JP2023532913A - 手術用ロボティックアーム、可撓性アーム及び可撓性ジョイント - Google Patents
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Abstract
Description
(第1実施形態)
可撓性ジョイント1の接触補助部122については、関節連結セクション12が屈曲したときに、隣接する第1ターン121の接触補助ユニット1223を互いに接触させ、関節連結セクション12の屈曲の自由度を拘束することができれば、本開示の技術的目的を達成することができる。従って、接触補助部122は、様々な実現可能な形状及びタイプで提供されてもよい。
一実施形態では、隣接する第1ターン121の接触補助部122は、互いに転がり接触してもよい。歯様構造と比較して、転がり接触を伴う接触補助部122は、関節連結セクション12の屈曲曲線に対してほぼ線形の抵抗変化を有するので、関節連結セクション12の屈曲動作はより滑らかになり、駆動腱6の駆動出力パワーに対する要件を低減することができる。
図10は、本開示の第4実施形態に係る可撓性ジョイントの接触補助部の概略平面図である。接触補助部122は、図5に示すような円形の断面を有するが、図5に示されるシリンダーとは異なり、接触補助部122における接触補助ユニット1232の少なくとも一部は、コーンとして構成される。即ち、1つの接触補助部122の直径は、軸方向に沿って徐々に増加し、それに接触する隣接する接触補助部122の直径は、同じ方向に徐々に減少する。
図11は、本開示による可撓性アームの伸張時の概略図である。図12は、図11に示される可撓性アームのデカップリングセクションの外面の展開時の概略図である。示されるように、可撓性アーム2は、可撓性ジョイント1及びデカップリングセクション21を含む。デカップリングセクション21は、2つの隣接する可撓性ジョイント1の間に配置され、2つの可撓性ジョイント1のそれぞれの支持セクション11に接続される。ここで、可撓性ジョイント1は、第1~第4実施形態で上述した可撓性ジョイントであってもよい。
図14は、本開示による手術用ロボティックアームの伸張時の図を概略的に示す。図15は、手術用ロボティックアームの屈曲時の概略図である。図16は、手術用ロボティックアームの手首ジョイントでの部分拡大概略図である。図示のように、手術用ロボティックアームは、可撓性アーム2と、外科手術を行う、即ち、手術器具の主要な機能を提供する端末マニピュレータ4と、両端が可撓性アーム2及び端末マニピュレータ4にそれぞれ接続された手首ジョイント3と、を含む。端末マニピュレータ4の制御ケーブルは、可撓性アーム2からアクセスされ、手首ジョイント3を通過し、端末マニピュレータ4に接続される。そのうち、可撓性アーム2は上記の可撓性アームであってもよい。
Claims (23)
- 可撓性ジョイント(1)であって、2つの支持セクション(11)と、前記2つの支持セクション(11)の間に接続された関節連結セクション(12)とを含み、前記関節連結セクション(12)は、接触補助部(122)を有する複数の第1ターン(121)を含み、
前記接触補助部(122)は、各第1ターン(121)の両側に対向して配置され、前記可撓性ジョイントが屈曲された状態である場合、隣接する第1ターン(121)の接触補助部(122)は互いに接触し、
前記関節連結セクション(12)の各第1ターン(121)に、駆動腱(6)が通過するための複数の腱貫通孔(5)が設けられる、ことを特徴とする可撓性ジョイント(1)。 - 前記複数の第1ターン(121)は、互いに螺旋状に接続されて螺旋構造を形成する、ことを特徴とする請求項1に記載の可撓性ジョイント(1)。
- 隣接する第1ターン(121)の前記接触補助部(122)は、互いに転がり接触するか、又は互いに噛み合う、ことを特徴とする請求項1に記載の可撓性ジョイント(1)。
- 前記接触補助部(122)のそれぞれは、隣接する接触補助部(122)に向かって滑らかな突起として形成され、前記突起の先端で隣接する接触補助部(122)と接線方向に接触する、ことを特徴とする請求項3に記載の可撓性ジョイント(1)。
- 前記接触補助部(122)は、円形又は楕円形の断面を有する、ことを特徴とする請求項4に記載の可撓性ジョイント(1)。
- 前記接触補助部(122)は、シリンダー又はコーンとして構成される、ことを特徴とする請求項5に記載の可撓性ジョイント(1)。
- 前記接触補助部(122)のそれぞれは、隣接する接触補助部(122)と噛み合う歯様構造として形成されるか、又は多角形の断面を有する、ことを特徴とする請求項3に記載の可撓性ジョイント(1)。
- 前記接触補助部(122)の軸方向中心線は、前記第1ターン(121)の周方向中心線と一致する、ことを特徴とする請求項1に記載の可撓性ジョイント(1)。
- 前記複数の腱貫通孔(5)のうちの少なくとも1対の腱貫通孔(5)の間の接続線は、前記接触補助部(122)の軸方向中心線に垂直である、ことを特徴とする請求項1に記載の可撓性ジョイント(1)。
- 前記可撓性ジョイント(1)は、3Dプリンティングにより一体的に形成される、ことを特徴とする請求項1~9のいずれか一項に記載の可撓性ジョイント(1)。
- 前記腱貫通孔(5)は、前記第1ターン(121)の周囲に開口するように設計される、ことを特徴とする請求項1~9のいずれか一項に記載の可撓性ジョイント(1)。
- 可撓性アーム(2)であって、
請求項1~11のいずれか一項に記載の少なくとも2つの可撓性ジョイント(1)と 、
2つの隣接する可撓性ジョイント(1)の間に配置され、前記2つの隣接する可撓性ジョイント(1)のそれぞれの支持セクション(11)に接続されたデカップリングセクション(21)と、を含むことを特徴とする可撓性アーム(2)。 - 前記デカップリングセクション(21)上に腱ルート(22)が設けられ、駆動腱(6)が通過するために前記可撓性ジョイント(1)の支持セクション(11)に設けられた腱貫通孔(5)に延在する、ことを特徴とする請求項12に記載の可撓性アーム(2)。
- 前記腱ルート(22)は、前記デカップリングセクション(21)の表面に螺旋状に設けられる、ことを特徴とする請求項13に記載の可撓性アーム(2)。
- 前記腱ルート(22)は、前記デカップリングセクション(21)の外面に設けられた螺旋状のワイヤ溝を含む、ことを特徴とする請求項13に記載の可撓性アーム(2)。
- 前記デカップリングセクション(21)はシリンダーとして構成される、ことを特徴とする請求項12に記載の可撓性アーム(2)。
- 2つの隣接する可撓性ジョイント(1)の対応する腱貫通孔(5)は互いにオフセットされる、ことを特徴とする請求項13に記載の可撓性アーム(2)。
- 前記2つの隣接する可撓性ジョイント(1)の前記支持セクション(11)の前記腱貫通孔(5)は、2つの隣接する可撓性ジョイント(1)が1つの平面内でS字形に屈曲するように配置される、ことを特徴とする請求項17に記載の可撓性アーム(2)。
- 前記デカップリングセクション(21)の外面が平面内に展開されると、前記腱ルート(22)は、前記平面内でS字形の曲線を形成する、ことを特徴とする請求項13に記載の可撓性アーム(2)。
- 前記可撓性アーム(2)は、3Dプリンティングにより一体的に形成される、ことを特徴とする請求項12~19のいずれか一項に記載の可撓性アーム(2)。
- 手術用ロボティックアームであって、
請求項12~20のいずれか一項に記載の可撓性アーム(2)と、
外科手術を行うための端末マニピュレータ(4)と、
両端が前記可撓性アーム(2)及び前記端末マニピュレータ(4)にそれぞれ接続された手首ジョイント(3)と、を含み、
前記端末マニピュレータ(4)の制御ケーブルは、前記可撓性アーム(2)からアクセスされ、前記手首ジョイント(3)を通過し、前記端末マニピュレータ(4)に接続される、ことを特徴とする手術用ロボティックアーム。 - 前記手首ジョイント(3)は、
前記端末マニピュレータ(4)と接続するための端子接続セクション(33)と、
可撓セクション(31)であって、複数のセグメントで設けられた第2ターン(311)を含み、前記第2ターン(311)の両端が前記端子接続セクション(33)及び前記可撓性アーム(2)にそれぞれ接続され、前記可撓セクション(31)の各第2ターン(311)には、駆動腱(6)が通過するための少なくとも2対の腱貫通孔(5)が対向して設けられる可撓セクション(31)と、
前記可撓セクション(31)の中心を通過する弾性を有する中央背骨(32)であって、前記中央背骨(32)の両端が前記端子接続セクション(33)及び前記可撓性アーム(2)にそれぞれ接続される中央背骨(32)と、を含むことを特徴とする請求項21に記載の手術用ロボティックアーム。 - 前記可撓性アーム(2)及び前記手首ジョイント(3)はDプリンティングにより一体的に形成される、ことを特徴とする請求項21又は22に記載の手術用ロボティックアーム。
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