WO2021234930A1 - 術具退避機構 - Google Patents

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surgical tool
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eyeball
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康平 園田
新太郎 中尾
耕太郎 只野
龍仁 福田
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    • A61B2090/508—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms with releasable brake mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a technique for quickly retracting a surgical tool such as forceps or an endoscope from a surgical site.
  • Non-Patent Document 1 discloses an intraocular endoscope operating robot that inserts an endoscope into an eyeball and turns on the brake in a state where the arm brake is turned off and the joint has three degrees of freedom. ing.
  • the patient's eyeball may move, so in the above-mentioned operating robot, the joint becomes passive and the arm returns to the predetermined position by turning off the brake when the patient moves.
  • the endoscope is equipped with a mechanism to retract from the eyeball.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and one of the exemplary purposes thereof is to provide a new technique for reducing the load applied to the surgical site when the surgical instrument is retracted from the surgical site. be.
  • the surgical tool retracting mechanism includes a holding portion for holding the surgical tool, a guide portion for guiding the holding portion in a linear manner so as to be able to move forward and backward, and the surgical tool on the surgical site. It includes a locking portion that locks the holding portion in the inserted state, and a retracting unit that releases the locked state by the locking portion based on a signal from the outside and retracts the holding portion.
  • the surgical instrument inserted into the surgical site linearly along the guide portion when the surgical instrument inserted into the surgical site linearly along the guide portion is retracted, it can be retracted in parallel with the insertion direction of the surgical instrument. As a result, the load applied to the surgical site when the surgical tool is retracted from the surgical site can be reduced.
  • the retracting unit has a first force generating portion that generates a first force in a direction in which the holding portion is retracted while the holding portion is locked, and a first force generating portion for releasing the locked state by the locking portion.
  • a second force generating portion that generates a second force and a third force generating portion that generates a third force for maintaining the locked state by the locking portion against the second force. You may have. As a result, by adjusting the force generated by each force generating portion, it is possible to realize holding and retracting of the surgical instrument with a simple configuration.
  • the locking portion is a rotating member that rotates around a fulcrum, and in the locked state, one end of the rotating member comes into contact with the holding portion, and a third force is applied to the other end. It may be configured in. As a result, the third force generating portion that generates the third force can be arranged at a place away from the holding portion, so that the degree of freedom in the layout of each portion can be increased without complicating the configuration.
  • the second force generating portion may be a compression spring, and the third force generating portion may be a pull-type solenoid that pulls the other end of the rotating member when energized.
  • the second force generating portion may be a tension spring, and the third force generating portion may be a push-type solenoid that pushes the other end of the rotating member when energized.
  • the spring constant of the compression spring may be set so that the locked state of the locking portion is released when the power to the pull type solenoid is off. As a result, a second force can be generated by the restoring force of the compression spring without using power.
  • the first force generating portion may be a tension spring.
  • the first force can be generated by the restoring force of the tension spring without the intervention of power.
  • the surgical tool held by the holding portion may be an endoscope inserted into the eyeball.
  • the endoscope inserted into a soft and delicate surgical site such as an eyeball can be immediately evacuated in an emergency while reducing the load on the eyeball.
  • a sensor for detecting the movement of the eyeball or the movement of the head may be provided.
  • the evacuation unit may be configured to release the locked state by the locking portion based on a signal corresponding to the movement of the eyeball or the movement of the head detected by the sensor.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a state in which an endoscope is inserted into an eyeball by the surgical tool retracting mechanism according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration of a state in which the endoscope is retracted from the eyeball by the surgical instrument retracting mechanism according to the present embodiment.
  • a holding portion 14 that holds the endoscope 12 that is a surgical tool, a guide portion 16 that guides the holding portion 14 so as to be able to move forward and backward linearly, and an endoscope 12 perform an operation.
  • the locking portion 20 that locks the position of the holding portion 14 while being inserted into the eyeball 18, which is a site, and the locking portion 20 that locks the position of the holding portion 14 based on a signal from the outside are released, and the holding portion 14 is retracted.
  • the evacuation unit 22 is provided.
  • the endoscope 12 includes a fiber-shaped insertion portion 12a having a diameter of about 0.5 to 1.2 mm, a grip 12b, and a cable 12c, which are inserted into the eyeball 18.
  • the grip 12b is held by the adapter 14b of the holding portion 14.
  • the guide portion 16 has a linear guide 16a and a stage 16b provided so as to slide on the linear guide 16a.
  • the retracting unit 22 has a tension spring 24 as a first force generating portion that generates a first force F1 in the direction X for retracting the holding portion 14 in a state where the holding portion 14 is locked, and a locking portion 20.
  • the compression spring 26 as a second force generating portion for generating a second force F2 for releasing the locked state due to the force F2, and the locked state by the locking portion 20 are maintained against the second force F2.
  • It has a pull-type solenoid 28 as a third force generating portion for generating a third force F3 for the purpose.
  • the locking portion 20 is a rod-shaped rotating member 20b that rotates in the Y direction about the fulcrum 20a.
  • the rotating member 20b is configured such that one end 20c abuts on the end 14a of the holding portion 14 and a third force F3 is applied to the other end 20d in the locked state.
  • the pull-type solenoid 28 pulls the other end 20d of the rotating member 20b when energized.
  • the pull-type solenoid 28 is provided with a key-shaped hooking portion 28a at the tip of the plunger, and the hooking portion 28a fixes the other end portion 20d of the rotating member 20b in a state of being pulled downward. ..
  • the spring constant and length of the compression spring 26 are set so that the locked state of the locking portion 20 is released when the power to the pull type solenoid 28 is off.
  • the evacuation unit 22 further includes a control unit 30 that controls energization of the pull-type solenoid 28, and a sensor 32 that detects the movement of the eyeball 18 or the movement of the head.
  • the holding portion 14 moves in the X direction due to the restoring force of the tension spring 24 whose one end 24a is fixed to the end portion 14a of the holding portion 14, and the endoscope 12 retracts from the eyeball 18 in the X direction.
  • the surgical instrument retracting mechanism 10 retracts the endoscope 12 inserted into the eyeball 18 which is the surgical site linearly along the linear guide 16a. It can be retracted in parallel (X direction) with the insertion direction Z of 12. As a result, the load applied to the eyeball 18 when the endoscope 12 is retracted from the eyeball 18 can be reduced.
  • the surgical tool retracting mechanism 10 adjusts the force generated by each force generating portion of the tension spring 24, the compression spring 26, and the pull-type solenoid 28 to hold and retract the endoscope 12 with a simple configuration. realizable.
  • the surgical tool retracting mechanism 10 can arrange the pull-type solenoid 28, which requires power and requires a relatively large space, at a place away from the holding portion 14, the degree of freedom in layout of each portion is increased without complicating the configuration. be able to.
  • the surgical tool evacuation mechanism 10 promptly puts the endoscope 12 into the eyeball 18 without requiring any special control. You can evacuate from. Further, the surgical tool retracting mechanism 10 can generate a second force F2 by the restoring force of the compression spring 26 without power, and similarly, the first force F2 is generated by the restoring force of the tension spring 24 without power. Force F1 can be generated.
  • the surgical tool evacuation mechanism 10 can immediately evacuate the endoscope 12 inserted into a soft and delicate surgical site such as the eyeball 18 while reducing the load applied to the eyeball 18.
  • control unit 30 included in the evacuation unit 22 current controls the pull-type solenoid 28 so that the energization to the pull-type solenoid 28 is turned off based on the signal corresponding to the movement of the eyeball or the like detected by the sensor 32. This is configured to release the locked state by the locking portion 20. As a result, the endoscope 12 held in the state of being inserted into the eyeball 18 can be quickly retracted before the position of the eyeball 18 moves to give a large load to the eyeball.
  • the retracting unit 22 is a combination of the compression spring 26, which is the second force generating portion, and the pull-type solenoid 28, which is the third force generating portion.
  • a retracting unit is configured by combining a tension spring that pulls the rotating member 20b upward as a generating part and a push-type solenoid that pushes the other end 20d of the rotating member 20b downward when energized as a third force generating part. You may.
  • the present invention has been described above with reference to the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention may be a combination or a replacement of the configurations of the embodiments as appropriate. It is included in the present invention. Further, it is also possible to appropriately rearrange the combinations and the order of processing in the embodiment based on the knowledge of those skilled in the art, and to add modifications such as various design changes to the embodiments, and such modifications are added. The embodiments described above may also be included in the scope of the present invention.
  • the present invention can be used as a technique for quickly retracting surgical tools such as forceps and endoscopes from the surgical site.

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Abstract

術具退避機構１０は、内視鏡１２を保持する保持部１４と、保持部１４を直線的に進退可能にガイドするガイド部１６と、内視鏡１２が眼球１８に挿入された状態で保持部１４を係止する係止部２０と、外部からの信号に基づいて係止部２０による係止状態を解除し、保持部１４を退避させる退避ユニット２２と、を備える。

Description

術具退避機構
　本発明は、鉗子や内視鏡といった術具を手術部位から速やかに退避させる技術に関する。
　近年、術者の負担軽減や、医療施設の省人化を図るためにロボット（マニピュレータ）を利用した医療処置の提案がされている。外科分野では、術者が遠隔操作可能な手術用マニピュレータを操作して患者の処置を行う、手術用マニピュレータシステムに関する提案が行われている。
　例えば、非特許文献１には、アームのブレーキをオフにし３自由度がパッシブな関節とした状態で、眼球に内視鏡を挿入しブレーキをオンにする眼内内視鏡操作ロボットが開示されている。眼球の手術においては、患者の眼球が動く可能性があるため、前述の操作ロボットは、患者が動いた際にブレーキをオフにすることで関節がパッシブになり、アームが所定の位置に戻ることで内視鏡が眼球から退避する機構を備えている。
木村晋太朗ほか、「眼内内視鏡操作ロボットアームの開発」、ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集、一般社団法人日本機械学会、2018、2018(0)、1P2-C06
　しかしながら、前述のロボットは、アームの動きにより内視鏡を退避させるため、眼球から内視鏡を退避させる方向が直線的ではなく、退避時に眼球に負荷がかかる。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、術具を手術部位から退避させる際に手術部位にかかる負荷を低減する新たな技術を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある態様の術具退避機構は、術具を保持する保持部と、保持部を直線的に進退可能にガイドするガイド部と、術具が手術部位に挿入された状態で保持部を係止する係止部と、外部からの信号に基づいて係止部による係止状態を解除し、保持部を退避させる退避ユニットと、を備える。
　この態様によると、ガイド部に沿って直線的に手術部位に挿入された術具を退避させる際に、術具の挿入方向と平行に退避させることができる。その結果、術具を手術部位から退避させる際に手術部位にかかる負荷を低減できる。
　退避ユニットは、保持部が係止されている状態で該保持部を退避させる方向に第１の力を発生させる第１の力発生部と、係止部による係止状態を解除するための第２の力を発生させる第２の力発生部と、第２の力に抗って係止部による係止状態を維持するための第３の力を発生させる第３の力発生部と、を有してもよい。これにより、それぞれの力発生部が発生する力を調整することで、簡易な構成で術具の保持と退避を実現できる。
　係止部は、支点を中心に回動する回動部材であり、回動部材は、係止状態において一方の端部が保持部と当接し、他方の端部に第３の力がかかるように構成されていてもよい。これにより、第３の力を発生させる第３の力発生部を保持部から離した場所に配置できるため、構成を複雑にせずに各部のレイアウトの自由度を増すことができる。
　第２の力発生部は、圧縮ばねであり、第３の力発生部は、通電時に回動部材の他方の端部を引っ張るプル型ソレノイドであってもよい。あるいは、第２の力発生部は、引っ張りばねであり、第３の力発生部は、通電時に回動部材の他方の端部を押すプッシュ型ソレノイドであってもよい。これにより、例えば、停電や装置の不具合によってプル型ソレノイドやプッシュ型ソレノイドへの通電がオフになるような緊急時には、特段の制御を必要とせずに速やかに術具が手術部位から退避される。
　退避ユニットは、プル型ソレノイドへの通電がオフの状態で係止部の係止状態が解除されるように、圧縮ばねのばね定数が設定されていてもよい。これにより、動力を介さずに圧縮ばねの復元力によって第２の力を発生させることができる。
　第１の力発生部は、引っ張りばねであってもよい。これにより、動力を介さずに引っ張りばねの復元力によって第１の力を発生させることができる。
　保持部が保持する術具は、眼球に挿入される内視鏡であってもよい。これにより、眼球のような柔らかくデリケートな手術部位に対して挿入される内視鏡を、眼球に与える負荷を減らしながら緊急時にすぐに退避できる。
　眼球の動き又は頭の動きを検知するセンサを更に備えてもよい。退避ユニットは、センサが検知した眼球の動き又は頭の動きに応じた信号に基づいて係止部による係止状態を解除するように構成されていてもよい。これにより、眼球に挿入された状態で保持されている内視鏡を、眼球の位置が動くことで眼球に大きな負荷を与える前に、速やかに退避できる。
　なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
　本発明によれば、術具を手術部位から退避させる際に手術部位にかかる負荷を低減できる。
本実施の形態に係る術具退避機構により眼球に内視鏡を挿入した状態の概略構成を示す側面図である。 本実施の形態に係る術具退避機構により眼球から内視鏡を退避した状態の概略構成を示す側面図である。
　以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
　図１は、本実施の形態に係る術具退避機構により眼球に内視鏡を挿入した状態の概略構成を示す側面図である。図２は、本実施の形態に係る術具退避機構により眼球から内視鏡を退避した状態の概略構成を示す側面図である。
　図１に示す術具退避機構１０は、術具である内視鏡１２を保持する保持部１４と、保持部１４を直線的に進退可能にガイドするガイド部１６と、内視鏡１２が手術部位である眼球１８に挿入された状態で保持部１４の位置を係止する係止部２０と、外部からの信号に基づいて係止部２０による係止状態を解除し、保持部１４を退避させる退避ユニット２２と、を備える。
　内視鏡１２は、眼球１８に挿入される、直径が０．５～１．２ｍｍ程度のファイバー状の挿入部１２ａと、グリップ１２ｂと、ケーブル１２ｃと、を備える。グリップ１２ｂは、保持部１４のアダプタ１４ｂに保持される。ガイド部１６は、リニアガイド１６ａと、リニアガイド１６ａ上をスライドするように設けられているステージ１６ｂと、を有する。
　退避ユニット２２は、保持部１４が係止されている状態で保持部１４を退避させる方向Ｘに第１の力Ｆ１を発生させる第１の力発生部としての引っ張りばね２４と、係止部２０による係止状態を解除するための第２の力Ｆ２を発生させる第２の力発生部としての圧縮ばね２６と、第２の力Ｆ２に抗って係止部２０による係止状態を維持するための第３の力Ｆ３を発生させる第３の力発生部としてのプル型ソレノイド２８と、を有している。
　保持部１４の退避方向の端部１４ａには、引っ張りばね２４の一端２４ａが固定されている。また、引っ張りばね２４の他端２４ｂは、リニアガイド１６ａの端部１６ｃに固定されている。係止部２０は、支点２０ａを中心にＹ方向に回動する棒状の回動部材２０ｂである。この回動部材２０ｂは、係止状態において一方の端部２０ｃが保持部１４の端部１４ａと当接し、他方の端部２０ｄに第３の力Ｆ３がかかるように構成されている。
　プル型ソレノイド２８は、通電時に回動部材２０ｂの他方の端部２０ｄを引っ張る。具体的には、プル型ソレノイド２８は、プランジャの先端に鍵状の引っ掛け部２８ａが設けられており、引っ掛け部２８ａにより回動部材２０ｂの他方の端部２０ｄを下方に引っ張った状態で固定する。
　本実施の形態に係る退避ユニット２２は、プル型ソレノイド２８への通電がオフの状態で係止部２０の係止状態が解除されるように、圧縮ばね２６のばね定数や長さが設定されている。また、退避ユニット２２は、プル型ソレノイド２８への通電を制御する制御部３０と、眼球１８の動き又は頭の動きを検知するセンサ３２と、を更に備える。
　次に、緊急に内視鏡１２を眼球１８からＸ方向に退避させる動作について図２を参照して説明する。図２に示すように、プル型ソレノイド２８への通電がオフになると、プル型ソレノイド２８の引っ掛け部２８ａが回動部材２０ｂの他方の端部２０ｄを下方に引っ張っていた第３の力Ｆ３がなくなる。その結果、圧縮ばね２６の復元力により他方の端部２０ｄが上方に押し上げられ、支点２０ａを挟んで反対側に位置する一方の端部２０ｃが下方に押し下がることで、係止部２０による保持部１４の係止が解除される。
　これにより、保持部１４の端部１４ａに一端２４ａが固定されている引っ張りばね２４の復元力により、保持部１４がＸ方向に移動し、内視鏡１２が眼球１８からＸ方向に退避する。
　上述のように、本実施の形態に係る術具退避機構１０は、リニアガイド１６ａに沿って直線的に手術部位である眼球１８に挿入された内視鏡１２を退避させる際に、内視鏡１２の挿入方向Ｚと平行（Ｘ方向）に退避させることができる。その結果、内視鏡１２を眼球１８から退避させる際に眼球１８にかかる負荷を低減できる。
　また、術具退避機構１０は、引っ張りばね２４、圧縮ばね２６及びプル型ソレノイド２８のそれぞれの力発生部が発生する力を調整することで、簡易な構成で内視鏡１２の保持と退避を実現できる。
　また、術具退避機構１０は、動力が必要で比較的スペースが必要なプル型ソレノイド２８を保持部１４から離した場所に配置できるため、構成を複雑にせずに各部のレイアウトの自由度を増すことができる。
　また、術具退避機構１０は、例えば、停電や装置の不具合によってプル型ソレノイド２８への通電がオフになるような緊急時には、特段の制御を必要とせずに速やかに内視鏡１２を眼球１８から退避できる。また、術具退避機構１０は、動力を介さずに圧縮ばね２６の復元力によって第２の力Ｆ２を発生させることができ、同様に、動力を介さずに引っ張りばね２４の復元力によって第１の力Ｆ１を発生させることができる。
　また、術具退避機構１０は、眼球１８のような柔らかくデリケートな手術部位に対して挿入される内視鏡１２を、眼球１８に与える負荷を減らしながら緊急時にすぐに退避できる。
　また、本実施の形態に係る退避ユニット２２が有する制御部３０は、センサ３２が検知した眼球等の動きに応じた信号に基づいてプル型ソレノイド２８への通電がオフとなるように電流制御することで、係止部２０による係止状態を解除するように構成されている。これにより、眼球１８に挿入された状態で保持されている内視鏡１２を、眼球１８の位置が動くことで眼球に大きな負荷を与える前に、速やかに退避できる。
　なお、本実施の形態に係る退避ユニット２２は、第２の力発生部である圧縮ばね２６と第３の力発生部であるプル型ソレノイド２８とを組み合わせたものであるが、第２の力発生部として回動部材２０ｂを上方に引っ張る引っ張りばねと、第３の力発生部として通電時に回動部材２０ｂの他方の端部２０ｄを下方に押すプッシュ型ソレノイドとを組み合わせて退避ユニットを構成してもよい。
　以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
　本発明は、鉗子や内視鏡といった術具を手術部位から速やかに退避させる技術に利用できる。
　Ｆ１　第１の力、　Ｆ２　第２の力、　Ｆ３　第３の力、　１０　術具退避機構、　１２　内視鏡、　１４　保持部、　１６　ガイド部、　１８　眼球、　２０　係止部、　２０ａ　支点、　２０ｂ　回動部材、　２０ｃ　一方の端部、　２０ｄ　他方の端部、　２２　退避ユニット、　２４　引っ張りばね、　２６　圧縮ばね、　２８　プル型ソレノイド、　３０　制御部、　３２　センサ。

Claims (8)

  1. 　術具を保持する保持部と、
    　前記保持部を直線的に進退可能にガイドするガイド部と、
    　術具が手術部位に挿入された状態で前記保持部を係止する係止部と、
    　外部からの信号に基づいて前記係止部による係止状態を解除し、前記保持部を退避させる退避ユニットと、
    　を備えることを特徴とする術具退避機構。
  2. 　前記退避ユニットは、
    　前記保持部が係止されている状態で該保持部を退避させる方向に第１の力を発生させる第１の力発生部と、
    　前記係止部による係止状態を解除するための第２の力を発生させる第２の力発生部と、
    　前記第２の力に抗って前記係止部による係止状態を維持するための第３の力を発生させる第３の力発生部と、
    　を有することを特徴とする請求項１に記載の術具退避機構。
  3. 　前記係止部は、支点を中心に回動する回動部材であり、
    　前記回動部材は、係止状態において一方の端部が前記保持部と当接し、他方の端部に前記第３の力がかかるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の術具退避機構。
  4. 　前記第２の力発生部は、圧縮ばねであり、
    　前記第３の力発生部は、通電時に前記回動部材の他方の端部を引っ張るプル型ソレノイドであることを特徴とする請求項３に記載の術具退避機構。
  5. 　前記退避ユニットは、前記プル型ソレノイドへの通電がオフの状態で前記係止部の係止状態が解除されるように、前記圧縮ばねのばね定数が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の術具退避機構。
  6. 　前記第１の力発生部は、引っ張りばねであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の術具退避機構。
  7. 　前記保持部が保持する術具は、眼球に挿入される内視鏡であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の術具退避機構。
  8. 　眼球の動き又は頭の動きを検知するセンサを更に備え、
    　前記退避ユニットは、前記センサが検知した眼球の動き又は頭の動きに応じた信号に基づいて前記係止部による係止状態を解除するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の術具退避機構。
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