套管用傳感器單元以及套管的制作方法

本發明涉及套管用傳感器單元以及套管。

背景技術：

公知有在套管中設置有對內窺鏡或處置器具的插入部的插入量進行檢測的插入量檢測部的技術，其中，該套管用于腹腔鏡手術，設置于在皮膚上形成的開口部并使內窺鏡或處置器具貫穿體內(例如參照專利文獻1。)。在該技術中，插入量檢測部通過計測與插入部的外表面接觸的輥子的旋轉量，從而對插入部的插入量進行檢測。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第4546043號公報

技術實現要素：

發明要解決的課題

貫穿于套管的內窺鏡或處置器具等不限于單一種類，在替換多種進行使用的情況下，當貫穿套管的插入部的外徑尺寸變化時，輥子的插入量的檢測精度降低。

本發明就是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種即使貫穿套管的插入部的外徑尺寸變化，也能夠高精度地檢測插入量等的套管用傳感器單元以及套管。

用于解決課題的手段

本發明的一個方式是一種套管用傳感器單元，其具有：基部，其以能夠裝卸的方式安裝于套管，并具有供插入所述套管的插入部貫穿的貫穿孔；可動部件，其具有按壓面，并被設置成能夠在所述貫穿孔的徑向上移動，其中，該按壓面構成該基部的所述貫穿孔的至少一部分的內表面；以及傳感器，其設置于該可動部件和與所述按壓面對置的所述貫穿孔的內表面中的至少一方，對所述插入部的表面在所述貫穿孔內的移動量進行檢測。

根據本方式，當將內窺鏡等插入部插入安裝于套管的基部的貫穿孔時，插入部貫穿套管并向體內插入，其中，該套管安裝于皮膚的開口部。通過在該狀態下使可動部件相對于基部在貫穿孔的徑向上移動，從而構成貫穿孔的至少一部分的內表面的按壓面在徑向上按壓插入于貫穿孔內的插入部的外表面，將其按壓至貫穿孔的內表面。

由此，不管插入部的徑向尺寸如何，插入部都能夠配置成在徑向上被定位的狀態。而且，因為此時設置于可動部件或者與按壓面對置的貫穿孔的內表面的傳感器被配置成相對于插入部的外表面定位于恒定位置的狀態，因此不管插入部的徑向尺寸如何，都能夠利用傳感器高精度地檢測插入部的表面的移動量。

在上述方式中，也可以具有位置調節機構，該位置調節機構調節所述可動部件相對于所述基部的位置。

這樣，利用位置調節機構的動作來調節可動部件相對于基部的位置，能夠在防止插入部在貫穿孔內的間隙的位置配置可動部件。由此，能夠提高傳感器對插入部的表面的移動量的檢測精度。

在上述方式中，所述位置調節機構也可以具有移動限制機構，在所述可動部件的移動所需要的力為規定的閾值以上的情況下，該移動限制機構限制所述可動部件進一步的移動。

這樣，當操作位置調節機構而使可動部件移動時，在其移動所需要的力達到規定的閾值以上的時刻，利用移動限制機構限制其進一步的移動，因此容易調節到按壓面以適當的按壓力與插入部的表面接觸的可動部件的位置。由此，能夠利用按壓面實現定位于貫穿孔內的狀態下的插入部的順暢的移動。

在上述方式中，也可以在所述貫穿孔的長度軸向上隔開間隔而配置有多個所述可動部件的按壓面。

這樣，利用配置于長度軸向的多個按壓面防止插入部在貫穿孔內的傾倒，能夠實現在貫穿孔內的插入部的順暢的移動。

在上述方式中，所述傳感器也可以配置在所述多個按壓面之間。

這樣，能夠使傳感器可靠地配置于防止傾倒的插入部的表面，能夠進一步提高檢測精度。

在上述方式中，也可以具有顯示所述可動部件的移動量的顯示部。

這樣，能夠利用在顯示部中顯示的移動量來確認可動部件的按壓面的位置，并能夠防止發生在按壓面與貫穿孔的內表面的間隙未充分空出的狀態下插入外徑較大的插入部等的不良情況。

在上述方式中，也可以是，所述傳感器具有旋轉傳感器，該旋轉傳感器對所述插入部的表面在所述貫穿孔內的周向上移動量進行檢測，并且具有對所述可動部件的移動量進行檢測的檢測部。

這樣，能夠利用旋轉傳感器檢測的插入部的表面在周向上的移動量和檢測部檢測的可動部件的移動量計算插入部的旋轉角度。即，旋轉角度是用周向上的移動量除以插入部的半徑得到的值，能夠利用檢測部檢測的可動部件的移動量計算插入部的半徑。因而，能夠高精度地計算套管的貫穿孔內的插入部繞長度軸的旋轉角度。

在上述方式中，還可以具有運算部，其根據所述檢測部檢測到的所述可動部件的移動量和所述旋轉傳感器檢測到的周向上的移動量，計算所述插入部繞長度軸的旋轉角度。

這樣，運算部用插入部在周向上的移動量除以插入部的半徑能夠輸出插入部的繞長度軸的旋轉角度。

本發明的其它方式是一種套管，其具有：基部，其具有供插入部貫穿的貫穿孔，并以貫穿狀態固定于皮膚的開口部；可動部件，其具有按壓面，并且被設置成能夠在所述貫穿孔的徑向上移動，其中，該按壓面構成該基部的所述貫穿孔的至少一部分內表面；以及傳感器，其設置于該可動部件和與所述按壓面對置的所述貫穿孔的內表面中的至少一方，對所述插入部的表面在所述貫穿孔內的移動量進行檢測。

在上述方式中，也可以具有位置調節機構，其調節所述可動部件的相對于所述基部的位置。

在上述方式中，所述位置調節機構也可以具有移動限制機構，在所述可動部件的移動所需要的力為規定的閾值以上的情況下，該移動限制機構限制所述可動部件進一步的移動。

在上述方式中，也可以在所述貫穿孔的長度軸向上隔開間隔而配置多個所述可動部件的按壓面。

在上述方式中，所述傳感器也可以配置在所述多個按壓面之間。

在上述方式中，也可以具有顯示所述可動部件的移動量的顯示部。

在上述方式中，也可以是，所述傳感器具有旋轉傳感器，該旋轉傳感器對所述插入部的表面在所述貫穿孔內的周向上的移動量進行檢測，并且具有對所述可動部件的移動量進行檢測的檢測部。

在上述方式中，還可以具有運算部，該運算部根據所述檢測部檢測到的所述可動部件的移動量和所述旋轉傳感器檢測到的周向上的移動量，計算所述插入部繞長度軸的旋轉角度。

發明效果

根據本發明，即使在套管中貫通的插入部的外徑尺寸變化，也能夠實現高精度地檢測插入量等的效果。

附圖說明

圖1是示出具有本發明的一個實施方式的套管用傳感器單元的機械手系統的整體結構圖。

圖2是在從套管分離圖1的套管用傳感器單元的狀態下示出的縱向剖視圖。

圖3是在將圖1的套管用傳感器單元安裝于套管的狀態下示出的縱向剖視圖。

圖4是示出將直徑較小的插入部插入圖1的套管用傳感器單元的狀態的橫向剖視圖。

圖5是示出將直徑較大的插入部插入圖1的套管用傳感器單元的狀態的橫向剖視圖。

圖6是示出圖1的套管用傳感器單元的第1變形例的橫向剖視圖。

圖7是示出圖1的套管用傳感器單元的第2變形例的縱向剖視圖。

圖8是示出圖1的套管用傳感器單元的第3變形例的橫向剖視圖。

圖9是示出圖1的套管用傳感器單元的第4變形例的縱向剖視圖。

圖10是示出圖1的套管用傳感器單元的第5變形例的縱向剖視圖。

圖11是示出圖1的套管用傳感器單元的第6變形例的橫向剖視圖。

圖12是示出圖1的套管用傳感器單元的第7變形例的橫向剖視圖。

具體實施方式

以下參照附圖對本發明的一個實施方式的套管用傳感器單元進行說明。

如圖1所示，本實施方式的套管用傳感器單元2例如在用于腹腔鏡手術的機械手系統1中使用，該套管用傳感器單元2以能夠裝卸的方式安裝于貫穿皮膚A配置的套管3。

機械手系統1具有：細長的硬質的插入部4，其貫穿套管3進行插入；操作部6，其通過手動對配置于該插入部4的前端的關節5的擺動角度發出指令；驅動部8，其對關節5進行驅動；以及控制部9，其對該驅動部8進行控制。在關節5的前端側例如配置有對體內的患部B進行處置的處置器具7。

如圖2所示，套管3具有貫穿皮膚A的筒狀的主體3a以及設置于該主體3a的一端的凸緣部3b。在主體3a上設置有在長度方向上貫穿的貫穿孔3c。貫穿孔3c具有比插入部4的外徑尺寸充分大的內徑尺寸，并能夠簡單地插入插入部4。在凸緣部3b上設置有用于安裝套管用傳感器單元2的安裝孔3d。

如圖2所示，本實施方式的套管用傳感器單元2具有：基部2b，其具有與設置于套管3的凸緣部3b上的安裝孔3d卡合的卡合片2a，并且該基部2b以能夠裝卸的方式安裝于套管3；可動部件2c，其安裝于該基部2b；以及傳感器2d，其安裝于基部2b。

如圖3所示，基部2b具有與該貫穿孔3c大致相等的內徑尺寸的內孔2e，當將卡合片2a卡合于安裝孔3d并安裝于套管3時，該內孔2e與套管3的貫穿孔3c連通。在內孔2e中設置有使內孔2e的一部分側壁成為缺口形成的空間2f，并在該空間2f內配置有可動部件2c。

如圖4和圖5所示，可動部件2c形成使V型槽狀的按壓面2j朝向內孔2e側配置的V型塊狀，該可動部件2c以V型槽的中心線與內孔2e的中心軸交叉的方式配置，在空間2f內能夠在內孔2e的徑向上移動。可動部件2c的至少按壓面2j部分由低摩擦系數的部件例如硅樹脂或四氟乙烯樹脂等材質構成。

在可動部件2c上，以向V型槽相反側突出狀態配置的雄螺紋2g安裝成能夠繞雄螺紋2g的長度軸旋轉。

另一方面，在基部2b上形成有緊固雄螺紋2g的雌螺紋2h，當使雄螺紋2g旋轉時緊固于雌螺紋2h，其結果為，雄螺紋2g沿雄螺紋2g的長度軸移動，安裝于雄螺紋2g的前端的可動部件2c在空間2f內直線移動。

關于可動部件2c，當外形尺寸較小的插入部4插入內孔2e和貫穿孔3c時，如圖4所示，以使得與對置的內孔2e的內壁接近的方式使按壓面2j移動，能夠利用內孔2e的內壁與V型槽的2個按壓面2j在3處沒有間隙地按壓插入部4。

另外，關于可動部件2c，當外形尺寸較大的插入部4插入內孔2e和貫穿孔3c時，如圖5所示，通過以遠離對置的內孔2e的內壁的方式使按壓面2j移動，從而能夠使插入部4貫穿，當貫穿插入部4后，通過以使得與對置的內孔2e的內壁接近的方式使按壓面2j移動，從而能夠沒有間隙地按壓插入部4。

傳感器2d是嵌入于與可動部件2c的按壓面2j對置的內孔2e的內表面中的光傳感器。該光傳感器在與內孔2e的內表面一致的位置具有焦點，與激光鼠標的光傳感器相同，能夠計測在內孔2e的內表面位置移動的物體在內孔2e的長度軸向和周向上的移動量。

以下對這樣構成的本實施方式的套管用傳感器單元2的作用進行說明。

要使用本實施方式的套管用傳感器單元2對插入于套管3的貫穿孔3c的插入部4的移動量進行檢測時，將套管用傳感器單元2固定于套管3的凸緣部3b。

當使設置于基部2b的卡合片2a與套管3的凸緣部3b的安裝孔3d卡合時，固定成基部2b的內孔2e與套管3的貫穿孔3c一致的狀態。在該狀態下，將可動部件2c的按壓面2j配置于遠離對置的內孔2e的內表面的位置，如圖3所示，使插入部4以貫穿內孔2e和貫穿孔3c的方式插入。然后，通過將可動部件2c的雄螺紋2g緊固于雌螺紋2h，從而利用按壓面2j在徑向上按壓插入部4。

由此，插入部4在2個按壓面2j和對置的內孔2e的內表面這3處被壓住而沒有間隙地被按壓，因此能夠抑制使插入部4在長度軸向和繞長度軸移動時的間隙。

因為在插入部4被按壓的內孔2e的內表面嵌入有光傳感器2d，因此插入部4的外表面始終配置于光傳感器的焦點位置，并且能夠利用光傳感器高精度地檢測插入部4的移動量。

而且，在手術的中途替換插入部4的情況下，即使所插入的插入部4的徑向尺寸變化，通過在使可動部件2c退避的狀態下進行插入，并再次將插入部4加入可動部件2c的按壓面2j與內孔2e的內表面之間，從而能夠抑制插入部4的間隙并且使其移動。

即，根據本實施方式的套管用傳感器單元2，即使插入于套管3的貫穿孔3c中的插入部4的外徑向尺寸變化，也具有能夠高精度地檢測插入部4的移動量的優點。

此外，在本實施方式中，作為可動部件2c而例示了具有V型槽的V型塊狀的部件，但只要能夠在徑向上按壓插入于內孔2e的插入部4等插入物，則可動部件2c的形狀不被特別限定。例如，如圖6所示，既可以采用具有圓弧狀的按壓面2j的可動部件2c，也可以是平板狀的可動部件2c。

另外，在本實施方式中，作為對插入部4的表面的移動量進行檢測的傳感器2d而采用光傳感器，并對插入部4的長度軸向和周向這雙方的移動量進行檢測，但也可以取而代之，而如圖7所示，采用傳感器12、13，該傳感器12、13具有：輥子12a、13a，它們配置于與被可動部件2c按壓到內孔2e的內表面的插入部4的表面接觸的位置；以及編碼器12b、13b，它們對該輥子12a、13a的旋轉角度進行檢測。

輥子12a、13a是被支撐成能夠繞與內孔2e的長度軸平行的軸線旋轉的第1輥子12a和被支撐成能夠繞與內孔2e的切線平行的軸線旋轉的第2輥子13a。關于第1輥子12a，當插入部4繞長度軸旋轉時則旋轉，關于第2的輥子13a，當插入部4在長度軸向上移動時則旋轉。

由此，具有第1輥子12a的傳感器12能夠檢測插入部4的繞長度軸的移動量。另一方面，具有第2輥子13a的傳感器13能夠檢測插入部4的長度軸向的移動量。

另外，在本實施方式中，通過緊固雄螺紋2g而使可動部件2c移動，并利用可動部件2c的按壓面2j將插入部4按到內孔2e的內表面，但在可動部件2c的按壓力過大的情況下，插入部4及內孔2e和按壓面2j之間的摩擦力過大，不容易使插入部4移動。另一方面，在可動部件2c的按壓力過小的情況下，在插入部4與內孔2e及可動部件2c之間形成有間隙，插入部4晃動，不容易高精度地測定移動量。

因此，為了利用可動部件2c以適當的按壓力按壓插入部4，如圖8所示，在螺栓頭部2i與雄螺紋2g之間具有離合器機構14，當作用規定以上的扭矩時該離合器機構14進行空轉。這樣，當在螺栓頭部2i上施加扭矩而將雄螺紋2g緊固到雌螺紋2h上，且可動部件2c按壓插入部4而使按壓力達到規定的大小時，離合器機構14進行空轉，能夠使按壓力不再變大。

另外，在本實施方式中，利用單一的可動部件2c按壓插入部4，但也可以取而代之而如圖9所示，利用在內孔2e的長度軸向上隔開間隔配置的多個(例如2個)可動部件2c來按壓插入部4。而且，傳感器2d優選配置于可動部件2c之間的位置。由此，利用多個可動部件2c防止插入部4的內孔2e內的傾倒，能夠進一步高精度地檢測插入部4的移動量。

另外，如圖10所示，也可以在雄螺紋2g上設置表示可動部件的移動量的標記15。能夠利用在基部2b的外側突出的雄螺紋2g的標記15得知空間2f內的可動部件2c的位置，當更換插入部4時，能夠確認是否在可動部件2c與內孔2e內表面之間形成能夠插入下次要插入的插入部4的間隙。標記15例如是刻度，通過數刻度而能夠得知可動部件2c的位置。

另外，如圖11所示，還可以在雄螺紋2g上配置對到可動部件2c的距離進行檢測的距離傳感器16，并設置運算部17，該運算部17根據距離傳感器16檢測的距離計算可動部件2c的位置，并且計算夾在可動部件2c與內孔2e內表面之間的插入部4的徑向尺寸。

另外，如圖12所示，也可以根據距離傳感器16檢測的距離和傳感器2d檢測的插入部4的周向移動量而利用運算部17來計算插入部4的旋轉角度。

運算部17既可以設置于套管用傳感器單元2，也可以設置于控制部9。

另外，在本實施方式中，套管用傳感器單元2以能夠裝卸的方式安裝于套管3，但也可以取而代之而使套管用傳感器單元2一體地嵌入套管3。

另外，作為插入套管的插入部4，既可以是硬質的也可以是軟質的。

標號說明

2：套管用傳感器單元；2b：基部；2c：可動部件；2d：傳感器；2e：內孔(貫穿孔)；2g：雄螺紋(位置調節機構)；2j：按壓面；3：套管；4：插入部；12：傳感器(旋轉傳感器)；14：離合器機構(移動限制機構)；15：標記(顯示部)；16：距離傳感器(檢測部)；17：運算部。