特表 2024-531505 多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-29

(54)【発明の名称】多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム

(51)【国際特許分類】

   A61B 17/3201 20060101AFI20240822BHJP

   A61B 18/12 20060101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

A61B17/3201

A61B18/12

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024513323

(86)(22)【出願日】2022-05-18

(85)【翻訳文提出日】2024-02-22

(86)【国際出願番号】 CN2022093662

(87)【国際公開番号】W WO2023024600

(87)【国際公開日】2023-03-02

(31)【優先権主張番号】202110968127.2

(32)【優先日】2021-08-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524070004

【氏名又は名称】上海生知医療科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＳＩＮＺＥＮ ＭＥＤＴＥＣＨ ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】ＢＵＩＬＤＩＮＧ ２， ３， ４， ５， ６， ７， ＮＯ．１１２－１１８ ＧＡＯＹＩ ＲＯＡＤ， ＢＡＯＳＨＡＮ ＤＩＳＴＲＩＣＴ， ＳＨＡＮＧＨＡＩ， ２０１９００， ＰＥＯＰＬＥ’Ｓ ＲＥＰＵＢＬＩＣ ＯＦ ＣＨＩＮＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】叶 春 華

(72)【発明者】

【氏名】趙 春 英

【テーマコード（参考）】

4C160

【Ｆターム（参考）】

4C160FF15

4C160FF19

4C160KK19

4C160NN02

4C160NN03

4C160NN10

4C160NN12

(57)【要約】

多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアームであって、グリップ関節アセンブリは、グリップ（５）の軸部（８）を可動的に取り付けるためのものであり、グリップ関節アセンブリは、軸部（８）が第１回転軸線（１４）と第２回転軸線の周りにそれぞれ回転することを許容するように、互いに垂直な第１回転軸線（１４）と第２回転軸線とを有し、第１回転軸線（１４）は、軸部（８）の軸線と一致し、第２回転軸線は、アーム部材（３）と垂直である。制御機構は、グリップ（５）の運動をコード関節アセンブリ（１２）に伝達するように、軸部（８）とコード関節アセンブリ（１２）とを接続する。制御機構は、四節リンク機構を備え、四節リンク機構は、入力部材と、２本のプッシュレバー（１１）と、出力部材とを備え、２本のプッシュレバー（１１）は、入力部材、出力部材とそれぞれ接続され、入力部材は、軸部（８）の出力運動を受け取り、出力部材は、コード関節アセンブリ（１２）の一部である。使用者は、把持する手の腕関節の動作だけで刃先関節アセンブリ（２）に対する制御を実現することができ、両手操作を回避して操作方法を簡略化することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

刃先と、刃先関節アセンブリと、アーム部材と、ハンドルとを備え、前記刃先は、前記刃先関節アセンブリを介して前記アーム部材の一端に取り付けられ、前記ハンドルは、前記アーム部材の他端に取り付けられ、前記アーム部材は、複数本の制御コードと前記他端に設けられたコード関節アセンブリとを備え、前記コード関節アセンブリと前記刃先関節アセンブリは、前記複数本の制御コードを介して連動する多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアームであって、
前記ハンドルは、
把持するための把持部及び軸部を有するグリップと、
前記グリップの前記軸部を可動的に取り付けるためのものであって、前記軸部が互いに垂直な第１回転軸線と第２回転軸線の周りにそれぞれ回転することを許容するように、前記第１回転軸線と前記第２回転軸線とを有し、前記第１回転軸線は、前記軸部の軸線と一致し、前記第２回転軸線は、前記アーム部材と垂直であるグリップ関節アセンブリと、
前記グリップの運動を前記コード関節アセンブリに伝達するように、前記軸部と前記コード関節アセンブリとを接続する制御機構であって、四節リンク機構を備え、前記四節リンク機構は、入力部材と、２本のプッシュレバーと、出力部材とを備え、前記２本のプッシュレバーは、前記入力部材及び前記出力部材とそれぞれ接続され、前記入力部材は、前記軸部の出力運動を受け取り、前記出力部材は、前記コード関節アセンブリの一部である制御機構と、を備えることを特徴とする多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項2】

前記グリップは、前記グリップの把持方向が前記アーム部材の軸方向と交差するように、前記アーム部材の一方側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項3】

前記ハンドルは、前記グリップ関節アセンブリと前記制御機構とを収容するために、前記アーム部材に対して固定的に取り付けられたハウジングをさらに備え、前記グリップ関節アセンブリは、前記第１回転軸線を軸心とする内筒を備え、前記内筒は、前記ハウジングに挿入して取り付けられ、前記内筒は、その自身の軸線の周りに前記ハウジングに対して回転可能であり、前記軸部は、枢軸を介して前記内筒に取り付けられて前記内筒と同軸に配置され、前記枢軸は、前記第２軸線線に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項4】

前記ハンドルは、前記グリップ関節アセンブリと前記制御機構とを収容するために、前記アーム部材に対して固定的に取り付けられたハウジングをさらに備え、前記グリップ関節アセンブリは、前記第１回転軸線を軸心として嵌合する内筒と外筒とを備え、前記軸部は、前記内筒に設けてその自身の軸線の周りに外筒に対して回転可能であり、前記外筒は、枢軸を介して前記ハウジングに取り付けられ、前記枢軸は、前記第２回転軸線に沿って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項5】

前記ハンドルは、前記グリップ関節アセンブリと前記制御機構とを収容するために、前記アーム部材に対して固定的に取り付けられたハウジングをさらに備え、前記グリップ関節アセンブリは、ボール頭関節であり、前記ボール頭関節は、関節ボール頭と、支持ソケットとを有し、前記関節ボール頭は、前記軸部の前記アーム部材寄りの一端に取り付けられ、前記支持ソケットは、前記ハウジングに固定的に取り付けられ、前記支持ソケットの開口は、前記第１回転軸線を軸心とすることを特徴とする請求項１に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項6】

前記コード関節アセンブリは、互いに垂直な第３回転軸線と第４回転軸線とを有し、前記コード関節アセンブリが前記軸部の第１回転軸線及び第２回転軸線の回転と同じ方向に回転することを許容し、さらに前記制御コードを動かして前記刃先関節アセンブリの湾曲を実現することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項7】

前記四節リンク機構の前記入力部材は、プッシュレバーディスクであり、前記プッシュレバーディスクの中心は、前記第１回転軸線上にあり、前記プッシュレバーディスクと前記軸部とは、第２回転軸線と平行な方向にヒンジ接続されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項8】

前記ハンドルは、ロック機構をさらに備え、前記ロック機構は、ロックスイッチと、ロック伝達部材と、制動部材とを有し、前記ロックスイッチは、前記グリップに取り付けられ、前記ロック伝達部材は、一端が前記ロックスイッチに接続され、一端が前記制動部材に接続され、前記ロックスイッチは、ロックとリリースの２つの状態を有し、前記ロックスイッチがロック状態にあるとき、前記ロック制動部材は、前記制動部材をロック位置に動かして前記グリップ関節アセンブリまたは前記四節リンク機構の前記入力部材を係止し、前記四節リンク機構を動作不能にする一方、前記ロックスイッチがリリース状態にあるとき、前記制動部材が制動位置から離れて前記入力部材を可動状態に戻すことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項9】

前記ハンドルは、刃先開閉レバーと刃先開閉制御コードとをさらに備え、前記刃先開閉レバーは、刃先の開閉を制御するように、前記刃先開閉制御コードを介して前記刃先に接続し、前記刃先開閉レバーは、使用者が前記把持部を把持する際に指で前記刃先開閉レバーを動かすことを許容するように、前記グリップに取り付けられて前記把持部と「人」字状に配置され、
前記ハンドルは、刃先つまみをさらに備え、前記刃先つまみは、刃先の軸の周りの回転を制御するように、弾性軸を介して前記刃先に接続され、前記刃先つまみは、使用者が把持部を把持する際に人差し指で前記刃先つまみを動かすことを許容するように、前記グリップに取り付けられて前記刃先開閉レバーの上方に配置され、
前記ロックスイッチは、使用者が前記把持部を把持する際に親指で前記ロックスイッチを動かすことを許容するように、前記把持部の側面に取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項10】

前記刃先は、電気外科器具を備え、前記アーム部材と前記ハンドルは、前記電気外科器具に電力を供給する線路を備え、前記ハンドルは、電気外科器具スイッチをさらに備え、前記電気外科器具スイッチは、使用者が前記把持部を把持する際に人差し指で前記電気外科器具スイッチを操作することを許容するように、前記刃先つまみの隣に取り付けられることを特徴とする請求項９に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項11】

前記軸部は、前記刃先開閉制御コードと前記弾性軸が前記軸部から貫通することを許容するように、中空になることを特徴とする請求項９に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【請求項12】

前記アーム部材は、直線部と、湾曲部とを備え、前記直線部は、前記湾曲部を介して前記ハンドルと接続され、前記ハンドルの前記把持部が直線部の延長線上に位置することを特徴とする請求項１に記載の多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアーム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、医療機器分野に関わるものであり、具体的には多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアームに関わるものである。

【背景技術】

【0002】

医療技術の進歩に伴い、低外傷性、低疼痛性、迅速な回復性という利点を有する低侵襲手術が臨床治療においてますます広く使用されるようになっている。腹腔鏡、胸腔鏡に代表される応用場面では、腹腔鏡手術鉗子等の低侵襲手術専用ロボットアームが手術を実施するための必要なツールとなっている。

【0003】

各種類の腔鏡手術を実施する際、手術器具は、探査、切断、止血、縫合などの複雑な手術動作を行うために、患者の身体における１センチメートル程度の微小な切開創を通して患者の体内に入れることしかできず、ロボットアームの自由度に対する要求が高い。現在、ダビンチ手術ロボットに代表される先端低侵襲手術システムは、精度が良く、効率が高く、機能が強く、医患者の双方が良好な実用体験を得たが、その構造が複雑で、コストが高く、体積が大きく、使用及びメンテナンスの要求が高く、迅速な普及が困難であり、また、経済的に余裕のない患者にとって手の届かない価格でもある。

【0004】

そのため、各種の低侵襲手術用ロボットアームは、現在の低侵襲手術の中で最も便利な選択となっている。現在の低侵襲手術用ロボットアームの基本構造は、刃先と、刃先関節アセンブリと、アーム部材と、ハンドルとを備え、刃先とハンドルは、それぞれアーム部材の両端に取り付けられ、アーム部材内には、制御コードが設置され、ハンドルに近い一端には、ハンドルを通じて他端の刃先関節の動作を制御するためのコード関節アセンブリが設置されている。従来技術におけるロボットアームは、自由度が限られることが多く、刃先関節アセンブリの動きが十分に柔軟でなく、操作が面倒であり、しかもハンドルグリップは、アーム部材と同軸であり、使用中の把持姿勢は、人間工学の要求に合わず疲労しやすく、このような規制は、手術の効率及び安全性に不利な影響を及ぼしている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、刃先の自由な曲げ及び回転を可能にし、且つ操作が簡便でロボットアームの人間工学を改善することができる多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアームを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

刃先と、刃先関節アセンブリと、アーム部材と、ハンドルとを備え、前記刃先は、前記刃先関節アセンブリを介して前記アーム部材の一端に取り付けられ、前記ハンドルは、前記アーム部材の他端に取り付けられ、前記アーム部材は、複数本の制御コードと前記他端に設けられたコード関節アセンブリとを備え、前記コード関節アセンブリと前記刃先関節アセンブリは、前記複数本の制御コードを介して連動する多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアームであって、前記ハンドルは、グリップと、グリップ関節アセンブリと、制御機構とを備える。グリップは、把持するための把持部と、軸部とを備える。グリップ関節アセンブリは、前記グリップの前記軸部を可動的に取り付けるためのものであり、前記グリップ関節アセンブリは、前記軸部が互いに垂直な第１回転軸線と第２回転軸線の周りにそれぞれ回転することを許容するように、前記第１回転軸線と前記第２回転軸線とを有し、前記第１回転軸線は、前記軸部の軸線と一致し、前記第２回転軸線は、前記アーム部材と垂直である。制御機構は、前記グリップの運動を前記コード関節アセンブリに伝達するように、前記軸部と前記コード関節アセンブリとを接続する。前記制御機構は、四節リンク機構を備え、前記四節リンク機構は、入力部材と、２本のプッシュレバーと、出力部材とを備え、前記２本のプッシュレバーは、前記入力部材及び前記出力部材とそれぞれ接続され、前記入力部材は、前記軸部の出力運動を受け取り、前記出力部材は、前記コード関節アセンブリの一部である。

【0007】

好ましくは、前記グリップは、前記グリップの把持方向が前記アーム部材の軸方向と交差するように、前記アーム部材の一方側に設けられる。

【0008】

使用者は、比較的自然なジェスチャーで前記ロボットアームを把持して操作することができ、使い勝手が良く、人間工学が改善される。使用者は、把持する手の腕関節の動作だけで前記刃先関節アセンブリに対する制御を実現することができ、両手操作を回避して操作方法を簡略化することができる。

【0009】

好ましくは、前記ハンドルは、前記グリップ関節アセンブリと前記制御機構とを収容するために、前記アーム部材に対して固定的に取り付けられたハウジングをさらに備え、前記グリップ関節アセンブリは、前記第１回転軸線を軸心とする内筒を備え、前記内筒は、前記ハウジングに挿入して取り付けられ、前記内筒は、その自身の軸線の周りに前記ハウジングに対して回転可能であり、前記軸部は、枢軸を介して前記内筒に取り付けられて前記内筒と同軸に配置され、前記枢軸は、前記第２軸線に沿って設けられている。

【0010】

好ましくは、前記ハンドルは、前記グリップ関節アセンブリと前記制御機構とを収容するために、前記アーム部材に対して固定的に取り付けられたハウジングをさらに備え、前記グリップ関節アセンブリは、前記第１回転軸線を軸心として嵌合する内筒と外筒とを備え、前記軸部は、前記内筒に設けてその自身の軸線の周りに外筒に対して回転可能であり、前記外筒は、枢軸を介して前記ハウジングに取り付けられ、前記枢軸は、前記第２回転軸線に沿って設けられている。

【0011】

好ましくは、前記ハンドルは、前記グリップ関節アセンブリと前記制御機構とを収容するために、前記アーム部材に対して固定的に取り付けられたハウジングをさらに備え、前記グリップ関節アセンブリは、ボール頭関節であり、前記ボール頭関節は、関節ボール頭と、支持ソケットとを有し、前記関節ボール頭は、前記軸部の前記アーム部材寄りの一端に取り付けられ、前記支持ソケットは、前記ハウジングに固定的に取り付けられ、前記支持ソケットの開口は、前記第１回転軸線を軸心とする。

【0012】

好ましくは、前記コード関節アセンブリは、互いに垂直な第３回転軸線と第４回転軸線とを有し、前記コード関節アセンブリが前記軸部の回転と同じ方向に回転することを許容し、さらに前記制御コードを動かして前記刃先関節の湾曲を実現する。前記コード関節アセンブリは、前記刃先の可動関節の曲げ方向を使用者の手首の動作方向と一致させ、操作習慣により適合させることができる。

【0013】

好ましくは、前記四節リンク機構の前記入力部材は、プッシュレバーディスクであり、前記プッシュレバーディスクの中心は、前記第１回転軸線上にあり、前記プッシュレバーディスクと前記軸部とは、第２回転軸線と平行な方向にヒンジ接続されている。操作中、前記プッシュレバーディスクは、前記第１回転軸線の軸線の周りに回転可能であり、制御機構の構造をコンパクトにし、前記軸部とのヒンジ接続は、前記プッシュレバーが受ける曲げモーメントを低下させ、部品の使用寿命を向上させる。

【0014】

好ましくは、前記ハンドルは、ロック機構をさらに備え、前記ロック機構は、ロックスイッチと、ロック伝達部材と、制動部材とを有し、前記ロックスイッチは、前記グリップに取り付けられ、前記ロック伝達部材は、一端が前記ロックスイッチに接続され、一端が前記制動部材に接続され、前記ロックスイッチは、ロックとリリースの２つの状態を有し、前記ロックスイッチがロック状態にあるとき、前記ロックコードは、前記制動部材をロック位置に動かして前記グリップ関節アセンブリまたは前記四節リンク機構の前記入力部材を係止し、前記四節リンク機構を動作不能にする一方、前記ロックスイッチがリリース状態にあるとき、前記制動部材が制動位置から離れて前記入力部材を可動状態に戻す。手術中において、ロック機構により刃先関節アセンブリをロックすることができ、刃先を手術操作位置に固定させ、使用過程の安全性を高めることができる。

【0015】

好ましくは、前記ハンドルは、刃先開閉レバーと刃先開閉制御コードとをさらに備え、前記刃先開閉レバーは、刃先の開閉を制御するように、前記刃先開閉制御コードを介して前記刃先に接続し、前記刃先開閉レバーは、使用者が前記把持部を把持する際に指で前記刃先開閉レバーを動かすことを許容するように、前記グリップに取り付けられて前記把持部と「人」字状に配置され、前記ハンドルは、刃先つまみをさらに備え、前記刃先つまみは、刃先の軸の周りの回転を制御するように、弾性軸を介して前記刃先に接続され、前記刃先つまみは、使用者が把持部を把持する際に人差し指で前記刃先つまみを動かすことを許容するように、前記グリップに取り付けられて前記刃先開閉レバーの上方に配置され、前記ロックスイッチは、使用者が前記把持部を把持する際に親指で前記ロックスイッチを動かすことを許容するように、前記把持部の側面に取り付けられている。使用者は、前記ハンドルを片手で把持するだけで、ロボットアームに対して、湾曲、回転、ロック、刃先開閉などの操作を行うことができ、両手操作が不要となり、操作の流れが簡略化され、手術効率を向上させることができる。

【0016】

好ましくは、前記刃先は、電気外科器具を備え、前記アーム部材と前記ハンドルは、前記電気外科器具に電力を供給する線路を備え、前記ハンドルは、電気外科器具スイッチをさらに備え、前記電気外科器具スイッチは、使用者が前記把持部を把持する際に人差し指で前記電気外科器具スイッチを操作することを許容するように、前記刃先つまみの隣に取り付けられる。

【0017】

好ましくは、前記軸部は、前記刃先開閉制御コードと前記弾性軸が前記軸部から貫通することを許容するように、中空になる。中空の前記軸部は、前記ハンドルの構造をよりコンパクトにして体積を最適化し、重量を低減する。

【0018】

好ましくは、前記アーム部材は、直線部と、湾曲部とを備え、前記直線部は、湾曲部を介して前記ハンドルと接続され、前記ハンドルの前記把持部が直線部の延長線上に位置する。前記湾曲部は、操作がより柔軟になるように、前記ハンドルと前記刃先との相対的な位置が実際の使用シーンに応じて配置されることを許容する。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアームの構造概略図である。

【図2】図２は、制御機構とグリップ関節アセンブリの概略図である。

【図3】図３は、グリップ関節アセンブリの断面概略図である。

【図4】図４は、コード関節アセンブリの概略図である。

【図5】図５は、多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアームの構造概略図であり、その中で、刃先関節アセンブリがｘｚ平面内で湾曲している。

【図6】図６は、刃先関節アセンブリがｘｚ平面内で湾曲したときの制御機構とグリップ関節アセンブリの概略図である。

【図7】図７は、多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアームの構造概略図であり、その中で、刃先関節アセンブリがｘｙ平面内で湾曲している。

【図8】図８は、刃先関節アセンブリがｘｙ平面内で湾曲したときのグリップ関節アセンブリの断面概略図である。

【図9】図９は、刃先関節アセンブリがｘｙ平面内で湾曲したときの制御機構の概略図である。

【図10】図１０は、一実施例におけるハンドルの構造概略図である。

【図11】図１１は、別の実施例におけるグリップ関節アセンブリの断面概略図である。

【図12】図１２は、別の実施例における制御機構の構造概略図である。

【図13】図１３は、別の実施例におけるグリップ関節アセンブリの構造概略図である。

【図14】図１４は、他の実施例におけるロボットアームの構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以上の図面は、本発明の実施形態の技術発想についてより詳細に説明することを目的としており、本発明の実施形態に対する制限を構成するものではない。その中のｘ、ｙ、ｚは、位置関係の説明を容易にするために図面において確立された座標系である。各図面における符号及び座標系の意味は、すべて一致している。理解すべきところは、上述の図面は、本発明の技術案で設計された部品構造について概略的に説明しただけであり、すべての部品構造と詳細構造を縮尺に応じて詳細且つ厳密に描画していない。

【0021】

発明を実施するための形態
以下、図面及び具体的な実施形態に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。

【0022】

図１は、多自由度の携帯型低侵襲手術用ロボットアームの構造概略図であり、刃先１は、刃先関節アセンブリ２を介してアーム部材３の一端に接続され、アーム部材３の他端は、ハンドル４に接続されている。ハンドル４は、アーム部材３に相対的に固定されたハウジング６と、ハウジング６の内部に取り付けられた制御機構７と、グリップ５とを備えている。図２に合わせて、グリップ５の一端は、軸部８であり、軸部８は、ハウジング６の内部に入り込み、使用者は、グリップ５の他端である把持部を把持してロボットアームを操作する。使用者がグリップ５を把持するとき、親指は、手のひらに対してｚ軸の正方向に位置し、この方向が把持方向となる。

【0023】

図２、図３に示すように、ハウジング６内には、外筒１５と、内筒１６と、第２回転軸枢軸１７とを有するグリップ関節アセンブリも取り付けられており、内筒１６は、ｚ軸方向の第１回転軸線１４の周りに外筒１５に対して回転可能であり、第２回転軸枢軸１７の軸方向は、第２回転軸線である。軸部８は、第２回転軸枢軸１７を介して内筒１６に接続され、軸部８は、第２回転軸枢軸１７を介して第２回転軸線の周りに回転可能である。軸部８には、支点レバー９が固定的に取り付けられ、制御機構７と接続されている。制御機構７は、プッシュレバーディスク１０と、２本のプッシュレバー１１とを備え、プッシュレバーディスク１０は、支点レバー９に対してｙ軸方向の周りに回転することを許容するように、支点レバー９にヒンジ接続され、接続点の位置は、第１回転軸線の軸線１４にある。図９に合わせて、２本のプッシュレバー１１は、コード関節アセンブリ１２とヒンジ接続され、プッシュレバーディスク１０、プッシュレバー１１及びコード関節アセンブリ１２は、四節リンク機構を構成し、プッシュレバーディスク１０は、入力部材として、支点レバー９から入力された運動を受けてコード関節アセンブリ１２を動かす。その中の支点レバー９とプッシュレバー１１は、一定の可撓性を有するロッド部材である。

【0024】

図４に示すように、コード関節アセンブリ１２の構造は、コード関節アセンブリ１２が第３回転軸線１８と第４回転軸線１９の周りにそれぞれ回転することを許容するように、コード関節の第３回転軸線１８とコード関節の第４回転軸線１９に設けられた２組の枢軸を備える。図９に合わせて、２本のプッシュレバー１１は、コード関節アセンブリの第４回転軸線１９の上方の部位にヒンジ装着されている。複数本の制御コード１３の一端は、コード関節アセンブリ１２に固定され、他端は、刃先関節アセンブリ２に固定されている（刃先１に固定された場合も含まれる）。

【0025】

ロボットアームを操作する際に、アーム部材３は、手術切欠きを通して患者体内に入り込み、その位置は、相対的に固定され、使用者の操作手は、グリップ５を把持し、操作手の手首の動きによって軸部８を回転させ、さらに刃先関節アセンブリを牽引して刃先を手術に必要な方位に向けて曲げる。

【0026】

図５は、刃先１がｘｚ平面内で曲げ揺動することを示す概略図である。刃先１をｚ軸負方向に曲げる必要がある場合、ハンドル５を操作して第２回転軸線１７の周りに矢印方向に沿って反時計方向に回転させ、制御機構７を介して可動関節２をｚ軸負方向に曲げる。このときの制御機構７の動作を図６に応じて説明すると、ハンドル５は、矢印方向に沿って第２回転軸枢軸１７の周りに反時計周りに回転して、支点レバー９とプッシュレバーディスク１０とを動かし、プッシュレバーディスク１０は、プッシュレバー１１をｘ軸正方向に動かし、コード関節アセンブリ１２をコード関節の第４回転軸線１９の周りに反時計周りに回転させ、このとき、上方の制御コード１３が弛緩し、下方の制御コード１３が緊張し、これによって湾曲関節２をｚ軸負方向に湾曲させる。ストッパ２８は、プッシュレバーディスク１０の運動位置がコード関節アセンブリ１２の許容範囲を超えないように、プッシュレバーディスク１０の運動範囲を制限する役割を果たす。

【0027】

支点レバー９とプッシュレバー１１は、一定の可撓性を有するレバー部材であるため、プッシュレバーディスク１０は、支点レバー９の第２回転軸枢軸線１７の周りの回転に追従してｚ軸方向に発生した運動成分が支点レバー９とプッシュレバー１１の弾性変形によって吸収され、ヒンジ部の応力が低減され、プッシュレバーディスク１０は、支点レバー９にヒンジ接続され、ｙ軸の周りに回転することができ、支点レバー９の回転による角度変化を解消し、プッシュレバーディスク１０を常にｘｙ平面に平行に保持させ、支点レバー９とプッシュレバーディスク１０のヒンジ部の応力状態が改善される。これにより、関連部品の使用寿命が延長され、ロボットアームの信頼性が向上する。

【0028】

図７は、刃先１がｙ軸負方向へ湾曲することを示す概略図である。刃先を図７に示すようにｙ軸負方向に曲げる必要がある場合、図８に示すように、軸部８は、矢印方向に沿って第１回転軸軸線１４の周りに時計周りに回転し、制御機構７を介してコード関節アセンブリ１２を右方に曲げる。図９に示すように、プッシュレバーディスク１０は、軸部８によって一緒に第１回転軸軸線１４の周りに時計周りに回転し、２本のプッシュレバー１１を介してコード関節アセンブリ１２をコード関節の第３回転軸線１８の周りに時計周りに回転させ、このとき、左側の制御コード１３が弛緩し、右側の制御コード１３が緊張し、これによって刃先関節アセンブリ２をｙ軸負方向に湾曲させる。

【0029】

図１、図２に示すように、ハンドル４は、ロックスイッチ２０と、ロックコード２１と、制動部材２２と、弾性復帰部２３とを有するロック機構をさらに備え、ロック伝達部材２１は、ロックコードであり、一端が、ロックスイッチ２０に接続され、他端が、制動部材２２に接続され、制動部材２２は、弾性復帰部２３を介してハウジング６に接続されている。図６に示すように、刃先関節アセンブリが所定位置に湾曲した後、ロックスイッチ２０をロック位置までトリガし、ロックコード２１を牽引して制動部材２２を動かしてプッシュレバーディスク１０を押圧し、プッシュレバーディスク１０を運動不能にして刃先関節アセンブリ２をロックする効果を奏する。ロックスイッチ２０をリリース位置までトリガすると、ロックコード２１が弛緩し、制動部材２２は、弾性復帰部２３を介してプッシュレバーディスク１０から分離し、刃先関節アセンブリ２に対するロックを解除する。

【0030】

制動部材２２は、摩擦片として配置され、弾性復帰部２３は、リードまたはばね回転軸として配置され、ロックスイッチ２０がロック位置にあるときに、制動部材２２がｚ軸負方向に揺動し、ストッパ２８と共にプッシュレバーディスク１０を押圧して摩擦力によってプッシュレバーディスク１０を運動不能にする。ロックスイッチ２０がリリース状態にあるときに、制動部材２２は、弾性復帰部２３の弾性力を介してｚ軸正方向に揺動してプッシュレバーディスク１０から離れ、その運動自由度を回復させる。

【0031】

別の実施例によれば、図１２に示すように、プッシュレバーディスク１０は、「Ｙ」形のフォークアームに置き換えられ、フォークアームの一端は、フォークアームが支点レバー９に対してｙ軸方向の周りに回転するのを許容するように、支点レバー９にヒンジ接続され、他端は、フォークアームが支点レバー９を介して第１回転軸の軸線１４の周りに回転することを許容するように、２本のプッシュレバー１１にヒンジ接続されている。制動部材２２は、制動キャリパとして配置され、制動キャリパは、ロックスイッチ２０がロック位置にあるとき、フォークアームを動かないようにクランプする一方、ロックスイッチ２０がリリース位置にあるとき、フォークアームを解放してその運動自由度を回復させる。

【0032】

別の実施例によれば、刃先１には、高周波電気ナイフ、超音波ナイフまたはアルゴンナイフを備える電気外科器具が集積されている。図１０に示すように、ハンドル４には、電気外科器具に電力を供給して制御するための給電線２６と電気外科器具スイッチ２７が取り付けられている。

【0033】

ハンドル４には、刃先開閉レバー２４と刃先つまみ２５がさらに取り付けられている。図１０に示すように、刃先開閉制御コード２９は、アーム部材２を貫通し、一端が、刃先１に接続され、他端が、刃先開閉レバー２４に接続されている。使用中に、刃先開閉レバー２４を動かすことで、刃先開閉制御コード２９を牽引して刃先１の開閉を制御することができる。刃先つまみ２５は、弾性軸３０を介して刃先に接続されており、刃先つまみ２５を回転させることで刃先をｘ軸方向の周りに回転させることができる。刃先開閉レバー２４は、グリップ５の把持部と「人」字状に配置されており、使用者がグリップ５を把持する際に、手のひらを把持部に当てて、刃先開閉レバー２４を指で動かすことで刃先１の開閉制御を実現することができる。刃先つまみ２５は、刃先開閉レバー２４の上方に設けられることで、使用者がグリップ５を把持する際に、刃先つまみ２５を人差し指で動かして刃先１をｘ軸の周りに回転させることができる。ロックスイッチ２０は、グリップ５の側面に設けられ、使用者がグリップ５を把持する際に、ロックスイッチを親指で動かして、刃先関節アセンブリ２をロックすることができる。電気外科器具スイッチ２７は、使用者がグリップ５を把持したときに人差し指で電気外科器具を操作できるように、刃先つまみ２５の下方に設置されており、刃先１に集積された電気外科器具の違いに応じて、行う操作は、高周波電気切断、電気凝固、超音波切断、超音波凝固、アルゴンプラズマ凝固などの手術動作を含む。

【0034】

図８に示す状態では、第２回転軸枢軸１７は、軸部８に追従して第１回転軸１４の周りに回転するので、ｙ軸とコード関節の第４回転軸１９と平行にならなくなり、その際に操作者がグリップ５を把持して第２回転軸線１７の周りに回転する。図９中のプッシュレバーディスク１０は、ｙ軸方向の運動成分を発生し、プッシュレバーディスク１０、支点レバー１１及びコード関節アセンブリ１２からなる四節リンク機構の運動を維持するために、支点レバー９とプッシュレバー１１は、追加の曲げモーメントを受けることになる。

【0035】

図１１に示す別の好適な実施例では、このような状態を改善した：グリップ関節アセンブリの内筒１６を軸部８に直接的に取り付けて外筒１５に挿入し、軸部８が外筒１５に対して第１回転軸１４の周りに回転可能である。第１回転軸線外筒１５は、軸部８、内筒１６、外筒１５を第２回転軸枢軸１７の周りに一緒に回転させるように、第２回転軸枢軸１７を介してハウジングに接続されている。

【0036】

グリップ５が第２回転軸枢軸１７の周りに回転するときに、外筒を動かして一緒に回転する一方、グリップ５が第１回転軸軸線１４の周りに回転するときに、第２回転軸枢軸１７とｙ軸との平行関係は、変わらず、ひいては、第２回転軸枢軸１７が常にコード関節第４回転軸線１９と平行に保たれることを確保する。これにより、グリップ５の第１回転軸線１４と第２回転軸枢軸１７の周りの回転が互いに干渉せず、実際の操作においてグリップ５が第１回転軸線１４と第２回転軸枢軸１７の周りに同時に回転して制御機構に与えた付加的な応力を低下させ、部品の寿命を向上させるとともに、手術操作における刃先関節アセンブリ２の湾曲動作をより円滑にすることに寄与する。

【0037】

別の実施例によれば、図１３に示すように、グリップ関節アセンブリは、関節ボール頭３１と支持ソケット３３とを有するボール頭関節であり、関節ボール頭３１は、軸部８の先端に設けられ、支点レバー９は、関節ボール頭３１に接続されている。支持ソケット３３の開口の軸線は、第１回転軸線１４であり、関節ボール頭のｙ軸に平行な軸線は、第２回転軸線である。ボール関節は、グリップが第１回転軸１４の周りに回転することと、ｘｚ平面内で揺動することを許容する。関節ボール頭３１には、制動窓３２が設けられ、支持ソケット３３の内側において制動窓３２に対応する位置には、ゴムの制動押圧片３４が設けられ、ロックスイッチ２０は、ロック伝達部材２１を介してゴム圧子を有する制動レバー２２に接続され、ロック伝達部材２１は、制動支点３５に固定されたレバーである。ロックスイッチ２０をトリガすると、レバー２１が制動支点３５の周りに回転して、制動レバー２２が制動窓３２を通して制動押圧片に押圧され、摩擦力によって関節ボール頭３１が支持ソケット３３に対して回転できなくなり、制動効果が得られる。ボール頭関節は、グリップ関節アセンブリの部品を減らし、製造とメンテナンスの複雑さを低減することができる。

【0038】

好ましくは、支持ソケット３３は、関節ボール頭がｚ軸とｙ軸の周りににしか回転できず、ｘ軸の周りに回転できないように、ストッパー構造が設けられ、支点レバー９が受ける余分な曲げモーメントを低減し、部品の信頼性を高める。

【0039】

好ましくは、制動支点３５には、ばね回転軸が設けられており、ロックスイッチ２０がリリース位置にトリガしたときに、ばね回転軸の弾性によってレバー２１の回転に協力し、制動レバー２２と制動押圧片３４とを迅速に分離させ、制動解除操作に対するロボットアームの応答性が良くなり、操作のより省力化が図れる。

【0040】

別の実施例によれば、関節ボール頭３１の外側には、ゴムの制動押圧片が設けられ、ロック伝達部材２１の一端は、ロックスイッチ２０に接続され、他端は、支持ソケット３３内に設けられた制動レバーが接続され、制動レバーには、関節ボール頭の弧面と当接するゴム圧子が設けられている。ロックスイッチ２０をトリガすると、ロック伝達部材２１が制動レバーを動かして関節ボール頭３１の外側から制動押圧片を押し、摩擦力によって関節ボール頭３１が支持ソケット３３に対して回転できなくなり、制動効果が得られる。制動レバーの圧子は、関節ボール頭３１の外側に設けられ、より大きな接触面積で摩擦制動に寄与させることができ、より高い制動効果を実現することができる。

【0041】

さらに別の実施例によれば、図１４に示すように、アーム部材３には、刃先１とグリップ５の上端が同じ軸線上にあるように、湾曲部３６が設けられており、ロボットアームの操作が一般的な腹腔鏡器具の使用習慣により適合する。

【0042】

上述した実施例は、当業者が本発明の技術発想を理解するように図面を用いて本発明をより詳細に説明することを目的としており、本発明の実施形態を限定するものではない。本発明の主張する特許請求の範囲内において、本発明の部品、構造を等価に置換、改良したり、構造衝突が存在しない前提で各実施形態を組み合わせたりすることは、すべて本発明の保護範囲内に入る。

【符号の説明】

【0043】

１－刃先、２－刃先関節アセンブリ、３－アーム部材、４－ハンドル、５－グリップ、６－ハウジング、７－制御機構、８－軸部、９－支点レバー、１０－プッシュレバーディスク、１１－プッシュレバー、１２－コード関節アセンブリ、１３－制御コード、１４－第１回転軸線、１５－外筒、１６－内筒、１７－第２回転軸枢軸、１８－コード関節の第３回転軸線、１９－コード関節の第４回転軸線、２０－ロックスイッチ、２１－ロック伝達部材、２２－制動レバー、２３－弾性復帰部、２４－刃先開閉レバー、２５－刃先つまみ、２６－給電線、２７－電気外科器具スイッチ、２８－ストッパ、２９－刃先開閉制御コード、３０－弾性軸、３１－関節ボール頭、３２－制動窓、３３－支持ソケット、３４－制動押圧片、３５－制動支点、３６－湾曲部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【国際調査報告】