WO2021166086A1 - 医療用ロボット - Google Patents

医療用ロボット Download PDF

Info

Publication number
WO2021166086A1
WO2021166086A1 PCT/JP2020/006364 JP2020006364W WO2021166086A1 WO 2021166086 A1 WO2021166086 A1 WO 2021166086A1 JP 2020006364 W JP2020006364 W JP 2020006364W WO 2021166086 A1 WO2021166086 A1 WO 2021166086A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
changeover switch
control
state
holding body
medical robot
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/006364
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直也 森田
Original Assignee
リバーフィールド株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by リバーフィールド株式会社 filed Critical リバーフィールド株式会社
Priority to EP20919654.2A priority Critical patent/EP4066774B1/en
Priority to JP2021517489A priority patent/JP6930783B1/ja
Priority to CN202080086009.2A priority patent/CN114828769B/zh
Priority to PCT/JP2020/006364 priority patent/WO2021166086A1/ja
Publication of WO2021166086A1 publication Critical patent/WO2021166086A1/ja
Priority to US17/876,133 priority patent/US20230000575A1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/74Manipulators with manual electric input means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B2034/305Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms

Definitions

  • the present invention relates to a medical robot provided with an arm portion capable of holding an endoscope, a treatment tool, and the like.
  • a surgical assistance system described in Patent Document 1 has been proposed.
  • This surgical assistance system consists of a base unit and a robot mechanism, and the robot mechanism is attached to a support column, a first robot arm rotatably attached to the tip of the support column, and the tip of the first robot arm. It has a second robot arm rotatably attached and a device support attached to the tip of the second robot arm.
  • the device support is configured to accommodate an endoscope or other medical tool or device.
  • a held body such as an endoscope, a treatment tool, and a camera is held by an arm portion, and the held body is arranged and set at a desired position by driving and controlling the arm portion. Do the action. However, it is rarely necessary to release the drive control of the arm part and manually move the arm part when making adjustments when introducing the held body into the patient's body or making detailed settings at the time of treatment. No.
  • the practitioner moves the medical robot away from the arm part to operate the medical robot body. I had to suspend it temporarily.
  • the release switch is provided on the arm portion, the practitioner can perform the release operation without leaving the arm portion.
  • a master-slave type system consisting of a master machine operated by a practitioner and a robot as a slave machine that operates according to the control of the master machine is being adopted.
  • an assistant who assists the operation of the slave machine arranged away from the master machine is arranged.
  • the assistant needs to work while moving around the medical robot or the operating table, and even if the release switch is provided on the arm part, for the operation, for example, surgery. I had to move around the table.
  • an arm portion, a main body, etc. are arranged so as to be close to each other in a smaller size than before, or a plurality of arm portions are provided. Proximity arrangement may be taken. In such a configuration, the practitioner or the assistant cannot take a free posture due to the presence of adjacent members, and the release switch may be difficult to operate. Further, there is a possibility that the peripheral device unintentionally contacts the release switch to release the drive control of the arm portion or return from the release state to the drive control state.
  • the present invention relates to a medical robot provided with a changeover switch that selectively switches between a control state in which the drive of the arm unit is controlled and a manual state in which control by the control unit is released.
  • the practitioner or assistant can operate the changeover switch in a short time, and it is possible to prevent the changeover switch from operating due to contact with adjacent members or erroneous operation by the practitioner or the like.
  • the purpose is to provide a medical robot that can do it.
  • the medical robot of the present invention is connected to the arm unit, the control unit that controls the drive of the arm unit, and the arm unit by a connection unit to hold the held body. It is provided with a changeover switch for selectively switching between a control state provided on the body and the holding body and in which the drive of the arm unit is controlled by the control unit and a manual state in which the control by the control unit is released.
  • the switch is arranged on at least one of both sides of the reference plane including the extending direction of the arm portion and the extending direction of the held body, and the control portion determines the control state based on the operation signal from the changeover switch. It is characterized by controlling switching from the manual state.
  • the changeover switch is provided on the holding body so as to be located on the side opposite to the held body with the connection portion in the extending direction of the held body.
  • the changeover switch is provided with a prevention unit for preventing the changeover switch from switching between the control state and the manual state due to contact with an interfering body located around the changeover switch.
  • the changeover switch outputs a control signal for the control unit to switch from the control state to the manual state when the changeover switch is pushed inside the holding body, and the changeover switch is pushed in. It is preferable that the switch outputs a control signal for the control unit to return from the manual state to the control state when it is released.
  • the changeover switch is preferably a switch that outputs a control signal for the control unit to switch between the control state and the manual state each time the switch is pushed inside the holding body. ..
  • the changeover switch is preferably a switch that operates when pressed for a predetermined time or longer.
  • the changeover switch has a first changeover switch provided on one side of the reference plane and a second changeover switch provided on the other side, and the control unit includes a control unit. It is preferable to switch between the control state and the manual state based on the operation signal from one of the first changeover switch and the second changeover switch.
  • control unit when the control unit performs control to switch from the control state to the manual state based on the operation signal output from the first changeover switch, another output from the first changeover switch is performed.
  • control to return from the manual state to the control state is executed when the operation signal of is input, and the control to switch from the control state to the manual state is executed based on the operation signal output from the second changeover switch.
  • the holding body is provided with a rotation mechanism that allows the held body to rotate relative to the holding body about the extending direction of the held body.
  • the changeover switch is provided so that the relative position with respect to the holding body is held when the held body is rotating relative to the holding body.
  • the medical robot includes at least one second arm portion in addition to the first arm portion as an arm portion provided with a holding portion provided with a changeover switch, and is an interfering body.
  • the medical robot includes at least one second arm portion located around the first arm portion.
  • the second arm portion includes a holding body and a changeover switch equivalent to the holding body and the changeover switch in the first arm portion, respectively.
  • the changeover switch can be operated by the practitioner himself or his assistant in a short time, and the changeover switch can be prevented from being operated due to contact with a nearby member or an erroneous operation by the practitioner or the like.
  • Robots can be provided. In a master-slave system or a surgical robot with a complicated configuration, even if the approach to the changeover switch is limited by the posture of the robot arm or the relationship with peripheral devices, the practitioner or assistant It is possible to provide a medical robot capable of easily operating a changeover switch without imposing a heavy burden on the robot.
  • FIG. 1 shows a configuration in which a holding body 30 is provided on the arm 21 of the arm portion 20 as a part of the medical robot 10.
  • FIG. 2 is a perspective view of the holding body 30 as viewed from the front upper side
  • FIG. 3 is a perspective view of the holding body 30 as viewed from the rear lower side.
  • FIG. 4A is an enlarged view of the rear part of the holding body 30 shown in FIG. 2
  • FIG. 4B is an enlarged view of the rear part of the holding body 30 shown in FIG.
  • XYZ coordinates are shown as reference coordinates.
  • the Z1-Z2 direction is referred to as a vertical direction
  • the X1-X2 direction is referred to as a front-rear direction
  • the Y1-Y2 direction is referred to as a left-right direction.
  • the X1-X2 direction and the Y1-Y2 direction are perpendicular to each other, and the XY plane including them is perpendicular to the Z1-Z2 direction.
  • the medical robot 10 of the present embodiment includes an arm portion 20 and a holding body 30 provided on the arm portion 20, and the holding body 30 is provided with a pair of changeover switches 41 and 42. Has been done.
  • the medical robot 10 is provided with a holding body 30 and a holding body and a changeover switch similar to those of the changeover switches 41 and 42, or one of them.
  • a configuration including two or more arm portions (second arm portion) is also possible.
  • the arm portion 20 includes an arm 21.
  • the arm 21 extends along the first direction D1 inclined upward in the front-rear direction (X1-X2 direction), and is connected to the main body 31 of the holding body 30 by the connecting portion 21a provided at the tip.
  • the connecting portion 21a rotatably supports the holding body 30 around the first rotating shaft AX1.
  • the configuration of the arm portion 20 is not limited to the configuration shown in FIG. 1, for example, the arm 21 is connected to the second arm via the joint portion, and the arm 21 is connected to the second arm by the action of the joint portion. It may be configured to rotate or bend within a predetermined angle range with respect to the second arm, and a third arm may be provided with respect to the second arm via a further joint portion.
  • the arm unit 20 is driven by a drive unit 52 that is driven based on a control signal from the control unit 51 (FIG. 6), and by driving the arm 21, the position and posture of the holding body 30 are obtained. Can be set arbitrarily.
  • Each arm of the arm portion 20 is driven by mechanical drive, pneumatic drive, or the like.
  • the holding body 30 includes a main body portion 31 and a holder 32 extending forward from the front end of the main body portion 31.
  • the holder 32 is rotatable relative to the main body 31 about a central axis along the front-rear direction (X1-X2 direction).
  • the holder 32 is rotated by being driven by a motor 53 built in the main body 31, and the motor 53 is driven according to a control signal from the control unit 51 (see FIG. 6).
  • the holder 32 is equipped with a treatment tool as a held body to be inserted into the patient's body so as to extend along the anteroposterior direction (X1-X2 direction, second direction D2).
  • an endoscope can also be mentioned as the held body.
  • the held body may include a camera capable of capturing the appearance of the affected part of the patient without inserting it into the patient's body.
  • a first changeover switch 41 and a second changeover switch 42 are provided at the left and right positions on the upper rear side of the main body portion 31 of the holding body 30, respectively. These two changeover switches 41 and 42 are provided in the main body 31 at positions corresponding to each other in the vertical direction (Z1-Z2 direction) and the front-rear direction (X1-X2 direction), and are arranged so as to form a pair. ..
  • FIGS. 7A and 7B when the practitioner operates the main body 31 that faces substantially downward, the first is the fingertip F while contacting and holding the main body 31 with the palm or fingers.
  • the changeover switch 41 or the second changeover switch 42 can be pushed in for operation.
  • FIG. 7 (a) shows a state in which the main body 31 is held from the side by the palm of the right hand and the like while being operated by the index finger F
  • FIG. 7 (b) shows the state in which the main body 31 is operated by the palm of the left hand and the like. It shows the operation with the index finger F while holding from. In this way, the operation can be performed with any of the left and right hands depending on the availability of both hands of the practitioner and the distance from the peripheral device.
  • FIGS. 8A and 8B the practitioner operates the main body 31 in a substantially horizontal state.
  • FIG. 8A shows a state in which the main body 31 is held by each finger of the left hand from the lower side side and is operated by the thumb F
  • FIG. 8B shows a state in which the palm of the right hand or the like is used. It shows the operation with the index finger F while holding from the lower side. In this way, it can be operated while being held from below according to the orientation of the main body 31.
  • the practitioner holds the main body 31 in a substantially horizontal state from the upper side.
  • the main body 31 in a substantially horizontal state is held from different directions as in FIGS. 8A and 8B. be able to. Therefore, the degree of freedom of the posture during operation is increased, and the most well-balanced holding position can be arbitrarily selected in relation to the support position by the connecting portion 21a of the arm portion 20.
  • the two changeover switches 41 and 42 have a surface including a first direction D1 in which the arm 21 of the arm portion 20 extends and a second direction D2 (front-back direction) in which the held body attached to the holder 32 extends, that is, left and right.
  • a plane that passes through the center of the holding body 30 in the direction (Y1-Y2 direction) and is orthogonal to the left-right direction is designated as a reference plane S (see FIG. 1)
  • the first changeover switch 41 is sandwiched between the reference plane S and the first changeover switch 41. Is arranged, and the second changeover switch 42 is arranged on the other side. Therefore, the two changeover switches 41 and 42 are arranged at positions symmetrical with respect to the reference plane S, respectively.
  • the two changeover switches 41 and 42 are provided so as to be located on the opposite sides of the holder 32 and the held body with the connecting portion 21a in the direction in which the held body extends (X1-X2 direction). ing. This makes it easier to balance the weight of the held body located on the front side in the manual state, and facilitates the rotation operation centered on the first rotation shaft AX1 with the connecting portion 21a as a fulcrum. It can be carried out.
  • an operation signal is output to the control unit 51 (see FIG. 6).
  • the control unit 51 starts outputting a control signal for switching from the control state to the manual state to the drive unit 52, and this control signal Is being output, the output of the drive signal from the drive unit 52 to the arm unit 20 is stopped, and the arm unit 20 is in a state where it can be manually operated. That is, the control unit 51 is released from the control state in which the drive of the arm unit 20 is controlled based on the operation signal from one of the first changeover switch 41 and the second changeover switch 42, and the control by the control unit 51. Switch between manual and manual states.
  • the changeover switches 41 and 42 are switched from the control state to the manual state only when the changeover switches 41 and 42 are pushed in for a predetermined time or longer, so that the changeover switches 41 and 42 come into contact with the interfering bodies located around the changeover switches 41 and 42. It functions as a preventive unit that prevents switching between the control state and the manual state.
  • the state can be switched by pushing or releasing only one of the first changeover switch 41 and the second changeover switch 42, when another arm portion or other member is in the vicinity of any of the changeover switches. Even so, since the other changeover switch can be visually recognized and operated, the state can be changed reliably.
  • the control unit 51 When the pressed changeover switches 41 and 42 are released, the control unit 51 outputs a control signal to the drive unit 52 to switch from the manual state to the control state, and returns from the manual state to the control state. Perform control.
  • the drive unit 52 switched to the control state drives each arm of the arm unit 20 according to the control signal of the control unit 51.
  • the control by the control unit 51 includes not only changing the posture and position of each arm, but also holding the changed posture and position.
  • the output of the control signal from the control unit 51 to the drive unit 52 is stopped, and the practitioner can freely change the posture and position of each arm.
  • the operation surface of the first changeover switch 41 and the second changeover switch 42 has a rectangular shape so as to project outward from the surface of the main body 31. Is formed in.
  • frame portions 41a and 42a are provided so as to surround each of the four sides in a rectangular shape with a certain gap.
  • These frame portions 41a and 42a are also formed so as to project outward from the surface of the main body portion 31, and the amount of protrusion thereof is substantially the same as the amount of protrusion of the first changeover switch 41 and the second changeover switch 42, respectively. Is.
  • the frame portions 41a and 42a function as preventive portions for preventing switching between the control state and the manual state due to contact with an interfering body located around the changeover switches 41 and 42.
  • the holding body 30 has a built-in motor 53 as a rotation mechanism that enables the holder 32 to rotate relative to the main body 31 of the holding body 30 (see FIG. 6).
  • the motor 53 rotates the holder 32 about its central axis (axis along the second direction D2) according to the control signal from the control unit 51.
  • the held body held by the holder 32 rotates relative to the holding body 30 about the central axis along the extending direction (direction along the second direction D2).
  • the holding body 30 holds its posture and position, and the two changeover switches 41 and 42 also hold their relative positions with respect to the holding body 30.
  • the control state and the manual state can be switched only when both the first changeover switch 41 and the second changeover switch 42 are operated at the same time. This makes it possible to prevent the state from changing due to accidental contact with one of the two changeover switches.
  • preventive unit for preventing switching between the control state and the manual state due to contact with an interfering body located around the holding body 30, it is detected that the surrounding arm portion and other interfering bodies approach within a predetermined distance. It is also possible to provide a sensor on the surface of the main body 31 and to include a regulating unit that regulates the operation of the changeover switch when the sensor detects the approach of an interfering body.
  • the arrangement of the first changeover switch 41 and the second changeover switch 42 is not limited to the configurations shown in FIGS. 1 to 5, and for example, as shown in FIG. 10, the second changeover switch 142 is changed to the first changeover switch 41.
  • the two switches 41 and 142 may be shifted forward (X1 side) and the positions of the two switches 41 and 142 may be shifted from each other in the front-rear direction (X1-X2 direction).
  • X1-X2 direction front-rear direction
  • Medical robot 20 Arm part 21 Arm 21a Connection part 30 Holder 31 Main body part 32 Holder 41 First changeover switch 41a Frame part 42, 142 Second changeover switch 42a Frame part 51 Control part 52 Drive part 53 Motor AX1 1st time Driving axis D1 1st direction D2 2nd direction S Reference plane

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

施術者本人が短時間で切り替えスイッチを操作することができ、かつ、近接する部材の接触や施術者等の誤操作によって切り替えスイッチが作動することを防止することができる医療用ロボットを提供する。 アーム部と、アーム部の駆動を制御する制御部と、アーム部に対して接続部にて接続され、被保持体を保持する保持体と、保持体に設けられ、制御部によってアーム部の駆動が制御される制御状態と、制御部による制御が解除された手動状態とを択一的に切り替えるための切り替えスイッチとを備え、切り替えスイッチは、アーム部の延びる方向と、被保持体の延びる方向とを含む基準面を挟んだ両側のうち少なくとも一方に配置され、制御部は、切り替えスイッチからの操作信号に基づいて、制御状態と手動状態との切り替えの制御を行う。

Description

医療用ロボット
 本発明は、内視鏡、処置具などを保持可能なアーム部を備えた医療用ロボットに関する。
 内視鏡を保持する医療用ロボットとして、例えば特許文献1に記載の手術補助システムが提案されている。この手術補助システムは、ベースユニットとロボット機構とからなり、ロボット機構は、支持コラムと、支持コラムの先端に回動可能に取り付けられた第1のロボットアームと、第1のロボットアームの先端に回動可能に取り付けられた第2のロボットアームと、第2のロボットアームの先端に取り付けられた機器支持体とを有する。機器支持体は、内視鏡その他の医学的ツール又は機器を収容可能とするように構成されている。
特開2016-93493号公報
 医療用ロボットにおいては、アーム部によって、内視鏡、処置具、カメラなどの被保持体が保持され、アーム部を駆動制御することによって、被保持体が所望の位置に配置され、設定された動作を行う。しかし、被保持体を患者体内へ導入する際の調整や、施術時の細かい設定を行うときなどにおいて、アーム部の駆動制御を解除して手動でアーム部を動かすことが必要となることが少なくない。
 しかし、このような駆動制御の解除を行うには、医療用ロボット本体の解除スイッチを操作するために、施術者が医療用ロボット本体を操作するためにアーム部から離れて医療用ロボットの動作を一時的に中断しなければならなかった。これに対して、アーム部に上記解除スイッチを設けると、施術者がアーム部から離れることなく解除操作を行うことができる。
 一方、近年では、施術者が操作するマスター機と、マスター機の制御にしたがって動作するスレーブ機としてのロボットと、からなるマスタースレーブ型のシステムが採用されつつある。このようなシステムにおいては、マスター機を操作する施術者のほかに、マスター機から離れて配置されたスレーブ機の操作を介助する補助者が配置されている。このようなシステムにおいて、補助者は、医療用ロボットや手術台の周囲を移動しつつ作業を行う必要があり、解除スイッチがアーム部に設けられていたとしても、その操作のために、例えば手術台を回り込んで移動する必要があった。また、医療用ロボットの各部と手術台上の患者の患部との関係上、施術中にロボットの各部の配置を変更することが困難である場合も多く、このような場合に解除スイッチを操作する補助者の姿勢が限定され、スイッチの操作が難しくなる問題があった。
 また、近年の医療用ロボットや、医療用ロボットを含む手術システムにおいては、従来よりも小さなサイズの中に、アーム部、本体等が互いに近接するように配置された構成や、複数のアーム部が近接配置された構成がとられる場合がある。このような構成では、近接する部材などがあるために、施術者や補助者が自由な姿勢を取ることができず、解除スイッチの操作が困難となる場合がある。さらに、周辺機器が意図せずに上記解除スイッチに接触して、アーム部の駆動制御が解除され、又は、解除状態から駆動制御状態へ回帰してしまうおそれがあった。
 そこで本発明は、アーム部の駆動が制御される制御状態と、制御部による制御が解除された手動状態とを択一的に切り替える切り替えスイッチを備える医療用ロボットにおいて、医療用ロボットの姿勢や周辺環境などに関わらずに、施術者又は補助者が短時間で切り替えスイッチを操作することができ、かつ、近接する部材の接触や施術者等の誤操作によって切り替えスイッチが作動することを防止することができる医療用ロボットを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明の医療用ロボットは、アーム部と、アーム部の駆動を制御する制御部と、アーム部に対して接続部にて接続され、被保持体を保持する保持体と、保持体に設けられ、制御部によってアーム部の駆動が制御される制御状態と、制御部による制御が解除された手動状態とを択一的に切り替えるための切り替えスイッチとを備え、切り替えスイッチは、アーム部の延びる方向と、被保持体の延びる方向とを含む基準面を挟んだ両側のうち少なくとも一方に配置され、制御部は、切り替えスイッチからの操作信号に基づいて、制御状態と手動状態との切り替えの制御を行うことを特徴としている。
 本発明の医療用ロボットにおいて、切り替えスイッチは、被保持体の延びる方向において、接続部を挟んで被保持体とは反対側に位置するように保持体に設けられることが好ましい。
 本発明の医療用ロボットにおいて、切り替えスイッチが、当該切り替えスイッチの周囲に位置する干渉体との接触によって制御状態と手動状態とが切り替わることを防止する防止部を備えることが好ましい。
 本発明の医療用ロボットにおいて、防止部として、切り替えスイッチは、保持体の内側へ押し込んでいるときに、制御部が制御状態から手動状態へ切り替えるための制御信号を出力し、切り替えスイッチの押し込みが解除されたときに、制御部が手動状態から制御状態へ復帰するための制御信号を出力するスイッチであることが好ましい。
 本発明の医療用ロボットにおいて、防止部として、切り替えスイッチは、保持体の内側へ押すたびに、制御部が制御状態と手動状態とを互いに切り替えるための制御信号を出力するスイッチであることが好ましい。
 本発明の医療用ロボットにおいて、切り替えスイッチは、所定時間以上押したときに作動するスイッチであることが好ましい。
 本発明の医療用ロボットにおいて、切り替えスイッチは、基準面を挟んだ一方の側に設けられた第1切り替えスイッチと、他方の側に設けられた第2切り替えスイッチとを有し、制御部は、第1切り替えスイッチ及び第2切り替えスイッチの一方からの操作信号に基づいて、制御状態と手動状態とを切り替えることが好ましい。
 本発明の医療用ロボットにおいて、制御部は、第1切り替えスイッチから出力された操作信号に基づいて制御状態から手動状態へと切り替える制御を実施した場合には、第1切り替えスイッチから出力された別の操作信号を入力したときに、手動状態から制御状態へ復帰する制御を実施し、第2切り替えスイッチから出力された操作信号に基づいて制御状態から手動状態へと切り替える制御を実施した場合には、第2切り替えスイッチから出力された別の操作信号を入力したときに、手動状態から制御状態へ復帰する制御を実施することが好ましい。
 本発明の医療用ロボットにおいて、保持体は、被保持体が、被保持体の延びる方向を中心として、保持体に対して相対回転可能とする回転機構を備えることが好ましい。
 本発明の医療用ロボットにおいて、切り替えスイッチは、被保持体が保持体に対して相対回転しているときに、保持体に対する相対位置が保持されるように設けられることが好ましい。
 本発明の医療用ロボットにおいて、医療用ロボットは、切り替えスイッチが設けられた保持部を備えたアーム部としての第1のアーム部のほかに、第2のアーム部を少なくとも1つ備え、干渉体は、第1のアーム部の周囲に位置する、第2のアーム部を含むことが好ましい。
 本発明の医療用ロボットにおいて、第2のアーム部は、第1のアーム部における保持体及び切り替えスイッチのそれぞれと同等の保持体及び切り替えスイッチを備えることが好ましい。
 本発明によると、施術者本人又は補助者が短時間で切り替えスイッチを操作することができ、かつ、近接する部材の接触や施術者等の誤操作によって切り替えスイッチが作動することを防止可能な医療用ロボットを提供することができる。マスタースレーブ型のシステムや複雑な構成の手術用ロボットにおいて、ロボットのアーム部の姿勢や周辺機器との関係などによって、切り替えスイッチへのアプローチが限定される場合であっても、施術者や補助者に大きな負担をかけることなく容易に切り替えスイッチを操作することができる医療用ロボットを提供することができる。
本発明の実施形態に係る医療用ロボットの一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態における保持体の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態における保持体の構成を示す斜視図である。 (a)、(b)は図2、図3に示す切り替えスイッチをそれぞれ拡大して示す斜視図である。 (a)、(b)は図2に示す保持体における切り替えスイッチを拡大して示す図であって、(a)は平面図、(b)は背面図である。 本発明の実施形態に係る医療用ロボットの機能ブロック図である。 略下向きの保持体の切り替えスイッチを施術者が側方から操作している状態を示す説明図であって、(a)は右手人差し指で第2切り替えスイッチを押している状態、(b)は左手人差し指で第1切り替えスイッチを押している状態である。 略横向きの保持体の切り替えスイッチを施術者が下側から操作している状態を示す説明図であって、(a)は左手親指で第2切り替えスイッチを押している状態、(b)は右手人差し指で第2切り替えスイッチを押している状態である。 略横向きの保持体の切り替えスイッチを施術者が側方上側から操作している状態を示す説明図であって、右手の中指又は薬指で第2切り替えスイッチを押している状態である。 切り替えスイッチの変形例を示す斜視図である。
 以下、本発明の実施形態に係る医療用ロボットについて図面を参照しつつ詳しく説明する。図1は、医療用ロボット10の一部として、アーム部20のアーム21に保持体30が設けられた構成を示している。図2は保持体30を前方上側から見た斜視図、図3は保持体30を後方下側から見た斜視図である。図4(a)は図2に示す保持体30の後部の拡大図、(b)は図3に示す保持体30の後部の拡大図である。各図には、基準座標としてX-Y-Z座標が示されている。以下の説明において、Z1-Z2方向を上下方向、X1-X2方向を前後方向、Y1-Y2方向を左右方向と称する。X1-X2方向とY1-Y2方向は互いに垂直であり、これらを含むX-Y平面はZ1-Z2方向に垂直である。
 図1に示すように、本実施形態の医療用ロボット10は、アーム部20と、アーム部20に設けられた保持体30とを備え、保持体30には一対の切り替えスイッチ41、42が設けられている。なお、この医療用ロボット10は、上記アーム部20(第1のアーム部)のほかに、上記保持体30及び上記切り替えスイッチ41、42と同様の保持体及び切り替えスイッチを備えた、1つ又は2つ以上のアーム部(第2のアーム部)を備えた構成も可能である。
 アーム部20は、アーム21を備える。アーム21は、前後方向(X1-X2方向)に対して上側へ傾斜した第1方向D1に沿って延びており、先端に設けた接続部21aにて保持体30の本体部31に接続され、この接続部21aによって、第1回動軸AX1を中心にして保持体30を回動可能に支持する。
 ここで、アーム部20の構成は、図1に示す構成に限定されず、例えば、アーム21が関節部を介して第2のアームと接続され、関節部の作用により、アーム21が第2アームに対して所定の角度範囲で回動や屈曲するように構成することもでき、第2アームに対して、さらなる関節部を介して第3アームを設けても良い。
 アーム部20は、上述のような構成において、制御部51(図6)からの制御信号に基づいて駆動する駆動部52によって駆動され、アーム21を駆動することによって、保持体30の位置や姿勢を任意に設定することができる。アーム部20の各アームの駆動は、機械的な駆動、空気圧駆動などによって行う。
 保持体30は、本体部31と、本体部31の前端から前方へ延びるホルダ32とを備える。ホルダ32は、前後方向(X1-X2方向)に沿った中心軸を中心にして、本体部31に対して相対的に回動可能とされている。ホルダ32は、本体部31に内蔵されたモータ53の駆動によって回動し、モータ53は制御部51からの制御信号にしたがって駆動される(図6参照)。
 ホルダ32には、前後方向(X1-X2方向、第2方向D2)に沿って延びるように、患者体内へ挿入される被保持体としての処置具が装着される。
 なお、被保持体としては、処置具のほかに内視鏡も挙げられる。さらに、被保持体としては、患者の患部等の外観を、患者体内に挿入することなく撮影可能なカメラも含みうる。
 保持体30の本体部31の後方上部の左右の位置には、第1切り替えスイッチ41と第2切り替えスイッチ42がそれぞれ設けられている。これら2つの切り替えスイッチ41、42は、本体部31において、上下方向(Z1-Z2方向)及び前後方向(X1-X2方向)において互いに対応する位置に設けられ、対をなすように配置されている。
 例えば、図7(a)、(b)に示すように、略下向きの本体部31を施術者が操作する場合、手のひらや指で本体部31に接触・保持しつつ、指先Fで、第1切り替えスイッチ41又は第2切り替えスイッチ42を押し込んで操作することができる。図7(a)は、本体部31を右手の手のひらなどで側方から保持しつつ、人差し指Fで操作している状態を示しており、図7(b)は、左手の手のひらなどで側方から保持しつつ、人差し指Fで操作しているところを示している。このように、施術者の両手の空き具合や、周辺機器との距離などに応じて左右の任意の手で操作を行うことができる。
 図8(a)、(b)に示す例では、略水平にした状態の本体部31を施術者が操作している。図8(a)は、本体部31を左手の各指で側方下側から保持しつつ、親指Fで操作している状態を示しており、図8(b)は、右手の手のひらなどで下側から保持しつつ、人差し指Fで操作しているところを示している。このように、本体部31の向きに応じて下側から保持しつつ操作することができる。
 図9に示す例では、略水平にした状態の本体部31を、施術者が、側方上側から保持している。2つの切り替えスイッチ41、42を本体部31の後方上部の所定範囲に設けることにより、図8(a)、(b)と同様に略水平にした状態の本体部31を、異なる方向から保持することができる。このため、操作時の姿勢の自由度が高くなり、アーム部20の接続部21aによる支持位置との関係で最もバランスのよい保持位置を任意に選択することができる。
 2つの切り替えスイッチ41、42は、アーム部20のアーム21の延びる第1方向D1と、ホルダ32に装着された被保持体が延びる第2方向D2(前後方向)とを含む面、すなわち、左右方向(Y1-Y2方向)において保持体30の中心を通り、左右方向に直交する面、を基準面S(図1参照)としたとき、この基準面Sを挟んだ一方に第1切り替えスイッチ41が配置され、他方に第2切り替えスイッチ42が配置されている。よって、2つの切り替えスイッチ41、42は、基準面Sに関して面対称となる位置にそれぞれ配置されている。
 また、2つの切り替えスイッチ41、42は、被保持体が延びる方向(X1-X2方向)において、接続部21aを挟んで、ホルダ32及び被保持体とは、反対側に位置するように設けられている。これにより、手動状態となったときに、前側に位置する被保持体の重量とのバランスを取りやすくなり、接続部21aを支点として第1回動軸AX1を中心とする回動操作を容易に行うことができる。
 第1切り替えスイッチ41と第2切り替えスイッチ42の一方が、本体部31の内側方向へ押し込まれると、制御部51へ操作信号が出力される(図6参照)。制御部51は、切り替えスイッチの押し込みの開始から所定時間(例えば1秒)以上経過したときに、駆動部52へ、制御状態から手動状態へ切り替えるための制御信号の出力を開始し、この制御信号が出力されている間は、駆動部52からアーム部20への駆動信号の出力は停止され、アーム部20は手動によって操作可能な状態となる。すなわち、制御部51は、第1切り替えスイッチ41と第2切り替えスイッチ42の一方からの操作信号に基づいて、アーム部20の駆動が制御される制御状態と、制御部51による制御が解除された手動状態とを択一的に切り替える。
 このように、切り替えスイッチ41、42が所定時間以上押し込まれたときにのみ制御状態から手動状態へ切り替えるようにしたことにより、切り替えスイッチ41、42は、その周囲に位置する干渉体との接触によって制御状態と手動状態とが切り替わってしまうことを防止する防止部として機能する。
 また、第1切り替えスイッチ41と第2切り替えスイッチ42の一方のみの押し込み又は解除によって状態を切り替えることができるため、いずれかの切り替えスイッチの近傍にほかのアーム部その他の部材が近接している場合であっても、もう一つの切り替えスイッチを視認でき、かつ、操作できるため、状態変更を確実に行うことができる。
 押し込まれていた切り替えスイッチ41、42の押し込みが解除されたとき、制御部51は、駆動部52に対して手動状態から制御状態へ切り替えるために制御信号を出力し、手動状態から制御状態へ復帰する制御を実行する。制御状態に切り替わった駆動部52は、制御部51の制御信号にしたがって、アーム部20の各アームを駆動する。制御部51による制御には、各アームの姿勢や位置の変更だけでなく、変更後の姿勢や位置の保持も含まれる。これに対して、手動状態においては、制御部51から駆動部52への制御信号の出力は停止され、施術者が各アームの姿勢や位置を自在に変更可能である。
 図4(a)、(b)に示すように、第1切り替えスイッチ41と第2切り替えスイッチ42は、操作面の形状が矩形状とされ、本体部31の表面よりも外方に突出するように形成されている。これらの切り替えスイッチ41、42の周囲には、その4辺のそれぞれと一定の隙間を置いて矩形状に囲むような枠部41a、42aがそれぞれ設けられている。これらの枠部41a、42aも、本体部31の表面よりも外方へ突出して形成されており、その突出量は、第1切り替えスイッチ41と第2切り替えスイッチ42の突出量のそれぞれとほぼ同一である。
 このため、施術者が指先で第1切り替えスイッチ41又は第2切り替えスイッチ42を押し込むことができる一方で、これらのスイッチが設けられた保持体30を支持するアーム部(第1のアーム部)以外の干渉体、例えば、第1のアーム部とは別に周囲に配置された、1又は2以上のアーム部(第2のアーム部)や、そのアーム部(第2のアーム部)に付随する部材や、医療用ロボットのその他の部材などの干渉体が2つの切り替えスイッチ41、42のいずれかへ接触したとしても、枠部41a、42aとの接触により、切り替えスイッチ41、42が押し込まれることを防止することができる。これにより、誤って制御状態と手動状態とが切り替わってしまうことを防ぐことができる。すなわち、枠部41a、42aは、切り替えスイッチ41、42の周囲に位置する干渉体との接触によって制御状態と手動状態とが切り替わることを防止する防止部として機能する。
 保持体30は、ホルダ32を保持体30の本体部31に対して相対回転可能とする回転機構としてのモータ53を内蔵している(図6参照)。モータ53は、制御部51からの制御信号にしたがって、ホルダ32をその中心軸(第2方向D2に沿った軸)を中心として回転させる。これにより、ホルダ32に保持された被保持体は、その延びる方向(第2方向D2に沿った方向)に沿った中心軸を中心として、保持体30に対して相対回転する。ホルダ32が回転しているとき、保持体30はその姿勢と位置を保持しており、2つの切り替えスイッチ41、42も保持体30に対する相対位置が保持されている。
 以下に変形例について説明する。
 上記実施形態では、第1切り替えスイッチ41と第2切り替えスイッチ42の一方が所定時間以上押し込まれたときに、制御状態から手動状態へ切り替えられ、押し込みが解除されたときに手動状態から制御状態へ復帰させていたが、状態の切り替えはこれに限定されない。例えば、第1切り替えスイッチ41と第2切り替えスイッチ42の一方又は両方を押すたびに制御状態と手動状態を択一的に切り替えてもよい。これにより、状態の切り替えを迅速に行うことができ、また、切り替えスイッチから手を離しても状態を維持することが可能となる。
 制御状態と手動状態の切り替えは、第1切り替えスイッチ41と第2切り替えスイッチ42の両方を同時に操作したときにだけ行わせることもできる。これにより、2つの切り替えスイッチの一方に誤って接触することで状態が変わってしまうことを防止することができる。
 また、保持体30の周囲に位置する干渉体との接触によって制御状態と手動状態とが切り替わることを防止する防止部として、周囲のアーム部その他の干渉体が所定距離以内に接近したことを検知するセンサを本体部31の表面に設け、このセンサが干渉体の接近を検知したときに、切り替えスイッチの作動を規制する規制部を備える構成も可能である。
 さらに、第1切り替えスイッチ41と第2切り替えスイッチ42の配置は、図1~図5に示した構成に限定されず、例えば図10に示すように、第2切り替えスイッチ142を第1切り替えスイッチ41よりも前方(X1側)へずらし、2つのスイッチ41、142の位置を前後方向(X1-X2方向)に互いにずらしてもよい。このように非対称に配置することにより、保持体30の向き、処置具その他の被保持体の向き、ほかのアーム部その他の周辺機器との位置関係、保持体30を保持する施術者の手の向きや利き手などに応じて、効率的に施術を行うことが可能となる。
 本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
 10  医療用ロボット
 20  アーム部
 21  アーム
 21a 接続部
 30  保持体
 31  本体部
 32  ホルダ
 41  第1切り替えスイッチ
 41a 枠部
 42、142  第2切り替えスイッチ
 42a 枠部
 51  制御部
 52  駆動部
 53  モータ
 AX1 第1回動軸
 D1  第1方向
 D2  第2方向
 S   基準面

Claims (12)

  1.  アーム部と、
     前記アーム部の駆動を制御する制御部と、
     前記アーム部に対して接続部にて接続され、被保持体を保持する保持体と、
     前記保持体に設けられ、前記制御部によって前記アーム部の駆動が制御される制御状態と、前記制御部による制御が解除された手動状態とを択一的に切り替えるための切り替えスイッチとを備え、
     前記切り替えスイッチは、前記アーム部の延びる方向と、前記被保持体の延びる方向とを含む基準面を挟んだ両側のうち少なくとも一方に配置され、
     前記制御部は、前記切り替えスイッチからの操作信号に基づいて、前記制御状態と前記手動状態との切り替えの制御を行うことを特徴とする医療用ロボット。
  2.  前記切り替えスイッチは、前記被保持体の延びる方向において、前記接続部を挟んで前記被保持体とは反対側に位置するように前記保持体に設けられる請求項1に記載の医療用ロボット。
  3.  前記切り替えスイッチとその周囲に位置する干渉体との接触によって前記制御状態と前記手動状態とが切り替わることを防止する防止部を備える請求項1又は請求項2に記載の医療用ロボット。
  4.  前記防止部として、前記切り替えスイッチは、前記保持体の内側へ押し込んでいるときに、前記制御部が前記制御状態から前記手動状態へ切り替えるための制御信号を出力し、前記切り替えスイッチの押し込みが解除されたときに、前記制御部が前記手動状態から前記制御状態へ復帰するための制御信号を出力するスイッチである請求項3に記載の医療用ロボット。
  5.  前記防止部として、前記切り替えスイッチは、前記保持体の内側へ押すたびに、前記制御部が前記制御状態と前記手動状態とを互いに切り替えるための操作信号を出力するスイッチである請求項3に記載の医療用ロボット。
  6.  前記切り替えスイッチは、所定時間以上押したときに作動するスイッチである請求項4又は請求項5に記載の医療用ロボット。
  7.  前記切り替えスイッチは、前記基準面を挟んだ一方の側に設けられた第1切り替えスイッチと、他方の側に設けられた第2切り替えスイッチとを有し、
     前記制御部は、前記第1切り替えスイッチ及び前記第2切り替えスイッチの一方からの操作信号に基づいて、前記制御状態と前記手動状態とを切り替える請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の医療用ロボット。
  8.  前記制御部は、
     前記第1切り替えスイッチから出力された前記操作信号に基づいて前記制御状態から前記手動状態へと切り替える制御を実施した場合には、前記第1切り替えスイッチから出力された別の前記操作信号を入力したときに、前記手動状態から前記制御状態へ復帰する制御を実施し、
     前記第2切り替えスイッチから出力された前記操作信号に基づいて前記制御状態から前記手動状態へと切り替える制御を実施した場合には、前記第2切り替えスイッチから出力された別の前記操作信号を入力したときに、前記手動状態から前記制御状態へ復帰する制御を実施する請求項7に記載の医療用ロボット。
  9.  前記保持体は、前記被保持体が、前記被保持体の延びる方向に沿った軸を中心として、前記保持体に対して相対回転可能とする回転機構を備える請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の医療用ロボット。
  10.  前記切り替えスイッチは、前記被保持体が前記保持体に対して相対回転しているときに、前記保持体に対する相対位置が保持されるように設けられる請求項9に記載の医療用ロボット。
  11.  前記切り替えスイッチが設けられた前記保持体を備えた前記アーム部としての第1のアーム部のほかに、第2のアーム部を少なくとも1つ備え、
     前記干渉体は、前記第1のアーム部の周囲に位置する、前記第2のアーム部を含む請求項3から請求項8のいずれか1項に記載の医療用ロボット。
  12.  前記第2のアーム部は、前記第1のアーム部における前記保持体及び前記切り替えスイッチのそれぞれと同等の保持体及び切り替えスイッチを備える請求項11に記載の医療用ロボット。
PCT/JP2020/006364 2020-02-18 2020-02-18 医療用ロボット WO2021166086A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20919654.2A EP4066774B1 (en) 2020-02-18 2020-02-18 Medical robot
JP2021517489A JP6930783B1 (ja) 2020-02-18 2020-02-18 医療用ロボット
CN202080086009.2A CN114828769B (zh) 2020-02-18 2020-02-18 医疗用机器人
PCT/JP2020/006364 WO2021166086A1 (ja) 2020-02-18 2020-02-18 医療用ロボット
US17/876,133 US20230000575A1 (en) 2020-02-18 2022-07-28 Medical robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/006364 WO2021166086A1 (ja) 2020-02-18 2020-02-18 医療用ロボット

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/876,133 Continuation US20230000575A1 (en) 2020-02-18 2022-07-28 Medical robot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021166086A1 true WO2021166086A1 (ja) 2021-08-26

Family

ID=77390662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/006364 WO2021166086A1 (ja) 2020-02-18 2020-02-18 医療用ロボット

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230000575A1 (ja)
EP (1) EP4066774B1 (ja)
JP (1) JP6930783B1 (ja)
CN (1) CN114828769B (ja)
WO (1) WO2021166086A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005118457A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Olympus Corp 医療器具用保持装置
JP2005192743A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Olympus Corp 医療器具保持装置及び医療器具保持システム。
JP2016093493A (ja) 2014-11-05 2016-05-26 アクターメド ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングAktormed GmbH 手術補助システム
JP2018111142A (ja) * 2017-01-10 2018-07-19 リバーフィールド株式会社 アーム装置
JP2019517859A (ja) * 2016-05-26 2019-06-27 コヴィディエン リミテッド パートナーシップ ロボット外科手術アセンブリ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8600551B2 (en) * 1998-11-20 2013-12-03 Intuitive Surgical Operations, Inc. Medical robotic system with operatively couplable simulator unit for surgeon training
CN201631383U (zh) * 2010-03-04 2010-11-17 青辅实业股份有限公司 医疗工作台
GB201419645D0 (en) * 2014-11-04 2014-12-17 Cambridge Medical Robotics Ltd Characterising motion constraints
EP3130305B1 (de) * 2015-08-12 2021-01-13 medineering GmbH Medizinischer haltearm
US10034716B2 (en) * 2015-09-14 2018-07-31 Globus Medical, Inc. Surgical robotic systems and methods thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005118457A (ja) * 2003-10-20 2005-05-12 Olympus Corp 医療器具用保持装置
JP2005192743A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Olympus Corp 医療器具保持装置及び医療器具保持システム。
JP2016093493A (ja) 2014-11-05 2016-05-26 アクターメド ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングAktormed GmbH 手術補助システム
JP2019517859A (ja) * 2016-05-26 2019-06-27 コヴィディエン リミテッド パートナーシップ ロボット外科手術アセンブリ
JP2018111142A (ja) * 2017-01-10 2018-07-19 リバーフィールド株式会社 アーム装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4066774A4

Also Published As

Publication number Publication date
US20230000575A1 (en) 2023-01-05
EP4066774B1 (en) 2024-04-24
CN114828769A (zh) 2022-07-29
EP4066774A4 (en) 2022-11-30
JPWO2021166086A1 (ja) 2021-08-26
JP6930783B1 (ja) 2021-09-01
CN114828769B (zh) 2024-01-09
EP4066774A1 (en) 2022-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9423869B2 (en) Operation support device
US9713500B2 (en) Surgical robot control apparatus
EP2228705B1 (en) Pedal input device with three rotational degrees of freedom
JP4377827B2 (ja) マニピュレータ装置
CN111449756B (zh) 使用模式区分操作员动作的机器人***操作模式的用户选择
JP6203249B2 (ja) マスタスレーブシステム
JP2007130485A (ja) マニピュレータ装置
JP7516508B2 (ja) 移動可能なディスプレイシステム
US20200113639A1 (en) Master operation input device and master-slave manipulator
WO2021166086A1 (ja) 医療用ロボット
CN210130921U (zh) 手柄及主操作台
GB2606672A (en) Camera control
US20220331032A1 (en) Camera control
JP2007331089A (ja) ロボットの操縦システム
WO2018155181A1 (ja) 教示操作端末および教示操作システム
JP2018138316A (ja) 教示操作端末および教示操作システム
JP2018138317A (ja) 教示操作端末
JPWO2019102562A1 (ja) 表示操作器および人協働ロボット
GB2605090A (en) Camera control

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021517489

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20919654

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020919654

Country of ref document: EP

Effective date: 20220629

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE