JP4365458B2 - 医療用マニピュレータ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボット工学に関するものであって、特に、医療において利用されるマニピュレータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外科医療等における手術を支援する外科医療用マニピュレータ装置には種々のものがあり、高度の安全性を確保する必要があることから、例えば、外科用器具を医療用ベッドから離れた場所に位置する装置によって、駆動機構を介して操作するものが多い。このような外科医療用マニピュレータ装置の一例として、特開平６−２６１９１１号公報に記載される装置を図３に示す。
【０００３】
この装置は、大きく分けて、中央部と先端部で構成され、該装置には、長さを調整することのできる複数の剛性リンク１０１乃至１０７が設けられ、これらのリンクがピボットを中心として回転し、外科用器具１１１等の器具をワークポイントＣｍｏｔに繰り返し位置合わせをすることが可能に構成されている。ワークポイントＣｍｏｔは、患者に近い位置にあるが、装置本体から離れた位置にある。また、装置の中心部は、手術台等に固定してその位置を調整することができる。装置の先端部は、外科用器具を保持しており、上記のいくつかのリンクが動くことにより、装置の先端部が中央部に対して相対的に移動する。
【０００４】
この装置では、装置の中央部を移動することなく、マニピュレータのワークポイント及び動作半径を変更することができる。そして、手動またはリモート制御のアクチュエータにより、リンクをそのピボットを中心に回転させ、調節可能なリンクの長さを調整できるようになっている。
【０００５】
この装置は、小型で製造コストも低く、装置本体から離れたワークポイントに動作の中心点を含む機械部分を簡単に繰り返し位置合わすることができるとともに装置の中央部を動作範囲内の外科医の視界の外に置くことができるため、外科医療において利用価値の高いものとなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の外科医療用マニピュレータ装置においては、複数の剛性リンクがピボットを中心として回転し、外科用器具１１１等の器具をワークポイントＣｍｏｔに繰り返し位置合わせをする構成となっているため、制御的な非常事態が発生した場合には、外科用器具１１１等の器具が比較的大きく移動し、患者を傷つけるおそれがないとは言えず、手術支援機器としての安全性において問題がないとは言い切れない。
【０００７】
そこでは、本発明は、上記従来の外科医療用マニピュレータ装置における問題点に鑑みてなされたものであって、制御的な非常事態が発生しても、患者を傷つけるおそれがない等、手術支援機器としての安全性の高い外科医療用マニピュレータ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、スタンドから延設された一つのアームの先端に、棒状の医療器具が回動可能なように当該医療器具の一端側を支持しその支持位置を定位置とした球面ジョイントを設け、また、前記スタンド上に、特定の平面内で回動可能とされた複数のリンクからなる５節リンクと該５節リンクを電動で駆動するモータとを備えた二次元位置出し機を固定配置するとともに、前記５節リンクの上端部に、前記医療器具が回動可能なように且つ前記医療器具がその長手方向に摺動可能なように当該医療器具の他端側を支持する他方のジョイントを設けた医療用マニピュレータ装置であって、前記５節リンクを、前記特定の平面が前記医療器具の長手方向に略直交するように、当該５節リンクにおける下側の２つのリンクの各下方端部をもって前記スタンドに固定配置して、前記他方のジョイントが、前記医療器具の長手方向に略直交する特定の平面上を自由に移動できるように構成したことを特徴とする。
【００１１】
そして、請求項１記載の発明によれば、二次元位置出し装置に制御的な非常事態が発生しても、患者を傷つけるおそれがなく、医療機器としての安全性を確保できる。また、二次元位置出し装置に何らかの予期しない外力が加わっても、ジョイントにおいてこの外力を吸収して、医療器具に対して外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位置出し装置自体の重力も医療器具に加わることがない。
【００１２】
なお、前記球面ジョイントにおいて前記医療用器具を固定すると、前記球面ジョイントにおいて前記医療用器具を固定したため、該球面ジョイントに支持手段としての機能を兼用させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しつつ説明する。本装置は、内視鏡カメラの操作、機能鉗子器具の挿入、精密な組織の除去、生検サンプリング等の内科、外科医療等に利用可能であるが、本実施例においては、患者の腹部を手術する場合において手術器具を操作する場合について説明する。
図１に、本発明に係る医療用マニピュレータ装置の一実施例を示す。本装置１は、大きく分けて、球面ジョイント２と、二次元位置出し装置３によって構成される。
【００１５】
球面ジョイント２は、手術用ベッド３０の上の患者４０の腹部の、手術用機器の挿入口部付近に位置決めされている。この球面ジョイント２は、内輪２ｂが外輪２ａ内において回動可能に支持されている。そして、内輪２ｂを貫通する手術器具４を内輪２ｂにおいて固定、保持している。この外輪２ａは、後述する二次元位置出し装置３のアーム５に固定されている。
【００１６】
二次元位置出し装置３は、もう一方のジョイント６（第２支点）を保持・移動させることによって、手術用器具４の位置を変化させる装置である。このジョイント６も球面ジョイントであり、外輪６ａ及び内輪６ｂで構成されるが、手術器具４は内輪６ｂにおいて固定されず、内輪６ｂに対して手術器具４は摺動可能となっている。
【００１７】
二次元位置出し装置３の位置出し機構は、基盤８及び４本のリンク９、１０、１１、１２等によって構成される。基盤８は、帯板部分８ａと、左右のモータ取付部８ｂからなり、アーム５にボルト１５等によって固定される。また、アーム５は床の上のスタンド２０に固定される。
【００１８】
リンク９、１０は、ジョイント１３によって連結され、このジョイント１３を中心にして互いに回動可能であり、リンク１１、１２もジョイント１４によって連結され、ジョイント１４を中心にして互いに回動可能に構成されている。さらに、リンク９、１１も前記ジョイント６によって連結される。
【００１９】
リンク１０は、下方端部１８においてモータ１６の図示しない出力軸に連結され、Ａ方向に回動可能となっている。また、リンク１２も、その下方端部１９においてモータ１７の図示しない出力軸に連結されており、図中のＢ方向に回動可能となっている。モータ１６及びモータ１７は基盤８のモータ取付部８ｂに固定されており、このモータ１６、モータ１７を駆動することにより、ジョイント６の位置が二次元的に移動する。その結果、球面ジョイント２とジョイント６との相対的な角度が決定され、手術用器具４の挿入方向が決定される。
【００２０】
図２は、上記構成を有する本発明に係る外科医療用マニピュレータ装置における手術器具４の動きを模式的に説明するための図である。手術器具４は、球面ジョイント２において回動可能に支持されるとともに、ジョイント６においては、回動及び摺動可能に支持されている。そして、ジョイント６が二次元位置出し装置３によってＸ、Ｙ方向に二次元的に移動するので、手術器具４は、球面ジョイント２を支点としてその先端部４ａがα、βで示すような方向に移動可能である。そして、ジョイント６の移動範囲に比較して、手術器具４の先端部４ａの可動範囲は狭くなっている。
【００２１】
その結果、仮に二次元位置出し装置３に制御的な非常事態が発生して、ジョイント６が大きく移動するような場合であっても、手術器具４の可動範囲が狭いため、患者４０を傷つけるおそれがなく、手術支援機器としての安全性を確保することができる。また、二次元位置出し装置３に何らかの予期しない外力が加わっても、ジョイント６において手術器具４が摺動可能に支持されているため、この外力を吸収して、手術器具４に対して外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位置出し装置３自体の重力も手術器具４に加わることがないため安全である。
【００２２】
尚、本実施例においては、手術器具４を球面ジョイント２に固定して、この球面ジョイント２において回動可能とするとともに、ジョイント６において回動及び摺動可能に支持する構成としたが、手術器具４を球面ジョイント２及びジョイント６以外の支持手段により支持する構成とすることもできる。また、球面ジョイント２において、手術器具４を回動可能に支持するとともに、ジョイント６においても手術器具４の摺動を許容せず回動のみ可能とした場合には、ジョイント６において、二次元位置出し装置３に加えられた予期しない外力の手術器具４への伝達を防止したり、二次元位置出し装置３自体の重力が手術器具４に加わることを防止することはできないが、二次元位置出し装置３に制御的な非常事態が発生して、ジョイント６が大きく移動するような場合であっても、手術器具４の可動範囲が狭いため、患者４０を傷つけるおそれはない。
【００２３】
また、本実施例では、上記構成を有する二次元位置出し装置３を使用したが、二次元位置出し装置は、この構成に限定されることなく、種々の構成が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、二次元位置出し装置に制御的な非常事態が発生しても、患者を傷つけるおそれがなく、また、二次元位置出し装置に何らかの予期しない外力が加わっても、ジョイントにおいてこの外力を吸収して、医療器具に対して外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位置出し装置自体の重力も医療器具に加わることがないため、さらに安全性の高い医療用マニピュレータ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る外科医療用マニピュレータ装置の第１実施例を示す図であって、（ａ）は一部破断正面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線矢視を示す図である。
【図２】図１の外科医療用マニピュレータ装置における手術器具４の動きを説明するための概略図である。
【図３】従来の外科医療用マニピュレータ装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 外科医療用マニピュレータ装置
２ 球面ジョイント
３ 二次元位置出し装置
４ 手術器具
５ アーム
６、１３、１４ ジョイント
８ 基盤
９、１０、１１、１２ リンク
１６、１７ モータ
３０ 手術用ベッド
４０ 患者
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボット工学に関するものであって、特に、医療において利用されるマニピュレータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外科医療等における手術を支援する外科医療用マニピュレータ装置には種々のものがあり、高度の安全性を確保する必要があることから、例えば、外科用器具を医療用ベッドから離れた場所に位置する装置によって、駆動機構を介して操作するものが多い。このような外科医療用マニピュレータ装置の一例として、特開平６−２６１９１１号公報に記載される装置を図３に示す。
【０００３】
この装置は、大きく分けて、中央部と先端部で構成され、該装置には、長さを調整することのできる複数の剛性リンク１０１乃至１０７が設けられ、これらのリンクがピボットを中心として回転し、外科用器具１１１等の器具をワークポイントＣｍｏｔに繰り返し位置合わせをすることが可能に構成されている。ワークポイントＣｍｏｔは、患者に近い位置にあるが、装置本体から離れた位置にある。また、装置の中心部は、手術台等に固定してその位置を調整することができる。装置の先端部は、外科用器具を保持しており、上記のいくつかのリンクが動くことにより、装置の先端部が中央部に対して相対的に移動する。
【０００４】
この装置では、装置の中央部を移動することなく、マニピュレータのワークポイント及び動作半径を変更することができる。そして、手動またはリモート制御のアクチュエータにより、リンクをそのピボットを中心に回転させ、調節可能なリンクの長さを調整できるようになっている。
【０００５】
この装置は、小型で製造コストも低く、装置本体から離れたワークポイントに動作の中心点を含む機械部分を簡単に繰り返し位置合わすることができるとともに装置の中央部を動作範囲内の外科医の視界の外に置くことができるため、外科医療において利用価値の高いものとなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の外科医療用マニピュレータ装置においては、複数の剛性リンクがピボットを中心として回転し、外科用器具１１１等の器具をワークポイントＣｍｏｔに繰り返し位置合わせをする構成となっているため、制御的な非常事態が発生した場合には、外科用器具１１１等の器具が比較的大きく移動し、患者を傷つけるおそれがないとは言えず、手術支援機器としての安全性において問題がないとは言い切れない。
【０００７】
そこでは、本発明は、上記従来の外科医療用マニピュレータ装置における問題点に鑑みてなされたものであって、制御的な非常事態が発生しても、患者を傷つけるおそれがない等、手術支援機器としての安全性の高い外科医療用マニピュレータ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、スタンドから延設された一つのアームの先端に、棒状の医療器具が回動可能なように当該医療器具の一端側を支持しその支持位置を定位置とした球面ジョイントを設け、また、前記スタンド上に、特定の平面内で回動可能とされた複数のリンクからなる５節リンクと該５節リンクを電動で駆動するモータとを備えた二次元位置出し機を固定配置するとともに、前記５節リンクの上端部に、前記医療器具が回動可能なように且つ前記医療器具がその長手方向に摺動可能なように当該医療器具の他端側を支持する他方のジョイントを設けた医療用マニピュレータ装置であって、前記５節リンクを、前記特定の平面が前記医療器具の長手方向に略直交するように、当該５節リンクにおける下側の２つのリンクの各下方端部をもって前記スタンドに固定配置して、前記他方のジョイントが、前記医療器具の長手方向に略直交する特定の平面上を自由に移動できるように構成したことを特徴とする。
【００１１】
そして、請求項１記載の発明によれば、二次元位置出し装置に制御的な非常事態が発生しても、患者を傷つけるおそれがなく、医療機器としての安全性を確保できる。また、二次元位置出し装置に何らかの予期しない外力が加わっても、ジョイントにおいてこの外力を吸収して、医療器具に対して外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位置出し装置自体の重力も医療器具に加わることがない。
【００１２】
なお、前記球面ジョイントにおいて前記医療用器具を固定すると、前記球面ジョイントにおいて前記医療用器具を固定したため、該球面ジョイントに支持手段としての機能を兼用させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しつつ説明する。本装置は、内視鏡カメラの操作、機能鉗子器具の挿入、精密な組織の除去、生検サンプリング等の内科、外科医療等に利用可能であるが、本実施例においては、患者の腹部を手術する場合において手術器具を操作する場合について説明する。
図１に、本発明に係る医療用マニピュレータ装置の一実施例を示す。本装置１は、大きく分けて、球面ジョイント２と、二次元位置出し装置３によって構成される。
【００１５】
球面ジョイント２は、手術用ベッド３０の上の患者４０の腹部の、手術用機器の挿入口部付近に位置決めされている。この球面ジョイント２は、内輪２ｂが外輪２ａ内において回動可能に支持されている。そして、内輪２ｂを貫通する手術器具４を内輪２ｂにおいて固定、保持している。この外輪２ａは、後述する二次元位置出し装置３のアーム５に固定されている。
【００１６】
二次元位置出し装置３は、もう一方のジョイント６（第２支点）を保持・移動させることによって、手術用器具４の位置を変化させる装置である。このジョイント６も球面ジョイントであり、外輪６ａ及び内輪６ｂで構成されるが、手術器具４は内輪６ｂにおいて固定されず、内輪６ｂに対して手術器具４は摺動可能となっている。
【００１７】
二次元位置出し装置３の位置出し機構は、基盤８及び４本のリンク９、１０、１１、１２等によって構成される。基盤８は、帯板部分８ａと、左右のモータ取付部８ｂからなり、アーム５にボルト１５等によって固定される。また、アーム５は床の上のスタンド２０に固定される。
【００１８】
リンク９、１０は、ジョイント１３によって連結され、このジョイント１３を中心にして互いに回動可能であり、リンク１１、１２もジョイント１４によって連結され、ジョイント１４を中心にして互いに回動可能に構成されている。さらに、リンク９、１１も前記ジョイント６によって連結される。
【００１９】
リンク１０は、下方端部１８においてモータ１６の図示しない出力軸に連結され、Ａ方向に回動可能となっている。また、リンク１２も、その下方端部１９においてモータ１７の図示しない出力軸に連結されており、図中のＢ方向に回動可能となっている。モータ１６及びモータ１７は基盤８のモータ取付部８ｂに固定されており、このモータ１６、モータ１７を駆動することにより、ジョイント６の位置が二次元的に移動する。その結果、球面ジョイント２とジョイント６との相対的な角度が決定され、手術用器具４の挿入方向が決定される。
【００２０】
図２は、上記構成を有する本発明に係る外科医療用マニピュレータ装置における手術器具４の動きを模式的に説明するための図である。手術器具４は、球面ジョイント２において回動可能に支持されるとともに、ジョイント６においては、回動及び摺動可能に支持されている。そして、ジョイント６が二次元位置出し装置３によってＸ、Ｙ方向に二次元的に移動するので、手術器具４は、球面ジョイント２を支点としてその先端部４ａがα、βで示すような方向に移動可能である。そして、ジョイント６の移動範囲に比較して、手術器具４の先端部４ａの可動範囲は狭くなっている。
【００２１】
その結果、仮に二次元位置出し装置３に制御的な非常事態が発生して、ジョイント６が大きく移動するような場合であっても、手術器具４の可動範囲が狭いため、患者４０を傷つけるおそれがなく、手術支援機器としての安全性を確保することができる。また、二次元位置出し装置３に何らかの予期しない外力が加わっても、ジョイント６において手術器具４が摺動可能に支持されているため、この外力を吸収して、手術器具４に対して外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位置出し装置３自体の重力も手術器具４に加わることがないため安全である。
【００２２】
尚、本実施例においては、手術器具４を球面ジョイント２に固定して、この球面ジョイント２において回動可能とするとともに、ジョイント６において回動及び摺動可能に支持する構成としたが、手術器具４を球面ジョイント２及びジョイント６以外の支持手段により支持する構成とすることもできる。また、球面ジョイント２において、手術器具４を回動可能に支持するとともに、ジョイント６においても手術器具４の摺動を許容せず回動のみ可能とした場合には、ジョイント６において、二次元位置出し装置３に加えられた予期しない外力の手術器具４への伝達を防止したり、二次元位置出し装置３自体の重力が手術器具４に加わることを防止することはできないが、二次元位置出し装置３に制御的な非常事態が発生して、ジョイント６が大きく移動するような場合であっても、手術器具４の可動範囲が狭いため、患者４０を傷つけるおそれはない。
【００２３】
また、本実施例では、上記構成を有する二次元位置出し装置３を使用したが、二次元位置出し装置は、この構成に限定されることなく、種々の構成が可能である。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、二次元位置出し装置に制御的な非常事態が発生しても、患者を傷つけるおそれがなく、また、二次元位置出し装置に何らかの予期しない外力が加わっても、ジョイントにおいてこの外力を吸収して、医療器具に対して外力が伝達されることを防止でき、また、二次元位置出し装置自体の重力も医療器具に加わることがないため、さらに安全性の高い医療用マニピュレータ装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る外科医療用マニピュレータ装置の第１実施例を示す図であって、（ａ）は一部破断正面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線矢視を示す図である。
【図２】図１の外科医療用マニピュレータ装置における手術器具４の動きを説明するための概略図である。
【図３】従来の外科医療用マニピュレータ装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 外科医療用マニピュレータ装置
２ 球面ジョイント
３ 二次元位置出し装置
４ 手術器具
５ アーム
６、１３、１４ ジョイント
８ 基盤
９、１０、１１、１２ リンク
１６、１７ モータ
３０ 手術用ベッド
４０ 患者
Claims (1)
- スタンドから延設された一つのアームの先端に、棒状の医療器具が回動可能なように当該医療器具の一端側を支持しその支持位置を定位置とした球面ジョイントを設け、また、前記スタンド上に、特定の平面内で回動可能とされた複数のリンクからなる５節リンクと該５節リンクを電動で駆動するモータとを備えた二次元位置出し機を固定配置するとともに、前記５節リンクの上端部に、前記医療器具が回動可能なように且つ前記医療器具がその長手方向に摺動可能なように当該医療器具の他端側を支持する他方のジョイントを設けた医療用マニピュレータ装置であって、
前記５節リンクを、前記特定の平面が前記医療器具の長手方向に略直交するように、当該５節リンクにおける下側の２つのリンクの各下方端部をもって前記スタンドに固定配置して、前記他方のジョイントが、前記医療器具の長手方向に略直交する特定の平面上を自由に移動できるように構成したことを特徴とする医療用マニピュレータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08630796A JP4365458B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 医療用マニピュレータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08630796A JP4365458B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 医療用マニピュレータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09276289A JPH09276289A (ja) | 1997-10-28 |
| JP4365458B2 true JP4365458B2 (ja) | 2009-11-18 |
Family
ID=13883186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08630796A Expired - Lifetime JP4365458B2 (ja) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | 医療用マニピュレータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4365458B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (6)
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|---|---|---|---|---|
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| US5397323A (en) * | 1992-10-30 | 1995-03-14 | International Business Machines Corporation | Remote center-of-motion robot for surgery |
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1996
- 1996-04-09 JP JP08630796A patent/JP4365458B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09276289A (ja) | 1997-10-28 |
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