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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6367010
(24)【登録日】2018年7月13日
(45)【発行日】2018年8月1日
(54)【発明の名称】術具保持装置
(51)【国際特許分類】
A61B 90/57 20160101AFI20180723BHJP
A61B 90/50 20160101ALI20180723BHJP
【ＦＩ】
A61B90/57
A61B90/50
【請求項の数】10
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2014-115289(P2014-115289)
(22)【出願日】2014年6月3日
(65)【公開番号】特開2015-228922(P2015-228922A)
(43)【公開日】2015年12月21日
【審査請求日】2017年3月16日
(73)【特許権者】
【識別番号】594164542
【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100109830
【弁理士】
【氏名又は名称】福原 淑弘
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100140176
【弁理士】
【氏名又は名称】砂川 克
(74)【代理人】
【識別番号】100158805
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 守三
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100124394
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 立志
(74)【代理人】
【識別番号】100112807
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 貴志
(74)【代理人】
【識別番号】100111073
【弁理士】
【氏名又は名称】堀内 美保子
(72)【発明者】
【氏名】南部 恭二郎
【審査官】
近藤 利充
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許第０５２２４６８０（ＵＳ，Ａ）
【文献】
実開昭５０−１０７４３２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】
特開２００３−１１６８７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１２／０２１３５７２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開平１１−２９０３４１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ ３４／００ − ９０／９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
取り付け部に設けられた支持部を介して鉛直方向に沿って第１接続部を移動可能に支持する鉛直アームと、
手術寝台の上方において、前記第１接続部を介して前記鉛直方向を回転軸として回転可能に前記鉛直アームに支持される第１アームと、
前記手術寝台の上方において、第２接続部を介して前記鉛直方向を回転軸として回転可能に前記第１アームに支持される第２アームと、
前記第２アームにより支持され、医療用の術具を取り外し可能に保持する保持部とを具備し、
前記保持部は、
前記術具を載せた時に、前記術具の自重により前記術具を挟み付ける方向に移動して前記術具の回転を抑制する固定状態と、
前記術具を外す時に、挟み付ける力が減少する方向に移動して解放状態となるように動く機構を備えることを特徴とする術具保持装置。
手術寝台の上方において、前記第１接続部を介して前記鉛直方向を回転軸として回転可能に前記鉛直アームに支持される第１アームと、
前記手術寝台の上方において、第２接続部を介して前記鉛直方向を回転軸として回転可能に前記第１アームに支持される第２アームと、
前記第２アームにより支持され、医療用の術具を取り外し可能に保持する保持部とを具備し、
前記保持部は、
前記術具を載せた時に、前記術具の自重により前記術具を挟み付ける方向に移動して前記術具の回転を抑制する固定状態と、
前記術具を外す時に、挟み付ける力が減少する方向に移動して解放状態となるように動く機構を備えることを特徴とする術具保持装置。
【請求項2】
前記保持部は、前記手術寝台の上方において、第３接続部を介して前記鉛直方向を回転軸として回転可能にかつ第４接続部を介して水平方向を回転軸として回転可能に、前記第２アームで支持されていること、
を特徴とする請求項１に記載の術具保持装置。
を特徴とする請求項１に記載の術具保持装置。
【請求項3】
前記固定状態と前記解放状態とは、双安定状態であること、
を特徴とする請求項１または２に記載の術具保持装置。
を特徴とする請求項１または２に記載の術具保持装置。
【請求項4】
前記保持部は、
前記固定状態と前記解放状態との遷移区間において不動な固定部と、
前記術具を摩擦力により前記固定部に挟む把持部分と、を有すること、
を特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の術具保持装置。
前記固定状態と前記解放状態との遷移区間において不動な固定部と、
前記術具を摩擦力により前記固定部に挟む把持部分と、を有すること、
を特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の術具保持装置。
【請求項5】
前記把持部分は、
前記解放状態から前記固定状態への前記遷移区間において、前記自重により所定の回転軸周りに回転することにより、前記術具を挟むこと、
を特徴とする請求項４に記載の術具保持装置。
前記解放状態から前記固定状態への前記遷移区間において、前記自重により所定の回転軸周りに回転することにより、前記術具を挟むこと、
を特徴とする請求項４に記載の術具保持装置。
【請求項6】
前記把持部分は、
前記術具を前記固定部と挟んで保持可能な凹型形状を有し、
前記凹型形状の中央部分には前記把持部分の回転に関する回転軸が設けられ、
前記回転軸を跨いで前記凹型形状を前記固定部に接続する弾性体を有し、
前記固定状態における前記弾性体の配置と前記解放状態における前記弾性体の配置とに関する前記弾性体の弾性エネルギーは、前記回転軸上における前記弾性体の配置による前記弾性エネルギーより小さいこと、
を特徴とする請求項５に記載の術具保持装置。
前記術具を前記固定部と挟んで保持可能な凹型形状を有し、
前記凹型形状の中央部分には前記把持部分の回転に関する回転軸が設けられ、
前記回転軸を跨いで前記凹型形状を前記固定部に接続する弾性体を有し、
前記固定状態における前記弾性体の配置と前記解放状態における前記弾性体の配置とに関する前記弾性体の弾性エネルギーは、前記回転軸上における前記弾性体の配置による前記弾性エネルギーより小さいこと、
を特徴とする請求項５に記載の術具保持装置。
【請求項7】
前記固定状態と前記解放状態との境界は、
前記回転軸上における前記弾性体の配置であること、
を特徴とする請求項６に記載の術具保持装置。
前記回転軸上における前記弾性体の配置であること、
を特徴とする請求項６に記載の術具保持装置。
【請求項8】
前記把持部分は、
前記把持部分への前記自重の加重に伴う弾性力により所定の方向に沿って回転することで、前記術具を前記固定部に挟む前記固定状態となり、
前記把持部分からの前記自重の解放に伴う弾性力により前記所定の方向とは逆方向に回転することで、前記術具を前記保持部から解放可能な前記解放状態となること、
を特徴とする請求項６または７に記載の術具保持装置。
前記把持部分への前記自重の加重に伴う弾性力により所定の方向に沿って回転することで、前記術具を前記固定部に挟む前記固定状態となり、
前記把持部分からの前記自重の解放に伴う弾性力により前記所定の方向とは逆方向に回転することで、前記術具を前記保持部から解放可能な前記解放状態となること、
を特徴とする請求項６または７に記載の術具保持装置。
【請求項9】
前記第１接続部および前記第２接続部各々は、所定の加圧ガスにより作動するガスクラッチを有し、
前記ガスクラッチは、
前記加圧ガスの供給により、前記第１アームと前記第２アームとの固定を解除し、
前記加圧ガスの供給の停止により、前記第１アームと前記第２アームとを固定すること、
を特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の術具保持装置。
前記ガスクラッチは、
前記加圧ガスの供給により、前記第１アームと前記第２アームとの固定を解除し、
前記加圧ガスの供給の停止により、前記第１アームと前記第２アームとを固定すること、
を特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の術具保持装置。
【請求項10】
前記把持部分は、所定の気体の圧力により作動するガスシリンダまたはバルーンに対する前記気体の供給により、前記摩擦力より強く前記術具を把持すること、
を特徴とする請求項４に記載の術具保持装置。
を特徴とする請求項４に記載の術具保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、術具を一時的に保持する術具保持装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、腹腔鏡手術、胸腔鏡手術、バイオプシー（ｂｉｏｐｓｙ、生体材料検査）などでは、術者は、棒状のシャフトを有する手術器具を、ガスにより膨らませた被検体の皮膚に貫通させ、５０°乃至６０°の俯角で被検体内に挿入させることで作業する。経皮的手術においては、術者は、体内に別途挿入した内視鏡や、術中ＣＴ、術中超音波断層画像等によって体内の術野の状態を見ながら、手術を行う。手術器具は、しばしば２個同時に用いられる。術者はこれらの手術器具をそれぞれの手で同時に操作することが多い。例えば、鉗子と超音波プローブ、鉗子と硬性内視鏡、２本の鉗子、などである。
【0003】
手術中において、術者が手を自由に使った作業をしたい時であって、もし助手の手が借りられないならば、術者は、手術を中断し、術具の一方を被検体上に置いてから作業を行う。そして、作業が終わると、術者は再び術具を手に持つことになる。特に、術具が鉗子である場合、鉗子を体内から引き抜いたり挿入したりするには大きな動作が必要であり、また、鉗子を挿入する際には臓器を傷つけるリスクがかなり大きい。
【0004】
そこで、滅菌した術衣を着用した助手の手を借りて、一時的に術具の保持を代行してもらい、術者の手を自由にすることが合理的である。
【0005】
ところが、助手を使う場合、術者と助手との間でのコミュニケーションがしばしばうまく行かず、術者が怒鳴るなど、術者のフラストレーションが高まる原因となっている。また、助手が何人もいると、手術台の周囲に立つ空間がしばしば不足する。
【0006】
そこで、術具（特に鉗子）を一時的に保持する器具が提供されている。
【0007】
保持されるべき器具の一端は皮膚にあけた穴を通っているため、保持は１点で行えば十分である。しかし、ただ単にシャフトを器具に引っかけるだけでは術具が自重で被検体内に落ち込んで行ってしまうので、滑らないように保持する必要がある。
【0008】
例えば、鉗子ではなく、硬性内視鏡をロボットに保持させて音声認識を使って適宜位置を調節させる装置(ＡＥＳＯＰ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ)は公知・公用である。また、音声ではなくスイッチを使って操作するロボット（内視鏡下手術支援ロボット：ＭＴＬＰ−１）もある。いずれも、硬性内視鏡に専用の金具を取り付けて、この金具をロボットアームに接続したまま使用する。ただし、ＡＥＳＯＰでは、音声認識は大変使いにくいため、ロボットの電力をＯＦＦにした状態で、アームを手で掴んで手動で調節し、内視鏡を適切な位置に保持させるという使い方がしばしばなされている。
【0009】
同様に、鉗子に専用の金具を取り付けて、この金具をロボットアームに接続したまま使用することは容易に考えられる。すなわち、ロボットは鉗子の動作に常時追従して、術者の操作を妨げないようにする。そして、保持を命じられると、追従動作を中止して全ての関節をロックするように構成すれば良い。
【0010】
ところが、術者の動作はしばしば非常に急速であり、これに完全に追従して動作の妨げに成らないようにすることは、技術的にかなり高度な課題である。さらに、鉗子は複数の種類を差し替えて使う。従って、ロボットに鉗子を取り付ける操作を毎回行わねばならない。
【0011】
さらに、電動モータを用いたロボットでは、漏電によって患者に電流が流れることがある。大電流が危険なのは言うまでもないが、微弱電流でも心停止等を生じるおそれがある。ロボットでは、リフトの暴走による異常な動作が生じた場合に、患者に危害を及ぼすおそれがある。
【0012】
いずれにせよ、ロボットが常時鉗子の動きに追従するシステムは、非常に高価であり、ただ鉗子を一時静止した状態で保持するための装置としては、経済合理性がないという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
目的は、低コストで簡便にかつ動力を用いずに、術具を一時的に保持可能な術具保持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本実施形態に係る術具保持装置は、取り付け部に設けられた支持部を介して鉛直方向に沿って第１接続部を移動可能に支持する鉛直アームと、手術寝台の上方において、前記第１接続部を介して前記鉛直方向を回転軸として回転可能に前記鉛直アームに支持される第１アームと、前記手術寝台の上方において、第２接続部を介して前記鉛直方向を回転軸として回転可能に前記第１アームに支持される第２アームと、前記第２アームにより支持され、医療用の術具を取り外し可能に保持する保持部とを具備し、前記保持部は、前記術具を載せた時に、前記術具の自重により前記術具を挟み付ける方向に移動して前記術具の回転を抑制する固定状態と、前記術具を外す時に、挟み付ける力が減少する方向に移動して解放状態となるように動く機構を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しながら本実施形態に係る術具保持装置を説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 図１は、本実施形態に係る術具保持装置の全体を示す全体図である。術具保持装置１は、取り付け部３と、支持部１１と、解除レバー１３と、鉛直アーム１５と、水平アーム１７と、保持部３１とを有する。図２は、寝台レール９への取り付けフック５の取り付けと、鉛直アーム１５の上下動に関する図である。図３は、保持部３１の外観の一例を示す図である。
【0017】
図１および図２に示すように、本術具保持装置１は、重複を除いて５つの自由度を有する。５つの自由度は、直交３軸における３並進の自由度と、２つの回転自由度である。なお、本術具保持装置１の動作に関する自由度は、５つの自由度に限定されない。
【0018】
鉛直アーム１５により上下動を固定してしまえば、水平アーム１７と、水平アーム１７の端部に設けられた保持部３１は、水平面上において移動可能となる。このため、はじめに上下動（鉛直アーム１５の位置）を調節して、手術寝台７に載置された被検体の身体の最高部（厚み）よりも高い位置に水平アーム１７を配置させれば、残りの自由度をどのように動かしても、水平アーム１７と保持部３１とは、被検体に接触することはない。
【0019】
取り付け部３は、取り付けフック５を有する。取り付けフック５は、手術寝台７の長軸方向に沿って、手術寝台７の側面に設けられた寝台レール９に取り付けられる。取り付けフック５は、寝台レール９にそって、手術寝台７の長軸方向にスライドさせて移動可能である。
【0020】
支持部１１は、取り付けフック５に設けられる。支持部１１は、図示していないラチェット機構を有する。支持部１１は、ラチェット機構により、鉛直アーム１５を、手術寝台７に対して鉛直方向に移動可能に支持する。支持部１１におけるラチェット機構は、術者による操作により、鉛直アーム１５を鉛直方向に沿って、１方向に所定の幅で移動させる。
【0021】
解除レバー１３は、ラチェット機構における歯止めを歯車から解除する。すなわち、術者により解除レバー１３が操作されると、支持部１１のラチェット機構内の歯止めが、歯車から解放される。
【0022】
鉛直アーム１５は、ラチェット機構により、鉛直方向に移動可能に支持される。鉛直アーム１５は、術者の操作により、鉛直方向に移動可能なアームである。鉛直アーム１５は、解除レバー１３の操作により上記１方向の逆方向に移動可能となる。
【0023】
水平アーム１７は、第１アーム１９と、第１接続部２１と、第２接続部２３と、第２アーム２５と、第３接続部２７と、第４接続部２９と、保持部３１とを有する。第１乃至第４接続部各々は、ラチェット機構を有する。なお、水平アーム１７におけるアームの数は、２つに限定されない。
【0024】
第１アーム１９の一端は、第１接続部２１を介して鉛直アーム１５に接続され、鉛直アーム１５に支持される。第１接続部２１のラチェット機構による水平アーム１７および第１アーム１９の回転軸は、図１に示す回転軸ａである。水平アーム１７および第１アーム１９は、回転軸ａ周りに術者の操作により回転可能である。第１アーム１９の他端は、第２接続部２３を介して、第２アーム２５に接続される。第２接続部２３のラチェット機構による第２アーム２５の回転軸は、図１に示す回転軸ｂである。
【0025】
第２アーム２５の一端は、第２接続部２３を介して第１アーム１９の他端に接続され、第１アーム１９に支持される。第２アーム２５は、回転軸ｂ周りに術者の操作により回転可能である。第２アーム２５の他端は、第３接続部２７および第４接続部２９を介して、保持部３１に接続される。第３接続部２７のラチェット機構による保持部３１の回転軸は、図１に示す回転軸ｃである。第４接続部２９のラチェット機構による保持部３１の回転軸は、図１に示す回転軸ｄである。
【0026】
保持部３１は、第３接続部２７および第４接続部２９を介して、第２アーム２５の他端に接続され、第２アーム２５に支持される。保持部３１は、回転軸ｂおよび回転軸ｃ周りに術者の操作により回転可能である。
【0027】
図４は、保持部３１の構造の一例を示す図である。図４に示すように、保持部３１は、固定部３３と、固定ピン３７と、バネ３９と、把持部分（以下、カムと呼ぶ）４３と、カムピン４５と、カバー４７とを有する。なお、バネ３９の代わりに、任意の弾性体が用いられても良い。カム４３は、医療用の術具３５を保持するための凹型形状を有する。カム４３の中央部分には、カム４３の回転に関する回転軸４１が設けられる。ここで、術具３５とは、例えば、５０乃至６０ｃｍの長さを有し、２００乃至３００ｇ程度の棒状の手術器具である。
【0028】
固定部３３は、術具３５の保持時および解放時と、保持時と解放時との遷移区間において不動である。固定ピン３７は、固定部３３とバネ３９の一端とを接続する。固定ピン３７は、術具３５の保持時および解放時において不動である。回転軸４１は、カム４３の回転において、回転中心となる。回転軸４１は、固定部３３に接続される。カムピン４５は、バネ３９の他端とカム４３とを接続する。カムピン４５は、カム４３の回転に応じて、回転軸４１とカムピン４５との距離を一定に保って、カム４３とともに移動する。カバー４７は、固定ピン３７、バネ３９、回転軸４１、カムピン４５を覆う。
【0029】
なお、カム４３および固定部３３は、術具３５と接する部分において、例えば、鋳物の表面のような所定の摩擦係数を有する。所定の摩擦係数とは、例えば、術具３５を保持したときにおいて、術具３５が自重により滑り落ちず、かつ術具３５が回転しない程度の静止摩擦係数である。また、固定部３３とカム４３とによる術具３５を挟む力は、例えば、術具３５が弾性変形する程度の力でもよい。なお、保持部３１における固定部３３とカム４３とのうち少なくとも一方において術具３５と接触する部分は、適当な弾性体（例えばゴムなど）により構成されても良い。
【0030】
（動作・使用方法） 以下、本術具保持装置１の動作および使用方法について説明する。
【0031】
（１）手術寝台７への取り付け 取り付けフック５が寝台レール９に取り付けられる。このとき、術者は、所望の位置まで取り付けフック５を寝台レール９に沿って、スライド移動させる。取り付けフック５は、術者が所望する位置に固定される。寝台レール９への取り付けフック５の固定後、原則として取り付けフック５の取り付け位置は、動かされない。
【0032】
支持部１１のラチェット機構による上下動の自由度を用いて鉛直アーム１５を鉛直方向に移動させることにより、水平アーム１７の高さが調節される。鉛直アーム１５の移動により水平アーム１７の高さが調整されると、原則として水平アーム１７の高さは変更されない。
【0033】
（２）位置の調整 術者が本術具保持装置１の先端（たとえば保持部３１など）を掴んで、先端が任意の位置に移動されると、第１乃至第４接続部におけるラチェット機構により、先端は、概ね、移動させた位置で止まる。術者が先端を掴んで回転軸ｄ周りに捻ると、先端の角度は、第４接続部２９のラチェット機構により、概ね捻った角度で止まる。
【0034】
（３）術具３５の保持 術具３５のシャフトを保持部３１のくぼみに移動させて、シャフトを介してカム４３を軽く押し込むことにより、術具３５は、保持部３１に保持される。具体的には、術具３５は、術具３５の自重による摩擦力およびバネ３９の弾性力により、カム４３と固定部３３とで挟まれる。これにより、術具３５は、保持部３１に回転不能に固定されて、保持される。すなわち、保持部３１は、術具３５を回転不能に固定する固定状態となる。これにより、術者は術具３５から手を離しても、術具３５は、保持部３１に保持され、かつ長手軸を中心とする回転も生じなくなる。
【0035】
（４）術具３５の保持の解除 術者が、保持部３１に保持されている術具を持ち上げると、保持部３１による術具３５の固定が解除される。具体的には、術者が術具３５を持ち上げることにより、保持部３１に掛かる術具３５の自重が解放され、バネ３９の位置が後述する双安定状態の境界を越えると、保持部３１は、術具３５の固定状態から術具３５が移動可能な解放状態に遷移する。
【0036】
（５）水平アーム１７の移動 術者にとって、本術具保持装置１の水平アーム１７が邪魔になるときには、手か術具（鉗子）３５のシャフトで水平アーム１７を任意の位置へ押しやることにより、水平アーム１７を移動させる。
【0037】
（術具３５の保持動作） 以下、保持部３１による術具３５の保持動作について説明する。
【0038】
（１）保持部３１への術具３５の配置 図５は、術具３５を保持部３１に配置した状態を示す図である。術具３５は、カム４３にまだ接触していない。図５に示すように、引き延ばされたバネ３９は、カム４３の支点である回転軸４１よりも上方に位置している。
【0039】
（２）術具３５によるカム４３への押しつけ 図６は、保持部３１におけるカム４３の底（矢印の先端の太線）に、術具３５を押しつけた状態を示す図である。図６に示すように、カム４３の底部分を術具３５で押すことで、バネ３９は、一旦さらに引き延ばされ、支点である回転軸４１を超えて下方に位置することになる。
【0040】
（３）カム４３の回転 図７は、バネ３９の弾性力によりカム４３の回転を示す図である。図７に示すように、バネ３９が支点を超えて回転軸４１の下方に位置すると、弾性力に応じてバネ３９が縮む。バネ３９の収縮により、カム４３は、回転軸４１を支点として反時計回りに急激に回転する。カム４３の回転に伴い、術具３５は、カム４３により、上方から固定部３３に押さえられる。
【0041】
（４）術具３５の固定 図８は、バネ３９の弾性力により術具３５を固定した固定状態を示す図である。図８に示すように、バネ３９の収縮力により、術具３５は、カム４３に押されて、保持部３１の固定部３３に押しつけられる。これにより、術具３５は、保持部３１と術具３５との接触部分において、術具３５の自重による摩擦力により、回転不能に固定される。
【0042】
（術具３５の解放動作） 以下、保持部３１による固定された術具３５の解除動作について説明する。
【0043】
（１）術具３５の移動 図９は、カム４３に対する術具３５の自重の解放の一例を示す図である。図９に示すように、術具３５は、術者により上方に向けて持ち上げられる。なお、術具３５は、術具３５の保持動作におけるカム４３の回転とは逆方向（時計回り）に軽く回転されても良い。カム４３に対する術具３５の加重の解放に伴い、術具３５に押されてカム４３が時計回りに回転する。このとき、バネ３９は、わずかに引き延ばされる。
【0044】
（２）術具３５に対するフリー状態 図１０は、術具３５に対してカム４３が力を及ぼさない状態を示す図である。図１０に示すように、バネ３９が回転軸４１上に位置する時、カム４３は、術具３５に力を及ぼさない。
【0045】
（３）術具３５の解放 図１１は、バネ３９の弾性力によるカム４３の回転により、術具３５が解放される解放状態を示す図である。図１１に示すように、バネ３９が支点を超えて回転軸４１の下方に位置すると、弾性力に応じてバネ３９が縮む。バネ３９の収縮力により、カム４３は、回転軸４１を支点として一気に時計回りに回転する。カム４３の回転に伴い、術具３５は、保持部３１から解放される。
【0046】
保持部３１により術具３５の固定を維持する固定状態と、保持部３１から術具３５を解放可能な解放状態とは、カム４３の回転軸４１におけるバネ３９の位置を境界として、双安定状態を形成する。図１２は、本実施形態におけるバネ３９の位置に対するバネ３９の弾性エネルギーの一例を示す図である。図１２におけるグラフの鞍点は、回転軸４１上にバネ３９が位置する時の弾性エネルギーを示している。また、図１２から明らかなように、固定状態におけるバネ３９の配置と解放状態におけるバネの配置とに関するバネ３９の弾性エネルギーは、回転軸上におけるバネ３９の配置による弾性エネルギーより小さい。
【0047】
また、図１２における固体状態および解放状態における弾性エネルギーと、回転軸４１上にバネ３９が位置する時の弾性エネルギーとの差は、カム４３に対する術具３５の仕事に対応する。すなわち、このエネルギー差は、術具３５をカム４３に押し当てて、バネ３９を回転軸４１上に位置させるためのバネ３９ののびに対応する弾性エネルギーである。なお、固定状態と解放状態との弾性エネルギーは、異なっていてもよい。
【0048】
（第１の変形例） 本実施形態との相違は、第１乃至第３接続部各々がガスクラッチを有することにある。
【0049】
本術具保持装置１は、加圧ガス（気体）を第１乃至第３接続部各々に供給する加圧ガス供給管と、後述するガスクラッチへの加圧ガスの供給のオンとオフを切り替えるスイッチとを有する。加圧ガスとは、例えば、手術室に供給されている空気、酸素などである。
【0050】
第１乃至第３接続部各々は、所定の加圧ガスにより作動するガスクラッチを有する。術者により上記スイッチがオンされると、ガスクラッチに加圧ガスが供給され、水平アーム１７の固定が解除される。また、術者により上記スイッチがオフされると、ガスクラッチへの加圧ガスの供給が停止し、水平アーム１７が固定される。
【0051】
（第２の変形例） 本実施形態との相違は、保持部３１におけるカム４３の動作部分において、加圧ガスの供給により、より強く術具３５を保持することにある。すなわち、本変形例では、術具３５をより強く保持するために、電動モータなどの電動部品は不要である。このため、電動モータを用いたロボットとは異なり、患者に対する漏電のおそれがない。さらに、加圧ガスの供給が停止したとしても、後述するように本変形例に係る術具保持装置１では異常な動作は生じない。これらのことから、本変形例に係る術具保持装置１では、患者に危害を及ぼすおそれがない。
【0052】
本術具保持装置１は、加圧ガスを保持部３１におけるカム４３の動作部分に供給する加圧ガス供給管を有する。なお、本変形例に係る術具保持装置１は、後述するガスシリンダまたはバルーンへの加圧ガスの供給のオンとオフを切り替えるスイッチを有していてもよい。
【0053】
保持部３１は、加圧のガスの供給により作動するガスシリンダまたはバルーンを有する。ガスシリンダまたはバルーンは、例えば図４において、固定ピン３７とカムピン４５との間に設けられる。保持部３１により術具３５が保持されると、ガスシリンダまたはバルーンに加圧ガスが供給される。加圧ガスの供給により、ガスシリンダまたはバルーンが作動し、カム４３は、術具３５を強く保持する。すなわち、ガスシリンダまたはバルーンを介した加圧ガスの圧力により、カム４３は、術具３５をより強く固定部３３に押しつける。これにより、術具３５を保持する保持力が強化される。なお、上記スイッチのオンにより、ガスシリンダまたはバルーンに加圧ガスが供給されても良い。術具３５の解放は、まず、加圧ガスの供給が遮断される。次いで、加圧ガスが、ガスシリンダまたはバルーンから排出される。その後、実施形態における説明と同様にして、術具３５が、保持部３１から解放される。
【0054】
（第３の変形例） 本実施形態との相違は、保持部３１における機構が異なることにある。
【0055】
図１３は、本変形例に係る保持部の概要を示す概要図である。 保持部３１は、固定部３３と、回転軸４１と、把持部分４３と、固定軸４９とを有する。固定部３３は、回転軸４１を介して、把持部分４３を回転可能に支持する。把持部分４３は、術具３５が配置される術具配置部分を有する。術具配置部分とは、例えば、図１３において、把持部分のＶ型に相当する部分である。把持部分４３は、術具配置部分に術具３５が配置されると、術具３５の自重により、反時計回りに回転軸４１周りに回転する。図１４は、術具３５を把持した把持部分４３の回転の様子の一例を示す図である。把持部分４３は、回転軸４１を介して術具配置部分に対向する位置に重心を有する。把持部分４３の自重は、術具３５の自重より軽い。術具３５は、把持部分４３と固定部３３とに挟まれることによる摩擦力によって、保持部３１により固定される。図１５は、固定部３３と把持部分４３とで挟むことにより固定された術具３５の固定状態の一例を示す図である。図１５に示すように、術具３５が細いとき、固定部３３における凹部の最奥部まで、術具３５は移動する。
【0056】
保持部３１により固定された術具３５の解放は、保持部３１に対する術具３５の加重を解放することにより実現される。具体的には、術具３５が術者により持ち上げられると、把持部分４３は、無加重状態となる。このとき、把持部分４３の自重により、把持部分４３は、固定軸４９に接触するまで回転軸４１周りに時計回りに回転する。これにより、保持部３１の解放状態が実現される。
【0057】
図１６は、図１３乃至図１５における術具３５より太い術具３５が、術具配置部分に配置された一例を示す図である。このとき、術具３５は、図１７、図１８に示すように、固定部３３における凹部の底部分まで回転され、保持される。
【0058】
図１９は、図１６における術具３５よりさらに太い術具３５が、術具配置部分に配置された一例を示す図である。このとき、術具３５は、図２０に示すように、固定部３３における凹部において、術具配置部分と底部分とのほぼ中間部分まで回転され、保持される。
【0059】
本変形例による双安定状態は、図１３、図１６、図１９において術具３５が術具配置部分に配置されていない状態（解放状態）と、図１５、図１８、図２０に示すように術具３５が保持部３１により保持された状態（固定状態）とである。
【0060】
（第４の変形例） 本実施形態との相違は、保持部３１における機構が異なることにある。
【0061】
図２１は、本変形例に係る保持部３１の概要を示す概要図である。 保持部３１は、術具３５を支点で支持する第１乃至第３把持部分と第３把持部分６９を支持する支持部分６５とを複数のヒンジ（ヒンジａ、ヒンジｂ、ヒンジｃ、ヒンジｄ）により結合したリンク機構６１と、リンク機構６１をスライダ５１および固定ヒンジ５５により支持する固定部３３とを有する。
【0062】
固定部３３は、スライダ５１を挟む２つのスライドレール５３を有する。固定部３３には、移動不能な固定ヒンジ５５が設けられる。なお、スライドレール５３およびスライダの５１の代わりに、レールに設けられた直動軸受上にヒンジが設けられてもよい。図２１に示すようにスライダ５１はスライドレール５３に沿って、直線状に移動可能である。スライダ５１、固定ヒンジ５５、および複数のヒンジは、接続された部材をそれぞれ回転可能に支持する。
【0063】
リンク機構６１は、スライダ５１と固定ヒンジ５５とにより、固定部３３に支持される。リンク機構６１は、第１把持部分６３と、支持部分６５と、第２把持部分６７と、第３把持部分６９と、ヒンジａ、ヒンジｂ、ヒンジｃ、ヒンジｄとを有する。第１把持部分６３の端部は、スライダ５１に接続される。第１把持部分６３は、スライダ５１とヒンジｂを介した支持部分６５とにより支持される。第２把持部分６７は、第１把持部分６３におけるヒンジａと第３把持部分６９におけるヒンジｃとを介して、第１把持部分６３と第３把持部分６９とにより支持される。第３把持部分６９は、第３把持部分６９の端部に設けられたヒンジｄを介して支持部分６５に接続される。支持部分６５は、ヒンジｃを介して第３把持部分６９を支持する。支持部分６５は、ヒンジｂを介して第１把持部分６３を支持する。
【0064】
第１把持部分６３および第２把持部分６７は、術具３５を下方から支持する。第３把持部分６９は、術具３５を上方からはさむ。第３把持部分６９により、術具３５を上方から押さえつける力は、術具３５の自重および第３把持部分６９の自重に依存する。
【0065】
図２２は、第１把持部分６３と第２把持部分６７とに接触して術具３５が配置された状態を示す図である。図２２に示すように、第１把持部分６３と第２把持部分６７と第３把持部分６９とにより構成される凹部に術具３５が配置されると、術具３５の自重により、スライダ５１がスライドレール５３に沿って移動する。スライダ５１の直線移動に伴って、第３把持部分６９が、ヒンジｄの中心部分を通り鉛直方向を向いた直線Ｌを超えて、術具３５側に移動する。
【0066】
図２３は、第１乃至第３把持部分により固定された術具３５を示す図である。図２３に示すように、第１把持部分６３および第２把持部分６７は、術具３５を下方から支持する。第３把持部分６９は、術具３５を上方からはさむ。これにより、術具３５は、第１乃至第３把持部分により固定される。第３把持部分６９により術具３５を上方から押さえつける力は、術具３５の自重および第３把持部分６９の自重に依存する。
【0067】
図２３における固定状態から術具３５を解放する場合、術具３５は、上方に向けて術者により持ち上げられる。この時、第３把持部分６９は、ヒンジｄを回転軸として、反時計回りに回転する。第３把持部分６９がヒンジｄの中心部分を通り鉛直方向を向いた直線Ｌを超えたとき、第３把持部分６９は、安定状態に移動し、保持部３１の解放状態が実現される。
【0068】
すなわち、本変形例によれば、保持部３１により術具３５を固定する固定状態と、保持部３１から術具３５を解放する解放状態とは、ヒンジｄの中心部分を通り鉛直方向を向いた直線Ｌを境界として、第３把持部分６９の位置により双安定状態を形成する。
【0069】
以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。 本実施形態における術具保持装置１によれば、動力を用いることなく、術者が所望する任意の位置および任意の角度で、術具の自重により術具が滑り落ちることなくかつ非回転で、術具３５の自重により、術具３５を保持して固定することができる。すなわち、固定状態において術具３５は保持部３１により固定されているため、術具３５は、自重で被検体内に落ち込んでいくことはない。また、本術具保持装置１によれば、術者にとって最少な動作（保持部３１への術具３５の配置、術具３５の持ち上げ）により、術具３５の保持および術具３５の固定状態からの解放が可能となるため、術者に対する術具３５の保持の効率が向上する。本術具保持装置１によれば、術具３５をこじらずに解放できるため、術中において被検体を傷つけることはない。このため、被検体に対する安全性が向上する。加えて、本術具保持装置１は、術具３５が鉗子の場合、鉗子先端のハンドが被検体内の所定の部位をつかんだままの状態で、術具３５を保持することが可能となる。
【0070】
加えて、本術具保持装置１は、術具３５の保持及び解放において、動力を用いないため、電気ケーブルまたは電源が不要であり、電気安全、ＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ：電磁両立性）の問題がなく、装置の暴走の恐れもない。さらに、本術具保持装置１は、従来の術具３５を保持させる装置に対して、安価である。加えて、本術具保持装置１の先端部（保持部３１）、水平アーム１７の関節部分（複数の接続部）は、軽量に作れるため、装置全体を軽量化することができ、かつ高い剛性を実現することができる。
【0071】
また、本術具保持装置１全体、または鉛直アーム１５より先、または先端部を、オートクレーブ等で滅菌することができる。例えば、本術具保持装置１は、先端部を滅菌した場合、水平アーム１７、鉛直アーム１５、および支持部１１に滅菌したビニールを被せて使用することができる。滅菌することによって、術者は先端部を直接手で持って所望の位置に移動させることができるようになるため、本術具保持装置１の操作は、極めて直観的（ｉｎｔｕｔｉｖｅ）である。
【0072】
また、本術具保持装置１によれば、術具３５の保持において、術者の助手の手を借りないため、術者のフラストレーションは皆無となる。加えて、術具３５の保持において、手術を中断せずに済むため、手術の効率が向上する。さらに、術具３５を被検体から抜く必要がなくなるため、被検体に対する術具３５の再挿入時において、視野から外れた術具３５の先端を探索することが不要となり、従って術中において被検体を傷つけることがなくなり、被検体に対する安全性が向上する。、また、本術具保持装置１によれば、術具３５を保持し、固定する固定状態と、術具３５を解放した解放状態とは、双安定状態を形成する。双安定状態は、保持部３１に対する術具３５の加重または、保持部３１からの術具３５の自重の解放に基づいて、実現される。固定状態と解放状態とが双安定状態を形成することにより、術具３５の固定と解放とが安定して実現される。
【0073】
また、本術具保持装置１の第１の変形例によれば、水平アーム１７における第１乃至第３接続部各々にガスクラッチを設けることにより、水平アーム１７全体の剛性を向上させることができる。すなわち、本変形例によれば、ガスクラッチに加圧ガスが供給されたときに、水平アーム１７の固定が解除されることから、被検体に対する安全性がさらに向上する。
【0074】
本術具保持装置１の第２の変形例によれば、保持部３１におけるカム４３の動作部分において、加圧ガスを用いることで、より強く術具３５を保持することができる。これにより、本変形例によれば、術具３５の保持力が強化され、被検体に対する安全性がさらに向上する。
【0075】
また、本術具保持装置１の第３、第４の変形例によれば、本実施形態とは異なる機構の保持部を提供することができる。第３、第４の変形例に係る保持部３１によれば、本術具保持装置１に適用可能な術具の太さの適用範囲が向上する。
【0076】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0077】
１…術具保持装置、３…取り付け部、５…取り付けフック、７…手術寝台、９…寝台レール、１１…支持部、１３…解除レバー、１５…鉛直アーム、１７…水平アーム、１９…第１アーム、２１…第１接続部、２３…第２接続部、２５…第２アーム、２７…第３接続部、２９…第４接続部、３１…保持部、３３…固定部、３５…術具、３７…固定ピン、３９…バネ（弾性体）、４１…回転軸、４３…把持部分（カム）、４５…カムピン、４７…カバー、４９…固定軸、５１…スライダ、５３…スライドレール、５５…固定ヒンジ、６１…リンク機構、６３…第１把持部分、６５…支持部分、６７…第２把持部分、６９…第３把持部分。