特許 7496010 手術器具支援ロボットアーム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-28

(45)【発行日】2024-06-05

(54)【発明の名称】手術器具支援ロボットアーム

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/35 20160101AFI20240529BHJP

   B25J 9/06 20060101ALI20240529BHJP

【ＦＩ】

A61B34/35

B25J9/06 B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023046605

(22)【出願日】2023-03-23

【審査請求日】2023-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】596016557

【氏名又は名称】上銀科技股▲分▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(74)【代理人】

【識別番号】100167601

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 信之

(74)【代理人】

【識別番号】100201329

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 真二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100220917

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 忠大

(72)【発明者】

【氏名】郭子維

【審査官】滝沢 和雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－０６５０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２３７３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－００９１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１８０８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９７１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１８７８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２７５９２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３１５７２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００００５７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０４０５３９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１０／１２６１２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１２４９４１４３（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０９０９１２３０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１１４６０５０７（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ３４／３５

Ｂ２５Ｊ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

手術器具を遠隔運動中心に維持する手術器具支援ロボットアームであって、
固定台座、第一伝動モジュール、第二伝動モジュールおよび第三伝動モジュールを備え、
前記第一伝動モジュールは第一アーム、第一アクチュエータ、第一駆動ギア、第一受動ギア、第一固定軸および第一固定ギアを有し、前記第一アームは後端部が前記固定台座に回転可能に連結され、前記第一アクチュエータは前記第一アーム内に装着され、前記第一駆動ギアは前記第一アーム内に装着され、かつ前記第一アクチュエータに連結され、前記第一受動ギアは前記第一アームの前端部に回転可能に装着され、かつ前記第一駆動ギアと噛み合うように配置され、前記第一固定軸は前記第一アームの前記前端部および前記第一受動ギアに差し込まれて配置され、前記第一固定軸は一端が前記第一アームに固定され、別の一端が前記第一アームから突出し、前記第一固定ギアに連結され、それにより、前記第一伝動モジュールは前記固定台座に対し、第一軸方向を中心に回転可能であり、
前記第二伝動モジュールは第二アーム、第一遊星ギア、第一伝動軸、第二駆動ギアおよび第二受動ギアを有し、前記第二アームは底部に第一固定ギアを収容することによって第一受動ギアに連結され、前記第一遊星ギアは前記第二アームの前記底部に回転可能に装着され、かつ前記第一固定ギアと噛み合って前記第一固定ギアの周りを公転しながら自転可能に配置され、前記第一伝動軸は前記第二アーム内に装着され、一端が前記第一遊星ギアに連結され、別の一端が前記第二駆動ギアに連結され、前記第二受動ギアは前記第二アームの頂部に回転可能に装着され、かつ前記第二駆動ギアと噛み合うように配置され、それにより、前記第二伝動モジュールは前記第一受動ギアの作動に伴って、前記第一伝動モジュールに対し、第二軸方向を中心に回転し、
前記第三伝動モジュールは前記第二受動ギアおよび前記手術器具を連結し、それにより、前記第三伝動モジュールは前記第二受動ギアの作動に伴って、前記第二伝動モジュールに対し、第三軸方向を中心に回転し、
前記第二伝動モジュールはさらに第二固定軸および第二固定ギアを有し、前記第二固定軸は前記第二アームの前記頂部および前記第二受動ギアに差し込まれて配置され、前記第二固定軸は一端が前記第二アームに固定され、別の一端が前記第二アームから突出し、前記第二固定ギアに連結され、
前記第三伝動モジュールは第三アーム、第二遊星ギア、第二伝動軸、第三駆動ギアおよび第三受動ギアを有し、前記第三アームは後端部に前記第二固定ギアを収容することによって前記第二受動ギアに連結され、前記第二遊星ギアは前記第三アームの前記後端部に回転可能に装着され、かつ前記第二固定ギアと噛み合って前記第二固定ギアの周りを公転しながら自転可能に配置され、前記第二伝動軸は前記第三アーム内に装着され、一端が前記第二遊星ギアに連結され、別の一端が前記第三駆動ギアに連結され、前記第三受動ギアは前記第三アームの前端部に回転可能に装着され、かつ前記第三駆動ギアと噛み合ったうえで前記手術器具を連結し、それにより、前記第三受動ギアは前記第三駆動ギアの作動に伴って、第四軸方向を中心に回転し、
前記第一固定ギアと前記第一遊星ギアのギア比は前記第二駆動ギアと前記第二受動ギアのギア比と同じであり、
前記第二固定ギアと前記第二遊星ギアのギア比は前記第三駆動ギアと前記第三受動ギアのギア比と同じであることを特徴とする、
手術器具支援ロボットアーム。

【請求項2】

前記第一軸方向と第一連結線との間の角度は４から８度の間であり、前記第一連結線は前記第三軸方向と前記第四軸方向との間に形成され、前記第三伝動モジュールを貫通し、第五軸方向と第二連結線との間の角度は６２から６６度の間であり、前記第二連結線は前記第二軸方向と前記第三軸方向との間に形成され、前記第二伝動モジュールを貫通し、前記手術器具は前記第五軸方向に沿って上下に移動することを特徴とする請求項１に記載の手術器具支援ロボットアーム。

【請求項3】

前記第一伝動モジュールと前記第三伝動モジュールは前記第二伝動モジュールと同じ側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の手術器具支援ロボットアーム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットアームに関し、詳しくは複数のアームを連動させる機能によって手術器具をサポートするロボットアームに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１により掲示された医療用観察装置において、アームユニットはアクチュエータを介して動力を駆動軸に伝達し、続いて駆動軸を介して第一ベベルギアと第二ベベルギアを噛み合わせて動力を関節ユニットに伝達し、続いて指令に応じる関節ユニットを作動させる。しかし、特許文献１がさらに複数のアームを連動させる機能を備えれば、すべてのアームユニットにアクチュエータを配置することが必要であり、コストを増加させてしまう。

【0003】

特許文献２により掲示されたロボット医療システムにおいて、入力はすば歯車は入力ピニオンを駆動し、自転させる。入力ピニオンは自転しながら入力はすば歯車の周りを公転する。入力ピニオンを公転する際、リンク機構は出力ピニオンを駆動し、自転させる。出力ピニオンは自転しながら、出力はすば歯車の周りを公転する。上述した構造特徴により、出力はすば歯車は出力ピニオンによって駆動されるとともに末端の支持部を回転させる。しかし、特許文献２は単一関節に連動効果を果たすことしかできない。また入力はすば歯車と出力はすば歯車はリンク機構の相対する両側に配置されるため、全体構造の体積が比較的大きいだけでなく、配線位置に影響を与える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６９７０７８０号公報

【文献】米国特許第１１，１７３，００３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は単一駆動源で複数のアームを連動させる手術器具支援ロボットアームを提供することを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するため、手術器具支援ロボットアームは手術器具を遠隔運動中心に維持するものであり、固定台座、第一伝動モジュール、第二伝動モジュールおよび第三伝動モジュールを備える。第一伝動モジュールは第一アーム、第一アクチュエータ、第一駆動ギア、第一受動ギア、第一固定軸および第一固定ギアを有する。第一アームは前端部および後端部を有する。第一アームの後端部は固定台座に回転可能に連結される。第一アクチュエータは第一アーム内に装着される。第一駆動ギアは第一アーム内に装着され、かつ第一アクチュエータに連結されたうえで第一アクチュエータの駆動力を受けて回転する。第一受動ギアは第一アームの前端部に回転可能に装着され、かつ第一駆動ギアと噛み合ったうえで第一駆動ギアの駆動力を受けて回転する。第一固定軸は第一アームの前端部および第一受動ギアに差し込まれて配置される。第一固定軸は一端が第一アームに固定され、別の一端が第一アームに突出し、第一固定ギアに連結される。第二伝動モジュールは第二アーム、第一遊星ギア、第一伝動軸、第二駆動ギアおよび第二受動ギアを有する。第一固定ギアは第二アームの底部に格納され、かつ第一受動ギアに連結されるため、第二アームは第一受動ギアの駆動力を受けて回転する。第一遊星ギアは第二アームの底部に回転可能に装着され、かつ第一固定ギアと噛み合ったうえで第二アームの駆動力を受けて第一固定ギアの周りを公転しながら自転する。第一伝動軸は第二アーム内に装着され、一端が第一遊星ギアに連結され、別の一端が第二駆動ギアに連結されたうえで第一遊星ギアによって駆動されるとともに第二駆動ギアを回転させる。第二受動ギアは第二アームの頂部に回転可能に装着され、かつ第二駆動ギアと噛み合ったうえで第二駆動ギアの駆動力を受けて回転する。第三伝動モジュールは第二伝動モジュールの第二受動ギアおよび手術器具を連結したうえで第二伝動モジュールの第二受動ギアによって駆動されるとともに手術器具を遠隔運動中心に維持する。

【0007】

上述した構造特徴により、第一アクチュエータを起動すれば、第二伝動モジュールは第一受動ギアの作動に伴って第一伝動モジュールに対し、回転すると同時に第一遊星ギアを連動させる。第一遊星ギアは第一固定ギアの周りを公転しながら自転する。第三伝動モジュールは第二受動ギアの作動に伴って手術器具を作動させる。つまり、本発明による手術器具支援ロボットアームは一組の第一アクチュエータで複数のアームを連動させる機能を果たすことができる。

【0008】

比較的好ましい場合、第二伝動モジュールはさらに第二固定軸および第二固定ギアを有する。第二固定軸は第二アームの頂部および第二受動ギアに差し込まれて配置される。第二固定軸は一端が第二アームに固定され、別の一端が第二アームに突出し、第二固定ギアに連結される。第三伝動モジュールは第三アーム、第二遊星ギア、第二伝動軸、第三駆動ギアおよび第三受動ギアを有する。第二固定ギアは第三アームの後端部に格納され、かつ第二受動ギアに連結されるため、第三アームは第二受動ギアの駆動力を受けて回転する。第二遊星ギアは第三アームの後端部に回転可能に装着され、かつ第二固定ギアと噛み合ったうえで第三アームの駆動力を受けて第二固定ギアの周りを公転しながら自転する。第二伝動軸は第三アーム内に装着され、一端が第二遊星ギアに連結され、別の一端が第三駆動ギアに連結されたうえで第二遊星ギアによって駆動されるとともに第三駆動ギアを回転させる。第三受動ギアは第三アームの前端部に回転可能に装着されて手術器具に連結され、かつ第三駆動ギアと噛み合ったうえで第三駆動ギアによって駆動されるとともに手術器具を回転させる。

【0009】

比較的好ましい場合、手術器具支援ロボットアームはさらにレーザー部品を備える。レーザー部品は第一アーム内に装着され、遠隔運動中心にレーザービームを放射することによって手術器具の設置および位置決めを迅速に行うことができる。

【0010】

比較的好ましい場合、第一伝動モジュールは固定台座に対し、第一軸方向を中心に回転する。レーザービームは同軸上の第一軸方向に対応する。

【0011】

比較的好ましい場合、臨床使用の条件を満足させるために、第一伝動モジュールと第三伝動モジュールとの間の角度は４から８度の間である。手術器具と第二伝動モジュールとの間の角度は６２から６６度の間である。

【0012】

比較的好ましい場合、第一固定ギアと第一遊星ギアのギア比は第二駆動ギアと第二受動ギアのギア比と同じである。第二固定ギアと第二遊星ギアのギア比は第三駆動ギアと第三受動ギアのギア比と同じである。上述した構造特徴により、第二アームと第三アームは同調し、等角でスウィングしたうえで手術器具を遠隔運動中心に維持する。

【0013】

比較的好ましい場合、第一伝動モジュールと第三伝動モジュールは第二伝動モジュールと同じ側に配置されるため、全体の体積が小さくなる。

【0014】

比較的好ましい場合、第一固定軸は第一配線溝を有する。第一固定ギアは第一配線孔を有する。第一配線溝と第一配線孔は同軸に位置し、相互に繋がる。第二固定軸は第二配線溝を有する。第二固定ギアは第二配線孔を有する。第二配線溝と第二配線孔は同軸に位置し、相互に繋がる。上述した構造特徴により、移動の便をはかることができる。

【0015】

比較的好ましい場合、第一アームは前端部に第一支持部と第一ねじ孔を有する。第一ねじ孔は第一支持部に形成される。第一固定軸は径方向に沿って第一配線溝に繋がる第一下方位置決め孔を有する。第一伝動モジュールはさら第一位置決めユニットと第一ボルトを有する。第一位置決めユニットは第一アームの第一支持部および第一固定軸を押さえ、第一上方位置決め孔を有する。第一ボルトは第一上方位置決め孔および第一下方位置決め孔を貫通し、第一ねじ孔に締め付けられることで第一固定軸と第一アームをまとめて固定する。第二アームは頂部に第二支持部と第二ねじ孔を有する。第二ねじ孔は第二支持部に形成される。第二固定軸は径方向に沿って第二配線溝に繋がる第二下方位置決め孔を有する。第二伝動モジュールはさら第二位置決めユニットと第二ボルトを有する。第二位置決めユニットは第二アームの第二支持部および第二固定軸を押さえ、第二上方位置決め孔を有する。第二ボルトは第二上方位置決め孔および第二下方位置決め孔を貫通し、第二ねじ孔に締め付けられることで第二固定軸と第二アームをまとめて固定する。

【0016】

比較的好ましい場合、第二伝動モジュールは第一伝動モジュールに対し、第二軸方向を中心に回転する。第二軸方向は第一軸方向とずれて上に伸びることで第一伝動モジュールの下方に空間を生じる。上述した構造特徴により、患者の腹部が別の手術器具にぶつかることを避けることができる。

【0017】

本発明による手術器具支援ロボットアームの詳細な構造、特徴、組み立てまたは使用方法は、以下の実施形態の詳細な説明を通して明確にする。また、以下の詳細な説明および本発明により提示された実施形態は本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明の請求範囲を限定できないことは、本発明にかかわる領域において常識がある人ならば理解できるはずである。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームを示す斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームの第一伝動モジュールの一部分を示す分解斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームの第二伝動モジュールの一部分を示す分解斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームの一部分、即ち第一駆動ギアと第一受動ギアとが噛み合い、第一固定ギアと第一遊星ギアとが噛み合う状態を示す分解斜視図である。

【図5】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームの一部分、即ち第一駆動ギアと第一受動ギアとが噛み合い、第一固定ギアと第一遊星ギアとが噛み合う状態を示す断面図である。

【図6】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームの第三伝動モジュールの一部分を示す分解斜視図である。

【図7】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームの一部分、即ち第二駆動ギアと第二受動ギアとが噛み合い、第二固定ギアと第二遊星ギアとが噛み合う状態を示す分解斜視図である。

【図8】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームの一部分、即ち第二駆動ギアと第二受動ギアとが噛み合い、第二固定ギアと第二遊星ギアとが噛み合う状態を示す断面図である。

【図9】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームの第四伝動モジュールから第四ハウジングを取り外した状態を示す側面図である。

【図10】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームの一部分、第三伝動モジュールと第四伝動モジュールの構造および連結関係を示す分解斜視図である。

【図11】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームが初期状態に維持された時の側面図である。

【図12】本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアームが最大伸展状態に維持された時の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明による手術器具支援ロボットアームを図面に基づいて説明する。なお、明細書および図面において、方向性用語は図面中の方向に基づいて表現される。同じ符号は同じ部品または類似した部品の構造特徴を示す。

【0020】

（一実施形態）
図１に示すように、本発明の一実施形態による手術器具支援ロボットアーム１０は固定台座２０、第一伝動モジュール３０、第二伝動モジュール４０、第三伝動モジュール５０および第四伝動モジュール６０を備える。

【0021】

図２に示すように、第一伝動モジュール３０は第一アーム３１、第一アクチュエータ３２、第二アクチュエータ３３、第一駆動ギア３４、第一受動ギア３５、第一固定軸３６、第一固定ギア３７、第一位置決めユニット３８および第一ボルト３９を有する。第一アーム３１は第一ハウジング３１１および第一サイドカバー３１２を有する。第一サイドカバー３１２は複数のねじＳ１で第一ハウジング３１１に締め付けられる。第一ハウジング３１１は前端部に第一支持部３１３を有する。第一支持部３１３は第一支持溝３１４と、第一支持溝３１４に繋がる第一ねじ孔３１５とを有する。第一アーム３１の後端部は関節ユニット３１６を介して固定台座２０に回転可能に連結される。第一アクチュエータ３２および第二アクチュエータ３３は第一アーム３１内に上下に並んで前後逆に装着される。第二アクチュエータ３３は関節ユニット３１６に連結されたうえで関節ユニット３１６を回転させるとともに図１１に示すように固定台座２０に対し、第一軸方向Ａ１を中心に第一伝動モジュール３０を回転させる。第一駆動ギア３４は第一アーム３１内に装着され、減速機３４２を介して第一アクチュエータ３２に連結されたうえで第一アクチュエータ３２の駆動力を受けて回転する。第一受動ギア３５は第一ハウジング３１１の前端部に回転可能に装着され、第一駆動ギア３４と噛み合ったうえで第一駆動ギア３４の駆動力を受けて回転する。図２、図４および図５に示すように、第一固定軸３６は第一ハウジング３１１の前端部および第一受動ギア３５に差し込まれて配置される。第一固定軸３６は一端が第一支持部３１３の第一支持溝３１４内に嵌まり込み、別の一端が第一ハウジング３１１に突出し、複数のねじＳ２によって第一固定ギア３７に連結される。第一固定軸３６は左右両端を貫通する第一配線溝３６２と、第一配線溝３６２に繋がる第一下方位置決め孔３６４とを有する。図５に示すように、第一固定ギア３７は同軸上の第一配線溝３６２に繋がる第一配線孔３７２を有する。第一配線溝３６２および第一配線孔３７２によって電子回路を配置すれば、移動の便をはかることができる。第一位置決めユニット３８は第一凸状位置決め部３８２を介して第一固定軸３６の第一配線溝３６２内に位置決められる。第一位置決めユニット３８は軸方向に沿って第一下方位置決め孔３６４繋がる第一上方位置決め孔３８４を有する。第一ボルト３９は第一上方位置決め孔３８４および第一下方位置決め孔３６４を貫通して第一ねじ孔３１５に締め付けられることで第一固定軸３６と第一アーム３１をまとめて固定する。

【0022】

図３および図４に示すように、第二伝動モジュール４０は第二アーム４１、第一遊星ギア４２、第一伝動軸４３、第二駆動ギア４４、第二受動ギア４５、第二固定軸４６、第二固定ギア４７、第二位置決めユニット４８および第二ボルト４９を有する。第二アーム４１は第二ハウジング４１１および第二サイドカバー４１２を有する。第二ハウジング４１１は前端部に第二支持部４１３を有する。第二支持部４１３は第二支持溝４１４と、第二支持溝４１４に繋がる第一ねじ孔４１５とを有する。第二ハウジング４１１は底部に第一固定ギア３７を収容する。第二サイドカバー４１２は複数のねじＳ１で第二ハウジング４１１に締め付けられ、同時に複数のねじＳ３で第一受動ギア３５に連結されるため、図５および図１１に示すように、第二アーム４１は第一受動ギア３５の駆動力によって第一伝動モジュール３０に対し、第二軸方向Ａ２を中心に回転する。第一遊星ギア４２は第二アーム４１の底部に回転可能に装着され、かつ第一固定ギア３７と噛み合ったうえで第二アーム４１の駆動力を受けて第一固定ギア３７の周りを公転しながら自転する。第一伝動軸４３は第二アーム４１内に装着され、一端が第一遊星ギア４２に連結され、別の一端が第二駆動ギア４４に連結されたうえで第一遊星ギア４２によって駆動されるとともに第二駆動ギア４４を回転させる。第二受動ギア４５は第二アーム４１の頂部に回転可能に装着され、かつ第二駆動ギア４４と噛み合うように配置される。第二固定軸４６は第二ハウジング４１１の前端部および第二受動ギア４５に差し込まれて配置される。第二固定軸４６は一端が第二支持部４１３の第二支持溝４１４内に嵌まり込み、別の一端が第二ハウジング４１１に突出し、複数のねじＳ２によって第二固定ギア４７に連結される。第二固定軸４６は左右両端を貫通する第二配線溝４６２と、第二配線溝４６２に繋がる第二下方位置決め孔４６４とを有する。第二固定ギア４７は同軸上の第二配線溝４６２に繋がる第二配線孔４７２を有する。第二配線溝４６２および第二配線孔４７２によって電子回路を配置すれば、移動の便をはかることができる。第二位置決めユニット４８は第二凸状位置決め部４８２を介して第二固定軸４６の第二配線溝４６２内に位置決められる。第二位置決めユニット４８は軸方向に沿って第二下方位置決め孔４６４繋がる第二上方位置決め孔４８４を有する。第二ボルト４９は第二上方位置決め孔４８４および第二下方位置決め孔４６４を貫通して第二ねじ孔４１５に締め付けられることで第二固定軸４６と第二アーム４１をまとめて固定する。

【0023】

図６から図８に示すように、第三伝動モジュール５０は第三アーム５１、第二遊星ギア５２、第二伝動軸５３、第三駆動ギア５４および第三受動ギア５５を有する。第三アーム５１は第三ハウジング５１２および第三サイドカバー５１４を有する。第三ハウジング５１２は後端部が複数のねじＳ３で第二受動ギア４５に連結される。第三ハウジング５１２は後端部に第二固定ギア４７（図７参照）を収容する。第三サイドカバー５１４は複数のねじＳ１で第三ハウジング５１２に締め付けられるため、図８および図１１に示すように、第三アーム５１は第二受動ギア４５の駆動力によって第二伝動モジュール４０に対し、第三軸方向Ａ３を中心に回転する。第二遊星ギア５２は第三ハウジング５１２の後端部に回転可能に装着され、かつ第二固定ギア４７と噛み合ったうえで第三アーム５１の駆動力を受けて第二固定ギア４７の周りを公転しながら自転する。第二伝動軸５３は第三ハウジング５１２内に装着され、一端が第二遊星ギア５２に連結され、別の一端が第三駆動ギア５４に連結されたうえで第二遊星ギア５２によって駆動されるとともに第三駆動ギア５４を回転させる。第三受動ギア５５は第三ハウジング５１２の前端部に回転可能に装着され、かつ第三駆動ギア５４と噛み合ったうえで第三駆動ギア５４の駆動力を受けて回転する。

【0024】

図９に示すように、第四伝動モジュール６０は第四アーム６１、レール台座６２、レール６３、ブロック６４、前方支持台座６５および後方支持台座６６を有する。レール台座６２は第四アーム６１内に固定される。レール６３はレール台座６２の後側面に装着される。ブロック６４はレール６３に移動可能に装着される。前方支持台座６５は後端部がレール台座６２の前側面に連結され、前端部が内視鏡などの手術器具７０に連結される。後方支持台座６６は頂部がブロック６４に連結され、底部が図１０に示すように第三受動ギア５５に連結される。図１１に示すように、上述した構造特徴により、第四伝動モジュール６０は第三受動ギア５５によって駆動されるとともに第三モジュール５０に対し、第四軸方向Ａ４を中心に手術器具７０を回転させる。またブロック６４を介して第四アーム６１とともに手術器具７０を第５軸方向Ａ５に沿って上下に移動させ、位置を調整することができる。

【0025】

第一固定ギア３７と第一遊星ギア４２のギア比ｒ１は第二駆動ギア４４と第二受動ギア４５のギア比ｒ２と同じである。即ちｒ１とｒ２は同じである。第二固定ギア４７と第二遊星ギア５２のギア比ｒ３は第三駆動ギア５４と第三受動ギア５５のギア比ｒ４と同じである。即ちｒ３とｒ４は同じである。上述した構造特徴により、第二アーム４１、第三アーム５１および第四アーム６１は同調し、等角でスウィングすることができる。

【0026】

言い換えれば、第一アクチュエータ３２を起動すれば、第二伝動モジュール４０は第一受動ギア３５の作動に伴って第一伝動モジュール３０に対し、第二軸方向Ａ２を中心に回転すると同時に第一遊星ギア４２を連動させる。第一遊星ギア４２は第一固定ギア３７の周りを公転しながら自転する。それに対し、第三伝動モジュール５０は第二受動ギア４５の作動に伴って第二伝動モジュール４０に対し、第三軸方向Ａ３を中心に回転すると同時に第二遊星ギア５２を連動させる。第二遊星ギア５２は第二固定ギア４７の周りを公転しながら自転する。第四伝動モジュール６０は第三受動ギア５５の作動に伴って第三伝動モジュール５０に対し、第四軸方向Ａ４を中心に回転すると同時に手術器具７０を連動させる。図１１および図１２に示すように、上述した構造特徴により、第一伝動モジュール３０、第二伝動モジュール４０、第三伝動モジュール５０および第四伝動モジュール６０の作動モードにも拘わらず手術器具７０を遠隔運動中心Ｃ（Remote Center of Motion，ＲＣＭ）に維持することができる。

【0027】

図２および図１１に示すように、手術器具支援ロボットアーム１０はさらにレーザー部品７２を備える。レーザー部品７２は第一アーム３１内に装着され、遠隔運動中心Ｃにレーザービームを放射する。レーザービームは同軸上の第一軸方向Ａ１に対応する。レーザー部品７２によって手術器具７０の設置および位置決めを迅速に行い、作業効率を向上させることができる。図６に示すように、手術器具支援ロボットアーム１０は制御ユニット１２および操作インターフェース１４を備える。制御ユニット１２は第三アーム５１内に配置され、第一アクチュエータ３２、第二アクチュエータ３３およびレーザー部品７２に電気的に接続される。操作インターフェース１４は複数の押しボタンから構成されるが、これに限定されない。操作インターフェース１４は第三アーム５１の頂面に配置され、第一アクチュエータ３２、第二アクチュエータ３３およびレーザー部品７２の開閉を制御するものである。

【0028】

上述した構造特徴により、第一伝動モジュール３０、第二伝動モジュール４０、第三伝動モジュール５０および第四伝動モジュール６０の作動モードにも拘わらず、図１１に示すように手術器具支援ロボットアーム１０を初期状態に維持し、図１２に示すように手術器具支援ロボットアーム１０を最大伸展状態に維持することができる。それに対し、第一伝動モジュール３０と第三伝動モジュール５０との間の角度θ１は４から８度の間に保持される。手術器具７０と第二伝動モジュール４０との間の角度θ２は６２から６６度の間に保持される。角度θ１および角度θ２が上述した範囲を超えた場合、臨床使用の条件を満たすことができない。つまり、上述した構造特徴により、本発明による手術器具支援ロボットアーム１０は臨床使用に対応し、上下およびスムーズに作動することができる。図１に示すように、第一伝動モジュール３０と第三伝動モジュール５０は第二伝動モジュール４０と同じ側に配置されるため、全体の体積が小さくなるだけでなく、部品の着脱およびメンテナンスが容易である。図１１に示すように、第二軸方向Ａ２は第一軸方向Ａ１との間に距離Ｄを置く点から上かつ斜めに伸びることで第一伝動モジュール３０の下方に空間Ｓを生じる。上述した構造特徴により、患者の腹部が手術器具７０または別の手術器具にぶつかることを避けることができる。

【0029】

上述をまとめてみると、本発明による手術器具支援ロボットアーム１０は一組の第一アクチュエータ３２で複数のアームを連動させる機能を果たすことができる。複数のアームを連動させる際、第一遊星ギア４２と第一固定ギア３７を噛み合わせ、第二遊星ギア５２と第二固定ギア４７を噛み合わせることによって移動範囲を増大させ、作動の安定性を向上させることができる。また第一伝動モジュール３０と第三伝動モジュール５０は第二伝動モジュール４０と同じ側に配置されるため、体積の縮減が実現できる。

【符号の説明】

【0030】

１０：手術器具支援ロボットアーム
１２：制御ユニット
１４：操作インターフェース
２０：固定台座
３０：第一伝動モジュール
３１：第一アーム
３１１：第一ハウジング
３１２：第一サイドカバー
３１３：第一支持部
３１４：第一支持溝
３１５：第一ねじ孔
３１６：関節ユニット
３２：第一アクチュエータ
３３：第二アクチュエータ
３４：第一駆動ギア
３４２：減速機
３５：第一受動ギア
３６：第一固定溝
３６２：第一配線溝
３６４：第一下方位置決め孔
３７：第一固定ギア
３７２：第一配線孔
３８：第一位置決めユニット
３８２：第一凸状位置決め部
３８４：第一上方位置決め孔
３９：第一ボルト
４０：第二伝動モジュール
４１：第二アーム
４１１：第二ハウジング
４１２：第二サイドカバー
４１３：第二支持部
４１４：第二支持溝
４１５：第二ねじ孔
４２：第一遊星ギア
４３：第一伝動軸
４４：第二駆動ギア
４５：第二受動ギア
４６：第二固定溝
４６２：第二配線溝
４６４：第二下方位置決め孔
４７：第二固定ギア
４７２：第二配線孔
４８：第二位置決めユニット
４８２：第二凸状位置決め部
４８４：第二上方位置決め孔
４９：第二ボルト
５０：第三伝動モジュール
５１：第三アーム
５１２：第三ハウジング
５１４：第三サイドカバー
５２：第二遊星ギア
５３：第二伝動軸
５４：第三駆動ギア
５５：第三受動ギア
６０：第四伝動モジュール
６１：第四アーム
６１２：第四ハウジング
６１４：第四サイドカバー
６２：レール台座
６３：レール
６４：ブロック
６５：前方支持台座
６６：後方支持台座
７０：手術器具
７２：レーザー部品
Ａ１：第一軸方向
Ａ２：第二軸方向
Ａ３：第三軸方向
Ａ４：第四軸方向
Ａ５：第五軸方向
Ｃ：遠隔運動中心
Ｄ：距離
Ｓ：空間
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３：ねじ
θ１：第一伝動モジュールと第三モジュールとの間の角度
θ２：手術器具と第二伝動モジュールとの間の角度

【要約】

【課題】手術器具支援ロボットアームを提供する。
【解決手段】手術器具支援ロボットアームは第一伝動モジュール、第二伝動モジュールおよび第三伝動モジュールを備え、第一伝動モジュールは第一受動ギアによって第二伝動モジュールに連結され、第一固定ギアによって第二伝動モジュールの第一遊星ギアと噛み合うように配置される。第二伝動モジュールは第一受動ギアの駆動力を受けて回転するとともに第一遊星ギアを連動させ、第一遊星ギアは第一受動ギアの周りを公転しながら自転する。第二伝動モジュールは第二受動ギアによって第三伝動モジュールに連結される。第三伝動モジュールは手術器具に連結されたうえで第二受動ギアの駆動力を受けて回転するとともに手術器具を作動させる。上述した構造特徴により、本発明による手術器具支援ロボットアームは一組のアクチュエータで複数のアームを連動させる機能を果たすことができる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】