本發明涉及醫療用機械手系統。

背景技術：

公知有從內窺鏡的通道的前端使多關節的處置器具突出而進行處置的主從式的醫療用機械手系統(例如參照專利文獻1。)。

另外，公知有如下的主從式的醫療用機械手系統：具有操作者用手掌把持的把手和放置把持把手的手臂的扶手的主側的操作部，通過扶手的移動而使從動側的機械手的位置移動，并利用把手的操作而使機械手的姿勢變化(例如，參照專利文獻2。)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-100873號公報

專利文獻2：日本特開2005-103741號公報

技術實現要素：

發明要解決的課題

在專利文獻1的醫療用機械手系統中，當從體內拔出內窺鏡時，為了避免處置器具與周邊臟器接觸，而期望能夠在通道內收納處置器具整體。

當在多關節的處置器具從通道的前端突出且處置器具在各關節彎曲的狀態下強行拉進通道內時，因為關節被強制成筆直，因此處置器具的前端會向非意圖的方向移動。另外，當被強制成筆直時，在關節上施加較大的負荷。

本發明就是鑒于上述情況而完成的，其目的在于，提供一種能夠防止機械手的非意圖動作并且減輕向關節上施加的負荷的醫療用機械手系統。

用于解決課題的手段

本發明的一個方式是醫療用機械手系統，該醫療用機械手系統具有：機械手，其具有長條部、可動部和驅動部，該可動部具有配置于該長條部的前端的1個以上關節，該驅動部配置于所述長條部的基端并對所述可動部進行驅動；醫療設備，其具有能夠將所述長條部的至少一部分和所述可動部收納為能夠在長度方向上移動的通道；操作輸入部，其根據操作者輸入的操作指令而產生如下的動作指令，該動作指令使所述機械手在所述可動部從所述通道的前端完全突出的處置狀態與所述可動部收納于所述通道內的收納狀態之間在所述長條部的長度方向上移動；以及通知部，其針對所述機械手要從所述處置狀態脫離而遷移到所述收納狀態的情況進行通知。

根據本方式，根據與操作者在操作輸入部中輸入的操作指令對應而產生的動作指令，機械手相對于醫療設備在長條部的長度方向上移動。在可動部從醫療設備的通道的前端完全突出的處置狀態下，能夠使可動部的各關節動作而進行處置。另一方面，當位于處置狀態的可動部要被拉進醫療設備的通道內時，利用通知部通知要從處置狀態脫離而遷移到收納狀態。由此，能夠防止操作者非意圖地將可動部拉進通道內。其結果為，能夠防止可動部強行拉進通道內造成的機械手的非意圖動作，并且能夠減輕施加給關節的負荷。

在上述方式中，所述通知部也可以是如下的止動件，該止動件設置于所述機械手與所述醫療設備之間或者所述操作輸入部上，限制所述機械手從所述處置狀態的脫離，并能夠解除限制。

這樣，根據與操作者在操作輸入部中輸入的操作指令對應而產生的動作指令，機械手相對于醫療設備在長條部的長度方向上移動，當要從處置狀態遷移到收納狀態時，利用止動件限制從處置狀態的脫離。即，通過利用止動件限制從處置狀態的脫離，向操作者通知從處置狀態脫離而遷移到收納狀態。由此，能夠防止操作者非意圖地將可動部拉進通道內。

另外，在上述方式中，也可以為，所述通知部具有傳感器，該傳感器設置于所述機械手與所述醫療設備之間或者所述操作輸入部上，檢測所述機械手從所述處置狀態的脫離，當通過該傳感器檢測到脫離時，該通知部通知該情況。

由此，通過利用傳感器檢測脫離并利用通知部通知該情況，從而操作者能夠識別要進行脫離，并能夠防止非意圖地將可動部拉進通道內。

另外，在上述方式中，還可以具有控制部，該控制部判定是否是所述機械手能夠從所述處置狀態脫離的狀態，在是能夠脫離的狀態的情況下，解除所述止動件的限制。

由此，控制部監視機械手的狀態，并判定是否是能夠從處置狀態脫離的狀態，在是能夠脫離的狀態的情況下，解除止動件的限制。在判定為不是能夠脫離的狀態的情況下，因為止動件的限制未被解除，因此能夠防止操作者非意圖地將可動部拉進通道內。

另外，在上述方式中，也可以是，所述控制部在所述可動部沿所述長條部的長度方向延伸的情況下，判定為能夠脫離。

由此，即使操作者將可動部拉進通道內，可動部也順暢地收納于通道內，因此能夠防止關節非意圖地進行動作，并能夠減輕施加于關節的負荷。

另外，在上述方式中，還可以具有：請求輸入部，其輸入從所述處置狀態脫離的脫離請求；以及控制部，當向該請求輸入部輸入了脫離請求時，該控制部對所述驅動部進行控制，使得所述可動部的所述關節松弛。

由此，當向請求輸入部輸入脫離請求時，通過驅動部而使可動部的關節被松弛，因此操作者即使將可動部拉進通道內，可動部的各關節也以使得可動部成為沿著長條部的長度方向的形態的方式擺動，并順暢收納于通道內。由此，能夠防止關節非意圖地動作，并能夠減輕施加于關節的負荷。

另外，在上述方式中，還可以具有控制部，該控制部在通過所述傳感器檢測到脫離時，對所述驅動部進行控制，使得所述可動部的所述關節松弛。

由此，在通過傳感器檢測到脫離的情況下，通過驅動部而使可動部的關節被松弛，因此操作者即使將可動部拉進通道內，可動部的各關節也以使得可動部成為沿著長條部的長度方向的形態的方式擺動，并順暢收納于通道內。由此，能夠防止關節非意圖地動作，并能夠減輕施加于關節的負荷。

發明效果

根據本發明，實現能夠防止機械手的非意圖動作并且減輕向關節上施加的負荷的效果。

附圖說明

圖1是示出本發明的一個實施方式的醫療用機械手系統的整體結構圖。

圖2是示出圖1的醫療用機械手系統的一部分的立體圖。

圖3是示出用于圖1的醫療用機械手系統的機械手、操作輸入部以及控制部的圖。

圖4是說明圖1的醫療用機械手系統的操作輸入部的第2操作部、指令傳遞部以及進退機構的俯視圖。

圖5是示出圖1的醫療用機械手系統的第2操作部的滑塊與止動件抵靠的狀態的圖。

圖6是示出圖1的醫療用機械手系統的可動部收納于套管的機械手用通道內的收納狀態的圖。

圖7是示出圖3的醫療用機械手系統中的止動件的其它配置例的圖。

圖8A是圖1的醫療用機械手系統的變形例，是具有安裝于機械手的可動部上的由彈性材料構成的止動件，并且機械手配置成處置狀態的圖。

圖8B是示出圖8A的止動件抵靠于套管的前端的狀態的圖。

圖8C是示出圖8A的止動件在徑向上收縮而使機械手局部地成為收納狀態的狀態的圖。

圖9是圖5的止動件的變形例，是示出第2操作部的滑塊呈曲軸狀進行動作的情況的圖。

圖10是圖1的醫療用機械手系統的變形例，是示出設置于第1操作部的解除開關和接觸開關的例子的立體圖。

圖11是圖5的醫療用機械手系統的變形例，是示出代替了止動件的傳感器的配置例的圖。

具體實施方式

以下參照附圖對本發明的一個實施方式的醫療用機械手系統1進行說明。

如圖1和圖2所示，本實施方式的醫療用機械手系統1具有：操作輸入部2，其由操作者O進行操作；套管(醫療設備)6，其插入患者P的體腔內；2個機械手3，它們分別插入該套管6的2個通道7內；控制部4，其基于操作輸入部2的操作對機械手3進行控制；以及監視器5。

如圖3所示，機械手3分別具有：插入部(長條部)8，其經由后述的套管6的通道7插入患者P的體內；可動部9，其位于該插入部8的前端；以及驅動部10，其配置于插入部8的基端側，并通過未圖示的線等動力傳遞部件對可動部9進行驅動。

可動部9具有：處置部11，其配置于最前端，且作用于體內的患部而對該患部進行處置；以及多個關節12、13、14，它們使該處置部11的前端位置和姿勢變化。處置部11例如是把持鉗子或者高頻刀等。

另外，如圖3所示，機械手3具有：馬達單元15，其能夠裝卸地連接于各驅動部10，并內置有將動力附加于各驅動部10的馬達等電驅動源(省略圖示)；以及進退機構16，其使該馬達單元15直線移動。

套管6是由具有撓性的材質構成的管，如圖2和圖3所示，該套管6具有：前端側管狀部19，其具有分別供機械手3貫穿的2個機械手用通道(通道)7和供內窺鏡17貫穿的單獨的內窺鏡用通道18；以及基端側管狀部20，其以從該前端側管狀部19的基端使2個機械手用通道7向基端側延長的方式延伸。

如圖3所示，操作輸入部2具有：第1操作部21，其通過操作者O的手來把持進行操作；第2操作部22，其通過操作者O的手腕或者臂來操作；以及指令傳遞部23，其將這些操作部21、22輸入的操作指令傳遞給機械手3。

第1操作部21構成為與機械手3的可動部9相似的形狀，該第1操作部21的被與可動部9相同數量的關節24、25、26支撐的前端部27被操作者O的手把持，并被手掌或者手指移動。在第1操作部21上具有對構成該第1操作部21的各關節24、25、26的角度進行檢測的未圖示的傳感器。

傳感器產生與各關節24、25、26的角度對應的電信號。由此，各第1操作部21通過操作者O的手掌或者手指輸入操作指令，并能夠產生由電信號構成的動作指令。

第2操作部22具有：臂放置臺28，其固定于第1操作部21的基部；以及直線運動機構29，其將該臂放置臺28和第1操作部21支撐成能夠一體地移動。對于臂放置臺28來說，當操作者O把持第1操作部21的前端部27時，正好配置于把持前端部27的手的手腕附近的臂所載置的位置。

直線運動機構29具有：滑塊30，其固定臂放置臺28和第1操作部21；以及直線導件31，其如圖3和圖4中涂黑的箭頭所示，將該滑塊30支撐成能夠在水平方向上移動。通過利用載置于臂放置臺28的臂使滑塊30在水平方向上移動，從而能夠在維持把持了第1操作部21的姿勢的狀態下使第1操作部21的位置移動。由此，第2操作部22利用操作者O的手腕或者臂輸入操作指令，并能夠將利用手腕或者臂輸入的力作為2個滑塊30的機械的驅動力而產生動作指令。此外，除了滑塊30產生作為機械的驅動力的動作指令的情況之外，也可以是產生作為電驅動力的動作指令的方式。

指令傳遞部23具有：電信號傳遞部32a，其連接第1操作部21與馬達單元15；以及機械的動力傳遞部32b，其連接第2操作部22與進退機構16。

電信號傳遞部32a將第1操作部21產生的由電信號構成的動作指令傳遞給控制部4，并將控制部4生成的指令信號提供給馬達單元15的各馬達。控制部4基于第1操作部21產生的動作指令來計算馬達單元15的各馬達的旋轉移動量和轉速，并對各馬達進行控制。

如圖3所示，機械的動力傳遞部32b具有傳遞部33，該傳遞部33將使操作輸入部2的各滑塊30前進或后退的直線動作轉換成進退機構16的直線動作。

如圖4所示，傳遞部33具有：第1齒輪齒條機構34，其將操作輸入部2的滑塊30的直線移動量轉換成旋轉角度；第2齒輪齒條機構35，其將旋轉動作轉換成進退機構16的直線移動量；輪36、37，它們分別固定于這些齒輪齒條機構34、35的小齒輪上；以及帶38，其架設于這些輪36、37上。

在本實施方式中，直線運動機構29的滑塊30的動作范圍與使機械手3相對于套管6在插入部8的長度方向上移動的進退機構16的動作范圍對應。即，當使滑塊30在最前端位置與最后端位置之間移動時，能夠使機械手3在處置狀態和收納狀態之間移動，其中，該處置狀態如圖5所示那樣，是設置于機械手3的前端的可動部9整體從套管6的機械手用通道7向前方突出的狀態，該收納狀態如圖6所示那樣，是可動部9整體收納于套管6的機械手用通道7內的狀態。

而且，在本實施方式中，如圖3、圖5以及圖6所示，在直線運動機構29的滑塊30的動作范圍的中途位置設置有止動件(通知部)39，該止動件(通知部)39抵靠滑塊30并限制該滑塊30繼續后退。當可動部9的最接近插入部8的關節14后退到套管6的前端的正前位置時，該止動件39抵靠，并限制滑塊30繼續后退。

另外，通過進行規定的操作，止動件39能夠解除滑塊30的后退的限制。例如，如圖3所示，止動件39設置成能夠繞水平軸線擺動，并且利用彈簧(省略圖示)被施力成向上方突出，當使滑塊30前進時，被滑塊30按下而不限制滑塊30的移動，另一方面，當使滑塊30后退時，與滑塊30的后部抵靠而限制后退。而且，當解除止動件39的限制時，通過使止動件39自身朝向與滑塊30的移動方向正交的方向(在此是下方)抵抗彈簧的施力而進行推入的操作來解除限制，并能夠容許滑塊30的后退。

以下對這樣構成的本實施方式的醫療用機械手系統1的作用進行說明。

要使用本實施方式的醫療用機械手系統1處置患者P的體內的患部，將套管6插入患者P的體腔內，并經由套管6的機械手用通道7將機械手3的可動部9和插入部8插入患者P的體內。另外，經由套管6的內窺鏡用通道18而插入內窺鏡17的插入部8。

而且，如圖3所示，在可動部9從套管6的機械手用通道7的前端突出且接近體腔內的患部進行配置的狀態下，操作者O一邊在監視器5中確認內窺鏡17獲取的圖像一邊對操作輸入部2進行操作。要對操作輸入部2進行操作，如圖4所示，操作者O用兩手把持2個一對的第1操作部21的各前端部27，并使兩手臂放置在2個一對的各第2操作部22的各臂放置臺28上。

而且，操作者O當從任意一個臂對臂放置臺28施加力時，固定了臂放置臺28的滑塊30向該力的方向移動，該直線移動量通過第1齒輪齒條機構34被轉換成旋轉角度。

第1齒輪齒條機構34的轉換成旋轉角度的直線移動量經由輪36、37以及帶38而傳遞給第2齒輪齒條機構35，并轉換成進退機構16的直線移動量。因為在進退機構16上固定有馬達單元15，因此連接于馬達單元15的驅動部10、插入部8以及可動部9一體地沿著插入部8的長度方向移動。由此，位于可動部9的前端的處置部11通過手動大致地向前進或后退方向移動。

當操作者O用手掌或者手指的力使兩手把持的第1操作部21的前端部27移動時，該移動量被設置于各關節24、25、26的傳感器檢測到，并作為電信號傳遞給控制部4。在控制部4中，計算以與傳感器檢測的各關節24、25、26的角度一致的方式使可動部9的各關節12、13、14進行動作的電動作指令，并提供給連接于各關節12、13、14的馬達單元15的馬達。由此，設置于可動部9的前端的處置部11的前端位置如被手掌或者手指所指示那樣通過電動精密地移動。

根據本實施方式的醫療用機械手系統1，關于可動部9，當從可動部9收納于套管6的機械手用通道7內的收納狀態起，使第2操作部22的滑塊30前進，從而使可動部9遷移到從機械手用通道7內突出的處置狀態時，滑塊30按下止動件39而前進。另一方面，使第2操作部22的滑塊30后退，當從處置狀態遷移到收納狀態時，如圖5所示，滑塊30與止動件39抵靠而限制繼續后退。

當滑塊30與止動件39抵靠時，操作者O因為不能使滑塊30繼續后退，因此能夠識別可動部9要從處置狀態遷移到收納狀態。因而，能夠防止操作者O非意圖地使滑塊30過于后退造成的可動部9向機械手用通道7內的拉進。

即，具有如下的優點：能夠防止在可動部9的關節12、13保持彎曲的狀態下強行地拉進機械手用通道7內，并且能夠防止可動部9的前端向非意圖的方向移動，并且能夠防止要將可動部9的彎曲的關節12、13強制成筆直的過大負荷施加于關節12、13。

而且，如圖6所示，要有意地使可動部9遷移到收納狀態的操作者O通過使構成第1操作部21的各關節12、13筆直地延伸，從而在使構成可動部9的各關節24、25筆直地延伸而成為沿著插入部8的長度方向的形態之后，按下止動件39并解除限制狀態，使滑塊30后退而能夠使可動部9順暢地收納于機械手用通道7內。

此外，在本實施方式的醫療用機械手系統1中，也可以是，能夠在滑塊30的移動方向上調節止動件39的位置。只要在處于處置狀態時和其以外的狀態下根據使運動換算比變化或者變更機械手3的長度或路徑的情況等來切換止動件39的位置即可。

另外，也可以代替止動件39或者在止動件39的基礎上具有檢測滑塊30到達止動件39的位置的傳感器，在傳感器檢測到滑塊30的到達時刻，通過聲音或者顯示等向操作者O通知該主旨。

另外，在本實施方式中，例示了抵靠第2操作部22的滑塊30的止動件39，但也可代替該止動件39而如圖7中黑三角記號所示，設置抵靠馬達單元15的止動件40，或者設置抵靠設于插入部8的凹部或突起(省略圖示)的止動件41。在這些情況下，作為止動件40、41而優選采用能夠根據來自操作輸入部2側的指令信號而進行解除的例如使用了電磁式的柱塞等止動件。

此外，也可以代替電磁式的柱塞，利用施加力來越過的階梯差來構成止動件。

另外，如圖8A所示，也可以在可動部9的比最基端側的關節13靠近基端側設置由能夠放大縮小徑向尺寸的材質構成的止動件42。止動件42的材質由例如硅樹脂等彈性材料構成即可。如圖8C所示，通過縮小止動件42的徑向尺寸，而能夠穿過套管6的機械手用通道7內，當從機械手用通道7的前端向外部露出后，如圖8B所示，能夠放大止動件42的徑向尺寸而難以拉進機械手用通道7內。

另外，如圖9所示，也能夠使第2操作部22的滑塊30呈曲軸狀移動，通過使滑塊30后退而與曲軸43的階梯差部分抵靠，從而向操作者O通知從處置狀態遷移到收納狀態。操作者O在意圖遷移到收納狀態的情況下，通過使滑塊30向相對于進退方向正交的方向移動規定距離，從而能夠隨著曲軸43進一步使滑塊30后退。

另外，在本實施方式中，也可以成為，控制部4監視可動部9的狀態并判定可動部9是否是能夠從處置狀態脫離的狀態，在判定為是能夠脫離的狀態的情況下，解除止動件39的限制。

具體地說，控制部4基于設置于第1操作部21的各關節24、25的傳感器的角度信息，在機械手3的可動部9的各關節12、13筆直地延伸的情況下，即如圖6所示，在可動部9具有使插入部8沿其長度方向延長而筆直地延伸的形態的情況下，判定為是能夠從處置狀態脫離的狀態即可。

止動件39只要是能夠基于來自控制部4的指令信號切換設定狀態和解除狀態的電動的電磁線圈驅動等止動件即可。或者，也可以采用在拉進的方向上施加限制那樣的單向離合器(凸輪離合器)。

根據這樣構成的本實施方式的醫療用機械手系統1，有如下的優點：在可動部9的關節12、13彎曲的情況下，利用止動件39限制可動部9向機械手用通道7內的拉進，另一方面，在可動部9的關節12、13筆直地延伸的情況下，解除止動件39的限制，并能夠使可動部9在機械手用通道7內順暢拉進。

即，在可動部9的關節12、13彎曲的情況下，通過使滑塊30與止動件39抵靠，從而能夠向操作者O通知正在從處置狀態非意圖地遷移到收納狀態。另一方面，在可動部9的各關節12、13筆直地延伸的情況下，能夠轉移到收納狀態，而使操作者O意識不到從處置狀態遷移到收納狀態。

另外，在本實施方式中，如圖10所示，在第1操作部21的前端部27具有請求從處置狀態脫離的解除按鈕(要求輸入部)44，當該解除按鈕44被按下時，控制部4也可以進行控制以使得解除止動件39，并且利用驅動部10使可動部9的各關節12、13松弛。若可動部9的各關節12、13被松弛，則當被拉進機械手用通道7內時，因為可動部9的各關節12、13依次筆直地延伸并進行拉進，因此能夠防止向關節12、13施加不合理的力，并且防止可動部9的前端的處置部11向非意圖的方向活動。

此外，作為請求輸入部44，除了設置于第1操作部21的前端部27的解除按鈕44之外，如圖10中陰影線所示，還可以采用對操作者O把持第1操作部21進行檢測的接觸傳感器(安全操作開關(deadman switch))46。在接觸傳感器46未檢測到操作者O的情況下，因為檢測到未進行操作，因此使各關節12、13松弛，并能夠將可動部9順暢地拉進機械手用通道7內。

另外，作為請求輸入部44，還可以采用設置于安裝機械手3的驅動部10的馬達單元15的附近的解除按鈕(省略圖示)。在這種情況下，止動件39只要配置于與馬達單元15抵靠的位置或者與設置于套管6內的插入部8的凹部或者突起抵靠的位置即可。通過按下解除按鈕，止動件39的限制被解除，機械手3的可動部9的各關節12、13被松弛，并且能夠通過手動使安裝于進退機構16的馬達單元15進行移動。

這樣，不僅操作者O連看護者也能夠按下解除按鈕將可動部9順暢拉進機械手用通道7內。

另外，在本實施方式中，也可以代替止動件39而設置對第2操作部22的滑塊30從處置狀態脫離進行檢測的傳感器(通知部)45，在利用傳感器45檢測到要從處置狀態脫離的情況下，對該情況進行通知并且使可動部9的各關節12、13松弛。

如圖11中標注了陰影線的四角形所示，傳感器45既可以對第2操作部22的滑塊30的位置進行檢測，也可以對馬達單元15的位置或者粘貼于套管6內的插入部8的外表面的指標(省略圖示)進行檢測。

另外，在本實施方式中，使施加于第2操作部22的力利用機械的動力傳遞部32b而使進退機構16移動，但也可以代替它而通過電動使進退機構16移動與第2操作部22的滑塊30的移動量對應的移動量。

在這種情況下，在圖5的止動件39的位置上代替止動件39而具有被第2操作部22的滑塊30的后端按壓的開關，當利用滑塊30按下開關時，控制部4使可動部9的各關節12、13松弛，并且將所按下的時間量作為速度輸入而使進退機構16移動，以使得使機械手3后退規定距離。

另外，在本實施方式中，作為具有通道7的醫療設備的一例而例示了套管6，但也可以代替該套管6而采用內窺鏡等任意的醫療設備。

另外，作為第1操作部21而例示了與機械手3的可動部9相似形狀的情況，但也可以采用非相似形狀的結構。

標號說明

1：醫療用機械手系統；2：操作輸入部；3：機械手；4：控制部；6：套管(醫療設備)；7：通道；8：插入部(長條部)；9：可動部；10：驅動部；39：止動件(通知部)；44：解除按鈕(請求輸入部)；45：傳感器(通知部)；46：接觸傳感器(安全操作開關)。