JP6412783B2 - 関節式器具保持アーム - Google Patents

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Description

本発明は関節式器具保持アームに関するものである。
医療現場では様々は器具が使用される。例えば、脳外科においては脳ベラと称される器具が用いられている。この脳ベラは脳外科手術中に脳を部分的に押して手術箇所を見え易くするためのものである。また脳ベラの他に吸引管、超音波エコープローブ、内視鏡など種々のものが使用される。
そのような器具を必要な位置に保持する関節式器具保持アームが知られている。複数の関節を有し自由に曲げることができ、必要な位置で固定することができる。
この種の関節式器具保持アームにおける関節部は、互いに中空の内球部と外球部を摺動自在に嵌合させ、内球部と外球部のいずれか一方に設けたクラッチ体を他方に押し付けて固定状態を得ている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２８４３５０７号公報
しかしながら、このような関連技術にあっては、関節部において内球部と外球部のいずれか一方に設けたクラッチ体を他方に押付けて固定する構造のため、必要な固定力を得るためにクラッチ体に大きな作動力を与える必要があり、そのための構造が複雑になっていた。
本発明は、このような関連技術に着目してなされたものであり、小さな作動力で大きな固定力が得られる関節式器具保持アームを提供することを目的としている。
本発明の第１の特徴によれば、関節部が、表面が球面のボール体と、ボール体を収納し且つボール体の直径より小さい先端開口部と反対側に底面部を有するハウジングと、底面部とボール体の間に位置し必要時に押圧手段によりボール体側へ押付けられる押圧体とから構成され、複数の関節部の互いに隣接するハウジングとボール体の対応端部同士が連結され、最も先端のボール体に器具を保持するための保持部が設けられている。
本発明の第２の特徴によれば、押圧体が円周状のエッジをボール体の表面に線接触させるカップ形状である。
本発明の第３の特徴によれば、押圧手段が、底面部と押圧体との間に設けられ押圧体をボール体側に押圧するスプリングと、押圧体の一部と係合した状態で底面部の反押圧体側に位置し且つ底面部との間の空間に密閉空間を形成する作動体とから構成され、密閉空間への気体供給時に作動体が押圧体ごと反ボール体側へ移動する。
本発明の第４の特徴によれば、各関節部を連通する１本の曲折自在な二重パイプを設け、二重パイプは内部通路から圧縮気体が供給され端部で外部通路に折り返されて外部通路を逆方向へ流れる構造で、該端部に空気の通過を開閉するバルブを設けると共に外部通路の一部から分岐した通路を密閉空間に接続したものである。
本発明の第１の特徴によれば、ボール体を押圧体とハウジングの先端開口との間で挟み込むことができるため、小さな作動力の押圧体でも関節部の強い固定力が得られる。
本発明の第２の特徴によれば、押圧体が円周状のエッジをボール体の表面に線接触させるカップ形状であるため、押圧体のボール体の表面に対する係止力が強い。
本発明の第３の特徴によれば、常時スプリングの機械的付勢力で押圧体をボール体側に押圧して固定し、必要時だけ気体を密閉室へ供給して押圧体のボール体に対する押圧状態を解除するため、停電等の不測の事態が生じても関節部の固定状態は保持することができる。
本発明の第４の特徴によれば、一本の二重パイプで複数の関節部の固定及び解除操作を行うことができるため、関節部内の構造を簡略化することができる。
関節式器具保持アームを示す側面図。 曲がった状態を示す関節式器具保持アームの部分斜視図。 曲がった状態を示す関節式器具保持アームの部分断面図。 関節部を示す断面図。 ボール体が曲がった状態を示す関節部の断面図。 押圧体とボール体を示す分解断面図。 押圧体とボール体を示す分解斜視図。 密閉室を示す断面図。 密閉室に気体が供給された状態を示す断面図。 二重パイプを示す断面図。
図１〜図１０は本発明の好適な実施形態を示す図である。
図１は関節式器具保持アーム１を垂直に立てた状態を示している。関節式器具保持アーム１の下端は固定部２で、病院の手術台のサイドレール等に固定される。
この関節式器具保持アーム１は、固定部２に対して、垂直軸Ｖを中心に水平方向で回転自在且つ水平軸Ｈを中心に垂直方向で回転自在である。垂直軸Ｖ及び水平軸ＨにはそれぞれクラッチＣが設けられており、必要な回転角度で固定することができる。また水平軸Ｈには固定部２側に延びるカウンタウェイトＷも設けられている。
関節式器具保持アーム１は、基端側のアーム部３と、３つの連結した関節部４と、先端側の保持部５とから形成されている。保持部５には器具として内視鏡Ｔが保持されている。
次に図４に基づいて関節部４の構造を説明する。
関節部（節動部）４は表面処理されたアルミ合金で形成されている。ボール体６は表面が球面で中心部が貫通した形状をしている。このボール体６はハウジング７内に収納されている。ハウジング７は基本的には中心部が貫通した円筒形状で、先端には先端開口部８が形成され、基端側は閉じられた状態で中心が貫通している。
先端開口部８はボール体６の直径Ｄより僅かに小さい内径ｄを有し、ボール体６の一部をそこから露出させている（図６）。
ハウジング７の内部には底面部９が形成されている。底面部９には円形の中心孔１０が形成され、中心孔１０にはシール材としてのＯリングＲが設けられている。Ｏリングはシール部材で、図面上黒塗りの円形として示されており、以下Ｏリングには同じ符号が用いられている。この底面部９とボール体６との間に押圧体１１が収納されている。
図面上でハウジング７は一体形成されたように示されているが、実際には複数の部品から構成され、それら部品を組み立てる過程でボール体６や押圧体１１はハウジング７内に収納される。
押圧体１１はテーパ面１２を有するカップ形状（円錐台様形状）で、基端側には前記中心孔１０のＯリングＲに接する円筒部１３が形成されている。押圧体１１には円周方向に４つのスプリング１４が設けられている。スプリング１４の一端はハウジング７に固定された底面部９に接して付勢し、押圧体１１を底面部９に対して先端側に押圧する。
底面部９の基端側には底面部９と略同じ形状の作動体１５が設けられている。この作動体１５にも中心孔１６が形成され、この中心孔１６と外周端にそれぞれＯリングＲが形成されている。従って作動体１５はハウジング７の内面と円筒部１３に対して気密が保たれた状態で接しており、底面部９と作動体１５との間には気密室Ｐ（図９）が形成される。また作動体１５は円筒部１３の端部とも係合しており、押圧体１１とともに基端方向へ移動自在である。
３つの関節部４は互いに隣接するハウジング７の基端部とボール体６の先端部とを連結した連続状態になっている。最も先端のボール体６に前記保持部５が設けられている。保持部の内部にはバルブ１７（図３）が設けられ、それを開閉するスイッチ１８も設けられている。
アーム部３から３つの関節部４を経て保持部５に至るまで内部にビニール製の折り曲げ自在な二重パイプ１９が通されている。この二重パイプ１９は図示せぬエアーポンプから保持部５の内部のバルブ１７まで延びている。
二重パイプ１９の内部通路ａと外部通路ｂはバルブ１７を介して折り返された状態となっている。ポンプから送られてきた圧縮空気は二重パイプ１９の内部通路ａに供給される。保持部５のスイッチ１８を押すとバルブ１７が開いて、そこで折り返されて外部通路ｂに流れる。従って内部通路ａと外部通路ｂの圧縮空気の流れは逆である。外部通路ｂの一部には各関節部４において分岐通路２０が形成され、この分岐通路２０が密閉室Ｐに接続されている。
この実施形態では、これらスプリング１４や作動体１５や密閉室Ｐなどにより「押圧手段」が構成されている。
次に作用を説明する。
通常時はスプリング１４が押圧体１１をボール体６側へ押しているため、押圧体１１がボール体６を押し、ボール体６が押圧体１１と先端開口部８との間に挟み込まれた状態となる。特に押圧体１１がカップ形状のため、先端部の円周状のエッジｅをボール体６の表面に強く線接触させた状態となる。
そのためボール体６は押圧体１１と先端開口部８の間で摩擦力により強く固定され、ボール体６の回転が阻止され、３つの関節部４の状態が固定される。ボール体６を押圧体１１とハウジング７の先端開口８との間で挟み込む構造のため、スプリング１４の小さな作動力でも関節部４の強い固定力が得られる。
次に関節部４の固定を解除して関節式器具保持アーム１を自由に動かしたい場合には、保持部５のスイッチ１８を押す。スイッチ１８を押している間だけバルブ１７が開かれて二重パイプ１９の内部通路ａから外部通路ｂへ圧縮空気が流れる。そして外部通路ｂから分岐通路２０を介して密閉室Ｐに圧縮空気が供給される。
密閉室Ｐに圧縮空気が供給されると、作動体１５が押圧体１１とともにスプリング１４に抗して基端側に移動する。従って、押圧体１１とボール体６との間には僅かな隙間Ｓが生じ（図９参照）、ボール体６が自由に回転できるようになる。３つの関節部４のボール体６が同時に自由に回転できるため、関節部４は全体として自由な角度に曲げることができる。
尚、圧縮空気の供給量の調整により押圧体１１とボール体６の間に図９のような完全な隙間Ｓを生じさせずに接したまま適度なフリクションを維持した状態で関節部４を可動にしても良い。
そしてスイッチ１８から指を離すと、密閉室Ｐへの圧縮空気の供給が停止するため、密閉室Ｐ内の圧力が減少する。そのため押圧体１１はスプリング１４により再度ボール体６を押圧した状態となり、各関節部４はスイッチ１８から指を離した時の状態のまま固定される。
関節式器具保持アーム１の内部における２つの圧縮空気の流れを１本の二重パイプ１９で行うため、内部におけるパイプの本数が少なく、関節部４の内部構造を簡略化することができる。
また通常時はスプリング１４の力で固定し、解除する時だけポンプによる圧縮空気の力を利用するため、停電等の不測の事態が生じても関節部４の固定状態を保持することができる。
１ 関節式器具保持アーム
４ 関節部
５ 保持部
６ ボール体
７ ハウジング
８ 先端開口部
９ 底面部
１１ 押圧体
１９ 二重パイプ
ａ 内部通路
ｂ 外部通路
ｄ 先端開口部の内径
ｅ エッジ
Ｃ クラッチ
Ｄ ボール体の直径
Ｈ 水平軸
Ｐ 密閉室
Ｒ Ｏリング
Ｓ 隙間
Ｔ 内視鏡
Ｖ 垂直軸
Ｗ カウンタウェイト

Claims (2)

  1. 関節部が、表面が球面のボール体と、ボール体を収納し且つボール体の直径より小さい先端開口部と反対側に底面部を有するハウジングと、底面部とボール体の間に位置し必要時に押圧手段によりボール体側へ押付けられる押圧体とを備えて構成され、
    複数の関節部の互いに隣接するハウジングとボール体の対応端部同士が連結され、最も先端のボール体に器具を保持するための保持部が設けられ、
    押圧手段が、底面部と押圧体との間に設けられ押圧体をボール体側に押圧するスプリングと、押圧体の一部と係合した状態で底面部の反押圧体側に位置し且つ底面部との間の空間に密閉空間を形成する作動体とから構成される関節式器具保持アームであって、
    前記密閉空間への気体供給時に作動体が押圧体ごと反ボール体側へ移動し、
    各関節部を連通する１本の曲折自在な二重パイプが設けられ、二重パイプは内部通路から圧縮気体が供給され端部で外部通路に折り返されて外部通路を逆方向へ流れる構造を有し、該端部に空気の通過を開閉するバルブが設けられると共に外部通路の一部から分岐した通路が密閉空間に接続されることを特徴とする関節式器具保持アーム。
  2. 押圧体が円周状のエッジをボール体の表面に線接触させるカップ形状であることを特徴とする請求項１記載の関節式器具保持アーム。
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