医疗用操纵装置的制作方法

专利名称：医疗用操纵装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及作业部相对于致动器可拆下的医疗用操纵装置。
技术背景在腹腔镜下手术中，在患者的腹部等开几个小孔并将内视镜、 钳子(或者操纵装置)等插入其中，做手术者一边通过监视器观察 内视镜的影像一 边进行手术。这样的腹腔镜下手术由于不需要开腹， 所以减小了患者的负担，术后的恢复和到出院的天数大幅降低，所 以期望其适用的领域进 一 步扩大。操纵装置系统如日本特开2004-105451号公报所记载的，由操 纵装置主体、控制该操纵装置主体的控制器构成。操纵装置主体由 通过人手操作的操作部和相对于操作部可自由交换地拆装的作业部 构成。作业部(器具)具有长的连结轴和设置于该连结轴前端的前端 动作部(又称为端部受动器)，通过金属丝驱动前端的动作部的致 动器(马达)被设置在操作部。金属丝的基端侧被巻绕在辊轮上。 控制器驱动设置在操作部的马达，通过辊轮驱动金属丝使其进退。作业部侧是一种由于需要使清洗、杀菌容易进行而不包含传感 器等电子设备的、不能直接检测出前端动作部以及后端的辊轮的位 置或原点的结构，采用基于马达的旋转量计算前端动作部的轴位置 的结构。在腹腔镜下手术中，对应不同的手术操作使用多种作业部，可 以列举出夹具、剪刀、电子手术刀、超声手术刀、医疗用钻头等。 这些作业部构成为相对于操作部可拆装，并在安装时作业部基端一 侧的辊轮与设置于操作部的马达的旋转轴卡合。
这样，在对一个操作部连接多个不同的作业部为前提的系统中， 需要设定使轴位于对所有作业部是唯一公共的、能拆装作业部的轴位置的马达相位(例如，参照日本特开平2004-105451号/^才艮)。 并将其作为原点(或初始位置)。作为关于操纵装置系统的现有技术可以列举出日本特开 2004-105451号公报以及日本特开2004-208922号公报。在曰本特开2004-1 05451号公报中，提出了不需要考虑拆装时 的马达励磁切换和电结构的结构。在日本特开2004-208922号公报中，记载了关于多个前端工具 (作业部)的电拆装。以往在进行外科手术时，外科医生 一边直接观察患者的身体内 部， 一边切开大的切口以便进行手术。大的切口成为感染的成因或 使患者的恢复緩慢。近年，很多外科医生实施在内视镜下进行的低 侵害的外科手术，可以使切开量显著减小。机器人外科器具促进了低侵害外科手术的发展。这些外科手术 器具变得高度专业化。这些外科手术器具必须追随外科医生的最小 的操作动作而动作。外科医生对脏器进行切断、剥离并缝合等多种 不同操作。要求不同的外科手术器具具有不同的功能。对应不同的 功能而制成不同的医疗器具。但是，只将安装在控制单元的医疗器 具按各功能进行替换的方式是经济的。为有效率地进行器具的交 换，各个医疗器具必须安全且可靠地安装到控制单元上。因此，为将外科手术器具安全且可靠地安装在低侵袭机器人外科手术器具 控制单元上的装置和方法是必要的。而且，需要一种安装程序，其 要包括外科手术器具能被安全且有效率地使用的卡合以及锁定步骤。另外，前端动作部的轴位置，例如是以马达的原点作为基准计 算的。因此，在手术过程中交换作业部的情况下，新安装的另外的 作业部必须准确地成为与原点一致的姿态。换言之，最好将作业部 从操作部拆下时，该作业部以及辊轮固定在与原点 一致的轴位置
发明内容
本发明的目的是提供一种医疗用操纵装置，能够在将作业部从 致动部拆下时自动地将作业部和辊轮锁定在与原点 一 致的轴位置 上。本发明的其它目的是，在致动部和作业部分离时，锁定部件与 卡合部卡合来防止旋转体的旋转，从而使作业部以及旋转体锁定在 与原点一致的轴位置。另外，本发明的目的是，在致动部和作业部分离时，通过使非 圆形部与卡合孔卡合，锁定板防止旋转体的旋转，从而使作业部以 及旋转体自动地锁定在与原点 一致的轴位置。而且，本发明的目的是，在致动部和作业部分离时，锁定板配 置于第1位置且锁定突起卡合在切口部来防止旋转体的旋转，从而 使作业部以及旋转体自动地锁定在与原点 一致的轴位置。本发明提供一种医疗用操纵装置，包括具有马达的致动部；作业部，含有连接部和动作部，连接部在上述致动部上可拆装并且 具有与上述马达的旋转轴连接的旋转体，上述动作部与上述旋转体连动；其特征在于，上述连接部具有锁定部件，该锁定部件在相对 于上述致动部装拆时通过上述致动部的一部分而移动；在上述致动 部和上述作业部分离时，上述锁定部件与上述旋转体的卡合部卡合 来防止该旋转体的旋转；在上述致动部和上述作业部连接时，上述 锁定部件通过脱离上述卡合部而使该旋转体能够旋转。这样，在本发明中，锁定部件被致动部的一部分驱动而相对于 旋转体的卡合部卡合以及脱离。由此，在致动部和作业部分离时， 锁定部件与旋转体的卡合部卡合来防止旋转体的旋转，从而作业部 以及旋转体被自动地锁定在与原点 一致的轴位置。另外，在本发明中，上述连接部具有锁定板，该锁定板在相对 于上述致动部装拆时通过上述致动部的一部分而移动；上述锁定才反 具有与上述旋转体的非圆形部卡合的卡合孔；在上述致动部和上述
作业部分离时，上述非圆"旋转；在上述致动部和上述作业部连接时，上述非圆形部脱离上述卡合孔而使该旋转体能够旋转。这样，锁定板在致动部和作业部分离时通过使非圆形部和卡合 孔卡合来防止旋转体旋转，从而作业部以及辊轮自动地被锁定在与 原点一致的轴位置。并且，在本发明中，通过致动部的一部分移动是包括在被该一 部分直接地驱动的情况以及被其他的部件间接地驱动的情况两种。


图1是本实施方式的操纵装置的立体图。图2是分离了作业部和操作指令部后的操纵装置的侧面图。 图3是操作指令部的立体图。图4是从斜下方观察作业部的连接部和操作指令部的致动器块 分离后的状态的立体图。图5是连接部的分解立体图。 图6是连接部的侧面图。图7是连接到操作指令部时的连接部的侧面图。 图8是将连接部从致动器块卸下时，同时推压两个操作面的状 态的操纵装置的主视图。图9是连接到操作指令部时的锁定板及其周边的局部剖视立体图。图IO是治疗器具的立体图。图11是第1变形例涉及的连接部的立体图。图12是第2变形例涉及的连接部的侧面图。图13是锁定机构的局部剖视立体图。图14是第2变形例涉及的连接部的侧面图。图15是第2实施方式的机器人外科手术装置整体的立体图。图16是第2实施方式的机器人外科手术器具控制单元的剖视　图。图17是将第2实施方式的外科手术器具从控制单元卸下的状态的立体图。图18是第2实施方式的锁定板被锁定的状态的剖视图。 图19是在第2实施方式的外科手术器具与控制单元卡合的状态 下，锁定板未被锁定的状态的剖视图。图20是第2实施方式的锁定板的主视图。图21是将作业部连接到机械手的前端的手术用机器人系统的示 意立体图。
具体实施方式
以下，参照图1 ~图21对本发明的医疗用操纵装置的实施方式 进行说明。第1实施方式的操纵装置IO是用前端动作部12把持生物体的 一部分或弯针等而进行规定处理的器具，通常被称为把持钳子或针 驱动器(持针器)等。如图1以及图2所示，操纵装置IO具有供人手把持以及操作的 基端部的操作指令部14和相对于该操作指令部14可拆装的作业部 16。在以下的说明中，规定图1中的宽度方向为X方向，高度方向 为Y方向，连结轴48的延长线方向为Z方向。另外，规定右侧为 Xl方向，左侧为X2方向，上方为Y1方向，下方为Y2方向，前方 为Z1方向，后方为Z2方向。而且，如无特 未i兌明，这些方向的记 载是以操纵装置IO为中立姿态的情况下为基准所表示的。这些方向 是为了便于说明而规定的，当然操纵装置IO可以在任意的方向(例 如，上下颠倒)上被使用。作业部16具有进行作业的前端动作部12、与操作指令部14的 致动器块(致动部)30连接的连接部15、连接这些前端动作部12 和连接部15的纵长的中空的连结轴48。作业部16通过致动器块30　的规定操作可从操作指令部14脱离，进而可以进行清洗、杀菌以及 维护等。前端动作部12以及连结轴48构成为细径，可乂人-没置于患者的 腹部等的圆筒形状的套管针(卜，力一A) 20向体腔22内插入，通 过操作指令部14的操作在体腔22内可以进行患部切除、把持、缝 合以及结扎等多种手术操作。操作指令部14具有供人手把持的握持手柄26、从该握持手柄 26的上部延伸的桥28、与该桥28的前端连接的致动器块30。如图2所示，操作指令部14的握持手柄26从桥28的端部向 Y2方向延伸，其长度适于人手把持，并具有作为输入机构的触发器 杆32、复合输入部34和开关36。在桥28的上表面上容易被观察到 的位置设置有LED29。桥28的上表面是在手术操作的过程中也容易 -波观察到的地方，适于配置LED29。在握持手柄26的下端设置有与控制器45连接的电缆62。握持 手柄26和电缆62也可以通过连4妾器一皮连4姿。关于操作指令部14,首先，对复合输入部34的结构以及作用进行说明。复合输入部34是对前端动作部12给予辊方向(轴旋转方向) 以及横向(左右方向)的旋转指令的复合输入机构。触发器杆32是 给予前端动作部12的夹具60 (参照图2)开关命令的输入机构。开 关36是用于设定操纵装置10的动作状态的有效或无效的输入机构。 LED29是显示操纵装置IO的控制状态的指示器，其大小为操作者能 容易确认的尺寸，并且为不对操作产生障碍程度的充分的小型轻量 的部件。LED29设置在桥28的上表面的大致中央部且容易被观察的 位置。如图3所示，触发器杆32为在桥28的大致下方且向Zl方向稍 突出的杆，其被设置在人的手指容易搡作的位置上。触发器杆32通过臂98连接到握持手柄26，相对于该握持手柄 26可进退。臂98在握持手柄26内与未图示的传感器连接，触发器
杆32的进退量被该传感器测量并提供到控制器45。如图3所示，触发器杆32具有抵住手指且用于向握持把手26 的方向(即，Z2方向)拉拽的拉拽部101、设置于与该拉拽部101 相对的位置且抵住手指并从握持手柄26向Zl方向推压的推压部 102。在操作指令部14中，通过在触发器杆32的推压部102设置凹 部104,可使指尖插入该凹部104进行细微的操作，从而可以准确地 进行前端动作部12的夹具60、剪刀等的开关作业。如图2以及图3所示，开关36是相对握持手柄26进退的操作 机构，触发器杆32和开关36在握持手柄26的Zl方向的面上并列 配置在握持手柄26的长度方向(Y方向)上。开关36设置在触发 器杆32的正下方(Y2方向)。开关36和触发器杆32之间设置有 薄的板材130。开关36为交替式的，通过将操作子36a向身边(Z2方向)拉拽 而锁定为打开状态，手离开时则保持在稍靠前端侧的位置。通过再 次将开关36向身边拉拽而解除打开状态成为关闭状态，通过未图示 的弹性体而回归到前端侧(Zl方向)的位置。通过反复进行这样的 操作，开关36被保持在打开状态或关闭状态中的任一个，从而不需 要持续压住开关36。因此，只在切换打开状态和关闭状态时，需要 进行对开关36的操作，除此之外的时间可以对触发器杆32进行操 作，适于使开关36和触发器杆32并存。开关36是使系统有效或使马达40a~40c回归到原点而停止的 装置，在打开状态下有效，在关闭状态下停止。有效以及停止的状 态也通过LED29点亮或熄灭显示。其次，对操作指令部14与作业部16的连接部15的拆装的结构 和作用进4亍i兌明。如图1所示，连接部15被树脂的罩37覆盖，并以可旋转的方 式保持从动旋转的辊轮50a、 50b以及50c。在辊轮50a、辊轮50b 以及辊轮50c上分别巻绕有未图示的金属丝，穿过连结轴48的中空
部分延伸到前端动作部12。如图2以及图4所示，连接部15具有左右侧面的卡合片200、 向下面开口的三个嵌合孔202a、 202b、 202c。三个嵌合孔202a ~ 202c 设置于Zl方向和Z2方向的端部附近，为向Yl方向延伸的孔。与前端动作部12所具有的3个自由度的机构相对应地，马达 40a、40b、40c沿着连接部15的延伸方向并列设置在致动器块30中。 辊轮50a、 50b以及50c的Y2方向下端分别设置有十字状的结合凸 部，马达40a~ 40c的旋转轴42a、 42b、 42c上设置有十字状的结合 凹部。结合凹部和结合凸部可相互卡合地形成，马达40a 40c的旋 转被可靠地传递到辊轮50a、 50b以及50c。这些卡合部不限于十字 形状。马达40a 40c小型且细径，致动器块30构成为小型的扁平形 状。致动器块30设置在操作指令部14的Zl方向端部的下方。另外， 马达40a 40c基于操作指令部14或触发器杆32的操作并在控制器 45的作用下旋转。致动器块30还具有保持作业部16的连接部15的两个独立的卡 合部210、及具有该连接部15的定位功能以及保持机构的三根定位 销(致动部的一部分)212a、 212b、 212c。并且，在图4、图8、图 9以及图11中，为容易理解连接部15的构造，显示卸下罩37(参 照图1 )的状态。两个卡合部210设置在致动器块30的左右侧面上的对称位置， 并具有操作面204和从该操作面204向Yl方向延伸的杆206。杆206 乂人致动器块30的上表面向Yl方向稍稍突出，且前端内侧成为圆锥 形。通过未图示的弹性体对卡合部210以<吏杆206向内侧的方向施 力口弹力。定位销212a ~ 212c在与嵌合孔202a ~ 202c相对的位置上，且在 致动器块30的上表面的Zl方向端的附近设置两根，并在Z2方向端 的附近设置一根，并且分别在Yl方向上延伸。在Zl方向端的附近， 两根定位销212a、 212b并列设置在X方向上。
这样，由于设置了三根定位销212a~212c,所以连接部15被3 点支承，从而能够简便且可靠地进行定位。另外，由于三根定位销 212a 212c不是直线状地排列，所以对于任意方向的扭转都能稳定 地保持连接部15。在这里如果设置两根以上的定位销212a 212c， 则连接部15可以可靠地被定位并稳定地被保持。这种情况下，若选 择在Z方向上分离的两根定位销，会更稳定。而且，如图2所示，定位销212a 212c的高度Hl比具有嵌合 孔202a~ 202c的连^l妾部15的辊轮收纳体300的高度H2大，定位销 212a ~ 212c适度地贯通辊轮收纳体300。接下来，参照图5~图9对连接部15的结构进行详细的说明。如图5以及图6所示，连接部15具有设置有辊轮50a~ 50c的辊 轮收纳体300、 i殳置于该辊轮收纳体300的上部的上部体302、锁定 板304、两个巻簧(弹性体)306。辊轮50a~ 50c如上所述地在辊4仑收纳体300的Z方向上并列， 其各上端成为从辊轮收纳体300的上表面稍微突出的板形状部(卡 合部)308a、 308b、 308c。板形状部308a ~ 308c为相同形状，i殳置 在与辊轮50a~ 50c的上端的直径相当的位置，并在Yl方向上稍微 延伸。各辊轮50a~ 50c为原点时，板形状部308a~ 308c俯视时指向 X方向。锁定板304为Z方向上的长形，其中央部宽度大，在Z1方向上 经由宽度狭窄部310而具有T字型的第1端部312,并且在Z2方向 上经由宽度狭窄部313而具有向X方向弯曲的第2端部314。将作 业部16安装到操作指令部14时，第1端部312的下表面的左右与 定位销212a、 212b抵接，第2端部314的下表面与定位销212c抵 接，并相对地向Yl方向推出锁定板304。在锁定板304的中央部上，指向X方向的三个狭缝(卡合孔) 316a、 316b以及316c在Z方向上并列设置，并按顺序设置在与辊轮 50a、 50b、 50c对应的位置。各狭缝316a ~ 316c的Z方向上的宽度 比板形状部308a- 308c的板厚稍大，X方向上的长度比板形状部308a~ 308c稍长。在锁定板304的上表面，在狭缝316a和狭缝316b之间以及在 狭缝316b和316c之间设置有浅的圆槽320。各圆槽320的直径比巻 簧306稍大，成为该巻簧306的下端的安装座。在上体部302的下 表面也设有与圓槽320同形状的两个圆槽321 (参照图6),成为巻 簧306的上端的安装座。上部体302具有设置在锁定板304的宽度狭窄部310的两侧的 一对前方导向板330、设置于宽度狭窄部313的两侧的一对后方导向 板332、与这些前方导向板330和后方导向板332的各上端部连接的 顶板(保持板)334。前方导向板330以及后方导向^反332的各下端 部弯曲并分别构成安装台336。安装台336的中央设置有孔，螺钉 338贯通该孔，该螺钉338与辊轮收纳体300的上表面的螺钉孔340 螺合，由此，上部体302被固定在辊轮收纳体300上。两个巻簧306设置在顶板334和锁定板304之间。锁定板304 因巻簧306的弹性作用而在Y2方向上受力，定位销212a 212c从 下方抵接并被推出，由此，压缩巻簧306并向Yl方向移动。此时， 宽度狭窄部310以及313通过前方导向—反330以及后方导向板332 导向顺畅地向Y方向移动。另外，两个巻簧306设置于在作为长方 向的Z方向上分离的位置，由此，锁定板304受到平衡的力，并且 在Y方向上的移动顺畅。接下来，对这样构成的操纵装置IO的作用进行说明。首先，如图7所示，将作业部16安装到操作指令部14。将连接 部15连接到致动器块30时，如图4所示，三个嵌合孔202a~ 202c 上插入定位销212a 212c并使其向Y2方向移动。由此，卡合部210 的杆206因前端的圆锥形状而稍稍向外侧被推压而变位，从而相对 于卡合片200滑动。之后，若连接部15的下表面与致动器块30的 上表面抵接，则杆206通过弹性作用回归到原位置，从而圆锥形状 的下端的楔部206a卡合到卡合片200上。连接部15安装完毕后， 杆206回归到原位置，由此产生适度的点击(click)感和安装声，
从而操作者可以确认安装正常地完成了 。此时，操作指令部14的马达40a ~ 40c分別成为原点，另 一 方面， 在作业部16上借助于锁定板304的作用，辊轮50a~ 50c分别位于 原点，马达40a ~ 40c的上端部适当地连接到辊轮50a ~ 50c的下端部。另外，如图7所示，三根定位销212a 212c的上端部贯通嵌合 孔202a ~ 202c,从辊轮收纳体300的上表面突出，并与第1端部312 以及第2端部314的下表面抵接，从而压缩巻簧306并上压锁定板 304。由此，辊轮50a~ 50c的上端的板形状部308a~ 308c从锁定板 304的狭缝316a ~ 316c拔出，从而辊轮50a ~ 50c可被马达40a~ 40c 驱动旋转。安装作业部16后，在控制器45中，能将原点作为基准而进行 角度的计算，准确地控制前端动作部12。即，可以将操作指令部14 所安装的位置推定为原点(0° ),与触发器杆32和复合输入部34 的正方向以及负方向的l餘入相对应地向前端动作部12给予辊方向以 及横向的旋转指令，并给予夹具60的开关指令。在一 系列手术操作完成后或要将作业部16交换成其他种类的部 件(例如，电子手术刀)的情况下，拆下所安装的作业部16。在该 操作之前，操作者操作开关36(参照图1),在控制器45的作用下， 使各马达40a 40c自动地回归到原点。在该自动回归过程中以及回 归后，LED29 (参照图1)在控制器45的作用下点亮状态被切换。 即，在通常动作时为绿色灯亮的状态，而自动回归过程中为绿灯闪 烁状态，在回归后为灭灯状态。LED29设置在观察性良好的位置， 所以操作者可以容易地确认马达40a ~ 40c回归到原点。根据LED29的灯亮状态，确认各马达回归到原点之后，操作者 将作业部16从操作指令部14卸下。如图8所示，将连接部15从致动器块30卸下时，分别同时推 压两个操作面204，由此，杆206抵抗弹力而向外侧翻动，从而可以 解除对卡合片200的卡合。之后，将连接部15向上方拉拽，由此将 操作部16从操作指令部14上拆下。 此时，如图6所示，由于三根定位销212a~ 212c从嵌合孔202a~ 202c向下方拔出，所以，离开第1端部312以及第2端部314，锁 定板304被巻簧306的弹力向下方推压。由于各马达40a ~ 40c分别 回归原点，所以连动的辊轮50a~ 50c的板形状部308a~ 308c在俯视 观察时为指向X方向，与(参照图5 )锁定板304的三个狭缝316a~ 316c卡合(参照图9)。由此，可以防止此后的各辊轮50a 50c的 旋转，前端动作部12被保持在原点，在下一次安装到操作指令部14 上时，可以将辊4仑50a~ 50c准确地安装到马达40a~ 40c上。如上所述，本实施方式涉及的医疗用操纵装置10中，作为锁定 部件的锁定板304被操作指令部14的一部分即定位销212a~212c 驱动并与辊轮50a~ 50c的板形状部308a~ 308c卡合和离开。由此， 致动器块30和作业部16分离时，板形状部308a 308c卡合到锁定 板304的狭缝316a ~ 316c上防止辊轮50a ~ 50c的旋转，并且前端动 作部12以及辊轮50a~ 50c自动地被锁定到与原点一致的轴位置。锁定板304中，作业部16和操作指令部14分离时，被巻簧306 施加弹力则板形状部308a 308c被保持在嵌合于狭缝316a 316c 中的状态，在作业部16和才乘作指令部14连接时，锁定^反304净皮定 位销212a~ 212c压出，由此不需要附加的操作就能自动地锁定以及 解除。定位销212a~ 212c除具有驱动锁定板304的功能以外，还具有 嵌合到嵌合孔202a~ 202c以稳定地保持辊轮收纳体300的功能，是 能减少零件个数的合理结构。锁定板304为长形，巻簧306设置于在长度方向上分离的两个 位置，由此被平衡地施力。巻簧306设置在顶板334和锁定板304之间，是节省空间的合理结构。辊轮50a ~ 50c和锁定板304之间的卡合位置是板形状部308a ~ 308c和狭缝316a 316c,是简单的结构，而且能够可靠地防止辊轮 50a~ 50c的旋转。在操纵装置10中，致动器块30和作业部16分离时，前端动作 部12以及辊轮50a ~ 50c可以自动地锁定在与原点一致的轴位置， 但进行维护等时优选为可解除锁定。在致动器块30和作业部16分离的情况下，为解除前端作业部 12以及辊4仑50a~ 50c的锁定，可以4吏用图10所示的辅助工具600。 辅助工具600具有基板602、左右一对板簧604、分别设置于该板簧 604上部的突起606。基板602为与致动器块30大致相同的形状，并具有三根定位销 212a、 212b、 212c和中央孔602a。定位销212a ~ 212c与上述说明中 的配置相同(参照图3)，并为相同形状相同长度。中央孔602a是 通过其他用途的专用治疗器具(未图示)以手动操作使辊轮50a~ 50c 动作而设置的孔。板簧604为L字形，从基板602的下表面突起部向左右突出， 并向上方弯曲。突起606向左右突出，并在内侧设置有楔部206a。 通过操作突起606可使板簧604弹性变形，从而可以将楔部206a卡 合到卡合片200 (参照图4)及从其解除。通过将辅助工具600连接到连接部15,定位销212a、 212b、 212c 向上推压锁定板304 (参照图7)，从而可以解除前端动作部12以 及辊轮50a-50c的锁定。由此，可以得到如下效果使作业部16 的维护性提高；清洗性提高(可以一边工作一边清洗)；即使在非 常情况下停止时位于原点附近，也不会被锁定，并能以手动操作作 业部使其退避等。其次，参照图11对连接部15的第1变形例即连接部400进行 说明。连接部400具有通过两个接口 402以可翻动的方式设置的锁 定部件404 、向倒下方向对该锁定部件404施加弹力的4丑转弹簧406 。 锁定部件404在功能上与上述锁定板304相当。锁定部件404设定 于辊轮收纳体300的上表面，并具有在Z方向延伸的横杆408、从该 横杆408向侧面延伸的三个支杆410a、 410b以及410c、 _没置于端部 的凸轮从动部412。支杆410a 410c在功能上与上述狭缝316a 316c 相当。
图11的定位销212a的上端具有倾斜的凸轮面413,其从嵌合孔 202a突出并向上推压凸轮从动部412，使锁定部件404在倾斜方向 打开。辊轮50a、 50b、 50c的上表面上设置有直径方向的细槽(卡 合部)414a ~ 414c。细槽414a ~ 414c在功能上与上述板形状部308a ~ 308c相当,并设置得比支杆410a~ 410b稍宽。这样的连接部400从操作指令部14拆下时，锁定部件404因扭 转弹簧406的作用而横亘在辊轮收纳体300的上表面，支杆410a ~ 410c嵌合到细槽414a ~414c，可以防止辊轮50a ~ 50c的旋转。而通 过将连接部400从操作指令部14拆下，定位销212a因凸轮的动作 向上推压凸轮从动部412而使锁定部件404动作，从而使支杆41 Oa ~ 410c义人纟田才曹414a ~ 414c分离。由jt匕，寿昆專仑50a ~ 50c :t尤能S走寿争。在该变形例中的连接部400中，也可以得到与上述连接部15相 同的效果。接下来，参照图12~图14对连接部15的第2变形例即连接部 500进行说明。连接部500具有三个锁定机构502、主体504、前方支承部506、 后方支承部508、上部电极510、 4吏清洗液流通的清洗管512。锁定机构502为用于防止辊轮50a~ 50c个别旋转的机构，设置 于各辊轮50a~ 50c的下方。如图12以及图13所示，锁定机构502具有中继体514、锁定部 件516、弹簧518、 一对导向棒520。导向才奉520从主体504向下方 突出。中继体514^C螺4丁 524固定在辊4仑50a 50c的下部的柱体522 的更下端，并与辊轮50a~ 50c—起旋转。中继体514在下表面具有 与马达40a 40c的旋转轴42a 42c卡合的十字槽526、设置于上部 的切口槽528。十字槽526设定成辊4仑50a~ 50c位于与原点一致的 轴位置时指向X方向以及Y方向。旋转轴42a-42c具有与十字槽 526相对应的凸出的十字形状部，并设定成马达40a 40c在原点时 指向X方向以及Y方向。切口槽528 i殳定成辊轮50a~ 50c位于与原
点一致的轴位置时指向XI方向。锁定部件516在中继体514和主体504之间能沿着柱体522上下移动，并具有供该柱体522贯通的中心孔530、供导向棒520贯通的一对导向孔532、向下的一对横杆534、具有与切口槽528嵌合的形状的卡合片536。 一对导向孔532设置于对称位置。 一对横杆534设置于对称位置。导向孔532和横杆534设置于90°偏离的位置。卡合片536设置于X1方向上，并稍微向下突出。弹簧518设置于锁定部件516和主体504之间，并向下对锁定部件516施加弹力。导向棒520在上下方向上引导锁定部件516,并且具有旋转锁定的功 台匕根据这样的连接部500的锁定机构502，在致动器块30和作业 部16分离时，锁定部件516被弹簧518向下推压而与中继体514抵 接，并且若马达40a (以及马达40b、 40c)位于原点，则锁定部件 516的卡合片536与切口槽528卡合而锁定辊轮50a(以及辊轮50b、 50c)。如图13以及图14所示，致动器块30和作业部16连接时，致 动器块30的上表面30b (致动部的一部分)与横杆534的下表面抵 接，则锁定部件516压缩弹簧518而向上推压。由此，卡合片536 从切口槽528脱离，从而辊轮50a (以及辊轮50b、 50c)在马达斗0a (以及马达40b、 40c)的作用下可以旋转。锁定机构502的前后被 前方支承部506以及后方支承部508包围，不会发生不经意的操作。其次，对第2实施方式的医疗用操纵装置系统1100进行说明。 首先，表示医疗用操纵装置系统1100的各构成要素和与上述操纵装 置10中对应的构成要素。即，医疗用^乘纵装置系统1100中的以下的主要构成要素操纵 装置1102 (a)、控制单元1104 (b)、外科手术器具1106 (c)、 外科手术器具控制单元1112 (d)、动作部控制器1107 (e)、动作 部1122 (f)、轴1116 (g)、手柄1110 (h)、按钮1114 (i)、电 缆导线1115 (j)、马达1212 (k)、锁定板1402 ( 1)、驱动组件1204以及外科手术器具连接器1400 (m)、弹簧1401 (n)、外科 手术器具控制单元连接器1410 (o)、切入孔1800 (p)。它们按顺 序与上述操纵装置10的以下构成要素相对应操纵装置10 (a)、 控制器45(b)、作业部16(c)、致动器块30(d)、连接部15(e)、 前端动作部12 (f)、连结轴48 (g)、夹具把手26 (h)、触发器 杆32 (i)、电缆62 (j)、马达40a 40c (k)、锁定板304 ( 1 )、 辊轮50a~ 50c ( m)、巻簧306 ( n )、马达的旋转轴42a~ 42c ( o)、 狭缝316a 316c (p)。并且，括号中的符号为容易对比而标注的参 考符号。图15表示第2实施方式的医疗用操纵装置系统1100。操纵装置 系统IIOO含有医疗用的操纵装置1102和控制器单元1104。操纵装 置1102含有外科手术器具1106和外科手术器具控制单元(致动部) 1112。外科手术器具1106含有动作部控制器1107、动作部1122和 轴1116。轴1116具有第1端1118和与其相对的第2端1120。动作 部1122被安装在第l端1118，从而实施现在以至将来本领域技术人 员所知的各种动作。动作部控制器1107被接合到轴1116的第2端， 从而实施现在以至将来本领域技术人员所知的各种动作。在本说明书中所使用的术语安装(mount )包括成为 一体(join )、 卡合(engage )、 一体化(unite )、连接(connect)、关联(associate )、 插入(insert)、吊起(hang)、保持(hold)、固定(affix)、附 加(attach)、紧固(fasten)、束紧(bind)、贴合(paste)、保留 (secure)、闩住(bolt)、螺合(screw)、铆接(rivet)、涂焊料 (solder)、焊接(weld)以及其他类似的用语。外科手术器具控制单元1112含有外科医生操作并使用动作部 1122进行低侵袭外科手术的手柄1110。手柄1110含有使动作部1122 进行旋转、抑制、拴套等所期望的动作的机构。例如，手柄1110包 含打开或关闭动作部1122的按钮1114。外科手术器具控制单元1112 通过电缆导线1115与控制单元1104电连接。控制单元1104通过电缆导线1115将电信号从外科手术器具控
制单元1112接收或发送。由此，通过动作部控制器1107控制动作部1122的动作。例如，控制软件接收表示按钮1114的动作的电信 号，并将其变换成用于使动作部1122动作的适当的信号。电信号可 以是模拟的也可以是数字的。为了决定送到控制动作部1122的动作 部控制器1107的控制指令，控制单元1104将从安装于手柄1110的 传输器接收的角度测定值进一步变换。如图16所示，动作部控制器1107含有多个驱动组件1204和多 条金属丝1206。轴1116含有供多条金属丝1206在其中延伸的细长 的管。多条金属丝1206如图15所示地连接动作部1122和动作部控 制器1107，以使它们可被操作。动作部1122具有切断、剥离、缝合、 把持等目的的多种类的器具。如图16所示，外科手术器具控制单元1112具有多个马达1212 和多条电缆1214。如图15所示，控制单元1104接收来自像安装于把手lllO上的 按钮1114那样的传输器的信号。控制单元1104解释动作，并通过 多条电缆1214向多个马达输出命令。在物理地连接外科手术器具控 制单元1112和外科手术器具1106的多个结合点上多个马达1212与 多个驱动组件1204被卡合。多个驱动组件1204含有将来自控制单 元1104的指示变换成动作部1122的机械动作的机械部件。例如， 多个马达1212产生使多个驱动组件1204旋转的旋转力矩。多个驱 动组件1204的旋转使多条金属丝1206动作。这样，动作部1122也 动作。在图18和图19的说明中，进行进一步详细地论述，动作部 1122只在锁定板1402未锁定的位置可以动作。图17表示外科手术器具1106和外科手术器具控制单元1112未 连接的状态。为能简单地交换多种类的外科手术器具，外科手术器 具1106可以从外科手术器具控制单元1112中拆下。简单的交换不 会浪费时间，也不需要用于分离的器具。图18表示外科手术器具1106从外科手术器具控制单元1112离 开的状态。外科手术器具连接器(旋转体)1400从驱动组件1204
延伸。弹簧1401向突起1407向下推压锁定板1402。锁定突起(非圆形部)1406 (图中局部隐藏)从外科手术器具 连接器1400向径向延伸。图18中，在锁定状态下的锁定板1402与 锁定突起1406协同地防止外科手术器具连接器1400的旋转。因此， 驱动组件1204不旋转。这样，动作部1122在锁定板1402在锁定状 态期间(第l位置)不能进行动作。图19表示外科手术器具1106与外科手术器具控制单元1112结 合的状态。表示锁定板1402未锁定的状态。反锁定突起1409抵抗 弹簧1401,向驱动组件1204推压锁定板。未锁定的状态(第2状态) 下的锁定板1402从锁定突起1406完全脱离而自由，马达1212可以 使外科手术器具控制单元连接器(旋转轴)1410旋转。该外科手术 器具控制单元连接器1410使外科手术器具连接器1400和驱动组件 1204旋转，从而使动作部1122旋转。图20是锁定板的俯视图。锁定板1402具有由孔1802和切口 1804构成的切入孔(卡合孔)1800。切入孔1800允许锁定板1402 向垂直于外科手术器具连接器1400以及外科手术器具控制单元连接 器1410的方向移动。孔1802为供贯穿外科手术器具连接器1400和 外科手术器具控制单元连接器1410可以穿过锁定板1402的圆形。其他具体例中，孔形成为能与外科手术器具连接器、外科手术 器具控制单元连接器或两者配合。在一例中，外科手术器具连接器可以具有外螺紋形的突起。该突起可以穿过锁定板的切入孔，并与 外科手术器具控制单元连接器的末端的孔卡合。也可以更替外科手术器具连接器和外科手术器具控制单元连接器的内外螺紋的关系。 锁定板的孔和外科手术器具连接器和外科手术器具控制单元连接器 的内外螺紋的关系可以是任何形状。例如，星形、十字形、三角形、 圆形、椭圆形、长方形、多边形等。切口 1804为椭圆形，供锁定突起1406可以穿过锁定板1402。 锁定板1402为如图18所示的锁定状态时，锁定突起1406不旋转地 与切口 1804卡合。锁定板为如图19所示的未锁定状态时，锁定突
起1406从切口 1804脱离而自由，从而可以旋转。切口和锁定突起 的形状可相同也可不同。虽然作为医疗用途对操纵装置IO进行了说明，但其用途不限于 此，当然也可以适用于例如，能量机器等狭窄部修补的用途或在远 离患者的地方通过电子通信手段等进行手术的远端操作机构。虽然作为与人手操作的操作指令部14连接的部件，对作业部16 进行了说明，但也可以适用于例如图21所示的手术用机器人系统 700。手术用机器人系统700具有多关节型机械手(移动机构)702和 控制台704,作业部16连接到机械手702的前端。机械手702的前 端上设置有与上述致动器块30相同的机构，由此可以连接并驱动作 业部16。此时的^乘纵装置10由机械手702和作业部16构成。枳4成 手702只要是使作业部16移动的机构即可，不限于固定型，也可以 是例如自律移动型。控制台704可以采用桌型(操作桌)、控制盘 型等结构。若机械手702具有独立的6个以上的关节(旋转轴或滑动轴等)， 则可以任意设定作业部16的位置以及方向。前端的致动器块30与 机械手702的前端部708 —体化。致动器块30具有如上所述地锁定上述作业部16的独立的两个 杆206。连接部15 一皮巻簧306施加弹力，并具有被定位销212a~ 212c 驱动的锁定板304，从而可以锁定和解除辊轮50a~ 50c。机械手702在控制台704的作用下动作，可以构成为进行通过 程序而自动动作、模仿设置在控制台704的操纵杆706动作以及它 们的复合动作。控制台704具有上述控制器45的功能。在控制台704上设置有上述操作指令14中的除致动器块30以 外的机构即作为操作指令部的两个操纵杆706和监视器710，并可进 行与操作指令部M相同的操作。虽省略图示，但通过两个操纵杆706 可以分别操作两台机械手702。两个操纵杆706设置于两手容易操作 的位置。在监视器710中，显示内视镜的图像等信息。
操纵杆706可以进行上下动作、左右动作、捏动作以及翻动动 作，可以对应于这些动作操作机械手702。另外，通过设置于握持手 柄26的触发器杆32、复合输入部34、开关36,可以进行与操作指 令部14相同的操作。操纵杆706也可以是主臂。机械手702和控制 台704之间的通信手段可以是有线、无线、网络连接或它们的组合。
权利要求
1.一种医疗用操纵装置，包括具有马达(40a、40b、40c、1212)的致动部(30、1112)；作业部(16)，其在上述致动部(30、1112)上可拆装并且含有连接部(15)和动作部，上述连接部(15)具有与上述马达(40a、40b、40c、1212)的旋转轴连接的旋转体(50a、50b、50c、1400)，上述动作部与上述旋转体(50a、50b、50c、1400)连动；其特征在于，上述连接部(15)具有锁定部件(304)，该锁定部件(304)在上述作业部(16)相对于上述致动部(30、1112)装拆时通过上述致动部(30、1112)的一部分而移动；在上述致动部(30、1112)和上述作业部(16)分离时，上述锁定部件(304)与上述旋转体(50a、50b、50c、1400)的卡合部卡合来防止该旋转体(50a、50b、50c、1400)的旋转；在上述致动部(30、1112)和上述作业部(16)连接时，上述锁定部件(304)通过脱离上述卡合部而使该旋转体(50a、50b、50c、1400)能够旋转。
2. —种医疗用操纵装置，包括具有马达(40a、 40b、 40c、 1212)的致动部(30、 1112);作业部(16),其在上述致动部(30、 1112)上可拆装并且含 有连接部(15)和动作部，上述连接部(15)具有与上述马达(40a、 40b、 40c、 1212)的旋转轴连接的旋转体(50a、 50b、 50c、 1400 )， 上述动作部与上述旋转体(50a、 50b、 50c、 1400)连动；其特征在 于，上述连接部(15)具有锁定板(304、 1402),该锁定板(304、 1402 )在上述作业部(16)相对于上述致动部(30、 1112)装拆时 通过上述致动部(30、 1112)的一部分而移动；上述锁定板(304、 1402)具有与上述旋转体(50a、 50b、 50c、1400 )的非圆形部卡合的卡合孔；在上述致动部(30、 1112)和上述作业部(16)分离时，上述 非圆形部与上述卡合孔卡合来防止上述旋转体(50a、 50b、 50c、 1400) 旋转；在上述致动部(30、 1112)和上述作业部(16)连接时，上 述非圆形部脱离上述卡合孔而使该旋转体(50a、 50b、 50c、 1400) 能够旋转。
3. 如权利要求2所述的医疗用操纵装置，其特征在于， 上述致动部(30、 1112)具有在上述连接部(15)的方向上延伸的销(212a、 212b、 212c);上述作业部(16)具有向上述旋转体(50a、 50b、 50c、 1400) 的方向推压上述锁定板(304、 1402)的弹性体(306、 1401);在上述致动部(30、 1112)和上述作业部(16)分离时，上述 锁定板(304、 1402 )被上述弹性体(306、 1401)推压，由此上述 非圆形部与上述卡合孔卡合；在上述致动部(30、 1112)和上述作 业部(16)连接时，上述销(212a、 212b、 212c)的前端推压出上 述锁定板(304、 1402)，由此上述非圆形部脱离上述卡合孔。
4. 如权利要求3所述的医疗用操纵装置，其特征在于， 上述连接部(15)具有两个以上的贯通孔(202a、 202b、 202c ); 上述销(212a、 212b、 212c)设置两个以上，并在上述致动部(30、1112)和上述作业部(16)连接时，上述销(212a、 212b、 212c) 分别穿过上述贯通孔(202a、 202b、 202c)。
5. 如权利要求3所述的医疗用操纵装置，其特征在于， 上述锁定板(304、 1402)为长形，上述弹性体(306、 1401)在上述锁定板(304、 1402)的长度 方向上分离的位置至少设置两个。
6. 如权利要求3所述的医疗用操纵装置，其特征在于， 上述锁定板(304、 1402)为长形，并至少在两个位置设置宽度狭窄部(310、 313)，包括导向板(330 )，设置在两个位置的上述宽度狭窄部(310、 313)各两侧；与上述导向板(330)的各端部连接的保持板(334 )， 上述弹性体(306、 1401)设置在上述保持板(334 )和上述锁 定板(304、 1402)之间。
7. 如权利要求2所述的医疗用操纵装置，其特征在于，上述非圆形部为板形状，上述卡合孔为供上述非圆形部的板插 入的宽度的狭缝形状。
8. —种医疗用操纵装置，包括具有马达(40a、 40b、 40c、 1212)的致动部(30、 1112);作业部(16),其在上述致动部(30、 1112)上可拆装并且含 有连接部(15)和动作部，上述连接部(15)具有与上述马达(40a、 40b、 40c、 1212)的旋转轴连接的旋转体(50a、 50b、 50c、 1400 ), 上述动作部与上述旋转体(50a、 50b、 50c、 1400)连动；其特征在 于，上述旋转体(50a、 50b、 50c、 1400 )具有在径向突出的锁定突 起(l楊) ，上述连接部(15)具有锁定板(304、 1402),该锁定板(304、 1402 )在上述作业部(16)相对于上述致动部(30、 1112)装拆时 通过上述致动部(30、 1112)的一部分而移动；上述锁定板(304、 1402)可在上述旋转体(50a、 50b、 50c、 1400) 的轴向上移动，并具有包含切口部在内的供至少 一 个上述旋转体 (50a、 50b、 50c、 1400)穿过的卡合孔(1800 )，在上述致动部(30、 1112)和上述作业部(16)分离时配置于第1位置，并通过使上述 锁定突起(1406)与上述切口部卡合来防止上述旋转体(50a、 50b、 50c、 1400)旋转；在上述致动部(30、 1112)和上述作业部(16) 连接时配置于第2位置，通过使上述锁定突起(1406)从上述切口 部被释放而使该旋转体(50a、 50b、 50c、 1400 )能够旋转。
全文摘要
本发明提供一种医疗用操纵装置，能够在将作业部从致动部拆下时自动地将作业部和辊轮锁定在与原点一致的轴位置上。操纵装置(10)的致动器块(30)具有马达(40a～40c)；从该马达(40a～40c)延伸的旋转轴(42a～42c)。操纵装置(10)的作业部(16)具有可相对于致动器块(30)拆装的连接部(15)。连接部(15)具有可连接到旋转轴(42a～42c)的一端的辊轮(50a～50c)；被定位销(212a～212c)驱动的锁定板(304)。锁定板(304)具有狭缝(316a～316c)，该狭缝与设置于辊轮(50a～50c)的上端的板形状部(308a～308c)卡合。在锁定板(304)和顶板(334)之间，设置有卷簧(306)。
文档编号A61B17/00GK101167659SQ20071016747
公开日2008年4月30日 申请日期2007年10月25日 优先权日2006年10月25日
发明者上之原秀一, 大森繁, 砂押贵光, 神野诚 申请人:泰尔茂株式会社;株式会社东芝