JP6586444B2 - Robotic operating table and hybrid operating room system - Google Patents
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Description
この発明は、ロボット手術台およびハイブリッド手術室システムに関する。 The present invention relates to a robot operating table and a hybrid operating room system.
従来、ロボットアームによって患者を載置したテーブルを移動させるとともに、治療のための放射線源に対して患者の位置を位置決めする患者位置決めアセンブリが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a patient positioning assembly that moves a table on which a patient is placed by a robot arm and positions a patient with respect to a radiation source for treatment is known (see, for example, Patent Document 1).
また、従来では、手術室において、患者が載置されたテーブルを、周辺機器との干渉を抑制しつつ、容易に移動させることが可能な手術台が望まれている。そこで、上記特許文献1の患者位置決めアセンブリを、手術室における手術台に適用して、患者が載置されたテーブルをロボットアームを用いて移動させることが考えられる。これにより、キャスタを用いて手術台を移動させる場合と異なり、患者が載置されたテーブルを、周辺機器との干渉を抑制しつつ、容易に移動させることが可能となる。 Conventionally, there has been a demand for an operating table that can easily move a table on which a patient is placed in an operating room while suppressing interference with peripheral devices. Therefore, it is conceivable to apply the patient positioning assembly of Patent Document 1 to an operating table in an operating room and move a table on which a patient is placed using a robot arm. Thereby, unlike the case where the operating table is moved using a caster, the table on which the patient is placed can be easily moved while suppressing interference with peripheral devices.
しかしながら、上記特許文献1のような患者位置決めアセンブリでは、治療のための放射線を照射することを目的としているため、患者が載置されたテーブルの周囲に複数の作業者が長時間作業をすることを考慮する必要がなく、大型のロボットアームが用いられているのが一般的である。このため、特許文献1のロボットアームを手術台に適用した場合、手術台周りのスペースが狭くなり、手術を行う際の医療従事者の妨げとなる。手術の邪魔にならないように複数の関節を含むロボットアームを小型化した場合、関節の大きさも小さくなるため、負荷に対する関節の耐性が低下するという不都合がある。特に、大きな体重を有する患者を載置した状態でテーブルを上下方向に移動させる場合、テーブルを上下に移動させる垂直関節にかかるモーメント負荷が大きくなる場合がある。このため、手術の邪魔にならないようにロボットアームを小型化することが困難であるという問題点がある。 However, since the patient positioning assembly as in Patent Document 1 is intended to irradiate radiation for treatment, a plurality of workers work around the table on which the patient is placed for a long time. In general, a large robot arm is used. For this reason, when the robot arm of patent document 1 is applied to an operating table, the space around the operating table is narrowed, which hinders medical personnel when performing surgery. When a robot arm including a plurality of joints is miniaturized so as not to interfere with the operation, the joint size is also reduced, resulting in a disadvantage that joint resistance to load is reduced. In particular, when the table is moved in the vertical direction with a patient having a large weight placed thereon, the moment load applied to the vertical joint that moves the table up and down may increase. For this reason, there is a problem that it is difficult to downsize the robot arm so as not to obstruct the operation.
この発明は、手術が行われる患者が載置されるテーブルを移動させる多関節ロボットアームの垂直関節の負荷に対する耐性を確保しつつ、多関節ロボットアームの小型化を図ることが可能なロボット手術台を提供するものである。 The present invention relates to a robot operating table capable of reducing the size of an articulated robot arm while ensuring resistance to a load of a vertical joint of the articulated robot arm that moves a table on which a patient to be operated is placed. Is to provide.
この発明の第1の局面によるロボット手術台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床に固定されるベースに支持され、他方端がテーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、少なくとも1つの垂直関節と、少なくとも1つの水平関節と、を含み、水平関節は、テーブルと垂直関節との間には配置されておらず、垂直関節とベースとの間に配置されており、垂直関節の回動軸線は、水平方向で、かつ、上方から見てテーブルの長手方向と常に略平行な方向に配置されている。 A robot operating table according to a first aspect of the present invention includes a table for placing a patient, and an articulated robot arm having one end supported by a base fixed to the floor and the other end supporting the table, The articulated robot arm includes at least one vertical joint and at least one horizontal joint, and the horizontal joint is not disposed between the table and the vertical joint, but between the vertical joint and the base. The rotation axis of the vertical joint is arranged in the horizontal direction and in a direction that is always substantially parallel to the longitudinal direction of the table when viewed from above .
この発明の第1の局面によるロボット手術台では、上記のように、多関節ロボットアームの垂直関節の回動軸線を、水平方向で、かつ、テーブルの長手方向と略平行な方向に配置する。ここで、多関節ロボットアームが医療従事者や他の装置と干渉するのを抑制するために、テーブルの長手方向の一端近傍を支持するように構成した場合、支持位置から患者が載置された状態のテーブルの重心位置までの距離は、テーブルの長手方向における距離の方が、テーブルの短手方向における距離よりも大きくなる。その結果、多関節ロボットアームのテーブルの支持位置におけるモーメントは、テーブルの長手方向の回動軸線回りのモーメントに比べて、テーブルの短手方向の回動軸線回りのモーメントの方が大きくなる。これにより、多関節ロボットアームの垂直関節の回動軸線を、水平方向で、かつ、テーブルの長手方向と略平行な方向に配置することによって、垂直関節を回動させる方向においてテーブルを支えるモーメント負荷が大きくなるのを抑制することができる。言い換えると、テーブルの長手方向におけるモーメント負荷を垂直関節の回動軸線の方向において支えることができるので、垂直関節を駆動させる駆動機構の出力を大きくする必要がない。また、駆動機構の出力トルクを大きくするために、大きな減速機を設ける必要がない。これらの結果、垂直関節が大きくなるのを抑制することができる。これにより、手術が行われる患者が載置されるテーブルを移動させる多関節ロボットアームの垂直関節の負荷に対する耐性を確保しつつ、多関節ロボットアームの小型化を図ることができる。 In the robot operating table according to the first aspect of the present invention, as described above, the rotation axis of the vertical joint of the articulated robot arm is arranged in the horizontal direction and in a direction substantially parallel to the longitudinal direction of the table. Here, in order to prevent the articulated robot arm from interfering with the medical staff and other devices, the patient is placed from the support position when configured to support the vicinity of one end in the longitudinal direction of the table. As for the distance to the center of gravity of the table in the state, the distance in the longitudinal direction of the table is larger than the distance in the lateral direction of the table. As a result, the moment at the table support position of the articulated robot arm is greater in the moment around the rotational axis in the short direction of the table than the moment around the rotational axis in the longitudinal direction of the table. Thus, the moment load that supports the table in the direction of rotating the vertical joint by arranging the rotation axis of the vertical joint of the articulated robot arm in the horizontal direction and in a direction substantially parallel to the longitudinal direction of the table. Can be suppressed. In other words, since the moment load in the longitudinal direction of the table can be supported in the direction of the rotation axis of the vertical joint, it is not necessary to increase the output of the drive mechanism that drives the vertical joint. Further, it is not necessary to provide a large speed reducer in order to increase the output torque of the drive mechanism. As a result, an increase in the vertical joint can be suppressed. Accordingly, it is possible to reduce the size of the articulated robot arm while ensuring the resistance to the load on the vertical joint of the articulated robot arm that moves the table on which the patient to be operated is placed.
上記第1の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、テーブルの長手方向の一端近傍を支持するように構成されている。このように構成すれば、多関節ロボットアームに支持されるテーブルの一端側と反対側のテーブルの下方に空間を確保することができるので、患者載置用のテーブルの周辺に十分な空間を確保することができる。これにより、多関節ロボットアームが医療従事者や他の装置と干渉するのを抑制することができる。 In the robot operating table according to the first aspect, the articulated robot arm is preferably configured to support the vicinity of one end in the longitudinal direction of the table. With this configuration, a space can be secured below the table on the side opposite to the one end side of the table supported by the articulated robot arm, so a sufficient space is secured around the patient placement table. can do. Thereby, it can suppress that an articulated robot arm interferes with a medical worker and other devices.
上記第1の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、複数の垂直関節を含み、複数の垂直関節の各々の回動軸線は、水平方向で、かつ、テーブルの長手方向と略平行な方向に配置される。このように構成すれば、複数の垂直関節の負荷に対する耐性を確保しつつ、複数の垂直関節の小型化を図ることができる。 In the robot operating table according to the first aspect, preferably, the articulated robot arm includes a plurality of vertical joints, and each of the rotation axes of the plurality of vertical joints is in the horizontal direction and the longitudinal direction of the table. Arranged in a substantially parallel direction. If comprised in this way, size reduction of a some vertical joint can be achieved, ensuring the tolerance with respect to the load of a some vertical joint.
上記第1の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、垂直関節を駆動させる駆動機構をさらに含み、駆動機構は、モータと、モータの回転を減速して出力する減速機とを含み、垂直関節の回動軸線は、減速機の出力回転軸線と一致するように配置されている。このように構成すれば、減速機によりモータの出力トルクを増大させることができるので、モータの出力を大きくする必要がない。また、減速機の出力回転軸を、水平方向で、かつ、テーブルの長手方向と略平行な方向に配置することができるので、減速機に対するモーメント負荷が大きくなるのを抑制することができる。 In the robot operating table according to the first aspect, preferably, the articulated robot arm further includes a drive mechanism that drives a vertical joint, and the drive mechanism includes a motor and a speed reducer that decelerates and outputs the rotation of the motor. And the rotation axis of the vertical joint is arranged to coincide with the output rotation axis of the speed reducer. If comprised in this way, since the output torque of a motor can be increased with a reduction gear, it is not necessary to enlarge the output of a motor. Further, since the output rotation shaft of the speed reducer can be arranged in the horizontal direction and in a direction substantially parallel to the longitudinal direction of the table, it is possible to suppress an increase in moment load on the speed reducer.
上記第1の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、垂直関節を駆動させる駆動機構をさらに含み、駆動機構は、モータと、モータの回転を減速して出力する第1減速機と、第1減速機の回転を減速して出力する第2減速機とを含み、垂直関節の回動軸線は、第2減速機の出力回転軸線と一致するように配置されている。このように構成すれば、第1減速機および第2減速機により2段階で減速を行うことができるので、垂直関節のモータの出力トルクを効果的に増大させることができる。その結果、モータの最大出力を小さくすることができるので、垂直関節のモータを小さくすることができる。 In the robot operating table according to the first aspect described above, preferably, the articulated robot arm further includes a drive mechanism that drives a vertical joint, and the drive mechanism decelerates and outputs the motor and rotation of the motor. And a second speed reducer that decelerates and outputs the rotation of the first speed reducer, and the rotation axis of the vertical joint is arranged to coincide with the output rotation axis of the second speed reducer. If comprised in this way, since it can decelerate in two steps with a 1st reduction gear and a 2nd reduction gear, the output torque of the motor of a vertical joint can be increased effectively. As a result, since the maximum output of the motor can be reduced, the motor of the vertical joint can be reduced.
上記第1の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、複数の水平関節を有する水平多関節アセンブリと、複数の垂直関節を有する垂直多関節アセンブリとを含み、水平多関節アセンブリは、一方端がベースに支持され、他方端が垂直多関節アセンブリの一方端を支持し、垂直多関節アセンブリの他方端は、テーブルを支持している。このように構成すれば、垂直多関節アセンブリと、テーブルとの間において、テーブルが水平方向に回転されることがないので、垂直関節の回動軸線の延びる方向と、テーブルの長手方向との関係を維持したまま、テーブルを上下方向および水平方向に移動させることができる。また、複数の水平関節を有する水平多関節アセンブリにより、テーブルを所望の水平方向の位置に容易に移動させることができる。また、複数の垂直関節を有する垂直多関節アセンブリにより、テーブルを所望の上下方向の位置に容易に移動させることができる。また、ベース側に複数の水平関節をまとめて配置するとともに、テーブル側に複数の垂直関節をまとめて配置することができるので、水平方向の移動については、ベース側の複数の水平関節の駆動により行い、上下方向の移動については、テーブル側の複数の垂直関節の駆動により行うことができる。これにより、水平方向および鉛直方向の移動を、それぞれ、水平関節と垂直関節とを連動させながら駆動する必要がないので、垂直関節と水平関節とが交互に配置されている場合に比べて、多関節ロボットアームの駆動制御が複雑になるのを抑制することができる。 In the robot operating table according to the first aspect, the articulated robot arm preferably includes a horizontal articulated assembly having a plurality of horizontal joints and a vertical articulated assembly having a plurality of vertical joints. , One end is supported by the base, the other end supports one end of the vertical articulated assembly, and the other end of the vertical articulated assembly supports the table. With this configuration, the table is not rotated in the horizontal direction between the vertical articulated assembly and the table, so the relationship between the direction in which the rotation axis of the vertical joint extends and the longitudinal direction of the table The table can be moved vertically and horizontally while maintaining Further, the table can be easily moved to a desired horizontal position by a horizontal articulated assembly having a plurality of horizontal joints. Also, the vertical articulated assembly having a plurality of vertical joints allows the table to be easily moved to a desired vertical position. In addition, since a plurality of horizontal joints can be arranged together on the base side and a plurality of vertical joints can be arranged together on the table side, the horizontal movement can be achieved by driving the plurality of horizontal joints on the base side. The vertical movement can be performed by driving a plurality of vertical joints on the table side. This eliminates the need to drive the movement in the horizontal direction and the vertical direction while linking the horizontal joint and the vertical joint, respectively. Therefore, compared to the case where the vertical joint and the horizontal joint are arranged alternately, It is possible to prevent the drive control of the joint robot arm from becoming complicated.
この場合、好ましくは、水平多関節アセンブリは3つの水平関節を有し、垂直多関節アセンブリは3つの垂直関節を有する。このように構成すれば、水平多関節アセンブリを最大に伸ばした場合の長さを確保することを考慮すると、2つ以下の水平関節を設ける場合に比べて、関節間の距離を小さくすることができるので、水平多関節アセンブリを畳んで縮めた場合に、よりコンパクトにすることができる。また、4つ以上の水平関節を設ける場合に比べて、装置構成を簡素化することができる。垂直多関節アセンブリを最大に伸ばした場合の長さを確保することを考慮すると、2つ以下の垂直関節を設ける場合に比べて、関節間の距離を小さくすることができるので、垂直多関節アセンブリを畳んで縮めた場合に、よりコンパクトにすることができる。また、4つ以上の垂直関節を設ける場合に比べて、装置構成を簡素化することができる。 In this case, preferably the horizontal articulated assembly has three horizontal joints and the vertical articulated assembly has three vertical joints. With this configuration, considering the securing of the length when the horizontal articulated assembly is extended to the maximum, the distance between the joints can be reduced compared to the case where two or less horizontal joints are provided. Thus, when the horizontal articulated assembly is folded and contracted, it can be made more compact. Further, the apparatus configuration can be simplified as compared with the case where four or more horizontal joints are provided. In consideration of securing the length when the vertical articulated assembly is extended to the maximum, the distance between the joints can be reduced as compared with the case where two or less vertical joints are provided. Can be made more compact when folded and folded. Further, the apparatus configuration can be simplified as compared with the case where four or more vertical joints are provided.
上記多関節ロボットアームが水平多関節アセンブリと垂直多関節アセンブリとを含む構成において、好ましくは、多関節ロボットアームは、少なくとも1つの水平関節により、テーブルを鉛直方向の軸線回りにヨー回転させるように構成されている。このように構成すれば、多関節ロボットアームの1つ以上の水平関節により、テーブルを所望の位置に容易にヨー回転移動させることができる。 In the configuration in which the articulated robot arm includes a horizontal articulated assembly and a vertical articulated assembly, the articulated robot arm is preferably configured such that the articulated robot arm yaw-rotates the table about the vertical axis by at least one horizontal joint. It is configured. If comprised in this way, a table can be easily yaw-rotated to a desired position by one or more horizontal joints of an articulated robot arm.
上記第1の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、少なくとも1つの垂直関節により、テーブルを長手方向の軸線回りにロール回動させるように構成されている。このように構成すれば、多関節ロボットアームの1つ以上の垂直関節により、テーブルを所望の回動角度位置に容易にロール回動移動させることができる。 In the robot operating table according to the first aspect, preferably, the articulated robot arm is configured to roll the table around the longitudinal axis by at least one vertical joint. If comprised in this way, a table can be easily roll-rotated to a desired rotation angle position by one or more vertical joints of an articulated robot arm.
上記第1の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、テーブルを支持するとともにテーブルを短手方向の軸線回りにピッチ回動させるピッチ回動機構を含み、ピッチ回動機構は、軸心が鉛直方向に延びるように配置された第1ボールネジと、軸心が鉛直方向に延びるように配置された第2ボールネジと、第1ボールネジによって鉛直方向に移動されテーブルを支持する第1支持部材と、第2ボールネジによって鉛直方向に移動されテーブルを支持する第2支持部材と、を有し、第1支持部材および第2支持部材は、テーブルの長手方向と平行な方向に所定の距離を隔てて配置されている。このように構成すれば、第1ボールネジおよび第2ボールネジを連動して駆動することにより、テーブルを所望の回動角度位置に容易にピッチ回動移動させることができる。 In the robot operating table according to the first aspect, preferably, the articulated robot arm includes a pitch rotation mechanism that supports the table and rotates the table about the axis in the short direction, and the pitch rotation mechanism includes: The first ball screw arranged so that the axis extends in the vertical direction, the second ball screw arranged so that the axis extends in the vertical direction, and the first ball screw moved in the vertical direction by the first ball screw to support the table A support member and a second support member that is moved in the vertical direction by the second ball screw to support the table, and the first support member and the second support member have a predetermined distance in a direction parallel to the longitudinal direction of the table. Are arranged apart from each other. If comprised in this way, a 1st ball screw and a 2nd ball screw can be interlocked and driven, and a table can be easily pitch-rotated to a desired rotation angle position.
この場合、好ましくは、ピッチ回動機構は、第1ボールネジが延びる方向と平行な方向に延びるように配置された第1リニアガイドと、第2ボールネジが延びる方向と平行な方向に延びるように配置された第2リニアガイドと、をさらに有し、第1支持部材は、第1リニアガイドにスライド移動可能に取り付けられ、第2支持部材は、第2リニアガイドにスライド移動可能に取り付けられている。このように構成すれば、第1リニアガイドにより第1支持部材を精度よく直線移動させることができるとともに、第2リニアガイドにより第2支持部材を精度よく直線移動させることができるので、テーブルを精度よくピッチ回動移動させることができる。 In this case, preferably, the pitch rotation mechanism is arranged so as to extend in a direction parallel to the direction in which the first linear guide and the second ball screw extend in a direction parallel to the direction in which the first ball screw extends. A second linear guide, wherein the first support member is slidably attached to the first linear guide, and the second support member is slidably attached to the second linear guide. . According to this structure, the first support member can be linearly moved with high accuracy by the first linear guide, and the second support member can be linearly moved with high accuracy by the second linear guide. It is possible to move the pitch well.
上記第1の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、テーブルを支持するとともにテーブルを短手方向の軸線回りにピッチ回動させるピッチ回動機構を含み、ピッチ回動機構は、テーブルの一端をピッチ回動の回動軸線回りに回動可能に支持するピッチ回動支持部材を有する。このように構成すれば、ピッチ回動支持部材により、テーブルを支持しつつ、ピッチ回動機構により、テーブルを所望の回動角度位置に容易にピッチ回動移動させることができる。 In the robot operating table according to the first aspect, preferably, the articulated robot arm includes a pitch rotation mechanism that supports the table and rotates the table about the axis in the short direction, and the pitch rotation mechanism includes: And a pitch rotation support member that supports one end of the table so as to be rotatable about a rotation axis of the pitch rotation. If comprised in this way, a pitch rotation mechanism can easily carry out pitch rotation movement of a table to a desired rotation angle position by a pitch rotation mechanism, supporting a table by a pitch rotation support member.
上記多関節ロボットアームがピッチ回動機構を含む構成において、好ましくは、多関節ロボットアームは、複数の水平関節を有する水平多関節アセンブリと、複数の垂直関節を有する垂直多関節アセンブリとを含み、水平多関節アセンブリは、一方端がベースに支持され、他方端が垂直多関節アセンブリの一方端を支持し、ピッチ回動機構は、垂直多関節アセンブリの他方端に支持されている。このように構成すれば、ベース側に複数の水平関節をまとめて配置するとともに、テーブル側に複数の垂直関節をまとめて配置することができるので、水平方向の移動については、ベース側の複数の水平関節の駆動により行い、上下方向の移動については、テーブル側の複数の垂直関節の駆動により行うことができる。これにより、水平方向および鉛直方向の移動を、それぞれ、水平関節と垂直関節とを連動させながら駆動する必要がないので、垂直関節と水平関節とが交互に配置されている場合に比べて、多関節ロボットアームの駆動制御が複雑になるのを抑制することができる。また、ピッチ回動機構を、垂直多関節アセンブリのテーブル側に設けることができるので、垂直多関節アセンブリとは独立して、ピッチ回動機構により、テーブルを容易にピッチ回動移動させることができる。 In the configuration in which the articulated robot arm includes a pitch rotation mechanism, preferably, the articulated robot arm includes a horizontal articulated assembly having a plurality of horizontal joints and a vertical articulated assembly having a plurality of vertical joints, The horizontal articulated assembly has one end supported by the base, the other end supports one end of the vertical articulated assembly, and the pitch rotation mechanism is supported by the other end of the vertical articulated assembly. With this configuration, a plurality of horizontal joints can be arranged together on the base side, and a plurality of vertical joints can be arranged together on the table side. The movement in the vertical direction can be performed by driving a plurality of vertical joints on the table side. This eliminates the need to drive the movement in the horizontal direction and the vertical direction while linking the horizontal joint and the vertical joint, respectively. Therefore, compared to the case where the vertical joint and the horizontal joint are arranged alternately, It is possible to prevent the drive control of the joint robot arm from becoming complicated. Further, since the pitch rotation mechanism can be provided on the table side of the vertical articulated assembly, the table can be easily pitch-rotated by the pitch rotation mechanism independently of the vertical articulated assembly. .
上記第1の局面によるロボット手術台において、好ましくは、テーブルは、X線透過部と、X線透過部を支持する支持部とを含み、多関節ロボットアームの他方端は、テーブルの一端近傍の支持部を支持している。このように構成すれば、多関節ロボットアームを支持部側に配置して、X線透過部の下方に十分な空間を確保すれば、X線透過部の下方にX線撮像のための装置を入れることができるので、テーブルに載置された状態の患者に対してX線撮像を行うことができる。 In the robot operating table according to the first aspect, preferably, the table includes an X-ray transmission part and a support part that supports the X-ray transmission part, and the other end of the articulated robot arm is in the vicinity of one end of the table. The support part is supported. If comprised in this way, if an articulated robot arm is arrange | positioned at the support part side and sufficient space is ensured under the X-ray transmission part, the apparatus for X-ray imaging will be provided under the X-ray transmission part. Therefore, X-ray imaging can be performed on a patient placed on the table.
この発明の第2の局面によるハイブリッド手術室システムは、第1の局面によるロボット手術台と、患者のX線投影画像を撮像するX線撮像装置、および、患者の磁気共鳴画像を撮像する磁気共鳴イメージング装置のうち少なくとも一方と、を備える。 A hybrid operating room system according to a second aspect of the present invention includes a robot operating table according to the first aspect, an X-ray imaging apparatus that captures an X-ray projection image of a patient, and magnetic resonance that captures a magnetic resonance image of a patient. At least one of the imaging devices.
この発明の第2の局面によるハイブリッド手術室システムでは、上記のように、ロボット手術台の患者載置用のテーブルの周辺に十分な空間を確保することができるので、X線撮像装置または磁気共鳴イメージング装置を、テーブルの周辺の空間に容易に配置することができる。 In the hybrid operating room system according to the second aspect of the present invention, as described above, a sufficient space can be secured around the patient placement table of the robot operating table. The imaging device can be easily placed in the space around the table.
本発明によれば、手術が行われる患者が載置されるテーブルを移動させるロボットアームの垂直関節の負荷に対する耐性を確保しつつ、ロボットアームの小型化を図ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, size reduction of a robot arm can be achieved, ensuring the tolerance with respect to the load of the vertical joint of the robot arm which moves the table in which the patient in whom surgery is performed is moved.
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
(ロボット手術台の構成)
図1〜図9を参照して、第1実施形態によるロボット手術台100の概要について説明する。
[First Embodiment]
(Configuration of robot operating table)
With reference to FIGS. 1-9, the outline | summary of the robot operating table 100 by 1st Embodiment is demonstrated.
図1に示すように、ロボット手術台100は、ハイブリッド手術室200に設けられている。ハイブリッド手術室200には、患者10のX線投影画像を撮像するX線撮像装置300が設けられている。ハイブリッド手術室200に設けられたハイブリッド手術室システムは、ロボット手術台100と、X線撮像装置300とを備えている。ロボット手術台100は、たとえば、外科、内科などで行われる手術台として用いられる。ロボット手術台100は、テーブル1に患者10を載置する載置位置に移動するとともに、テーブル1に患者10を載置した状態で、麻酔位置、手術位置、検査位置、処置位置、X線撮像位置などに患者10を移動させることが可能である。また、ロボット手術台100は、テーブル1に患者10を載置した状態で、患者10を傾けることが可能である。
As shown in FIG. 1, the robot operating table 100 is provided in a
ロボット手術台100は、患者載置用のテーブル1と、多関節ロボットアーム2と、制御部3とを備えている。テーブル1は、X線透過部11と、支持部12とを含んでいる。多関節ロボットアーム2は、ベース21と、水平多関節アセンブリ22と、垂直多関節アセンブリ23と、ピッチ回動機構24とを備えている。水平多関節アセンブリ22は、水平関節221、222および223を含んでいる。垂直多関節アセンブリ23は、垂直関節231、232および233を含んでいる。X線撮像装置300は、X線照射部301と、X線検出部302と、Cアーム303とを含んでいる。
The robot operating table 100 includes a table 1 for placing a patient, an articulated
テーブル1は、図1に示すように、略矩形形状の平板状に形成されている。また、テーブル1の上面は、略平坦に形成されている。テーブル1は、X方向に長手方向を有し、Y方向に短手方向を有している。なお、テーブル1は、上下方向(Z方向)の軸線回りに回転可能であるが、ここでは、テーブル1の長手方向に沿った水平方向をX方向とし、テーブル1の短手方向に沿った水平方向をY方向とする。つまり、X方向およびY方向は、テーブル1を基準とした方向を示している。 As shown in FIG. 1, the table 1 is formed in a substantially rectangular flat plate shape. Moreover, the upper surface of the table 1 is formed substantially flat. The table 1 has a longitudinal direction in the X direction and a short direction in the Y direction. The table 1 can be rotated about the axis in the vertical direction (Z direction). Here, the horizontal direction along the longitudinal direction of the table 1 is the X direction and the horizontal direction along the short direction of the table 1 is used. Let the direction be the Y direction. That is, the X direction and the Y direction indicate directions based on the table 1.
図1に示すように、テーブル1のX線透過部11には、患者10が載置される。X線透過部11は、X1方向に配置されている。X線透過部11は、略矩形形状に形成されている。X線透過部11は、X線を透過しやすい材料により形成されている。X線透過部11は、たとえば、カーボン材料(グラファイト)により形成されている。X線透過部11は、たとえば、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)により形成されている。これにより、X線透過部11に患者10を載置した状態で、患者10のX線画像を撮像することが可能である。
As shown in FIG. 1, a
テーブル1の支持部12は、多関節ロボットアーム2に接続されている。支持部12は、X2方向に配置されている。支持部12は、略矩形形状に形成されている。支持部12は、X線透過部11を支持している。支持部12は、X線透過部11よりもX線の透過率が小さい材料により形成されている。支持部12は、たとえば、金属により形成されている。支持部12は、たとえば、鉄材やアルミニウム材により形成されている。
The
テーブル1は、多関節ロボットアーム2により、移動されるように構成されている。具体的には、テーブル1は、水平方向のX方向、X方向と直交する水平方向のY方向、および、X方向およびY方向に直交し、上下方向であるZ方向に移動可能に構成されている。また、テーブル1は、X方向の軸線回りに回動(ロール)可能に構成されている。また、テーブル1は、Y方向の軸線回りに回動(ピッチ)可能に構成されている。また、テーブル1は、Z方向の軸線回りに回転(ヨー)可能に構成されている。
The table 1 is configured to be moved by an articulated
多関節ロボットアーム2は、テーブル1を移動させるように構成されている。図1に示すように、多関節ロボットアーム2は、一方端が床に固定されたベース21に支持され、他方端がテーブル1を移動可能に支持している。具体的には、多関節ロボットアーム2は、ベース21に、鉛直方向(Z方向)の軸線回りに回転可能に支持されている。また、多関節ロボットアーム2は、テーブル1の長手方向(X方向)のX2方向側の一端近傍を支持するように構成されている。言い換えると、多関節ロボットアーム2の他方端は、テーブル1の一端近傍の支持部12を支持している。
The articulated
多関節ロボットアーム2は、7の自由度によりテーブル1を移動させるように構成されている。具体的には、多関節ロボットアーム2は、水平多関節アセンブリ22により、鉛直方向の回動軸線A1回りの回動、鉛直方向の回動軸線A2回りの回動、および、鉛直方向の回動軸線A3回りの回動の3の自由度を有している。また、多関節ロボットアーム2は、垂直多関節アセンブリ23により、水平方向の回動軸線B1回りの回動、水平方向の回動軸線B2回りの回動、および、水平方向の回動軸線B3回りの回動の3の自由度を有している。また、多関節ロボットアーム2は、ピッチ回動機構24により、テーブル1を短手方向(Y方向)の回動軸線回りにピッチ回動(図8および図9参照)させる1の自由度を有している。
The articulated
ベース21は、図1に示すように、床に埋設されて固定されている。ベース21は、平面視(Z方向に見て)において、テーブル1の移動範囲の略中央近傍に設けられている。
As shown in FIG. 1, the
水平多関節アセンブリ22は、図1および図2に示すように、一方端がベース21に支持されている。また、水平多関節アセンブリ22は、他方端が垂直多関節アセンブリ23の一方端を支持している。水平多関節アセンブリ22の水平関節221は、Z方向の回動軸線A1回りに回転するように構成されている。水平多関節アセンブリ22の水平関節222は、Z方向の回動軸線A2回りに回転するように構成されている。水平多関節アセンブリ22の水平関節223は、Z方向の回動軸線A3回りに回転するように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the horizontal articulated
垂直多関節アセンブリ23は、図1および図2に示すように、一方端が水平多関節アセンブリ22に支持されている。また、垂直多関節アセンブリ23は、他方端がテーブル1を支持している。具体的には、垂直多関節アセンブリ23は、他方端がピッチ回動機構24を介してテーブル1を支持している。垂直多関節アセンブリ23の垂直関節231は、X方向の回動軸線B1回りに回動するように構成されている。垂直多関節アセンブリ23の垂直関節232は、X方向の回動軸線B2回りに回動するように構成されている。垂直多関節アセンブリ23の垂直関節233は、X方向の回動軸線B3回りに回動するように構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the vertical articulated
隣接する関節同士の間隔は、それぞれ、テーブル1の短手方向(Y方向)の長さよりも小さい長さを有している。つまり、回動軸線A1および回動軸線A2の間隔と、回動軸線A2および回動軸線A3の間隔と、回動軸線A3および回動軸線B1の間隔と、回動軸線B1および回動軸線B2の間隔と、回動軸線B2および回動軸線B3の間隔とは、それぞれ、テーブル1の短手方向の長さL3よりも小さい長さを有している。 The distance between adjacent joints has a length smaller than the length of the table 1 in the short direction (Y direction). That is, the interval between the rotation axis A1 and the rotation axis A2, the interval between the rotation axis A2 and the rotation axis A3, the interval between the rotation axis A3 and the rotation axis B1, and the rotation axis B1 and the rotation axis B2. And the interval between the rotation axis B2 and the rotation axis B3 have a length smaller than the length L3 of the table 1 in the short direction.
図3に示すように、水平関節221〜223および垂直関節231〜233は、それぞれ、駆動機構25により駆動されるように構成されている。駆動機構25は、モータ251と、モータ251の回転を減速して伝達する減速機252と、電磁ブレーキ253とを有している。水平関節221〜223および垂直関節231〜233は、各々のモータ251の駆動により、回動軸線回りに回動される。また、水平関節221〜223の回動軸線は、減速機252の出力回転軸線と一致するように配置されている。垂直関節231〜233の回動軸線は、減速機252の出力回転軸線と一致するように配置されている。
As shown in FIG. 3, the
モータ251は、サーボモータを含んでいる。モータ251は、制御部3の制御により駆動されるように構成されている。減速機252は、たとえば、波動歯車減速機や、偏心揺動型遊星歯車減速機などの減速機により構成されている。これにより、モータ251の回転を小型の減速機252により効率よく減速することが可能である。電磁ブレーキ253は、関節の駆動を制動させるように構成されている。
The
ここで、第1実施形態では、垂直関節231の回動軸線B1は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。また、垂直関節232の回動軸線B2は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。また、垂直関節233の回動軸線B3は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。つまり、垂直多関節アセンブリ23の複数の垂直関節231〜233の各々の回動軸線B1〜B3は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。
Here, in the first embodiment, the rotation axis B <b> 1 of the vertical joint 231 is arranged in the horizontal direction and in a direction (X direction) substantially parallel to the longitudinal direction of the table 1. Further, the rotation axis B <b> 2 of the vertical joint 232 is arranged in the horizontal direction and in a direction (X direction) substantially parallel to the longitudinal direction of the table 1. The rotation axis B3 of the vertical joint 233 is disposed in the horizontal direction and in a direction (X direction) substantially parallel to the longitudinal direction of the table 1. That is, the rotation axes B1 to B3 of the plurality of
垂直多関節アセンブリ23は、テーブル1に対して鉛直方向(Z方向)の回転軸線に対して回転しないように構成されている。つまり、垂直多関節アセンブリ23の垂直関節231〜233の回動軸線と、テーブル1の長手方向に沿った水平方向とは、常に略平行となる。
The vertical articulated
図4に示すように、第1実施形態では、多関節ロボットアーム2を、テーブル1のX2側に寄せて配置した場合、最大撮像可能範囲としてX方向において距離D1分だけ、X線撮像装置300により撮像が可能である。つまり、多関節ロボットアーム2を、テーブル1のX2側に寄せて配置した場合、X方向において、テーブル1の下方に距離D1分空間が確保される。距離D1は、たとえば、X線透過部11のX方向の長さと略等しい。つまり、第1実施形態のロボット手術台100では、患者10の略全身をX線撮像装置300により撮像することが可能である。
As shown in FIG. 4, in the first embodiment, when the articulated
図5に示すように、第1実施形態では、多関節ロボットアーム2を、水平方向のX2方向に最大限伸ばした場合、最少撮像可能範囲としてX方向において距離D2分だけ、X線撮像装置300により撮像が可能である。つまり、多関節ロボットアーム2を、水平方向のX2方向に最大限伸ばした場合、X方向において、テーブル1の下方に距離D2分空間が確保される。距離D2は、たとえば、X線透過部11のX方向の長さの1/2以上である。つまり、第1実施形態のロボット手術台100では、最少でも患者10の全身の半分以上をX線撮像装置300により撮像することが可能である。
As shown in FIG. 5, in the first embodiment, when the articulated
図2に示すように、多関節ロボットアーム2は、平面視(Z方向に見て)において、テーブル1の下方に全て隠れるように配置されている。たとえば、多関節ロボットアーム2は、テーブル1が手術位置に位置している場合に、テーブル1の下の空間である収容空間内に収容されるように構成されている。つまり、多関節ロボットアーム2は、テーブル1に載置された患者10に対して手術や処置を行う位置にテーブル1を移動させた場合に、折り畳まれて、平面視において(Z方向に見て)、テーブル1の下方に完全に隠れるように構成されている。また、折り畳まれた姿勢の多関節ロボットアーム2は、テーブル1の長手方向と平行な方向における長さがテーブル1の長手方向の長さの1/2以下である。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態の多関節ロボットアーム2は、たとえば、テーブル1の高さを500mmまで下げることができる。これにより椅子に座って行う手術に対応することが可能である。また、多関節ロボットアーム2は、テーブル1の高さを1100mmまで上げることができる。
For example, the articulated
また、第1実施形態では、多関節ロボットアーム2は、少なくとも1つの水平関節(221、222および223のうち少なくとも1つ)により、テーブル1を鉛直方向(Z方向)の軸線回りにヨー回転させるように構成されている。たとえば、多関節ロボットアーム2は、一番下の水平関節221、または、一番上の水平関節223により、テーブル1をヨー回転させるように構成されている。あるいは、多関節ロボットアーム2は、複数の水平関節を連動して駆動して、テーブル1をヨー回転させるように構成されている。
In the first embodiment, the
また、図6に示すように、多関節ロボットアーム2は、少なくとも1つの垂直関節(231、232および233のうち少なくとも1つ)により、テーブル1を長手方向(X方向)の軸線回りにロール回動させるように構成されている。たとえば、多関節ロボットアーム2は、一番下の垂直関節231、または、一番上の垂直関節233により、テーブル1をロール回動させるように構成されている。あるいは、多関節ロボットアーム2は、複数の垂直関節を連動して駆動して、テーブル1をロール回動させるように構成されている。多関節ロボットアーム2は、テーブル1をX方向に見て、水平方向に対して時計回りに角度θ1の範囲でロール回動可能であるとともに、水平方向に対して反時計回りに角度θ1の範囲でロール回動可能である。たとえば、θ1は、30度である。
Further, as shown in FIG. 6, the
また、多関節ロボットアーム2は、図8および図9に示すように、ピッチ回動機構24により、テーブル1を短手方向(Y方向)の軸線回りにピッチ回動させるように構成されている。ピッチ回動機構24は、図7に示すように、第1支持部材241と、第2支持部材242と、第1ボールネジ243と、第2ボールネジ244と、第1リニアガイド245と、第2リニアガイド246と、を含んでいる。第1支持部材241は、連結部241aと、回動軸241bと、スライダ241cとを含んでいる。第2支持部材242は、連結部242aおよび242bと、回動軸242cおよび242dと、スライダ242eとを含んでいる。第1ボールネジ243は、減速機243bを介してモータ243aに接続されている。第2ボールネジ244は、減速機244bを介してモータ244aに接続されている。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the articulated
ピッチ回動機構24は、垂直多関節アセンブリ23の他方端に支持されている。ピッチ回動機構24は、テーブル1に接続され、テーブル1をピッチ回動可能に支持している。具体的には、ピッチ回動機構24は、第1支持部材241および第2支持部材242により、テーブル1をピッチ回動可能に支持している。第1支持部材241および第2支持部材242は、テーブル1の長手方向と平行な方向(X方向)に沿って所定の距離を隔てて配置されている。第1支持部材241は、X1方向側に配置されている。第2支持部材242は、X2方向側に配置されている。また、ピッチ回動機構24は、テーブル1の短手方向(Y方向)の片方側近傍に配置されている。具体的には、ピッチ回動機構24は、テーブル1のY1方向の端部近傍に配置されている。
The
第1支持部材241の連結部241aは、テーブル1に固定されるとともに、回動軸241bにより、回動可能に支持されている。第1支持部材241は、第1ボールネジ243の駆動により鉛直方向(Z方向)に移動されるように構成されている。また、第1支持部材241は、第1リニアガイド245にスライド移動可能に取り付けられている。具体的には、第1支持部材241は、第1支持部材241に固定されたスライダ241cが第1リニアガイド245に係合することにより、鉛直方向の移動がガイドされる。
The connecting
第2支持部材242の連結部242aは、テーブル1に固定されるとともに、回動軸242cにより、回動可能に支持されている。連結部242bは、回動軸242cおよび242dに回動可能に取り付けられている。第2支持部材242は、第2ボールネジ244の駆動により鉛直方向(Z方向)に移動されるように構成されている。また、第2支持部材242は、第2リニアガイド246にスライド移動可能に取り付けられている。具体的には、第2支持部材242は、第2支持部材242に固定されたスライダ242eが第2リニアガイド246に係合することにより、鉛直方向の移動がガイドされる。
The connecting
第1ボールネジ243は、軸心が鉛直方向(Z方向)に延びるように配置されている。第1ボールネジ243は、第1支持部材241に係合している。第1ボールネジ243は、モータ243aの駆動により回転され、第1支持部材241を鉛直方向に移動させる。
The
第2ボールネジ244は、軸心が鉛直方向(Z方向)に延びるように配置されている。第2ボールネジ244は、第2支持部材242に係合している。第2ボールネジ244は、モータ244aの駆動により回転され、第2支持部材242を鉛直方向に移動させる。
The
第1リニアガイド245は、第1ボールネジ243が延びる方向と略平行な方向に延びるように配置されている。つまり、第1リニアガイド245は、鉛直方向(Z方向)に延びるように配置されている。第1リニアガイド245は、スライダ241cを介して第1支持部材241の鉛直方向の移動をガイドするように構成されている。
The first
第2リニアガイド246は、第2ボールネジ244が延びる方向と略平行な方向に延びるように配置されている。つまり、第2リニアガイド246は、鉛直方向(Z方向)に延びるように配置されている。第2リニアガイド246は、スライダ242eを介して第2支持部材242の鉛直方向の移動をガイドするように構成されている。
The second
第1支持部材241が第2支持部材242よりも低い位置に移動されると、テーブル1は、X1側が低くなるようにピッチ回動される。一方、第1支持部材241が第2支持部材242よりも高い位置に移動されると、テーブル1は、X1側が高くなるようにピッチ回動される。また、第1支持部材241および第2支持部材242が同じ高さ位置に移動されると、テーブル1は、ピッチ回動において水平となる。
When the
多関節ロボットアーム2は、図9に示すように、テーブル1をY方向に見て、水平方向に対して時計回りに角度θ2の範囲でピッチ回動可能であるとともに、水平方向に対して反時計回りに角度θ2の範囲でピッチ回動可能である。たとえば、θ2は、15度である。
As shown in FIG. 9, the articulated
制御部3は、ベース21内に設置され、多関節ロボットアーム2によるテーブル1の移動を制御するように構成されている。具体的には、制御部3は、医療従事者(操作者)による操作に基づいて、多関節ロボットアーム2の駆動を制御して、テーブル1を移動させるように構成されている。
The control unit 3 is installed in the
X線撮像装置300は、テーブル1に載置された患者10のX線投影画像を撮像可能に構成されている。X線照射部301およびX線検出部302は、Cアーム303により支持されている。X線照射部301およびX線検出部302は、Cアーム303の移動に伴って移動され、X線撮像時に、患者10の撮像位置を挟み込むように対向して配置される。たとえば、X線照射部301およびX線検出部302のうち一方がテーブル1の上方の空間に配置され、他方がテーブル1の下方の空間に配置される。また、X線撮像時には、X線照射部301およびX線検出部302を支持するCアーム303もテーブル1の上方および下方の空間に配置される。
The
X線照射部301は、図1に示すように、X線検出部302と対向するように配置されている。また、X線照射部301は、X線検出部302に向けてX線を照射可能に構成されている。X線検出部302は、X線照射部301により照射されたX線を検出するように構成されている。X線検出部302は、フラットパネルディテクタ(FPD)を含んでいる。X線検出部302は、検出したX線に基づいてX線画像を撮像するように構成されている。具体的には、X線検出部302は、検出したX線を電気信号に変換し、画像処理部(図示せず)に送信する。
As shown in FIG. 1, the
Cアーム303は、一方端にX線照射部301が接続され、他方端にX線検出部302が接続されている。Cアーム303は、略C字形状を有している。これにより、X線撮像時に、テーブル1や患者10に干渉しないように回り込んで、X線照射部301およびX線検出部302を支持することが可能である。Cアーム303は、テーブル1に対して相対移動可能に構成されている。具体的には、Cアーム303は、X線照射部301およびX線検出部302を、テーブル1に載置された患者10に対して所望の位置に配置するように、水平方向、鉛直方向に移動可能であるとともに、水平方向の回動軸線および鉛直方向の回動軸線を中心に回動可能に構成されている。Cアーム303は、医療従事者(操作者)による操作に基づいて、駆動部(図示せず)により、移動される。また、Cアーム303は、医療従事者(操作者)の手動により移動可能に構成されている。
The C-
(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of 1st Embodiment)
In the first embodiment, the following effects can be obtained.
第1実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム2の垂直関節231、232および233の回動軸線を、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置する。ここで、多関節ロボットアーム2が医療従事者や他の装置と干渉するのを抑制するために、テーブル1の長手方向の一端近傍を支持するように構成しているため、支持位置から患者10が載置された状態のテーブル1の重心位置までの距離は、テーブル1の長手方向(X方向)における距離の方が、テーブル1の短手方向(Y方向)における距離よりも大きくなる。その結果、多関節ロボットアーム2のテーブル1の支持位置におけるモーメントは、テーブル1の長手方向の回動軸線回りのモーメントに比べて、テーブル1の短手方向の回動軸線回りのモーメントの方が大きくなる。これにより、多関節ロボットアーム2の垂直関節231、232および233の回動軸線を、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向に配置することによって、垂直関節231、232および233を回動させる方向においてテーブル1を支えるモーメント負荷が大きくなるのを抑制することができる。言い換えると、テーブル1の長手方向におけるモーメント負荷を垂直関節231、232および233の回動軸線の方向において支えることができるので、垂直関節231、232および233を駆動させる駆動機構25の出力を大きくする必要がない。また、駆動機構25の出力トルクを大きくするために、大きな減速機を設ける必要がない。これらの結果、垂直関節231、232および233が大きくなるのを抑制することができる。これにより、手術が行われる患者10が載置されるテーブル1を移動させる多関節ロボットアーム2の垂直関節231、232および233の負荷に対する耐性を確保しつつ、多関節ロボットアーム2の小型化を図ることができる。
In the first embodiment, as described above, the rotation axes of the
また、第1実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム2を、テーブル1の長手方向(X方向)の一端近傍を支持するように構成する。これにより、多関節ロボットアーム2に支持されるテーブル1の一端側と反対側のテーブル1の下方に空間を確保することができるので、患者載置用のテーブル1の周辺に十分な空間を確保することができる。その結果、多関節ロボットアーム2が医療従事者や他の装置と干渉するのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the articulated
また、第1実施形態では、上記のように、複数の垂直関節231、232および233の各々の回動軸線を、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置する。これにより、複数の垂直関節231、232および233の負荷に対する耐性を確保しつつ、複数の垂直関節231、232および233の小型化を図ることができる。
In the first embodiment, as described above, the rotation axis of each of the plurality of
また、第1実施形態では、上記のように、垂直関節231、232および233を駆動させる駆動機構25に、モータ251と、モータ251の回転を減速して出力する減速機252とを設け、垂直関節231、232および233の回動軸線を、減速機252の出力回転軸線と一致するように配置する。これにより、減速機252によりモータ251の出力トルクを増大させることができるので、モータ251の出力を大きくする必要がない。また、減速機252の出力回転軸を、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向に配置することができるので、減速機252に対するモーメント負荷が大きくなるのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム2に、複数の水平関節221、222および223を有する水平多関節アセンブリ22と、複数の垂直関節231、232および233を有する垂直多関節アセンブリ23とを設け、水平多関節アセンブリ22は、一方端がベース21に支持され、他方端が垂直多関節アセンブリ23の一方端を支持し、垂直多関節アセンブリ23の他方端は、テーブル1を支持するように構成する。これにより、垂直多関節アセンブリ23と、テーブル1との間において、テーブル1が水平方向に回転されることがないので、垂直関節231、232および233の回動軸線の延びる方向と、テーブル1の長手方向との関係を維持したまま、テーブル1を上下方向および水平方向に移動させることができる。また、複数の水平関節221、222および223を有する水平多関節アセンブリ22により、テーブル1を所望の水平方向の位置に容易に移動させることができる。また、複数の垂直関節231、232および233を有する垂直多関節アセンブリ23により、テーブル1を所望の上下方向の位置に容易に移動させることができる。また、ベース21側に複数の水平関節221、222および223をまとめて配置するとともに、テーブル1側に複数の垂直関節231、232および233をまとめて配置することができるので、水平方向の移動については、ベース21側の複数の水平関節221、222および223の駆動により行い、上下方向の移動については、テーブル1側の複数の垂直関節231、232および233の駆動により行うことができる。これにより、水平方向および鉛直方向の移動を、それぞれ、水平関節221、222および223と垂直関節231、232および233とを連動させながら駆動する必要がないので、垂直関節231、232および233と水平関節221、222および223とが交互に配置されている場合に比べて、多関節ロボットアーム2の駆動制御が複雑になるのを抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the articulated
また、第1実施形態では、上記のように、水平多関節アセンブリ22に3つの水平関節221、222および223を設け、垂直多関節アセンブリ23に3つの垂直関節231、232および233を設ける。これにより、水平多関節アセンブリ22を最大に伸ばした場合の長さを確保することを考慮すると、2つ以下の水平関節を設ける場合に比べて、関節間の距離を小さくすることができるので、水平多関節アセンブリ22を畳んで縮めた場合に、よりコンパクトにすることができる。また、4つ以上の水平関節を設ける場合に比べて、装置構成を簡素化することができる。垂直多関節アセンブリ23を最大に伸ばした場合の長さを確保することを考慮すると、2つ以下の垂直関節を設ける場合に比べて、関節間の距離を小さくすることができるので、垂直多関節アセンブリ23を畳んで縮めた場合に、よりコンパクトにすることができる。また、4つ以上の垂直関節を設ける場合に比べて、装置構成を簡素化することができる。
In the first embodiment, as described above, the horizontal articulated
また、第1実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム2を、少なくとも1つの水平関節(221、222および223のうち少なくとも1つ)により、テーブル1を鉛直方向(Z方向)の軸線回りにヨー回転させるように構成する。これにより、多関節ロボットアーム2の1つ以上の水平関節(221、222および223のうち少なくとも1つ)により、テーブル1を所望の位置に容易にヨー回転移動させることができる。
Further, in the first embodiment, as described above, the articulated
また、第1実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム2を、少なくとも1つの垂直関節(231、232および233のうち少なくとも1つ)により、テーブル1を長手方向(X方向)の軸線回りにロール回動させるように構成する。これにより、多関節ロボットアーム2の1つ以上の垂直関節(231、232および233のうち少なくとも1つ)により、テーブル1を所望の回動角度位置に容易にロール回動移動させることができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム2に、テーブル1を支持するとともにテーブル1を短手方向(Y方向)の軸線回りにピッチ回動させるピッチ回動機構24を設ける。また、ピッチ回動機構24に、軸心が鉛直方向に延びるように配置された第1ボールネジ243と、軸心が鉛直方向に延びるように配置された第2ボールネジ244と、第1ボールネジ243によって鉛直方向(Z方向)に移動されテーブル1を支持する第1支持部材241と、第2ボールネジ244によって鉛直方向(Z方向)に移動されテーブル1を支持する第2支持部材242と、を設ける。そして、第1支持部材241および第2支持部材242を、テーブル1の長手方向と平行な方向(X方向)に所定の距離を隔てて配置する。これにより、第1ボールネジ243および第2ボールネジ244を連動して駆動することにより、テーブル1を所望の回動角度位置に容易にピッチ回動移動させることができる。
In the first embodiment, as described above, the articulated
また、第1実施形態では、上記のように、ピッチ回動機構24に、第1ボールネジ243が延びる方向と平行な方向に延びるように配置された第1リニアガイド245と、第2ボールネジ244が延びる方向と平行な方向に延びるように配置された第2リニアガイド246と、を設け、第1支持部材241を、第1リニアガイド245にスライド移動可能に取り付け、第2支持部材242を、第2リニアガイド246にスライド移動可能に取り付ける。これにより、第1リニアガイド245により第1支持部材241を精度よく直線移動させることができるとともに、第2リニアガイド246により第2支持部材242を精度よく直線移動させることができるので、テーブル1を精度よくピッチ回動移動させることができる。
In the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では、上記のように、水平多関節アセンブリ22は、一方端がベース21に支持され、他方端が垂直多関節アセンブリ23の一方端を支持し、ピッチ回動機構24は、垂直多関節アセンブリ23の他方端に支持されるように構成する。これにより、ベース21側に複数の水平関節221、222および223をまとめて配置するとともに、テーブル1側に複数の垂直関節231、232および233をまとめて配置することができるので、水平方向の移動については、ベース21側の複数の水平関節221、222および223の駆動により行い、上下方向の移動については、テーブル1側の複数の垂直関節の駆動により行うことができる。これにより、水平方向および鉛直方向の移動を、それぞれ、水平関節221、222および223と垂直関節231、232および233とを連動させながら駆動する必要がないので、垂直関節と水平関節とが交互に配置されている場合に比べて、多関節ロボットアーム2の駆動制御が複雑になるのを抑制することができる。また、ピッチ回動機構24を、垂直多関節アセンブリ23のテーブル1側に設けることができるので、垂直多関節アセンブリ23とは独立して、ピッチ回動機構24により、テーブル1を容易にピッチ回動移動させることができる。
In the first embodiment, as described above, the horizontal articulated
また、第1実施形態では、上記のように、テーブル1に、X線透過部11と、X線透過部11を支持する支持部12とを設け、多関節ロボットアーム2の他方端は、テーブル1の一端近傍の支持部12を支持するように構成する。これにより、多関節ロボットアーム2を支持部12側に配置して、X線透過部11の下方に十分な空間を確保すれば、X線透過部11の下方にX線撮像装置300を入れることができるので、テーブル1に載置された状態の患者10に対してX線撮像を行うことができる。
In the first embodiment, as described above, the table 1 is provided with the
[第2実施形態]
次に、図10および図11を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、多関節ロボットアームが第1支持部材および第2支持部材を有するピッチ回動機構を含む上記第1実施形態とは異なり、多関節ロボットアームがピッチ回動支持部材を有するピッチ回動機構を含む構成の例について説明する。なお、第1実施形態と同様の箇所には同様の符号を付している。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 and FIG. In the second embodiment, unlike the first embodiment in which the articulated robot arm includes a pitch rotation mechanism having a first support member and a second support member, the articulated robot arm has a pitch rotation support member. An example of a configuration including a pitch rotation mechanism will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location similar to 1st Embodiment.
(ロボット手術台の構成)
図10に示すように、ロボット手術台400は、患者載置用のテーブル1と、多関節ロボットアーム2aと、制御部3とを備えている。多関節ロボットアーム2aは、ベース21と、水平多関節アセンブリ22と、垂直多関節アセンブリ23と、ピッチ回動機構26とを備えている。水平多関節アセンブリ22は、水平関節221、222および223を含んでいる。垂直多関節アセンブリ23は、垂直関節231、232および233を含んでいる。ピッチ回動機構26は、ピッチ回動支持部材261を含んでいる。
(Configuration of robot operating table)
As shown in FIG. 10, the robot operating table 400 includes a table 1 for placing a patient, an articulated
ここで、第2実施形態では、垂直関節231の回動軸線B1は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。また、垂直関節232の回動軸線B2は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。また、垂直関節233の回動軸線B3は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。つまり、垂直多関節アセンブリ23の複数の垂直関節231〜233の各々の回動軸線B1〜B3は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。
Here, in the second embodiment, the rotation axis B <b> 1 of the vertical joint 231 is arranged in the horizontal direction and in a direction (X direction) substantially parallel to the longitudinal direction of the table 1. Further, the rotation axis B <b> 2 of the vertical joint 232 is arranged in the horizontal direction and in a direction (X direction) substantially parallel to the longitudinal direction of the table 1. The rotation axis B3 of the vertical joint 233 is disposed in the horizontal direction and in a direction (X direction) substantially parallel to the longitudinal direction of the table 1. That is, the rotation axes B1 to B3 of the plurality of
また、第2実施形態では、多関節ロボットアーム2は、ピッチ回動機構26により、テーブル1を短手方向(Y方向)の軸線回りにピッチ回動させるように構成されている。ピッチ回動機構26は、垂直多関節アセンブリ23により支持されている。また、ピッチ回動機構26は、テーブル1を支持している。具体的には、ピッチ回動機構26は、テーブル1のX2方向側の端部近傍を支持している。
In the second embodiment, the articulated
ピッチ回動機構26のピッチ回動支持部材261は、テーブル1の一端をピッチ回動の回動軸線回りに回動可能に支持している。また、ピッチ回動機構26は、第1ピッチ回動支持部材261aと、第2ピッチ回動支持部材261bとを含んでいる。
A pitch
第1ピッチ回動支持部材261aは、テーブル1の一端を、テーブル1の短手方向と平行な回動軸線C1回りに回動可能に支持している。第1ピッチ回動支持部材261aには、テーブル1をピッチ回動させるために、モータと、モータの回転を減速して伝達する減速機と、電磁ブレーキとが設けられている。第2ピッチ回動支持部材261bは、第1ピッチ回動支持部材261aをテーブル1の短手方向と平行な回動軸線C2回りに回動可能に支持している。第2ピッチ回動支持部材261bには、第1ピッチ回動支持部材261aをピッチ回動させるために、モータと、モータの回転を減速して伝達する減速機と、電磁ブレーキとが設けられている。
The first pitch
図11に示すように、ピッチ回動機構26は、第1ピッチ回動支持部材261aおよび第2ピッチ回動支持部材261bを連動して移動させることにより、テーブル1を鉛直方向の下方向(Z2方向)に移動させるように構成されている。
As shown in FIG. 11, the
なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 In addition, the other structure of 2nd Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.
(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of 2nd Embodiment)
In the second embodiment, the following effects can be obtained.
上記のように、第2実施形態では、第1実施形態と同様に、多関節ロボットアーム2aの垂直関節231、232および233の回動軸線を、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置する。これにより、手術が行われる患者10が載置されるテーブル1を移動させる多関節ロボットアーム2aの垂直関節231、232および233の負荷に対する耐性を確保しつつ、多関節ロボットアーム2aの小型化を図ることができる。
As described above, in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the rotation axes of the
また、第2実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム2aに、テーブル1を支持するとともにテーブル1を短手方向(Y方向)の軸線回りにピッチ回動させるピッチ回動機構26を設け、ピッチ回動機構26に、テーブル1の一端をピッチ回動の回動軸線回りに回動可能に支持するピッチ回動支持部材261を設ける。これにより、ピッチ回動支持部材261により、テーブル1を支持しつつ、ピッチ回動機構26により、テーブル1を所望の回動角度位置に容易にピッチ回動移動させることができる。
In the second embodiment, as described above, the articulated
また、第2実施形態では、上記のように、ピッチ回動機構26のピッチ回動支持部材261は、テーブル1の一端をテーブル1の短手方向と平行な回動軸線回りに回動可能に支持する第1ピッチ回動支持部材261aと、第1ピッチ回動支持部材261aをテーブル1の短手方向と平行な回動軸線回りに回動可能に支持する第2ピッチ回動支持部材261bと含むように構成する。これにより、第1ピッチ回動支持部材261aによるピッチ回動と、第2ピッチ回動支持部材261bによるピッチ回動との2段階によりテーブル1をピッチ回動させることができるので、テーブル1のピッチ回動可能角度を容易に大きくすることができる。
In the second embodiment, as described above, the pitch
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
[第3実施形態]
次に、図12〜図16を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、多関節ロボットアームが第1支持部材および第2支持部材を有するピッチ回動機構を含む上記第1実施形態とは異なり、多関節ロボットアームがリンク機構を有するピッチ回動機構を含む構成の例について説明する。なお、第1実施形態と同様の箇所には同様の符号を付している。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, unlike the first embodiment in which the articulated robot arm includes a pitch rotation mechanism having a first support member and a second support member, the articulated robot arm has a link rotation having a link mechanism. An example of a configuration including a mechanism will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location similar to 1st Embodiment.
(ロボット手術台の構成)
図12に示すように、ロボット手術台500は、患者載置用のテーブル1と、多関節ロボットアーム510と、制御部3(図13参照)とを備えている。多関節ロボットアーム510は、ベース511と、水平関節512、513および514を含む水平多関節アセンブリと、垂直関節515、516および517を含む垂直多関節アセンブリと、ピッチ回動機構518とを備えている。
(Configuration of robot operating table)
As shown in FIG. 12, the robot operating table 500 includes a table 1 for placing a patient, an articulated
多関節ロボットアーム510は、7の自由度によりテーブル1を移動させるように構成されている。具体的には、多関節ロボットアーム510は、水平多関節アセンブリにより、鉛直方向の回動軸線E1回りの回動、鉛直方向の回動軸線E2回りの回動、および、鉛直方向の回動軸線E3回りの回動の3の自由度を有している。また、多関節ロボットアーム510は、垂直多関節アセンブリにより、水平方向の回動軸線F1回りの回動、水平方向の回動軸線F2回りの回動、および、水平方向の回動軸線F3回りの回動の3の自由度を有している。また、多関節ロボットアーム510は、ピッチ回動機構518により、テーブル1を短手方向(Y方向)の回動軸線回りにピッチ回動(図13参照)させる1の自由度を有している。
The articulated
ここで、第3実施形態では、垂直関節515の回動軸線F1は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。また、垂直関節516の回動軸線F2は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。また、垂直関節517の回動軸線F3は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。つまり、垂直多関節アセンブリの複数の垂直関節515〜517の各々の回動軸線F1〜F3は、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置されている。
Here, in the third embodiment, the rotation axis F <b> 1 of the vertical joint 515 is arranged in the horizontal direction and in a direction (X direction) substantially parallel to the longitudinal direction of the table 1. Further, the rotation axis F <b> 2 of the vertical joint 516 is arranged in the horizontal direction and in a direction (X direction) substantially parallel to the longitudinal direction of the table 1. Further, the rotation axis F3 of the vertical joint 517 is disposed in the horizontal direction and in a direction (X direction) substantially parallel to the longitudinal direction of the table 1. That is, the rotation axes F1 to F3 of the plurality of
また、第3実施形態では、多関節ロボットアーム510は、ピッチ回動機構518により、テーブル1を短手方向(Y方向)の軸線回りにピッチ回動させるように構成されている。ピッチ回動機構518は、垂直多関節アセンブリにより支持されている。また、ピッチ回動機構518は、テーブル1を支持している。具体的には、ピッチ回動機構518は、テーブル1のX2方向側の端部近傍を支持している。
In the third embodiment, the articulated
図14に示すように、水平関節512〜514、垂直関節515〜517およびピッチ回動機構518は、それぞれ、駆動機構27により駆動されるように構成されている。駆動機構27は、モータ271と、モータ271の回転を減速して出力する第1減速機272と、第1減速機272の回転を減速して出力する第2減速機275とを含む。また、駆動機構27は、ギア部273と、電磁ブレーキ274とを含む。
As shown in FIG. 14, the
また、モータ271は、エンコーダ271aと、内蔵の電磁ブレーキ271bとを有している。また、第2減速機275の回転軸には、電磁ブレーキ274が取り付けられている。電磁ブレーキ271bおよび274は、関節を制動させるように構成されている。エンコーダ271aは、モータ271の駆動量を検知して、検知結果を制御部3に送信するように構成されている。水平関節512〜514の回動軸線は、第2減速機275の出力回転軸線と一致するように配置されている。垂直関節515〜517の回動軸線は、第2減速機275の出力回転軸線と一致するように配置されている。
The
モータ271は、サーボモータを含んでいる。モータ271は、制御部3の制御により駆動されるように構成されている。第1減速機272および第2減速機275は、たとえば、波動歯車減速機や、偏心揺動型遊星歯車減速機などの減速機により構成されている。なお、水平関節512〜514は、図3に示すように、1つの減速機を含む構成でもよい。
The
ピッチ回動機構518は、図15に示すように、テーブル1の一端をピッチ回動の回動軸線回りに回動可能に支持している。また、ピッチ回動機構518は、回動部521と、ピボット522と、リンク523と、ピボット524と、スライダ525と、レール526とを有するリンク機構を含んでいる。ピッチ回動機構518は、図15および図16に示すように、テーブル1をY方向に見て、水平方向に対して角度θ3の範囲でピッチ回動可能である。
As shown in FIG. 15, the
回動部521は、駆動機構27の第2減速機275の出力回転軸に接続されて、回動軸線回りに回動するように構成されている。回動部521には、ピボット522を介して、リンク523が接続されている。ピボット522は、回動部521の回動中心線から所定の間隔を隔てて回動部521に接続している。つまり、回動部521が回動することにより、ピボット522が回動部521の周方向に沿って移動する。
The
また、リンク523のテーブル1側は、ピボット524を介して、スライダ525が接続されている。スライダ525は、レール526に沿って、水平方向に移動可能に構成されている。また、リンク523は、テーブル1の一端を支持するようにテーブル1に接続されている。つまり、リンク523が水平方向に対して傾斜することにより、テーブル1がピッチ回動されるように構成されている。
Further, a
図16に示すように、回動部521が時計回りに回動すると、ピボット522が回動され、リンク523のピボット522側の端部が下方に移動する。これにより、ピボット524に接続されているスライダ525がテーブル1側に移動されるとともに、リンク523のテーブル1側の端部が上方に移動する。その結果、図16に示すように、リンク523に接続されたテーブル1が時計回りにピッチ回動される。また、同様にして、回動部521が反時計回りに回動することにより、テーブル1が反時計回りにピッチ回動される。
As shown in FIG. 16, when the
なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining configuration of the third embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
(第3実施形態の効果)
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of the third embodiment)
In the third embodiment, the following effects can be obtained.
上記のように、第3実施形態では、第1実施形態と同様に、多関節ロボットアーム510の垂直関節515、516および517の回動軸線を、水平方向で、かつ、テーブル1の長手方向と略平行な方向(X方向)に配置する。これにより、手術が行われる患者10が載置されるテーブル1を移動させる多関節ロボットアーム510の垂直関節515、516および517の負荷に対する耐性を確保しつつ、多関節ロボットアーム510の小型化を図ることができる。
As described above, in the third embodiment, as in the first embodiment, the rotation axes of the
また、第3実施形態では、上記のように、駆動機構27に、モータ271と、モータ271の回転を減速して出力する第1減速機272と、第1減速機272の回転を減速して出力する第2減速機275とを設け、垂直関節515、516および517の回動軸線を、第2減速機275の出力回転軸線と一致するように配置する。これにより、第1減速機272および第2減速機275により2段階で減速を行うことができるので、垂直関節515、516および517のモータ271の出力トルクを効果的に増大させることができる。その結果、モータ271の最大出力を小さくすることができるので、垂直関節515、516および517のモータ271を小さくすることができる。
In the third embodiment, as described above, the
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(変形例)
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
The remaining effects of the third embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
(Modification)
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、ハイブリッド手術室にロボット手術台とともにX線撮像装置が設けられているハイブリッド手術室システムの例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ハイブリッド手術室にロボット手術台とともに患者の磁気共鳴画像を撮像する磁気共鳴イメージング装置が設けられていてもよい。なお、ハイブリッド手術室に、ロボット手術台とともにX線撮像装置および磁気共鳴イメージング装置の両方が設けられていてもよい。 For example, in the first to third embodiments, an example of a hybrid operating room system in which an X-ray imaging apparatus is provided in the hybrid operating room together with a robot operating table is shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, a magnetic resonance imaging apparatus for capturing a magnetic resonance image of a patient together with a robot operating table may be provided in the hybrid operating room. In the hybrid operating room, both the X-ray imaging apparatus and the magnetic resonance imaging apparatus may be provided together with the robot operating table.
また、上記第1〜第3実施形態では、ハイブリッド手術室に1台のX線撮像装置が設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ハイブリッド手術室に、複数のX線撮像装置が設けられていてもよい。 Moreover, although the said 1st-3rd embodiment showed the example of the structure by which one X-ray imaging device was provided in the hybrid operating room, this invention is not limited to this. In the present invention, a plurality of X-ray imaging apparatuses may be provided in the hybrid operating room.
また、上記第1〜第3実施形態では、水平多関節アセンブリが3つの水平関節を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、水平多関節アセンブリが2つ以下の水平関節を有していてもよいし、4つ以上の水平関節を有していてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the example of the structure in which a horizontal articulated assembly has three horizontal joints was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, the horizontal articulated assembly may have two or less horizontal joints, and may have four or more horizontal joints.
また、上記第1〜第3実施形態では、垂直多関節アセンブリが3つの垂直関節を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、垂直多関節アセンブリが2つ以下の垂直関節を有していてもよいし、4つ以上の垂直関節を有していてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the example of the structure in which a vertical articulated assembly has three vertical joints was shown, this invention is not limited to this. In the present invention, the vertical articulated assembly may have two or less vertical joints, and may have four or more vertical joints.
また、上記第1および第2実施形態では、水平関節および垂直関節が、それぞれ、サーボモータと、減速機と、電磁ブレーキとを有している構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、それぞれの関節が、第1電磁ブレーキを内蔵したサーボモータと、第1減速機と、第2減速機と、第2減速機の回転軸に取り付けられた第2電磁ブレーキと、を有していてもよい。そして、水平関節および垂直関節は、各々のサーボモータの駆動により、回動軸線回りに回動される。このような構成により、各関節の駆動トルクを大きくすることができるとともに、各関節の安全性を向上することができる。 In the first and second embodiments, the horizontal joint and the vertical joint each have a servo motor, a speed reducer, and an electromagnetic brake. However, the present invention is not limited thereto. Not limited. In the present invention, each joint includes a servo motor with a built-in first electromagnetic brake, a first reduction gear, a second reduction gear, and a second electromagnetic brake attached to the rotation shaft of the second reduction gear. You may have. Then, the horizontal joint and the vertical joint are rotated about the rotation axis by the drive of each servo motor. With such a configuration, the driving torque of each joint can be increased, and the safety of each joint can be improved.
また、水平関節は1つの減速機を介して駆動し、垂直関節は複数の減速機を介して駆動するようにしてもよい。 Further, the horizontal joint may be driven via one speed reducer, and the vertical joint may be driven via a plurality of speed reducers.
また、上記第1〜第3実施形態では、多関節ロボットアームが7の自由度を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ロボットアームが6以下の自由度を有していてもよいし、8以上の自由度を有していてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the articulated robot arm showed the example of a structure which has 7 degrees of freedom, this invention is not limited to this. In the present invention, the robot arm may have a degree of freedom of 6 or less, or may have a degree of freedom of 8 or more.
また、上記第1〜第3実施形態では、X線照射部とX線検出部とがCアームにより支持されているCアーム型のX線撮像装置の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、X線撮像装置は、たとえば、X線照射部およびX線検出部が上下方向に対向して配置されて支持されていてもよい。 In the first to third embodiments, the example of the C-arm type X-ray imaging apparatus in which the X-ray irradiation unit and the X-ray detection unit are supported by the C arm has been described. Not limited. In the present invention, the X-ray imaging apparatus may be supported by arranging, for example, an X-ray irradiation unit and an X-ray detection unit facing each other in the vertical direction.
1:テーブル、2、2a、510:多関節ロボットアーム、11:X線透過部、12:支持部、21、511:ベース、22:水平多関節アセンブリ、23:垂直多関節アセンブリ、24、26、518:ピッチ回動機構、25、27:駆動機構、100、400、500:ロボット手術台、200:ハイブリッド手術室、221、222、223、512、513、514:水平関節、231、232、233、515、516、517:垂直関節、241:第1支持部材、242:第2支持部材、243:第1ボールネジ、244:第2ボールネジ、245:第1リニアガイド、246:第2リニアガイド、251、271:モータ、252:減速機、261:ピッチ回動支持部材、261a:第1ピッチ回動支持部材、261b:第2ピッチ回動支持部材、272:第1減速機、275:第2減速機、300:X線撮像装置
1: Table 2, 2a, 510: Articulated robot arm, 11: X-ray transmission part, 12: Support part, 21, 511: Base, 22: Horizontal articulated assembly, 23: Vertical articulated assembly, 24, 26 518: Pitch rotation mechanism, 25, 27: Drive mechanism, 100, 400, 500: Robot operating table, 200: Hybrid operating room, 221, 222, 223, 512, 513, 514: Horizontal joint, 231, 232, 233, 515, 516, 517: vertical joint, 241: first support member, 242: second support member, 243: first ball screw, 244: second ball screw, 245: first linear guide, 246: second
Claims (15)
一方端が床に固定されるベースに支持され、他方端が前記テーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、少なくとも1つの垂直関節と、少なくとも1つの水平関節と、を含み、前記水平関節は、前記テーブルと前記垂直関節との間には配置されておらず、前記垂直関節と前記ベースとの間に配置されており、
前記垂直関節の回動軸線は、水平方向で、かつ、上方から見て前記テーブルの長手方向と常に略平行な方向に配置されている、ロボット手術台。 A table for patient placement;
An articulated robot arm having one end supported by a base fixed to the floor and the other end supporting the table;
The articulated robot arm includes at least one vertical joint and at least one horizontal joint, and the horizontal joint is not disposed between the table and the vertical joint; Arranged between the base and
The robot operating table in which the rotation axis of the vertical joint is disposed in a horizontal direction and in a direction that is always substantially parallel to the longitudinal direction of the table when viewed from above .
複数の前記垂直関節の各々の回動軸線は、水平方向で、かつ、前記テーブルの長手方向と略平行な方向に配置される、請求項1または2に記載のロボット手術台。 The articulated robot arm includes a plurality of the vertical joints,
3. The robot operating table according to claim 1, wherein a rotation axis of each of the plurality of vertical joints is arranged in a horizontal direction and in a direction substantially parallel to a longitudinal direction of the table.
前記駆動機構は、モータと、前記モータの回転を減速して出力する減速機とを含み、
前記垂直関節の前記回動軸線は、前記減速機の出力回転軸線と一致するように配置されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のロボット手術台。 The articulated robot arm further includes a drive mechanism for driving the vertical joint,
The drive mechanism includes a motor and a speed reducer that decelerates and outputs the rotation of the motor,
The robot operating table according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotation axis of the vertical joint is arranged to coincide with an output rotation axis of the speed reducer.
前記駆動機構は、モータと、前記モータの回転を減速して出力する第1減速機と、前記第1減速機の回転を減速して出力する第2減速機とを含み、
前記垂直関節の前記回動軸線は、前記第2減速機の出力回転軸線と一致するように配置されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のロボット手術台。 The articulated robot arm further includes a drive mechanism for driving the vertical joint,
The drive mechanism includes a motor, a first reducer that decelerates and outputs the rotation of the motor, and a second reducer that decelerates and outputs the rotation of the first reducer,
The robot operating table according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotation axis of the vertical joint is arranged to coincide with an output rotation axis of the second reduction gear.
前記水平多関節アセンブリは、一方端が前記ベースに支持され、他方端が前記垂直多関節アセンブリの一方端を支持し、
前記垂直多関節アセンブリの他方端は、前記テーブルを支持している、請求項1〜5のいずれか1項に記載のロボット手術台。 The articulated robot arm includes a horizontal articulated assembly having a plurality of said horizontal joints, and a vertical articulated assembly having a plurality of said vertical joint,
The horizontal articulated assembly has one end supported by the base and the other end supported one end of the vertical articulated assembly;
The robot operating table according to claim 1, wherein the other end of the vertical articulated assembly supports the table.
前記ピッチ回動機構は、軸心が鉛直方向に延びるように配置された第1ボールネジと、軸心が鉛直方向に延びるように配置された第2ボールネジと、前記第1ボールネジによって鉛直方向に移動され前記テーブルを支持する第1支持部材と、前記第2ボールネジによって鉛直方向に移動され前記テーブルを支持する第2支持部材と、を有し、
前記第1支持部材および前記第2支持部材は、前記テーブルの長手方向と平行な方向に所定の距離を隔てて配置されている、請求項1〜9のいずれか1項に記載のロボット手術台。 The articulated robot arm includes a pitch rotation mechanism that supports the table and rotates the table about a short axis.
The pitch rotating mechanism is moved in the vertical direction by the first ball screw arranged so that the axis extends in the vertical direction, the second ball screw arranged so that the axis extends in the vertical direction, and the first ball screw. And a first support member that supports the table, and a second support member that is moved in the vertical direction by the second ball screw and supports the table,
The robot operating table according to any one of claims 1 to 9, wherein the first support member and the second support member are arranged at a predetermined distance in a direction parallel to a longitudinal direction of the table. .
前記第1支持部材は、前記第1リニアガイドにスライド移動可能に取り付けられ、
前記第2支持部材は、前記第2リニアガイドにスライド移動可能に取り付けられている、請求項10に記載のロボット手術台。 The pitch rotation mechanism includes a first linear guide arranged to extend in a direction parallel to a direction in which the first ball screw extends, and a first linear guide arranged to extend in a direction parallel to the direction in which the second ball screw extends. 2 linear guides,
The first support member is slidably attached to the first linear guide,
The robot operating table according to claim 10, wherein the second support member is slidably attached to the second linear guide.
前記ピッチ回動機構は、前記テーブルの一端をピッチ回動の回動軸線回りに回動可能に支持するピッチ回動支持部材を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載のロボット手術台。 The articulated robot arm includes a pitch rotation mechanism that supports the table and rotates the table about a short axis.
The robot operation according to claim 1, wherein the pitch rotation mechanism includes a pitch rotation support member that supports one end of the table so as to be rotatable about a rotation axis of pitch rotation. Stand.
前記水平多関節アセンブリは、一方端が前記ベースに支持され、他方端が前記垂直多関節アセンブリの一方端を支持し、
前記ピッチ回動機構は、前記垂直多関節アセンブリの他方端に支持されている、請求項10〜12のいずれか1項に記載のロボット手術台。 The articulated robot arm includes a horizontal articulated assembly having a plurality of said horizontal joints, and a vertical articulated assembly having a plurality of said vertical joint,
The horizontal articulated assembly has one end supported by the base and the other end supported one end of the vertical articulated assembly;
The robot operating table according to claim 10, wherein the pitch rotation mechanism is supported by the other end of the vertical articulated assembly.
前記多関節ロボットアームの他方端は、前記テーブルの一端近傍の前記支持部を支持している、請求項1〜13のいずれか1項に記載のロボット手術台。 The table includes an X-ray transmission part and a support part that supports the X-ray transmission part,
The robot operating table according to claim 1, wherein the other end of the articulated robot arm supports the support portion in the vicinity of one end of the table.
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