處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種處置工具，該處置工具的處置單元(40)利用從驅(qū)動(dòng)源(21)生成的驅(qū)動(dòng)力來進(jìn)行操作，所述處置工具包括：驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件(22,23)，該驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件連接到所述驅(qū)動(dòng)源(21)；連接部分(42)，該連接部分形成在所述處置單元(40)中，并且連接到驅(qū)動(dòng)線(23)，該連接部分經(jīng)由所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件(22,23)供應(yīng)有來自所述驅(qū)動(dòng)源(21)的驅(qū)動(dòng)力，并且將所述驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為所述處置單元(40)的移動(dòng)；以及移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件(26)，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件被所述連接部分(42)移動(dòng)。
【專利說明】處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)。
[0002]要求2011年6月30日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2011-146796,2011年6月30日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2011-146797和2012年5月22日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2012-116742的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容以引用方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 過去，作為支持外科手術(shù)的系統(tǒng)，已知具有機(jī)械手的手術(shù)支持系統(tǒng)，其中處置工具安裝在可遠(yuǎn)程控制的臂上。
[0004]諸如關(guān)節(jié)的活動(dòng)部分形成在機(jī)械手中，通過使活動(dòng)部分移動(dòng)來使機(jī)械手移位至期望的姿態(tài)。通過使用驅(qū)動(dòng)源和將動(dòng)力傳遞給活動(dòng)部分的動(dòng)力傳遞構(gòu)件以及用于檢測(cè)活動(dòng)部分的移動(dòng)量的檢測(cè)手段來控制機(jī)械手的活動(dòng)部分以使其具有期望的姿態(tài)。
[0005]例如，專利文獻(xiàn)I公開了一種檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置包括具有彎曲部分的內(nèi)窺鏡插入部、傳遞動(dòng)力以使得彎曲部分以彎曲方式移動(dòng)的線以及用于檢測(cè)線的位移量的位移檢測(cè)手段。
[0006]專利文獻(xiàn)2公開了一種位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)，該位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括使得關(guān)節(jié)移動(dòng)的動(dòng)力傳遞線、連接到動(dòng)力傳遞線以檢測(cè)關(guān)節(jié)的位移量的位移感測(cè)線以及檢測(cè)位移感測(cè)線的移動(dòng)量的傳感器。
[0007][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0008][專利文獻(xiàn)]
[0009][專利文獻(xiàn)I]日本未審查專利申請(qǐng)首次公布H04-263831
[0010][專利文獻(xiàn)2]日本未審查專利申請(qǐng)首次公布2010-220684
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011][本發(fā)明要解決的問題]
[0012]在專利文獻(xiàn)I描述的檢測(cè)裝置中，線由于使彎曲部分以彎曲方式移動(dòng)的動(dòng)力而被拉伸。結(jié)果，由位移檢測(cè)手段檢測(cè)到的位移量根據(jù)線的拉伸長度而變化。在專利文獻(xiàn)2描述的位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，動(dòng)力傳遞線由于使關(guān)節(jié)移動(dòng)的牽引力而被拉伸。結(jié)果，由傳感器檢測(cè)到的移動(dòng)量根據(jù)動(dòng)力傳遞線的拉伸長度而變化。
[0013]這樣，在專利文獻(xiàn)I和專利文獻(xiàn)2描述的構(gòu)造中，存在由于向彎曲部分或關(guān)節(jié)傳遞動(dòng)力的線的拉伸而導(dǎo)致的檢測(cè)位移量的精度降低的問題。
[0014]考慮上述情況而做出本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種可以按照高精度檢測(cè)位移量的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)。
[0015][解決問題的手段]
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種處置工具，該處置工具的處置單元利用從驅(qū)動(dòng)源生成的驅(qū)動(dòng)力來進(jìn)行操作，所述處置工具包括:驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件，該驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件連接到所述驅(qū)動(dòng)源；連接部分，該連接部分形成在所述處置單元中，并且連接到所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件，該連接部分經(jīng)由所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件供應(yīng)有來自所述驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力，并且將所述驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為所述處置單元的移動(dòng)；以及移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件，該移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件被所述連接部分移動(dòng)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在根據(jù)第一方面的處置工具中，所述連接部分包括連接構(gòu)件，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述連接構(gòu)件。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在根據(jù)第二方面的處置工具中，所述連接構(gòu)件包括繞預(yù)定支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，其中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件固定到所述連接構(gòu)件上的與所述預(yù)定支點(diǎn)分離開第一距離的位置，并且所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述連接構(gòu)件上的與所述預(yù)定支點(diǎn)分離開第二距離的位置，所述第二距離大于所述第一距離。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，在根據(jù)第三方面的處置工具中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件是線狀構(gòu)件，其中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括:第一滑輪，該第一滑輪的旋轉(zhuǎn)中心是所述預(yù)定支點(diǎn)，并且其中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件卷繞在所述第一滑輪的外周上；以及第二滑輪，該第二滑輪的旋轉(zhuǎn)中心與所述第一滑輪的旋轉(zhuǎn)中心同軸，所述第二滑輪的直徑大于所述第一滑輪的直徑，并且其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件卷繞在所述第二滑輪的外周上，并且其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述第二滑輪。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第五方面，根據(jù)第二方面至第四方面中的任一方面的處置工具還包括:驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件，該驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件引導(dǎo)所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件；檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，該檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件引導(dǎo)所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件；以及支撐構(gòu)件，該支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件和所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第六方面，在根據(jù)第五方面的處置工具中，所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件，使得從所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件延伸到所述連接構(gòu)件的所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件具有從所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件的遠(yuǎn)端延伸到所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件與所述連接構(gòu)件之間的接觸點(diǎn)的線狀，并且所述支撐 構(gòu)件固定并支撐所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，使得從所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件延伸到所述連接構(gòu)件的所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件具有從所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件的遠(yuǎn)端延伸到所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件與所述連接構(gòu)件之間的接觸點(diǎn)的線狀。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第七方面，在根據(jù)第五方面或第六方面的處置工具中，所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件和所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，使得在所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件與所述連接構(gòu)件之間以及在所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件與所述連接構(gòu)件之間，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件彼此平行。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在根據(jù)第一方面的處置工具中，所述連接部分包括:第一連接構(gòu)件，該第一連接構(gòu)件形成在所述處置單元中，并且連接到所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件，該第一連接構(gòu)件經(jīng)由所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件供應(yīng)有來自所述驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力，并且將所述驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為所述處置單元的移動(dòng)；以及第二連接構(gòu)件，該第二連接構(gòu)件形成在所述處置單元中，并且連接到所述第一連接構(gòu)件，該第二連接構(gòu)件被由于所述驅(qū)動(dòng)力而移動(dòng)的所述處置單元移動(dòng)，并且其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述第二連接構(gòu)件。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的第九方面，在根據(jù)第八方面的處置工具中，通過所述第二連接構(gòu)件使所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件在所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件為傳遞所述驅(qū)動(dòng)力而移動(dòng)的方向上移動(dòng)，并且其中，所述處置工具還包括放大機(jī)構(gòu)，該放大機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件的移動(dòng)量按照預(yù)定比率放大所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件的移動(dòng)量。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第十方面，在根據(jù)第九方面的處置工具中，所述第一連接構(gòu)件繞預(yù)定的第一支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，所述第二連接構(gòu)件繞預(yù)定的第二支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，其中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件固定到所述第一連接構(gòu)件上的與所述第一支點(diǎn)分離開第一距離的位置，并且其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述第二連接構(gòu)件上的與所述第二支點(diǎn)分離開第二距離的位置，所述第二距離大于所述第一距離。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，在根據(jù)第十方面的處置工具中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件是線狀構(gòu)件，所述第一連接構(gòu)件是第一滑輪，該第一滑輪的旋轉(zhuǎn)中心是所述第一支點(diǎn)，并且其中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件卷繞在所述第一滑輪的外周上，所述第二連接構(gòu)件是第二滑輪，該第二滑輪的旋轉(zhuǎn)中心是所述第二支點(diǎn)，并且其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件卷繞在所述第二滑輪的外周上，并且所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述第二滑輪。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的第十二方面，根據(jù)第八方面至第十一方面中的任一方面的處置工具還包括:驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件，該驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件引導(dǎo)所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件；檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，該檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件引導(dǎo)所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件；以及支撐構(gòu)件，該支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件和所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第十三方面，在根據(jù)第十二方面的處置工具中，所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件，使得從所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件延伸到所述第一連接構(gòu)件的所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件具有從所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件的遠(yuǎn)端延伸到所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件與所述第一連接構(gòu)件之間的接觸點(diǎn)的線狀，并且所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，使得從所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件延伸到所 述第二連接構(gòu)件的所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件具有從所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件的遠(yuǎn)端延伸到所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件與所述第二連接構(gòu)件之間的接觸點(diǎn)的線狀。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的第十四方面，在根據(jù)第十二方面或第十三方面的處置工具中，所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件和所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，使得在所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件與所述第一連接構(gòu)件之間以及在所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件與所述第二連接構(gòu)件之間，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件彼此平行。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第十五方面，在根據(jù)第一方面至第十四方面中的任一方面的處置工具中，在所述處置單元與所述驅(qū)動(dòng)源之間形成有屈曲部分，在所述屈曲部分中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件這二者是屈曲的，所述屈曲部分相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)源一側(cè)在所述處置單元一側(cè)繞預(yù)定屈曲軸旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，并且所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件被布置為在所述屈曲軸附近距所述屈曲軸的距離基本上彼此相等。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的第十六方面，在根據(jù)第一方面至第十五方面中的任一方面的處置工具中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件可以是線。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的第十七方面，一種機(jī)械手包括:上述處置工具；以及安裝有所述處
置工具的臂。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的第十八方面，提供了一種手術(shù)支持系統(tǒng)，該手術(shù)支持系統(tǒng)包括上述
處置工具。
[0034][本發(fā)明的有益效果]
[0035]根據(jù)所述處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)，可以按照高精度檢測(cè)位移量?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0036][圖1]示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的手術(shù)支持系統(tǒng)的構(gòu)造的示圖。
[0037][圖2]示出設(shè)置到手術(shù)支持系統(tǒng)的處置工具的側(cè)視圖。
[0038][圖3]圖2所示的處置工具的截面圖。
[0039][圖4]圖2所示的處置工具中的處置單元的遠(yuǎn)端的放大截面圖。
[0040][圖5]示意性地示出圖2所示的處置工具中的驅(qū)動(dòng)線與感測(cè)線之間的位置關(guān)系的示圖。
[0041][圖6]示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)中的處置工具的局部構(gòu)造的示圖。
[0042][圖7]示意性地示出第二實(shí)施方式的修改示例的構(gòu)造的示圖。
[0043][圖8]示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的設(shè)置到手術(shù)支持系統(tǒng)的處置工具的側(cè)視圖。
[0044][圖9]圖8所示的處置工具的截面圖。
[0045][圖10A]圖8所示的處置工具的處置單元的放大側(cè)視圖。
[0046][圖10B]圖8所示的 處置工具的處置單元的放大底視圖。
[0047][圖11]示出圖8所示的處置單元中設(shè)置的感測(cè)連桿的構(gòu)造的側(cè)視圖。
[0048][圖12]示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)中的處置工具的局部構(gòu)造的示圖。
[0049][圖13]示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的處置工具的局部構(gòu)造構(gòu)造示例的示圖。
[0050][圖14]示意性地示出第五實(shí)施方式的修改示例的示圖。
[0051][圖15]示意性地示出第五實(shí)施方式的修改示例的另一構(gòu)造的示圖。
[0052][圖16]示意性地示出第五實(shí)施方式的另一修改示例的示圖。
[0053][圖17]示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式的處置工具的局部構(gòu)造的示圖。
[0054][圖18]示意性地示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式的另一構(gòu)造示例的示圖。
[0055][圖19]示意性地示出本發(fā)明的第三實(shí)施方式的另一構(gòu)造示例的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]第一實(shí)施方式
[0057]下面將描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的手術(shù)支持系統(tǒng)的總體構(gòu)造的示圖。
[0058]下面將描述根據(jù)此實(shí)施方式的手術(shù)支持系統(tǒng)I的構(gòu)造。
[0059]如圖1所示，根據(jù)此實(shí)施方式的手術(shù)支持系統(tǒng)I是主從型系統(tǒng)，其包括由主臂2和從臂10組成的兩種類型的臂，并且遠(yuǎn)程控制從臂10跟隨主臂2的操作。手術(shù)支持系統(tǒng)I設(shè)置有處置患者P的處置工具20 (參見圖2)。
[0060]手術(shù)支持系統(tǒng)I包括主臂2、輸入處理電路6、開關(guān)7、手術(shù)臺(tái)9、從臂10 (機(jī)械手)、從控制電路13、圖像處理電路16和顯示器19。
[0061]主臂2包括多個(gè)連桿機(jī)構(gòu)3。各個(gè)連桿機(jī)構(gòu)3具有多個(gè)連桿構(gòu)件4彼此連接的結(jié)構(gòu)。諸如增量編碼器的位置檢測(cè)器5設(shè)置在構(gòu)成各個(gè)連桿機(jī)構(gòu)3的各個(gè)連桿構(gòu)件4中。
[0062]設(shè)置在主臂2中的位置檢測(cè)器5被構(gòu)造為檢測(cè)各個(gè)連桿構(gòu)件4的移動(dòng)并將檢測(cè)信號(hào)輸出給輸入處理電路6。從位置檢測(cè)器5輸出的檢測(cè)信號(hào)輸入到輸入處理電路6,由輸入處理電路6基于檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)主臂2的操縱量。
[0063]主臂2和開關(guān)7電連接到輸入處理電路6。開關(guān)7用于選擇與主臂2的操作對(duì)應(yīng)地操作的從臂10。輸入處理電路6檢測(cè)主臂2的操縱量，基于所檢測(cè)到的操縱量生成用于操縱從臂10的信號(hào)，并將所生成的信號(hào)輸出給從控制電路13。
[0064]例如，開關(guān)7包括與從臂10對(duì)應(yīng)的多個(gè)按鈕8，并將與被按壓的按鈕8對(duì)應(yīng)的選擇信號(hào)輸出給輸入處理電路6。
[0065]諸如用于改變主臂2與從臂10之間的移動(dòng)比率的比例改變開關(guān)或者用于緊急停止系統(tǒng)的腳踏開關(guān)的操縱構(gòu)件可連接到輸入處理電路6。
[0066]手術(shù)臺(tái)9是待觀察或處置的患者P所在的臺(tái)子。從臂10安裝在手術(shù)臺(tái)9附近。在此實(shí)施方式中，針對(duì)單個(gè)手術(shù)臺(tái)9設(shè)置多個(gè)從臂10。
[0067]各個(gè)從臂10包括多個(gè)多自由度關(guān)節(jié)11。通過使多自由度關(guān)節(jié)11彎曲，附接到各個(gè)從臂10的遠(yuǎn)端側(cè)(面向患者P的體腔的一端)的處置工具20等相對(duì)于手術(shù)臺(tái)9上的患者P定位。
[0068]各個(gè)多自由度關(guān)節(jié)11由動(dòng)力源(未示出)獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)。例如，可采用具有伺服機(jī)構(gòu)(包括增量編碼器或減速器)的馬達(dá)(伺服馬達(dá))作為動(dòng)力源。多自由度關(guān)節(jié)11通過動(dòng)力源的移動(dòng)由從控制電路13控制。
[0069]由連接到動(dòng)力源的從臂位置檢測(cè)器12檢測(cè)從臂10的姿態(tài)或位置。從臂位置檢測(cè)器12檢測(cè)動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)量并將檢測(cè)信號(hào)輸出給從控制電路13。從從臂位置檢測(cè)器12輸出的檢測(cè)信號(hào)輸入至從控制電路13，由從控制電路13基于檢測(cè)信號(hào)檢測(cè)從臂10的驅(qū)動(dòng)量。
[0070]各個(gè)從臂10設(shè)置有多個(gè)驅(qū)動(dòng)源21 (參見圖2)，所述驅(qū)動(dòng)源21獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)多自由度關(guān)節(jié)11的動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)附接到對(duì)應(yīng)的從臂10的處置工具20。
[0071]將從臂10連接到處置工具20的手術(shù)動(dòng)力傳遞適配器14形成在從臂10的遠(yuǎn)端處。手術(shù)動(dòng)力傳遞適配器14是介于從臂10與處置工具20之間的構(gòu)件，其具有通過平移運(yùn)動(dòng)將動(dòng)力從從臂10傳遞至處置工具20的機(jī)構(gòu)。
[0072]從控制電路13被構(gòu)造為包括(例如)CPU和存儲(chǔ)器。從控制電路13存儲(chǔ)用于控制從臂10的預(yù)定程序，并根據(jù)來自輸入處理電路6的控制信號(hào)控制從臂10或處置工具20的移動(dòng)。
[0073]具體地講，從控制電路13基于來自輸入處理電路6的控制信號(hào)指定要通過使用由操作者Op操縱的主臂2來操縱的從臂10或處置工具20(以下稱作“從臂10等”)。從控制電路13生成用于使得從臂10等移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。從控制電路13向從臂10的動(dòng)力源輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。并且從控制電路13與從臂10的移動(dòng)對(duì)應(yīng)地基于從動(dòng)力源的位置檢測(cè)器5輸出的檢測(cè)信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小或極性，使得從臂10達(dá)到移動(dòng)目標(biāo)。
[0074]因此，從控制電路13可控制被指定為要`通過主臂2操縱的目標(biāo)的從臂10等的移動(dòng)。
[0075]在根據(jù)此實(shí)施方式的手術(shù)支持系統(tǒng)I中，指定與主臂2的操縱對(duì)應(yīng)地操作的從臂10，然后使所指定的從臂10移動(dòng)。因此，可切換并操縱比主臂2的數(shù)量更多的從臂10。例如，在此實(shí)施方式中，可利用兩個(gè)主臂2操縱四個(gè)從臂10。主臂2的數(shù)量與從臂10的數(shù)量可彼此相等。
[0076]在此實(shí)施方式中，獲取處置目標(biāo)的圖像的觀察機(jī)構(gòu)15附接到多個(gè)從臂10中的至少一個(gè)?？蛇m當(dāng)?shù)夭捎弥T如醫(yī)療用內(nèi)窺鏡的已知觀察機(jī)構(gòu)15作為觀察機(jī)構(gòu)15。在此實(shí)施方式中，由觀察機(jī)構(gòu)15獲取的圖像作為圖像信號(hào)經(jīng)由從控制電路13輸出給圖像處理電路16。
[0077]圖像處理電路16對(duì)從從控制電路13輸出的圖像信號(hào)執(zhí)行圖形處理，并生成要顯示在顯示器19上的圖像數(shù)據(jù)(操作者顯示器17或助手顯示器18)。
[0078]操作者顯示器17和助手顯示器18由(例如)液晶顯示器構(gòu)成并基于由圖像處理電路16生成的圖像數(shù)據(jù)顯示圖像。
[0079]圖2是示出安裝在手術(shù)支持系統(tǒng)I中的處置工具20的側(cè)視圖。圖3是處置工具20的截面圖。圖4是處置工具20中的處置單元的遠(yuǎn)端的放大截面圖。
[0080]如圖2和圖3所示，處置工具20是所謂的外科器械，并且包括驅(qū)動(dòng)源21、主體部24、具有屈曲部分28的處置單元40以及位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52。
[0081]驅(qū)動(dòng)源21包括(例如)伺服馬達(dá)。驅(qū)動(dòng)源21由從控制電路13控制，并生成用于操作處置單元40的驅(qū)動(dòng)力。桿22的一端固定到驅(qū)動(dòng)源21。驅(qū)動(dòng)源21使得桿22在桿22的中心軸線的方向上前后移動(dòng)。桿22的另一端被設(shè)置為與屈曲部分28相比更靠近驅(qū)動(dòng)源21一側(cè)。撓性驅(qū)動(dòng)線23的一端固定到桿22的所述另一端。驅(qū)動(dòng)線23的另一端連接到連接構(gòu)件42 (將稍后描述)。驅(qū)動(dòng)線23和連接構(gòu)件42 (例如)通過焊接彼此固定。此實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件由桿22和驅(qū)動(dòng)線23組成，并連接到驅(qū)動(dòng)源21。從驅(qū)動(dòng)源21生成的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件傳遞給處置單元40。
[0082]主體部24具有兩端開口的圓柱狀。主體部24的一端固定到驅(qū)動(dòng)源21，另一端固定到屈曲部分28。上述桿22和驅(qū)動(dòng)線23、驅(qū)動(dòng)線23穿過其插入的驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25、感測(cè)線26 (移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件)以及感測(cè)線26穿過其插入的檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27形成在主體部24中。
[0083]驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25是在主體部24中限定驅(qū)動(dòng)線23的路徑并引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)線23的圓柱狀構(gòu)件。驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25由(例如)盤管形成。
[0084]感測(cè)線26是一端固定到固定部分46 (將稍后描述)，另一端布置在驅(qū)動(dòng)源21中的線。在此實(shí)施方式中，感測(cè)線26由金屬線形成。
[0085]檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27是在主體部24中限定感測(cè)線26的路徑并引導(dǎo)感測(cè)線26的圓柱狀構(gòu)件。檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27由(例如)盤管或金屬管形成。檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27的內(nèi)表面和感測(cè)線26的外表面可經(jīng)受表面處理以減小相互摩擦。
[0086]驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25和檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27彼此分離地布置以不彼此干擾，并且在屈曲部分28中彼此平行。
[0087]屈曲部分28包括基本上以圓柱狀形成的中間支撐構(gòu)件29以及布置在中間支撐構(gòu)件29的兩端的兩個(gè)軸30 (第一屈曲軸30a和第二屈曲軸30b)。屈曲軸30按照第一屈曲軸30a和第二屈曲軸30b形成90度角度的狀態(tài)布置。在此實(shí)施方式中，布置在靠近處置單元40的遠(yuǎn)端一側(cè)的屈曲軸30 (第一屈曲軸30a)平行于使得處置單元40執(zhí)行開閉操作的開閉軸41c (將稍后描述)。[0088]圖5是示意性地示出處置工具20中的驅(qū)動(dòng)線23與感測(cè)線26之間的位置關(guān)系的示圖。
[0089]如圖2、圖3和圖5所示，驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26在第一屈曲軸30a和第二屈曲軸30b附近彼此平行地布置。彼此平行的驅(qū)動(dòng)線23與感測(cè)線26之間的中間線M與第一屈曲軸30a的中心軸線01相交并與第二屈曲軸30b的中心軸線02相交。通過采用此位置關(guān)系，在靠近固定部分46的第一屈曲軸30a附近，可防止驅(qū)動(dòng)線和感測(cè)線的彎曲的屈曲半徑根據(jù)屈曲方向而不同。因此，可防止屈曲部分28的屈曲對(duì)線的影響根據(jù)屈曲方向而不同。在說明書中，為了容易理解驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26，實(shí)際上應(yīng)該彼此重疊的驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26被示出為在紙面的垂直方向上分離。
[0090]如圖2和圖3所示，屈曲部分28通過布置在主體部24中的屈曲線(未示出)以及獨(dú)立于驅(qū)動(dòng)源21設(shè)置的驅(qū)動(dòng)源(未示出)屈曲，使得相對(duì)于驅(qū)動(dòng)源21 —側(cè)，處置單元40的遠(yuǎn)端繞兩個(gè)屈曲軸30旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)。
[0091 ] 處置單元40包括繞開閉軸41 c相互旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)的一對(duì)鉗爪41、連接到這一對(duì)鉗爪41的連接構(gòu)件(連接部分)42以及支撐構(gòu)件48，所述支撐構(gòu)件48通過開閉軸41c支撐這一對(duì)鉗爪41并附接到第一屈曲軸30a以能夠繞第一屈曲軸30a的中心軸線旋轉(zhuǎn)。
[0092]為了(例如)夾住患者P (參見圖1)的組織或者夾住縫合線或針的目的而設(shè)置這一對(duì)鉗爪41。這一對(duì)鉗爪41中的每一個(gè)在開閉軸41c部分中具有屈曲形狀，這一對(duì)鉗爪41均被布置為彼此面對(duì)。
[0093]如圖4所示，連接構(gòu)件42包括一對(duì)連桿44和固定部分46。這一對(duì)連桿44通過使用銷43可旋轉(zhuǎn)地連接到一 對(duì)鉗爪41的靠近屈曲部分28 —側(cè)的各個(gè)端部41b (—對(duì)鉗爪41的近端部)。固定部分46通過銷45可旋轉(zhuǎn)地連接到一對(duì)連桿44中的每一個(gè)。銷43和銷46是中心軸線平行于開閉軸41c延伸的大致圓柱狀構(gòu)件。銷43分別將一對(duì)鉗爪41耦合到一對(duì)連桿44。銷45分別將一對(duì)連桿44耦合到固定部分46。
[0094]構(gòu)成驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)線23的一端和感測(cè)線26的一端固定到固定部分46。固定部分46和驅(qū)動(dòng)線23的固定位置Pl以及固定部分46和感測(cè)線26的固定位置P2布置在屈曲部分28的第二屈曲軸30b延伸的方向(參見圖2)上。
[0095]在此實(shí)施方式中，與將一對(duì)連桿44連接到固定部分46的銷45相比，固定一對(duì)鉗爪41和一對(duì)連桿44的銷43布置在更靠近屈曲部分28的位置(近端一側(cè))。因此，當(dāng)固定部分46向屈曲部分28 —側(cè)(近端一側(cè))移動(dòng)時(shí)，一對(duì)鉗爪41的近端移動(dòng)，使得銷43彼此之間的距離變長。在一對(duì)鉗爪41閉合的狀態(tài)下銷43之間的距離Xl被設(shè)置為小于銷43與銷45之間的距離X2的兩倍。因此，即使當(dāng)固定部分46移動(dòng)得更靠近屈曲部分28時(shí)，銷45也不會(huì)移動(dòng)得比銷43更靠近屈曲部分28 (近端)。此時(shí)，通過鉗爪41的遠(yuǎn)端41a的面對(duì)表面施加夾住目標(biāo)的力。
[0096]通過銷43和銷45彼此連接的一對(duì)連桿44構(gòu)成肘節(jié)機(jī)構(gòu)(杠桿機(jī)構(gòu))。因此，當(dāng)牽引驅(qū)動(dòng)線23以使鉗爪41的遠(yuǎn)端41a閉合時(shí)，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)線23傳遞的驅(qū)動(dòng)力通過肘節(jié)機(jī)構(gòu)減速并輸出給一對(duì)鉗爪41。結(jié)果，可利用比從驅(qū)動(dòng)源21生成的驅(qū)動(dòng)力更大的力使鉗爪41閉
八
口 ο
[0097]例如，一對(duì)連桿44和固定部分46是具有大致與一對(duì)鉗爪41相同的剛性的構(gòu)件，并且不會(huì)由于經(jīng)由驅(qū)動(dòng)線23傳遞的驅(qū)動(dòng)力而變形。[0098]這樣，耦合構(gòu)件42用作將從驅(qū)動(dòng)源21經(jīng)由桿22和驅(qū)動(dòng)線23傳遞的驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為處置單元40的移動(dòng)的連桿。
[0099]支撐構(gòu)件48包括軸支撐部分49、長孔部分50和引導(dǎo)固定部分51。軸支撐部分49支撐開閉軸41c的兩端。長孔部分50可移動(dòng)地支撐設(shè)置在固定部分46中的銷45。引導(dǎo)固定部分51固定并支撐驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25和檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27。在此實(shí)施方式中，成為屈曲部分28的第一屈曲軸30a的一對(duì)圓柱狀突起48a形成在支撐構(gòu)件48的外表面上。形成在支撐構(gòu)件48中的突起48a穿過其插入的孔29a (參見圖2)形成在屈曲部分28的中間支撐構(gòu)件29中。
[0100]引導(dǎo)固定部分51固定并支撐驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25，使得從驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25延伸到固定部分46的驅(qū)動(dòng)線23具有從驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25的末端延伸到固定位置Pl的線狀。引導(dǎo)固定部分51固定并支撐檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27，使得從檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27延伸到固定部分46的感測(cè)線26具有從檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27的末端延伸到固定位置P2的線狀。
[0101]引導(dǎo)固定部分51固定并支撐驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25和檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27，使得在驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25與固定部分46之間以及在檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27與固定部分46之間，驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26彼此平行。
[0102]如圖3所示，位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52包括檢測(cè)感測(cè)線26的基端(未固定到固定部分46的末端)的位移量的傳感器53以及輸出由傳感器53檢測(cè)到的位移量的輸出單元(未示出)。位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52的傳感器53是檢測(cè)由于由金屬線形成的感測(cè)線26相對(duì)于傳感器53的位置變化引起的磁性變化的磁性傳感器。由傳感器53檢測(cè)到的感測(cè)線26的位移量與一對(duì)鉗爪41的開閉對(duì)應(yīng)地變化。因此，傳感器53可通過檢測(cè)感測(cè)線26的位移量來檢測(cè)一對(duì)鉗爪41的打開或閉合狀態(tài)。
[0103]位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52的輸出單元將傳感器53所檢測(cè)到的位移量輸出給從控制電路
13。從控制電路13基于從位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52的輸出單元輸出的位移量控制驅(qū)動(dòng)源21的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。
[0104]下面將描述根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具20、從臂10 (機(jī)械手)和手術(shù)支持系統(tǒng)I的操作。
[0105]手術(shù)支持系統(tǒng)I在處置工具20安裝在從臂10上的狀態(tài)下使用。
[0106]手術(shù)支持系統(tǒng)I的操作者Op操縱主臂2以遠(yuǎn)程操縱從臂10和處置工具20。當(dāng)使用處置工具20時(shí)，驅(qū)動(dòng)源21由從控制電路13驅(qū)動(dòng)，連接到驅(qū)動(dòng)源21的桿22前進(jìn)和縮回。然后，固定到桿22的驅(qū)動(dòng)線23也隨著桿22 —起以前進(jìn)和縮回方式移動(dòng)，固定到驅(qū)動(dòng)線23的固定部分46也前進(jìn)和縮回。通過使得固定部分46以前進(jìn)和縮回方式移動(dòng)，一對(duì)鉗爪41打開和閉合。
[0107]當(dāng)進(jìn)行操作以閉合一對(duì)鉗爪41時(shí)，由驅(qū)動(dòng)源21牽引驅(qū)動(dòng)線23，因此將牽引力施加于驅(qū)動(dòng)線23。施加有牽引力的驅(qū)動(dòng)線23可能由于牽引力而略微拉伸。因此，根據(jù)驅(qū)動(dòng)線23的拉伸量，存在導(dǎo)致由驅(qū)動(dòng)源21實(shí)際牽引的驅(qū)動(dòng)線23的牽引量與驅(qū)動(dòng)線23牽引固定部分46的牽引量之間的差異的可能性。具體地講，在待處置組織被一對(duì)鉗爪41的遠(yuǎn)端夾住的狀態(tài)下，通過對(duì)驅(qū)動(dòng)線23施加用于夾住組織的強(qiáng)牽引力，由于驅(qū)動(dòng)線23的拉伸引起的所述差異變得更顯著。
[0108]當(dāng)通過驅(qū)動(dòng)線23牽引固定部分46時(shí)，固定到固定部分46的感測(cè)線26被推向驅(qū)動(dòng)源21。感測(cè)線26僅通過固定部分46而移動(dòng)，并且僅固定到固定部分46。因此，導(dǎo)致感測(cè)線26拉伸的力未施加于感測(cè)線26。因此，感測(cè)線26與固定部分46的位移量對(duì)應(yīng)地移動(dòng)，而不受驅(qū)動(dòng)線23的拉伸的影響。
[0109]位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52的傳感器53檢測(cè)感測(cè)線26的位移量，接收傳感器53的輸出的從控制電路13檢測(cè)一對(duì)鉗爪41的打開和閉合狀態(tài)。此時(shí)，從控制電路13所檢測(cè)到的一對(duì)鉗爪41的打開和閉合狀態(tài)不受由驅(qū)動(dòng)線23的拉伸引起的驅(qū)動(dòng)線23的牽引量與固定部分46的移動(dòng)量之間的差異的影響。即，以高精度檢測(cè)一對(duì)鉗爪41的打開和閉合狀態(tài)。
[0110]當(dāng)使用處置工具20時(shí)，在屈曲部分28屈曲的狀態(tài)下一對(duì)鉗爪41可打開和閉合。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26均在屈曲軸30處彎曲。在此實(shí)施方式中，在屈曲部分28彎曲的狀態(tài)和屈曲部分28線狀延伸的狀態(tài)下，在屈曲部分28處驅(qū)動(dòng)線23的路徑長度和感測(cè)線26的路徑長度均未改變。因此，通過獨(dú)立于屈曲部分28的屈曲狀態(tài)檢測(cè)感測(cè)線26的位移量，可以按照高精度檢測(cè)一對(duì)鉗爪41的打開和閉合狀態(tài)。
[0111]如上所述，在根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具20、從臂10 (機(jī)械手)和手術(shù)支持系統(tǒng)I中，驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26獨(dú)立地固定到打開和閉合一對(duì)鉗爪41的耦合構(gòu)件42的固定部分46。因此，一對(duì)鉗爪41的操作精確地反映在感測(cè)線26的位移中，而不受驅(qū)動(dòng)線23的拉伸的影響。結(jié)果，可以按照高精度檢測(cè)設(shè)置在處置單元40中的一對(duì)鉗爪41的位移量。
[0112]第二實(shí)施方式
[0113]下面將描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)。在下面描述的實(shí)施方式中，與根據(jù)第一實(shí)施方式的處置工具20、機(jī)械手(從臂10)和手術(shù)支持系統(tǒng)I相同的元件將用相同的符號(hào)指代，其描述將省略。圖6是示意性地示出根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)的處置工具的局部構(gòu)造。
[0114]在此實(shí)施方式中，將詳細(xì)描述使屈曲部分28屈曲的機(jī)構(gòu)。
[0115]如圖6所示，第一屈曲軸3`0a由多段滑輪60形成，所述多段滑輪60具有這樣的形狀，其中具有不同直徑的兩個(gè)滑輪(第一滑輪61和第二滑輪62)同軸地疊加。第一屈曲軸30a由中間支撐構(gòu)件29 (參見圖2)支撐以能夠繞多段滑輪60的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并固定到支撐構(gòu)件48。
[0116]用于使多段滑輪60旋轉(zhuǎn)的屈曲線63卷繞在多段滑輪60中的小直徑滑輪(第一滑輪61)上。屈曲線63的一部分固定到第一滑輪61的外周表面的一部分，使得第一滑輪61和屈曲線63不相對(duì)于彼此滑動(dòng)。一端固定到多段滑輪60的屈曲檢測(cè)線64卷繞在多段滑輪60的大直徑滑輪(第二滑輪62)的外周上。
[0117]屈曲線63連接到獨(dú)立于第一實(shí)施方式中描述的驅(qū)動(dòng)源21設(shè)置的驅(qū)動(dòng)源21A。在此實(shí)施方式中，可采用具有旋轉(zhuǎn)輸出軸(屈曲線63卷繞在其上)的伺服馬達(dá)等作為驅(qū)動(dòng)源21A。
[0118]屈曲檢測(cè)線64是位移量通過與第一實(shí)施方式中描述的位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52相同的位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52A來檢測(cè)的線。在此實(shí)施方式中，由從控制電路13基于位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52A所檢測(cè)到的位移量來檢測(cè)多段滑輪60的旋轉(zhuǎn)量。
[0119]屈曲線63插入與驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25相同的屈曲引導(dǎo)構(gòu)件25A中。屈曲檢測(cè)線64插入與檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件相同的屈曲檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27A中。屈曲引導(dǎo)構(gòu)件25A和屈曲檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27A均固定到支撐構(gòu)件48。[0120]從屈曲引導(dǎo)構(gòu)件25A延伸到多段滑輪60的屈曲線63以及從屈曲檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27A延伸到多段滑輪60的屈曲檢測(cè)線64均沿著滑輪的切線大致直線延伸到與多段滑輪60的接觸點(diǎn)。
[0121]將專注于屈曲部分28的操作來描述根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)的操作。
[0122]在此實(shí)施方式中，卷繞有屈曲檢測(cè)線64的第二滑輪62的直徑大于卷繞有屈曲線63的第一滑輪61的直徑。因此，當(dāng)通過屈曲線63使多段滑輪60旋轉(zhuǎn)時(shí)，屈曲檢測(cè)線64的位移量大于屈曲線63的位移量。類似于第一實(shí)施方式，屈曲檢測(cè)線64的位移量反映在多段滑輪60的旋轉(zhuǎn)程度中，而不受牽引力施加到屈曲線63時(shí)屈曲線63的拉伸的影響。
[0123]多段滑輪60的旋轉(zhuǎn)程度表示固定多段滑輪60的支撐構(gòu)件48相對(duì)于中間支撐構(gòu)件29的屈曲角度。即，在此實(shí)施方式中，可通過使用屈曲檢測(cè)線64以高精度檢測(cè)支撐構(gòu)件48相對(duì)于中間支撐構(gòu)件29的屈曲角度，而不受牽引力施加到屈曲線63時(shí)屈曲線63的拉伸的影響。
[0124]在此實(shí)施方式中，屈曲線63以多段滑輪60的旋轉(zhuǎn)軸作為支點(diǎn)通過摩擦力固定到具有小直徑的第一滑輪61的外周表面。屈曲檢測(cè)線64固定到具有大直徑的第二滑輪62的外周表面。因此，屈曲檢測(cè)線64的位移量可被設(shè)置為大于屈曲線63的位移量，因此可提高位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52A中的檢測(cè)分辨率。通過優(yōu)化構(gòu)成多段滑輪60的滑輪的直徑的比，位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52A的可檢測(cè)范圍(動(dòng)態(tài)范圍)較寬的區(qū)域可用于檢測(cè)，因此可提高檢測(cè)精度而很少受噪聲等的影響。
[0125]類似于此實(shí) 施方式，采用多段滑輪60的構(gòu)造可應(yīng)用于第二屈曲軸30b。
[0126]類似于此實(shí)施方式，采用多段滑輪60的構(gòu)造可應(yīng)用于開閉軸41c。
[0127]修改示例
[0128]下面將描述第二實(shí)施方式的修改示例。圖7是示意性地示出修改示例的構(gòu)造的示圖。
[0129]此修改示例與第二實(shí)施方式的不同之處在于，第一屈曲軸30a (參見圖2)采用如圖7所示在垂直于第一屈曲軸30a的中心軸線的方向上延伸的杠桿部分70，而非第二實(shí)施方式中描述的多段滑輪60。杠桿部分70使用第一屈曲軸30a的中心軸線01作為支點(diǎn)，并在杠桿部分70的長度方向上與支點(diǎn)分離開相同的距離(第一距離LI)的兩個(gè)點(diǎn)處固定到屈曲線63。第一距離LI是屈曲線63固定到杠桿部分70的固定點(diǎn)與支點(diǎn)之間的距離。屈曲檢測(cè)線64在與支點(diǎn)(中心軸線01)分離開第二距離L2的位置處固定到杠桿部分70，所述第二距離L2大于第一距離LI。
[0130]在此修改示例中，可實(shí)現(xiàn)與第二實(shí)施方式中相同的效果。
[0131]在此修改示例中，由于杠桿部分70具有桿狀，所以與第二實(shí)施方式中描述的盤狀多段滑輪60相比，可使構(gòu)造更緊湊。
[0132]在此修改示例中，由于屈曲線63固定到杠桿部分70，所以第一滑輪61與屈曲線63接觸的接觸面積小于第二實(shí)施方式中的第一滑輪61與屈曲線63之間的接觸面積。因此，由于摩擦引起的驅(qū)動(dòng)力損失更小。
[0133]第三實(shí)施方式
[0134]下面將描述根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)。此實(shí)施方式與上述實(shí)施方式的不同之處在于，處置工具120具有與上述實(shí)施方式中描述的處置工具20不同的構(gòu)造。
[0135]圖8是示出設(shè)置在手術(shù)支持系統(tǒng)I中的處置工具120的側(cè)視圖。圖9是處置工具120的截面圖。圖1OA和圖1OB是處置單元40的放大圖，其中圖1OA是側(cè)視圖，圖1OB是底視圖。
[0136]如圖8和圖9所示，處置工具120是所謂的外科器械，并且包括驅(qū)動(dòng)源21、主體部24、處置單元40和位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52。如圖1OA和圖1OB所示，處置單元40包括連接到一對(duì)鉗爪41的連接部分142，代替第一實(shí)施方式中描述的連接部分42。在圖9中，為了容易理解驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26，實(shí)際上應(yīng)該被示出為彼此重疊的驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26被示出為在紙面的垂直方向上分離。
[0137]連接部分142包括連接構(gòu)件42A (第一連接構(gòu)件)和感測(cè)連桿47 (第二連接構(gòu)件，參見圖10A)。
[0138]連接構(gòu)件42A包括第一實(shí)施方式中描述的一對(duì)連桿44以及通過銷45可旋轉(zhuǎn)地連接到這一對(duì)連桿44的固定部分46A。
[0139]驅(qū)動(dòng)線23的末端固定到固定部分46A。此實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的不同之處在于，感測(cè)線26未固定到固定部分46A。
[0140]圖11是示出感測(cè)連桿47的構(gòu)造的側(cè)視圖。
[0141]如圖1OB和圖11所示，感測(cè)連桿47是具有通孔的剛體，銷45插入該通孔中，從驅(qū)動(dòng)源21經(jīng)由銷45向感測(cè)連桿 47供應(yīng)驅(qū)動(dòng)力。例如，當(dāng)一對(duì)鉗爪41的遠(yuǎn)端由于來自驅(qū)動(dòng)源21的驅(qū)動(dòng)力以外的外力而打開或閉合時(shí)，所述外力按照順序傳遞給一對(duì)鉗爪41、銷43、一對(duì)連桿44、銷45和感測(cè)連桿47，并且感測(cè)連桿47移動(dòng)。
[0142]如圖1OB所示，由于感測(cè)連桿47和固定部分46A通過銷45連接，所以盡管存在微小的空隙所引起的差異，感測(cè)連桿47和固定部分46A聯(lián)合移動(dòng)。即，當(dāng)一對(duì)鉗爪41打開或閉合時(shí)，感測(cè)連桿47的位移量基本上等于固定部分46A的位移量。
[0143]引導(dǎo)固定部分51固定并支撐驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25，使得從驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25延伸到固定部分46A的驅(qū)動(dòng)線23具有從驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25的遠(yuǎn)端延伸到固定部分46A上的固定位置Pl的線狀。引導(dǎo)固定部分51固定并支撐檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27，使得從檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27延伸到感測(cè)連桿47的感測(cè)線26具有從檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27的遠(yuǎn)端延伸到感測(cè)連桿47上的固定位置P2的線狀。
[0144]引導(dǎo)固定部分51固定并支撐驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25和檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27，使得在驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25和固定部分46A之間以及在檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27和感測(cè)連桿47之間，驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26彼此平行。
[0145]下面將專注于與第一實(shí)施方式的不同之處來描述處置工具120、從臂10 (機(jī)械手)和手術(shù)支持系統(tǒng)I的操作。
[0146]當(dāng)通過驅(qū)動(dòng)線23牽引固定部分46A時(shí),經(jīng)由銷45連接到固定部分46A的感測(cè)連桿47隨著固定部分46A —起移動(dòng)。由于固定部分46A和感測(cè)連桿47通過銷45連接，所以固定部分46A與感測(cè)連桿47之間存在微小的空隙(間隙)，但是該空隙遠(yuǎn)小于由于施加到驅(qū)動(dòng)線23的牽引力而引起的驅(qū)動(dòng)線23的拉伸量。
[0147]固定到感測(cè)連桿47的感測(cè)線26被推向驅(qū)動(dòng)源21 —側(cè)。感測(cè)線26僅被感測(cè)連桿47移動(dòng)，并且僅固定到感測(cè)連桿47。因此，導(dǎo)致感測(cè)線26拉伸的力未施加于感測(cè)線26。感測(cè)線26與感測(cè)連桿47的位移量對(duì)應(yīng)地移動(dòng)，而不受驅(qū)動(dòng)線23的拉伸的影響。由于感測(cè)連桿47的位移量基本上等于固定部分46A的位移量，所以在此實(shí)施方式中，可以稱感測(cè)線26與固定部分46A的位移量對(duì)應(yīng)地移動(dòng)。
[0148] 位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52的傳感器53檢測(cè)感測(cè)線26的位移量，接收來自傳感器53的輸出的從控制電路13檢測(cè)一對(duì)鉗爪41的打開和閉合狀態(tài)。此時(shí)，從控制電路13所檢測(cè)到的一對(duì)鉗爪41的打開和閉合狀態(tài)不受由驅(qū)動(dòng)線23的拉伸引起的驅(qū)動(dòng)線23的牽引程度與固定部分46A的移動(dòng)量之間的差異的影響。即，以高精度檢測(cè)一對(duì)鉗爪41的打開和閉合狀態(tài)。
[0149]當(dāng)使用處置工具120時(shí)，在屈曲部分28屈曲的狀態(tài)下一對(duì)鉗爪41可打開和閉合。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26均在屈曲軸30處彎曲。在此實(shí)施方式中，在屈曲部分28屈曲的狀態(tài)和屈曲部分28直線延伸的狀態(tài)下，在屈曲部分28中，驅(qū)動(dòng)線23的路徑長度和感測(cè)線26的路徑長度均未改變。因此，通過獨(dú)立于屈曲部分28的屈曲狀態(tài)檢測(cè)感測(cè)線26的位移量，可以按照高精度檢測(cè)一對(duì)鉗爪41的打開和閉合狀態(tài)。
[0150]如上所述，根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具120、從臂10 (機(jī)械手)和手術(shù)支持系統(tǒng)1，驅(qū)動(dòng)線23固定到打開和閉合一對(duì)鉗爪41的連接構(gòu)件42A的固定部分46A，感測(cè)線26固定到感測(cè)連桿47，該感測(cè)連桿47連接到固定部分46A以隨著固定部分46A —起移動(dòng)。因此，一對(duì)鉗爪41的操作精確地反映在感測(cè)線26的位移中，而不受驅(qū)動(dòng)線23的拉伸的影響。結(jié)果，可以按照高精度檢測(cè)設(shè)置在處置單元40中的一對(duì)鉗爪41的位移量。
[0151]第四實(shí)施方式
[0152]下面將描述據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)。圖12是示意性地示出根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)中的處置工具的局部構(gòu)造的示圖。
[0153]在此實(shí)施方式中，將詳細(xì)描述使屈曲部分28屈曲的機(jī)構(gòu)。
[0154]如圖12所示，第一屈曲軸30a是由彼此連接的具有不同直徑的兩個(gè)滑輪(第一滑輪161和第二滑輪162)組成的滑輪組160。第一屈曲軸30a的中心軸線01等于第一滑輪161的旋轉(zhuǎn)中心。
[0155]第一滑輪161由中間支撐構(gòu)件29支撐以能夠繞第一滑輪161的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，并且固定到支撐構(gòu)件48。使滑輪組160旋轉(zhuǎn)的屈曲線63卷繞在第一滑輪161上。
[0156]滑輪組160的大直徑滑輪(第二滑輪162)包括與第一滑輪161的外周表面摩擦地接合的圓柱狀接合部分162a以及與接合部分162a同軸的盤狀主體162b。一端固定到主體162b的屈曲檢測(cè)線64卷繞在主體162b的外周上。
[0157]第二滑輪162可旋轉(zhuǎn)地連接到支撐構(gòu)件48。因此，第二滑輪162還隨第一滑輪161的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
[0158]在此實(shí)施方式中，從第二滑輪162的旋轉(zhuǎn)中心(支點(diǎn))到屈曲檢測(cè)線64的固定位置(主體162b的外周表面)的距離(第二距離L12)大于從第一滑輪161的旋轉(zhuǎn)中心(支點(diǎn))到屈曲線63的固定位置(第一滑輪161的外周表面)的距離(第一距離L11)。
[0159]第一滑輪161的直徑大于第二滑輪162的接合部分162a的直徑。因此，當(dāng)?shù)谝换?61旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二滑輪162的旋轉(zhuǎn)角度大于第一滑輪161的旋轉(zhuǎn)角度。
[0160]因此，在此實(shí)施方式中，屈曲檢測(cè)線64的位移量大于屈曲線63的位移量。[0161]屈曲線63連接到獨(dú)立于第一實(shí)施方式中描述的驅(qū)動(dòng)源21設(shè)置的驅(qū)動(dòng)源21A。在此實(shí)施方式中，可采用具有旋轉(zhuǎn)輸出軸(屈曲線63卷繞在其上)的伺服馬達(dá)等作為驅(qū)動(dòng)源21A。
[0162]屈曲檢測(cè)線64是位移量通過第二實(shí)施方式中描述的位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52A來檢測(cè)的線。在此實(shí)施方式中，由從控制電路13基于位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52A所檢測(cè)到的位移量來檢測(cè)滑輪組160的旋轉(zhuǎn)量。
[0163]屈曲線63穿過與驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件25相同的屈曲引導(dǎo)構(gòu)件25A插入。屈曲檢測(cè)線64穿過與檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件相同的屈曲檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27A插入。屈曲引導(dǎo)構(gòu)件25A和屈曲檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27A均固定到支撐構(gòu)件48。
[0164]從屈曲引導(dǎo)構(gòu)件25A延伸到第一滑輪161的屈曲線63以及從屈曲檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件27A延伸到第二滑輪162的主體162b的屈曲檢測(cè)線64均沿著滑輪的切線大致直線延伸到與滑輪的接觸點(diǎn)。
[0165]將專注于屈曲部分28的操作來描述根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)的操作。
[0166]在此實(shí)施方式中，卷繞有屈曲檢測(cè)線64的第二滑輪162的直徑大于卷繞有屈曲線63的第一滑輪161的直徑。第一滑輪161和第二滑輪162與接合部分62a彼此接合，使得第二滑輪162的旋轉(zhuǎn)角度大于第一滑輪161的旋轉(zhuǎn)角度。因此，當(dāng)通過屈曲線63使第一滑輪161旋轉(zhuǎn)時(shí)，屈曲檢測(cè)線64的位移量大于屈曲線63的位移量。即，滑輪組160用作相對(duì)于屈曲線63的移動(dòng)量，放大屈曲檢測(cè)線64的移動(dòng)量的放大機(jī)構(gòu)。類似于第一實(shí)施方式,屈曲檢測(cè)線64的位移量反映在 第二滑輪162的旋轉(zhuǎn)程度中，而不受牽引力施加到屈曲線63時(shí)屈曲線63的拉伸的影響。
[0167]第一滑輪161的 旋轉(zhuǎn)程度表示固定第一滑輪161的支撐構(gòu)件48相對(duì)于中間支撐構(gòu)件29的屈曲角度。第一滑輪161和第二滑輪162彼此摩擦地接合。第二滑輪162旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)程度反映支撐構(gòu)件48相對(duì)于中間支撐構(gòu)件29的屈曲角度。即，在此實(shí)施方式中，可通過使用屈曲檢測(cè)線64以高精度檢測(cè)支撐構(gòu)件48相對(duì)于中間支撐構(gòu)件29的屈曲角度，而不受牽引力施加到屈曲線63時(shí)屈曲線63的拉伸的影響。
[0168]在此實(shí)施方式中，屈曲檢測(cè)線64的位移量可大于屈曲線63的位移量，因此可提高位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52A中的檢測(cè)分辨率。通過優(yōu)化構(gòu)成滑輪組160的滑輪的直徑的比或者從第一滑輪161向第二滑輪162傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)的減速比，位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52A的可檢測(cè)范圍(動(dòng)態(tài)范圍)較寬的區(qū)域可用于檢測(cè)。結(jié)果，其很難受噪聲等的影響，因此可提高檢測(cè)精度。
[0169]類似于此實(shí)施方式，采用滑輪組160的構(gòu)造可應(yīng)用于第二屈曲軸30b。
[0170]類似于此實(shí)施方式，采用滑輪組160的構(gòu)造可應(yīng)用于開閉軸41c。
[0171]第五實(shí)施方式
[0172]下面將描述根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)。圖13是示意性地示出根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具的局部構(gòu)造的示圖。
[0173]如圖13所示，在此實(shí)施方式中，處置工具220具有與第三實(shí)施方式中描述的處置工具120不同的構(gòu)造。
[0174]在處置工具220中，連接部分42A包括固定部分146和感測(cè)連桿147。固定部分146具有永磁體146A，代替固定部分46A和感測(cè)連桿47。感測(cè)連桿147具有永磁體147A。形成在固定部分146中的永磁體146A和形成在感測(cè)連桿147中的永磁體147A的磁極被布置為彼此吸引。類似于第三實(shí)施方式，感測(cè)線26固定到感測(cè)連桿147。
[0175]在此實(shí)施方式中，當(dāng)固定部分146通過使用驅(qū)動(dòng)線23而以前進(jìn)和縮回方式移動(dòng)時(shí)，形成在感測(cè)連桿147中的永磁體147A被形成在固定部分146中的永磁體146A的磁力吸引。因此，感測(cè)連桿147與固定部分146的移動(dòng)結(jié)合地移動(dòng)。即，在此實(shí)施方式中，固定部分146和感測(cè)連桿147通過磁力在非接觸狀態(tài)下彼此連接，通過使用磁力將來自驅(qū)動(dòng)源21的驅(qū)動(dòng)力從固定部分146傳遞至感測(cè)連桿147。結(jié)果，類似于第三實(shí)施方式，固定到感測(cè)連桿147的感測(cè)線26隨感測(cè)連桿147 —起移動(dòng)，并且由位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)52檢測(cè)移動(dòng)量。
[0176]通過采用此構(gòu)造，可以實(shí)現(xiàn)與第三實(shí)施方式中相同的效果。在此實(shí)施方式中，固定部分146和感測(cè)連桿147可在非接觸狀態(tài)下傳遞驅(qū)動(dòng)力。因此，在對(duì)處置工具220滅菌時(shí)，穿過其引入藥水或滅菌氣體的間隙較大，從而方便滅菌。
[0177]修改示例5-1
[0178]下面將描述根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具220的修改示例。圖14是示意性地示出根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具的修改示例的構(gòu)造的示圖。
[0179]在此修改示例中，如圖14所示，處置單元40包括第一滑輪261和第二滑輪262，以代替固定部分146和感測(cè)連桿147。第一滑輪261具有盤狀，并具有永磁體146A。第二滑輪262具有盤狀，并具有永磁體147A。類似于第二實(shí)施方式中描述的第一滑輪61和第二滑輪62，第一滑輪261和第二滑輪262被布置為其旋轉(zhuǎn)中心同軸。第一滑輪261和第二滑輪262具有相同的直徑。
[0180]在此修改示例中，第一滑輪261和第二滑輪262未彼此固定。第一滑輪261和第二滑輪262通過永磁體146A和147A之間相吸引的磁力來彼此連接，以將從驅(qū)動(dòng)源21生成并經(jīng)由驅(qū)動(dòng)線23傳遞的驅(qū)動(dòng)力從第一滑輪261傳遞至第二滑輪262。
`[0181]在此修改示例中，第一滑輪261和第二滑輪262通過磁力在非接觸狀態(tài)下彼此連接。通過采用此構(gòu)造，可實(shí)現(xiàn)與第二實(shí)施方式中相同的效果。
[0182]第一滑輪261中的永磁體146A的布置方式和第二滑輪262中的永磁體147A的布置方式不限于上述構(gòu)造。例如，如圖15所示，磁體片146Aa可布置在第一滑輪261的周邊，磁體片147Aa可布置在第二滑輪262的周邊。在這種情況下，第一滑輪261上的相鄰磁體片146Aa可布置為使得其磁極彼此相反，第二滑輪262上的相鄰磁體片147Aa可布置為使得磁極彼此相反。在圖15中，磁極的示例由“N”和“S”指示。通過采用此構(gòu)造，可通過使用磁體片146Aa和磁體片147Aa之間的引力和斥力來傳遞驅(qū)動(dòng)力。
[0183]可采用電磁體來代替永磁體146A和147A。
[0184]代替使用永磁體146A和147A的磁力傳遞驅(qū)動(dòng)力，可采用利用靜電力彼此吸引的靜電吸盤。在這種情況下，當(dāng)傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)第一滑輪和第二滑輪可相吸引以彼此接觸，或者當(dāng)傳遞驅(qū)動(dòng)力時(shí)第一滑輪和第二滑輪可處于非接觸狀態(tài)。
[0185]修改示例5_2
[0186]下面將描述此實(shí)施方式的另一修改示例。圖16是示意性地示出此修改示例的構(gòu)造的示圖。
[0187]在此修改示例中，針對(duì)一對(duì)鉗爪41中的每一個(gè)形成一組第一滑輪261和第二滑輪262。通過采用此構(gòu)造，可使一對(duì)鉗爪41中的鉗爪獨(dú)立地移動(dòng)。[0188]第六實(shí)施方式
[0189]下面將描述根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施方式的處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)。圖17是示意性地示出根據(jù)此實(shí)施方式的處置工具的局部構(gòu)造的示圖。
[0190]在此實(shí)施方式中，代替第二實(shí)施方式的設(shè)置有第一滑輪61和第二滑輪62的構(gòu)造，提供設(shè)置有滑輪360的構(gòu)造，其中驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26均固定到該滑輪360。
[0191]驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26不必為不同的線，而是單個(gè)線可用作驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26，只要該單個(gè)線的中間部分固定到滑輪360的周邊即可。在此實(shí)施方式中，單個(gè)線W通過使用釬焊或焊接在線卷繞在銷361上的狀態(tài)下固定到銷361，通過將銷361插入滑輪360中來將線W固定到滑輪360。固定線W和滑輪360的方法不限于使用銷361的方法。例如，線W的外周表面可通過使用焊接、釬焊或銅焊固定到滑輪360的外表面。
[0192]在此實(shí)施方式中，通過推拉驅(qū)動(dòng)線23來使滑輪260旋轉(zhuǎn)，一對(duì)鉗爪41類似于第二實(shí)施方式或第四實(shí)施方式地打開和閉合。此時(shí)，由于感測(cè)線26固定到滑輪360，所以感測(cè)線26隨滑輪360 —起移動(dòng)。由于感測(cè)線26固定到滑輪360，所以即使當(dāng)牽引驅(qū)動(dòng)線23時(shí)，只要感測(cè)線26固定到滑輪360，牽引力就不會(huì)傳遞到感測(cè)線26。在此實(shí)施方式中，可實(shí)現(xiàn)與上述實(shí)施方式中相同的效果。
[0193]盡管參照附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是具體構(gòu)造不限于所述實(shí)施方式，而是可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下包括設(shè)計(jì)方面的改變。
[0194]例如，第一實(shí)施方式公開了驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26被繪制為垂直于第一屈曲軸30a的中心軸線和第二屈曲軸30b的中心軸線這二者的示例。然而，當(dāng)?shù)谝磺S30a或第二屈曲軸30b是在垂 直于中間支撐構(gòu)件29的長度方向(軸向)的方向上延伸的圓柱狀構(gòu)件時(shí)，驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26可被繪制為沿著圓柱狀構(gòu)件(第一屈曲軸30a)的外周在繞圓柱狀構(gòu)件(第一屈曲軸30a)的中心軸線01扭曲的位置基本上彼此相等地相鄰(參見圖18)。在這種情況下，在靠近固定部分46的第一屈曲軸30a附近，可防止驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26的屈曲半徑根據(jù)彎曲方向而不同，可防止由屈曲部分28的屈曲帶來的對(duì)線23和26的影響根據(jù)屈曲方向而不同。當(dāng)線23和26被布置為線23和26在圓柱狀構(gòu)件上的投影平面彼此垂直時(shí)，其尤其有效，這是優(yōu)選的。
[0195]第三實(shí)施方式公開了驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26被繪制為垂直于第一屈曲軸30a的中心軸線和第二屈曲軸30b的中心軸線二者的示例。然而，當(dāng)?shù)谝磺S30a或第二屈曲軸30b是在垂直于中間支撐構(gòu)件29的長度方向(軸向)的方向上延伸的圓柱狀構(gòu)件時(shí)，驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26可被繪制為沿著圓柱狀構(gòu)件(第一屈曲軸30a)的外周在繞圓柱狀構(gòu)件(第一屈曲軸30a)的中心軸線01扭曲的位置基本上彼此相等地相鄰(參見圖19)。在這種情況下，在靠近固定部分46A的第一屈曲軸30a附近，可防止驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26的屈曲半徑根據(jù)屈曲方向而不同，可防止由屈曲部分28的屈曲帶來的對(duì)線23和26的影響根據(jù)屈曲方向而不同。當(dāng)線23和26被布置為線23和26在圓柱狀構(gòu)件上的投影平面彼此垂直時(shí)，其尤其有效，這是優(yōu)選的。
[0196]第一實(shí)施方式公開了驅(qū)動(dòng)線23直接固定到固定部分46的示例，但是驅(qū)動(dòng)線23可間接固定到固定部分46。例如，可提供中間構(gòu)件，固定部分46和驅(qū)動(dòng)線23均固定到該中間構(gòu)件。例如，驅(qū)動(dòng)線23穿過其插入的通孔可形成在固定部分46中，驅(qū)動(dòng)線23的一端可在驅(qū)動(dòng)線23穿過該通孔插入的狀態(tài)下固定到固定部分46。[0197]在第一實(shí)施方式中使用肘節(jié)機(jī)構(gòu)作為開閉機(jī)構(gòu)的示例，但是可使用所謂的受電弓(pantograph)機(jī)構(gòu)。
[0198]上述實(shí)施方式公開了對(duì)于處置單元的一對(duì)鉗爪41形成連桿44和固定部分46作為處置單元的連接構(gòu)件的示例，但是處置單元和連接構(gòu)件可成一體。在這種情況下，例如，當(dāng)一對(duì)鉗爪41中的一個(gè)固定，另一個(gè)可打開和閉合時(shí)，所述另一鉗爪41的近端形成連接構(gòu)件，驅(qū)動(dòng)線23和感測(cè)線26固定到該連接構(gòu)件，從而鉗爪和連接構(gòu)件成一體。
[0199]驅(qū)動(dòng)線和感測(cè)線的材料不受特定限制。例如，可采用由諸如不銹鋼或鎢的金屬形成的線或者由諸如多芳基化合物的樹脂形成的線。當(dāng)使用磁性傳感器檢測(cè)樹脂線的位移量時(shí)，只要位于磁性傳感器附近的線用金屬小直徑管覆蓋，或者用金屬涂覆，或者連接到金屬線即可。
[0200]上述實(shí)施方式公開了采用磁性傳感器作為檢測(cè)感測(cè)線的位移的傳感器的示例，但是檢測(cè)感測(cè)線的位移的傳感器不限于磁性類型。例如，可采用光傳感器，、靜電電容傳感器、電位計(jì)等作為檢測(cè)感測(cè)線的位移的傳感器。
[0201]在上述實(shí)施方式及其修改示例中描述了檢測(cè)形成在處置單元中的一對(duì)鉗爪或屈曲部分的移動(dòng)的示例，但是本發(fā)明的構(gòu)造可應(yīng)用于檢測(cè)從臂的關(guān)節(jié)的位移。
[0202]上述實(shí)施方式及其修改示例中描述的元件可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合。
[0203]工業(yè)實(shí)用性
[0204]根據(jù)所述處置工具、機(jī)械手和手術(shù)支持系統(tǒng)，可以按照高精度檢測(cè)位移量。
[0205]參考標(biāo)號(hào)列表
[0206]1:手術(shù)支持系統(tǒng)
[0207]2:主臂
[0208]3:連桿機(jī)構(gòu)
[0209]4:連桿構(gòu)件
[0210]5:位置檢測(cè)器
[0211]6:輸入處理電路
[0212]7:開關(guān)
[0213]8:按鈕
[0214]9:手術(shù)臺(tái)
[0215]10:從臂
[0216]11:多自由度關(guān)節(jié)
[0217]12:從臂位置檢測(cè)器
[0218]13:從控制電路
[0219]14:手術(shù)動(dòng)力傳遞適配器
[0220]15:觀察機(jī)構(gòu)
[0221]16:圖像處理電路
[0222]19:顯示器
[0223]20，120:處置工具
[0224]21，2IA:驅(qū)動(dòng)源
[0225]22:桿(驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件)[0226]23:驅(qū)動(dòng)線(驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件)
[0227]24:主體部
[0228]25:驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件
[0229]26:感測(cè)線(移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件)
[0230]27:檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件
[0231]28:屈曲部分
[0232]29:中間支撐構(gòu)件
[0233]30:屈曲軸
[0234]30a:第一屈曲軸
[0235]30b:第二屈曲軸
[0236]40:處置單元
[0237]41:鉗爪
[0238]41c:開閉軸
[0239]42:連接部分(連 接構(gòu)件)
[0240]42A:連接構(gòu)件(第一連接構(gòu)件)
[0241]43:銷
[0242]44:連桿
[0243]45:銷
[0244]46，46A:固定部分
[0245]48:支撐構(gòu)件
[0246]47:感測(cè)連桿(第二連接構(gòu)件)
[0247]49:軸支撐部分
[0248]50:長孔部分
[0249]51:引導(dǎo)固定部分
[0250]52，52A:位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)
[0251]53:傳感器
[0252]60:多段滑輪
[0253]61:第一滑輪
[0254]62:第二滑輪
[0255]63:屈曲線(驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件)
[0256]64:屈曲檢測(cè)線(移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件)
[0257]70:杠桿部分
[0258]142:耦合部分
[0259]146:固定部分
[0260]146A:永磁體
[0261]146Aa:磁體片
[0262]147:感測(cè)連桿
[0263]147A:永磁體
[0264]147Aa:磁體片[0265]160:滑輪組
[0266]161:第一滑輪
[0267]162:第二滑輪
[0268]261:第一滑輪
[0269]262:第二滑輪
[0270]360:滑輪
[0271]L1:第一距離
[0272]L2:第二距離
[0273]Lll:第一距離
[0274]L12:第二距離
[0275]01:中心軸線
[0276]02:中心軸線
[0277]Op:操作者
[0278]P:患者
[0279]Pl:固定位置
[0280]P2:固定位置
【權(quán)利要求】
1.一種處置工具，該處置工具的處置單元利用從驅(qū)動(dòng)源生成的驅(qū)動(dòng)力來進(jìn)行操作，該處置工具包括: 驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件，該驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件連接到所述驅(qū)動(dòng)源； 連接部分，該連接部分形成在所述處置單元中，并且連接到所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件，該連接部分經(jīng)由所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件被供應(yīng)有來自所述驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力，并且將所述驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為所述處置單元的移動(dòng)；以及 移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件，其被所述連接部分移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處置工具，其中，所述連接部分包括連接構(gòu)件，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述連接構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處置工具，其中， 所述連接構(gòu)件包括繞預(yù)定支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分， 所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件固定到所述連接構(gòu)件上的與所述預(yù)定支點(diǎn)分離開第一距離的位置，并且 所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述連接構(gòu)件上的與所述預(yù)定支點(diǎn)分離開第二距離的位置，所述第二距離大于所述第一距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處置工具，其中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件是線狀構(gòu)件， 其中，所述轉(zhuǎn)動(dòng)部分包括: 第一滑輪，該第一滑輪的旋轉(zhuǎn)中心是所述預(yù)定支點(diǎn)，并且其中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件卷繞在該第一滑輪的外周上；以及 第二滑輪，該第二滑輪的旋轉(zhuǎn)中心與所述第一滑輪的旋轉(zhuǎn)中心同軸，該第二滑輪的直徑大于所述第一滑輪的直徑，并且其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件卷繞在該第二滑輪的外周上，并且 其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述第二滑輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的處置工具，該處置工具還包括: 驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件，該驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件引導(dǎo)所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件； 檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，該檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件引導(dǎo)所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件；以及 支撐構(gòu)件，該支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件和所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處置工具，其中， 所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件，使得從所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件延伸到所述連接構(gòu)件的所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件具有從所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件的遠(yuǎn)端延伸到所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件與所述連接構(gòu)件之間的接觸點(diǎn)的線狀，并且所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，使得從所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件延伸到所述連接構(gòu)件的所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件具有從所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件的遠(yuǎn)端延伸到所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件與所述連接構(gòu)件之間的接觸點(diǎn)的線狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的處置工具，其中， 所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件和所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，使得在所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件與所述連接構(gòu)件之間以及在所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件與所述連接構(gòu)件之間，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件彼此平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處置工具，其中，所述連接部分包括: 第一連接構(gòu)件，該第一連接構(gòu)件形成在所述處置單元中，并且連接到所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件，該第一連接構(gòu)件經(jīng)由所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件被供應(yīng)有來自所述驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力，并且將所述驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)換為所述處置單元的移動(dòng)；以及 第二連接構(gòu)件，該第二連接構(gòu)件形成在所述處置單元中，并且連接到所述第一連接構(gòu)件，該第二連接構(gòu)件被由于所述驅(qū)動(dòng)力而移動(dòng)的所述處置單元移動(dòng)，并且其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述第二連接構(gòu)件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的處置工具，其中， 通過所述第二連接構(gòu)件使所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件在所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件為傳遞所述驅(qū)動(dòng)力而移動(dòng)的方向上移動(dòng)，并且 其中，所述處置工具還包括放大機(jī)構(gòu)，該放大機(jī)構(gòu)相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件的移動(dòng)量按照預(yù)定比率放大所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件的移動(dòng)量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的處置工具，其中， 所述第一連接構(gòu)件繞預(yù)定的第一支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)， 其中，所述第二連接構(gòu)件繞預(yù)定的第二支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)， 其中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件固定到所述第一連接構(gòu)件上的與所述第一支點(diǎn)分離開第一距離的位置，并且 其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述第二連接構(gòu)件上的與所述第二支點(diǎn)分離開第二距離的位置，所述第二距離大于所述第一距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的`處置工具，其中， 所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件是線狀構(gòu)件， 其中，所述第一連接構(gòu)件是第一滑輪，該第一滑輪的旋轉(zhuǎn)中心是所述第一支點(diǎn)，并且其中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件卷繞在該第一滑輪的外周上， 其中，所述第二連接構(gòu)件是第二滑輪，該第二滑輪的旋轉(zhuǎn)中心是所述第二支點(diǎn)，并且其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件卷繞在該第二滑輪的外周上，并且其中，所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件固定到所述第二滑輪。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中的任一項(xiàng)所述的處置工具，該處置工具還包括: 驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件，該驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件引導(dǎo)所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件； 檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，該檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件引導(dǎo)所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件；以及 支撐構(gòu)件，該支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件和所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的處置工具，其中， 所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件，使得從所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件延伸到所述第一連接構(gòu)件的所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件具有從所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件的遠(yuǎn)端延伸到所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件與所述第一連接構(gòu)件之間的接觸點(diǎn)的線狀，并且所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，使得從所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件延伸到所述第二連接構(gòu)件的所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件具有從所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件的遠(yuǎn)端延伸到所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件與所述第二連接構(gòu)件之間的接觸點(diǎn)的線狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的處置工具，其中， 所述支撐構(gòu)件固定并支撐所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件和所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件，使得在所述驅(qū)動(dòng)引導(dǎo)構(gòu)件與所述第一連接構(gòu)件之間以及在所述檢測(cè)引導(dǎo)構(gòu)件與所述第二連接構(gòu)件之間，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件彼此平行。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中的任一項(xiàng)所述的處置工具，其中， 在所述處置單元和所述驅(qū)動(dòng)源之間形成有屈曲部分，在該屈曲部分中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件均是屈曲的， 其中，所述屈曲部分在所述處置單元一側(cè)相對(duì)于所述驅(qū)動(dòng)源一側(cè)繞預(yù)定屈曲軸旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，并且 其中，所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件被布置為在所述屈曲軸附近距所述屈曲軸的距離基本上彼此相等。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的處置工具，其中， 所述驅(qū)動(dòng)力傳遞構(gòu)件和所述移動(dòng)量檢測(cè)構(gòu)件是線。
17.—種機(jī)械手,該機(jī)械手包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任一項(xiàng)所述的處置工具；以及 安裝有所述處置工具的臂。
18.—種手術(shù)支持系統(tǒng)，該手術(shù)支持系統(tǒng)包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任一項(xiàng)所述的處置工具。
【文檔編號(hào)】B25J17/00GK103619279SQ201280030182
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】小室考廣, 飯?zhí)镅琶? 并木啟能 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社