WO2020035893A1 - 手術用マニピュレータ - Google Patents

手術用マニピュレータ Download PDF

Info

Publication number
WO2020035893A1
WO2020035893A1 PCT/JP2018/030196 JP2018030196W WO2020035893A1 WO 2020035893 A1 WO2020035893 A1 WO 2020035893A1 JP 2018030196 W JP2018030196 W JP 2018030196W WO 2020035893 A1 WO2020035893 A1 WO 2020035893A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axis
support
handle
surgical manipulator
shaft
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/030196
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
池田　浩
Original Assignee
オリンパス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オリンパス株式会社 filed Critical オリンパス株式会社
Priority to PCT/JP2018/030196 priority Critical patent/WO2020035893A1/ja
Publication of WO2020035893A1 publication Critical patent/WO2020035893A1/ja

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B34/37—Master-slave robots

Definitions

  • the present invention relates to a surgical manipulator.
  • the present invention makes it possible to prevent a change in the inclination angle of the end effector when the end effector is inserted into or removed from the body while the moving direction of the handle operated by the operator and the moving direction of the tip of the end effector are matched. It is an object of the present invention to provide a surgical manipulator that can perform the operation.
  • One aspect of the present invention provides an operation unit having a handle at one end of a first shaft extending in a first axial direction, a treatment tool having an end effector at a distal end of a second shaft extending in a second axial direction, and the operation unit.
  • a first support portion movably supporting the first axial direction and a second support portion movably supporting the treatment tool in the second axial direction are relatively movably connected to each other, and are connected to the first shaft.
  • a coupling mechanism rotatably supported around a third parallel axis, and the second support for supporting the treatment instrument when the operation unit is moved relative to the first support in a direction along the first axis.
  • an interlocking mechanism for moving the first supporter relative to the first axis in a direction orthogonal to the first axis.
  • the treatment tool when the end effector is inserted into the patient's body by penetrating the second shaft of the treatment tool through the trocar attached to the patient, the treatment tool operates using the trocar as a fulcrum.
  • the operator grasps the handle of the operation unit outside the body and translates the handle in a first direction orthogonal to the first axis, so that the second support unit is moved in the first direction by the coupling mechanism. It is moved in the opposite second direction.
  • the treatment instrument when the second support moves the second support in the second direction outside the patient's body, the treatment instrument is rotated around the trocar as a fulcrum.
  • the end effector disposed at the distal end of the second shaft of the treatment tool can be moved in the patient in the same direction as the first direction. That is, the movement of the handle and the movement of the end effector are prevented from being reversed, and the operability can be improved.
  • the treatment tool when the operator moves the handle in the first axial direction with respect to the first support portion, the treatment tool is moved in the second axial direction with respect to the second support portion by the operation of the interlocking mechanism.
  • the treatment tool can be moved in the direction along the second axis by operating the handle without moving the connecting mechanism connecting the operation unit and the treatment tool.
  • connection mechanism may be a link mechanism in which a plurality of links are swingably connected around an axis extending along a plane orthogonal to the first axis and the third axis.
  • the interlocking mechanism includes a sensor provided on the first support portion, and an actuator provided on the second support portion, wherein the sensor performs the operation on the first support portion. Detecting the amount of movement of the portion in the direction along the first axis, and the actuator moving the treatment tool relative to the second support in the direction along the second axis based on the detected amount of movement; May be.
  • the movement amount of the operation unit is detected by the sensor, and the second support unit is operated by the actuator based on the detected movement amount.
  • the treatment tool is moved in a direction along the second axis with respect to the part.
  • the end effector can be moved in the direction along the second axis without changing the posture of the end effector.
  • the interlocking mechanism may move the operation unit in a direction along the first axis with respect to the first support unit in a direction along the second axis with respect to the second support unit.
  • a mechanical mechanism for converting the movement may be used. With this configuration, the movement of the operation unit in the direction along the first axis with respect to the first support unit is converted into the movement of the treatment tool in the direction along the second axis with respect to the second support unit by the operation of the mechanical interlocking mechanism. You.
  • the end effector can be moved in the direction along the second axis without changing the posture of the end effector.
  • the interlocking mechanism is configured to connect the first support portion and the second support portion with a coil sheath, penetrate the inside of the coil sheath, and form a distal end of the operation unit and a proximal end of the treatment tool.
  • a wire for connecting With this configuration, when the operator holding the handle presses the entire operation unit toward the tip of the first shaft with respect to the first support unit, the wire moves within the coil sheath, and the pressing force is reduced. Transmitted to the second shaft of the tool, and the second shaft is moved relative to the second support in a direction toward the tip of the second shaft.
  • the end effector can be moved in the direction along the second axis without changing the posture of the end effector.
  • a support member for holding the first axis and the third axis in parallel may be provided. Further, in the above aspect, the support member is fixed to the third axis, and a rail extending linearly in a direction perpendicular to the third axis, and fixed to the first support portion, and along the rail. And a movable slider. With this configuration, when the operation unit is moved in a direction approaching or moving away from the third axis, the first support unit supporting the operation unit is translated by moving the slider along the rail. Since the rail is fixed to the third axis, the first axis and the third axis can be easily maintained in parallel.
  • the weight difference between both sides of the third shaft may be within a predetermined range.
  • the weight can be balanced on both sides of the third shaft, so that the connection mechanism can be fixed by friction in an arbitrary posture in which the coupling mechanism is rotated around the third shaft.
  • a support mechanism for movably supporting the third axis may be provided.
  • the third shaft can be arranged at an arbitrary position, and the treatment tool can be set to an appropriate position and posture.
  • the handle is provided to be swingable about an axis intersecting the first axis with respect to the first shaft, and the end effector is provided with the second shaft with respect to the second shaft.
  • the end effector may be provided so as to be swingable around an axis crossing the axis, and may swing the end effector in the same direction as the handle swinging direction.
  • an angle interlocking mechanism that matches an angle of the handle with respect to the first shaft and an angle of the end effector may be provided.
  • the surgical manipulator may be arranged horizontally adjacent to another surgical manipulator.
  • the present invention it is possible to prevent a change in the inclination angle of the end effector when the end effector is inserted into and removed from the body while matching the moving direction of the handle operated by the operator with the moving direction of the tip of the end effector. It has the effect that it can be done.
  • FIG. 4 is a front view illustrating the operation of the end effector when the handle of the surgical manipulator of FIG. 1 is moved in a direction along a first axis.
  • FIG. 2 is a front view illustrating the operation of the end effector when the handle of the surgical manipulator of FIG. 1 is moved in a first direction orthogonal to a first axis.
  • FIG. 4 is a front view illustrating the operation of the end effector when the handle of the surgical manipulator of FIG. 1 is moved in a direction opposite to that of FIG. 3.
  • FIG. 2 is a plan view showing the surgical manipulator of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating the operation of the end effector when the handle of the surgical manipulator of FIG. 5 is rotated around a third axis.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating the operation of the end effector when the handle of the surgical manipulator of FIG. 5 is linearly moved along a plane orthogonal to a third axis.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an actual procedure performed by penetrating two surgical manipulators of FIG. 1 and a laparoscope through a body wall. It is a front view explaining the modification of the manipulator for surgery of FIG.
  • FIG. 10 is a front view illustrating an example of the operation of the surgical manipulator of FIG. 9.
  • a surgical manipulator 1 includes an operation unit 4 having a handle 3 at a distal end of a first shaft 2 extending in a first axis A direction and a second operation unit extending in a second axis B direction.
  • a treatment tool 7 having an end effector 6 at the tip of the two shafts 5, a first support portion 8 for supporting the operation portion 4 so as to be movable in a first axis A direction, and a treatment tool 7 being movable in a second direction S2.
  • a connecting mechanism 11 for connecting the second supporting portion 9 to be supported so as to be relatively movable, and an interlocking mechanism 10 for moving the treatment instrument 7 in accordance with the operation of the operating portion 4 are provided.
  • the coupling mechanism 11 includes a third axis C parallel to the first axis A, and is supported by a rail 12 extending in a first direction S1 perpendicular to the third axis C so as to be movable in the first direction S1. It includes a slider 13 to which one support portion 8 is fixed, a block 14 to which the second support portion 9 is attached, and a link mechanism 15 for connecting the slider 13, the block 14, and the third shaft C.
  • the coupling mechanism 11 includes a surgical arm (support mechanism) that can arrange the third shaft C at an arbitrary position and maintain that position.
  • the link mechanism 15 includes ends of two small links swingably attached to the slider 13 and the block 14 around an axis extending in a direction orthogonal to the third axis C and the first direction S1, respectively.
  • the two large links swingably attached to C are swingably connected to each other to form a pantograph that extends on both sides about the third axis C.
  • the block mechanism 14 is moved from the direction opposite to the slider 13 to the third axis C by the operation of the link mechanism 15. It is moved in the approaching second direction S2.
  • the block 14 is provided with a connecting member 16 supported rotatably about a fourth axis D, and the connecting member 16 is connected to the second support portion 9 so as to be swingable about an axis orthogonal to the second axis B. ing.
  • the interlocking mechanism 10 is provided on the first support portion 8, and detects an amount of movement of the first shaft 2 in the first axis A direction with respect to the first support portion 8, and a detected first shaft 2.
  • a linear motion mechanism (actuator) 18 for moving the second shaft 5 with respect to the second support portion 9 based on the movement amount of the second shaft 5.
  • the linear motion mechanism 18 includes a rail 19 fixed to the second support portion 9 and extending in the second axis B direction, a slider 20 for fixing the second shaft 5 and moving on the rail 19 in the second axis B direction, A motor (not shown) for driving the slider 20 and a ball screw are provided.
  • the surgical manipulator 1 In order to perform a treatment using the surgical manipulator 1 according to the present embodiment, the third axis C is arranged at an arbitrary position by a surgical arm or the like, and the third axis C is held at the arbitrary position. As shown in FIG. The second shaft 5 of the treatment tool 7 is made to penetrate the trocar 21 penetrating the body wall.
  • the fulcrum P of the treatment tool 7 is formed at a position where the trocar 21 penetrates the body wall, and the treatment tool 7 is operated around the fulcrum P.
  • the operator holding the handle 3 presses the handle 3 in the direction along the first axis A as shown by the arrow in FIG.
  • the first shaft 2 is moved in the direction along the first axis A, the amount of movement of the first shaft 2 is detected by the encoder 17 and sent to the linear motion mechanism 18.
  • the linear motion mechanism 18 moves the slider 20 in the direction along the second axis B by an amount corresponding to the amount of movement of the first shaft 2 as indicated by an arrow in FIG. Is moved in the direction of the second axis B.
  • the end effector 6 is moved toward the distal end in the longitudinal direction of the second shaft 5 by the operation of the operator moving the handle 3 toward the distal end in the longitudinal direction of the first shaft 2. That is, in this operation, the moving direction of the handle 3 and the moving direction of the end effector 6 are the same.
  • the block 14 Since the block 14 is disposed outside the patient with respect to the trocar 21, when the second support portion 9 connected to the block 14 by the connecting member 16 is moved in the second direction S ⁇ b> 2, the block 14 is located at the position of the trocar 21.
  • the treatment tool 7 rotates with the fulcrum P disposed as a reference, and the end effector 6 is moved in the same direction as the first direction S1, as indicated by the arrow in FIG. Also in this operation, the moving direction of the handle 3 and the moving direction of the end effector 6 are the same.
  • the first axis A and the second axis B are not parallel by rotating the second axis B with respect to the fulcrum P of the trocar 21, but the direction along the first axis A is determined by the interlocking mechanism 10.
  • the treatment instrument 7 is operated in the direction along the second axis B. Therefore, when the end effector 6 is inserted into and removed from the body, it is possible to prevent the inclination angle of the end effector 6 from changing. .
  • the operator grasping the handle 3 from the state shown in FIG. 1 moves the handle 3 in the first direction S1 orthogonal to the first axis A as shown by an arrow in FIG.
  • the slider 13 supported by the rail 12 moves in the first direction S1
  • the link mechanism 15 extends in the first direction S1.
  • the block 14 connected to the link mechanism 15 is moved in the second direction S2 opposite to the first direction S1, and the treatment tool 7 is positioned based on the fulcrum P disposed at the position of the trocar 21. Rotates, and the end effector 6 is moved in a direction opposite to the first direction S1, as indicated by an arrow in FIG.
  • FIG. 5 is a plan view of the surgical manipulator 1 of FIG. 1 as viewed in a direction along the third axis C. From the state of FIG. 5, as shown in FIG. 6, the operator holding the handle 3 rotates the handle 3 around the third axis C as indicated by the arrow (obliquely lower right in FIG. 5). ) Will be described.
  • the moving direction of the handle 3 operated by the operator and the moving direction of the distal end of the end effector 6 are made to coincide with each other, so that the operator performs an intuitive operation. Can be. Even when the first axis A and the second axis B are relatively inclined, when the end effector 6 is inserted into and removed from the body, the inclination angle of the end effector 6 changes. There is an advantage that it can be prevented.
  • a laparoscope and two treatment tools 7 are placed through a patient's body wall, and an operator obtains a patient's image based on an image acquired by the laparoscope. While observing the inside of the body, surgery is performed by operating the two treatment tools 7 with both hands.
  • the surgical manipulator 1 when the third axis C is arranged in the vertical direction, the link mechanism 15 is arranged in a posture spreading in the vertical direction, as shown in FIG.
  • the two surgical manipulators 1 can be arranged sufficiently close to each other in the horizontal direction. That is, even if the handles 3 of the two surgical manipulators 1 are arranged so close to each other that they can be easily operated with both hands, there is an advantage that interference between the two can occur and operability can be improved.
  • the link mechanism 15 may be arranged in a posture spreading in the horizontal direction.
  • the interlocking mechanism 10 a case is described in which the moving amount of the handle 3 in the direction along the first axis A is detected by the encoder 17, and the treatment tool 7 is electrically moved in the direction along the second axis B.
  • the first support portion 8 and the second support portion 9 are connected by a coil sheath, the distal end of the first shaft 2 and the base end of the second shaft 5 are connected by a wire, and the movement of the wire relative to the coil sheath causes the first shaft 2 to move. And the operation of the second shaft 5 may be linked.
  • the link mechanism 15 having the link mechanism 15 has been exemplified as the connecting mechanism 11, but instead of the pinion gear provided on the third shaft C, a rack gear fixed to the first support portion 8 and the second support portion 9 is used. May be employed.
  • the operation unit 4 is provided so that the angle of the handle 3 with respect to the first shaft 2 can be changed, and the treatment instrument 7 can change the angle of the end effector 6 with respect to the second shaft 5.
  • the end effector 6 may be rotated in a direction corresponding to the rotation angle of the handle 3 by providing the joint 22 and operating the joint 22 by detecting the angle of the handle 3. Thereby, a more intuitive operation can be performed.
  • the angle between the handle 3 and the end effector 6 does not coincide due to the swing of the second axis B.
  • the inclination angle generated on the second axis B of the treatment tool 7 is detected, and the inclination angle is opposite to the inclination direction of the second axis b.
  • An angle interlocking mechanism (not shown) for operating the joint 22 by the same angle in the direction may be provided.
  • the posture of the handle 3 and the end effector 6 can always be matched, and a more intuitive operation can be performed.
  • it is preferable that the difference in weight on both sides of the third axis C is within a predetermined range. If the weight difference falls within a predetermined range, the posture can be maintained by friction.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

第１軸（Ａ）方向に延びる第１シャフト（２）の一端にハンドル（３）を有する操作部（４）と、第２軸（Ｂ）方向に延びる第２シャフト（５）の先端にエンドエフェクタ（６）を有する処置具（７）と、操作部を第１軸方向に移動可能に支持する第１支持部（８）と、処置具を第２軸方向に移動可能に支持する第２支持部（９）とを相対移動可能に連結し、第１軸に平行な第３軸（Ｃ）回りに回転可能に支持される連結機構（１１）と、操作部を第１支持部に対して第１軸に沿う方向に移動させたときに処置具を第２支持部に対して第２軸に沿う方向に移動させる連動機構（１０）とを備え、連結機構が、第１支持部を第１軸に直交する第１方向（Ｓ１）に並進移動させたときに、第２支持部を第１方向とは逆の第２方向（Ｓ２）に移動させる手術用マニピュレータ（１）である。

Description

手術用マニピュレータ
　本発明は、手術用マニピュレータに関するものである。
　腹腔鏡手術に用いられる手術用マニピュレータとして、術者が操作するハンドルの移動方向と鉗子の先端の移動方向とを一致させるために、ハンドルと鉗子とをメカニカルリンクにより接続したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００９－０１８０２７号公報
　特許文献１の手術用マニピュレータにおいては、メカニカルリンクと鉗子とを固定しているため、トロッカを経由して、細長い鉗子を長手方向に移動させて患者の体内に対して挿抜させる際には、ハンドル、メカニカルリンクおよび鉗子を一体的に移動させる必要がある。この場合には、ハンドルの移動方向に対して鉗子の長手方向が傾斜している状態でハンドルを移動させると、鉗子がトロッカを支点として回転し傾斜角度が変化してしまうという不都合がある。
　本発明は、術者が操作するハンドルの移動方向とエンドエフェクタの先端の移動方向とを一致させながら、エンドエフェクタを体内に対して挿抜させる際のエンドエフェクタの傾斜角度の変化を防止することができる手術用マニピュレータを提供することを目的としている。
　本発明の一態様は、第１軸方向に延びる第１シャフトの一端にハンドルを有する操作部と、第２軸方向に延びる第２シャフトの先端にエンドエフェクタを有する処置具と、前記操作部を前記第１軸方向に移動可能に支持する第１支持部と、前記処置具を前記第２軸方向に移動可能に支持する第２支持部とを相対移動可能に連結し、前記第１軸に平行な第３軸回りに回転可能に支持される連結機構と、前記操作部を前記第１支持部に対して前記第１軸に沿う方向に移動させたときに前記処置具を前記第２支持部に対して前記第２軸に沿う方向に移動させる連動機構とを備え、前記連結機構が、前記第１支持部を前記第１軸に直交する第１方向に並進移動させたときに、前記第２支持部を前記第１方向とは逆の第２方向に移動させる手術用マニピュレータである。
　本態様によれば、患者に装着したトロッカに処置具の第２シャフトを貫通させてエンドエフェクタを患者の体内に挿入すると、処置具はトロッカを支点として動作するようになる。この状態で、術者が体外において、操作部のハンドルを把持して、ハンドルを第１軸に直交する第１方向に並進移動させることにより、連結機構によって第２支持部が第１方向とは逆の第２方向に移動させられる。
　すなわち、第２支持部が患者の体外において第２支持部を第２方向に移動させると、処置具がトロッカを支点として回転させられる。これにより、処置具の第２シャフトの先端に配置されているエンドエフェクタを、患者の体内において第１方向と同一方向に移動させることができる。すなわち、ハンドルの動きとエンドエフェクタの動きとが反転することが防止され、操作性を向上することができる。
　この場合において、術者がハンドルを第１支持部に対して第１軸方向に移動させると、連動機構の作動により、処置具が第２支持部に対して第２軸方向に移動させられる。すなわち、操作部と処置具とを連結している連結機構を移動させることなく、ハンドルの操作によって処置具を第２軸に沿う方向に移動させることができる。これにより、第１軸と第２軸とが相互に傾斜していても、エンドエフェクタを体内に対して挿抜させる際のエンドエフェクタの傾斜角度の変化を防止することができる。
　上記態様においては、前記連結機構が、複数のリンクを前記第１軸および前記第３軸に直交する平面に沿って延びる軸線回りに揺動可能に連結したリンク機構であってもよい。
　この構成により、操作部の第１軸に直交する第１方向への並進移動を、第１方向に逆向する第２方向への第２支持部の移動に、リンク機構によって容易に変換することができる。リンクを連結する軸線を第１軸および第３軸に直交する平面に沿って配置したので、リンクを第１軸および第３軸に平行に配置することができ、第１軸および第３軸方向から見た手術用マニピュレータの専有面積を小さく抑えることができる。
　また、上記態様においては、前記連動機構が、前記第１支持部に設けられたセンサと、前記第２支持部に設けられたアクチュエータとを備え、前記センサが、前記第１支持部に対する前記操作部の前記第１軸に沿う方向の移動量を検出し、前記アクチュエータが、検出された移動量に基づいて、前記第２支持部に対して前記処置具を前記第２軸に沿う方向に移動させてもよい。
　この構成により、操作部を第１支持部に対して第１軸に沿う方向に移動させると、センサにより操作部の移動量が検出され、検出された移動量に基づいてアクチュエータにより、第２支持部に対して処置具が第２軸に沿う方向に移動させられる。これにより、エンドエフェクタの姿勢を変化させずに、エンドエフェクタを第２軸に沿う方向に移動させることができる。
　また、上記態様においては、前記連動機構が、前記第１支持部に対する前記操作部の前記第１軸に沿う方向の移動を前記第２支持部に対する前記処置具の前記第２軸に沿う方向の移動に変換する機械的な機構であってもよい。
　この構成により、第１支持部に対する操作部の第１軸に沿う方向の移動が、機械的な連動機構の作動により、第２支持部に対する処置具の第２軸に沿う方向の移動に変換される。これにより、エンドエフェクタの姿勢を変化させずに、エンドエフェクタを第２軸に沿う方向に移動させることができる。
　また、上記態様においては、前記連動機構が、前記第１支持部と前記第２支持部とを接続するコイルシースと、該コイルシース内を貫通し、前記操作部の先端と前記処置具の基端とを接続するワイヤとを備えていてもよい。
　この構成により、ハンドルを把持した術者が操作部全体を第１支持部に対して第１シャフトの先端に向かって移動させる方向に押圧すると、コイルシース内においてワイヤが移動して、押圧力が処置具の第２シャフトに伝達され、第２シャフトが第２支持部に対して第２シャフトの先端に向かう方向に移動させられる。これにより、エンドエフェクタの姿勢を変化させずに、エンドエフェクタを第２軸に沿う方向に移動させることができる。
　また、上記態様においては、前記第１軸と前記第３軸とを平行に保持する支持部材を備えていてもよい。
　また、上記態様においては、前記支持部材が、前記第３軸に固定され、該第３軸に直交する方向に直線状に延びるレールと、前記第１支持部に固定され、前記レールに沿って移動可能なスライダとを備えていてもよい。
　この構成により、操作部を第３軸に近接または離間する方向に移動させると、操作部を支持する第１支持部がレールに沿ってスライダを移動させることにより並進移動させられる。レールは第３軸に固定されているので、第１軸と第３軸とを容易に平行な状態に維持することができる。
　また、上記態様においては、前記第３軸を挟んだ両側の重量差が所定範囲内であってもよい。
　この構成により、第３軸を挟んだ両側の重量バランスを図ることにより、第３軸回りに連結機構を回転させた任意の姿勢で、摩擦により固定することができる。
　また、上記態様においては、前記第３軸を移動可能に支持する支持機構を備えていてもよい。
　この構成により、支持機構の作動により、第３軸を任意の位置に配置し、処置具を適正な位置および姿勢に設定することができる。
　また、上記態様においては、前記ハンドルが、前記第１シャフトに対して前記第１軸に交差する軸線回りに揺動可能に設けられ、前記エンドエフェクタが、前記第２シャフトに対して前記第２軸に交差する軸線回りに揺動可能に設けられ、前記エンドエフェクタを、前記ハンドルの揺動方向と同一方向に揺動させる揺動機構を備えていてもよい。
　この構成により、ハンドルの姿勢の変化方向とエンドエフェクタの姿勢の変化方向とを一致させ、処置対象に対するエンドエフェクタの姿勢を直感的に操作することができる。
　また、上記態様においては、前記第１シャフトに対する前記ハンドルの角度と前記エンドエフェクタの角度とを一致させる角度連動機構を備えていてもよい。
　この構成により、第１シャフトに対するハンドルの角度を変化させずに操作部を並進移動させると、トロッカを支点として処置具の第２シャフトが回転しても、角度連動機構によって、ハンドルの角度とエンドエフェクタの角度とが一致させられ、エンドエフェクタを並進移動させることができる。
　また、上記態様においては、他の手術用マニピュレータに対して水平方向に近接して配置されてもよい。
　この構成により、他の手術用マニピュレータに対して手術用マニピュレータのハンドルを両手で操作しやすい程度に近接して配置しても両者の干渉が生じ難いので、操作性を向上することができる
　本発明によれば、術者が操作するハンドルの移動方向とエンドエフェクタの先端の移動方向とを一致させながら、エンドエフェクタを体内に対して挿抜させる際のエンドエフェクタの傾斜角度の変化を防止することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る手術用マニピュレータを示す正面図である。 図１の手術用マニピュレータのハンドルを第１軸に沿う方向に移動させた場合のエンドエフェクタの動作を説明する正面図である。 図１の手術用マニピュレータのハンドルを第１軸に直交する第１方向に移動させた場合のエンドエフェクタの動作を説明する正面図である。 図１の手術用マニピュレータのハンドルを図３とは逆方向に移動させた場合のエンドエフェクタの動作を説明する正面図である。 図１の手術用マニピュレータを示す平面図である。 図５の手術用マニピュレータのハンドルを第３軸回りに回転させた場合のエンドエフェクタの動作を説明する平面図である。 図５の手術用マニピュレータのハンドルを第３軸に直交する平面に沿って直線移動させた場合のエンドエフェクタの動作を説明する平面図である。 図１の手術用マニピュレータを２つと、腹腔鏡とを体壁に貫通させて行われる実際の手技を説明する図である。 図１の手術用マニピュレータの変形例を説明する正面図である。 図９の手術用マニピュレータの動作の一例を説明する正面図である。
　本発明の一実施形態に係る手術用マニピュレータ１について図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る手術用マニピュレータ１は、図１に示されるように、第１軸Ａ方向に延びる第１シャフト２の先端にハンドル３を有する操作部４と、第２軸Ｂ方向に延びる第２シャフト５の先端にエンドエフェクタ６を有する処置具７と、操作部４を第１軸Ａ方向に移動可能に支持する第１支持部８と、処置具７を第２方向Ｓ２に移動可能に支持する第２支持部９とを相対移動可能に連結する連結機構１１と、操作部４の操作に応じて処置具７を移動させる連動機構１０とを備えている。
　連結機構１１は、第１軸Ａに平行な第３軸Ｃを備え、第３軸Ｃに直交する第１方向Ｓ１に延びるレール１２に、第１方向Ｓ１に沿って移動可能に支持され、第１支持部８が固定されたスライダ１３と、第２支持部９が取り付けられたブロック１４と、スライダ１３、ブロック１４および第３軸Ｃを連結するリンク機構１５とを備えている。また、連結機構１１は第３軸Ｃを任意の位置に配置してその位置を保持することができるサージカルアーム（支持機構）を備えている。
　リンク機構１５は、第３軸Ｃおよび第１方向Ｓ１に直交する方向に延びる軸線まわりに、スライダ１３およびブロック１４にそれぞれ揺動可能に取り付けられた２つの小リンクの端部と、第３軸Ｃに揺動可能に取り付けられた２つの大リンクの端部とを相互に揺動可能に連結することにより第３軸Ｃを中心として両側にそれぞれ延びるパンタグラフ状に構成されている。
　これにより、スライダ１３をレール１２に沿う第１方向Ｓ１に第３軸Ｃに近接する方向に移動させると、リンク機構１５の作動により、ブロック１４がスライダ１３とは逆方向から第３軸Ｃに近接する第２方向Ｓ２に移動させられる。ブロック１４には第４軸Ｄ回りに回転可能に支持された連結部材１６が設けられ、連結部材１６は、第２軸Ｂに直交する軸線回りに揺動可能に第２支持部９に連結されている。
　連動機構１０は、第１支持部８に設けられ、第１支持部８に対する第１シャフト２の第１軸Ａ方向の移動量を検出するエンコーダ（センサ）１７と、検出された第１シャフト２の移動量に基づいて第２シャフト５を第２支持部９に対して移動させる直動機構（アクチュエータ）１８とを備えている。直動機構１８は、第２支持部９に固定され第２軸Ｂ方向に延びるレール１９と、第２シャフト５を固定し、レール１９上を第２軸Ｂ方向に移動するスライダ２０と、該スライダ２０を駆動する図示しないモータおよびボールねじ等とを備えている。
　本実施形態に係る手術用マニピュレータ１の作用について以下に説明する。
　本実施形態に係る手術用マニピュレータ１を用いて処置を行うには、サージカルアーム等によって第３軸Ｃを任意の位置に配置してその位置を保持させるとともに、図１に示されるように、患者の体壁を貫通するトロッカ２１に処置具７の第２シャフト５を貫通させる。
　これにより、トロッカ２１が体壁を貫通している位置に処置具７の支点Ｐが形成され、処置具７は、支点Ｐを中心に動作させられる。
　まず、図１に示される状態から、ハンドル３を把持した術者が、図２に矢印で示されるように、ハンドル３を第１軸Ａに沿う方向に押圧して、第１支持部８に対して第１シャフト２を第１軸Ａに沿う方向に移動させると、エンコーダ１７により第１シャフト２の移動量が検出され、直動機構１８に送られる。
　直動機構１８は、送られてきた第１シャフト２の移動量に応じた量だけスライダ２０を図２に矢印でされるように、第２軸Ｂに沿う方向に移動させることにより、スライダ２０に固定されている処置具７のエンドエフェクタ６を、第２軸Ｂ方向に移動させる。これにより、操作者がハンドル３を第１シャフト２の長手方向に先端に向かって移動させる操作によって、エンドエフェクタ６が第２シャフト５の長手方向に先端に向かって移動させられる。すなわち、この操作において、ハンドル３の移動方向とエンドエフェクタ６の移動方向とは同じである。
　次に、図１に示される状態から、ハンドル３を把持した術者が、図３に矢印で示されるように、ハンドル３を第１軸Ａに直交する第１方向Ｓ１に移動させると、レール１２に支持されたスライダ１３が第１方向Ｓ１に移動し、リンク機構１５が第１方向Ｓ１に収縮するので、リンク機構１５に連結されているブロック１４が第１方向Ｓ１とは逆の第２方向Ｓ２に移動させられる。
　ブロック１４は、トロッカ２１よりも患者の外側に配置されているので、連結部材１６によってブロック１４に連結された第２支持部９が、第２方向Ｓ２に移動させられると、トロッカ２１の位置に配置されている支点Ｐを基準として処置具７が回転し、エンドエフェクタ６が、図３に矢印で示されるように、第１方向Ｓ１と同一方向に移動させられる。この操作においても、ハンドル３の移動方向とエンドエフェクタ６の移動方向とは同一である。
　この場合において、第２軸Ｂがトロッカ２１の支点Ｐを基準として回転することにより、第１軸Ａと第２軸Ｂとが平行ではなくなるが、連動機構１０によって、第１軸Ａに沿う方向のハンドル３の操作により、第２軸Ｂに沿う方向に処置具７が動作させられるので、エンドエフェクタ６を体内に対して挿抜させる際に、エンドエフェクタ６の傾斜角度が変化することを防止できる。
　図１に示される状態から、ハンドル３を把持した術者が、図３とは逆に、図４に矢印で示されるように、ハンドル３を第１軸Ａに直交する第１方向Ｓ１とは逆方向に移動させると、レール１２に支持されたスライダ１３が第１方向Ｓ１に移動し、リンク機構１５が第１方向Ｓ１に伸張する。この場合においても、リンク機構１５に連結されているブロック１４が第１方向Ｓ１とは逆の第２方向Ｓ２に移動させられ、トロッカ２１の位置に配置されている支点Ｐを基準として処置具７が回転し、エンドエフェクタ６が、図４に矢印で示されるように、第１方向Ｓ１とは逆方向に移動させられる。
　また、図５に図１の手術用マニピュレータ１を第３軸Ｃに沿う方向に見た平面図を示す。
　この図５の状態から、図６に示されるように、ハンドル３を把持した術者が、矢印に示されるように、ハンドル３を第３軸Ｃ回りに回転させる方向（図５において斜め右下方）に移動させた場合について説明する。
　図６に示されるように、ハンドル３を、第３軸Ｃを中心として反時計回りに回転させると、ハンドル３は斜め右下方に移動させられ、リンク機構１５が第３軸Ｃを中心として反時計回りに回転して、ブロック１４が第１軸Ａとは逆方向（図６において斜め左上向き）に移動させられる。これにより、処置具７は、トロッカ２１の支点Ｐを基準として揺動するので、エンドエフェクタ６が斜め右下向きに移動する。すなわち、この操作においても、ハンドル３の移動方向とエンドエフェクタ６の移動方向とは同一である。
　また、ハンドル３を、図５の状態から図７に示されるように、下方に直線移動させると、リンク機構１５が第３軸Ｃを中心として反時計回りに回転して、ブロック１４がハンドル３とは逆方向（図７において上向き）に直線移動させられる。これにより、処置具７は、トロッカ２１の支点Ｐを基準として揺動するので、エンドエフェクタ６が下向きに直線移動する。すなわち、この操作においても、ハンドル３の移動方向とエンドエフェクタ６の移動方向とは同一である。
　本実施形態に係る手術用マニピュレータ１によれば、術者が操作するハンドル３の移動方向とエンドエフェクタ６の先端の移動方向とを一致させ、術者に、より直感的な操作を行わせることができる。そして、第１軸Ａと第２軸Ｂとが相対的に傾斜している場合であっても、エンドエフェクタ６を体内に対して挿抜させる際に、エンドエフェクタ６の傾斜角度が変化してしまうことを防止することができるという利点がある。
　また、実際の手技においては、図８に示されるように、患者の体壁を貫通して腹腔鏡および２本の処置具７を配置し、術者が腹腔鏡により取得される画像により患者の体内を観察しながら、両手で２本の処置具７をそれぞれ操作して手術が行われる。
　この場合に、本実施形態に係る手術用マニピュレータ１によれば、第３軸Ｃを鉛直方向に配置すると、リンク機構１５が鉛直方向に広がる姿勢に配置されるので、図８に示されるように、２つの手術用マニピュレータ１を水平方向に相互に十分に近接させて配置することができる。すなわち、２つの手術用マニピュレータ１のハンドル３を両手で操作しやすい程度に近接して配置しても両者の干渉が生じ操作性を向上することができるという利点がある。
　なお、本実施形態においては、第３軸Ｃを鉛直方向に配置すると、リンク機構１５が鉛直方向に広がる姿勢に配置される場合について例示したが、これに限定されるものではなく、第３軸Ｃを鉛直方向に配置したときに、リンク機構１５が水平方向に広がる姿勢に配置されることにしてもよい。
　また、連動機構１０として、ハンドル３の第１軸Ａに沿う方向の移動量をエンコーダ１７で検出し、処置具７を第２軸Ｂに沿う方向に電動で移動させる場合を例示したが、これに限定されるものではない。第１支持部８と第２支持部９とをコイルシースで接続し、第１シャフト２の先端と第２シャフト５の基端とをワイヤによって接続し、コイルシースに対するワイヤの移動によって、第１シャフト２と第２シャフト５の動作とを連動させてもよい。
　また、連結機構１１として、リンク機構１５を備えるものを例示したが、これに代えて、第３軸Ｃに備えられたピニオンギヤに、第１支持部８および第２支持部９に固定されたラックギヤを噛み合わせた連結機構を採用してもよい。
　また、図９に示されるように、操作部４が、第１シャフト２に対するハンドル３の角度を変更可能に設けられ、処置具７が、第２シャフト５に対するエンドエフェクタ６の角度を変更可能な関節２２を備え、ハンドル３の角度を検出して関節２２を動作させることにより、ハンドル３の回転角度に一致する方向にエンドエフェクタ６を回転させることにしてもよい。これにより、さらに直感的な操作を行うことができる。
　また、上記のようにハンドル３とエンドエフェクタ６の移動方向を一致させるだけでは第２軸Ｂの揺動によりハンドル３とエンドエフェクタ６の角度は一致しない。このため、図１０に示されるように、ハンドル３を第１方向Ｓ１に移動させたときに処置具７の第２軸Ｂに生ずる傾斜角度を検出し、第２軸ｂの傾斜方向とは逆方向に同じ角度だけ関節２２を作動させる角度連動機構（図示略）を備えていてもよい。これによりハンドル３とエンドエフェクタ６の姿勢を常に一致させて、より直感的な操作を行うことができる。
　また、第３軸Ｃを挟んだ両側の重量差が所定範囲であることが好ましい。重量差を所定範囲に収めれば、摩擦により姿勢を維持することができる。
　１　手術用マニピュレータ
　２　第１シャフト
　３　ハンドル
　４　操作部
　５　第２シャフト
　６　エンドエフェクタ
　７　処置具
　８　第１支持部
　９　第２支持部
　１０　連動機構
　１１　連結機構
　１２　レール
　１３　スライダ
　１５　リンク機構
　１７　エンコーダ（センサ）
　１８　直動機構（アクチュエータ）
　Ａ　第１軸
　Ｂ　第２軸
　Ｃ　第３軸
　Ｓ１　第１方向
　Ｓ２　第２方向

Claims (12)

  1. 　第１軸方向に延びる第１シャフトの一端にハンドルを有する操作部と、
    　第２軸方向に延びる第２シャフトの先端にエンドエフェクタを有する処置具と、
    　前記操作部を前記第１軸方向に移動可能に支持する第１支持部と、前記処置具を前記第２軸方向に移動可能に支持する第２支持部とを相対移動可能に連結し、前記第１軸に平行な第３軸回りに回転可能に支持される連結機構と、
    　前記操作部を前記第１支持部に対して前記第１軸に沿う方向に移動させたときに前記処置具を前記第２支持部に対して前記第２軸に沿う方向に移動させる連動機構とを備え、
    　前記連結機構が、前記第１支持部を前記第１軸に直交する第１方向に並進移動させたときに、前記第２支持部を前記第１方向とは逆の第２方向に移動させる手術用マニピュレータ。
  2. 　前記連結機構が、複数のリンクを前記第１軸および前記第３軸に直交する平面に沿って延びる軸線回りに揺動可能に連結したリンク機構である請求項１に記載の手術用マニピュレータ。
  3. 　前記連動機構が、前記第１支持部に設けられたセンサと、前記第２支持部に設けられたアクチュエータとを備え、
    　前記センサが、前記第１支持部に対する前記操作部の前記第１軸に沿う方向の移動量を検出し、
    　前記アクチュエータが、検出された移動量に基づいて、前記第２支持部に対して前記処置具を前記第２軸に沿う方向に移動させる請求項１に記載の手術用マニピュレータ。
  4. 　前記連動機構が、前記第１支持部に対する前記操作部の前記第１軸に沿う方向の移動を前記第２支持部に対する前記処置具の前記第２軸に沿う方向の移動に変換する機械的な機構である請求項１に記載の手術用マニピュレータ。
  5. 　前記連動機構が、前記第１支持部と前記第２支持部とを接続するコイルシースと、該コイルシース内を貫通し、前記操作部の先端と前記処置具の基端とを接続するワイヤとを備える請求項４に記載の手術用マニピュレータ。
  6. 　前記第１軸と前記第３軸とを平行に保持する支持部材を備える請求項１に記載の手術用マニピュレータ。
  7. 　前記支持部材が、前記第３軸に固定され、該第３軸に直交する方向に直線状に延びるレールと、
    　前記第１支持部に固定され、前記レールに沿って移動可能なスライダとを備える請求項６に記載の手術用マニピュレータ。
  8. 　前記第３軸を挟んだ両側の重量差が所定範囲内である請求項１に記載の手術用マニピュレータ。
  9. 　前記第３軸を移動可能に支持する支持機構を備える請求項１に記載の手術用マニピュレータ。
  10. 　前記ハンドルが、前記第１シャフトに対して前記第１軸に交差する軸線回りに揺動可能に設けられ、
    　前記エンドエフェクタが、前記第２シャフトに対して前記第２軸に交差する軸線回りに揺動可能に設けられ、
    　前記エンドエフェクタを、前記ハンドルの揺動方向と同一方向に揺動させる揺動機構を備える請求項１に記載の手術用マニピュレータ。
  11. 　前記第１シャフトに対する前記ハンドルの角度と前記エンドエフェクタの角度とを一致させる角度連動機構を備える請求項１０に記載の手術用マニピュレータ。
  12. 　他の手術用マニピュレータに対して水平方向に近接して配置される請求項１から請求項１１のいずれかに記載の手術用マニピュレータ。
PCT/JP2018/030196 2018-08-13 2018-08-13 手術用マニピュレータ WO2020035893A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/030196 WO2020035893A1 (ja) 2018-08-13 2018-08-13 手術用マニピュレータ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/030196 WO2020035893A1 (ja) 2018-08-13 2018-08-13 手術用マニピュレータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020035893A1 true WO2020035893A1 (ja) 2020-02-20

Family

ID=69525360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/030196 WO2020035893A1 (ja) 2018-08-13 2018-08-13 手術用マニピュレータ

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020035893A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021192255A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 リバーフィールド株式会社 術具
WO2022190593A1 (ja) * 2021-03-09 2022-09-15 ソニーグループ株式会社 ロボット装置、手術マニピュレータ、並びにシステム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009018027A (ja) * 2007-07-12 2009-01-29 Mizuho Co Ltd 内視鏡下手術具の操作装置
JP2014534080A (ja) * 2011-07-27 2014-12-18 エコール ポリテクニーク フェデラル デ ローザンヌ （イーピーエフエル） 遠隔操作のための機械的遠隔操作装置
JP2017506999A (ja) * 2014-02-03 2017-03-16 ディスタルモーション エスエーＤｉｓｔａｌｍｏｔｉｏｎ Ｓａ 交換可能な遠位装置を備える機械的遠隔操作デバイス
JP2017532127A (ja) * 2014-10-02 2017-11-02 リブスメド インコーポレーテッド 手術用インストルメント

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009018027A (ja) * 2007-07-12 2009-01-29 Mizuho Co Ltd 内視鏡下手術具の操作装置
JP2014534080A (ja) * 2011-07-27 2014-12-18 エコール ポリテクニーク フェデラル デ ローザンヌ （イーピーエフエル） 遠隔操作のための機械的遠隔操作装置
JP2017506999A (ja) * 2014-02-03 2017-03-16 ディスタルモーション エスエーＤｉｓｔａｌｍｏｔｉｏｎ Ｓａ 交換可能な遠位装置を備える機械的遠隔操作デバイス
JP2017532127A (ja) * 2014-10-02 2017-11-02 リブスメド インコーポレーテッド 手術用インストルメント

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021192255A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 リバーフィールド株式会社 術具
WO2022190593A1 (ja) * 2021-03-09 2022-09-15 ソニーグループ株式会社 ロボット装置、手術マニピュレータ、並びにシステム

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7141500B2 (ja) 手術用ロボット
US20230119001A1 (en) Jointed control platform
US9700337B2 (en) Surgical instrument with disengageable handle
US8231610B2 (en) Robotic surgical system for laparoscopic surgery
JP4534004B2 (ja) マニピュレータ
US8696651B2 (en) Manipulator with decoupled movements, and application to instruments for minimally invasive surgery
JP5323578B2 (ja) 医療用ロボットシステム
US10660719B2 (en) Master interface device for a motorised endoscopic system and installation comprising such a device
US10076348B2 (en) Rotary input for lever actuation
US11592087B2 (en) Instrument transmission converting roll to linear actuation
US20120226266A1 (en) Laparoscopic apparatus
KR20180022946A (ko) 수술용 로봇
JP2016131773A (ja) 多関節構造の鉗子
US10143361B2 (en) Endoscope system having rotatable elongated part and bending part controlled to bend based on rotation of elongated part
KR102199910B1 (ko) 탈부착형 로봇 수술 도구를 이용한 다자유도 복강경 수술 장치
AU2016306164A1 (en) Control unit for a flexible endoscope
WO2020035893A1 (ja) 手術用マニピュレータ
JP2004154877A (ja) 多節スライダ・リンクによる屈曲機構
JPH08224247A (ja) 医療用マニピュレータ
JP2012176241A (ja) 操作性を改良した手術器具
JP4346615B2 (ja) 医療用マニピュレータ
JP6890363B1 (ja) 外科用器具
WO2020209165A1 (ja) 外科手術システム及び外科手術システムの制御方法
JP2018111142A (ja) アーム装置
JP6567771B2 (ja) マニピュレータシステム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18930220

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18930220

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP