滑动件以及手术器具

技术领域

本公开涉及用于主从式手术机器人的滑动件以及手术器具。

背景技术

为了提高安全性并缩短医生掌握操作的时间，希望提供一种针对主从式手术机器人的技术，该技术能够将作用于机器人钳子的外力传递给在隔离位置操作机器人的手术操作者。传递给手术操作者的外力是根据致动器的位置和驱动力等信息来推定的。在下文中，将手术机器人所具备的机器人钳子也表记为“手术器具”。此外，将对传递给操作者的外力进行推定也表记为“力觉推定”。

例如，如专利文献1中所公开的内容，已知一种作为驱动机器人的手术器具的方法，该方法涉及使用滑动件和线材来传递由致动器等驱动源产生的驱动力，并通过传递的驱动力来驱动手术器具。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-146194号公报

发明内容

发明要解决的问题

滑动件与围绕滑动件的周围的壳体之间的静摩擦力和动摩擦力等摩擦力作用于滑动件等。如上所述，在力觉推定中，使用致动器的位置和驱动力等信息来推定外力。因此，作用于滑动件等的摩擦力会影响力觉推定。换言之，存在力觉推定精度由于摩擦力而恶化的问题。

此外，当传递的驱动力小于静摩擦力时，致动器的位置不发生变化。因此，存在当以比静摩擦力小的驱动力操作手术器具时难以进行力觉推定的问题。

本公开公开了能够减少由传递驱动力时的摩擦造成的损失并且能够抑制力觉推定精度的恶化的滑动件以及手术器具的一个示例。

解决问题的方法

在本公开的一个方案的滑动件设置有：滑动件主体，滑动件主体配置成能够相对于手术器具的壳体沿直线方向进行相对移动；以及转动部，转动部配置在所述壳体与所述滑动件主体之间，并且配置成能够相对于所述壳体和所述滑动件主体进行旋转。

在本公开的一个方案的手术器具设置有：壳体；滑动件主体，滑动件主体配置成能够相对于所述壳体沿直线方向进行相对移动；以及转动部，转动部配置在所述壳体与所述滑动件主体之间，并且配置成能够相对于所述壳体和所述滑动件主体进行旋转。

根据上述构成的滑动件以及手术器具，转动部配置在壳体与滑动件主体之间。转动部能够相对于壳体和滑动件主体进行旋转。当滑动件主体相对于壳体沿直线方向进行相对移动时，转动部在壳体与滑动件主体之间一边与壳体和滑动件主体接触一边旋转。因此，易于减小壳体与滑动件主体之间的摩擦力。

此外，由于易于减小静摩擦力，因此即使施加到滑动件主体的驱动力较小，也易于移动滑动件主体。也就是说，产生驱动力的致动器的位置易于变化。

此外，减小摩擦力意味着动摩擦力更易于稳定在固定不变的值，因此滑动件主体动作时的驱动力更易于稳定，并且能够抑制力觉推定精度的恶化。

在本公开的一个方面的滑动件中，所述转动部是具有圆筒形状或圆柱形状的部件，所述转动部被支承为，相对于所述滑动件主体能够绕与所述直线方向相交的旋转轴线旋转，并且当所述滑动件主体沿所述直线方向移动时，所述转动部一边与所述壳体接触一边转动。

根据上述构成的滑动件，转动部被滑动件主体支承为能够绕旋转轴线旋转。此外，转动部的呈圆筒形或圆柱形的圆周面一边与壳体接触一边旋转。因此，易于减小壳体与滑动件主体之间的摩擦力。

在本公开的一个方案的滑动件中，所述转动部是具有球体形状的部件，所述转动部被支承为，相对于所述滑动件主体能够旋转，并且当所述滑动件主体沿所述直线方向移动时，所述转动部一边与所述壳体接触一边转动。

根据上述构成的滑动件，转动部被滑动件主体支承为能够旋转。转动部的球形表面一边与壳体接触一边旋转。因此，易于减小壳体与滑动件主体之间的摩擦力。

发明的效果

根据本公开的滑动件以及手术器具，通过将转动部配置在壳体与滑动件主体之间，可获得如下效果，即，减少传递驱动力时由于摩擦引起的损失，并且抑制力觉推定精度的恶化。

附图说明

图1是说明本公开的手术器具的外观的立体图。

图2是说明图1的手术器具的内部结构的立体图。

图3是说明图1的手术器具中的滑动件的配置的立体图。

图4是说明图3的滑动体的结构的分解立体图。

图5是说明筐体与转动部之间、以及夹持部与转动部之间的配置关系的截面剖视图。

图6是说明转动部的变形例的截面剖视图。

图7是说明转动部的其他变形例的截面剖视图。

附图标记的说明

1…手术器具；20…壳体；28…夹持部(壳体)；40…滑动件；

41…滑动件主体；61…转动部

具体实施方式

参照图1至图5说明本公开的一个实施方式的手术器具。本实施方式的手术器具1是设置在能够远程操作的手术机器人中的多自由度机械手上的手术器具。手术器具1是用于对患者实施处理的器械。手术器具1可以具有例如在进行内窥镜手术时使用的钳子等构成。

如图1所示，在手术器具1设置有轴10和壳体20。

另外，在本实施方式中，为了便于说明，将轴10的延伸方向设为Z轴，将从轴10的根部朝向前端的方向设为正方向来进行说明。此外，将与Z轴正交的方向并且是后述的多个滑动件40排列的方向设为X轴，将朝向Z轴的正方向的左方向设为X轴的正方向来进行说明。此外，将垂直于Z轴和X轴的方向设为Y轴，将朝向壳体20中的滑动件40排列的表面的相反面的方向设为Y轴的正方向。

轴10是插入患者体内的呈杆状的部件。轴10配置成从壳体20朝向Z轴的正方向延伸。轴10具有圆柱形或圆筒形的结构。

例如，在轴10的于Z轴正方向上的端部处设置有未图示的关节部和钳子。

关节部具有能够通过从后述的滑动件40传递的驱动力而改变钳子的方向的构成。关节部的具体构成只要是能够通过所传递的驱动力改变钳子的方向的一般构成即可，没有特别限制。

钳子具有与用于对患者实施处理的普通钳子相同的构成。另外，在本实施方式中，以在轴10的前端配置有钳子的情况为例进行说明，但也可以配置有用于对患者实施处理的其他器具。

如图2和图3所示，在壳体20设置有三个从动槽21、三个滑动件40、三根线材26、以及一个夹持部28。夹持部28是相当于壳体的部分。

另外，在图3中，为了便于说明，仅示出了配置在X轴方向中央的从动槽21内的滑动件40和线材26，而省略了配置在X轴方向两端的从动槽21内的滑动件40和线材26。

从动槽21是设置于壳体20的于Y轴负方向侧的端面的长孔。换言之，从动槽21是设置在主体20与多自由度机械手之间的安装/拆卸面中的长孔。此外，从动槽21具有沿Z轴延伸的结构。

三个从动槽21在X轴方向上等间隔地排列配置。可以根据关节部和/或钳子等的动作来确定从动槽21的数量。换言之，可以根据多自由度机械手所要求的规格的运动来确定从动槽21的数量。从动槽21的数量可以根据所要求的规格，多于三个或者少于三个。

滑动件40具有如下构成，从多自由度机械手传递驱动力，并将该驱动力传递到关节部和钳子。此外，滑动件40具有能够安装到多自由度机械手以及从多自由度机械手拆卸的构成。

在三个从动槽21的每一个中均配置有一个滑动件40，并且滑动件40被配置成能够在从动槽21内沿Z轴方向移动。换言之，滑动件40配置成能够相对于壳体20沿直线方向进行相对移动。滑动件40可以配置在所有从动槽21的每一个中，或者仅配置在一部分从动槽21中。

三个滑动件40的一部分具有将驱动力传递到钳子的构成。其余的滑动件40具有将驱动力传递到关节部的构成。例如，三个滑动件40中的两个滑动件40具有将驱动力传递到钳子的构成。在三个滑动件40中，除了将驱动力传递到钳子的滑动件40之外的一个滑动件40具有将驱动力传递到关节部的构成。

线材26具有将传递到滑动件40的驱动力传递到钳子和关节部的结构。在一个滑动件40配置有一根或两根线材26。

线材26是形成为长条形的线材。在本实施方式中，以使用在外科手术用机器人系统的机械手中用的金属材料形成线材26为例进行说明，其中，金属材料例如有，不锈钢、钨、含有钨作为成分的合金、钢琴线(例如JIS G 3522所规定的线)等。

夹持部28是配置成将三个滑动件40夹在夹持部28与壳体20之间的部件。在夹持部28的与三个从动槽21相对应的位置处设置有三个缝隙29。缝隙29具有沿Z轴延伸的结构。在缝隙29的内部配置有滑动件40，滑动件40配置成能够在缝隙29的内部沿Z轴方向移动。

如图2所示，在壳体20的内部还设置有将线材26引导至轴10的两个第1引导滑轮22、两个第2引导滑轮23、以及三个第3引导滑轮24。

第1引导滑轮22配置在比滑动件40更靠近轴10的位置处。两个第1引导滑轮22分别排列配置在X轴的正方向侧以及X轴的负方向侧。

两个第1引导滑轮22将从X轴正方向侧的滑动件40延伸的线材26、以及从X轴负方向侧的滑动件40延伸的线材26分别引导至两个第2引导滑轮23。

第2引导滑轮23与第1引导滑轮22同样地配置在比滑动件40更靠近轴10的位置处。两个第2引导滑轮23分别排列配置在X轴的正方向侧以及X轴的负方向侧。

两个引导滑轮23将从X轴正方向侧的第1引导滑轮22延伸的线材26、以及从X轴负方向侧的第1引导滑轮22延伸的线材26分别引导至轴10的内部。

第3引导滑轮24配置在比滑动件40远离轴10的位置处。三个第3引导滑轮24在X轴方向上排列配置。第3引导滑轮24形成为圆筒形，在圆筒面上设置有引导线材26的多个槽。

在本实施方式中，对三个槽分别设置在各第3引导滑轮24的圆筒面的于Y轴方向上的不同位置的示例进行说明。三个第3引导滑轮24具有供线材26从引导该线材26的槽移动到相邻的其他槽的构成。

三个第3引导滑轮24中的位于X轴负方向侧的第3引导滑轮24首先将从X轴负方向侧的滑动件40延伸的线材26从引导该线材26的槽移动到相邻的槽以改变其在Y轴方向上的位置，然后将该线材26引导至X轴负方向侧的第2引导滑轮23。X轴负方向侧的第2引导滑轮23将该线材26引导至轴10的内部。

位于中央的第3引导滑轮24首先将从中央的滑动件40延伸的线材26从引导该线材26的槽移动到相邻的槽以改变其在Y轴方向上的位置，然后将该线材26引导至X轴正方向侧的第2引导滑轮23。X轴正方向侧的第2引导滑轮23将该线材26引导至轴10的内部。

位于X轴正方向侧的第3引导滑轮24首先将从X轴正方向侧的滑动件40延伸的线材26从引导该线材26的槽移动到相邻的槽以改变其在Y轴方向上的位置，然后将该线材26引导至X轴正方向侧的第2引导滑轮23。X轴正方向侧的第2引导滑轮23将该线材26引导至轴10的内部。

如图4所示，在滑动件40设置有滑动件主体41、一个第1保持部45、一个第2保持部51、两个固定部55、以及四个转动部61。在滑动件40还可以设置有其他部件。

滑动件主体41是沿Z轴方向延伸的形成为柱状的部件。更具体而言，它是形成为四棱柱形状的部件。在滑动件主体41设置有两个内螺纹孔42、两个定位凸部43、以及四个转动轴部44。

内螺纹孔42是与后述的固定部55的外螺纹对应的螺纹孔，其用于保持第1保持部45和第2保持部51。两个内螺纹孔42是分别在滑动件主体41的于Z轴正方向的端部处以及于Z轴负方向的端部处沿Y轴方向延伸而形成的螺纹孔。

定位凸部43是决定第1保持部45和第2保持部51相对于滑动件主体41的相对位置的凸部。定位凸部43是从滑动件主体41向Y轴正方向突出的呈圆柱形的部件。两个定位凸部43分别设置在与两个内螺纹孔42相邻的位置处，并且是滑动件主体41的中央侧的位置处。

转动轴部44是将转动部61支承为能够绕旋转轴线L旋转的部件。转动轴部44是从滑动件主体41向X轴方向突出的呈圆柱形的部件。该圆柱形的中心轴线是与X轴平行的轴线，且相当于上述的旋转轴线L。

四个转动轴部44分别设置在滑动件主体41的于Z轴正方向上的端部中的X轴正方向的侧面和负方向的侧面，以及在滑动件主体41的于Z轴负方向上的端部中的X轴正方向的侧面和负方向的侧面。

第1保持部45和第2保持部51是将线材26夹持在其间并保持线材26的部件。第1保持部45和第2保持部51在滑动件主体41的于Y轴正方向侧的表面上重叠配置。第1保持部45配置在Y轴的正方向侧，第2保持部51配置在Y轴的负方向侧。

第1保持部45具有在Z轴方向上较长的呈矩形板状的结构。在第1保持部45设置有一个插通孔46、两个第1定位孔47、以及两个第1固定孔48。

插通孔46是供线材26的端部插通的通孔，并且具有比第1定位孔47和第1固定孔48小的孔内径。在本实施方式中，插通孔46设置在第1保持部45的于Z轴方向的中央区域。

第1定位孔47是形成为孔内径大于定位凸部43的外径的通孔，并且第1定位孔47供定位凸部43插通。两个第1定位孔47分别形成在第1保持部45中的与定位凸部43对置的位置处。在本实施方式中，两个第1定位孔47设置在与插通孔46相邻的位置处，换言之，分别设置在Z轴正方向上与插通孔46相邻的位置处，以及在Z轴负方向上与插通孔46相邻的位置处。

第1固定孔48是形成为孔内径大于固定部55的外螺纹的外径的通孔，并且第1固定孔48供固定部55插通。第1固定孔48形成在与内螺纹孔42对置的位置处。

两个第1固定孔48分别形成在第1保持部45中的夹着两个第1定位孔47的位置处。在本实施方式中，两个第1固定孔48分别设置在相对于Z轴正方向侧的第1定位孔47在Z轴正方向上彼此相邻的位置处，以及相对于Z轴负方向侧的第1定位孔47在Z轴负方向上彼此相邻的位置处。

第2保持部51具有在Z轴方向上较长的呈矩形板状的结构。第2保持部51具有在Z轴方向上的尺寸比第1保持部45长的结构。在第2保持部51设置有两个第2定位孔52、两个第2固定孔53、以及两个引导孔54。

第2定位孔52是形成为孔内径大于定位凸部43的外径的通孔，并且第2定位孔52供定位凸部43插通。第2定位孔52的孔内径可以与第1定位孔47的孔内径相同，也可以不同。两个第2定位孔52分别形成在第2保持部51中的与定位凸部43对置的位置处。

第2固定孔53是形成为孔内径大于固定部55的外螺纹的外径的通孔，并且第2固定孔53供固定部55插通。第2固定孔53的孔内径可以与第1固定孔48的孔内径相同，也可以不同。

两个第2固定孔53分别形成在与内螺纹孔42对置的位置处。两个第2固定孔53分别形成在第2保持部51中的夹着两个第2定位孔52的位置处。

在本实施方式中，两个第2固定孔53分别设置在相对于Z轴正方向侧的第2定位孔52在Z轴正方向上彼此相邻的位置处，以及相对于Z轴负方向侧的第2定位孔52在Z轴负方向上彼此相邻的位置处。

引导孔54是供线材26插通的通孔，并且是沿Z轴方向延伸的长孔。两个引导孔54分别形成在第2保持部51中的夹着两个第2固定孔53的位置处。

在本实施方式中，两个引导孔54分别设置在相对于Z轴正方向侧的第2固定孔53在Z轴正方向上彼此相邻的位置处，以及相对于Z轴负方向侧的第2固定孔53在Z轴负方向上彼此相邻的位置。

在第1保持部45和第2保持部51安装到滑动件主体41的状态下，设置两个引导孔54的位置包括在第2保持部51比第1保持部45朝Z轴正方向突出的区域以及第2保持部51比第1保持部45朝Z轴负方向突出的区域中。

固定部55具有将第1保持部45和第2保持部51以配置在滑动件主体41上的状态而固定第1保持部45和第2保持部51的构成。此外，固定部55具有将线材26以夹在第1保持部45和第2保持部51之间的状态而固定线材26的构成。在本实施方式中，对固定部55具有外螺纹的结构的示例进行说明。

转动部61是被转动轴部44支承为能够绕旋转轴线L旋转的部件。转动部61具有形成为圆筒状或圆柱形的结构，并且在转动部61的中心设置有供转动轴部44插通的孔。

四个转动部61分别配置在滑动件主体41的于Z轴正方向上的端部中的X轴正方向的侧面和负方向的侧面，以及滑动件主体41的于Z轴负方向上的端部中的X轴正方向的侧面和负方向的侧面。

接下来，将参照图5对具有上述构成的手术器具1中的滑动件40的移动进行说明。

从手术机器人的多自由度机械手沿Z轴的正方向或负方向移动的驱动力传递到滑动件40。已被传递驱动力的滑动件40沿着从动槽21相对于壳体20进行相对直线移动(参照图3)。

滑动件40的转动部61的圆周面与壳体20或夹持部28的表面接触。当滑动件40相对于壳体进行直线移动时，转动部61一边与壳体20或夹持部28的表面接触一边旋转。

转动部61是与壳体20的表面接触还是与夹持部28的表面接触由滑动件主体41在Y轴方向上的配置位置决定。滑动件主体41在Y轴方向上的配置位置由线材26的配置位置决定。线材26的配置位置根据第1引导滑轮22、第2引导滑轮23、以及第3引导滑轮24中由哪个引导滑轮24引导线材26来决定。

配置在一个滑动件40上的四个转动部61可以全部与壳体20的表面接触，也可以全部与夹持部28的表面接触。此外，配置在一个滑动件40上的四个转动部61中的至少一个可以与壳体20的表面接触，而其余转动部61可以与夹持部28的表面接触。

根据上述构成的滑动件40以及手术器具1，转动部61配置在壳体20与滑动件主体41之间、以及夹持部28与滑动件主体41之间。转动部61能够相对于壳体20、夹持部28、以及滑动件主体41旋转。当滑动件主体41相对于壳体20和夹持部28沿直线方向进行相对移动时，转动部61一边与壳体20或夹持部28接触一边旋转。因此，易于减小壳体20与滑动件主体41之间的摩擦力、以及夹持部28与滑动件主体41之间的摩擦力，从而易于抑制力觉推定精度的恶化。

此外，由于易于减小静摩擦力，因此即使施加到滑动件主体41的驱动力较小，也易于移动滑动件主体41。也就是说，产生驱动力的致动器的位置易于变化，并且能够以更小的驱动力来操作手术器具1，从而能够易于确保力觉推定的精度。

转动部61被滑动件主体41支承能够绕旋转轴线L旋转。此外，转动部61的呈圆筒形或圆柱形的圆周面一边与壳体20的表面或夹持部28的表面接触一边旋转。因此，易于减小壳体20与滑动件主体41之间的摩擦力、以及夹持部28与滑动件主体41之间的摩擦力。

另外，在上述实施方式中，对应用于转动部61具有圆筒形状或圆柱形状的示例进行了说明，不过，转动部61还可以具有球体形状。在滑动件主体41设置有具有配置成能够旋转的构成的球形转动部61。

例如，作为构成可以例示出供配置转动部61的凹部或槽等。另外，如图6所示，作为构成可以例示出保持部144，该保持部144既将球形转动部61保持为相对于滑动件主体41的相对位置固定，又将球形转动部61保持为能够旋转。

由于球形转动部61被滑动件主体41支承为能够旋转，因此转动部61的球形表面一边与壳体20接触一边旋转。因此，易于减小壳体20与滑动件主体41之间的摩擦力。

此外，在上述实施方式中，对应用于转动部61被滑动件主体41支承为能够旋转的示例进行了说明，然而，如图7所示，转动部61也可以被壳体20支承为能够旋转。

此外，本公开的技术范围不限于上述实施方式，在不脱离本公开的主旨的范围内能够进行各种变更。例如，不限于将本公开应用于上述实施方式的内容，也可以将本公开应用于对上述实施方式适当组合的实施方式，并且没有特别限制。