医疗用机械手的制作方法
【技术领域】
本发明涉及一种医疗用机械手。
本申请要求了于2013年2月20日临时申请的美国专利申请第61/766，810号的优先权，该美国专利申请的内容通过引用被并入到本文中。
【背景技术】
在相关技术中，用于为外科手术执行外科援助的医疗用机械手是已知。
在这种医疗用机械手中，为了给手术器具单元消毒，必须可拆卸地提供手术器具单元和手术器具驱动单元。
例如，专利文件1描述了活动的钳子作为这种医疗用机械手，在该活动的钳子中，相对于作为手术器具驱动单元的钳子近端部分，在钳子轴部的近端部可拆卸地设置作为手术器具单元的钳子远端部分结构和钳子轴部。
在专利文件1中描述的活动的钳子中，为了手术器具单元的安装，在钳子轴部被插入到钳子近端部的框架中并且在框架的中心轴周围被旋转60度以对于持有者钩住挂钩构件之后，通过拧紧夹钳的紧固螺丝将钳子轴部固定到框架。
现有技术文件专利文件
[专利文件1]日本专利第3686947号
【发明内容】
技术问题
在相关技术中，例如，在专利文件1中公开的医疗用机械手中，当手术器具单元被安装在手术器具驱动单元上时，必须用以下三个步骤执行工作:(1)将钳子轴部插入到框架中，
(2)旋转钳子轴部，以及(3)拧紧紧固螺丝，并且当手术器具单元被移除时，必须倒序执行这三个步骤。因此，在相关技术的医疗用机械手中，存在问题在于，手术器具的连接和分离花费大量的时间。
鉴于这些问题提出了本发明，并且其目的是提供相对于手术器具驱动单元可以简单地并快速地执行手术器具单元的连接和分离的医疗用机械手。
问题的解决方案
根据本发明的第一方面的医疗用机械手包括:手术器具单元，其装备有给操作对象进行操作的动作体；以及手术器具驱动单元，其相对于手术器具单元被可拆卸地提供，并且供应用于驱动动作体的驱动力。手术器具驱动单元包括:输入构件对，其具有第一输入构件和第二输入构件，被成对布置在关于手术器具单元的连接和分离方向上的第一端部处，能够彼此平行地前进和缩回，并且当该对输入构件前进到手术器具单元侧时在前进方向上传递驱动力；以及驱动源，其使得该对输入构件中的至少一个前进和缩回。手术器具单元包括:第一传递构件，其面向第一输入构件，被支撑以便能够在关于手术器具驱动单元的连接和分离方向上在第一端部处前进和缩回，在来自第一输入构件的驱动力下在与第一输入构件的前进方向相同的方向上移动，并且在第二端部处连接到动作体；第二传递构件，其面向第二输入构件，被支撑以便能够在关于手术器具驱动单元的连接和分离方向上在第一端部处前进和缩回，并且在来自第二输入构件的驱动力下在与第二输入构件的前进方向相同的方向上移动；以及手术器具单元侧反转联动构件，其与第一传递构件和第二传递构件接合，并且反转第一传递构件或第二传递构件的移动方向，并且向第一传递构件和第二传递构件的另一个传递第一传递构件和第二传递构件中的一个的位移。
根据本发明的第二方面，在第一方面的医疗用机械手中，第一输入构件通过被连接到驱动源能够前进和缩回。手术器具单元还可以包括驱动单元侧反转联动构件，其与第一输入构件和第二输入构件接合，并且反转第一传递构件或第二传递构件的移动方向，并且向第二输入构件传递第一输入构件的位移，其中，驱动单元侧反转联动构件被设置在第一输入构件与第二输入构件之间。
根据本发明的第三方面，在第二方面的医疗用机械手中，接合和脱离机构可以被进一步包括，其相对于该对输入构件移动驱动单元侧反转联动构件以便切换与第一输入构件和第二输入构件接合的状态以及第一输入构件与第二输入构件之间的位移的传递被解除的状态。
根据本发明的第四方面，在第一方面至第三方面中的任何一个的医疗用机械手中，手术器具驱动单元可以具有驱动单元侧施力构件，该驱动单元侧施力构件朝向关于手术器具单元的连接和分离方向上的第一端部对输入构件对施力。
根据本发明的第五方面，在第四方面的医疗用机械手中，驱动单元侧施力构件可以具有第一驱动单元侧施力构件和第二驱动单元侧施力构件，并且第一驱动单元侧施力构件可以被设置在第一输入构件中，并且第二驱动单元侧施力构件可以被设置在第二输入构件中。
根据本发明的第六方面，在第一方面至第五方面中的任何一个的医疗用机械手中，第二施力构件可以被进一步包括，该第二施力构件在朝向关于手术器具单元的连接和分离方向上的第一端部对第一输入构件和第二输入构件两者施力。
发明的有益效果
根据上述相应方面的医疗用机械手，通过布置将驱动力从手术器具驱动单元传递到手术器具单元的输入构件对来传递驱动力，以便在连接和分离方向上的端部处面向输入构件对以及第一传递构件和第二传递构件。因此，可以由仅在连接和分离方向上的移动执行连接和分离，并且相对于手术器具驱动单元的手术器具单元的连接和分离可以被很容易地并快速地执行。
【附图说明】
图1是示出本发明的医疗用机械手被应用于其中的医疗用机械手系统的构造的示例的示意图。
图2是示出本发明的第一实施方式的医疗用机械手的构造的示意性平面图。
图3是本发明的第一实施方式的医疗用机械手的手术器具驱动单元的远端侧上的示意性侧视图。 图4是沿着图3中的线B-B截取的截面图。
图5是沿着图3中的线A-A截取的截面图。
图6是沿着图3中的线C-C截取的截面图。
图7是本发明的第一实施方式的医疗用机械手的中间构件的远端侧上的示意性侧视图。
图8是沿着图7中的线E-E截取的截面图。
图9是沿着图7中的线D-D截取的截面图。
图10是本发明的第一实施方式的医疗用机械手的手术器具单元的示意性立体图。
图11是本发明的第一实施方式的医疗用机械手的手术器具单元的近端侧上的示意性侧视图。
图12是沿着图11中的线H-H截取的截面图。
图13A是沿着图11中的线F-F截取的截面图。
图13B是沿着图11中的线G-G截取的截面图。
图14是沿着图2中的线J-J截取的截面图。
图15是本发明的第一实施方式的医疗用机械手的主要部分的示意性结构图。
图16A是本发明的第一实施方式的医疗用机械手的主要部分的示意性操作说明视图。 图16B是本发明的第一实施方式的医疗用机械手的主要部分的示意性操作说明视图。 图16C是本发明的第一实施方式的医疗用机械手的主要部分的示意性操作说明视图。 图17是本发明的第二实施方式的医疗用机械手的示意图。
图18是示出本发明的第二实施方式的医疗用机械手的动作的视图。
图19是示出实施方式的另一种构造示例的示意图。
图20是示出本发明的第三实施方式的医疗用机械手的示意性平面图。
图21是示出医疗用机械手的示意性侧视图。
图22是示出医疗用机械手的动作的视图。
图23是示出医疗用机械手中用于造成同时与多个齿轮接合或分离的电线和滑块的构造的示意图。
图24是示出实施方式的修改的示例的构造的立体图。
图25是示出本发明的第四实施方式的医疗用机械手的部分的构造的示意性侧视图。
图26是示出实施方式的医疗用机械手的部分的构造的示意性前视图。
图27是示出本实施方式的医疗用机械手的动作的视图。
图28是示出本实施方式的医疗用机械手的动作的视图。
图29是示出本发明的第五实施方式的医疗用机械手的部分的构造的示意性前视图。
【具体实施方式】
下文中，将参照附图描述本发明的实施方式。在所有附图中，即使在不同的实施方式的情况下，将用相同的附图标记指定与前述实施方式中描述的构件相同或等效的构件，并且这里将省略常见的描述。
[第一实施方式]
在下文中，虽然将描述本发明的第一实施方式，但是在描述第一实施方式之前将描述本实施方式的医疗用机械手被应用于其中的医疗用机械手系统的示例。
图1是示出本发明的医疗用机械手被应用于其中的医疗用机械手系统的构造的示例的示意图。
图1中示出了主从类型医疗用机械手系统的示例。主从类型医疗用机械手系统是这样的系统，其具有包括主臂和从臂两种类型的臂并且远程控制从臂以便跟随主臂的操作。作为手术器具被安装在该从臂上的构造，可以应用本发明的医疗用机械手。
图1中示出的医疗用机械手系统具有:手术台100、从臂200a、200b、200c、和200d、从控制电路400、主臂500a和500b、操作单元600、输入处理电路700、图像处理电路800、操作者显示器900a、以及辅助显示器900b。
在下文中，为了简化描述，按照字母顺序的符号“Xa，Xb，...，Xz”可以被表示为“Xa至Xz，，。例如，“从臂200a、200b、200c、以及200d”可以被表示为“从臂200a至200d”。
手术台100是一张床，作为将被观察和治疗的目标的患者P被放置在该床上。多个从臂200a至200d被安装在手术台100的附近。另外，从臂200a至200d可以被安装在手术台100处。
各个从臂200a至200d分别被配置成具有多个多自由度关节，并且通过弯曲各自的多自由度关节相对于放置在手术台100上的患者P来放置安装在从臂200a至200d的远端侧(被称为指向患者P的体腔的一侧)的手术器具等。由未示出的电源单元单独地驱动各个多自由度关节。作为电源单元，例如，可以使用具有伺服机构的电机(伺服电机)，该电机包括增量编码器、减速器等，并且由从控制电路400执行电机的操作控制。
从臂200a至200d也具有用于驱动安装的手术器具240a至240d的多个电源单元(未示出)。例如，伺服电机也可以被用作这些电源单元，并且由从控制电路400执行其操作控制。
当从臂200a至200d的电源单元被驱动时，由位置检测器检测电源单元的驱动量。来自位置检测器的检测信号被输入到从控制电路400，并且由检测信号在从控制电路400中检测从臂200a至200d的驱动量。
外科电力传递适配器(在下文中简称为“适配器”)220a、220b、220c、和220d被插入到从臂200a至200d与手术器具240a至240d之间，并且分别连接从臂200a至200d和手术器具240a至240d。适配器220a至220d具有分别驱动手术器具240a至240d的驱动机构，并且被配置使得在相应的从臂的电源单元中产生的电力被传递到相应的手术器具。
例如，根据相应的手术器具的构造，直线运动机构、转向机构等被提供有适配器220a至220d的驱动机构。
手术器具240a至240d可以是坚硬的或可以是柔性的。即，作为手术器具240a至240d，可以适当地选择和采取操作用于通过推和拉刚性杆来对活体执行治疗的动作体的手术器具，以及操作用于通过拉柔性线来对活体执行治疗的动作体的手术器具。在图1中示出示例。手术器具240a至240c是坚硬的，并且手术器具240d是柔性的。柔性手术器具被从患者的自然开口(诸如，嘴)经由消化道等引入到身体的内部。
从控制电路400被配置成具有例如CPU、存储器等。从控制电路400存储用于执行从臂200a至200d的控制的预定的程序，并且根据来自输入处理电路700的控制信号控制从臂200a至200d或手术器具240a至240d的操作。即，从控制电路400基于来自输入处理电路700的控制信号指定作为由操作者OP操作的主臂的操作目标的从臂(或手术器具)，并且计算为了使得指定的从臂等执行与由操作者Op操作的主臂的操作量相对应的移动所需要的驱动量。
另外，从控制电路400根据计算的驱动量控制作为主臂的操作目标的从臂等的操作。在这种情况下，从控制电路400向相应的从臂输入驱动信号，并且根据按照相应的从臂的操作从电源单元的位置检测器输入的检测信号，控制驱动信号的大小和极性，使得作为操作目标的从臂的驱动量变成目标驱动量。
主臂500a和500b被配置成多个连杆机构。组成连杆机构的各个