處置工具、機械手和手術支持系統的制作方法

處置工具、機械手和手術支持系統的制作方法
【專利摘要】一種處置工具，該處置工具的處置單元(40)利用從驅動源(21)生成的驅動力來進行操作，所述處置工具包括：驅動力傳遞構件(22,23)，該驅動力傳遞構件連接到所述驅動源(21)；連接部分(42)，該連接部分形成在所述處置單元(40)中，并且連接到驅動線(23)，該連接部分經由所述驅動力傳遞構件(22,23)供應有來自所述驅動源(21)的驅動力，并且將所述驅動力轉換為所述處置單元(40)的移動；以及移動量檢測構件(26)，所述移動量檢測構件被所述連接部分(42)移動。
【專利說明】處置工具、機械手和手術支持系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及處置工具、機械手和手術支持系統。
[0002]要求2011年6月30日提交的日本專利申請N0.2011-146796,2011年6月30日提交的日本專利申請N0.2011-146797和2012年5月22日提交的日本專利申請N0.2012-116742的優先權，其內容以引用方式并入本文。
【背景技術】
[0003] 過去，作為支持外科手術的系統，已知具有機械手的手術支持系統，其中處置工具安裝在可遠程控制的臂上。
[0004]諸如關節的活動部分形成在機械手中，通過使活動部分移動來使機械手移位至期望的姿態。通過使用驅動源和將動力傳遞給活動部分的動力傳遞構件以及用于檢測活動部分的移動量的檢測手段來控制機械手的活動部分以使其具有期望的姿態。
[0005]例如，專利文獻I公開了一種檢測裝置，該檢測裝置包括具有彎曲部分的內窺鏡插入部、傳遞動力以使得彎曲部分以彎曲方式移動的線以及用于檢測線的位移量的位移檢測手段。
[0006]專利文獻2公開了一種位移檢測機構，該位移檢測機構包括使得關節移動的動力傳遞線、連接到動力傳遞線以檢測關節的位移量的位移感測線以及檢測位移感測線的移動量的傳感器。
[0007][現有技術文獻]
[0008][專利文獻]
[0009][專利文獻I]日本未審查專利申請首次公布H04-263831
[0010][專利文獻2]日本未審查專利申請首次公布2010-220684

【發明內容】

[0011][本發明要解決的問題]
[0012]在專利文獻I描述的檢測裝置中，線由于使彎曲部分以彎曲方式移動的動力而被拉伸。結果，由位移檢測手段檢測到的位移量根據線的拉伸長度而變化。在專利文獻2描述的位移檢測機構中，動力傳遞線由于使關節移動的牽引力而被拉伸。結果，由傳感器檢測到的移動量根據動力傳遞線的拉伸長度而變化。
[0013]這樣，在專利文獻I和專利文獻2描述的構造中，存在由于向彎曲部分或關節傳遞動力的線的拉伸而導致的檢測位移量的精度降低的問題。
[0014]考慮上述情況而做出本發明，本發明的目的在于提供一種可以按照高精度檢測位移量的處置工具、機械手和手術支持系統。
[0015][解決問題的手段]
[0016]根據本發明的第一方面，提供了一種處置工具，該處置工具的處置單元利用從驅動源生成的驅動力來進行操作，所述處置工具包括:驅動力傳遞構件，該驅動力傳遞構件連接到所述驅動源；連接部分，該連接部分形成在所述處置單元中，并且連接到所述驅動力傳遞構件，該連接部分經由所述驅動力傳遞構件供應有來自所述驅動源的驅動力，并且將所述驅動力轉換為所述處置單元的移動；以及移動量檢測構件，該移動量檢測構件被所述連接部分移動。
[0017]根據本發明的第二方面，在根據第一方面的處置工具中，所述連接部分包括連接構件，所述移動量檢測構件固定到所述連接構件。
[0018]根據本發明的第三方面，在根據第二方面的處置工具中，所述連接構件包括繞預定支點轉動的轉動部分，其中，所述驅動力傳遞構件固定到所述連接構件上的與所述預定支點分離開第一距離的位置，并且所述移動量檢測構件固定到所述連接構件上的與所述預定支點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]根據本發明的第四方面，在根據第三方面的處置工具中，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件是線狀構件，其中，所述轉動部分包括:第一滑輪，該第一滑輪的旋轉中心是所述預定支點，并且其中，所述驅動力傳遞構件卷繞在所述第一滑輪的外周上；以及第二滑輪，該第二滑輪的旋轉中心與所述第一滑輪的旋轉中心同軸，所述第二滑輪的直徑大于所述第一滑輪的直徑，并且其中，所述移動量檢測構件卷繞在所述第二滑輪的外周上，并且其中，所述移動量檢測構件固定到所述第二滑輪。
[0020]根據本發明的第五方面，根據第二方面至第四方面中的任一方面的處置工具還包括:驅動引導構件，該驅動引導構件引導所述驅動力傳遞構件；檢測引導構件，該檢測引導構件引導所述移動量檢測構件；以及支撐構件，該支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件和所述檢測引導構件。
[0021]根據本發明的第六方面，在根據第五方面的處置工具中，所述支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件，使得從所述驅動引導構件延伸到所述連接構件的所述驅動力傳遞構件具有從所述驅動引導構件的遠端延伸到所述驅動力傳遞構件與所述連接構件之間的接觸點的線狀，并且所述支撐 構件固定并支撐所述檢測引導構件，使得從所述檢測引導構件延伸到所述連接構件的所述移動量檢測構件具有從所述檢測引導構件的遠端延伸到所述移動量檢測構件與所述連接構件之間的接觸點的線狀。
[0022]根據本發明的第七方面，在根據第五方面或第六方面的處置工具中，所述支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件和所述檢測引導構件，使得在所述驅動引導構件與所述連接構件之間以及在所述檢測引導構件與所述連接構件之間，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件彼此平行。
[0023]根據本發明的第八方面，在根據第一方面的處置工具中，所述連接部分包括:第一連接構件，該第一連接構件形成在所述處置單元中，并且連接到所述驅動力傳遞構件，該第一連接構件經由所述驅動力傳遞構件供應有來自所述驅動源的驅動力，并且將所述驅動力轉換為所述處置單元的移動；以及第二連接構件，該第二連接構件形成在所述處置單元中，并且連接到所述第一連接構件，該第二連接構件被由于所述驅動力而移動的所述處置單元移動，并且其中，所述移動量檢測構件固定到所述第二連接構件。
[0024]根據本發明的第九方面，在根據第八方面的處置工具中，通過所述第二連接構件使所述移動量檢測構件在所述驅動力傳遞構件為傳遞所述驅動力而移動的方向上移動，并且其中，所述處置工具還包括放大機構，該放大機構相對于所述驅動力傳遞構件的移動量按照預定比率放大所述移動量檢測構件的移動量。
[0025]根據本發明的第十方面，在根據第九方面的處置工具中，所述第一連接構件繞預定的第一支點轉動，其中，所述第二連接構件繞預定的第二支點旋轉移動，其中，所述驅動力傳遞構件固定到所述第一連接構件上的與所述第一支點分離開第一距離的位置，并且其中，所述移動量檢測構件固定到所述第二連接構件上的與所述第二支點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]根據本發明的第十一方面，在根據第十方面的處置工具中，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件是線狀構件，所述第一連接構件是第一滑輪，該第一滑輪的旋轉中心是所述第一支點，并且其中，所述驅動力傳遞構件卷繞在所述第一滑輪的外周上，所述第二連接構件是第二滑輪，該第二滑輪的旋轉中心是所述第二支點，并且其中，所述移動量檢測構件卷繞在所述第二滑輪的外周上，并且所述移動量檢測構件固定到所述第二滑輪。
[0027]根據本發明的第十二方面，根據第八方面至第十一方面中的任一方面的處置工具還包括:驅動引導構件，該驅動引導構件引導所述驅動力傳遞構件；檢測引導構件，該檢測引導構件引導所述移動量檢測構件；以及支撐構件，該支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件和所述檢測引導構件。
[0028]根據本發明的第十三方面，在根據第十二方面的處置工具中，所述支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件，使得從所述驅動引導構件延伸到所述第一連接構件的所述驅動力傳遞構件具有從所述驅動引導構件的遠端延伸到所述驅動力傳遞構件與所述第一連接構件之間的接觸點的線狀，并且所述支撐構件固定并支撐所述檢測引導構件，使得從所述檢測引導構件延伸到所 述第二連接構件的所述移動量檢測構件具有從所述檢測引導構件的遠端延伸到所述移動量檢測構件與所述第二連接構件之間的接觸點的線狀。
[0029]根據本發明的第十四方面，在根據第十二方面或第十三方面的處置工具中，所述支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件和所述檢測引導構件，使得在所述驅動引導構件與所述第一連接構件之間以及在所述檢測引導構件與所述第二連接構件之間，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件彼此平行。
[0030]根據本發明的第十五方面，在根據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動源之間形成有屈曲部分，在所述屈曲部分中，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件這二者是屈曲的，所述屈曲部分相對于所述驅動源一側在所述處置單元一側繞預定屈曲軸旋轉移動，并且所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構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]根據本發明的第十六方面，在根據第一方面至第十五方面中的任一方面的處置工具中，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件可以是線。
[0032]根據本發明的第十七方面，一種機械手包括:上述處置工具；以及安裝有所述處
置工具的臂。
[0033]根據本發明的第十八方面，提供了一種手術支持系統，該手術支持系統包括上述
處置工具。
[0034][本發明的有益效果]
[0035]根據所述處置工具、機械手和手術支持系統，可以按照高精度檢測位移量。【專利附圖】

【附圖說明】
[0036][圖1]示意性地示出根據本發明的第一實施方式的手術支持系統的構造的示圖。
[0037][圖2]示出設置到手術支持系統的處置工具的側視圖。
[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動線與感測線之間的位置關系的示圖。
[0041][圖6]示意性地示出根據本發明的第二實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統中的處置工具的局部構造的示圖。
[0042][圖7]示意性地示出第二實施方式的修改示例的構造的示圖。
[0043][圖8]示出根據本發明的第三實施方式的設置到手術支持系統的處置工具的側視圖。
[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置的感測連桿的構造的側視圖。
[0048][圖12]示意性地示出根據本發明的第四實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統中的處置工具的局部構造的示圖。
[0049][圖13]示意性地示出根據本發明的第五實施方式的處置工具的局部構造構造示例的示圖。
[0050][圖14]示意性地示出第五實施方式的修改示例的示圖。
[0051][圖15]示意性地示出第五實施方式的修改示例的另一構造的示圖。
[0052][圖16]示意性地示出第五實施方式的另一修改示例的示圖。
[0053][圖17]示意性地示出根據本發明的第六實施方式的處置工具的局部構造的示圖。
[0054][圖18]示意性地示出本發明的第一實施方式的另一構造示例的示圖。
[0055][圖19]示意性地示出本發明的第三實施方式的另一構造示例的示圖。
【具體實施方式】
[0056]第一實施方式
[0057]下面將描述根據本發明的第一實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統。圖1是示出根據本發明的第一實施方式的手術支持系統的總體構造的示圖。
[0058]下面將描述根據此實施方式的手術支持系統I的構造。
[0059]如圖1所示，根據此實施方式的手術支持系統I是主從型系統，其包括由主臂2和從臂10組成的兩種類型的臂，并且遠程控制從臂10跟隨主臂2的操作。手術支持系統I設置有處置患者P的處置工具20 (參見圖2)。
[0060]手術支持系統I包括主臂2、輸入處理電路6、開關7、手術臺9、從臂10 (機械手)、從控制電路13、圖像處理電路16和顯示器19。
[0061]主臂2包括多個連桿機構3。各個連桿機構3具有多個連桿構件4彼此連接的結構。諸如增量編碼器的位置檢測器5設置在構成各個連桿機構3的各個連桿構件4中。
[0062]設置在主臂2中的位置檢測器5被構造為檢測各個連桿構件4的移動并將檢測信號輸出給輸入處理電路6。從位置檢測器5輸出的檢測信號輸入到輸入處理電路6,由輸入處理電路6基于檢測信號檢測主臂2的操縱量。
[0063]主臂2和開關7電連接到輸入處理電路6。開關7用于選擇與主臂2的操作對應地操作的從臂10。輸入處理電路6檢測主臂2的操縱量，基于所檢測到的操縱量生成用于操縱從臂10的信號，并將所生成的信號輸出給從控制電路13。
[0064]例如，開關7包括與從臂10對應的多個按鈕8，并將與被按壓的按鈕8對應的選擇信號輸出給輸入處理電路6。
[0065]諸如用于改變主臂2與從臂10之間的移動比率的比例改變開關或者用于緊急停止系統的腳踏開關的操縱構件可連接到輸入處理電路6。
[0066]手術臺9是待觀察或處置的患者P所在的臺子。從臂10安裝在手術臺9附近。在此實施方式中，針對單個手術臺9設置多個從臂10。
[0067]各個從臂10包括多個多自由度關節11。通過使多自由度關節11彎曲，附接到各個從臂10的遠端側(面向患者P的體腔的一端)的處置工具20等相對于手術臺9上的患者P定位。
[0068]各個多自由度關節11由動力源(未示出)獨立地驅動。例如，可采用具有伺服機構(包括增量編碼器或減速器)的馬達(伺服馬達)作為動力源。多自由度關節11通過動力源的移動由從控制電路13控制。
[0069]由連接到動力源的從臂位置檢測器12檢測從臂10的姿態或位置。從臂位置檢測器12檢測動力源的驅動量并將檢測信號輸出給從控制電路13。從從臂位置檢測器12輸出的檢測信號輸入至從控制電路13，由從控制電路13基于檢測信號檢測從臂10的驅動量。
[0070]各個從臂10設置有多個驅動源21 (參見圖2)，所述驅動源21獨立于驅動多自由度關節11的動力源來驅動附接到對應的從臂10的處置工具20。
[0071]將從臂10連接到處置工具20的手術動力傳遞適配器14形成在從臂10的遠端處。手術動力傳遞適配器14是介于從臂10與處置工具20之間的構件，其具有通過平移運動將動力從從臂10傳遞至處置工具20的機構。
[0072]從控制電路13被構造為包括(例如)CPU和存儲器。從控制電路13存儲用于控制從臂10的預定程序，并根據來自輸入處理電路6的控制信號控制從臂10或處置工具20的移動。
[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等移動的驅動信號。從控制電路13向從臂10的動力源輸出驅動信號。并且從控制電路13與從臂10的移動對應地基于從動力源的位置檢測器5輸出的檢測信號控制驅動信號的大小或極性，使得從臂10達到移動目標。
[0074]因此，從控制電路13可控制被指定為要`通過主臂2操縱的目標的從臂10等的移動。
[0075]在根據此實施方式的手術支持系統I中，指定與主臂2的操縱對應地操作的從臂10，然后使所指定的從臂10移動。因此，可切換并操縱比主臂2的數量更多的從臂10。例如，在此實施方式中，可利用兩個主臂2操縱四個從臂10。主臂2的數量與從臂10的數量可彼此相等。
[0076]在此實施方式中，獲取處置目標的圖像的觀察機構15附接到多個從臂10中的至少一個。可適當地采用諸如醫療用內窺鏡的已知觀察機構15作為觀察機構15。在此實施方式中，由觀察機構15獲取的圖像作為圖像信號經由從控制電路13輸出給圖像處理電路16。
[0077]圖像處理電路16對從從控制電路13輸出的圖像信號執行圖形處理，并生成要顯示在顯示器19上的圖像數據(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)液晶顯示器構成并基于由圖像處理電路16生成的圖像數據顯示圖像。
[0079]圖2是示出安裝在手術支持系統I中的處置工具20的側視圖。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，并且包括驅動源21、主體部24、具有屈曲部分28的處置單元40以及位移檢測機構52。
[0081]驅動源21包括(例如)伺服馬達。驅動源21由從控制電路13控制，并生成用于操作處置單元40的驅動力。桿22的一端固定到驅動源21。驅動源21使得桿22在桿22的中心軸線的方向上前后移動。桿22的另一端被設置為與屈曲部分28相比更靠近驅動源21一側。撓性驅動線23的一端固定到桿22的所述另一端。驅動線23的另一端連接到連接構件42 (將稍后描述)。驅動線23和連接構件42 (例如)通過焊接彼此固定。此實施方式的驅動力傳遞構件由桿22和驅動線23組成，并連接到驅動源21。從驅動源21生成的驅動力經由驅動力傳遞構件傳遞給處置單元40。
[0082]主體部24具有兩端開口的圓柱狀。主體部24的一端固定到驅動源21，另一端固定到屈曲部分28。上述桿22和驅動線23、驅動線23穿過其插入的驅動引導構件25、感測線26 (移動量檢測構件)以及感測線26穿過其插入的檢測引導構件27形成在主體部24中。
[0083]驅動引導構件25是在主體部24中限定驅動線23的路徑并引導驅動線23的圓柱狀構件。驅動引導構件25由(例如)盤管形成。
[0084]感測線26是一端固定到固定部分46 (將稍后描述)，另一端布置在驅動源21中的線。在此實施方式中，感測線26由金屬線形成。
[0085]檢測引導構件27是在主體部24中限定感測線26的路徑并引導感測線26的圓柱狀構件。檢測引導構件27由(例如)盤管或金屬管形成。檢測引導構件27的內表面和感測線26的外表面可經受表面處理以減小相互摩擦。
[0086]驅動引導構件25和檢測引導構件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件29以及布置在中間支撐構件29的兩端的兩個軸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度角度的狀態布置。在此實施方式中，布置在靠近處置單元40的遠端一側的屈曲軸30 (第一屈曲軸30a)平行于使得處置單元40執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中的驅動線23與感測線26之間的位置關系的示圖。
[0089]如圖2、圖3和圖5所示，驅動線23和感測線26在第一屈曲軸30a和第二屈曲軸30b附近彼此平行地布置。彼此平行的驅動線23與感測線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。通過采用此位置關系，在靠近固定部分46的第一屈曲軸30a附近，可防止驅動線和感測線的彎曲的屈曲半徑根據屈曲方向而不同。因此，可防止屈曲部分28的屈曲對線的影響根據屈曲方向而不同。在說明書中，為了容易理解驅動線23和感測線26，實際上應該彼此重疊的驅動線23和感測線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)以及獨立于驅動源21設置的驅動源(未示出)屈曲，使得相對于驅動源21 —側，處置單元40的遠端繞兩個屈曲軸30旋轉地移動。
[0091 ] 處置單元40包括繞開閉軸41 c相互旋轉地移動的一對鉗爪41、連接到這一對鉗爪41的連接構件(連接部分)42以及支撐構件48，所述支撐構件48通過開閉軸41c支撐這一對鉗爪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。
[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置這一對鉗爪41。這一對鉗爪41中的每一個在開閉軸41c部分中具有屈曲形狀，這一對鉗爪41均被布置為彼此面對。
[0093]如圖4所示，連接構件42包括一對連桿44和固定部分46。這一對連桿44通過使用銷43可旋轉地連接到一 對鉗爪41的靠近屈曲部分28 —側的各個端部41b (—對鉗爪41的近端部)。固定部分46通過銷45可旋轉地連接到一對連桿44中的每一個。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件。銷43分別將一對鉗爪41耦合到一對連桿44。銷45分別將一對連桿44耦合到固定部分46。
[0094]構成驅動力傳遞構件的驅動線23的一端和感測線26的一端固定到固定部分46。固定部分46和驅動線23的固定位置Pl以及固定部分46和感測線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]在此實施方式中，與將一對連桿44連接到固定部分46的銷45相比，固定一對鉗爪41和一對連桿44的銷43布置在更靠近屈曲部分28的位置(近端一側)。因此，當固定部分46向屈曲部分28 —側(近端一側)移動時，一對鉗爪41的近端移動，使得銷43彼此之間的距離變長。在一對鉗爪41閉合的狀態下銷43之間的距離Xl被設置為小于銷43與銷45之間的距離X2的兩倍。因此，即使當固定部分46移動得更靠近屈曲部分28時，銷45也不會移動得比銷43更靠近屈曲部分28 (近端)。此時，通過鉗爪41的遠端41a的面對表面施加夾住目標的力。
[0096]通過銷43和銷45彼此連接的一對連桿44構成肘節機構(杠桿機構)。因此，當牽引驅動線23以使鉗爪41的遠端41a閉合時，經由驅動線23傳遞的驅動力通過肘節機構減速并輸出給一對鉗爪41。結果，可利用比從驅動源21生成的驅動力更大的力使鉗爪41閉
八
口 ο
[0097]例如，一對連桿44和固定部分46是具有大致與一對鉗爪41相同的剛性的構件，并且不會由于經由驅動線23傳遞的驅動力而變形。[0098]這樣，耦合構件42用作將從驅動源21經由桿22和驅動線23傳遞的驅動力轉換為處置單元40的移動的連桿。
[0099]支撐構件48包括軸支撐部分49、長孔部分50和引導固定部分51。軸支撐部分49支撐開閉軸41c的兩端。長孔部分50可移動地支撐設置在固定部分46中的銷45。引導固定部分51固定并支撐驅動引導構件25和檢測引導構件27。在此實施方式中，成為屈曲部分28的第一屈曲軸30a的一對圓柱狀突起48a形成在支撐構件48的外表面上。形成在支撐構件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的中間支撐構件29中。
[0100]引導固定部分51固定并支撐驅動引導構件25，使得從驅動引導構件25延伸到固定部分46的驅動線23具有從驅動引導構件25的末端延伸到固定位置Pl的線狀。引導固定部分51固定并支撐檢測引導構件27，使得從檢測引導構件27延伸到固定部分46的感測線26具有從檢測引導構件27的末端延伸到固定位置P2的線狀。
[0101]引導固定部分51固定并支撐驅動引導構件25和檢測引導構件27，使得在驅動引導構件25與固定部分46之間以及在檢測引導構件27與固定部分46之間，驅動線23和感測線26彼此平行。
[0102]如圖3所示，位移檢測機構52包括檢測感測線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檢測到的位移量的輸出單元(未示出)。位移檢測機構52的傳感器53是檢測由于由金屬線形成的感測線26相對于傳感器53的位置變化引起的磁性變化的磁性傳感器。由傳感器53檢測到的感測線26的位移量與一對鉗爪41的開閉對應地變化。因此，傳感器53可通過檢測感測線26的位移量來檢測一對鉗爪41的打開或閉合狀態。
[0103]位移檢測機構52的輸出單元將傳感器53所檢測到的位移量輸出給從控制電路
13。從控制電路13基于從位移檢測機構52的輸出單元輸出的位移量控制驅動源21的驅動狀態。
[0104]下面將描述根據此實施方式的處置工具20、從臂10 (機械手)和手術支持系統I的操作。
[0105]手術支持系統I在處置工具20安裝在從臂10上的狀態下使用。
[0106]手術支持系統I的操作者Op操縱主臂2以遠程操縱從臂10和處置工具20。當使用處置工具20時，驅動源21由從控制電路13驅動，連接到驅動源21的桿22前進和縮回。然后，固定到桿22的驅動線23也隨著桿22 —起以前進和縮回方式移動，固定到驅動線23的固定部分46也前進和縮回。通過使得固定部分46以前進和縮回方式移動，一對鉗爪41打開和閉合。
[0107]當進行操作以閉合一對鉗爪41時，由驅動源21牽引驅動線23，因此將牽引力施加于驅動線23。施加有牽引力的驅動線23可能由于牽引力而略微拉伸。因此，根據驅動線23的拉伸量，存在導致由驅動源21實際牽引的驅動線23的牽引量與驅動線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鉗爪41的遠端夾住的狀態下，通過對驅動線23施加用于夾住組織的強牽引力，由于驅動線23的拉伸引起的所述差異變得更顯著。
[0108]當通過驅動線23牽引固定部分46時，固定到固定部分46的感測線26被推向驅動源21。感測線26僅通過固定部分46而移動，并且僅固定到固定部分46。因此，導致感測線26拉伸的力未施加于感測線26。因此，感測線26與固定部分46的位移量對應地移動，而不受驅動線23的拉伸的影響。
[0109]位移檢測機構52的傳感器53檢測感測線26的位移量，接收傳感器53的輸出的從控制電路13檢測一對鉗爪41的打開和閉合狀態。此時，從控制電路13所檢測到的一對鉗爪41的打開和閉合狀態不受由驅動線23的拉伸引起的驅動線23的牽引量與固定部分46的移動量之間的差異的影響。即，以高精度檢測一對鉗爪41的打開和閉合狀態。
[0110]當使用處置工具20時，在屈曲部分28屈曲的狀態下一對鉗爪41可打開和閉合。在這種情況下，驅動線23和感測線26均在屈曲軸30處彎曲。在此實施方式中，在屈曲部分28彎曲的狀態和屈曲部分28線狀延伸的狀態下，在屈曲部分28處驅動線23的路徑長度和感測線26的路徑長度均未改變。因此，通過獨立于屈曲部分28的屈曲狀態檢測感測線26的位移量，可以按照高精度檢測一對鉗爪41的打開和閉合狀態。
[0111]如上所述，在根據此實施方式的處置工具20、從臂10 (機械手)和手術支持系統I中，驅動線23和感測線26獨立地固定到打開和閉合一對鉗爪41的耦合構件42的固定部分46。因此，一對鉗爪41的操作精確地反映在感測線26的位移中，而不受驅動線23的拉伸的影響。結果，可以按照高精度檢測設置在處置單元40中的一對鉗爪41的位移量。
[0112]第二實施方式
[0113]下面將描述根據本發明的第二實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統。在下面描述的實施方式中，與根據第一實施方式的處置工具20、機械手(從臂10)和手術支持系統I相同的元件將用相同的符號指代，其描述將省略。圖6是示意性地示出根據此實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統的處置工具的局部構造。
[0114]在此實施方式中，將詳細描述使屈曲部分28屈曲的機構。
[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由中間支撐構件29 (參見圖2)支撐以能夠繞多段滑輪60的旋轉軸旋轉，并固定到支撐構件48。
[0116]用于使多段滑輪60旋轉的屈曲線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不相對于彼此滑動。一端固定到多段滑輪60的屈曲檢測線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連接到獨立于第一實施方式中描述的驅動源21設置的驅動源21A。在此實施方式中，可采用具有旋轉輸出軸(屈曲線63卷繞在其上)的伺服馬達等作為驅動源21A。
[0118]屈曲檢測線64是位移量通過與第一實施方式中描述的位移檢測機構52相同的位移檢測機構52A來檢測的線。在此實施方式中，由從控制電路13基于位移檢測機構52A所檢測到的位移量來檢測多段滑輪60的旋轉量。
[0119]屈曲線63插入與驅動引導構件25相同的屈曲引導構件25A中。屈曲檢測線64插入與檢測引導構件相同的屈曲檢測引導構件27A中。屈曲引導構件25A和屈曲檢測引導構件27A均固定到支撐構件48。[0120]從屈曲引導構件25A延伸到多段滑輪60的屈曲線63以及從屈曲檢測引導構件27A延伸到多段滑輪60的屈曲檢測線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。
[0121]將專注于屈曲部分28的操作來描述根據此實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統的操作。
[0122]在此實施方式中，卷繞有屈曲檢測線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，當通過屈曲線63使多段滑輪60旋轉時，屈曲檢測線64的位移量大于屈曲線63的位移量。類似于第一實施方式，屈曲檢測線64的位移量反映在多段滑輪60的旋轉程度中，而不受牽引力施加到屈曲線63時屈曲線63的拉伸的影響。
[0123]多段滑輪60的旋轉程度表示固定多段滑輪60的支撐構件48相對于中間支撐構件29的屈曲角度。即，在此實施方式中，可通過使用屈曲檢測線64以高精度檢測支撐構件48相對于中間支撐構件29的屈曲角度，而不受牽引力施加到屈曲線63時屈曲線63的拉伸的影響。
[0124]在此實施方式中，屈曲線63以多段滑輪60的旋轉軸作為支點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，屈曲檢測線64的位移量可被設置為大于屈曲線63的位移量，因此可提高位移檢測機構52A中的檢測分辨率。通過優化構成多段滑輪60的滑輪的直徑的比，位移檢測機構52A的可檢測范圍(動態范圍)較寬的區域可用于檢測，因此可提高檢測精度而很少受噪聲等的影響。
[0125]類似于此實 施方式，采用多段滑輪60的構造可應用于第二屈曲軸30b。
[0126]類似于此實施方式，采用多段滑輪60的構造可應用于開閉軸41c。
[0127]修改示例
[0128]下面將描述第二實施方式的修改示例。圖7是示意性地示出修改示例的構造的示圖。
[0129]此修改示例與第二實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，并在杠桿部分70的長度方向上與支點分離開相同的距離(第一距離LI)的兩個點處固定到屈曲線63。第一距離LI是屈曲線63固定到杠桿部分70的固定點與支點之間的距離。屈曲檢測線64在與支點(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，可實現與第二實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，所以與第二實施方式中描述的盤狀多段滑輪60相比，可使構造更緊湊。
[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，由于摩擦引起的驅動力損失更小。
[0133]第三實施方式
[0134]下面將描述根據本發明的第三實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統。此實施方式與上述實施方式的不同之處在于，處置工具120具有與上述實施方式中描述的處置工具20不同的構造。
[0135]圖8是示出設置在手術支持系統I中的處置工具120的側視圖。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，并且包括驅動源21、主體部24、處置單元40和位移檢測機構52。如圖1OA和圖1OB所示，處置單元40包括連接到一對鉗爪41的連接部分142，代替第一實施方式中描述的連接部分42。在圖9中，為了容易理解驅動線23和感測線26，實際上應該被示出為彼此重疊的驅動線23和感測線26被示出為在紙面的垂直方向上分離。
[0137]連接部分142包括連接構件42A (第一連接構件)和感測連桿47 (第二連接構件，參見圖10A)。
[0138]連接構件42A包括第一實施方式中描述的一對連桿44以及通過銷45可旋轉地連接到這一對連桿44的固定部分46A。
[0139]驅動線23的末端固定到固定部分46A。此實施方式與第一實施方式的不同之處在于，感測線26未固定到固定部分46A。
[0140]圖11是示出感測連桿47的構造的側視圖。
[0141]如圖1OB和圖11所示，感測連桿47是具有通孔的剛體，銷45插入該通孔中，從驅動源21經由銷45向感測連桿 47供應驅動力。例如，當一對鉗爪41的遠端由于來自驅動源21的驅動力以外的外力而打開或閉合時，所述外力按照順序傳遞給一對鉗爪41、銷43、一對連桿44、銷45和感測連桿47，并且感測連桿47移動。
[0142]如圖1OB所示，由于感測連桿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，感測連桿47和固定部分46A聯合移動。即，當一對鉗爪41打開或閉合時，感測連桿47的位移量基本上等于固定部分46A的位移量。
[0143]引導固定部分51固定并支撐驅動引導構件25，使得從驅動引導構件25延伸到固定部分46A的驅動線23具有從驅動引導構件25的遠端延伸到固定部分46A上的固定位置Pl的線狀。引導固定部分51固定并支撐檢測引導構件27，使得從檢測引導構件27延伸到感測連桿47的感測線26具有從檢測引導構件27的遠端延伸到感測連桿47上的固定位置P2的線狀。
[0144]引導固定部分51固定并支撐驅動引導構件25和檢測引導構件27，使得在驅動引導構件25和固定部分46A之間以及在檢測引導構件27和感測連桿47之間，驅動線23和感測線26彼此平行。
[0145]下面將專注于與第一實施方式的不同之處來描述處置工具120、從臂10 (機械手)和手術支持系統I的操作。
[0146]當通過驅動線23牽引固定部分46A時,經由銷45連接到固定部分46A的感測連桿47隨著固定部分46A —起移動。由于固定部分46A和感測連桿47通過銷45連接，所以固定部分46A與感測連桿47之間存在微小的空隙(間隙)，但是該空隙遠小于由于施加到驅動線23的牽引力而引起的驅動線23的拉伸量。
[0147]固定到感測連桿47的感測線26被推向驅動源21 —側。感測線26僅被感測連桿47移動，并且僅固定到感測連桿47。因此，導致感測線26拉伸的力未施加于感測線26。感測線26與感測連桿47的位移量對應地移動，而不受驅動線23的拉伸的影響。由于感測連桿47的位移量基本上等于固定部分46A的位移量，所以在此實施方式中，可以稱感測線26與固定部分46A的位移量對應地移動。
[0148] 位移檢測機構52的傳感器53檢測感測線26的位移量，接收來自傳感器53的輸出的從控制電路13檢測一對鉗爪41的打開和閉合狀態。此時，從控制電路13所檢測到的一對鉗爪41的打開和閉合狀態不受由驅動線23的拉伸引起的驅動線23的牽引程度與固定部分46A的移動量之間的差異的影響。即，以高精度檢測一對鉗爪41的打開和閉合狀態。
[0149]當使用處置工具120時，在屈曲部分28屈曲的狀態下一對鉗爪41可打開和閉合。在這種情況下，驅動線23和感測線26均在屈曲軸30處彎曲。在此實施方式中，在屈曲部分28屈曲的狀態和屈曲部分28直線延伸的狀態下，在屈曲部分28中，驅動線23的路徑長度和感測線26的路徑長度均未改變。因此，通過獨立于屈曲部分28的屈曲狀態檢測感測線26的位移量，可以按照高精度檢測一對鉗爪41的打開和閉合狀態。
[0150]如上所述，根據此實施方式的處置工具120、從臂10 (機械手)和手術支持系統1，驅動線23固定到打開和閉合一對鉗爪41的連接構件42A的固定部分46A，感測線26固定到感測連桿47，該感測連桿47連接到固定部分46A以隨著固定部分46A —起移動。因此，一對鉗爪41的操作精確地反映在感測線26的位移中，而不受驅動線23的拉伸的影響。結果，可以按照高精度檢測設置在處置單元40中的一對鉗爪41的位移量。
[0151]第四實施方式
[0152]下面將描述據本發明的第四實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統。圖12是示意性地示出根據此實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統中的處置工具的局部構造的示圖。
[0153]在此實施方式中，將詳細描述使屈曲部分28屈曲的機構。
[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的旋轉中心。
[0155]第一滑輪161由中間支撐構件29支撐以能夠繞第一滑輪161的旋轉中心旋轉，并且固定到支撐構件48。使滑輪組160旋轉的屈曲線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的屈曲檢測線64卷繞在主體162b的外周上。
[0157]第二滑輪162可旋轉地連接到支撐構件48。因此，第二滑輪162還隨第一滑輪161的旋轉而旋轉。
[0158]在此實施方式中，從第二滑輪162的旋轉中心(支點)到屈曲檢測線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的旋轉中心(支點)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，當第一滑輪161旋轉時，第二滑輪162的旋轉角度大于第一滑輪161的旋轉角度。
[0160]因此，在此實施方式中，屈曲檢測線64的位移量大于屈曲線63的位移量。[0161]屈曲線63連接到獨立于第一實施方式中描述的驅動源21設置的驅動源21A。在此實施方式中，可采用具有旋轉輸出軸(屈曲線63卷繞在其上)的伺服馬達等作為驅動源21A。
[0162]屈曲檢測線64是位移量通過第二實施方式中描述的位移檢測機構52A來檢測的線。在此實施方式中，由從控制電路13基于位移檢測機構52A所檢測到的位移量來檢測滑輪組160的旋轉量。
[0163]屈曲線63穿過與驅動引導構件25相同的屈曲引導構件25A插入。屈曲檢測線64穿過與檢測引導構件相同的屈曲檢測引導構件27A插入。屈曲引導構件25A和屈曲檢測引導構件27A均固定到支撐構件48。
[0164]從屈曲引導構件25A延伸到第一滑輪161的屈曲線63以及從屈曲檢測引導構件27A延伸到第二滑輪162的主體162b的屈曲檢測線64均沿著滑輪的切線大致直線延伸到與滑輪的接觸點。
[0165]將專注于屈曲部分28的操作來描述根據此實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統的操作。
[0166]在此實施方式中，卷繞有屈曲檢測線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的旋轉角度大于第一滑輪161的旋轉角度。因此，當通過屈曲線63使第一滑輪161旋轉時，屈曲檢測線64的位移量大于屈曲線63的位移量。即，滑輪組160用作相對于屈曲線63的移動量，放大屈曲檢測線64的移動量的放大機構。類似于第一實施方式,屈曲檢測線64的位移量反映在 第二滑輪162的旋轉程度中，而不受牽引力施加到屈曲線63時屈曲線63的拉伸的影響。
[0167]第一滑輪161的 旋轉程度表示固定第一滑輪161的支撐構件48相對于中間支撐構件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旋轉的旋轉程度反映支撐構件48相對于中間支撐構件29的屈曲角度。即，在此實施方式中，可通過使用屈曲檢測線64以高精度檢測支撐構件48相對于中間支撐構件29的屈曲角度，而不受牽引力施加到屈曲線63時屈曲線63的拉伸的影響。
[0168]在此實施方式中，屈曲檢測線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機構52A中的檢測分辨率。通過優化構成滑輪組160的滑輪的直徑的比或者從第一滑輪161向第二滑輪162傳遞驅動力時的減速比，位移檢測機構52A的可檢測范圍(動態范圍)較寬的區域可用于檢測。結果，其很難受噪聲等的影響，因此可提高檢測精度。
[0169]類似于此實施方式，采用滑輪組160的構造可應用于第二屈曲軸30b。
[0170]類似于此實施方式，采用滑輪組160的構造可應用于開閉軸41c。
[0171]第五實施方式
[0172]下面將描述根據本發明的第五實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統。圖13是示意性地示出根據此實施方式的處置工具的局部構造的示圖。
[0173]如圖13所示，在此實施方式中，處置工具220具有與第三實施方式中描述的處置工具120不同的構造。
[0174]在處置工具220中，連接部分42A包括固定部分146和感測連桿147。固定部分146具有永磁體146A，代替固定部分46A和感測連桿47。感測連桿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。類似于第三實施方式，感測線26固定到感測連桿147。
[0175]在此實施方式中，當固定部分146通過使用驅動線23而以前進和縮回方式移動時，形成在感測連桿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，感測連桿147與固定部分146的移動結合地移動。即，在此實施方式中，固定部分146和感測連桿147通過磁力在非接觸狀態下彼此連接，通過使用磁力將來自驅動源21的驅動力從固定部分146傳遞至感測連桿147。結果，類似于第三實施方式，固定到感測連桿147的感測線26隨感測連桿147 —起移動，并且由位移檢測機構52檢測移動量。
[0176]通過采用此構造，可以實現與第三實施方式中相同的效果。在此實施方式中，固定部分146和感測連桿147可在非接觸狀態下傳遞驅動力。因此，在對處置工具220滅菌時，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]下面將描述根據此實施方式的處置工具220的修改示例。圖14是示意性地示出根據此實施方式的處置工具的修改示例的構造的示圖。
[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，以將從驅動源21生成并經由驅動線23傳遞的驅動力從第一滑輪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下彼此連接。通過采用此構造，可實現與第二實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動力。
[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的磁力傳遞驅動力，可采用利用靜電力彼此吸引的靜電吸盤。在這種情況下，當傳遞驅動力時第一滑輪和第二滑輪可相吸引以彼此接觸，或者當傳遞驅動力時第一滑輪和第二滑輪可處于非接觸狀態。
[0185]修改示例5_2
[0186]下面將描述此實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造的示圖。
[0187]在此修改示例中，針對一對鉗爪41中的每一個形成一組第一滑輪261和第二滑輪262。通過采用此構造，可使一對鉗爪41中的鉗爪獨立地移動。[0188]第六實施方式
[0189]下面將描述根據本發明的第六實施方式的處置工具、機械手和手術支持系統。圖17是示意性地示出根據此實施方式的處置工具的局部構造的示圖。
[0190]在此實施方式中，代替第二實施方式的設置有第一滑輪61和第二滑輪62的構造，提供設置有滑輪360的構造，其中驅動線23和感測線26均固定到該滑輪360。
[0191]驅動線23和感測線26不必為不同的線，而是單個線可用作驅動線23和感測線26，只要該單個線的中間部分固定到滑輪360的周邊即可。在此實施方式中，單個線W通過使用釬焊或焊接在線卷繞在銷361上的狀態下固定到銷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]在此實施方式中，通過推拉驅動線23來使滑輪260旋轉，一對鉗爪41類似于第二實施方式或第四實施方式地打開和閉合。此時，由于感測線26固定到滑輪360，所以感測線26隨滑輪360 —起移動。由于感測線26固定到滑輪360，所以即使當牽引驅動線23時，只要感測線26固定到滑輪360，牽引力就不會傳遞到感測線26。在此實施方式中，可實現與上述實施方式中相同的效果。
[0193]盡管參照附圖詳細描述了本發明的實施方式，但是具體構造不限于所述實施方式，而是可在不脫離本發明的范圍的情況下包括設計方面的改變。
[0194]例如，第一實施方式公開了驅動線23和感測線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，當第一屈曲軸30a或第二屈曲軸30b是在垂 直于中間支撐構件29的長度方向(軸向)的方向上延伸的圓柱狀構件時，驅動線23和感測線26可被繪制為沿著圓柱狀構件(第一屈曲軸30a)的外周在繞圓柱狀構件(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，可防止驅動線23和感測線26的屈曲半徑根據彎曲方向而不同，可防止由屈曲部分28的屈曲帶來的對線23和26的影響根據屈曲方向而不同。當線23和26被布置為線23和26在圓柱狀構件上的投影平面彼此垂直時，其尤其有效，這是優選的。
[0195]第三實施方式公開了驅動線23和感測線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，當第一屈曲軸30a或第二屈曲軸30b是在垂直于中間支撐構件29的長度方向(軸向)的方向上延伸的圓柱狀構件時，驅動線23和感測線26可被繪制為沿著圓柱狀構件(第一屈曲軸30a)的外周在繞圓柱狀構件(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，可防止驅動線23和感測線26的屈曲半徑根據屈曲方向而不同，可防止由屈曲部分28的屈曲帶來的對線23和26的影響根據屈曲方向而不同。當線23和26被布置為線23和26在圓柱狀構件上的投影平面彼此垂直時，其尤其有效，這是優選的。
[0196]第一實施方式公開了驅動線23直接固定到固定部分46的示例，但是驅動線23可間接固定到固定部分46。例如，可提供中間構件，固定部分46和驅動線23均固定到該中間構件。例如，驅動線23穿過其插入的通孔可形成在固定部分46中，驅動線23的一端可在驅動線23穿過該通孔插入的狀態下固定到固定部分46。[0197]在第一實施方式中使用肘節機構作為開閉機構的示例，但是可使用所謂的受電弓(pantograph)機構。
[0198]上述實施方式公開了對于處置單元的一對鉗爪41形成連桿44和固定部分46作為處置單元的連接構件的示例，但是處置單元和連接構件可成一體。在這種情況下，例如，當一對鉗爪41中的一個固定，另一個可打開和閉合時，所述另一鉗爪41的近端形成連接構件，驅動線23和感測線26固定到該連接構件，從而鉗爪和連接構件成一體。
[0199]驅動線和感測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。當使用磁性傳感器檢測樹脂線的位移量時，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]上述實施方式公開了采用磁性傳感器作為檢測感測線的位移的傳感器的示例，但是檢測感測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、電位計等作為檢測感測線的位移的傳感器。
[0201]在上述實施方式及其修改示例中描述了檢測形成在處置單元中的一對鉗爪或屈曲部分的移動的示例，但是本發明的構造可應用于檢測從臂的關節的位移。
[0202]上述實施方式及其修改示例中描述的元件可適當地進行組合。
[0203]工業實用性
[0204]根據所述處置工具、機械手和手術支持系統，可以按照高精度檢測位移量。
[0205]參考標號列表
[0206]1:手術支持系統
[0207]2:主臂
[0208]3:連桿機構
[0209]4:連桿構件
[0210]5:位置檢測器
[0211]6:輸入處理電路
[0212]7:開關
[0213]8:按鈕
[0214]9:手術臺
[0215]10:從臂
[0216]11:多自由度關節
[0217]12:從臂位置檢測器
[0218]13:從控制電路
[0219]14:手術動力傳遞適配器
[0220]15:觀察機構
[0221]16:圖像處理電路
[0222]19:顯示器
[0223]20，120:處置工具
[0224]21，2IA:驅動源
[0225]22:桿(驅動力傳遞構件)[0226]23:驅動線(驅動力傳遞構件)
[0227]24:主體部
[0228]25:驅動引導構件
[0229]26:感測線(移動量檢測構件)
[0230]27:檢測引導構件
[0231]28:屈曲部分
[0232]29:中間支撐構件
[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 接構件)
[0240]42A:連接構件(第一連接構件)
[0241]43:銷
[0242]44:連桿
[0243]45:銷
[0244]46，46A:固定部分
[0245]48:支撐構件
[0246]47:感測連桿(第二連接構件)
[0247]49:軸支撐部分
[0248]50:長孔部分
[0249]51:引導固定部分
[0250]52，52A:位移檢測機構
[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(驅動力傳遞構件)
[0256]64:屈曲檢測線(移動量檢測構件)
[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
【權利要求】
1.一種處置工具，該處置工具的處置單元利用從驅動源生成的驅動力來進行操作，該處置工具包括: 驅動力傳遞構件，該驅動力傳遞構件連接到所述驅動源； 連接部分，該連接部分形成在所述處置單元中，并且連接到所述驅動力傳遞構件，該連接部分經由所述驅動力傳遞構件被供應有來自所述驅動源的驅動力，并且將所述驅動力轉換為所述處置單元的移動；以及 移動量檢測構件，其被所述連接部分移動。
2.根據權利要求1所述的處置工具，其中，所述連接部分包括連接構件，所述移動量檢測構件固定到所述連接構件。
3.根據權利要求2所述的處置工具，其中， 所述連接構件包括繞預定支點轉動的轉動部分， 所述驅動力傳遞構件固定到所述連接構件上的與所述預定支點分離開第一距離的位置，并且 所述移動量檢測構件固定到所述連接構件上的與所述預定支點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.根據權利要求3所述的處置工具，其中，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件是線狀構件， 其中，所述轉動部分包括: 第一滑輪，該第一滑輪的旋轉中心是所述預定支點，并且其中，所述驅動力傳遞構件卷繞在該第一滑輪的外周上；以及 第二滑輪，該第二滑輪的旋轉中心與所述第一滑輪的旋轉中心同軸，該第二滑輪的直徑大于所述第一滑輪的直徑，并且其中，所述移動量檢測構件卷繞在該第二滑輪的外周上，并且 其中，所述移動量檢測構件固定到所述第二滑輪。
5.根據權利要求2至4中的任一項所述的處置工具，該處置工具還包括: 驅動引導構件，該驅動引導構件引導所述驅動力傳遞構件； 檢測引導構件，該檢測引導構件引導所述移動量檢測構件；以及 支撐構件，該支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件和所述檢測引導構件。
6.根據權利要求5所述的處置工具，其中， 所述支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件，使得從所述驅動引導構件延伸到所述連接構件的所述驅動力傳遞構件具有從所述驅動引導構件的遠端延伸到所述驅動力傳遞構件與所述連接構件之間的接觸點的線狀，并且所述支撐構件固定并支撐所述檢測引導構件，使得從所述檢測引導構件延伸到所述連接構件的所述移動量檢測構件具有從所述檢測引導構件的遠端延伸到所述移動量檢測構件與所述連接構件之間的接觸點的線狀。
7.根據權利要求5或6所述的處置工具，其中， 所述支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件和所述檢測引導構件，使得在所述驅動引導構件與所述連接構件之間以及在所述檢測引導構件與所述連接構件之間，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件彼此平行。
8.根據權利要求1所述的處置工具，其中，所述連接部分包括: 第一連接構件，該第一連接構件形成在所述處置單元中，并且連接到所述驅動力傳遞構件，該第一連接構件經由所述驅動力傳遞構件被供應有來自所述驅動源的驅動力，并且將所述驅動力轉換為所述處置單元的移動；以及 第二連接構件，該第二連接構件形成在所述處置單元中，并且連接到所述第一連接構件，該第二連接構件被由于所述驅動力而移動的所述處置單元移動，并且其中，所述移動量檢測構件固定到所述第二連接構件。
9.根據權利要求8所述的處置工具，其中， 通過所述第二連接構件使所述移動量檢測構件在所述驅動力傳遞構件為傳遞所述驅動力而移動的方向上移動，并且 其中，所述處置工具還包括放大機構，該放大機構相對于所述驅動力傳遞構件的移動量按照預定比率放大所述移動量檢測構件的移動量。
10.根據權利要求9所述的處置工具，其中， 所述第一連接構件繞預定的第一支點轉動， 其中，所述第二連接構件繞預定的第二支點旋轉移動， 其中，所述驅動力傳遞構件固定到所述第一連接構件上的與所述第一支點分離開第一距離的位置，并且 其中，所述移動量檢測構件固定到所述第二連接構件上的與所述第二支點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.根據權利要求10所述的`處置工具，其中， 所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件是線狀構件， 其中，所述第一連接構件是第一滑輪，該第一滑輪的旋轉中心是所述第一支點，并且其中，所述驅動力傳遞構件卷繞在該第一滑輪的外周上， 其中，所述第二連接構件是第二滑輪，該第二滑輪的旋轉中心是所述第二支點，并且其中，所述移動量檢測構件卷繞在該第二滑輪的外周上，并且其中，所述移動量檢測構件固定到所述第二滑輪。
12.根據權利要求8至11中的任一項所述的處置工具，該處置工具還包括: 驅動引導構件，該驅動引導構件引導所述驅動力傳遞構件； 檢測引導構件，該檢測引導構件引導所述移動量檢測構件；以及 支撐構件，該支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件和所述檢測引導構件。
13.根據權利要求12所述的處置工具，其中， 所述支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件，使得從所述驅動引導構件延伸到所述第一連接構件的所述驅動力傳遞構件具有從所述驅動引導構件的遠端延伸到所述驅動力傳遞構件與所述第一連接構件之間的接觸點的線狀，并且所述支撐構件固定并支撐所述檢測引導構件，使得從所述檢測引導構件延伸到所述第二連接構件的所述移動量檢測構件具有從所述檢測引導構件的遠端延伸到所述移動量檢測構件與所述第二連接構件之間的接觸點的線狀。
14.根據權利要求12或13所述的處置工具，其中， 所述支撐構件固定并支撐所述驅動引導構件和所述檢測引導構件，使得在所述驅動引導構件與所述第一連接構件之間以及在所述檢測引導構件與所述第二連接構件之間，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件彼此平行。
15.根據權利要求1至14中的任一項所述的處置工具，其中， 在所述處置單元和所述驅動源之間形成有屈曲部分，在該屈曲部分中，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件均是屈曲的， 其中，所述屈曲部分在所述處置單元一側相對于所述驅動源一側繞預定屈曲軸旋轉移動，并且 其中，所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構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.根據權利要求1至15中的任一項所述的處置工具，其中， 所述驅動力傳遞構件和所述移動量檢測構件是線。
17.—種機械手,該機械手包括: 根據權利要求1至16中的任一項所述的處置工具；以及 安裝有所述處置工具的臂。
18.—種手術支持系統，該手術支持系統包括: 根據權利要求1至16中的任一項所述的處置工具。
【文檔編號】B25J17/00GK103619279SQ201280030182
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月27日 優先權日:2011年6月30日
【發明者】小室考廣, 飯田雅敏, 并木啟能 申請人:奧林巴斯株式會社