JP7470796B2 - Probe operation device - Google Patents

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Description

本明細書は、プローブの操作を行うプローブ操作装置に関する。 This specification relates to a probe operating device that operates a probe.

検査や作業などの自動化、省力化を推進するために、産業用ロボットが広く用いられている。一般的に、産業用ロボットは、対象物にアプローチするエンドエフェクタを備える。産業用ロボットの一例として、エンドエフェクタにプローブを用いた医療用のプローブ駆動装置が実用化されている。医療用のプローブ駆動装置は、医師や臨床検査技師によって操作される。また、プローブは、被検者の体内状態を検査したり、治療作業を行ったりする。この種のプローブ駆動装置の技術例が特許文献１に開示されている。 Industrial robots are widely used to promote automation and labor saving in inspections and other tasks. Generally, industrial robots are equipped with an end effector that approaches an object. As an example of an industrial robot, a medical probe driving device that uses a probe as an end effector has been put to practical use. Medical probe driving devices are operated by doctors and clinical laboratory technicians. The probe is also used to inspect the internal condition of a subject and perform medical treatment. An example of the technology for this type of probe driving device is disclosed in Patent Document 1.

特許文献１の超音波スキャンシステムは、超音波トランスジューサ（プローブ）と、超音波トランスジューサに連結されて上下方向に動作可能な支持アームと、支持アームに加わる重力を相殺する抵抗装置とを備え、超音波トランスジューサを小さな圧力で被検者に押し当てられるようにしている。これによれば、超音波トランスジューサを容易に位置決めすることができる、とされている。The ultrasound scanning system in Patent Document 1 includes an ultrasound transducer (probe), a support arm connected to the ultrasound transducer and movable in the vertical direction, and a resistance device that offsets gravity acting on the support arm, allowing the ultrasound transducer to be pressed against the subject with a small pressure. This is said to make it easy to position the ultrasound transducer.

特開２０１０－１９４３０７号公報JP 2010-194307 A

ところで、特許文献１を始めとするプローブ駆動装置の使用時に、操作を行う医師等の体格に合わせて、被検者が乗るベッドの高さが調整される。換言すると、プローブ駆動装置を基準としたベッドの高さが、医師等の交代によって変化する。このため、プローブの昇降ストローク長は、検査や作業に必要な昇降量だけでは足りず、ベッドの高さの変化に対応する必要があった。したがって、プローブ駆動装置の高さが大きくなり、加えて、昇降機構等の構成部品が大型化して装置コストが増加していた。When using the probe driving device disclosed in Patent Document 1 and other documents, the height of the bed on which the subject stands is adjusted to suit the physique of the doctor or other person operating the device. In other words, the height of the bed based on the probe driving device changes with each change of doctor or other person. For this reason, the length of the probe's lifting stroke is not sufficient to cover the amount of lift required for the examination or work, and it is necessary to accommodate changes in the height of the bed. This results in a large height for the probe driving device, and in addition, the components such as the lifting mechanism become larger, increasing the cost of the device.

なお、プローブは、医療用プローブに限定されない。例えば、超音波プローブやＸ線プローブを用いて検査対象物の内部状態を検査する非破壊検査装置においても、検査対象物を載せる検査台の高さを調整する構成の場合に、同様の問題点が生じる。The probe is not limited to a medical probe. For example, a similar problem occurs in non-destructive testing equipment that uses an ultrasonic probe or an X-ray probe to test the internal state of an object to be tested, when the height of the testing table on which the object to be tested is placed is adjusted.

それゆえ、本明細書では、プローブの昇降ストローク長を小さくして、装置の低背化を実現したプローブ駆動装置を提供することを解決すべき課題とする。Therefore, the problem to be solved in this specification is to provide a probe driving device that reduces the lifting stroke length of the probe, thereby realizing a low-profile device.

本明細書は、基台と、検査または作業を担当するプローブを少なくとも上下方向に駆動するプローブ駆動部と、前記基台に対する前記プローブ駆動部の高さを調整する高さ調整部と、を備えるプローブ操作装置を開示する。This specification discloses a probe operating device that includes a base, a probe driving unit that drives a probe responsible for inspection or work at least in the vertical direction, and a height adjustment unit that adjusts the height of the probe driving unit relative to the base.

本明細書で開示するプローブ操作装置では、装置の低背化を実現することができる。The probe manipulation device disclosed in this specification makes it possible to achieve a low-profile device.

第１実施形態のプローブ操作装置の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the probe operation device according to the first embodiment. プローブ操作装置を後方から見た図である。FIG. 2 is a rear view of the probe operation device. プローブ操作装置の側面図である。FIG. プローブ操作装置の使用方法を説明する側面図である。5A to 5C are side views illustrating a method of using the probe operation device. 第２実施形態のプローブ操作装置の側面図である。FIG. 11 is a side view of a probe operating device according to a second embodiment.

１．第１実施形態のプローブ操作装置１の構成
第１実施形態のプローブ操作装置１の構成について、図１～図３を参考にして説明する。図中の右上の矢印に示されるように、便宜的にプローブ操作装置１の前後左右を定める。プローブ操作装置１は、プローブ６８を操作して検査や作業を行うものであり、以降では医療用を想定して説明を進める。プローブ操作装置１は、基台２、高さ調整機構３、プローブ駆動部４、および光射出マーカー７１によって本体が構成され、制御部８が付属される。プローブ駆動部４は、昇降駆動機構５および多関節アーム機構６を有する。多関節アーム機構６の先端に、プローブ６８が設けられる。 1. Configuration of the probe operating device 1 of the first embodiment The configuration of the probe operating device 1 of the first embodiment will be described with reference to Figs. 1 to 3. As shown by the arrows in the upper right corner of the figures, the front, back, left and right of the probe operating device 1 are defined for convenience. The probe operating device 1 operates a probe 68 to perform examinations and work, and the following description will be given assuming medical use. The main body of the probe operating device 1 is composed of a base 2, a height adjustment mechanism 3, a probe driver 4, and a light emission marker 71, and a control unit 8 is attached. The probe driver 4 has an elevation drive mechanism 5 and a multi-joint arm mechanism 6. A probe 68 is provided at the tip of the multi-joint arm mechanism 6.

基台２は、図１に示されるように、４本の角棒材２１が長方形の枠形状に組まれて形成される。なお、基台２は、長方形の板材であってもよい。基台２の底面の前部および後部に、帯状で堅牢な底板２２が左右に架け渡される。前後の底板２２の左右それぞれに、移動用のキャスタ２３が合計で４個設けられる。基台２の上面の前寄りに、長方形で堅牢な支持板２４が左右に架け渡される。支持板２４の上面に、高さ調整機構３が設けられる。 As shown in Figure 1, the base 2 is formed by assembling four square bars 21 into a rectangular frame shape. The base 2 may also be a rectangular plate material. A band-shaped, sturdy bottom plate 22 is stretched across the front and rear of the bottom surface of the base 2. A total of four casters 23 for movement are provided on each of the left and right sides of the front and rear bottom plates 22. A rectangular, sturdy support plate 24 is stretched across the left and right near the front of the top surface of the base 2. A height adjustment mechanism 3 is provided on the top surface of the support plate 24.

高さ調整機構３は、フレーム３１、ガイド機構３３、台形ねじ調整部３４、調整ハンドル３６、およびストッパ３７などで構成されている。フレーム３１は、支持板２４に固定されて上方に延在する。フレーム３１は、水平断面が矩形溝形状であって、後方に開口する。フレーム３１の上部に、上部板３２が水平に架け渡される。 The height adjustment mechanism 3 is composed of a frame 31, a guide mechanism 33, a trapezoidal screw adjustment section 34, an adjustment handle 36, and a stopper 37. The frame 31 is fixed to the support plate 24 and extends upward. The horizontal cross section of the frame 31 is a rectangular groove shape and opens to the rear. An upper plate 32 is horizontally suspended over the top of the frame 31.

ガイド機構３３は、図１および図３に示されるように、ガイドレール３３１およびガイド部材３３２からなる。ガイドレール３３１は、フレーム３１の左右両側の後面にそれぞれ設けられ、上下方向に延在する。ガイド部材３３２は、プローブ駆動部４の基体５１（詳細後述）の前面の左右両側に、上下２個設けられる。ガイド機構３３の左右それぞれで、上下２個のガイド部材３３２は、ガイドレール３３１に昇降可能に、かつ離脱不能に係合する。これにより、ガイド機構３３は、フレーム３１に対するプローブ駆動部４の全体の昇降動作を案内する。 As shown in Figures 1 and 3, the guide mechanism 33 consists of a guide rail 331 and a guide member 332. The guide rails 331 are provided on the rear surfaces of both the left and right sides of the frame 31, respectively, and extend in the vertical direction. Two guide members 332 are provided, one above the other, on the left and right sides of the front surface of the base 51 (described in detail later) of the probe driving unit 4. On each of the left and right sides of the guide mechanism 33, the two upper and lower guide members 332 engage with the guide rails 331 so that they can be raised and lowered, and cannot be released. In this way, the guide mechanism 33 guides the entire raising and lowering movement of the probe driving unit 4 relative to the frame 31.

台形ねじ調整部３４は、図３に示されるように、ねじ軸３４１および昇降ナット３４５からなる。ねじ軸３４１は、フレーム３１の矩形溝形状の内部位置であって、左右方向の中央の位置に配置される。ねじ軸３４１は、上下方向に延在しており、回転可能に支持されている。ねじ軸３４１の外周に、台形雄ねじ３４２が刻まれる。ねじ軸３４１の上部板３２を突き抜けた上端に、従動ギヤ３４３が一体的に回転するように設けられる。昇降ナット３４５は、プローブ駆動部４の基体５１の前面の左右方向の中央に設けられる。昇降ナット３４５に刻まれた台形雌ねじ３４６は、ねじ軸３４１の台形雄ねじ３４２に螺合する。As shown in FIG. 3, the trapezoidal screw adjustment unit 34 is composed of a screw shaft 341 and a lifting nut 345. The screw shaft 341 is located inside the rectangular groove shape of the frame 31, at a central position in the left-right direction. The screw shaft 341 extends in the up-down direction and is supported rotatably. A trapezoidal male screw 342 is engraved on the outer periphery of the screw shaft 341. A driven gear 343 is provided at the upper end of the screw shaft 341 that penetrates the upper plate 32 so as to rotate integrally. The lifting nut 345 is provided at the center in the left-right direction on the front surface of the base 51 of the probe driving unit 4. The trapezoidal female screw 346 engraved on the lifting nut 345 is screwed into the trapezoidal male screw 342 of the screw shaft 341.

上部板３２の前寄りに、側面視でクランク形状のハンドル座３５が設けられている。ハンドル座３５は、調整ハンドル３６の回転中心軸を回転可能に支持する。調整ハンドル３６は、回転中心軸の上部から水平方向に延在しており、手動操作されると正回転および逆回転する。調整ハンドル３６の回転中心軸の下部に、駆動ギヤ３６１が一体回転するように設けられている。A handle seat 35, which is crank-shaped in side view, is provided near the front of the upper plate 32. The handle seat 35 rotatably supports the rotation axis of the adjustment handle 36. The adjustment handle 36 extends horizontally from the upper part of the rotation axis, and rotates forward and reverse when manually operated. A drive gear 361 is provided below the rotation axis of the adjustment handle 36 so as to rotate integrally with it.

駆動ギヤ３６１と、ねじ軸３４１の上端の従動ギヤ３４３との間は、チェーン３６２を用いて回転連結される。駆動ギヤ３６１、従動ギヤ３４３、およびチェーン３６２は、図略の保護カバーで覆われており、防塵性および安全性が確保される。なお、ハンドル座３５の位置を変更して、駆動ギヤ３６１と従動ギヤ３４３とが直接的に噛合する構成としてもよい。さらに、ギヤの歯数差による加減速機能や、中間ギヤ等が設けられてもよい。The drive gear 361 and the driven gear 343 at the upper end of the screw shaft 341 are rotatably connected by a chain 362. The drive gear 361, the driven gear 343, and the chain 362 are covered with a protective cover (not shown) to ensure dust resistance and safety. The position of the handle seat 35 may be changed so that the drive gear 361 and the driven gear 343 directly mesh with each other. Furthermore, an acceleration/deceleration function based on the difference in the number of teeth of the gears, an intermediate gear, etc. may be provided.

調整ハンドル３６が手動操作されたとき、その正回転または逆回転は、駆動ギヤ３６１からチェーン３６２を介して従動ギヤ３４３に伝達される。すると、従動ギヤ３４３およびねじ軸３４１は一体的に回転し、昇降ナット３４５の螺合位置は上昇または下降する。これにより、プローブ駆動部４の全体は、ガイド機構３３に案内されつつ昇降して、その高さが調整される。When the adjustment handle 36 is manually operated, the forward or reverse rotation is transmitted from the drive gear 361 to the driven gear 343 via the chain 362. Then, the driven gear 343 and the screw shaft 341 rotate together, and the screw position of the lift nut 345 rises or falls. As a result, the entire probe driver 4 rises and falls while being guided by the guide mechanism 33, and its height is adjusted.

ストッパ３７は、調整ハンドル３６とハンドル座３５の間に設けられる。プローブ駆動部４の高さを調整するときに、ストッパ３７は、手動で解除状態に切り換えられる。これにより、調整ハンドル３６の回転動作が許容される。プローブ駆動部４の高さが調整された後に、ストッパ３７は、手動でロック状態に切り換えられる。これにより、調整ハンドル３６の回転動作が禁止される。このようにしてプローブ駆動部４の高さが固定された後に、プローブ６８の操作が行われる。プローブ駆動部４の高さを再調整するときに、ストッパ３７は、再び解除状態に切り換えられて、高さの固定が解除される。The stopper 37 is provided between the adjustment handle 36 and the handle seat 35. When adjusting the height of the probe driver 4, the stopper 37 is manually switched to the released state. This allows the adjustment handle 36 to rotate. After the height of the probe driver 4 has been adjusted, the stopper 37 is manually switched to the locked state. This prohibits the adjustment handle 36 from rotating. After the height of the probe driver 4 has been fixed in this manner, the probe 68 is operated. When readjusting the height of the probe driver 4, the stopper 37 is again switched to the released state, and the height fixation is released.

台形ねじ調整部３４は、基台２に対するプローブ駆動部４の高さを調整する高さ調整部に相当する。基台２に対するプローブ駆動部４の高さ調整範囲は、ガイドレール３３１およびねじ軸３４１の長さによって定まる。また、調整ハンドル３６は、台形ねじ調整部３４（高さ調整部）を手動で操作する手動操作部に相当する。ストッパ３７は、台形ねじ調整部３４（高さ調整部）によって調整されたプローブ駆動部４の高さを解除可能に固定する高さ固定部に相当する。The trapezoidal screw adjustment unit 34 corresponds to a height adjustment unit that adjusts the height of the probe driver 4 relative to the base 2. The height adjustment range of the probe driver 4 relative to the base 2 is determined by the lengths of the guide rail 331 and the screw shaft 341. The adjustment handle 36 corresponds to a manual operation unit that manually operates the trapezoidal screw adjustment unit 34 (height adjustment unit). The stopper 37 corresponds to a height fixing unit that releasably fixes the height of the probe driver 4 adjusted by the trapezoidal screw adjustment unit 34 (height adjustment unit).

なお、台形雄ねじ３４２および台形雌ねじ３４６に代えて、一般的な三角ねじを用いることができる。さらに、台形ねじ調整部３４に代えて、ボールねじ送り機構やその他の調整機構を用いることができる。本第１実施形態において、台形雄ねじ３４２および台形雌ねじ３４６を含む台形ねじ調整部３４を採用したことにより、三角ねじを用いる構成と比較して螺合の摩擦力が増加するとともに遊び寸法が低減される。したがって、プローブ駆動部４の高さを保持する精度が向上する。換言すると、プローブ駆動部４が動作する際に、振動やがたつき等が抑制される。In addition, a general triangular screw can be used instead of the trapezoidal male screw 342 and the trapezoidal female screw 346. Furthermore, a ball screw feed mechanism or other adjustment mechanism can be used instead of the trapezoidal screw adjustment unit 34. In this first embodiment, by adopting the trapezoidal screw adjustment unit 34 including the trapezoidal male screw 342 and the trapezoidal female screw 346, the frictional force of the screw engagement is increased and the play dimension is reduced compared to a configuration using a triangular screw. Therefore, the accuracy of maintaining the height of the probe driver 4 is improved. In other words, vibration, rattling, etc. are suppressed when the probe driver 4 operates.

プローブ駆動部４を構成する昇降駆動機構５は、プローブ６８とともに多関節アーム機構６の全体を鉛直方向に昇降駆動する。昇降駆動機構５は、基体５１、昇降体５３、ガイド機構５４、およびボールねじ送り機構５５で構成される。基体５１は、前述した高さ調整機構３の後側に配置され、高さ調整機構３によってその高さが調整される。The lifting drive mechanism 5 constituting the probe drive unit 4 drives the entire multi-joint arm mechanism 6 together with the probe 68 to move up and down in the vertical direction. The lifting drive mechanism 5 is composed of a base 51, a lifting body 53, a guide mechanism 54, and a ball screw feed mechanism 55. The base 51 is disposed behind the height adjustment mechanism 3 described above, and its height is adjusted by the height adjustment mechanism 3.

基体５１は、上下方向に延在しており、水平断面が矩形溝形状であって、後方に開口する。基体５１の高さ方向の中間辺りは、左右方向に拡がる拡幅部５２となっている。拡幅部５２の前面に、前記したガイド部材３３２および昇降ナット３４５が設けられている。昇降体５３は、基体５１よりも低背の概ね矩形板状の部材であり、基体５１の後側に配置される。The base 51 extends in the up-down direction, has a horizontal cross section in the shape of a rectangular groove, and opens to the rear. Around the middle of the height of the base 51 is an expanded section 52 that expands in the left-right direction. The aforementioned guide member 332 and lifting nut 345 are provided on the front surface of the expanded section 52. The lifting body 53 is a roughly rectangular plate-shaped member that is shorter than the base 51, and is disposed on the rear side of the base 51.

ガイド機構５４は、図１および図３に示されるように、ガイドレール５４１およびガイド部材５４２からなる。ガイドレール５４１は、基体５１の左右両側の後面にそれぞれ設けられ、上下方向に延在する。ガイド部材５４２は、昇降体５３の前面の左右両側に、上下２個設けられる。ガイド機構５４の左右それぞれにおいて、上下２個のガイド部材５４２は、ガイドレール５４１に昇降可能に昇降可能に、かつ離脱不能に係合する。これにより、ガイド機構５４は、基体５１に対する昇降体５３の昇降動作を案内する。さらに、補助的に右ガイド部材５４３が設けられる。右ガイド部材５４３は、昇降体５３の右側面から前方に張り出しており、基体５１の右側面を摺動する。 As shown in Figs. 1 and 3, the guide mechanism 54 consists of a guide rail 541 and a guide member 542. The guide rail 541 is provided on the rear surface of the base body 51 on both the left and right sides, respectively, and extends in the vertical direction. Two guide members 542 are provided on the left and right sides of the front surface of the lifting body 53, one above the other. On each of the left and right sides of the guide mechanism 54, the two upper and lower guide members 542 are engaged with the guide rail 541 so as to be liftable and lowerable and to be unable to be disengaged. As a result, the guide mechanism 54 guides the lifting and lowering operation of the lifting body 53 relative to the base body 51. In addition, a right guide member 543 is provided as an auxiliary. The right guide member 543 protrudes forward from the right side surface of the lifting body 53 and slides on the right side surface of the base body 51.

ボールねじ送り機構５５は、ねじ軸５５１、駆動モータ５５２、および昇降ナット５５３からなる。ねじ軸５５１は、基体５１の矩形溝形状の内部位置であって、左右方向の中央の位置に配置される。ねじ軸５５１は、上下方向に延在しており、回転可能に支持されている。ねじ軸５５１の外周に、雄ねじが刻まれる。ねじ軸５５１の下側に、駆動モータ５５２が設けられる。駆動モータ５５２は、制御部８からの指令にしたがい、ねじ軸５５１を回転駆動する。駆動モータ５５２は、正転および逆転の切り換えが可能とされており、これに対応して、ねじ軸５５１は正回転または逆回転する。The ball screw feed mechanism 55 consists of a screw shaft 551, a drive motor 552, and a lifting nut 553. The screw shaft 551 is located inside the rectangular groove shape of the base 51, at a central position in the left-right direction. The screw shaft 551 extends in the vertical direction and is supported rotatably. A male thread is engraved on the outer periphery of the screw shaft 551. A drive motor 552 is provided below the screw shaft 551. The drive motor 552 drives and rotates the screw shaft 551 in accordance with a command from the control unit 8. The drive motor 552 can be switched between forward and reverse rotation, and the screw shaft 551 rotates forward or reverse in response to this.

昇降ナット５５３は、昇降体５３の前面の左右方向の中央に設けられる。昇降ナット５５３に刻まれた雌ねじは、ボールを介してねじ軸５５１の雄ねじに螺合する。駆動モータ５５２に駆動されてねじ軸５５１が正回転または逆回転すると、昇降ナット５５３の螺合位置が上昇または下降する。これにより、昇降体５３および多関節アーム機構６の全体は、ガイド機構５４に案内されつつ昇降する。基体５１に対する昇降体５３の昇降ストローク長、換言するとプローブ６８の昇降ストローク長は、ガイドレール５４１およびねじ軸５５１の長さによって定まる。以上説明したように、本第１実施形態では、昇降駆動機構５を用いて、プローブ６８を上下方向に駆動する。The lifting nut 553 is provided at the center of the front of the lifting body 53 in the left-right direction. The female thread engraved on the lifting nut 553 is screwed into the male thread of the screw shaft 551 via a ball. When the screw shaft 551 is driven by the drive motor 552 to rotate forward or backward, the screw position of the lifting nut 553 rises or falls. As a result, the lifting body 53 and the entire multi-joint arm mechanism 6 rise and fall while being guided by the guide mechanism 54. The lifting stroke length of the lifting body 53 relative to the base 51, in other words, the lifting stroke length of the probe 68, is determined by the length of the guide rail 541 and the screw shaft 551. As described above, in this first embodiment, the probe 68 is driven in the up and down direction using the lifting drive mechanism 5.

プローブ駆動部４を構成する多関節アーム機構６は、プローブ６８の姿勢および水平方向の位置を調整する。多関節アーム機構６は、ベース６１、第１関節軸６２、第１アーム６３、第２関節軸６４、第２アーム６５、姿勢保持軸６６、回転三軸機構６７、およびプローブ６８が記載順に連結されて構成される。ベース６１は、起立した円筒形状の部材であり、昇降体５３の後面に固定されている。The articulated arm mechanism 6 constituting the probe driver 4 adjusts the attitude and horizontal position of the probe 68. The articulated arm mechanism 6 is composed of a base 61, a first joint shaft 62, a first arm 63, a second joint shaft 64, a second arm 65, an attitude holding shaft 66, a three-axis rotating mechanism 67, and a probe 68, all connected in the order listed. The base 61 is an upright cylindrical member, and is fixed to the rear surface of the lifting body 53.

ケーブルをベース６１まで配線するために、複数のケーブルを収容可能な可撓ケーブル保護部６９が設けられる。可撓ケーブル保護部６９は、前方から基体５１の左上方を通り、ベース６１の前面まで達している。可撓ケーブル保護部６９は、昇降体５３の昇降に伴って自在に撓み、ケーブルの断線を防止する。A flexible cable protection section 69 capable of accommodating multiple cables is provided to wire the cables to the base 61. The flexible cable protection section 69 passes from the front to the upper left of the base body 51 and reaches the front surface of the base 61. The flexible cable protection section 69 flexes freely as the lifting body 53 rises and falls, preventing the cables from breaking.

第１関節軸６２は、ベース６１よりも細い円筒形状の部材であり、ベース６１の上部に自転可能に設けられる。第１アーム６３は、水平方向に延びる四角筒状の部材であり、その基端が第１関節軸６２の上端に固定されている。第１関節軸６２および第１アーム６３は、ベース６１を回転中心にして一体的に回転動作する。第１関節軸６２および第１アーム６３は、制御部８から指令を受けた図略の第１モータによって駆動される。第１アーム６３の先端の上面に、第２関節軸６４が設けられる。The first joint shaft 62 is a cylindrical member thinner than the base 61, and is rotatably provided on the upper part of the base 61. The first arm 63 is a square tubular member extending horizontally, and its base end is fixed to the upper end of the first joint shaft 62. The first joint shaft 62 and the first arm 63 rotate together with the base 61 as the center of rotation. The first joint shaft 62 and the first arm 63 are driven by a first motor (not shown) that receives commands from the control unit 8. A second joint shaft 64 is provided on the upper surface of the tip of the first arm 63.

第２関節軸６４は、起立した円筒形状の部材であり、第１アーム６３に自転可能に支持されている。第２アーム６５は、水平方向に延びる円筒形状の部材であり、その基端が第２関節軸６４の円筒面に固定されている。第２関節軸６４および第２アームは、第１アーム６３の先端を回転中心にして一体的に回転動作する。第２関節軸６４および第２アームは、制御部８から指令を受けた図略の第２モータによって駆動される。第２アーム６５の先端に、姿勢保持軸６６が設けられる。第１アーム６３および第２アーム６５の回転動作により、姿勢保持軸６６およびプローブ６８の水平方向の位置が調整される。The second joint shaft 64 is an upright cylindrical member and is supported rotatably on the first arm 63. The second arm 65 is a cylindrical member extending horizontally and has its base end fixed to the cylindrical surface of the second joint shaft 64. The second joint shaft 64 and the second arm rotate together with the tip of the first arm 63 as the center of rotation. The second joint shaft 64 and the second arm are driven by a second motor (not shown) that receives commands from the control unit 8. A posture holding shaft 66 is provided at the tip of the second arm 65. The horizontal positions of the posture holding shaft 66 and the probe 68 are adjusted by the rotation of the first arm 63 and the second arm 65.

姿勢保持軸６６は、起立した円筒形状の部材であり、その円筒面が第２アーム６５に固定されている。姿勢保持軸６６の下側に回転三軸機構６７が設けられる。回転三軸機構６７は、直交する三方向の回転軸、および回転軸ごとに設けられた合計で３個のアクチュエータを備える。回転三軸機構６７は、三方向への回転が可能な先端にプローブ６８を交換可能に備える。制御部８からの指令でアクチュエータが動作すると、プローブ６８の姿勢が調整される。 The attitude holding shaft 66 is an upright cylindrical member, and its cylindrical surface is fixed to the second arm 65. A three-axis rotating mechanism 67 is provided below the attitude holding shaft 66. The three-axis rotating mechanism 67 has three orthogonal rotation axes and a total of three actuators, one for each rotation axis. The three-axis rotating mechanism 67 has a replaceable probe 68 at its tip, which can rotate in three directions. When the actuator operates in response to a command from the control unit 8, the attitude of the probe 68 is adjusted.

プローブ６８は、所定の検査または作業を担当するものである。プローブ６８として、医療分野の超音波検査に用いる超音波プローブを例示でき、これに限定されない。プローブ６８への電源供給および検出信号の伝送を行うケーブルは、前述した可撓ケーブル保護部６９、および多関節アーム機構６の構成部材の内部空間を利用して配線される。また、第１モータ、第２モータ、および回転三軸機構６７へ電源供給するケーブルも、プローブ６８と同様、可撓ケーブル保護部６９および構成部材の内部空間を利用して配線される。The probe 68 is responsible for a specified inspection or task. An example of the probe 68 is an ultrasonic probe used in ultrasonic inspection in the medical field, but is not limited to this. The cable that supplies power to the probe 68 and transmits detection signals is wired using the flexible cable protection part 69 described above and the internal space of the components of the articulated arm mechanism 6. Similarly to the probe 68, the cables that supply power to the first motor, the second motor, and the three-axis rotating mechanism 67 are also wired using the flexible cable protection part 69 and the internal space of the components.

光射出マーカー７１は、基体５１の右上端に設けられる。光射出マーカー７１は、後方に向けて水平方向に光を射出する。射出する光にレーザー光を用いることができ、これに限定されない。光の高さを確認することによりプローブ駆動部４の高さを認識できるので、光射出マーカー７１は高さの調整に好適である。光射出マーカー７１は、プローブ駆動部４の高さを表す高さマーカーの一形態である。 The light emission marker 71 is provided at the upper right end of the base 51. The light emission marker 71 emits light horizontally toward the rear. The emitted light can be, but is not limited to, laser light. Since the height of the light can be recognized by checking the height of the light, the light emission marker 71 is suitable for adjusting the height. The light emission marker 71 is a form of height marker that indicates the height of the probe driving unit 4.

制御部８は、プローブ操作装置１の本体と別体に構成され、ケーブルまたは無線通信を用いて本体に接続される。制御部８は、コンピュータ装置を用いて構成され、入力部８１および表示部８２を有する。入力部８１は、医師等の入力操作を受け付ける。表示部８２は、プローブ６８の検出信号を図化して表示したり、図略のセンサにより検出されたプローブ操作装置１の現在状態を表示したりする。制御部８は、入力部８１への入力操作にしたがって、プローブ操作装置１の駆動モータ５５２、第１モータ、第２モータ、回転三軸機構６７、およびプローブ６８に指令を発し、それらの動作を制御する。The control unit 8 is configured separately from the main body of the probe operation device 1 and is connected to the main body via a cable or wireless communication. The control unit 8 is configured using a computer device and has an input unit 81 and a display unit 82. The input unit 81 accepts input operations from a doctor or the like. The display unit 82 graphically displays the detection signal of the probe 68, and displays the current state of the probe operation device 1 detected by a sensor (not shown). In accordance with the input operations to the input unit 81, the control unit 8 issues commands to the drive motor 552, first motor, second motor, rotating three-axis mechanism 67, and probe 68 of the probe operation device 1 and controls their operations.

２．プローブ操作装置１の使用方法
次に、プローブ操作装置１の使用方法について、図４を参考にして説明する。図示されるように、プローブ操作装置１は、マットレス駆動部９１によりマットレス９２の高さを調整するベッド９と組み合わせて使用される。被検者（患者）が乗るマットレス９２の高さは、検査や診察等を行う医師等の体格に合わせて調整される。「ベッド９の高さを調整する」とは、ベッド９全体を昇降することでなく、マットレス９２の高さを調整することを意味する。ベッド９の高さが調整された後に、プローブ操作装置１のプローブ駆動部４の高さの調整が行われる。 2. How to Use the Probe Operation Device 1 Next, how to use the probe operation device 1 will be described with reference to Fig. 4. As shown in the figure, the probe operation device 1 is used in combination with a bed 9 that adjusts the height of a mattress 92 by a mattress drive unit 91. The height of the mattress 92 on which the subject (patient) sits is adjusted to suit the physique of a doctor or other person who will be performing an examination or consultation. "Adjusting the height of the bed 9" does not mean raising or lowering the entire bed 9, but means adjusting the height of the mattress 92. After the height of the bed 9 has been adjusted, the height of the probe drive unit 4 of the probe operation device 1 is adjusted.

この高さ調整において、まず、プローブ操作装置１の後部がベッド９に向かうように配置される。次に、光射出マーカー７１のスイッチがオン操作される。光射出マーカー７１は、ベッド９に向けて水平方向に光９３を射出し、マットレス９２の表面に輝点９４を投射する。医師等は、輝点９４の位置に基づいて、プローブ駆動部４の高さの良否を判定することができる。 In this height adjustment, first, the rear of the probe operating device 1 is positioned facing the bed 9. Next, the switch of the light emitting marker 71 is turned on. The light emitting marker 71 emits light 93 horizontally toward the bed 9, and projects a bright spot 94 on the surface of the mattress 92. Based on the position of the bright spot 94, a doctor or other person can determine whether the height of the probe driving unit 4 is appropriate.

プローブ駆動部４の高さが不適正である場合、医師等は、ストッパ３７を解除状態に切り換えて、調整ハンドル３６を操作する。このとき、輝点９４を視認しながら操作できるので、高さ調整の操作は容易である。プローブ駆動部４の高さが適正になると、医師等は、ストッパ３７をロック状態に切り換えて、プローブ駆動部４の高さを固定する。この後、医師等は、入力部８１への入力操作によりプローブ６８を操作して、検査または作業を行う。 If the height of the probe driver 4 is inappropriate, the doctor or other person switches the stopper 37 to the released state and operates the adjustment handle 36. At this time, the doctor or other person can easily adjust the height because the operation can be performed while visually checking the bright spot 94. When the height of the probe driver 4 becomes appropriate, the doctor or other person switches the stopper 37 to the locked state to fix the height of the probe driver 4. The doctor or other person then operates the probe 68 by inputting information into the input unit 81 to perform the examination or work.

検査または作業が終了した後、プローブ操作装置１は、そのままの状態で保管されてもよいし、プローブ駆動部４が最も低い位置に再調整されてから保管されてもよい。後者の場合、プローブ操作装置１は低背化される。After the inspection or work is completed, the probe operation device 1 may be stored as is, or the probe driver 4 may be readjusted to its lowest position before being stored. In the latter case, the height of the probe operation device 1 is reduced.

第１実施形態のプローブ操作装置１では、プローブ駆動部４内でのプローブ６８の昇降ストローク長は、昇降駆動機構５によって定まり、検査や作業に必要な最小限の昇降量とすることができる。そして、検査や作業以外の要因、例えばベッド９の高さの変化に対応するために必要となる高さの調整は、高さ調整機構３によって行われる。さらに、高さ調整機構３によりプローブ駆動部４を低く調整した状態で、プローブ操作装置１を保管することができる。したがって、プローブ６８の昇降ストローク長を小さくして、プローブ操作装置１の低背化を実現することができる。加えて、ベッド９の高さの変化に対応するために昇降駆動機構５を大型化する必要が無いので、装置コストの増加が抑制される。In the probe operation device 1 of the first embodiment, the lifting stroke length of the probe 68 in the probe driver 4 is determined by the lifting drive mechanism 5, and can be set to the minimum lifting amount required for inspection or work. Height adjustments required to accommodate factors other than inspection or work, such as changes in the height of the bed 9, are performed by the height adjustment mechanism 3. Furthermore, the probe operation device 1 can be stored with the probe driver 4 adjusted low by the height adjustment mechanism 3. Therefore, the lifting stroke length of the probe 68 can be reduced, and the probe operation device 1 can be made low-profile. In addition, since there is no need to enlarge the lifting drive mechanism 5 to accommodate changes in the height of the bed 9, an increase in the cost of the device is suppressed.

３．第２実施形態のプローブ操作装置１Ａ
次に、第２実施形態のプローブ操作装置１Ａの構成について、図５を参考にして、第１実施形態と異なる点を主に説明する。プローブ操作装置１Ａは、高さマーカーとしての光射出マーカー７１を備えず、代わりに目盛り板７２および高さ指示部材７３を備える。プローブ操作装置１Ａの高さマーカー以外の構成は、第１実施形態と同じである。 3. Probe operation device 1A of the second embodiment
Next, the configuration of the probe manipulation device 1A of the second embodiment will be described with reference to Fig. 5, focusing mainly on the differences from the first embodiment. The probe manipulation device 1A does not include a light emission marker 71 as a height marker, but instead includes a scale plate 72 and a height indicating member 73. The configuration of the probe manipulation device 1A other than the height marker is the same as that of the first embodiment.

図５に示されるように、目盛り板７２は、高さ調整機構３のフレーム３１の右側面に設けられる。目盛り板７２は、上下方向に延在しており、プローブ駆動部４の高さを表す複数の目盛りをもつ。一方、高さ指示部材７３は、プローブ駆動部４の基体５１の右側面に設けられており、基体５１と一体的に昇降する。高さ指示部材７３は、横向きの矢印形状に形成されており、目盛り板７２の目盛りを指し示すことにより、プローブ駆動部４の高さを指し示す。 As shown in Figure 5, the scale plate 72 is provided on the right side of the frame 31 of the height adjustment mechanism 3. The scale plate 72 extends in the vertical direction and has multiple scales that indicate the height of the probe driving unit 4. Meanwhile, the height indicating member 73 is provided on the right side of the base 51 of the probe driving unit 4 and rises and falls integrally with the base 51. The height indicating member 73 is formed in the shape of a horizontal arrow, and indicates the height of the probe driving unit 4 by pointing to the scale on the scale plate 72.

第２実施形態において、医師等は、目盛り板７２および高さ指示部材７３を視認しながら調整ハンドル３６を操作することができ、高さ調整の操作は容易である。また、プローブ６８の昇降ストローク長を小さくして、装置の低背化を実現するという効果も、第１実施形態と同様である。In the second embodiment, the doctor can operate the adjustment handle 36 while visually checking the scale plate 72 and the height indicating member 73, and the height adjustment can be easily performed. In addition, the effect of reducing the height of the device by reducing the lifting stroke length of the probe 68 is the same as in the first embodiment.

４．実施形態の応用および変形
なお、高さマーカーとして、第１および第２実施形態と異なる構成、例えばリニアスケールセンサを用いることができる。リニアスケールセンサは、高さ調整機構３のフレーム３１に設けられてプローブ駆動部４の高さを検出するものであり、検出結果が表示部８２に表示される。また、プローブ駆動部４の構成は、第１実施形態で説明した昇降駆動機構５と多関節アーム機構６の組み合わせに限定されず、公知の様々な機構を適用することが可能である。例えば、プローブ駆動部４は、プローブ６８を斜め方向に昇降駆動するものであってもよい。その他にも、第１および第２実施形態は、様々な応用や変形が可能である。 4. Application and Modification of the Embodiments It should be noted that the height marker may have a different configuration from that of the first and second embodiments, for example, a linear scale sensor. The linear scale sensor is provided on the frame 31 of the height adjustment mechanism 3 to detect the height of the probe driver 4, and the detection result is displayed on the display unit 82. The configuration of the probe driver 4 is not limited to the combination of the elevation drive mechanism 5 and the articulated arm mechanism 6 described in the first embodiment, and various known mechanisms can be applied. For example, the probe driver 4 may drive the probe 68 to ascend and descend in an oblique direction. In addition, the first and second embodiments can be applied and modified in various ways.

第１および第２実施形態のプローブ操作装置（１、１Ａ）は、医療用に限定されず、検査用プローブを備える非破壊検査装置に利用することが可能であり、さらに、プローブ６８をエンドエフェクタに置き換えて各種の産業用ロボットに利用することが可能である。The probe operating device (1, 1A) of the first and second embodiments is not limited to medical use, but can be used in non-destructive testing devices equipped with testing probes, and further, can be used in various industrial robots by replacing the probe 68 with an end effector.

１、１Ａ：プローブ操作装置 ２：基台 ３：高さ調整機構 ３１：フレーム ３３：ガイド機構 ３４：台形ねじ調整部 ３４１：ねじ軸 ３４２：台形雄ねじ ３４５：昇降ナット ３４６：台形雌ねじ ３６：調整ハンドル ３７：ストッパ ４：プローブ駆動部 ５：昇降駆動機構 ５１：基体 ５３：昇降体 ５４：ガイド機構 ５５：ボールねじ送り機構 ６：多関節アーム機構 ６８：プローブ ７１：光射出マーカー ７２：目盛り板 ７３：高さ指示部材 ８：制御部 ８１：入力部 ８２：表示部 ９：ベッド ９２：マットレス ９３：光 ９４：輝点1, 1A: Probe operation device 2: Base 3: Height adjustment mechanism 31: Frame 33: Guide mechanism 34: Trapezoidal screw adjustment section 341: Screw shaft 342: Trapezoidal male screw 345: Lifting nut 346: Trapezoidal female screw 36: Adjustment handle 37: Stopper 4: Probe drive section 5: Lifting drive mechanism 51: Base 53: Lifting body 54: Guide mechanism 55: Ball screw feed mechanism 6: Articulated arm mechanism 68: Probe 71: Light-emitting marker 72: Scale plate 73: Height indication member 8: Control section 81: Input section 82: Display section 9: Bed 92: Mattress 93: Light 94: Bright spot

Claims (7)

基台と、
検査または作業を担当するプローブを少なくとも上下方向に駆動するプローブ駆動部と、
前記基台に対する前記プローブ駆動部の高さを調整する高さ調整部と、
前記プローブ駆動部に設けられて前記高さを表す光を射出する光射出マーカーであって、前記検査または前記作業の対象となる被検者が乗る支持台に向けて前記光を射出する前記光射出マーカーと、
を備えるプローブ操作装置。 The base and
a probe driving unit that drives a probe for inspection or work at least in a vertical direction;
a height adjustment unit that adjusts the height of the probe driving unit relative to the base;
a light-emitting marker that is provided to the probe driving unit and emits light indicating the height, the light-emitting marker emitting the light toward a support platform on which a subject who is a target of the inspection or the operation stands;
A probe operating device comprising: 前記プローブ駆動部は、前記プローブを鉛直方向に昇降駆動する昇降駆動機構を有する、請求項１に記載のプローブ操作装置。 The probe operation device according to claim 1, wherein the probe driver has an elevation drive mechanism that drives the probe to ascend and descend vertically. 前記プローブ駆動部は、前記プローブの姿勢および水平方向の位置の少なくとも一方を調整する多関節アーム機構を有する、請求項１または２に記載のプローブ操作装置。 The probe operation device according to claim 1 or 2, wherein the probe driver has a multi-joint arm mechanism that adjusts at least one of the attitude and horizontal position of the probe. 前記高さ調整部は、前記基台および前記プローブ駆動部にそれぞれ設けられた台形ねじが螺合するとともに、螺合位置の変化により前記プローブ駆動部の前記高さを調整する台形ねじ調整部である、請求項１～３のいずれか一項に記載のプローブ操作装置。 The probe operation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the height adjustment unit is a trapezoidal screw adjustment unit that screws into trapezoidal screws provided on the base and the probe drive unit, respectively, and adjusts the height of the probe drive unit by changing the screwing position. 前記高さ調整部によって調整された前記プローブ駆動部の前記高さを解除可能に固定する高さ固定部をさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のプローブ操作装置。 The probe operation device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a height fixing unit that releasably fixes the height of the probe driver adjusted by the height adjustment unit. 前記高さ調整部を手動で操作する手動操作部をさらに備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のプローブ操作装置。 The probe operation device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a manual operation unit for manually operating the height adjustment unit. 前記プローブは、医療用プローブであり、
前記光射出マーカーは、前記被検者が乗るベッドに向けて前記光を射出し、前記ベッドに輝点を投射する、
請求項１～６のいずれか一項に記載のプローブ操作装置。
 the probe is a medical probe,
The light-emitting marker emits the light toward a bed on which the subject is lying, and projects a bright point onto the bed.
The probe operation device according to any one of claims 1 to 6 .
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