WO2015029804A1 - 医療用マニピュレータ - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a medical manipulator.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-175044 for which it applied to Japan on August 26, 2013, and uses the content here.
- a medical manipulator for use in a master-slave medical system including a master manipulator operated by an operator and a slave manipulator that operates based on a signal emitted from the master manipulator is known.
- a medical manipulator is attached with an end effector such as a treatment section for performing a treatment on a treatment target site by remote operation. Since such a medical manipulator is inserted into a patient's body cavity and used repeatedly, cleaning and sterilization after use are essential.
- Patent Document 1 as a medical manipulator that can be used in such a master-slave type medical system, a distal end working unit having an end effector capable of opening and closing is rotated at the distal end of a cylindrical connecting shaft.
- An apparatus is described having working parts movably connected. At least a part of the distal end working portion of the medical manipulator described in Patent Document 1 is covered with a cover, and a hole for cleaning the inside of the distal end working portion by providing a cleaning agent is provided on the side of the cover. It has been.
- a rotating mechanism of the distal end working unit a rotating joint mechanism is used in which a rotating body that is wire-driven on the base end side and a driven rotating body that is gear-connected to the rotating body are combined.
- the conventional medical manipulator as described above has the following problems.
- the movable members made of wires, gears, and the like are in contact with or engaged with each other, there is a problem that the cleaning agent is difficult to reach such contact portions and engagement portions.
- the movement range by the movable mechanism at the time of use is limited to the movement range necessary at the time of use, not all areas that require cleaning can be opened.
- the medical manipulator of the prior art has a problem that it is difficult to clean and cannot be efficiently performed, especially when cleaning around the movable member.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a medical manipulator capable of more efficiently and easily cleaning a joint.
- a medical manipulator includes an end effector, a joint portion that is disposed at an end portion of the end effector and operates by rotating a rotating body, A long portion having a longitudinal axis and connected to an end portion of the joint portion opposite to a side where the end effector is provided, and provided on a proximal end side of the long portion to operate the rotating body
- a drive unit that supplies a drive force for causing the drive unit, a drive wire member connected to at least the rotating body of the joint unit, and stretched between the long unit, and a path length of the drive wire member is changed
- a wire relaxation mechanism for relaxing the drive wire member.
- the wire relaxation mechanism is disposed at a proximal end portion of the elongated portion, includes the drive wire member, and the wire relaxation mechanism includes: You may change the path
- the wire relaxation mechanism includes a male screw portion provided on the base end side of the long portion, the long portion, and the drive portion.
- the wire relaxation mechanism may be expanded or contracted in the longitudinal direction of the long portion by twisting the position adjustment portion. . *
- the wire relaxation mechanism fixes the path length of the drive wire member so as not to change.
- the stopper portion may be further provided.
- the stopper portion moves forward and backward on a movement path relative to the drive portion of the long portion when the wire relaxation mechanism expands and contracts.
- a stopper member that can be arranged, an elastic member that urges the stopper member in a direction to advance into the movement path, and an operation portion that releases the urging of the elastic member.
- the drive wire member is wound around and connected to the rotating body, When the drive wire member is loosened by the wire relaxation mechanism, the distance between the periphery of the rotating body and the drive wire member may be increased.
- the joint portion is coupled to one end of the long portion along the longitudinal axis.
- the unit joint is disposed on the long portion side and extends in a direction intersecting the longitudinal axis at the one end, and the first rotation axis is a rotation axis.
- a proximal end support having a first guide portion, and a second rotation shaft disposed on the end effector side so as to face the base end side support and extending in parallel with the first rotation shaft.
- the first guide portion has a first pulley that guides rolling about the first rotation axis
- the second guide part may have a second pulley that abuts or engages with the first guide part and guides rolling along the track of the first guide part.
- the connecting member has an inter-axis distance between the first rotation shaft and the second rotation shaft.
- the guide wire is configured so that a tension is generated in the state of the first inter-axis distance and is relaxed in the state of the second inter-axis distance.
- the wire relaxing mechanism is configured to adjust the relative position of the elongated portion and the driving portion to form a state of the second inter-axis distance to relax at least the guide wire.
- the guide wire cannot be detached from at least one of the drive unit and the distal end side rotating body. May be connected to or engaged with.
- the guide wire is at a fixed position of at least one of the drive unit and the distal end side rotating body. It may be connected or engaged.
- the first guide part and the second guide part are configured by a set of gear members.
- the first rotating shaft is formed with a first wire insertion portion capable of stretching the guide wire between the shaft centers, and the second rotating shaft has the shaft center between the shaft centers.
- a second wire insertion portion capable of stretching a guide wire is formed, and the guide wire is inserted into the first wire insertion portion and the second wire insertion portion, and the driving portion and the distal end side rotating body are inserted. May be connected to or engaged with.
- the connecting member is arranged on a circumference coaxial with the first rotation shaft.
- the drive unit may have a drive pulley that engages the drive wire member and advances and retreats in the direction along the longitudinal axis.
- the joint portion is coupled to one end of the long portion along the longitudinal axis.
- the first unit joint is connected to the one end of the elongated portion, and the second unit joint is the tip side rotating body of the first unit joint.
- the end effector, and the first unit joint and the second unit joint are configured such that an axial direction of the first rotation shaft and the second rotation shaft of the second unit joint is the first unit joint and the second unit joint.
- the joint portion can be more efficiently and easily cleaned.
- FIG. 7A It is a D view of FIG. 7A. It is EE sectional drawing of FIG. 7A. It is a schematic diagram which shows distribution of the drive wire member of the medical manipulator of the 1st Embodiment of this invention. It is a schematic diagram which shows distribution of the guide wire of the medical manipulator of the 1st Embodiment of this invention. It is a schematic diagram which shows distribution of the guide wire of the medical manipulator of the 1st Embodiment of this invention.
- FIG. 4 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 3.
- FIG. 6 is a sectional view taken along line FF. It is operation
- FIG. 14B is a G view of FIG. 14A. It is a typical exploded perspective view showing distribution of a drive wire member and a guide wire of a medical manipulator of a 2nd embodiment of the present invention.
- FIG. 17A It is a schematic diagram which shows the structure of the medical manipulator of the 3rd Embodiment of this invention. It is HH sectional drawing of FIG. 17A. It is a typical disassembled perspective view which shows the structure of the principal part of the joint part of the medical manipulator of the 3rd Embodiment of this invention. It is a typical front view which shows the structure of the principal part of the medical manipulator of the 4th Embodiment of this invention. It is typical operation explanatory drawing which shows the structure of the principal part of the medical manipulator of the 4th Embodiment of this invention.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a medical system including a medical manipulator according to a first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic front view showing the configuration of the medical manipulator of the first embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a view A in FIG.
- FIG. 4 is a B view in FIG.
- FIG. 5 is a schematic exploded perspective view showing a configuration of a joint portion of the medical manipulator according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a schematic front view showing the first connecting member of the joint portion of the medical manipulator according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 7A is a schematic side view showing a second connecting member of a joint portion of the medical manipulator according to the first embodiment of the present invention.
- 7B and 7C are a D view and a EE cross-sectional view in FIG. 7A.
- FIG. 8 is a schematic diagram showing the arrangement of the drive wire member of the medical manipulator according to the first embodiment of the present invention.
- 9A and 9B are schematic views showing the guide wire arrangement of the medical manipulator of the first embodiment of the present invention.
- 10A is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. 10A.
- the medical manipulator 1 of this embodiment is attached to the medical system 100 as a part of the medical system 100.
- the medical system 100 includes a master manipulator 101, a control device 110, and a slave manipulator 120.
- the slave manipulator 120 includes a robot arm 121 and the medical manipulator 1.
- the master manipulator 101 functions as a master that transmits the movement of the operator's operation to the slave manipulator 120, and includes a master display unit 102 such as a liquid crystal display device and an operation unit 103 that the operator holds and operates. An operation performed on the operation unit 103 of the master manipulator 101 is input to the control device 110.
- the control device 110 includes a master-side control device 111 that receives an input from the master manipulator 101 and a slave-side control device 112 that outputs a drive signal to the slave manipulator 120.
- the master-side control device 111 generates an operation command for operating the slave manipulator 120 based on the input from the master manipulator 101, and outputs it to the slave-side control device 112.
- the slave side control device 112 generates a drive signal for driving the slave manipulator 120 based on the operation command issued from the master side control device 111 and outputs the drive signal to the slave manipulator 120.
- the slave manipulator 120 has a robot arm 121 that operates according to a drive signal from the slave-side control device 112, and the medical manipulator 1 is attached to the robot arm 121.
- a treatment instrument for performing a surgical operation, an endoscope apparatus, and the like can be further attached to the slave manipulator 120.
- the medical manipulator 1 is a medical instrument for performing a treatment on a treatment target site, and has an elongated shaft-shaped outer shape at least on the distal end side close to the treatment target site.
- a distal end portion an end portion closer to the treatment target site during use
- a proximal end portion an end portion opposite to the distal end portion
- the “front end side” and the position closer to the base end are referred to as “base end side”.
- the medical manipulator 1 includes a treatment section (end effector) 2, a joint section 3, and a main body section 20 in this order from the distal end side toward the proximal end side.
- the treatment portion 2 is a device portion that performs treatment on a treatment target site, and is connected to the distal end of the joint portion 3.
- the joint part 3 is an apparatus part for rotating the treatment part 2 with respect to the longitudinal axis of the apparatus defined by the main body part 20 as will be described later.
- the front end side of 20 is connected.
- the main body portion 20 is a device portion that accommodates therein a drive source that generates a driving force for driving the joint portion 3 and a driving force transmission member that transmits the driving force generated by the driving source to the joint portion 3.
- the drive source includes a drive motor 25 including a drive shaft 25 a and a drive pulley 25 b fixed to the drive shaft 25 a
- the drive motor 25 is composed of, for example, a DC motor, and is electrically connected to a slave-side control device 112 (see FIG. 1) outside the medical manipulator 1 by wiring not shown.
- the drive motor 25 and the drive pulley 25b may be configured to be detachable.
- a driving force transmission member corresponding to the driving motor 25 a driving wire 15 (driving wire member) described later is employed.
- a bottomed cylindrical long member 21 (long portion) having a cylindrical outer shape and opening on the proximal end side with the distal end surface 21 a as a bottom surface is disposed.
- the central axis of the outer shape of the long member 21 defines the longitudinal axis O of the main body 20.
- the longitudinal axis O is a straight line, but the cylindrical outer shape may be a flexible portion having flexibility.
- the joint portion 3 can be bent and the length in the direction along the longitudinal axis O of the main body portion 20 can be changed as described later. And the distance between the elongate member 21 and the base end side apparatus part 22 (drive part) mentioned later is changed, and the length of the main-body part 20 is changed. Thereby, it is possible to switch between a drivable state in which the joint portion 3 can be driven and a relaxed state in which a driving wire 15 (described later) used for driving in the joint portion 3 is relaxed and cannot be driven. Therefore, in the following description, when explaining the positional relationship of each member in the drivable state, the joint portion 3 rotates with respect to the longitudinal axis O as shown in FIGS. A description will be given based on the state that is not.
- the treatment section 2 As the configuration of the treatment section 2, an appropriate configuration can be adopted as necessary for treatment. For example, in order to hold down a living tissue, a member extended into a rod shape, a hook shape, a tube member such as an injection needle, a grasping forceps combining a plurality of treatment instrument pieces, a member that cuts or cauterizes a living tissue by energization, Examples include focused ultrasound (HIFU) probes.
- the treatment unit 2 may be any instrument used for treatment such as surgery. For example, it may be a member that does not move, a movable member, or a member that is energized.
- the example of the high frequency knife extended in the rod shape along the longitudinal axis O of the medical manipulator 1 is illustrated as an example.
- a well-known electric wiring for energization is connected to the proximal end portion of the treatment section 2.
- This electric wiring passes through the inside of the joint portion 3 and the main body portion 20 and is connected to a power source outside the apparatus.
- illustration of the electrical wiring and the hole through which this is inserted is omitted.
- the joint portion 3 can be provided with one or more unit joints that constitute an appropriate rotating joint and flexion joint of the main body portion 20.
- the treatment section 2 is formed by one bending joint that rotates in the direction of a round arrow within the plane of FIG.
- the joint portion 3 includes a proximal-side support body 13, a distal-end-side rotating body 4, a first connection member (connection member) 6, a proximal-end pulley (first pulley and first guide portion) 5A, and a distal end A side pulley (second pulley, second guide portion) 5B and a second connecting member (rotating body, connecting member) 7 are provided.
- the proximal end portion of the proximal support 13 is a rectangular parallelepiped member that is connected to the distal end surface 21 a of the long member 21 and extends along the longitudinal axis O.
- the proximal end support body 13 includes a first side surface 13b and a second side surface 13c that are opposed to each other with the longitudinal axis O interposed therebetween. Between the first side surface 13b and the second side surface 13c, there is provided a rotating shaft holding portion 13a composed of a through hole that rotatably holds the first rotating shaft 10A in a direction orthogonal to the longitudinal axis O. It has been.
- the first rotation shaft 10A is provided at a columnar shaft portion 10a that is rotatably fitted to the rotation shaft holding portion 13a, and at both ends of the shaft portion 10a. It is comprised from the shaft member which has the retaining part 10b.
- the retaining portion 10b can be formed by, for example, rivets or screw members fixed to both end portions of the shaft portion 10a. Further, the retaining portion 10b at the one end portion may be formed integrally with the shaft portion 10a.
- the length in the direction along the longitudinal axis O of the base end side support 13 and the position of the rotation shaft holding portion 13a are set such that the base end side pulley 5A, the first connecting member 6, and the second connecting member 7 are described later.
- the dimensions are set such that these members do not interfere with the tip of the long member 21 when assembled.
- the treatment section 2 is fixed to the distal end side of the distal end side rotating body 4.
- the distal-side rotating body 4 includes a rectangular first plate-like portion 4f having a distal-end surface 4a formed of a plane orthogonal to the extending direction of the treatment portion 2, and a back surface of the distal-end surface 4a in the first plate-like portion 4f. And a second plate-like portion 4g erected on the side.
- the outer shape of the distal end side rotating body 4 is a shape in which a T-shaped cross section (see FIG. 3) is extended in one direction orthogonal to the longitudinal axis O.
- the second plate-like portion 4g has the same thickness as the thickness between the first side surface 13b and the second side surface 13c of the base end side support 13 and is opposed to the first side surface 4b facing the longitudinal axis O. And a second side surface 4c.
- the first side face 4b is on the same plane as the first side face 13b of the base end side support body 13
- the second side face 4c is the second side face 13c of the base end side support body 13.
- a rotating shaft holding portion 4d constituted by a through hole that rotatably holds the second rotating shaft 10B in a direction orthogonal to the longitudinal axis O.
- the shaft diameter of the second rotation shaft 10B may be different from that of the first rotation shaft 10A.
- the second rotation shaft 10B is disposed coaxially with the first rotation shaft 10A and employs a shaft member similar to the first rotation shaft 10A.
- the length of the second plate-like portion 4g in the direction along the longitudinal axis O and the position of the rotating shaft holding portion 4d are assembled with the front-side pulley 5B, the first connecting member 6 and the second connecting member 7 which will be described later. These members are set in a dimensional relationship so that these members do not interfere with the first plate-like portion 4f.
- the first connecting member 6 is a plate-like member having an oval outer shape, and the bearing circular hole 6 a and the bearing slide hole 6 b are penetrated in the center portion in the short direction.
- the bearing circular hole 6a is configured by a circular hole that holds the second rotation shaft 10B so that relative rotation about the second rotation shaft 10B is possible, and the longitudinal direction of the first connecting member 6 It is formed near one end.
- the bearing slide hole 6 b is an oblong hole whose center line in the short direction passes through the center of the bearing circular hole 6 a and extends along the longitudinal direction of the first connecting member 6.
- the width of the bearing slide hole 6b in the short direction is such that the shaft portion 10a of the first rotation shaft 10A is slidably held along the longitudinal direction of the bearing slide hole 6b. It is slightly larger than the outer diameter of the shaft portion 10a.
- a bearing portion 6c made of a curved surface having a semicircular cross-sectional shape that holds the shaft portion 10a of the first rotating shaft 10A is formed.
- the size of the center distance between the center of the bearing circular hole 6a and the center of the bearing portion 6c is P1.
- the proximal pulley 5A is disposed at a position coaxial with the first rotation shaft 10A
- the distal pulley 5B is disposed at a position coaxial with the second rotation shaft 10B.
- the proximal-side pulley 5A and the distal-side pulley 5B are configured such that, when the first guide wire 11 (guide wire) and the second guide wire 12 (guide wire) are wound around the outer periphery, It is a set of pulleys that are relatively rollable along the pitch circle.
- the front end side pulley 5B is fixed to the first side surface 4b of the front end side rotating body 4 by fixing means (not shown), for example, screwing, caulking, press-fitting, welding, welding, or the like. It is molded integrally.
- the base end side pulley 5A is assembled so as to be rotatable with respect to the base end side support 13 and the first rotation shaft 10A.
- the base end side pulley 5 ⁇ / b> A may be fixed to the first side surface 13 b of the base end side support 13 by an appropriate fixing means, or may be formed integrally with the base end side support 13. is there.
- the type of wire is not particularly limited as long as the first guide wire 11 and the second guide wire 12 can be engaged with the proximal pulley 5A and the distal pulley 5B without slipping.
- suitable wires for the first guide wire 11 and the second guide wire 12 include, for example, stainless steel wires.
- the proximal pulley 5A includes a pulley groove 5c for winding the first guide wire 11 and the second guide wire 12, and a shaft portion 10a of the first rotation shaft 10A.
- a through hole 5b that can be inserted and formed coaxially with the pitch circle and an outer peripheral surface 5a formed coaxially with the pitch circle are provided.
- the proximal-side pulley 5A has a proximal end at a position where the pitch circle of the pulley groove 5c is coaxial with the first rotation shaft 10A in a state where the shaft portion 10a of the first rotation shaft 10A is inserted through the through hole 5b.
- the side support 13 is disposed between the first side surface 13 b and the first connecting member 6.
- the front end side pulley 5B includes a pulley groove 5c similar to the base end side pulley 5A, a through hole 5b, and an outer peripheral surface 5a. However, the point where the shaft portion 10a of the second rotating shaft 10B is inserted into the through hole 5b of the front end side pulley 5B, and the front end side end portion 11a and the second end of the first guide wire 11 on the pulley groove 5c.
- the proximal end side pulley 5A is different from the proximal end side pulley 5A in that the distal end side end portion 12a of the guide wire 12 is fixed to face each other. Note that the wire fixing portion 5d is provided in the distal end side pulley 5B as an example.
- the wire fixing portion 5d can be provided on the distal end side rotating body 4 to which the distal end side pulley 5B is fixed.
- the outer diameters of the outer peripheral surfaces 5a of the proximal end side pulley 5A and the distal end side pulley 5B are taken as an example in the present embodiment in consideration of the dimensions of the intersections of the first guide wire 11 and the second guide wire 12. , The size obtained by subtracting two wire diameters from P1.
- the illustrations of FIG. 2 and the like are simplified so that the outer peripheral surfaces 5a are in contact with each other. However, in actuality, the outer peripheral surfaces 5a are in the dimensional relationship as described above, and thus in a drivable state. Are also separated from each other.
- wire fixing portions 5 d of wire fixing parts are fixed to the outer peripheral part on the opposite side to 5 A of base end side pulleys on both sides of the 2nd rotating shaft 10B in the state which the joint part 3 was extended along the longitudinal axis O in the drive possible state.
- the configuration of the wire fixing portion 5d is particularly limited as long as the positions of the distal end side end portion 11a of the first guide wire 11 and the distal end side end portion 12a of the second guide wire 12 with respect to the distal end side pulley 5B can be fixed in a drivable state. Not.
- a configuration for fixing the position in both the drivable state and the relaxed state an example of fixing by a metal member that caulks and fixes the distal end portions 11a and 12a can be given. Further, it can be fixed by welding, welding, screwing or the like. Further, a configuration in which the position is fixed only in the drivable state is possible. For example, a tube member having a large diameter portion which is prevented from coming off at the tip end portions 11a and 12a, and having a through hole having a smaller diameter than each large diameter portion is inserted as the wire fixing portion 5d. An example can be given.
- a metal member that caulks the front end portions 11a and 12a is employed.
- the tip end portions 11 a and 12 a may be caulked using two wires as the first guide wire 11 and the second guide wire 12.
- the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are constituted by a single wire, and the intermediate portion thereof is caulked by a metal member, so that the first guide wire 11 is formed on both ends of the wire fixing portion 5d.
- a configuration in which the portion of the second guide wire 12 and the portion of the second guide wire 12 extend is also possible.
- the base end side pulley 5 ⁇ / b> A and the front end side pulley 5 ⁇ / b> B having such a configuration are respectively provided on the first side surface 13 b of the base end side support body 13 and the first side surface 4 b of the front end side rotating body 4.
- the first side surface 13 b and the first side surface 4 b are disposed between the first connecting member 6.
- the shaft portion 10a of the first rotation shaft 10A is inserted into the bearing slide hole 6b of the first connecting member 6 and the through hole 5b of the proximal end side pulley 5A.
- the proximal end side of the first connecting member 6 is prevented from coming off in the axial direction by the retaining portion 10b of the first rotating shaft 10A.
- the shaft portion 10a of the second rotating shaft 10B is inserted into the bearing circular hole 6a of the first connecting member 6 and the through hole 5b of the tip side pulley 5B.
- the distal end side of the first connecting member 6 is prevented from coming off in the axial direction by a retaining portion 10b of the second rotating shaft 10B.
- the first connecting member 6 holds the second rotation shaft 10B so as to be rotatable around the center of the bearing circular hole 6a by the bearing circular hole 6a.
- the first connecting member 6 has a bearing slide hole 6b in a state in which the first rotation shaft 10A is maintained in parallel with the second rotation shaft 10B held in the bearing circular hole 6a. It is slidably held along the longitudinal direction of 6b.
- the first connecting member 6 is connected to the first rotation shaft 10A and the second rotation shaft 10B.
- the first connecting member 6 can hold the first rotating shaft 10A so as to be rotatable around the center of the bearing portion 6c in a state where the first inter-axis distance is P1.
- the second connecting member 7 fixed to the plate-like portion 8 having the same shape as the first connecting member 6 and one surface of the plate-like portion 8?
- it is composed of a plate-like portion 8 and a driving force input portion 9 formed integrally.
- the plate-like portion 8 includes the same shape of the bearing circular hole 8a at the same position as the bearing circular hole 6a.
- a bearing slide hole 8b having the same shape is provided at the same position as the bearing slide hole 6b.
- a bearing portion 8c having the same shape is provided at the same position as the bearing portion 6c.
- the driving force input portion 9 is a plate-like portion having a pulley groove 9a on a circumference that is coaxial with the central axis of the bearing portion 8c, and the bearing U-shaped groove 9b that opens in a range overlapping the bearing circular hole 8a.
- a bearing portion 9c made of a curved surface having a semicircular cross-sectional shape aligned with the bearing portion 8c is formed at the groove bottom of the bearing U-shaped groove 9b.
- the second connecting member 7 having such a configuration has the driving force input portion 9 in a state where the shaft portion 10 a of the first rotation shaft 10 ⁇ / b> A is inserted into the bearing slide hole 8 b. Is disposed so as to face the second side surface 13c of the base end side support body 13, and is prevented from coming off in the axial direction by the retaining portion 10b of the first rotating shaft 10A. Further, the plate-like portion 8 is arranged in parallel with the second side surface 4c of the distal end side rotating body 4 in a state where the shaft portion 10a of the second rotating shaft 10B is inserted into the bearing circular hole 8a, and the second time.
- the moving shaft 10B is prevented from coming off in the axial direction by a retaining portion 10b.
- the second connecting member 7 holds the second rotation shaft 10B so as to be rotatable around the center of the bearing circular hole 8a by the bearing circular hole 8a.
- the second connecting member 7 is a slide for bearing in a state in which the first rotation shaft 10A is kept parallel to the second rotation shaft 10B held in the bearing circular hole 8a by the bearing slide hole 8b. It is slidably held along the longitudinal direction of the hole 8b.
- the second connecting member 7 is in the first rotation shaft 10A and the second rotation shaft 10B. It is possible to hold
- a drive wire 15 extending from the base end side along the longitudinal axis O is wound around the pulley groove 9 a of the drive force input unit 9 and engaged with each other in the driveable state.
- the drive wire 15 is a drive force transmission member that transmits the drive force of the drive motor 25.
- the drive wire 15 is wound around the drive pulley 25b of the drive motor 25. It is stretched between the pulley 25b.
- a wire insertion portion 21 b that guides the drive wire 15 to the inside of the main body portion 20 is opened at the distal end surface 21 a of the long member 21.
- the type of the wire is not particularly limited as long as the driving wire 15 can be engaged with the pulley groove 9a of the driving force input unit 9 without slipping and can withstand the tension generated when the joint unit 3 is driven.
- a wire suitable as the drive wire 15 for example, an example of a stainless steel wire can be given.
- the length of the main body portion 20 is adjusted by extending and contracting the wire relaxation mechanism 30 (see FIG. 2) described later in the longitudinal direction.
- the inter-axis distance between the first rotation shaft 10A and the second rotation shaft 10B becomes the first inter-axis distance P1, and the inter-axis distance between the first rotation shaft 10A and the drive shaft 25a of the drive motor 25. Is L1.
- the drive wire 15 is wound in an oval shape and stretched around a pulley groove 9a provided around the drive force input unit 9 and a pulley groove 25c provided around the drive pulley 25b. ing.
- FIG. 8 illustrates a case where the drive wire 15 is wound around the pulley groove 25c by a substantially half circumference (including the case of a half circumference), the drive wire 15 is wound around the pulley groove 25c by one or more turns. It is also possible to turn.
- the drive wire 15 is only required to be wound around the pulley groove 9a by less than one turn, and is wound only approximately a half turn (including a case of a half turn) as an example in the present embodiment.
- the distal end 11a of the first guide wire 11 is fixed to the wire fixing portion 5d of the second rotating shaft 10B, and the distal pulley 5B and the proximal pulley 5A are S-shaped. It is wound around. That is, the first guide wire 11 is arranged in an arc shape from the wire fixing portion 5d along the pulley groove 5c of the second rotating shaft 10B, and the pulley groove 5c of the distal end side pulley 5B and the proximal end side pulley 5A. Is wound around an S-shaped path curved in an arc shape along the pulley groove 5c of the base end side pulley 5A.
- the first guide wire 11 extended from the base end side pulley 5 ⁇ / b> A extends in a straight line substantially parallel to the longitudinal axis O (including a parallel case) inside the main body 20 (not shown).
- the end portion 11 b is fixed to the wire fixing portion 14.
- a wire insertion portion 21 b (see FIG. 5) that leads the first guide wire 11 to the inside of the main body portion 20 is opened at the distal end surface 21 a of the long member 21.
- the wire fixing part 14 is fixed to a support 24 of the main body part 20 described later.
- the second guide wire 12 has a distal end portion 12a fixed to the opposite side of the distal end portion 11a of the first guide wire 11 at the wire fixing portion 5d of the second rotating shaft 10B, and the distal end side pulley 5B and The proximal end pulley 5A is wound in an S-shape opposite to the first guide wire 11. That is, the second guide wire 12 is arranged in an arc shape from the wire fixing portion 5d along the pulley groove 5c of the second rotation shaft 10B, and the pulley groove 5c of the distal end side pulley 5B and the proximal end side pulley 5A.
- the second guide wire 12 extended from the base end side pulley 5 ⁇ / b> A extends in a straight line that is substantially parallel to the longitudinal axis O (including a parallel case) inside the main body 20 (not shown).
- the end side end portion 12 b is fixed to the wire fixing portion 14. Therefore, a wire insertion portion 21 b (see FIG. 5) that guides the second guide wire 12 to the inside of the main body portion 20 is opened at the distal end surface 21 a of the long member 21.
- the wire fixing portion 14 that fixes the proximal end portion 12b is different from the wire fixing portion 14 that fixes the proximal end portion 11b, but the configuration is the same and is fixed to the support 24 of the main body portion 20 described later. The same is true.
- the entire circumference of the pulley groove 5c of the front end side pulley 5B is wound around one of the first guide wire 11 and the second guide wire 12.
- the pulley groove 5c of the base end side pulley 5A is less than a total of one round by either the first guide wire 11 or the second guide wire 12, and in this embodiment, as an example, a substantially half circumference (including a case of a half circumference). Only wound.
- the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are wound along the pitch circle of the proximal-side pulley 5A and the distal-side pulley 5B. For this reason, as shown in FIG. 9B, when the plate-like portion 8 is rotated about the first rotation shaft 10A under the drive of the drive motor 25, the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are moved. It moves on each pulley groove 5c without slipping. As a result, the front end side pulley 5B restrained by the first guide wire 11 and the second guide wire 12 rotates around the second rotation shaft 10B.
- the front end side pulley 5B is rolling with the pitch circle of the front end side pulley 5B without slipping on the pitch circle of the base end side pulley 5A. Therefore, for example, as shown in FIG. 9B, when the plate-like portion 8 (not shown) is rotated clockwise by the angle ⁇ with respect to the longitudinal axis O, the leading pulley 5B is centered on the second rotation shaft 10B. Therefore, the joint 3 is bent by rotating by an angle 2 ⁇ with respect to the longitudinal axis O. Thereby, the front end side rotating body 4 to which the second rotating shaft 10B is fixed also rotates in the same manner. For example, as shown in FIG.
- the proximal pulley 5A has an angle ⁇
- the orientation of the treatment section 2 is rotated by the angle 2 ⁇ clockwise with respect to the longitudinal axis O in the figure, and the orientation of the treatment section 2 is changed.
- the base end side pulley 5 ⁇ / b> A constitutes a first guide portion capable of guiding rolling about the first rotation shaft 10 ⁇ / b> A.
- the front end side pulley 5B constitutes a second guide portion that engages with the base end side pulley 5A and guides rolling along the track of the base end side pulley 5A.
- the main body portion 20 includes a long member 21, a proximal side device portion 22, and a position adjustment portion 23.
- the long member 21 has the above-mentioned distal end surface 21a on the distal end side, has a cylindrical inner peripheral surface 21e formed therein, and has a bottomed cylindrical shape that opens to the proximal end side.
- a base end surface 21f orthogonal to the longitudinal axis O is formed at an end portion in the axial direction at the base end portion of the elongate member 21, and the base end side device portion 22 is formed on the outer peripheral surface.
- a male screw portion 21c for adjusting the position is provided.
- a guide groove 21 d extending along the longitudinal axis O is provided on the proximal end side of the inner peripheral surface 21 e of the long member 21 in order to regulate the position around the longitudinal axis O of the proximal end side device unit 22 with respect to the long member 21. Is provided.
- the guide groove 21d is provided at two positions facing each other with the longitudinal axis O therebetween as shown in FIG. 10B.
- the proximal-side device unit 22 includes a drive motor 25 and a support body 24.
- the support 24 has a cylindrical shape that is fitted to the housing portion 24f for fixing the drive motor 25 (not shown in FIGS. 10A and 10B, see FIGS. 2 and 3) and the inner peripheral surface 21e of the long member 21. And a cylindrical portion 24a.
- the casing portion 24f and the cylindrical portion 24a are provided on the base end side of the support 24.
- the inner peripheral surface 24e of the cylindrical portion 24a is formed to have a size that allows the drive wire 15 to be inserted without contact.
- Each wire fixing portion 14 (FIG. 10A) , B are not shown, see FIGS. 3 and 9).
- the outer peripheral surface 24b of the cylindrical portion 24a is formed of a cylindrical surface that is fitted to the inner peripheral surface 21e of the long member 21 so as to be movable in the direction along the longitudinal axis O.
- a pair of engaging protrusions 24d that respectively engage with the pair of guide grooves 21d of the long member 21 protrude radially outward from the distal end side of the outer peripheral surface 24b.
- an engagement protrusion 24c that engages with a guide groove 23d of a position adjusting portion 23 described later protrudes radially outward.
- the long member 21 of the main body 20 has a longitudinal axis O and is connected to an end of the joint 3 opposite to the end where the treatment section 2 as an end effector is disposed.
- the scale part is configured.
- the base end side device unit 22 is provided on the base end side of the long portion, and constitutes a drive unit that supplies a driving force for operating the second connecting member 7 that is a rotating body.
- the position adjustment unit 23 is a member that adjusts the relative position of the long portion and the drive portion in the direction along the longitudinal axis O, and is screwed with the male screw portion 21 c of the long member 21. And it is comprised from the cylindrical member externally fitted to the cylindrical part 24a of the support body 24. As shown in FIG.
- the position adjusting unit 23 is disposed between the long member 21 and the proximal end side device unit 22.
- a female screw portion 23c that is screwed with the male screw portion 21c is provided on the inner peripheral portion on the distal end side of the position adjusting portion 23.
- an inner peripheral surface 23b that fits slidably with the outer peripheral surface 24b of the cylindrical portion 24a, and a guide groove that extends over the entire circumference of the inner peripheral surface 23b. 23d. Further, the guide groove 23d is engaged with the engagement protrusion 24c of the cylindrical portion 24a at the intermediate portion of the inner peripheral surface 23b.
- the position adjusting unit 23 is provided so as to be rotatable in the circumferential direction of the cylindrical portion 24a in a state where the position along the longitudinal axis O is constant with respect to the cylindrical portion 24a.
- the male screw portion 21 c of the long member 21 is screwed with the female screw portion 23 c of the position adjusting portion 23
- the long member 21 does not rotate relative to the support 24, and only the relative position with respect to the support 24 in the direction along the longitudinal axis O changes. That is, the base end face 21 f of the long member 21 moves in the direction along the longitudinal axis O as the position adjusting unit 23 rotates.
- the position adjusting unit 23 fixes and releases the position of the base end surface 21f that moves in this way, thereby restricting the relative movement between the long member 21 and the base end side device unit 22.
- the stopper portion 29 is configured by including a stopper member 26 and a coil spring 27 (elastic member) in a stopper member accommodation hole 23 a formed on the side of the position adjusting portion 23.
- the stopper member accommodation holes 23 a are provided at two positions facing each other across the central axis in the circumferential direction of the position adjusting portion 23.
- the hole shape of each stopper member accommodation hole 23a in a side view is a rectangular shape that is long in the direction along the longitudinal axis O (see FIG. 3).
- Each stopper member receiving hole 23a has a radial hole shape in which each distal end side penetrates the female screw portion 23c and each proximal end side has a depth that is radially outward from the guide groove 23d. Yes.
- a base end portion bottom surface 23f is formed in the stopper member accommodation hole 23a.
- the distal end inner peripheral surface 23e of the stopper member accommodation hole 23a is located on the proximal end side with respect to the engagement protrusion 24d of the cylindrical portion 24a.
- a pivot shaft 28 that rotatably supports the stopper member 26 in the short direction.
- the stopper member 26 is a plate-like member that has a rectangular outer shape that can be inserted into the stopper member accommodation hole 23a, and is rotatably supported by the rotation support shaft 28 of the stopper member accommodation hole 23a.
- the stopper member 26 is bent at a substantially central portion in the longitudinal direction so as to protrude toward the inside of the position adjusting portion 23.
- a rotation support shaft 28 is inserted in a short direction at a bent portion of the stopper member 26.
- the distal end side of the rotation support shaft 28 extends in a plate shape toward the distal end inner peripheral surface 23 e, and the distal end side of the stopper member 26 engages with the proximal end surface 21 f of the long member 21.
- a toe end face 26b is formed.
- the locking end surface 26b of the stopper member 26 is radially inward of the threaded portion of the female screw portion 23c as the stopper member 26 rotates about the rotation support shaft 28.
- the proximal end surface 21f of the long member 21 moving along the longitudinal axis O can be locked, and on the distal end inner peripheral surface 23e outside in the radial direction from the threaded portion of the female screw portion 23c. It can be moved between the facing position (see FIG. 11).
- the base end side of the rotation support shaft 28 of the stopper member 26 is bent into a shape that protrudes outward from the position adjustment portion 23 at an intermediate portion between the rotation support shaft 28 and the distal end portion on the base end side.
- the bent portion forms a plate-like pressing portion 26a (operation portion) on the proximal end side.
- the pressing portion 26 a protrudes outward in the radial direction from the outer peripheral surface of the position adjusting portion 23 as the stopper member 26 rotates around the rotation support shaft 28. It can move between a position that can be pressed from the outside in the radial direction toward the inside in the stopper member accommodation hole 23a and a position that is depressed inside the stopper member accommodation hole 23a (see FIG. 11).
- the coil spring 27 is an elastic member that urges the stopper member 26 in a direction in which the locking end surface 26 b of the stopper member 26 advances into the moving path of the long member 21, and the back surface of the pressing portion 26 a and the position adjusting portion 23. It arrange
- the male screw portion 21 c of the long member 21, the position adjusting portion 23, and the stopper member 26 constitute a wire relaxation mechanism 30.
- a wire relaxation mechanism 30 is disposed at the proximal end portion of the long member 21 and includes the drive wire 15.
- the wire relaxation mechanism 30 expands and contracts in the longitudinal direction of the long member 21, thereby causing the second connecting member 7 that is a rotating body and the proximal-side device unit 22 that is a driving unit to This is a mechanism for changing the path length of the drive wire 15 between the two.
- FIG. 11 is an explanatory view of the operation of the stopper portion of the medical manipulator of the first embodiment of the present invention.
- 12A and 12B are operation explanatory views of the medical manipulator of the first embodiment of the present invention.
- the medical manipulator 1 In order to perform a treatment with the medical manipulator 1, the medical manipulator 1 is assembled in a drivable state, and is attached to the slave manipulator 120 as shown in FIG. At this time, as shown in FIG. 2, in the medical manipulator 1, the axis of the treatment section 2 and the central axes of the second rotation shaft 10B and the first rotation shaft 10A are aligned on the longitudinal axis O.
- the inter-axis distance between the second rotation shaft 10B and the first rotation shaft 10A is the first inter-axis distance P1.
- the inter-axis distance between the first rotation shaft 10A and the drive shaft 25a is L1.
- the inter-axis distance L ⁇ b> 1 is realized by adjusting the distance in the direction along the longitudinal axis O between the long member 21 and the support 24 by the position adjusting unit 23. In the present embodiment, as shown in FIG. 10A, this is realized when the proximal end surface 21f of the long member 21 is aligned with the distal end inner peripheral surface 23e of the stopper member accommodation hole 23a. In the medical manipulator 1, the locking end surface 26b of the stopper member 26 of the stopper portion 29 is locked to the base end surface 21f and the distal end portion inner peripheral surface 23e in such a state of the inter-axis distance L1.
- the medical manipulator 1 When the treatment is finished, the medical manipulator 1 needs to be cleaned.
- the medical manipulator 1 can be easily cleaned by setting the joint portion 3 in a relaxed state during the cleaning.
- the relative distance between the long member 21 and the support 24 is shortened by the position adjusting unit 23.
- the cleaner presses each pressing portion 26 a in the stopper portion 29 inward of the position adjusting portion 23.
- the coil spring 27 is compressed and the urging force is released, and each stopper member 26 rotates about the rotation support shaft 28.
- each locking end surface 26b moves radially outward facing the inner peripheral surface 23e of the distal end portion in the stopper member accommodation hole 23a, and the locking of the base end surface 21f of the long member 21 by the locking end surface 26b is released. Is done. As described above, the stopper member 26 is retracted from the moving path of the long member 21, so that a space in which the long member 21 can move is formed closer to the base end side than the base end surface 21f.
- the position adjusting portion 23 In a state where the cleaner presses and presses the pressing portion 26a, the position adjusting portion 23 is rotated about the longitudinal axis O and the position adjusting portion 23 is twisted. Thereby, the elongate member 21 and the cylindrical part 24a are engaged in the circumferential direction by the guide groove 21d and the engagement protrusion 24d. Depending on the rotation direction of the position adjustment unit 23, the long member 21 moves in a direction toward or away from the support 24. In the relaxed state, the position adjusting portion 23 is twisted to shorten the wire relaxing mechanism 30, thereby bringing the long member 21 closer to the support 24, so that the wire fixing portion 14 and the first rotating shaft 10 ⁇ / b> A are connected. And the inter-axis distance between the drive shaft 25a and the first rotation shaft 10A is shortened.
- the long member 21 is brought closer to the support 24 by a distance ⁇ b.
- the base end side support 13 of the joint portion 3 connected to the long member 21 also translates to the base end side by a distance ⁇ b together with the first rotation shaft 10A, for example, the first rotation shaft 10A
- the inter-axis distance from the drive shaft 25a is L1- ⁇ b. Since the first rotation shaft 10A is slidably supported by the bearing slide hole 6b of the first connecting member 6 and the bearing slide hole 8b of the second connecting member 7, the distal end side rotating body 4 is It is possible to keep the same position as the drivable state. For this reason, a state in which the inter-axis distance between the first rotation shaft 10A and the second rotation shaft 10B is greater than the first inter-axis distance is possible.
- the first connecting member 6 and the second connecting member 7 that hold the second rotating shaft 10B are also moved in parallel by S. Since the first rotation shaft 10A is relatively slidably held in the bearing slide holes 6b and 8b, even if the first connecting member 6 and the second connecting member 7 move by S, The positions of the first rotation shaft 10A and the base end side support 13 do not change.
- the proximal pulley 5A and the distal pulley 5B are separated from each other by a distance ⁇ b-S, and the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are connected to the distal pulley 5B and the base pulley 5B. It will be in the relaxed state in the outer peripheral side of the end side pulley 5A. In this manner, the engagement between the proximal-side pulley 5A and the distal-side pulley 5B, and the first guide wire 11 and the second guide wire 12 is released.
- the drive wire 15, the first guide wire 11, and the second guide wire 12 are all relaxed in the joint portion 3, and the engagement between the drive wire 15 and the drive force input unit 9.
- the engagement between the first guide wire 11 and the proximal-side pulley 5A and the engagement between the second guide wire 12 and the distal-side pulley 5B are released, and a gap is also formed inside the joint portion 3.
- a cleaning operation for inserting a brush becomes easy.
- the cleaning agent surely wraps around the surface of each member, there is no cleaning leakage, and the cleaning can be performed quickly and reliably.
- the position adjusting unit 23 is twisted to extend the wire relaxation mechanism 30, thereby extending the inter-axis distance from the relaxed state.
- tension by re-stretching the wire to return to the original drivable state, and to make the medical manipulator 1 reusable. That is, without returning the medical manipulator 1 to the manufacturer, the washing person can clean the medical manipulator 1 in the hospital and return the medical manipulator 1 to a drivable state.
- FIG. 13 is a schematic exploded perspective view of the joint portion of the medical manipulator of the first modified example of the first embodiment of the present invention.
- the medical manipulator 31 of the present modification includes a joint portion 33 instead of the joint portion 3 of the medical manipulator 1 of the first embodiment.
- the medical manipulator 31 can be used as a part of the medical system 100 in place of the medical manipulator 1 of the first embodiment.
- a description will be given centering on differences from the first embodiment.
- the joint portion 33 includes a second connecting member 37 (rotary body, connecting member) instead of the second connecting member 7 of the joint portion 3 in the first embodiment, and includes a first connecting member.
- the attachment position of the member 6 is changed.
- the second connecting member 37 includes a driving force input unit 39 instead of the driving force input unit 9 of the second connecting member 7 in the first embodiment.
- the driving force input portion 39 is a pulley portion in which the bearing U-shaped groove 9b of the driving force input portion 9 is deleted and a pulley groove 9a is formed on the entire circumference.
- a bearing circular hole 39b having the same diameter as the circular hole 8a is provided.
- the driving force input portion 39 is fixed or integrally formed on one surface of the plate-like portion 8 so that the bearing circular hole 39b is positioned coaxially with the bearing circular hole 8a.
- the second connecting member 37 having such a configuration has the driving force input portion 39 of the proximal support 13 in a state where the shaft portion 10a of the first rotation shaft 10A is inserted into the bearing circular holes 8a and 39b. It arrange
- the second connecting member 37 holds the first rotation shaft 10A so as to be rotatable around the center of the bearing circular hole 8a by the bearing circular holes 8a and 39b. Further, the second connecting member 37 is a bearing slide in a state where the second rotation shaft 10B is maintained in parallel with the first rotation shaft 10A held in the bearing circular hole 8a by the bearing slide hole 8b. It is slidably held along the longitudinal direction of the hole 8b. Furthermore, when the shaft portion 10a of the second rotation shaft 10B contacts the bearing portion 8c in the drivable state, the second connecting member 7 has a distance P1 between the first rotation shaft 10A and the shaft portion 10a.
- the second rotation shaft 10B can be held so as to be rotatable around the center of the bearing portion 8c. It is the same as that of the said 1st Embodiment that it replaces with the driving force input part 9 of the said 1st Embodiment, and the drive wire 15 is wound around the pulley groove
- FIG. 1st Embodiment that it replaces with the driving force input part 9 of the said 1st Embodiment, and the drive wire 15 is wound around the pulley groove
- the first connecting member 6 in the joint portion 33 is arranged by replacing the bearing circular hole 6 a and the bearing slide hole 6 b of the first embodiment in correspondence with the configuration of the second connecting member 37. That is, the shaft portion 10a of the first rotation shaft 10A is inserted through the bearing circular hole 6a of the first connecting member 6 and the through hole 5b of the base end side pulley 5A. The proximal end side of the first connecting member 6 is prevented from coming off in the axial direction by the retaining portion 10b of the first rotating shaft 10A. Further, the shaft portion 10a of the second rotating shaft 10B is inserted into the bearing slide hole 6b of the first connecting member 6 and the through hole 5b of the tip side pulley 5B.
- the distal end side of the first connecting member 6 is prevented from coming off in the axial direction by a retaining portion 10b of the second rotating shaft 10B. Accordingly, the first connecting member 6 of the present modification holds the first rotation shaft 10A so as to be rotatable around the center of the bearing circular hole 6a by the bearing circular hole 6a. In addition, the first connecting member 6 of the present modified example maintains the second rotating shaft 10B in parallel with the first rotating shaft 10A held in the bearing circular hole 6a by the bearing slide hole 6b. It is slidably held along the longitudinal direction of the bearing slide hole 6b.
- the first connecting member 6 has an inter-axis distance of P1 with the first rotation shaft 10A. It is possible to hold the second rotating shaft 10B so as to be rotatable around the center of the bearing portion 6c in the state of a certain distance between the first axes.
- the first connecting member 6 and the second connecting member 37 move together with the proximal-side support body 13 along with the movement of the long member 21 during relaxation. It is possible to switch between the drivable state and the relaxed state in the same manner as the medical manipulator 1 of the first embodiment, except for the differences. For this reason, similarly to the first embodiment, the medical manipulator having the joint can be more efficiently and easily cleaned.
- FIG. 14A is a schematic diagram illustrating a configuration of a medical manipulator according to a second embodiment of the present invention.
- FIG. 14B is a G view in FIG. 14A.
- FIG. 15 is a schematic exploded perspective view showing the arrangement of the drive wire member and the guide wire of the medical manipulator according to the second embodiment of the present invention.
- the medical manipulator 41 of the present embodiment replaces the joint portion 3 of the medical manipulator 1 of the first embodiment with a first joint 43A (first unit joint),
- the joint part 43 comprised from the 2nd joint 43B (2nd unit joint) is provided.
- the medical manipulator 41 is replaced with the drive motor 25 and the drive wire 15 of the first embodiment, and the drive motors 25A and 25B and the drive wires 55A and 55B having the same configuration as the drive motor 25 (drive wire member) ).
- the drive motor 25A is a drive source that drives the first joint 43A via the drive wire 55A
- the drive motor 25B is a drive source that drives the second joint 43B via the drive wire 55B.
- the medical manipulator 41 is an example in which the joint portion is configured by connecting two unit joints in series. As shown in FIG. 1, the medical manipulator 41 can be used as a part of the medical system 100 in place of the medical manipulator 1 of the first embodiment.
- differences from the first embodiment and the first modification will be mainly described.
- the joint portion 43 can be bent in two axial directions, and the length in the direction along the longitudinal axis O of the main body portion 20 is changed by the position adjusting portion 23 as in the first embodiment. Is possible. Therefore, in this embodiment as well, in the same manner as in the first embodiment, the state where the joint portion 43 can be driven can be driven, the engagement between the members used for driving in the joint portion 43 is released and the drive cannot be performed. This is called a relaxed state.
- the joint portion 43 rotates with respect to the longitudinal axis O as shown in FIGS. 14A and 14B unless otherwise specified. A description will be given based on the state that is not.
- the first joint 43 ⁇ / b> A is a unit joint that connects the long member 21 and the second joint 43 ⁇ / b> B so as to be rotatable in a direction intersecting the longitudinal axis O (Y1 direction and Y2 direction in the drawing).
- a base end side support body 53 and a tip end side rotating body 44 are provided.
- the first connecting member (connecting member) 6 and the base end side pulley 5A are increased to two sets, and the front end side pulley 5B is not provided, and two sets of the front end side pulley (second pulley) 45B and the base end side idler are provided.
- a pulley (first pulley) 45A and a tip side idler pulley (second pulley) 45C are added.
- the base end side support body 53A includes a first side face 13b, a second side face 13c, and a rotation shaft holding portion 13a, and the first side face side is provided.
- the member is the same as that of the first embodiment except that the plate thickness between 13b and the second side surface 13c and the fixing position with respect to the tip surface 21a are changed.
- the normal lines of the first side surface 13b and the second side surface 13c are oriented in directions (X1 direction and X2 direction in the drawing) orthogonal to the Y1 and Y2 directions in the drawing.
- the first side surface 13b is a side surface in the illustrated X1 direction
- the second side surface 13c is a side surface in the illustrated X2 direction in the base end side support 53A.
- a proximal first support 53B of a second joint 43B, which will be described later, is fixed to the distal end side of the distal rotation body 44, and a first rectangular plate having a distal end surface 44a formed of a plane orthogonal to the longitudinal axis O is formed. 44f, and a second plate-like portion 44g and a third plate-like portion 44h that are erected from the back side of the tip end face 44a in the first plate-like portion 44f.
- the second plate-like portion 44g is located closer to the X2 direction in the figure
- the third plate-like portion 44h is located closer to the X1 direction in the figure.
- the second plate-like portion 44g has a first side surface 44b aligned with the first side surface 13b of the base end side support 13A and a second side surface 44c aligned with the second side surface 13c.
- the third plate-like portion 44h has a first side surface 44d and a second side surface 44e, and the thickness between them is equal to or greater than the thickness of the driving force input portion 9 of the second connecting member 7. is there.
- the second side surface 44e is disposed at a position facing the first side surface 44b of the second plate-like portion 44g with a gap into which the plate-like portion 8 of the second connecting member 7 can be inserted.
- the third plate-like portion 44h is provided with a rotating shaft holding portion 4d as in the first embodiment.
- the 2nd rotating shaft 10B can be fixed to both surfaces of the 1st side surface 44d and the 2nd side surface 44e to the rotating shaft holding
- the second plate-like portion 44g is provided with a circular hole through which the shaft portion 10a of the second rotating shaft 10B can be inserted at a position facing the rotating shaft holding portion 4d. It has been.
- the front end side pulley 45B does not include the wire fixing portion 5d of the front end side pulley 5B of the first embodiment.
- the proximal end idler pulley 45A is rotatably supported by the shaft portion 10a of the first rotation shaft 10A of the first joint 43A, and is wound around the drive wire 55B so as to be inserted through the first joint 43A.
- the base end idler pulley 45A includes a pulley groove 45c having a pitch circle diameter smaller than P1, and a shaft hole 45b that is rotatably fitted to the shaft portion 10a of the first rotation shaft 10A and is formed coaxially with the pitch circle.
- Have The outer diameter of the base end side idler pulley 45A is smaller than the outer diameter of the base end side pulley 5A.
- the distal-side idler pulley 45C includes a pulley groove 45c and a shaft hole 45b similar to the proximal-side idler pulley 45A.
- the shaft portion 10a of the second rotating shaft 10B is inserted into the shaft hole 45b of the tip side idler pulley 45C, and the outer diameter is smaller than the outer diameter of the tip side pulley 5B.
- the second connecting member 7 is arranged on the first side surface 13b of the base end side support 53A so that the base end side of the plate-like portion 8 having the bearing slide hole 8b faces,
- the end pulley 5A is sandwiched between the driving force input portion 9 of the second connecting member 7 and the base end side of the first connecting member 6 (the one having the bearing slide hole 6b).
- the first connecting member 7 includes a bearing slide hole 8b of the second connecting member 7, a shaft hole 45b of the base end side idler pulley 45A, a through hole 5b of the base end side pulley 5A, and a bearing slide hole 6b of the first connecting member 6.
- the shaft portion 10a of the dynamic shaft 10A is inserted.
- the proximal end side of the first connecting member 6 is prevented from coming off in the axial direction by the retaining portion 10b of the first rotating shaft 10A.
- On the second side surface 13c of the base end side support 53A a base end side idler pulley 45A and a base end side pulley 5A are arranged in this order, and the base end side of the first connecting member 6 (the bearing slide hole 6b is provided). Between them).
- the shaft portion 10a of the first rotating shaft 10A is inserted through the shaft hole 45b of the base end side idler pulley 45A, the through hole 5b of the base end side pulley 5A, and the bearing slide hole 6b of the first connecting member 6. .
- the proximal end side of the first connecting member 6 is prevented from coming off in the axial direction by the retaining portion 10b of the other first rotating shaft 10A.
- the distal end portion of the plate-like portion 8 is inserted between the second plate-like portion 44g and the third plate-like portion 44h of the distal end side rotating body 44.
- a tip side idler pulley 45C and a tip side pulley 45B are arranged in this order on the first side surface 44d of the third plate-like portion 44h, and the tip side of the first connecting member 6 (the one having the bearing circular hole 6a). It is sandwiched between.
- the shaft portion 10a of the second rotating shaft 10B is inserted through the shaft hole 45b of the front end side idler pulley 45C, the through hole 5b of the front end side pulley 45B, and the bearing circular hole 6a of the first connecting member 6.
- a tip side idler pulley 45C and a tip side pulley 45B are arranged in this order on the second side surface 44c of the second plate-like portion 44g, and the tip side of the first connecting member 6 (the one having the bearing circular hole 6a). It is sandwiched between.
- a circular hole for bearing 8a in the plate-like portion 8 a circular hole (not shown) in the second plate-like portion 44g, a shaft hole 45b in the distal-side idler pulley 45C, a through-hole 5b in the proximal-side pulley 5A, and the first connecting member 6
- the shaft portion 10a of the first rotation shaft 10A is inserted into the bearing slide hole 6b.
- the proximal end side of the first connecting member 6 is prevented from coming off in the axial direction by the retaining portion 10b of the first rotating shaft 10A.
- each first connecting member 6 of the first joint 43A holds each second rotating shaft 10B so as to be rotatable around the center of the bearing circular hole 6a by each bearing circular hole 6a.
- each first connecting member 6 is in a state in which each first rotation shaft 10A is kept parallel to each second rotation shaft 10B held in each bearing circular hole 6a by each bearing slide hole 6b.
- the bearing slide holes 6b are held so as to be slidable along the longitudinal direction.
- each of the first connecting members 6 is in a drivable state, and when the shaft portion 10a of each first rotation shaft 10A comes into contact with each bearing portion 6c, the first rotation shaft 10A and the second rotation shaft 10A.
- each first rotation shaft 10A can be held so as to be rotatable around the center of the bearing portion 6c.
- the drive wire 55A has a length similar to that of the drive wire 15 of the first embodiment in the pulley groove 9a of the drive force input unit 9 and the pulley groove 25c of the drive pulley 25b of the drive motor 25A. It is wound in a circle and stretched. At this time, a frictional force is generated in the drive wire 55A, and the drive wire 55A is engaged with the pulley grooves 9a and 25c by the frictional force.
- the second connecting member 7 of the first joint 43A rotates in the same direction about the first rotation shaft 10A.
- the drive wire 55B is stretched between a pulley groove 9a of the second connecting member 37 in a second joint 43B described later and a pulley groove 25c of the drive pulley 25b of the drive motor 25B.
- the drive wire 55 ⁇ / b> B has a first plate-like shape of the wire insertion part 21 b provided on the distal end surface 21 a of the long member 21 and the distal end side rotating body 44 in the first joint 43 ⁇ / b> A.
- the drive wire 55B is inserted as two drive wire members between the wire insertion part 21b of the part 44f. Each of these drive wires 55B is engaged with each pulley groove 45c of the proximal-side idler pulley 45A and the distal-side idler pulley 45C that are radially opposed to each other in an S shape.
- the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are fixed to the proximal end portions 11b and 12b via the wire fixing portion 14, as in the first embodiment.
- the distal end portions 11a and 12a are fixed separately to the wire fixing portions 5d of the two distal pulleys 5B in the second joint 43B, which will be described later. It is stretched between.
- the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are connected to the wire insertion portion 21b provided on the distal end surface 21a of the elongate member 21 and the distal end side loop within the first joint 43A. It is inserted between the wire insertion part 21b of the first plate-like part 44f of the moving body 44.
- the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are separately engaged with the pulley grooves 45c of the proximal-side pulley 5A and the distal-side pulley 45B, which are opposed to each other in the radial direction, in an inverted S shape. Yes.
- the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are extended in a direction along the longitudinal axis O from the wire insertion portion 21b of the distal end surface 21a at a position (downward in the drawing) shifted in the Y2 direction with respect to the longitudinal axis O. ing.
- the second joint 43B has a configuration in which the proximal end support 13 of the joint portion 33 of the first modification of the first embodiment is replaced with a proximal end support 53B. is there.
- the base end side support body 53B fixes the base end side support body 13 of the first embodiment to the front end surface 44a of the first plate-like portion 44f of the front end side rotating body 44 of the first joint 43A.
- the posture of the base side support 53B is such that the first side surface 13b and the second side surface 13c are orthogonal to the first side surface 13b and the second side surface 13c of the base side support 53A of the first joint 43A.
- the second side surface 13c is arranged in the Y1 direction, and the first side surface 13b is arranged in the Y2 direction. Therefore, the second joint 43B is a bent joint that rotates in the X1 direction and the X2 direction.
- FIG. 16 is an operation explanatory view of the medical manipulator of the second embodiment of the present invention.
- the medical manipulator 41 includes the treatment unit 2, it is possible to perform a treatment by remote operation on the treatment target site in a drivable state, similarly to the medical manipulator 1 of the first embodiment.
- the joint portion 43 of the medical manipulator 41 is rotated in the Y1 and Y2 directions with respect to the longitudinal axis O by the combination of the rotational motions of the first joint 43A and the second joint 43B, and X1 and X2 orthogonal thereto. Bending combined with direction rotation is possible.
- the medical manipulator 41 also includes the position adjusting unit 23 and the stopper unit 29, as shown in FIG. 16, as with the medical manipulator 1 of the first embodiment, Can be relatively moved along the longitudinal axis O.
- a relaxed state can be formed.
- the drive wire 55A is wound around the drive force input unit 9 supported by the first rotation shaft 10A of the first joint 43A that moves together with the long member 21.
- the inter-axis distance between the first rotation shaft 10A and the drive shaft 25a of the drive motor 25A is shortened, and the drive wire 55A is relaxed similarly to the drive wire 15 of the first embodiment.
- a gap ⁇ A is formed between the proximal end side pulley 5A and the distal end side pulley 45B of the first joint 43A.
- the first rotation shaft 10A of the first joint 43A that moves together with the distal end side rotation body 44 is moved to the long member 21 side by a distance ⁇ b ⁇ A. Since the drive wire 55B is wound around the driving force input unit 9 supported by the first rotation shaft 10A of the second joint 43B, the first rotation shaft 10A and the drive shaft 25a of the drive motor 25B are connected.
- the inter-axis distance becomes the second inter-axis distance P2A that is longer than the first inter-axis distance P1 by ⁇ A, and the drive wire 55B is relaxed, like the drive wire 15 of the first embodiment.
- the proximal-side pulley 5A and the distal-side pulley 45B of the second joint 43B A gap ⁇ B is formed between the two. That is, the first rotation shaft 10A of the second joint 43B that moves together with the distal end side rotation body 4 is moved to the long member 21 side by a distance ⁇ b ⁇ A ⁇ B. Accordingly, the inter-axis distance between the first rotation shaft 10A and the second rotation shaft 10B of the second joint 43B becomes the second inter-axis distance P2B that is longer than the first inter-axis distance P1 by the gap ⁇ B.
- the distal end side end portion 11a of the first guide wire 11 and the distal end side end portion 12a of the second guide wire 12 are fixed to the distal end side pulley 5B supported by the second rotation shaft 10B of the second joint 43B. Between the support 24, the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are stretched. Therefore, the distance between the first rotating shaft 10A and the support 24 is shortened by ⁇ b ⁇ A ⁇ B, and the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are relaxed.
- the position adjusting unit 23 is used to drive the drive wires 55A and 55B that are drive wire members of the first joint 43A and the second joint 43B, and the first guide wire that is a guide wire.
- 11 and all of the second guide wires 12 can be relaxed to release all the engagements with the driving force input sections 9, the base end side pulleys 5A, and the front end side pulleys 45B and 5B.
- a gap is formed in the first joint 43A and the second joint 43B, and for example, a cleaning operation for inserting a brush becomes easy.
- the cleaning agent surely goes around the surface of each member, and there is no cleaning leakage, so that the cleaning can be performed quickly and reliably.
- FIG. 17A is a schematic diagram illustrating a configuration of a medical manipulator according to a third embodiment of the present invention.
- FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line HH in FIG. 17A.
- FIG. 18 is a schematic exploded perspective view showing the configuration of the main part of the joint part of the medical manipulator of the third embodiment of the present invention.
- the medical manipulator 61 of the present embodiment replaces the joint portion 43 of the medical manipulator 41 of the second embodiment with a first joint 63A (first unit) that is a bent joint.
- the medical manipulator 61 can be used as a part of the medical system 100 in place of the medical manipulator 1 of the first embodiment.
- a description will be given focusing on differences from the second embodiment.
- the joint portion 63 can be rotated and bent in two axial directions, and the length in the direction along the longitudinal axis O of the main body portion 20 is adjusted by the position adjusting portion 23 as in the second embodiment. Can be changed. Therefore, in this embodiment as well, in the same way as in the second embodiment, the state in which the joint portion 63 can be driven can be driven, the engagement between the members used for driving in the joint portion 63 is released, and the drive cannot be performed. This is called a relaxed state.
- the joint portion 63 rotates with respect to the longitudinal axis O as shown in FIGS. 17A and 17B unless otherwise specified. A description will be given based on the state that is not.
- the first joint 63A is a pair of bases around which the second guide wire 12 is wound, out of the two sets of the proximal pulley 5A and the distal pulley 45B of the first joint 43A of the second embodiment.
- the front end side pulley 45B which is not provided with the end side pulley 5A and the front end side pulley 45B and the first guide wire 11 is wound around, is replaced with the front end side pulley 5B.
- the positions of the front end side pulley 5B and the base end side pulley 5A are interchanged with the positions of the adjacent front end side idler pulley 45C and the base end side idler pulley 45A.
- the wire fixing portion 5d of the distal end side pulley 5B includes the distal end side end portion 11a of the first guide wire 11 and the distal end side of the second guide wire 12 as in the first embodiment.
- the end 12a is fixed.
- the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are wound around the respective pulley grooves 5c so that the first guide wire 11 and the second guide wire 12 intersect each other.
- the proximal end portions 11b and 12b of the first guide wire 11 and the second guide wire 12 are fixed to the support 24 via the wire fixing portion 14 as in the first embodiment.
- the portion composed of the base end side support body 53A, the second connecting member 7, the front end side rotating body 44, the front end side pulley 5B, and the base end side pulley 5A is A flexure joint having the same configuration as that of the joint portion 3 of the embodiment is configured.
- the inter-axis distance between the first rotation shaft 10A of the first joint 63A and the drive shaft 25a of the drive motor 25A is L2.
- the drive wires 55B are wound around the base end side idler pulleys 45A and the distal end side idler pulleys 45C, respectively, and inserted into the first joint 63A.
- the second joint 63B is fixed to the distal end surface 44a of the distal end side rotation body 44 and extends in a direction orthogonal to the first rotation shaft 10A and the second rotation shaft 10B in the first joint 63A.
- the base end side support body 73 which has the shaft hole 73a, the rotation axis
- the distal-side rotating body 64 includes a distal end portion 65 that is connected to the treatment portion 2 and extends in a direction perpendicular to the longitudinal axis O, and a pair that extends from both longitudinal ends of the distal end portion 65 along the longitudinal axis O to the proximal end side.
- a driving force input portion 69 provided on the surface facing the pair of plate portions 66, 68 is provided.
- the plate-like portion 66 is provided with a bearing slide hole 6b that is the same as that in the first embodiment, penetrating in the thickness direction.
- the longitudinal direction of the bearing slide hole 6 b in the plate-like portion 66 coincides with the longitudinal axis O, and the bearing portion 6 c is formed on the inner peripheral surface near the tip portion 65.
- the plate-like portion 68 has the same shape as the plate-like portion 66. For this reason, it has the bearing slide hole 6b in the position which opposes the bearing slide hole 6b of the plate-shaped part 66, and the center of each bearing part 6c is coaxial with the axis line orthogonal to a longitudinal direction.
- the driving force input portion 69 is configured by adding a wire fixing portion 69b for fixing the driving wire 55B to the pulley groove 9a of the driving force input portion 9 of the second connecting member 7.
- the bearing U-shaped groove 9 b of the driving force input portion 69 opens in a range overlapping the bearing slide hole 6 b of the plate-shaped portion 68, and the bearing portion 9 c of the bearing U-shaped groove 9 b is a bearing of the plate-shaped portion 68. It is aligned with the part 6c.
- the rotation shaft 70 is a bearing in a state in which the bearing slide hole 6 b of the plate-like portion 66 and the bearing U-shaped groove 9 b of the driving force input portion 69 are opposed to the opening of the shaft hole 73 a of the base end support 73. It is inserted into the slide hole 6b for bearing and the U-shaped groove 9b for bearing, and is prevented from coming off in the axial direction by retaining portions 70c provided at both ends of the rotating shaft 70. Thereby, the distal end side rotation body 64 is connected to the proximal end side support body 73 so as to be rotatable around the rotation shaft 70.
- the drive wire 55B wound around the drive pulley 25b of the drive motor 25B passes through the wire insertion portion 21b provided through the first plate-like portion 44f of the distal end side rotating body 44. It is introduced into the second joint 63B.
- the drive wire 55B is wound around the pulley groove 9a of the drive force input unit 69 and fixed to the wire fixing unit 69b.
- the rotation shaft 70 of the second joint 63B is in contact with the bearing portions 6c and 9c (see FIG. 18) of the distal end side rotation body 64, and in this state, the rotation shaft 70 and the drive motor 25B are in contact with each other.
- the inter-axis distance with the drive shaft 25a is L3. At this time, tension is generated in the drive wire 55B so that the drive force can be transmitted to the drive force input portion 69, and the bearing portions 6c and 9c of the distal end side rotating body 64 are rotated by the drive wire 55B. 70.
- the driving motors 25A and 25B are driven in a drivable state, whereby the distal end side rotating body 44 of the first joint 63A is the second embodiment. It can be bent in the same manner as above, and the second joint 63B can be driven in a direction perpendicular to the bending direction to rotate the distal end side rotating body 64 and the treatment section 2 fixed thereto. Further, similarly to the second embodiment, the position adjusting unit 23 can be switched to the relaxed state by bringing the long member 21 closer to the support 24.
- the inter-axis distance between the first rotation shaft 10A of the first joint 63A and the drive shaft 25a of the drive motor 25A becomes shorter than L2, and the rotation shaft 70
- the distance between the shaft and the drive shaft 25a of the drive motor 25B is shorter than L3. Accordingly, the drive wires 55A and 55B are relaxed, and the engagement state with the drive force input units 9 and 69 is released.
- the distance between the first rotation shaft 10A and the second rotation shaft 10B in the first joint 43A is set to be larger than the first inter-axis distance L1 by adjusting the movement amount of the distal-side rotation bodies 4 and 44.
- a gap can be formed between the proximal pulley 5A and the distal pulley 5B, and the engagement with the first guide wire 11 and the second guide wire 12 can be released. Thereby, the medical manipulator 61 can be more efficiently and easily cleaned.
- FIG. 19A is a schematic front view showing a configuration of a main part of a medical manipulator according to a fourth embodiment of the present invention.
- 19B and 19C are operation explanatory views of the medical manipulator of the fourth embodiment of the present invention.
- a medical manipulator 81 includes a joint portion 83 that is a bending joint instead of the joint portion 3 of the medical manipulator 1 according to the first embodiment.
- the medical manipulator 81 can be used as a part of the medical system 100 instead of the medical manipulator 1 of the first embodiment.
- a description will be given centering on differences from the first embodiment.
- the joint portion 83 can be bent, and the length in the direction along the longitudinal axis O of the main body portion 20 can be changed by the position adjusting portion 23 as in the first embodiment. Therefore, in this embodiment as well as the first embodiment, the state in which the joint portion 83 can be driven can be driven, the engagement between members used for driving in the joint portion 83 is released, and the drive is impossible. This is called a relaxed state. In the following description, when describing the positional relationship of each member in the drivable state, the joint portion 83 is not rotated with respect to the longitudinal axis O as shown in FIG. This will be described based on the state.
- the joint portion 83 includes a base end side support body 82, a distal end side rotating body 84, and a second connecting member 37 similar to the first modification of the first embodiment.
- the proximal end support 82 is fixed to the distal end surface 21a of the elongate member 21 at the proximal end, and a gear portion 82a (first guide portion) having a pitch circle diameter P1 is formed in an arcuate range at the distal end. Yes.
- a first rotation shaft that is rotatably fitted to the bearing circular holes 8a and 39b of the second connecting member 37 at a position coaxial with the pitch circle of the gear portion 82a. 82b is erected.
- the first rotation shaft 82b is formed with a wire insertion groove (first wire insertion portion) 82c through which the guide wire (guide wire) 85, which will be described later, can be inserted, along the longitudinal axis O through the axis.
- the wire insertion groove 82c has a linear shape substantially equal to the wire diameter of the guide wire 85 on the base end side with respect to the axis of the first rotation shaft 82b, and is distal to the axis of the first rotation shaft 82b. On the side, the groove width gradually increases in diameter.
- the central angle of the fan-shaped is that the guide wire 85 is obstructed to rotate according to the range of the rotation angle in which the second connecting member 37 rotates around the first rotation shaft 82b as the joint portion 83 is bent. It is set to a size that does not.
- the treatment portion 2 is connected to the distal end side of the distal end side rotating body 84, and a gear portion (first guide portion) 84a similar to the proximal end side support body 82 is formed in an arcuate range at the proximal end portion. Yes.
- a second rotating shaft 84b that is rotatably fitted to the bearing slide hole 8b of the second connecting member 37 stands at a position that is coaxial with the pitch circle of the gear portion 84a. It is installed.
- a wire insertion groove (second wire insertion portion) 84c through which the guide wire 85 can be inserted is formed in the second rotation shaft 84b along the longitudinal axis O through the axis.
- the wire insertion groove 84c has a linear shape substantially equal to the wire diameter of the guide wire 85 on the distal end side with respect to the axis of the second rotation shaft 84b, and is proximal to the axis of the second rotation shaft 84b. On the side, the groove width gradually increases in diameter.
- the first rotation shaft 82b is inserted into the bearing circular holes 8a and 39b of the second connecting member 37
- the second rotation shaft 84b is the first rotation shaft 84b.
- the two connecting members 37 are inserted into and connected to the bearing slide holes 8b.
- FIG. 19A is a schematic view and is not shown, the second connecting member 37, the first rotating shaft 82b, and the second rotating shaft 84b are prevented from coming off.
- the driving wire 15 is wound around the driving force input portion 39 of the second connecting member 37.
- the length of the guide wire 85 is a length at which tension is generated when the distance between the first rotation shaft 82b and the second rotation shaft 84b is P1.
- the wire insertion grooves 82c and 84c constitute a wire insertion portion that can stretch the guide wire 85 between the axial centers of the first rotation shaft 82b and the second rotation shaft 84b. ing.
- the driving motor 25 (not shown) is driven and the driving pulley 25b (not shown) is rotated, so that the driving force input part 39 is driven from the driving wire 15.
- the driving force is transmitted to the driving force input portion 39 in the same direction as the driving pulley 25b.
- the second connecting member 37 is rotated by, for example, an angle ⁇ about the first rotation shaft 82b.
- the gear portion 84a is engaged with and engaged with the gear portion 82a
- the second rotation shaft 84b of the distal end side rotation body 84 rotates by an angle ⁇ within the bearing portion 8c of the bearing slide hole 8b.
- the joint portion 83 bends by turning on the pitch circle of the gear portion 82a of the base end support 82 around the first turning shaft 82b.
- the direction of the distal end side rotating body 4 fixed to the distal end side rotating body 84 rotates about the longitudinal axis O by an angle 2 ⁇ .
- the long member 21 is not shown in the drawing using the position adjusting unit 23 (not shown) as in the first embodiment. Close to 24. Thereby, the inter-axis distance between the first rotation shaft 82b and the second rotation shaft 84b becomes the second inter-axis distance P3 which is larger than the first inter-axis distance P1. For this reason, the gear portions 82a and 84a are disengaged to form a gap, and the guide wire 85 is relaxed. Further, the drive wire 15 is also loosened, and a gap is also formed between the drive force input unit 39 and the drive wire 15. For this reason, similarly to the first embodiment, the medical manipulator 81 can be more efficiently and easily cleaned.
- FIG. 20A is a schematic front view showing the configuration of the medical manipulator of the fifth embodiment of the present invention.
- FIG. 20B is an operation explanatory diagram of the medical manipulator of the fifth embodiment of the present invention.
- a medical manipulator 91 according to the present embodiment includes a joint portion 93 that is a rotating joint instead of the joint portion 3 of the medical manipulator 1 according to the first embodiment.
- the medical manipulator 91 can be used as a part of the medical system 100 in place of the medical manipulator 1 of the first embodiment.
- a description will be given centering on differences from the first embodiment.
- the joint portion 93 is rotatable, and the length in the direction along the longitudinal axis O of the main body portion 20 can be changed by the position adjusting portion 23 as in the first embodiment. . Therefore, in this embodiment as well, as in the first embodiment, the state in which the joint portion 93 can be driven is referred to as a driveable state, and the engagement between the members used for driving in the joint portion 93 is released to drive. It is called a relaxed state that becomes impossible. And in the following description, when explaining the positional relationship of each member in the drivable state, the joint portion 93 is not rotated with respect to the longitudinal axis O as shown in FIG. This will be described based on the state.
- the joint portion 93 includes a proximal-side support body 92 and a distal-end-side rotating body 94 (rotating body).
- the base end side support body 92 has a base end side fixed to the front end surface 21 a of the elongate member 21, and has an oval bearing slide hole 92 a having a longitudinal direction along the longitudinal axis O on the front end side.
- a semicircular bearing portion 92b is formed on the base end side of the bearing slide hole 92a.
- the inter-axis distance between the center of the bearing portion 92b and the drive shaft 25a of the drive motor 25 is L4 (third inter-axis distance) in the drivable state.
- the treatment portion 2 is connected to the distal end side of the distal-side rotating body 94, and a driving force input portion 94b which is a pulley portion (fixed pulley) having a pulley groove 9a around which the drive wire 15 is wound around the proximal end portion. Is fixed.
- the rotation is inserted into the bearing slide hole 92a of the base end side support body 92 at a position coaxial with the pulley groove 9a and is rotatably fitted in the bearing portion 92b.
- a shaft 94a (third rotation shaft) is provided upright.
- a wire fixing portion 94c for fixing the distal end side rotating body 94 and the drive wire 15 is provided on the pulley groove 9a on the distal end side of the driving force input portion 94b.
- the fixing method for example, caulking is used.
- the drive wire 15 has such a length that tension is generated so that the drive force can be transmitted in the drive enabled state, and the drive pulley 25b (drive rotation) provided in the drive force input unit 94b and the base end side device unit 22 Member).
- the drive wire 15 is fixed to the distal end side rotating body 94 by a wire fixing portion 94c.
- the drive force is transmitted from the drive wire 15 to the drive force input unit 94b, and the drive force input unit 94b. Rotates in the same direction as the drive pulley 25b (see the arrow in FIG. 20A).
- the long member 21 is brought close to the support 24 using the position adjusting unit 23 as in the first embodiment.
- the inter-axis distance between the center of the bearing 92b of the base end side support 92 and the drive shaft 25a of the drive motor 25 becomes L5 (fourth inter-axis distance) smaller than the inter-axis distance L4.
- FIG. 21A is a schematic front view showing a configuration of a main part of a medical manipulator according to an embodiment of a modification (second modification) of the fifth embodiment of the present invention.
- FIG. 21B is an operation explanatory diagram of the medical manipulator of the modified example (second modified example) of the fifth embodiment of the present invention.
- the medical manipulator 91A of the present modification is replaced with a drive wire 15A (drive wire member) instead of the drive wire 15 and the joint portion 93 of the medical manipulator 91 of the fifth embodiment.
- a joint portion 93A As shown in FIG. 1, the medical manipulator 91 ⁇ / b> A can be used as a part of the medical system 100 in place of the medical manipulator 1 of the first embodiment. The following description will focus on differences from the fifth embodiment.
- the drive wire 15A is composed of a single wire wound around a drive pulley 25b of a drive motor 25 (not shown) at an intermediate portion, and has wire end portions 15a at both ends.
- the joint portion 93A does not include the pulley groove 9a of the distal end side rotating body 94 of the fifth embodiment. Further, the joint portion 93A includes a distal-side rotating body 94A (rotating body) having a driving force input portion 94d for fixing the wire end portion 15a of the driving wire 15A on the outer peripheral portion instead of the driving force input portion 94b.
- the fixing method of the wire end portion 15a in the driving force input portion 94d is not particularly limited, and for example, a fixing method such as caulking or welding can be employed.
- the driving force input portion 94d is provided on the outer peripheral portion of the distal end side rotating body 94A sandwiching the rotating shaft 94a, and when the driving wire 15A is pulled to the proximal end side, the force acting on the driving force input portion 94d. As a result, a moment around the rotation shaft 94a is generated, and the driving force is transmitted to the distal end side rotation body 94A. For this reason, according to such a medical manipulator 91A, the distal end side rotating body 94A can be rotated around the rotation shaft 94a in the drivable state in the same manner as in the fifth embodiment.
- the medical manipulator 91A can be in a relaxed state.
- the drive wire 15A is not wound around the distal end side rotating body 94A. Therefore, as shown in FIG. 21B, the drive wire 15A is mainly loosened inside the long member 21. .
- FIG. 22A is a schematic front view showing a configuration of a main part of a medical manipulator according to an embodiment of a modification (third modification) of the fifth embodiment of the present invention.
- FIG. 22B is an operation explanatory diagram of the medical manipulator of the modified example (third modified example) of the fifth embodiment of the present invention.
- the medical manipulator 91B according to the present modification includes a joint portion 93B in place of the joint portion 93 of the medical manipulator 91 according to the fifth embodiment.
- the medical manipulator 91 ⁇ / b> B can be used as a part of the medical system 100 in place of the medical manipulator 1 of the first embodiment. The following description will focus on differences from the fifth embodiment.
- the joint portion 93B includes a wire insertion portion 94e instead of the wire fixing portion 94c of the distal end side rotating body 94 of the fifth embodiment.
- the wire insertion portion 94e is a tubular member through which the drive wire 15 can be inserted.
- the wire insertion portion 94e is configured so that the drive wire 15 is not detached from the pulley groove 9a in the relaxed state.
- the distal end side rotating body 94 can be rotated in the drivable state in the same manner as in the fifth embodiment.
- the drive wire 15 is not fixed to the drive force input portion 94b, and therefore, the drive force is transmitted to the drive force input portion 94b only by the frictional force of the drive wire 15. It is an example.
- the medical manipulator 91B can be in a relaxed state in the same manner as in the fifth embodiment.
- the direction of the treatment unit 2 is the same as the drivable state before the relaxed state. May not be in the same direction. In this case, if necessary, the position adjustment may be performed by rotating the distal end side rotating body 94 in a drivable state.
- FIG. 23A is a schematic front view showing a configuration of a main part of a medical manipulator according to an embodiment of a modification (fourth modification) of the fifth embodiment of the present invention.
- FIG. 23B is an operation explanatory diagram of the medical manipulator of the modified example (fourth modified example) of the fifth embodiment of the present invention.
- the medical manipulator 91 ⁇ / b> C of this modification is the same as the third modification, instead of the drive wire 15 and the joint 93 of the medical manipulator 91 of the fifth embodiment.
- Driving wire 15A driving force transmission member
- a joint portion 93C As shown in FIG. 1, the medical manipulator 91 ⁇ / b> C can be used as a part of the medical system 100 instead of the medical manipulator 1 of the first embodiment. The following description will focus on differences from the fifth embodiment.
- the joint portion 93C includes a wire insertion portion 94e similar to that of the fourth modified example, instead of the wire fixing portion 94c of the distal end side rotating body 94 of the fifth embodiment.
- each wire end 15a of the drive wire 15A is inserted into the wire insertion portion 94e from opposite directions.
- Each wire end portion 15a is formed with a large-diameter portion 15b having a size capable of being retained by being locked to the opening of the wire insertion portion 94e. For this reason, as shown in FIG. 23A, each wire end portion 15a is driven in a state where each large diameter portion 15b is locked to the opening of the wire insertion portion 94e by the tension of the drive wire 15A in the drivable state.
- the position with respect to the force input unit 94b is fixed.
- FIG. 23B when the relaxed state is set in the same manner as in the fifth embodiment, it is possible to extend outside the wire insertion portion 94e depending on the relaxed amount. Accordingly, in the relaxed state, the engagement between the wire end portion 15a, the large diameter portion 15b, and the wire insertion portion 94e can be released together, so that cleaning is further facilitated.
- FIG. 24 is a schematic configuration diagram of a medical system including the medical manipulator of the sixth embodiment of the present invention.
- FIG. 25 is a schematic perspective view showing the main part of the medical manipulator of the sixth embodiment of the present invention.
- the surgery support robot 200 including the medical manipulator of the present embodiment is a master-slave type medical system, and is inserted into the body of a patient P and an operation unit 250 operated by an operator OP.
- a medical manipulator 204 having a flexible insertion portion 210, a drive unit 205 for generating a driving force for operating the medical manipulator 204, a control device 270 for controlling the drive unit 205, and a medical manipulator 204.
- a display unit 260 for displaying the acquired image.
- the insertion portion 210 is a so-called soft one, and as shown in FIG. 25, from the distal end hard portion 211, a bending portion 212 that is provided on the proximal side of the distal end hard portion 211 and can be bent, and the bending portion 212. And a flexible tube portion 213 which is provided on the proximal end side and has flexibility.
- the distal end surface 211a of the distal end rigid portion 211 is provided with a photographing window 211b for capturing a front image.
- An imaging optical system and an imaging device (not shown) are arranged inside the imaging window 211b.
- the medical manipulator 204 can acquire an image like an endoscope.
- the proximal end portion of the treatment arm portion 230 is attached to the distal end surface 211 a of the distal end rigid portion 211.
- the treatment arm unit 230 has a multi-joint structure, and includes a first joint 232A (first unit joint) and a second joint 232B (second unit joint) arranged in the longitudinal direction of the treatment arm unit 230.
- a joint portion 232 is provided.
- a grip portion 237 that is an end effector having a pair of grip pieces 237 a is provided on the most distal end side of the joint portion 232.
- a distal end portion of an operation wire (not shown) is connected to the proximal end portion of each gripping piece 237a.
- the operation wire is inserted into the joint portion 232, extends to the proximal end side of the treatment arm portion 230, and is connected to a drive unit (not shown) in the operation portion 250.
- the operation unit 250 includes a pair of operation arms 252 and 253 attached to the operation table 251 and a foot switch 254 disposed on the floor surface F.
- the operation arms 252 and 253 have a multi-joint structure.
- the operation arm 252 performs a bending operation on the bending portion at the distal end of the insertion unit 210, and the operation arm 253 performs a bending operation on the treatment arm unit 230 provided at the distal end of the medical manipulator 204.
- a position adjustment portion 23 similar to that in the second embodiment is provided between a cylindrical portion (not shown) similar to the cylindrical portion 24a provided in the drive portion 205. It has been.
- the drive unit 205, the position adjustment unit 23, the insertion unit 210, and the treatment arm unit 230 in the surgery support robot 200 configure the medical manipulator 204 of the present embodiment.
- the insertion part 210 constitutes a long part.
- the position adjusting portion 23 and the male screw portion (not shown) provided in the insertion portion 210 constitute the wire relaxation mechanism of this embodiment.
- the drive wires 55A and 55B, the first guide wire 11 and the second guide wire 12 (not shown) inserted through the inside are inserted into the insertion portion 210. Inside, it is inserted in the wire sheath, and it is comprised so that a wire length may not change even if it curves.
- the medical manipulator 204 of the present embodiment can operate in the same manner as the medical manipulator 41 of the second embodiment except that the long portion is flexible. For this reason, cleaning of the medical manipulator 204 having the joint portion 232 can be performed more efficiently and easily.
- the drive unit may be included in a member such as a casing that constitutes a main body exterior that does not move by operation of the wire relaxation mechanism.
- the sliding portion has, for example, an opening on the side opposite to the side on which the rotating shaft contacts and rotates.
- a U-shaped slit may be used. In this case, the length of the slit is a length that does not come off when the rotating shaft or the like forms a relaxed state.
- the end effector of the medical manipulator of the present invention is not particularly limited as long as it is an effector provided at the distal end of the joint, and an appropriate effector such as an imaging device or a sensor, in addition to a treatment part, a gripping part, and the like. Can be adopted.
- the drive wire member can be relaxed by the wire relaxation mechanism, so that the joint portion can be more efficiently and more easily cleaned. There is an effect.
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Abstract
医療用マニピュレータは、処置部と、処置部の端部に配置され、第2連結部材等の回転体が回動することによって動作する関節部と、長手軸を有し関節部において処置部と反対側の端部に接続する長尺部材と、長尺部材の基端側に設けられ、第2連結部材等を動作させるための駆動力を供給する基端側装置部と、少なくとも関節部の第2連結部材に接続され、長尺部材との間に張架された駆動ワイヤと、駆動ワイヤの経路長を変更することにより駆動ワイヤを弛緩させるワイヤ弛緩機構とを備える。
Description
本発明は医療用マニピュレータに関する。
本願は、2013年08月26日に、日本に出願された特願2013-175044号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2013年08月26日に、日本に出願された特願2013-175044号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、医療用マニピュレータとして、種々の構成や制御方式を採用した装置が知られている。例えば、操作者によって操作されるマスタマニピュレータと、マスタマニピュレータから発せられる信号に基づいて動作するスレーブマニピュレータとを備えたマスタスレーブ型の医療システムに用いられる医療用マニピュレータが知られている。このような医療用マニピュレータには、遠隔操作によって処置対象部位に対する処置をするための処置部等のエンドエフェクタが取り付けられる。
このような医療用マニピュレータは、患者の体腔に挿入して繰り返し用いるため、使用後の洗浄や滅菌処理などが必須となる。
このような医療用マニピュレータは、患者の体腔に挿入して繰り返し用いるため、使用後の洗浄や滅菌処理などが必須となる。
例えば、特許文献1には、このようなマスタスレーブ方式の医療システムに用いることができる医療用マニピュレータとして、開閉動作が可能なエンドエフェクタを有する先端動作部を、筒状の連結シャフトの先端において回動可能に連結した作業部を有する装置が記載されている。
特許文献1に記載の医療用マニピュレータの先端動作部は少なくとも一部がカバーに覆われており、このカバーの側方に、洗浄剤を流通させることにより先端動作部の内部を洗浄する孔が設けられている。
先端動作部の回動機構としては、基端側でワイヤ駆動される回転体と、この回転体とギヤ連結された従動回転体とを組み合わせた回動関節機構が採用されている。
特許文献1に記載の医療用マニピュレータの先端動作部は少なくとも一部がカバーに覆われており、このカバーの側方に、洗浄剤を流通させることにより先端動作部の内部を洗浄する孔が設けられている。
先端動作部の回動機構としては、基端側でワイヤ駆動される回転体と、この回転体とギヤ連結された従動回転体とを組み合わせた回動関節機構が採用されている。
しかしながら、上記のような従来の医療用マニピュレータには、以下のような問題がある。
特許文献1に記載の技術では、先端動作部のカバーの孔を通して洗浄剤を流すことができる。しかし、ワイヤ、ギヤなどからなる可動部材は、互いに当接あるいは係合されているため、このような当接部分や係合部分に洗浄剤が届きにくいという問題がある。
このような洗浄剤が届きにくい部位は、例えば、ワイヤやギヤを動かして、当接部分や係合部分を開放することが必要である。しかしながら、使用時の可動機構による移動範囲は、使用時に必要な移動範囲に限られているため、洗浄が必要な領域をすべて開放できるわけではない。
また、このようにして可動部材を移動しても、そもそも可動部材同士が離間して形成されるスペースは狭いため、洗浄用のブラシが入りにくい部位や洗浄用のブラシが当接できない部位が生じる。
このため、従来技術の医療用マニピュレータでは、特に可動部材周りを洗浄する際に、洗浄しにくく、効率よく洗浄作業が行うことができないという問題がある。
特許文献1に記載の技術では、先端動作部のカバーの孔を通して洗浄剤を流すことができる。しかし、ワイヤ、ギヤなどからなる可動部材は、互いに当接あるいは係合されているため、このような当接部分や係合部分に洗浄剤が届きにくいという問題がある。
このような洗浄剤が届きにくい部位は、例えば、ワイヤやギヤを動かして、当接部分や係合部分を開放することが必要である。しかしながら、使用時の可動機構による移動範囲は、使用時に必要な移動範囲に限られているため、洗浄が必要な領域をすべて開放できるわけではない。
また、このようにして可動部材を移動しても、そもそも可動部材同士が離間して形成されるスペースは狭いため、洗浄用のブラシが入りにくい部位や洗浄用のブラシが当接できない部位が生じる。
このため、従来技術の医療用マニピュレータでは、特に可動部材周りを洗浄する際に、洗浄しにくく、効率よく洗浄作業が行うことができないという問題がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、関節部の洗浄をより効率的かつより容易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。
上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様の医療用マニピュレータは、エンドエフェクタと、前記エンドエフェクタの端部に配置され、回転体が回動することによって動作する関節部と、長手軸を有し、前記関節部において前記エンドエフェクタが設けられている側と反対側の端部に接続する長尺部と、前記長尺部の基端側に設けられ、前記回転体を動作させるための駆動力を供給する駆動部と、少なくとも前記関節部の前記回転体に接続され、前記長尺部との間に張架された駆動ワイヤ部材と、前記駆動ワイヤ部材の経路長を変更することにより前記駆動ワイヤ部材を弛緩させるワイヤ弛緩機構と、を備える。
本発明の第2の態様によれば、上記第1の態様において、前記ワイヤ弛緩機構は、前記長尺部の基端部に配置され、前記駆動ワイヤ部材を内包し、前記ワイヤ弛緩機構が、前記長尺部の長手方向に伸縮することによって、前記回転体と前記駆動部との間における前記駆動ワイヤ部材の経路長を変更してもよい。
本発明の第3の態様によれば、上記第2の態様において、前記ワイヤ弛緩機構は、前記長尺部の前記基端側に設けられた雄ねじ部と、前記長尺部と前記駆動部の間に配置され、前記雄ねじ部に対応する雌ねじ部を有する位置調整部とを有し、前記位置調整部を捻ることにより、前記ワイヤ弛緩機構は前記長尺部の長手方向に伸縮してもよい。
本発明の第4の態様によれば、上記第1の態様から上記第3の態様のいずれか一態様において、前記ワイヤ弛緩機構は、前記駆動ワイヤ部材の経路長を変更しないように固定するためのストッパ部をさらに有していてもよい。
本発明の第5の態様によれば、上記第4の態様において、前記ストッパ部は、前記ワイヤ弛緩機構が伸縮する際に、前記長尺部の前記駆動部に対する相対的な移動経路上に進退可能に配置されたストッパ部材と、前記ストッパ部材を前記移動経路に進出する方向に付勢する弾性部材と、前記弾性部材の付勢を解除する操作部とを有していてもよい。
本発明の第6の態様によれば、上記第1の態様から上記第5の態様のいずれか一態様において、前記駆動ワイヤ部材は、前記回転体の周囲に巻き掛けられて接続しており、前記ワイヤ弛緩機構により前記駆動ワイヤ部材が緩んだ際には、前記回転体の周囲と前記駆動ワイヤ部材の間との距離が広がっていてもよい。
本発明の第7の態様によれば、上記第1の態様から上記第6の態様のいずれか一態様において、前記関節部は、前記長尺部の前記長手軸に沿う方向の一端に連結された単位関節を有し、前記単位関節は、前記長尺部側に配置され、前記一端における前記長手軸と交差する方向に延びる第1回動軸と、前記第1回動軸を回転軸とした第1案内部と、を有する基端側支持体と、前記基端側支持体に対向して前記エンドエフェクタ側に配置され、前記第1回動軸と平行に延びる第2回動軸と、前記第2回動軸を回転軸とした第2案内部と、を有する先端側回動体と、前記第1回動軸と前記第2回動軸とをそれぞれ保持し、前記第1回動軸を中心として回動可能に設けられた前記回転体である連結部材と、を有し、前記関節部の前記基端側支持体と前記回転体である前記先端側回動体とに接続または係合されて、端部が前記長尺部に固定され、前記関節部の動作時に、前記先端側回動体の回動を案内するガイドワイヤと、をさらに備えていてもよい。
本発明の第8の態様によれば、上記第7の態様において、前記第1案内部は、前記第1回動軸を中心とする転動の案内をする第1のプーリーを有し、前記第2案内部は、前記第1案内部と当接または係合して前記第1案内部の軌道に沿って転動の案内をする第2のプーリーを有していてもよい。
本発明の第9の態様によれば、上記第7の態様または上記第8の態様において、前記連結部材は、前記第1回動軸と前記第2回動軸との間の軸間距離を、前記第1案内部と前記第2案内部とが当接または係合する第1軸間距離の状態と、前記第1軸間距離よりも軸間距離が長い第2軸間距離の状態とに変更可能とされ、前記ガイドワイヤは、前記第1軸間距離の状態において張力が発生し前記第2軸間距離の状態において弛緩するように、前記先端側回動体および前記基端側支持体に掛け回され、前記ワイヤ弛緩機構は、前記長尺部および前記駆動部の相対位置を調節することにより、前記第2軸間距離の状態を形成して、少なくとも前記ガイドワイヤを弛緩させてもよい。
本発明の第10の態様によれば、上記第7の態様から上記第9の態様のいずれか一態様において、前記ガイドワイヤは、前記駆動部および前記先端側回動体の少なくとも一方から離脱できないように接続または係合されていてもよい。
本発明の第11の態様によれば、上記第7の態様から上記第9の態様のいずれか一態様において、前記ガイドワイヤは、前記駆動部および前記先端側回動体の少なくとも一方の一定位置で接続または係合されていてもよい。
本発明の第12の態様によれば、上記第7の態様から上記第11の態様のいずれか一態様において、前記第1案内部および前記第2案内部は、一組のギヤ部材から構成され、前記第1回動軸には、軸心間で、前記ガイドワイヤを張架することが可能な第1ワイヤ挿通部が形成され、前記第2回動軸には、軸心間で、前記ガイドワイヤを張架することが可能な第2ワイヤ挿通部が形成され、前記ガイドワイヤは、前記第1ワイヤ挿通部及び前記第2ワイヤ挿通部に挿通されて前記駆動部および前記先端側回動体に接続または係合されていてもよい。
本発明の第13の態様によれば、上記第7の態様から上記第12の態様のいずれか一態様において、前記連結部材は、前記第1回動軸と同軸となる円周上に、前記駆動ワイヤ部材を掛け回すプーリー溝を有する固定プーリーを有し、前記駆動部は、前記駆動ワイヤ部材を係合して、前記長手軸に沿う方向に進退させる駆動プーリーを有していてもよい。
本発明の第14の態様によれば、上記第7の態様から上記第13の態様のいずれか一態様において、前記関節部は、前記長尺部の前記長手軸に沿う方向の一端に連結された第1単位関節及び第2単位関節を有し、前記第1単位関節は、前記長尺部の前記一端に連結され、前記第2単位関節は、前記第1単位関節の前記先端側回動体と、前記エンドエフェクタとを連結し、前記第1単位関節と前記第2単位関節とは、前記第2単位関節の前記第1回動軸および前記第2回動軸の軸線方向が、前記第1単位関節の前記第1回動軸および前記第2回動軸の軸線方向とねじれの位置で直交する位置関係に連結されていてもよい。
上記各態様の医療用マニピュレータによれば、ワイヤ弛緩機構によって、駆動ワイヤ部材を弛緩させることができるため、関節部の洗浄をより効率的かつより容易に行うことができるという効果を奏する。
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータを含む医療システムの模式的な構成図である。図2は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの構成を示す模式的な正面図である。図3は、図2におけるA視図である。図4は、図3におけるB視図である。図5は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの関節部の構成を示す模式的な分解斜視図である。図6は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの関節部の第1連結部材を示す模式的な正面図である。図7Aは、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの関節部の第2連結部材を示す模式的な側面図である。図7B、Cは、図7AにおけるD視図、およびE-E断面図である。図8は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの駆動ワイヤ部材の配回しを示す模式図である。図9A、Bは、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータのガイドワイヤの配回しを示す模式図である。図10Aは、図3におけるC-C断面図である。図10Bは、図10AにおけるF-F断面図である。
本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータを含む医療システムの模式的な構成図である。図2は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの構成を示す模式的な正面図である。図3は、図2におけるA視図である。図4は、図3におけるB視図である。図5は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの関節部の構成を示す模式的な分解斜視図である。図6は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの関節部の第1連結部材を示す模式的な正面図である。図7Aは、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの関節部の第2連結部材を示す模式的な側面図である。図7B、Cは、図7AにおけるD視図、およびE-E断面図である。図8は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの駆動ワイヤ部材の配回しを示す模式図である。図9A、Bは、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータのガイドワイヤの配回しを示す模式図である。図10Aは、図3におけるC-C断面図である。図10Bは、図10AにおけるF-F断面図である。
図1に示すように、本実施形態の医療用マニピュレータ1は、医療システム100の一部として、医療システム100に取り付けられている。
まず、医療システム100の構成について説明する。医療システム100は、マスタマニピュレータ101と、制御装置110と、スレーブマニピュレータ120とを備える。
スレーブマニピュレータ120は、ロボットアーム121と医療用マニピュレータ1とを備える。
スレーブマニピュレータ120は、ロボットアーム121と医療用マニピュレータ1とを備える。
マスタマニピュレータ101は、術者の操作の動きをスレーブマニピュレータ120に伝達するマスタとして機能し、液晶ディスプレイ装置等のマスタ表示部102と、術者が把持して操作を行う操作部103とを備える。マスタマニピュレータ101の操作部103に対して行われる操作は、制御装置110に入力される。
制御装置110は、マスタマニピュレータ101からの入力を受け付けるマスタ側制御装置111と、スレーブマニピュレータ120へ駆動信号を出力するスレーブ側制御装置112とを有している。
マスタ側制御装置111では、マスタマニピュレータ101からの入力に基づいて、スレーブマニピュレータ120を動作させるための操作指令を生成し、スレーブ側制御装置112へと出力する。
スレーブ側制御装置112では、マスタ側制御装置111から発せられた操作指令に基づいて、スレーブマニピュレータ120を駆動させるための駆動信号を生成し、スレーブマニピュレータ120へと出力する。
マスタ側制御装置111では、マスタマニピュレータ101からの入力に基づいて、スレーブマニピュレータ120を動作させるための操作指令を生成し、スレーブ側制御装置112へと出力する。
スレーブ側制御装置112では、マスタ側制御装置111から発せられた操作指令に基づいて、スレーブマニピュレータ120を駆動させるための駆動信号を生成し、スレーブマニピュレータ120へと出力する。
スレーブマニピュレータ120は、スレーブ側制御装置112からの駆動信号に従って動作するロボットアーム121を有し、ロボットアーム121に医療用マニピュレータ1が取り付けられている。スレーブマニピュレータ120には、医療用マニピュレータ1の他、外科手術を行うための処置器具や、内視鏡装置等をさらに取り付けることもできる。
次に、医療用マニピュレータ1の構成について説明する。
医療用マニピュレータ1は、処置対象部位に対して処置を行うための医療器具であり、少なくとも処置対象部位に近接する先端側では、細長い軸状の外形を有している。
以下では、医療用マニピュレータ1の長手方向において、使用時に処置対象部位に近づく方の端部を先端部、先端部と反対側の端部を基端部と称する。そして、特に断らない限りは、基端部と、先端部との間の部材の配置や、配置された部材内の相対的な位置関係に関して、それらが相対的に先端部寄りであることを「先端側」、相対的に基端部寄りであることを「基端側」と称する。
医療用マニピュレータ1は、処置対象部位に対して処置を行うための医療器具であり、少なくとも処置対象部位に近接する先端側では、細長い軸状の外形を有している。
以下では、医療用マニピュレータ1の長手方向において、使用時に処置対象部位に近づく方の端部を先端部、先端部と反対側の端部を基端部と称する。そして、特に断らない限りは、基端部と、先端部との間の部材の配置や、配置された部材内の相対的な位置関係に関して、それらが相対的に先端部寄りであることを「先端側」、相対的に基端部寄りであることを「基端側」と称する。
図2~4に示すように、医療用マニピュレータ1は、先端側から基端側に向かって、処置部(エンドエフェクタ)2と、関節部3と、本体部20とをこの順に備える。
処置部2は、処置対象部位に対して処置を行う装置部分であり、関節部3の先端に連結されている。
関節部3は、後述するように本体部20によって規定される装置の長手軸に対して、処置部2を回動運動させるための装置部分であり、処置部2の基端側と、本体部20の先端側とを連結している。
本体部20は、関節部3を駆動する駆動力を発生する駆動源と、駆動源による駆動力を関節部3に伝達する駆動力伝達部材とを内部に収容する装置部分であり、全体として筒状の外形を有する。
本実施形態では、駆動源は、図2、3に示すように、駆動軸25aと駆動軸25aに固定された駆動プーリー25bとを備える駆動モータ25から構成される場合の例で説明する。
駆動モータ25は、例えば、DCモータからなり、図示略の配線によって、医療用マニピュレータ1の外部のスレーブ側制御装置112(図1参照)に電気的に接続されている。駆動モータ25と駆動プーリー25bとは着脱できるように構成されてもよい。
駆動モータ25に対応する駆動力伝達部材としては、後述する駆動ワイヤ15(駆動ワイヤ部材)を採用している。
本体部20の先端側には、円筒状の外形を有し、先端面21aを底面として基端側に開口する有底円筒状の長尺部材21(長尺部)が配置されている。
長尺部材21の外形の中心軸線は、本体部20の長手軸Oを規定する。本実施形態では、長尺部材21は硬性の部材であるため長手軸Oは直線となるが、円筒状の外形は可撓性を有した軟性部でもよい。
処置部2は、処置対象部位に対して処置を行う装置部分であり、関節部3の先端に連結されている。
関節部3は、後述するように本体部20によって規定される装置の長手軸に対して、処置部2を回動運動させるための装置部分であり、処置部2の基端側と、本体部20の先端側とを連結している。
本体部20は、関節部3を駆動する駆動力を発生する駆動源と、駆動源による駆動力を関節部3に伝達する駆動力伝達部材とを内部に収容する装置部分であり、全体として筒状の外形を有する。
本実施形態では、駆動源は、図2、3に示すように、駆動軸25aと駆動軸25aに固定された駆動プーリー25bとを備える駆動モータ25から構成される場合の例で説明する。
駆動モータ25は、例えば、DCモータからなり、図示略の配線によって、医療用マニピュレータ1の外部のスレーブ側制御装置112(図1参照)に電気的に接続されている。駆動モータ25と駆動プーリー25bとは着脱できるように構成されてもよい。
駆動モータ25に対応する駆動力伝達部材としては、後述する駆動ワイヤ15(駆動ワイヤ部材)を採用している。
本体部20の先端側には、円筒状の外形を有し、先端面21aを底面として基端側に開口する有底円筒状の長尺部材21(長尺部)が配置されている。
長尺部材21の外形の中心軸線は、本体部20の長手軸Oを規定する。本実施形態では、長尺部材21は硬性の部材であるため長手軸Oは直線となるが、円筒状の外形は可撓性を有した軟性部でもよい。
医療用マニピュレータ1では、後述するように関節部3が屈曲可能、かつ本体部20の長手軸Oに沿う方向の長さが変更可能である。そして、長尺部材21と後述する基端側装置部22(駆動部)との間の距離を変更して、本体部20の長さを変更する。これにより、関節部3の駆動が可能な駆動可能状態と、関節部3内の駆動に用いる後述する駆動ワイヤ15を弛緩して駆動不能となる弛緩状態とを切り替えることができる。
そこで、以下の説明では、駆動可能状態の各部材の位置関係を説明する場合には、特に断らない限り、図2~4に示すように、関節部3が長手軸Oに対して回動していない状態に基づいて説明する。
そこで、以下の説明では、駆動可能状態の各部材の位置関係を説明する場合には、特に断らない限り、図2~4に示すように、関節部3が長手軸Oに対して回動していない状態に基づいて説明する。
処置部2の構成は、処置の必要に応じて適宜の構成を採用することができる。例えば、生体組織を押さえるため、棒状、鉤状などに延ばされた部材、注射針等の管部材、複数の処置具片を組み合わせた把持鉗子、通電によって生体組織を切断あるいは焼灼する部材、強力集束超音波(HIFU)プローブなどの例を挙げることができる。
このように、処置部2は、外科手術等の処置に用いるどのような器具であってもよい。例えば、動かない部材であってもよいし、可動部材であってもよいし、通電する部材であってもよい。
本実施形態では、一例として、医療用マニピュレータ1の長手軸Oに沿って棒状に延ばされた高周波ナイフの例を図示している。このような高周波ナイフの場合、周知の通電用の電気配線が処置部2の基端部に接続されている。この電気配線は関節部3および本体部20の内部を通って、装置外部の電源に接続されている。ただし、本実施形態では、主要部の構成を見易くするため、電気配線およびこれを挿通させる孔部等の図示は省略している。
このように、処置部2は、外科手術等の処置に用いるどのような器具であってもよい。例えば、動かない部材であってもよいし、可動部材であってもよいし、通電する部材であってもよい。
本実施形態では、一例として、医療用マニピュレータ1の長手軸Oに沿って棒状に延ばされた高周波ナイフの例を図示している。このような高周波ナイフの場合、周知の通電用の電気配線が処置部2の基端部に接続されている。この電気配線は関節部3および本体部20の内部を通って、装置外部の電源に接続されている。ただし、本実施形態では、主要部の構成を見易くするため、電気配線およびこれを挿通させる孔部等の図示は省略している。
関節部3は、本体部20の適宜の回動関節、屈曲関節を構成する単位関節を1つ以上設けることができる。本実施形態では、一例として、処置部2を図2の紙面内で丸矢印の方向に回動させる1つの屈曲関節からなる場合の例で説明する。
関節部3は、基端側支持体13と、先端側回動体4と、第1連結部材(連結部材)6と、基端側プーリー(第1のプーリー、第1案内部)5Aと、先端側プーリー(第2のプーリー、第2案内部)5Bと、第2連結部材(回転体、連結部材)7とを備える。
関節部3は、基端側支持体13と、先端側回動体4と、第1連結部材(連結部材)6と、基端側プーリー(第1のプーリー、第1案内部)5Aと、先端側プーリー(第2のプーリー、第2案内部)5Bと、第2連結部材(回転体、連結部材)7とを備える。
基端側支持体13の基端部は、図5に示すように、長尺部材21の先端面21aと連結され、長手軸Oに沿って延びる直方体状の部材である。基端側支持体13は、長手軸Oを挟んで対向する第1側面13bと、第2側面13cとを備えている。
第1側面13bおよび第2側面13cの間には、それぞれ長手軸Oに直交する方向において、第1回動軸10Aを回転可能に保持する貫通孔から構成される回動軸保持部13aが設けられている。
本実施形態では、一例として、第1回動軸10Aは、回動軸保持部13aに対して回動可能に嵌合する円柱状の軸部10aと、軸部10aの両端部に設けられた抜け止め部10bとを有する軸部材から構成されている。抜け止め部10bは、例えば、軸部10aの両端部に固定したリベットやねじ部材などによって形成することができる。また、一端部における抜け止め部10bは、軸部10aと一体に形成されていてもよい。
第1側面13bおよび第2側面13cの間には、それぞれ長手軸Oに直交する方向において、第1回動軸10Aを回転可能に保持する貫通孔から構成される回動軸保持部13aが設けられている。
本実施形態では、一例として、第1回動軸10Aは、回動軸保持部13aに対して回動可能に嵌合する円柱状の軸部10aと、軸部10aの両端部に設けられた抜け止め部10bとを有する軸部材から構成されている。抜け止め部10bは、例えば、軸部10aの両端部に固定したリベットやねじ部材などによって形成することができる。また、一端部における抜け止め部10bは、軸部10aと一体に形成されていてもよい。
基端側支持体13の長手軸Oに沿う方向の長さおよび回動軸保持部13aの位置は、後述する基端側プーリー5Aと、第1連結部材6と、第2連結部材7とを組み立てたときに、これらの部材が長尺部材21の先端部と干渉しないような寸法関係に設定されている。
先端側回動体4の先端側に、図5に示すように、処置部2が固定されている。先端側回動体4は、処置部2の延出方向に直交する平面からなる先端面4aが形成された矩形状の第1板状部4fと、第1板状部4fにおいて先端面4aの裏面側に立設された第2板状部4gとを有している。これにより、先端側回動体4の外形は、T字状断面(図3参照)が長手軸Oに直交する一方向に延ばされた形状である。
第2板状部4gは、基端側支持体13の第1側面13bおよび第2側面13c間の厚さと同一厚さを有しており、長手軸Oを挟んで対向する第1側面4bと、第2側面4cとを備える。駆動可能状態(図3参照)において、第1側面4bは基端側支持体13の第1側面13bと、第2側面4cは基端側支持体13の第2側面13cと、それぞれ同一平面上に整列されている。
第1側面4bおよび第2側面4cの間には、それぞれ長手軸Oに直交する方向において、第2回動軸10Bを回転可能に保持する貫通孔から構成される回動軸保持部4dが設けられている。
第2回動軸10Bの軸径は、第1回動軸10Aと異なっていてもよい。ただし、本実施形態では、一例として、第2回動軸10Bは、第1回動軸10Aと同軸に配置され、かつ、第1回動軸10Aと同様の軸部材を採用している。
第2板状部4gは、基端側支持体13の第1側面13bおよび第2側面13c間の厚さと同一厚さを有しており、長手軸Oを挟んで対向する第1側面4bと、第2側面4cとを備える。駆動可能状態(図3参照)において、第1側面4bは基端側支持体13の第1側面13bと、第2側面4cは基端側支持体13の第2側面13cと、それぞれ同一平面上に整列されている。
第1側面4bおよび第2側面4cの間には、それぞれ長手軸Oに直交する方向において、第2回動軸10Bを回転可能に保持する貫通孔から構成される回動軸保持部4dが設けられている。
第2回動軸10Bの軸径は、第1回動軸10Aと異なっていてもよい。ただし、本実施形態では、一例として、第2回動軸10Bは、第1回動軸10Aと同軸に配置され、かつ、第1回動軸10Aと同様の軸部材を採用している。
第2板状部4gの長手軸Oに沿う方向の長さおよび回動軸保持部4dの位置は、後述する先端側プーリー5Bと、第1連結部材6と、第2連結部材7とを組み立てたときに、これらの部材が、第1板状部4fと干渉しないような寸法関係に設定されている。
第1連結部材6は、図6に示すように、長円状の外形を有する板状部材であり、短手方向の中心部において、軸受用円孔6aおよび軸受用スライド孔6bが貫通されている。
軸受用円孔6aは、第2回動軸10Bの軸回りに相対的な回転が可能となるように第2回動軸10Bを保持する円孔から構成され、第1連結部材6の長手方向の一端寄りに形成されている。
軸受用スライド孔6bは、短手方向の中心線が、軸受用円孔6aの中心を通り、第1連結部材6の長手方向に沿って延ばされた長円孔である。
軸受用スライド孔6bの短手方向の幅は、第1回動軸10Aの軸部10aを軸受用スライド孔6bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持するため、第1回動軸10Aの軸部10aの外径よりもわずかに大きい。
軸受用スライド孔6bにおいて、軸受用円孔6aに対向する長手方向の端部には、第1回動軸10Aが当接したときに、第1回動軸10Aの軸回りに相対的な回転が可能となるように第1回動軸10Aの軸部10aを保持する半円状の断面形状を有する湾曲面からなる軸受部6cが形成されている。
軸受用円孔6aの中心と軸受部6cの中心との間の中心距離の大きさはP1である。
軸受用円孔6aは、第2回動軸10Bの軸回りに相対的な回転が可能となるように第2回動軸10Bを保持する円孔から構成され、第1連結部材6の長手方向の一端寄りに形成されている。
軸受用スライド孔6bは、短手方向の中心線が、軸受用円孔6aの中心を通り、第1連結部材6の長手方向に沿って延ばされた長円孔である。
軸受用スライド孔6bの短手方向の幅は、第1回動軸10Aの軸部10aを軸受用スライド孔6bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持するため、第1回動軸10Aの軸部10aの外径よりもわずかに大きい。
軸受用スライド孔6bにおいて、軸受用円孔6aに対向する長手方向の端部には、第1回動軸10Aが当接したときに、第1回動軸10Aの軸回りに相対的な回転が可能となるように第1回動軸10Aの軸部10aを保持する半円状の断面形状を有する湾曲面からなる軸受部6cが形成されている。
軸受用円孔6aの中心と軸受部6cの中心との間の中心距離の大きさはP1である。
図2、5に示すように、基端側プーリー5Aは、第1回動軸10Aと同軸となる位置に配置され、先端側プーリー5Bは、第2回動軸10Bと同軸となる位置に配置されている。基端側プーリー5A及び先端側プーリー5Bは、駆動可能状態において、外周側に第1ガイド用ワイヤ11(ガイドワイヤ)と第2ガイド用ワイヤ12(ガイドワイヤ)とを巻き回すことにより、互いのピッチ円に沿って相対的に転動可能とされた一組のプーリーである。
先端側プーリー5Bは、先端側回動体4の第1側面4bに図示略の固定手段、例えば、ビス止め、カシメ、圧入、溶接、溶着などによって固定されるか、または、先端側回動体4と一体に成形されている。
基端側プーリー5Aは、本実施形態では、基端側支持体13および第1回動軸10Aに対して回動可能に組み立てられている。
ただし、基端側プーリー5Aは、基端側支持体13の第1側面13bに適宜の固定手段で固定されるか、または、基端側支持体13と一体に成形されていることも可能である。
先端側プーリー5Bは、先端側回動体4の第1側面4bに図示略の固定手段、例えば、ビス止め、カシメ、圧入、溶接、溶着などによって固定されるか、または、先端側回動体4と一体に成形されている。
基端側プーリー5Aは、本実施形態では、基端側支持体13および第1回動軸10Aに対して回動可能に組み立てられている。
ただし、基端側プーリー5Aは、基端側支持体13の第1側面13bに適宜の固定手段で固定されるか、または、基端側支持体13と一体に成形されていることも可能である。
第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、基端側プーリー5A、先端側プーリー5Bとスリップすることなく係合できれば、ワイヤの種類は特に限定されない。第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12として好適なワイヤの例としては、例えば、ステンレスワイヤの例を挙げることができる。
図2、5に示すように、基端側プーリー5Aは、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12を巻き回すためのプーリー溝5cと、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通可能であってピッチ円と同軸に形成された貫通孔5bと、ピッチ円と同軸に形成された外周面5aとを備える。
基端側プーリー5Aは、その貫通孔5bに第1回動軸10Aの軸部10aが挿通された状態で、プーリー溝5cのピッチ円が第1回動軸10Aと同軸となる位置で基端側支持体13の第1側面13bと第1連結部材6との間に挟まれて配置されている。
先端側プーリー5Bは、基端側プーリー5Aと同様のプーリー溝5cと、貫通孔5bと、外周面5aとを備える。
ただし、先端側プーリー5Bの貫通孔5bには第2回動軸10Bの軸部10aが挿通される点と、プーリー溝5c上に、第1ガイド用ワイヤ11の先端側端部11aおよび第2ガイド用ワイヤ12の先端側端部12aを互いに対向して固定するワイヤ固定部5dを備える点とが基端側プーリー5Aと異なる。
なお、ワイヤ固定部5dが、先端側プーリー5Bに設けられているのは一例である。例えば、ワイヤ固定部5dは、先端側プーリー5Bが固定された先端側回動体4上に設けることも可能である。
また、基端側プーリー5Aおよび先端側プーリー5Bの外周面5aの外径は、本実施形態では、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12の交差部の寸法を考慮し、一例として、P1から2本分のワイヤ線径を引いた大きさとしている。
図2等の図示は、簡略化して各外周面5aが当接しているように描いているが、実際には、各外周面5aは、上記のような寸法関係にあるため、駆動可能状態においても互いに離間している。
基端側プーリー5Aは、その貫通孔5bに第1回動軸10Aの軸部10aが挿通された状態で、プーリー溝5cのピッチ円が第1回動軸10Aと同軸となる位置で基端側支持体13の第1側面13bと第1連結部材6との間に挟まれて配置されている。
先端側プーリー5Bは、基端側プーリー5Aと同様のプーリー溝5cと、貫通孔5bと、外周面5aとを備える。
ただし、先端側プーリー5Bの貫通孔5bには第2回動軸10Bの軸部10aが挿通される点と、プーリー溝5c上に、第1ガイド用ワイヤ11の先端側端部11aおよび第2ガイド用ワイヤ12の先端側端部12aを互いに対向して固定するワイヤ固定部5dを備える点とが基端側プーリー5Aと異なる。
なお、ワイヤ固定部5dが、先端側プーリー5Bに設けられているのは一例である。例えば、ワイヤ固定部5dは、先端側プーリー5Bが固定された先端側回動体4上に設けることも可能である。
また、基端側プーリー5Aおよび先端側プーリー5Bの外周面5aの外径は、本実施形態では、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12の交差部の寸法を考慮し、一例として、P1から2本分のワイヤ線径を引いた大きさとしている。
図2等の図示は、簡略化して各外周面5aが当接しているように描いているが、実際には、各外周面5aは、上記のような寸法関係にあるため、駆動可能状態においても互いに離間している。
ワイヤ固定部5dは、駆動可能状態において関節部3が長手軸Oに沿って延ばされた状態で、第2回動軸10Bを挟んで基端側プーリー5Aと反対側となる外周部に固定されている。
ワイヤ固定部5dの構成は、駆動可能状態で第1ガイド用ワイヤ11の先端側端部11aおよび第2ガイド用ワイヤ12の先端側端部12aの先端側プーリー5Bに対する位置を固定できれば、特に限定されない。
例えば、駆動可能状態および弛緩状態の両方で位置を固定する構成として、先端側端部11a、12aをかしめて固定する金属部材による固定の例を挙げることができる。さらには、溶接、溶着、ビス止め等によって固定することも可能である。
また、駆動可能状態のみで位置が固定される構成も可能である。例えば、先端側端部11a、12aに抜け止めとなる大径部を形成しておき、ワイヤ固定部5dとして、これらのワイヤを挿通し各大径部よりも小径の貫通孔を有する管部材の例を挙げることができる。
ワイヤ固定部5dの構成は、駆動可能状態で第1ガイド用ワイヤ11の先端側端部11aおよび第2ガイド用ワイヤ12の先端側端部12aの先端側プーリー5Bに対する位置を固定できれば、特に限定されない。
例えば、駆動可能状態および弛緩状態の両方で位置を固定する構成として、先端側端部11a、12aをかしめて固定する金属部材による固定の例を挙げることができる。さらには、溶接、溶着、ビス止め等によって固定することも可能である。
また、駆動可能状態のみで位置が固定される構成も可能である。例えば、先端側端部11a、12aに抜け止めとなる大径部を形成しておき、ワイヤ固定部5dとして、これらのワイヤを挿通し各大径部よりも小径の貫通孔を有する管部材の例を挙げることができる。
本実施形態では、一例として、先端側端部11a、12aをかしめる金属部材を採用している。この場合には、第1ガイド用ワイヤ11、第2ガイド用ワイヤ12として2本のワイヤを用いてそれぞれの先端側端部11a、12aをかしめてもよい。また、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12を1本のワイヤで構成し、その中間部を金属部材でかしめることより、ワイヤ固定部5dの両端側に第1ガイド用ワイヤ11の部分と第2ガイド用ワイヤ12の部分とが延在する構成も可能である。
このような構成の基端側プーリー5A、先端側プーリー5Bは、図3、5に示すように、それぞれ基端側支持体13の第1側面13b、先端側回動体4の第1側面4bに面して配置され、第1側面13bおよび第1側面4bと、第1連結部材6との間に挟んで配置されている。
第1連結部材6の軸受用スライド孔6bと基端側プーリー5Aの貫通孔5bとに、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の基端側は、第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
また、第1連結部材6の軸受用円孔6aと先端側プーリー5Bの貫通孔5bとに、第2回動軸10Bの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の先端側は、第2回動軸10Bの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
これにより、第1連結部材6は、軸受用円孔6aによって、第2回動軸10Bを軸受用円孔6aの中心回りに回動可能に保持している。
また、第1連結部材6は軸受用スライド孔6bによって、第1回動軸10Aを、軸受用円孔6aに保持された第2回動軸10Bと平行に保った状態で、軸受用スライド孔6bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持している。
さらに、第1連結部材6は、駆動可能状態において、第1回動軸10Aの軸部10aが軸受部6cに当接した際には、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離がP1である第1軸間距離の状態で、第1連結部材6は、第1回動軸10Aを軸受部6cの中心回りに回動可能に保持することが可能である。
第1連結部材6の軸受用スライド孔6bと基端側プーリー5Aの貫通孔5bとに、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の基端側は、第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
また、第1連結部材6の軸受用円孔6aと先端側プーリー5Bの貫通孔5bとに、第2回動軸10Bの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の先端側は、第2回動軸10Bの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
これにより、第1連結部材6は、軸受用円孔6aによって、第2回動軸10Bを軸受用円孔6aの中心回りに回動可能に保持している。
また、第1連結部材6は軸受用スライド孔6bによって、第1回動軸10Aを、軸受用円孔6aに保持された第2回動軸10Bと平行に保った状態で、軸受用スライド孔6bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持している。
さらに、第1連結部材6は、駆動可能状態において、第1回動軸10Aの軸部10aが軸受部6cに当接した際には、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離がP1である第1軸間距離の状態で、第1連結部材6は、第1回動軸10Aを軸受部6cの中心回りに回動可能に保持することが可能である。
第2連結部材7は、図7A、図7B、図7Cに示すように、第1連結部材6と同様の形状を有する板状部8と、板状部8の一方の表面に固定されるか、もしくは板状部8と一体成形された駆動力入力部9とから構成されている。
板状部8は、第1連結部材6の軸受用円孔6aに対応して、同形状の軸受用円孔8aを軸受用円孔6aと同様の位置に備える。また、第1連結部材6の軸受用スライド孔6bに対応して、同形状の軸受用スライド孔8bを軸受用スライド孔6bと同様の位置に備える。また、第1連結部材6の軸受部6cに対応して、同形状の軸受部8cを軸受部6cと同様の位置に備えている。
このため、図7Bに示すように、軸受用円孔8aの中心と軸受部8cの中心との間の中心距離もP1である。
このため、図7Bに示すように、軸受用円孔8aの中心と軸受部8cの中心との間の中心距離もP1である。
駆動力入力部9は、軸受部8cの中心軸と同軸となる円周上にプーリー溝9aを有する板状部であり、軸受用円孔8aに重なる範囲が開口する軸受用U字溝9bを有する。
軸受用U字溝9bの溝底部には、軸受部8cと整列した半円状の断面形状を有する湾曲面からなる軸受部9cが形成されている。このため、軸受部6c、8cと同様に、第1回動軸10Aが軸受部9cに当接したときに、第1回動軸10Aの軸回りに相対的な回転が可能となるように、軸受部9cが第1回動軸10Aを保持することができる。
軸受用U字溝9bの溝底部には、軸受部8cと整列した半円状の断面形状を有する湾曲面からなる軸受部9cが形成されている。このため、軸受部6c、8cと同様に、第1回動軸10Aが軸受部9cに当接したときに、第1回動軸10Aの軸回りに相対的な回転が可能となるように、軸受部9cが第1回動軸10Aを保持することができる。
このような構成の第2連結部材7は、図3、5に示すように、その軸受用スライド孔8bに第1回動軸10Aの軸部10aが挿通された状態で、駆動力入力部9が基端側支持体13の第2側面13cに面するように配置され、第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
また、板状部8は、軸受用円孔8aに第2回動軸10Bの軸部10aが挿通された状態で、先端側回動体4の第2側面4cに平行に配置され、第2回動軸10Bの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
これにより、第2連結部材7は、軸受用円孔8aによって、第2回動軸10Bを軸受用円孔8aの中心回りに回動可能に保持している。
また、第2連結部材7は、軸受用スライド孔8bによって、第1回動軸10Aを、軸受用円孔8aに保持された第2回動軸10Bと平行に保った状態で、軸受用スライド孔8bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持している。
さらに、第2連結部材7は、駆動可能状態において、第1回動軸10Aの軸部10aが軸受部8c、9cに当接した際は、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離がP1である第1軸間距離の状態で、第1回動軸10Aを軸受部8c、9cの中心回りに回動可能に保持することが可能である。
また、板状部8は、軸受用円孔8aに第2回動軸10Bの軸部10aが挿通された状態で、先端側回動体4の第2側面4cに平行に配置され、第2回動軸10Bの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
これにより、第2連結部材7は、軸受用円孔8aによって、第2回動軸10Bを軸受用円孔8aの中心回りに回動可能に保持している。
また、第2連結部材7は、軸受用スライド孔8bによって、第1回動軸10Aを、軸受用円孔8aに保持された第2回動軸10Bと平行に保った状態で、軸受用スライド孔8bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持している。
さらに、第2連結部材7は、駆動可能状態において、第1回動軸10Aの軸部10aが軸受部8c、9cに当接した際は、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離がP1である第1軸間距離の状態で、第1回動軸10Aを軸受部8c、9cの中心回りに回動可能に保持することが可能である。
図3、4に示すように、駆動力入力部9のプーリー溝9aには、駆動可能状態において、基端側から長手軸Oに沿って延びる駆動ワイヤ15が巻き回され、互いに係合されている。
駆動ワイヤ15は、駆動モータ25の駆動力を伝達する駆動力伝達部材であり、本実施形態では、駆動モータ25の駆動プーリー25bに巻き回され、駆動可能状態では、駆動力入力部9と駆動プーリー25bとの間に張架されている。
なお、図5に示すように、長尺部材21の先端面21aには、駆動ワイヤ15を本体部20の内部に導くワイヤ挿通部21bが開口されている。
駆動ワイヤ15は、駆動力入力部9のプーリー溝9aとスリップすることなく係合して、関節部3の駆動時に発生する張力に耐えることができれば、ワイヤの種類は特に限定されない。駆動ワイヤ15として好適なワイヤの例としては、例えば、ステンレスワイヤの例を挙げることができる。
駆動ワイヤ15は、駆動モータ25の駆動力を伝達する駆動力伝達部材であり、本実施形態では、駆動モータ25の駆動プーリー25bに巻き回され、駆動可能状態では、駆動力入力部9と駆動プーリー25bとの間に張架されている。
なお、図5に示すように、長尺部材21の先端面21aには、駆動ワイヤ15を本体部20の内部に導くワイヤ挿通部21bが開口されている。
駆動ワイヤ15は、駆動力入力部9のプーリー溝9aとスリップすることなく係合して、関節部3の駆動時に発生する張力に耐えることができれば、ワイヤの種類は特に限定されない。駆動ワイヤ15として好適なワイヤの例としては、例えば、ステンレスワイヤの例を挙げることができる。
次に、関節部3における各ワイヤ部材の配回しについて説明する。
後述するワイヤ弛緩機構30(図2参照)が長手方向に伸縮することによって本体部20(図2参照)の長さが調整されることにより、駆動可能状態においては、図8に示すように、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離が第1軸間距離P1の状態になるとともに、第1回動軸10Aと駆動モータ25の駆動軸25aとの軸間距離がL1である。
この状態で、駆動ワイヤ15は、駆動力入力部9の周囲に設けられたプーリー溝9aと駆動プーリー25bの周囲に設けられたプーリー溝25cとに長円状に巻き回されて、張架されている。このとき駆動ワイヤ15には張力が発生しており、駆動ワイヤ15は、プーリー溝9a、25cに摩擦力によって係合されている。
図8では、プーリー溝25cに、駆動ワイヤ15が略半周分(半周分の場合を含む)巻き回されている場合を図示しているが、駆動ワイヤ15は、プーリー溝25cに1周以上巻き回すことも可能である。
これに対して、駆動ワイヤ15は、プーリー溝9aには1周未満巻き回されていればよく、本実施形態では一例として略半周(半周の場合を含む)だけ巻き回されている。
後述するワイヤ弛緩機構30(図2参照)が長手方向に伸縮することによって本体部20(図2参照)の長さが調整されることにより、駆動可能状態においては、図8に示すように、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離が第1軸間距離P1の状態になるとともに、第1回動軸10Aと駆動モータ25の駆動軸25aとの軸間距離がL1である。
この状態で、駆動ワイヤ15は、駆動力入力部9の周囲に設けられたプーリー溝9aと駆動プーリー25bの周囲に設けられたプーリー溝25cとに長円状に巻き回されて、張架されている。このとき駆動ワイヤ15には張力が発生しており、駆動ワイヤ15は、プーリー溝9a、25cに摩擦力によって係合されている。
図8では、プーリー溝25cに、駆動ワイヤ15が略半周分(半周分の場合を含む)巻き回されている場合を図示しているが、駆動ワイヤ15は、プーリー溝25cに1周以上巻き回すことも可能である。
これに対して、駆動ワイヤ15は、プーリー溝9aには1周未満巻き回されていればよく、本実施形態では一例として略半周(半周の場合を含む)だけ巻き回されている。
このような配回しにより、駆動プーリー25bが図示の実線矢印(破線矢印)で示すように、図示時計回り(反時計回り)に回動すると、第2連結部材7が第1回動軸10Aを中心として時計回り(反時計回り)に回動することになる。
図9Aに示すように、第1ガイド用ワイヤ11は、先端側端部11aが第2回動軸10Bのワイヤ固定部5dに固定され、先端側プーリー5Bおよび基端側プーリー5AにS字状に巻き回されている。すなわち、第1ガイド用ワイヤ11は、ワイヤ固定部5dから第2回動軸10Bのプーリー溝5cに沿って円弧状に配回されて、先端側プーリー5Bのプーリー溝5cと基端側プーリー5Aのプーリー溝5cとの間を通って、基端側プーリー5Aのプーリー溝5cに沿う円弧状に湾曲したS字状の経路で巻き回されている。
基端側プーリー5Aから延出された第1ガイド用ワイヤ11は、図示略の本体部20の内部を長手軸Oに略平行(平行の場合を含む)の直線状に延ばされて、基端側端部11bがワイヤ固定部14に固定されている。このため、長尺部材21の先端面21aには、第1ガイド用ワイヤ11を本体部20の内部に導くワイヤ挿通部21b(図5参照)が開口されている。
ワイヤ固定部14は、後述する本体部20の支持体24に固定されている。
ワイヤ固定部14の構成は、上述したワイヤ固定部5dに用いることができる構成をすべて採用することができる。
基端側プーリー5Aから延出された第1ガイド用ワイヤ11は、図示略の本体部20の内部を長手軸Oに略平行(平行の場合を含む)の直線状に延ばされて、基端側端部11bがワイヤ固定部14に固定されている。このため、長尺部材21の先端面21aには、第1ガイド用ワイヤ11を本体部20の内部に導くワイヤ挿通部21b(図5参照)が開口されている。
ワイヤ固定部14は、後述する本体部20の支持体24に固定されている。
ワイヤ固定部14の構成は、上述したワイヤ固定部5dに用いることができる構成をすべて採用することができる。
第2ガイド用ワイヤ12は、先端側端部12aが第2回動軸10Bのワイヤ固定部5dにおいて第1ガイド用ワイヤ11の先端側端部11aと反対側に固定され、先端側プーリー5Bおよび基端側プーリー5Aに、第1ガイド用ワイヤ11とは逆のS字状に巻き回されている。すなわち、第2ガイド用ワイヤ12は、ワイヤ固定部5dから第2回動軸10Bのプーリー溝5cに沿って円弧状に配回されて、先端側プーリー5Bのプーリー溝5cと基端側プーリー5Aのプーリー溝5cとの間を通って、基端側プーリー5Aのプーリー溝5cに沿う円弧状に湾曲したS字状の経路で巻き回されている。
基端側プーリー5Aから延出された第2ガイド用ワイヤ12は、図示略の本体部20の内部を長手軸Oに略平行(平行の場合を含む)の直線状に延ばされて、基端側端部12bがワイヤ固定部14に固定されている。このため、長尺部材21の先端面21aには、第2ガイド用ワイヤ12を本体部20の内部に導くワイヤ挿通部21b(図5参照)が開口されている。
基端側端部12bを固定するワイヤ固定部14は、基端側端部11bを固定したワイヤ固定部14とは異なるが、構成は同様であり、後述する本体部20の支持体24に固定されていることも同様である。
基端側プーリー5Aから延出された第2ガイド用ワイヤ12は、図示略の本体部20の内部を長手軸Oに略平行(平行の場合を含む)の直線状に延ばされて、基端側端部12bがワイヤ固定部14に固定されている。このため、長尺部材21の先端面21aには、第2ガイド用ワイヤ12を本体部20の内部に導くワイヤ挿通部21b(図5参照)が開口されている。
基端側端部12bを固定するワイヤ固定部14は、基端側端部11bを固定したワイヤ固定部14とは異なるが、構成は同様であり、後述する本体部20の支持体24に固定されていることも同様である。
このような配回しにより、先端側プーリー5Bのプーリー溝5cの全周が、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12のいずれかによって巻き回されている。
また、基端側プーリー5Aのプーリー溝5cは、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12のいずれかによって合計一周未満だけ、本実施形態では一例として略半周(半周の場合を含む)だけ巻き回されている。
また、基端側プーリー5Aのプーリー溝5cは、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12のいずれかによって合計一周未満だけ、本実施形態では一例として略半周(半周の場合を含む)だけ巻き回されている。
このように、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、基端側プーリー5A、先端側プーリー5Bのピッチ円に沿って巻き回されている。
このため、図9Bに示すように、駆動モータ25による駆動を受けて板状部8が第1回動軸10Aを中心に回動すると、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12がスリップすることなく、各プーリー溝5c上を移動する。その結果、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12によって拘束された先端側プーリー5Bは第2回動軸10Bを中心に回動する。
このため、先端側プーリー5Bは、先端側プーリー5Bのピッチ円で、基端側プーリー5Aのピッチ円上を滑りなく転動している。
したがって、例えば、図9Bに示すように、図示略の板状部8が長手軸Oに対して図示時計回りに角度θだけ回動すると、先端側プーリー5Bは、第2回動軸10Bを中心として時計回りに角度θだけ回動するため、長手軸Oに対して角度2θだけ回動して、関節部3が屈曲する。
これにより、第2回動軸10Bが固定された先端側回動体4も同様に回動する。
例えば、図9Aに示すように、先端側回動体4に固定された処置部2が回動前(θ=0°)に長手軸Oに整列されていたとすると、基端側プーリー5Aが角度θだけ図示時計回りに回動すると、処置部2の向きが長手軸Oに対して図示時計回りに角度2θだけ回動して、処置部2の向きが変更される。
このため、図9Bに示すように、駆動モータ25による駆動を受けて板状部8が第1回動軸10Aを中心に回動すると、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12がスリップすることなく、各プーリー溝5c上を移動する。その結果、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12によって拘束された先端側プーリー5Bは第2回動軸10Bを中心に回動する。
このため、先端側プーリー5Bは、先端側プーリー5Bのピッチ円で、基端側プーリー5Aのピッチ円上を滑りなく転動している。
したがって、例えば、図9Bに示すように、図示略の板状部8が長手軸Oに対して図示時計回りに角度θだけ回動すると、先端側プーリー5Bは、第2回動軸10Bを中心として時計回りに角度θだけ回動するため、長手軸Oに対して角度2θだけ回動して、関節部3が屈曲する。
これにより、第2回動軸10Bが固定された先端側回動体4も同様に回動する。
例えば、図9Aに示すように、先端側回動体4に固定された処置部2が回動前(θ=0°)に長手軸Oに整列されていたとすると、基端側プーリー5Aが角度θだけ図示時計回りに回動すると、処置部2の向きが長手軸Oに対して図示時計回りに角度2θだけ回動して、処置部2の向きが変更される。
このため、基端側プーリー5Aは、第1回動軸10Aを中心とする転動の案内が可能とされた第1案内部を構成している。
先端側プーリー5Bは、基端側プーリー5Aと係合して基端側プーリー5Aの軌道に沿って転動の案内をする第2案内部を構成している。
先端側プーリー5Bは、基端側プーリー5Aと係合して基端側プーリー5Aの軌道に沿って転動の案内をする第2案内部を構成している。
次に、本体部20の構成について説明する。
図2、3に示すように、本体部20は、長尺部材21と、基端側装置部22と、位置調整部23と、を備える。
長尺部材21は、先端側に上述の先端面21aを有し、内部に円筒状の内周面21eが形成され、基端側に開口する有底円筒状である。
図10Aに示すように、長尺部材21の基端部には、軸方向の端部に長手軸Oに直交する基端面21fが形成され、外周面に基端側装置部22との間の位置調整を行うための雄ねじ部21cが設けられている。
長尺部材21の内周面21eの基端側には、長尺部材21に対する基端側装置部22の長手軸O回りの位置を規制するため、長手軸Oに沿って延びるガイド溝21dが設けられている。本実施形態では、ガイド溝21dは、図10Bに示すように、長手軸Oを挟んで対向する二つの位置に設けられている。
図2、3に示すように、本体部20は、長尺部材21と、基端側装置部22と、位置調整部23と、を備える。
長尺部材21は、先端側に上述の先端面21aを有し、内部に円筒状の内周面21eが形成され、基端側に開口する有底円筒状である。
図10Aに示すように、長尺部材21の基端部には、軸方向の端部に長手軸Oに直交する基端面21fが形成され、外周面に基端側装置部22との間の位置調整を行うための雄ねじ部21cが設けられている。
長尺部材21の内周面21eの基端側には、長尺部材21に対する基端側装置部22の長手軸O回りの位置を規制するため、長手軸Oに沿って延びるガイド溝21dが設けられている。本実施形態では、ガイド溝21dは、図10Bに示すように、長手軸Oを挟んで対向する二つの位置に設けられている。
基端側装置部22は、駆動モータ25と、支持体24とを備える。
支持体24は、上述の駆動モータ25(図10A、Bでは図示略、図2、3参照)を固定する筐体部24fと、長尺部材21の内周面21eに嵌合する筒状の筒状部24aとを備える。筐体部24f及び筒状部24aは、支持体24の基端側に設けられている。
支持体24は、上述の駆動モータ25(図10A、Bでは図示略、図2、3参照)を固定する筐体部24fと、長尺部材21の内周面21eに嵌合する筒状の筒状部24aとを備える。筐体部24f及び筒状部24aは、支持体24の基端側に設けられている。
筒状部24aの内周面24eは、駆動ワイヤ15を接触することなく挿通させることができる大きさに形成され、筒状部24aの内周面24eには、各ワイヤ固定部14(図10A、Bでは図示略、図3、9参照)が固定されている。
筒状部24aの外周面24bは、長尺部材21の内周面21eに対して長手軸Oに沿う方向に移動可能に嵌合する円筒面からなる。
外周面24bの先端側には、長尺部材21の一対のガイド溝21dにそれぞれ係合する一対の係合突起24dが径方向外方に突出されている。
外周面24bの基端側には、後述する位置調整部23のガイド溝23dと係合する係合突起24cが径方向外方に突出されている。
筒状部24aの外周面24bは、長尺部材21の内周面21eに対して長手軸Oに沿う方向に移動可能に嵌合する円筒面からなる。
外周面24bの先端側には、長尺部材21の一対のガイド溝21dにそれぞれ係合する一対の係合突起24dが径方向外方に突出されている。
外周面24bの基端側には、後述する位置調整部23のガイド溝23dと係合する係合突起24cが径方向外方に突出されている。
このような構成により、本体部20の長尺部材21は、長手軸Oを有し関節部3において、エンドエフェクタである処置部2が配置されている側と反対側の端部に接続する長尺部を構成している。また、基端側装置部22は、長尺部の基端側に設けられ、回転体である第2連結部材7を動作させるための駆動力を供給する駆動部を構成している。
位置調整部23は、図10A、Bに示すように、長尺部と駆動部との長手軸Oに沿う方向の相対位置を調節する部材であり、長尺部材21の雄ねじ部21cと螺合し、支持体24の筒状部24aに外嵌する筒状部材から構成されている。位置調整部23は、長尺部材21と基端側装置部22との間に配置されている。
位置調整部23の先端側の内周部には、雄ねじ部21cと螺合する雌ねじ部23cが設けられている。
位置調整部23の内周部の基端部では、筒状部24aの外周面24bと摺動可能に嵌合する内周面23bと、内周面23bの全周にわたって延ばされたガイド溝23dとが形成されている。また、ガイド溝23dは、内周面23bの中間部において筒状部24aの係合突起24cと係合している。
位置調整部23の先端側の内周部には、雄ねじ部21cと螺合する雌ねじ部23cが設けられている。
位置調整部23の内周部の基端部では、筒状部24aの外周面24bと摺動可能に嵌合する内周面23bと、内周面23bの全周にわたって延ばされたガイド溝23dとが形成されている。また、ガイド溝23dは、内周面23bの中間部において筒状部24aの係合突起24cと係合している。
このような構成により、位置調整部23は、筒状部24aに対して長手軸Oに沿う方向の位置が一定の状態で、筒状部24aの周方向に回転自在に設けられている。
一方、長尺部材21の雄ねじ部21cは、位置調整部23の雌ねじ部23cと螺合されているため、位置調整部23を支持体24の筒状部24aに対して回転すると、長尺部材21は、支持体24に対して相対回転することなく、長手軸Oに沿う方向における支持体24との相対位置のみが変化することになる。
すなわち、位置調整部23の回転に伴って、長尺部材21の基端面21fが長手軸Oに沿う方向に移動する。
一方、長尺部材21の雄ねじ部21cは、位置調整部23の雌ねじ部23cと螺合されているため、位置調整部23を支持体24の筒状部24aに対して回転すると、長尺部材21は、支持体24に対して相対回転することなく、長手軸Oに沿う方向における支持体24との相対位置のみが変化することになる。
すなわち、位置調整部23の回転に伴って、長尺部材21の基端面21fが長手軸Oに沿う方向に移動する。
位置調整部23は、このように移動する基端面21fの位置の固定と固定解除とを行うことにより、長尺部材21と基端側装置部22との間の相対移動を規制するストッパ部29を有している。
ストッパ部29は、位置調整部23の側方に形成されたストッパ部材収容穴23aに、ストッパ部材26と、コイルばね27(弾性部材)とを備えて構成される。
ストッパ部29は、位置調整部23の側方に形成されたストッパ部材収容穴23aに、ストッパ部材26と、コイルばね27(弾性部材)とを備えて構成される。
ストッパ部材収容穴23aは、位置調整部23の周方向において中心軸を挟んで対向する二つの位置に設けられている。
各ストッパ部材収容穴23aの側面視の穴形状は、長手軸Oに沿う方向に長い矩形状である(図3参照)。
各ストッパ部材収容穴23aの径方向の穴形状は、それぞれの先端側は雌ねじ部23cを貫通し、かつ、それぞれの基端側はガイド溝23dよりも径方向外側となる深さを有している。ストッパ部材収容穴23aには、基端部底面23fが形成されている。
ストッパ部材収容穴23aの先端部内周面23eは、筒状部24aの係合突起24dよりも基端側に位置している。
ストッパ部材収容穴23aの長手方向の中心部には、短手方向にわたってストッパ部材26を回動可能に支持する回動支軸28が設けられている。
各ストッパ部材収容穴23aの側面視の穴形状は、長手軸Oに沿う方向に長い矩形状である(図3参照)。
各ストッパ部材収容穴23aの径方向の穴形状は、それぞれの先端側は雌ねじ部23cを貫通し、かつ、それぞれの基端側はガイド溝23dよりも径方向外側となる深さを有している。ストッパ部材収容穴23aには、基端部底面23fが形成されている。
ストッパ部材収容穴23aの先端部内周面23eは、筒状部24aの係合突起24dよりも基端側に位置している。
ストッパ部材収容穴23aの長手方向の中心部には、短手方向にわたってストッパ部材26を回動可能に支持する回動支軸28が設けられている。
ストッパ部材26は、ストッパ部材収容穴23a内に挿入可能な矩形状の外形を有するとともに、ストッパ部材収容穴23aの回動支軸28によって、回動可能に支持された板状部材である。
ストッパ部材26は、長手方向の略中心部で、位置調整部23の内方に向かって凸となる形状に屈曲されている。ストッパ部材26の屈曲部において短手方向に回動支軸28が挿通されている。
ストッパ部材26において回動支軸28よりも先端側は、先端部内周面23eに向かって板状に延び、ストッパ部材26の先端側には、長尺部材21の基端面21fを係止する係止端面26bが形成されている。
ストッパ部材26の係止端面26bは、回動支軸28を中心とするストッパ部材26の回動に伴って、図10Aに示すように、雌ねじ部23cのねじ山部よりも径方向の内方に位置して、長手軸Oに沿って移動する長尺部材21の基端面21fを係止可能な位置と、雌ねじ部23cのねじ山部よりも径方向の外方で先端部内周面23eに面する位置(図11参照)と、の間で移動可能である。
ストッパ部材26は、長手方向の略中心部で、位置調整部23の内方に向かって凸となる形状に屈曲されている。ストッパ部材26の屈曲部において短手方向に回動支軸28が挿通されている。
ストッパ部材26において回動支軸28よりも先端側は、先端部内周面23eに向かって板状に延び、ストッパ部材26の先端側には、長尺部材21の基端面21fを係止する係止端面26bが形成されている。
ストッパ部材26の係止端面26bは、回動支軸28を中心とするストッパ部材26の回動に伴って、図10Aに示すように、雌ねじ部23cのねじ山部よりも径方向の内方に位置して、長手軸Oに沿って移動する長尺部材21の基端面21fを係止可能な位置と、雌ねじ部23cのねじ山部よりも径方向の外方で先端部内周面23eに面する位置(図11参照)と、の間で移動可能である。
ストッパ部材26の回動支軸28よりも基端側は、回動支軸28と基端側の先端部との中間部において、位置調整部23の外方に向かって凸となる形状に屈曲され、この屈曲部により基端側に板状の押圧部26a(操作部)が形成されている。
押圧部26aは、回動支軸28を中心とするストッパ部材26の回動に伴って、図10Aに示すように、位置調整部23の外周面よりも径方向の外方に突出して、径方向外方からストッパ部材収容穴23a内の径方向内側に向かって押圧可能な位置と、ストッパ部材収容穴23aの内部に没した位置(図11参照)と、の間で移動可能である。
押圧部26aは、回動支軸28を中心とするストッパ部材26の回動に伴って、図10Aに示すように、位置調整部23の外周面よりも径方向の外方に突出して、径方向外方からストッパ部材収容穴23a内の径方向内側に向かって押圧可能な位置と、ストッパ部材収容穴23aの内部に没した位置(図11参照)と、の間で移動可能である。
コイルばね27は、ストッパ部材26の係止端面26bが長尺部材21の移動経路に進出する方向に、ストッパ部材26を付勢する弾性部材であり、押圧部26aの裏面と位置調整部23の基端部底面23fとの間に配置されている。
長尺部材21の雄ねじ部21cと、位置調整部23と、およびストッパ部材26とが、ワイヤ弛緩機構30を構成している。
このようなワイヤ弛緩機構30は、長尺部材21の基端部に配置され、駆動ワイヤ15を内包している。
ワイヤ弛緩機構30は、後述する動作説明で明らかなように、長尺部材21の長手方向に伸縮することによって、回転体である第2連結部材7と駆動部である基端側装置部22との間における駆動ワイヤ15の経路長を変更する機構である。
このようなワイヤ弛緩機構30は、長尺部材21の基端部に配置され、駆動ワイヤ15を内包している。
ワイヤ弛緩機構30は、後述する動作説明で明らかなように、長尺部材21の長手方向に伸縮することによって、回転体である第2連結部材7と駆動部である基端側装置部22との間における駆動ワイヤ15の経路長を変更する機構である。
次に、このような構成を有する医療用マニピュレータ1の動作について駆動可能状態と弛緩状態との切り替え動作を中心として説明する。
図11は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータのストッパ部の動作説明図である。図12A、Bは、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの動作説明図である。
図11は、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータのストッパ部の動作説明図である。図12A、Bは、本発明の第1の実施形態の医療用マニピュレータの動作説明図である。
医療用マニピュレータ1によって、処置を行うには、医療用マニピュレータ1を駆動可能状態に組み立てて、図1に示すように、スレーブマニピュレータ120に装着する。
このとき、図2に示すように、医療用マニピュレータ1においては、処置部2の軸線と、第2回動軸10Bおよび第1回動軸10Aの中心軸線とは、長手軸O上に整列し、第2回動軸10Bと第1回動軸10Aとの軸間距離は、第1軸間距離P1である。また、第1回動軸10Aと駆動軸25aとの軸間距離はL1である。
このとき、図2に示すように、医療用マニピュレータ1においては、処置部2の軸線と、第2回動軸10Bおよび第1回動軸10Aの中心軸線とは、長手軸O上に整列し、第2回動軸10Bと第1回動軸10Aとの軸間距離は、第1軸間距離P1である。また、第1回動軸10Aと駆動軸25aとの軸間距離はL1である。
軸間距離L1は、位置調整部23によって、長尺部材21と支持体24との長手軸Oに沿う方向の距離を調整することで実現されている。本実施形態では、図10Aに示すように、長尺部材21の基端面21fが、ストッパ部材収容穴23aの先端部内周面23eと整列するときに実現される。
医療用マニピュレータ1では、このような軸間距離L1の状態において、ストッパ部29のストッパ部材26の係止端面26bが、基端面21fおよび先端部内周面23eに係止される。このため、位置調整部23を長手軸O回りに回動して長尺部材21を支持体24側に移動しようとしても、ストッパ部材26によって移動が阻止され、ロック状態である。
また、ストッパ部材26の係止端面26bは、コイルばね27によって径方向内方に向かう方向に付勢されているため、この付勢を解除するまでの間はこのロック状態が維持される。このとき、ストッパ部材26の押圧部26aは、位置調整部23の外方に突出されている。
医療用マニピュレータ1では、このような軸間距離L1の状態において、ストッパ部29のストッパ部材26の係止端面26bが、基端面21fおよび先端部内周面23eに係止される。このため、位置調整部23を長手軸O回りに回動して長尺部材21を支持体24側に移動しようとしても、ストッパ部材26によって移動が阻止され、ロック状態である。
また、ストッパ部材26の係止端面26bは、コイルばね27によって径方向内方に向かう方向に付勢されているため、この付勢を解除するまでの間はこのロック状態が維持される。このとき、ストッパ部材26の押圧部26aは、位置調整部23の外方に突出されている。
処置が終了すると、医療用マニピュレータ1は洗浄する必要がある。医療用マニピュレータ1は、この洗浄時に、関節部3を弛緩状態とすることで、容易に洗浄を行うことができる。
駆動可能状態から弛緩状態に移行するには、位置調整部23によって、長尺部材21と支持体24との相対距離を短縮する。
まず、洗浄者は、図11に示すように、ストッパ部29における各押圧部26aを位置調整部23の内方に押圧する。これにより、コイルばね27が圧縮されて付勢力が解除され、各ストッパ部材26が回動支軸28を中心として回動する。
この結果、各係止端面26bが、ストッパ部材収容穴23aにおいて、先端部内周面23eに対向する径方向外側に移動し、係止端面26bによる長尺部材21の基端面21fの係止が解除される。このように、ストッパ部材26が長尺部材21の移動経路上から退避することで、基端面21fよりも基端側に、長尺部材21が移動可能な空間が形成される。
駆動可能状態から弛緩状態に移行するには、位置調整部23によって、長尺部材21と支持体24との相対距離を短縮する。
まず、洗浄者は、図11に示すように、ストッパ部29における各押圧部26aを位置調整部23の内方に押圧する。これにより、コイルばね27が圧縮されて付勢力が解除され、各ストッパ部材26が回動支軸28を中心として回動する。
この結果、各係止端面26bが、ストッパ部材収容穴23aにおいて、先端部内周面23eに対向する径方向外側に移動し、係止端面26bによる長尺部材21の基端面21fの係止が解除される。このように、ストッパ部材26が長尺部材21の移動経路上から退避することで、基端面21fよりも基端側に、長尺部材21が移動可能な空間が形成される。
洗浄者が、押圧部26aを押圧して、押さえ込んだ状態で、位置調整部23を長手軸O回りに回動させて、位置調整部23を捻る。これにより、長尺部材21と筒状部24aとは、ガイド溝21dおよび係合突起24dによって周方向に係合されている。位置調整部23の回動方向に応じて、長尺部材21が、支持体24に対して近づくかまたは遠ざかる方向に移動する。
弛緩状態にするには、位置調整部23を捻ってワイヤ弛緩機構30を短縮することにより、長尺部材21を支持体24に接近させて、ワイヤ固定部14と第1回動軸10Aとの間の距離、および駆動軸25aと第1回動軸10Aとの間の軸間距離を短縮する。
弛緩状態にするには、位置調整部23を捻ってワイヤ弛緩機構30を短縮することにより、長尺部材21を支持体24に接近させて、ワイヤ固定部14と第1回動軸10Aとの間の距離、および駆動軸25aと第1回動軸10Aとの間の軸間距離を短縮する。
例えば、図12A、Bに示すように、長尺部材21を距離Δbだけ支持体24に近づける。
この場合、長尺部材21に連結された関節部3の基端側支持体13も第1回動軸10Aとともに、距離Δbだけ基端側に平行移動し、例えば、第1回動軸10Aと駆動軸25aとの間の軸間距離は、L1-Δbとなる。
第1回動軸10Aは、第1連結部材6の軸受用スライド孔6b及び第2連結部材7においては軸受用スライド孔8bによって、スライド移動可能に支持されているため、先端側回動体4は、駆動可能状態と同位置を保つことが可能である。このため、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離が第1軸間距離より大きい第2軸間距離の状態が可能である。
この場合、長尺部材21に連結された関節部3の基端側支持体13も第1回動軸10Aとともに、距離Δbだけ基端側に平行移動し、例えば、第1回動軸10Aと駆動軸25aとの間の軸間距離は、L1-Δbとなる。
第1回動軸10Aは、第1連結部材6の軸受用スライド孔6b及び第2連結部材7においては軸受用スライド孔8bによって、スライド移動可能に支持されているため、先端側回動体4は、駆動可能状態と同位置を保つことが可能である。このため、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離が第1軸間距離より大きい第2軸間距離の状態が可能である。
この状態では、図12Bに示すように、駆動力入力部9および駆動軸25aの間に張架された駆動ワイヤ15は弛緩し、駆動力入力部9との係合が解除される。
一方、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、先端側プーリー5Bと支持体24との間に張架されているため、第1回動軸10Aに支持された基端側プーリー5Aとの係合が解除されるのみであり、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12と先端側プーリー5Bとはまだ係合されている。
そこで、先端側回動体4を距離S(ただし、0<S<Δb)だけ、長尺部材21側に移動する(図12A参照)。距離Sだけ先端側回動体4を移動させると、第2回動軸10Bを保持する第1連結部材6および第2連結部材7もSだけ平行移動する。
なお、第1回動軸10Aは、軸受用スライド孔6b、8bで相対的にスライド移動可能に保持されているため、第1連結部材6および第2連結部材7がSだけ移動しても、第1回動軸10Aおよび基端側支持体13の位置は変化しない。
このようにして、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離は、P2=P1+Sとなり、第1軸間距離P1よりもSだけ大きい第2軸間距離になる。
これにより、基端側プーリー5Aと先端側プーリー5Bとは、距離Δb-Sだけ互いに離間しており、かつ、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12が、先端側プーリー5Bおよび基端側プーリー5Aの外周側において弛緩した状態になる。
このようにして、基端側プーリー5Aおよび先端側プーリー5Bと、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12との係合が解除される。
一方、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、先端側プーリー5Bと支持体24との間に張架されているため、第1回動軸10Aに支持された基端側プーリー5Aとの係合が解除されるのみであり、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12と先端側プーリー5Bとはまだ係合されている。
そこで、先端側回動体4を距離S(ただし、0<S<Δb)だけ、長尺部材21側に移動する(図12A参照)。距離Sだけ先端側回動体4を移動させると、第2回動軸10Bを保持する第1連結部材6および第2連結部材7もSだけ平行移動する。
なお、第1回動軸10Aは、軸受用スライド孔6b、8bで相対的にスライド移動可能に保持されているため、第1連結部材6および第2連結部材7がSだけ移動しても、第1回動軸10Aおよび基端側支持体13の位置は変化しない。
このようにして、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離は、P2=P1+Sとなり、第1軸間距離P1よりもSだけ大きい第2軸間距離になる。
これにより、基端側プーリー5Aと先端側プーリー5Bとは、距離Δb-Sだけ互いに離間しており、かつ、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12が、先端側プーリー5Bおよび基端側プーリー5Aの外周側において弛緩した状態になる。
このようにして、基端側プーリー5Aおよび先端側プーリー5Bと、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12との係合が解除される。
このようにして、弛緩状態では、関節部3において、駆動ワイヤ15、第1ガイド用ワイヤ11、および第2ガイド用ワイヤ12がいずれも弛緩し、駆動ワイヤ15と駆動力入力部9との係合、第1ガイド用ワイヤ11と基端側プーリー5Aとの係合、および第2ガイド用ワイヤ12と先端側プーリー5Bとの係合が解除され、関節部3の内部にも隙間ができる。このため、例えば、ブラシを挿入する洗浄作業が容易となる。また、関節部3において、各部材の表面に洗浄剤が確実に回り込み、洗浄漏れがなく、迅速かつ確実に洗浄を行うことができる。
洗浄後は、位置調整部23を捻って、ワイヤ弛緩機構30を伸張させることにより、弛緩状態から軸間距離を伸ばす。これにより、ワイヤを張り直してのテンションをかけ、元の駆動可能状態に戻すことができ、医療用マニピュレータ1を再利用可能な状態にすることができる。つまり、医療用マニピュレータ1をメーカーに送り返すことなく、病院内にて洗浄者が洗浄し、医療用マニピュレータ1を駆動可能状態に戻すことができる。
洗浄後は、位置調整部23を捻って、ワイヤ弛緩機構30を伸張させることにより、弛緩状態から軸間距離を伸ばす。これにより、ワイヤを張り直してのテンションをかけ、元の駆動可能状態に戻すことができ、医療用マニピュレータ1を再利用可能な状態にすることができる。つまり、医療用マニピュレータ1をメーカーに送り返すことなく、病院内にて洗浄者が洗浄し、医療用マニピュレータ1を駆動可能状態に戻すことができる。
[第1変形例]
次に、本実施形態の第1変形例の医療用マニピュレータについて説明する。
図13は、本発明の第1の実施形態の第1変形例の医療用マニピュレータの関節部の模式的な分解斜視図である。
次に、本実施形態の第1変形例の医療用マニピュレータについて説明する。
図13は、本発明の第1の実施形態の第1変形例の医療用マニピュレータの関節部の模式的な分解斜視図である。
図13に主要部の構成を示すように、本変形例の医療用マニピュレータ31は、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1の関節部3に代えて関節部33を備える。
医療用マニピュレータ31は、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
医療用マニピュレータ31は、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
関節部33は、図13に示すように、上記第1の実施形態における関節部3の第2連結部材7に代えて、第2連結部材37(回転体、連結部材)を備え、第1連結部材6の取り付け位置が変更されている。
第2連結部材37は、上記第1の実施形態における第2連結部材7の駆動力入力部9に代えて、駆動力入力部39を備える。
駆動力入力部39は、駆動力入力部9の軸受用U字溝9bを削除して、プーリー溝9aを全周に形成したプーリー部であり、これに応じて軸受部9cに代えて、軸受用円孔8aと同様な円径の軸受用円孔39bを備える。
軸受用円孔39bが、軸受用円孔8aと同軸の位置となるように、駆動力入力部39は、板状部8の一方の表面に固定もしくは一体成形されている。
第2連結部材37は、上記第1の実施形態における第2連結部材7の駆動力入力部9に代えて、駆動力入力部39を備える。
駆動力入力部39は、駆動力入力部9の軸受用U字溝9bを削除して、プーリー溝9aを全周に形成したプーリー部であり、これに応じて軸受部9cに代えて、軸受用円孔8aと同様な円径の軸受用円孔39bを備える。
軸受用円孔39bが、軸受用円孔8aと同軸の位置となるように、駆動力入力部39は、板状部8の一方の表面に固定もしくは一体成形されている。
このような構成の第2連結部材37は、軸受用円孔8a、39bに第1回動軸10Aの軸部10aが挿通された状態で、駆動力入力部39が基端側支持体13の第2側面13cに面するように配置され、第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
また、板状部8は、軸受用スライド孔8bに第2回動軸10Bの軸部10aが挿通された状態で、先端側回動体4の第2側面4cに平行に配置され、第2回動軸10Bの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
これにより、第2連結部材37は、軸受用円孔8a、39bによって、第1回動軸10Aを軸受用円孔8aの中心回りに回動可能に保持している。
また、第2連結部材37は、軸受用スライド孔8bによって、第2回動軸10Bを、軸受用円孔8aに保持された第1回動軸10Aと平行に保った状態で、軸受用スライド孔8bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持している。
さらに、第2連結部材7は、駆動可能状態において、第2回動軸10Bの軸部10aが軸受部8cに当接した際は、第1回動軸10Aとの軸間距離がP1である第1軸間距離の状態で、第2回動軸10Bを軸受部8cの中心回りに回動可能に保持することが可能である。
上記第1の実施形態の駆動力入力部9に代えて、駆動力入力部39のプーリー溝9aに駆動ワイヤ15が巻き回されることは、上記第1の実施形態と同様である。
また、板状部8は、軸受用スライド孔8bに第2回動軸10Bの軸部10aが挿通された状態で、先端側回動体4の第2側面4cに平行に配置され、第2回動軸10Bの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
これにより、第2連結部材37は、軸受用円孔8a、39bによって、第1回動軸10Aを軸受用円孔8aの中心回りに回動可能に保持している。
また、第2連結部材37は、軸受用スライド孔8bによって、第2回動軸10Bを、軸受用円孔8aに保持された第1回動軸10Aと平行に保った状態で、軸受用スライド孔8bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持している。
さらに、第2連結部材7は、駆動可能状態において、第2回動軸10Bの軸部10aが軸受部8cに当接した際は、第1回動軸10Aとの軸間距離がP1である第1軸間距離の状態で、第2回動軸10Bを軸受部8cの中心回りに回動可能に保持することが可能である。
上記第1の実施形態の駆動力入力部9に代えて、駆動力入力部39のプーリー溝9aに駆動ワイヤ15が巻き回されることは、上記第1の実施形態と同様である。
関節部33における第1連結部材6は、上記第2連結部材37の構成に対応させて、上記第1の実施形態の軸受用円孔6aと軸受用スライド孔6bとを入れ替えて配置される。
すなわち、第1連結部材6の軸受用円孔6aと基端側プーリー5Aの貫通孔5bとに、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の基端側は、第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
また、第1連結部材6の軸受用スライド孔6bと先端側プーリー5Bの貫通孔5bとに、第2回動軸10Bの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の先端側は、第2回動軸10Bの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
これにより、本変形例の第1連結部材6は、軸受用円孔6aによって、第1回動軸10Aを軸受用円孔6aの中心回りに回動可能に保持している。
また、本変形例の第1連結部材6は軸受用スライド孔6bによって、第2回動軸10Bを、軸受用円孔6aに保持された第1回動軸10Aと平行に保った状態で、軸受用スライド孔6bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持している。
さらに、第1連結部材6は、駆動可能状態において、第2回動軸10Bの軸部10aが軸受部6cに当接した際には、第1回動軸10Aとの軸間距離がP1である第1軸間距離の状態で、第2回動軸10Bを軸受部6cの中心回りに回動可能に保持することが可能である。
すなわち、第1連結部材6の軸受用円孔6aと基端側プーリー5Aの貫通孔5bとに、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の基端側は、第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
また、第1連結部材6の軸受用スライド孔6bと先端側プーリー5Bの貫通孔5bとに、第2回動軸10Bの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の先端側は、第2回動軸10Bの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
これにより、本変形例の第1連結部材6は、軸受用円孔6aによって、第1回動軸10Aを軸受用円孔6aの中心回りに回動可能に保持している。
また、本変形例の第1連結部材6は軸受用スライド孔6bによって、第2回動軸10Bを、軸受用円孔6aに保持された第1回動軸10Aと平行に保った状態で、軸受用スライド孔6bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持している。
さらに、第1連結部材6は、駆動可能状態において、第2回動軸10Bの軸部10aが軸受部6cに当接した際には、第1回動軸10Aとの軸間距離がP1である第1軸間距離の状態で、第2回動軸10Bを軸受部6cの中心回りに回動可能に保持することが可能である。
このような構成の関節部33を有する医療用マニピュレータ31によれば、弛緩時に長尺部材21の移動に伴って第1連結部材6および第2連結部材37が基端側支持体13とともに移動する点が異なるのみ、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1と同様にして、駆動可能状態と弛緩状態とを切り替えることができる。
このため、上記第1の実施形態と同様に、関節部を有する医療用マニピュレータの洗浄をより効率的かつより容易に行うことができる。
このため、上記第1の実施形態と同様に、関節部を有する医療用マニピュレータの洗浄をより効率的かつより容易に行うことができる。
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図14Aは、本発明の第2の実施形態の医療用マニピュレータの構成を示す模式図である。図14Bは、図14AのおけるG視図である。図15は、本発明の第2の実施形態の医療用マニピュレータの駆動ワイヤ部材およびガイドワイヤの配回しを示す模式的な分解斜視図である。
次に、本発明の第2の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図14Aは、本発明の第2の実施形態の医療用マニピュレータの構成を示す模式図である。図14Bは、図14AのおけるG視図である。図15は、本発明の第2の実施形態の医療用マニピュレータの駆動ワイヤ部材およびガイドワイヤの配回しを示す模式的な分解斜視図である。
図14A、Bに示すように、本実施形態の医療用マニピュレータ41は、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1の関節部3に代えて、第1関節43A(第1単位関節)と、第2関節43B(第2単位関節)とから構成される関節部43を備える。また、医療用マニピュレータ41は、上記第1の実施形態の駆動モータ25及び駆動ワイヤ15に代えて、駆動モータ25と同様の構成を有する駆動モータ25A、25B及び駆動ワイヤ55A、55B(駆動ワイヤ部材)を備える。
駆動モータ25Aは、駆動ワイヤ55Aを介して第1関節43Aを駆動する駆動源であり、駆動モータ25Bは、駆動ワイヤ55Bを介して第2関節43Bを駆動する駆動源である。
すなわち、医療用マニピュレータ41は、関節部が2つの単位関節を直列に連結して構成された場合の例である。
医療用マニピュレータ41は、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第1の実施形態および上記第1変形例と異なる点を中心に説明する。
駆動モータ25Aは、駆動ワイヤ55Aを介して第1関節43Aを駆動する駆動源であり、駆動モータ25Bは、駆動ワイヤ55Bを介して第2関節43Bを駆動する駆動源である。
すなわち、医療用マニピュレータ41は、関節部が2つの単位関節を直列に連結して構成された場合の例である。
医療用マニピュレータ41は、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第1の実施形態および上記第1変形例と異なる点を中心に説明する。
なお、医療用マニピュレータ41は、関節部43が2軸方向に屈曲可能であり、上記第1の実施形態と同様に位置調整部23によって本体部20の長手軸Oに沿う方向の長さが変更可能である。そこで、本実施形態でも上記第1の実施形態と同様に、関節部43の駆動が可能な状態を駆動可能状態、関節部43内の駆動に用いる部材間の係合を解除して駆動不能となる弛緩状態と称する。そして、以下の説明では、駆動可能状態の各部材の位置関係を説明する場合には、特に断らない限り、図14A、Bに示すように、関節部43が長手軸Oに対して回動していない状態に基づいて説明する。
第1関節43Aは、図15に示すように、長尺部材21と第2関節43Bとを長手軸Oと交差する方向(図示Y1方向、Y2方向)に回動可能に連結する単位関節であり、上記第1の実施形態の基端側支持体13及び先端側回動体4に代えて、基端側支持体53、先端側回動体44を備える。また、第1連結部材(連結部材)6、基端側プーリー5Aを2組に増やして、先端側プーリー5Bを備えず、2組の先端側プーリー(第2のプーリー)45B、基端側アイドラプーリー(第1のプーリー)45A、先端側アイドラプーリー(第2のプーリー)45Cを追加している。
基端側支持体53Aは、上記第1の実施形態の基端側支持体13と同様に、第1側面13bと、第2側面13cと、回動軸保持部13aとを備え、第1側面13bと第2側面13cとの間の板厚及び先端面21aに対する固定位置を変えた以外は、上記第1の実施形態と同様の部材である。
第1側面13b、第2側面13cの法線は、図示Y1、Y2方向と直交する方向(図示X1方向、X2方向)に向いている。第1側面13bは、基端側支持体53Aにおいて、図示X1方向の側面であり、第2側面13cは、図示X2方向の側面である。
第1側面13b、第2側面13cの法線は、図示Y1、Y2方向と直交する方向(図示X1方向、X2方向)に向いている。第1側面13bは、基端側支持体53Aにおいて、図示X1方向の側面であり、第2側面13cは、図示X2方向の側面である。
先端側回動体44の先端側には、後述する第2関節43Bの基端側支持体53Bが固定され、長手軸Oに直交する平面からなる先端面44aが形成された矩形状の第1板状部44fと、第1板状部44fにおいて先端面44aの裏面側から立設された第2板状部44g及び第3板状部44hとを有する。第2板状部44gは、図示X2方向寄り、第3板状部44hは、図示X1方向寄りに位置している。
第2板状部44gは、基端側支持体13Aの第1側面13bに整列する第1側面44bと、第2側面13cに整列する第2側面44cとを有している。
第3板状部44hは、第1側面44dと、第2側面44eとを有し、これらの間の板厚が、第2連結部材7の駆動力入力部9の厚さ以上の厚さである。
第2側面44eは、第2板状部44gの第1側面44bに対向する位置において、第2連結部材7の板状部8が挿入可能な隙間を空けて配置されている。
第3板状部44hには、上記第1の実施形態と同様に回動軸保持部4dが設けられている。これにより、回動軸保持部4dに、第1側面44dおよび第2側面44eの両面にそれぞれ第2回動軸10Bを固定できるようである。
また、図示は省略するが、第2板状部44gには、回動軸保持部4dと対向する位置に、第2回動軸10Bの軸部10aが挿通可能な円孔が貫通して設けられている。
第2板状部44gは、基端側支持体13Aの第1側面13bに整列する第1側面44bと、第2側面13cに整列する第2側面44cとを有している。
第3板状部44hは、第1側面44dと、第2側面44eとを有し、これらの間の板厚が、第2連結部材7の駆動力入力部9の厚さ以上の厚さである。
第2側面44eは、第2板状部44gの第1側面44bに対向する位置において、第2連結部材7の板状部8が挿入可能な隙間を空けて配置されている。
第3板状部44hには、上記第1の実施形態と同様に回動軸保持部4dが設けられている。これにより、回動軸保持部4dに、第1側面44dおよび第2側面44eの両面にそれぞれ第2回動軸10Bを固定できるようである。
また、図示は省略するが、第2板状部44gには、回動軸保持部4dと対向する位置に、第2回動軸10Bの軸部10aが挿通可能な円孔が貫通して設けられている。
先端側プーリー45Bは、上記第1の実施形態の先端側プーリー5Bのワイヤ固定部5dを備えていない構成である。
基端側アイドラプーリー45Aは、第1関節43Aの第1回動軸10Aの軸部10aに回動可能に支持され、駆動ワイヤ55Bを巻き回して、第1関節43Aに挿通させるものである。基端側アイドラプーリー45Aは、ピッチ円径がP1より小さいプーリー溝45cと、第1回動軸10Aの軸部10aと回動可能に嵌合しピッチ円と同軸に形成された軸孔45bとを有する。基端側アイドラプーリー45Aの外径は、基端側プーリー5Aの外径よりも小さい。
先端側アイドラプーリー45Cは、基端側アイドラプーリー45Aと同様のプーリー溝45c、軸孔45bを備える。
ただし、先端側アイドラプーリー45Cの軸孔45bには第2回動軸10Bの軸部10aが挿通され、外径は、先端側プーリー5Bの外径よりも小さい。
先端側アイドラプーリー45Cは、基端側アイドラプーリー45Aと同様のプーリー溝45c、軸孔45bを備える。
ただし、先端側アイドラプーリー45Cの軸孔45bには第2回動軸10Bの軸部10aが挿通され、外径は、先端側プーリー5Bの外径よりも小さい。
ここで、第1関節43Aの各部材の位置関係について説明する。
基端側支持体53Aの第1側面13bには、軸受用スライド孔8bを有する板状部8の基端側が面するように第2連結部材7が配置され、基端側アイドラプーリー45Aと基端側プーリー5Aとが、第2連結部材7の駆動力入力部9と第1連結部材6の基端側(軸受用スライド孔6bを有する方)との間に挟まれている。
第2連結部材7の軸受用スライド孔8b、基端側アイドラプーリー45Aの軸孔45b、基端側プーリー5Aの貫通孔5b、第1連結部材6の軸受用スライド孔6bには、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の基端側は、第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
基端側支持体53Aの第2側面13cには、基端側アイドラプーリー45Aと、基端側プーリー5Aとがこの順に配置され、第1連結部材6の基端側(軸受用スライド孔6bを有する方)との間に挟まれている。
基端側アイドラプーリー45Aの軸孔45b、基端側プーリー5Aの貫通孔5b、第1連結部材6の軸受用スライド孔6bには、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の基端側は、他方の第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
基端側支持体53Aの第1側面13bには、軸受用スライド孔8bを有する板状部8の基端側が面するように第2連結部材7が配置され、基端側アイドラプーリー45Aと基端側プーリー5Aとが、第2連結部材7の駆動力入力部9と第1連結部材6の基端側(軸受用スライド孔6bを有する方)との間に挟まれている。
第2連結部材7の軸受用スライド孔8b、基端側アイドラプーリー45Aの軸孔45b、基端側プーリー5Aの貫通孔5b、第1連結部材6の軸受用スライド孔6bには、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の基端側は、第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
基端側支持体53Aの第2側面13cには、基端側アイドラプーリー45Aと、基端側プーリー5Aとがこの順に配置され、第1連結部材6の基端側(軸受用スライド孔6bを有する方)との間に挟まれている。
基端側アイドラプーリー45Aの軸孔45b、基端側プーリー5Aの貫通孔5b、第1連結部材6の軸受用スライド孔6bには、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の基端側は、他方の第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
先端側回動体44の第2板状部44gと第3板状部44hとの間には、板状部8の先端部が挿入されている。
第3板状部44hの第1側面44dには、先端側アイドラプーリー45Cと先端側プーリー45Bとが、この順に配置され、第1連結部材6の先端側(軸受用円孔6aを有する方)との間に挟まれている。
先端側アイドラプーリー45Cの軸孔45b、先端側プーリー45Bの貫通孔5b、第1連結部材6の軸受用円孔6aには、第2回動軸10Bの軸部10aが挿通されている。一方の第1連結部材6の先端側は、第2回動軸10Bの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
第2板状部44gの第2側面44cには、先端側アイドラプーリー45Cと、先端側プーリー45Bとがこの順に配置され、第1連結部材6の先端側(軸受用円孔6aを有する方)との間に挟まれている。
板状部8の軸受用円孔8a、第2板状部44gの図示略の円孔、先端側アイドラプーリー45Cの軸孔45b、基端側プーリー5Aの貫通孔5b、および第1連結部材6の軸受用スライド孔6bには、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の基端側は、第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
第3板状部44hの第1側面44dには、先端側アイドラプーリー45Cと先端側プーリー45Bとが、この順に配置され、第1連結部材6の先端側(軸受用円孔6aを有する方)との間に挟まれている。
先端側アイドラプーリー45Cの軸孔45b、先端側プーリー45Bの貫通孔5b、第1連結部材6の軸受用円孔6aには、第2回動軸10Bの軸部10aが挿通されている。一方の第1連結部材6の先端側は、第2回動軸10Bの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
第2板状部44gの第2側面44cには、先端側アイドラプーリー45Cと、先端側プーリー45Bとがこの順に配置され、第1連結部材6の先端側(軸受用円孔6aを有する方)との間に挟まれている。
板状部8の軸受用円孔8a、第2板状部44gの図示略の円孔、先端側アイドラプーリー45Cの軸孔45b、基端側プーリー5Aの貫通孔5b、および第1連結部材6の軸受用スライド孔6bには、第1回動軸10Aの軸部10aが挿通されている。第1連結部材6の基端側は、第1回動軸10Aの抜け止め部10bによって軸方向に抜け止めされている。
このような構成により、第1関節43Aの各第1連結部材6は、各軸受用円孔6aによって、各第2回動軸10Bを軸受用円孔6aの中心回りに回動可能に保持している。
また、各第1連結部材6は各軸受用スライド孔6bによって、各第1回動軸10Aを、各軸受用円孔6aに保持された各第2回動軸10Bと平行に保った状態で、各軸受用スライド孔6bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持している。
さらに、各第1連結部材6は、駆動可能状態において、各第1回動軸10Aの軸部10aが各軸受部6cに当接した際には、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離がP1である第1軸間距離の状態で、各第1回動軸10Aを軸受部6cの中心回りに回動可能に保持することが可能である。
また、各第1連結部材6は各軸受用スライド孔6bによって、各第1回動軸10Aを、各軸受用円孔6aに保持された各第2回動軸10Bと平行に保った状態で、各軸受用スライド孔6bの長手方向に沿ってスライド移動可能に保持している。
さらに、各第1連結部材6は、駆動可能状態において、各第1回動軸10Aの軸部10aが各軸受部6cに当接した際には、第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの軸間距離がP1である第1軸間距離の状態で、各第1回動軸10Aを軸受部6cの中心回りに回動可能に保持することが可能である。
次に、第1関節43Aにおける各ワイヤ部材の配回しについて説明する。
駆動ワイヤ55Aは、図14Aに示すように、駆動力入力部9のプーリー溝9aと駆動モータ25Aの駆動プーリー25bのプーリー溝25cとに、上記第1の実施形態の駆動ワイヤ15と同様な長円状に巻き回されて、張架されている。このとき駆動ワイヤ55Aには摩擦力が発生しており、駆動ワイヤ55Aは、プーリー溝9a、25cに摩擦力によって係合されている。
このような配回しにより、駆動モータ25Aの駆動プーリー25bが回動すると、第1関節43Aの第2連結部材7が第1回動軸10Aを中心として同方向に回動する。
駆動ワイヤ55Aは、図14Aに示すように、駆動力入力部9のプーリー溝9aと駆動モータ25Aの駆動プーリー25bのプーリー溝25cとに、上記第1の実施形態の駆動ワイヤ15と同様な長円状に巻き回されて、張架されている。このとき駆動ワイヤ55Aには摩擦力が発生しており、駆動ワイヤ55Aは、プーリー溝9a、25cに摩擦力によって係合されている。
このような配回しにより、駆動モータ25Aの駆動プーリー25bが回動すると、第1関節43Aの第2連結部材7が第1回動軸10Aを中心として同方向に回動する。
駆動ワイヤ55Bは、図14A、Bに示すように、後述する第2関節43Bにおける第2連結部材37のプーリー溝9aと、駆動モータ25Bの駆動プーリー25bのプーリー溝25cとに張架されている。
このため、駆動ワイヤ55Bは、図15に示すように、第1関節43A内では、長尺部材21の先端面21aに設けられたワイヤ挿通部21bと、先端側回動体44の第1板状部44fのワイヤ挿通部21bとの間に、駆動ワイヤ55Bが2本の駆動ワイヤ部材として挿通されている。
これらの駆動ワイヤ55Bは、いずれも、互いに径方向に対向する基端側アイドラプーリー45Aと先端側アイドラプーリー45Cとの各プーリー溝45cにS字状に係合されている。
このため、駆動ワイヤ55Bは、図15に示すように、第1関節43A内では、長尺部材21の先端面21aに設けられたワイヤ挿通部21bと、先端側回動体44の第1板状部44fのワイヤ挿通部21bとの間に、駆動ワイヤ55Bが2本の駆動ワイヤ部材として挿通されている。
これらの駆動ワイヤ55Bは、いずれも、互いに径方向に対向する基端側アイドラプーリー45Aと先端側アイドラプーリー45Cとの各プーリー溝45cにS字状に係合されている。
第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、図14Aに示すように、上記第1の実施形態と同様に基端側端部11b、12bが、ワイヤ固定部14を介してワイヤ固定部14に固定され、先端側端部11a、12aが、後述する第2関節43Bにおける2つの先端側プーリー5Bのワイヤ固定部5dに別々に固定され、各先端側プーリー5Bとワイヤ固定部14との間で張架されている。
第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、図15に示すように、第1関節43A内では、長尺部材21の先端面21aに設けられたワイヤ挿通部21bと、先端側回動体44の第1板状部44fのワイヤ挿通部21bとの間に挿通されている。
第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、互いに径方向に対向する基端側プーリー5Aと先端側プーリー45Bとの各プーリー溝45cに別々に、逆S字状に係合されている。
第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、長手軸Oに関してY2方向にずれた位置(図示下方)で、先端面21aのワイヤ挿通部21bから長手軸Oに沿う方向に延出されている。そして、基端側プーリー5A、先端側プーリー45Bの各プーリー溝5cに沿ってY1方向に巻き回され、長手軸Oと交差するように配回される。そして、長手軸Oに関してY1方向にずれた位置で、長手軸Oに沿う方向に巻出されて第1板状部44fのワイヤ挿通部21bに挿通されている。
第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、図15に示すように、第1関節43A内では、長尺部材21の先端面21aに設けられたワイヤ挿通部21bと、先端側回動体44の第1板状部44fのワイヤ挿通部21bとの間に挿通されている。
第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、互いに径方向に対向する基端側プーリー5Aと先端側プーリー45Bとの各プーリー溝45cに別々に、逆S字状に係合されている。
第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12は、長手軸Oに関してY2方向にずれた位置(図示下方)で、先端面21aのワイヤ挿通部21bから長手軸Oに沿う方向に延出されている。そして、基端側プーリー5A、先端側プーリー45Bの各プーリー溝5cに沿ってY1方向に巻き回され、長手軸Oと交差するように配回される。そして、長手軸Oに関してY1方向にずれた位置で、長手軸Oに沿う方向に巻出されて第1板状部44fのワイヤ挿通部21bに挿通されている。
第2関節43Bは、図14A、Bに示すように、上記第1の実施形態の第1変形例の関節部33の基端側支持体13を、基端側支持体53Bに代えた構成である。
基端側支持体53Bは、上記第1実施形態の基端側支持体13を第1関節43Aの先端側回動体44の第1板状部44fの先端面44aに固定している。
ただし、基端側支持体53Bの姿勢は、その第1側面13b、第2側面13cが、第1関節43Aの基端側支持体53Aの第1側面13b、第2側面13cと直交する姿勢とされ、第2側面13cはY1方向に、第1側面13bがY2方向に配置されている。
このため、第2関節43Bは、X1方向、X2方向に回動する屈曲関節である。
基端側支持体53Bは、上記第1実施形態の基端側支持体13を第1関節43Aの先端側回動体44の第1板状部44fの先端面44aに固定している。
ただし、基端側支持体53Bの姿勢は、その第1側面13b、第2側面13cが、第1関節43Aの基端側支持体53Aの第1側面13b、第2側面13cと直交する姿勢とされ、第2側面13cはY1方向に、第1側面13bがY2方向に配置されている。
このため、第2関節43Bは、X1方向、X2方向に回動する屈曲関節である。
次に、このような構成を有する医療用マニピュレータ41の動作について駆動可能状態と弛緩状態との切り替え動作を中心として説明する。
図16は、本発明の第2の実施形態の医療用マニピュレータの動作説明図である。
図16は、本発明の第2の実施形態の医療用マニピュレータの動作説明図である。
医療用マニピュレータ41は、処置部2を備えるため、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1と同様に駆動可能状態において、処置対象部位に対して遠隔操作による処置を行うことができる。
ただし、医療用マニピュレータ41の関節部43は、第1関節43A、第2関節43Bの回動運動の組合せにより、長手軸Oに関して、Y1、Y2方向の回動と、これと直交するX1、X2方向の回動とを組み合わせた屈曲が可能である。
ただし、医療用マニピュレータ41の関節部43は、第1関節43A、第2関節43Bの回動運動の組合せにより、長手軸Oに関して、Y1、Y2方向の回動と、これと直交するX1、X2方向の回動とを組み合わせた屈曲が可能である。
医療用マニピュレータ41においても、位置調整部23、ストッパ部29を備えるため、図16に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1と同様に、長尺部材21と支持体24とを長手軸Oに沿って相対移動させることができ、長尺部材21を支持体24に、例えば、距離Δbだけ近づけると弛緩状態を形成することができる。
その際、本実施形態では、長尺部材21とともに移動する第1関節43Aの第1回動軸10Aに支持された駆動力入力部9には、駆動ワイヤ55Aが巻き回されている。これにより、第1回動軸10Aと駆動モータ25Aの駆動軸25aとの軸間距離が短くなって、上記第1の実施形態の駆動ワイヤ15と同様に、駆動ワイヤ55Aが弛緩する。
そして、先端側回動体44を距離Δbよりも少ない距離だけ、長尺部材21側に移動することで、第1関節43Aの基端側プーリー5Aと先端側プーリー45Bとの間に隙間ΔAを形成する。すなわち、先端側回動体44とともに移動する第1関節43Aの第1回動軸10Aを長尺部材21側に距離Δb-ΔAだけ移動する。
第2関節43Bの第1回動軸10Aに支持された駆動力入力部9には、駆動ワイヤ55Bが巻き回されているため、第1回動軸10Aと駆動モータ25Bの駆動軸25aとの軸間距離が第1軸間距離P1よりもΔAだけ長い第2軸間距離P2Aになって、上記第1の実施形態の駆動ワイヤ15と同様に、駆動ワイヤ55Bが弛緩する。
そして、先端側回動体44を距離Δbよりも少ない距離だけ、長尺部材21側に移動することで、第1関節43Aの基端側プーリー5Aと先端側プーリー45Bとの間に隙間ΔAを形成する。すなわち、先端側回動体44とともに移動する第1関節43Aの第1回動軸10Aを長尺部材21側に距離Δb-ΔAだけ移動する。
第2関節43Bの第1回動軸10Aに支持された駆動力入力部9には、駆動ワイヤ55Bが巻き回されているため、第1回動軸10Aと駆動モータ25Bの駆動軸25aとの軸間距離が第1軸間距離P1よりもΔAだけ長い第2軸間距離P2Aになって、上記第1の実施形態の駆動ワイヤ15と同様に、駆動ワイヤ55Bが弛緩する。
そして、第2関節43Bの先端側回動体4を距離Δb-ΔAよりも少ない距離だけ、長尺部材21側に移動することで、第2関節43Bの基端側プーリー5Aと先端側プーリー45Bとの間に隙間ΔBを形成する。すなわち、先端側回動体4とともに移動する第2関節43Bの第1回動軸10Aを長尺部材21側に距離Δb-ΔA-ΔBだけ移動する。これにより、第2関節43Bの第1回動軸10Aと第2回動軸10Bとの間の軸間距離が第1軸間距離P1よりも隙間ΔBだけ長い第2軸間距離P2Bになる。
第2関節43Bの第2回動軸10Bに支持された先端側プーリー5Bには、第1ガイド用ワイヤ11の先端側端部11aおよび第2ガイド用ワイヤ12の先端側端部12aが固定され、支持体24との間には、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12が張架されている。このため、第1回動軸10Aと支持体24との間の距離がΔb-ΔA-ΔBだけ短くなって、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12が弛緩する。
第2関節43Bの第2回動軸10Bに支持された先端側プーリー5Bには、第1ガイド用ワイヤ11の先端側端部11aおよび第2ガイド用ワイヤ12の先端側端部12aが固定され、支持体24との間には、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12が張架されている。このため、第1回動軸10Aと支持体24との間の距離がΔb-ΔA-ΔBだけ短くなって、第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12が弛緩する。
このようにして、医療用マニピュレータ41では、位置調整部23を用いて、第1関節43A、第2関節43Bの駆動ワイヤ部材である駆動ワイヤ55A、55Bと、ガイドワイヤである第1ガイド用ワイヤ11、および第2ガイド用ワイヤ12をすべて弛緩させて、各駆動力入力部9、各基端側プーリー5A、先端側プーリー45B、5B、との係合をすべて解除することができる。
このような弛緩状態では、上記第1の実施形態と同様に、第1関節43A、第2関節43B内に隙間ができて、例えば、ブラシを挿入する洗浄作業が容易となる。また、第1関節43A、第2関節43Bにおいて、各部材の表面に洗浄剤が確実に回り込み、洗浄漏れがなく、迅速かつ確実に洗浄を行うことができる。
このような弛緩状態では、上記第1の実施形態と同様に、第1関節43A、第2関節43B内に隙間ができて、例えば、ブラシを挿入する洗浄作業が容易となる。また、第1関節43A、第2関節43Bにおいて、各部材の表面に洗浄剤が確実に回り込み、洗浄漏れがなく、迅速かつ確実に洗浄を行うことができる。
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図17Aは、本発明の第3の実施形態の医療用マニピュレータの構成を示す模式図である。図17Bは、図17AのおけるH-H断面図である。図18は、本発明の第3の実施形態の医療用マニピュレータの関節部の主要部の構成を示す模式的な分解斜視図である。
次に、本発明の第3の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図17Aは、本発明の第3の実施形態の医療用マニピュレータの構成を示す模式図である。図17Bは、図17AのおけるH-H断面図である。図18は、本発明の第3の実施形態の医療用マニピュレータの関節部の主要部の構成を示す模式的な分解斜視図である。
図17A、Bに示すように、本実施形態の医療用マニピュレータ61は、上記第2の実施形態の医療用マニピュレータ41の関節部43に代えて、屈曲関節である第1関節63A(第1単位関節)と、回動関節であり第2関節63B(第2単位関節)とから構成される関節部63を備える。
すなわち、医療用マニピュレータ61は、関節部が2つの単位関節を直列に連結して構成された場合の例である。
医療用マニピュレータ61は、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。
すなわち、医療用マニピュレータ61は、関節部が2つの単位関節を直列に連結して構成された場合の例である。
医療用マニピュレータ61は、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。
なお、医療用マニピュレータ61は、関節部63が2軸方向に回動、屈曲可能であり、上記第2の実施形態と同様に位置調整部23によって本体部20の長手軸Oに沿う方向の長さが変更可能である。そこで、本実施形態でも上記第2の実施形態と同様に、関節部63の駆動が可能な状態を駆動可能状態、関節部63内の駆動に用いる部材間の係合を解除して駆動不能となる弛緩状態と称する。そして、以下の説明では、駆動可能状態の各部材の位置関係を説明する場合には、特に断らない限り、図17A、Bに示すように、関節部63が長手軸Oに対して回動していない状態に基づいて説明する。
第1関節63Aは、上記第2の実施形態の第1関節43Aの二組の基端側プーリー5A、先端側プーリー45Bのうち、第2ガイド用ワイヤ12が巻き回されていた一組の基端側プーリー5A、先端側プーリー45Bを備えず、第1ガイド用ワイヤ11が巻き回されていた、先端側プーリー45Bを先端側プーリー5Bに代えている。
ただし、この先端側プーリー5Bおよび基端側プーリー5Aの位置は、隣接する先端側アイドラプーリー45Cおよび基端側アイドラプーリー45Aの位置と入れ替えられている。
第1関節63Aにおいて、先端側プーリー5Bのワイヤ固定部5dには、上記第1の実施形態と同様に、第1ガイド用ワイヤ11の先端側端部11aと第2ガイド用ワイヤ12の先端側端部12aとが固定される。また、第1ガイド用ワイヤ11と第2ガイド用ワイヤ12とが交差するように、第1ガイド用ワイヤ11と第2ガイド用ワイヤ12とがそれぞれのプーリー溝5cに巻き回されている。
第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12の基端側端部11b、12bは上記第1の実施形態と同様に、ワイヤ固定部14を介して支持体24に固定されている。
このため、第1関節63Aにおいて、基端側支持体53A、第2連結部材7、先端側回動体44、先端側プーリー5B、および基端側プーリー5Aから構成された部分は、上記第1の実施形態の関節部3と同様な構成の屈曲関節を構成している。
駆動可能状態において、第1関節63Aの第1回動軸10Aと駆動モータ25Aの駆動軸25aとの軸間距離はL2である。
ただし、この先端側プーリー5Bおよび基端側プーリー5Aの位置は、隣接する先端側アイドラプーリー45Cおよび基端側アイドラプーリー45Aの位置と入れ替えられている。
第1関節63Aにおいて、先端側プーリー5Bのワイヤ固定部5dには、上記第1の実施形態と同様に、第1ガイド用ワイヤ11の先端側端部11aと第2ガイド用ワイヤ12の先端側端部12aとが固定される。また、第1ガイド用ワイヤ11と第2ガイド用ワイヤ12とが交差するように、第1ガイド用ワイヤ11と第2ガイド用ワイヤ12とがそれぞれのプーリー溝5cに巻き回されている。
第1ガイド用ワイヤ11および第2ガイド用ワイヤ12の基端側端部11b、12bは上記第1の実施形態と同様に、ワイヤ固定部14を介して支持体24に固定されている。
このため、第1関節63Aにおいて、基端側支持体53A、第2連結部材7、先端側回動体44、先端側プーリー5B、および基端側プーリー5Aから構成された部分は、上記第1の実施形態の関節部3と同様な構成の屈曲関節を構成している。
駆動可能状態において、第1関節63Aの第1回動軸10Aと駆動モータ25Aの駆動軸25aとの軸間距離はL2である。
各基端側アイドラプーリー45A及び先端側アイドラプーリー45Cには、上記第2の実施形態と同様にして、それぞれ駆動ワイヤ55Bが巻き回されて、第1関節63A内に挿通されている。
第2関節63Bは、図18に示すように、先端側回動体44の先端面44aに固定され、第1関節63Aにおける第1回動軸10A、第2回動軸10Bと直交する方向に延びる軸孔73aを有する基端側支持体73と、軸孔73aに回動支持される回動軸70と、先端側に処置部2が連結された先端側回動体64(回転体)とを備える。
先端側回動体64は、処置部2が連結され長手軸Oに直交する方向に延びる先端部65と、先端部65の長手方向の両端部から長手軸Oに沿って、基端側に延びる一対の板状部66、68と、駆動ワイヤ55Bからの駆動力を受けるため、一対の板状部66、68に対向する表面に設けられた駆動力入力部69とを備える。
板状部66には厚さ方向に上記第1の実施形態と同様の軸受用スライド孔6bが貫通して設けられている。板状部66における軸受用スライド孔6bの長手方向が、長手軸Oと一致しており、先端部65寄りの内周面に軸受部6cが形成されている。
板状部68は、板状部66と同様の形状を有する。このため、板状部66の軸受用スライド孔6bと対向する位置に軸受用スライド孔6bを有しており、それぞれの軸受部6cの中心は、長手方向に直交する軸線と同軸である。
板状部68は、板状部66と同様の形状を有する。このため、板状部66の軸受用スライド孔6bと対向する位置に軸受用スライド孔6bを有しており、それぞれの軸受部6cの中心は、長手方向に直交する軸線と同軸である。
駆動力入力部69は、第2連結部材7の駆動力入力部9のプーリー溝9aに、駆動ワイヤ55Bを固定するワイヤ固定部69bを追加した構成されている。
駆動力入力部69の軸受用U字溝9bは、板状部68の軸受用スライド孔6bを重なる範囲に開口しており、軸受用U字溝9bの軸受部9cは板状部68の軸受部6cと整列している。
駆動力入力部69の軸受用U字溝9bは、板状部68の軸受用スライド孔6bを重なる範囲に開口しており、軸受用U字溝9bの軸受部9cは板状部68の軸受部6cと整列している。
板状部66の軸受用スライド孔6bおよび駆動力入力部69の軸受用U字溝9bそれぞれが、基端側支持体73の軸孔73aの開口に対向する状態で、回動軸70が軸受用スライド孔6b及び軸受用U字溝9bに挿入され、回動軸70の両端に設けられた抜け止め部70cによって、軸方向に抜け止めされている。
これにより、先端側回動体64は、基端側支持体73に対して、回動軸70回りに回動可能に連結されている。
これにより、先端側回動体64は、基端側支持体73に対して、回動軸70回りに回動可能に連結されている。
図17A、Bに示すように、駆動モータ25Bの駆動プーリー25bに巻き回された駆動ワイヤ55Bは、先端側回動体44の第1板状部44fに貫通して設けられたワイヤ挿通部21bを通して第2関節63B内に導入されている。
この駆動ワイヤ55Bは、駆動力入力部69のプーリー溝9aに巻き回されてワイヤ固定部69bに固定されている。
駆動可能状態において、第2関節63Bの回動軸70は、先端側回動体64の軸受部6c、9c(図18参照)と当接され、この状態で、回動軸70と駆動モータ25Bの駆動軸25aとの軸間距離はL3である。このとき、駆動ワイヤ55Bには、駆動力入力部69に駆動力が伝達可能となる張力が発生しており、先端側回動体64の軸受部6c、9cは、駆動ワイヤ55Bによって、回動軸70に押しつけられている。
この駆動ワイヤ55Bは、駆動力入力部69のプーリー溝9aに巻き回されてワイヤ固定部69bに固定されている。
駆動可能状態において、第2関節63Bの回動軸70は、先端側回動体64の軸受部6c、9c(図18参照)と当接され、この状態で、回動軸70と駆動モータ25Bの駆動軸25aとの軸間距離はL3である。このとき、駆動ワイヤ55Bには、駆動力入力部69に駆動力が伝達可能となる張力が発生しており、先端側回動体64の軸受部6c、9cは、駆動ワイヤ55Bによって、回動軸70に押しつけられている。
このような構成の第1関節63A、第2関節63Bによれば、駆動可能状態で、駆動モータ25A、25Bを駆動することにより、第1関節63Aの先端側回動体44を第2の実施形態と同様にして屈曲させ、この屈曲方向と直交する方向に、第2関節63Bを駆動して、先端側回動体64およびこれに固定された処置部2を回動することができる。
また、上記第2の実施形態と同様にして、位置調整部23によって、長尺部材21を支持体24に近づけることにより弛緩状態に切り替えることができる。
すなわち、長尺部材21を支持体24に近づけると、第1関節63Aの第1回動軸10Aと駆動モータ25Aの駆動軸25aとの軸間距離がL2よりも短くなるとともに、回動軸70と駆動モータ25Bの駆動軸25aとの軸間距離がL3よりも短くなる。これにより、駆動ワイヤ55A、55Bが弛緩し、駆動力入力部9、69との係合状態が解除される。
その際、先端側回動体4、44の移動量を調整することにより、第1関節43Aにおける第1回動軸10A、第2回動軸10Bの軸間距離を第1軸間距離L1よりも大きくすることで、基端側プーリー5Aと先端側プーリー5Bとの間に隙間を形成するとともに、第1ガイド用ワイヤ11、第2ガイド用ワイヤ12との係合を解除することができる。
これにより、医療用マニピュレータ61の洗浄をより効率的かつより容易に行うことができる。
また、上記第2の実施形態と同様にして、位置調整部23によって、長尺部材21を支持体24に近づけることにより弛緩状態に切り替えることができる。
すなわち、長尺部材21を支持体24に近づけると、第1関節63Aの第1回動軸10Aと駆動モータ25Aの駆動軸25aとの軸間距離がL2よりも短くなるとともに、回動軸70と駆動モータ25Bの駆動軸25aとの軸間距離がL3よりも短くなる。これにより、駆動ワイヤ55A、55Bが弛緩し、駆動力入力部9、69との係合状態が解除される。
その際、先端側回動体4、44の移動量を調整することにより、第1関節43Aにおける第1回動軸10A、第2回動軸10Bの軸間距離を第1軸間距離L1よりも大きくすることで、基端側プーリー5Aと先端側プーリー5Bとの間に隙間を形成するとともに、第1ガイド用ワイヤ11、第2ガイド用ワイヤ12との係合を解除することができる。
これにより、医療用マニピュレータ61の洗浄をより効率的かつより容易に行うことができる。
[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図19Aは、本発明の第4の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な正面図である。図19B、Cは、本発明の第4の実施形態の医療用マニピュレータの動作説明図である。
次に、本発明の第4の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図19Aは、本発明の第4の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な正面図である。図19B、Cは、本発明の第4の実施形態の医療用マニピュレータの動作説明図である。
図19Aに示すように、本実施形態の医療用マニピュレータ81は、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1の関節部3に代えて、屈曲関節である関節部83を備える。
医療用マニピュレータ81は、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
医療用マニピュレータ81は、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
なお、医療用マニピュレータ81は、関節部83が屈曲可能であり、上記第1の実施形態と同様に位置調整部23によって本体部20の長手軸Oに沿う方向の長さが変更可能である。そこで、本実施形態でも上記第1の実施形態と同様に、関節部83の駆動が可能な状態を駆動可能状態、関節部83内の駆動に用いる部材間の係合を解除して駆動不能となる弛緩状態と称する。そして、以下の説明では、駆動可能状態の各部材の位置関係を説明する場合には、特に断らない限り、図19Aに示すように、関節部83が長手軸Oに対して回動していない状態に基づいて説明する。
図19Aに示すように、関節部83は、基端側支持体82、先端側回動体84、および上記第1の実施形態の第1変形例と同様の第2連結部材37を備える。
基端側支持体82は、基端側が長尺部材21の先端面21aに固定され、先端部にピッチ円径がP1のギヤ部82a(第1案内部)が円弧状の範囲に形成されている。
基端側支持体82の側面には、ギヤ部82aのピッチ円と同軸となる位置に、第2連結部材37の軸受用円孔8a、39bと回動可能に嵌合する第1回動軸82bが立設されている。
第1回動軸82bには、その軸心を通り長手軸Oに沿って、後述するガイド用ワイヤ(ガイドワイヤ)85が挿通可能なワイヤ挿通溝(第1ワイヤ挿通部)82cが形成されている。
ワイヤ挿通溝82cは、第1回動軸82bの軸心よりも基端側ではガイド用ワイヤ85のワイヤ径に略等しい直線状の形状とされ、第1回動軸82bの軸心よりも先端側では溝幅が漸次拡径する扇形状とされている。扇形形状の中心角は、関節部83の屈曲に伴って第2連結部材37が第1回動軸82b回りに回動する回動角の範囲に応じて、ガイド用ワイヤ85が回動の支障にならない大きさに設定される。
基端側支持体82の側面には、ギヤ部82aのピッチ円と同軸となる位置に、第2連結部材37の軸受用円孔8a、39bと回動可能に嵌合する第1回動軸82bが立設されている。
第1回動軸82bには、その軸心を通り長手軸Oに沿って、後述するガイド用ワイヤ(ガイドワイヤ)85が挿通可能なワイヤ挿通溝(第1ワイヤ挿通部)82cが形成されている。
ワイヤ挿通溝82cは、第1回動軸82bの軸心よりも基端側ではガイド用ワイヤ85のワイヤ径に略等しい直線状の形状とされ、第1回動軸82bの軸心よりも先端側では溝幅が漸次拡径する扇形状とされている。扇形形状の中心角は、関節部83の屈曲に伴って第2連結部材37が第1回動軸82b回りに回動する回動角の範囲に応じて、ガイド用ワイヤ85が回動の支障にならない大きさに設定される。
先端側回動体84の先端側には、処置部2が連結され、基端部には基端側支持体82と同様のギヤ部(第1案内部)84aが円弧状の範囲に形成されている。
先端側回動体84の側面には、ギヤ部84aのピッチ円と同軸となる位置に、第2連結部材37の軸受用スライド孔8bと回動可能に嵌合する第2回動軸84bが立設されている。
第2回動軸84bには、その軸心を通り長手軸Oに沿って、ガイド用ワイヤ85が挿通可能なワイヤ挿通溝(第2ワイヤ挿通部)84cが形成されている。
ワイヤ挿通溝84cは、第2回動軸84bの軸心よりも先端側ではガイド用ワイヤ85のワイヤ径に略等しい直線状の形状とされ、第2回動軸84bの軸心よりも基端側では溝幅が漸次拡径する扇形状とされている。
先端側回動体84の側面には、ギヤ部84aのピッチ円と同軸となる位置に、第2連結部材37の軸受用スライド孔8bと回動可能に嵌合する第2回動軸84bが立設されている。
第2回動軸84bには、その軸心を通り長手軸Oに沿って、ガイド用ワイヤ85が挿通可能なワイヤ挿通溝(第2ワイヤ挿通部)84cが形成されている。
ワイヤ挿通溝84cは、第2回動軸84bの軸心よりも先端側ではガイド用ワイヤ85のワイヤ径に略等しい直線状の形状とされ、第2回動軸84bの軸心よりも基端側では溝幅が漸次拡径する扇形状とされている。
このような基端側支持体82、先端側回動体84は、それぞれ第1回動軸82bが第2連結部材37の軸受用円孔8a、39bに挿通され、第2回動軸84bが第2連結部材37の軸受用スライド孔8b挿通されて、連結されている。図19Aは模式図のため、図示を省略しているが、第2連結部材37と第1回動軸82b、第2回動軸84bとは、抜け止めされている。
本実施形態では、第2連結部材37の駆動力入力部39には、駆動ワイヤ15が巻き回されている。
本実施形態では、第2連結部材37の駆動力入力部39には、駆動ワイヤ15が巻き回されている。
ガイド用ワイヤ85は、第2回動軸84bのワイヤ挿通溝84cから延出された一端部がワイヤ固定部14を介して先端側回動体84と固定されている。
ガイド用ワイヤ85の他端部は、特に図示しないが、上記第1の実施形態の第1ガイド用ワイヤ11と同様に、ワイヤ固定部14を介して、支持体24に固定されている。
ガイド用ワイヤ85の長さは、第1回動軸82bと第2回動軸84bとの軸間距離がP1となった際に、張力が発生する長さである。
ガイド用ワイヤ85の他端部は、特に図示しないが、上記第1の実施形態の第1ガイド用ワイヤ11と同様に、ワイヤ固定部14を介して、支持体24に固定されている。
ガイド用ワイヤ85の長さは、第1回動軸82bと第2回動軸84bとの軸間距離がP1となった際に、張力が発生する長さである。
関節部83において、ワイヤ挿通溝82c、84cは、第1回動軸82bおよび第2回動軸84bの軸心間で、ガイド用ワイヤ85を張架することが可能なワイヤ挿通部を構成している。
このような関節部83によれば、図19Bに示すように、図示略の駆動モータ25を駆動して、図示略の駆動プーリー25bを回動することで、駆動ワイヤ15から駆動力入力部39に駆動力が伝達され、駆動力入力部39が駆動プーリー25bと同方向に回動する。これにより、第2連結部材37が、第1回動軸82bを中心として、例えば、角度θだけ回動される。
このとき、ギヤ部84aは、ギヤ部82aと噛み合って係合しているため、先端側回動体84の第2回動軸84bが軸受用スライド孔8bの軸受部8c内で角度θだけ自転するとともに、第1回動軸82bを中心として、基端側支持体82のギヤ部82aのピッチ円上を回動し、関節部83が屈曲する。
これにより、先端側回動体84に固定された先端側回動体4の向きが、長手軸Oに対して角度2θだけ回動する。
このとき、ギヤ部84aは、ギヤ部82aと噛み合って係合しているため、先端側回動体84の第2回動軸84bが軸受用スライド孔8bの軸受部8c内で角度θだけ自転するとともに、第1回動軸82bを中心として、基端側支持体82のギヤ部82aのピッチ円上を回動し、関節部83が屈曲する。
これにより、先端側回動体84に固定された先端側回動体4の向きが、長手軸Oに対して角度2θだけ回動する。
医療用マニピュレータ81を弛緩状態とするには、上記第1の実施形態と同様に、図示略の位置調整部23を用いて、図19Cに示すように、長尺部材21を図示略の支持体24に近づける。これにより、第1回動軸82bと第2回動軸84bとの間の軸間距離が、第1軸間距離P1よりも大きい第2軸間距離P3となる。
このため、ギヤ部82a、84aの係合が解除されて隙間が形成され、ガイド用ワイヤ85が弛緩する。また、駆動ワイヤ15も弛緩し、駆動力入力部39と駆動ワイヤ15の間にも隙間ができる。
このため、上記第1の実施形態と同様に、医療用マニピュレータ81の洗浄をより効率的かつより容易に行うことができる。
このため、ギヤ部82a、84aの係合が解除されて隙間が形成され、ガイド用ワイヤ85が弛緩する。また、駆動ワイヤ15も弛緩し、駆動力入力部39と駆動ワイヤ15の間にも隙間ができる。
このため、上記第1の実施形態と同様に、医療用マニピュレータ81の洗浄をより効率的かつより容易に行うことができる。
[第5の実施形態]
次に、本発明の第5の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図20Aは、本発明の第5の実施形態の医療用マニピュレータの構成を示す模式的な正面図である。図20Bは、本発明の第5の実施形態の医療用マニピュレータの動作説明図である。
次に、本発明の第5の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図20Aは、本発明の第5の実施形態の医療用マニピュレータの構成を示す模式的な正面図である。図20Bは、本発明の第5の実施形態の医療用マニピュレータの動作説明図である。
図20Aに示すように、本実施形態の医療用マニピュレータ91は、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1の関節部3に代えて、回動関節である関節部93を備える。
医療用マニピュレータ91は、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
医療用マニピュレータ91は、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
なお、医療用マニピュレータ91では、関節部93が回動可能であり、上記第1の実施形態と同様に位置調整部23によって本体部20の長手軸Oに沿う方向の長さが変更可能である。そこで、本実施形態でも上記第1の実施形態と同様に、関節部93の駆動が可能な状態を駆動可能状態と称し、関節部93内の駆動に用いる部材間の係合を解除して駆動不能となる弛緩状態と称する。そして、以下の説明では、駆動可能状態の各部材の位置関係を説明する場合には、特に断らない限り、図20Aに示すように、関節部93が長手軸Oに対して回動していない状態に基づいて説明する。
図20Aに示すように、医療用マニピュレータ91では、関節部93は、基端側支持体92と、および先端側回動体94(回転体)とを備える。
基端側支持体92は、基端側が長尺部材21の先端面21aに固定され、先端側に長手方向が長手軸Oに沿う長円状の軸受用スライド孔92aを備える。
軸受用スライド孔92aの基端側には、半円状の軸受部92bが形成されている。
軸受部92bの中心と駆動モータ25の駆動軸25aとの軸間距離は、駆動可能状態では、L4(第3軸間距離)である。
軸受用スライド孔92aの基端側には、半円状の軸受部92bが形成されている。
軸受部92bの中心と駆動モータ25の駆動軸25aとの軸間距離は、駆動可能状態では、L4(第3軸間距離)である。
先端側回動体94の先端側には、処置部2が連結され、基端部には、駆動ワイヤ15を巻き回すプーリー溝9aを外周に有するプーリー部(固定プーリー)である駆動力入力部94bが固定されている。
駆動力入力部94bの中心部には、プーリー溝9aと同軸となる位置に、基端側支持体92の軸受用スライド孔92aに挿通されて軸受部92bにおいて回動可能に嵌合する回動軸94a(第3の回動軸)が立設されている。
駆動力入力部94bの先端側のプーリー溝9a上には、先端側回動体94と駆動ワイヤ15とを固定するワイヤ固定部94cが設けられている。固定方法としては、例えば、かしめ固定が用いられる。
駆動力入力部94bの中心部には、プーリー溝9aと同軸となる位置に、基端側支持体92の軸受用スライド孔92aに挿通されて軸受部92bにおいて回動可能に嵌合する回動軸94a(第3の回動軸)が立設されている。
駆動力入力部94bの先端側のプーリー溝9a上には、先端側回動体94と駆動ワイヤ15とを固定するワイヤ固定部94cが設けられている。固定方法としては、例えば、かしめ固定が用いられる。
駆動ワイヤ15は、駆動可能状態において、駆動力が伝達可能となる張力が発生する長さを有し、駆動力入力部94bと基端側装置部22に設けられた駆動プーリー25b(駆動回動部材)とに長円状に巻き回されている。
駆動ワイヤ15は、ワイヤ固定部94cによって、先端側回動体94と固定されている。
駆動ワイヤ15は、ワイヤ固定部94cによって、先端側回動体94と固定されている。
このような医療用マニピュレータ91によれば、駆動モータ25を駆動して、駆動プーリー25bを回動することで、駆動ワイヤ15から駆動力入力部94bに駆動力が伝達され、駆動力入力部94bが駆動プーリー25bと同方向に回動する(図20Aの矢印参照)。
医療用マニピュレータ91を弛緩状態とするには、図20Bに示すように、上記第1の実施形態と同様に、位置調整部23を用いて、長尺部材21を支持体24に近づける。これにより、基端側支持体92の軸受部92bの中心と駆動モータ25の駆動軸25aとの間の軸間距離が、軸間距離L4よりも小さいL5(第4軸間距離)となる。
このため、回動軸94aを軸受用スライド孔92aの範囲で適宜ずらすことにより、軸受部92bに対する回動軸94aの係合が解除されるとともに、駆動ワイヤ15が弛緩して、ワイヤ固定部94cを除くプーリー溝9aと駆動ワイヤ15との係合が解除される。
このため、上記第1の実施形態と同様に、医療用マニピュレータ91の洗浄をより効率的かつより容易に行うことができる。
このため、回動軸94aを軸受用スライド孔92aの範囲で適宜ずらすことにより、軸受部92bに対する回動軸94aの係合が解除されるとともに、駆動ワイヤ15が弛緩して、ワイヤ固定部94cを除くプーリー溝9aと駆動ワイヤ15との係合が解除される。
このため、上記第1の実施形態と同様に、医療用マニピュレータ91の洗浄をより効率的かつより容易に行うことができる。
[第2変形例]
次に、本発明の第5の実施形態の変形例(第2変形例)の医療用マニピュレータについて説明する。
図21Aは、本発明の第5の実施形態の変形例(第2変形例)の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な正面図である。図21Bは、本発明の第5の実施形態の変形例(第2変形例)の医療用マニピュレータの動作説明図である。
次に、本発明の第5の実施形態の変形例(第2変形例)の医療用マニピュレータについて説明する。
図21Aは、本発明の第5の実施形態の変形例(第2変形例)の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な正面図である。図21Bは、本発明の第5の実施形態の変形例(第2変形例)の医療用マニピュレータの動作説明図である。
図21Aに主要部を示すように、本変形例の医療用マニピュレータ91Aは、上記第5の実施形態の医療用マニピュレータ91の駆動ワイヤ15、関節部93に代えて、駆動ワイヤ15A(駆動ワイヤ部材)、関節部93Aを備える。
医療用マニピュレータ91Aは、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第5の実施形態と異なる点を中心に説明する。
医療用マニピュレータ91Aは、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第5の実施形態と異なる点を中心に説明する。
駆動ワイヤ15Aは、中間部が図示略の駆動モータ25の駆動プーリー25bに巻き回された1本のワイヤから構成され、両端部にワイヤ端部15aを有している。
関節部93Aは、上記第5の実施形態の先端側回動体94のプーリー溝9aを備えていない。また、関節部93Aは、駆動力入力部94bに代えて、駆動ワイヤ15Aのワイヤ端部15aを固定する駆動力入力部94dを外周部に有する先端側回動体94A(回転体)を備える。
駆動力入力部94dにおけるワイヤ端部15aの固定方法は特に限定されず、例えば、かしめや溶接などの固定方法を採用することができる。
駆動力入力部94dにおけるワイヤ端部15aの固定方法は特に限定されず、例えば、かしめや溶接などの固定方法を採用することができる。
駆動力入力部94dは、回動軸94aを間に挟む先端側回動体94Aの外周部に設けられており、駆動ワイヤ15Aが基端側に引っ張られると、駆動力入力部94dに作用する力によって、回動軸94a回りのモーメントが発生し、先端側回動体94Aに駆動力が伝達される。
このため、このような医療用マニピュレータ91Aによれば、駆動可能状態において、上記第5の実施形態と同様にして、先端側回動体94Aを回動軸94a回りに回動させることができる。
このため、このような医療用マニピュレータ91Aによれば、駆動可能状態において、上記第5の実施形態と同様にして、先端側回動体94Aを回動軸94a回りに回動させることができる。
また、上記第5の実施形態と同様にして、医療用マニピュレータ91Aを弛緩状態にすることができる。ただし、本変形例では、駆動ワイヤ15Aは、先端側回動体94Aに巻き回されていないため、図21Bに示すように、駆動ワイヤ15Aは、主として長尺部材21の内部で弛緩する点が異なる。
[第3変形例]
次に、本発明の第5の実施形態の変形例(第3変形例)の医療用マニピュレータについて説明する。
図22Aは、本発明の第5の実施形態の変形例(第3変形例)の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な正面図である。図22Bは、本発明の第5の実施形態の変形例(第3変形例)の医療用マニピュレータの動作説明図である。
次に、本発明の第5の実施形態の変形例(第3変形例)の医療用マニピュレータについて説明する。
図22Aは、本発明の第5の実施形態の変形例(第3変形例)の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な正面図である。図22Bは、本発明の第5の実施形態の変形例(第3変形例)の医療用マニピュレータの動作説明図である。
図22Aに主要部を示すように、本変形例の医療用マニピュレータ91Bは、上記第5の実施形態の医療用マニピュレータ91の関節部93に代えて、関節部93Bを備える。
医療用マニピュレータ91Bは、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第5の実施形態と異なる点を中心に説明する。
医療用マニピュレータ91Bは、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第5の実施形態と異なる点を中心に説明する。
関節部93Bは、上記第5の実施形態の先端側回動体94のワイヤ固定部94cに代えて、ワイヤ挿通部94eを備える。
ワイヤ挿通部94eは、駆動ワイヤ15を挿通自在な管状部材である。このワイヤ挿通部94eにより、弛緩状態において、駆動ワイヤ15が、プーリー溝9aから離脱しないように構成されている。
ワイヤ挿通部94eは、駆動ワイヤ15を挿通自在な管状部材である。このワイヤ挿通部94eにより、弛緩状態において、駆動ワイヤ15が、プーリー溝9aから離脱しないように構成されている。
本変形例によれば、駆動可能状態において、上記第5の実施形態と同様にして、先端側回動体94を回動することができる。
ただし、本変形例では、駆動ワイヤ15は、駆動力入力部94bに固定されてはいないため、駆動力入力部94bには、駆動ワイヤ15の摩擦力のみによって、駆動力が伝達される場合の例である。
また、本変形例によれば、図22Bに示すように、上記第5の実施形態と同様にして、医療用マニピュレータ91Bを弛緩状態にすることができる。
ただし、本変形例では、駆動ワイヤ15は、駆動力入力部94bに固定されてはいないため、再び駆動可能状態に戻す場合、処置部2の方向は、弛緩状態とした前の駆動可能状態と同じ方向にならない場合がある。この場合、必要であれば、駆動可能状態において、先端側回動体94の回動を行って、位置調整を行えばよい。
ただし、本変形例では、駆動ワイヤ15は、駆動力入力部94bに固定されてはいないため、駆動力入力部94bには、駆動ワイヤ15の摩擦力のみによって、駆動力が伝達される場合の例である。
また、本変形例によれば、図22Bに示すように、上記第5の実施形態と同様にして、医療用マニピュレータ91Bを弛緩状態にすることができる。
ただし、本変形例では、駆動ワイヤ15は、駆動力入力部94bに固定されてはいないため、再び駆動可能状態に戻す場合、処置部2の方向は、弛緩状態とした前の駆動可能状態と同じ方向にならない場合がある。この場合、必要であれば、駆動可能状態において、先端側回動体94の回動を行って、位置調整を行えばよい。
[第4変形例]
次に、本発明の第5の実施形態の変形例(第4変形例)の医療用マニピュレータについて説明する。
図23Aは、本発明の第5の実施形態の変形例(第4変形例)の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な正面図である。図23Bは、本発明の第5の実施形態の変形例(第4変形例)の医療用マニピュレータの動作説明図である。
次に、本発明の第5の実施形態の変形例(第4変形例)の医療用マニピュレータについて説明する。
図23Aは、本発明の第5の実施形態の変形例(第4変形例)の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な正面図である。図23Bは、本発明の第5の実施形態の変形例(第4変形例)の医療用マニピュレータの動作説明図である。
図23Aに主要部を示すように、本変形例の医療用マニピュレータ91Cは、上記第5の実施形態の医療用マニピュレータ91の駆動ワイヤ15、関節部93に代えて、上記第3変形例と同様の駆動ワイヤ15A(駆動力伝達部材)、関節部93Cを備える。
医療用マニピュレータ91Cは、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第5の実施形態と異なる点を中心に説明する。
医療用マニピュレータ91Cは、図1に示すように、上記第1の実施形態の医療用マニピュレータ1に代えて、医療システム100の一部として用いることができる。
以下、上記第5の実施形態と異なる点を中心に説明する。
関節部93Cは、上記第5の実施形態の先端側回動体94のワイヤ固定部94cに代えて、上記第4変形例と同様のワイヤ挿通部94eを備える。
本変形例では、駆動ワイヤ15Aの各ワイヤ端部15aは、互いに反対方向からワイヤ挿通部94eに挿通されている。各ワイヤ端部15aには、ワイヤ挿通部94eの開口に係止して抜け止めが可能な大きさの大径部15bがそれぞれ形成されている。
このため、各ワイヤ端部15aは、図23Aに示すように、駆動可能状態では、駆動ワイヤ15Aの張力によって、各大径部15bがワイヤ挿通部94eの開口に係止された状態で、駆動力入力部94bに対する位置が固定される。
これに対して、図23Bに示すように、上記第5の実施形態と同様にして弛緩状態としたときに、弛緩量によっては、ワイヤ挿通部94eの外側に延出することが可能である。したがって、弛緩状態では、ワイヤ端部15a、大径部15bと、ワイヤ挿通部94eとの係合も併せて解除することができるため、さらに洗浄が行いやすい。
本変形例では、駆動ワイヤ15Aの各ワイヤ端部15aは、互いに反対方向からワイヤ挿通部94eに挿通されている。各ワイヤ端部15aには、ワイヤ挿通部94eの開口に係止して抜け止めが可能な大きさの大径部15bがそれぞれ形成されている。
このため、各ワイヤ端部15aは、図23Aに示すように、駆動可能状態では、駆動ワイヤ15Aの張力によって、各大径部15bがワイヤ挿通部94eの開口に係止された状態で、駆動力入力部94bに対する位置が固定される。
これに対して、図23Bに示すように、上記第5の実施形態と同様にして弛緩状態としたときに、弛緩量によっては、ワイヤ挿通部94eの外側に延出することが可能である。したがって、弛緩状態では、ワイヤ端部15a、大径部15bと、ワイヤ挿通部94eとの係合も併せて解除することができるため、さらに洗浄が行いやすい。
[第6の実施形態]
次に、本発明の第6の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図24は、本発明の第6の実施形態の医療用マニピュレータを含む医療システムの模式的な構成図である。図25は、本発明の第6の実施形態の医療用マニピュレータの主要部を示す模式的な斜視図である。
次に、本発明の第6の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図24は、本発明の第6の実施形態の医療用マニピュレータを含む医療システムの模式的な構成図である。図25は、本発明の第6の実施形態の医療用マニピュレータの主要部を示す模式的な斜視図である。
図24に示すように、本実施形態の医療用マニピュレータを含む手術支援ロボット200は、マスタスレーブ方式の医療システムであって、操作者OPにより操作される操作部250と、患者Pの体内に挿入される軟性の挿入部210を有する医療用マニピュレータ204と、この医療用マニピュレータ204を動作させる駆動力を発生させる駆動部205と、この駆動部205を制御する制御装置270と、医療用マニピュレータ204により取得された画像を表示する表示部260とを備えている。
挿入部210は、いわゆる軟性のものであり、図25に示すように、先端硬質部211と、先端硬質部211よりも基端側に設けられ湾曲操作可能な湾曲部212と、湾曲部212よりも基端側に設けられ可撓性を有する可撓管部213とを有している。
先端硬質部211の先端面211aには、前方の画像を撮像するための撮影用窓211bが設けられている。撮影用窓211bの内部には、図示略の撮像光学系および撮像素子が配置されている。このことによって、医療用マニピュレータ204は内視鏡のように画像を取得することができる。
また、先端硬質部211の先端面211aには、処置アーム部230の基端部が取付けられている。処置アーム部230は多関節構造を有していて、処置アーム部230の長手方向に並べられた第1関節232A(第1単位関節)、第2関節232B(第2単位関節)から構成される関節部232を備える。
第1関節232A、第2関節232Bとしては、例えば、上記第2の実施形態の第1関節43A、第2関節43Bと同様の構成を採用することができる。
関節部232の最も先端側には、一対の把持片237aを有するエンドエフェクタである把持部237が設けられている。各把持片237aの基端部には不図示の操作ワイヤの先端部が接続されている。操作ワイヤは、関節部232の内部に挿通され、処置アーム部230の基端側に延びて、操作部250内の図示略の駆動部に連結されている。
また、先端硬質部211の先端面211aには、処置アーム部230の基端部が取付けられている。処置アーム部230は多関節構造を有していて、処置アーム部230の長手方向に並べられた第1関節232A(第1単位関節)、第2関節232B(第2単位関節)から構成される関節部232を備える。
第1関節232A、第2関節232Bとしては、例えば、上記第2の実施形態の第1関節43A、第2関節43Bと同様の構成を採用することができる。
関節部232の最も先端側には、一対の把持片237aを有するエンドエフェクタである把持部237が設けられている。各把持片237aの基端部には不図示の操作ワイヤの先端部が接続されている。操作ワイヤは、関節部232の内部に挿通され、処置アーム部230の基端側に延びて、操作部250内の図示略の駆動部に連結されている。
図24に示すように、操作部250は、操作台251に取り付けられた一対の操作アーム252、253と、床面F上に配置されたフットスイッチ254とを有している。操作アーム252、253は多関節構造を有している。操作アーム252は挿入部210の先端の湾曲部を湾曲操作し、操作アーム253は医療用マニピュレータ204の先端に設けられた処置アーム部230を湾曲操作する。
挿入部210の基端部には、駆動部205に設けられた筒状部24aと同様な図示略の筒状部との間に、上記第2の実施形態と同様の位置調整部23が設けられている。
挿入部210の基端部には、駆動部205に設けられた筒状部24aと同様な図示略の筒状部との間に、上記第2の実施形態と同様の位置調整部23が設けられている。
このような構成により、手術支援ロボット200における駆動部205、位置調整部23、挿入部210、および処置アーム部230は、本実施形態の医療用マニピュレータ204を構成している。ここで、挿入部210は長尺部を構成している。位置調整部23と挿入部210に設けられた図示略の雄ねじ部とは本実施形態のワイヤ弛緩機構を構成している。
本実施形態において長尺部である挿入部210は軟性であるため、内部を挿通される図示略の駆動ワイヤ55A、55B、第1ガイド用ワイヤ11、第2ガイド用ワイヤ12は、挿入部210内では、ワイヤシースに挿入されており、湾曲してもワイヤ長さが変化しないように構成されている。
このように本実施形態の医療用マニピュレータ204は、長尺部が軟性である点を除いて、上記第2の実施形態の医療用マニピュレータ41と同様に動作することができる。
このため、関節部232を有する医療用マニピュレータ204の洗浄をより効率的かつより容易に行うことができる。
本実施形態において長尺部である挿入部210は軟性であるため、内部を挿通される図示略の駆動ワイヤ55A、55B、第1ガイド用ワイヤ11、第2ガイド用ワイヤ12は、挿入部210内では、ワイヤシースに挿入されており、湾曲してもワイヤ長さが変化しないように構成されている。
このように本実施形態の医療用マニピュレータ204は、長尺部が軟性である点を除いて、上記第2の実施形態の医療用マニピュレータ41と同様に動作することができる。
このため、関節部232を有する医療用マニピュレータ204の洗浄をより効率的かつより容易に行うことができる。
なお、上記各実施形態および各変形例の説明では、位置調整部によって本体部の長さ自体が変更される場合の例で説明したが、駆動ワイヤ部材およびガイドワイヤに張力を与えるための固定位置や係合位置を変更して、駆動ワイヤ部材およびガイドワイヤを弛緩できるように、ワイヤ弛緩機構のみが伸縮すればよく、本体部の長さ自体は変えなくてもよい。例えば、駆動部はワイヤ弛緩機構の操作によって移動しない本体外装を構成する筐体等の部材に内包されていてもよい。
また、回動軸等がスライドする部分に長孔を採用した場合の例に説明したが、スライドする部分は、例えば、回動軸が当接して回動する側と反対側の端部が開口しているようなU字状のスリットでもよい。この場合、スリットの長さは、回動軸等が弛緩状態を形成する際に外れない長さとする。
また、回動軸等がスライドする部分に長孔を採用した場合の例に説明したが、スライドする部分は、例えば、回動軸が当接して回動する側と反対側の端部が開口しているようなU字状のスリットでもよい。この場合、スリットの長さは、回動軸等が弛緩状態を形成する際に外れない長さとする。
本発明の医療用マニピュレータのエンドエフェクタは、関節部の先端部に設けられた効果器であれば特に限定されず、処置部や把持部などの他、撮像素子、センサ等の適宜の効果器を採用することができる。
上記各実施形態および各変形例の説明では、駆動可能状態におけるワイヤ弛緩機構30の伸縮長さが一定であり、その長さをストッパ部29によって維持する場合の例で説明したが、駆動可能状態におけるワイヤ弛緩機構30の伸張量を変更できる構成も可能である。
この場合、例えば、駆動ワイヤ部材やガイドワイヤが、繰り返し使用されることにより伸びた場合に、洗浄後などにワイヤ弛緩機構30を駆動可能状態の長さに戻す際、ワイヤ弛緩機構30の伸張量を、洗浄前より少し伸ばすことが可能である。
これにより、駆動可能状態の駆動ワイヤ部材やガイドワイヤを張り直して、それぞれの張力を初期状態に戻すことができる。
この場合、例えば、駆動ワイヤ部材やガイドワイヤが、繰り返し使用されることにより伸びた場合に、洗浄後などにワイヤ弛緩機構30を駆動可能状態の長さに戻す際、ワイヤ弛緩機構30の伸張量を、洗浄前より少し伸ばすことが可能である。
これにより、駆動可能状態の駆動ワイヤ部材やガイドワイヤを張り直して、それぞれの張力を初期状態に戻すことができる。
また、上記に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
上記各実施形態(変形例を含む)の医療用マニピュレータによれば、ワイヤ弛緩機構によって、駆動ワイヤ部材を弛緩させることができるため、関節部の洗浄をより効率的かつより容易に行うことができるという効果を奏する。
1、31、41、61、81、91、91A、91B、91C、204 医療用マニピュレータ
2 処置部(エンドエフェクタ)
3、33、43、63、73、83、93、93A、93B、93C、232 関節部
4、44、64、84、94、94A 先端側回動体(回転体)
5A 基端側プーリー(第1案内部、第1のプーリー)
5B、45B 先端側プーリー(第2案内部、第2のプーリー)
5c、9a、25c、45c プーリー溝
5d、14、69b、94c ワイヤ固定部
6 第1連結部材(連結部材)
6a、8a、39b 軸受用円孔
6b、8b、92a 軸受用スライド孔
6c、8c、9c、92b 軸受部
7、37 第2連結部材(回転体、連結部材)
9、39、69、94b、94d 駆動力入力部
10A、82b 第1回動軸
10b、84c、70c 抜け止め部
10B、84b 第2回動軸
11 第1ガイド用ワイヤ(ガイドワイヤ)
11a、12a 先端側端部
11b、12b 基端側端部
12 第2ガイド用ワイヤ(ガイドワイヤ)
13、13A、53、53A、53B、82、92 基端側支持体
15、15A、55A、55B 駆動ワイヤ(駆動ワイヤ部材)
20 本体部
21 長尺部材(長尺部)
21c 雄ねじ部
21f 基端面
22 基端側装置部(駆動部)
23 位置調整部
23e 先端部内周面
24 支持体
25、25A、25B 駆動モータ
25a 駆動軸(第4回動軸)
25b 駆動プーリー(駆動用回動部材)
26 ストッパ部材
26a 押圧部(操作部)
27 コイルばね(弾性部材)
29 ストッパ部
30 ワイヤ弛緩機構
43A、63A、232A 第1関節(単位関節、第1単位関節)
43B、63B、232B 第2関節(単位関節、第1単位関節)
45A 基端側アイドラプーリー(第1のプーリー)
45C 先端側アイドラプーリー(第2のプーリー)
70 回動軸
94a 回動軸(第3回動軸)
82a ギヤ部(第1案内部、ギヤ部材)
84a ギヤ部(第2案内部、ギヤ部材)
82c、84c ワイヤ挿通溝(ワイヤ挿通部)
85 ガイド用ワイヤ(ガイドワイヤ)
100 医療システム
201 手術支援ロボット
205 駆動部
210 挿入部(長尺部)
230 処置アーム部
237 把持部(エンドエフェクタ)
O 長手軸
P1 第1軸間距離
2 処置部(エンドエフェクタ)
3、33、43、63、73、83、93、93A、93B、93C、232 関節部
4、44、64、84、94、94A 先端側回動体(回転体)
5A 基端側プーリー(第1案内部、第1のプーリー)
5B、45B 先端側プーリー(第2案内部、第2のプーリー)
5c、9a、25c、45c プーリー溝
5d、14、69b、94c ワイヤ固定部
6 第1連結部材(連結部材)
6a、8a、39b 軸受用円孔
6b、8b、92a 軸受用スライド孔
6c、8c、9c、92b 軸受部
7、37 第2連結部材(回転体、連結部材)
9、39、69、94b、94d 駆動力入力部
10A、82b 第1回動軸
10b、84c、70c 抜け止め部
10B、84b 第2回動軸
11 第1ガイド用ワイヤ(ガイドワイヤ)
11a、12a 先端側端部
11b、12b 基端側端部
12 第2ガイド用ワイヤ(ガイドワイヤ)
13、13A、53、53A、53B、82、92 基端側支持体
15、15A、55A、55B 駆動ワイヤ(駆動ワイヤ部材)
20 本体部
21 長尺部材(長尺部)
21c 雄ねじ部
21f 基端面
22 基端側装置部(駆動部)
23 位置調整部
23e 先端部内周面
24 支持体
25、25A、25B 駆動モータ
25a 駆動軸(第4回動軸)
25b 駆動プーリー(駆動用回動部材)
26 ストッパ部材
26a 押圧部(操作部)
27 コイルばね(弾性部材)
29 ストッパ部
30 ワイヤ弛緩機構
43A、63A、232A 第1関節(単位関節、第1単位関節)
43B、63B、232B 第2関節(単位関節、第1単位関節)
45A 基端側アイドラプーリー(第1のプーリー)
45C 先端側アイドラプーリー(第2のプーリー)
70 回動軸
94a 回動軸(第3回動軸)
82a ギヤ部(第1案内部、ギヤ部材)
84a ギヤ部(第2案内部、ギヤ部材)
82c、84c ワイヤ挿通溝(ワイヤ挿通部)
85 ガイド用ワイヤ(ガイドワイヤ)
100 医療システム
201 手術支援ロボット
205 駆動部
210 挿入部(長尺部)
230 処置アーム部
237 把持部(エンドエフェクタ)
O 長手軸
P1 第1軸間距離
Claims (14)
- エンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタの端部に配置され、回転体が回動することによって動作する関節部と、
長手軸を有し、前記関節部において前記エンドエフェクタが設けられている側と反対側の端部に接続する長尺部と、
前記長尺部の基端側に設けられ、前記回転体を動作させるための駆動力を供給する駆動部と、
少なくとも前記関節部の前記回転体に接続され、前記長尺部との間に張架された駆動ワイヤ部材と、
前記駆動ワイヤ部材の経路長を変更することにより前記駆動ワイヤ部材を弛緩させるワイヤ弛緩機構と、を備える
医療用マニピュレータ。 - 前記ワイヤ弛緩機構は、前記長尺部の基端部に配置され、前記駆動ワイヤ部材を内包し、
前記ワイヤ弛緩機構が、前記長尺部の長手方向に伸縮することによって、前記回転体と前記駆動部との間における前記駆動ワイヤ部材の経路長を変更する
請求項1に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記ワイヤ弛緩機構は、
前記長尺部の前記基端側に設けられた雄ねじ部と、
前記長尺部と前記駆動部の間に配置され、前記雄ねじ部に対応する雌ねじ部を有する位置調整部とを有し、
前記位置調整部を捻ることにより、前記ワイヤ弛緩機構は前記長尺部の長手方向に伸縮する
請求項2に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記ワイヤ弛緩機構は、前記駆動ワイヤ部材の経路長を変更しないように固定するためのストッパ部をさらに有する
請求項1から3のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記ストッパ部は、
前記ワイヤ弛緩機構が伸縮する際に、前記長尺部の前記駆動部に対する相対的な移動経路上に進退可能に配置されたストッパ部材と、
前記ストッパ部材を前記移動経路に進出する方向に付勢する弾性部材と、
前記弾性部材の付勢を解除する操作部とを有する
請求項4に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記駆動ワイヤ部材は、
前記回転体の周囲に巻き掛けられて接続しており、前記ワイヤ弛緩機構により前記駆動ワイヤ部材が緩んだ際には、前記回転体の周囲と前記駆動ワイヤ部材の間との距離が広がる
請求項1から5のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記関節部は、前記長尺部の前記長手軸に沿う方向の一端に連結された単位関節を有し、
前記単位関節は、
前記長尺部側に配置され、前記一端における前記長手軸と交差する方向に延びる第1回動軸と、前記第1回動軸を回転軸とした第1案内部と、を有する基端側支持体と、
前記基端側支持体に対向して前記エンドエフェクタ側に配置され、前記第1回動軸と平行に延びる第2回動軸と、前記第2回動軸を回転軸とした第2案内部と、を有する先端側回動体と、
前記第1回動軸と前記第2回動軸とをそれぞれ保持し、前記第1回動軸を中心として回動可能に設けられた前記回転体である連結部材と、を有し、
前記関節部の前記基端側支持体と前記回転体である前記先端側回動体とに接続または係合されて、端部が前記長尺部に固定され、前記関節部の動作時に、前記先端側回動体の回動を案内するガイドワイヤと、をさらに備える
請求項1から6のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記第1案内部は、
前記第1回動軸を中心とする転動の案内をする第1のプーリーを有し、
前記第2案内部は、
前記第1案内部と当接または係合して前記第1案内部の軌道に沿って転動の案内をする第2のプーリーを有する
請求項7に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記連結部材は、
前記第1回動軸と前記第2回動軸との間の軸間距離を、前記第1案内部と前記第2案内部とが当接または係合する第1軸間距離の状態と、前記第1軸間距離よりも軸間距離が長い第2軸間距離の状態とに変更可能とされ、
前記ガイドワイヤは、
前記第1軸間距離の状態において張力が発生し前記第2軸間距離の状態において弛緩するように、前記先端側回動体および前記基端側支持体に掛け回され、
前記ワイヤ弛緩機構は、
前記長尺部および前記駆動部の相対位置を調節することにより、前記第2軸間距離の状態を形成して、少なくとも前記ガイドワイヤを弛緩させる
請求項7または8に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記ガイドワイヤは、
前記駆動部および前記先端側回動体の少なくとも一方から離脱できないように接続または係合されている
請求項7から9のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記ガイドワイヤは、
前記駆動部および前記先端側回動体の少なくとも一方の一定位置で接続または係合されている
請求項7から9のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記第1案内部および前記第2案内部は、一組のギヤ部材から構成され、
前記第1回動軸には、軸心間で、前記ガイドワイヤを張架することが可能な第1ワイヤ挿通部が形成され、
前記第2回動軸には、軸心間で、前記ガイドワイヤを張架することが可能な第2ワイヤ挿通部が形成され、
前記ガイドワイヤは、前記第1ワイヤ挿通部及び前記第2ワイヤ挿通部に挿通されて前記駆動部および前記先端側回動体に接続または係合されている
請求項7から11のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記連結部材は、前記第1回動軸と同軸となる円周上に、前記駆動ワイヤ部材を掛け回すプーリー溝を有する固定プーリーを有し、
前記駆動部は、前記駆動ワイヤ部材を係合して、前記長手軸に沿う方向に進退させる駆動プーリーを有する
請求項7から12のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータ。 - 前記関節部は、前記長尺部の前記長手軸に沿う方向の一端に連結された第1単位関節及び第2単位関節を有し、
前記第1単位関節は、前記長尺部の前記一端に連結され、
前記第2単位関節は、前記第1単位関節の前記先端側回動体と、前記エンドエフェクタとを連結し、
前記第1単位関節と前記第2単位関節とは、
前記第2単位関節の前記第1回動軸および前記第2回動軸の軸線方向が、前記第1単位関節の前記第1回動軸および前記第2回動軸の軸線方向とねじれの位置で直交する位置関係に連結されている
請求項7から13のいずれか1項に記載の医療用マニピュレータ。
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