光位移传感器和机械手制造技术

使光位移传感器具有：金属管（114），其一端被封闭；金属管（112），其与金属管（114）具有嵌套构造的关系，可以引导金属管（114）在其长度方向上移动；光源（122）和光纤（118），它们向金属管（114）内部提供光；以及光功率计（124），其检测来自金属管（114）内部的反射光量的变化。金属管（114）沿着其长度方向具有狭缝（132），光功率计（124）检测来自金属管（114）内部的反射光量的变化，该反射光量的变化是由伴随金属管（114）的长度方向上的移动而产生的狭缝（132）的开口量的变化所引起的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于检测对象物的位移的光位移传感器和具有该光位移传感器的机械手。
技术介绍
在腹腔镜手术和胸腔镜手术中，利用医疗用的机械手。医疗用机械手通常在前端侧设置关节，在该关节前端的部位设置有手术器具(例如钳子等的把持部)。在这种结构的机械手中，通过动カ传递部件(例如线等线状部件)将驱动源(例如， 电动机等)产生的动カ传递到关节，使该关节位移。通过这种动カ传递机构，对钳子的把持部等进行开闭，或改变方向。另外，在机械手中，内部设置有引导部件，沿着该引导部件可以移动地设置有动カ传递部件。在使用这种机械手的腹腔镜手术或胸腔镜手术中，在患者的腹部等开小孔，在该孔内安装套管这样的夹具，从套管的插入口插入医疗用的机械手，操作手术器具来进行手木。目前所使用的套管的插入口的口径大概为Φ IOmm以下。因此，要求从套管插入的机械手的口径比套管的口径细。作为机械手,存在例如Intuitive Surgical公司的达芬奇系统所代表的具有Φ IOmm以下的细径并且较长(大概300mm以上)的多自由度的机械手。此外，作为动カ传递部件，如上所述，使用线状部件。在达芬奇系统中的机械手中，为了在Φ IOmm以下的细径所限定的空间内传递动力，使用形成为细径(例如Φ0. 5mm左右)的线等动力传递部件作为动カ传递部件。例如在美国专利第5807377号说明书中公开了与使用这种线状且细径的动カ传递部件的机械手关联的技木。即，美国专利第5807377号说明书的机械手是用于检测手术器具的位置的机械手。美国专利第5807377号说明书公开了通过在电动机等驱动源的附近配置的位移传感器和编码器来检测关节的位移的技木。然而，在美国专利第5807377号说明书中公开的机械手的驱动源配置在外套管的后端侧。因此，关节与驱动源之间的距离变长，该路径上配置的动カ传递部件的长度也必然变长。此外，如上所述，用于向关节传递驱动源的动カ的线状的动カ传递部件的径非常细。因此，当动力传递部件产生张カ时，会发生伸长或松弛。而且，驱动源的驱动量与传递到前端的关节的驱动量会产出误差。即，在通过配置在驱动源附近的位移传感器和编码器检测关节的位移的情况下，如上所述，由于动カ传递部件的伸长或松弛，无法准确地检测关节的移动量。因此，很难检测手术器具的前端的准确位置。因此，为了掌握关节的移动量，从检测精度的观点来看，期望在关节附近检测该关节的移动量。但是，如前述那样，在使用机械手的手术中，由于从套管的插入口插入医疗用的机械手，因此，机械手在实际应用上必须为细径(例如Φ IOmm以下)。在这种机械手内部设置检测单元(例如位移传感器和编码器等)是非常困难的。
技术实现思路
本专利技术正是鉴于所述的情况而完成的，其目的在于提供一种构成机械手的、可以配置在径较细的管状的细径管的内部的光位移传感器，以及具有该光位移传感器的机械手。为达到所述目的，本专利技术的第I方面的光位移传感器具有第I筒状部件，其一端被封闭；第2筒状部件，其在所述第I筒状部件的另一端，与所述第I筒状部件具有嵌套构造的关系，能够引导所述第I筒状部件在其长度方向上移动； 光供给部件，其保持于所述第2筒状部件；开口部，其沿着所述筒状部件的长度方向设置在所述第I筒状部件或所述第2筒状部件上，配置在开口量随着所述第I筒状部件的移动而变化的位置；以及传感器部，其检测来自所述筒状部件内部的反射光量的变化。为达到所述目的，本专利技术的第2方面的机械手具有在机械手上设置的可动部；用于驱动所述可动部的驱动源；线状动力传递部件，其与所述可动部连接，并将所述驱动源的动力传递到所述可动部；以及光位移传感器，其检测所述线状动力传递部件的移动量，所述机械手的特征在于，所述光位移传感器具有第I筒状部件，其以与所述线状动力传递部件连动的方式连结于所述线状动力传递部件，并且，一端被封闭；第2筒状部件，其在所述第I筒状部件的另一端，与所述第I筒状部件具有嵌套构造的关系，能够引导所述第I筒状部件在其长度方向上移动；光供给部件，其保持于所述第2筒状部件；开口部，其沿着所述筒状部件的长度方向设置在所述第I筒状部件或所述第2筒状部件上，配置在开口量随着所述第I筒状部件的移动而变化的位置；以及传感器部，其检测来自所述筒状部件内部的反射光量的变化。附图说明图I是不出具有本专利技术一个实施方式的光位移传感器的机械手的一个结构例的图。图2A是示出本专利技术一个实施方式的光位移传感器的整体结构例的图。图2B是将光位移传感器与动力传递用线的连接部分放大而示出的图。图3是将光位移传感器与关节保持部侧引导固定部的固定部分放大而示出的图。图4是示出在金属管(第2筒状部件)的端部连接两根光纤而设置的结构例的图，所述两根光纤为仅与光源连接并仅用于传输来自光源的照射光的光纤、和仅与光功率计连接并仅用于传输来自金属管(第I筒状部件)内的反射光的光纤。具体实施例方式以下，参照附图对本专利技术的一个实施方式进行说明。图I是示出具有本专利技术一个实施方式的光位移传感器的医疗用机械手(以下，简称作机械手)的一个结构例的图。机械手I具有对例如钳子等进行把持的把持部2 ;用于使把持部2动作的关节部4 ;前端设置有关节部4的、径较细的管状的细径管即收纳部10。后面会详细叙述，机械手I是所谓软性或半软性且进行3自由度的动作的机械手。关节部4是由3个关节构成的关节部。由此，把持部2进行以机械手I的轴向为中心在箭头A方向的旋转、以轴3为中心在箭头B方向的头部摇摆(弯曲)以及在把持部2 的箭头C方向上的把持动作这3自由度的动作。关节部4设置在构成机械手I的、较长且径较细的管状的细径管即收纳部10的前端。另外，为了避免图的复杂化，在图I中示出在关节部4上设置把持部2，把持部2经由该关节部4，以轴3为中心在箭头B方向进行头部摇摆的I自由度的结构。收纳部10由在关节部4附近(即前端部附近)配置的硬性部即关节保持部11和关节保持部侧引导固定部12(以下，简称作引导固定部12)、具有挠性且较长的管状部13以及基端固定部14连结而构成。作为细径管的收纳部10的径为至少Φ15ι πι以下,例如Φ IOmm左右，长度为(除去硬性部即关节保持部11和引导固定部12) 300mm左右。管状部13的材质由例如埋设了金属细线的树脂体构成。动力传递用线21a、21b (以下，简称为线21a、21b)收纳在收纳部10内，各空压致动器24沿着长度方向收纳在管状部13内部。另外，如上所述，机械手I本来是3自由度，因此，在收纳部10的内部设置有6根线，并且在管状部13内设置有6个空压致动器。通过作为线状动力传递部件的线将来自驱动源即空压致动器的动力传递到关节部4。并且，驱动关节部4内的各关节。在图I中，空压致动器与线21a、21b的一端连接(线21b连接的空压致动器未图示)。这些线21a、21b由例如SUS形成。在关节保持部11内并列设置有可以在同一旋转轴上旋转的一对带轮20。各个线21a、21b的另一端分别在带轮20上例如缠绕I圈，相对于关节部4的背面的各固定部22a、22b被固定。关节保持部11例如使用SUS材质形成。此外，关节保持部11保持关节部4。这些线21a、21b使把持部2进行以轴3为中心在箭头B方向头部摇摆的I自由度的动作。使线21a、21b在其线方向移动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭田雅敏，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：
国别省市：