医疗用机械手和处置器械更换方法
【专利摘要】医疗用机械手具有：操作部件，其与处置器械连接，通过进行驱动而使所述处置器械进行动作；处置器械侧驱动轴，其通过以自身的轴线为中心进行旋转，对操作部件进行驱动；动作量检测部件，其与所述处置器械连接；处置器械侧检测轴，其通过所述动作量检测部件的位移而以自身的轴线为中心进行旋转；驱动单元侧驱动轴，其具有产生驱动力的驱动部，设置在所述驱动单元上，与所述处置器械侧驱动轴卡合并将所述驱动力传递到所述处置器械侧驱动轴；驱动单元侧检测轴，其具有检测所述动作量检测部件的位移量的检测部，设置在所述驱动单元上，与所述处置器械侧检测轴卡合并被传递所述处置器械侧检测轴的旋转；形状规定部，其将所述处置器械的形状规定为以规定动作量进行动作的规定动作状态；以及相位设定部，其设定所述处置器械侧驱动轴和所述处置器械侧检测轴的旋转方向上的相位。
【专利说明】医疗用机械手和处置器械更换方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗用机械手和处置器械更换方法。更加详细地讲，本发明涉及装配可更换的多个处置器械进行使用的医疗用机械手、以及医疗用机械手中的处置器械更换方法。
[0002]本申请根据2012年7月31日在日本提交的日本特愿2012-169666号主张优先权，并将其内容引用于此。
【背景技术】
[0003]以往，在医疗用机械手中，公知有如下结构:具有能够相对于主体进行拆装的多种处置器械，根据要进行的手术或对象组织等适当选择处置器械，装配在主体上进行使用。例如，在专利文献I中记载了以能够拆装的方式构成具有驱动部的主体和相当于处置器械的作业部的医疗用机械手。
[0004]在医疗用机械手的处置器械中，存在如下的处置器械:在前端侧具有弯曲部，通过利用驱动部等对线等操作部件进行操作，使其向期望方向弯曲来进行手术等。因此，为了使这种处置器械的弯曲状态和手术医生的操作高精度地对应起来，需要在驱动部的相位和处置器械的相位一致的状态下进行卡合。但是，当为了进行更换而从主体上取下处置器械时，驱动部的轴等由于卡合的解除而成为自由状态，所以，有时由于自重等而进行旋转。当在产生这种旋转后装配其他处置器械时，彼此的相位不一致，其结果，存在处置器械的状态和手术医生的操作的对应精度降低的问题。
[0005]在专利文献I的医疗用机械手中，考虑该问题，在驱动部侧卡合部上设置沿着驱动轴的轴线方向进退的检测销，在作业部侧卡合部上设置高度在周方向的轴线方向上变化的凸轮面。而且，通过设置用于检测与凸轮面抵接而变化的检测销的位置的传感器，在驱动部侧检测连接状态下的作业部侧的相位。
[0006]因此，即使在更换或再次装配作业部时以驱动部与作业部之间的相位偏移的方式进行安装，也能够检测驱动部侧与作业部侧的相位差。因此，通过进行检测到的相位差分的校正，能够使驱动部和作业部的角度对应(相位)一致。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:国际公开第2010/126127号
[0010]专利文献2:日本特开平4-263831号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]但是，在操作部件由线等刚性较低的材料形成的情况下，由于操作部件在操作中进行伸缩，所以，当利用线的操作量来检测处置器械前端的弯曲角度(位移量)等时，容易产生误差。为了解决该问题，提出了独立于操作部件而设置将弯曲部的位移量传递到近前操作部的弯曲形状检测线的方案(例如参照专利文献2。)。
[0013]由于操作力量未作用于弯曲形状检测线，所以几乎不会产生伸缩。因此，通过检测弯曲形状检测线的位移量，能够高精度地检测前端侧的弯曲状态等。
[0014]这里，在专利文献I这样的机械手上设置弯曲形状检测线的情况下，在主体侧，在驱动用的轴和弯曲形状检测用的轴成为自由状态时，示出完全没有关联性的举动，所以，需要分别设置检测销、凸轮面和传感器等相位检测用机构。并且，在专利文献I所记载的机械手中，相位校正的精度被传感器的精度大幅左右自不必说，该相位校正的精度也被检测销、凸轮面的加工精度大幅左右。根据这些情况，当在专利文献I这样的机械手上设置弯曲形状检测线时，存在构造复杂、制造也不容易的问题。
[0015]本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供如下的医疗用机械手:通过简单的构造，不需要进行高精度的加工，就能够进行处置器械的更换和再次装配时的主体侧与处置器械侧的相位对齐。
[0016]本发明的另一个目的在于，提供如下的处置器械的更换方法:能够简便地进行处置器械的更换和再次装配时的主体侧与处置器械侧的相位对齐。
[0017]用于解决课题的手段
[0018]本发明的第一方式是一种医疗用机械手，其具有驱动单元和以能够拆装的方式装配在所述驱动单元上并由所述驱动单元进行驱动的处置器械，其中，该医疗用机械手具有:操作部件，其与所述处置器械连接，通过进行驱动而使所述处置器械进行动作；处置器械侧驱动轴，其通过以自身的轴线为中心进行旋转，对所述操作部件进行驱动；动作量检测部件，其与所述处置器械连接；处置器械侧检测轴，其通过所述动作量检测部件的位移而以自身的轴线为中心进行旋转；驱动单元侧驱动轴，其具有产生驱动力的驱动部，设置在所述驱动单元上，与所述处置器械侧驱动轴卡合并将所述驱动力传递到所述处置器械侧驱动轴；驱动单元侧检测轴，其具有检测所述动作量检测部件的位移量的检出部，设置在所述驱动单元上，与所述处置器械侧检测轴卡合并被传递所述处置器械侧检测轴的旋转；形状规定部，其将所述处置器械的形状规定为以规定动作量进行动作的规定动作状态；以及相位设定部，其设定所述处置器械侧驱动轴和所述处置器械侧检测轴的旋转方向上的相位，所述相位设定部在接收到规定的信号时，对应于所述规定动作状态来设定所述处置器械侧驱动轴和所述处置器械侧检测轴的所述相位。
[0019]根据本发明的第二方式，在第一方式中，也可以是，所述形状规定部具有在所述处置器械被规定为所述规定动作状态时向所述相位设定部发送信号的检测部，所述相位设定部在从所述检测部接收到所述信号时，对应于所述规定动作状态来设定所述处置器械侧驱动轴和所述处置器械侧检测轴的所述相位。
[0020]根据本发明的第三方式，在第一方式或第二方式中，也可以是，所述处置器械具有弯曲部，所述规定动作状态是所述弯曲部成为直线状的状态。
[0021 ] 根据本发明的第四方式，在第三方式中，也可以是，所述处置器械还具有设置在所述弯曲部的前端的末端执行器，所述形状规定部具有规定所述弯曲部的形状的第一区域和规定所述末端执行器的形状的第二区域。
[0022]根据本发明的第五方式，在第三方式中，也可以是，所述形状规定部具有进行按压以使所述弯曲部成为直线状的按压部件。
[0023]根据本发明的第六方式是一种医疗用机械手中的处置器械更换方法，该医疗用机械手具有:驱动单元；处置器械，其以能够拆装的方式装配在所述驱动单元上并由所述驱动单元进行驱动；操作部件，其与所述处置器械连接，通过进行驱动而使所述处置器械进行动作；处置器械侧驱动轴，其通过以自身的轴线为中心进行旋转，对所述操作部件进行驱动；动作量检测部件，其与所述处置器械连接；处置器械侧检测轴，其通过所述动作量检测部件的位移而以自身的轴线为中心进行旋转；驱动单元侧驱动轴，其具有产生驱动力的驱动部，设置在所述驱动单元上，与所述处置器械侧驱动轴卡合并将所述驱动力传递到所述处置器械侧驱动轴；以及驱动单元侧检测轴，其具有检测所述动作量检测部件的位移量的检出部，设置在所述驱动单元上，与所述处置器械侧检测轴卡合并被传递所述处置器械侧检测轴的旋转，其中，所述处置器械更换方法包含以下步骤:将所述处置器械装配在所述驱动单元上，将所述处置器械侧驱动轴和所述驱动单元侧驱动轴卡合，并且将所述处置器械侧检测轴和所述驱动单元侧检测轴卡合；将所述处置器械的形状保持成以规定的动作量进行动作的规定动作状态，对应于所述规定动作状态来设定所述处置器械侧驱动轴和所述处置器械侧检测轴的旋转方向上的相位。
[0024]发明效果
[0025]根据本发明的医疗用机械手，通过简单的构造，不需要进行高精度的加工，就能够进行处置器械的更换和再次装配时的主体侧与处置器械侧的相位对齐。
[0026]并且，根据本发明的处置器械更换方法，能够简便地进行处置器械的更换和再次装配时的主体侧与处置器械侧的相位对齐。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是示出作为本发明的第一实施方式的医疗用机械手的主从系统的整体结构的图。
[0028]图2是示出所述主从系统的处置器械的示意图。
[0029]图3是示出所述处置器械的前端侧的局部放大图。
[0030]图4是说明所述处置器械的驱动和弯曲量检测的构造的示意图。
[0031]图5是示出所述主从系统的外皮的立体图。
[0032]图6A是所述主从的形状规定部的轴线方向上的剖视图。
[0033]图6B是所述形状规定部的径方向上的剖视图。
[0034]图7是所述主从系统中的从臂的一部分的功能框图。
[0035]图8是示出处置器械更换前的处置器械侧轴和驱动单元侧轴的相位的一例的图。
[0036]图9是示出取下处置器械后的处置器械侧轴和驱动单元侧轴的相位的一例的图。
[0037]图10是示出处置器械刚刚装配之后的处置器械侧轴和驱动单元侧轴的相位的一例的图。
[0038]图11是示出处置器械侧轴和驱动单元侧轴的形状的一例的图。
[0039]图12A是示出处置器械更换时的一个过程中的形状规定部和处置器械的图。
[0040]图12B是示出处置器械更换时的一个过程中的形状规定部和处置器械的图。
[0041]图12C是示出处置器械更换时的一个过程中的形状规定部和处置器械的图。
[0042]图13是示出处置器械刚刚装配之后的处置器械侧轴和驱动单元侧轴的相位对齐的一例的图。
[0043]图14是示出本发明的第二实施方式的主从系统中的形状规定部的图。
[0044]图15是示出在所述形状规定部中插入了处置器械的状态的图。
[0045]图16是示出所述形状规定部的变形例的图。
[0046]图17是示出本发明的变形例中的处置器械的前端部的示意图。
[0047]图18是示出在所述变形例中的形状规定部中插入该处置器械的状态的图。
[0048]图19A是示出本发明的另一个变形例中的形状规定部和处置器械的图。
[0049]图19B是示出在所述形状规定部中插入所述处置器械的状态的图。
【具体实施方式】
[0050](第一实施方式)
[0051]参照图1?图13对本发明的第一实施方式进行说明。图1是示出本发明的医疗用机械手即主从系统I的整体结构的图。主从系统I具有:主输入部2，其具有主臂21并用于发出操作指令；以及从机械手3，其具有从臂31。主从系统I对从臂31进行远程控制，以使其追随手术医生(操作者)Op对主臂21的操作。经由主臂21的操作指令被发送到控制部8的主控制部81，根据需要适当实施转换处理后，被输入到机械手控制部82。然后，由机械手控制部82向从机械手3发送动作信号，从臂31进行动作。
[0052]如图1所示，从机械手3设置在载置有患者P的手术台100上。从臂31构成为具有多个多自由度关节，能够进行多轴动作。各多自由度关节由未图示的动力部单独驱动。作为动力部，例如可以使用具备具有增量编码器和减速器等的伺服机构的电机(伺服电机)等。
[0053]在从臂31的前端部安装有被插入到患者P的体内进行手术的处置器械50。处置器械50被插入到插入于患者P体内的外皮41中，经由外皮41导入到体内。由于根据手术而区分使用处置器械50，所以，准备有前端侧的处置部的构造和形状不同的多种处置器械50，在从臂31的前端部更换并装配该处置器械50而进行各种手术。处置器械50的结构和与从臂31连结的连结部位的构造在后面详细叙述。
[0054]在患者P的体内导入有内窥镜等未图示的观察单元，其取得包含通过处置器械50进行手术的手术对象部位的术野的影像。观察单元可以适当选择并使用公知的单元。导入路径也没有特别限制，可以安装在专用的从臂上进行导入，也可以使用腹腔镜作为观察单元，在腹壁上设置入口而不经口进行导入。
[0055]主输入部2具有由手术医生Op操作的多个主臂21、以及显示由上述观察单元取得的影像的显示部22。各主臂21具有能够进行多轴动作的公知结构，在接近手术医生Op的前端侧具有供手术医生把持并发出操作指令的作为操作部的把持部21A。
[0056]图2是示出处置器械50的结构的示意图。处置器械50具备具有挠性的长条的插入部51、设置在插入部51的前端侧的弯曲部52、安装在弯曲部52的前端的末端执行器53，构成为所谓的软性处置器械。
[0057]图3是示出处置器械50的前端侧的局部放大图。弯曲部52具有在轴线方向上排列配置多个节轮52a的公知结构。在最前端侧的节轮52a上固定有用于驱动弯曲部52的操作线(操作部件)54的两端部，通过对操作线54进行驱动，能够使弯曲部52在包含操作线54的面方向上的2个方向上弯曲。
[0058]在本实施方式中，末端执行器53被设为具有一对钳子片53a的把持钳子。在本实施方式中，通过使安装在钳子片53a上的未图示的线等操作部件进退，从而使末端执行器53的一对钳子片53a进行开闭，其基本构造是公知的，所以省略。另外，末端执行器的具体结构根据处置器械的种类而不同，有时也不具有操作部件。
[0059]图4是说明处置器械50的驱动和弯曲量检测的构造的示意图。操作线54的中间部卷绕在第一滑轮55上。在从臂31上设有进行处置器械50的弯曲操作的驱动单元70，当处置器械50装配在从臂31上时，驱动单元70的第一轴(驱动单元侧驱动轴)71与第一滑轮55的轴(处置器械侧驱动轴)55a卡合。在第一轴71上安装有能够进行正转和反转的由电机等构成的驱动部72，当驱动部72进行驱动时，第一轴71被旋转驱动，该驱动被传递到第一滑轮55的轴55a，第一滑轮55旋转，操作线54被驱动。
[0060]在弯曲部52上，独立于操作线54而安装有用于检测弯曲部52的弯曲方向和角度量的感应线(动作量检测部件)56。感应线56与操作线54同样，两端部固定在最前端侧的节轮52a上，以位于与操作线54相同(包含大致相同)的面上的方式配置至基端侧并卷绕在第二滑轮57上。当处置器械50装配在从臂31上时，驱动单元70的第二轴(驱动单元侧检测轴)73与第二滑轮57的轴(处置器械侧检测轴)57a卡合。在第二轴73上安装有由旋转编码器等构成的检出部74。当弯曲部52弯曲时，感应线56根据弯曲而位移，第二滑轮57旋转。第二滑轮57的旋转被传递到第二轴73，检出部74检测第二轴73的旋转朝向和旋转量，由此检测感应线56的位移量。
[0061]由于弯曲操作时的操作力量未作用于感应线56，所以，与操作线54相比，感应线56不容易伸长，能够抑制由于伸长而产生的误差来检测位移量。
[0062]如图4所示，在处置器械50的基端侧安装有容易相对于从臂31进行拆装的基体58，各滑轮55、57的轴55a和57a以能够旋转的方式贯穿插入到设于基体58上的贯通孔中。在从臂31的驱动单元70上也设有与基体58相同形状、相同大小的基体75，第一轴71和第二轴73穿过设于基体75上的贯通孔并在基体75上突出。由于基体58中的轴55a和57a的位置以及基体75中的第一轴71和第二轴73的位置相同，所以，使用者通过使基体58移动以使其与基体75重合，能够容易地进行要卡合的轴彼此的位置对齐。
[0063]另外，虽然省略图示，但是，驱动单元70还具有用于对进行末端执行器53的开闭的线进行驱动的轴和驱动部，当如上所述装配处置器械50时，能够通过驱动单元70实现末端执行器53的一对钳子片53a的开闭。
[0064]图5是示出外皮41的立体图。在外皮41中，在插入有处置器械50的基端侧设有用于在处置器械更换或再次装配时进行驱动单元70的轴的相位设定(后述)的形状规定部42。
[0065]图6A是形状规定部42的轴线方向上的剖视图。图6B是形状规定部42的径方向上的剖视图。形状规定部42具有筒状的主体43、从主体43的内表面突出并按压被插入的处置器械50的4个按压部件44、以及检测被插入的处置器械50的弯曲部52是否收纳在形状规定部42中的检测部45。
[0066]按压部件44是在主体43的轴线方向上延伸的大致长方体状的部件，具有与主体43的轴线平行的按压面44a。在主体43的内壁上形成有各按压部件44可进入的大小的凹部43a。各按压部件44与安装在凹部43a中的弹性部件46连接。由此，各按压部件44通过弹性部件46以朝向主体43的内腔突出的方式进行施力，当向主体43的径方向外侧按压时，压缩弹性部件46并进入凹部43a内。
[0067]在未作用有外力的自然状态下，对置的按压部件44的按压面44a间的距离被设定为比被插入的处置器械50的弯曲部52的直径小。并且，按压面44a的主体轴线方向上的长度被设定为弯曲部52的长度以上的长度。
[0068]并且，各按压部件44的基端侧形成为斜面状，以使得容易插入处置器械50。其结果，对置配置的按压部件44间的距离随着朝向基端侧而逐渐增大。
[0069]本实施方式的检测部45成为具有出光部45a和受光部45b的透射型传感器，检测出光部45a与受光部45b之间有无物体。检测部45只要能够检测按压部件44的前端侧有无物体即可，其具体结构和检测原理等没有特别限制，可以使用公知的各种传感器。
[0070]图7是从臂31的一部分的功能框图。机械手控制部82具有计算驱动部72的驱动量的运算部83、以及用于根据运算部83的运算结果生成对驱动部82进行驱动的驱动信号的DA转换部84。运算部83与驱动单元70的检出部74和检测驱动部72的角度的角度传感器76连接，这些机构的检测值被送到运算部83。进而，外皮41的检测部45也与运算部83连接，当检测部45检测到物体时，该信息被送到运算部83。
[0071]另外，关于图7所示的各部的连接形式，只要能够进行信号的收发和检测值的交换即可，可以是有线、无线中的任意一种。
[0072]对如上所述构成的主从系统I的使用时的动作进行说明。
[0073]当手术医生对主臂21进行使处置器械50的弯曲部52弯曲的操作输入时，该操作输入从主控制部81送到机械手控制部82。在机械手控制部82的运算部83中，根据所受理的操作输入来计算驱动部72的驱动量，在DA转换部84中，根据计算出的驱动量生成驱动信号，将其送到驱动单元70的驱动部72。这样，当驱动部72旋转时，处置器械50的第一滑轮55旋转，弯曲部52以期望的朝向和角度量弯曲。
[0074]在要更换处置器械50的情况下，手术医生或辅助者等使用者抓住处置器械50的基体58将其从从臂31的驱动单元70上取下。然后，抓住要更换的处置器械的基体将其安装在驱动单元70的基体75上。此时，即使在取下处置器械后、驱动单元70的第一轴71或第二轴73旋转，通过在装配下一个处置器械时进行规定动作，能够使处置器械单元70的各轴71、73和处置器械侧的各轴55a、57a的相位良好地对齐，手术医生能够良好地进行操作而没有不舒服感。下面具体进行说明。
[0075]首先，在取下处置器械50之前，假设处置器械单元70侧的各轴71、73和处置器械50侧的各轴55a、57a的相位一致。例如，当弯曲部52向右弯曲10°时，如图8所示，处置器械单元70的各轴71、73和处置器械50侧的各轴55a、57a均向右示出10°。另外，在图8以后的说明中，用正值表示向右转的角度(至180° )，用负值表示向左转的角度(至
180。) ο
[0076]假设从图8所示的状态起对弯曲部52进行操作、在弯曲部52向左弯曲40°的状态下从驱动单元70上取下处置器械50。在快要取下处置器械之前，全部轴示出-40°。在处置器械50中，由于在对操作线54施加张力的状态下进行卷绕，所以，即使从驱动单元70分开后，如图9所示，各轴55a、57a也保持示出-40°的状态。另一方面，由于驱动单元70的第一轴71和第二轴73分别不会受到基于轴55a、57a的约束，所以，由于自重等外在要因产生不可预测的旋转，分别示出某个角度。在图9中，作为一例，示出第一轴71指示-30°、第二轴73指示70°的状态。
[0077]接着，将新的处置器械50A装配在驱动单元70上，但是，处置器械50A的装配时的弯曲部的朝向和角度量不一定与快要取下处置器械50之前的状态一致。因此，在图10中，假设处置器械50A的弯曲部向左弯曲80°的状态。当使处置器械50A的基体58接近驱动单元70的基体75时，轴55a与第一轴71卡合，并且轴57a与第二轴73卡合，2个轴卡合。此时，例如如图11所示，在处置器械侧的轴(例如轴55a)和驱动单元侧的轴(例如第一轴71)的卡合部位的、与轴线正交的方向的截面为正六边形的情况下，以较小的力适当进行旋转，以使得旋转的第一轴71和第二轴73能够与处置器械侧的轴卡合，两者被卡合。其结果，例如如图10所示，在第一轴71向右旋转10°而指示-20°、第二轴73向左旋转30°而指示40度的状态下，第一轴71和第二轴73分别与轴55a和57a卡合。在图11中，由于卡合部位的截面形状为六边形，所以，第一轴71与第二轴73的偏移量成为360°除以截面形状的边数而得到的60°的整数倍。
[0078]在基体58装配在基体75上且分别对应的轴被卡合后，使用者将处置器械50A的前端侧插入到外皮41的基端侧。由此，如图12A所示，处置器械50A的前端侧逐渐进入外皮41的形状规定部42内。如图12B所示，进入形状规定部42内的处置器械50A朝向主体43按压按压部件44并在形状规定部42内向前端侧行进。在该过程中，弯曲部52被各按压部件44的按压面44a按压，如图12C所示，变形为与主体43的轴线平行的直线状。这样，弯曲部52的形状由形状规定部42规定为弯曲角度为0°的状态(规定动作状态)并保持。
[0079]当弯曲部52在轴线方向上与按压面44a接触时，末端执行器53移动到出光部45a与受光部45b之间，通过检测部45进行检测，检测信号被送到运算部83。接收到检测信号的运算部83将该时点的第一轴71和第二轴73的旋转角度设定为弯曲部52为0°的状态，与由形状规定部42规定的弯曲部52的形状相对应。
[0080]利用图10所示的例子说明该动作，由于弯曲部52在-80°的状态下被插入到形状规定部42中后成为直线状即0°，所以，如图13所示，处置器械50的轴55a和57a向右旋转80°。与此相伴，与轴55a和57a卡合的第一轴71和第二轴73也分别向右旋转80°，分别示出60°和120°。运算部83将该状态分别设定为第一轴71和第二轴73的0°，将设定后的位置作为基准来进行此后的驱动部72的动作控制以及基于检出部74的感应线56的位移量检测。这样，处置器械侧的轴和驱动单元侧的轴的相位对齐完成。
[0081]此时，根据需要，也可以将表示伴随处置器械更换的相位对齐完成的消息和图像等显示在显示部22上，以使使用者能够识别。
[0082]如以上说明的那样，根据本实施方式的主从系统1，在处置器械的更换时新装配在从臂31的驱动单元70上的处置器械50A的弯曲部52通过外皮41的形状规定部42而成为直线状的状态下，运算部83将驱动单元70的第一轴71和第二轴73的旋转位置设定为与直线状对应的0°。因此，不检测第一轴71和第二轴73的旋转位置就能够进行驱动单元的轴与处置器械的轴的相位对齐，所以，能够简化驱动单元的构造，运算部中也不需要复杂运算。
[0083]并且，由于在形状规定部42上设有检测部45，所以，使用者仅伴随处置器械更换而将新的处置器械的插入部51插入到外皮41中，就能够自动进行驱动单元与处置器械的相位对齐。因此，使用者不用进行额外的操作就能够进行相位对齐，能够顺畅地进行手术。
[0084]进而，由于按压部件44的基端侧形成为斜面状，所以，插入的处置器械的插入部不容易勾挂，能够顺畅地进行插入。
[0085](第二实施方式)
[0086]接着，参照图14?图16对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，形状规定部与外皮分开设置。另外，在以后的说明中，对与已经说明的结构相同的结构标注相同标号并省略重复说明。
[0087]图14是示出本实施方式的主从系统中的形状规定部91的图。形状规定部91不是外皮的一部分，而是构成为独立的夹具，具有主体92和检测部93。
[0088]在主体92上形成有通过插入弯曲部52而将弯曲部52规定成直线状的孔部94。孔部94具有内径比弯曲部52的外径稍大且呈直线状延伸的第一区域94a、以及比第一区域94a更靠里侧进行缩径并延伸的第二区域94b。第一区域的94a的轴线方向的尺寸为弯曲部52的轴线方向的尺寸以上，第二区域94b的轴线方向的尺寸与末端执行器53闭合的状态下的轴线方向的尺寸大致相同。与第一实施方式的检测部45同样，检测部93具有出光部93a和受光部93b，配置在第二区域94b的最里侧。检测部93以能够发送信号的方式与运算部83连接。连接方式可以是有线、无线中的任意一种。
[0089]对本实施方式的主从系统中的处置器械更换时的动作进行说明。
[0090]在通过与第一实施方式相同的操作将新的处置器械50A装配在驱动单元70上后，使用者将处置器械50A的前端侧插入到形状规定部91的孔部94中。另外，在该实施方式中，卷绕有使末端执行器53进行开闭的操作部件的滑轮的轴配置在基体58上，对该滑轮进行驱动的轴设置在基体75上，在处置器械50A的装配时，这2个轴也被卡合。
[0091]弯曲部52进入孔部94的第一区域94a，由此，其形状被规定成直线状。此时，末端执行器53进入第二区域94b内，与逐渐缩径的第二区域94b的内壁接触而闭合。如图15所示，当弯曲部52完全收纳在第一区域94a内时，末端执行器53也被规定成闭合的形状。当通过检测部93检测到闭合的末端执行器53的前端部时，通过与第一实施方式相同的流程，通过运算部83将第一轴、第二轴和驱动上述末端执行器的轴的被检测到的时点的位置设定为0°，进行相位对齐。
[0092]在本实施方式中，与第一实施方式同样，不需要复杂的构造和运算，能够简便地进行处置器械与驱动单元的相位对齐。
[0093]并且，由于在形状规定部91的孔部中设有第二区域94b，所以，除了弯曲部以外，还能够将末端执行器的形状规定成规定形状。其结果，针对末端执行器的驱动轴，也能够简便地进行相位对齐。
[0094]进而，由于形状规定部91与外皮分开设置，所以，能够简化一般使用后丢弃的外皮的构造，能够抑制制造成本。
[0095]在本实施方式中，形状规定部的主体不是必须一体形成。例如，如图16所示的变形例那样，也可以利用分别具有槽的部件92A和92B这两个部件构成主体92，在使部件92A和部件92B对齐时形成孔部94。这样，通过沿着任意一个部件的槽来配置处置器械并与另一个部件对齐，能够将弯曲部52和末端执行器53的形状规定成期望形状，所以，弯曲部相对于孔部94的收纳操作简便。
[0096]以上说明了本发明的各实施方式，但是，本发明的技术范围不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明主旨的范围内改变结构要素的组合、或对各结构要素施加各种变更、或删除各结构要素。
[0097]例如，在上述各实施方式中，说明了处置器械具有一组操作部件和使操作部件进行动作的轴、且能够利用一个轴进行弯曲的例子，但是，本发明的处置器械不限于此，当然也可以是能够利用两个轴进行弯曲的处置器械。该情况下，将第二轴中的操作部件和感应线配置在处置器械的基体上、将与其对应的驱动部的轴和检出部的轴同样配置在驱动单元的基体上即可。
[0098]并且，除了上述弯曲部和末端执行器的打开状态以外，还可以通过形状规定部来规定末端执行器的以插入部的轴线为中心的旋转位置。下面示出这种变形例。
[0099](变形例)
[0100]在图17所示的变形例的处置器械50B中，在末端执行器53上设有比弯曲部52的外表面更向径方向外侧突出的突起53b，在弯曲部52的一部分上也设有以与突起53b相同的形式突出的突起52b。如图18所示，在本变形例的形状规定部42A中，在主体43和按压部件44上形成有可供突起52b和53b进入的槽47。因此，如果不使突起52b与突起53b的相位一致，则处置器械50B无法插入到形状规定部42A中。使用者通过使突起52b与突起53b的相位一致并将处置器械50B插入到形状规定部42A中，弯曲部52被规定成直线状，并且，末端执行器53的旋转位置也被规定成规定状态。这种基于槽和突起而实现的旋转位置的规定也可以应用于第二实施方式的夹具型形状规定部。
[0101]将末端执行器与弯曲部的位置关系规定成规定状态的构造不限于上述槽和突起。例如，如图19A所示，使用具有与内腔平行地延伸的销96的形状规定部91A，在末端执行器53和弯曲部52上分别设置可供销96贯穿插入的贯穿插入部53c和52c。这样，如图19B所示，在将末端执行器53和弯曲部52插入到形状规定部91A中时，必须使贯穿插入部53c与贯穿插入部52c的相位一致、并且使2个贯穿插入部53c、52c与销96的相位一致，所以，仅通过插入到形状规定部91A中，就能够将末端执行器53与弯曲部52的位置关系规定成规定状态。
[0102]并且，在末端执行器不会相对于弯曲部旋转的情况下，通过相对于外皮将处置器械的旋转位置规定成规定的相位，能够使从外皮突出的末端执行器的状态成为规定的状态。因此，在与外皮一体设置的形状规定部中，可以采用上述变形例这样的结构。此时，突起和贯穿插入部不需要设置在末端执行器和弯曲部双方上，只要设置在不会相对于末端执行器旋转的任意部位即可。该情况下，通过设置在形状规定部内的螺旋槽和与该螺旋槽卡合的突起等，也能够相对于外皮将处置器械的旋转位置规定成规定相位。
[0103]另外，在形状规定部与外皮分开设置的情况下，在固定了外皮与形状规定部的旋转方向上的相对位置关系的状态下将处置器械插入到形状规定部中即可。此时，也可以借助地面或上述基体等基准平面来固定外皮与形状规定部的相对位置关系。
[0104]并且，在上述各实施方式中，示出了通过主输入部进行远程操作的主从机械手的例子，但是，本发明的医疗用机械手不限于此，也可以是进行操作输入的部位与驱动单元成为一体的医疗用机械手。
[0105]进而，由形状规定部规定的弯曲部的形状不限于直线状，例如，也可以构成为将其规定成以期望朝向和角度弯曲的状态。该情况下，运算部对弯曲部以期望朝向和角度弯曲的状态下的驱动单元的轴的朝向和角度进行设定，使其与弯曲部的朝向和角度相同，由此，能够得到同样的效果。
[0106]并且，在本发明的形状规定部中，检测部不是必须的结构。例如，也可以利用透明部件形成形状规定部，在使用者能够确认到通过形状规定部将弯曲部可靠地规定成规定动作状态时，在操作部或显示部的接口进行规定操作输入。然后，在运算部接收到基于该操作输入的信号时，更新驱动单元的轴的设定并进行相位对齐。该情况下，使用者也可以在将处置器械规定成规定动作状态后将其装配在驱动单元上。
[0107]进而，各实施方式所示的轴卡合用的凹凸、突起和狭缝等的凹凸关系均可以逆转。并且，在本发明中，由于在相位对齐时不使用驱动单元的轴偏移量，所以，卡合部位的截面不需要是正多边形，从驱动力传递效率的观点等适当设计卡合部位的具体形状即可。
[0108]并且，本发明的医疗用机械手也可以具有分别规定的规定动作状态不同的多种形状规定部。此时，也可以构成为在相位设定部中存储每个形状规定部的设定相位信息，根据所使用的形状规定部的识别信息将相位设定为规定值。
[0109]并且，在本发明的处置器械更换方法中，也可以在使用者将处置器械的形状保持成规定动作状态后，使用者输入与该规定动作状态对应的相位信息并进行相位设定。
[0110]并且，也可以在将处置器械的形状保持成规定动作状态后将其装配在驱动单元中。
[0111]产业上的可利用性
[0112]本发明能够广泛应用于医疗用机械手和处置器械更换方法，通过简单的构造，不需要进行高精度的加工，就能够进行处置器械的更换和再次装配时的主体侧与处置器械侧的相位对齐。并且，能够简便地进行处置器械的更换和再次装配时的主体侧与处置器械侧的相位对齐。
[0113]标号说明
[0114]1:主从系统(医疗用机械手)；2:主输入部；3:从机械手；8:控制部；21:主臂；21A:把持部；22:显示部；31:从臂；41:外皮；42、42A:形状规定部；43:主体；43a:凹部；44:按压部件；44a:按压面；45:检测部；45a:出光部；45b:受光部；46:弹性部件；47:槽；50、50A、50B:处置器械；51:插入部；52:弯曲部；52a:节轮；52b:突起；52c:贯穿插入部；53:末端执行器；53a:钳子片；53b:突起；53c:贯穿插入部；54:操作线(操作部件)；55:第一滑轮；55a:轴(处置器械侧驱动轴)；56:感应线(动作量检测部件)；57:第二滑轮；57a:轴(处置器械侧检测轴);58:基体；70:驱动单元；71:第一轴(驱动单元侧驱动轴);72:驱动部；73:第二轴(驱动单元侧检测轴)；74:检出部；75:基体；76:角度传感器；81:主控制部；82:机械手控制部；83:运算部(相位设定部)；84:DA转换部；91、91A:形状规定部；92:主体；92A、92B:部件；93:检测部;93a:出光部；93b:受光部；94:孔部；94a:第一区域；94b:第二区域；96:销；100:手术台;Op:手术医生(操作者);P:患者。
【权利要求】
1.一种医疗用机械手，其具有驱动单元和以能够拆装的方式装配在所述驱动单元上并由所述驱动单元进行驱动的处置器械，其中，该医疗用机械手具有: 操作部件，其与所述处置器械连接，通过进行驱动而使所述处置器械进行动作； 处置器械侧驱动轴，其通过以自身的轴线为中心进行旋转，对所述操作部件进行驱动； 动作量检测部件，其与所述处置器械连接； 处置器械侧检测轴，其通过所述动作量检测部件的位移而以自身的轴线为中心进行旋转； 驱动单元侧驱动轴，其具有产生驱动力的驱动部，设置在所述驱动单元上，与所述处置器械侧驱动轴卡合而将所述驱动力传递到所述处置器械侧驱动轴； 驱动单元侧检测轴，其具有检测所述动作量检测部件的位移量的检出部，设置在所述驱动单元上，与所述处置器械侧检测轴卡合而被传递所述处置器械侧检测轴的旋转； 形状规定部，其将所述处置器械的形状规定为以规定的动作量进行动作的规定动作状态；以及 相位设定部，其设定所述处置器械侧驱动轴和所述处置器械侧检测轴的旋转方向上的相位， 所述相位设定部在接收到规定的信号时，对应于所述规定动作状态来设定所述处置器械侧驱动轴和所述处置器械侧检测轴的所述相位。
2.根据权利要求1所述的医疗用机械手，其中， 所述形状规定部具有在所述处置器械被规定为所述规定动作状态时向所述相位设定部发送信号的检测部，所述相位设定部在从所述检测部接收到所述信号时，对应于所述规定动作状态来设定所述处置器械侧驱动轴和所述处置器械侧检测轴的所述相位。
3.根据权利要求1或2所述的医疗用机械手，其中， 所述处置器械具有弯曲部，所述规定动作状态是所述弯曲部成为直线状的状态。
4.根据权利要求3所述的医疗用机械手，其中， 所述处置器械还具有设置在所述弯曲部的前端的末端执行器，所述形状规定部具有规定所述弯曲部的形状的第一区域和规定所述末端执行器的形状的第二区域。
5.根据权利要求3所述的医疗用机械手，其中， 所述形状规定部具有进行按压以使所述弯曲部成为直线状的按压部件。
6.一种医疗用机械手中的处置器械更换方法，该医疗用机械手具有:驱动单元；处置器械，其以能够拆装的方式装配在所述驱动单元上并由所述驱动单元进行驱动；操作部件，其与所述处置器械连接，通过进行驱动而使所述处置器械进行动作；处置器械侧驱动轴，其通过以自身的轴线为中心进行旋转，对所述操作部件进行驱动；动作量检测部件，其与所述处置器械连接；处置器械侧检测轴，其通过所述动作量检测部件的位移而以自身的轴线为中心进行旋转；驱动单元侧驱动轴，其具有产生驱动力的驱动部，设置在所述驱动单元上，与所述处置器械侧驱动轴卡合而将所述驱动力传递到所述处置器械侧驱动轴；以及驱动单元侧检测轴，其具有检测所述动作量检测部件的位移量的检出部，设置在所述驱动单元上，与所述处置器械侧检测轴卡合而被传递所述处置器械侧检测轴的旋转，其中，所述处置器械更换方法包含以下步骤: 将所述处置器械装配在所述驱动单元上，将所述处置器械侧驱动轴和所述驱动单元侧驱动轴卡合，并且将所述处置器械侧检测轴和所述驱动单元侧检测轴卡合； 将所述处置器械的形状保持成以规定的动作量进行动作的规定动作状态； 对应于所述规定动作状态来设定所述处置器械侧驱动轴和所述处置器械侧检测轴的旋转方向上的相位。
【文档编号】B25J15/04GK104507411SQ201380039739
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2012年7月31日
【发明者】畠山直也 申请人:奥林巴斯株式会社