがないとは言えず、
手術支援機器としての安全性において問題がないとは言
い切れない。
【０００７】そこでは、本発明は、上記従来の外科医療
用マニピュレータ装置における問題点に鑑みてなされた
ものであって、制御的な非常事態が発生しても、患者を
傷つけるおそれがない等、手術支援機器としての安全性
の高い外科医療用マニピュレータ装置を提供することを
目的とする。
用マニピュレータ装置における問題点に鑑みてなされた
ものであって、制御的な非常事態が発生しても、患者を
傷つけるおそれがない等、手術支援機器としての安全性
の高い外科医療用マニピュレータ装置を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
医療用マニピュレータ装置であって、一つの固定された
球面ジョイントと、二次元位置出し機によって移動する
他方のジョイントと、該２つのジョイントを結んだ直線
上に医療器具を支持するための支持手段で構成されるこ
とを特徴とする。
医療用マニピュレータ装置であって、一つの固定された
球面ジョイントと、二次元位置出し機によって移動する
他方のジョイントと、該２つのジョイントを結んだ直線
上に医療器具を支持するための支持手段で構成されるこ
とを特徴とする。
【０００９】請求項２記載の発明は、前記球面ジョイン
トにおいて前記医療用器具を固定したことを特徴とす
る。
トにおいて前記医療用器具を固定したことを特徴とす
る。
【００１０】請求項３記載の発明は、前記他方のジョイ
ントも球面ジョイントであって、該他方のジョイントに
おいて前記医療器具を摺動及び回動可能に支持すること
を特徴とする。
ントも球面ジョイントであって、該他方のジョイントに
おいて前記医療器具を摺動及び回動可能に支持すること
を特徴とする。
【００１１】そして、請求項１記載の発明によれば、二
次元位置出し装置に制御的な非常事態が発生しても、患
者を傷つけるおそれがなく、医療機器としての安全性を
確保できる。
次元位置出し装置に制御的な非常事態が発生しても、患
者を傷つけるおそれがなく、医療機器としての安全性を
確保できる。
【００１２】請求項２記載の発明によれば、前記球面ジ
ョイントにおいて前記医療用器具を固定したため、該球
面ジョイントに支持手段としての機能を兼用させること
ができる。
ョイントにおいて前記医療用器具を固定したため、該球
面ジョイントに支持手段としての機能を兼用させること
ができる。
【００１３】請求項３記載の発明によれば、二次元位置
出し装置に何らかの予期しない外力が加わっても、ジョ
イントにおいてこの外力を吸収して、医療器具に対して
外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位置出
し装置自体の重力も医療器具に加わることがない。
出し装置に何らかの予期しない外力が加わっても、ジョ
イントにおいてこの外力を吸収して、医療器具に対して
外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位置出
し装置自体の重力も医療器具に加わることがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態の具体
例を図面を参照しつつ説明する。本装置は、内視鏡カメ
ラの操作、機能鉗子器具の挿入、精密な組織の除去、生
検サンプリング等の内科、外科医療等に利用可能である
が、本実施例においては、患者の腹部を手術する場合に
おいて手術器具を操作する場合について説明する。図１
に、本発明に係る医療用マニピュレータ装置の一実施例
を示す。本装置１は、大きく分けて、球面ジョイント２
と、二次元位置出し装置３によって構成される。
例を図面を参照しつつ説明する。本装置は、内視鏡カメ
ラの操作、機能鉗子器具の挿入、精密な組織の除去、生
検サンプリング等の内科、外科医療等に利用可能である
が、本実施例においては、患者の腹部を手術する場合に
おいて手術器具を操作する場合について説明する。図１
に、本発明に係る医療用マニピュレータ装置の一実施例
を示す。本装置１は、大きく分けて、球面ジョイント２
と、二次元位置出し装置３によって構成される。
【００１５】球面ジョイント２は、手術用ベッド３０の
上の患者４０の腹部の、手術用機器の挿入口部付近に位
置決めされている。この球面ジョイント２は、内輪２ｂ
が外輪２ａ内において回動可能に支持されている。そし
て、内輪２ｂを貫通する手術器具４を内輪２ｂにおいて
固定、保持している。この外輪２ａは、後述する二次元
位置出し装置３のアーム５に固定されている。尚、外輪
２ａをアーム５に固定せず、手術用ベッド３０から延設
した腕等に固定してもよい。
上の患者４０の腹部の、手術用機器の挿入口部付近に位
置決めされている。この球面ジョイント２は、内輪２ｂ
が外輪２ａ内において回動可能に支持されている。そし
て、内輪２ｂを貫通する手術器具４を内輪２ｂにおいて
固定、保持している。この外輪２ａは、後述する二次元
位置出し装置３のアーム５に固定されている。尚、外輪
２ａをアーム５に固定せず、手術用ベッド３０から延設
した腕等に固定してもよい。
【００１６】二次元位置出し装置３は、もう一方のジョ
イント６（第２支点）を保持・移動させることによっ
て、手術用器具４の位置を変化させる装置である。この
ジョイント６も球面ジョイントであり、外輪６ａ及び内
輪６ｂで構成されるが、手術器具４は内輪６ｂにおいて
固定されず、内輪６ｂに対して手術器具４は摺動可能と
なっている。
イント６（第２支点）を保持・移動させることによっ
て、手術用器具４の位置を変化させる装置である。この
ジョイント６も球面ジョイントであり、外輪６ａ及び内
輪６ｂで構成されるが、手術器具４は内輪６ｂにおいて
固定されず、内輪６ｂに対して手術器具４は摺動可能と
なっている。
【００１７】二次元位置出し装置３の位置出し機構は、
基盤８及び４本のリンク９、１０、１１、１２等によっ
て構成される。基盤８は、帯板部分８ａと、左右のモー
タ取付部８ｂからなり、アーム５にボルト１５等によっ
て固定される。また、アーム５は床の上のスタンド２０
に固定される。
基盤８及び４本のリンク９、１０、１１、１２等によっ
て構成される。基盤８は、帯板部分８ａと、左右のモー
タ取付部８ｂからなり、アーム５にボルト１５等によっ
て固定される。また、アーム５は床の上のスタンド２０
に固定される。
【００１８】リンク９、１０は、ジョイント１３によっ
て連結され、このジョイント１３を中心にして互いに回
動可能であり、リンク１１、１２もジョイント１４によ
って連結され、ジョイント１４を中心にして互いに回動
可能に構成されている。さらに、リンク９、１１も前記
ジョイント６によって連結される。
て連結され、このジョイント１３を中心にして互いに回
動可能であり、リンク１１、１２もジョイント１４によ
って連結され、ジョイント１４を中心にして互いに回動
可能に構成されている。さらに、リンク９、１１も前記
ジョイント６によって連結される。
【００１９】リンク１０は、下方端部１８においてモー
タ１６の図示しない出力軸に連結され、Ａ方向に回動可
能となっている。また、リンク１２も、その下方端部１
９においてモータ１７の図示しない出力軸に連結されて
おり、図中のＢ方向に回動可能となっている。モータ１
６及びモータ１７は基盤８のモータ取付部８ｂに固定さ
れており、このモータ１６、モータ１７を駆動すること
により、ジョイント６の位置が二次元的に移動する。そ
の結果、球面ジョイント２とジョイント６との相対的な
角度が決定され、手術用器具４の挿入方向が決定され
る。
タ１６の図示しない出力軸に連結され、Ａ方向に回動可
能となっている。また、リンク１２も、その下方端部１
９においてモータ１７の図示しない出力軸に連結されて
おり、図中のＢ方向に回動可能となっている。モータ１
６及びモータ１７は基盤８のモータ取付部８ｂに固定さ
れており、このモータ１６、モータ１７を駆動すること
により、ジョイント６の位置が二次元的に移動する。そ
の結果、球面ジョイント２とジョイント６との相対的な
角度が決定され、手術用器具４の挿入方向が決定され
る。
【００２０】図２は、上記構成を有する本発明に係る外
科医療用マニピュレータ装置における手術器具４の動き
を模式的に説明するための図である。手術器具４は、球
面ジョイント２において回動可能に支持されるととも
に、ジョイント６においては、回動及び摺動可能に支持
されている。そして、ジョイント６が二次元位置出し装
置３によってＸ、Ｙ方向に二次元的に移動するので、手
術器具４は、球面ジョイント２を支点としてその先端部
４ａがα、βで示すような方向に移動可能である。そし
て、ジョイント６の移動範囲に比較して、手術器具４の
先端部４ａの可動範囲は狭くなっている。
科医療用マニピュレータ装置における手術器具４の動き
を模式的に説明するための図である。手術器具４は、球
面ジョイント２において回動可能に支持されるととも
に、ジョイント６においては、回動及び摺動可能に支持
されている。そして、ジョイント６が二次元位置出し装
置３によってＸ、Ｙ方向に二次元的に移動するので、手
術器具４は、球面ジョイント２を支点としてその先端部
４ａがα、βで示すような方向に移動可能である。そし
て、ジョイント６の移動範囲に比較して、手術器具４の
先端部４ａの可動範囲は狭くなっている。
【００２１】その結果、仮に二次元位置出し装置３に制
御的な非常事態が発生して、ジョイント６が大きく移動
するような場合であっても、手術器具４の可動範囲が狭
いため、患者４０を傷つけるおそれがなく、手術支援機
器としての安全性を確保することができる。また、二次
元位置出し装置３に何らかの予期しない外力が加わって
も、ジョイント６において手術器具４が摺動可能に支持
されているため、この外力を吸収して、手術器具４に対
して外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位
置出し装置３自体の重力も手術器具４に加わることがな
いため安全である。
御的な非常事態が発生して、ジョイント６が大きく移動
するような場合であっても、手術器具４の可動範囲が狭
いため、患者４０を傷つけるおそれがなく、手術支援機
器としての安全性を確保することができる。また、二次
元位置出し装置３に何らかの予期しない外力が加わって
も、ジョイント６において手術器具４が摺動可能に支持
されているため、この外力を吸収して、手術器具４に対
して外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位
置出し装置３自体の重力も手術器具４に加わることがな
いため安全である。
【００２２】尚、本実施例においては、手術器具４を球
面ジョイント２に固定して、この球面ジョイント２にお
いて回動可能とするとともに、ジョイント６において回
動及び摺動可能に支持する構成としたが、手術器具４を
球面ジョイント２及びジョイント６以外の支持手段によ
り支持する構成とすることもできる。また、球面ジョイ
ント２において、手術器具４を回動可能に支持するとと
もに、ジョイント６においても手術器具４の摺動を許容
せず回動のみ可能とした場合には、ジョイント６におい
て、二次元位置出し装置３に加えられた予期しない外力
の手術器具４への伝達を防止したり、二次元位置出し装
置３自体の重力が手術器具４に加わることを防止するこ
とはできないが、二次元位置出し装置３に制御的な非常
事態が発生して、ジョイント６が大きく移動するような
場合であっても、手術器具４の可動範囲が狭いため、患
者４０を傷つけるおそれはない。
面ジョイント２に固定して、この球面ジョイント２にお
いて回動可能とするとともに、ジョイント６において回
動及び摺動可能に支持する構成としたが、手術器具４を
球面ジョイント２及びジョイント６以外の支持手段によ
り支持する構成とすることもできる。また、球面ジョイ
ント２において、手術器具４を回動可能に支持するとと
もに、ジョイント６においても手術器具４の摺動を許容
せず回動のみ可能とした場合には、ジョイント６におい
て、二次元位置出し装置３に加えられた予期しない外力
の手術器具４への伝達を防止したり、二次元位置出し装
置３自体の重力が手術器具４に加わることを防止するこ
とはできないが、二次元位置出し装置３に制御的な非常
事態が発生して、ジョイント６が大きく移動するような
場合であっても、手術器具４の可動範囲が狭いため、患
者４０を傷つけるおそれはない。
【００２３】また、本実施例では、上記構成を有する二
次元位置出し装置３を使用したが、二次元位置出し装置
は、この構成に限定されることなく、種々の構成が可能
である。
次元位置出し装置３を使用したが、二次元位置出し装置
は、この構成に限定されることなく、種々の構成が可能
である。
【００２４】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、二次元位
置出し装置に制御的な非常事態が発生しても、患者を傷
つけるおそれがなく、安全性の高い医療用マニピュレー
タ装置を提供できる。
置出し装置に制御的な非常事態が発生しても、患者を傷
つけるおそれがなく、安全性の高い医療用マニピュレー
タ装置を提供できる。
【００２５】請求項２記載の発明によれば、球面ジョイ
ントに支持手段としての機能を兼用させたので、より構
造が簡略化された医療用マニピュレータ装置を提供する
ことができる。
ントに支持手段としての機能を兼用させたので、より構
造が簡略化された医療用マニピュレータ装置を提供する
ことができる。
【００２６】請求項３記載の発明によれば、二次元位置
出し装置に何らかの予期しない外力が加わっても、ジョ
イントにおいてこの外力を吸収して、医療器具に対して
外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位置出
し装置自体の重力も医療器具に加わることがないため、
さらに安全性の高い医療用マニピュレータ装置を提供で
きる。
出し装置に何らかの予期しない外力が加わっても、ジョ
イントにおいてこの外力を吸収して、医療器具に対して
外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位置出
し装置自体の重力も医療器具に加わることがないため、
さらに安全性の高い医療用マニピュレータ装置を提供で
きる。
【図１】本発明に係る外科医療用マニピュレータ装置の
第１実施例を示す図であって、（ａ）は一部破断正面
図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線矢視を示す図である。
第１実施例を示す図であって、（ａ）は一部破断正面
図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線矢視を示す図である。
【図２】図１の外科医療用マニピュレータ装置における
手術器具４の動きを説明するための概略図である。
手術器具４の動きを説明するための概略図である。
【図３】従来の外科医療用マニピュレータ装置を示す概
略図である。
略図である。
１ 外科医療用マニピュレータ装置 ２ 球面ジョイント ３ 二次元位置出し装置 ４ 手術器具 ５ アーム ６、１３、１４ ジョイント ８ 基盤 ９、１０、１１、１２ リンク １６、１７ モータ ３０ 手術用ベッド ４０ 患者
Claims (3)
- 【請求項１】 一つの固定された球面ジョイントと、二
次元位置出し機によって移動する他方のジョイントと、
該２つのジョイントを結んだ直線上に医療器具を支持す
るための支持手段で構成されることを特徴とする医療用
マニピュレータ装置。 - 【請求項２】 前記球面ジョイントにおいて前記医療用
器具を固定したことを特徴とする請求項１記載の医療用
マニピュレータ装置。 - 【請求項３】 前記他方のジョイントも球面ジョイント
であって、該他方のジョイントにおいて前記医療器具を
摺動及び回動可能に支持することを特徴とする請求項２
記載の医療用マニピュレータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08630796A JP4365458B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 医療用マニピュレータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08630796A JP4365458B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 医療用マニピュレータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09276289A true JPH09276289A (ja) | 1997-10-28 |
| JP4365458B2 JP4365458B2 (ja) | 2009-11-18 |
Family
ID=13883186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08630796A Expired - Lifetime JP4365458B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 医療用マニピュレータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4365458B2 (ja) |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2007307122A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Nidek Co Ltd | 眼科用手術支援装置 |
| WO2008120753A1 (ja) | 2007-03-30 | 2008-10-09 | Osaka University | 医療用マニピュレータ装置及びこれに適したアクチュエータ |
| JP2010099403A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Nagoya Institute Of Technology | ３軸を有する手術支援マニピュレータ |
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| JPH0160396B2 (ja) * | 1981-09-24 | 1989-12-22 | Masaharu Takano | |
| JPH03196989A (ja) * | 1989-12-26 | 1991-08-28 | Komatsu Ltd | 工業用ロボット等における工具把持部装置 |
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-
1996
- 1996-04-09 JP JP08630796A patent/JP4365458B2/ja not_active Expired - Lifetime
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