WO2014162495A1 - 医療用マニピュレータ - Google Patents
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- F16D2011/008—Clutches in which the members have interengaging parts characterised by the form of the teeth forming the inter-engaging parts; Details of shape or structure of these teeth
Definitions
- the present invention relates to a medical manipulator having a drive source.
- endoscopic surgery also called laparoscopic surgery
- trocars tubular instruments
- a laparoscope camera
- a gripper, a scissors, a blade of an electric knife, and the like are attached to the distal end portion of the forceps as an end effector for gripping a living tissue or the like.
- the operation is performed by operating the forceps while observing the inside of the abdominal cavity reflected on the monitor connected to the laparoscope. Since such an operation method does not require laparotomy, the burden on the patient is small, and the number of days until recovery and discharge from the operation is greatly reduced. For this reason, such an operation method is expected to expand the application field.
- a medical manipulator in which part or all of the operation of the distal end working unit is performed by a drive source (motor) has been proposed (for example, JP, A 2008-104854).
- a motor as a drive source is mounted on a handle provided with an operation button, and a working portion (a portion corresponding to forceps) including a distal end working portion and a shaft can be attached to and detached from the handle. It has become.
- working units such as a needle driver and an electric knife, and different types of working units can be selectively attached to and detached from the handle.
- the driving force of the driving source is transmitted to the tip working part.
- the drive coupling and the driven coupling are fitted to each other, with one being a male coupling and the other being a female coupling, in connection with the connection of the two parts.
- the phases of these teeth overlap when the drive coupling and the driven coupling come into contact with each other, the drive coupling and the driven coupling are difficult to be fitted, and the connection between the two parts is smoothly performed. There is a concern that it cannot be done.
- the present invention has been made in consideration of such a problem.
- a medical manipulator in which a part provided with a distal end working unit and a part provided with a drive source are detachable, the two parts are provided.
- An object of the present invention is to provide a medical manipulator that can be smoothly connected.
- the present invention provides a handle, a shaft extending from the handle, a tip operating unit operable with respect to the shaft, a drive source for operating the tip operating unit,
- a medical manipulator comprising: a first portion including the distal end working unit and the shaft and provided with a driven coupling; and a drive coupling including the drive source and driven by the drive source.
- the drive coupling and the driven coupling are engaged with each other in a state where the second part is detachable and the first part and the second part are connected, and the driving force of the drive source Is transmitted to the distal end working unit, and at least one of the drive coupling and the driven coupling is moved forward when the first part and the second part are connected. Tooth end portion of the side where the drive coupling and said driven coupling starts fitting, characterized in that narrowing toward the end face in the axial direction.
- the driven cup extends along the tooth surface of the tooth end portion that is narrowed toward the end surface in the axial direction. Both couplings are engaged with relative rotation of the ring and the drive coupling. Therefore, the drive coupling and the driven coupling can be reliably and easily fitted, and the first part and the second part can be smoothly connected.
- the first part may be a manipulator body including the handle
- the second part may be a drive unit that can be attached to and detached from the handle.
- the drive unit can be easily and reliably attached to the handle.
- the tooth end portion may be provided in the drive coupling.
- the driving coupling and the driven coupling are provided with the tooth end portion that narrows toward the end face in the axial direction on the driving coupling.
- the drive coupling and the driven coupling can be easily and reliably fitted when the drive unit is mounted.
- the coupling provided with the tooth end portion may have a tooth profile curve formed by an involute curve. According to this configuration, since the tooth shape formed by the involute curve is connected to the tooth end portion that becomes narrower in the axial direction, the drive coupling and the driven coupling are more smoothly fitted.
- FIG. 1 is a partially omitted perspective view of a medical manipulator according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the switch structure taken along line II-II in FIG. It is a perspective view of the drive unit in the medical manipulator shown in FIG.
- FIG. 2 is a partially omitted longitudinal sectional view of a proximal end side of the medical manipulator shown in FIG. 1.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 4. It is a perspective view of the drive coupling in a drive unit.
- FIG. 7A is a perspective view of an arrangement state of the handle side terminal member as viewed obliquely from the rear
- FIG. 7B is a plan view showing an arrangement state of the handle side terminal member.
- FIG. 13 is an explanatory diagram showing a state in which the drive unit further moves forward with respect to the handle from the state of FIG. 12 and the distal end position of the drive coupling and the proximal end position of the driven coupling coincide with each other.
- FIG. 16A is an explanatory view showing a state in which the locking claw of the lever member rides on the locking portion
- FIG. 16B is an explanatory view showing a state in which the locking claw gets over the locking portion and enters the locking groove.
- FIG. 18A is a perspective view of a drive coupling according to a modified example
- FIG. 18B is a longitudinal sectional view taken along line XVIIIB-XVIIIB in FIG. 18A.
- FIG. 18B is an exploded perspective view of the drive coupling shown in FIG. 18A.
- FIG. 20A is a schematic explanatory diagram of an electrical connection mechanism according to a first modification
- FIG. 20B is a schematic explanatory diagram showing a connection state of the electrical connection mechanism according to the first modification.
- FIG. 21A is a schematic explanatory view of an electrical connection mechanism according to a second modification
- FIG. 21B is a schematic explanatory view showing a connection state of the electrical connection mechanism according to the second modification.
- 22A is a perspective view of a drive unit according to a modification
- FIG. 22B is a view of the drive unit shown in FIG. 22A from below
- FIG. 22C shows a configuration example in which the arrangement of the lever members is changed.
- FIG. 23A is a diagram illustrating the detection mechanism
- FIG. 23B is a diagram illustrating the operation of the detection mechanism.
- FIG. 1 is a partially omitted perspective view of a medical manipulator 10A (hereinafter abbreviated as “manipulator 10A”) according to an embodiment of the present invention.
- the manipulator 10A is a medical device for holding a needle, a thread, or a part of a living body with a gripper 12 (end effector) provided at the tip or touching the living body to perform a predetermined treatment.
- the manipulator 10 ⁇ / b> A drives a handle 14 provided with a plurality of input operation units, a shaft 16 extending from the handle 14, a tip operating unit 18 including a gripper 12 provided at the tip of the shaft 16, and the tip operating unit 18. And a drive unit 22 that is provided with a motor 20 (drive source) to be attached to and detachable from the handle 14.
- the handle 14, the shaft 16, and the distal end working unit 18 constitute a manipulator body 11 ⁇ / b> A.
- the manipulator body 11A (first part) and the drive unit 22 (second part) are detachable.
- the motor 20 is driven in a state where the drive unit 22 is attached to the handle 14 (hereinafter, also referred to as “attached state”), the driving force of the motor 20 is transmitted to the distal end working unit 18.
- the manipulator 10A shown in FIG. 1 is configured as a needle driver in which the gripper 12 at the tip can hold a medical needle (curved needle or the like).
- the gripper 12 is a part for performing a surgical procedure.
- the gripper 12 includes first and second gripper members 12a and 12b, and is configured to open and close based on a predetermined opening and closing operation axis Og.
- the gripper 12 is configured such that the first gripper member 12a is configured as a fixed portion and the second gripper member 12b is configured as a movable portion, but both gripper members 12a and 12b are configured as movable portions. Also good.
- the tip operating unit 18 including the gripper 12 can be changed in posture with respect to the shaft 16 with a plurality of degrees of freedom.
- the distal end working unit 18 tilts left and right with respect to the axis of the shaft 16 with respect to the tilting axis Oy, and the longitudinal axis of the distal end working unit 18 (swing motion). It is possible to perform a “roll operation” that rotates about the roll axis Or).
- the tilt axis Oy is not limited to being set in the vertical direction, and may be set in another direction that intersects the axis of the shaft 16.
- the shaft 16 is a long and thin tubular member, and connects the handle 14 and the distal end working unit 18. In FIG. 1, a part of the shaft 16 is omitted and is drawn shorter than the actual one.
- the hollow portion of the shaft 16 is provided with a power transmission mechanism for transmitting power necessary for opening / closing the gripper 12 and roll operation and tilting operation of the distal end working unit 18 from the handle 14 side to the distal end working unit 18.
- a plurality of constituent members are inserted and arranged.
- one or a plurality of joints may be provided at an intermediate position in the longitudinal direction of the shaft 16 and the joint may be configured to be tiltable.
- movement may be comprised in the middle part of the longitudinal direction of the shaft 16, or the base end part of the shaft 16.
- the handle 14 is gripped by an operator when using the medical manipulator 10A, and is operated by touching an input operation unit (in this embodiment, a tilting wheel 26, a roll switch 28, and a lever 30 described later) with fingers. Thus, it is a portion that drives the distal end working portion 18 connected to the distal end portion of the shaft 16.
- an input operation unit in this embodiment, a tilting wheel 26, a roll switch 28, and a lever 30 described later
- the handle 14 includes a body portion 24 to which the base end of the shaft 16 is connected, a tilting wheel 26 that is provided on the body portion 24 and forms a tilt operation portion, and a roll that is provided on the body portion 24 and forms a roll operation portion.
- a switch 28 (input operation unit) and a lever 30 provided on the body unit 24 and constituting an opening / closing operation unit are provided.
- the body portion 24 is a portion that is gripped by the user when the manipulator 10 is used.
- the trunk portion 24 is configured in a stick shape extending slightly longer in the axial direction of the shaft 16.
- the body portion 24 includes a housing 32 composed of a left cover 32a and a right cover 32b, and a frame, driving components (pulleys, gears, wires, etc.) and the like are disposed in the housing 32.
- a mounting hole 33 (see also FIG. 4) opened rearward is formed in the housing 32 in order to insert and mount the drive unit 22 from the rear.
- the tilting wheel 26 for tilting the distal end working unit 18 is provided in the vicinity of the longitudinal center of the body unit 24 so as to be rotatable about the vertical axis of the handle 14.
- the tilting wheel 26 is configured as a manual operation unit, and the tilting wheel 26 is partially exposed from the openings 27 provided on the left and right sides of the housing 32.
- the tilting wheel 26 When the tilting wheel 26 is rotationally operated, the operating force is mechanically transmitted to the tip operating unit 18 via the power transmission system for tilting operation provided in the handle 14 and the shaft 16, and the tip operating unit 18 is It tilts around an axis (inclination axis Oy) in a direction non-parallel to the axis of the shaft 16. Specifically, when the tilting wheel 26 is rotated clockwise in plan view, the distal end working unit 18 tilts to the right with reference to the handle 14, and when the tilting wheel 26 is rotated counterclockwise in plan view. The distal end working unit 18 tilts leftward with respect to the handle 14.
- the roll switch 28 for causing the tip operating portion 18 to roll is provided on the upper portion of the body portion 24 near the tip.
- the roll switch 28 is configured as an electric operation unit that gives an operation command to the motor 20 via the controller 36. Since the roll switch 28 is an electrical switch, the roll switch 28 is not limited to the position shown in FIG.
- the drive unit 22 When the drive unit 22 is attached to the handle 14 and the controller 36 is turned on, if the roll switch 28 is operated and moved, the operation state (position) of the roll switch 28 is detected by the controller 36, and the controller The motor 20 is driven under the control action of 36, and the driving force of the motor 20 is transmitted to the distal end working unit 18, so that the distal end working unit 18 sets the longitudinal axis of the distal end working unit 18 (roll axis Or). Rotates as the center.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing a switch structure including the roll switch 28, and is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. In FIG. 2, portions of the handle 14 other than the switch structure are not shown.
- a roll switch 28 is disposed on a switch base 40 having an arcuate slide surface 40a so as to be swingable in the left-right direction.
- the roll switch 28 may be swingably disposed by being supported by the switch support member via the rotating shaft portion.
- the movable switch member 42 is provided on the roll switch 28, and the first and second fixed contact members 44, 46 are provided on the switch base 40 side so as to face the movable contact member 42.
- a spring (not shown) elastically biases the roll switch 28 toward the neutral position in the left-right direction. When the roll switch 28 is not pushed in the left-right direction, the roll switch 28 is neutral under the elastic action of the spring. The position (position shown in FIG. 2) is held.
- the movable contact member 42 When the roll switch 28 is located at the neutral position, the movable contact member 42 is not in contact with any of the first and second fixed contact members 44 and 46, and the roll operation of the distal end working unit 18 is performed. Is not done.
- a lever 30 for opening and closing the gripper 12 is provided at the lower portion of the body portion 24 so as to be swingable up and down with the tip side as a fulcrum.
- the lever 30 is configured as a manual operation unit, and the operation force on the lever 30 is mechanically transmitted to the gripper 12 of the distal end working unit 18, so that the gripper 12 is opened and closed.
- the gripper 12 is opened with the lever 30 opened, and the gripper 12 is closed when the lever 30 is closed.
- the manipulator 10 ⁇ / b> A is used in a state where the drive unit 22 is connected to the controller 36 via a cable 54.
- the controller 36 supplies power to the motor 20 and controls driving, and receives power from an external power source.
- the controller 36 controls the driving of the motor 20 in accordance with the operation.
- the rotation of the motor 20 may be detected and feedback control may be performed through the controller 36.
- the manipulator 10A configured as described above is discarded after being used a predetermined number of times for the manipulator body 11A, while the drive unit 22 is used many times by changing the connected manipulator body 11A. Can be taken.
- FIG. 3 is a perspective view of the drive unit 22.
- FIG. 4 is a partially omitted vertical sectional view of the proximal end side of the medical manipulator 10A.
- the drive unit 22 includes a housing 48, a motor 20 (drive source) disposed in the housing 48, and a drive coupling 50 (drive member) fixed to the output shaft 21 of the motor 20.
- a cable 54 including a plurality of power lines 52 and signal lines 53 is connected to the base end side of the drive unit 22.
- the power line 52 is connected to the motor 20, and the signal line 53 is connected to a plurality of unit side terminal members 84 to be described later.
- the manipulator 10A is provided with a guide mechanism 55 that guides the movement of the drive unit 22 relative to the handle 14 when the drive unit 22 is attached to or detached from the handle 14.
- FIG. 5 is a transverse sectional view taken along the line VV in FIG.
- the guide mechanism 55 includes a guide rail 56 provided on the handle 14 and a guide receiving portion 58 provided on the drive unit 22 and slidable along the guide rail 56. .
- the guide rail 56 protrudes from the left and right inner surfaces of the housing 32 and extends along the longitudinal direction of the handle 14.
- the guide receiving portion 58 is provided in a groove shape on the left and right outer surfaces of the housing 48 of the drive unit 22, and extends in the longitudinal direction of the drive unit 22. As shown in FIG. 3, the distal end of the guide receiving portion 58 is open at the distal end of the housing 48.
- the motor 20 is housed in the housing 48 in an airtight manner.
- a ring-shaped first seal member 60 is disposed on the inner peripheral portion of the tip of the housing 48, and the inner peripheral portion of the first seal member 60 is the output shaft 21 of the motor 20. It is slidably in contact with the outer periphery.
- a ring-shaped lid member 62 is screwed and fixed, and a hollow cable connection member 64 is screwed and fixed to the lid member 62.
- a washer 66 is sandwiched between the lid member 62 and the cable connecting member 64, and a ring-shaped second seal member 68 is interposed between the washer 66 and the housing 48.
- the cable connecting member 64 is composed of a plurality of parts. The cable connection member 64 and the cable 54 are sealed in a liquid-tight and air-tight manner.
- the first seal member 60 provided on the front end side of the housing 48 hermetically seals the space between the motor 20 and the housing 48, and the second seal member 68 provided on the proximal end side of the housing 48.
- the proximal end side of the housing 48 is hermetically closed.
- the housing 48 and the motor 20 are fixed to each other by a screw 47 (see FIG. 4), and an adhesive is used between the screw 47 and a hole 48b through which the screw 47 provided in the housing 48 passes. It is buried airtight.
- a plurality of unit-side terminal members 84 to be described later and insertion holes 94 through which these are inserted are hermetically filled with an adhesive. With the above configuration, airtightness in the housing 48 is ensured.
- the drive coupling 50 (drive member) fixed to the output shaft 21 of the motor 20 with the drive unit 22 mounted on the handle 14 is a driven coupling provided on the handle 14 side. 70 (fitting).
- the drive coupling 50 and the driven coupling 70 constitute a power coupling 69 that transmits the rotational driving force of the motor 20 to the handle 14 side in a state where the drive unit 22 is mounted on the handle 14.
- the drive coupling 50 is provided with a plurality of teeth 51 arranged in the circumferential direction on the inner peripheral portion
- the driven coupling 70 is provided with a plurality of teeth 71 arranged in the circumferential direction on the outer peripheral portion.
- the driven coupling 70 are coaxially engaged with each other.
- the driven coupling 70 is fixed to a gear shaft 72 provided on the handle 14.
- the rotational force input to the driven coupling 70 from the drive coupling 50 is transmitted to the gear shaft 72, and further, another gear shaft 73 provided on the handle 14, a gear tube 74 meshing with the gear shaft 73,
- the torque is transmitted to the distal end working unit 18 via a torque transmission tube 75 that is coaxially fixed to the gear tube 74.
- FIG. 6 is a perspective view of the drive coupling 50.
- the opening side of the drive coupling 50 is referred to as a front end side or a front end direction.
- the drive coupling 50 has a tooth profile curve formed by an involute curve.
- a tooth end portion 76 on the side that starts fitting when the drive coupling 50 and the driven coupling 70 are connected has a shape gradually changing from an involute tooth shape to a rectangular rib toward the tip side. That is, the tooth surfaces 76a on both sides of each tooth end portion 76 are not parallel to the axis line a of the drive coupling 50, but are inclined with respect to the axis line a so as to approach each other toward the distal direction. Accordingly, the width of each tooth end portion 76 becomes smaller (thinner) toward the distal end side (end surface 76 b side in the direction of the axis a) of the drive coupling 50.
- each tooth 51 is provided with a tapered portion 78 that is inclined so as to be displaced outward in the radial direction toward the distal end direction of the drive coupling 50.
- the drive coupling 50 is configured as a female coupling
- the driven coupling 70 is configured as a male coupling.
- the drive coupling 50 is configured as a male coupling.
- the driven coupling 70 may be configured as a female coupling.
- the tooth end portion 76 that narrows toward the end surface 76b in the axial direction is provided in the drive coupling 50.
- the driven coupling 70 has a shaft end. The tooth end part which becomes thin toward the end face (base end face) in the direction may be provided.
- the manipulator 10 ⁇ / b> A further includes an electrical connection mechanism 80 that electrically connects the handle 14 and the drive unit 22 when the drive unit 22 is attached to the handle 14.
- the electrical connection mechanism 80 includes a handle-side terminal member 82 made of a conductive material provided on the handle 14 and a unit-side terminal member 84 made of a conductive material provided on the drive unit 22.
- the handle-side terminal member 82 and the unit-side terminal member 84 are preferably made of a material that does not easily corrode, such as stainless steel, titanium, titanium alloy, or the like.
- the handle 14 is provided with a unit holder 86 that extends in the front-rear direction of the handle 14, and a plurality of handle-side terminal members 82 are provided on the upper surface of the base end side of the unit holder 86. As shown in FIGS. 7A and 7B, in the illustrated example, five handle-side terminal members 82a to 82e are arranged at intervals in the width direction (left-right direction) of the handle 14.
- Each handle-side terminal member 82 is fixed to the unit holder 86 by a fixing part 87 (screw) at the distal end side, and is folded back toward the distal end in the distal direction on the proximal end side of the handle-side terminal member 82 so as to be elastically deformable.
- An elastic piece 88 is provided.
- the elastic piece 88 has a convex portion upward, and the convex top portion 88 a serves as a contact point with the unit-side terminal member 84.
- Such an elastic piece 88 may be provided on the unit side terminal member 84 instead of being provided on the handle side terminal member 82.
- the handle-side terminal member 82 in the illustrated example has a configuration in which a spring element for pressing a terminal and an electrically conductive element are integrated, but the spring element and the electrically conductive element are separated into two. May be adopted.
- the handle-side terminal member 82 may be configured by a conductive terminal body that is displaceably disposed and a spring that presses the body.
- the spring may be carbon or resin instead of metal.
- the shape of the spring is not particularly limited, and may be a leaf spring, a helical spring, or the like.
- the handle-side terminal member 82c disposed at the center is disposed at the lowest position, and is disposed adjacent to both sides of the handle-side terminal member 82c.
- the handle-side terminal members 82b and 82d are arranged at a position higher than the central handle-side terminal member 82c, and the handle-side terminal members 82a and 82e arranged on the outermost side are adjacent to the handle-side terminal members 82b. , 82d.
- the two handle-side terminal members 82b and 82d function as detection terminals in order to detect attachment / detachment of the drive unit 22.
- the two handle-side terminal members 82b and 82d that function as detection terminals are on the front side of the remaining handle-side terminal members 82a, 82c, and 82e. (Distal end side) is arranged.
- the central handle side terminal member 82c and the outer two handle side terminal members 82a and 82d are connected to the movable side contact member 42 of the roll switch 28 shown in FIG.
- the first and second stationary contact members 44 and 46 can be electrically connected. Specifically, when the movable contact member 42 and the first fixed contact member 44 come into contact with each other, the central handle side terminal member 82c and the left handle side terminal member 82a are electrically connected. When the movable contact member 42 and the second fixed contact member 46 come into contact with each other, the center handle side terminal member 82c and the right handle side terminal member 82e conduct.
- the center handle-side terminal member 82c does not conduct to any of the left and right handle-side terminal members 82a and 82e. Therefore, the controller 36 controls the motor 20 to be in a stopped state.
- the controller 36 controls the drive of the motor 20.
- a clockwise roll operation is performed in the distal end working unit 18.
- the handle-side terminal member 82 functions as a switch terminal (operation terminal) for detecting the operation state of the roll switch 28.
- the other two handle side terminal members 82b and 82d are electrically connected via the short-circuit member 92.
- the handle side terminal members 82b and 82d function as detection terminals for detecting whether or not the drive unit 22 is attached to the handle 14.
- the switch terminals and the detection terminals in the five handle-side terminal members 82a to 82e are alternately arranged one by one.
- the arrangement is not limited to this and is arranged in an arbitrary manner. Also good.
- FIG. 8 is a perspective view of the drive unit 22 partially shown by phantom lines.
- FIG. 9 is a perspective view of the drive unit 22 as viewed obliquely from below.
- the five unit-side terminal members 84 a to 84 e are provided in parallel with each other at intervals along the circumferential direction of the motor 20.
- Each unit-side terminal member 84 has an elongated pin shape, and is arranged with the longitudinal direction directed toward the longitudinal direction of the drive unit 22.
- Each unit-side terminal member 84 may be configured in a plate shape.
- each unit side terminal member 84 is held by a spacer 96 fixed to the housing 48.
- Each unit-side terminal member 84 is fixed to the housing 48 in a state of passing through an insertion hole 94 (see FIG. 4) provided in the housing 48. As shown in FIG. 4, the distal end side of each unit-side terminal member 84 protrudes from the insertion hole 94 and is exposed from the housing 48 on the lower surface side of the housing 48.
- the central unit side terminal member 84c and the outermost unit side terminal members 84a and 84e are connected to the central handle side terminal member 82c provided on the handle 14 and the outermost side.
- the remaining two unit side terminal members 84b and 84d are in contact with the handle side terminal members 82a and 82e (switch terminals), and the remaining two handle side terminal members 82b and 82d (detection terminals) provided on the handle 14 are connected. Contact.
- a plurality of (four) partition walls 98 projecting downward and extending in the longitudinal direction of the housing 48 are provided at a lower portion of the housing 48 at intervals in the width direction of the housing 48.
- the tip side portion of the unit side terminal member 84 is disposed in each gap.
- a plurality of projecting portions 100 projecting downward are provided at positions in front of the unit side terminal members 84 so as to face the tips of the unit side terminal members 84.
- the protrusion 100 has a tapered lower surface 100a that is inclined so as to be displaced downward toward the rear.
- the manipulator 10 ⁇ / b> A is further provided with a lock mechanism 102 that restricts the drive unit 22 from being detached from the handle 14 when the drive unit 22 is attached to the handle 14.
- the lock mechanism 102 includes an engaging portion 104 provided on the handle 14 and a lever device 106 provided on the drive unit 22.
- the lock mechanism 102 is configured as follows.
- the engagement portions 104 in the lock mechanism 102 are provided on both the left and right sides of the base end portion of the unit holder 86 as shown in FIG. 7A.
- elongated holes 105 are formed on both the left and right sides of the base end portion of the unit holder 86, and the base end side portion of the groove 105 is configured as the engaging portion 104.
- the lever device 106 in the lock mechanism 102 includes a lever member 108 having a distal end portion that is swingably connected to the housing 48, and a middle portion in the longitudinal direction bent in a crank shape. It has an operation tab 110 fixed to the outer side of the base end and a biasing member 112 that elastically biases the lever member 108 downward.
- a pair of the lever member 108 and the operation tab 110 is provided on the left and right sides of the drive unit 22.
- the left and right lever members 108 can swing relative to the housing 48 independently of each other.
- an engaging claw 109 protruding downward is provided on the tip side of the bent portion in a crank shape.
- the engaging claw 109 is provided with a tapered lower surface 109b that is displaced upwardly toward the distal end of the lever member 108.
- the operation tab 110 protrudes left and right outward from the base end portion of the lever member 108 and is exposed through openings 49 provided at lower portions on both left and right sides of the housing 48. Therefore, the user can operate the operation tab 110 by directly touching the operation tab 110 exposed from the opening 49.
- the urging member 112 in the illustrated example includes a pair of spring portions 113 that urge the left and right lever members 108 so as to push down.
- a lower cover 114 is fixed to the lower end of the base end of the housing 48.
- the base end portion of the lever member 108 is disposed between the housing 48 and the lower cover 114 in a state where it is elastically biased by the biasing member 112 and pressed against the lower cover 114.
- the urging member 112 is fixed to the lower cover 114.
- the lever member according to the modified example configured in the form of a leaf spring that can be elastically deformed in the left-right direction is provided on both the left and right sides of the drive unit 22 or on the left and right sides. It may be provided in either one.
- an engaging claw (a part corresponding to the engaging claw 109) that can engage with an engaging part (a part corresponding to the engaging part 104) provided on the handle 14 side on the outer surface of the lever member according to the modification. ) Is provided.
- a return spring member 115 is fixed to the lower cover 114.
- the return spring member 115 of the illustrated example has two elastic portions 116 that are spaced apart in the left-right direction, and is a pressing provided at the base end of the unit holder 86 with the drive unit 22 attached to the handle 14.
- the elastic portion 116 is pressed by the portion 118 (see FIG. 7A)
- it is elastically compressed and deformed. Thereby, it is possible to prevent the play between the handle 14 and the drive unit 22 from occurring.
- the lock by the lock mechanism 102 is released and the drive unit 22 can be displaced with respect to the handle 14, the drive unit 22 is slightly moved with respect to the handle 14 as the shape of the elastic portion 116 is elastically restored. Only move in the proximal direction.
- the backlash prevention mechanism by the pressing part 118 and the bulleting part 116 may be provided in a part different from the illustrated example.
- a positioning pin 120 protruding in the distal direction is provided on the lower part on the base end side of the housing 48 (specifically, the lower cover 114). With the drive unit 22 attached to the handle 14, the positioning pin 120 is inserted into a positioning hole 122 (see FIG. 7A) provided at the base end of the unit holder 86.
- the positioning pins 120 may be provided not in the housing 48 but in other parts of the drive unit 22 (for example, the lower cover 114).
- the positioning hole 122 may be provided not in the unit holder 86 but in another part of the handle 14, for example, the housing 32. Further, unlike the illustrated example, a positioning hole 122 may be provided on the drive unit 22 side, and a positioning pin 120 may be provided on the handle 14 side.
- the roll operation of the distal end working unit 18 is electrically driven by the motor 20, and the tilting operation and the opening / closing operation of the distal end working unit 18 are manual drive, but in a modification of the manipulator 10A, In addition to the roll operation, one or both of the tilting operation and the opening / closing operation may be configured as an electric drive.
- the drive unit 22 When the manipulator 10A is used, the drive unit 22 is attached to the handle 14. As shown in FIG. 11, as the drive unit 22 starts to be inserted from the base end side of the handle 14, the guide rail 56 provided on the handle 14 is guided by a guide receiving portion 58 (see FIG. 11) provided on the drive unit 22. (See also 3). Therefore, the drive unit 22 can be smoothly inserted into the handle 14 under the guide action of the guide rail 56 and the guide receiving portion 58.
- the drive coupling 50 approaches the driven coupling 70 as shown in FIG. 12, and the groove 48a formed in the lower portion of the housing 48 (see also FIG. 9). Then, the elastic pieces 88 of the handle side terminal members 82a to 82e begin to enter.
- the tooth end portion 76 of the tooth 51 of the drive coupling 50 is formed so as to decrease in width toward the opening side (see FIG. 6), so that the drive coupling 50 and the driven coupling 70 Even when the phases of the teeth 51 and 71 overlap with each other at the time of contact, the drive coupling 50 rotates while the driven coupling 70 rotates along the tooth surface 76a of the tooth end portion 76 that is narrowed toward the end surface 76b in the axial direction. Inserted into.
- the drive coupling 50 and the driven coupling 70 can be reliably and easily engaged. Further, since the tapered portion 78 that is displaced radially outward toward the distal end side is provided at the distal end of the tooth 51 of the drive coupling 50, the engagement between the drive coupling 50 and the driven coupling 70 is achieved. It is made smoother.
- the elastic piece 88 of the handle side terminal member 82 is caused by the protrusion 100 provided at the lower portion of the housing 48. It is pushed downward to be elastically deformed and is in a state in which contact with the unit-side terminal member 84 is prevented. Since the protruding portion 100 is provided with a tapered lower surface 100 a (see FIG. 9), the elastic piece 88 of the handle-side terminal member 82 is easily elastically deformed as the drive unit 22 moves. Therefore, the insertion of the drive unit 22 is not hindered.
- the three handle side terminal members 82a, 82c, and 82e constituting the switch terminals correspond to the three units corresponding thereto. It contacts the side terminal members 84a, 84c, 84e. At this time, the remaining two handle-side terminal members 82b and 82d constituting the switch terminal are not yet in contact with the unit-side terminal members 84b and 84d.
- the two handle side terminal members 82b and 82d constituting the detection terminal come into contact with the unit side terminal members 84b and 84d.
- the handle side terminal members 82a, 82c, 82e constituting the switch terminals and the corresponding unit side
- the handle side terminal members 82b, 82d constituting the detection terminals and the remaining unit side terminal members 84b, 84d come into contact.
- the positioning pin 120 provided at the lower part of the drive unit 22 (lower part of the housing 48) starts to be fitted into the positioning hole 122 provided at the base end of the unit holder 86.
- the engaging claw 109 of the lever member 108 rides on the engaging portion 104 as shown in FIG. 16A. Then, as shown in FIG. 16B, the drive unit 22 is slightly advanced from the position where the handle-side terminal members 82b and 82d and the unit-side terminal members 84b and 84d start to contact (see FIG. 15). The engaging claw 109 drops off from the portion 104, and the lever member 108 returns to the original position under the urging action by the urging member 112 (see FIG. 10). Accordingly, the drive unit 22 is prevented from moving in the proximal direction with respect to the handle 14 (locked state).
- the tip of the housing 48 of the drive unit 22 is a part of the handle 14 (as shown in FIG. In the illustrated example, the drive unit 22 is stopped by coming into contact with a frame 124) that rotatably supports the gear shaft 72 to which the driven coupling 70 is fixed. As a result, the drive unit 22 is properly attached to the handle 14 (attached state). In the mounted state, since the positioning is performed not only by fitting the guide rail 56 and the guide receiving portion 58 but also by fitting the positioning pin 120 and the positioning hole 122, the handle 14 and the drive unit 22 are accurately positioned. Stable in relationship.
- the operation state of the roll switch 28 is changed to handle-side terminal members 82a, 82c, and 82e constituting the electrical connection mechanism 80 (see FIGS. 7A and 7B).
- the controller 36 detects and drives the motor 20 via the unit side terminal members 84a, 84c and 84e (see FIG. 8).
- the driving force of the motor 20 is transmitted to the handle 14 side through a power coupling 69 including a driving coupling 50 and a driven coupling 70, and further, power is transmitted to the distal end working unit 18 through a power transmission system in the handle 14. Is transmitted, and the distal end working unit 18 performs a predetermined operation (roll operation in this example).
- the operation tab 110 (see FIG. 1) provided on the drive unit 22 may be operated and lifted up with fingers. Then, as the lever member 108 is displaced upward against the elastic force of the biasing member 112, the engagement between the engagement claw 109 and the engagement portion 104 is released, and the drive unit 22 is moved to the handle 14. Can move in the proximal direction. At this time, the drive unit 22 is slightly moved in the proximal direction by the resilient force of the resilient portion 116 (see FIG. 10) of the return spring member 115, and therefore the drive unit 22 can be easily pulled out.
- the drive unit 22 configured as described above can be used by being mounted not only on the manipulator body 11A configured as a needle driver but also on the manipulator body 11B configured as an electric knife shown in FIG.
- the combination of the manipulator main body 11B and the drive unit 22 constitutes an electrosurgical type medical manipulator 10B (hereinafter abbreviated as “manipulator 10B”) driven by the motor 20.
- the manipulator main body 11B includes a handle 126 provided with a plurality of input operation units, a shaft 128 extending from the handle 126, and a distal end working unit 132 including a gripper 130 (end effector) provided at the distal end of the shaft 128. .
- the manipulator body 11A shown in FIG. 1 has a stick shape (bar shape) as a whole, and has a shape suitable for use as a needle driver.
- a grip 127 protruding downward is provided at the lower part of the handle 126, and the handle 126 has a handgun shape as a whole, and is suitable for use as an electric knife. It has a different shape.
- the handgun-shaped handle shape is also suitable for scissors, gripping, peeling, and the like.
- the gripper 130 is a part that can be opened and closed and cauterizes the living tissue by grasping the living tissue and energizing it.
- the gripper 130 of the illustrated example includes a first gripper member 130a and a second gripper member 130b that can swing in opposite directions with respect to the opening / closing operation axis Og.
- the manipulator main body 11B may be configured as a bipolar electric knife that energizes the first gripper member 130a and the second gripper member 130b with different polarities, or the first gripper member 130a and the second gripper member 130b. It may be configured as a monopolar electric knife that energizes either one.
- the opening / closing operation of the gripper 130 is performed by mechanically transmitting the operation of the lever 134 provided on the handle 126 to the distal end operating unit 132 via an opening / closing drive transmission system (not shown). That is, in the illustrated example, the lever 134 is configured as a manual operation unit, and the opening / closing operation of the gripper 130 is not a motor drive but a manual drive based on an operator's operation force.
- the lever 134 is provided so as to be displaceable in the front-rear direction with respect to the grip 127.
- the gripper 130 is opened, and when the lever 134 is pulled rearward with respect to the grip 127, the gripper 130 is closed. It is like that.
- the manipulator 10B according to the combination of the manipulator main body 11B and the drive unit 22 can be used as an electric knife by connecting the energizing connector 136 to the handle 126.
- the energization connector 136 is connected to a high-frequency power supply device (not shown) via an energization cable 138, and a high-frequency voltage is energized to the gripper 130 by the high-frequency power supply device.
- the tip operation unit 132 can be tilted in the left-right direction (yaw operation) by the bending portion 140 provided at the tip of the shaft 128.
- the bending portion 140 is formed by connecting a plurality of joint members 142 so as to be rotatable within a predetermined angle range. In a state where these joint members 142 are arranged coaxially, the bending portion 140 exhibits a linear shape, but when the adjacent joint members 142 are inclined with respect to each other, the bending portion 140 exhibits a curved shape as a whole.
- the controller 36 drives and controls the motor 20 based on an operation on the tilting switch 144 provided on the handle 126, and the driving force of the motor 20 is transmitted through the handle 126 and the shaft 128. This is done by being mechanically transmitted to 132. That is, in the illustrated example, the tilting switch 144 is configured as an electric operation unit, and the tilting operation of the distal end operating unit 132 is performed by motor driving.
- the tip operating unit 132 can perform a roll operation around the roll axis Or in the tip side of the bending unit 140.
- the roll operation is performed by mechanically transmitting a rotation operation to the rotation knob 146 (input operation unit) provided on the handle 126 to the tip operation unit 132 via a roll drive transmission system (not shown). That is, in the illustrated example, the rotary knob 146 is configured as a manual operation unit, and the roll operation of the distal end operation unit 132 is not a motor drive but a manual drive based on an operator's operation force.
- movement part 132 is performed by a motor drive.
- a mounting hole 126 a opened rearward is provided on the upper side of the handle 126, and the drive unit 22 can be inserted into the mounting hole 126 a and mounted on the handle 126. That is, the drive unit 22 is detachable from the proximal end side of the handle 126.
- the operation tab 110 provided on the drive unit 22 with the drive unit 22 mounted on the handle 126 can be operated by touching the operator through the openings 127b provided on the left and right side surfaces of the handle 126. Exposed.
- the handle 126 is provided with a guide rail 56 (see FIG. 5) similar to the handle 14 in the manipulator body 11A. Accordingly, the drive unit 22 is smoothly moved with respect to the handle 126 under the action of the guide mechanism 55 including the guide rail 56 and the guide receiving portion 58, and the drive unit 22 is reliably positioned with respect to the handle 126 in an accurate positional relationship. And it can be easily mounted.
- the handle 126 is provided with a driven coupling 70 (see FIG. 4) similar to the handle 14 in the manipulator body 11A. Therefore, when the drive unit 22 is attached to the handle 126, the drive force of the motor 20 is reliably transmitted to the handle 126 side by the engagement of the drive coupling 50 and the driven coupling 70.
- the handle 126 is provided with a plurality of handle-side terminal members 82 (see FIG. 4) similar to the handle 14 in the manipulator body 11A. Therefore, in a state where the drive unit 22 is mounted on the handle 126, the operation state of the tilting switch 144 is changed by the controller 36 by the contact between the plurality of handle side terminal members 82 and the plurality of unit side terminal members 84. Therefore, the controller 36 can appropriately control the drive of the motor 20.
- the handle 126 is provided with an engaging portion 104 that can be engaged with the engaging claw 109 of the lever member 108 provided in the drive unit 22 in the same manner as the handle 126 shown in FIG. Accordingly, when the drive unit 22 is attached to the handle 126, the drive unit 22 is prevented from moving in the proximal direction with respect to the handle 126 (becomes locked).
- the drive unit 22 can be attached to and detached from the manipulator bodies 11A and 11B (forceps portions) having different functions and shapes, and the drive force of the motor 20 toward the handles 14 and 126 in the mounted state can be obtained.
- Transmission, electrical connection between the handles 14 and 126 and the drive unit 22, and prevention of movement of the drive unit 22 with respect to the handles 14 and 126 are reliably achieved.
- the form of the manipulator main bodies 11A and 11B to which the drive unit 22 can be attached and detached is not limited to the above-described two forms (needle driver, electric knife), and other forms having different functions and shapes, such as hooks and grasping forceps Etc.
- a suction device, a cleaning device, an energy device, or the like may be used.
- the guide mechanism 55 (see FIG. 5) including the guide rail 56 and the guide receiving portion 58 is provided, so that Thus, the drive unit 22 can be mounted smoothly and easily in an appropriate positional relationship.
- a power coupling 69 (see FIG. 4) composed of the drive coupling 50 and the driven coupling 70, the motor 20 can be driven with the drive unit 22 attached to the handles 14, 126.
- the distal end working unit 18 can be reliably operated based on the force.
- an electrical connection mechanism 80 (see FIG. 4) including the handle side terminal member 82 and the unit side terminal member 84, the controller 36 detects the operation state of the roll switch 28, and the motor 20 is appropriately operated. It can be driven and controlled.
- the drive unit 22 can be easily and reliably mounted on the handles 14 and 126 having different functions and shapes.
- the motor 20 can be driven based on the operation of the input operation portions (the roll switch 28 and the tilt switch 144) provided on the handles 14 and 126, and the tip operating portion 18 can be operated by the driving force.
- the movement direction of the drive unit 22 when the drive unit 22 is attached to and detached from the handles 14 and 126 is the longitudinal direction of the drive unit 22 and the front-rear direction of the handles 14 and 126.
- the medical manipulators 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B can be configured compactly without the drive unit 22 projecting greatly from the handles 14 and 126 in a state where the drive unit 22 is mounted on the handles 14 and 126.
- the drive unit 22 is detachable from the side opposite to the side where the shafts 16 and 128 are provided in the handles 14 and 126. According to this configuration, the shafts 16 and 128 do not get in the way when the drive unit 22 is attached / detached, and therefore the drive unit 22 is easily attached / detached.
- the guide mechanism 55 includes a guide rail 56 provided on the handles 14 and 126 and a guide receiving portion 58 provided on the drive unit 22. According to this configuration, when the drive unit 22 is mounted on the handles 14 and 126, the guide receiving portion 58 provided on the drive unit 22 slides along the guide rail 56 provided on the handles 14 and 126. The mounting operation of the drive unit 22 can be performed smoothly and easily. In addition, the drive unit 22 can be appropriately guided to an accurate mounting position during mounting.
- the drive coupling 50 and the driven coupling 70 are fitted coaxially in a state where the drive unit 22 is mounted on the handles 14 and 126, so that the drive force from the motor 20 is applied to the drive coupling 50. To the driven coupling 70 can be efficiently transmitted.
- a tooth end portion 76 that narrows toward the end surface 76b in the axial direction is provided on the drive coupling 50 of the drive coupling 50 and the driven coupling 70, and thus handles having different functions and shapes. 14 and 126, the drive coupling 50 and the driven coupling 70 can be easily and reliably fitted when the drive unit 22 is mounted.
- the drive coupling 50 provided with the tooth end portion 76 has a tooth profile curve formed by an involute curve. According to this configuration, since it is connected to the tooth end portion 76 that narrows in the axial direction from the tooth shape formed by the involute curve, the drive coupling 50 and the driven coupling 70 are more smoothly fitted.
- the unit-side terminal member 84 moves relative to the handle-side terminal member 82 as the drive unit 22 moves relative to the handles 14 and 126. Slide while abutting. According to this configuration, every time the drive unit 22 is attached to and detached from the handles 14 and 126, the handle side terminal member 82 and the unit side terminal member 84 rub against each other, and the electrical contact is activated at the rubbed portion. Effect (refresh effect).
- the handle side terminal member 82 has an elastic piece 88 (see FIG. 7A) that can be elastically deformed. 84 contacts.
- the handle-side terminal member 82 and the unit-side terminal member 84 are brought into close contact with each other in a pressed state due to the elastic force of the elastic piece 88, so that the continuity between both is further improved and the mounting of the drive unit 22 is improved.
- the refreshing effect due to the friction between the handle-side terminal member 82 and the unit-side terminal member 84 tends to be more effectively exhibited.
- the handle side terminal members 82b and 82d constituting the detection terminal in the state where the drive unit 22 is mounted on the handles 14 and 126, and the unit side terminals provided on the drive unit 22 corresponding thereto.
- the members 84b and 84d are in contact with each other. According to this configuration, it is possible to easily detect whether or not the drive unit 22 is attached to the handles 14 and 126.
- the housing 48 is provided even when sterilization (for example, autoclave sterilization) in a high-pressure steam atmosphere is performed on the drive unit 22.
- sterilization for example, autoclave sterilization
- the motor 20 is protected within. That is, since the drive unit 22 has a structure that can withstand corrosion due to steam during sterilization processing in a high-pressure steam atmosphere, damage to the motor 20 due to sterilization processing can be prevented and durability can be improved.
- the operation state of the roll switch 28 and the tilting switch 144 is detected by the controller 36 via the electrical connection mechanism 80.
- the movement of the roll switch 28 or the tilt switch 144 may be transmitted to the drive unit 22 side via the link mechanism.
- the drive unit 22 is provided with an electrical switch such as a tact switch.
- the electrical switch is covered with a cover body made of, for example, silicon rubber, and air tightness and liquid tightness with the outside are ensured.
- a cover body made of, for example, silicon rubber, and air tightness and liquid tightness with the outside are ensured.
- FIG. 18A is a perspective view of the drive coupling 150.
- 18B is a longitudinal sectional view taken along line XVIIIB-XVIIIB in FIG. 18A.
- FIG. 19 is an exploded perspective view of the drive coupling 150.
- the drive coupling 150 includes a coupling base portion 152, a coupling main body portion 154, and a holding member 156.
- the coupling base portion 152 is fixed to the output shaft 21 of the motor 20 and is driven to rotate by the motor 20.
- An engagement recess 158 is provided on the distal end surface of the coupling base portion 152 (the surface opposite to the side on which the output shaft 21 is fixed).
- two engagement recesses 158 are provided in the illustrated coupling base portion 152.
- the two engaging recesses 158 are provided on opposite sides with respect to the axis of the coupling base portion 152.
- Each engaging recess 158 in the illustrated example extends in the radial direction of the coupling base portion 152.
- One or three or more engaging recesses 158 may be provided at intervals in the circumferential direction.
- the coupling main body 154 is a member that rotates together with the coupling base 152 upon receiving the rotational force from the coupling base 152, and is configured in a hollow cylindrical shape with a bottom in the illustrated example.
- a plurality of teeth 159 arranged in the circumferential direction are provided on the inner peripheral portion of the coupling main body portion 154 (the inner peripheral portion of the cylindrical portion 155 of the coupling main body portion 154).
- the coupling body 154 and the driven coupling 70 can be fitted in a state where the teeth 159 of the coupling body 154 and the teeth 71 of the driven coupling 70 (see FIG. 4) are engaged with each other.
- Each tooth 159 of the coupling main body 154 may have a tooth end portion whose width becomes narrower in the distal direction, like each tooth 51 in the drive coupling 50 shown in FIG. It may not be present (the width may be constant).
- the engagement convex part 160 which protrudes toward the coupling main-body part 154 is provided in the base end part of the coupling main-body part 154. As shown in FIG. Specifically, in the illustrated example, a flange portion 162 projecting radially outward is provided at the base end portion of the coupling main body portion 154, and an engagement convex portion 160 is provided on the back surface of the flange portion 162. .
- each engagement protrusion 160 in the illustrated example extends in the radial direction of the coupling main body 154.
- the two engaging protrusions 160 are provided on opposite sides with respect to the axis of the coupling body 154.
- One or more engagement protrusions 160 may be provided at intervals in the circumferential direction.
- the engagement convex portion 160 provided in the coupling main body portion 154 is smaller than the engagement concave portion 158 provided in the coupling base portion 152. There is a slight gap (backlash) between the engaging convex portion 160 and the engaging concave portion 158. For this reason, the coupling main body 154 can be displaced relative to the coupling base 152 in a plane perpendicular to the axial direction of the drive coupling 150. In other words, the coupling main body portion 154 can be displaced relative to the coupling base portion 152 in a direction perpendicular to the axial direction of the drive coupling 150.
- the holding member 156 is fixed to the coupling base portion 152.
- the holding member 156 may be fixed to the coupling base portion 152 by a fixing component 164 (screw), but may be fixed to the coupling base portion 152 by other joining means (adhesive or the like). .
- the holding member 156 holds the coupling body portion 154 while allowing relative displacement of the coupling body portion 154 with respect to the coupling base portion 152.
- the holding member 156 of the illustrated example is formed in a hollow cylindrical shape, and an inward protruding portion 166 that protrudes inward is provided at the tip portion.
- the inward projecting portion 166 may extend one turn (360 °) in the circumferential direction as shown in the illustrated example, or may be partially provided in the circumferential direction.
- the flange portion 162 provided in the coupling main body portion 154 is disposed inside the holding member 156.
- the inner diameter of the inward projecting portion 166 is smaller than the outer diameter of the flange portion 162 provided on the coupling body portion 154. Accordingly, the coupling main body 154 is prevented from coming out of the holding member 156 due to the engagement between the inward projecting portion 166 and the flange portion 162.
- the inner diameter of the inward protruding portion 166 is larger than the outer diameter of the cylindrical portion 155 of the coupling main body portion 154. There is a slight gap (backlash) between the inner end of the inward projecting portion 166 and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 155. For this reason, the coupling main body 154 can be displaced with respect to the coupling base 152 by the gap.
- the coupling main body 154 can be displaced with respect to the coupling base 152. Therefore, when the drive coupling 150 and the driven coupling 70 are engaged, the coupling body 154 and the driven coupling 70 are automatically aligned with each other. That is, the coupling body 154 is automatically aligned by the displacement of the coupling body 154 following the driven coupling 70. Therefore, it is possible to reduce the resistance accompanying the power transmission from the drive coupling 150 to the driven coupling 70.
- the drive coupling 150 includes the holding member 156, so that the coupling base portion 152 and the coupling main body portion 154 are coupled so as to transmit power without hindering the alignment function of the coupling main body portion 154. be able to.
- the engagement recessed part 158 may be provided in the coupling main-body part 154, and the engagement convex part 160 may be provided in the coupling base part 152.
- the configuration of the drive coupling 150 may be applied to the driven coupling 70 shown in FIG.
- the modified example of the driven coupling 70 includes members corresponding to the coupling base portion 152, the coupling main body portion 154, and the holding member 156 in the drive coupling 150. Even in such a modified example of the driven coupling 70, an automatic alignment function is exhibited when the drive coupling 50 or the drive coupling 150 is fitted.
- the electrical connection mechanism 168 includes a handle side terminal member 170 provided on the handle 14 and a unit side terminal member 174 provided on the drive unit 22.
- the handle side terminal member 170 has a function corresponding to the handle side terminal member 82 shown in FIG. 7A, FIG.
- Each handle-side terminal member 170 includes a pair of terminal pieces 172.
- the terminal piece 172 is made of a conductive material, and is formed by bending an elastically deformable plate-like body into the illustrated shape.
- the unit side terminal member 174 has a function corresponding to the unit side terminal member 84 shown in FIGS. Each unit-side terminal member 174 has a contact portion 176 that can be inserted between a pair of terminal pieces 172.
- the contact portion 176 of the unit-side terminal member 174 is inserted between the pair of terminal pieces 172 in the handle-side terminal member 170 in a state where the drive unit 22 is attached to the handle 14.
- the unit side terminal member 174 slides while contacting the handle side terminal member 170 as the drive unit 22 moves relative to the handle 14.
- the pair of terminal pieces 172 are elastically deformed in a direction away from each other with the insertion of the contact portion 176.
- the handle-side terminal member 170 and the unit-side terminal member 174 are rubbed each time the drive unit 22 is attached to and detached from the handle 14. And the effect (refreshing effect) that an electrical contact is activated in the rubbing part is acquired.
- the configurations of the handle-side terminal member 170 and the unit-side terminal member 174 shown in FIGS. 20A and 20B may be interchanged. That is, the modification of the handle side terminal member 170 may be configured in the same form as the unit side terminal member 174, and the modification of the unit side terminal member 174 is configured in the same form as the handle side terminal member 170. May be.
- the electrical connection mechanism 180 includes a handle side terminal member 182 provided on the handle 14 and a unit side terminal member 186 provided on the drive unit 22. Have.
- the handle side terminal member 182 has a function corresponding to the handle side terminal member 82 shown in FIG. 7A, FIG.
- Each handle side terminal member 182 is made of a conductive material.
- Each handle-side terminal member 182 can swing back and forth with respect to the handle 14, and is elastically urged in a standing direction by an urging member 184 (torsion spring in the illustrated example).
- the biasing member 184 may be a coil spring, a leaf spring, or another elastic body.
- the unit side terminal member 186 has a function corresponding to the unit side terminal member 84 shown in FIGS. Each unit-side terminal member 186 has a contact portion 188 that can press the handle-side terminal member 182.
- the contact portion 188 of the unit-side terminal member 186 contacts the handle-side terminal member 182 in a state where the drive unit 22 is attached to the handle 14. At this time, the handle-side terminal member 182 is pushed by the contact portion 188 of the unit-side terminal member 186 and is tilted forward by a predetermined angle against the urging force (elastic force) of the urging member 184.
- the unit-side terminal member 186 abuts against the handle-side terminal member 182 as the drive unit 22 moves relative to the handle 14. Slide. Therefore, also with the configuration of the electrical connection mechanism 180 according to the second modification, the handle side terminal member 182 and the unit side terminal member 186 are rubbed each time the drive unit 22 is attached to and detached from the handle 14. And the effect (refreshing effect) that an electrical contact is activated in the rubbing part is acquired.
- the configurations of the handle-side terminal member 182 and the unit-side terminal member 186 shown in FIGS. 21A and 21B may be interchanged. That is, the modification of the handle side terminal member 182 may be configured in the same form as the unit side terminal member 186, and the modification of the unit side terminal member 186 is configured in the same form as the handle side terminal member 182. May be.
- a drive unit 190 may be employed.
- a unit side terminal member 192 that replaces the unit side terminal member 84 (see FIG. 8) is provided at the front end portion of the drive unit 190 with a space in the left-right direction.
- the handle 14 to which the drive unit 190 is attached is provided with a handle side terminal member (not shown) instead of the handle side terminal member 82 (see FIGS. 7A and 7B) at an appropriate position of the handle 14.
- the unit-side terminal member 192 may be provided at intervals in the left-right direction and the up-down direction.
- the left and right side surfaces 194 and the bottom surface 195 function as guide surfaces when the drive unit 190 is attached to the handle 14. Therefore, the drive unit 190 is not provided with the guide receiving portion 58 (see FIG. 3) as provided in the drive unit 22, and the handle 14 does not require the guide rail 56.
- FIG. 22B shows the drive unit 190 as viewed from below.
- the lever device 196 provided in the drive unit 190 has a pair of lever members 198 provided in the housing 191 so as to be swingable in the left-right direction.
- the pair of lever members 198 are constantly urged elastically outward by a urging member 200 (torsion spring in the illustrated example).
- An engaging claw 199 is formed to protrude from the outer side of each lever member 198.
- Two urging members 200 may be provided, and the pair of lever members 198 may be individually urged by the two urging members 200. Only one lever member 198 may be provided.
- the biasing member 200 may be a coil spring, a leaf spring, or another elastic body.
- the pair of lever members 198 may be provided so as to partially overlap each other and swing coaxially.
- the lever member 198 is urged outward by one urging member 202, but two urging members 202 are provided, and the lever members 198 are individually urged outward by the two urging members 202.
- the biasing member 202 may be a coil spring, a leaf spring, or another elastic body.
- FIG. 23B may be employ
- the engaging component 206 is fixed to the output shaft 21 of the motor 20.
- One or more engaging protrusions 207 are provided on the outer peripheral portion of the engaging component 206 at intervals in the circumferential direction.
- the engagement protrusion 207 engages with one or a plurality of engagement grooves 210 provided on the inner peripheral portion of the base end side portion of the drive coupling 208 (drive member).
- the engagement groove 210 extends in the axial direction of the drive coupling 208. That is, the engaging component 206 and the drive coupling 208 are spline-fitted.
- the drive coupling 208 has a plurality of teeth 209 that can mesh with a driven coupling 70 provided on the handle 14. Each tooth 209 may or may not have a tooth end portion whose width becomes narrower in the distal direction, like each tooth 51 in the drive coupling 50 shown in FIG. May be constant).
- the drive coupling 208 is slidable in the axial direction with respect to the engaging component 206. Due to the engaging action of the engaging protrusion 207 and the engaging groove 210, the rotational driving force is transmitted from the engaging component 206 to the drive coupling 208. That is, as the output shaft 21 of the motor 20 rotates, the engaging component 206 and the drive coupling 208 rotate integrally. Note that an engagement groove may be provided in the engagement component 206 in place of the engagement protrusion 207, and an engagement protrusion may be provided in the inner peripheral portion of the drive coupling 208 in place of the engagement groove 210. Also with this configuration, the drive coupling 208 and the engaging component 206 are spline-fitted.
- a biasing member 212 (coil spring in the illustrated example) is provided between the engaging component 206 and the drive coupling 208.
- the biasing member 212 in the illustrated example is disposed inside the drive coupling 208.
- the biasing member 212 constantly biases the drive coupling 208 elastically in the distal direction.
- a locking member 214 that locks the engagement component 206 is provided on the drive coupling 208 on the proximal end side of the engagement component 206.
- the biasing member 212 may be a torsion spring, a leaf spring, or another elastic body.
- a short-circuit ring 216 made of a conductive material such as metal is provided on the base end surface of the drive coupling 208.
- the output shaft 21 is inserted into the drive coupling 208 through the hole 216 a of the short-circuit ring 216.
- the drive unit 22A is detachable with respect to the handle 14, and can be connected to the controller 36 via the cable 54 in the same manner as the drive unit 22 shown in FIG.
- two contact portions 218 made of a conductive material are provided at locations facing the short-circuit ring 216.
- the two contact portions 218 in the illustrated example are balls 218A.
- the ball 218A is disposed in a holding hole 221 provided in the ball holding unit 220 made of an insulating material (for example, resin).
- the ball holding unit 220 holds the ball 218A so that it can roll.
- two conductive members 222 made of a conductive material such as metal abut against each of the two balls 218A.
- a conductive wire 224 is connected to each of the two conducting members 222.
- Each conducting wire 224 is connected to the controller 36 via a cable 54 (see FIG. 1).
- the drive coupling 208 is held in the advanced position by the elastic force of the biasing member 212 as shown in FIG. 23A. Is done. Therefore, the short-circuit ring 216 and the two balls 218A (contact points 218) are not in contact with each other, and the controller 36 does not detect the attachment of the drive unit 22A to the handle 14.
- the drive coupling 208 is pushed backward by the driven coupling 70 as shown in FIG. 23B.
- the drive coupling 208 moves backward against the elastic force of the biasing member 212, and the short-circuit ring 216 and the two balls 218A come into contact with each other.
- the two balls 218A are conducted through the short-circuit ring 216, and the controller 36 detects that the drive unit 22A is attached to the handle 14.
- the motor 20 causes the short circuit ring 216 to rotate as the drive coupling 208 is driven to rotate via the engaging component 206.
- the ball 218 ⁇ / b> A held by the ball holding unit 220 can roll in the holding hole 221 as the short-circuit ring 216 rotates. For this reason, it is possible to effectively suppress an increase in rotational resistance of the drive coupling 208 due to the drive coupling 208 rotating while the short-circuit ring 216 and the contact portion 218 are in contact with each other.
- the contact portion 218 is not limited to the ball 218A. That is, the contact portion 218 may not be a rollable member.
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Abstract
医療用マニピュレータ(10A)において、従動カップリング(70)が設けられた第1部位(11A)と、駆動源(20)を含むとともに前記駆動源(20)によって駆動される駆動カップリング(50)が設けられた第2部位(22)とが着脱可能である。駆動カップリング(50)と従動カップリング(70)とが嵌合し、駆動源(20)の駆動力が先端動作部(18、132)へと伝達される。駆動カップリング(50)及び従動カップリング(70)のうち少なくとも一方は、第1部位(11A)と第2部位(22)とが接続される際に駆動カップリング(50)と従動カップリング(70)とが嵌合を開始する側の歯端部(76)が、軸線方向の端面(76b)に向かって細くなる。
Description
本発明は、駆動源を備えた医療用マニピュレータに関する。
内視鏡下外科手術(又は腹腔鏡下手術とも呼ばれる。)においては、患者の腹部等に1つ又は複数の孔を開け、これらの孔にトラカール(筒状の器具)を挿入した後、各トラカールを通して、腹腔鏡(カメラ)と複数の鉗子を体腔内に挿入する。鉗子の先端部には、エンドエフェクタとして、生体組織等を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。
腹腔鏡と鉗子を体腔内に挿入したら、腹腔鏡に接続されたモニタに映る腹腔内の様子を見ながら鉗子を操作して手術を行う。このような手術方法は、開腹を必要としないため、患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減される。このため、このような手術方法は、適用分野の拡大が期待されている。
トラカールから挿入される鉗子として、先端部に関節を持たない一般的な鉗子の他に、先端部に関節を有してエンドエフェクタのロール動作や傾動動作が可能な鉗子、いわゆる医療用マニピュレータの開発が行われている(例えば、特許第4391762号公報参照)。このような医療用マニピュレータによれば、体腔内で自由度の高い動作が可能であり、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなる。
また、操作性の向上を図り、手技を容易化することを目的として、先端動作部の動作の一部又は全部を駆動源(モータ)により行う医療用マニピュレータも提案されている(例えば、特開2008-104854号公報参照)。この種の医療用マニピュレータでは、操作ボタンが設けられたハンドルに駆動源としてのモータが搭載され、当該ハンドルに対して、先端動作部及びシャフトを含む作業部(鉗子に相当する部分)が着脱可能となっている。作業部には、ニードルドライバ、電気メス等の複数種類があり、ハンドルには、異なる種類の作業部が選択的に着脱可能となっている。
ところで、上記の医療用マニピュレータのように、先端動作部が設けられた部位と、駆動源が設けられた部位とが着脱可能である構成の場合、駆動源の駆動力を先端動作部へと伝達させるために、前記2つの部位の接続に伴って、駆動カップリングと従動カップリングとが、一方をオスカップリング、他方をメスカップリングとして、互いに嵌合する構成を採用することが考えられる。しかしながら、駆動カップリングと従動カップリングとが接触する際に、これらの歯の位相が重なった場合、駆動カップリングと従動カップリングとが嵌合しにくくなり、前記2つの部位の接続をスムーズに行えないことが懸念される。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、先端動作部が設けられた部位と、駆動源が設けられた部位とが着脱可能である医療用マニピュレータにおいて、前記2つの部位の接続をスムーズに行うことができる医療用マニピュレータを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明は、ハンドルと、前記ハンドルから延出したシャフトと、前記シャフトに対して動作可能な先端動作部と、前記先端動作部を動作させるための駆動源と、を備えた医療用マニピュレータであって、前記先端動作部及び前記シャフトを含むとともに従動カップリングが設けられた第1部位と、前記駆動源を含むとともに前記駆動源によって駆動される駆動カップリングが設けられた第2部位とが着脱可能であり、前記第1部位と前記第2部位とが接続された状態で、前記駆動カップリングと前記従動カップリングとが嵌合し、前記駆動源の駆動力が前記先端動作部へと伝達され、前記駆動カップリング及び前記従動カップリングのうち少なくとも一方は、前記第1部位と前記第2部位とが接続される際に前記駆動カップリングと前記従動カップリングとが嵌合を開始する側の歯端部が、軸線方向の端面に向かって細くなることを特徴とする。
上記の構成によれば、従動カップリングと駆動カップリングとの接触時にそれらの歯の位相が重なっても、軸方向の端面に向かって細くなった歯端部の歯面に沿って、従動カップリングと駆動カップリングとの相対的な回転を伴って、両カップリングが嵌合する。従って、駆動カップリングと従動カップリングとの嵌合が確実且つ容易に行われ、第1部位と第2部位との接続をスムーズに行うことができる。
この場合、前記第1部位は、前記ハンドルを含むマニピュレータ本体であり、前記第2部位は、前記ハンドルに対して着脱可能な駆動ユニットであってもよい。この構成によれば、異なる機能及び形状のハンドルに対して共通の駆動ユニットを装着して使用できる医療用マニピュレータにおいて、駆動ユニットを容易且つ確実にハンドルに装着することができる。
前記歯端部は、前記駆動カップリングに設けられてもよい。この構成によれば、駆動カップリングと従動カップリングのうち駆動カップリングの方に、軸線方向の端面に向かって細くなる歯端部が設けられるため、異なる機能及び形状のハンドルのいずれに対しても、駆動ユニットの装着時における駆動カップリングと従動カップリングとの嵌合を容易且つ確実に行うことができる。
前記駆動カップリング及び前記従動カップリングのうち、前記歯端部が設けられたカップリングは、歯型曲線がインボリュート曲線によって形成されてもよい。この構成によれば、インボリュート曲線によって形成される歯形状から軸方向に向かって細くなる歯端部に連なるため、駆動カップリングと従動カップリングとの嵌合が一層スムーズに行われる。
以下、本発明に係る医療用マニピュレータについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る医療用マニピュレータ10A(以下、「マニピュレータ10A」と略称する。)の一部省略斜視図である。マニピュレータ10Aは、先端に設けられたグリッパ12(エンドエフェクタ)で針や糸あるいは生体の一部を把持し又は生体に触れて、所定の処置を行うための医療機器である。
マニピュレータ10Aは、複数の入力操作部が設けられたハンドル14と、ハンドル14から延出したシャフト16と、シャフト16の先端に設けられグリッパ12を含む先端動作部18と、先端動作部18を駆動するためのモータ20(駆動源)が設けられハンドル14に着脱可能な駆動ユニット22とを備える。ハンドル14、シャフト16及び先端動作部18によりマニピュレータ本体11Aが構成される。
このように、本実施形態に係るマニピュレータ10Aでは、マニピュレータ本体11A(第1部位)と、駆動ユニット22(第2部位)とが着脱可能となっている。ハンドル14に駆動ユニット22が装着された状態(以下、「装着状態」ともいう)でモータ20が駆動すると、モータ20の駆動力が先端動作部18に伝達される。
図1に示すマニピュレータ10Aは、先端のグリッパ12が医療用針(湾曲針等)を把持可能なニードルドライバとして構成されている。グリッパ12は、外科的処置を行う部分であり、図示例では、第1及び第2グリッパ部材12a、12bを有し、所定の開閉動作軸Ogを基準に開閉動作するように構成されている。本図示例では、グリッパ12は、第1グリッパ部材12aが固定部として構成され、第2グリッパ部材12bが可動部として構成されているが、両方のグリッパ部材12a、12bが可動部として構成されてもよい。
グリッパ12を含む先端動作部18は、シャフト16に対して複数の自由度で姿勢変更が可能である。本実施形態では、先端動作部18は、傾動軸線Oyを基準としてシャフト16の軸線に対して左右に傾動する「傾動動作」(首振り動作)と、当該先端動作部18の長手方向の軸線(ロール軸線Or)を中心に回転する「ロール動作」とを行うことができる。なお、傾動軸線Oyは、上下方向に設定されることに限られず、シャフト16の軸線に対して交差する他の方向に設定されてもよい。
シャフト16は、長尺で細径の管状部材であり、ハンドル14と先端動作部18とを連結する。なお、図1では、シャフト16の一部が省略され、実際よりも短く描出されている。シャフト16の中空部には、グリッパ12の開閉動作、先端動作部18のロール動作及び傾動動作をするのに必要な動力を、ハンドル14側から先端動作部18に伝達するための動力伝達機構を構成する複数の部材が挿通及び配置されている。なお、シャフト16の長手方向の途中箇所には1つ又は複数の関節が設けられ、当該関節で傾動動作が可能に構成されてもよい。また、シャフト16の長手方向の途中箇所又はシャフト16の基端部で、ロール動作が可能に構成されてもよい。
ハンドル14は、医療用マニピュレータ10Aの使用時に操作者が把持して、入力操作部(本実施形態では、後述する傾動用ホイール26、ロール用スイッチ28、レバー30)を手指で触れて操作することにより、シャフト16の先端部に連結された先端動作部18を駆動する部分である。
ハンドル14は、シャフト16の基端が連結された胴体部24と、胴体部24に設けられ傾動操作部を構成する傾動用ホイール26と、胴体部24に設けられロール操作部を構成するロール用スイッチ28(入力操作部)と、胴体部24に設けられ開閉操作部を構成するレバー30とを備える。
胴体部24は、マニピュレータ10の使用時に使用者が握る部分であり、本実施形態では、シャフト16の軸線方向にやや長く延在するスティック状に構成されている。胴体部24は、左カバー32aと右カバー32bとからなる筐体32を有し、当該筐体32内に、フレーム、駆動部品(プーリ、歯車、ワイヤ等)等が配置される。筐体32内には、後方から駆動ユニット22を挿入して装着するために、後方に開放した装着穴33(図4も参照)が形成される。
先端動作部18を傾動動作させるための傾動用ホイール26は、胴体部24の長手方向の中央付近に、ハンドル14の上下方向の軸線を中心に回転可能に設けられる。当該傾動用ホイール26は、手動操作部として構成されており、筐体32の左右両側に設けられた開口27から傾動用ホイール26が部分的に露出している。
傾動用ホイール26を回転操作すると、その操作力が、ハンドル14及びシャフト16内に設けられた傾動動作用の動力伝達系を介して機械的に先端動作部18に伝達され、先端動作部18がシャフト16の軸線に対して非平行な方向の軸線(傾動軸線Oy)を中心に傾動する。具体的には、傾動用ホイール26を平面視で時計方向に回転させるとハンドル14を基準として先端動作部18が右方向に傾動し、傾動用ホイール26を平面視で反時計方向に回転させるとハンドル14を基準として先端動作部18が左方向に傾動する。
本図示例のマニピュレータ10Aでは、先端動作部18をロール動作させるためのロール用スイッチ28は、胴体部24の先端寄りの上部に設けられる。本実施形態では、ロール用スイッチ28は、コントローラ36を介してモータ20に対して操作指令を与える電動操作部として構成される。ロール用スイッチ28は、電気的スイッチであるため、図1に示された箇所に限られず、ハンドル14の他の箇所にも配置可能である。
ハンドル14に駆動ユニット22が装着され且つコントローラ36の電源が入った状態で、ロール用スイッチ28を操作して動かすと、ロール用スイッチ28の操作状態(位置)がコントローラ36によって検知され、当該コントローラ36の制御作用下にモータ20が駆動し、モータ20の駆動力が先端動作部18に伝達されることで、先端動作部18が当該先端動作部18の長手方向の軸線(ロール軸線Or)を中心として回転する。
図2は、ロール用スイッチ28を含むスイッチ構造を示す断面図であって、図1におけるII-II線に沿った横断面図である。なお、図2では、ハンドル14のうちスイッチ構造以外の部分については、図示を省略している。本図示例では、円弧状のスライド面40aを有するスイッチ台座40に、ロール用スイッチ28が左右方向に揺動自在に配置されている。別の構成例において、ロール用スイッチ28は、スイッチ支持部材に回転軸部を介して支持されることにより、揺動自在に配置されてもよい。
ロール用スイッチ28には可動側接点部材42が設けられ、スイッチ台座40側には、可動側接点部材42に対向して第1及び第2固定側接点部材44、46が設けられる。図示しないバネがロール用スイッチ28を左右方向の中立位置に向けて弾性的に付勢しており、ロール用スイッチ28が左右方向に押されない状態ではロール用スイッチ28はバネの弾性作用下に中立位置(図2に示す位置)を保持するようになっている。
ロール用スイッチ28が中立位置に位置するときは、可動側接点部材42は、第1及び第2固定側接点部材44、46のいずれに対しても非接触であり、先端動作部18のロール動作は行われない。
ロール用スイッチ28がスイッチ台座40上を左方向に移動操作されると、可動側接点部材42の第1接点部42aと第1固定側接点部材44の接点部44aとが接触し、ロール用スイッチ28のこの操作状態がコントローラ36によって検出され、コントローラ36によるモータ20の駆動制御下に先端動作部18が左回りに回転する。
ロール用スイッチ28がスイッチ台座40上を右方向に移動操作されると、可動側接点部材42の第2接点部42bと第2固定側接点部材46の接点部46aとが接触し、ロール用スイッチ28のこの操作状態がコントローラ36によって検出され、コントローラ36によるモータ20の駆動制御下に先端動作部18が右回りに回転する。
胴体部24の下部には、グリッパ12の開閉操作を行うためのレバー30が、その先端側を支点として上下に揺動自在に設けられる。本実施形態では、レバー30は、手動操作部として構成されており、レバー30に対する操作力が機械的に先端動作部18のグリッパ12に伝達されることで、グリッパ12の開閉動作が行われる。具体的には、レバー30を開いた状態でグリッパ12が開き、レバー30を閉じるとグリッパ12が閉じるように構成されている。
図1に示すように、マニピュレータ10Aは、駆動ユニット22を、ケーブル54を介してコントローラ36に接続した状態で使用される。コントローラ36は、モータ20への電力供給、駆動制御等を行うものであり、外部電源から電力を受ける。ハンドル14に駆動ユニット22が装着された状態で、ロール用スイッチ28を操作すると、その操作に応じてコントローラ36がモータ20の駆動を制御する。モータ20の回転を検出して、コントローラ36を通してフィードバック制御してもよい。
上記のように構成されたマニピュレータ10Aは、マニピュレータ本体11Aについては、所定回数使用した後に廃棄し、一方、駆動ユニット22については、接続するマニピュレータ本体11Aを変えて何度も使用する、という利用形態を採ることができる。
図3は、駆動ユニット22の斜視図である。図4は、医療用マニピュレータ10Aの基端側の一部省略縦断面図である。駆動ユニット22は、ハウジング48と、ハウジング48内に配置されたモータ20(駆動源)と、モータ20の出力軸21に固定された駆動カップリング50(駆動部材)とを有する。駆動ユニット22の基端側には、複数の動力線52及び信号線53を含むケーブル54が接続されている。ハウジング48内で、動力線52は、モータ20に接続されており、信号線53は、後述する複数のユニット側端子部材84に接続されている。
図1に示すように、マニピュレータ10Aには、ハンドル14に対する駆動ユニット22の着脱の際にハンドル14に対する駆動ユニット22の移動を案内するガイド機構55が設けられる。ここで、図5は、図4におけるV-V線に沿った横断面図である。図4及び図5に示すように、ガイド機構55は、ハンドル14に設けられたガイドレール56と、駆動ユニット22に設けられ、ガイドレール56に沿って摺動可能なガイド受部58とからなる。
具体的には、ガイドレール56は、図5に示すように、筐体32の左右内面からそれぞれ突出し、ハンドル14の長手方向に沿って延在する。ガイド受部58は、駆動ユニット22のハウジング48の左右外側面に溝状に設けられ、駆動ユニット22の長手方向に延在する。図3に示すように、ガイド受部58の先端は、ハウジング48の先端で開放している。
本実施形態において、モータ20はハウジング48内に気密に収容されている。具体的には、図4に示すように、ハウジング48の先端内周部にはリング状の第1シール部材60が配置され、第1シール部材60の内周部がモータ20の出力軸21の外周部に気密に摺動可能に接触している。ハウジング48の基端部では、リング状の蓋部材62が螺合して固定されるとともに、当該蓋部材62に中空状のケーブル接続部材64が螺合して固定されている。蓋部材62とケーブル接続部材64との間にはワッシャ66が挟持され、当該ワッシャ66とハウジング48との間にリング状の第2シール部材68が介装されている。ケーブル接続部材64は、複数の部品により構成される。ケーブル接続部材64とケーブル54との間は液密及び気密にシールされている。
このように、ハウジング48の先端側に設けられた第1シール部材60により、モータ20とハウジング48との間が気密にシールされ、ハウジング48の基端側に設けられた第2シール部材68により、ハウジング48の基端側が気密に閉じられる。また、ハウジング48とモータ20とは、ネジ47(図4参照)により相互固定されており、当該ネジ47と、ハウジング48に設けられたネジ47が貫通する孔48bとの間は、接着剤で気密に埋められている。さらに、後述する複数のユニット側端子部材84と、これらが挿通される挿通孔94との間は、接着剤で気密に埋められている。以上の構成により、ハウジング48内の気密性が確保される。
図4に示すように、ハンドル14に駆動ユニット22が装着された状態で、モータ20の出力軸21に固定された駆動カップリング50(駆動部材)は、ハンドル14側に設けられた従動カップリング70に嵌合(噛合)する。駆動カップリング50と従動カップリング70とにより、ハンドル14に駆動ユニット22が装着された状態で、モータ20の回転駆動力をハンドル14側へと伝達する動力カップリング69が構成される。
本実施形態では、駆動カップリング50に内周部に周方向に並ぶ複数の歯51が設けられ、従動カップリング70に外周部に周方向に並ぶ複数の歯71が設けられ、駆動カップリング50と従動カップリング70とが同軸状に係合するようになっている。従動カップリング70は、ハンドル14に設けられた歯車軸72に固定されている。駆動カップリング50から従動カップリング70に入力された回転力は、当該歯車軸72に伝達され、さらに、ハンドル14に設けられた別の歯車軸73、この歯車軸73に噛み合う歯車管74、この歯車管74に同軸状に固定されたトルク伝達管75を介して、先端動作部18へと伝達される。
図6は、駆動カップリング50の斜視図である。以下では、駆動カップリング50及びその構成部分について、駆動カップリング50の開口側を、先端側又は先端方向という。本図示例では、駆動カップリング50は、歯型曲線がインボリュート曲線によって形成されている。
駆動カップリング50の各歯51において、駆動カップリング50と従動カップリング70とが接続される際に嵌合を開始する側の歯端部76(本図示例の場合、軸線a方向の先端歯部)は、先端側に向かってインボリュート歯型から長方形リブに徐変する形状となっている。すなわち、各歯端部76における両側の歯面76aは、駆動カップリング50の軸線aに平行ではなく、先端方向側に向かって周方向に互いに近づくように軸線aに対して傾斜している。従って、各歯端部76は、駆動カップリング50の先端側(軸線a方向の端面76b側)に向かうに従って幅が小さくなる(細くなる)。
さらに、各歯51の歯端部76には、駆動カップリング50の先端方向に向かうに従って径方向外方に変位するように傾斜したテーパ部78が設けられる。
なお、本図示例では、駆動カップリング50がメスカップリングとして構成され、従動カップリング70がオスカップリングとして構成されているが、本実施形態の変形例では、駆動カップリング50がオスカップリングとして構成され、従動カップリング70がメスカップリングとして構成されてもよい。また、本図示例では、軸方向の端面76bに向かって細くなる歯端部76は駆動カップリング50に設けられているが、本実施形態の別の変形例では、従動カップリング70に、軸方向の端面(基端面)に向かって細くなる歯端部が設けられてもよい。
図4に示すように、マニピュレータ10Aには、さらに、ハンドル14に対して駆動ユニット22が装着されることに伴って、ハンドル14と駆動ユニット22とを電気的に接続する電気的接続機構80が設けられる。電気的接続機構80は、ハンドル14に設けられた導電性材料からなるハンドル側端子部材82と、駆動ユニット22に設けられた導電性材料からなるユニット側端子部材84とを有する。ハンドル側端子部材82及びユニット側端子部材84は、腐食しにくい材料、例えばステンレス鋼、チタン、チタン合金等により構成されることが好ましい。
ハンドル14には、ハンドル14の前後方向に延在するユニットホルダ86が設けられ、当該ユニットホルダ86の基端側の上面に、複数のハンドル側端子部材82が設けられる。図7A及び図7Bに示すように、本図示例では、5つのハンドル側端子部材82a~82eがハンドル14の幅方向(左右方向)に間隔をおいて配置されている。
各ハンドル側端子部材82は、先端側で固定部品87(ネジ)によってユニットホルダ86に固定され、ハンドル側端子部材82の基端側には、上方回りで先端方向に折り返されて弾性変形可能な弾性片88が設けられている。弾性片88は上方に凸形状となる部分を有し、凸形状の頂部88aが、ユニット側端子部材84との接点となる。なお、このような弾性片88は、ハンドル側端子部材82に設けられることに代えて、ユニット側端子部材84に設けられてもよい。本図示例のハンドル側端子部材82は、端子を押し付けるためのバネ要素と、電気的導電要素とが一体化された構成であるが、当該バネ要素と電気的導電要素を2つに分離した構成が採用されてもよい。この場合、例えば、変位可能に配置された導電性の端子本体と、当該本体を押し付けるバネとにより、ハンドル側端子部材82が構成されてもよい。当該バネは、金属ではなく、カーボンや樹脂でもよい。また、バネの形状は特に限定されず、板バネ、つる巻バネ等であってもよい。
図7Aに示すように、5つのハンドル側端子部材82a~82eにおいて、中央に配置されたハンドル側端子部材82cが最も低い位置に配置され、当該ハンドル側端子部材82cの両側に隣接して配置されたハンドル側端子部材82b、82dは中央のハンドル側端子部材82cよりも高い位置に配置され、最も外側に配置されたハンドル側端子部材82a、82eは、それらの内側に隣接するハンドル側端子部材82b、82dよりも高い位置に配置されている。
後述するように、2つのハンドル側端子部材82b、82dは、駆動ユニット22の着脱を検出するため検出端子として機能する。図7Bに示すように、5つのハンドル側端子部材82a~82eのうち、検出端子として機能する2つのハンドル側端子部材82b、82dは、残りのハンドル側端子部材82a、82c、82eよりも前方側(先端側)にずれて配置されている。
中央のハンドル側端子部材82cと外側の2つのハンドル側端子部材82a、82dは、これらに結合された各導線90を介して、図2に示したロール用スイッチ28の可動側接点部材42、第1及び第2固定側接点部材44、46に導通可能である。具体的には、可動側接点部材42と第1固定側接点部材44とが接触すると、中央のハンドル側端子部材82cと左側のハンドル側端子部材82aとが導通する。可動側接点部材42と第2固定側接点部材46とが接触すると、中央のハンドル側端子部材82cと右側のハンドル側端子部材82eとが導通する。
ハンドル14に駆動ユニット22が装着された状態において、ロール用スイッチ28が中立位置に位置するときは、中央のハンドル側端子部材82cは、左右のハンドル側端子部材82a、82eのいずれにも導通しないため、コントローラ36はモータ20を停止状態とするよう制御する。
ロール用スイッチ28が左方向に移動操作されると、中央のハンドル側端子部材82cと左側のハンドル側端子部材82aとが導通し、これがコントローラ36によって検出され、コントローラ36がモータ20を駆動制御し、先端動作部18において左回りのロール動作が行われる。
ロール用スイッチ28が右方向に移動操作されると、中央のハンドル側端子部材82cと右側のハンドル側端子部材82eとが導通し、これがコントローラ36によって検出され、コントローラ36がモータ20を駆動制御し、先端動作部18において右回りのロール動作が行われる。
このように、ハンドル側端子部材82は、ロール用スイッチ28の操作状態を検出するためのスイッチ端子(操作端子)として機能する。
他の2つのハンドル側端子部材82b、82dは、短絡部材92を介して電気的に導通している。当該ハンドル側端子部材82b、82dは、ハンドル14に対して駆動ユニット22が装着されたか否かを検出するための検出端子として機能する。
なお、本図示例では、5つのハンドル側端子部材82a~82eにおけるスイッチ端子と検出端子は、1つずつ交互に配置されているが、配置態様はこれに限られず、任意の態様で配置されてもよい。
次に、ユニット側端子部材84について説明する。図8は、部分的に仮想線で示した駆動ユニット22の斜視図である。図9は、駆動ユニット22を斜め下方から見た斜視図である。本実施形態では、5つのユニット側端子部材84a~84eが、モータ20の周方向に沿って互いに平行に且つ間隔をおいて設けられる。各ユニット側端子部材84は、細長いピン形状であり、長手方向が駆動ユニット22の長手方向に向けて配置される。なお、各ユニット側端子部材84は、板状に構成されてもよい。
各ユニット側端子部材84の基端側は、ハウジング48に固定されたスペーサ96に保持されている。各ユニット側端子部材84は、ハウジング48に設けられた挿通孔94(図4参照)を貫通した状態でハウジング48に固定されている。図4に示すように、各ユニット側端子部材84の先端側は、挿通孔94から突出してハウジング48の下面側でハウジング48から露出している。
ハンドル14に駆動ユニット22が装着された状態で、中央のユニット側端子部材84cと最も外側のユニット側端子部材84a、84eは、ハンドル14に設けられた中央のハンドル側端子部材82cと最も外側のハンドル側端子部材82a、82e(スイッチ端子)に接触し、残りの2つのユニット側端子部材84b、84dは、ハンドル14に設けられた残りの2つのハンドル側端子部材82b、82d(検出端子)に接触する。
ハウジング48の下部には、ハウジング48の幅方向に間隔をおいて、下方に突出し且つハウジング48の長手方向に延在する複数(4つ)の仕切り壁98が設けられ、これらの仕切り壁98間の各隙間に、ユニット側端子部材84の先端側部分が配置される。
また、ハウジング48の下部には、各ユニット側端子部材84の前方位置に、ユニット側端子部材84の先端に対向して、下方に突出する複数の突出部100が設けられる。当該突出部100は、後方に向かうに従って下方に変位するように傾斜するテーパ下面100aを有する。
図1に示すように、マニピュレータ10Aには、さらに、ハンドル14に駆動ユニット22が装着された状態で、ハンドル14から駆動ユニット22が離脱しないように規制するロック機構102が設けられる。本実施形態において、ロック機構102は、ハンドル14に設けられた係合部104と、駆動ユニット22に設けられたレバー装置106とを有する。
ハンドル14に駆動ユニット22が装着されることに伴って、係合部104に対してレバー装置106の一部が係合することにより、ハンドル14に対する駆動ユニット22の離脱が阻止される。一方、係合部104とレバー装置106との係合が解除されることにより、ハンドル14に対して駆動ユニット22が離脱可能となる。ロック機構102は、具体的には以下のように構成されている。
ロック機構102における係合部104は、図7Aに示すように、ユニットホルダ86の基端部の左右両側に設けられている。本図示例では、ユニットホルダ86の基端部の左右両側に、長孔状の溝105が形成され、当該溝105の基端側の部分が係合部104として構成されている。
ロック機構102におけるレバー装置106は、図10に示すように、先端部がハウジング48に対して揺動可能に連結され長手方向の途中部位がクランク状に屈曲したレバー部材108と、レバー部材108の基端外側に固定された操作タブ110と、レバー部材108を下方に弾性的に付勢する付勢部材112とを有する。
レバー部材108と操作タブ110の組は、駆動ユニット22の左右に一対設けられる。左右のレバー部材108は、互いに独立してハウジング48に対して揺動可能である。各レバー部材108において、クランク状に屈曲した部分よりも先端側には、下方に突出した係合爪109が設けられる。
駆動ユニット22がハンドル14の基端側から挿入され、所定位置まで前進すると、係合爪109の基端面109aが、ハンドル14に設けられた係合部104(図7A参照)に引っ掛かる。これにより、ハンドル14に対して駆動ユニット22が基端方向に移動することが阻止されたロック状態となる。なお、係合爪109には、レバー部材108の先端方向に向かうに従って上方に変位するテーパ下面109bが設けられる。
操作タブ110は、レバー部材108の基端部から左右外方に突出するとともに、ハウジング48の左右両側下部に設けられた開口49を介して露出する。従って、使用者は、開口49から露出した操作タブ110に直接触れて操作タブ110を操作することができる。本図示例の付勢部材112は、左右のレバー部材108を押し下げるように付勢する一対のバネ部113を有する。
図9に示すように、ハウジング48の基端下部には、下部カバー114が固定されている。レバー部材108の基端部は、付勢部材112によって弾性的に付勢され下部カバー114に押し付けられた状態で、ハウジング48と下部カバー114との間に配置される。付勢部材112は下部カバー114に固定されている。
ハンドル14に駆動ユニット22が装着された状態で、操作タブ110を上方に押し上げると、付勢部材112の弾発力に抗してレバー部材108が上方に回動し、係合爪109と係合部104との係合が解除される。これにより、ロック機構102によるロックが解除され、ハンドル14に対して駆動ユニット22が基端方向に変位可能となる。
なお、上下に揺動可能に設けられたレバー部材108に代えて、左右方向に弾性変形可能な板バネの形態に構成された変形例に係るレバー部材が、駆動ユニット22の左右両側、又は左右いずれか一方に設けられてもよい。この場合、変形例に係るレバー部材の外面に、ハンドル14側に設けられた係合部(係合部104に対応する部分)に係合可能な係合爪(係合爪109に対応する部分)が設けられる。
下部カバー114には、戻し用バネ部材115が固定されている。本図示例の戻し用バネ部材115は、左右方向に離間した2つの弾発部116を有し、ハンドル14に駆動ユニット22が装着された状態で、ユニットホルダ86の基端に設けられた押圧部118(図7A参照)によって弾発部116が押圧されることで弾性圧縮変形する。これにより、ハンドル14と駆動ユニット22との間のガタの発生を防止できる。ロック機構102によるロックが解除され、ハンドル14に対して駆動ユニット22が変位可能になると、弾発部116の形状が弾性的に復元することに伴って、ハンドル14に対して駆動ユニット22が若干だけ基端方向に移動する。なお、押圧部118と弾発部116とによるガタ防止機構は、本図示例とは別の部位に設けられてもよい。
図9に示すように、ハウジング48の基端側下部(具体的には、下部カバー114)には、先端方向に突出した位置決めピン120が設けられる。ハンドル14に対して駆動ユニット22が装着された状態で、この位置決めピン120は、ユニットホルダ86の基端に設けられた位置決め穴122(図7A参照)に挿入される。
位置決めピン120は、ハウジング48ではなく、駆動ユニット22の他の部分(例えば下部カバー114)に設けられてもよい。位置決め穴122は、ユニットホルダ86ではなく、ハンドル14の他の部分、例えば筐体32に設けられてもよい。また、本図示例とは異なり、駆動ユニット22側に位置決め穴122が設けられ、ハンドル14側に位置決めピン120が設けられてもよい。
本実施形態に係るマニピュレータ10Aにおいては、先端動作部18のロール動作のみをモータ20による電動駆動とし、先端動作部18の傾動動作及び開閉動作については手動駆動であるが、マニピュレータ10Aの変形例では、ロール動作だけでなく、傾動動作と開閉動作の一方又は両方についても電動駆動として構成されてもよい。
次に、上記のように構成されたマニピュレータ10Aの作用について説明する。
マニピュレータ10Aの使用においては、ハンドル14に駆動ユニット22が装着される。図11に示すように、ハンドル14の基端側から駆動ユニット22を挿入し始めることに伴って、ハンドル14に設けられたガイドレール56が、駆動ユニット22に設けられたガイド受部58(図3も参照)に入り込む。従って、ガイドレール56とガイド受部58とによるガイド作用下に、ハンドル14に駆動ユニット22をスムーズに挿入することができる。
そして、駆動ユニット22をさらに前進させると、図12に示すように、駆動カップリング50が従動カップリング70に近づいていくとともに、ハウジング48の下部に形成された溝48a(図9も参照)に、ハンドル側端子部材82a~82eの弾性片88が入り込み始める。
図13に示すように、駆動ユニット22をさらに前進させると、駆動カップリング50の先端と従動カップリング70の基端とが接触し、駆動カップリング50と従動カップリング70とが嵌合し始める。この場合、駆動カップリング50の歯51の歯端部76は、開口側に向かうに従って幅が小さくなるように形成されているため(図6参照)、駆動カップリング50と従動カップリング70との接触時にそれらの歯51、71の位相が重なっても、軸方向の端面76bに向かって細くなった歯端部76の歯面76aに沿って、従動カップリング70が回転しながら駆動カップリング50に挿入される。従って、駆動カップリング50と従動カップリング70との嵌合が確実且つ容易に行われる。また、駆動カップリング50の歯51の先端には、先端側に向かうに従って径方向外方に変位するテーパ部78が設けられているため、駆動カップリング50と従動カップリング70との嵌合が一層スムーズになされる。
なお、図13に示すように、駆動カップリング50と従動カップリング70とが嵌合し始める時点では、ハンドル側端子部材82の弾性片88は、ハウジング48の下部に設けられた突出部100によって下方に押されて弾性変形し、ユニット側端子部材84との接触が阻止された状態となっている。突出部100にはテーパ下面100a(図9参照)が設けられているため、ハンドル側端子部材82の弾性片88は、駆動ユニット22の移動に伴って容易に弾性変形する。従って、駆動ユニット22の挿入が妨げられることはない。
図14に示すように、駆動ユニット22をさらに前進させると、ハンドル側端子部材82a~82eのうちスイッチ端子を構成する3つのハンドル側端子部材82a、82c、82eが、これらに対応する3つのユニット側端子部材84a、84c、84eと接触する。このとき、スイッチ端子を構成する残りの2つのハンドル側端子部材82b、82dは、未だユニット側端子部材84b、84dに接触していない。
そして、図15に示すように、駆動ユニット22をさらに前進させると、検出端子を構成する2つのハンドル側端子部材82b、82dが、ユニット側端子部材84b、84dに接触する。このように、マニピュレータ10Aでは、ハンドル14に対して駆動ユニット22を装着するために駆動ユニット22を移動させる際、スイッチ端子を構成するハンドル側端子部材82a、82c、82eとこれらに対応するユニット側端子部材84a、84c、84eとが接触した後に、検出端子を構成するハンドル側端子部材82b、82dと残りのユニット側端子部材84b、84dとが接触する。その後、駆動ユニット22の下部(ハウジング48の下部)に設けられた位置決めピン120が、ユニットホルダ86の基端に設けられた位置決め穴122に嵌合し始める。
一方、ハンドル側端子部材82とユニット側端子部材84とが接触するのと並行して、図16Aに示すように、レバー部材108の係合爪109が係合部104に乗り上げる。そして、ハンドル側端子部材82b、82dとユニット側端子部材84b、84dとが接触を開始する位置(図15参照)から若干だけ駆動ユニット22が前進した位置で、図16Bに示すように、係合部104から係合爪109が脱落し、付勢部材112(図10参照)による付勢作用下に、レバー部材108が元の位置に復帰する。これにより、ハンドル14に対して駆動ユニット22の基端方向への移動が阻止された状態(ロック状態)となる。
そして、係合部104から係合爪109が脱落する位置から僅かに駆動ユニット22が前進した位置で、図4に示すように、駆動ユニット22のハウジング48の先端が、ハンドル14の一部(図示例では、従動カップリング70が固定された歯車軸72を回転可能に支持するフレーム124)に当接することで、駆動ユニット22が停止する。これにより、ハンドル14に対して駆動ユニット22が適切に装着された状態(装着状態)となる。装着状態では、ガイドレール56とガイド受部58との嵌合だけでなく、位置決めピン120と位置決め穴122との嵌合によっても位置決めがなされるため、ハンドル14と駆動ユニット22とが正確な位置関係で安定して保持される。
駆動ユニット22の装着状態において、ロール用スイッチ28を操作すると、ロール用スイッチ28の操作状態が、電気的接続機構80を構成するハンドル側端子部材82a、82c、82e(図7A及び図7B参照)及びユニット側端子部材84a、84c、84e(図8参照)を介してコントローラ36にて検出され、コントローラ36がモータ20を駆動制御する。モータ20の駆動力は、駆動カップリング50と従動カップリング70とからなる動力カップリング69を介してハンドル14側に伝達され、さらにハンドル14内の動力伝達系を介して先端動作部18に動力が伝達され、先端動作部18が所定の動作(本例ではロール動作)を行う。
ハンドル14から駆動ユニット22を取り外すには、駆動ユニット22に設けられた操作タブ110(図1参照)を手指で操作して引き上げればよい。そうすると、レバー部材108が付勢部材112の弾発力に抗して上方に変位させられることに伴い、係合爪109と係合部104との係合が解除され、駆動ユニット22がハンドル14に対して基端方向に移動可能となる。このとき、戻し用バネ部材115における弾発部116(図10参照)の弾発力により駆動ユニット22は若干だけ基端方向に移動するため、駆動ユニット22を引き抜きやすい。
上記のように構成された駆動ユニット22は、ニードルドライバとして構成されたマニピュレータ本体11Aだけでなく、図17に示す電気メスとして構成されたマニピュレータ本体11Bに装着して、使用することもできる。この場合、マニピュレータ本体11Bと駆動ユニット22との組み合わせにより、モータ20によって駆動される電気メス型の医療用マニピュレータ10B(以下、「マニピュレータ10B」と略称する)が構成される。
マニピュレータ本体11Bは、複数の入力操作部が設けられたハンドル126と、ハンドル126から延出したシャフト128と、シャフト128の先端に設けられグリッパ130(エンドエフェクタ)を含む先端動作部132とを有する。図1に示したマニピュレータ本体11Aは、全体形状がスティック状(棒状)であり、ニードルドライバとして使用するのに適した形状となっている。これに対し、図17に示すマニピュレータ本体11Bでは、ハンドル126の下部に下方に突出したグリップ127が設けられ、ハンドル126は全体として拳銃型の形状を呈しており、電気メスとして使用するのに適した形状となっている。また拳銃型のハンドル形状は、はさみ、把持、剥離等にも適している。
グリッパ130は、開閉動作可能であり、生体組織を把持し、通電することにより生体組織を焼灼する部分である。本図示例のグリッパ130は、開閉動作軸Ogを基準として、互いに反対方向に揺動可能な第1グリッパ部材130aと第2グリッパ部材130bとを有する。マニピュレータ本体11Bは、第1グリッパ部材130aと第2グリッパ部材130bとに異なる極性の通電を行うバイポーラ式の電気メスとして構成されてもよく、あるいは、第1グリッパ部材130aと第2グリッパ部材130bのいずれか一方に通電するモノポーラ式の電気メスとして構成されてもよい。
グリッパ130の開閉動作は、ハンドル126に設けられたレバー134の操作が、図示しない開閉駆動伝達系を介して先端動作部132に機械的に伝達されることによって行われる。すなわち、本図示例では、レバー134は手動操作部として構成されており、グリッパ130の開閉動作は、モータ駆動ではなく、操作者の操作力に基づくマニュアル駆動となっている。
レバー134はグリップ127に対して前後方向に変位自在に設けられ、グリップ127に対してレバー134を前方に押し出すとグリッパ130が開き、グリップ127に対してレバー134を後方に引き寄せるとグリッパ130が閉じるようになっている。なお、グリッパ130の開閉動作がモータ駆動によって行われる構成を採用してもよい。
マニピュレータ本体11Bと駆動ユニット22との組み合わせに係るマニピュレータ10Bは、ハンドル126に通電コネクタ136を接続し、電気メスとして使用することができる。通電コネクタ136は、通電ケーブル138を介して図示しない高周波電源装置に接続されており、当該高周波電源装置により、グリッパ130に対して高周波電圧の通電がなされる。
先端動作部132は、シャフト128の先端に設けられた湾曲部140によって左右方向の傾動動作(ヨー動作)が可能である。湾曲部140は、複数の関節部材142が互いに所定角度範囲で回動可能に連結されてなる。これらの関節部材142が同軸状に並んだ状態では湾曲部140は直線状を呈するが、隣接する関節部材142同士が互いに傾いた際には、湾曲部140は全体として湾曲形状を呈する。
先端動作部132の傾動動作は、ハンドル126に設けられた傾動用スイッチ144に対する操作に基づきコントローラ36がモータ20を駆動制御し、モータ20の駆動力がハンドル126及びシャフト128を介して先端動作部132に機械的に伝達されることによって行われる。すなわち、本図示例では、傾動用スイッチ144は電動用操作部として構成されており、先端動作部132の傾動動作は、モータ駆動によってなされる。
先端動作部132は、湾曲部140よりも先端側の部分において、ロール軸線Orを中心としてロール動作可能が可能である。ロール動作は、ハンドル126に設けられた回転ノブ146(入力操作部)に対する回転操作が、図示しないロール駆動伝達系を介して先端動作部132に機械的に伝達されることによってなされる。すなわち、本図示例では、回転ノブ146は手動操作部として構成されており、先端動作部132のロール動作は、モータ駆動ではなく、操作者の操作力に基づくマニュアル駆動となっている。なお、先端動作部132のロール動作がモータ駆動によって行われる構成を採用してもよい。
ハンドル126の上部側には、後方に開放した装着穴126aが設けられており、当該装着穴126aに駆動ユニット22を挿入し、ハンドル126に対して装着することができる。すなわち、駆動ユニット22は、ハンドル126の基端側から着脱可能となっている。駆動ユニット22がハンドル126に装着された状態で、駆動ユニット22に設けられた操作タブ110は、操作者が触れて操作できるように、ハンドル126の左右両側の側面に設けられた開口127bを介して露出している。
図17では図示を省略するが、ハンドル126には、マニピュレータ本体11Aにおけるハンドル14と同様のガイドレール56(図5参照)が設けられる。従って、ガイドレール56とガイド受部58とからなるガイド機構55の作用下に、ハンドル126に対して駆動ユニット22をスムーズに移動させ、ハンドル126に対して駆動ユニット22を正確な位置関係で確実且つ容易に装着することができる。
図17では図示を省略するが、ハンドル126には、マニピュレータ本体11Aにおけるハンドル14と同様の従動カップリング70(図4参照)が設けられる。従って、ハンドル126に対して駆動ユニット22が装着された状態では、駆動カップリング50と従動カップリング70との係合により、モータ20の駆動力がハンドル126側へと確実に伝達される。
図17では図示を省略するが、ハンドル126には、マニピュレータ本体11Aにおけるハンドル14と同様の複数のハンドル側端子部材82(図4参照)が設けられる。従って、ハンドル126に対して駆動ユニット22が装着された状態では、複数のハンドル側端子部材82と複数のユニット側端子部材84とが接触することで、傾動用スイッチ144の操作状態がコントローラ36によって確実に検出され、コントローラ36がモータ20を適切に駆動制御できる。
ハンドル126には、図1等に示したハンドル126と同様に、駆動ユニット22に設けられたレバー部材108の係合爪109に係合可能な係合部104が設けられる。従って、ハンドル126に対して駆動ユニット22が装着されることに伴って、ハンドル126に対して駆動ユニット22が基端方向に移動することが阻止さる(ロック状態とされる)。
このように、駆動ユニット22は、異なる機能及び形状を有するマニピュレータ本体11A、11B(鉗子部分)に対して着脱可能であるとともに、装着状態で、ハンドル14、126側へのモータ20の駆動力の伝達、ハンドル14、126と駆動ユニット22との電気的接続、及び、ハンドル14、126に対する駆動ユニット22の移動阻止が確実に達成されるものとなっている。
なお、駆動ユニット22が着脱可能なマニピュレータ本体11A、11Bの形態は、上述した2つの形態(ニードルドライバ、電気メス)に限られず、他の異なる機能及び形状を有する形態、例えば、鋏、把持鉗子等であってもよい。その他、吸引デバイス、洗浄デバイス、エナジーデバイス等であってもよい。
以上説明したように、本実施形態に係るマニピュレータ10A、10Bによれば、ガイドレール56とガイド受部58とからなるガイド機構55(図5参照)が設けられることにより、ハンドル14、126に対して駆動ユニット22を適切な位置関係でスムーズ且つ容易に装着することができる。また、駆動カップリング50と従動カップリング70とからなる動力カップリング69(図4参照)が設けられることにより、ハンドル14、126に対して駆動ユニット22が装着された状態で、モータ20の駆動力に基づいて先端動作部18を確実に動作させることができる。さらに、ハンドル側端子部材82とユニット側端子部材84とからなる電気的接続機構80(図4参照)が設けられることにより、コントローラ36においてロール用スイッチ28の動作状態を検出し、モータ20を適切に駆動制御することができる。
従って、このようなガイド機構55、動力カップリング69及び電気的接続機構80を備えることにより、異なる機能及び形状のハンドル14、126に対して駆動ユニット22を簡易且つ確実に装着することができるとともに、ハンドル14、126に設けられた入力操作部(ロール用スイッチ28、傾動用スイッチ144)の操作に基づいてモータ20を駆動させ、その駆動力により先端動作部18を動作させることができる。
本実施形態の場合、ハンドル14、126に対して駆動ユニット22が着脱する際の駆動ユニット22の移動方向は、当該駆動ユニット22の長手方向且つ前記ハンドル14、126の前後方向である。この構成によれば、ハンドル14、126に駆動ユニット22を装着した状態で、ハンドル14、126から駆動ユニット22が大きく突出することがなく医療用マニピュレータ10A、10Bをコンパクトに構成することができる。
本実施形態の場合、駆動ユニット22は、ハンドル14、126においてシャフト16、128が設けられた側とは反対側から着脱可能である。この構成によれば、駆動ユニット22の着脱作業に際してシャフト16、128が邪魔にならないため、駆動ユニット22の着脱作業がし易い。
本実施形態の場合、ガイド機構55は、ハンドル14、126に設けられたガイドレール56と、駆動ユニット22に設けられたガイド受部58とを有する。この構成によれば、ハンドル14、126に駆動ユニット22を装着する際、ハンドル14、126に設けられたガイドレール56に沿って、駆動ユニット22に設けられたガイド受部58が摺動するため、駆動ユニット22の装着作業をスムーズ且つ容易に行うことができる。また、装着の際に、駆動ユニット22を正確な装着位置へと適切に誘導することができる。
本実施形態の場合、ハンドル14、126に駆動ユニット22が装着された状態で、駆動カップリング50と従動カップリング70は同軸状に嵌合するため、モータ20からの駆動力を駆動カップリング50から従動カップリング70へと効率よく伝達することができる。
本実施形態の場合、駆動カップリング50と従動カップリング70との接触時にそれらの歯51、71の位相が重なっても、軸方向の端面76bに向かって細くなった歯端部76の歯面76a(図6参照)に沿って、従動カップリング70と駆動カップリング50との相対的な回転を伴って、両カップリング50、70が嵌合する。従って、駆動カップリング50と従動カップリング70との嵌合が確実且つ容易に行われる。
本実施形態の場合、駆動カップリング50と従動カップリング70のうち駆動カップリング50の方に、軸方向の端面76bに向かって細くなる歯端部76が設けられるため、異なる機能及び形状のハンドル14、126のいずれに対しても、駆動ユニット22の装着時における駆動カップリング50と従動カップリング70との嵌合を容易且つ確実に行うことができる。
本実施形態の場合、歯端部76が設けられた駆動カップリング50は、歯型曲線がインボリュート曲線によって形成される。この構成によれば、インボリュート曲線によって形成される歯形状から軸方向に向かって細くなる歯端部76に連なるため、駆動カップリング50と従動カップリング70との嵌合が一層スムーズに行われる。
本実施形態の場合、ハンドル14、126に対して駆動ユニット22が着脱する際、ハンドル14、126に対する駆動ユニット22の相対移動に伴って、ユニット側端子部材84がハンドル側端子部材82に対して当接しながら摺動する。この構成によれば、ハンドル14、126に対して駆動ユニット22が着脱するたびに、ハンドル側端子部材82とユニット側端子部材84とが擦れ合い、擦れ合った部分において電気的接点が活性化される効果(リフレッシュ効果)が得られる。従って、例えば、マニピュレータ本体11A、11B又は駆動ユニット22に対して高圧水蒸気を用いた滅菌処理(オートクレーブ滅菌等)を施すことによってハンドル側端子部材82又はユニット側端子部材84において腐食が発生した場合、あるいは異物の析出、付着があった場合でも、駆動ユニット22の着脱の際の前記リフレッシュ効果によって電気的接続を良好に確保することができる。
本実施形態の場合、ハンドル側端子部材82は、弾性変形可能な弾性片88(図7A参照)を有し、装着状態では、弾性片88の部分で、ハンドル側端子部材82とユニット側端子部材84が接触する。この構成によれば、弾性片88の弾発力によってハンドル側端子部材82とユニット側端子部材84とが押圧状態で密着するため、両者の導通が一層良好となるとともに、駆動ユニット22の装着の際にハンドル側端子部材82とユニット側端子部材84とが擦れ合うことによるリフレッシュ効果が一層効果的に発揮され易い。
本実施形態の場合、ハンドル14、126に駆動ユニット22が装着された状態で、検出端子を構成するハンドル側端子部材82b、82dと、これらに対応して駆動ユニット22に設けられたユニット側端子部材84b、84dとが接触する。この構成によれば、ハンドル14、126に対して駆動ユニット22が装着されたか否かを容易に検出することができる。
本実施形態の場合、ハウジング48内にモータ20が気密に収容されるため(図4参照)、高圧蒸気雰囲気下の滅菌処理(例えば、オートクレーブ滅菌)を駆動ユニット22に施した場合でも、ハウジング48内でモータ20が保護される。すなわち、駆動ユニット22は、高圧蒸気雰囲気下での滅菌処理時の蒸気による腐食に耐えられる構造を有するため、滅菌処理に起因するモータ20の損傷を防ぎ、耐久性を向上させることができる。
上述した医療用マニピュレータ10A、10Bでは、ロール用スイッチ28、傾動用スイッチ144の操作状態が、電気的接続機構80を介してコントローラ36において検出される構成である。一方、医療用マニピュレータ10A、10Bの変形例では、ロール用スイッチ28又は傾動用スイッチ144の動きがリンク機構を介して駆動ユニット22側に伝達されてもよい。
この場合、駆動ユニット22に例えばタクトスイッチ等の電気的スイッチが設けられる。当該電気的スイッチは、例えばシリコンゴムにより構成されたカバー体により覆われ外部との気密性及び液密性が確保される。ロール用スイッチ28又は傾動用スイッチ144を操作すると、その操作による動きが、前記リンク機構によって、駆動ユニット22に設けられた前記電気的スイッチを押す動きに変換される。このような構成によれば、ハンドル14において電気的スイッチをなくすことができる。
上述した駆動ユニット22において、駆動カップリング50に代えて、図18A~図19に示す変形例に係る駆動カップリング150(駆動部材)を採用してもよい。図18Aは、駆動カップリング150の斜視図である。図18Bは、図18AにおけるXVIIIB-XVIIIB線に沿った縦断面図である。図19は、駆動カップリング150の分解斜視図である。
この駆動カップリング150は、カップリングベース部152と、カップリング本体部154と、保持部材156とを有する。カップリングベース部152は、モータ20の出力軸21に固定され、モータ20によって回転駆動される。カップリングベース部152の先端面(出力軸21が固定される側とは反対側の面)には、係合凹部158が設けられる。図示例のカップリングベース部152では、係合凹部158が2つ設けられる。2つの係合凹部158は、カップリングベース部152の軸心を基準として互いに反対側に設けられる。図示例の各係合凹部158は、カップリングベース部152の径方向に延在する。係合凹部158は、1つ又は周方向に間隔をおいて3つ以上設けられてもよい。
カップリング本体部154は、カップリングベース部152からの回転力を受けてカップリングベース部152とともに回転する部材であり、本図示例では有底の中空円筒型に構成される。カップリング本体部154の内周部(カップリング本体部154の筒部155の内周部)には、周方向に並ぶ複数の歯159が設けられる。カップリング本体部154の歯159と、従動カップリング70(図4参照)の歯71とが噛み合う状態で、カップリング本体部154と従動カップリング70とが嵌合可能である。なお、カップリング本体部154の各歯159は、図6に示した駆動カップリング50における各歯51と同様に、先端方向に向かって幅が狭くなる歯端部を有してもよいし、有さなくてもよい(幅が一定であってもよい)。
カップリング本体部154の基端部には、カップリング本体部154に向かって突出する係合凸部160が設けられる。本図示例において具体的には、カップリング本体部154の基端部には、径方向外方に突出するフランジ部162が設けられ、当該フランジ部162の背面に係合凸部160が設けられる。
図示例のカップリング本体部154では、係合凸部160が2つ設けられる。図示例の各係合凸部160は、カップリング本体部154の径方向に延在する。2つの係合凸部160は、カップリング本体部154の軸心を基準として互いに反対側に設けられる。係合凸部160は、1つ又は周方向に間隔をおいて3つ以上設けられてもよい。
カップリング本体部154に設けられた係合凸部160は、カップリングベース部152に設けられた係合凹部158よりも小さい。係合凸部160と係合凹部158との間には、若干の隙間(ガタ)がある。このため、カップリング本体部154は、駆動カップリング150の軸方向に垂直な面内で、カップリングベース部152に対して相対変位可能である。換言すれば、カップリング本体部154は、駆動カップリング150の軸方向に垂直な方向に、カップリングベース部152に対して相対変位可能である。
保持部材156は、カップリングベース部152に固定される。保持部材156は、カップリングベース部152に対して固定部品164(ネジ)により固定されてもよいが、カップリングベース部152に対して他の接合手段(接着剤等)により固定されてもよい。保持部材156は、カップリングベース部152に対するカップリング本体部154の相対変位を許容しつつカップリング本体部154を保持する。
本図示例の保持部材156は、中空円筒型に構成されており、先端部には内方に突出する内方突出部166が設けられる。内方突出部166は、図示例のように周方向に1周(360°)延在してもよく、周方向に部分的に設けられてもよい。カップリング本体部154に設けられたフランジ部162は、保持部材156の内側に配置される。内方突出部166の内径は、カップリング本体部154に設けられたフランジ部162の外径よりも小さい。従って、内方突出部166とフランジ部162との係合により、カップリング本体部154が保持部材156から抜け出ることが防止される。
内方突出部166の内径は、カップリング本体部154の筒部155の外径よりも大きい。内方突出部166の内端と、筒部155の外周面との間には、若干の隙間(ガタ)がある。このため、カップリング本体部154は、当該隙間の分だけ、カップリングベース部152に対して変位することができる。
上記のように構成された駆動カップリング150によれば、カップリングベース部152に対してカップリング本体部154が変位可能である。このため、駆動カップリング150と従動カップリング70とが係合する際に、カップリング本体部154と従動カップリング70との軸心合せが自動的になされる。すなわち、カップリング本体部154が従動カップリング70に追従して変位することにより、カップリング本体部154が自動的に調心される。従って、駆動カップリング150から従動カップリング70への動力伝達に伴う抵抗を低減できる。
また、駆動カップリング150は、保持部材156を備えることにより、カップリング本体部154の調心機能を阻害することなく、カップリングベース部152とカップリング本体部154とを動力伝達可能に結合することができる。
なお、上述した構成に代えて、カップリング本体部154に係合凹部158が設けられ、カップリングベース部152に係合凸部160が設けられてもよい。
駆動カップリング150の構成は、図4に示した従動カップリング70に適用されてもよい。この場合、従動カップリング70の変形例は、駆動カップリング150におけるカップリングベース部152、カップリング本体部154及び保持部材156に対応する各部材を有する。このような従動カップリング70の変形例によっても、駆動カップリング50又は駆動カップリング150との嵌合時に、自動的な調心機能が発揮される。
上述した医療用マニピュレータ10A、10Bにおいて、電気的接続機構80(図4参照)に代えて、同様の機能又は作用を奏する別構成の電気的接続機構を採用してもよい。従って、例えば、図20A及び図20Bに示す第1変形例に係る電気的接続機構168、又は図21A及び図21Bに示す第2変形例に係る電気的接続機構180を採用してもよい。なお、図20A~図21Bでは、各構成要素を模式的に示している。
図20A及び図20Bに示すように、第1変形例に係る電気的接続機構168は、ハンドル14に設けられたハンドル側端子部材170と、駆動ユニット22に設けられたユニット側端子部材174とを有する。ハンドル側端子部材170は、図7A、図7B等に示したハンドル側端子部材82に対応する機能を有し、複数設けられる。各ハンドル側端子部材170は、一対の端子片172により構成される。端子片172は、導電性材料により構成されるとともに、弾性変形可能な板状体が図示の形状に折り曲げられてなる。
ユニット側端子部材174は、図8、図9等に示したユニット側端子部材84に対応する機能を有し、複数設けられる。各ユニット側端子部材174は、一対の端子片172間に挿入可能な接点部176を有する。
図20Bに示すように、ハンドル14に対して駆動ユニット22が装着された状態で、ユニット側端子部材174の接点部176が、ハンドル側端子部材170における一対の端子片172間に挿入される。
ハンドル14に対して駆動ユニット22が着脱する際、ハンドル14に対する駆動ユニット22の相対移動に伴って、ユニット側端子部材174がハンドル側端子部材170に対して当接しながら摺動する。一対の端子片172は、接点部176の挿入に伴って互いに離間する方向に弾性変形させられる。
従って第1変形例に係る電気的接続機構168の構成によっても、ハンドル14に対して駆動ユニット22が着脱するたびに、ハンドル側端子部材170とユニット側端子部材174とが擦れ合う。そして、擦れ合った部分において電気的接点が活性化される効果(リフレッシュ効果)が得られる。
なお、図20A及び図20Bに示したハンドル側端子部材170とユニット側端子部材174の構成を互いに入れ替えてもよい。すなわち、ハンドル側端子部材170の変形例は、ユニット側端子部材174と同様の形態に構成されてもよく、ユニット側端子部材174の変形例は、ハンドル側端子部材170と同様の形態に構成されてもよい。
図21A及び図21Bに示すように、第2変形例に係る電気的接続機構180は、ハンドル14に設けられたハンドル側端子部材182と、駆動ユニット22に設けられたユニット側端子部材186とを有する。
ハンドル側端子部材182は、図7A、図7B等に示したハンドル側端子部材82に対応する機能を有し、複数設けられる。各ハンドル側端子部材182は、導電性材料により構成される。各ハンドル側端子部材182は、ハンドル14に対して前後に揺動可能であり、付勢部材184(図示例ではトーションバネ)によって、起立する方向に弾性的に付勢される。なお、付勢部材184は、コイルバネ、板バネ、あるいは他の弾性体であってもよい。
ユニット側端子部材186は、図8、図9等に示したユニット側端子部材84に対応する機能を有し、複数設けられる。各ユニット側端子部材186は、ハンドル側端子部材182を押圧可能な接点部188を有する。
図21Bに示すように、ハンドル14に対して駆動ユニット22が装着された状態で、ユニット側端子部材186の接点部188が、ハンドル側端子部材182に当接する。このとき、ハンドル側端子部材182は、ユニット側端子部材186の接点部188によって押され、付勢部材184の付勢力(弾発力)に抗して所定角度だけ前方に傾いた状態となる。
電気的接続機構180では、ハンドル14に対して駆動ユニット22が着脱する際、ハンドル14に対する駆動ユニット22の相対移動に伴って、ユニット側端子部材186がハンドル側端子部材182に対して当接しながら摺動する。従って第2変形例に係る電気的接続機構180の構成によっても、ハンドル14に対して駆動ユニット22が着脱するたびに、ハンドル側端子部材182とユニット側端子部材186とが擦れ合う。そして、擦れ合った部分において電気的接点が活性化される効果(リフレッシュ効果)が得られる。
なお、図21A及び図21Bに示したハンドル側端子部材182とユニット側端子部材186の構成を互いに入れ替えてもよい。すなわち、ハンドル側端子部材182の変形例は、ユニット側端子部材186と同様の形態に構成されてもよく、ユニット側端子部材186の変形例は、ハンドル側端子部材182と同様の形態に構成されてもよい。
上述した駆動ユニット22に代えて、図22A~図22Cに示す変形例に係る駆動ユニット190を採用してもよい。この駆動ユニット190では、ユニット側端子部材84(図8参照)に代わるユニット側端子部材192が駆動ユニット190の先端部に左右方向に間隔をおいて設けられる。この場合、駆動ユニット190が装着されるハンドル14には、ハンドル側端子部材82(図7A、図7B参照)に代わるハンドル側端子部材(図示せず)が、ハンドル14の適宜の位置に設けられる。なお、ユニット側端子部材192は、左右方向及び上下方向に間隔をおいて設けられてもよい。
この駆動ユニット190の場合、左右両側の側面194と、底面195とが、ハンドル14に駆動ユニット190を装着する際のガイド面として機能する。従って、駆動ユニット190には、駆動ユニット22に設けられたようなガイド受部58(図3参照)が設けられず、ハンドル14ではガイドレール56が不要となる。
図22Bは、駆動ユニット190を下方から見た図である。駆動ユニット190に設けられたレバー装置196は、ハウジング191に左右方向に揺動可能に設けられた一対のレバー部材198を有する。一対のレバー部材198は、付勢部材200(図示例ではトーションバネ)によって外側に弾性的に常時付勢される。各レバー部材198の外側部には係合爪199が突出形成される。2つの付勢部材200を設け、一対のレバー部材198が2つの付勢部材200により個別に付勢されてもよい。レバー部材198は1つだけ設けられてもよい。付勢部材200は、コイルバネ、板バネ、あるいは他の弾性体であってもよい。
なお、図22Cのように、一対のレバー部材198は、部分的に上下に重ねられ、同軸に揺動可能に設けられてもよい。図22Cでは、1つの付勢部材202によりレバー部材198が外側に付勢されるが、2つの付勢部材202を設け、レバー部材198が2つ付勢部材202により個別に外側に付勢されてもよい。付勢部材202は、コイルバネ、板バネ、あるいは他の弾性体であってもよい。
ハンドル側端子部材82b、82d(図7A参照)とユニット側端子部材84b、84d(図8参照)との接触によりハンドル14に駆動ユニット22が装着されたことを検出する構成に代えて、図23A及び図23Bに示す検出機構204を採用してもよい。
図23Aにおいて、モータ20の出力軸21には、係合部品206が固定される。係合部品206の外周部には係合突起207が1つ又は周方向に間隔をおいて複数設けられる。係合突起207は、駆動カップリング208(駆動部材)の基端側部分の内周部に設けられた1つ又は複数の係合溝210に係合する。係合溝210は、駆動カップリング208の軸方向に延在する。すなわち、係合部品206と駆動カップリング208とはスプライン嵌合している。駆動カップリング208は、ハンドル14に設けられた従動カップリング70と噛み合うことが可能な複数の歯209を有する。各歯209は、図6に示した駆動カップリング50における各歯51と同様に、先端方向に向かって幅が狭くなる歯端部を有してもよいし、有さなくてもよい(幅が一定であってもよい)。
駆動カップリング208は、係合部品206に対して軸方向に摺動可能である。係合突起207と係合溝210との係合作用により、係合部品206から駆動カップリング208へと回転駆動力が伝達される。すなわち、モータ20の出力軸21の回転に伴って、係合部品206と駆動カップリング208とは一体的に回転する。なお、係合部品206において係合突起207に代えて係合溝を設け、駆動カップリング208の内周部において係合溝210に代えて係合突起を設けもよい。この構成によっても、駆動カップリング208と係合部品206とがスプライン嵌合する。
係合部品206と駆動カップリング208との間には、付勢部材212(本図示例ではコイルバネ)が設けられる。本図示例の付勢部材212は、駆動カップリング208の内側に配置される。付勢部材212は、駆動カップリング208を先端方向に弾性的に常時付勢する。駆動カップリング208における係合部品206よりも基端側には、係合部品206を係止する係止部材214が設けられる。付勢部材212は、トーションバネ、板バネ、あるいは他の弾性体であってもよい。
駆動カップリング208の基端面には、例えば金属等の導電性材料からなる短絡リング216が設けられる。短絡リング216の孔216aを介して出力軸21が駆動カップリング208内に挿通される。
駆動ユニット22Aは、ハンドル14に対して着脱可能であり、図1等に示した駆動ユニット22と同様に、ケーブル54を介してコントローラ36に接続可能である。駆動ユニット22Aのハウジング48Aにおいて、短絡リング216に対向する箇所には、導電性材料からなる2つの接点部218が設けられる。本図示例の2つの接点部218は、ボール218Aである。ボール218Aは、絶縁性を有する材料(例えば、樹脂等)からなるボール保持部220に設けられた保持孔221に配置される。ボール保持部220によって、ボール218Aは転動可能に保持される。
ハウジング48A内では、例えば金属等の導電性材料からなる2つの導通部材222が2つのボール218Aの各々に当接する。2つの導通部材222の各々には導線224が接続される。各導線224は、ケーブル54(図1参照)を介してコントローラ36に接続される。
上記のように構成された検出機構204において、ハンドル14に駆動ユニット22Aが装着されていない状態では、図23Aのように、付勢部材212の弾発力によって駆動カップリング208が進出位置に保持される。従って、短絡リング216と、2つのボール218A(接点部218)は非接触であり、コントローラ36において、ハンドル14に対する駆動ユニット22Aの装着は検出されない。
一方、ハンドル14に駆動ユニット22Aが装着された状態では、図23Bに示すように、駆動カップリング208は従動カップリング70によって後方に押圧される。このとき、駆動カップリング208は、付勢部材212の弾発力に抗して後退移動して、短絡リング216と2つのボール218Aとが接触する。この結果、2つのボール218Aが短絡リング216を介して導通し、コントローラ36において、ハンドル14に対する駆動ユニット22Aの装着が検出される。
図23Bの状態で、モータ20によって、係合部品206を介して駆動カップリング208が回転駆動されることに伴い、短絡リング216も回転させられる。このとき、短絡リング216と2つのボール218Aとは接触しているが、ボール保持部220に保持されたボール218Aが保持孔221内で、短絡リング216の回転に伴って転動可能である。このため、短絡リング216と接点部218とが接触した状態で駆動カップリング208が回転することによる駆動カップリング208の回転抵抗の増大を効果的に抑制することができる。なお、接点部218は、ボール218Aに限られない。すなわち、接点部218は転動可能な部材でなくてもよい。
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
Claims (4)
- ハンドル(14、126)と、
前記ハンドル(14、126)から延出したシャフト(16、128)と、
前記シャフト(16、128)に対して動作可能な先端動作部(18、132)と、
前記先端動作部(18、132)を動作させるための駆動源(20)と、
を備えた医療用マニピュレータ(10A、10B)であって、
前記先端動作部(18、132)及び前記シャフト(16、128)を含むとともに従動カップリング(70)が設けられた第1部位(11A、11B)と、前記駆動源(20)を含むとともに前記駆動源(20)によって駆動される駆動カップリング(50、150、208)が設けられた第2部位(22)とが着脱可能であり、
前記第1部位(11A、11B)と前記第2部位(22)とが接続された状態で、前記駆動カップリング(50、150、208)と前記従動カップリング(70)とが嵌合し、前記駆動源(20)の駆動力が前記先端動作部(18、132)へと伝達され、
前記駆動カップリング(50、150、208)及び前記従動カップリング(70)のうち少なくとも一方は、前記第1部位(11A、11B)と前記第2部位(22)とが接続される際に前記駆動カップリング(50、150、208)と前記従動カップリング(70)とが嵌合を開始する側の歯端部(76)が、軸線方向の端面(76b)に向かって細くなる、
ことを特徴とする医療用マニピュレータ(10A、10B)。 - 請求項1記載の医療用マニピュレータ(10A、10B)において、
前記第1部位(11A、11B)は、前記ハンドル(14、126)を含むマニピュレータ本体(11A、11B)であり、
前記第2部位(22)は、前記ハンドル(14、126)に対して着脱可能な駆動ユニット(22、22A、190)である、
ことを特徴とする医療用マニピュレータ(10A、10B)。 - 請求項2記載の医療用マニピュレータ(10A、10B)において、
前記歯端部(76)は、前記駆動カップリング(50、150、208)に設けられる、
ことを特徴とする医療用マニピュレータ(10A、10B)。 - 請求項1記載の医療用マニピュレータ(10A、10B)において、
前記駆動カップリング(50、150、208)及び前記従動カップリング(70)のうち、前記歯端部(76)が設けられたカップリングは、歯型曲線がインボリュート曲線によって形成される、
ことを特徴とする医療用マニピュレータ(10A、10B)。
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