JP6741731B2 - ロボット手術器具およびその組み立て方法 - Google Patents
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Description
(ロボット手術システムの構成)
図1および図2を参照して、第1実施形態によるロボット手術システム100の構成について説明する。
図3〜図16を参照して、第1実施形態による手術器具40の構成について説明する。
図4に示すように、手術器具40は、ロボットアーム21(図1参照)内の駆動機構(図示せず)による細長要素44の駆動によって、先端部のエンドエフェクタ41を動作させるように構成されている。なお、手術器具40は、特許請求の範囲の「ロボット手術器具」の一例である。
第1支持体45は、図9および図10に示すように、第1突出部45aと、第2突出部45bと、第3プーリ部45cとを有している。第1突出部45aは、第3プーリ部45cのX1方向側の端部からZ1方向に突出している。第1突出部45aは、第1軸A1のX1方向側端部を支持している。第2突出部45bは、第3プーリ部45cのX2方向側の端部からZ1方向に突出している。第2突出部45bは、第1軸A1のX2方向側端部を支持している。第3プーリ部45cは、第2軸A2に回転可能に支持されている。第3プーリ部45cは、第2軸A2の周方向に沿って形成されたプーリ溝45dを有している。また、第3プーリ部45cは、第1突出部45aと第2突出部45bとの間に設けられている。第3プーリ部45cは、第1プーリ部51および第2プーリ部53よりもZ2方向側に配置されている。なお、第3プーリ部45cは、特許請求の範囲の「プーリ部」の一例である。
第1実施形態の第1支持体45は、留め具Sおよび保護チューブCを挿通可能な大きさの貫通孔45eを有している。すなわち、貫通孔45eは、ワイヤWに留め具Sおよび保護チューブCを固定した状態の細長要素44(以下、第3細長要素3)を挿通可能なように構成されている。なお、第3細長要素3の留め具Sは、第3細長要素3の留め具3aとする。
第1支持体45は、図11に示すように、第3プーリ部45cに設けられ、貫通孔45eに挿入された第3細長要素3の留め具3aに係合する係合部45fを有している。これにより、第3細長要素3のワイヤWをワイヤWの延びる方向に引き、第3細長要素3の留め具3aを移動させることにより、第3プーリ部45cも第3細長要素3の留め具3aとともに移動させることができるので、第1支持体45を回転させる構成を簡素化することができる。
第3プーリ部45cは、図12に示すように、第3プーリ部45cのプーリ溝45dのZ1方向側の端部の底面部をZ2方向に窪ませたワイヤ溝部45hを有している。これにより、ワイヤ溝部45hに第3細長要素3のワイヤWを挿入することにより、第1支持体45に第3細長要素3を取り付ける際の第3細長要素3の留め具3aの位置決めを行いやすくすることができる。この結果、第3細長要素3の留め具3aを第3凹部45gの正確な位置に嵌め込むことができる。
第2支持体46は、図14に示すように、シャフト42に接続される接続基部46cと、接続基部46cにおけるシャフト42の延びる方向側(Z1方向側)の端面部7から突出した第3突出部46aおよび第4突出部46bとを有している。第3突出部46aは、接続基部46cのY1方向側の端部からZ1方向に突出している。第3突出部46aは、第2軸A2(図4参照)のY1方向側端部を支持している。第4突出部46bは、接続基部46cのY2方向側の端部からZ1方向に突出している。第4突出部46bは、第2軸A2(図4参照)のY2方向側端部を支持している。接続基部46cのZ2方向側の端部は、シャフト42のZ1方向側の端部に接続されている。すなわち、第2支持体46は、第3突出部46aおよび第4突出部46bに支持される第1支持体45を接続基部46cを介してシャフト42に接続している。ここで、第3突出部46aおよび第4突出部46bは、第1支持体45を回転可能に支持するように構成されている。
図14および図15に示すように、第2支持体46の内部空間8には、シリコンシール47が挿入されている。シリコンシール47は、第2支持体46の内部空間8のZ1方向側の端部に配置されている。シリコンシール47は、第2支持体46の端面部7の内部空間8側の部分に密着する。また、シリコンシール47は、第1連通孔61および第2連通孔62を密閉する(塞ぐ)ように構成されている。具体的には、シリコンシール47は、第1シール部47a、第2シール部47bおよび第3シール部47cを有している。なお、シリコンシール47は、特許請求の範囲の「シール部材」の一例である。
図16に示すように、シャフト42は、Z方向に沿って延びる円筒形状に形成されている。シャフト42内の空間には、第1細長要素1、第2細長要素2および第3細長要素3のそれぞれが収容されている。シャフト42は、円筒状を有する接続部42aと、円筒状を有する本体部42bとを含んでいる。接続部42aは、本体部42bのZ1方向側の端部からZ1方向に突出している。本体部42bは、Z方向に延びている。シャフト42は、接続部42aと本体部42bとの段差42cを有している。シャフト42の段差42cは、第2支持体46の側面部6のZ2方向側の端部に当接する。
以下に、図17〜図23を参照して、上記した手術器具40の組み立て方法について説明する。
次に、図24〜図35を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、エンドエフェクタ41のエンドエフェクタ部材5の数が2つである上記第1実施形態とは異なり、エンドエフェクタ241のエンドエフェクタ部材205の数が1つである構成の例について説明する。なお、図中において上記第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付して図示する。
図24に示すように、手術器具240は、ロボットアーム21内の駆動機構(図示せず)による細長要素44の駆動によって、先端部のエンドエフェクタ241を動作させるように構成されている。具体的には、手術器具240は、細長要素44と、上記したエンドエフェクタ241と、第1支持体245と、第2支持体246と、シリコンシール247と、シャフト42とを含んでいる。
第1支持体245は、図26に示すように、第1突出部45aと、第2突出部45bと、第2プーリ部245cとを有している。第1突出部45aは、第2プーリ部245cのX1方向側の端部からZ1方向に突出している。第1突出部45aは、第1軸A1のX1方向側端部を支持している。第2突出部45bは、第2プーリ部245cのX2方向側の端部からZ1方向に突出している。第2突出部45bは、第1軸A1のX2方向側端部を支持している。第2プーリ部245cは、第2軸A2に回転可能に支持されている。第2プーリ部245cは、第2軸A2の周方向に沿って形成されたプーリ溝245dを有している。なお、第2プーリ部245cは、特許請求の範囲の「プーリ部」の一例である。
第2実施形態の第1支持体245は、細長要素44(以下、第2細長要素203)の留め具S(以下、第2細長要素203の留め具203a)および保護チューブCを挿通可能な大きさの貫通孔245eを有している。すなわち、貫通孔245eは、ワイヤWに留め具203aおよび保護チューブCを固定した状態の第2細長要素203を挿通可能なように構成されている。
第1支持体245は、図27および図28に示すように、第2プーリ部245cに設けられ、貫通孔245eに挿入された第2細長要素203の留め具203aに係合する係合部245fを有している。係合部245fは、第2細長要素203の留め具203aを係合することにより、第2細長要素203の移動とともに第2プーリ部245cを第2軸A2の回転軸線R2周りに回転させるように構成されている。
第2プーリ部245cは、図28に示すように、第2プーリ部245cのプーリ溝245dのZ1方向側の端部の底面部をZ2方向に窪ませたワイヤ溝部45hを有している。ここで、ワイヤ溝部45hは、係合部245fに留め具Sが係合した際に、ワイヤWが嵌まり込むように構成されている。
第2支持体246は、図24に示すように、第3突出部46aと、第4突出部46bと、接続基部46cと、を有している。第3突出部46aは、接続基部46cのY1方向側の端部からZ1方向に突出している。第3突出部46aは、第2軸A2のY1方向側端部を支持している。また、第3突出部46aは、第2軸A2よりもZ2方向側に配置された第3軸A3のY1方向側端部を支持している。第4突出部46bは、接続基部46cのY2方向側の端部からZ1方向に突出している。第4突出部46bは、第2軸A2のY2方向側端部を支持している。また、第4突出部46bは、第3軸A3のY2方向側端部を支持している。なお、第3軸A3は、第2軸A2と同様にY方向に延びる軸線方向である。
図29および図30に示すように、第2支持体246の内部空間8には、シリコンシール247が挿入されている。シリコンシール247は、第2支持体246の内部空間8のZ1方向側の端部に配置されている。具体的には、シリコンシール247は、第1シール部47a、第2シール部47bおよび第3シール部47cを有している。なお、シリコンシール247は、特許請求の範囲の「シール部材」の一例である。
以下に、図31〜図35を参照して、上記した手術器具240の組み立て方法について説明する。
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許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(変形例)が含まれる。
Claims (13)
- エンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタを第1軸について回転可能に支持する第1支持体と、
前記第1支持体を第2軸について回転可能に支持する第2支持体と、
前記第2支持体に対して前記第1支持体を回転駆動させるための細長要素と、
前記第2支持体に接続されるシャフトとを備え、
前記細長要素は、ワイヤと、前記ワイヤに固定された留め具と、前記ワイヤに固定された保護チューブとを含み、
前記第1支持体は、前記留め具および前記保護チューブを挿通可能な大きさの貫通孔を含む、ロボット手術器具。 - 前記第1支持体は、前記第2軸に回転可能に支持されるプーリ部と、前記プーリ部に設けられ、前記留め具に係合する係合部とを含む、請求項1に記載のロボット手術器具。
- 前記係合部は、前記留め具が嵌まり込む凹部を有する、請求項2に記載のロボット手術器具。
- 前記留め具は、球形状を有しており、
前記係合部は、前記第2軸の軸線方向から視て半円形状の凹部である、請求項3に記載のロボット手術器具。 - 前記貫通孔の前記第2軸の軸線方向の幅は、前記プーリ部のプーリ溝の前記第2軸の軸線方向の幅よりも大きい、請求項2〜4のいずれか1項に記載のロボット手術器具。
- 前記係合部は、前記留め具が嵌まり込む凹部を有し、
前記プーリ部は、前記凹部の前記プーリ部の周方向に隣接する部分に設けられ、前記第1軸の軸線方向に沿って延びるワイヤ溝部を有する、前記請求項3〜5のいずれか1項に記載のロボット手術器具。 - 前記貫通孔は、前記第1軸の軸線方向に沿って直線状に延びるように形成されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載のロボット手術器具。
- 前記第2支持体は、前記シャフトに接続される接続基部と、前記接続基部における前記シャフトの延びる方向の前記第1支持体側の第1端部から突出した第1突出部および第2突出部と、を含み、
前記第1突出部および第2突出部は、前記第1支持体を前記第2軸について回転可能に支持するように構成されており、
前記接続基部は、前記シャフトの延びる方向において前記第1端部側とは反対側の第2端部から前記シャフトの接続部が挿入されるように構成されており、
前記第1端部は、前記シャフトの延びる方向に貫通する連通孔を有する隔壁を有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載のロボット手術器具。 - 前記連通孔を密閉するシール部材を備え、
前記シール部材は、前記細長要素の前記ワイヤを挿通させる挿通孔を有する、請求項8に記載のロボット手術器具。 - 前記シール部材は、前記ワイヤを前記挿通孔にガイドする切り込みを有する、請求項9に記載のロボット手術器具。
- 前記シール部材は、前記隔壁と前記接続部により圧縮挟持される、請求項9または10に記載のロボット手術器具。
- 前記エンドエフェクタは、1個または2個のエンドエフェクタ部材を有している、請求項1〜11のいずれか1項に記載のロボット手術器具。
- エンドエフェクタを第1軸について回転可能に支持する第1支持体と、前記第1支持体を第2軸について回転可能に支持する第2支持体と、前記第2支持体に対して前記第1支持体を回転駆動させるための細長要素とを備えるロボット手術器具の組み立て方法であって、
留め具および保護チューブをワイヤに固定した前記細長要素を準備するステップと、
前記留め具および前記保護チューブを前記ワイヤに固定した前記細長要素を、前記留め具および前記保護チューブを挿通可能な大きさの前記第1支持体の貫通孔に挿通させて前記第1支持体に取り付けるステップとを備える、ロボット手術器具の組み立て方法。
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