JPH10262987A - 手術器具保持装置 - Google Patents
手術器具保持装置Info
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- JPH10262987A JPH10262987A JP9087256A JP8725697A JPH10262987A JP H10262987 A JPH10262987 A JP H10262987A JP 9087256 A JP9087256 A JP 9087256A JP 8725697 A JP8725697 A JP 8725697A JP H10262987 A JPH10262987 A JP H10262987A
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- Endoscopes (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】小型軽量で、色々な重さの手術器具で対応で
き、操作性を向上できる手術器具保持装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】手術器具を保持するアームが回転軸を中心
として回転運動する際に発生する質量による回転モーメ
ントを平衡させるように構成した手術器具保持装置にお
いて、前記回転運動を直線運動に変換するカム板33
と、このカム板33の作用により直線方向に摺動する滑
り板43と、この滑り板43の摺動方向に、前記回転モ
ーメントを相殺する反力を前記滑り板43に付加する大
小ばね37,38とを具備し、前記大小ばね37,38
は、前記滑り板43の移動により弾性変化し、前記回転
モーメントの反力となる出力を生じる弾性手段と、前記
弾性手段からの反力量を任意に調整する反力量調整手段
とからなることを特徴とする。
き、操作性を向上できる手術器具保持装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】手術器具を保持するアームが回転軸を中心
として回転運動する際に発生する質量による回転モーメ
ントを平衡させるように構成した手術器具保持装置にお
いて、前記回転運動を直線運動に変換するカム板33
と、このカム板33の作用により直線方向に摺動する滑
り板43と、この滑り板43の摺動方向に、前記回転モ
ーメントを相殺する反力を前記滑り板43に付加する大
小ばね37,38とを具備し、前記大小ばね37,38
は、前記滑り板43の移動により弾性変化し、前記回転
モーメントの反力となる出力を生じる弾性手段と、前記
弾性手段からの反力量を任意に調整する反力量調整手段
とからなることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、患者の
腹腔内に挿入された処置具や内視鏡を術者に代わって保
持する手術器具保持装置に関する。
腹腔内に挿入された処置具や内視鏡を術者に代わって保
持する手術器具保持装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に腹腔鏡などの医療用硬性鏡を使用
した手術手技は近年進歩し、複雑になってきている。そ
のために処置を行うメインの医師(以下、主術者とい
う)は両手にそれぞれ処置具を持って手術を行ってい
る。このとき、助手も処置具を持って主術者と共同で手
術を行っている。
した手術手技は近年進歩し、複雑になってきている。そ
のために処置を行うメインの医師(以下、主術者とい
う)は両手にそれぞれ処置具を持って手術を行ってい
る。このとき、助手も処置具を持って主術者と共同で手
術を行っている。
【0003】このため、主術者や共同で手術を行う助手
は、腹腔内の術部を観察するための内視鏡を把持し、そ
の操作を行うことはできないため、内視鏡を把持するた
めの専用の助手(以下、内視鏡保持者という)により保
持されている。そして、術部の観察位置を変えたい時に
は主術者や助手からの指示により、内視鏡保持者が手で
内視鏡の向きを変えたり、挿入方向に進退させる等の操
作を行うようにしている。
は、腹腔内の術部を観察するための内視鏡を把持し、そ
の操作を行うことはできないため、内視鏡を把持するた
めの専用の助手(以下、内視鏡保持者という)により保
持されている。そして、術部の観察位置を変えたい時に
は主術者や助手からの指示により、内視鏡保持者が手で
内視鏡の向きを変えたり、挿入方向に進退させる等の操
作を行うようにしている。
【0004】そのため、内視鏡保持者は、術中内視鏡を
保持し続けなければならず、大きな労力が必要となる問
題があった。さらに手術に必要な各種医療機器やそれを
操作する助手がいるため手術室が狭く、内視鏡保持者が
いることは更にスペースを縮小する問題もあった。
保持し続けなければならず、大きな労力が必要となる問
題があった。さらに手術に必要な各種医療機器やそれを
操作する助手がいるため手術室が狭く、内視鏡保持者が
いることは更にスペースを縮小する問題もあった。
【0005】そこで、患者の体腔内に挿入された内視鏡
や処置具を、内視鏡保持装置あるいは手術器具保持装置
により保持し、内視鏡や処置具を主術者が直接操作でき
るようにしたものが、例えば、特開平7−227398
号公報や特開平8−266556号公報に開示されてい
る。
や処置具を、内視鏡保持装置あるいは手術器具保持装置
により保持し、内視鏡や処置具を主術者が直接操作でき
るようにしたものが、例えば、特開平7−227398
号公報や特開平8−266556号公報に開示されてい
る。
【0006】これらの装置では、手術器具を保持するア
ームが関節を中心に回転運動する際に生じる、質量によ
るモーメントを、関節を固定することなく前記モーメン
トを相殺する逆方向のモーメントを与えることで釣り合
いをとるため、関節の動きが滑らかで操作性が良い。
ームが関節を中心に回転運動する際に生じる、質量によ
るモーメントを、関節を固定することなく前記モーメン
トを相殺する逆方向のモーメントを与えることで釣り合
いをとるため、関節の動きが滑らかで操作性が良い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平7−227398号公報のものは、色々な重さの手
術器具と釣り合わせられる反面、釣り合い重りが必要で
あるために装置の質量が増加し、全体が大型化するとい
う問題がある。また、特開平8−266556号公報の
ものは小型軽量化できる反面、釣り合いのとれる重さが
限定されるため、色々な重さの手術器具に対応できない
という問題がある。
開平7−227398号公報のものは、色々な重さの手
術器具と釣り合わせられる反面、釣り合い重りが必要で
あるために装置の質量が増加し、全体が大型化するとい
う問題がある。また、特開平8−266556号公報の
ものは小型軽量化できる反面、釣り合いのとれる重さが
限定されるため、色々な重さの手術器具に対応できない
という問題がある。
【0008】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、小型軽量で、色々な
重さの手術器具に対応できる手術器具保持装置を提供す
ることにある。
もので、その目的とするところは、小型軽量で、色々な
重さの手術器具に対応できる手術器具保持装置を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、手術器具を保持するアームが回転軸を
中心として回転運動する際に発生する質量による回転モ
ーメントを平衡させるように構成した手術器具保持装置
において、前記回転運動を直線運動に変換する運動方向
変換手段と、前記運動方向変換手段の作用により直線方
向に摺動する直線摺動手段と、前記直線摺動手段の摺動
方向に、前記回転モーメントを相殺する反力を前記直線
摺動手段に付加する平衡手段とを具備し、前記平衡手段
は、前記直線摺動手段の移動により弾性変化し、前記回
転モーメントの反力となる出力を生じる弾性手段と、前
記弾性手段からの反力量を任意に調整する反力量調整手
段とからなることを特徴とする。
達成するために、手術器具を保持するアームが回転軸を
中心として回転運動する際に発生する質量による回転モ
ーメントを平衡させるように構成した手術器具保持装置
において、前記回転運動を直線運動に変換する運動方向
変換手段と、前記運動方向変換手段の作用により直線方
向に摺動する直線摺動手段と、前記直線摺動手段の摺動
方向に、前記回転モーメントを相殺する反力を前記直線
摺動手段に付加する平衡手段とを具備し、前記平衡手段
は、前記直線摺動手段の移動により弾性変化し、前記回
転モーメントの反力となる出力を生じる弾性手段と、前
記弾性手段からの反力量を任意に調整する反力量調整手
段とからなることを特徴とする。
【0010】前記構成によれば、平衡手段に設けられた
手術器具の重さに応じて回転モーメントを相殺する反力
を調整することで、色々な重さの手術器具を取り付けた
際に生じる、色々な回転モーメントに対し常に釣り合わ
せられる。
手術器具の重さに応じて回転モーメントを相殺する反力
を調整することで、色々な重さの手術器具を取り付けた
際に生じる、色々な回転モーメントに対し常に釣り合わ
せられる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図1〜図16は第1の実施形態
を示す。図1は手術用器具保持装置1の概略的構成を示
すもので、例えば手術台などの基盤に係脱可能に係止さ
れる取付部2を有している。この取付部2には支柱3が
鉛直方向に沿って立設されている。この支柱3の上端部
には鉛直方向の回転軸O1 を中心に回動可能な第1の関
節4を介して連結ロッド5が連結されている。
面に基づいて説明する。図1〜図16は第1の実施形態
を示す。図1は手術用器具保持装置1の概略的構成を示
すもので、例えば手術台などの基盤に係脱可能に係止さ
れる取付部2を有している。この取付部2には支柱3が
鉛直方向に沿って立設されている。この支柱3の上端部
には鉛直方向の回転軸O1 を中心に回動可能な第1の関
節4を介して連結ロッド5が連結されている。
【0012】連結ロッド5の上端部には回転軸O1 と略
直角な回転軸O2 を中心に回転可能な第2の関節6を介
して旋回アーム7が連結されている。この第2の関節6
は保管や持ち運びの時に旋回アーム7が支柱3に折り畳
まれるように回動し、セッティング時には旋回アーム7
が略水平方向に旋回するように固定される。
直角な回転軸O2 を中心に回転可能な第2の関節6を介
して旋回アーム7が連結されている。この第2の関節6
は保管や持ち運びの時に旋回アーム7が支柱3に折り畳
まれるように回動し、セッティング時には旋回アーム7
が略水平方向に旋回するように固定される。
【0013】旋回アーム7の他端部には鉛直方向の回転
軸O3 を中心に回動可能な第3の関節8を介して水平ア
ーム9が連結されている。水平アーム9においては、そ
の本体10に対し、接続アーム11が略水平方向の回転
軸O4 を中心に回動可能に支持されている。接続アーム
11の他端部には、起上アーム着脱部12を介し起上ア
ーム13が連結され、接続アーム11と起上アーム13
は起上アーム着脱部12において着脱自在に構成されて
いる。
軸O3 を中心に回動可能な第3の関節8を介して水平ア
ーム9が連結されている。水平アーム9においては、そ
の本体10に対し、接続アーム11が略水平方向の回転
軸O4 を中心に回動可能に支持されている。接続アーム
11の他端部には、起上アーム着脱部12を介し起上ア
ーム13が連結され、接続アーム11と起上アーム13
は起上アーム着脱部12において着脱自在に構成されて
いる。
【0014】起上アーム13の他端部には垂直ロッド1
4が連結され、垂直ロッド14にはまた、略水平方向の
回転軸O5 を中心に回動可能な第4の関節15を介して
水平ロッド16が連結されている。水平ロッド16の他
端部には、回転軸O5 に略直交する回転軸O6 を中心に
回動可能な第5の関節17を介して内視鏡把持部18が
連結されている。内視鏡把持部18は内視鏡19を内視
鏡中心軸と略一致した回転軸O7 を中心に回動可能に支
持している。
4が連結され、垂直ロッド14にはまた、略水平方向の
回転軸O5 を中心に回動可能な第4の関節15を介して
水平ロッド16が連結されている。水平ロッド16の他
端部には、回転軸O5 に略直交する回転軸O6 を中心に
回動可能な第5の関節17を介して内視鏡把持部18が
連結されている。内視鏡把持部18は内視鏡19を内視
鏡中心軸と略一致した回転軸O7 を中心に回動可能に支
持している。
【0015】以上の構成により、支柱3〜連結ロッド5
は回転軸O1 で、連結ロッド5と旋回アーム7は回転軸
O2 で、旋回アーム7〜水平アーム9は回転軸O3 で、
本体10〜接続アーム11は回転軸O4 で、垂直ロッド
14〜水平ロッド16は回転軸O5 で、水平ロッド16
〜内視鏡把持部18は回転軸O6 で、内視鏡把持部18
〜内視鏡19は回転軸O7 でそれぞれ回転可能に連結し
ている。また、接続アーム11〜起上アーム13は着脱
可能に構成されている。
は回転軸O1 で、連結ロッド5と旋回アーム7は回転軸
O2 で、旋回アーム7〜水平アーム9は回転軸O3 で、
本体10〜接続アーム11は回転軸O4 で、垂直ロッド
14〜水平ロッド16は回転軸O5 で、水平ロッド16
〜内視鏡把持部18は回転軸O6 で、内視鏡把持部18
〜内視鏡19は回転軸O7 でそれぞれ回転可能に連結し
ている。また、接続アーム11〜起上アーム13は着脱
可能に構成されている。
【0016】次に、図1のA矢視図である図2を用いて
前記水平アーム9の構造を説明する。接続アーム11は
本体10に対し、略水平な回転軸O4 において回転自在
であり、本体10に設けられたストッパー20およびス
トッパー21により、回転角度が規制されている。本実
施形態では接続アーム11は垂直姿勢〜水平姿勢まで約
90°回転する。
前記水平アーム9の構造を説明する。接続アーム11は
本体10に対し、略水平な回転軸O4 において回転自在
であり、本体10に設けられたストッパー20およびス
トッパー21により、回転角度が規制されている。本実
施形態では接続アーム11は垂直姿勢〜水平姿勢まで約
90°回転する。
【0017】ここで、回転軸O4 周りに回転する質量に
よるモーメントを考えてみる。図3は内視鏡19の質量
をm1 、接続アーム11〜内視鏡把持部18までの質量
をm2 (重心は中央にあるとする)、回転軸O4 から内
視鏡19の重心までの距離をL、鉛直軸に対する接続ア
ーム11の傾き角θとしたときの概念図である。この図
は質量m1 とm2 を質点と考えることで図4のように示
せる。
よるモーメントを考えてみる。図3は内視鏡19の質量
をm1 、接続アーム11〜内視鏡把持部18までの質量
をm2 (重心は中央にあるとする)、回転軸O4 から内
視鏡19の重心までの距離をL、鉛直軸に対する接続ア
ーム11の傾き角θとしたときの概念図である。この図
は質量m1 とm2 を質点と考えることで図4のように示
せる。
【0018】この質量によるモーメントMは、 M=(m1 +m2 /2)×L×sinθ … (1)式
となり 傾き角が0°(接続アーム11が垂直姿勢)の時、モー
メントMは最小の0となり、傾き角が90°(接続アー
ム11が水平姿勢)の時、モーメントは最大の(m1 +
m2 /2)×Lとなる。
となり 傾き角が0°(接続アーム11が垂直姿勢)の時、モー
メントMは最小の0となり、傾き角が90°(接続アー
ム11が水平姿勢)の時、モーメントは最大の(m1 +
m2 /2)×Lとなる。
【0019】そして、上式に示すように傾き角θに対す
るモーメントMは図5のように非線形のsinカーブを
描く。以下に、傾き角θに係わらず上記モーメントMと
釣り合い可能な接続アーム11を有する水平アーム9の
構造を述べる。
るモーメントMは図5のように非線形のsinカーブを
描く。以下に、傾き角θに係わらず上記モーメントMと
釣り合い可能な接続アーム11を有する水平アーム9の
構造を述べる。
【0020】以下、図2のB−B’断面である図6に用
いて本体10の構造を説明する。本体10の主要な構成
部品であるボックス本体22は、2つの凹空間22aと
22bを設けた部品である。凹空間22aには平衡手段
としてのバランス機構が、凹空間22bには直線摺動手
段としてのブレーキ機構が設けられている。前記バラン
ス機構とブレーキ機構については後述する。
いて本体10の構造を説明する。本体10の主要な構成
部品であるボックス本体22は、2つの凹空間22aと
22bを設けた部品である。凹空間22aには平衡手段
としてのバランス機構が、凹空間22bには直線摺動手
段としてのブレーキ機構が設けられている。前記バラン
ス機構とブレーキ機構については後述する。
【0021】ボックス本体22の両側には、前記2つの
凹空間22a,22bを覆う板状部材の右側カバー23
と左側カバー24が、例えば図2に示すように複数のね
じ25により固定されている。
凹空間22a,22bを覆う板状部材の右側カバー23
と左側カバー24が、例えば図2に示すように複数のね
じ25により固定されている。
【0022】図6に戻り前記右側カバー23と左側カバ
ー24には、それぞれ図1の回転軸O4 を中心とする丸
穴23a,24aが設けられており、軸受としての樹脂
製のアームブッシュ26を介してアーム軸27が回動自
在に支持されている。
ー24には、それぞれ図1の回転軸O4 を中心とする丸
穴23a,24aが設けられており、軸受としての樹脂
製のアームブッシュ26を介してアーム軸27が回動自
在に支持されている。
【0023】このアーム軸27は図6のC−C’断面で
ある図7に示すように、両端をD字状にカットした軸で
あり、その異形軸部27a,27bには、それぞれ右側
アーム板28のD字状の異形穴28aと左側アーム板2
9のD字状の異形穴29aが嵌合し、アーム軸27の回
転方向に固定されている。
ある図7に示すように、両端をD字状にカットした軸で
あり、その異形軸部27a,27bには、それぞれ右側
アーム板28のD字状の異形穴28aと左側アーム板2
9のD字状の異形穴29aが嵌合し、アーム軸27の回
転方向に固定されている。
【0024】図6に戻り、右側アーム板28と左側アー
ム板29はL型の曲げ板形状をしており、接続アーム1
1を構成する部品である。また、右側アーム板28と左
側アーム板29は以下の構成で起上アーム着脱部12と
連結している。
ム板29はL型の曲げ板形状をしており、接続アーム1
1を構成する部品である。また、右側アーム板28と左
側アーム板29は以下の構成で起上アーム着脱部12と
連結している。
【0025】起上アーム着脱部12の異形軸12aは、
右側アーム板28の異形穴28bと、左側アーム板29
の異形穴29bに嵌合し回転方向に固定され、ボルト3
0で右側アーム板28と左側アーム板29を起上アーム
着脱部12に共締めし軸方向の固定を行うことで、右側
アーム板28と左側アーム板29と起上アーム着脱部1
2が固定されている。また、前記アーム軸27の両端に
は抜け止め31がねじ32により固定されている。
右側アーム板28の異形穴28bと、左側アーム板29
の異形穴29bに嵌合し回転方向に固定され、ボルト3
0で右側アーム板28と左側アーム板29を起上アーム
着脱部12に共締めし軸方向の固定を行うことで、右側
アーム板28と左側アーム板29と起上アーム着脱部1
2が固定されている。また、前記アーム軸27の両端に
は抜け止め31がねじ32により固定されている。
【0026】以上の構成により、本体10の右側カバー
23と左側カバー24は樹脂製のブッシュ26を介して
アーム軸27を回転軸O4 周りに回動自在に支持し、抜
け止め31で軸方向の抜けを防止している。これによ
り、アーム軸27と固定された接続アーム11を回転軸
O4 周りに回動自在に支持している。
23と左側カバー24は樹脂製のブッシュ26を介して
アーム軸27を回転軸O4 周りに回動自在に支持し、抜
け止め31で軸方向の抜けを防止している。これによ
り、アーム軸27と固定された接続アーム11を回転軸
O4 周りに回動自在に支持している。
【0027】次に、図6の凹空間22aのD−D’断面
である図8を用いて前記バランス機構の説明を行う。凹
空間22a内にはカム板33が設けられており、このカ
ム板33はカム面33aと異形穴33bを有する板状部
材で、カム板33の異形穴33bがアーム軸27の異形
軸27aに嵌合して回転方向に固定され、ねじ34によ
り軸方向の固定を行うことで、カム板33とアーム軸2
7は固定されている。従って、アーム軸27と連結して
いる接続アーム11の回転軸O4 周りの回転により、カ
ム板33も回転する。
である図8を用いて前記バランス機構の説明を行う。凹
空間22a内にはカム板33が設けられており、このカ
ム板33はカム面33aと異形穴33bを有する板状部
材で、カム板33の異形穴33bがアーム軸27の異形
軸27aに嵌合して回転方向に固定され、ねじ34によ
り軸方向の固定を行うことで、カム板33とアーム軸2
7は固定されている。従って、アーム軸27と連結して
いる接続アーム11の回転軸O4 周りの回転により、カ
ム板33も回転する。
【0028】図8は接続アーム11が水平姿勢、図9は
接続アーム11が垂直姿勢の時のカム板33の状態を示
す図である。カム板33のカム面33aは、後述するば
ねケース35に設けられたローラ36に当接している。
接続アーム11が垂直姿勢の時のカム板33の状態を示
す図である。カム板33のカム面33aは、後述するば
ねケース35に設けられたローラ36に当接している。
【0029】凹空間22a内には、また、ばね定数がk
L の圧縮ばねである大ばね37が1本と、ばね定数がk
S である圧縮ばねである小ばね38が2本並列に設けら
れている。これらのばねは大ばね軸39と小ばね軸40
をそれぞれ内側のガイドとして、またばねケース35を
外側のガイドとしている。
L の圧縮ばねである大ばね37が1本と、ばね定数がk
S である圧縮ばねである小ばね38が2本並列に設けら
れている。これらのばねは大ばね軸39と小ばね軸40
をそれぞれ内側のガイドとして、またばねケース35を
外側のガイドとしている。
【0030】大ばね軸39は雄ねじ39aとフランジ3
9bとばね固定部39cを有し、ボックス本体22の雌
ねじ22cにねじ込まれ、前記フランジ39bがボック
ス本体22に突き当たる位置で固定されている。ばね固
定部39cには大ばね37の端部が固定されている。
9bとばね固定部39cを有し、ボックス本体22の雌
ねじ22cにねじ込まれ、前記フランジ39bがボック
ス本体22に突き当たる位置で固定されている。ばね固
定部39cには大ばね37の端部が固定されている。
【0031】一方、小ばね軸40は雄ねじ40aと把持
部40bとばね固定部40cを有し、ボックス本体22
の雌ねじ22dにねじ込まれた後、抜け止めねじ41が
締め込まれている。小ばね軸40は締め方向は把持部4
0bがボックス本体22に当たる位置まで(図8の状
態)、締め方向は抜け止めねじ41がボックス本体22
の凹空間22a側に当たる位置(図10の状態)の範囲
で軸方向に移動可能に構成されている。ばね固定部40
cは小ばね38の端部が固定されている。
部40bとばね固定部40cを有し、ボックス本体22
の雌ねじ22dにねじ込まれた後、抜け止めねじ41が
締め込まれている。小ばね軸40は締め方向は把持部4
0bがボックス本体22に当たる位置まで(図8の状
態)、締め方向は抜け止めねじ41がボックス本体22
の凹空間22a側に当たる位置(図10の状態)の範囲
で軸方向に移動可能に構成されている。ばね固定部40
cは小ばね38の端部が固定されている。
【0032】ここでばねケース35のアーム軸27側は
コ字状部35aとなっており(図6も参照)、中空円柱
のローラ36がコ字状部35aに両端を支持されたロー
ラ軸42により回動自在に支持されている。ローラ36
には前述したようにカム板33のカム面33aが当接し
ている。
コ字状部35aとなっており(図6も参照)、中空円柱
のローラ36がコ字状部35aに両端を支持されたロー
ラ軸42により回動自在に支持されている。ローラ36
には前述したようにカム板33のカム面33aが当接し
ている。
【0033】ばねケース35の周囲には、凹空間22a
内での摺動性を高める直線摺動手段としての樹脂製の滑
り板43がねじ44により固定されている。また、前述
の通り、ばねケース35はばね収容溝を設けており、溝
の底部35b,35c,35cが、大ばね37と小ばね
38の端部に当接する構造となっている。
内での摺動性を高める直線摺動手段としての樹脂製の滑
り板43がねじ44により固定されている。また、前述
の通り、ばねケース35はばね収容溝を設けており、溝
の底部35b,35c,35cが、大ばね37と小ばね
38の端部に当接する構造となっている。
【0034】以上の構成により、接続アーム11が反時
計回りに回転するとカム板33も反時計回りに回転し、
カム板33のカム面33aは回転軸O4 から垂直方向に
l離れた位置でローラ36〜ローラ軸42〜ばねケース
35〜溝の底部35b,35c,35cを介してボック
ス本体22に固定された大ばね軸39と小ばね軸40に
支持された大ばね37と小ばね38を水平方向に押すこ
とで弾性変形させる構造となっている。
計回りに回転するとカム板33も反時計回りに回転し、
カム板33のカム面33aは回転軸O4 から垂直方向に
l離れた位置でローラ36〜ローラ軸42〜ばねケース
35〜溝の底部35b,35c,35cを介してボック
ス本体22に固定された大ばね軸39と小ばね軸40に
支持された大ばね37と小ばね38を水平方向に押すこ
とで弾性変形させる構造となっている。
【0035】ここで、上記ばねを弾性変形させるカム面
33aの寸法形状について述べる。並列に並べられたば
ねのばね定数は大ばね37がkL で、小ばね38がkS
より、大ばね1本と小ばね2本による合計のばね定数k
は k=kL +kS … (2)式となり また、ばね弾性変形量をxとすると、ばねの弾性変形に
より発生する反力F’は F’=kx … (3)式となる。 また、この反力F’はローラ36を介して回転軸O4 か
ら垂直方向にl離れた位置でカム板39を押すので、こ
の反力F’により発生するモーメントM’は M’=F’l … (4)式となる。 そして、前記質量によるモーメントMとM’が各傾き角
θで同じとなるカム面33aの形状は定められている。
33aの寸法形状について述べる。並列に並べられたば
ねのばね定数は大ばね37がkL で、小ばね38がkS
より、大ばね1本と小ばね2本による合計のばね定数k
は k=kL +kS … (2)式となり また、ばね弾性変形量をxとすると、ばねの弾性変形に
より発生する反力F’は F’=kx … (3)式となる。 また、この反力F’はローラ36を介して回転軸O4 か
ら垂直方向にl離れた位置でカム板39を押すので、こ
の反力F’により発生するモーメントM’は M’=F’l … (4)式となる。 そして、前記質量によるモーメントMとM’が各傾き角
θで同じとなるカム面33aの形状は定められている。
【0036】また、2本の小ばね軸40,40は前述の
通り、図10に示す位置から図8に示す位置まで移動可
能であるが、図10の位置(小ばね固定部40cが回転
軸O4 に対して水平方向に最も離れた位置)は、接続ア
ーム11が水平姿勢の時でも2つの小ばね38が弾性変
形されない位置に定められている。
通り、図10に示す位置から図8に示す位置まで移動可
能であるが、図10の位置(小ばね固定部40cが回転
軸O4 に対して水平方向に最も離れた位置)は、接続ア
ーム11が水平姿勢の時でも2つの小ばね38が弾性変
形されない位置に定められている。
【0037】なお、小ばね軸40を片側のみ締め込んだ
状態を図11に示す。この状態では上側の小ばね38は
機能しておらず、並列に並べられたばねの合計ばね定数
kもk=kL +kS と小さくなっている。このようにば
ねの機能をON・OFFすることで弾性力を調整する機
構を構成している。
状態を図11に示す。この状態では上側の小ばね38は
機能しておらず、並列に並べられたばねの合計ばね定数
kもk=kL +kS と小さくなっている。このようにば
ねの機能をON・OFFすることで弾性力を調整する機
構を構成している。
【0038】図8に戻り凹空間22aには、またアーム
軸27の回転軸O4 周りの回転トルクを調整する回転ト
ルク調整機構45が設けられている。図8より回転トル
ク調整機構45を抜き出したものを図12に示す。
軸27の回転軸O4 周りの回転トルクを調整する回転ト
ルク調整機構45が設けられている。図8より回転トル
ク調整機構45を抜き出したものを図12に示す。
【0039】回転トルク調整機構45は、クランプ状の
金属製の摩擦板46と、アーム軸27を支える樹脂製の
摩擦ブロック47,47と、締付ねじ48と、ねじ4
9,49よりなる。ねじ49,49は摩擦板を凹空間2
2a内に固定している。摩擦板46は空間46aと雌ね
じ部46bを有し、空間46aには前記摩擦ブロック4
7,47がアーム軸27の丸軸部27c(図7も参照)
を支えるように設けられている。摩擦板46の雌ねじ部
46bには締付ねじ48が締められており、締め量に応
じて前記空間46aを図中略上下方向に狭くすることで
前記摩擦ブロック47,47を介してアーム軸27の外
周面に荷重をかけ摩擦を生じさせ、一定のトルク以下で
はアーム軸11が回転しない回転トルク調整機構45を
構成している。
金属製の摩擦板46と、アーム軸27を支える樹脂製の
摩擦ブロック47,47と、締付ねじ48と、ねじ4
9,49よりなる。ねじ49,49は摩擦板を凹空間2
2a内に固定している。摩擦板46は空間46aと雌ね
じ部46bを有し、空間46aには前記摩擦ブロック4
7,47がアーム軸27の丸軸部27c(図7も参照)
を支えるように設けられている。摩擦板46の雌ねじ部
46bには締付ねじ48が締められており、締め量に応
じて前記空間46aを図中略上下方向に狭くすることで
前記摩擦ブロック47,47を介してアーム軸27の外
周面に荷重をかけ摩擦を生じさせ、一定のトルク以下で
はアーム軸11が回転しない回転トルク調整機構45を
構成している。
【0040】次に、図6の凹空間22bに設けられた前
記ブレーキ機構の説明を行う。図6の凹空間22bのE
−E’断面を図13に示す。図6において、梃子アーム
50は長い角柱状の部材で、軽量化のための肉抜き溝5
0a,50b、貫通穴50cが設けられている。また両
端部には、押圧棒51,52がねじ結合により固定され
ている。
記ブレーキ機構の説明を行う。図6の凹空間22bのE
−E’断面を図13に示す。図6において、梃子アーム
50は長い角柱状の部材で、軽量化のための肉抜き溝5
0a,50b、貫通穴50cが設けられている。また両
端部には、押圧棒51,52がねじ結合により固定され
ている。
【0041】図13に示すようにボックス本体22に
は、前記梃子アーム50の上下のガイドとしての梃子ガ
イドU53と梃子ガイドD54が複数のねじ55により
固定されている。また、梃子ガイドU53,梃子ガイド
D54の圧縮方向の力を受けるスペーサー56が梃子ガ
イドU53、梃子ガイドD54、ボックス本体22とね
じ57により共締めされ固定されている。スペーサー5
6は前記梃子アーム50の貫通穴50c内に設けられて
おり、梃子アーム50の動きに干渉されない。
は、前記梃子アーム50の上下のガイドとしての梃子ガ
イドU53と梃子ガイドD54が複数のねじ55により
固定されている。また、梃子ガイドU53,梃子ガイド
D54の圧縮方向の力を受けるスペーサー56が梃子ガ
イドU53、梃子ガイドD54、ボックス本体22とね
じ57により共締めされ固定されている。スペーサー5
6は前記梃子アーム50の貫通穴50c内に設けられて
おり、梃子アーム50の動きに干渉されない。
【0042】また、図6に示すように梃子ガイドU5
3、梃子ガイドD54の他端はガイドつなぎ部材58を
間に介してねじ59により固定されており、同様に梃子
ガイド53U,54Dの圧縮方向の力を受けている。ガ
イドつなぎ部材58には押圧棒60がねじ結合により固
定されている。
3、梃子ガイドD54の他端はガイドつなぎ部材58を
間に介してねじ59により固定されており、同様に梃子
ガイド53U,54Dの圧縮方向の力を受けている。ガ
イドつなぎ部材58には押圧棒60がねじ結合により固
定されている。
【0043】図13に示すように前記梃子アーム50
は、梃子ガイドU53の穴53aと梃子ガイドD54の
穴54aに支持された梃子軸61により回転自在に支持
されている。梃子軸61は抜け止め62とねじ63で連
結することで軸方向の抜けを防止している。また、梃子
アーム50と梃子ガイドU53、梃子ガイドD54の間
には梃子アーム50の高さ方向(梃子軸61の軸方向)
の支えとしての樹脂製のワッシャー64,64が設けら
れている。また、凹空間22bの切欠部22eも梃子ア
ーム50の高さ方向の支えとして設けられている。
は、梃子ガイドU53の穴53aと梃子ガイドD54の
穴54aに支持された梃子軸61により回転自在に支持
されている。梃子軸61は抜け止め62とねじ63で連
結することで軸方向の抜けを防止している。また、梃子
アーム50と梃子ガイドU53、梃子ガイドD54の間
には梃子アーム50の高さ方向(梃子軸61の軸方向)
の支えとしての樹脂製のワッシャー64,64が設けら
れている。また、凹空間22bの切欠部22eも梃子ア
ーム50の高さ方向の支えとして設けられている。
【0044】梃子ガイドU53の穴53bと梃子ガイド
D54の穴54bにはブッシュ65,65が設けられ、
これらは前述の第3の関節8を構成する部品である関節
ブロック66の軸部66aを回転自在に支持している。
軸部66aの端部には、ねじ部66bがあり、リング6
7を締めることで軸方向に圧縮し一定の回転トルクに調
節後固定されている。関節ブロック66には穴66cが
あり、前記旋回アーム7の端部が図示しないねじ等の締
結手段により固定されている。
D54の穴54bにはブッシュ65,65が設けられ、
これらは前述の第3の関節8を構成する部品である関節
ブロック66の軸部66aを回転自在に支持している。
軸部66aの端部には、ねじ部66bがあり、リング6
7を締めることで軸方向に圧縮し一定の回転トルクに調
節後固定されている。関節ブロック66には穴66cが
あり、前記旋回アーム7の端部が図示しないねじ等の締
結手段により固定されている。
【0045】凹空間22bには、ブレーキ板68がその
異形穴68aをアーム軸27の異形軸部27bと嵌合し
て設けられ、接続アーム11の回転に従ってブレーキ板
68も回転する。一方、ブレーキ板68はアーム軸27
の軸方向には固定されず、摺動可能に構成されている。
異形穴68aをアーム軸27の異形軸部27bと嵌合し
て設けられ、接続アーム11の回転に従ってブレーキ板
68も回転する。一方、ブレーキ板68はアーム軸27
の軸方向には固定されず、摺動可能に構成されている。
【0046】ボックス本体22に固定された左側カバー
24にはF/Lノブ69の雄ねじ部69aがねじ込まれ
ている。図13において矢印方向にF/Lノブ69を回
転させると雄ねじ部69aが推進し、図6において梃子
アーム50を図中下向きに押す構造となっている。また
F/Lノブ69の回転量、すなわち雄ねじ部69aの推
進量を規制するストッパー70およびストッパー71が
設けられている。
24にはF/Lノブ69の雄ねじ部69aがねじ込まれ
ている。図13において矢印方向にF/Lノブ69を回
転させると雄ねじ部69aが推進し、図6において梃子
アーム50を図中下向きに押す構造となっている。また
F/Lノブ69の回転量、すなわち雄ねじ部69aの推
進量を規制するストッパー70およびストッパー71が
設けられている。
【0047】図6の梃子アーム50周りの概念図を図1
4に示す。図14中、梃子アーム50は梃子軸61を支
点とし、F/Lノブ69の雄ねじ部69aの推進力FA
を力点とすると、梃子軸61周りには矢印に示す回転モ
ーメントが発生する。このモーメントは梃子アーム50
の両端に設けられた押圧棒51,52にそれぞれFB ,
FC の力を与えるよう構成されている。
4に示す。図14中、梃子アーム50は梃子軸61を支
点とし、F/Lノブ69の雄ねじ部69aの推進力FA
を力点とすると、梃子軸61周りには矢印に示す回転モ
ーメントが発生する。このモーメントは梃子アーム50
の両端に設けられた押圧棒51,52にそれぞれFB ,
FC の力を与えるよう構成されている。
【0048】最後に、図1のF矢視である図15を用い
て第2の関節6(回転軸O2 まわり)の構造を説明す
る。旋回アーム7には旋回アーム関節72が連結ロッド
5には連結ロッド関節73が連結し、これらは第2の関
節6を構成している。連結ロッド関節73にはストッパ
ー74が固定されている。旋回アーム関節72には第1
の突当部72aと第2の突当部72bが設けられてい
る。
て第2の関節6(回転軸O2 まわり)の構造を説明す
る。旋回アーム7には旋回アーム関節72が連結ロッド
5には連結ロッド関節73が連結し、これらは第2の関
節6を構成している。連結ロッド関節73にはストッパ
ー74が固定されている。旋回アーム関節72には第1
の突当部72aと第2の突当部72bが設けられてい
る。
【0049】図15のG−G’断面を図16に示す。ま
た旋回アーム関節72にはテーパー凸部72cが設けら
れ、連結ロッド関節73のテーパー凹部73aに嵌合し
ている。
た旋回アーム関節72にはテーパー凸部72cが設けら
れ、連結ロッド関節73のテーパー凹部73aに嵌合し
ている。
【0050】また、旋回アーム関節72には軸75が図
示しないねじ等の手段により固定されており、軸75は
その他端に雄ねじ部75aを有し、樹脂製のワッシャー
76、ノブ77を貫通後、止めリング78にねじ込まれ
て固定されている。
示しないねじ等の手段により固定されており、軸75は
その他端に雄ねじ部75aを有し、樹脂製のワッシャー
76、ノブ77を貫通後、止めリング78にねじ込まれ
て固定されている。
【0051】次に、前述のように構成された手術器具保
持装置の作用について説明する。まず、バランス機構に
ついて説明すると、図1に示す手術用保持装置1の内視
鏡把持部18に内視鏡19を取り付けた状態にして、図
2に示す接続アーム11を回転軸O4 周りに垂直姿勢か
ら水平姿勢になるよう図中、反時計方向に回転させる
と、接続アーム11〜内視鏡19に至る質量による回転
軸O4 周りのモーメントMが発生する。このモーメント
Mは前記(1)式に示すようにM=(M1 +m2 /2)
×L×sinθで表され、図5に示すように回転角θに
対するモーメントMはsinカーブを描く。
持装置の作用について説明する。まず、バランス機構に
ついて説明すると、図1に示す手術用保持装置1の内視
鏡把持部18に内視鏡19を取り付けた状態にして、図
2に示す接続アーム11を回転軸O4 周りに垂直姿勢か
ら水平姿勢になるよう図中、反時計方向に回転させる
と、接続アーム11〜内視鏡19に至る質量による回転
軸O4 周りのモーメントMが発生する。このモーメント
Mは前記(1)式に示すようにM=(M1 +m2 /2)
×L×sinθで表され、図5に示すように回転角θに
対するモーメントMはsinカーブを描く。
【0052】回転軸O4 周りの回転は、図8に示すアー
ム軸27を中心に行われるが、これと連結したカム板3
3も同様に反時計方向に回転する。カム板33の面33
aは、回転軸O4 から垂直方向にl離れた位置でローラ
36〜ローラ軸42〜ばねケース35の溝の底部35
b,35c,35を介してボックス本体22に固定され
た大ばね軸39と小ばね軸40に支持された大ばね37
と小ばね38を押すことで弾性変形させる。
ム軸27を中心に行われるが、これと連結したカム板3
3も同様に反時計方向に回転する。カム板33の面33
aは、回転軸O4 から垂直方向にl離れた位置でローラ
36〜ローラ軸42〜ばねケース35の溝の底部35
b,35c,35を介してボックス本体22に固定され
た大ばね軸39と小ばね軸40に支持された大ばね37
と小ばね38を押すことで弾性変形させる。
【0053】ばねは弾性変形させられることで前記
(2)式や(3)式に示すように、ばね定数kと弾性線
形量xに比例した反力F’を発生する。図8の大ばね軸
39と2本の小ばね軸40が全てボックス本体22に締
め込まれた状態においてはカム33の回転により、大ば
ね37と2本の小ばね38がそれぞれ、溝の底部35
b,35c、35c〜ばね固定部39c,40c,40
cの間で挟まれることで弾性変形させられる。つまり大
ばね37と2本の小ばね38は機能している。
(2)式や(3)式に示すように、ばね定数kと弾性線
形量xに比例した反力F’を発生する。図8の大ばね軸
39と2本の小ばね軸40が全てボックス本体22に締
め込まれた状態においてはカム33の回転により、大ば
ね37と2本の小ばね38がそれぞれ、溝の底部35
b,35c、35c〜ばね固定部39c,40c,40
cの間で挟まれることで弾性変形させられる。つまり大
ばね37と2本の小ばね38は機能している。
【0054】図8の状態における、並列に並べられたば
ねの合計ばね定数kは機能している大ばね37と2本の
小ばね38のばね定数を加算した値であり、 k=kL +2kS となる。そして反力F’はばね定数kと弾性変形量xの
積で決まる。
ねの合計ばね定数kは機能している大ばね37と2本の
小ばね38のばね定数を加算した値であり、 k=kL +2kS となる。そして反力F’はばね定数kと弾性変形量xの
積で決まる。
【0055】ここで、この反力F’は、回転軸O4 から
垂直方向にl離れた位置でカム板33を押すため、この
反力F’によるモーメントM’はM’=F’lとなる。
ここで、カム面33aの形状は、質量によるモーメント
Mと反力F’によるモーメントM’がどの回転角θにお
いても釣り合うよう設計されているので、接続アーム1
1を任意の回転角θまで回転させ、手を離しても釣り合
いがとれ接続アーム11は静止する。
垂直方向にl離れた位置でカム板33を押すため、この
反力F’によるモーメントM’はM’=F’lとなる。
ここで、カム面33aの形状は、質量によるモーメント
Mと反力F’によるモーメントM’がどの回転角θにお
いても釣り合うよう設計されているので、接続アーム1
1を任意の回転角θまで回転させ、手を離しても釣り合
いがとれ接続アーム11は静止する。
【0056】ここで、図1の内視鏡19を軽いものに交
換して使用する場合について以下に説明する。図8の大
ばね軸39と2本の小ばね軸40が全てボックス本体2
2に締め込まれた状態で、内視鏡19を軽い物に交換す
ると質量によるモーメントMが小さくなるのに対し、ば
ねの反力F’によるモーメントM’は変化しないのでM
<M’となり釣り合いが崩れ、バランスがとれなくな
る。
換して使用する場合について以下に説明する。図8の大
ばね軸39と2本の小ばね軸40が全てボックス本体2
2に締め込まれた状態で、内視鏡19を軽い物に交換す
ると質量によるモーメントMが小さくなるのに対し、ば
ねの反力F’によるモーメントM’は変化しないのでM
<M’となり釣り合いが崩れ、バランスがとれなくな
る。
【0057】この時は、Mが小さくなるのに応じてM’
も小さくしてやれば良い。図11に示すように上側の小
ばね軸40を抜け止めねじ41がボックス本体22の凹
空間22aに当たり動かなくなるまで(締め方向に)動
かす。この時上側の小ばね軸40のばね固定部40cが
回転軸O4 から離れることで上の小ばね38は接続アー
ム11が水平姿勢の時でも溝の底部35c〜ばね固定部
40c間で弾性変形させられず、つまり上側の小ばねが
機能しなくなる。
も小さくしてやれば良い。図11に示すように上側の小
ばね軸40を抜け止めねじ41がボックス本体22の凹
空間22aに当たり動かなくなるまで(締め方向に)動
かす。この時上側の小ばね軸40のばね固定部40cが
回転軸O4 から離れることで上の小ばね38は接続アー
ム11が水平姿勢の時でも溝の底部35c〜ばね固定部
40c間で弾性変形させられず、つまり上側の小ばねが
機能しなくなる。
【0058】これによりばね定数kがk=kL +kS と
小さくなることで、反力F’(=kx)も小さくなり、
M≒M’とできる。また、更に軽い内視鏡19を用いる
時は図10に示すように2つの小ばね軸40を一緒に緩
めることで、2つの小ばね38を機能しないようにし全
体のばね定数k=kL を小さくすることで釣り合わせら
れる。
小さくなることで、反力F’(=kx)も小さくなり、
M≒M’とできる。また、更に軽い内視鏡19を用いる
時は図10に示すように2つの小ばね軸40を一緒に緩
めることで、2つの小ばね38を機能しないようにし全
体のばね定数k=kL を小さくすることで釣り合わせら
れる。
【0059】また、図12に示すトルク調整機構45
で、締め付けねじ48を摩擦板46の雌ねじ部46bに
締め込むことで、空間46aを図中上下方向に狭くし、
摩擦ブロック47,47を介してアーム軸27の外周面
に荷重をかけ摩擦を生じさせている。この摩擦により一
定以下のトルクではアーム軸11は回転しない。
で、締め付けねじ48を摩擦板46の雌ねじ部46bに
締め込むことで、空間46aを図中上下方向に狭くし、
摩擦ブロック47,47を介してアーム軸27の外周面
に荷重をかけ摩擦を生じさせている。この摩擦により一
定以下のトルクではアーム軸11は回転しない。
【0060】よって前記MとM’が少々異なっていて
も、回転トルク調整機構45により一定以下のトルクが
キャンセルされるのでバランスがとれる。次に、ブレー
キ機構の作用について説明する。
も、回転トルク調整機構45により一定以下のトルクが
キャンセルされるのでバランスがとれる。次に、ブレー
キ機構の作用について説明する。
【0061】図13のF/Lノブ69は図中水平姿勢か
ら垂直姿勢に回転することで回転軸O3 ,O4 周りの回
転のF(フリー)、L(ロック)を切り替えるものであ
る。F/Lノブ69が水平姿勢から垂直姿勢に回転する
ことで、F/Lノブ69の雄ねじ部69aが左側カバー
24に対し所定の推進力でねじ込まれる。
ら垂直姿勢に回転することで回転軸O3 ,O4 周りの回
転のF(フリー)、L(ロック)を切り替えるものであ
る。F/Lノブ69が水平姿勢から垂直姿勢に回転する
ことで、F/Lノブ69の雄ねじ部69aが左側カバー
24に対し所定の推進力でねじ込まれる。
【0062】図6に示すように雄ねじ部69aは、支点
61を持つ梃子アーム50を所定の推進力で押圧する。
概念図としての図14に示すように、ねじによる推進力
FAは、梃子アーム50に力点として加わり、支点とし
ての梃子軸61まわりにモーメントを発生させる。この
モーメントは、梃子アーム50の両端に設けられた押圧
棒51,52にそれぞれFB ,FC の力を与える。
61を持つ梃子アーム50を所定の推進力で押圧する。
概念図としての図14に示すように、ねじによる推進力
FAは、梃子アーム50に力点として加わり、支点とし
ての梃子軸61まわりにモーメントを発生させる。この
モーメントは、梃子アーム50の両端に設けられた押圧
棒51,52にそれぞれFB ,FC の力を与える。
【0063】ここで、力FB は図7に示すように図中下
向きに働き、ブレーキ板68は押圧棒51とボックス本
体22との間で挟まれることによりロックされる。ここ
でアーム軸27とブレーキ板68は相対回転しないよう
に固定されているので、アーム軸27もロックされ、こ
れと連結した接続アーム11もロックされる。これによ
り、回転軸O4 周りの回転がロックされる。なお、アー
ム軸27とブレーキ板68は軸方向には連結していない
ため、力FB が接続アーム11に伝わることはない。
向きに働き、ブレーキ板68は押圧棒51とボックス本
体22との間で挟まれることによりロックされる。ここ
でアーム軸27とブレーキ板68は相対回転しないよう
に固定されているので、アーム軸27もロックされ、こ
れと連結した接続アーム11もロックされる。これによ
り、回転軸O4 周りの回転がロックされる。なお、アー
ム軸27とブレーキ板68は軸方向には連結していない
ため、力FB が接続アーム11に伝わることはない。
【0064】一方、力FC は、図6に示すように図中上
向きに働き、関節ブロック66の軸部66aは、押圧棒
52と押圧棒60との間で挟まれることによりロックさ
れ、回転軸O3 周りの回転がロックされる。
向きに働き、関節ブロック66の軸部66aは、押圧棒
52と押圧棒60との間で挟まれることによりロックさ
れ、回転軸O3 周りの回転がロックされる。
【0065】持ち運び等、コンパクトにする必要がある
時には、図1の起上アーム着脱部12から起上アーム1
3を取外した後、第3の関節8の回転軸O3 周りに旋回
アーム7と水平アーム9が略平行となるよう回転させ、
その後、図15に示す状態から旋回アーム7を回転軸O
2 周りに図中、反時計方向に回転させることで、コンパ
クトに折り畳むことができる。図15で旋回アーム関節
72に設けられた第2の突当部72bは連結ロッド関節
73に設けられたストッパー74に当接する(図15中
2点鎖線の位置)まで回転する。
時には、図1の起上アーム着脱部12から起上アーム1
3を取外した後、第3の関節8の回転軸O3 周りに旋回
アーム7と水平アーム9が略平行となるよう回転させ、
その後、図15に示す状態から旋回アーム7を回転軸O
2 周りに図中、反時計方向に回転させることで、コンパ
クトに折り畳むことができる。図15で旋回アーム関節
72に設けられた第2の突当部72bは連結ロッド関節
73に設けられたストッパー74に当接する(図15中
2点鎖線の位置)まで回転する。
【0066】回転した後は、図16に示すようにノブ7
7を締め込むことにより、テーパー凸部72cとテーパ
ー凹部73aが押しつけられることで噛み合い、回転軸
O2周りに回転しなくなる。テーパーによる噛み合わせ
なので、弱い押しつけ力でも充分な固定力量が発生す
る。
7を締め込むことにより、テーパー凸部72cとテーパ
ー凹部73aが押しつけられることで噛み合い、回転軸
O2周りに回転しなくなる。テーパーによる噛み合わせ
なので、弱い押しつけ力でも充分な固定力量が発生す
る。
【0067】一方、セッティング時には、ノブ77を緩
めることで、テーパー部の噛み合いを外した後、図15
中旋回アーム7を時計方向に回転させ、第1の突当部7
2aがストッパー74に当接するようにした後、再度、
ノブ77を締め込んで回転軸O2 周りに回転しないよう
にする。
めることで、テーパー部の噛み合いを外した後、図15
中旋回アーム7を時計方向に回転させ、第1の突当部7
2aがストッパー74に当接するようにした後、再度、
ノブ77を締め込んで回転軸O2 周りに回転しないよう
にする。
【0068】なお、本実施形態では、バランスをとるた
めの弾性補正要素に圧縮ばねを使用したが、これに限ら
ず他のばねや油圧系、気体圧力系、または、圧縮空気系
等も考えられる。
めの弾性補正要素に圧縮ばねを使用したが、これに限ら
ず他のばねや油圧系、気体圧力系、または、圧縮空気系
等も考えられる。
【0069】また、ばねの本数も3本に限らず2本でも
4本以上でも構わない。更に本実施形態の3本のばねの
ばね定数は2種類とし、1本のばねは常に機能したまま
としたが、これに限らず3本のばねのばね定数を全て変
えたり、3本のばねの機能をON−OFFできるように
することで、ばね定数を細かく変えられるようにしても
よい。
4本以上でも構わない。更に本実施形態の3本のばねの
ばね定数は2種類とし、1本のばねは常に機能したまま
としたが、これに限らず3本のばねのばね定数を全て変
えたり、3本のばねの機能をON−OFFできるように
することで、ばね定数を細かく変えられるようにしても
よい。
【0070】また、本実施形態では、大ばねと大ばね軸
からなるユニットをボックス本体に対しねじ込んだ状態
で固定していたが、これに限らず、大ばね軸のフランジ
部側に溝やつまみ等を設け、異なるばね定数の大ばねと
大ばね軸からなるユニットに(ユーザーが)交換可能な
構成としてもよい。
からなるユニットをボックス本体に対しねじ込んだ状態
で固定していたが、これに限らず、大ばね軸のフランジ
部側に溝やつまみ等を設け、異なるばね定数の大ばねと
大ばね軸からなるユニットに(ユーザーが)交換可能な
構成としてもよい。
【0071】更に、ねじに限らずカム等によりばね軸を
推進させてばね機能をON−OFFさせてもよい。ま
た、ばねの配置についても本実施形態は同一平面上に3
つのばねを並列に配置したが直列に配置しても良い。ま
た、小ばね軸とボックス本体のねじ部には多条ねじを使
用し、少ない回転で軸方向に大きく移動できるようにし
てもよい。
推進させてばね機能をON−OFFさせてもよい。ま
た、ばねの配置についても本実施形態は同一平面上に3
つのばねを並列に配置したが直列に配置しても良い。ま
た、小ばね軸とボックス本体のねじ部には多条ねじを使
用し、少ない回転で軸方向に大きく移動できるようにし
てもよい。
【0072】図17〜図21は第2の実施形態を示し、
本実施形態では、第1の実施形態で3本のばねを同一平
面に並列に並べていたのに対し、同一軸上にばねを並べ
たものである。ばねを同一軸上に並べたのと、ばねの機
能ON−OFF手段を変えた以外は第1の実施形態と同
様なので、変更部分のみの説明を行う。
本実施形態では、第1の実施形態で3本のばねを同一平
面に並列に並べていたのに対し、同一軸上にばねを並べ
たものである。ばねを同一軸上に並べたのと、ばねの機
能ON−OFF手段を変えた以外は第1の実施形態と同
様なので、変更部分のみの説明を行う。
【0073】ボックス本体79の凹空間79aには、ば
ねケース80が設けられている。このばねケース80は
ばね収容溝80aを設けており、この中にはそれぞれ径
の異なる3本の圧縮ばね81,82,83が同軸上に収
納され、これらのねじの端部はばねケース80の溝の底
部80bに接着等の手段で固定されている。
ねケース80が設けられている。このばねケース80は
ばね収容溝80aを設けており、この中にはそれぞれ径
の異なる3本の圧縮ばね81,82,83が同軸上に収
納され、これらのねじの端部はばねケース80の溝の底
部80bに接着等の手段で固定されている。
【0074】これら3本の圧縮ばね81,82,83の
ばね定数はそれぞれka ,kb ,kc となっている。ま
た、ボックス本体79には上記ばねの内側のガイドとし
てのばねガイド84が固定されている。
ばね定数はそれぞれka ,kb ,kc となっている。ま
た、ボックス本体79には上記ばねの内側のガイドとし
てのばねガイド84が固定されている。
【0075】ボックス本体79の外側にはばね定数調整
ノブ85が設けられ、このノブ85はボックス本体79
に回転自在に支持された軸86と連結している。軸86
の凹空間79a内にはCリング87が固定され、Cリン
グ87とばね定数調整ノブ85でボックス本体79を挟
むことにより、軸方向に抜けない構造になっている。軸
86の他端部には、ばねストッパー88が固定されてい
る。
ノブ85が設けられ、このノブ85はボックス本体79
に回転自在に支持された軸86と連結している。軸86
の凹空間79a内にはCリング87が固定され、Cリン
グ87とばね定数調整ノブ85でボックス本体79を挟
むことにより、軸方向に抜けない構造になっている。軸
86の他端部には、ばねストッパー88が固定されてい
る。
【0076】図17のH−H’断面を図18に示す。ば
ねストッパー88は板の中央に切欠部88aのある部材
である。図18に示すように、ばね定数調整ノブ85が
水平姿勢の時は、前記3本の圧縮ばね81,82,83
は切欠部88aを通過する。ここで、ばね定数調整ノブ
85を図中反時計方向に回転させることで、ばねストッ
パー88は軸86を中心に回転する。図示しないクリッ
プ手段とストッパーによりばね定数調整ノブ85は垂直
姿勢(0°)から反時計方向に20°,40°,60°
と、20°きざみで回転する。図19は20°、図20
は40°、図21は60°回転した時のばねストッパー
の状態を示す図である。
ねストッパー88は板の中央に切欠部88aのある部材
である。図18に示すように、ばね定数調整ノブ85が
水平姿勢の時は、前記3本の圧縮ばね81,82,83
は切欠部88aを通過する。ここで、ばね定数調整ノブ
85を図中反時計方向に回転させることで、ばねストッ
パー88は軸86を中心に回転する。図示しないクリッ
プ手段とストッパーによりばね定数調整ノブ85は垂直
姿勢(0°)から反時計方向に20°,40°,60°
と、20°きざみで回転する。図19は20°、図20
は40°、図21は60°回転した時のばねストッパー
の状態を示す図である。
【0077】次に、第2の実施形態の構成による作用を
説明する。図18において、ばね定数調整ノブ85を2
0°反時計方向に回転すると、図19の状態となる。こ
の状態では、圧縮ばね82と圧縮ばね83は、ばねスト
ッパー88の切欠部88aを通過できる位置にあるが、
圧縮ばね81は通過できる位置にはない。
説明する。図18において、ばね定数調整ノブ85を2
0°反時計方向に回転すると、図19の状態となる。こ
の状態では、圧縮ばね82と圧縮ばね83は、ばねスト
ッパー88の切欠部88aを通過できる位置にあるが、
圧縮ばね81は通過できる位置にはない。
【0078】図示しない接続アームやカムの回転でばね
ケース80が図17中で右方向に移動した時、上述のと
おり圧縮ばね81のみがばねケース80の溝の底部80
b〜ばねストッパー87間で圧縮され、ばねケース80
の変位量をxとすると出力F1 ’=ka xを生じる。
ケース80が図17中で右方向に移動した時、上述のと
おり圧縮ばね81のみがばねケース80の溝の底部80
b〜ばねストッパー87間で圧縮され、ばねケース80
の変位量をxとすると出力F1 ’=ka xを生じる。
【0079】ここで、内視鏡が重いなど質量によるモー
メントが大きい場合には、図20や図21に示すよう
に、ばね定数調整ノブ85を40°,60°回せば良
い。これにより、溝の底部80b〜ばねストッパー87
間で圧縮されるばねがそれぞれ、圧縮ばね81と圧縮ば
ね82、圧縮ばね81と圧縮ばね82と圧縮ばね83と
なり、出力もそれぞれ(ka +kb )x,(ka +kb
+kc )xと増加し、質量によるモーメントが大きい時
でも対応できる。
メントが大きい場合には、図20や図21に示すよう
に、ばね定数調整ノブ85を40°,60°回せば良
い。これにより、溝の底部80b〜ばねストッパー87
間で圧縮されるばねがそれぞれ、圧縮ばね81と圧縮ば
ね82、圧縮ばね81と圧縮ばね82と圧縮ばね83と
なり、出力もそれぞれ(ka +kb )x,(ka +kb
+kc )xと増加し、質量によるモーメントが大きい時
でも対応できる。
【0080】したがって、第1の実施形態の効果に加
え、ばねを同軸上に並べることで小型化が図られる。ま
た、径方向にストッパーを入れるので、ストッパーのO
N−OFFを入れる操作がワンタッチででき、操作性が
よい。
え、ばねを同軸上に並べることで小型化が図られる。ま
た、径方向にストッパーを入れるので、ストッパーのO
N−OFFを入れる操作がワンタッチででき、操作性が
よい。
【0081】図22〜図25は第3の実施形態を示し、
本実施形態では第1の実施形態で常に一定であったばね
の装備力量を変えられるようにしたものである。これ以
外は第1の実施形態と同様なので、同部品は同じ番号を
付し説明は割愛する。
本実施形態では第1の実施形態で常に一定であったばね
の装備力量を変えられるようにしたものである。これ以
外は第1の実施形態と同様なので、同部品は同じ番号を
付し説明は割愛する。
【0082】図22に示す小ばね軸89は、雄ねじ89
a、把持部89b、小ばね38が固定されたばね固定部
89c、指標89dを設け、ボックス本体22の雌ねじ
22dに支持された軸である。
a、把持部89b、小ばね38が固定されたばね固定部
89c、指標89dを設け、ボックス本体22の雌ねじ
22dに支持された軸である。
【0083】図22のように指標89dがボックス本体
22の表面と略一致した状態に見える状態では、接続ア
ーム11が垂直姿勢だと小ばね38は弾性変形されてお
らず、接続アーム11が垂直姿勢から水平姿勢に傾き始
めるとすぐに、小ばね38は弾性変形される。この条件
では小ばね38の装備力量は「0」である。
22の表面と略一致した状態に見える状態では、接続ア
ーム11が垂直姿勢だと小ばね38は弾性変形されてお
らず、接続アーム11が垂直姿勢から水平姿勢に傾き始
めるとすぐに、小ばね38は弾性変形される。この条件
では小ばね38の装備力量は「0」である。
【0084】一方、図22の状態から小ばね軸89を指
標89dがボックス本体22の表面より外側(図中右方
向)に引き出した状態では、接続アーム11が垂直姿勢
だと小ばね38は弾性変形されておらず、接続アーム1
1が垂直姿勢から水平姿勢に傾き所定の角度(小ばね軸
89の引き出し量により定まる)を超えると小ばね38
は弾性変形を始める。この条件では小ばね38の装備力
量は「負」である。
標89dがボックス本体22の表面より外側(図中右方
向)に引き出した状態では、接続アーム11が垂直姿勢
だと小ばね38は弾性変形されておらず、接続アーム1
1が垂直姿勢から水平姿勢に傾き所定の角度(小ばね軸
89の引き出し量により定まる)を超えると小ばね38
は弾性変形を始める。この条件では小ばね38の装備力
量は「負」である。
【0085】更に、図22の状態から小ばね軸89を指
標89dがボックス本体22の表面より内側(図中左方
向)に締め込んだ状態(図23参照)では、接続アーム
11が垂直姿勢で既に小ばね38は弾性変形されてお
り、接続アーム11の傾き角により更に弾性変形させら
れる。この条件では小ばね38の装備力量は「正」であ
る。つまり、小ばね軸89のねじ込みによって、小ばね
38の装備力量が変えられる構造となっている。
標89dがボックス本体22の表面より内側(図中左方
向)に締め込んだ状態(図23参照)では、接続アーム
11が垂直姿勢で既に小ばね38は弾性変形されてお
り、接続アーム11の傾き角により更に弾性変形させら
れる。この条件では小ばね38の装備力量は「正」であ
る。つまり、小ばね軸89のねじ込みによって、小ばね
38の装備力量が変えられる構造となっている。
【0086】第1、第2の実施形態では図24の状態I
に示すように、接続アーム11の姿勢を決める軸11a
に対し接続アーム11〜内視鏡19に至る回転部材の全
体重心19aが前記軸11a上にある場合を想定してい
るが、状態Jや状態Kのように全体重心19aが前記軸
11a上にない場合には、接続アーム11が垂直姿勢で
も質量によるモーメントは0とはならない(図25参
照)。
に示すように、接続アーム11の姿勢を決める軸11a
に対し接続アーム11〜内視鏡19に至る回転部材の全
体重心19aが前記軸11a上にある場合を想定してい
るが、状態Jや状態Kのように全体重心19aが前記軸
11a上にない場合には、接続アーム11が垂直姿勢で
も質量によるモーメントは0とはならない(図25参
照)。
【0087】図24,25の状態Jのように軸11aに
対し全体重心19aが図中、左側にある時は軸11aが
垂直姿勢でも既に質量によるモーメントが発生してい
る。このような場合には、図23のように小ばね軸89
の指標89dをボックス本体22内にねじ込むことで、
ばねの初期装備力量を「正」とし、ばねによる発生モー
メントを図25の状態Jと同様に形状とし質量による初
期モーメントを相殺できる。
対し全体重心19aが図中、左側にある時は軸11aが
垂直姿勢でも既に質量によるモーメントが発生してい
る。このような場合には、図23のように小ばね軸89
の指標89dをボックス本体22内にねじ込むことで、
ばねの初期装備力量を「正」とし、ばねによる発生モー
メントを図25の状態Jと同様に形状とし質量による初
期モーメントを相殺できる。
【0088】一方、図24,25の状態Kのように軸1
1aに対し全体重心19aが図中、右側にある時は軸1
1aが垂直姿勢の時は質量によるモーメントは回転軸O
4 を中心に時計方向に生じている。しかし、図示しない
ストッパー等によりこのモーメントはキャンセルされ
る。そして、水平姿勢に向けて所定の角度回転すること
で、質量によるモーメントが0となる。このような場合
には、図22の状態から小ばね軸89を指標89dがボ
ックス本体22の表面より外側(図中右方向)に引き出
すことで、ばねの初期装備力量を「負」とし、ばねによ
る発生モーメントを図25の状態Kと同様な形状とし質
量による初期モーメントを相殺できる。
1aに対し全体重心19aが図中、右側にある時は軸1
1aが垂直姿勢の時は質量によるモーメントは回転軸O
4 を中心に時計方向に生じている。しかし、図示しない
ストッパー等によりこのモーメントはキャンセルされ
る。そして、水平姿勢に向けて所定の角度回転すること
で、質量によるモーメントが0となる。このような場合
には、図22の状態から小ばね軸89を指標89dがボ
ックス本体22の表面より外側(図中右方向)に引き出
すことで、ばねの初期装備力量を「負」とし、ばねによ
る発生モーメントを図25の状態Kと同様な形状とし質
量による初期モーメントを相殺できる。
【0089】なお、この状態Kにおいては、軸11aが
垂直姿勢〜質量によるモーメントが0となる範囲におい
て、質量によるモーメントは回転軸O4 を中心に時計方
向に生じており、これを相殺するばねによるモーメント
は存在しないが、これに対しては回転軸O4 まわりの摩
擦を上げることで対応できる。
垂直姿勢〜質量によるモーメントが0となる範囲におい
て、質量によるモーメントは回転軸O4 を中心に時計方
向に生じており、これを相殺するばねによるモーメント
は存在しないが、これに対しては回転軸O4 まわりの摩
擦を上げることで対応できる。
【0090】なお、重心の位置が変わっても、ねじ込み
量を調整することで対応できる。また、内視鏡19の重
量が重い時、第1の実施形態では小ばねの機能をON
し、ばね定数を上げて対応したが、本実施形態のように
初期装備力量を上げることでモーメントを底上げし対応
することもできる。
量を調整することで対応できる。また、内視鏡19の重
量が重い時、第1の実施形態では小ばねの機能をON
し、ばね定数を上げて対応したが、本実施形態のように
初期装備力量を上げることでモーメントを底上げし対応
することもできる。
【0091】底上げにより、特定の角度で質量によるM
とばねによるM’の釣り合いの対応がとり難くなること
に対しても回転軸O4 まわりの摩擦を上げることで対応
できる。したがって、質量の重心位置が、所定の位置か
らずれても釣り合いをとることができるので多くの内視
鏡に対応でき、汎用性が高い。
とばねによるM’の釣り合いの対応がとり難くなること
に対しても回転軸O4 まわりの摩擦を上げることで対応
できる。したがって、質量の重心位置が、所定の位置か
らずれても釣り合いをとることができるので多くの内視
鏡に対応でき、汎用性が高い。
【0092】また、少ないばねで多種の質量によるモー
メントと釣り合わせられるので装置を小型軽量化でき
る。前記実施形態によれば、次のような構成が得られ
る。
メントと釣り合わせられるので装置を小型軽量化でき
る。前記実施形態によれば、次のような構成が得られ
る。
【0093】(付記1)手術器具を保持するアームが回
転軸を中心として回転運動する際に発生する質量による
回転モーメントを平衡させるように構成した手術器具保
持装置において、前記回転運動を直線運動に変換する運
動方向変換手段と、前記運動方向変換手段の作用により
直線方向に摺動する直線摺動手段と、前記直線摺動手段
の摺動方向に、前記回転モーメントを相殺する反力を前
記直線摺動手段に付加する平衡手段とを具備し、前記平
衡手段は、前記直線摺動手段の移動により弾性変化し、
前記回転モーメントの反力となる出力を生じる弾性手段
と、前記弾性手段からの反力量を任意に調整する反力量
調整手段とからなることを特徴とする手術器具保持装
置。
転軸を中心として回転運動する際に発生する質量による
回転モーメントを平衡させるように構成した手術器具保
持装置において、前記回転運動を直線運動に変換する運
動方向変換手段と、前記運動方向変換手段の作用により
直線方向に摺動する直線摺動手段と、前記直線摺動手段
の摺動方向に、前記回転モーメントを相殺する反力を前
記直線摺動手段に付加する平衡手段とを具備し、前記平
衡手段は、前記直線摺動手段の移動により弾性変化し、
前記回転モーメントの反力となる出力を生じる弾性手段
と、前記弾性手段からの反力量を任意に調整する反力量
調整手段とからなることを特徴とする手術器具保持装
置。
【0094】(付記2)前記弾性手段の弾性力量は、前
記直線摺動手段の摺動量に応じて変化することを特徴と
する付記1に記載の手術器具保持装置。 (付記3)前記平衡手段が複数の弾性手段を備えたこと
を特徴とする付記1に記載の手術器具保持装置。 (付記4)前記複数の弾性手段を選択使用することによ
り反力を調整可能としたことを特徴とする付記3に記載
の手術器具保持装置。 (付記5)前記弾性手段がばねであることを特徴とする
付記1〜4に記載の手術器具保持装置。 (付記6)前記弾性手段が圧縮ばねであることを特徴と
する付記1〜4に記載の手術器具保持装置。
記直線摺動手段の摺動量に応じて変化することを特徴と
する付記1に記載の手術器具保持装置。 (付記3)前記平衡手段が複数の弾性手段を備えたこと
を特徴とする付記1に記載の手術器具保持装置。 (付記4)前記複数の弾性手段を選択使用することによ
り反力を調整可能としたことを特徴とする付記3に記載
の手術器具保持装置。 (付記5)前記弾性手段がばねであることを特徴とする
付記1〜4に記載の手術器具保持装置。 (付記6)前記弾性手段が圧縮ばねであることを特徴と
する付記1〜4に記載の手術器具保持装置。
【0095】(付記7)前記運動方向変換手段がカムで
あることを特徴とする付記1に記載の手術器具保持装
置。 (付記8)前記運動方向変換手段の回転運動を直線運動
に変換する比率が、前記アームの垂直姿勢状態を基準位
置として基準位置からの前記アームの回転角をθ、基準
位置からの前記摺動手段の直線移動量をx、定数をAと
した時に、x≒Asinθであることを特徴とする付記
1に記載の手術器具保持装置。
あることを特徴とする付記1に記載の手術器具保持装
置。 (付記8)前記運動方向変換手段の回転運動を直線運動
に変換する比率が、前記アームの垂直姿勢状態を基準位
置として基準位置からの前記アームの回転角をθ、基準
位置からの前記摺動手段の直線移動量をx、定数をAと
した時に、x≒Asinθであることを特徴とする付記
1に記載の手術器具保持装置。
【0096】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、小型軽量で、色々な重さの手術器具で対応でき、操
作性を向上できるという効果がある。
ば、小型軽量で、色々な重さの手術器具で対応でき、操
作性を向上できるという効果がある。
【図1】この発明の第1の実施形態を示す手術器具保持
装置全体の概略的斜視図。
装置全体の概略的斜視図。
【図2】図1のA矢視図。
【図3】同実施形態の回転軸O4 周りに回転する質量に
よるモーメントを示す図。
よるモーメントを示す図。
【図4】同実施形態の回転軸O4 周りに回転する質量に
よるモーメントを示す図。
よるモーメントを示す図。
【図5】同実施形態の傾き角θに対するモーメントを示
す図。
す図。
【図6】図2のB−B´線に沿う断面図。
【図7】図6のC−C´線に沿う断面図。
【図8】図6のD−D´線に沿う断面で、接続アームが
水平姿勢の状態の図。
水平姿勢の状態の図。
【図9】図6のD−D´線に沿う断面で、接続アームが
垂直姿勢の状態の図。
垂直姿勢の状態の図。
【図10】図6のD−D´線に沿う断面で、ばね軸の作
用説明図。
用説明図。
【図11】図6のD−D´線に沿う断面で、ばね軸の作
用説明図。
用説明図。
【図12】同実施形態の回転トルク調整機構の断面図。
【図13】図6のE−E´線に沿う断面図。
【図14】同実施形態を梃子アームの作用説明図。
【図15】図1のF矢視図。
【図16】図15のG−G´線に沿う断面図。
【図17】この発明の第2の実施形態を示すボックス本
体の断面図。
体の断面図。
【図18】図17のH−H´線に沿う断面図。
【図19】同実施形態のばね定数調整ノブを20゜回転
したときの図。
したときの図。
【図20】同実施形態のばね定数調整ノブを40゜回転
したときの図。
したときの図。
【図21】同実施形態のばね定数調整ノブを60゜回転
したときの図。
したときの図。
【図22】この発明の第3の実施形態を示し、小ばね軸
を緩めた状態の断面図。
を緩めた状態の断面図。
【図23】同実施形態を示し、小ばね軸を締め込んだ状
態の断面図。
態の断面図。
【図24】同実施形態を示し、接続アームの説明図。
【図25】同実施形態を示し、接続アームの説明図。
9…水平アーム 11…接続アーム 33…カム板 43…滑り板 37…大ばね 38…小ばね
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年5月29日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】凹空間22a内には、また、ばね定数がk
L の圧縮ばねである大ばね37が1本と、ばね定数がk
S の圧縮ばねである小ばね38が2本並列に設けられて
いる。これらのばねは大ばね軸39と小ばね軸40をそ
れぞれ内側のガイドとして、またばねケース35を外側
のガイドとしている。
L の圧縮ばねである大ばね37が1本と、ばね定数がk
S の圧縮ばねである小ばね38が2本並列に設けられて
いる。これらのばねは大ばね軸39と小ばね軸40をそ
れぞれ内側のガイドとして、またばねケース35を外側
のガイドとしている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0035
【補正方法】変更
【補正内容】
【0035】ここで、上記ばねを弾性変形させるカム面
33aの寸法形状について述べる。並列に並べられたば
ねのばね定数は大ばね37がkL で、小ばね38がkS
より、大ばね1本と小ばね2本による合計のばね定数k
は k=kL +2 kS … (2)式となり また、ばね弾性変形量をxとすると、ばねの弾性変形に
より発生する反力F’は F’=kx … (3)式となる。 また、この反力F’はローラ36を介して回転軸O4 か
ら垂直方向にl離れた位置でカム板39を押すので、こ
の反力F’により発生するモーメントM’は M’=F’l … (4)式となる。 そして、前記質量によるモーメントMとM’が各傾き角
θで同じとなるカム面33aの形状は定められている。
33aの寸法形状について述べる。並列に並べられたば
ねのばね定数は大ばね37がkL で、小ばね38がkS
より、大ばね1本と小ばね2本による合計のばね定数k
は k=kL +2 kS … (2)式となり また、ばね弾性変形量をxとすると、ばねの弾性変形に
より発生する反力F’は F’=kx … (3)式となる。 また、この反力F’はローラ36を介して回転軸O4 か
ら垂直方向にl離れた位置でカム板39を押すので、こ
の反力F’により発生するモーメントM’は M’=F’l … (4)式となる。 そして、前記質量によるモーメントMとM’が各傾き角
θで同じとなるカム面33aの形状は定められている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0042
【補正方法】変更
【補正内容】
【0042】また、図6に示すように梃子ガイドU5
3、梃子ガイドD54の他端はガイドつなぎ部材58を
間に介してねじ59により固定されており、同様に梃子
ガイドU53,梃子ガイドD54の圧縮方向の力を受け
ている。ガイドつなぎ部材58には押圧棒60がねじ結
合により固定されている。
3、梃子ガイドD54の他端はガイドつなぎ部材58を
間に介してねじ59により固定されており、同様に梃子
ガイドU53,梃子ガイドD54の圧縮方向の力を受け
ている。ガイドつなぎ部材58には押圧棒60がねじ結
合により固定されている。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0051
【補正方法】変更
【補正内容】
【0051】次に、前述のように構成された手術器具保
持装置の作用について説明する。まず、バランス機構に
ついて説明すると、図1に示す手術用保持装置1の内視
鏡把持部18に内視鏡19を取り付けた状態にして、図
2に示す接続アーム11を回転軸O4 周りに垂直姿勢か
ら水平姿勢になるよう図中、反時計方向に回転させる
と、接続アーム11〜内視鏡19に至る質量による回転
軸O4 周りのモーメントMが発生する。このモーメント
Mは前記(1)式に示すようにM=(m1 +m2 /2)
×L×sinθで表され、図5に示すように回転角θに
対するモーメントMはsinカーブを描く。
持装置の作用について説明する。まず、バランス機構に
ついて説明すると、図1に示す手術用保持装置1の内視
鏡把持部18に内視鏡19を取り付けた状態にして、図
2に示す接続アーム11を回転軸O4 周りに垂直姿勢か
ら水平姿勢になるよう図中、反時計方向に回転させる
と、接続アーム11〜内視鏡19に至る質量による回転
軸O4 周りのモーメントMが発生する。このモーメント
Mは前記(1)式に示すようにM=(m1 +m2 /2)
×L×sinθで表され、図5に示すように回転角θに
対するモーメントMはsinカーブを描く。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0058
【補正方法】変更
【補正内容】
【0058】これによりばね定数kがk=kL +kS と
小さくなることで、反力F’(=kx)も小さくなり、
M≒M’とできる。また、更に軽い内視鏡19を用いる
時は図10に示すように2つの小ばね軸40を一緒に緩
めることで、2つの小ばね38を機能しないようにし全
体のばね定数k=kL というように小さくすることで釣
り合わせられる。
小さくなることで、反力F’(=kx)も小さくなり、
M≒M’とできる。また、更に軽い内視鏡19を用いる
時は図10に示すように2つの小ばね軸40を一緒に緩
めることで、2つの小ばね38を機能しないようにし全
体のばね定数k=kL というように小さくすることで釣
り合わせられる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0076
【補正方法】変更
【補正内容】
【0076】図17のH−H’断面を図18に示す。ば
ねストッパー88は板の中央に切欠部88aのある部材
である。図18に示すように、ばね定数調整ノブ85が
垂直姿勢の時は、前記3本の圧縮ばね81,82,83
は切欠部88aを通過する。ここで、ばね定数調整ノブ
85を図中反時計方向に回転させることで、ばねストッ
パー88は軸86を中心に回転する。図示しないクリッ
プ手段とストッパーによりばね定数調整ノブ85は垂直
姿勢(0°)から反時計方向に20°,40°,60°
と、20°きざみで回転する。図19は20°、図20
は40°、図21は60°回転した時のばねストッパー
の状態を示す図である。
ねストッパー88は板の中央に切欠部88aのある部材
である。図18に示すように、ばね定数調整ノブ85が
垂直姿勢の時は、前記3本の圧縮ばね81,82,83
は切欠部88aを通過する。ここで、ばね定数調整ノブ
85を図中反時計方向に回転させることで、ばねストッ
パー88は軸86を中心に回転する。図示しないクリッ
プ手段とストッパーによりばね定数調整ノブ85は垂直
姿勢(0°)から反時計方向に20°,40°,60°
と、20°きざみで回転する。図19は20°、図20
は40°、図21は60°回転した時のばねストッパー
の状態を示す図である。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0078
【補正方法】変更
【補正内容】
【0078】図示しない接続アームやカムの回転でばね
ケース80が図17中で右方向に移動した時、上述のと
おり圧縮ばね81のみがばねケース80の溝の底部80
b〜ばねストッパー88間で圧縮され、ばねケース80
の変位量をxとすると出力F1 ’=ka xを生じる。
ケース80が図17中で右方向に移動した時、上述のと
おり圧縮ばね81のみがばねケース80の溝の底部80
b〜ばねストッパー88間で圧縮され、ばねケース80
の変位量をxとすると出力F1 ’=ka xを生じる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0079
【補正方法】変更
【補正内容】
【0079】ここで、内視鏡が重いなど質量によるモー
メントが大きい場合には、図20や図21に示すよう
に、ばね定数調整ノブ85を40°,60°回せば良
い。これにより、溝の底部80b〜ばねストッパー88
間で圧縮されるばねがそれぞれ、圧縮ばね81と圧縮ば
ね82、圧縮ばね81と圧縮ばね82と圧縮ばね83と
なり、出力もそれぞれ(ka +kb )x,(ka +kb
+kc )xと増加し、質量によるモーメントが大きい時
でも対応できる。
メントが大きい場合には、図20や図21に示すよう
に、ばね定数調整ノブ85を40°,60°回せば良
い。これにより、溝の底部80b〜ばねストッパー88
間で圧縮されるばねがそれぞれ、圧縮ばね81と圧縮ば
ね82、圧縮ばね81と圧縮ばね82と圧縮ばね83と
なり、出力もそれぞれ(ka +kb )x,(ka +kb
+kc )xと増加し、質量によるモーメントが大きい時
でも対応できる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】変更
【補正内容】
【図7】
【手続補正10】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正内容】
【図8】
【手続補正11】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図9
【補正方法】変更
【補正内容】
【図9】
Claims (1)
- 【請求項1】 手術器具を保持するアームが回転軸を中
心として回転運動する際に発生する質量による回転モー
メントを平衡させるように構成した手術器具保持装置に
おいて、 前記回転運動を直線運動に変換する運動方向変換手段
と、 前記運動方向変換手段の作用により直線方向に摺動する
直線摺動手段と、 前記直線摺動手段の摺動方向に、前記回転モーメントを
相殺する反力を前記直線摺動手段に付加する平衡手段と
を具備し、 前記平衡手段は、前記直線摺動手段の移動により弾性変
化し、前記回転モーメントの反力となる出力を生じる弾
性手段と、前記弾性手段からの反力量を任意に調整する
反力量調整手段とからなることを特徴とする手術器具保
持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9087256A JPH10262987A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 手術器具保持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9087256A JPH10262987A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 手術器具保持装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10262987A true JPH10262987A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13909711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9087256A Withdrawn JPH10262987A (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | 手術器具保持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10262987A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002017752A (ja) * | 2000-07-11 | 2002-01-22 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡外科手術システム |
| JP2003517883A (ja) * | 1999-12-23 | 2003-06-03 | ヒル−ロム サービシズ,インコーポレイテッド | 手術シアターシステム |
| JP2005125056A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-05-19 | Olympus Corp | 医療用具支持装置 |
| CN107157584A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-09-15 | 哈尔滨思哲睿智能医疗设备有限公司 | 一种应用于腹腔镜手术机器人主操作手的夹持装置 |
-
1997
- 1997-03-24 JP JP9087256A patent/JPH10262987A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003517883A (ja) * | 1999-12-23 | 2003-06-03 | ヒル−ロム サービシズ,インコーポレイテッド | 手術シアターシステム |
| JP2002017752A (ja) * | 2000-07-11 | 2002-01-22 | Olympus Optical Co Ltd | 内視鏡外科手術システム |
| JP2005125056A (ja) * | 2003-10-03 | 2005-05-19 | Olympus Corp | 医療用具支持装置 |
| CN107157584A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-09-15 | 哈尔滨思哲睿智能医疗设备有限公司 | 一种应用于腹腔镜手术机器人主操作手的夹持装置 |
| CN107157584B (zh) * | 2016-11-25 | 2024-04-05 | 哈尔滨思哲睿智能医疗设备股份有限公司 | 一种应用于腹腔镜手术机器人主操作手的夹持装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |