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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

この発明は、ロボット手術器具およびその組み立て方法に関し、特に、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、第1支持体を第2軸について回転可能に支持する第2支持体とを備えるロボット手術器具およびその組み立て方法に関する。
従来、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、第1支持体を第2軸について回転可能に支持する第2支持体とを備えるロボット手術器具およびその組み立て方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、エンドエフェクタと、エンドエフェクタを回動軸(以下、第1回動軸)について回動可能に支持するU字状の連結器具としてのクレビス(以下、第1クレビス)と、第1クレビスを回動軸(以下、第2回動軸)について回動可能に支持するクレビス(以下、第2クレビス)とを備える手術器具が開示されている。また、上記特許文献1の手術器具は、第2クレビスに対して第1クレビスを回動させる第1ケーブルおよび第2ケーブルとを備えている。また、第1クレビスには、第1回動軸の軸線方向に沿って延び、回動ケーブルを挿通させるケーブル通路が形成されている。
上記特許文献1の手術器具の第1ケーブルおよび第2ケーブルは、それぞれ太く形成された第1端部と太く形成されていない第2端部とを有している。
上記特許文献1の手術器具では、第1ケーブルの太く形成されていない第2端部側からケーブル通路に挿通させると、ケーブル通路の反対側のシートに太く形成された第1端部が固定される。同様にケーブル通路の反対側から第2ケーブルが挿通される。その後、上記特許文献1の手術器具では、第1ケーブルおよび第2ケーブルに保護チューブが固定される。
これにより、上記特許文献1の手術器具では、第1ケーブルおよび第2ケーブルが第1クレビスに係合される。この結果、上記特許文献1の手術器具では、第1ケーブルおよび第2ケーブルの延びる方向に第1ケーブルおよび第2ケーブルのそれぞれを移動させることにより、第2回動軸の軸線回りに第1クレビスが回動する。
米国特許6394998号明細書
しかしながら、特許文献1の手術器具では、2本に分けた第1ケーブルおよび第2ケーブルをそれぞれケーブル通路に挿通させた状態で、第1ケーブルおよび第2ケーブルに対して保護チューブを固定する作業が必要となるので、手術器具の組み立ての工程が煩雑になる。このため、手術器具の組立作業の効率を向上させにくいという問題点がある。
この発明は、手術器具の組立作業の効率を向上させることが可能なロボット手術器具およびその組み立て方法を提供するものである。
この発明の第1の局面によるロボット手術器具は、エンドエフェクタと、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、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、第2支持体に対して第1支持体を回転駆動させるための細長要素と、第2支持体に接続されるシャフトとを備え、細長要素は、ワイヤと、ワイヤに固定された留め具と、ワイヤに固定された保護チューブとを含み、第1支持体は、留め具および保護チューブを挿通可能な大きさの貫通孔を含む。
この発明の第1の局面によるロボット手術器具では、上記のように、細長要素は、ワイヤと、ワイヤに固定された留め具と、ワイヤに固定された保護チューブとを含んでいる。また、第1支持体は、留め具および保護チューブを挿通可能な大きさの貫通孔を含んでいる。これにより、留め具および保護チューブをワイヤに固定した状態の細長要素をそのまま貫通孔に挿通させることができるので、留め具および保護チューブをワイヤに固定した状態の細長要素を容易に第1支持体に取り付けることができる。この結果、ワイヤを貫通孔に挿通させた状態で留め具および保護チューブを固定する場合に比べて、ロボット手術器具の組立作業の効率を向上させることができる。
この発明の第2の局面によるロボット手術器具の組み立て方法は、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、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、第2支持体に対して第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細長要素を準備するステップと、留め具および保護チューブをワイヤに固定した細長要素を、留め具および保護チューブを挿通可能な大きさの第1支持体の貫通孔に挿通させて第1支持体に取り付けるステップとを備える。
この発明の第2の局面によるロボット手術器具の組み立て方法では、上記のように、留め具および保護チューブをワイヤに固定した状態の細長要素をそのまま貫通孔に挿通させることができるので、留め具および保護チューブをワイヤに固定した状態の細長要素を容易に第1支持体に取り付けることができる。この結果、ワイヤを貫通孔に挿通させた状態で留め具および保護チューブを固定する場合に比べて、ロボット手術器具の組立作業の効率を向上させることが可能なロボット手術器具の組み立て方法を得ることができる。
本発明によれば、手術器具の組立作業の効率を向上させることができる。
第1実施形態によるロボット手術システムの概略を示した図である。 第1実施形態によるロボット手術システムの制御的な構成を示したブロック図である。 第1実施形態によるロボットアームにアダプタを介して手術器具が取り付けられた状態を示した斜視図である。 第1実施形態による手術器具を示した斜視図である。 第1実施形態による手術器具の細長要素を示した模式図である。 第1実施形態による手術器具をY1方向から視た側面図である。 図7(A)は第1ジョーを示した模式図である。図7(B)は第1プーリ部を示した模式図である。 図8(A)は第2ジョーを示した模式図である。図8(B)は第2プーリ部を示した模式図である。 第1実施形態による第2支持体を外した手術器具をX1方向から視た斜視図である。 第1実施形態による第2支持体を外した手術器具をX2方向から視た斜視図である。 第1実施形態による第2支持体および第1支持体の一部を透過させた手術器具をY1方向から視た側面図である。 図6の300−300線に沿った断面図である。 図12の400−400線に沿った断面図である。 第1実施形態による手術器具の第2支持体の斜視図である。 第1実施形態による手術器具のシリコンシールの斜視図である。 第1実施形態による手術器具の第2支持体内にシャフトの接続部を挿入した状態の斜視図である。 第1実施形態による手術器具のエンドエフェクタと第1支持体とを組み立てた状態を示した斜視図である。 第1実施形態による手術器具のエンドエフェクタと第1支持体と第2支持体とを組み立てた状態を示した斜視図である。 第1実施形態による手術器具の第1プーリ部、第2プーリ部、第1プーリ群および第2プーリ群に、第1細長要素および第2細長要素を架けた状態を示した模式図である。 第1実施形態による手術器具の第3細長要素を組み立てた状態を示した模式図である。 第1実施形態による手術器具に第3細長要素を貫通孔に挿通した状態を示した斜視図である。 第1実施形態による手術器具の第3プーリ部に第3細長要素を係合させた状態を示した模式図である。 第1実施形態による手術器具のシリコンシールに第1〜第3細長要素を取り付ける状態を示した模式図である。 第2実施形態による手術器具を示した斜視図である。 図25(A)はフックを示した模式図である。図25(B)は第1プーリ部を示した模式図である。 第2実施形態による手術器具をX1方向側から視た斜視図である。 図24の500−500線に沿った断面図である。 図27の600−600線に沿った断面図である。 第2実施形態による手術器具の第2支持体の斜視図である。 第2実施形態による手術器具のシリコンシールの斜視図である。 第2実施形態による手術器具のエンドエフェクタと第1支持体と第2支持体とを組み立てた状態を示した斜視図である。 第2実施形態による手術器具の第1プーリ部、第1プーリ群、第2プーリ群および第3プーリ群に、第1細長要素を架けた状態を示した模式図である。 第2実施形態による手術器具に第2細長要素を貫通孔に挿通した状態を示した斜視図である。 第2実施形態による手術器具の第2プーリ部に第2細長要素を係合させた状態を示した模式図である。 第2実施形態による手術器具のシリコンシールに第1および第2細長要素を取り付ける状態を示した模式図である。
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
(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1に示すように、ロボット手術システム100は、遠隔操作装置10と、患者側装置20と、を備えている。遠隔操作装置10は、患者側装置20に設けられた医療器具(medical equipment)を遠隔操作するために設けられている。患者側装置20によって実行されるべき動作態様指令が術者(surgeon)である操作者Oにより遠隔操作装置10に入力されると、遠隔操作装置10は、動作態様指令をコントローラ26を介して患者側装置20に送信する。そして、患者側装置20は、遠隔操作装置10から送信された動作態様指令に応答して、ロボットアーム21に取り付けられた手術器具(surgical instrument)40、内視鏡50等の医療器具を操作する。これにより、低侵襲手術が行われる。
患者側装置20は、患者Pに対して手術を行うインターフェースを構成する。患者側装置20は、患者Pが横たわる手術台30の傍らに配置される。患者側装置20は、複数のロボットアーム21を有し、このうち1つのロボットアーム21(21b)に内視鏡50が取り付けられ、その他のロボットアーム21(21a)に手術器具40が取り付けられる。各ロボットアーム21は、プラットホーム23に共通に支持されている。複数のロボットアーム21は複数の関節を有し、それぞれの関節には、サーボモータを含む駆動部と、エンコーダ等の位置検出器とが設けられている。ロボットアーム21は、コントローラ26を介して与えられた駆動信号によりロボットアーム21に取り付けられた医療器具が所望の動作を行うように制御されるように構成されている。
プラットホーム23は、手術室の床の上に載置されたポジショナ22に支持されている。ポジショナ22は、鉛直方向に調整可能な昇降軸を有する柱部24が、車輪を備え床面を移動可能なベース25に連結されている。
ロボットアーム21aには、先端部に医療器具としての手術器具40が着脱可能に取り付けられる。手術器具40は、ロボットアーム21aに取り付けられるハウジング43と、細長形状のシャフト42と、シャフト42の先端部に設けられたエンドエフェクタ41とを備えている。エンドエフェクタ41として、例えば、把持鉗子、シザーズ、フック、高周波ナイフ、スネアワイヤ、クランプ、ステイプラーが挙げられるがこれに限られるものではなく、各種の処置具を適用することができる。患者側装置20を用いた手術において、ロボットアーム21aは、患者Pの体表に留置したカニューラ(トロッカ)を介して患者Pの体内に手術器具40を導入する。そして、手術器具40のエンドエフェクタ41は、手術部位の近傍に配置される。
ロボットアーム21bには、先端部に医療器具としての内視鏡50が着脱可能に取り付けられる。内視鏡50は、患者Pの体腔内を撮影するものであり、撮影した画像は、遠隔操作装置10に対して出力される。内視鏡50として、3次元画像を撮影することができる3D内視鏡若しくは2D内視鏡が用いられる。患者側装置20を用いた手術において、ロボットアーム21bは、患者Pに体表に留置したトロッカを介して患者Pの体内に内視鏡50を導入する。そして、内視鏡50が手術部位の近傍に配置される。
遠隔操作装置10は、操作者Oとのインターフェースを構成する。遠隔操作装置10は、ロボットアーム21に取り付けられた医療器具を操作者Oが操作するための装置である。すなわち、遠隔操作装置10は、操作者Oによって入力された手術器具40および内視鏡50によって実行されるべき動作態様指令をコントローラ26を介して患者側装置20へ送信可能に構成されている。遠隔操作装置10は、たとえば、マスタの操作をしながらも患者Pの様子がよく見えるように手術台30の傍らに設置される。なお、遠隔操作装置10は、例えば動作態様指令を無線で送信するようにし、手術台30が設置された手術室とは別室に設置することも可能である。
手術器具40によって実行されるべき動作態様とは、手術器具40の動作(一連の位置及び姿勢)及び手術器具40個別の機能によって実現される動作の態様である。たとえば、手術器具40が把持鉗子である場合には、手術器具40によって実行されるべき動作態様とは、エンドエフェクタ41の手首のロール回転位置及びピッチ回転位置と、ジョーの開閉を行う動作である。また、手術器具40が高周波ナイフである場合には、手術器具40によって実行されるべき動作態様とは、高周波ナイフの振動動作、具体的には高周波ナイフに対する電流の供給であり得る。また、手術器具40がスネアワイヤである場合には、手術器具40によって実行されるべき動作態様とは、束縛動作および束縛状態の解放動作であり得る。また、バイポーラやモノポーラに電流を供給することによって手術対象部位を焼き切る動作であり得る。
内視鏡50によって実行されるべき動作態様とは、たとえば、内視鏡50先端の位置及び姿勢、又はズーム倍率の設定である。
遠隔操作装置10は、図1および図2に示すように、操作ハンドル11と、操作ペダル部12と、表示部13と、制御装置14と、を備えている。
操作ハンドル11は、ロボットアーム21に取り付けられた医療器具を遠隔で操作するために設けられている。具体的には、操作ハンドル11は、医療器具(手術器具40、内視鏡50)を操作するための操作者Oによる操作を受け付ける。操作ハンドル11は、水平方向に沿って2つ設けられている。つまり、2つの操作ハンドル11のうち一方の操作ハンドル11は、操作者Oの右手により操作され、2つの操作ハンドル11のうち他方の操作ハンドル11は、操作者Oの左手により操作される。
また、操作ハンドル11は、遠隔操作装置10の後方側から、前方側に向かって延びるように配置されている。操作ハンドル11は、所定の3次元の操作領域内で動かすことができるように構成されている。すなわち、操作ハンドル11は、上下方向、左右方向、および前後方向に動かすことができるように構成されている。
遠隔操作装置10と患者側装置20とは、ロボットアーム21aおよびロボットアーム21bの動作の制御においては、マスタスレーブ型のシステムを構成する。すなわち、操作ハンドル11は、マスタスレーブ型のシステムにおけるマスタ側の操作部を構成し、医療器具が取り付けられたロボットアーム21aおよびロボットアーム21bはスレーブ側の動作部を構成する。そして、操作ハンドル11を操作者Oが操作すると、操作ハンドル11の動きをロボットアーム21aの先端部(手術器具40のエンドエフェクタ41)またはロボットアーム21bの先端部(内視鏡50)がトレースして移動するようにロボットアーム21aまたはロボットアーム21bの動作が制御される。
また、患者側装置20は、設定された動作倍率に応じてロボットアーム21aの動作を制御するよう構成されている。たとえば、動作倍率が1/2倍に設定されている場合、手術器具40のエンドエフェクタ41は、操作ハンドル11の移動距離の1/2の移動距離を移動するよう制御される。これによって、精細な手術を精確に行うことができる。
操作ペダル部12は、医療器具に関する機能を実行するための複数のペダルを含んでいる。複数のペダルは、凝固ペダルと、切断ペダルと、カメラペダルと、クラッチペダルと、を含んでいる。また、複数のペダルは、操作者Oの足により操作される。
凝固ペダルは、手術器具40を用いて手術部位を凝固させる操作を行うことができる。具体的には、凝固ペダルは、操作されることにより、手術器具40に凝固用の電圧が印加されて、手術部位の凝固が行われる。切断ペダルは、手術器具40を用いて手術部位を切断させる操作を行うことができる。具体的には、切断ペダルは、操作されることにより、手術器具40に切断用の電圧が印加されて、手術部位の切断が行われる。
カメラペダルは、体腔内を撮像する内視鏡50の位置及び姿勢を操作するために用いられる。具体的には、カメラペダルは、内視鏡50の操作ハンドル11による操作を有効にする。つまり、カメラペダルが押されている間は、操作ハンドル11により内視鏡50の位置および姿勢を操作することが可能である。たとえば、内視鏡50は、左右の操作ハンドル11の両方を用いることにより操作される。具体的には、左右の操作ハンドル11の中間点を中心に左右の操作ハンドル11を回動させることにより、内視鏡50が回動される。また、左右の操作ハンドル11を共に押し込むことにより、内視鏡50が奥に進む。また、左右の操作ハンドル11を共に引っ張ることにより、内視鏡50が手前に戻る。また、左右の操作ハンドル11を共に上下左右に移動させることにより、内視鏡50が上下左右に移動する。
クラッチペダルは、ロボットアーム21と、操作ハンドル11との操作接続を一時切断し手術器具40の動作を停止させる場合に用いられる。具体的には、クラッチペダルが操作されている間は、操作ハンドル11を操作しても、患者側装置20のロボットアーム21が動作しない。たとえば、操作により操作ハンドル11が移動可能な範囲の端部近傍に来た場合に、クラッチペダルが操作されることにより、操作接続を一時切断して、操作ハンドル11を中央位置付近に戻すことができる。そして、クラッチペダルの操作を中止するとロボットアーム21と操作ハンドル11とが再び接続され、中央付近で操作ハンドル11の操作を再開することができる。
表示部13は、内視鏡50が撮像した画像を表示することができるものである。表示部13は、スコープ型表示部または非スコープ型表示部からなる。スコープ型表示部とは、たとえば、覗き込むタイプの表示部である。また、非スコープ型表示部とは、通常のパーソナルコンピュータのディスプレイのような覗き込むタイプではない平坦な画面を有する開放型の表示部を含む概念である。
スコープ型表示部が取り付けられた場合、患者側装置20のロボットアーム21bに取り付けられた内視鏡50により撮像された3D画像が表示される。非スコープ型表示部が取り付けられた場合にも、患者側装置20に設けられた内視鏡50により撮像された3D画像が表示される。なお、非スコープ型表示部が取り付けられた場合、患者側装置20に設けられた内視鏡50により撮像された2D画像が表示されてもよい。
図2に示すように、制御装置14は、例えば、CPU等の演算器を有する制御部141と、ROMおよびRAM等のメモリを有する記憶部142と、画像制御部143とを含んでいる。制御装置14は、集中制御する単独の制御装置により構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御装置により構成されてもよい。制御部141は、操作ハンドル11により入力された動作態様指令を、操作ペダル部12の切替状態に応じて、ロボットアーム21aによって実行されるべき動作態様指令であるか、または、内視鏡50によって実行されるべき動作態様指令であるかを判定する。そして、制御部141は、操作ハンドル11に入力された動作態様指令が手術器具40によって実行されるべき動作態様指令であると判断すると、動作態様指令をロボットアーム21aに対して送信する。これによって、ロボットアーム21aが駆動され、この駆動によってロボットアーム21aに取り付けられた手術器具40の動作が制御される。
また、制御部141は、操作ハンドル11に入力された動作態様指令が内視鏡50によって実行されるべき動作態様指令であると判定すると、当該動作態様指令をロボットアーム21bに対して送信する。これによって、ロボットアーム21bが駆動され、この駆動によってロボットアーム21bに取り付けられた内視鏡50の動作が制御される。
記憶部142には例えば手術器具40の種類に応じた制御プログラムが記憶されていて、取り付けられた手術器具40の種類に応じて制御部141がこれらの制御プログラムを読み出すことにより、遠隔操作装置10の操作ハンドル11及び/又は操作ペダル部12の動作指令が個別の手術器具40に適合した動作をさせることができる。
画像制御部143は、内視鏡50が取得した画像を表示部13に伝送する。画像制御部143は、必要に応じて画像の加工修正処理を行う。
(手術器具の構成)
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3に示すように、ロボットアーム21は、清潔区域において使用されるため、ドレープ70により覆われる。ここで、手術室では、手術により切開した部分および医療機器が病原菌や異物などにより汚染されることを防ぐため、清潔操作が行われる。この清潔操作においては、清潔区域および清潔区域以外の区域である汚染区域が設定される。手術部位は、清潔区域に配置される。操作者Oを含む手術チームのメンバーは、手術中、清潔区域に殺菌されている物体のみが位置するよう配慮し、かつ、汚染区域に位置している物体を清潔区域に移動させるときは、この物体に滅菌処理を施す。同様に、操作者Oを含む手術チームのメンバーがその手を汚染区域に位置させたときは、清潔区域に位置している物体に直接接触する前に、手の滅菌処理を行う。清潔区域において用いられる器具は、滅菌処理が行われる、または、滅菌処理されたドレープ70により覆われる。
(手術器具)
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。
具体的には、手術器具40は、細長要素44と、上記したエンドエフェクタ41と、第1支持体45と、第2支持体46と、シリコンシール47と、シャフト42とを含んでいる。ここで、第1支持体45は、エンドエフェクタ41を第1軸A1について回転可能に支持している。つまり、第1支持体45には、第1軸A1の回転軸線R1周りに回転するようにエンドエフェクタ41が取り付けられている。また、第2支持体46は、第1支持体45を第2軸A2について回転可能に支持している。つまり、第2支持体46には、第2軸A2の回転軸線R2周りに回転するように第1支持体45が取り付けられている。
なお、第1軸A1の回転軸線R1が延びる方向をX方向とし、X方向のうちの一方側をX1方向とし、他方側をX2方向とする。第2軸A2の回転軸線R2が延びる方向をY方向とし、Y方向のうちの一方側をY1方向とし、他方側をY2方向とする。ここで、X方向とY方向とは、直交する関係である。また、X方向およびY方向に直交する方向をZ方向とし、Z方向のうちの一方側をZ1方向とし、Z方向のうち他方側をZ2方向とする。
図5に示すように、細長要素44は、ワイヤWと、ワイヤWに固定された留め具Sと、ワイヤWに固定された保護チューブCとを含んでいる。ワイヤWは、ステンレスまたはタングステンなどの金属により構成されている。保護チューブCは、ワイヤWの一部分を覆う硬性チューブにより構成されている。また、ワイヤWには、複数(2個)の保護チューブCが配置されている。留め具Sは、ステンレスなどの金属により構成されている。留め具Sは、ワイヤWの延びる方向に直交する方向に沿って突出する形状を有している。留め具Sは、球形状または円柱形状を有している。また、留め具Sは、ワイヤWにおける複数の保護チューブC同士の間に配置されている。
エンドエフェクタ41は、図4に示すように、種類に応じた機能に基づいて、患者Pの施術部位に対して処置を行うように構成されている。具体的には、エンドエフェクタ41は、複数(2個)のエンドエフェクタ部材5を有している。すなわち、複数のエンドエフェクタ部材5は、それぞれ、第1ジョー5aおよび第2ジョー5bである。第1ジョー5aおよび第2ジョー5bは、それぞれ、第1支持体45に取り付けられている。
第1ジョー5aは、図6、図7(A)および図7(B)に示すように、細長要素44(以下、第1細長要素1)の留め具S(以下、第1細長要素1の留め具1a)に係合する第1凹部51aを形成した第1プーリ部51と、第1細長要素1の移動に伴う第1プーリ部51の回転により姿勢を変化させる第1処置部52とを有している。ここで、第1細長要素1の留め具1aは、円柱形状に形成されている。第2ジョー5bは、図6、図8(A)および図8(B)に示すように、細長要素44(以下、第2細長要素2)の留め具S(以下、第2細長要素2の留め具2a)に係合する第2凹部53aを形成した第2プーリ部53と、第2細長要素2の移動に伴う第2プーリ部53の回転により姿勢を変化させる第2処置部54とを有している。ここで、第2細長要素2の留め具2aは、円柱形状に形成されている。
(第1支持体)
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。
〈貫通孔〉
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。
これにより、第3細長要素3の留め具3aおよび保護チューブCをワイヤWに固定した状態の第3細長要素3をそのまま貫通孔45eに挿通させることができるので、留め具Sおよび保護チューブCをワイヤWに固定した状態の第3細長要素3を容易に第1支持体45に取り付けることができる。この結果、ワイヤWを貫通孔45eに挿通させた状態で第3細長要素3の留め具3aおよび保護チューブCを固定する場合に比べて、手術器具40の組立作業の効率を向上させることができる。
貫通孔45eは、Y方向に沿う方向に所定の幅D1と、Z方向に沿う方向に所定の高さD2とを有している。貫通孔45eの所定の幅D1は、第3プーリ部45cのプーリ溝45dのY方向の幅Bよりも大きい。これにより、貫通孔45eと第3プーリ部45cのプーリ溝45dとの違いを明確にすることができるので、第3細長要素3を挿入する位置(貫通孔45eの位置)を視覚的に認識しやすくすることができる。
貫通孔45eの所定の幅D1は、第3プーリ部45cのY方向の最大幅よりも小さい。貫通孔45eの所定の高さD2は、保護チューブCおよび留め具Sの第3細長要素3のワイヤWの延びる方向(図5参照)に直交する方向の長さよりも大きい。貫通孔45eの所定の高さD2は、第1軸A1のZ方向の長さよりも小さい。ここで、貫通孔45eは、X1方向から視てY方向に長い楕円形状に形成されている。つまり、貫通孔45eでは、所定の高さD2よりも所定の幅D1の方が大きい。
貫通孔45eは、図9および図10に示すように、第1支持体45をX方向に沿って直線状に貫通するように構成されている。具体的には、貫通孔45eは、第3プーリ部45cのZ1方向側の端部に形成されている。貫通孔45eは、第3プーリ部45cのプーリ溝45dのZ1方向側の部分に繋がっている。また、貫通孔45eは、X方向に沿う方向に所定の長さD3(図13参照)を有している。貫通孔45eの所定の長さD3(図13参照)は、第3プーリ部45cのX方向の最大長さと略等しい。
〈係合部〉
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。
ここで、係合部45fは、第3細長要素3の留め具3aを係合することにより、第3細長要素3の移動とともに第3プーリ部45c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。すなわち、第3細長要素3は、第2支持体46に対して第1支持体45を回転駆動させるように構成されている。
具体的には、図12および図13に示すように、係合部45fは、第3細長要素3の留め具3aを嵌め込む第3凹部45gを有している。これにより、貫通孔45eに第3細長要素3を挿通している際、留め具Sを係合部45fの第3凹部45gに嵌まり込ませるだけで第3細長要素3を第1支持体45に取り付けることができるので、手術器具40の組立作業の効率をより向上させることができる。
ここで、第3細長要素3の留め具3aは、球形状である。また、係合部45fの第3凹部45gは、第3細長要素3の留め具3aに沿った形状に形成されている。すなわち、係合部45fの第3凹部45gは、Y2方向から視て略半円形状に形成されている。これにより、係合部45fの第3凹部45gの形状を第3細長要素3の留め具3aの形状の外形に沿った形状にすることにより、第3細長要素3の留め具3aと係合部45fの第3凹部45gとの係合をガタツキなく行うことができるので、第3細長要素3を用いて第1支持体45をより正確に回転させることができる。
なお、係合部45fの第3凹部45gは、第3プーリ部45cをY方向に貫通する貫通孔4の一部である。貫通孔4は、Y2方向から見てZ方向に長い楕円形状である。
このように、貫通孔45eは、X方向に沿って直線状に延びるとともに、係合部45fの第3凹部45gに繋がるように形成されている。つまり、第3凹部45gは、第3プーリ部45cのプーリ溝45dのZ1方向側の部分の底面部をZ2方向に窪ませている。また、第3凹部45gは、貫通孔45eのY方向の中央部分の位置に配置されている。これにより、第3細長要素3のワイヤWの延びる方向に沿って直線状の保護チューブCを貫通孔45eに挿通させやすくすることができるとともに、第3細長要素3を貫通孔45eに通すことによりそのまま留め具Sを係合部45fの第3凹部45gに係合させることができる。この結果、手術器具40の組立作業の効率をより一層向上させることができる。
〈ワイヤ溝部〉
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。
また、ワイヤ溝部45hは、係合部45fに第3細長要素3の留め具3a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。具体的には、ワイヤ溝部45hは、Y方向に沿う方向に所定の幅D4と、Z方向に沿う方向に所定の深さD5とを有している。
ワイヤ溝部45hの所定の幅D4は、第3プーリ部45cのプーリ溝45dのY方向の幅よりも小さい。これにより、ワイヤ溝部45hのY方向の幅が第3プーリ部45cのプーリ溝45dのY方向の幅B(図9参照)よりも大きい場合よりも、第1支持体45に第3細長要素3を取り付ける際に第3細長要素3の留め具3aのY方向に沿った方向の位置ずれを抑制することができる。この結果、第3細長要素3の留め具3aを第3凹部45gのより正確な位置に嵌め込むことができる。
ワイヤ溝部45hの所定の深さD5は、ワイヤWの直径よりも大きい。これにより、ワイヤ溝部45hの深さがワイヤWの直径よりも小さい場合よりも、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の位置決めをより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の正確な位置に安定して嵌め込むことができる。
また、ワイヤ溝部45hのY方向の中央位置は、第3プーリ部45cのプーリ溝45dのY方向の中央位置と略一致する位置に配置されている。
ワイヤ溝部45hのZ1方向側の端部は、貫通孔45eに連続して設けられている。すなわち、ワイヤ溝部45hは、貫通孔45eにZ方向において繋がっている。
ワイヤ溝部45hは、図13に示すように、係合部45fに第3細長要素3の留め具3aが係合した際に、ワイヤWを第3プーリ部45cのプーリ溝45dの周方向にガイドするように構成されている。具体的には、ワイヤ溝部45hは、X方向に沿う方向に所定の長さD6を有している。ここで、ワイヤ溝部45hは、第3凹部45gの周方向に隣接する部分に設けられ、X方向に沿って延びている。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。
ワイヤ溝部45hは、X1方向側に設けられる第1溝部145aと、X2方向側に設けられる第2溝部145bとを有している。そのため、第1溝部145aおよび第2溝部145bは、それぞれ、X方向に沿う方向の所定の長さD6を有している。
第1溝部145aのX1方向側の端部は、第3プーリ部45cのプーリ溝45dに連続して設けられている。すなわち、第1溝部145aは、第3プーリ部45cのプーリ溝45dに周方向において繋がっている。第1溝部145aのX2方向側の端部は、係合部45fの第3凹部45gに連続して設けられている。すなわち、第1溝部145aは、係合部45fの第3凹部45gに周方向において繋がっている。第2溝部145bのX1方向側の端部は、係合部45fの第3凹部45gに連続して設けられている。すなわち、第2溝部145bは、係合部45fの第3凹部45gに周方向において繋がっている。第2溝部145bのX2方向側の端部は、第3プーリ部45cのプーリ溝45dに連続して設けられている。すなわち、第2溝部145bは、第3プーリ部45cのプーリ溝45dに周方向において繋がっている。
図9および図10に示すように、第1支持体45は、第1プーリ部51に係合した第1細長要素1および第2プーリ部53に係合した第2細長要素2をガイドする第1プーリ群101および第2プーリ群102とを有している。第1プーリ群101は、第2軸A2よりもZ1方向側に配置されている。第2プーリ群102は、第2軸A2に配置されている。
第1プーリ群101は、第3プーリ部45cのY1方向側に隣接する第1内側プーリ部101aと、第1内側プーリ部101aのY1方向側に隣接する第1外側プーリ部101bとを有している。また、第1プーリ群101は、第3プーリ部45cのY2方向側に隣接する第1内側プーリ部101cと、第1内側プーリ部101cのY2方向側に隣接する第1外側プーリ部101dとを有している。
第2プーリ群102は、第3プーリ部45cのY1方向側に隣接する第2内側プーリ部102aと、第2内側プーリ部102aのY1方向側に隣接する第2外側プーリ部102bとを有している。また、第2プーリ群102は、第3プーリ部45cのY2方向側に隣接する第2内側プーリ部102cと、第2内側プーリ部102cのY2方向側に隣接する第2外側プーリ部102dとを有している。
(第2支持体)
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。
接続基部46cは、略円筒形状に形成されている。接続基部46cは、Z方向に延びる軸線回りの周方向に沿って設けられた側面部6と、側面部6のシャフト42とは反対側の端部(Z1側の端部)に設けられた端面部7とを有している。また、接続基部46cは、側面部6と端面部7とに囲まれた内部空間8を有している。ここで、接続基部46cの内部空間8は、Z2方向に開放されている。すなわち、接続基部46cのZ2方向側の端部9は、Z2方向に開放された開口である。なお、端面部7は、特許請求の範囲の「第1端部」の一例である。また、端部9は、特許請求の範囲の「第2端部」の一例である。
接続基部46cは、シャフト42の延びる方向(Z1方向)における端面部7とは反対側の端部9からシャフト42の後述する接続部42a(図16参照)が挿入されるように構成されている。端面部7は、シャフト42の延びる方向(Z方向)に貫通する連通孔6aを有する隔壁7aを有している。すなわち、第2支持体46は、シャフト42とは反対側の隔壁7aをシャフト42の延びる方向(Z方向)に貫通する連通孔6aを有している。ここで、隔壁7aは、接続基部46cの内部空間8と外部空間とを仕切るように構成されている。
これにより、接続基部46cの内部空間8に端部9を介してシャフト42の接続部42a(図16参照)を挿入するだけで、接続基部46cとシャフト42とを容易に接続することができるので、手術器具40の組立作業の効率をより向上させることができる。
連通孔6aは、接続基部46cの内部空間8と接続基部46cの外部空間とを連通する。ここで、隔壁7aには、X1方向側に配置された連通孔6a(以下、第1連通孔61)と、X2方向側に配置された連通孔6a(以下、第2連通孔62)とが形成されている。
第1連通孔61および第2連通孔62は、それぞれ、Z1方向から視て略T字状に形成されている。第1連通孔61および第2連通孔62は、それぞれ、Y方向に沿った軸線方向に対して線対称に設けられている。第1連通孔61は、Y方向に延びる第1長孔61aと、第1長孔61aのY方向の略中央部分からX1方向に突出する第1窪み部61bとを有している。第2連通孔62は、Y方向に延びる第2長孔62aと、第2長孔62aのY方向の略中央部分からX2方向に突出する第2窪み部62bとを有している。
また、隔壁7aには、Y1方向側に配置された連通孔6a(以下、第3連通孔63)と、Y2方向側に配置された連通孔6a(以下、第4連通孔64)とが形成されている。第3連通孔63および第4連通孔64は、それぞれ、Z1方向から視て略円形状に形成されている。
〈シリコンシール〉
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。
第1シール部47aは、Z1方向から視てH状に形成されている。第1シール部47aは、第2支持体46の内部空間8のZ1方向側の部分に密着する。第1シール部47aには、第2支持体46の側面部6の内部空間8側の内面の突条を挿入する第1挿入溝147aおよび第2挿入溝147bが形成されている。第1シール部47aには、X1方向側に第2シール部47b、および、X2方向側に第3シール部47cが配置されている。
第2シール部47bは、第2支持体46の第1連通孔61に合わせて形成されている。すなわち、第2シール部47bは、第1連通孔61のZ1方向から視た形状に合わせて、Z1方向から視て略T字状に形成されている。第2シール部47bは、第1連通孔61のZ方向の厚みに合わせて、第1シール部47aからZ1方向に突出している。
第3シール部47cは、第2支持体46の第2連通孔62に合わせて形成されている。すなわち、第3シール部47cは、第2連通孔62のZ1方向から視た形状に合わせて、Z1方向から視て略T字状に形成されている。第3シール部47cは、第2連通孔62のZ方向の厚みに合わせて、第1シール部47aからZ1方向に突出している。
シリコンシール47は、第1挿通孔群71と、第2挿通孔群72と、第3挿通孔群73とを有している。第1挿通孔群71は、第1シール部47aおよび第2シール部47bをZ方向に貫通するように設けられている。第2挿通孔群72は、第1シール部47aおよび第3シール部47cをZ方向に貫通するように設けられている。第3挿通孔群73は、第1シール部47aのみをZ方向に貫通するように設けられている。
第1挿通孔群71および第2挿通孔群72は、それぞれ、第1細長要素1のワイヤWを挿通させる第1挿通孔171と、第2細長要素2のワイヤWを挿通させる第2挿通孔172と、第3細長要素3のワイヤWを挿通させる第3挿通孔173とを有している。これにより、シリコンシール47により第2支持体46内への異物の侵入を抑制しつつ、第3細長要素3を容易に移動させることができる。
第1挿通孔171の内面、第2挿通孔172の内面および第3挿通孔173の内面は、それぞれ、第1細長要素1のワイヤW、第2細長要素2のワイヤWおよび第3細長要素3のワイヤWに密着する。第3挿通孔群73は、エンドエフェクタ41に電力を供給するため、電線を挿通させる第4挿通孔91および第5挿通孔92を有している。第4挿通孔91の内面および第5挿通孔92の内面は、それぞれ、電線に密着する。なお、第3挿通孔173は、特許請求の範囲の「挿通孔」の一例である。
シリコンシール47は、第1切り込み群81と、第2切り込み群82とを有している。
第1切り込み群81は、第1挿通孔群71の第1挿通孔171に繋がり、第1細長要素1のワイヤWを第1挿通孔群71の第1挿通孔171にガイドする第1切り込み181を有している。第1切り込み群81は、第1挿通孔群71の第2挿通孔172に繋がり、第2細長要素2のワイヤWを第1挿通孔群71の第2挿通孔172にガイドする第2切り込み182を有している。第1切り込み群81は、第1挿通孔群71の第3挿通孔173に繋がり、第3細長要素3のワイヤWを第1挿通孔群71の第3挿通孔173にガイドする第3切り込み183を有している。なお、第1挿通孔群71の第3切り込み183は、特許請求の範囲の「切り込み」の一例である。
同様に、第2切り込み群82は、第2挿通孔群72の第1挿通孔171に繋がり、第1細長要素1のワイヤWを第2挿通孔群72の第1挿通孔171にガイドする第1切り込み181を有している。第2切り込み群82は、第2挿通孔群72の第2挿通孔172に繋がり、第2細長要素2のワイヤWを第2挿通孔群72の第2挿通孔172にガイドする第2切り込み182を有している。第2切り込み群82は、第2挿通孔群72の第3挿通孔173に繋がり、第3細長要素3のワイヤWを第2挿通孔群72の第3挿通孔173にガイドする第3切り込み183を有している。なお、第2挿通孔群72の第3切り込み183は、特許請求の範囲の「切り込み」の一例である。
これにより、第3切り込み183を介してワイヤWを、第3挿通孔173に挿入することにより、あらかじめシリコンシール47に第3細長要素3を取り付ける必要がないので、手術器具40の組立作業の効率をより向上させることができる。
第1切り込み群81の第1切り込み181は、第1挿通孔171からX1方向に延びている。第1切り込み群81の第2切り込み182は、第2挿通孔172からX1方向に延びている。第1切り込み群81の第3切り込み183は、第3挿通孔173からX1方向に延びている。第2切り込み群82の第1切り込み181は、第1挿通孔171からX2方向に延びている。第2切り込み群82の第2切り込み182は、第2挿通孔172からX2方向に延びている。第2切り込み群82の第3切り込み183は、第3挿通孔173からX2方向に延びている。
〈シャフト〉
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。
上記したように、接続部42aは、第2支持体46に接続されている。詳細には、接続部42aは、第2支持体46の内部空間8に挿入されている。この際、シリコンシール47は、隔壁7aと接続部42aとにより圧縮挟持される。これにより、シリコンシール47により第1連通孔61および第2連通孔62をより強固に密閉することができる。また、第1挿通孔171を挿通する第1細長要素1のワイヤW、第2挿通孔172を挿通する第2細長要素2のワイヤW、および、第3挿通孔173を挿通する第3細長要素3のワイヤWのそれぞれに、シリコンシール47をより強固に密着させることができる。これらの結果、シリコンシール47のシール性能を向上させることができる。
(手術器具の組み立て方法)
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。
図17に示すように、第1支持体45には、第1軸A1を介してエンドエフェクタ41が回転可能に支持される。また、第1支持体45には、第1プーリ群101および第2プーリ群102が回転可能に取り付けられる。図18に示すように、第2支持体46には、第2軸A2を介して第1支持体45が回転可能に支持される。
図19に示すように、第1細長要素1のワイヤWが、第2プーリ群102のY2方向側の第2内側プーリ部102cのX2方向側に架けられるとともに、第1プーリ群101のY2方向側の第1内側プーリ部101cのX1方向側に架けられる。第1細長要素1の留め具1aを第1細長要素1のワイヤWに固定するとともに、第1細長要素1の留め具1aが第1プーリ部51の第1凹部51aに嵌め込まれる。第1細長要素1のワイヤWが、第1プーリ群101のY1方向側の第1外側プーリ部101bのX2方向側に架けられるとともに、第2プーリ群102のY1方向側の第2外側プーリ部102bのX1方向側に架けられる。また、同様にして、第2細長要素2についてもワイヤWが、第2プーリ群102の第2外側プーリ部102d、第1プーリ群101の第1外側プーリ部101d、第2プーリ部53、第1プーリ群101の第1内側プーリ部101aおよび第2プーリ群102の第2内側プーリ部102aの順に架けられる。
図20に示すように、保護チューブCをワイヤWに固定し、留め具3aをワイヤWに固定した(かしめた)第3細長要素3が準備される。図21および図22に示すように、第3細長要素3の留め具3aおよび保護チューブCをワイヤWに固定した第3細長要素3が、第3細長要素3の留め具3aおよび保護チューブCを挿通可能な大きさの第1支持体45の貫通孔45eに挿通されて第1支持体45に取り付けられる。すなわち、第3細長要素3の留め具3aおよび一方側の保護チューブCが第1連通孔61に挿通されるとともに、一方側の保護チューブCが貫通孔45eに挿通される。そして、第3細長要素3の留め具3aが貫通孔45eに挿入されるとともに、一方側の保護チューブCが第2連通孔62(図14参照)に挿通される。ここで、第3細長要素3のワイヤWをZ2方向側に引っ張ることにより、第3細長要素3の留め具3aが第3プーリ部45cの係合部45fに係合される。
図23に示すように、第1細長要素1のワイヤWが第1切り込み群81の第1切り込み181を挿通して第1挿通孔群71の第1挿通孔171に挿入される。また、第1細長要素1のワイヤWが第2切り込み群82の第1切り込み181を挿通して第2挿通孔群72の第1挿通孔171に挿入される。第2細長要素2および第3細長要素3についても同様の作業が行われ、第2細長要素2のワイヤWが第1挿通孔群71の第2挿通孔172および第2挿通孔群72の第2挿通孔172に挿入され、第3細長要素3のワイヤWが第1挿通孔群71の第3挿通孔173および第2挿通孔群72の第3挿通孔173に挿入される。
そして、シリコンシール47の第2シール部47bが第1連通孔61に挿入されるとともに、シリコンシール47の第3シール部47cが第2連通孔62に挿入される。これにより、シリコンシール47を用いて第2支持体46の内部空間8が密閉される。以上のようにして、手術器具40が組み立てられる。
[第2実施形態]
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。
(手術器具)
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。
エンドエフェクタ241は、種類に応じた機能に基づいて、患者Pの施術部位に対して処置を行うように構成されている。具体的には、エンドエフェクタ241は、1個のエンドエフェクタ部材205を含んでいる。エンドエフェクタ部材205は、フック205aである。フック205aは、第1支持体245に取り付けられている。
フック205aは、図25(A)および図25(B)に示すように、細長要素44(以下、第1細長要素1)の留め具S(以下、第1細長要素1の留め具1a)に係合する第1凹部51aを形成した第1プーリ部51と、第1細長要素1の移動に伴う第1プーリ部51の回転により姿勢を変化させる第1処置部52とを有している。
(第1支持体)
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。
〈貫通孔〉
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。
具体的には、貫通孔245eは、Y方向に沿う方向に所定の幅D1と、Z方向に沿う方向に所定の高さD2とを有している。貫通孔245eの所定の幅D1は、第2プーリ部245cのプーリ溝245dのY方向の幅Bよりも大きい。貫通孔245eの所定の幅D1は、第2プーリ部245cのY方向の最大幅よりも小さい。貫通孔245eの所定の高さD2は、保護チューブCおよび第2細長要素203の留め具203aのワイヤWの延びる方向に直交する方向の長さよりも大きい。貫通孔245eの所定の高さD2は、第1軸A1のZ方向の長さよりも小さい。ここで、貫通孔245eは、X1方向から視て円形状に形成されている。つまり、貫通孔245eでは、所定の高さD2と所定の幅D1とが略等しい。
貫通孔245eは、図27に示すように、第1支持体245をX方向に沿って直線状に貫通するように構成されている。具体的には、貫通孔245eは、第2プーリ部245cのZ1方向側の端部に形成されている。貫通孔245eは、第2プーリ部245cのプーリ溝245dのZ1方向側の部分に繋がる。また、貫通孔245eは、X方向に沿う方向に所定の長さD3を有している。貫通孔245eの所定の長さD3は、第2プーリ部245cのX方向の最大長さと略等しい。
〈係合部〉
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。
具体的には、係合部245fは、第2細長要素203の留め具203aを嵌め込む第2凹部245gを有している。ここで、第2細長要素203の留め具203aは、球形状である。また、係合部245fの第2凹部245gは、第2細長要素203の留め具203aに沿った形状に形成されている。すなわち、係合部245fの第2凹部245gは、2方向から視て略半円形状に形成されている。
このように、貫通孔245eは、X方向に沿って直線状に延びるとともに、係合部245fの第2凹部245gに繋がるように形成されている。つまり、第2凹部245gは、第2プーリ部245cのプーリ溝245dのZ1方向側の部分の底面部のをZ2方向に窪ませている。
〈ワイヤ溝部〉
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。
具体的には、ワイヤ溝部45hは、Y方向に沿う方向に所定の幅D4と、Z方向に沿う方向に所定の深さD5とを有している。ワイヤ溝部45hの所定の幅D4は、第2プーリ部245cのプーリ溝245dのY方向の幅B(図26参照)よりも小さい。ワイヤ溝部45hの所定の深さD5は、ワイヤWの直径よりも大きい。また、ワイヤ溝部45hのY方向の中央位置は、第2プーリ部245cのプーリ溝245dのY方向の中央位置と略一致する位置に配置されている。
ワイヤ溝部45hのZ1方向側の端部は、貫通孔245eに連続して設けられている。すなわち、ワイヤ溝部45hは、貫通孔245eにZ方向において繋がっている。
ワイヤ溝部45hは、図27に示すように、係合部245fに第2細長要素203の留め具203aを係合させた際に、ワイヤWを第2プーリ部245cのプーリ溝245dの周方向にガイドするように構成されている。具体的には、X方向に沿う方向の所定の長さD6を有している。ここで、ワイヤ溝部45hは、第2凹部245gの周方向に隣接する部分に設けられ、Y方向に沿って延びている。つまり、ワイヤ溝部45hは、X1方向側に設けられる第1溝部145aと、X2方向側に設けられる第2溝部145bとを有している。
第1支持体245は、図26に示すように、第1プーリ部51に係合した第1細長要素1をガイドする第1プーリ群101および第2プーリ群102とを有している。第1プーリ群101は、第2軸A2よりもZ1方向側に配置されている。第2プーリ群102は、第2軸A2に配置されている。
第1プーリ群101は、Y1方向側の第1ガイドプーリ部251と、Y2方向側の第2ガイドプーリ部252(図32参照)とを有している。第2プーリ群102は、第2プーリ部245cに隣接する、Y1方向側の第3ガイドプーリ部261と、第4ガイドプーリ部262とを有している。
(第2支持体)
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。
接続基部46cの隔壁7aには、シャフト42の延びる方向(Z方向)に貫通する連通孔6aが形成されている。連通孔6aは、接続基部46cの内部空間8と接続基部46cの外部空間とを連通する。ここで、接続基部46cの隔壁7aには、X1方向側に配置された連通孔6a(以下、第1連通孔61)と、X2方向側に配置された連通孔6a(以下、第2連通孔62)とが形成されている。
第2支持体246は、第1プーリ部51に係合した第1細長要素1をガイドする第3プーリ群270を有している。第3プーリ群270は、第3軸A3に配置されている。第3プーリ群270は、Y1方向側の第5ガイドプーリ部271と、Y2方向側の第6ガイドプーリ部272とを有している。
〈シリコンシール〉
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。
シリコンシール247は、第1挿通孔群71と、第2挿通孔群72と、第3挿通孔群73とを有している。第1挿通孔群71および第2挿通孔群72は、それぞれ、第1細長要素1のワイヤWを挿通させる第1挿通孔171および第2挿通孔172と、第2細長要素203のワイヤWを挿通させる第3挿通孔173とを有している。第3挿通孔群73は、電線を挿通させる第4挿通孔91および第5挿通孔92を有している。なお、第3挿通孔173は、特許請求の範囲の「挿通孔」の一例である。
第1挿通孔群71の第1挿通孔171は、第2シール部47bのY1方向側の端部に配置されている。第1挿通孔群71の第2挿通孔172は、第2シール部47bのY2方向側の端部に配置されている。第2挿通孔群72の第1挿通孔171は、第3シール部47cのY2方向側の端部に配置されている。第2挿通孔群72の第2挿通孔172は、第3シール部47cのY1方向側の端部に配置されている。
シリコンシール247は、第1切り込み群81と、第2切り込み群82とを有している。第1切り込み群81は第1挿通孔群71の第1挿通孔171、第2挿通孔172および第3挿通孔173のそれぞれに繋がっている。第2切り込み群82は、第2挿通孔群72の第1挿通孔171、第2挿通孔172および第3挿通孔173のそれぞれに繋がっている。なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
(手術器具の組み立て方法)
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。
図31に示すように、第1支持体245には、第1軸A1を介してエンドエフェクタ241が回転可能に支持される。第1支持体245には、第1プーリ群101および第2プーリ群102が回転可能に取り付けられる。第2支持体246には、第2軸A2を介して第1支持体245が回転可能に支持される。第2支持体246には、第3軸A3を介して第3プーリ群270が回転可能に取り付けられる。
図32に示すように、第1細長要素1のワイヤWが、第3プーリ群270のY2方向側の第6ガイドプーリ部272のX1方向側に架けられるとともに、第2プーリ群102のY2方向側の第4ガイドプーリ部262のX2方向側に架けられる。第1細長要素1のワイヤWが、第1プーリ群101のY2方向側の第2ガイドプーリ部252のX2方向側に架けられる。
留め具1aを第1細長要素1のワイヤWに固定するとともに、第1細長要素1の留め具1aが第1プーリ部51の第1凹部51aに嵌め込まれる。第1細長要素1のワイヤWが、第1プーリ群101のY1方向側の第1ガイドプーリ部251のX2方向側に架けられる。第1細長要素1のワイヤWが、第2プーリ群102のY1方向側の第3ガイドプーリ部261のX1方向側に架けられるとともに、第3プーリ群270のY1方向側の第5ガイドプーリ部271のX2方向側に架けられる。
ここで、保護チューブCをワイヤWに固定し、留め具203aをワイヤWに固定した(かしめた)第2細長要素203が準備される。図33および図34に示すように、第2細長要素203の留め具203aおよび保護チューブCをワイヤWに固定した第2細長要素203が、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第1支持体245の貫通孔245eに挿通させて第1支持体245に取り付けられる。すなわち、第2細長要素203の留め具203aおよび一方側の保護チューブCが第1連通孔61(図24参照)に挿通されるとともに、一方側の保護チューブCが貫通孔245eに挿通される。そして、第2細長要素203の留め具203aが貫通孔245eに挿入されるとともに、一方側の保護チューブCが第2連通孔62(図24参照)に挿通される。ここで、第3細長要素3のワイヤWをZ2方向側に引っ張ることにより、第2細長要素203の留め具203aが第2プーリ部245cの係合部245fに係合される。
図35に示すように、第1細長要素1のワイヤWが第1切り込み群81の第1切り込み181を挿通して第1挿通孔群71の第1挿通孔171に挿入される。また、第1細長要素1のワイヤWが第1切り込み群81の第2切り込み182を挿通して第1挿通孔群71の第2挿通孔172に挿入される。第2細長要素203についても同様の作業が行われ、第2細長要素203のワイヤWが第1挿通孔群71の第3挿通孔173および第2挿通孔群72の第3挿通孔173に挿入される。
そして、シリコンシール247の第2シール部47bが第1連通孔61に挿入されるとともに、シリコンシール247の第3シール部47cが第2連通孔62に挿入される。これにより、シリコンシール247を用いて第2支持体246の内部空間8が密閉される。以上のようにして、手術器具240が組み立てられる。
このように、エンドエフェクタ部材の数が1個である場合にも、手術器具240の組立作業の効率を向上させることができる。
(変形例)
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。
たとえば、上記第1および第2実施形態では、第3細長要素の留め具3aおよび第2細長要素203の留め具203aは、それぞれ、球形状である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第3細長要素の留め具および第2細長要素の留め具は、それぞれ、円柱形状などであってもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第2凹部245gおよび第3凹部45gは、それぞれ、Y1方向から視て半円形状である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第2凹部および第3凹部は、それぞれ、半球形状などであってもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、第2プーリ部245cおよび第3プーリ部45cが、それぞれ、ワイヤ溝部45hを有している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第2プーリ部および第3プーリ部が、それぞれ、ワイヤ溝部を有していなくともよい。
また、上記第1および第2実施形態では、ワイヤ溝部45hの所定の深さD5は、ワイヤWの直径よりも大きい例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ワイヤ溝部の所定の深さは、ワイヤの直径よりも以下であってもよい。
また、上記第1および第2実施形態では、手術器具40(240)は、エンドエフェクタ部材5(205)として、第1ジョー5aおよび第2ジョー5bまたはフック205aを有している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、手術器具は、エンドエフェクタ部材として、把持鉗子、シザーズ、高周波ナイフ、スネアワイヤ、クランプ、ステイプラーなどを用いてもよい。
3:第3細長要素(細長要素)、3a、203a:留め具、5、205:エンドエフェクタ部材、6a:連通孔、7:端面部(第1端部)、7a:隔壁、9:端部(第2端部)、40、240:手術器具(ロボット手術器具)、41、241:エンドエフェクタ、42:シャフト、42a:接続部、45、245:第1支持体、45c:第3プーリ部(プーリ部)、45e、245e:貫通孔、45f、245f:係合部、45g:第3凹部(凹部)、45h:ワイヤ溝部、46、246:第2支持体、46a:第3突出部(第1突出部)、46b:第4突出部(第2突出部)、46c:接続基部、47、247:シリコンシール(シール部材)、173:第3挿通孔(挿通孔)、183:第3切り込み(切り込み)、203:第2細長要素(細長要素)、245c:第2プーリ部(プーリ部)、245g:第2凹部(凹部)A1:第1軸、A2:第2軸、C:保護チューブ、D1:所定の幅(貫通孔の第2軸の軸線方向の幅)、W:ワイヤ

Claims (13)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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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