JP6010266B1 - 医療用マニピュレータシステム - Google Patents
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Abstract
Description
また、操作者が掌で把持するハンドルと、ハンドルを把持した手の腕を置くアームレストとを備えるマスタ側の操作部を備え、アームレストの移動によってスレーブ側のマニピュレータの位置を移動させ、ハンドルの操作によってマニピュレータの姿勢を変化させるマスタスレーブ方式の医療用マニピュレータシステムが知られている(例えば、特許文献2参照。)。
多関節の処置具がチャネルの先端から突出しかつ各関節が曲がっている状態で処置具がチャネル内に強引に引き込まれると、関節が真っ直ぐになるように強制されるため、処置具の先端が意図しない方向に移動してしまう。また、真っ直ぐになるように強制されると関節には大きな負荷がかかる。
このようにすることで、センサにより離脱が検知され報知部によりその旨が報知されることにより、操作者は、離脱されようとしていることを認識でき、意図せず可動部をチャネル内に引き込んでしまうことを防止することができる。
このようにすることで、制御部はマニピュレータの状態を監視し、処置状態から離脱可能な状態であるか否かを判定し、離脱可能な状態である場合にストッパによる規制を解除する。離脱可能な状態ではないと判定された場合には、ストッパによる規制が解除されないので、操作者が意図せず可動部をチャネル内に引き込んでしまうことを防止することができる。
このようにすることで、操作者が可動部をチャネル内に引き込んでも、可動部はスムーズにチャネル内に収容されるので、関節が意図せず動作してしまうことを防止し、関節にかかる負荷を軽減することができる。
このようにすることで、要求入力部に離脱要求が入力されると、駆動部によって可動部の関節が弛緩させられるので、操作者が可動部をチャネル内に引き込んでも、可動部の各関節は可動部が長尺部の長手方向に沿う形態となるように揺動し、スムーズにチャネル内に収容される。これにより、関節が意図せず動作してしまうことを防止し、関節にかかる負荷を軽減することができる。
このようにすることで、センサにより離脱が検知された場合に、駆動部によって可動部の関節が弛緩させられるので、操作者が可動部をチャネル内に引き込んでも、可動部の各関節は可動部が長尺部の長手方向に沿う形態となるように揺動し、スムーズにチャネル内に収容される。これにより、関節が意図せず動作してしまうことを防止し、関節にかかる負荷を軽減することができる。
本実施形態に係る医療用マニピュレータシステム1は、図1および図2に示されるように、操作者Oにより操作される操作入力部2と、患者Pの体腔内に挿入されるオーバーチューブ(医療デバイス)6と、該オーバーチューブ6の2つのチャネル7内にそれぞれ挿入される2つのマニピュレータ3と、操作入力部2の操作に基づいてマニピュレータ3を制御する制御部4と、モニタ5とを備えている。
可動部9は、最先端に配置され、体内の患部に作用してこれを処置する処置部11と、該処置部11の先端位置および姿勢を変化させる複数の関節12,13,14とを備えている。処置部11は、例えば、把持鉗子あるいは高周波ナイフ等である。
電気信号伝達部32aは、第1の操作部21により発生された電気信号からなる動作指令を制御部4に伝達し、制御部4によって生成された指令信号を、モータユニット15の各モータに供給するようになっている。制御部4は、第1の操作部21により発生した動作指令に基づいて、モータユニット15の各モータの回転移動量および回転速度を算出し各モータを制御するようになっている。
図4に示されるように、伝達部33は、操作入力部2のスライダ30の直進移動量を回転角度に変換する第1のラックアンドピニオン機構34と、回転動作を進退機構16の直進移動量に変換する第2のラックアンドピニオン機構35と、これらのラックアンドピニオン機構34,35のピニオンギヤにそれぞれ固定されたプーリ36,37と、これらのプーリ36,37に掛け渡されたベルト38とを備えている。
本実施形態に係る医療用マニピュレータシステム1を用いて患者Pの体内の患部を処置するには、オーバーチューブ6を患者Pの体腔内に挿入し、オーバーチューブ6のマニピュレータ用チャネル7を介して患者Pの体内にマニピュレータ3の可動部9および挿入部8を挿入する。また、オーバーチューブ6の内視鏡用チャネル18を介して内視鏡17の挿入部8を挿入する。
第1のラックアンドピニオン機構34の回転角度に変換された直進移動量は、プーリ36,37およびベルト38を介して第2のラックアンドピニオン機構35に伝達され、進退機構16の直進移動量に変換される。進退機構16にはモータユニット15が固定されているので、モータユニット15に接続された駆動部10、挿入部8および可動部9が一体的に挿入部8の長手方向に沿って移動させられる。これにより、可動部9の先端に位置する処置部11が手動によって前後進方向に大まかに移動させられる。
なお、電磁式のプランジャに代えて、力を加えて乗り越えられるような段差によりストッパを構成してもよい。
ストッパ39は、制御部4からの指令信号に基づいて、設定状態と解除状態とを切り替えることができる電動のソレノイド駆動等のストッパであればよい。あるいは、引き込む方向に規制が加わるようなワンウェイクラッチ(カムクラッチ)を採用してもよい。
このようにすることで、操作者Oのみならず介助者も解除ボタンを押して可動部9をマニピュレータ用チャネル7内に無理なく引き込むことができる。
センサ45は図11にハッチングを付した四角形で示したように、第2の操作部22のスライダ30の位置を検知してもよいし、モータユニット15の位置あるいはオーバーチューブ6内の挿入部8の外面に貼付した指標(図示略)を検知してもよい。
この場合、図5のストッパ39の位置に、ストッパ39に代えて、第2の操作部22のスライダ30の後端によって押されるスイッチを備え、制御部4は、スライダ30によってスイッチが押されると、可動部9の各関節12,13を弛緩させるとともに、押されている時間分を速度入力としてマニピュレータ3を所定距離だけ後退させるように進退機構16を移動させることにしてもよい。
また、第1の操作部21としてマニピュレータ3の可動部9と相似形の場合を例示したが、非相似形のものを採用してもよい。
2 操作入力部
3 マニピュレータ
4 制御部
6 オーバーチューブ(医療デバイス)
7 チャネル
8 挿入部(長尺部)
9 可動部
10 駆動部
39 ストッパ(報知部)
44 解除ボタン(要求入力部)
45 センサ(報知部)
46 接触センサ(デッドマンスイッチ)
Claims (7)
- 長尺部と、該長尺部の先端に配置された1以上の関節を有する可動部と、前記長尺部の基端に配置され前記可動部を駆動する駆動部とを備えるマニピュレータと、
前記長尺部の少なくとも一部および前記可動部を長手方向に移動可能に収容可能なチャネルを有する医療デバイスと、
操作者により入力された操作指令に応じて、前記可動部が前記チャネルの先端から完全に突出している処置状態と、前記可動部が前記チャネル内に収容されている収容状態との間で前記マニピュレータを前記長尺部の長手方向に移動させる動作指令を発生する操作入力部と、
前記可動部が前記処置状態から前記収容状態に遷移しようとしていることを報知する報知部とを備える医療用マニピュレータシステム。 - 前記報知部が、前記マニピュレータと前記医療デバイスとの間、または、前記操作入力部に設けられ、前記マニピュレータの前記処置状態からの離脱を規制する規制解除可能なストッパである請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。
- 前記報知部が、前記マニピュレータと前記医療デバイスとの間、または、前記操作入力部に設けられ、前記マニピュレータの前記処置状態からの離脱を検知するセンサを備え、該センサにより離脱が検知されたときにその旨を報知する請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。
- 前記マニピュレータが前記処置状態から離脱可能な状態であるか否かを判定し、離脱可能な状態である場合に前記ストッパによる規制を解除する制御部を備える請求項2に記載の医療用マニピュレータシステム。
- 前記制御部は、前記可動部が前記長尺部の長手方向に沿って延びている場合に、離脱可能であると判定する請求項4に記載の医療用マニピュレータシステム。
- 前記処置状態からの離脱要求を入力する要求入力部と、
該要求入力部に離脱要求が入力されたときに、前記可動部の前記関節を弛緩させるよう前記駆動部を制御する制御部とを備える請求項1に記載の医療用マニピュレータシステム。 - 前記センサにより離脱が検知されたときに、前記可動部の前記関節を弛緩させるよう前記駆動部を制御する制御部を備える請求項3に記載の医療用マニピュレータシステム。
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