位置检测传感器和操纵器的制造方法_2

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。可以操纵以弯曲的内窥镜弯曲部16b设置在内窥镜插入部16的远端部中。
[0075]具有LED的照明单元17、具有CXD等的成像单元18和根据本实施方式的一对操纵器19A和19B设置在内窥镜插入部16的远端面16a中。操纵器19A和19B沿内窥镜插入部16的径向并排布置。
[0076]照明单元17使用从电源90 (下面描述)供给的电力在内窥镜插入部16的前面照明。成像单元18从诸如观察对象等的图像获取图像,将图像转换成信号,并且将信号输出至控制装置80。
[0077]在本实施方式中,操纵器19A和操纵器19B的构造相对于内窥镜插入部16的中心轴线对称。因此,字母“A”针对操纵器19A的构造添加到数字,并且字母“B”针对操纵器19B的构造添加到数字。因此,这里省略重复说明。
[0078]操纵器19A如图3和图4例示包括远端刚性部22A、弯曲部23A和弯曲量检测器24A。远端刚性部22A设置在操纵器19A的远端部中。弯曲部23A设置在远端刚性部22A的近端侧,并且被构造为能够弯曲和被操纵。弯曲量检测器24A设置在弯曲部23A的近端侦牝并且被构造为检测弯曲部23A的弯曲量。在图4中,未例示覆层管57A(下面描述)。操纵器19A通常包括四个位置检测传感器34A(下面描述),使得弯曲部23A可以沿在弯曲部23A的周向上等角度限定的四个方向上弯曲。然而,下文中,描述了包括两个位置检测传感器34A的示例,以便使说明更容易理解。
[0079]远端刚性部22A包括由不锈钢等形成为管状的硬部主体26A。虽然未详细例示,但是硬部主体26A形成为弯曲形状,使得沿其纵向的中心部与操纵器19B分开。
[0080]弯曲部23A包括远端环(枢转构件)28A、多个弯曲件29A和近端环30A。远端环28A固定到硬部主体26A的近端部。多个弯曲件29A在相对于远端环28A沿径向面对的两个位置中枢转地支撑在远端环28A的壁中。近端环30A被枢转地支撑在相对于多个弯曲件29A中的布置在最近端侧的弯曲件29A在沿径向面对的两个位置中。除了多个弯曲件29A中布置在最远端侧的弯曲件29A之外的弯曲件29A相对于布置在自身远端侧的弯曲件29A被枢转地支撑。各个导管31A设置在弯曲件29A和近端环30A的内周中。
[0081]弯曲量检测器24A包括由具有绝缘特性的诸如树脂等的材料形成的环形构件32A。一对通孔33A形成在环形构件32A的壁中。根据本实施方式的位置检测传感器34A插入到该对通孔33A中的每一个中。环形构件32A借助固定构件(未例示)固定到上述近端环30A。即,近端环28A和弯曲件29A被环形构件32A枢转地支撑。
[0082]位置检测传感器34A如图5例示,包括操纵线(线性构件)35A、多个导电环(导电部)36A和绝缘环(绝缘部)37A、支撑构件38A、第一接触探针39A和第二接触探针40A。多个导电环36A和绝缘环37A设置在操纵线35A的外周上。支撑构件38A被附接到导电环36A和绝缘环37A。第一接触探针39A和第二接触探针40A附接到支撑构件38A。
[0083]操纵线35A由诸如不锈钢等的金属形成的单线或通过扭曲线而获得的绞线组成。操纵线35A的外周覆盖有具有电绝缘特性的诸如PTFE(聚四氟乙烯)等的覆盖材料42A。操纵线35A的远端部被固定到图4例示的上述远端环28A。操纵线35A插入到导管31A中并且被导管31A支撑。
[0084]导电环36A和绝缘环37A如图5例示,形成为具有相同外径和相同内径的环形。即,导电环36A和绝缘环37A形成为相对于操纵线35A的轴线Cl旋转对称的形状。导电环36A和绝缘环37A沿轴线Cl的方向的长度(宽度)被设置为彼此大致相等(可以被设置为彼此相等)。即,导电环36A和绝缘环37A沿轴线Cl的方向的长度被设置为恒定长度(节距)L。下面详细描述导电环36A和绝缘环37A的长度。
[0085]导电环36A由诸如不锈钢等的导电材料形成。绝缘环37A由诸如树脂等的具有电绝缘特性的材料形成。绝缘环37A布置在沿轴线Cl的方向相邻的导电环36A之间,使得导电环36A和绝缘环37A并排交替布置,沿轴线Cl的方向无间隙。导电环36A和绝缘环37A设置在操纵线35A的整个圆周上。
[0086]连接管(管状构件)43A设置在多个导电环36A和绝缘环37A与覆盖材料42A之间。即,连接管43A被插入到导电环36A和绝缘环37A中。连接管43A由诸如不锈钢等的导电材料形成。连接管43A在操纵线35A插入到连接管43A中的状态下,使用粘合剂或堵缝被固定到覆盖材料42A。在多个导电环36A和绝缘环37A中位于沿轴线Cl的方向的两端处的环(下文中称作“位于两端处的环36A和37A)使用导电粘合剂47A固定到连接管43A。因此,导电环36A和连接管43A在导电环36A和连接管43A电连接的状态下被固定。诸如腻子等的导电填充构件48A设置在除了位于两端处的环36A和37A之外的导电环36A和绝缘环37A (下文中称为“位于中间部中的环36A和37A)与连接管43A之间。S卩,位于中间部中的环36A和37A不固定到连接管43A,被插入到连接管43A中,并且介于位于两端处的环36A与37A之间。在该状态下,位于中间部中的环36A和37A被保持为相对于连接管43A能够移动。
[0087]支撑构件38A形成为管状。支撑构件38A的外径被设置为稍小于环形构件32A的通孔33A的内径。支撑构件38A的内径(筒孔45A的直径)被设置为稍大于导电环36A和绝缘环37A的外径。支撑构件38A具有通孔46A,该通孔46A沿支撑构件38A的径向延伸穿过支撑构件38A并且与支撑构件38A的筒孔45A交叉。优选的是,支撑构件38A由具有绝缘特性和耐热性的诸如陶瓷等的材料形成。
[0088]支撑构件38A在支撑构件38A插入到环形构件32A的通孔33A中的状态下,使用粘合剂等(未例示)固定到环形构件32A。内部设置导电环36A和绝缘环37A的操纵线35A被插入到支撑构件38A的筒孔45A中。
[0089]具有上述构造的导电环36A和绝缘环37A可以相对于支撑构件38A沿轴线Cl的方向进退。
[0090]第一接触探针39A包括第一接触构件(接触构件)49A和板簧(偏置构件)50A。第一接触构件49A沿导电环36A和绝缘环37A的径向布置在外侧上,并且被构造为能够以点的形式与导电环36A和绝缘环37A的外周接触。板簧50A将第一接触构件49A向导电环36A和绝缘环37A的外周偏置。
[0091]第一接触构件49A由诸如不锈钢等的导电材料形成为球形。这里提到的点的形式不是数学意义上的点,而指示导电环36A和绝缘环37A的外周与第一接触构件49A彼此接触的部分沿轴线Cl的方向的长度足够地短于导电环36A和绝缘环37A沿轴线Cl的方向的长度。具体地,优选的是,接触部沿轴线Cl的方向的长度是导电环36A和绝缘环37A沿轴线Cl的方向的长度L的1/1000以上且1/10以下。第一接触构件49A布置为比通孔46A中的操纵线35A更靠近环形构件32A的内周侧。
[0092]板簧50A的一端附接到支撑构件38A的外周,并且板簧50A的另一端附接到第一接触构件49A。板簧50A由与第一接触构件49A相同的材料形成,并且优选的是,板簧50A整体形成有第一接触构件49A。板簧50A从第一接触构件49A延伸到近端。第一接触构件49A被板簧50A保持为如下状态:第一接触构件49A与导电环36A或绝缘环37A的外周接触。
[0093]布线51A如图2和图5例示,连接到第一接触探针39A的板簧50A。布线52A连接到连接管43A。布线51A和布线52A连接到控制装置80。
[0094]第二接触探针40A如第一接触探针39A那样进行构造。具体地,如图5例示,第二接触探针40A中包括的第二接触构件(接触构件)54A和板簧(偏置构件)55A具有与第一接触探针39A的第一接触构件49A和板簧50A相同的构造。然而,第二接触构件54A与导电环36A或绝缘环37A接触的位置T2相对于第一接触构件49A与导电环36A或绝缘环37A接触的位置Tl向近端平移长度L的一半。
[0095]如图2和图5例示,连接到第二接触探针40A的板簧55A的布线56A连接到控制装置80。
[0096]在具有上述构造的位置检测传感器34A中,当使操纵线35A相对于支撑构件38A移动到远端侧(被推动)或移动到近端侧(缩回)时,位于中间部中的环36A和37A相对于支撑构件38A向远端侧或近端侧突出。位于中间部中的环36A和37A不固定到连接管43A。因此,位于中间部中的环36A和37A的部分可以在该状态下容易弯曲。
[0097]当不使位于中间部中的环36A和37A移动直到从支撑构件38A突出为止时或当其中设置有位于中间部中的环36A和37A的部分不弯曲时,位于中间部中的环36A和37A可以固定到连接管43A。
[0098]环形构件32A和位置检测传感器34A的支撑构件38A是不同构件,并且支撑构件38A固定到环形构件32A。借助该构造,位置检测传感器34A可以容易地附接到操纵器19A。
[0099]硬部主体26A、远端环28A、弯曲件29A和近端环30A利用图3例示的覆层管57A覆盖。
[0100]在操纵器19A中,图3例示的通道59A由硬部主体26A的管线、远端环28A的内部空间、弯曲件29A的内部空间、近端环30A的内部空间和支撑构件38A的筒孔构成。
[0101]弯曲马达60A(参见图2)连接到设置在操纵器19A中的该对操纵线35A中的每条线的近端部。因为该对弯曲马达60A中的一个使操纵线35A缩回,所以操纵器19A的弯曲部23A可以沿期望方向弯曲。
[0102]通道59A被构造为使得诸如钳子DlO等的公知处理工具可以被插入到通道59A中。钳子DlO被构造为使得可以执行用于使设置在钳子DlO的远端部中的一对钳夹件Dll彼此分开以及彼此靠近的开闭操作。钳子DlO被构造为能够在通道59A中进退并且能够绕其自身轴线旋转。凭借主装置70的操纵,可以执行钳子DlO中该对钳夹件Dll的开闭、进退和旋转的操作。
[0103]主装置70如图1和图2例示,包括一对主臂71、转换开关72和显示器73。该对主臂71由操作者O移动。转换开关72切换利用主臂71操纵的对象。显示器73显示由内窥镜11的成像单元18获取的图像等。
[0104]主臂71是设置为操纵多关节机器人13的臂13b、内窥镜插入部16以及操纵器19A和19B(下文中称作“操纵器19A等”)的操纵单元。该对主臂71对应于操作者O的右手和左手。主臂71具有多关节结构,以控制具有多关节结构的操纵器19A等。
[0105]主臂71的近端部附接到支架74。用于开闭钳子DlO的该对钳夹件Dll的开闭操纵单元71a(参见图2)设置在主臂71中位于操作者O侧的远端部中。该对主臂71和开闭操纵单元71a在被操纵时向控制装置80输出操纵信息。
[0106]转换开关72在操纵器19A等之间切换利用主臂71操纵的对象。转换开关72输出从操纵器19A等选择的一个或两个,作为选择信息。
[0107]显示器73可以显示由内窥镜11的成像单元18获取的图像。当内窥镜11被插入到患者P的身体中时,操纵器19A和19B和钳子DlO与对象组织一起显示在显示器73上。在本实施方式中,例如,显示器73设置在支架74的上端上。
[0108]控制装置80如图2例示,包括主控制器82、第一检测器83和84、第二检测器85和86、从控制器87、图像处理器88和电源90。主控制器82、第一检测器83和84、第二检测器85和86、从控制器87和图像处理器88均连接到总线81。
[0109]多关节机器人13的臂13b、内窥镜11的内窥镜插入部16、成像单元18、操纵器19A和19B、主装置70的主臂71、开闭操纵单元71a、转换开关72和显示器73连接到总线81。
[0110]主控制器82、第一检测器83和84、第二检测器85和86、从控制器87和图像处理器88均包括计算元件、存储器和控制程序。
[0111]主控制器82针对对应于操纵器19A等中从转换开关72输出的选择信息的装置,根据从主臂71输出的操纵信息来计算操纵器19A等的远端的位置和方位的命令值。主控制器82向从控制器87输出计算出的命令值。
[0112]第一检测器83包括电压生成器和电阻器(参见图6)。布线51A和52A连接到第一检测器83。第一检测器83在电流在操纵器19A的第一接触探针39A与连接管43A之间流动时,测量电阻器的两端之间产生的电势差。因此,第一检测器83可以检测第一接触探针39A和连接管43A电连接的导通状态(接通)或第一接触探针39A和连接管43A电绝缘的阻断状态(断开)。当第一接触探针39A的第一接触构件49A和导电环36A彼此接触时,第一检测器83检测导通状态。当第一接触构件49A和导电环36A彼此不接触时,第一检测器83检测到阻断状态。
[0113]上述导电环36A和绝缘环37A的长度L的值等存储在从控制器87的存储器中。
[0114]第二检测器85如第一检测器83进行构造。布线56A和52A连接到第二检测器85ο
[0115]具有上述构造的操纵器系统I的位置检测传感器34Α、第一检测器83和第二检测器85之间的关系由图6例示的等效电路来表示。开关SI由第一接触探针39Α、导电环36Α和绝缘环37Α构成。开关S2由第二接触探针40Α、导电环36Α和绝缘环37Α构成。
[0116]当第一接触探针39Α和导电环36Α彼此接触并且开关SI进入导通状态时,电势差Vl由设置在第一检测器83中的电压生成器Gl在电阻器Rl的两端之间产生。进入导通状态的开关SI通过确定电势差Vl是否超过存储器中存储的阈值来确定。对于开关S2,类似地,进入导通状态的开关S2由经由设置在第二检测器85中的电压生成器G2在电阻器R2的两端之间产生的电势差V2来确定。
[0117]当相对于支撑构件38Α以
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