JP2013059588A - Puncture support device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、患部の治療や医学的検査等に際して穿刺針を体内へと案内するのに用いられる穿刺支援装置に関する。 The present invention relates to a puncture assisting device used for guiding a puncture needle into a body during treatment of an affected area, medical examination, or the like.
従来、この種の穿刺支援装置としては、人体に固定されるベース部（Clamp）と、複数の流体圧シリンダを介してベース部に連結された板状のステージ（MARS Robot）と、流体圧シリンダ等の側方に位置するように略Ｌ字状の連結部材（Drill guide）を介してステージに固定されると共に穿刺針を軸方向に摺動自在に保持する管状の穿刺針ガイド（Guiding tube）とを備えるものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この穿刺支援装置は、脊椎内に穿刺針を穿刺するのに用いられるものであり、穿刺針を脊椎に穿刺するに際しては、まず、穿刺支援装置のベース部を患者の脊椎横突起にボルトを介して固定する。次いで、Ｘ線撮影装置等により体内における目標点を取得した上で、各流体圧シリンダのストロークを調整することによりステージに固定された穿刺針ガイドを目標点に対して位置決めする。そして、穿刺針ガイドに穿刺針を挿入し、穿刺針を体内へと挿入する。 Conventionally, as this type of puncture support device, a base part (Clamp) fixed to a human body, a plate-like stage (MARS Robot) connected to the base part via a plurality of fluid pressure cylinders, and a fluid pressure cylinder Tubular puncture needle guide (Guiding tube) that is fixed to the stage via a substantially L-shaped connecting member (Drill guide) so as to be located on the side of the tube and that holds the puncture needle slidably in the axial direction (For example, refer nonpatent literature 1). This puncture assisting device is used to puncture a puncture needle in the spine. When puncturing the puncture needle into the spine, first, the base portion of the puncture assisting device is inserted into the transverse process of the patient via a bolt. And fix. Next, after the target point in the body is acquired by an X-ray imaging apparatus or the like, the puncture needle guide fixed to the stage is positioned with respect to the target point by adjusting the stroke of each fluid pressure cylinder. Then, the puncture needle is inserted into the puncture needle guide, and the puncture needle is inserted into the body.
しかしながら、上記従来の穿刺支援装置では、ステージが複数の流体圧シリンダによりベース部の上方に支持されると共に、穿刺針ガイドが流体圧シリンダ等の側方に位置するように連結部材を介してステージに固定されることから、穿刺針の穿刺に際して力点となる穿刺針ガイドが支点（および作用点）となるベース部により片持ち支持されることになる。このため、穿刺時の穿刺針に対する力の加え方によっては、力点となる穿刺針ガイドから支点となるベース部に加えられる力により人体に対するベース部の固定が不安定になり、正確な穿刺が妨げられてしまうおそれもある。 However, in the conventional puncture assisting device, the stage is supported above the base portion by a plurality of fluid pressure cylinders, and the stage is interposed via a connecting member so that the puncture needle guide is positioned on the side of the fluid pressure cylinder or the like. Therefore, the puncture needle guide that is a force point when the puncture needle is punctured is cantilevered by the base portion that is the fulcrum (and the action point). For this reason, depending on how the force is applied to the puncture needle at the time of puncture, the force applied to the base portion serving as the fulcrum from the puncture needle guide serving as the force point becomes unstable, and accurate puncture is prevented. There is also a risk that it will be.
そこで、本発明の穿刺支援装置は、穿刺作業を安定化させて穿刺針を体内の目標点へと精度よく案内することを主目的とする。 Therefore, the main object of the puncture assisting apparatus of the present invention is to stabilize the puncture operation and accurately guide the puncture needle to the target point in the body.
本発明の穿刺支援装置は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。 The puncture assisting apparatus of the present invention employs the following means in order to achieve the main object.
本発明の穿刺支援装置は、
穿刺針を体内へと案内する穿刺支援装置であって、
両端部を通る第１軸周りに回動可能な半円弧状の第１円弧ガイドと、前記第１円弧ガイドと交差するように配置されると共に両端部を通って前記第１軸と直交する第２軸周りに回動可能な半円弧状の第２円弧ガイドと、前記穿刺針が挿通される針挿通部を有すると共に、前記第１および第２円弧ガイドの一方の回動により前記第１および第２円弧ガイドの他方に沿って移動するように前記第１および第２円弧ガイドにより支持される穿刺針ガイドとを含む姿勢調整機構と、
前記第１円弧ガイドを前記第１軸周りに回動させる第１駆動装置と、
前記第２円弧ガイドを前記第２軸周りに回動させる第２駆動装置とを備えることを特徴とする。
The puncture assisting device of the present invention is
A puncture support device for guiding a puncture needle into the body,
A semicircular arc-shaped first arc guide rotatable around a first axis passing through both end portions, and a first arc guide arranged to intersect the first arc guide and orthogonal to the first axis through both end portions. The second arc guide has a semicircular arc shape that can rotate around two axes, and a needle insertion portion through which the puncture needle is inserted, and the first and second arc guides are rotated by one of the first and second arc guides. A posture adjusting mechanism including a puncture needle guide supported by the first and second arc guides so as to move along the other of the second arc guides;
A first drive device for rotating the first arc guide around the first axis;
And a second driving device for rotating the second arc guide around the second axis.
この穿刺支援装置を用いて穿刺針を体内に案内するに際しては、穿刺支援装置を人体に対して固定した上で、別途取得される体内の目標点に応じて第１および第２円弧ガイドの少なくとも何れか一方を回動させる。これにより、穿刺針ガイドは、第１円弧ガイドの回動に伴って第２円弧ガイドに沿って移動すると共に、第２円弧ガイドの回動に伴って第１円弧ガイドに沿って移動し、体内の目標点に対して精度よく位置決めされる。従って、穿刺針を穿刺針ガイドの針挿通部から体内に穿刺することで、当該穿刺針を体内の目標点に精度よく到達させることができる。そして、このような穿刺作業に際して、穿刺針ガイドは、第１および第２軸との双方と直交する軸方向から見て、第１円弧ガイドの両端部と第２円弧ガイドの両端部を通る円内に位置する。従って、穿刺時に穿刺針に加えられる力を第１円弧ガイドの両端部および第２円弧ガイドの両端部、すなわち４点で受けることができるので、穿刺作業中に穿刺針ガイドの位置を安定に保持することが可能となる。この結果、この穿刺支援装置によれば、穿刺作業を安定化させて穿刺針を体内の目標点へと精度よく案内することが可能となる。なお、穿刺針ガイドの針挿通部は、それ自体で穿刺針を軸方向に摺動自在に保持するものであってもよく、穿刺針を軸方向に摺動自在に保持するアダプタの少なくとも一部が挿通されるものであってもよい。 When guiding the puncture needle into the body using the puncture assisting device, the puncture assisting device is fixed to the human body, and at least one of the first and second arc guides according to a target point acquired separately in the body. Either one is rotated. Thus, the puncture needle guide moves along the second arc guide as the first arc guide rotates, and moves along the first arc guide as the second arc guide rotates. Is accurately positioned with respect to the target point. Therefore, by puncturing the puncture needle into the body from the needle insertion portion of the puncture needle guide, the puncture needle can be accurately reached at the target point in the body. In such a puncturing operation, the puncture needle guide is a circle passing through both ends of the first arc guide and both ends of the second arc guide as viewed from the axial direction orthogonal to both the first and second axes. Located in. Therefore, since the force applied to the puncture needle during puncture can be received at both ends of the first arc guide and at both ends of the second arc guide, that is, at four points, the position of the puncture needle guide can be stably maintained during the puncturing operation. It becomes possible to do. As a result, according to this puncture assisting device, it is possible to stabilize the puncture operation and accurately guide the puncture needle to the target point in the body. The needle insertion portion of the puncture needle guide may itself hold the puncture needle so as to be slidable in the axial direction, or at least a part of the adapter that holds the puncture needle so as to be slidable in the axial direction. May be inserted.
また、前記穿刺支援装置は、前記姿勢調整機構を着脱自在に支持するベースユニットを更に備えてもよく、前記第１駆動装置は、前記ベースユニットに配置されると共に前記第１円弧ガイドに着脱自在に連結され、前記第２駆動装置は、前記ベースユニットに配置されると共に前記第２円弧ガイドに着脱自在に連結されてもよい。これにより、第１、第２駆動装置により第１、第２円弧ガイドを回動可能としつつ、姿勢調整機構をベースユニットから離脱させることができるので、予め、穿刺作業に際して穿刺針に近接する姿勢調整機構の全体を容易に滅菌しておくことが可能となる。また、第１および第２駆動装置をベースユニットに配置することで、装置全体の重心を下げて穿刺作業をより安定化させることができる。 The puncture assisting device may further include a base unit that detachably supports the posture adjustment mechanism, and the first driving device is disposed on the base unit and is detachably attached to the first arc guide. The second driving device may be disposed on the base unit and detachably connected to the second arc guide. Accordingly, the posture adjusting mechanism can be detached from the base unit while allowing the first and second drive devices to rotate the first and second arc guides, so that the posture close to the puncture needle in advance during the puncture operation The entire adjustment mechanism can be easily sterilized. In addition, by arranging the first and second drive devices in the base unit, the center of gravity of the entire device can be lowered to further stabilize the puncture operation.
更に、前記第１駆動装置は、軸角４５°の傘歯車対を介して第１円弧ガイドと連結されると共に、前記第２駆動装置は、軸角４５°の傘歯車対を介して第２円弧ガイドと連結されてもよい。これにより、第１軸と第１駆動装置の軸方向とのなす角度と、第２軸と第２駆動装置の軸方向とのなす角度とを４５°にすることができるので、第１および第２軸を対角線とすると共に第１および第２円弧ガイドの両端部を囲む矩形の一辺に沿って第１および第２駆動装置を配置して装置全体をコンパクト化することが可能となる。また、姿勢調整機構がベースユニットにより着脱自在に支持される場合、傘歯車対の軸角を４５°とすることで、姿勢調整機構をベースユニットから離脱させる際に、傘歯車対を構成する２つの傘歯車同士の噛み合いを容易に解除することが可能となる。 Further, the first driving device is connected to the first arc guide via a bevel gear pair having an axial angle of 45 °, and the second driving device is connected to a second gear via a bevel gear pair having an axial angle of 45 °. You may connect with a circular arc guide. As a result, the angle formed between the first shaft and the axial direction of the first drive device and the angle formed between the second shaft and the axial direction of the second drive device can be set to 45 °. It is possible to make the entire apparatus compact by arranging the first and second drive devices along one side of a rectangle that has two axes as diagonal lines and surrounds both ends of the first and second arc guides. Further, when the attitude adjustment mechanism is detachably supported by the base unit, the bevel gear pair is configured when the attitude adjustment mechanism is detached from the base unit by setting the shaft angle of the bevel gear pair to 45 °. The meshing between the two bevel gears can be easily released.
また、前記穿刺支援装置は、前記姿勢調整機構を前記第１および第２軸の双方と４５°をなす方向に移動させる直線移動機構を更に備えてもよい。これにより、穿刺針ガイドの姿勢調整の幅をより大きくすることができる。 The puncture assisting device may further include a linear movement mechanism that moves the posture adjustment mechanism in a direction that forms 45 ° with both the first and second axes. Thereby, the width | variety of attitude | position adjustment of a puncture needle guide can be enlarged more.
更に、前記姿勢調整機構を前記第１および第２軸の双方と直交する第３軸周りに回転させる回転機構を更に備えてもよい。これにより、穿刺針ガイドの姿勢調整の幅をより一層大きくすることができる。 Furthermore, a rotation mechanism that rotates the posture adjustment mechanism around a third axis orthogonal to both the first and second axes may be further provided. Thereby, the width | variety of attitude | position adjustment of a puncture needle guide can be enlarged further.
また、前記第１円弧ガイドは、間隔をおいて互いに対向する一対の第１アーチ部を有すると共に、前記第２円弧ガイドは、間隔をおいて互いに対向する一対の第２アーチ部を有してもよく、前記穿刺針ガイドの前記針挿通部は、前記一対の第１アーチ部と前記一対の第２アーチ部との交差部に挿入されてもよい。これにより、第１および第２円弧ガイドの剛性を確保しつつ、第１および第２円弧ガイドの回動により穿刺針ガイドをスムースに所望の位置に移動させることができる姿勢調整機構を実現することが可能となる。 In addition, the first arc guide has a pair of first arch portions facing each other at an interval, and the second arc guide has a pair of second arch portions facing each other at an interval. Alternatively, the needle insertion portion of the puncture needle guide may be inserted at an intersection between the pair of first arch portions and the pair of second arch portions. Thus, it is possible to realize a posture adjusting mechanism that can smoothly move the puncture needle guide to a desired position by rotating the first and second arc guides while ensuring the rigidity of the first and second arc guides. Is possible.
更に、前記第１および第２円弧ガイドと前記穿刺針ガイドとは、Ｘ線透過性を有する素材により形成されてもよい。これにより、姿勢調整機構によってＸ線が遮られてしまうのを抑制することができるので、穿刺支援装置を人体に対して固定した状態で、体内の目標点等を取得するためのＸ線撮影を実行することが可能となる。 Furthermore, the first and second arc guides and the puncture needle guide may be formed of a material having X-ray permeability. As a result, X-rays can be prevented from being blocked by the posture adjustment mechanism, so that X-ray imaging for acquiring target points and the like in the body can be performed with the puncture support device fixed to the human body. It becomes possible to execute.
また、前記穿刺支援装置は、前記穿刺針を軸方向に摺動自在に保持すると共に所定条件下で前記穿刺針をロック可能なアダプタを更に備えてもよく、前記穿刺針は、前記アダプタを介して前記穿刺針ガイドの前記針挿通部に挿通されてもよい。これにより、穿刺針を体内の目標点へと精度よく案内しつつ、穿刺作業に支障が生じた際にアダプタにより穿刺針をロックして、穿刺針の体内側への移動を規制することが可能となる。 The puncture assisting device may further include an adapter capable of holding the puncture needle slidably in the axial direction and locking the puncture needle under a predetermined condition, and the puncture needle is inserted through the adapter. And may be inserted through the needle insertion portion of the puncture needle guide. This allows the puncture needle to be accurately guided to the target point in the body, and the puncture needle can be locked by the adapter when the puncture operation is disturbed, thereby restricting the movement of the puncture needle to the inside of the body. It becomes.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図１は、本発明の一実施例に係る穿刺支援装置１を示す斜視図であり、図２は、穿刺支援装置１を示す平面図である。これらの図面に示す穿刺支援装置１は、脊椎内に穿刺針を穿刺するのに用いられるものであり、穿刺針を脊椎に穿刺するに際して人体に固定されて当該穿刺針を体内へと案内する。図１および図２に示すように、穿刺支援装置１は、人体に固定されるベースユニット２と、穿刺針を体内の目標点に対して位置決めするための姿勢調整機構１０とを備える。 FIG. 1 is a perspective view showing a puncture support apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the puncture support apparatus 1. The puncture assisting apparatus 1 shown in these drawings is used to puncture a puncture needle in a spine, and is fixed to a human body when the puncture needle is punctured into the spine, and guides the puncture needle into the body. As shown in FIGS. 1 and 2, the puncture assisting apparatus 1 includes a base unit 2 fixed to a human body and a posture adjusting mechanism 10 for positioning the puncture needle with respect to a target point in the body.
ベースユニット２は、環状のベース部材３と、ベース部材３により回転自在に支持される回転ステージ４と、回転ステージ４により摺動自在に支持される直動ステージ５とを含む。実施例において、ベースユニット２を構成するベース部材３、回転ステージ４および直動ステージ５は、何れもＸ線透過性を有する素材（例えば、アクリル樹脂といった樹脂）により形成される。ベース部材３は、図示するように、穿刺支援装置１を人体に固定するための図示しないベルトが挿通されるベルト通し部３ａを有する。なお、穿刺支援装置１（ベース部材３）を人体に固定するための器具は、ベルトに限られるものではなく、穿刺支援装置１（ベース部材３）は、任意の器具や手法により人体に固定され得る。 The base unit 2 includes an annular base member 3, a rotary stage 4 that is rotatably supported by the base member 3, and a linear motion stage 5 that is slidably supported by the rotary stage 4. In the embodiment, the base member 3, the rotary stage 4 and the linear motion stage 5 constituting the base unit 2 are all made of a material having X-ray transparency (for example, a resin such as an acrylic resin). As illustrated, the base member 3 has a belt passing portion 3a through which a belt (not shown) for fixing the puncture assisting device 1 to the human body is inserted. The instrument for fixing the puncture support device 1 (base member 3) to the human body is not limited to the belt, and the puncture support device 1 (base member 3) is fixed to the human body by an arbitrary instrument or technique. obtain.
回転ステージ４は、図示しないベアリング等を介してベース部材３により図１および図２におけるＺ軸（第３軸）周りに回転自在に支持されると共に、回転機構６により駆動されてＺ軸周りに正逆両方向に回転することができる。実施例において、回転機構６は、図２から図４に示すように、少なくとも電気モータを含むと共に当該電気モータにより回転駆動される駆動軸がＺ軸方向に延在するようにベース部材３により支持される駆動装置６０（図３参照）と、回転ステージ４の外周に固定されたリングギヤ６１と、駆動装置６０の駆動軸に固定されると共にリングギヤ６１と噛合するピニオンギヤ６２とを含む。なお、回転機構６の構成は、実施例の構成に限られるものではない。 The rotary stage 4 is supported by the base member 3 via a bearing (not shown) so as to be rotatable around the Z axis (third axis) in FIGS. 1 and 2 and is driven by the rotary mechanism 6 around the Z axis. It can rotate in both forward and reverse directions. In the embodiment, as shown in FIGS. 2 to 4, the rotation mechanism 6 includes at least an electric motor and is supported by the base member 3 so that the drive shaft rotated by the electric motor extends in the Z-axis direction. Drive device 60 (see FIG. 3), a ring gear 61 fixed to the outer periphery of the rotary stage 4, and a pinion gear 62 fixed to the drive shaft of the drive device 60 and meshing with the ring gear 61. In addition, the structure of the rotation mechanism 6 is not restricted to the structure of an Example.
直動ステージ５は、姿勢調整機構１０を着脱自在に支持するための複数の嵌合凹部５ａや穿刺針が挿通される挿通孔５ｂを有すると共に、回転ステージ４により支持されて図１等におけるＸ軸およびＹ軸の双方と４５°をなす方向に延びる一対のガイドレール７により摺動自在に支持される。そして、直動ステージ５は、直線移動機構８により駆動されてベース部材３や回転ステージ４に対してガイドレール７の延在方向に進退移動することができる。実施例において、直線移動機構８は、少なくとも電気モータを含むと共に回転ステージ４に固定される駆動装置８０と、ギヤ列を介して駆動装置８０により回転駆動される送りねじ（例えばボールねじ）８１と、送りねじ８１に螺合されると共に直動ステージ５に固定される送りナット部８２を含む。なお、直線移動機構８の構成は、実施例の構成に限られるものではない。 The linear motion stage 5 has a plurality of fitting recesses 5a for detachably supporting the posture adjusting mechanism 10 and an insertion hole 5b through which a puncture needle is inserted, and is supported by the rotary stage 4 to be X in FIG. It is slidably supported by a pair of guide rails 7 extending in a direction of 45 ° with both the shaft and the Y-axis. The linear motion stage 5 is driven by the linear movement mechanism 8 and can move forward and backward in the extending direction of the guide rail 7 with respect to the base member 3 and the rotary stage 4. In the embodiment, the linear moving mechanism 8 includes at least an electric motor and is fixed to the rotary stage 4, and a feed screw (for example, a ball screw) 81 that is rotationally driven by the driving device 80 via a gear train. And a feed nut portion 82 that is screwed to the feed screw 81 and is fixed to the linear motion stage 5. In addition, the structure of the linear movement mechanism 8 is not restricted to the structure of an Example.
姿勢調整機構１０は、半円弧状の第１円弧ガイド１１と、第１円弧ガイド１１の内側に当該第１円弧ガイド１１と直交するように配置される半円弧状の第２円弧ガイド１２と、第１および第２円弧ガイド１１，１２のそれぞれを回動自在に支持する環状フレーム１３と、穿刺針が挿通される穿刺針ガイド１４とを含む。実施例において、第１および第２円弧ガイド１１，１２，環状フレーム１３および穿刺針ガイド１４は、何れもＸ線透過性を有する素材（例えば、アクリル樹脂といった樹脂）により形成される。 The posture adjustment mechanism 10 includes a semicircular arc-shaped first arc guide 11, a semicircular arc-shaped second arc guide 12 disposed inside the first arc guide 11 so as to be orthogonal to the first arc guide 11, An annular frame 13 that rotatably supports each of the first and second arc guides 11 and 12 and a puncture needle guide 14 through which the puncture needle is inserted are included. In the embodiment, the first and second arc guides 11 and 12, the annular frame 13 and the puncture needle guide 14 are all formed of a material having X-ray transparency (for example, a resin such as an acrylic resin).
第１円弧ガイド１１は、図５および図６に示すように、間隔ｄをおいて互いに対向する一対の第１アーチ部１１ａと、両端部に形成または固定されると共に互いに同軸に延在する２つの軸部１１ｂとを有する。図６に示すように、第１円弧ガイド１１（一対の第１アーチ部１１ａ）の外周面は円周面を形成し、第１円弧ガイド１１の外周面を同図におけるＸＺ平面に投影して得られる曲線は、２つの軸部１１ｂの中心軸（第１軸）をＸＺ平面に投影して得られる直線との交点間で中心角１８０°の円弧（半円弧）を形成する。そして、第１円弧ガイド１１の２つの軸部１１ｂは、それぞれ環状フレーム１３により回転自在に支持される。更に、第１円弧ガイド１１の一方の軸部１１ｂには、環状フレーム１３の外側に位置するように２２．５°のピッチ円錐角を有する傘歯車１５が固定される。 As shown in FIGS. 5 and 6, the first arc guide 11 includes a pair of first arch portions 11 a that are opposed to each other at a distance d, and 2 that are formed or fixed at both ends and extend coaxially with each other. And two shaft portions 11b. As shown in FIG. 6, the outer circumferential surface of the first arc guide 11 (the pair of first arch portions 11a) forms a circumferential surface, and the outer circumferential surface of the first arc guide 11 is projected onto the XZ plane in FIG. The obtained curve forms a circular arc (semi-circular arc) having a central angle of 180 ° between intersections with a straight line obtained by projecting the central axes (first axes) of the two shaft portions 11b onto the XZ plane. The two shaft portions 11 b of the first arc guide 11 are each rotatably supported by the annular frame 13. Further, a bevel gear 15 having a pitch cone angle of 22.5 ° is fixed to one shaft portion 11 b of the first arc guide 11 so as to be positioned outside the annular frame 13.
第２円弧ガイド１２は、図５および図６に示すように、一対の第１アーチ部１１ａの間隔ｄと同一の間隔をおいて互いに対向する一対の第２アーチ部１２ａと、両端部に形成または固定されると共に互いに同軸に延在する２つの軸部１２ｂとを有する。図５に示すように、第２円弧ガイド１２（一対の第２アーチ部１２ａ）の外周面は、第１円弧ガイド１１の外周面よりも曲率半径が小さい円周面を形成し、第２円弧ガイド１２の外周面を同図におけるＹＺ平面に投影して得られる曲線は、２つの軸部１２ｂの中心軸（第２軸）をＹＺ平面に投影して得られる直線との交点間で中心角１８０度の円弧（半円弧）を形成する。そして、第２円弧ガイド１２の２つの軸部１２ｂは、当該２つの軸部１２ｂの中心軸が第１円弧ガイド１１の２つの軸部１１ｂの中心軸と直交するように環状フレーム１３により回転自在に支持される。更に、第２円弧ガイド１２の一方の軸部１２ｂには、環状フレーム１３の外側に位置するように２２．５°のピッチ円錐角を有する傘歯車１６が固定される。 As shown in FIGS. 5 and 6, the second arc guide 12 is formed at both ends with a pair of second arch portions 12a facing each other at the same interval as the interval d of the pair of first arch portions 11a. Alternatively, it has two shaft portions 12b that are fixed and extend coaxially with each other. As shown in FIG. 5, the outer circumferential surface of the second arc guide 12 (the pair of second arch portions 12 a) forms a circumferential surface having a smaller radius of curvature than the outer circumferential surface of the first arc guide 11, and the second arc The curve obtained by projecting the outer peripheral surface of the guide 12 onto the YZ plane in the figure is the central angle between the intersection points with the straight line obtained by projecting the central axis (second axis) of the two shaft portions 12b onto the YZ plane. A 180 degree arc (semi-arc) is formed. The two shaft portions 12b of the second arc guide 12 are freely rotatable by the annular frame 13 so that the center axes of the two shaft portions 12b are orthogonal to the center axes of the two shaft portions 11b of the first arc guide 11. Supported by Further, a bevel gear 16 having a pitch cone angle of 22.5 ° is fixed to one shaft portion 12 b of the second arc guide 12 so as to be located outside the annular frame 13.
環状フレーム１３は、上述のベースユニット２の直動ステージ５に形成された嵌合凹部５ａに嵌め込まれ、それにより姿勢調整機構１０は、直動ステージ５すなわちベースユニット２により着脱自在に支持される。実施例において、姿勢調整機構１０の環状フレーム１３は、図１および図２に示すように、第１円弧ガイド１１の２つの軸部１１ｂの中心軸（第１軸）が図１等に示すＸ軸方向と一致すると共に、第２円弧ガイド１２の２つの軸部１２ｂの中心軸（第２軸）が図１等に示すＹ軸方向と一致するように直動ステージ５の嵌合凹部５ａに嵌め込まれ、その状態で直動ステージ５に対して位置決めされる。 The annular frame 13 is fitted into the fitting recess 5a formed in the linear motion stage 5 of the base unit 2 described above, whereby the posture adjusting mechanism 10 is detachably supported by the linear motion stage 5, that is, the base unit 2. . In the embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the annular frame 13 of the posture adjusting mechanism 10 is configured such that the central axes (first axes) of the two shaft portions 11 b of the first arc guide 11 are X shown in FIG. In the fitting recess 5a of the linear motion stage 5 so that the central axis (second axis) of the two shaft portions 12b of the second arc guide 12 matches the Y-axis direction shown in FIG. It is inserted and positioned with respect to the linear motion stage 5 in this state.
また、環状フレーム１３を支持する直動ステージ５には、図２および図４に示すように、それぞれ２２．５°のピッチ円錐角を有する２つの傘歯車１７および１８がＸ軸およびＹ軸の双方と４５°をなす方向に延びる軸周りに回転自在に支持されている。傘歯車１７は、軸方向に延びる断面円形の貫通孔を有すると共に、姿勢調整機構１０の環状フレーム１３が直動ステージ５に対して位置決めされたときに第１円弧ガイド１１に固定された傘歯車１５と噛合する。また、傘歯車１８は、軸方向に延びる断面円形の貫通孔を有すると共に、姿勢調整機構１０の環状フレーム１３が直動ステージ５に対して位置決めされたときに第２円弧ガイド１２に固定された傘歯車１６と噛合する。 Further, as shown in FIGS. 2 and 4, two bevel gears 17 and 18 each having a pitch cone angle of 22.5 ° are provided on the linear motion stage 5 that supports the annular frame 13 on the X axis and the Y axis. It is supported rotatably about an axis extending in a direction of 45 ° with both. The bevel gear 17 has a through-hole having a circular cross section extending in the axial direction, and is fixed to the first arc guide 11 when the annular frame 13 of the posture adjusting mechanism 10 is positioned with respect to the linear motion stage 5. 15 is engaged. The bevel gear 18 has a through-hole having a circular cross section extending in the axial direction, and is fixed to the second arc guide 12 when the annular frame 13 of the posture adjusting mechanism 10 is positioned with respect to the linear motion stage 5. It meshes with the bevel gear 16.
穿刺針ガイド１４は、図１、図２、図５および図６に示すように、一対の側壁を有する矩形板状の台座部１４ａと、台座部１４ａの中央部から垂直に延出される針挿通部１４ｂと、台座部１４ａおよび針挿通部１４ｂの中心を貫通する断面円形の貫通孔１４ｃとを有する。穿刺針ガイド１４の針挿通部１４ｂは、第１円弧ガイド１１の第１アーチ部１１ａと第２円弧ガイド１２の一対の第２アーチ部１２ａとの交差部、すなわち一対の第１アーチ部１１ａの内壁面と一対の第２アーチ部１２ａの内壁面とにより画成される断面正方形状の穴と内接するように形成され、当該正方形状の穴に摺動自在に挿入される。これにより、穿刺針ガイド１４の貫通孔１４ｃは、環状フレーム１３により支持された第１および第２円弧ガイド１１，１２がそれぞれ直立（直動ステージ５に対して直立）するときに、図１および図２等におけるＺ軸方向に延在する。以下、このように、環状フレーム１３により支持された第１および第２円弧ガイド１１，１２がそれぞれ直動ステージ５に対して直立すると共に、穿刺針ガイド１４の貫通孔１４ｃがＺ軸方向に延在する状態を姿勢調整機構１０の「初期位置」という。 As shown in FIGS. 1, 2, 5, and 6, the puncture needle guide 14 has a rectangular plate-like pedestal portion 14a having a pair of side walls, and a needle insertion that extends vertically from the central portion of the pedestal portion 14a. Part 14b and through hole 14c having a circular cross section that penetrates the center of base part 14a and needle insertion part 14b. The needle insertion portion 14b of the puncture needle guide 14 is an intersection of the first arch portion 11a of the first arc guide 11 and the pair of second arch portions 12a of the second arc guide 12, that is, the pair of first arch portions 11a. It is formed so as to be inscribed in a square-shaped hole defined by the inner wall surface and the inner wall surfaces of the pair of second arch portions 12a, and is slidably inserted into the square hole. As a result, when the first and second arc guides 11 and 12 supported by the annular frame 13 stand upright (upright with respect to the linear motion stage 5), the through hole 14c of the puncture needle guide 14 is shown in FIG. It extends in the Z-axis direction in FIG. Hereinafter, the first and second arc guides 11 and 12 supported by the annular frame 13 stand upright with respect to the linear motion stage 5, and the through hole 14c of the puncture needle guide 14 extends in the Z-axis direction. The existing state is referred to as “initial position” of the posture adjustment mechanism 10.
上述のようにして第１円弧ガイド１１と第２円弧ガイド１２との交差部に配置された穿刺針ガイド１４は、第１および第２円弧ガイド１１，１２の一方の回動により第１および第２円弧ガイド１１，１２の他方に沿って移動するように第１および第２円弧ガイド１１，１２により支持される。すなわち、第１円弧ガイド１１が環状フレーム１３に対して回動すると、針挿通部１４ｂは、一対の第１アーチ部１１ａのうちの回動方向上流側の一方により押圧され、穿刺針ガイド１４は、第２円弧ガイド１２（一対の第２アーチ部１２ａ）に沿って移動する。また、第２円弧ガイド１２が環状フレーム１３に対して回動すると、針挿通部１４ｂは、一対の第２アーチ部１２ａのうちの回動方向上流側の一方により押圧され、穿刺針ガイド１４は、第１円弧ガイド１１（一対の第１アーチ部１１ａ）に沿って移動する。 As described above, the puncture needle guide 14 disposed at the intersection of the first arc guide 11 and the second arc guide 12 is rotated by one of the first and second arc guides 11, 12. The first and second arc guides 11 and 12 are supported so as to move along the other of the two arc guides 11 and 12. That is, when the first arc guide 11 rotates with respect to the annular frame 13, the needle insertion portion 14b is pressed by one of the pair of first arch portions 11a on the upstream side in the rotation direction, and the puncture needle guide 14 is The second arc guide 12 moves along the pair of second arch portions 12a. When the second arc guide 12 rotates with respect to the annular frame 13, the needle insertion portion 14b is pressed by one of the pair of second arch portions 12a on the upstream side in the rotation direction, and the puncture needle guide 14 is The first arc guide 11 moves along the pair of first arch portions 11a.
そして、実施例の穿刺支援装置１は、少なくとも電気モータを含むと共に第１円弧ガイド１１を２つの軸部１１ｂの中心軸（第１軸）周りに回動させる第１駆動装置２１と、少なくとも電気モータを含むと共に第２円弧ガイド１２を２つの軸部１２ｂの中心軸（第２軸）周りに回動させる第２駆動装置２２とを備える。実施例において、第１駆動装置２１は、回転ステージ４に固定されると共に、断面多角形状を有する駆動軸２３に連結され、当該駆動軸２３を正逆両方向に回転駆動する。駆動軸２３は、第１円弧ガイド１１に対応した傘歯車１７の貫通孔に軸方向に摺動自在に挿通されて当該貫通孔に内接する。 The puncture assisting apparatus 1 according to the embodiment includes at least an electric motor and a first driving device 21 that rotates the first arc guide 11 around the central axis (first axis) of the two shaft portions 11b, and at least an electric motor. A second drive device 22 that includes a motor and rotates the second arc guide 12 around the central axis (second axis) of the two shaft portions 12b is provided. In the embodiment, the first drive device 21 is fixed to the rotary stage 4 and connected to a drive shaft 23 having a polygonal cross section, and rotationally drives the drive shaft 23 in both forward and reverse directions. The drive shaft 23 is slidably inserted in the through hole of the bevel gear 17 corresponding to the first arc guide 11 in the axial direction and is inscribed in the through hole.
これにより、ベース部材３や回転ステージ４に対して直動ステージ５が移動するときに傘歯車１７に対する駆動軸２３の摺動を許容しつつ、第１駆動装置２１により回転駆動される駆動軸２３から傘歯車１７および１５を介して第１円弧ガイド１１に回転トルクを伝達することが可能となる。すなわち、第１駆動装置２１は、図２および図４に示すように、傘歯車１５および１７からなる軸角α＝４５°の傘歯車対を介して第１円弧ガイド１１と連結され、実施例では、第１円弧ガイド１１の軸部１１ｂの中心軸と第２円弧ガイド１２の軸部１２ｂの中心軸とを対角線とする共に第１および第２円弧ガイド１１，１２の両端部を囲むＸＹ平面上の正方形（図２および図４における二点鎖線参照）の一辺に沿って配置される。 Thus, the drive shaft 23 that is rotationally driven by the first drive device 21 while allowing the drive shaft 23 to slide relative to the bevel gear 17 when the linear motion stage 5 moves relative to the base member 3 and the rotary stage 4. Rotational torque can be transmitted to the first arc guide 11 via the bevel gears 17 and 15. That is, as shown in FIGS. 2 and 4, the first drive device 21 is connected to the first arc guide 11 via a bevel gear pair composed of bevel gears 15 and 17 and having an axis angle α = 45 °. Then, the XY plane that surrounds both end portions of the first and second arc guides 11 and 12 with the central axis of the shaft portion 11b of the first arc guide 11 and the central axis of the shaft portion 12b of the second arc guide 12 as diagonal lines. They are arranged along one side of the upper square (see the two-dot chain line in FIGS. 2 and 4).
また、実施例において、第２駆動装置２２は、回転ステージ４に固定されると共に、断面多角形状を有する駆動軸２４に連結され、当該駆動軸２４を正逆両方向に回転駆動する。駆動軸２４は、第２円弧ガイド１２に対応した傘歯車１８の貫通孔に軸方向に摺動自在に挿通されて当該貫通孔に内接する。これにより、ベース部材３や回転ステージ４に対して直動ステージ５が移動するときに傘歯車１８に対する駆動軸２４の摺動を許容しつつ、第２駆動装置２２により回転駆動される駆動軸２４から傘歯車１８および１６を介して第２円弧ガイド１２に回転トルクを伝達することが可能となる。すなわち、第２駆動装置２２は、図２および図４に示すように、傘歯車１６および１８からなる軸角α＝４５°の傘歯車対を介して第２円弧ガイド１２と連結され、実施例では、第１円弧ガイド１１の軸部１１ｂの中心軸と第２円弧ガイド１２の軸部１２ｂの中心軸とを対角線とする共に第１および第２円弧ガイド１１，１２の両端部を囲むＸＹ平面上の正方形（図２および図４における二点鎖線参照）の一辺に沿って第１駆動装置２１と平行に配置される。なお、第１および第２駆動装置２１，２２は、回転機構６の駆動装置６０や直線移動機構８の駆動装置８０と共に図示しない制御装置（制御コンピュータ）により制御される。 In the embodiment, the second drive device 22 is fixed to the rotary stage 4 and is connected to a drive shaft 24 having a polygonal cross section, and rotationally drives the drive shaft 24 in both forward and reverse directions. The drive shaft 24 is inserted into the through hole of the bevel gear 18 corresponding to the second arc guide 12 so as to be slidable in the axial direction and is inscribed in the through hole. Thus, the drive shaft 24 that is rotationally driven by the second drive device 22 while allowing the drive shaft 24 to slide relative to the bevel gear 18 when the linear motion stage 5 moves relative to the base member 3 and the rotary stage 4. Rotational torque can be transmitted to the second circular arc guide 12 through the bevel gears 18 and 16. That is, as shown in FIGS. 2 and 4, the second drive device 22 is connected to the second arc guide 12 via a bevel gear pair composed of bevel gears 16 and 18 and having an axis angle α = 45 °. Then, the XY plane that surrounds both end portions of the first and second arc guides 11 and 12 with the central axis of the shaft portion 11b of the first arc guide 11 and the central axis of the shaft portion 12b of the second arc guide 12 as diagonal lines. It is arranged in parallel with the first drive device 21 along one side of the upper square (see the two-dot chain line in FIGS. 2 and 4). The first and second drive devices 21 and 22 are controlled by a control device (control computer) (not shown) together with the drive device 60 of the rotation mechanism 6 and the drive device 80 of the linear movement mechanism 8.
図７は、穿刺作業に際して穿刺支援装置１と共に用いられるアダプタ３０を示す断面図である。同図に示すように、アダプタ３０は、中空の筐体３１と、筐体３１の内部空間内に摺動自在に配置されるプランジャ３２と、プランジャ３２に固定されたストッパ３３と、プランジャ３２を付勢するスプリング３４とを含む。なお、アダプタ３０の構成要素も、スプリング３４等の一部を除いて、例えばアクリル樹脂といったＸ線透過性を有する素材により形成されると好ましい。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing the adapter 30 used together with the puncture assisting apparatus 1 during the puncturing operation. As shown in the figure, the adapter 30 includes a hollow casing 31, a plunger 32 slidably disposed in the internal space of the casing 31, a stopper 33 fixed to the plunger 32, and a plunger 32. And a biasing spring 34. It should be noted that the constituent elements of the adapter 30 are preferably formed of a material having X-ray transparency, such as an acrylic resin, excluding a part of the spring 34 and the like.
筐体３１の図中下端部には、穿刺針ガイド１４の貫通孔１４ｃに嵌合されると共に内部空間と連通する貫通孔を有する突出部３１ａが形成されており、筐体３１の図中上端部には、突出部３１ａの貫通孔と同軸に貫通孔が形成されている。プランジャ３２は、筐体３１の内周面と摺接する鍔部３２ａと、鍔部３２ａから延出されると共に筐体３１の図中上端部に形成された貫通孔から外部に突出する軸部３２ｂと、鍔部３２ａおよび軸部３２ｂを貫通する貫通孔３２ｃとを有する。ストッパ３３は、ゴム等の比較的高い弾性を有する素材により形成されており、鍔部３２ａを挟んで軸部３２ｂと対向するように当該鍔部３２ａに固定される。また、ストッパ３３は、プランジャ３２の貫通孔３２ｃと連通する貫通孔を有すると共に、先端（図中下端）に形成されたテーパ面を有する。プランジャ３２の貫通孔３２ｃ、ストッパ３３の貫通孔ならびに筐体３１の突出部３１ａの貫通孔には、図示するように穿刺針１００が挿通され、当該穿刺針１００は、プランジャ３２およびストッパ３３により軸方向に摺動自在に支持される。 At the lower end portion of the housing 31 in the figure, a protrusion 31a having a through hole that is fitted in the through hole 14c of the puncture needle guide 14 and communicates with the internal space is formed. The part is formed with a through hole coaxially with the through hole of the protruding part 31a. The plunger 32 includes a flange portion 32a that is in sliding contact with the inner peripheral surface of the housing 31, and a shaft portion 32b that extends from the flange portion 32a and protrudes to the outside from a through hole formed in the upper end portion of the housing 31 in the figure. And a through hole 32c that penetrates the flange portion 32a and the shaft portion 32b. The stopper 33 is formed of a material having relatively high elasticity such as rubber, and is fixed to the flange portion 32a so as to face the shaft portion 32b with the flange portion 32a interposed therebetween. The stopper 33 has a through hole communicating with the through hole 32c of the plunger 32 and a tapered surface formed at the tip (lower end in the figure). The puncture needle 100 is inserted into the through hole 32 c of the plunger 32, the through hole of the stopper 33 and the through hole of the protrusion 31 a of the housing 31 as shown in the figure. The puncture needle 100 is pivoted by the plunger 32 and the stopper 33. It is slidably supported in the direction.
スプリング３４は、プランジャ３２の軸部３２ｂの外周かつ鍔部３２ａと筐体３１の図中上側の内壁面との間に配置され、プランジャ３２を筐体３１の突出部３１ａ側（図中下方）へと付勢する。また、スプリング３４の周囲には、筐体３１とプランジャ３２の鍔部３２ａとにより負圧室３５が画成され、当該負圧室３５には、筐体３１に形成された吸引口３１ｂを介して上述の制御装置により制御される図示しない真空ポンプが接続される。更に、筐体３１の図中下側の内壁面には、ストッパ３３よりも高い剛性を有する素材により形成されたストッパ受容部材３６が固定されている。ストッパ受容部材３６は、筐体３１の突出部３１ａの貫通孔と連通すると共に、突出部３１ａに向かうにつれて先細になるように形成されたテーパ孔３６ａを有する。 The spring 34 is disposed between the outer periphery of the shaft portion 32b of the plunger 32 and between the flange portion 32a and the inner wall surface on the upper side of the housing 31 in the drawing, and the plunger 32 is disposed on the protruding portion 31a side of the housing 31 (lower in the drawing). Energize to. A negative pressure chamber 35 is defined around the spring 34 by the casing 31 and the flange 32a of the plunger 32. The negative pressure chamber 35 is connected to the negative pressure chamber 35 via a suction port 31b formed in the casing 31. Thus, a vacuum pump (not shown) controlled by the above control device is connected. Further, a stopper receiving member 36 made of a material having higher rigidity than the stopper 33 is fixed to the inner wall surface on the lower side of the housing 31 in the figure. The stopper receiving member 36 communicates with the through hole of the protruding portion 31a of the housing 31 and has a tapered hole 36a formed so as to taper toward the protruding portion 31a.
このように構成されるアダプタ３０において、真空ポンプが停止されて負圧室３５内が正圧（大気圧）に保たれているときには、スプリング３４によりプランジャ３２が筐体３１の突出部３１ａ側（図中下方）へと付勢され、ストッパ３３のテーパ面がストッパ受容部材３６のテーパ孔３６ａに押し付けられる。これにより、ストッパ３３から穿刺針１００に加えられる摩擦抵抗が増加することによりプランジャ３２やストッパ３３に対する穿刺針１００の摺動が規制され、穿刺針１００がロックされる。これに対して、真空ポンプにより負圧室３５内の空気が吸引されて負圧室３５内の圧力が低下すると、負圧室３５内とストッパ受容部材３６が配置される空間内との圧力差により、スプリング３４の付勢力に抗してプランジャ３２が図中上方へと移動する。これにより、ストッパ３３がテーパ孔３６ａから離間し、ストッパ３３による穿刺針１００のロックが解除される。 In the adapter 30 configured as described above, when the vacuum pump is stopped and the inside of the negative pressure chamber 35 is maintained at a positive pressure (atmospheric pressure), the plunger 32 is moved by the spring 34 to the side of the protruding portion 31a of the housing 31 ( The taper surface of the stopper 33 is pressed against the taper hole 36 a of the stopper receiving member 36. As a result, the frictional resistance applied from the stopper 33 to the puncture needle 100 increases, so that sliding of the puncture needle 100 with respect to the plunger 32 and the stopper 33 is restricted, and the puncture needle 100 is locked. On the other hand, when the air in the negative pressure chamber 35 is sucked by the vacuum pump and the pressure in the negative pressure chamber 35 decreases, the pressure difference between the negative pressure chamber 35 and the space in which the stopper receiving member 36 is disposed. As a result, the plunger 32 moves upward in the figure against the urging force of the spring 34. Accordingly, the stopper 33 is separated from the tapered hole 36a, and the lock of the puncture needle 100 by the stopper 33 is released.
穿刺作業が行われる間、アダプタ３０の負圧室３５に接続される真空ポンプは、負圧室３５内の空気を吸引するように作動される。また、真空ポンプを制御する上述の制御装置は、穿刺作業中に、いわゆる怒嘖反射（バッキング）等により人体が動いたことによって穿刺支援装置１のベースユニット２等に設置された図示しない加速度センサの検出値が閾値を超えると、穿刺針１００がロックされて更に体内側へと移動しないように真空ポンプの作動を停止させる。 While the puncturing operation is performed, the vacuum pump connected to the negative pressure chamber 35 of the adapter 30 is operated to suck air in the negative pressure chamber 35. Further, the above-described control device for controlling the vacuum pump is an acceleration sensor (not shown) installed in the base unit 2 of the puncture assisting device 1 due to the movement of the human body due to so-called angry reflection (backing) or the like during the puncture operation. When the detected value exceeds the threshold value, the operation of the vacuum pump is stopped so that the puncture needle 100 is locked and does not move further into the body.
次に、上述の穿刺支援装置１を用いて穿刺針１００を体内に案内する手順について説明する。 Next, a procedure for guiding the puncture needle 100 into the body using the puncture assisting apparatus 1 described above will be described.
穿刺支援装置１を用いて穿刺針を体内すなわち脊椎へと案内するに際しては、まず、ベースユニット２を人体の背部に固定すると共に、ベースユニット２の直動ステージ５の嵌合凹部５ａに姿勢調整機構１０の環状フレーム１３を嵌め込む。この際、姿勢調整機構１０は、上述の初期状態にある。次いで、穿刺支援装置１が固定された背部をＸ線撮影装置により撮影し、撮影データを穿刺支援装置１の制御装置に入力する。当該制御装置は、Ｘ線撮影装置による撮影データに基づいて体内（脊椎内）の目標点と、例えば穿刺針ガイド１４の針挿通部１４ｂの現在位置とを取得した上で、目標点に対応した針挿通部１４ｂの最適位置を取得する。更に、制御装置は、針挿通部１４ｂの現在位置と最適位置とに基づいて、穿刺針ガイド１４のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向における移動量を取得し、取得した各軸方向の移動量に基づいて、回転ステージ４の目標回転角度、直動ステージ５の目標移動量、姿勢調整機構１０の第１および第２円弧ガイド１１，１２の目標回動量（回動角度）を取得する。 When guiding the puncture needle into the body, that is, the spine using the puncture support device 1, first, the base unit 2 is fixed to the back of the human body and the posture is adjusted to the fitting recess 5 a of the linear motion stage 5 of the base unit 2. The annular frame 13 of the mechanism 10 is fitted. At this time, the posture adjustment mechanism 10 is in the initial state described above. Next, the back portion to which the puncture support device 1 is fixed is imaged by an X-ray imaging device, and the imaging data is input to the control device of the puncture support device 1. The control device corresponds to the target point after acquiring the target point in the body (in the spine) and the current position of the needle insertion portion 14b of the puncture needle guide 14 based on the imaging data obtained by the X-ray imaging device. The optimum position of the needle insertion part 14b is acquired. Furthermore, the control device acquires the movement amount of the puncture needle guide 14 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions based on the current position and the optimum position of the needle insertion portion 14b, and acquires the acquired movement amounts in the respective axial directions. The target rotation angle of the rotary stage 4, the target movement amount of the linear motion stage 5, and the target rotation amounts (rotation angles) of the first and second arc guides 11 and 12 of the attitude adjustment mechanism 10 are acquired.
回転ステージ４の目標回転角度や、直動ステージ５の目標移動量が取得された場合、制御装置は、回転ステージ４がベース部材３に対して目標回転角度だけ回転するように回転機構６の駆動装置６０を制御したり、直動ステージ５が回転ステージ４に対して目標移動量だけ移動するように直線移動機構８の駆動装置８０を制御する。続いて、制御装置は、第１円弧ガイド１１や第２円弧ガイド１２が直動ステージ５に対して目標回動量だけ回動するように第１駆動装置２１や第２駆動装置２２を制御する。これにより、穿刺針ガイド１４は、第１円弧ガイド１１の回動に伴って第２円弧ガイド１２に沿って移動すると共に、第２円弧ガイド１２の回動に伴って第１円弧ガイド１１に沿って移動し、体内の目標点に対して精度よく位置決めされる。ここで、上述のように構成される姿勢調整機構１０では、第１および第２駆動装置２１，２２を同時に作動させて穿刺針ガイド１４を移動させることが可能であり、これにより穿刺針ガイド１４を体内の目標点に対して速やかに位置決めすることができる。 When the target rotation angle of the rotation stage 4 or the target movement amount of the linear motion stage 5 is acquired, the control device drives the rotation mechanism 6 so that the rotation stage 4 rotates by the target rotation angle with respect to the base member 3. The apparatus 60 is controlled, and the drive unit 80 of the linear movement mechanism 8 is controlled so that the linear movement stage 5 moves with respect to the rotation stage 4 by a target movement amount. Subsequently, the control device controls the first driving device 21 and the second driving device 22 so that the first arc guide 11 and the second arc guide 12 rotate with respect to the linear motion stage 5 by a target rotation amount. As a result, the puncture needle guide 14 moves along the second arc guide 12 as the first arc guide 11 rotates, and along the first arc guide 11 as the second arc guide 12 rotates. And is accurately positioned with respect to the target point in the body. Here, in the posture adjusting mechanism 10 configured as described above, it is possible to move the puncture needle guide 14 by simultaneously operating the first and second driving devices 21 and 22, thereby the puncture needle guide 14. Can be quickly positioned with respect to the target point in the body.
こうして、穿刺針ガイド１４が体内の目標点に対して位置決めされたならば、穿刺針ガイド１４の貫通孔１４ｃに上述のアダプタ３０の突出部３１ａを嵌合すると共に、アダプタの吸引口３１ｂに真空ポンプを接続する。そして、真空ポンプによりアダプタ３０の負圧室３５内の空気を吸引した状態で、穿刺針１００をアダプタ３０のプランジャ３２に挿通し、穿刺針ガイド１４の針挿通部１４ｂの貫通孔１４ｃから直動ベース５の挿通孔５ｂ等を介して体内に穿刺する。これにより、穿刺支援装置１を用いれば、穿刺針１００を体内の目標点に精度よく到達させることができる。また、このような穿刺作業に際して、穿刺針ガイド１４は、Ｚ軸方向（上方）から見て、第１円弧ガイド１１の両端部と第２円弧ガイド１２の両端部を通る円内に位置する。従って、穿刺時に穿刺針１００に加えられる力を第１円弧ガイド１１の両端部に形成された２つの軸部１１ｂおよび第２円弧ガイドの両端部に形成された２つの軸部１２ｂ、すなわち４点で受けることができるので、穿刺作業中に穿刺針ガイド１４の位置を安定に保持することが可能となる。この結果、穿刺支援装置１によれば、穿刺作業を安定化させて穿刺針１００を体内の目標点へと精度よく案内することが可能となる。更に、穿刺作業中に例えば怒嘖反射等により人体が動いたときには、制御装置により真空ポンプが停止され、アダプタ３０により穿刺針１００がロックされるので、穿刺針１００の体内側への移動を規制することが可能となる。 Thus, when the puncture needle guide 14 is positioned with respect to the target point in the body, the protruding portion 31a of the adapter 30 is fitted into the through hole 14c of the puncture needle guide 14, and the suction port 31b of the adapter is vacuumed. Connect the pump. Then, with the air in the negative pressure chamber 35 of the adapter 30 sucked by the vacuum pump, the puncture needle 100 is inserted into the plunger 32 of the adapter 30 and moved straight from the through hole 14c of the needle insertion portion 14b of the puncture needle guide 14. The body 5 is punctured through the insertion hole 5b of the base 5. Thereby, if the puncture assistance apparatus 1 is used, the puncture needle 100 can be accurately reached at the target point in the body. In such a puncturing operation, the puncture needle guide 14 is positioned in a circle passing through both end portions of the first arc guide 11 and both end portions of the second arc guide 12 as viewed from the Z-axis direction (above). Accordingly, the force applied to the puncture needle 100 at the time of puncturing is two shaft portions 11b formed at both ends of the first arc guide 11 and two shaft portions 12b formed at both ends of the second arc guide, that is, four points. Therefore, it is possible to stably hold the position of the puncture needle guide 14 during the puncture operation. As a result, according to the puncture assisting apparatus 1, it is possible to stabilize the puncture operation and accurately guide the puncture needle 100 to the target point in the body. Further, when the human body moves due to, for example, angry reflection during the puncture operation, the vacuum pump is stopped by the control device, and the puncture needle 100 is locked by the adapter 30, so that the movement of the puncture needle 100 to the inside of the body is restricted. It becomes possible to do.
以上説明したように、実施例の穿刺支援装置１は、軸部１１ｂの中心軸（Ｘ軸）周りに回動可能な半円弧状の第１円弧ガイド１１と、第１円弧ガイド１１と交差するように配置されると共に第１円弧ガイド１１の軸部１１ｂの中心軸と直交する軸部１２ｂの中心軸（Ｙ軸）周りに回動可能な半円弧状の第２円弧ガイド１２と、穿刺針１００が挿通される針挿通部１４ｂを有すると共に第１および第２円弧ガイド１１，１２の一方の回動により第１および第２円弧ガイド１１，１２の他方に沿って移動するように第１および第２円弧ガイド１１，１２により支持される穿刺針ガイド１４とを含む姿勢調整機構１０と、第１円弧ガイド１１を軸部１１ｂの中心軸周りに回動させる第１駆動装置２１と、第２円弧ガイド１２を軸部１２ｂの中心軸周りに回動させる第２駆動装置２２とを備える。従って、かかる穿刺支援装置１によれば、上述のように、穿刺作業を安定化させて穿刺針１００を体内の目標点へと精度よく案内することが可能となる。 As described above, the puncture assisting apparatus 1 according to the embodiment intersects with the first arc guide 11 and the first arc guide 11 having a semicircular arc shape that is rotatable around the central axis (X axis) of the shaft portion 11b. A semicircular arc-shaped second arc guide 12 that is arranged in such a manner and is rotatable around the central axis (Y axis) of the shaft portion 12b that is orthogonal to the central axis of the shaft portion 11b of the first arc guide 11; The first and second arcuate guides 11 and 12 are moved along the other of the first and second arcuate guides 11 and 12 by the rotation of one of the first and second arcuate guides 11 and 12. A posture adjusting mechanism 10 including a puncture needle guide 14 supported by the second arc guides 11 and 12, a first driving device 21 for rotating the first arc guide 11 around the central axis of the shaft portion 11b, and a second The arc guide 12 is rotated around the central axis of the shaft portion 12b. And a second drive unit 22 for rotating the. Therefore, according to the puncture assisting apparatus 1, as described above, it is possible to stabilize the puncture operation and accurately guide the puncture needle 100 to the target point in the body.
また、実施例の穿刺支援装置１は、姿勢調整機構１０を着脱自在に支持する直動ステージ５と当該直動ステージ５を摺動自在に支持する回転ステージ４とを含むベースユニット２を備えており、第１駆動装置２１は、ベースユニット２の回転ステージ４に配置されると共に第１円弧ガイド１１に着脱自在に連結され、第２駆動装置２２は、ベースユニット２の回転ステージ４に配置されると共に第２円弧ガイド１２に着脱自在に連結される。これにより、第１、第２駆動装置２１，２２により第１、第２円弧ガイド１１，１２を回動可能としつつ、姿勢調整機構１０をベースユニット２から離脱させることができるので、予め、穿刺作業に際して穿刺針１００に近接する姿勢調整機構１０の全体を容易に滅菌しておくことが可能となる。また、第１および第２駆動装置２１，２２をベースユニット２（回転ステージ４）に配置することで、穿刺支援装置１全体の重心を下げて穿刺作業をより安定化させることができる。 Further, the puncture assisting apparatus 1 of the embodiment includes a base unit 2 including a linear motion stage 5 that detachably supports the posture adjustment mechanism 10 and a rotary stage 4 that slidably supports the linear motion stage 5. The first drive device 21 is arranged on the rotary stage 4 of the base unit 2 and is detachably connected to the first arc guide 11, and the second drive device 22 is arranged on the rotary stage 4 of the base unit 2. And detachably connected to the second arc guide 12. Accordingly, the posture adjusting mechanism 10 can be detached from the base unit 2 while the first and second arc guides 11 and 12 can be rotated by the first and second driving devices 21 and 22, so It becomes possible to easily sterilize the entire posture adjusting mechanism 10 adjacent to the puncture needle 100 during the work. In addition, by arranging the first and second driving devices 21 and 22 on the base unit 2 (rotation stage 4), the center of gravity of the entire puncture assisting device 1 can be lowered to further stabilize the puncture operation.
更に、実施例の穿刺支援装置１では、第１駆動装置２１が傘歯車１５および１７からなる軸角４５°のかさ歯車対を介して第１円弧ガイド１１と連結され、第２駆動装置２２が傘歯車１６および１８からなる軸角４５°のかさ歯車対を介して第２円弧ガイド１２と連結される。これにより、第１円弧ガイド１１の軸部１１ｂの中心軸と第１駆動装置２１の軸方向とのなす角度と、第２円弧ガイド１２の軸部１２ｂの中心軸と第２駆動装置２２の軸方向とのなす角度とを４５°にすることができるので、第１円弧ガイド１１の軸部１１ｂの中心軸と第２円弧ガイド１２の軸部１２ｂの中心軸とを対角線とする共に第１および第２円弧ガイド１１，１２の両端部を囲むＸＹ平面上の正方形の一辺に沿って第１および第２駆動装置２１，２２を配置して装置全体をコンパクト化することが可能となる。そして、軸角４５°のかさ歯車対を用いることで、姿勢調整機構１０を直動ステージ５から離脱させる際に、傘歯車１５，１６と傘歯車１７，１８との噛み合いを容易かつスムースに解除することができる。 Furthermore, in the puncture assisting apparatus 1 of the embodiment, the first driving device 21 is connected to the first arc guide 11 through a bevel gear pair made up of bevel gears 15 and 17 and having an axial angle of 45 °, and the second driving device 22 is connected. The second circular arc guide 12 is connected via a bevel gear pair composed of bevel gears 16 and 18 and having a shaft angle of 45 °. Thereby, the angle formed by the central axis of the shaft portion 11 b of the first arc guide 11 and the axial direction of the first drive device 21, the central axis of the shaft portion 12 b of the second arc guide 12, and the axis of the second drive device 22. Since the angle formed with the direction can be set to 45 °, the first axis and the center axis of the shaft portion 11b of the first arc guide 11 and the center axis of the shaft portion 12b of the second arc guide 12 are diagonal lines. By arranging the first and second driving devices 21 and 22 along one side of a square on the XY plane surrounding both ends of the second arc guides 11 and 12, the entire device can be made compact. Then, by using a bevel gear pair with a shaft angle of 45 °, when the posture adjusting mechanism 10 is detached from the linear motion stage 5, the engagement between the bevel gears 15 and 16 and the bevel gears 17 and 18 is easily and smoothly released. can do.
また、実施例の穿刺支援装置１は、姿勢調整機構１０を支持する直動ステージ５を第１円弧ガイド１１の軸部１１ｂの中心軸（Ｘ軸）および第２円弧ガイド１２の軸部１２ｂの中心軸（Ｙ軸）の双方と４５°をなす方向に移動させる直線移動機構８と、姿勢調整機構１０および直動ステージ５を支持する回転ステージ４をＺ軸周りに回転させる回転機構６とを備えている。これにより、装置全体の大型化を抑制しつつ、穿刺針ガイド１４の姿勢調整の幅をより一層大きくすることができる。ただし、回転機構６は、直線移動機構８による移動方向と直交する方向に直動ステージ５を移動させる直線移動機構で置き換えられてもよい。 Further, in the puncture assisting apparatus 1 of the embodiment, the linear motion stage 5 that supports the posture adjusting mechanism 10 is moved between the central axis (X axis) of the shaft portion 11 b of the first arc guide 11 and the shaft portion 12 b of the second arc guide 12. A linear movement mechanism 8 that moves in the direction of 45 ° with both the central axis (Y axis), and a rotation mechanism 6 that rotates the rotary stage 4 that supports the attitude adjustment mechanism 10 and the linear motion stage 5 around the Z axis. I have. Thereby, the width | variety of attitude | position adjustment of the puncture needle guide 14 can be enlarged further, suppressing the enlargement of the whole apparatus. However, the rotation mechanism 6 may be replaced with a linear movement mechanism that moves the linear motion stage 5 in a direction orthogonal to the movement direction of the linear movement mechanism 8.
更に、上記実施例において、第１円弧ガイド１１は、間隔ｄをおいて互いに対向する一対の第１アーチ部１１ａを有すると共に、第２円弧ガイド１２は、間隔ｄをおいて互いに対向する一対の第２アーチ部１２ａを有し、穿刺針ガイド１４の針挿通部１４ｂは、一対の第１アーチ部１１ａと一対の第２アーチ部１２ａとの交差部に挿入される。これにより、第１および第２円弧ガイド１１，１２の剛性を確保しつつ、第１および第２円弧ガイド１１，１２の回動により穿刺針ガイド１４をスムースに所望の位置に移動させることができる姿勢調整機構１０を実現することが可能となる。ただし、第１および第２円弧ガイド１１，１２は、単一のアーチ部を有するように構成されてもよく、この場合には、穿刺針ガイド１４は、第１および第２円弧ガイド１１，１２の双方と摺動自在に係合するように構成されるとよい。 Further, in the above embodiment, the first arc guide 11 has a pair of first arch portions 11a facing each other with a distance d, and the second arc guide 12 has a pair of facing each other with a distance d. The needle insertion portion 14b of the puncture needle guide 14 has a second arch portion 12a, and is inserted at an intersection between the pair of first arch portions 11a and the pair of second arch portions 12a. Thereby, the puncture needle guide 14 can be smoothly moved to a desired position by rotating the first and second arc guides 11 and 12 while ensuring the rigidity of the first and second arc guides 11 and 12. The attitude adjustment mechanism 10 can be realized. However, the first and second arc guides 11 and 12 may be configured to have a single arch portion. In this case, the puncture needle guide 14 is configured by the first and second arc guides 11 and 12. It is good to be comprised so that both may be slidably engaged.
また、上記実施例のように、第１および第２円弧ガイド１１，１２と穿刺針ガイド１４とをＸ線透過性を有する素材により形成すれば、姿勢調整機構１０によってＸ線が遮られてしまうのを抑制することができる。これにより、穿刺支援装置１を人体に対して固定した状態で、体内の目標点等を取得するためのＸ線撮影を実行することが可能となる。 Further, if the first and second arc guides 11 and 12 and the puncture needle guide 14 are formed of a material having X-ray permeability as in the above embodiment, the posture adjusting mechanism 10 blocks the X-rays. Can be suppressed. As a result, it is possible to perform X-ray imaging for acquiring target points in the body while the puncture assisting apparatus 1 is fixed to the human body.
更に、実施例の穿刺支援装置１は、穿刺針１００を軸方向に摺動自在に保持すると共に所定条件下すなわち真空ポンプによる負圧室３５内の空気吸引が停止された状態で穿刺針１００をロック可能なアダプタ３０を備えており、穿刺針１００は、アダプタ３０の一部（突出部３１ａ）を介して穿刺針ガイド１４の針挿通部１４ｂに挿通される。これにより、穿刺針１００を体内の目標点へと精度よく案内しつつ、穿刺作業に支障が生じた際にアダプタ３０により穿刺針１００をロックして、穿刺針１００の体内側への移動を規制することが可能となる。ただし、穿刺支援装置１において、穿刺針ガイド１４の針挿通部１４ｂは、それ自体で穿刺針１００を軸方向に摺動自在に保持可能に構成されてもよい。また、穿刺針ガイド１４とアダプタ３０とを一体に構成してもよい。更に、アダプタ３０から穿刺針１００のロック機構を省略して、穿刺針１００のロック機構を別途設けてもよい。また、穿刺針１００としては、穿刺支援措装置１により体内へと精度よく案内され得るものであれば、任意の構成のものを採用することができる。 Furthermore, the puncture assisting apparatus 1 of the embodiment holds the puncture needle 100 slidably in the axial direction and holds the puncture needle 100 under a predetermined condition, that is, in a state where air suction in the negative pressure chamber 35 by the vacuum pump is stopped. The lockable adapter 30 is provided, and the puncture needle 100 is inserted into the needle insertion portion 14b of the puncture needle guide 14 through a part of the adapter 30 (projecting portion 31a). Thereby, while guiding the puncture needle 100 to the target point in the body accurately, the puncture needle 100 is locked by the adapter 30 when the puncture operation is disturbed, and the movement of the puncture needle 100 to the inside of the body is restricted. It becomes possible to do. However, in the puncture assisting apparatus 1, the needle insertion portion 14b of the puncture needle guide 14 may be configured to be able to hold the puncture needle 100 slidably in the axial direction by itself. Further, the puncture needle guide 14 and the adapter 30 may be configured integrally. Furthermore, the lock mechanism for the puncture needle 100 may be omitted from the adapter 30 and a lock mechanism for the puncture needle 100 may be provided separately. As the puncture needle 100, any puncture needle 100 can be employed as long as it can be accurately guided into the body by the puncture assisting device 1.
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
本発明は、穿刺支援装置の製造産業において利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of puncture assisting devices.
１ 穿刺支援装置、２ ベースユニット、３ ベース部材、４ 回転ステージ、５ 直動ステージ、５ａ 嵌合凹部、５ｂ 挿通孔、６ 回転機構、７ ガイドレール、８ 直線移動機構、１０ 姿勢調整機構、１１ 第１円弧ガイド、１１ａ 第１アーチ部、１１ｂ 軸部、１２ 第２円弧ガイド、１２ａ 第２アーチ部、１２ｂ 軸部、１３ 環状フレーム、１４ 穿刺針ガイド、１４ａ 台座部、１４ｂ 針挿通部、１４ｃ 貫通孔、１５，１６，１７，１８ 傘歯車、２１ 第１駆動装置、２２ 第２駆動装置、２３，２４ 駆動軸、３０ アダプタ、３１ 筐体、３１ａ 突出部、３１ｂ 吸引口、３２ プランジャ、３２ａ 鍔部、３２ｂ 軸部、３２ｃ 貫通孔、３３ ストッパ、３４ スプリング、３５ 負圧室、３６ ストッパ受容部材、３６ａ テーパ孔、６０ 駆動装置、６１ リングギヤ、６２ ピニオンギヤ、８０ 駆動装置、８２ ナット部、１００ 穿刺針。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Puncture assistance apparatus, 2 base unit, 3 base member, 4 rotation stage, 5 linear motion stage, 5a fitting recessed part, 5b insertion hole, 6 rotation mechanism, 7 guide rail, 8 linear movement mechanism, 10 attitude | position adjustment mechanism, 11 1st arc guide, 11a 1st arch part, 11b axial part, 12 2nd arc guide, 12a 2nd arch part, 12b axial part, 13 annular frame, 14 puncture needle guide, 14a pedestal part, 14b needle insertion part, 14c Through hole, 15, 16, 17, 18 Bevel gear, 21 1st drive device, 22 2nd drive device, 23, 24 Drive shaft, 30 Adapter, 31 Housing, 31a Projection, 31b Suction port, 32 Plunger, 32a Hook, 32b Shaft, 32c Through-hole, 33 Stopper, 34 Spring, 35 Negative pressure chamber, 36 Stopper receiving member, 36a Te Pas hole, 60 drive, 61 ring gear, 62 pinion gear, 80 drive, 82 nut, 100 puncture needle.
Claims (8)
両端部を通る第１軸周りに回動可能な半円弧状の第１円弧ガイドと、前記第１円弧ガイドと交差するように配置されると共に両端部を通って前記第１軸と直交する第２軸周りに回動可能な半円弧状の第２円弧ガイドと、前記穿刺針が挿通される針挿通部を有すると共に、前記第１および第２円弧ガイドの一方の回動により前記第１および第２円弧ガイドの他方に沿って移動するように前記第１および第２円弧ガイドにより支持される穿刺針ガイドとを含む姿勢調整機構と、
前記第１円弧ガイドを前記第１軸周りに回動させる第１駆動装置と、
前記第２円弧ガイドを前記第２軸周りに回動させる第２駆動装置とを備えることを特徴とする穿刺支援装置。 A puncture support device for guiding a puncture needle into the body,
A semicircular arc-shaped first arc guide rotatable around a first axis passing through both end portions, and a first arc guide arranged to intersect the first arc guide and orthogonal to the first axis through both end portions. The second arc guide has a semicircular arc shape that can rotate around two axes, and a needle insertion portion through which the puncture needle is inserted, and the first and second arc guides are rotated by one of the first and second arc guides. A posture adjusting mechanism including a puncture needle guide supported by the first and second arc guides so as to move along the other of the second arc guides;
A first drive device for rotating the first arc guide around the first axis;
A puncture assisting device comprising: a second driving device that rotates the second arcuate guide around the second axis.
前記姿勢調整機構を着脱自在に支持するベースユニットを更に備え、
前記第１駆動装置は、前記ベースユニットに配置されると共に前記第１円弧ガイドに着脱自在に連結され、前記第２駆動装置は、前記ベースユニットに配置されると共に前記第２円弧ガイドに着脱自在に連結されることを特徴とする穿刺支援装置。 The puncture assist device according to claim 1,
A base unit that detachably supports the posture adjustment mechanism;
The first driving device is disposed on the base unit and is detachably connected to the first arc guide, and the second driving device is disposed on the base unit and is detachable from the second arc guide. A puncture assisting device connected to the device.
前記第１駆動装置は、軸角４５°の傘歯車対を介して第１円弧ガイドと連結されると共に、前記第２駆動装置は、軸角４５°の傘歯車対を介して第２円弧ガイドと連結されることを特徴とする穿刺支援装置。 The puncture assisting device according to claim 2,
The first drive device is connected to the first arc guide via a bevel gear pair having an axis angle of 45 °, and the second drive device is connected to the second arc guide via an bevel gear pair having an axis angle of 45 °. A puncture assisting device connected to the puncture device.
前記姿勢調整機構を前記第１および第２軸の双方と４５°をなす方向に移動させる直線移動機構を更に備えることを特徴とする穿刺支援装置。 The puncture assisting device according to any one of claims 1 to 3,
A puncture assisting device, further comprising a linear movement mechanism that moves the posture adjustment mechanism in a direction that forms 45 ° with both the first and second axes.
前記姿勢調整機構を前記第１および第２軸の双方と直交する第３軸周りに回転させる回転機構を更に備えることを特徴とする穿刺支援装置。 The puncture assisting device according to any one of claims 1 to 4,
A puncture assisting device, further comprising a rotation mechanism that rotates the posture adjusting mechanism around a third axis orthogonal to both the first and second axes.
前記第１円弧ガイドは、間隔をおいて互いに対向する一対の第１アーチ部を有すると共に、前記第２円弧ガイドは、間隔をおいて互いに対向する一対の第２アーチ部を有し、
前記穿刺針ガイドの前記針挿通部は、前記一対の第１アーチ部と前記一対の第２アーチ部との交差部に挿入されることを特徴とする穿刺支援装置。 In the puncture assistance apparatus as described in any one of Claim 1 to 5,
The first arc guide has a pair of first arch portions facing each other at an interval, and the second arc guide has a pair of second arch portions facing each other at an interval,
The puncture assisting device, wherein the needle insertion portion of the puncture needle guide is inserted at an intersection between the pair of first arch portions and the pair of second arch portions.
前記第１および第２円弧ガイドと前記穿刺針ガイドとは、Ｘ線透過性を有する素材により形成されることを特徴とする穿刺支援装置。 In the puncture assistance apparatus as described in any one of Claim 1 to 6,
The puncture assisting device, wherein the first and second arc guides and the puncture needle guide are formed of a material having X-ray permeability.
前記穿刺針を軸方向に摺動自在に保持すると共に所定条件下で前記穿刺針をロック可能なアダプタを更に備え、
前記穿刺針は、前記アダプタを介して前記穿刺針ガイドの前記針挿通部に挿通されることを特徴とする穿刺支援装置。 In the puncture assistance apparatus as described in any one of Claim 1 to 7,
An adapter capable of holding the puncture needle slidably in the axial direction and capable of locking the puncture needle under a predetermined condition;
The puncture assisting device, wherein the puncture needle is inserted into the needle insertion portion of the puncture needle guide through the adapter.
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