WO2019130984A1 - 手術器具、被取付装置、医療用処置具、手術ロボットおよび遠隔手術システム - Google Patents

手術器具、被取付装置、医療用処置具、手術ロボットおよび遠隔手術システム Download PDF

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WO2019130984A1
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橋本康彦
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株式会社メディカロイド
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    • A61B2034/305Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms

Definitions

  • the present invention relates to a surgical instrument including a tip portion such as a grasping forceps used for surgery, a device to be mounted and a medical treatment tool provided thereto, and a surgical robot and a telesurgical system including at least a part of these.
  • the surgery support robot generally includes a patient side apparatus including a manipulator, and the surgery is performed by mounting an appropriate medical treatment tool on the manipulator and remotely operating the medical treatment tool.
  • a medical treatment tool for example, Patent Document 1 (WO 2000/33755) includes a distal end, a shaft in which an elongated element for operating the distal end is accommodated, and an interface.
  • a surgical instrument is disclosed that includes an interface configured to be removable from a robotic arm.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Publication No. 2015-521905 discloses a surgical device in which the tip end portion is configured to be removable from the shaft.
  • the structure may be complicated and the manufacturing may be difficult.
  • the part inserted into the body cavity includes the attachment / detachment mechanism, and the contamination or the like of the protein tends to remain in the complex attachment / detachment mechanism, the probability of incomplete sterilization and sterilization becomes high.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to provide a surgical instrument which has a simple structure and enables low-cost replacement of a medical treatment tool, and an object to be attached to the surgical instrument.
  • An apparatus and a medical treatment tool, and a surgical robot and a remote system provided with at least a part of these.
  • the medical treatment tool has a tip that can operate in multiple degrees of freedom, an elongated element that is a wire or cable for operating the tip, and a shaft that houses the elongated element and to which the tip is connected.
  • the medical treatment tool further includes an engaged member connected to the elongated element on the side opposite to the distal end in the longitudinal direction of the shaft.
  • the mounted device has an engaging member driven by the drive source and engaged with the engaged member, and a release mechanism capable of releasing the engaged state between the engaging member and the engaged member.
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is a simple structure and enables replacement
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration (example 1) of the telesurgery system.
  • FIG. 2 is a view showing the configuration (example 1) of the medical treatment tool.
  • FIG. 3 is a view showing the configuration of the tip of the medical treatment tool.
  • FIG. 4 is a view showing the configuration of the end opposite to the tip in the medical treatment tool.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of the medical treatment tool and the distal end side of the robot arm.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing a detailed configuration of the engaged member and the power conversion mechanism and the engaging member in the mounted device.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the medical treatment tool is attached to the attachment apparatus of the robot arm.
  • FIG. 8 is a view showing a process of removing the medical treatment tool from the mounted device.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which the medical treatment tool is attached to the attachment apparatus of the robot arm according to the first modification.
  • FIG. 10 is a view showing a process of removing the medical treatment tool from the mounted device according to the first modification.
  • FIG. 11 is a view showing a state in which the medical treatment tool is attached to the robot arm attachment apparatus according to the second modification.
  • FIG. 12 is a view showing a process of removing the medical treatment tool from the mounted device according to the second modification.
  • FIG. 13 is a view showing a modification of the configuration of the proximal end portion of the medical treatment tool.
  • FIG. 14 is a view showing a configuration in which a cap is attached to the proximal end in the configuration (example 1) of the medical treatment tool.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration (example 2) of the telesurgery system.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration (example 2) of the medical treatment tool.
  • FIG. 17 is a diagram showing the configuration (example 3) of the telesurgery system.
  • FIG. 18 is a diagram showing the configuration (example 3) of the medical treatment tool.
  • FIG. 19 is a view showing a detailed configuration of the end opposite to the tip of the medical treatment tool, the interface and the drive device.
  • FIG. 20 is a view showing the configuration of the attachment / detachment mechanism between the medical treatment tool and the interface.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the arrangement of six engaged members.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration (example 1) of the telesurgery system.
  • the telesurgery system 201 includes one or more surgical instruments 100, a medical treatment instrument 1a, an endoscope 1b, a remote control device 4, a command input unit 5, and a patient side device. (Surgical robot) 10 is provided.
  • the surgical instrument 100 includes a medical treatment instrument 1a.
  • the medical treatment tool 1 a and the endoscope 1 b are attached to the robot arm 3.
  • the robot arm 3 is electrically connected to the remote control device 4 in a wired or wireless manner.
  • the medical treatment instrument 1a includes a tip instrument such as a grasping forceps (grasper), a needle holder (needle driver), or scissors.
  • the command input unit 5 When operated by the operator W, the command input unit 5 inputs an operation command to the patient side device 10 to the remote control device 4.
  • the remote control device 4 transmits a control signal including the input operation command to the patient side device 10.
  • the patient side device 10 receives the control signal transmitted from the remote control device 4 and operates in accordance with the operation command included in the received control signal.
  • the patient side apparatus 10 includes a positioner 7, a platform 8 attached to the tip of the positioner 7, a plurality of robot arms 3 attached to the platform 8, and a controller 9.
  • the controller 9 When the controller 9 receives the control signal transmitted from the remote control device 4, the controller 9 positions at least one of the platform 8 and the robot arm 3 based on the operation command included in the control signal. The controller 9 also transmits the control signal to the robot arm 3.
  • the robot arm 3 has a plurality of links 33 and a plurality of joints 34 connecting the plurality of links 33.
  • the robot arm 3 receives the control signal transmitted from the controller 9, the robot arm 3 operates the corresponding medical treatment tool 1a or the endoscope 1b by operating according to the control signal.
  • the operator W can remotely control the medical treatment tool 1a and the endoscope 1b.
  • the controller 9 does not necessarily have to be integrally provided in the patient side device 10, and may be provided independently of the patient side device 10.
  • FIG. 2 is a view showing the configuration (example 1) of the medical treatment tool.
  • the medical treatment tool 1 a includes a shaft 12 formed of an elongated rigid member, a distal end 20 connected to the distal end of the shaft 12, and a plurality of elongated members for operating the distal end 20. It includes an element 14 and a plurality of engaged members 13 respectively connected to the plurality of elongated elements 14. In FIG. 2, two elongated elements 14 and two engaged members 13 are representatively shown.
  • the elongated element 14 is a rigid member such as a rod or a flexible member such as a wire or a cable, and is housed in the shaft 12.
  • the distal end portion 20 has an end effector 22 and a wrist portion 23 and can operate in multiple degrees of freedom.
  • the end effector 22 has a first jaw 22a and a second jaw 22b.
  • the first jaw 22a and the second jaw 22b are operable, for example, to move towards and away from each other.
  • the wrist portion 23 is rotatable, for example, about a rotation axis perpendicular to the Z-axis, as shown by the arrows B1 and B2.
  • FIG. 3 is a view showing the configuration of the tip of the medical treatment tool.
  • the tip portion 20 further includes a first connecting portion 31 that connects the end effector 22 and the wrist portion 23, a wrist portion 23 and a shaft 12. And a second connecting portion 32 connecting the two.
  • the first connecting portion 31 and the second connecting portion 32 are fasteners such as bolts, screws, or shafts for rotating shafts, which rotatably fix the wrist portion 23 or the end effector 22.
  • An axis parallel to the first axis S1 defined by the first connecting portion 31 is taken as an X axis
  • an axis parallel to the second axis S2 defined by the second connecting portion 32 is taken as a Y axis
  • an axis parallel to the third axis S3 defined by the shaft 12 is taken as a Z axis.
  • the direction in which the first axis S1 extends may be slightly different from the direction in which the first connecting portion 31 extends. Further, the extending direction of the second axis S2 may be slightly deviated from the extending direction of the second connecting portion 32. Further, the extending direction of the third axis S3 may be slightly deviated from the extending direction of the shaft 12.
  • first axis S1 and the second axis S2 intersect in a plan view from the end effector 22, that is, a plan view viewed in the negative to positive direction of the Z axis. That is, it is preferable that the first axis S1, the second axis S2, and the third axis S3 have different directions.
  • the angle between the first axis S1 and the second axis S2, the angle between the first axis S1 and the third axis S3, and the angle between the second axis S2 and the third axis S3 are all 90.
  • the wrist portion 23 is rotatable about the second axis S2 as shown by the arrows B1 and B2.
  • the first jaw 22a and the second jaw 22b in the end effector 22 move closer to, away from, or rotate in the same direction by rotating about the first axis S1, as shown by the arrows C1 and C2. can do.
  • the medical treatment tool 1a shown in FIG. 2 includes two retractable elongated elements 14 for pivoting the first jaw 22a in the direction of the arrow C2, a second jaw.
  • the elongated elements 14 are rigid members such as rods, the number of the elongated elements 14 can be reduced to half because one elongated element 14 can be pulled in and pushed out. However, since the rigid elongated element 14 may interfere with the movement of the bending portion in the medical treatment tool 1a, it is preferable that the flexible elongated element 14 be used in a complex configuration with a high degree of freedom.
  • first jaw 22a and the movement of the second jaw 22b can be interlocked.
  • one elongated element 14 can perform the opening and closing operation of the first jaw 22a and the second jaw 22b.
  • FIG. 4 is a view showing the configuration of the end opposite to the tip in the medical treatment tool.
  • two elongated elements 14 and two engaged members 13 are representatively shown.
  • each elongated element 14 on the opposite side (hereinafter also referred to as “proximal side”) to the side where the distal end 20 shown in FIG.
  • the joint members 13 are connected.
  • the medical treatment tool 1a has three or more sets of the elongated element 14 and the engaged member 13, and has six in the present embodiment.
  • the medical treatment tool 1a when the end effector 22 of the medical treatment tool 1a is formed of a single hook-shaped member and operated by the soft elongated element 14, the medical treatment tool 1a includes the end effector 22 and the end effector 22.
  • the wrist portion 23 In order to operate the wrist portion 23 by the retracting operation of the elongated element 14, there are four sets of the elongated element 14 and the engaged member 13.
  • the medical treatment tool 1 a further has a proximal end 15 connected to the shaft 12 at the proximal end side of the shaft 12.
  • the shaft 12 and the proximal end portion 15 communicate with each other in the internal space.
  • the shaft 12 and the proximal end 15 may be integrally formed.
  • At least a portion of the engaged member 13 is exposed from the proximal end 15. More specifically, a groove is formed in the engaged member 13, for example, a portion of the groove is exposed from the proximal end 15 in the longitudinal direction of the shaft 12, and the other portion is accommodated in the proximal end 15. ing.
  • the maximum dimension of the cross section of the proximal end 15 orthogonal to the Z-axis direction is formed slightly larger than the maximum dimension of the cross section of the shaft 12 orthogonal to the Z-axis direction.
  • the largest dimension of the cross section of the proximal end 15 is a dimension that does not get in the way when the proximal end 15 is attached and inserted, for example, 1 times the largest dimension of the cross section of the shaft 12 orthogonal to the Z-axis direction More than and twice or less.
  • the largest dimension of the cross section of the proximal end portion 15 is more preferably as large as that of the cross section of the shaft 12, preferably 1.2 times or less.
  • the shaft 12 and the proximal end 15 have a cylindrical shape, and the diameter of the proximal end 15 is one or more and two or less times the diameter of the shaft 12.
  • the shaft 12 and the base end portion 15 are not limited to the configuration having a cylindrical shape, but may be, for example, a configuration having an elongated box shape. Further, the shaft 12 and the base end portion 15 are not limited to the configuration in which the cross section orthogonal to the Z-axis direction is uniform, and for example, the outer wall may have unevenness and the cross section may be nonuniform.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of the medical treatment tool and the distal end side of the robot arm.
  • a part of the internal configuration of the robot arm 3 is indicated by a solid line.
  • robot arm 3 includes mounted device 6 at the tip of a plurality of links 33, for example. That is, the mounting device 6 is integrally provided on the robot arm 3.
  • the surgical instrument 100 includes a medical treatment instrument 1 a and an attached device 6.
  • the medical treatment tool 1 a is detachably attached to the mounted device 6.
  • the mounted device 6 has a housing 70 and an attachment mechanism (releasing mechanism) 73 that enables the medical treatment instrument 1a to be attached and detached in the housing 70. Further, the mounted device 6 is covered by the drape 30. In FIG. 5, the drape 30 is indicated by a two-dot chain line.
  • the attachment mechanism 73 has a plurality of drive sources 81, and the plurality of drive sources 81 operate the plurality of elongated elements 14, respectively. Then, by operating each elongated element 14, the first jaw 22a, the second jaw 22b and the wrist 23 shown in FIG. 3 are independently driven. That is, the medical treatment tool 1a according to the embodiment of the present invention is configured to be operable with multiple degrees of freedom.
  • first engaged member 13 is connected to the first elongated element 14 and a second engaged member 13 is connected to the second elongated element 14.
  • the first drive source 81 operates the first engaged member 13, and the second drive source 81 operates the second engaged member 13.
  • the operator W When the operator W operates the wrist portion 23 in the direction of the arrow B1, the operator W operates the first drive source 81 forward to operate the first engaged member 13 by operating the command input unit 5. As a result, the first elongated element 14 is drawn in, and the second drive source 81 is reversely rotated to operate the second engaged member 13, thereby delivering the second elongated element 14 by the same amount.
  • the operator W When the operator W operates the wrist 23 in the direction of the arrow B 2, the operator W rotates the second drive source 81 forward by operating the command input unit 5 to move the second engaged member 13. The movement causes the second elongated element 14 to be drawn in, and the first drive source 81 is reversely rotated to operate the first engaged member 13 to deliver the first elongated element 14 by the same amount.
  • the first end of the first elongated element 14 and the first end of the second elongated element 14 may be attached to the wrist 23
  • the first elongated element 14 is fixed so that it can be operated by the drive source 81, and the second end of the second elongated element 14 is fixed to an elastic body such as a spring.
  • the operator W rotates the drive source 81 forward to operate the first engaged member 13 to pull in the first elongated element 14, and the wrist 23 in the direction of the arrow B1. Make it work.
  • one drive source 81 pulls in and delivers the elongated element 14 By doing this, it is possible to move the wrist 23 in both directions of the arrow B1 and the arrow B2.
  • two more drive sources 81 are provided, so a total of three drive sources 81 are provided.
  • robot arm 3 has joint 34 on the distal end side, and in accordance with the control signal from controller 9, mounted device 6 and medical treatment tool 1 a, with arrow A centered on the Z axis. It is possible to operate to rotate in the direction of.
  • the housing 70 has a main body 71 and a lower lid (lid) 72 as a release mechanism.
  • the main body portion 71 has a connecting portion 79 extending in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the shaft 12.
  • the lower lid 72 can be opened and closed along the direction of the arrow D by rotating around the connecting portion 79.
  • the opening and closing operation of the lower lid 72 is performed, for example, by putting a finger of the operator in a recess 74 provided in the lower lid 72.
  • FIG. 5 shows the lower cover 72 in a closed state.
  • the attachment mechanism 73 includes a drive source 81 housed in the housing 70, a power conversion mechanism 80 for converting rotational power of the drive source 81 into rotational power in different directions, an engagement member 84, a drive source 81, and a power conversion mechanism. And a support portion 85 for supporting the rotation shaft of the engagement member 84.
  • the housing 70 accommodates a plurality of sets of the drive source 81, the power conversion mechanism 80, the coupling member 83, and the engagement member 84.
  • FIG. 5 representatively shows one set of the elongated element 14 and the engaged member 13.
  • the support portion 85 supports the rotation axis of each of the plurality of engagement members 84 and is fixed to the lower lid 72.
  • the attachment mechanism 73 may have a plurality of support portions 85 that respectively support the rotation axes of the plurality of engagement members 84.
  • the drive source 81 is, for example, a servomotor, and operates under the control of the remote controller 4 shown in FIG. 1 to operate the engagement member 84 via the connection member 83 and the power conversion mechanism 80.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing a detailed configuration of the engaged member and the power conversion mechanism and the engaging member in the mounted device.
  • power conversion mechanism 80 has a transmission side member 82 and a passive side member 88.
  • the transmission side member 82 is provided at an end portion of the connection member 83 and is connected to the drive source 81 via the connection member 83, and is, for example, a bevel gear that rotates in conjunction with the drive source 81.
  • the engagement member 84 is, for example, a helical gear.
  • a bevel gear as the passive side member 88 is provided on the side surface of the helical gear.
  • the engagement member 84 and the passive member 88 are formed integrally, for example.
  • a bevel gear as the passive side member 88 engages with the bevel gear as the transmission side member 82.
  • the engaged member 13 is a worm engaged with the helical gear of the engaging member 84 which is a worm wheel. That is, the engaged member 13 and the engagement member 84 function as a worm gear.
  • the engaging member 84 is rotated by driving the drive source 81, the engaged member 13 engaged with the engaging member 84 and the elongated element 14 connected to the engaged member 13 are on the Z axis. Move along.
  • the plurality of elongated elements 14 move independently along the Z-axis, whereby the corresponding first jaw 22a, second jaw 22b and wrist 23 are independently driven.
  • the engaged member 13 and the engagement member 84 may be, for example, a rack and pinion instead of the worm gear. That is, the engagement member 84 may be a spur gear, and the engaged member 13 may be a flat plate in which a groove that engages with the spur gear is formed.
  • the engagement member 84 and the transmission side member 82 are not limited to the configuration in which the bevel gears are each other.
  • the engagement member 84 may have a face gear instead of the bevel gear
  • the transmission side member 82 may be a spur gear or a helical gear engaged with the face gear.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the medical treatment tool is attached to the attachment apparatus of the robot arm.
  • FIG. 8 is a view showing a process of removing the medical treatment tool from the mounted device.
  • the drape 30 is not shown in FIGS. 7 and 8.
  • the engaged member 13 and the engagement member 84 are configured to be able to release their engagement with each other. That is, since the attachment mechanism 73 can release the engaged state between the engaged member 13 and the engaging member 84, the medical treatment tool 1a can be attached to and detached from the attached device 6 in the robot arm 3. it can.
  • the connecting member 83 in the mounted device 6 includes a first connecting portion 83 a connected to the drive source 81, a second connecting portion 83 b connected to the transmission side member 82 of the power conversion mechanism 80, and It has the joint comprised with the shaft member 86 which connects the 1st connection part 83a and the 2nd connection part 83b.
  • the first connecting portion 83 a is fixed to the drive source 81.
  • the second connecting portion 83 b is rotatable around the shaft member 86.
  • the operator when the operator removes the medical treatment tool 1a from the mounted device 6, the operator opens the lower lid 72. That is, as shown in FIG. 8, the worker puts a finger on the recess 74 and rotates the lower lid 72 in the direction of the arrow D1 about the connecting portion 79.
  • the support portion 85 provided on the lower lid 72 and the engagement member 84 supported by the support portion 85 also move in the direction of the arrow D1 in conjunction with the opening operation of the lower lid 72.
  • the transmission side member 82 engaged with the engagement member 84 and the second connecting portion 83b connected to the transmission side member 82 rotate about the shaft member 86 and move in the direction of the arrow D1.
  • the engaging member 84 is separated from the engaged member 13 and the engaged state with the engaged member 13 is released, so the medical treatment tool 1a is inserted from the insertion hole 75 formed in the attached device 6 It can be inserted and removed.
  • the operator inserts the proximal end 15 of the medical treatment tool 1a from the insertion hole 75 and positions the engagement member 13 inside the housing 70. Then, the lower lid 72 is closed. That is, the worker rotates the lower lid 72 in the direction of the arrow D2 about the connecting portion 79.
  • the supporting portion 85, the second connecting portion 83b, the transmission side member 82 and the engaging member 84 interlock with the closing operation of the lower lid 72 to engage with the engaging member 84. It moves until the member 13 is engaged. Thereby, the medical treatment tool 1a can be attached to the to-be-attached device 6.
  • the remote control device 4 performs calibration to standardize the position and posture of the distal end portion 20, whereby the medical treatment tool 1a can be put into an operable state.
  • the type of the surgical tool can be changed by attaching and detaching the proximal end portion 15 of the medical treatment tool 1a without replacing the entire medical treatment tool 1a and the device 6 to be mounted. It is
  • the distal end portion 20 when the distal end portion 20 is made attachable to and detachable from the shaft 12, the structure becomes complicated, and after the operation, cleaning and sterilization operations for removing blood, proteins and the like attached in the body cavity become difficult.
  • the distal end side of the proximal end portion 15 can adopt the same simple configuration as the conventional one, and therefore the cleaning and sterilization operation on the distal end side may be the same as the conventional one.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which the medical treatment tool is attached to the attachment apparatus of the robot arm according to the first modification.
  • FIG. 10 is a view showing a process of removing the medical treatment tool from the mounted device according to the first modification.
  • the drape 30 is not illustrated in FIGS. 9 and 10.
  • attachment mechanism 73 of robot arm 3 is replaced with connecting member 83 shown in FIG. 7 with flexible member 90 provided between drive source 81 and transmission side member 82.
  • the support stand 87 may be sufficient.
  • the tip end side of the flexible member 90 that is, the side on which the engaging member 84 is located is a direction orthogonal to the Z axis and of the arrow E2 opposite to the side on which the engaged member 13 is located. It is biased in the direction.
  • the support base 87 is a direction orthogonal to the Z axis in the flexible member 90, that is, the direction of the arrow E1 on which the engaged member 13 is located. It is pressed to.
  • the operator When the operator removes the medical treatment tool 1a from the device 6 to be attached, for example, the operator puts a finger in the recess 74 and opens the lower lid 72. That is, the worker rotates the lower cover 72 in the direction of the arrow D1 about the connecting portion 79.
  • the support base 87 provided on the lower lid 72 moves, and the flexible member 90 pressed by the support base 87 is the side of the arrow D1 opposite to the side where the engaged member 13 is located. Bend in the direction. Then, the power conversion mechanism 80 connected to the flexible member 90 and the engagement member 84 supported by the support portion 85 move in the direction of the arrow D1. Thus, the engagement between the engaging member 84 and the engaged member 13 is released, so that the medical treatment tool 1a can be removed from the insertion hole 75 formed in the attached device 6.
  • the operator inserts the medical treatment tool 1a from the insertion hole 75 and positions the engagement member 13 inside the housing 70. Close the lid 72. That is, the worker rotates the lower lid 72 in the direction of the arrow D2 about the connecting portion 79.
  • the engagement member 84 supported by the support portion 85, the flexible member 90, and the power conversion mechanism 80 move so as to be in the state shown in FIG. And engage.
  • the medical treatment tool 1a can be attached to the to-be-attached device 6.
  • FIG. 11 is a view showing a state in which the medical treatment tool is attached to the robot arm attachment apparatus according to the second modification.
  • FIG. 12 is a view showing a process of removing the medical treatment tool from the mounted device according to the second modification.
  • the drape 30 is not illustrated in FIGS. 11 and 12.
  • the attachment mechanism 73 of the mounting apparatus 6 in the robot arm 3 has a connecting member 91 having a notch, and a pressing member 92 instead of the connecting member 83 having a joint shown in FIG. And may be configured. Also, in this case, the housing 70 may not have the lower lid 72.
  • the pressing member 92 is, for example, a rod-shaped member, and passes through a hole 71 a formed in a part of the housing 70. Further, the end 92 a of the pressing member 92 located inside the housing 70 has a slope. More specifically, the end 92a is inclined such that the drive source 81 side is lower and the engagement member 84 side is higher.
  • the connecting member 91 is formed with a notch 93 engageable with the end 92 a of the pressing member 92. More specifically, the notch 93 has an inclination such that the drive source 81 side is shallow and the engagement member 84 side is deep.
  • the connecting member 91 also has a spring member (elastic member) 94 provided at the end on the drive source 81 side.
  • the connecting member 91 is in the direction in which the engaging member 84 is positioned by the spring member 94, that is, the arrow Z2 shown in FIG. It is biased in the direction of Further, in this state, for example, the end 92 a of the pressing member 92 is in contact with the end of the inclined portion of the notch 93 on the drive source 81 side.
  • the pressing member 92 is biased toward the outside of the housing 70, that is, in the direction of the arrow G2 shown in FIG. 11 by a biasing member (not shown).
  • the operator presses the pressing member 92 against the biasing force toward the housing 70, that is, in the direction of the arrow G1 shown in FIG. Thereby, the pressing member 92 releases the connection between the connecting member 83 and the engaging member 84.
  • the notch 93 moves the connecting member 91 in the direction away from the engaging member 84 against the biasing force of the spring member 94. That is, by receiving pressure from the pressing member 92, the connecting member 91 moves in the direction of the arrow Z1 such that the inclined portion of the notch 93 follows the inclined portion of the end 92a of the pressing member 92. Then, the transmission side member 82 of the power conversion mechanism 80 coupled to the coupling member 91 is released in the meshing state with the passive side member 88, and moves in the direction of the arrow Z1 which is a direction away from the engaged member 13. .
  • the engagement member 84 is rotated only by the engagement with the engaged member 13 and no stress is applied from the other members. That is, the engagement member 84 is not restricted in operation due to the relationship with other members other than the engaged member 13. For this reason, the medical treatment tool 1a can be removed from the mounted device 6 by pulling out the medical treatment tool 1a from the insertion hole 75 of the housing 70 along the direction in which the shaft 12 extends.
  • the engagement member 84 is an engaged member by pressing the pressing member 92 against the biasing force toward the inside of the housing 70.
  • the operation is not restricted due to the relationship with other members than 13. Then, the operator inserts the proximal end 15 of the shaft 12 into the insertion hole 75 of the housing 70 in such a state.
  • the driven side member 88 of the power conversion mechanism 80 is disengaged from the transmission side member 82.
  • the engagement member 84 rotates, for example, clockwise while engaging with the engaged member 13 with the insertion of the shaft 12.
  • the connecting member 91 moves in the direction in which the engaging member 84 is positioned by the biasing force of the spring member 94, that is, in the direction of the arrow Z2 shown in FIG.
  • the transmission side member 82 and the passive side member 88 are engaged with each other. Thereby, the driving force of the driving source 81 can be transmitted to the engaging member 84.
  • the operator may remove the medical treatment tool 1 a from the mounted device 6 by operating the command input unit 5. Specifically, referring to FIG. 7, the operator operates command input unit 5 such that engagement member 84 rotates counterclockwise, for example. Then, when the engaged member 13 moves to a position where the engagement with the engaging member 84 is released, the engaged member 13 is not stressed, so the proximal end 15 of the medical treatment tool 1a The medical treatment tool 1a can be removed from the mounted device 6 by removing the guide from the insertion hole 75.
  • FIG. 13 is a view showing a modification of the configuration of the proximal end portion of the medical treatment tool.
  • two sets of elongated elements 14 and engaged members 13 are representatively shown.
  • proximal end portion 15 may be configured to accommodate the entire engaged member 13 in the longitudinal direction of shaft 12.
  • the proximal end 15 has, for example, a cylindrical shape in which a plurality of openings 17 are formed. Then, at least a part of each engaged member 13 is configured to be exposed from the opening 17 in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the shaft 12. However, the exposed portion from the opening 17 in the engaged member 13 does not protrude to the outside of the proximal end 15 in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the shaft 12.
  • the engaged member 13 can be protected from breakage or the like in a state in which the medical treatment tool 1a is removed from the mounted device 6 at the time of distribution in the market, and the medical treatment tool 1a When mounted on the mounted device 6 in the robot arm 3, the engaged member 13 and the engaging member 84 can be engaged.
  • the medical treatment tool 1a may be configured to cover the proximal end 15 in a state of being removed from the device 6 to be attached and to have a cap 18 into which the proximal end 15 is fitted.
  • the engaged member 13 is not exposed to the outside during distribution or the like in the market, so that the engaged member 13 can be protected more reliably from breakage or the like.
  • the engagement member 13 and the engagement member 84 can be engaged.
  • FIG. 14 is a view showing a configuration in which a cap is attached to the proximal end in the configuration (example 1) of the medical treatment tool.
  • the cap 18 is not only employed for the configuration in which the proximal end portion 15 accommodates the entire engaged member 13 in the longitudinal direction of the shaft 12 as shown in FIG. 13, but also as shown in FIG. 14, The present invention is also applicable to a configuration in which at least a part of the engaged member 13 in the longitudinal direction of the shaft 12 is exposed from the proximal end portion 15.
  • the medical treatment tool 1a has the shaft 12 which is a hard member.
  • the medical treatment instrument 101a has a shaft 112 which is a soft member.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration (example 2) of the telesurgery system.
  • the remote surgery system 202 includes one or more surgical instruments 110, an endoscope 101b, a remote control device 104, a command input unit 105, and a plurality of drive devices (surgical robots) 106.
  • the drive device 106 is an example of a mounted device.
  • the surgical instrument 110 includes a medical treatment instrument 101a.
  • the medical treatment tool 101 a and the endoscope 101 b are attached to the drive device 106.
  • the driving device 106 is mounted on the support base 111 and is electrically connected to the remote control device 104.
  • the support base 111 supports the drive unit 106 so that it can be moved along the longitudinal direction of the drive unit 106 or rotated around an axis along the longitudinal direction according to a known configuration.
  • the medical treatment instrument 101a includes a tip instrument such as a grasping forceps (grasper), a needle holder (needle driver), or scissors, as the medical treatment instrument 1a shown in FIG.
  • the command input unit 105 gives an operation command to the remote control device 104 when operated by the operator W.
  • the remote control device 104 transmits a control signal including the operation command to the drive device 106.
  • the driving device 106 has the same configuration as the mounting device 6 according to the first embodiment described above.
  • the drive device 106 operates the corresponding medical treatment tool 101a or the endoscope 101b by operating according to the control signal.
  • the operator W can remotely control the medical treatment tool 101a and the endoscope 101b.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration (example 2) of the medical treatment tool.
  • the medical treatment instrument 101 a is formed of an elongated soft member, and operates a flexible shaft 112, a distal end 120 connected to the distal end of the shaft 112, and the distal end 120. And a plurality of engaged members 113 respectively connected to the plurality of elongated elements 114, and a proximal end 115 connected to the shaft 112 on the opposite side of the distal end 120 of the shaft 112. Including. In FIG. 15, one elongated element 114 and one engaged member 113 are representatively shown.
  • the tip portion 120 has an end effector 122 and an articulated portion 124.
  • the end effector 122 has a first jaw 122a, a second jaw 122b, and a wrist 123.
  • the articulated part 124 has a first articulated part 124 a and a second articulated part 124 b.
  • first jaw 122a and the second jaw 122b are connected to a first end in the longitudinal direction of the wrist 123, and the first articulated portion 124a is connected to a second end.
  • a second articulated part 124b is connected to an end opposite to the wrist part 123 in the first articulated part 124a, and an opposite end of the first articulated part 124a in the second articulated part 124b.
  • a flexible shaft 112 is connected.
  • the wrist portion 123 is rotatable about its longitudinal axis.
  • the first jaw 122a and the second jaw 122b are operable, for example, to move towards and away from each other.
  • the first articulated part 124a and the second articulated part 124b are rotatable about their longitudinally extending axes.
  • the elongated element 114 is fixed to the first jaw 122a, the second jaw 122b, the wrist 123, the first articulated part 124a, and the second articulated part 124b.
  • the elongated element 114 is a soft member such as a wire or a cable, and is housed in the shaft 112.
  • the configuration of the end of the medical treatment tool 101 a on the opposite side to the distal end 120 is the same as that of the medical treatment tool 1 a shown in FIG. 4 and has a proximal end 115.
  • the longitudinal direction of the shaft 12 is the same as the longitudinal direction of the proximal end 115.
  • the medical treatment tool 101a according to the second embodiment of the present invention is configured to be operable with multiple degrees of freedom, specifically seven degrees of freedom, as indicated by arrows in FIG. 16, for example. Ru.
  • each of the two elongated elements 114 is fixed to the first articulated part 124a and the second articulated part 124b, respectively. Then, by retracting the second end of one elongated element 114, the articulated part fixed to the elongated element 114 of the first articulated part 124a and the second articulated part 124b is bent. Further, by retracting the second end of the other elongated element 114, the articulated part fixed to the elongated element 114 of the first articulated part 124a and the second articulated part 124b is bent.
  • first articulated part 124a and the second articulated part 124b can be bent independently of each other, and the articulated part 24 can be bent into a complicated shape such as an S-shaped curve.
  • the first jaw 122a and the second jaw 122b can be operated independently of each other by performing a pulling operation using two elongated elements 114 as in the first embodiment.
  • elongated elements 114 and engaged members 113 are provided.
  • the wrist portion 123 can be rotated using, for example, a torque transmission tube.
  • the medical treatment tool 101a does not, for example, make the operation of the first jaw 122a and the operation of the second jaw 122b independent, but interlocks these operations, and the first articulated part 124a and the second articulated joint It may be configured to be operable with three to six degrees of freedom, such as omitting any one of the units 124 b or restricting at least one of slide movement and rotational movement by the drive device 106.
  • the attaching / detaching mechanism or the attaching / detaching method between the medical treatment tool 101a and the drive device 106 according to the second embodiment has been described in any one of the first to fourth modifications of the first embodiment.
  • An attaching / detaching mechanism or an attaching / detaching method may be adopted.
  • the medical treatment tool 1a is configured to be attachable to and detachable from the attached device 6 that constitutes a part of the robot arm 3.
  • the medical treatment instrument 101a is the drive device 106 constituting the surgical robot, and is attachable to and detachable from the drive device 106 which is an example of the mounted device. Is configured.
  • the robot arm 3 or the drive device 116 does not have the attachment mechanism, but the interface 117 has the attachment mechanism. That is, the medical treatment tool 1a is configured to be attachable to and detachable from the interface 117, which is a device to be attached, and the interface 117 is configured to be attachable to and detachable from the robot arm 3 or the drive device 116.
  • FIG. 17 is a diagram showing the configuration (example 3) of the telesurgery system.
  • remote surgery system 203 further includes an interface 117 as a mounted device as compared with remote surgery system 201 shown in FIG. 1.
  • the medical treatment tool 1a is attached to the drive device 116 via the interface 117.
  • the interface 117 is detachably attached to the drive device 116 via the drape 130 covering the robot arm 3 and the aseptic adapter 131 engaged with the interface 117.
  • the drape 130 is indicated by a two-dot chain line.
  • a drive device 116 for accommodating a drive source is provided at the tip of the robot arm 3.
  • FIG. 18 is a diagram showing the configuration (example 3) of the medical treatment tool.
  • the medical treatment tool 1a is removed from the interface 117, and further, the interface 117 is removed from the drive device 116. Also, in FIG. 18, the drape 130 and the aseptic adapter 131 are not shown.
  • the medical treatment tool 1a has the same configuration as the medical treatment tool 1a according to the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 19 is a view showing a detailed configuration of the end opposite to the tip of the medical treatment tool, the interface and the drive device. Also, in FIG. 19, the drape 130 and the aseptic adapter 131 are not shown.
  • an engaged member 13 is connected to an end of each elongated element 14 on the opposite side to the distal end 20 in the same manner as the medical treatment tool 1 a shown in FIG. 7.
  • the medical treatment tool 1 a further has a proximal end 15 connected to the shaft 12 on the opposite side of the distal end 20 of the shaft 12.
  • the shaft 12 and the proximal end portion 15 communicate with each other in the internal space.
  • the shaft 12 and the proximal end 15 may be integrally formed. Further, at least a part of the engaged member 13 is exposed from the proximal end 15 in the longitudinal direction of the shaft 12.
  • the driving device 116 includes a plurality of transmission members 161 and a plurality of driving sources (not shown) for operating the plurality of transmission members 161 respectively.
  • the drive device 116 has a total of six pairs of the transmission member 161 and the drive source, two for each of the first jaw 22a, the second jaw 22b, and the wrist 23 shown in FIG. Including.
  • One transmission member 161 is representatively shown in FIG.
  • the interface 117 includes a receiving member 162 engaged with the transmitting member 161 of the driving device 116, a housing 170 having a lower lid (lid portion) 172 as a releasing mechanism, and a mounting mechanism (releasing mechanism provided in the housing 170) And 173).
  • the housing 170 is attachable to and detachable from the drive device 116.
  • the attachment mechanism 173 includes a first power conversion mechanism 160, a second power conversion mechanism 180, a connecting member 183 for connecting the first power conversion mechanism 160 and the second power conversion mechanism 180, an engagement member 184, and a support. And a part 185.
  • the first power conversion mechanism 160 has a first transmission side member 163 and a first passive side member 165.
  • the first transmission side member 163 and the first passive side member 165 are configured by bevel gears.
  • the second power conversion mechanism 180 has a second transmission side member 182 and a second passive side member 188, and the second transmission side member 182 and the second passive side member 188 are configured by bevel gears.
  • the engagement member 184 is, for example, a helical gear, and a bevel gear as a second passive member 188 of the second power conversion mechanism 180 is provided on the side of the helical gear.
  • the first passive side member 165 of the first power conversion mechanism 160 is connected to the second transmission side member 182 of the second power conversion mechanism 180 via the connection member 183.
  • the interface 117 further includes a transmission shaft 164 for transmitting the power from the receiving member 162 to the first power conversion mechanism 160.
  • connection member 183 is a first connection portion 183 a connected to the first passive side member 165 of the first power conversion mechanism 160 and a second connection portion connected to the second transmission side member 182 of the second power conversion mechanism 180.
  • a shaft member 186 is provided to connect the first connecting portion 183a and the second connecting portion 183b.
  • the first connecting portion 183 a is fixed to the first passive side member 165 of the first power conversion mechanism 160.
  • the second connection portion 183 b is rotatable around the shaft member 186.
  • FIG. 19 representatively shows one of a plurality of sets. Also, FIG. 19 representatively shows one set of the elongated element 14 and the engaged member 13.
  • the transmission member 161 in the drive device 116 has a convex portion
  • the transmission member 162 in the interface 117 has a concave portion to which the convex portion of the transmission member 161 can be fitted.
  • the engaged member 13, the engaging member 184, the second power conversion mechanism 180, the connection member 183 and the support portion 185 are the engaged member 13, the engagement member 84, the power conversion mechanism 80, the connection member shown in FIG.
  • the configuration 83 and the support 85 are the same.
  • the drive source in the drive device 116 rotates the transmission member 161 by operating according to the control signal from the remote control device 4.
  • the transmission member 161 transmits the power from the drive source to the transmitted member 162.
  • the transmitted member 162 and the first transmission side member 163 of the first power conversion mechanism 160 connected to the transmitted member 162 rotate.
  • the second transmission side member 182 of the second power conversion mechanism 180 rotates around a rotation axis parallel to the Z axis.
  • the second passive side member 188 of the second power conversion mechanism 180 meshing with the second transmission side member 182 rotates, and at the same time, the engagement member 184 rotates.
  • the engaged member 13 engaged with the engaging member 184 and the elongated element 14 connected to the engaged member 13 move along the Z axis.
  • the plurality of elongated elements 14 move independently along the Z-axis, whereby the corresponding first jaw 22a, second jaw 22b and wrist 23 are driven independently.
  • FIG. 20 is a view showing the configuration of the attachment / detachment mechanism between the medical treatment tool and the interface.
  • the medical treatment tool 1a is attachable to and detachable from the interface 117. Specifically, when the operator removes the proximal end 15 of the medical treatment tool 1a from the interface 117, the lower lid 172 is opened. That is, the worker rotates the lower cover 172 in the direction of the arrow D1 about the connecting portion 179.
  • the support portion 185 provided on the lower lid 172 moves, and the engagement member 184 supported by the support portion 185 moves in the direction of the arrow D1.
  • the second power conversion mechanism 180 engaged with the engagement member 184 and the second connecting portion 183 b connected to the second transmission side member 182 of the second power conversion mechanism 180 are centered on the shaft member 186. It rotates and moves in the direction of arrow D1. Thereby, the engaging member 184 is separated from the engaged member 13 and the engagement with the engaged member 13 is released. Therefore, the medical treatment tool 1a is removed by removing the proximal end portion 15 from the insertion hole 175. It can be removed from the interface 117.
  • the operator When attaching the medical treatment tool 1 a to the interface 117, the operator inserts the proximal end 15 from the insertion hole 175 and positions the engaged member 13 inside the interface 117. Close That is, the worker rotates the lower lid 172 in the direction of the arrow D2 about the connecting portion 179.
  • the support portion 185, the connection member 183, the second power conversion mechanism 180, and the engagement member 184 move so as to be in the state shown in FIG. 19, and the engagement member 184 and the engaged member 13 engage. Do. Thereby, the medical treatment tool 1a can be attached to the interface 117.
  • Such a configuration makes it possible to replace only parts that need to be replaced without replacing the entire medical treatment tool 1a and the interface 117. For example, if it is necessary to replace the surgical instrument 100 due to the elongation of the elongated element 14, the interface 117 can be replaced only at the distal side of the proximal end 15 of the medical treatment instrument 1a while continuing use. It is
  • the surgical instrument 100 configured by the medical treatment tool 1a and the interface 117 is attached to the patient side device 10 with the same configuration as the conventional one, the patient side device 10 having the same configuration as the conventional one is used. It is also economical in that it can
  • each feature of tele surgery system 201, 202, 203 according to the first embodiment, the second embodiment and the third embodiment as appropriate.
  • the attaching / detaching mechanism or the attaching / detaching method between the medical treatment tool 1a according to the third embodiment and the interface 117 any one of the first to fourth modifications of the first embodiment will be described.
  • the attachment / detachment mechanism or attachment / detachment method may be adopted.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the arrangement of six engaged members.
  • FIG. 21 shows a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the proximal end 15 of the medical treatment tool 1a.
  • the six sets are arranged such that two linear rows connecting the three sets are arranged. Further, in this case, the six drive sources 81 are arranged such that two linear rows connecting the three drive sources 81 are aligned.
  • the housing 70 is provided with an upper lid and a lower lid as a release mechanism.
  • a pressing member located on the upper side of the housing 70 and a pressing member located on the lower side of the housing 70 are provided.
  • the surgical system includes a method of attaching and detaching the medical treatment tool 1a by opening and closing the lower lid 72 as in the first and second modifications of the first embodiment, and the lower lid 72 as in the third modification. It may be configured to enable both the method of attaching and detaching the medical treatment tool 1a in the case where it is not present. In this case, even if there is a problem in one attachment / detachment method, the attachment / detachment of the medical treatment tool 1a is possible by the other attachment / detachment method, so that the tolerance to the failure is improved.
  • the above-described configuration of the distal end portions 20 and 120 is an example, and any configuration can be adopted as long as the above-described attachment / detachment method can be used.

Abstract

手術器具(100,110)は、医療用処置具(1a,101a)と、医療用処置具(1a,101a)が装着される被取付装置(6,106,117)とを備える。医療用処置具(1a,101a)は、多自由度で動作可能な先端部(20,120)と、先端部(20,120)を操作するためのワイヤまたはケーブルである細長要素(14,114)と、細長要素(14,114)を収容し先端部(20,120)が連結されるシャフト(12,112)と、を有する。医療用処置具(1a,101a)は、シャフト(12,112)の長手方向における先端部(20,120)とは反対側で細長要素(14,114)に連結される被係合部材(13,113)をさらに有する。被取付装置(6,106,117)は、駆動源(81)により駆動されると共に被係合部材(13,113)と係合する係合部材(84,184)と、係合部材(84,184)と被係合部材(13,113)との係合状態を解除可能にする解除機構(73,173)と、を有する。

Description

手術器具、被取付装置、医療用処置具、手術ロボットおよび遠隔手術システム
 本発明は、手術に用いられる把持鉗子などの先端部を含む手術器具、これに設けられる被取付装置および医療用処置具、ならびにこれらの少なくとも一部を備える手術ロボットおよび遠隔手術システムに関する。
 近年、内視鏡手術などの分野において手術支援ロボットが用いられている。手術支援ロボットは、一般的に、マニピュレータを含む患者側装置を備え、マニピュレータに適当な医療用処置具を装着し、この医療用処置具を遠隔から操作することによって、手術を実施する。このような医療用処置具の例として、たとえば特許文献1(国際公開第2000/33755号)には、先端部と、先端部を操作するための細長要素が収容されるシャフトと、インターフェースとを含み、インターフェースをロボットアームに対して着脱可能に構成された手術器具が開示されている。
 また、たとえば特許文献2(特表2015-521905号公報)には、先端部がシャフトに対して取り外し可能に構成された手術装置が開示されている。
国際公開第2000/33755号 特表2015-521905号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の手術器具は、先端部、シャフト、およびインターフェースが一体的に構成されているため、いずれか一部分のみの交換が必要な場合であっても手術器具全体をロボットアームから取り外して交換しなければならないため、消耗品である手術器具を定期的に購入するためのコストが高いという問題がある。
 また、特許文献2に記載の手術装置のように、シャフトに対して先端部を取り外し可能とする場合、構造が複雑化し、製造が困難となる可能性がある。また、体腔内に挿入される部分に着脱機構が含まれ、複雑な構造である着脱機構にタンパク質の汚れ等が残留しやすくなるため、消毒滅菌が不完全となる確率が高くなる。
 この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な構造であり、低コストでの医療用処置具の交換を可能とする手術器具、これに設けられる被取付装置および医療用処置具、ならびにこれらの少なくとも一部を備える手術ロボットおよび遠隔システムを提供することである。
 上記目的を達成するための本発明のある局面に係る手術器具は、医療用処置具と、医療用処置具が装着される被取付装置とを備える。医療用処置具は、多自由度で動作可能な先端部と、先端部を操作するためのワイヤまたはケーブルである細長要素と、細長要素を収容し先端部が連結されるシャフトと、を有する。医療用処置具は、シャフトの長手方向における先端部とは反対側で細長要素に連結される被係合部材をさらに有する。被取付装置は、駆動源により駆動されると共に被係合部材と係合する係合部材と、係合部材と被係合部材との係合状態を解除可能にする解除機構と、を有する。
 本発明によれば、簡易な構造であり、低コストでの医療用処置具の交換を可能とする。
図1は、遠隔手術システムの構成(例1)を示す図である。 図2は、医療用処置具の構成(例1)を示す図である。 図3は、医療用処置具における先端部の構成を示す図である。 図4は、医療用処置具における、先端部に対して反対側の端部の構成を示す図である。 図5は、医療用処置具およびロボットアームの先端側の構成を示す図である。 図6は、被係合部材、ならびに被取付装置における動力変換機構および係合部材の詳細な構成を示す拡大図である。 図7は、医療用処置具がロボットアームの被取付装置に装着された状態を示す図である。 図8は、医療用処置具を被取付装置から取り外す過程を示す図である。 図9は、医療用処置具が変形例1に係るロボットアームの被取付装置に装着された状態を示す図である。 図10は、医療用処置具を変形例1に係る被取付装置から取り外す過程を示す図である。 図11は、医療用処置具が変形例2に係るロボットアームの被取付装置に装着された状態を示す図である。 図12は、医療用処置具を変形例2に係る被取付装置から取り外す過程を示す図である。 図13は、医療用処置具における基端部の構成の変形例を示す図である。 図14は、医療用処置具の構成(例1)において、基端部にキャップが取り付けられる構成を示す図である。 図15は、遠隔手術システムの構成(例2)を示す図である。 図16は、医療用処置具の構成(例2)を示す図である。 図17は、遠隔手術システムの構成(例3)を示す図である。 図18は、医療用処置具の構成(例3)を示す図である。 図19は、医療用処置具における先端部に対して反対側の端部、インターフェースおよび駆動装置の詳細な構成を示す図である。 図20は、医療用処置具とインターフェースとの着脱機構の構成を示す図である。 図21は、6つの被係合部材の配置の一例を示す図である。
<第1の実施の形態>
[遠隔手術システム]
 図1は、遠隔手術システムの構成(例1)を示す図である。
 図1を参照して、遠隔手術システム201は、1または複数の手術器具100と、医療用処置具1aと、内視鏡1bと、遠隔操作装置4と、指令入力部5と、患者側装置(手術ロボット)10とを備える。手術器具100は、医療用処置具1aを含む。
 医療用処置具1aおよび内視鏡1bは、ロボットアーム3に取り付けられる。ロボットアーム3は、遠隔操作装置4に有線または無線で電気的に接続される。医療用処置具1aは、把持鉗子(グラスパ)、持針器(ニードルドライバ)、またはシザーズなどの先端器具を含む。
 指令入力部5は、術者Wにより操作されると、患者側装置10に対する動作指令を遠隔操作装置4へ入力する。遠隔操作装置4は、入力された動作指令を含む制御信号を患者側装置10へ送信する。
 患者側装置10は、遠隔操作装置4から送信された制御信号を受信し、受信した制御信号に含まれる動作指令に従って動作する。
 より詳細には、患者側装置10は、ポジショナ7と、ポジショナ7の先端部に取り付けられたプラットホーム8と、プラットホーム8に取り付けられる複数のロボットアーム3と、コントローラ9とを含む。
 コントローラ9は、遠隔操作装置4から送信された制御信号を受信すると、当該制御信号に含まれる動作指令に基づいて、プラットホーム8およびロボットアーム3の少なくともいずれか一方の位置決めを行う。また、コントローラ9は、当該制御信号をロボットアーム3へ送信する。
 ロボットアーム3は、複数のリンク33と、複数のリンク33を連結する複数の関節34とを有する。ロボットアーム3は、コントローラ9から送信された制御信号を受信すると、当該制御信号に従って動作することにより、対応する医療用処置具1aまたは内視鏡1bを操作する。これにより、術者Wは、医療用処置具1aおよび内視鏡1bを遠隔操作することができる。
 なお、コントローラ9は必ずしも患者側装置10に一体的に備わっている必要はなく、患者側装置10から独立して設けられてもよい。
[医療用処置具]
 (全体構成)
 図2は、医療用処置具の構成(例1)を示す図である。
 図2を参照して、医療用処置具1aは、細長い硬質の部材により形成されたシャフト12と、シャフト12の先端に連結された先端部20と、先端部20を操作するための複数の細長要素14と、複数の細長要素14にそれぞれ連結された複数の被係合部材13とを含む。図2では、2つの細長要素14および2つの被係合部材13を代表的に示している。
 細長要素14は、ロッドなどの硬質の部材、またはワイヤもしくはケーブルなどの軟質の部材であり、シャフト12に収容される。
 先端部20は、エンドエフェクタ22と、手首部23とを有し、多自由度で動作可能である。エンドエフェクタ22は、第1ジョー22aと、第2ジョー22bとを有する。
 第1ジョー22aおよび第2ジョー22bは、たとえば、互いに近づいたり離れたりするように動作可能である。手首部23は、矢印B1および矢印B2に示すように、たとえば、Z軸に対して垂直な回転軸を中心に回転可能である。
 (先端部の構成)
 図3は、医療用処置具における先端部の構成を示す図である。
 図3を参照して、先端部20は、エンドエフェクタ22および手首部23に加えて、さらに、エンドエフェクタ22と手首部23とを連結する第1連結部31と、手首部23とシャフト12とを連結する第2連結部32とを有する。第1連結部31および第2連結部32は、ボルト、ネジまたは回転軸用シャフトなど、手首部23またはエンドエフェクタ22を回動可能に固定する固定具である。
 第1連結部31により規定される第1軸S1と平行な軸をX軸とし、第2連結部32により規定される第2軸S2と平行な軸をY軸とする。また、シャフト12により規定される第3軸S3と平行な軸をZ軸とする。
 なお、第1軸S1の延びる方向は、第1連結部31の延びる方向と多少ずれてもよい。また、第2軸S2の延びる方向は、第2連結部32の延びる方向と多少ずれてもよい。また、第3軸S3の延びる方向は、シャフト12の延びる方向と多少ずれてもよい。
 第1軸S1および第2軸S2は、エンドエフェクタ22からの平面視、すなわちZ軸の負から正の方向に見た平面視において交差することが好ましい。すなわち、第1軸S1、第2軸S2および第3軸S3は、互いに異なる方向であることが好ましい。ここでは、第1軸S1と第2軸S2とのなす角、第1軸S1と第3軸S3とのなす角、および第2軸S2と第3軸S3とのなす角を、いずれも90度とする。
 手首部23は、矢印B1および矢印B2に示すように、第2軸S2を中心に回転可能である。エンドエフェクタ22における第1ジョー22aおよび第2ジョー22bは、矢印C1および矢印C2に示すように、第1軸S1を中心に回転することにより、互いに近づいたり、離れたり、同じ方向へ回転したりすることができる。
 より詳細には、図2に示す医療用処置具1aは、図3に示すように、第1ジョー22aを矢印C2の方向に回動させるための引き込み可能な2つの細長要素14、第2ジョー22bを矢印C1の方向に回動させるための引き込み可能な2つの細長要素14、ならびに手首部23を矢印B1および矢印B2の両方向に回動させるための引き込み可能な2つの細長要素14を含む。すなわち、医療用処置具1aは、本実施例では6つの引き込み可能な軟質の細長要素14を有する。
 なお、細長要素14がロッドなどの硬質部材である場合、1つの細長要素14で引き込みおよび押し出しが可能であるため、細長要素14の数を半数にすることができる。ただし、硬質の細長要素14は医療用処置具1aにおける屈曲部分の運動を妨げるおそれがあるため、自由度の高い複雑な構成においては、軟質の細長要素14が用いられることが好ましい。
 さらに、第1ジョー22aの動作および第2ジョー22bの動作を連動させることもできる。この場合、1つの細長要素14で第1ジョー22aおよび第2ジョー22bの開閉動作を行うことができる。
 (細長要素および被係合部の構成)
 図4は、医療用処置具における、先端部に対して反対側の端部の構成を示す図である。図4では、2つの細長要素14および2つの被係合部材13を代表的に示している。
 図4を参照して、各細長要素14における先端側すなわち図3に示す先端部20が位置する側、に対する反対側(以下、「基端側」とも称する。)の端部には、被係合部材13が連結されている。医療用処置具1aは、細長要素14と被係合部材13との組を3つ以上有しており、本実施の形態では6つ有している。
 たとえば、医療用処置具1aのエンドエフェクタ22が、単一のフック型の部材で形成されており、軟質の細長要素14により操作されるような場合、医療用処置具1aは、エンドエフェクタ22および手首部23を細長要素14の引き込み操作で動作させるため、細長要素14と被係合部材13との組は4組となる。
 また、医療用処置具1aは、さらに、シャフト12の基端側においてシャフト12と連結される基端部15を有する。シャフト12と基端部15とは、互いの内部空間が連通している。シャフト12および基端部15は、一体的に形成されてもよい。被係合部材13の少なくとも一部が、基端部15から露出している。より詳細には、被係合部材13には溝が形成されており、たとえば、溝の部分がシャフト12の長手方向において基端部15から露出し、他の部分が基端部15に収容されている。
 Z軸方向に直交する基端部15の断面の最大寸法は、Z軸方向に直交するシャフト12の断面の最大寸法より若干大きく形成されている。具体的には、基端部15の断面の最大寸法は、基端部15の取付挿入時に邪魔にならない程度の寸法であり、たとえばZ軸方向に直交するシャフト12の断面の最大寸法の1倍以上かつ2倍以下である。基端部15の断面の最大寸法は、シャフト12の断面とほぼ同程度の大きさであればなおよく、好ましくは、1.2倍以下である。
 より詳細には、シャフト12および基端部15は筒形状を有し、基端部15の直径は、シャフト12の直径の1倍以上かつ2倍以下である。
 なお、シャフト12および基端部15は、筒形状を有する構成に限らず、たとえば細長の箱形状を有する構成であってもよい。また、シャフト12および基端部15は、Z軸方向に直交する断面が均一である構成に限らず、たとえば外壁が凹凸を有し、断面が不均一な構成であってもよい。
[ロボットアーム]
 図5は、医療用処置具およびロボットアームの先端側の構成を示す図である。図5では、ロボットアーム3の内部の構成の一部を実線で示している。
 図5を参照して、ロボットアーム3は、たとえば複数のリンク33の先端部に被取付装置6を含む。すなわち、被取付装置6は、ロボットアーム3に一体に設けられている。手術器具100は、医療用処置具1aと、被取付装置6とを含む。被取付装置6には、医療用処置具1aが着脱可能に取り付けられる。
 より詳細には、被取付装置6は、ハウジング70と、ハウジング70内に医療用処置具1aの着脱を可能とする取付機構(解除機構)73とを有する。また、被取付装置6は、ドレープ30により覆われている。なお、図5では、ドレープ30を2点鎖線で示している。取付機構73は、複数の駆動源81を有し、複数の駆動源81が複数の細長要素14をそれぞれ動作させる。そして、各細長要素14が動作することにより、図3に示す、第1ジョー22a、第2ジョー22bおよび手首部23が独立して駆動する。すなわち、本発明の実施の形態に係る医療用処置具1aは、多自由度で動作可能に構成される。
 具体的には、再び図3を参照して、取付機構73は、手首部23について矢印B1および矢印B2の両方向への動作を可能とする場合、2つの被係合部材13および2つの細長要素14が設けられ、第1の被係合部材13は第1の細長要素14に連結され、第2の被係合部材13は第2の細長要素14に連結されている。第1の駆動源81は第1の被係合部材13を動作させ、第2の駆動源81は第2の被係合部材13を動作させる。
 術者Wは、手首部23を矢印B1の方向に動作させる場合、指令入力部5を操作することにより、第1の駆動源81を正回転させて第1の被係合部材13を動作させることにより第1の細長要素14を引き込むとともに、第2の駆動源81を逆回転させて第2の被係合部材13を動作させることにより第2の細長要素14を同量だけ送り出す。
 また、術者Wは、手首部23を矢印B2の方向に動作させる場合、指令入力部5を操作することにより、第2の駆動源81を正回転させて第2の被係合部材13を動作させることにより第2の細長要素14を引き込むとともに、第1の駆動源81を逆回転させて第1の被係合部材13を動作させることにより第1の細長要素14を同量だけ送り出す。
 第1ジョー22aおよび第2ジョー22bについても同様の動作制御が行われる場合、さらに4つの駆動源81が設けられるため、合計6つの駆動源81が設けられる。
 なお、医療用処置具1aの先端部20を動作制御するための別の手法として、たとえば、第1の細長要素14の第1端および第2の細長要素14の第1端を手首部23に固定して第1の細長要素14を駆動源81により操作可能とし、第2の細長要素14の第2端をバネなどの弾性体に固定する。
 この場合、術者Wは、駆動源81を正回転させて第1の被係合部材13を動作させることにより第1の細長要素14の引き込み操作を行い、手首部23を矢印B1の方向に動作させる。
 駆動源81を逆回転させると、第2の細長要素14が弾性体の弾性力により引き込まれるため、手首部23を矢印B2の方向に動作させることができる。第1ジョー22aおよび第2ジョー22bについても同様の動作制御が行われる場合、さらに2つの駆動源81が設けられるため、合計3つの駆動源81が設けられる。
 医療用処置具1aの先端部20を動作制御するためのさらに別の手法として、たとえば、細長要素14としてロッドなどの硬性の部材を用いる場合、1つの駆動源81により細長要素14の引き込みおよび送り出しを行うことで、手首部23を矢印B1および矢印B2の両方向へ動作させることが可能である。第1ジョー22aおよび第2ジョー22bについても同様の動作制御が行われる場合、さらに2つの駆動源81が設けられるため、合計3つの駆動源81が設けられる。
 再び図5を参照して、ロボットアーム3は、先端側に関節34を有することにより、コントローラ9からの制御信号に従い、被取付装置6および医療用処置具1aを、Z軸を中心に矢印Aの方向に回転するように動作させることが可能である。
 本実施の形態において、ハウジング70は、本体部71と、解除機構としての下蓋(蓋部)72とを有する。本体部71は、シャフト12の長手方向と直交する方向に延びる連結部79を有する。下蓋72は、連結部79を中心に回転することにより、矢印Dの方向に沿って開閉可能である。下蓋72の開閉操作は、たとえば下蓋72に設けられた窪み74に作業者の指を掛けて行う。図5では、下蓋72が閉じた状態を示している。
 取付機構73は、ハウジング70に収容される駆動源81と、駆動源81の回転動力を異なる方向の回転動力に変換する動力変換機構80と、係合部材84と、駆動源81と動力変換機構80とを連結する連結部材83と、係合部材84の回転軸を支持する支持部85とを有する。
 より詳細には、ハウジング70は、駆動源81、動力変換機構80、連結部材83および係合部材84の組を複数収容する。また、図5では、1組の細長要素14および被係合部材13を代表的に示している。支持部85は、複数の係合部材84の各々の回転軸を支持するとともに下蓋72に固定されている。
 なお、取付機構73は、複数の係合部材84の各々の回転軸をそれぞれ支持する複数の支持部85を有してもよい。
 駆動源81は、たとえばサーボモータであり、図1に示す遠隔操作装置4により制御されて動作することにより、連結部材83および動力変換機構80を介して係合部材84を動作させる。
 図6は、被係合部材、ならびに被取付装置における動力変換機構および係合部材の詳細な構成を示す拡大図である。
 図6を参照して、動力変換機構80は、伝達側部材82と、受動側部材88とを有する。伝達側部材82は、連結部材83の端部に設けられるとともに連結部材83を介して駆動源81に連結され、たとえば、駆動源81に連動して回転する傘歯車である。
 係合部材84は、たとえば、はす歯歯車である。このはす歯歯車の側面に、受動側部材88としての傘歯車が設けられている。係合部材84および受動側部材88は、たとえば一体的に形成されている。受動側部材88としての傘歯車が、伝達側部材82としての傘歯車と係合している。これにより、駆動源81が駆動すると、伝達側部材82が連結部材83を中心に回転し、同時に伝達側部材82に噛み合う受動側部材88が回転し、係合部材84が連結部材83の長手方向に直交する軸X1を中心に回転する。係合部材84には、医療用処置具1aにおける被係合部材13が係合している。
 より詳細には、被係合部材13は、ウォームホイールである係合部材84のはす歯歯車と係合するウォームである。すなわち、被係合部材13および係合部材84がウォームギアとして機能する。駆動源81が駆動することにより係合部材84が回転すると、係合部材84と係合している被係合部材13、および被係合部材13に連結されている細長要素14がZ軸に沿って移動する。
 そして、複数の細長要素14がそれぞれ独立してZ軸に沿って移動することにより、対応する第1ジョー22a、第2ジョー22bおよび手首部23がそれぞれ独立して駆動する。
 なお、被係合部材13および係合部材84は、ウォームギアの代わりに、たとえばラックアンドピニオンであってもよい。すなわち、係合部材84が、平歯車であって、被係合部材13が、当該平歯車に係合する溝が形成された平板であってもよい。
 また、係合部材84および伝達側部材82は、傘歯車同士である構成に限らない。たとえば、係合部材84が傘歯車の代わりにフェースギアを有し、伝達側部材82が当該フェースギアと係合する平歯車またははす歯歯車であってもよい。
[医療用処置具とロボットアームとの着脱機構]
 図7は、医療用処置具がロボットアームの被取付装置に装着された状態を示す図である。図8は、医療用処置具を被取付装置から取り外す過程を示す図である。図7および図8では、ドレープ30を図示していない。
 図7および図8を参照して、被係合部材13および係合部材84は、互いの係合状態が解除可能となるように構成されている。すなわち、取付機構73が被係合部材13と係合部材84との係合状態を解除することができるため、医療用処置具1aをロボットアーム3における被取付装置6に対して着脱することができる。
 より詳細には、被取付装置6における連結部材83は、駆動源81に連結された第1連結部83aと、動力変換機構80の伝達側部材82に連結された第2連結部83bと、第1連結部83aと第2連結部83bとを連結する軸部材86で構成された関節とを有する。第1連結部83aは、駆動源81に対して固定されている。第2連結部83bは、軸部材86を中心に回転可能である。
 具体的には、作業者は、医療用処置具1aを被取付装置6から取り外す場合、下蓋72を開ける。すなわち、作業者は、図8に示すように、窪み74に指を掛けて連結部79を中心に下蓋72を矢印D1の方向へ回動させる。
 このとき、下蓋72に設けられた支持部85、および支持部85により支持されている係合部材84も、下蓋72の開動作と連動して矢印D1の方向へ移動する。また、係合部材84と係合している伝達側部材82、および伝達側部材82に連結された第2連結部83bは、軸部材86を中心に回転し、矢印D1の方向へ移動する。これにより、係合部材84が被係合部材13から離れ、被係合部材13との係合状態が解除されるため、医療用処置具1aを被取付装置6に形成された挿入孔75から挿抜することができる。
 また、作業者は、医療用処置具1aを被取付装置6に取り付ける場合、挿入孔75から医療用処置具1aの基端部15を挿入し、係合部材13をハウジング70の内部に位置させた状態で、下蓋72を閉める。すなわち、作業者は、連結部79を中心に下蓋72を矢印D2の方向へ回動させる。
 このとき、支持部85、第2連結部83b、伝達側部材82および係合部材84が、図7に示すように、下蓋72の閉動作と連動して、係合部材84と被係合部材13とが係合状態となるまで移動する。これにより、医療用処置具1aを被取付装置6に取り付けることができる。
 その後、遠隔操作装置4がキャリブレーションを行い、先端部20の位置や姿勢を標準化することによって、医療用処置具1aを動作可能な状態とすることができる。
 このような構成により、医療用処置具1aおよび被取付装置6の全体を交換することなく、医療用処置具1aの基端部15の着脱で術具の種類を変更することができるため、経済的である。
 また、シャフト12に対して先端部20を着脱可能とする場合、構造が複雑化するうえ、手術の後、体腔内で付着した血液およびタンパク質などを取り除くための洗浄滅菌作業が困難となる。これに対して、医療用処置具1aでは、基端部15より先端側は従来と同じ簡易な構成を採用できるため、先端側における洗浄滅菌作業は従来と同様の作業でよい。
[変形例1]
 図9は、医療用処置具が変形例1に係るロボットアームの被取付装置に装着された状態を示す図である。図10は、医療用処置具を変形例1に係る被取付装置から取り外す過程を示す図である。図9および図10では、ドレープ30を図示していない。
 図9および図10を参照して、ロボットアーム3における取付機構73は、図7に示す連結部材83の代わりに、駆動源81と伝達側部材82との間に設けられる可撓性部材90と、支持台87とを有する構成であってもよい。この場合、可撓性部材90の先端側、すなわち係合部材84が位置する側が、Z軸と直交する方向であって、被係合部材13の位置する側とは反対側である矢印E2の方向に付勢されている。また、支持台87は、下蓋72が閉じている状態においては、可撓性部材90を、Z軸と直交する方向であって、被係合部材13の位置する側である矢印E1の方向へ押圧している。
 作業者は、医療用処置具1aを被取付装置6から取り外す場合、たとえば窪み74に指を掛けて下蓋72を開ける。すなわち、作業者は、連結部79を中心に下蓋72を矢印D1の方向へ回動させる。
 このとき、下蓋72に設けられた支持台87が移動し、支持台87により押圧されていた可撓性部材90は、被係合部材13の位置する側とは反対側である矢印D1の方向へ撓む。そして、可撓性部材90に連結されている動力変換機構80、および支持部85により支持されている係合部材84は、矢印D1の方向へ移動する。これにより、係合部材84と被係合部材13との係合が解除されるため、医療用処置具1aを被取付装置6に形成された挿入孔75から取り外すことができる。
 また、作業者は、医療用処置具1aを被取付装置6に取り付ける場合、医療用処置具1aを挿入孔75から挿入し、係合部材13をハウジング70の内部に位置させた状態で、下蓋72を閉める。すなわち、作業者は、連結部79を中心に下蓋72を矢印D2の方向へ回動させる。
 このとき、支持部85により支持された係合部材84、可撓性部材90、および動力変換機構80が、図9に示す状態となるように移動し、係合部材84と被係合部材13とが係合する。これにより、医療用処置具1aを被取付装置6に取り付けることができる。
[変形例2]
 図11は、医療用処置具が変形例2に係るロボットアームの被取付装置に装着された状態を示す図である。図12は、医療用処置具を変形例2に係る被取付装置から取り外す過程を示す図である。図11および図12では、ドレープ30を図示していない。
 図11および図12を参照して、ロボットアーム3における被取付装置6の取付機構73は、図7に示す関節を有する連結部材83の代わりに、切り欠きを有する連結部材91と、押圧部材92とを有する構成であってもよい。また、この場合、ハウジング70は、下蓋72を有していなくてもよい。
 押圧部材92は、たとえば、棒形状の部材であり、ハウジング70の一部に形成された穴71aを貫通している。また、押圧部材92における、ハウジング70の内部に位置する端部92aは、傾斜を有している。より詳細には、端部92aは、駆動源81側が低く、係合部材84側が高くなるような傾斜を有している。
 連結部材91は、押圧部材92における端部92aと係合可能な切り欠き93が形成されている。より詳細には、切り欠き93は、駆動源81側が浅く、係合部材84側が深くなるような傾斜を有している。また、連結部材91は、駆動源81側の端部に設けられたバネ部材(弾性部材)94を有する。
 連結部材91は、医療用処置具1aが被取付装置6に装着されている状態において、図11に示すように、バネ部材94により係合部材84が位置する方向、すなわち図11に示す矢印Z2の方向へ付勢されている。また、この状態において、たとえば、押圧部材92における端部92aが、切り欠き93の傾斜部分における駆動源81側の端部に当接している。そして、押圧部材92は、図示しない付勢部材によってハウジング70の外部側、すなわち図11に示す矢印G2の方向に付勢されている。
 作業者は、医療用処置具1aを被取付装置6から取り外す場合、押圧部材92を、付勢力に逆らってハウジング70に内部側、すなわち図12に示す矢印G1の方向へ押圧する。これにより、押圧部材92は、連結部材83と係合部材84との連結を解除する。
 より詳細には、このとき、切り欠き93は、バネ部材94の付勢力に抗して連結部材91を係合部材84から離れる方向へ移動させる。すなわち、連結部材91は、押圧部材92からの押圧を受けることにより、切り欠き93の傾斜部分が押圧部材92における端部92aの傾斜部分に沿うように、矢印Z1の方向へ移動する。そして、連結部材91に連結されている動力変換機構80の伝達側部材82は、受動側部材88との噛合状態が解除され、被係合部材13から離れる方向である矢印Z1の方向へ移動する。
 これにより、係合部材84は、被係合部材13との係合によってのみ回転し、他の部材からのストレスがかからない状態となる。すなわち、係合部材84は、被係合部材13以外の他の部材との関係による動作の制限を受けない。このため、医療用処置具1aをシャフト12の延びる方向に沿ってハウジング70の挿入孔75から引き抜くことで、医療用処置具1aを被取付装置6から取り外すことができる。
 また、作業者は、医療用処置具1aを被取付装置6に取り付ける場合、押圧部材92を付勢力に逆らってハウジング70の内部側に押圧することにより、係合部材84は、被係合部材13以外の他の部材との関係による動作の制限を受けない状態となる。そして、作業者は、このような状態において、シャフト12の基端部15をハウジング70の挿入孔75に挿入する。
 このとき、動力変換機構80の受動側部材88は、伝達側部材82との噛合状態が解除されている。このため、係合部材84は、シャフト12の挿入に伴い、被係合部材13と係合しながら、たとえば時計回りに回転する。そして、作業者が、押圧部材92の押圧を解除することにより、連結部材91はバネ部材94の付勢力によって係合部材84の位置する方向、すなわち図11に示す矢印Z2の方向に移動し、伝達側部材82と受動側部材88とが噛合状態となる。これにより、駆動源81の駆動力を係合部材84に伝達可能な状態とすることができる。
[変形例3]
 作業者は、指令入力部5を操作することにより、医療用処置具1aを被取付装置6から取り外してもよい。具体的には、図7を参照して、作業者は、係合部材84がたとえば反時計回りに回転するように指令入力部5を操作する。そして、被係合部材13が係合部材84との係合状態が解除される位置まで移動すると、被係合部材13はストレスがかからない状態となるため、医療用処置具1aの基端部15を挿入孔75から取り外すことにより、医療用処置具1aを被取付装置6から取り外すことができる。
[変形例4]
 また、たとえば、本体部71が解除機構として上蓋(蓋部)を有する構成である場合、作業者は、上蓋を開けた状態で、被係合部材13を係合部材84から離れるように上側へ取り出すことにより、医療用処置具1aを被取付装置6から取り外すことができる。
[医療用処置具の変形例]
 図13は、医療用処置具における基端部の構成の変形例を示す図である。図13では、2組の細長要素14および被係合部材13を代表的に示している。
 図13を参照して、基端部15は、シャフト12の長手方向において被係合部材13の全体を収容する構成であってもよい。この場合、基端部15は、たとえば、複数の開口部17が形成された筒形状を有する。そして、各被係合部材13の少なくとも一部は、シャフト12の長手方向に直交する方向において開口部17から露出するように構成されている。ただし、被係合部材13における開口部17からの露出部分は、シャフト12の長手方向に直交する方向において、基端部15の外側へは突出していない。
 このような構成により、市場における流通時など、医療用処置具1aを被取付装置6から取り外した状態において、被係合部材13を破損等から保護することができ、かつ医療用処置具1aをロボットアーム3における被取付装置6に装着する際、被係合部材13と係合部材84とを係合させることができる。
 また、医療用処置具1aは、さらに、被取付装置6から取り外した状態において基端部15を覆い、基端部15が嵌め込まれるキャップ18を有する構成であってもよい。このような構成により、市場における流通時などにおいては、被係合部材13が外部に露出しないため、被係合部材13を破損等からより確実に保護することができる。また、医療用処置具1aを被取付装置6に装着する際には、キャップ18を基端部15から取り外すことにより被係合部材13の溝部分の一部を露出させることができるため、被係合部材13と係合部材84とを係合させることができる。
 図14は、医療用処置具の構成(例1)において、基端部にキャップが取り付けられる構成を示す図である。
 キャップ18は、図13に示すように、基端部15がシャフト12の長手方向において被係合部材13の全体を収容する構成に対して採用されるだけでなく、図14に示すように、シャフト12の長手方向における被係合部材13の少なくとも一部が基端部15から露出している構成に対しても採用可能である。
 次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
<第2の実施の形態>
 上述した第1の実施の形態に係る遠隔手術システム201では、医療用処置具1aは、硬質の部材であるシャフト12を有する。これに対して、第2の実施の形態に係る遠隔手術システム202では、医療用処置具101aは、軟質の部材であるシャフト112を有する。
[遠隔手術システム]
 図15は、遠隔手術システムの構成(例2)を示す図である。
 図15を参照して、遠隔手術システム202は、1または複数の手術器具110と、内視鏡101bと、遠隔操作装置104と、指令入力部105と、複数の駆動装置(手術ロボット)106とを備える。本実施の形態において、駆動装置106は、被取付装置の一例である。手術器具110は、医療用処置具101aを含む。
 医療用処置具101aおよび内視鏡101bは、駆動装置106に取り付けられる。駆動装置106は、支持台111に載置されており、遠隔操作装置104に電気的に接続される。支持台111は、公知の構成により、駆動装置106を、駆動装置106の長手方向に沿って移動させたり、当該長手方向に沿う軸を中心に回転させたりできるように支持する。医療用処置具101aは、図1に示す医療用処置具1aと同様に、把持鉗子(グラスパ)、持針器(ニードルドライバ)、またはシザーズなどの先端器具を含む。
 指令入力部105は、術者Wにより操作されると、遠隔操作装置104へ動作指令を与える。遠隔操作装置104は、指令入力部105から動作指令を受けると、当該動作指令を含む制御信号を駆動装置106へ送信する。
 駆動装置106は、上述した第1の実施の形態に係る被取付装置6と同様の構成である。駆動装置106は、遠隔操作装置104から送信された制御信号を受信すると、当該制御信号に従って動作することにより、対応する医療用処置具101aまたは内視鏡101bを操作する。これにより、術者Wは、医療用処置具101aおよび内視鏡101bを遠隔操作することができる。
[医療用処置具]
 図16は、医療用処置具の構成(例2)を示す図である。
 図16を参照して、医療用処置具101aは、細長い軟質の部材により形成され、可撓性を有するシャフト112と、シャフト112の先端に連結された先端部120と、先端部120を操作するための複数の細長要素114と、複数の細長要素114にそれぞれ連結された複数の被係合部材113と、シャフト112における先端部120の反対側においてシャフト112と連結される基端部115とを含む。図15では、1つの細長要素114および1つの被係合部材113を代表的に示している。
 先端部120は、エンドエフェクタ122と、多関節部124とを有する。エンドエフェクタ122は、第1ジョー122aと、第2ジョー122bと、手首部123とを有する。多関節部124は、第1多関節部124aと、第2多関節部124bとを有する。
 手首部123は、自己の長手方向における第1端に第1ジョー122aおよび第2ジョー122bが連結され、第2端に第1多関節部124aが連結されている。第1多関節部124aにおける手首部123とは反対側の端部には第2多関節部124bが連結され、第2多関節部124bにおける第1多関節部124aの反対側の端部には軟性のシャフト112が連結されている。
 手首部123は、自己の長手方向に延びる軸まわりに回転可能である。第1ジョー122aおよび第2ジョー122bは、たとえば、互いに近づいたり離れたりするように動作可能である。第1多関節部124aおよび第2多関節部124bは、自己の長手方向に延びる軸まわりに回転可能である。
 第1ジョー122a、第2ジョー122b、手首部123、第1多関節部124a、および第2多関節部124bには、細長要素114の一端が固定されている。細長要素114は、ワイヤまたはケーブルなどの軟質の部材であり、シャフト112に収容されている。
 医療用処置具101aにおける、先端部120に対して反対側の端部の構成は、図4に示す医療用処置具1aと同様であり、基端部115を有している。なお、本実施の形態において、シャフト12の長手方向は、基端部115の長手方向と同一であるとする。そして、各細長要素114が動作することにより、第1ジョー122a、第2ジョー122b、手首部123、第1多関節部124a、および第2多関節部124bが独立して駆動する。
 すなわち、本発明の第2の実施の形態に係る医療用処置具101aは、たとえば、図16の各矢印で示されるように、多自由度、具体的には7自由度で動作可能に構成される。
 具体的には、2つの細長要素114の各々の第1端が第1多関節部124aおよび第2多関節部124bにそれぞれ固定されている。そして、一方の細長要素114の第2端が引き込まれることにより、第1多関節部124aおよび第2多関節部124bのうち当該細長要素114に固定された多関節部が屈曲する。また、他方の細長要素114の第2端が引き込まれることにより、第1多関節部124aおよび第2多関節部124bのうち当該細長要素114に固定された多関節部が屈曲する。
 したがって、第1多関節部124aおよび第2多関節部124bは互いに独立して屈曲することができ、多関節部24をS字カーブなどの複雑な形状に屈曲させることができる。
 第1ジョー122aおよび第2ジョー122bについては、第1の実施の形態と同様に、細長要素114を2つずつ用いて引き込み操作を行うことにより、互いに独立して操作することができる。
 このように、本実施の形態においても細長要素114および被係合部材113の組は、たとえば6つ設けられる。なお、手首部123は、例えばトルク伝達チューブを用いて回転させることができる。
 なお、医療用処置具101aは、たとえば、第1ジョー122aの動作および第2ジョー122bの動作を独立させるのではなく、これらの動作を連動させたり、第1多関節部124aおよび第2多関節部124bのうちのいずれか一方を省いたり、駆動装置106によるスライド運動および回転運動の少なくともいずれか一方を制限したりするなど、3自由度~6自由度で動作可能に構成されてもよい。
 第2の実施の形態に係る医療用処置具101aと駆動装置106との着脱機構または着脱方法として、第1の実施の形態の変形例1~変形例4のうちのいずれか1つにおいて説明した着脱機構または着脱方法を採用してもよい。
 その他の構成および動作は、第1の実施の形態において説明した構成および動作と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
<第3の実施の形態>
 上述した第1の実施の形態に係る遠隔手術システム201では、医療用処置具1aがロボットアーム3の一部を構成している被取付装置6に対して着脱可能に構成されている。また、第2の実施の形態に係る遠隔手術システム202では、医療用処置具101aが、手術ロボットを構成する駆動装置106であって、被取付装置の一例である駆動装置106に対して着脱可能に構成されている。
 これに対して、第3の実施の形態に係る遠隔手術システム203では、ロボットアーム3または駆動装置116が取付機構を有するのではなく、インターフェース117が取付機構を有する。すなわち、医療用処置具1aは、被取付装置であるインターフェース117に着脱可能に構成され、さらにインターフェース117は、ロボットアーム3または駆動装置116に対して着脱可能に構成されている。
[遠隔手術システム]
 図17は、遠隔手術システムの構成(例3)を示す図である。
 図17を参照して、遠隔手術システム203は、図1に示す遠隔手術システム201と比較して、さらに、被取付装置としてのインターフェース117を備える。医療用処置具1aは、インターフェース117を介して駆動装置116に取り付けられる。また、インターフェース117は、ロボットアーム3を覆うドレープ130および当該インターフェース117に係合する無菌アダプタ131を介して駆動装置116に対し着脱可能に取り付けられる。なお、図17では、ドレープ130を2点鎖線で示している。駆動源を収容する駆動装置116は、ロボットアーム3の先端に設けられている。
[医療用処置具]
 図18は、医療用処置具の構成(例3)を示す図である。図18では、医療用処置具1aがインターフェース117から取り外され、さらに、インターフェース117が駆動装置116から取り外された状態を示している。また、図18では、ドレープ130および無菌アダプタ131を図示していない。
 図18を参照して、医療用処置具1aは、図2に示す第1の実施の形態に係る医療用処置具1aと同様の構成である。
 図19は、医療用処置具における先端部に対して反対側の端部、インターフェースおよび駆動装置の詳細な構成を示す図である。また、図19では、ドレープ130および無菌アダプタ131を図示していない。
 図19を参照して、各細長要素14における先端部20に対して反対側の端部には、図7に示す医療用処置具1aと同様に、被係合部材13が連結されている。また、医療用処置具1aは、さらに、シャフト12における先端部20の反対側においてシャフト12と接続される基端部15を有する。シャフト12と基端部15とは、互いの内部空間が連通している。シャフト12および基端部15は、一体で形成されてもよい。また、被係合部材13の少なくとも一部が、シャフト12の長手方向において基端部15から露出している。
 駆動装置116は、複数の伝達部材161と、複数の伝達部材161をそれぞれ動作させる図示しない複数の駆動源とを含む。
 具体的には、駆動装置116は、伝達部材161と駆動源との組を、図18に示す第1ジョー22a、第2ジョー22bおよび手首部23の各々に対して2つずつ、計6つ含む。図19では、1つの伝達部材161を代表的に示している。
 インターフェース117は、駆動装置116の伝達部材161と係合する被伝達部材162と、解除機構としての下蓋(蓋部)172を有するハウジング170と、ハウジング170内に設けられた取付機構(解除機構)173とを含む。ハウジング170は、駆動装置116に対して着脱可能である。
 取付機構173は、第1動力変換機構160と、第2動力変換機構180と、第1動力変換機構160と第2動力変換機構180とを連結する連結部材183と、係合部材184と、支持部185とを有する。
 第1動力変換機構160は、第1伝達側部材163と、第1受動側部材165とを有し、第1伝達側部材163および第1受動側部材165は、傘歯車で構成されている。
 第2動力変換機構180は、第2伝達側部材182と、第2受動側部材188とを有し、第2伝達側部材182および第2受動側部材188は、傘歯車で構成されている。
 係合部材184は、たとえば、はす歯歯車であり、このはす歯歯車の側面に第2動力変換機構180の第2受動側部材188としての傘歯車が設けられている。第1動力変換機構160の第1受動側部材165は、第2動力変換機構180の第2伝達側部材182と連結部材183を介して連結されている。
 インターフェース117は、さらに、被伝達部材162からの動力を第1動力変換機構160に伝えるための伝達シャフト164を有する。
 連結部材183は、第1動力変換機構160の第1受動側部材165に連結された第1連結部183aと、第2動力変換機構180の第2伝達側部材182に連結された第2連結部183bと、第1連結部183aと第2連結部183bとを連結する軸部材186とを有する。第1連結部183aは、第1動力変換機構160の第1受動側部材165に対して固定されている。第2連結部183bは、軸部材186を中心に回転可能である。
 支持部185は、複数の係合部材184の各々の回転軸を支持するとともに、ハウジング170の下蓋172に固定されている。図19では、複数の組のうちの1組を代表的に示している。また、図19では、1組の細長要素14および被係合部材13を代表的に示している。
 駆動装置116における伝達部材161は、凸部を有する形状であり、インターフェース117における被伝達部材162は、伝達部材161における凸部が嵌合可能な凹部を有する形状である。
 被係合部材13、係合部材184、第2動力変換機構180、連結部材183および支持部185は、図7に示す、被係合部材13、係合部材84、動力変換機構80、連結部材83および支持部85と、それぞれ同様の構成である。
 駆動装置116における駆動源は、遠隔操作装置4からの制御信号に従って動作することにより、伝達部材161を回転させる。伝達部材161は、駆動源からの動力を被伝達部材162へ伝達する。これにより、被伝達部材162、および被伝達部材162に連結されている第1動力変換機構160の第1伝達側部材163が回転する。
 そして、第1伝達側部材163の回転に伴い、第1伝達側部材163に噛合している第1動力変換機構160の第1受動側部材165、および第1受動側部材165に連結されている第2動力変換機構180の第2伝達側部材182は、Z軸に平行な回転軸を中心に回転する。
 そして、第2伝達側部材182の回転に伴い、第2伝達側部材182と噛合している第2動力変換機構180の第2受動側部材188が回転し、同時に係合部材184が回転し、係合部材184と係合している被係合部材13、および被係合部材13に連結された細長要素14がZ軸に沿って移動する。
 そして、複数の細長要素14がそれぞれ独立してZ軸に沿って移動することにより、対応する第1ジョー22a、第2ジョー22bおよび手首部23が独立して駆動する。
[医療用処置具とインターフェースとの着脱機構]
 図20は、医療用処置具とインターフェースとの着脱機構の構成を示す図である。
 図20を参照して、医療用処置具1aは、インターフェース117に対して着脱可能である。具体的には、作業者は、医療用処置具1aの基端部15をインターフェース117から取り外す場合、下蓋172を開ける。すなわち、作業者は、連結部179を中心に下蓋172を矢印D1の方向へ回転させる。
 このとき、下蓋172に設けられた支持部185が移動し、支持部185により支持されている係合部材184は矢印D1の方向へ移動する。また、係合部材184と係合している第2動力変換機構180、および第2動力変換機構180の第2伝達側部材182に連結された第2連結部183bは、軸部材186を中心に回転し、矢印D1の方向へ移動する。これにより、係合部材184が被係合部材13から離れ、被係合部材13との係合が解除されるため、基端部15を挿入孔175から取り外すことにより、医療用処置具1aをインターフェース117から取り外すことができる。
 また、作業者は、医療用処置具1aをインターフェース117に取り付ける場合、基端部15を挿入孔175から挿入し、被係合部材13をインターフェース117の内部に位置させた状態で、下蓋172を閉める。すなわち、作業者は、連結部179を中心に下蓋172を矢印D2の方向へ回転させる。
 このとき、支持部185、連結部材183、第2動力変換機構180および係合部材184が、図19に示す状態となるように移動し、係合部材184と被係合部材13とが係合する。これにより、医療用処置具1aをインターフェース117に取り付けることができる。
 このような構成により、医療用処置具1aおよびインターフェース117の全体を交換することなく、交換が必要な部品だけを交換することが可能となる。たとえば、細長要素14の伸びが原因で手術器具100の交換が必要な場合、インターフェース117は継続使用しつつ医療用処置具1aの基端部15より先端側のみを交換することができるため、経済的である。
 また、医療用処置具1aおよびインターフェース117により構成される手術器具100は、従来と同様の構成により患者側装置10に対して取り付けられるため、従来と同様の構成を有する患者側装置10を用いることができるという点でも、経済的である。
 その他の構成および動作は、第1の実施の形態および第2の実施の形態において説明した構成および動作と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
 なお、第1の実施の形態、第2の実施の形態および第3の実施の形態に係る遠隔手術システム201,202,203の各々の特徴を適宜組み合わせることも可能である。たとえば、第3の実施の形態に係る医療用処置具1aとインターフェース117との着脱機構または着脱方法として、第1の実施の形態の変形例1~変形例4のうちのいずれか1つにおいて説明した着脱機構または着脱方法を採用してもよい。
 また、各実施の形態では細長要素14,114および被係合部材13,113の組の代表的なもののみ図示しており、たとえば図4においては2組のみ示しているが、この組の数が増加すると取付機構73,173の構造が複雑化することがある。このため、以下のような構成とすることにより、取付機構73,173の構造が複雑化することを避けることができる。
 図21は、6つの被係合部材の配置の一例を示す図である。図21は、医療用処置具1aの、基端部15の長手方向に直交する断面を示している。
 図21を参照して、たとえば、上述のとおり、軟質の細長要素14を用いた引き込み動作によって医療用処置具1aの先端部20の操作を行う場合、被取付装置6のハウジング70内に、6つの駆動源81、ならびに細長要素14および被係合部材13の6つの組が設けられる。
 6つの組は、3組をつなぐ直線状の列が2列並ぶように配置される。また、この場合、6つの駆動源81は、3つの駆動源81をつなぐ直線状の列が2列並ぶように配置される。
 このような場合であって、上述したような蓋部の開閉による医療用処置具1aの着脱方法を採用する場合、たとえば、ハウジング70に解除機構として上蓋および下蓋が設けられる。
 また、上述したような押圧部材92を用いた医療用処置具1aの着脱方法を採用する場合、たとえば、ハウジング70の上側に位置する押圧部材、およびハウジング70の下側に位置する押圧部材が設けられる。
 また、第1の実施の形態、第1の実施の形態の各変形例、第2の実施の形態および第3の実施の形態の各々の特徴を適宜組み合わせることも可能である。
 たとえば、手術システムは、第1の実施の形態の変形例1および変形例2のような下蓋72の開閉による医療用処置具1aの着脱方法、ならびに変形例3のような下蓋72を備えない場合における医療用処置具1aの着脱方法の両方を可能とするように構成されてもよい。この場合、1つの着脱方法に不具合がある場合でも他の着脱方法により医療用処置具1aの着脱が可能であるため、故障への耐性が向上する。
 また、上術した先端部20,120の構成は例示であり、上術した着脱方法が利用可能な先端部であれば、如何なる構成も採用することができる。
 また、上術した動力変換機構80,180、および動力伝達のための連結部材83を用いた連結機構は例示であり、追加の部材を採用した機構または同等の機能を有する他の機構を用いることができる。
 その他、上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 1a,101a 医療用処置具
 3 ロボットアーム
 4,104 遠隔操作装置
 6 被取付装置
 106,116 駆動装置
 12,112 シャフト
 13,113 被係合部材
 14,114 細長要素
 15,115 基端部
 18 キャップ
 20,120 先端部
 30,130 ドレープ
 73,173 取付機構(解除機構)
 81 駆動源
 83,183 連結部材
 84,184 係合部材
 85,185 支持部
 90 可撓性部材
 100,110 手術器具
 117 インターフェース(被取付装置)
 131 無菌アダプタ
 161 伝達部材
 162 被伝達部材
 201,202,203 遠隔手術システム

Claims (20)

  1.  多自由度で動作可能な先端部と、前記先端部を操作するためのワイヤまたはケーブルである細長要素と、前記細長要素を収容し前記先端部が連結されるシャフトと、を有する医療用処置具と、
     前記医療用処置具が装着される被取付装置と、を備え、
     前記医療用処置具は、前記シャフトの長手方向における前記先端部とは反対側で前記細長要素に連結される被係合部材をさらに有し、
     前記被取付装置は、駆動源により駆動されると共に前記被係合部材と係合する係合部材と、前記係合部材と前記被係合部材との係合状態を解除可能にする解除機構と、を有する手術器具。
  2.  前記被取付装置は、前記係合部材を収容するハウジングをさらに有し、
     前記ハウジングは、当該ハウジングを開閉するための蓋部を有し、
     前記解除機構は、前記蓋部を含む、請求項1に記載の手術器具。
  3.  前記被取付装置は、前記係合部材を支持する支持部をさらに有し、
     前記支持部は、前記蓋部に設けられ、
     前記解除機構は、前記蓋部の開動作と連動して前記係合部材と前記被係合部材との係合状態が解除される位置まで前記支持部を移動させるように構成されている、請求項2に記載の手術器具。
  4.  前記解除機構は、前記蓋部の閉動作と連動して前記係合部材と前記被係合部材とを係合状態にする位置まで前記支持部を移動させるように構成されている、請求項3に記載の手術器具。
  5.   前記被取付装置は、前記駆動源から駆動力を前記係合部材に伝達するために前記係合部材に連結される連結部材をさらに有し、
     前記解除機構は、可撓性部材、または関節を有する部材から成る前記連結部材を含む、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の手術器具。
  6.  前記被取付装置は、前記係合部材を収容するハウジングと、前記駆動源から駆動力を前記係合部材に伝達するために前記係合部材に連結される連結部材と、をさらに有し、
     前記解除機構は、前記ハウジングの外部から押圧されることにより前記連結部材と前記係合部材との連結を解除する押圧部材を含む、請求項1に記載の手術器具。
  7.  前記解除機構は、前記連結部材を前記係合部材の位置する側に付勢する弾性部材と、前記連結部材に設けられ前記押圧部材の押圧により前記弾性部材の付勢力に抗して前記連結部材を前記係合部材から離れる方向に移動させる切り欠きと、をさらに含む、請求項6に記載の手術器具。
  8.   前記ハウジングは、前記駆動源をさらに収容している、請求項2から請求項7のいずれか1項に記載の手術器具。
  9.   前記ハウジングは、前記駆動源を収容する駆動装置に対して着脱可能である、請求項2から請求項8のいずれか1項に記載の手術器具。
  10.   前記係合部材はウォームホイールであり、
      前記被係合部材はウォームである、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の手術器具。
  11.  前記ウォームホイールは、はす歯歯車または平歯車である、請求項10に記載の手術器具。
  12.  多自由度で動作可能な先端部と、前記先端部を操作するためのワイヤまたはケーブルである細長要素と、前記細長要素を収容し前記先端部が連結されるシャフトと、前記シャフトの長手方向における前記先端部とは反対側で前記細長要素に連結される被係合部材と、を有する医療用処置具が装着される被取付装置であって、
     駆動源により駆動されると共に前記被係合部材と係合する係合部材と、
    前記係合部材と前記被係合部材との係合状態を解除可能にする解除機構と、を備える被取付装置。
  13.  請求項12に記載の被取付装置に装着される医療用処置具。
  14.  前記シャフトにおける前記先端部の反対側に設けられ、前記被取付装置に対して取り付けられる部分である基端部をさらに備え、
     前記基端部の前記シャフトの長手方向に直交する断面の最大寸法は、前記シャフトの断面の最大寸法の1倍以上かつ2倍以下である、請求項13に記載の医療用処置具。
  15.  前記被係合部材は、前記シャフトの長手方向において少なくとも一部が前記基端部から露出している、請求項14に記載の医療用処置具。
  16.  前記基端部は、前記シャフトの長手方向において前記被係合部材の全体を収容し、
      前記被係合部材は、前記シャフトの長手方向に直交する方向において少なくとも一部が前記基端部から露出する、請求項14に記載の医療用処置具。
  17.  前記被係合部材の露出した部分を覆い、前記基端部が嵌め込まれるキャップを備える、請求項15または請求項16に記載の医療用処置具。
  18.  複数のリンクと前記複数のリンクを連結する複数の関節とを有するロボットアームと、
     請求項12に記載の被取付装置と、を備え、
     前記被取付装置は、前記ロボットアームに一体に設けられている、手術ロボット。
  19.  複数のリンクと前記複数のリンクを連結する複数の関節とを有するロボットアームと、
     請求項12に記載の被取付装置と、を備え、
     前記ロボットアームは、前記駆動源を収容する駆動装置を有し、
     前記被取付装置は、前記ロボットアームを覆うドレープおよび当該被取付装置に係合する無菌アダプタを介して前記駆動装置に対し着脱可能に取り付けられる、手術ロボット。
  20.  請求項18または請求項19に記載の手術ロボットと、
      前記ロボットアームを無線または有線で遠隔操作する遠隔操作装置と、を備える、遠隔手術システム。
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