医療用処置具およびこれを備えるマニピュレータ
【課題】医療用処置具において、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させる。
【解決手段】医療用処置具において、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２を有する処置部１０、操作部材２０Ａ、２０Ｂ、リンク部材１６、１５を備え、リンク部材１６では、基端部１６ｂが進退する第１の進退軸と先端部１６ａの距離はリンク部材１６の長さより短く、基端部１６ｂと鉗子回動軸１３の中心を結んで第１の進退軸に射影した長さは先端部１６ａと鉗子回動軸１３の中心を結んで射影した長さよりも短く、リンク部材１５では、基端部１５ｂが進退する第２の進退軸と先端部１５ａの距離はリンク部材１５の長さより短く、基端部１５ｂと鉗子回動軸１３の中心を結んで第２の進退軸に射影した長さは先端部１５ａと鉗子回動軸１３の中心を結んで射影した長さよりも短い構成とする。
【解決手段】医療用処置具において、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２を有する処置部１０、操作部材２０Ａ、２０Ｂ、リンク部材１６、１５を備え、リンク部材１６では、基端部１６ｂが進退する第１の進退軸と先端部１６ａの距離はリンク部材１６の長さより短く、基端部１６ｂと鉗子回動軸１３の中心を結んで第１の進退軸に射影した長さは先端部１６ａと鉗子回動軸１３の中心を結んで射影した長さよりも短く、リンク部材１５では、基端部１５ｂが進退する第２の進退軸と先端部１５ａの距離はリンク部材１５の長さより短く、基端部１５ｂと鉗子回動軸１３の中心を結んで第２の進退軸に射影した長さは先端部１５ａと鉗子回動軸１３の中心を結んで射影した長さよりも短い構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用処置具およびこれを備えるマニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療の分野において、生体組織や手術器具等を把持したり、押圧したりして手技を行なう医療用処置具が使用されている。これらの医療用処置具は、例えばマスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムを構成するマニピュレータに取り付けられたり、内視鏡の鉗子用チャンネルに挿通されたりして、患者等の体腔内に導入され、各種の手技に使用される。
【０００３】
特許文献１には、医療用処置具の一つとして、開閉自在な把持部を備える把持鉗子が記載されている。把持部には、リンク機構を介してワイヤが接続されており、ワイヤはコイルシースに挿通されている。ワイヤを押し引きして長手方向に進退させると把持部が開閉する。
【０００４】
上記のような把持鉗子においては、縫合針等の用具や、組織等をしっかりと把持できるように、把持部の把持力をより強くしたいというニーズがある。これに応えるため、特許文献２では、いわゆるトグル機構（倍力機構、増力機構）を備えたマニピュレータが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平６−１６９６号公報
【特許文献２】特開２００７−３０１６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２のマニピュレータでは、トグル機構の作用によって力量が増大するのは、マニピュレータのエンドエフェクタ部材が閉じるときに限られており、把持力を増大することしかできないという問題がある。
ところが、体腔内で用いられる処置具は、処置が容易となるように、例えば切開された生体組織を処置中に押し開く動作が必要になる場合がある。また、例えば、体腔内で加わる外力によって処置具片が容易に閉じてしまわないように、開いた状態を安定的に維持する必要がある場合がある。
このため、医療用処置具において、処置具片を開閉させる場合に、閉じるときに閉じ力を増大させるとともに、開くときに開き力を増大させることができる医療用処置具が強く望まれている。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させることができる医療用処置具およびマニピュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の医療用処置具は、少なくとも一方が基体に対して回動可能に支持された一対の処置具片を有する処置部と、前記基体に対して一定の進退方向に沿って移動可能に設けられ、前記一対の処置具片を開く方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第１の操作部材と、前記基体に対して前記進退方向に平行な方向に沿って移動可能に設けられ、前記一対の処置具片を閉じる方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第２の操作部材と、回動可能な前記処置具片に第１の端部が連結され、第２の端部が前記第１の操作部材に連結された第１リンク部材と、回動可能な前記処置具片に第１の端部が連結され、第２の端部が前記第２の操作部材に連結された第２リンク部材と、を備え、前記第１リンク部材では、前記第１の操作部材の移動に伴って前記第２の端部が進退する第１の進退軸と前記第１の端部との距離は、前記第１リンク部材の長さより短く、前記第２の端部と前記一対の処置具片の回動中心とを結んだ線分を前記第１の進退軸に射影した長さは、前記第１の端部と前記回動中心を結んだ線分を前記第１の進退軸に射影した長さよりも短く、前記第２リンク部材では、前記第２の操作部材の移動に伴って前記第２の端部が進退する第２の進退軸と、前記第１の端部との距離は、前記第２リンク部材の長さより短く、前記第２の端部と前記一対の処置具片の回動中心とを結んだ線分を前記第２の進退軸に射影した長さは、前記第１の端部と前記回動中心を結んだ線分を前記第２の進退軸に射影した長さよりも短い構成とする。
【０００９】
また、本発明の医療用処置具では、前記一対の処置具片の両方が前記基体に対して回動可能に支持されており、前記処置具片の一方が、前記第１リンク部材を介して前記第１の操作部材と連結され、前記処置具片の他方が、前記第２リンク部材を介して前記第２の操作部材が連結されている
ことが好ましい。
【００１０】
また、本発明の医療用処置具では、前記一方の処置具片に連結された前記第１リンク部材と、前記他方の処置具片に連結された前記第１リンク部材とが、それぞれの前記第２の端部において、１つの第１接続回動軸を介して前記第１の操作部材に連結され、前記一方の処置具片に連結された前記第２リンク部材と、前記他方の処置具片に連結された前記第２リンク部材とが、それぞれの前記第２の端部において、１つの第２接続回動軸を介して前記第２の操作部材に連結されたことが好ましい。
【００１１】
また、本発明の医療用処置具では、前記基体は、前記第１の進退軸に沿って延びる第１ガイドと、前記第２の進退軸に沿って延びる第２ガイドとを備え、前記第１の操作部材は、前記第１ガイドに沿って移動可能に支持され、前記第２の操作部材は、前記第２ガイドに沿って移動可能に支持されたことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の医療用処置具では、前記第１の操作部材と前記第２の操作部材とが、一端部および他端部に連結されたワイヤと、該ワイヤを巻きかけて回転することにより、前記第１の操作部材を前記第１の進退軸に沿って、前記第２の操作部材を前記第２の進退軸に沿って、それぞれ進退させるワイヤ駆動部と、を備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の医療用処置具では、２つのラックと、該２つのラックにそれぞれ係合されたピニオンとを有し、該ピニオンの回転によって前記２つのラックを互いに逆向きに進退駆動するラックピニオン駆動部と、前記ラックの一方と前記第１の操作部材、および、前記ラックの他方と前記第２の操作部材を、それぞれ連結するワイヤと、を備え、前記ラックピニオン駆動部によって、前記ワイヤを進退駆動することにより、前記第１の操作部材を前記第１の進退軸に沿って、前記第２の操作部材を前記第２の進退軸に沿って、それぞれ進退させることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の医療用処置具では、前記ワイヤの途中に前記ワイヤに張力を加える張力付加部を設けたことが好ましい。
【００１５】
また、本発明のマニピュレータでは、本発明の医療用処置具を備える構成とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の医療用処置具およびこれを備えるマニピュレータによれば、一対の処置具片を開く第１の操作部材と一対の処置具片を閉じる第２の操作部材とを牽引操作することにより、それぞれ第１リンク部材と、第２リンク部材とを介して操作力を増大させて一対の処置具片を開閉させるため、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の医療用処置具が適用される医療用マニピュレータシステムの構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の医療用処置具の先端側を示す模式的な正面図、および断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の医療用処置具の先端側の模式的な分解斜視図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面である。
【図５】本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部の開閉に用いるワイヤ駆動部の一例を示す模式的な正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部が開いた状態を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部の開閉時のリンク部材の位置関係を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の医療用処置具のトグル機構における開閉作用について説明するための模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の医療用処置具の先端側を示す模式的な正面図、および断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の医療用処置具の先端側の模式的な分解斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の医療用処置具の模式的な正面図および裏面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の医療用処置具の処置部が開いた状態を示す模式的な断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の医療用処置具の処置部が閉じた状態、および開いた状態を示す模式的な断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態の医療用処置具の処置部の開閉に用いるラックピニオン駆動部の一例を示す模式的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１９】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について説明するが、その前に本実施形態の医療用処置具（以下、単に「処置具」と称する。）およびマニピュレータが適用される医療用マニピュレータシステムの一例について説明する。
図１は、本発明の医療用処置具が適用される医療用マニピュレータシステムの構成の一例を示す模式図である。
【００２０】
図１には、マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムの一例を示している。マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムとは、マスターアームとスレーブアームとからなる２種のアームを有し、マスターアームの動作に追従させるようにしてスレーブアームを遠隔制御するシステムである。このスレーブアームとして本発明のマニピュレータを適用することができる。
【００２１】
図１に示す医療用マニピュレータシステムは、手術台１００と、スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ（マニピュレータ）と、スレーブ制御回路４００と、マスターアーム５００ａ、５００ｂと、操作部６００と、入力処理回路７００と、画像処理回路８００と、操作者用ディスプレイ９００ａと、助手用ディスプレイ９００ｂと、を有している。
以下、記載を簡潔にするため、アルファベット順の符号「Ｘａ、Ｘｂ、…、Ｘｚ」を、「Ｘａ〜Ｘｚ」のように表す場合がある。例えば、「スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ」を「スレーブアーム２００ａ〜２００ｄ」と表す場合がある。
【００２２】
手術台１００は、観察・処置の対象となる患者Ｐが載置される台である。手術台１００の近傍には、複数のスレーブアーム２００ａ〜２００ｄが設置されている。なお、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄを手術台１００に設置するようにしてもよい。
【００２３】
各スレーブアーム２００ａ〜２００ｄは、それぞれ複数の多自由度関節を有して構成されており、各多自由度関節を湾曲させることによって、手術台１００に載置された患者Ｐに対してスレーブアーム２００ａ〜２００ｄの先端側（患者Ｐの体腔に向かう側とする）に装着される処置具等を位置決めする。各多自由度関節は、図示しない動力部によって個別に駆動される。動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）が用いることができ、その動作制御は、スレーブ制御回路４００によって行われる。
スレーブアーム２００ａ〜２００ｄは、装着された処置具２４０ａ〜２４０ｄを駆動するための複数の動力部も有している（不図示）。この動力部も、例えばサーボモータを用いることができ、その動作制御はスレーブ制御回路４００によって行われる。
【００２４】
スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの動力部が駆動された場合には、動力部の駆動量が位置検出器によって検出される。位置検出器からの検出信号はスレーブ制御回路４００に入力され、この検出信号により、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの駆動量がスレーブ制御回路４００において検出される。
【００２５】
手術用動力伝達アダプタ（以下、単に「アダプタ」と称する。）２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄと処置具２４０ａ〜２４０ｄとの間に介在されてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄと処置具２４０ａ〜２４０ｄとをそれぞれ接続する。アダプタ２２０ａ〜２２０ｄは、それぞれが処置具２４０ａ〜２４０ｄを駆動する駆動機構を有し、対応するスレーブアームの動力部において発生した動力を、対応する処置具に伝達するように構成されている。
アダプタ２２０ａ〜２２０ｄの駆動機構は、対応する処置具の構成に応じて、例えば、直動機構、回動機構等が設けられている。
【００２６】
スレーブ制御回路４００は、例えばＣＰＵやメモリ等を有して構成されている。スレーブ制御回路４００は、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの制御を行うための所定のプログラムを記憶しており、入力処理回路７００からの制御信号に従って、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄ又は処置具２４０ａ〜２４０ｄの動作を制御する。すなわち、スレーブ制御回路４００は、入力処理回路７００からの制御信号に基づいて、操作者Ｏｐによって操作されたマスターアームの操作対象のスレーブアーム（または処置具）を特定し、特定したスレーブアーム等に操作者Ｏｐのマスターアームの操作量に対応した動きをさせるために必要な駆動量を演算する。
【００２７】
そして、スレーブ制御回路４００は、算出した駆動量に応じてマスターアームの操作対象のスレーブアーム等の動作を制御する。この際、スレーブ制御回路４００は、対応したスレーブアームに駆動信号を入力するとともに、対応したスレーブアームの動作に応じて動力部の位置検出器から入力されてくる検出信号に応じて、操作対象のスレーブアームの駆動量が目標の駆動量となるように駆動信号の大きさや極性を制御する。
【００２８】
マスターアーム５００ａ、５００ｂは複数のリンク機構で構成されている。リンク機構を構成する各リンクには例えばインクリメンタルエンコーダ等の位置検出器が設けられている。この位置検出器によって各リンクの動作を検知することで、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作量が入力処理回路７００において検出される。
【００２９】
図１の医療用マニピュレータシステムは、２本のマスターアーム５００ａ、５００ｂを用いて４本のスレーブアームを操作するものであり、マスターアームの操作対象のスレーブアームを適宜切り替える必要が生じる。このような切り替えは、例えば操作者Ｏｐの操作部６００の操作によって行われる。勿論、マスターアームの本数とスレーブアームの本数とを同数とすることで操作対象を１対１の対応とすれば、このような切り替えは不要である。
【００３０】
操作部６００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作対象のスレーブアームを切り替えるための切替ボタンや、マスターとスレーブの動作比率を変更するスケーリング変更スイッチ、システムを緊急停止させたりするためのフットスイッチ等の各種の操作部材を有している。操作者Ｏｐによって操作部６００を構成する何れかの操作部材が操作された場合には、対応する操作部材の操作に応じた操作信号が操作部６００から入力処理回路７００に入力される。
【００３１】
入力処理回路７００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂからの操作信号及び操作部６００からの操作信号を解析し、操作信号の解析結果に従って本医療用マニピュレータシステムを制御するための制御信号を生成してスレーブ制御回路４００に入力する。
【００３２】
画像処理回路８００は、スレーブ制御回路４００から入力された画像信号を表示させるための各種の画像処理を施して、操作者用ディスプレイ９００ａ、助手用ディスプレイ９００ｂにおける表示用の画像データを生成する。操作者用ディスプレイ９００ａ及び助手用ディスプレイ９００ｂは、例えば液晶ディスプレイで構成され、観察器具を介して取得された画像信号に従って画像処理回路８００において生成された画像データに基づく画像を表示する。
【００３３】
以上のように構成された医療用マニピュレータシステムでは、操作者Ｏｐがマスターアーム５００ａ、５００ｂを操作すると、対応するスレーブアームおよび当該スレーブアームに取り付けられた処置具がマスターアーム５００ａ、５００ｂの動きに対応して動作する。これにより、患者Ｐに対して所望の手技を行うことができる。
【００３４】
次に、本実施形態の医療用処置具について説明する。
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の先端側を示す模式的な正面図、および断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の先端側の模式的な分解斜視図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面である。図５は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部の開閉に用いるワイヤ駆動部の一例を示す模式的な正面図である。
【００３５】
処置具１（医療用処置具）は、上述の処置具２４０ａ〜２４０ｄとしてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄに装着することができるものである。
処置具１の概略構成は、図２（ａ）、（ｂ）および図３に示すように、各種処置を行なうための処置部１０と、処置部１０を操作するための操作部材２０Ａ（第１の操作部材）、操作部材２０Ｂ（第２の操作部材）（図３参照）と、操作部材２０Ａ、２０Ｂを牽引するワイヤ２１（図２（ｂ）、図３参照）と、操作部材２０Ａ、２０Ｂが挿通されたシース部３０（図２（ａ）、（ｂ）参照）とを備えている。
【００３６】
処置部１０は、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２からなる一対の鉗子片（処置具片）を備えている。第１鉗子片１１および第２鉗子片１２は、それぞれの長手方向の中間部に設けられた貫通孔１１ｅ、１２ｅ（図３参照）に貫通する鉗子回動軸１３で互いに回動可能に連結されており、鉗子回動軸１３よりも先端側の領域が、開閉して体内組織や手術器具等の対象物を把持したり、押し開いたり、押さえたりする鉗子部１４となっている。
また、処置部１０は、鉗子回動軸１３を固定し、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２の基端側（鉗子部１４と反対側）を側方から覆うとともに、シース部３０を連結するカバー部材３２（基体）を備える。
【００３７】
第１鉗子片１１の長手方向の中間部には、図３に示すように、鉗子回動軸１３の軸方向に空間１１ｄを隔てた状態で対向するとともに、鉗子回動軸１３を貫通させる貫通孔１１ｅを有する基部１１ｃが設けられ、各基部１１ｃから基端側に向かって２本のアーム部１１Ａ、１１Ｂが延ばされている。
アーム部１１Ａの基端側の端部１１ａには貫通孔が設けられ、この貫通孔に、リンク部材１５（第２リンク部材）の先端部１５ａ（第１の端部）に設けられたリンク回動軸１５ｃが挿通され、これによりリンク部材１５がアーム部１１Ａに対し回動可能に連結されている。
また、アーム部１１Ｂの基端側の端部１１ｂには貫通孔が設けられ、この貫通孔に、リンク部材１６（第１リンク部材）の先端部１６ａ（第１の端部）に設けられたリンク回動軸１６ｃが挿通され、これによりリンク部材１６がアーム部１１Ｂに対し回動可能に連結されている。
リンク回動軸１５ｃ、１６ｃの中心軸線は、いずれも鉗子回動軸１３の中心軸線と平行である。
【００３８】
このように、アーム部１１Ａ、１１Ｂ、リンク部材１５、１６は、それぞれリンク機構のリンクであり、端部１１ａ、１１ｂ、先端部１５ａ、１６ａには、リンク機構の回動継手であるリンク回動軸１５ｃ、１６ｃが設けられている。このため、本明細書では、リンクの端部である先端部１５ａ、１６ａ、端部１１ａ、１１ｂの位置という場合、特に断らない限りは、先端部１５ａ、１６ａの回動継手の回動中心の位置、すなわちリンク回動軸１５ｃ、１６ｃの回動中心の位置を表すものとする。
また、以下に説明する他のリンクの端部の位置についても同様とする。
【００３９】
同様に、第２鉗子片１２の長手方向の中間部には、第１鉗子片１１の空間１１ｄ内に挿入可能であって、鉗子回動軸１３を貫通させる貫通孔１２ｅを有する基部１２ｃが設けられ、基部１２ｃから基端側に向かって２本のアーム部１２Ａ、１２Ｂが延ばされている。
第２鉗子片１２は、第１鉗子片１１の空間１１ｄ内に、基部１２ｃを挿入し、各貫通孔１１ｅおよび貫通孔１２ｅを鉗子回動軸１３が貫通した状態で、第１鉗子片１１とともに鉗子回動軸１３に対して回動可能に連結されている。
アーム部１２Ａの基端側の端部１２ａには貫通孔が設けられ、この貫通孔に、リンク部材１７（第１リンク部材）の先端部１７ａ（第１の端部）に設けられたリンク回動軸１７ｃが挿通され、これによりリンク部材１７がアーム部１２Ａに対し回動可能に連結されている。
また、アーム部１２Ｂの基端側の端部１２ｂには貫通孔が設けられ、この貫通孔に、リンク部材１８（第２リンク部材）の先端部１８ａ（第１の端部）に設けられたリンク回動軸１８ｃが挿通され、これによりリンク部材１８がアーム部１２Ｂに対し回動可能に連結されている。
リンク回動軸１７ｃ、１８ｃの中心軸線は、いずれも鉗子回動軸１３の中心軸線と平行である。また、各リンク部材１７、１８の各先端部１７ａ、１８ａは、第１鉗子片１１において鉗子回動軸１３より基端側で連結されている。
【００４０】
リンク部材１５、１８の基端部１５ｂ、１８ｂ（第２の端部）は、操作部材２０Ｂの後述する接続回動軸２０ｂを介して操作部材２０Ｂに回動可能に接続されている。接続回動軸２０ｂの中心軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１５ｃ、１８ｃの各中心軸線と平行であり、各リンク部材１５、１８は、操作部材２０Ｂに対して相対回動可能である。
【００４１】
リンク部材１６、１７の基端部１６ｂ、１７ｂ（第２の端部）は、操作部材２０Ａの後述する接続回動軸２０ａを介して操作部材２０Ａに回動可能に接続されている。接続回動軸２０ａの中心軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１６ｃ、１７ｃの各中心軸線と平行であり、各リンク部材１６、１７は、操作部材２０Ａに対して相対回動可能である。
【００４２】
操作部材２０Ａは金属等で形成され、操作部材２０Ａの先端側には、基端部１６ｂ、１７ｂを回動支持する接続回動軸２０ａが設けられている。本実施形態では、操作部材２０Ａの形状は、一例として、鉗子部１４側に向いた先端側が半円状に丸められ、基端側が角状とされた、断面矩形状のブロック状部材である。操作部材２０Ａの基端側から先端側に向かう方向に対する接続回動軸２０ａに直交する方向の幅はｗとされている。
操作部材２０Ａの基端側には、ワイヤ２１の一端部が挿入され、ワイヤ２１の一端部が溶接や接着、あるいはかしめ等により一体に接続されている。
【００４３】
操作部材２０Ｂは、金属等で形成され、操作部材２０Ｂの先端側には、基端部１５ｂ、１８ｂを回動支持する接続回動軸２０ｂが設けられている。本実施形態では、操作部材２０Ｂの形状は、一例として、鉗子部１４側に向いた先端側が半円状に丸められ、基端側が角状とされた、断面矩形状のブロック状部材である。操作部材２０Ｂの基端側から先端側に向かう方向に対する接続回動軸２０ｂに直交する方向の幅はｗとされている
操作部材２０Ｂの基端側には、ワイヤ２１の他端部が挿入され、ワイヤ２１の他端部が溶接や接着、あるいはかしめ等により一体に接続されている。
【００４４】
このような構成により、第１鉗子片１１、第２鉗子片１２、リンク部材１５、１６、１７、１８は、鉗子回動軸１３、リンク回動軸１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ、接続回動軸２０ａ、２０ｂを回動継手とするリンク機構を構成している。このため、リンク機構について述べる際に、第１鉗子片１１、第２鉗子片１２、リンク部材１５、１６、１７、１８をまとめて、リンク部材と称する場合がある。
本実施形態では、一例として、アーム部１１Ａとアーム部１２Ｂ、アーム部１１Ｂとアーム部１２Ａ、リンク部材１５とリンク部材１８、リンク部材１６とリンク部材１７の各対同士を同じ長さとし、開閉の中心に対して対称なリンク機構が構成されている場合の例で説明する。
【００４５】
ワイヤ２１は、操作部材２０Ａ、２０Ｂを進退させる操作力を、操作部材２０Ａ、２０Ｂに伝達する部材であり、本実施形態では、金属の撚り線ワイヤからなる。
ワイヤ２１の一端部および他端部は、それぞれ操作部材２０Ａ、２０Ｂの基端側に固定されている。
【００４６】
カバー部材３２は、図３に示すように、鉗子部１４の基端側部分を側方から覆う側板部３２ａ、３２ｂを先端側に備え、基端側が円柱状の外形を有し、例えば金属等からなる部材である。カバー部材３２の内部には、円柱状部分の中心軸線Ｏに沿って断面矩形状の貫通孔３２ｉが設けられている。
以下では、処置部１０における相対的な方向を参照する場合、図３に示すように、中心軸線Ｏに一致する軸をＺ軸、Ｚ軸に直交し鉗子回動軸１３の中心軸線に平行な方向をＹ軸、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸をＸ軸とするＸＹＺ座標系を用いる場合がある。
Ｚ軸の正方向は処置部１０における先端側、同じく負方向は処置部１０における基端側である。
本実施形態では、カバー部材３２における対称面は、ＹＺ平面およびＺＸ平面であり、側板部３２ａ、３２ｂは、ＹＺ平面およびＺＸ平面に関して面対称な形状を有する。
【００４７】
側板部３２ａ、３２ｂの先端側の端部には、それぞれ、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２を連結した鉗子回動軸１３を挿通して位置を固定するための貫通孔からなる軸固定部３２ｃ、３２ｄが設けられている。
また、側板部３２ａ、３２ｂが固定された円柱状部分の先端側には、側板部３２ａ、３２ｂの間に、鉗子回動軸１３で連結された第１鉗子片１１および第２鉗子片１２のアーム部１１Ａ、１２Ａ、リンク部材１５、１６を回動可能の収容する溝部３２ｅと、アーム部１１Ｂ、１２Ｂ、リンク部材１７、１８を回動可能の収容する溝部３２ｆとが、ＺＸ平面に沿う位置にＸ軸方向に貫通して設けられている。
このため、図２（ａ）に示すように、組立状態では、鉗子回動軸１３はカバー部材３２に固定され、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２は、カバー部材３２に対して回動可能に支持されている。
【００４８】
貫通孔３２ｉのＹ軸方向に互いに対向する内周面の間隔は、基端側よりも先端側が広くなっており、このため、Ｚ軸方向の中間部の同位置に段部３２ｈがそれぞれ形成されている。
【００４９】
また、貫通孔３２ｉにおいて、段部３２ｈよりも先端側のＸ軸方向に対向する内周面には、操作部材２０Ａ、２０Ｂの幅ｗよりもわずかに大きい幅Ｗ（図４参照）を有し、操作部材２０Ａ、２０ＢをＺ軸方向に進退移動可能に保持するガイド溝部３２ｊ（第１ガイド）、ガイド溝部３２ｋ（第２ガイド）がそれぞれ形成されている。
これにより、操作部材２０Ａ（２０Ｂ）がワイヤ２１によってＺ軸方向に沿って駆動されると、ガイド溝部３２ｊ（３２ｋ）をガイドとして、操作部材２０Ａ（２０Ｂ）がＺ軸方向に円滑に進退できるようになっている。
【００５０】
シース部３０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、筒状に形成されたシース３１を備えており、シース３１内にワイヤ２１が進退可能に挿通されている。本実施形態では、シース３１として可撓性を有する公知のコイルシースが用いられている。
シース３１の先端部は、カバー部材３２の基端側に設けられた基端支持部３２ｇの内部に取り付けられている。これにより、鉗子回動軸１３は、シース部３０に対しても移動しないように固定されている。
【００５１】
シース部３０において、カバー部材３２が接続されたのと反対側の基端部には、図５に示すように、ワイヤ駆動部３３が連結されている。
ワイヤ駆動部３３は、図１のアダプタ２２０ａ〜２２０ｄのうち、駆動機構として回動機構が設けられたものに着脱可能に接続され、そのアダプタに対応するスレーブアームから供給される動力をワイヤ２１に伝達する部材である。以下では、一例として、ワイヤ駆動部３３が、アダプタ２２０ａに装着され、スレーブアーム２００ａからの動力を受ける場合の例で説明する。
ワイヤ駆動部３３の概略構成は、本実施形態では、アダプタ２２０ａに着脱可能な形状を有する筐体３３ａの内部に、駆動軸３５、駆動プーリ３４、および張力付加部３６Ａ、３６Ｂを備える。
【００５２】
駆動軸３５は、筐体３３ａに回転可能に保持され、筐体３３ａをアダプタ２２０ａに装着した際に、図示略の端部がアダプタ２２０ａの図示略の動力伝達軸と連結可能な構成とされている。駆動軸３５の図４に示す端部は、駆動プーリ３４に固定されている。
【００５３】
駆動プーリ３４は、駆動軸３５の端部に固定され、駆動軸３５の回動に伴って回動するもので、操作部材２０Ａ、２０Ｂとの間で張られたワイヤ２１の中間部にワイヤ２１の配回し経路の内側から巻き掛けられている。
【００５４】
張力付加部３６Ａ、３６Ｂは、それぞれ、操作部材２０Ａと駆動プーリ３４との間の位置と、操作部材２０Ｂと駆動プーリ３４との間の位置とで、ワイヤ２１に張力を付加するものである。
また、張力付加部３６Ａ、３６Ｂは、それぞれ共通して、固定プーリ３７ａ、３７ｂ、テンションプーリ３８、およびスプリング３９を備え、ワイヤ２１に対するこれらの設置位置のみが異なっている。
【００５５】
固定プーリ３７ａ、３７ｂは、操作部材２０Ａ（２０Ｂ）と駆動プーリ３４との間で張架されたワイヤ２１の配回し経路の外側において、互いに離間した位置に図示略の支持部材の端部に回転可能に固定されている。
テンションプーリ３８は、固定プーリ３７ａ、３７ｂの間に張られたワイヤ２１に対して、ワイヤ２１の配回し経路の内側から巻き掛けて、配回し経路の外側に向かってワイヤ２１を引き出すものである。本実施形態では、テンションプーリ３８は、スプリング３９を介して筐体３３ａに弾性支持された回転軸３８ａに回転可能に取り付けられている。
スプリング３９の構成は、回転軸３８ａを弾性支持できれば、特に限定されず、例えば、コイルばねや板ばね等の適宜のばね部材、弾性部材を採用することができる。
【００５６】
上記のように構成された処置具１の使用時の動作について、上述のスレーブアーム２００ａ〜２００ｄの一つ、例えば、スレーブアーム２００ａに取り付けた場合を例にとって説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部が開いた状態を示す模式的な断面図である。図７（ａ−１）、（ａ−２）は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部の閉じた時のリンク部材の位置関係を示す模式図である。図７（ｂ−１）、（ｂ−２）は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部の開いた時のリンク部材の位置関係を示す模式図である。図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具のトグル機構における開閉作用について説明するための模式図である。
【００５７】
まず操作者Ｏｐは、所望のスレーブアーム、例えばスレーブアーム２００ａのアダプタ２２０ａに処置具１のワイヤ駆動部３３を装着し、これにより処置具１とスレーブアーム２００ａとを接続する。また、必要に応じて、他の処置具である処置具２４０ｂ〜２４０ｄをアダプタ２２０ｂ〜２２０ｄに接続する。
操作者Ｏｐが対応するマスターアームに所定の操作を行うと、スレーブ制御回路４００ａを介して当該スレーブアームの動力部が駆動される。当該動力部で発生した動力は、アダプタを介して直動運動または回動運動に変換される。
【００５８】
例えば、処置具１を駆動するスレーブアーム２００ａの動力は、アダプタ２２０ａにおいて回動運動に変換され、ワイヤ駆動部３３の駆動軸３５が操作量に応じて回動される。
本実施形態では、図５で、駆動プーリ３４が図示反時計回り（矢印Ａの方向）に回転されると、操作部材２０Ａ側のワイヤ２１によって操作部材２０Ａが駆動プーリ３４側に牽引される（矢印ａ参照）。また、操作部材２０Ｂ側のワイヤ２１は駆動プーリ３４から操作部材２０Ｂ側に送り出される。
逆に、駆動プーリ３４が図示時計回り（矢印Ｂの方向）に回転されると、操作部材２０Ｂ側のワイヤ２１によって操作部材２０Ｂが駆動プーリ３４側に牽引される（矢印ｂ参照）。また、操作部材２０Ａ側のワイヤ２１は駆動プーリ３４から操作部材２０Ａ側に送り出される。
【００５９】
このように操作部材２０Ａ、２０Ｂが牽引されると、それぞれの移動量に応じて処置具１内の各リンク部材が移動して、鉗子部１４が開き角０°で閉じた状態（図２（ｂ）参照）と最大開き角で開いた状態（図６参照）との間で開閉動作が行われる。
このため、操作部材２０Ａは、カバー部材３２に対して一定の進退方向に沿って移動可能に設けられ、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２を開く方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第１の操作部材になっている。
また、操作部材２０Ｂは、カバー部材３２に対して一定の進退方向に沿って移動可能に設けられ、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２を閉じる方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第２の操作部材になっている。
【００６０】
以下、操作部材２０Ａ、２０Ｂの進退時における接続回動軸２０ａ、２０ｂの中心軸線上の点の移動軌跡が形成する直線を、この移動に伴って進退する操作部材２０Ａ、２０Ｂに接続された各リンク部材の「基端部の進退軸」と称する。
本実施形態では、基端部１６ｂ、１７ｂの進退軸ＯＡ（図７（ａ−２）、（ｂ−２）参照）は、鉗子回動軸１３の中心軸線と接続回動軸２０ａの中心軸線とを通り、カバー部材３２の中心軸線Ｏに平行である。また、進退軸ＯＡは、ガイド溝部３２ｊの長手方向に沿う中心軸とも平行である。
また、基端部１５ｂ、１８ｂの進退軸ＯＢ（図７（ａ−１）、（ｂ−１）参照）は、鉗子回動軸１３の中心軸線と接続回動軸２０ｂの中心軸線とを通り、カバー部材３２の中心軸線Ｏに平行である。また、進退軸ＯＢは、ガイド溝部３２ｋの長手方向に沿う中心軸とも平行である。
【００６１】
まず、鉗子部１４が閉じた状態の処置具１内の各部材の位置関係について説明する。
鉗子部１４が閉じた状態では、図７（ａ−１）に示すように、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２は、先端側が密着して閉じられている。基端側では、アーム部１１Ａの端部１１ａと、アーム部１２Ｂの端部１２ｂとが、鉗子回動軸１３回りの回動の周方向において最も離れた状態になっている。また、このとき、図７（ａ−２）示すように、アーム部１１Ｂの端部１１ｂと、アーム部１２Ａの端部１２ａとは、鉗子回動軸１３回りの回動の周方向において最も近づいた状態になっている。
この閉じた状態は、本実施形態では、図７（ａ−１）に示すように、接続回動軸２０ｂが、進退軸ＯＢ上の可動範囲において鉗子回動軸１３に対して一定距離以上離れた位置に位置付けられることにより実現される。すなわち、開いた状態から、リンク回動軸１５ｃ回りにリンク部材１５が図示反時計回りに回動されるとともにリンク回動軸１８ｃ回りにリンク部材１８が図示時計回りに回動されることで、接続回動軸２０ｂとリンク回動軸１５ｃ、１８ｃとがＺ軸方向において一定距離以下に近づくため実現される。
また、このとき、図７（ａ−２）に示すように、接続回動軸２０ａは、進退軸ＯＡ上の可動範囲において鉗子回動軸１３に対して一定距離以下に近づいた位置に位置付けられ、接続回動軸２０ａとリンク回動軸１６ｃ、１７ｃとは、Ｚ軸方向において一定距離以上離間されている。
【００６２】
このため、鉗子部１４が閉じた状態では、接続回動軸２０ａは、ガイド溝部３２ｊ内の可動範囲において、最も鉗子回動軸１３寄りに位置またはこの位置に近接している。また、接続回動軸２０ｂは、ガイド溝部３２ｋ内の可動範囲において、鉗子回動軸１３から最も遠い位置またはこの位置に近接している。
カバー部材３２に形成されたＹ軸正方向側の段部３２ｈの位置は、操作部材２０Ｂの基端側への移動範囲を規定しており、段部３２ｈは、操作部材２０Ｂの最大後退量を規制するストッパとして機能している。段部３２ｈの位置は、把持する対象物の形状と上記降伏応力を考慮して設定されている。そのため、対象物を把持した状態で、段部３２ｈに操作部材２０Ｂの基端が後退されても各リンク部材１５、１８と第１鉗子片１１および第２鉗子片１２とは塑性変形を生じない。
【００６３】
このような鉗子部１４が閉じた状態から、鉗子部１４を開くには、操作者Ｏｐがマスターアームを操作することにより、スレーブアーム２００ａからワイヤ駆動部３３の駆動軸３５に動力を伝達し、ワイヤ駆動部３３の駆動プーリ３４を図５の矢印Ａ方向に回動させる。これにより操作部材２０Ａと駆動プーリ３４との間のワイヤ２１が図５の矢印ａ方向に牽引され、操作部材２０Ａが駆動プーリ３４側に移動される。
この際、操作部材２０Ａはシース部３０側に後退するが、鉗子回動軸１３はカバー部材３２に固定されているので、シース部３０側に後退しない。この結果、図７（ｂ−２）に示すように、接続回動軸２０ａが鉗子回動軸１３から遠ざかる。これに伴って、接続回動軸２０ａとリンク回動軸１６ｃ、１７ｃとがＺ軸方向において近づくことにより、リンク部材１６、１７が第１鉗子片１１、第２鉗子片１２、および操作部材２０Ａに対して回動し、鉗子部１４が開かれていく。
【００６４】
一方、操作部材２０Ｂと駆動プーリ３４との間のワイヤ２１は図５の矢印ａ’に示すように、駆動プーリ３４から離間する方向に送り出されるが、たるみ側となるため、ワイヤ２１の張力は減少しようとする。
ただし、操作部材２０Ｂは、アーム部１１Ｂ、１２Ａと同様に鉗子回動軸１３回りに回動されるアーム部１１Ａ、１２Ｂにリンク部材１５、１８を介して連結され、リンク機構の動きに連動するため、ワイヤ２１からの作用がなくても図５の矢印ａ’方向に移動していく。
このため、ワイヤ２１の張力は牽引開始前と大きな変化はないが、例えば、ワイヤ２１の伸び変形、リンク機構の移動誤差、リンクの変形等の影響により、ワイヤ２１の張力が変化する。本実施形態では、操作部材２０Ｂと駆動プーリ３４との間に張力付加部３６Ｂを設けている。このため、ワイヤ２１の張力が変化しようとしても、張力の変化に応じてテンションプーリ３８が移動してスプリング３９の弾性復元力が作用することで、ワイヤ２１の張力が一定に保たれる。
【００６５】
接続回動軸２０ａがＺ軸負方向側に最大限牽引されると、図７（ｂ−２）に示すように、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２の基端側では、アーム部１２Ａの端部１２ａと、アーム部１１Ｂの端部１１ｂとが、鉗子回動軸１３回りの回動の周方向において最も離れた状態になり、鉗子部１４が最も開いた状態となる。このとき、図７（ｂ−１）示すように、アーム部１１Ａの端部１１ａと、アーム部１２Ｂの端部１２ｂとは、鉗子回動軸１３回りの回動の周方向において最も近づいた状態になっている。
【００６６】
また、例えば、操作者Ｏｐがマスターアームを操作して、駆動プーリ３４を図５の矢印Ｂ方向に回動させると、上述したのと逆の動作で、操作部材２０Ａが駆動プーリ３４側に牽引され、図５の矢印ｂの方向に移動して鉗子部１４が閉じる。
このとき、上述とは反対に、操作部材２０Ａと駆動プーリ３４との間のワイヤ２１がたるみ側となるが、本実施形態では、操作部材２０Ａと駆動プーリ３４との間に張力付加部３６Ａを設けている。このため、ワイヤ２１の張力が変化しようとしても、張力の変化に応じてテンションプーリ３８が移動してスプリング３９の弾性復元力が作用することで、ワイヤ２１の張力が一定に保たれる。
【００６７】
このようにして、処置具１では、操作部材２０Ａを牽引することで一対の処置具片が回動して鉗子部１４が開かれ、操作部材２０Ｂを牽引することで一対の処置具片が回動して鉗子部１４が閉じられる。このため、処置具１によれば、対象組織を把持したり、曲針や縫合糸等の処置に必要な用具等を把持したりする等の所望の手技を行うことができる。
また、処置具１は、操作部材２０Ａ、２０Ｂを移動させて鉗子部１４の開閉動作を行う際に、ロッドを用いることなく、ワイヤ２１の牽引のみで操作を行うことができるため、シース部３０の可撓性を高めることが可能である。
【００６８】
本実施形態では、図７（ａ−１）に示すように、鉗子部１４が閉じられた状態において、接続回動軸２０ｂは、リンク回動軸１５ｃ、１８ｃよりも先端側（鉗子回動軸１３側）に位置している。すなわち、リンク部材１５、１８の基端部１５ｂ、１８ｂは、先端部１５ａ、１８ａよりも先端側に位置している。
また、リンク部材１５の基端部１５ｂの進退軸ＯＢとリンク回動軸１５ｃとの距離は、リンク部材１５の長さより短い。同様に、基端部１８ｂの進退軸ＯＢとリンク回動軸１８ｃとの距離は，リンク部材１８の長さより短い。
このため、図８（ａ）に示すように、一対の処置具片の回動中心（鉗子回動軸１３の中心軸線）とリンク部材１５の基端部１５ｂの位置（ＺＸ平面における接続回動軸２０ｂの中心位置）とを結んだ線分を基端部１５ｂの進退軸ＯＢに射影した長さＬ１（本実施形態では、処置具片の回動中心とリンク部材１５の基端部１５ｂとの距離に等しい）は、当該回動中心とリンク部材１５の先端部１５ａの位置（ＺＸ平面におけるリンク回動軸１５ｃの中心位置）とを結ぶ長さｌａの線分を基端部の進退軸ＯＢ上に射影した長さＬ２よりも短くなるように設定されている。なお、図８（ａ）の詳細については後述する。
また、特に図示しないが、本実施形態におけるリンク機構の、開閉の中心軸に関する対称性から、鉗子回動軸１３、先端部１８ａ、基端部１８ｂの位置関係についても同様の関係が成立している。
【００６９】
また、本実施形態では、図７（ｂ−２）に示すように、鉗子部１４が開かれた状態において、接続回動軸２０ａは、リンク回動軸１６ｃ、１７ｃよりも先端側（鉗子回動軸１３側）に位置している。すなわち、リンク部材１６、１７の基端部１６ｂ、１７ｂは、先端部１６ａ、１７ａよりも先端側に位置している。
また、リンク部材１６の基端部１６ｂの進退軸ＯＡとリンク回動軸１６ｃとの距離は、リンク部材１６の長さより短い。同様に、基端部１７ｂの進退軸ＯＡとリンク回動軸１７ｃとの距離は，リンク部材１７の長さより短い。
このため、図８（ｂ）に示すように、一対の処置具片の回動中心（鉗子回動軸１３の中心軸線）とリンク部材１６の基端部１６ｂの位置（ＺＸ平面における接続回動軸２０ａの中心位置）とを結んだ線分を基端部１６ｂの進退軸ＯＡに射影した長さＬ１’（本実施形態では、処置具片の回動中心とリンク部材１６の基端部１６ｂとの距離に等しい）は、当該回動中心とリンク部材１６の先端部１６ａの位置（ＺＸ平面におけるリンク回動軸１６ｃの中心位置）とを結ぶ長さｌａ’の線分を基端部の進退軸ＯＡ上に射影した長さＬ２’よりも短くなるように設定されている。なお、図８（ｂ）の詳細については後述する。
また、特に図示しないが、本実施形態におけるリンク機構の、開閉の中心軸に関する対称性から、鉗子回動軸１３、先端部１７ａ、基端部１７ｂの位置関係についても同様の関係が成立している。
【００７０】
このような構成により、操作部材２０Ａ、２０Ｂ、リンク部材１５、１６、１７、１８および第１鉗子片１１および第２鉗子片１２は、いわゆるトグル機構を構成している。
トグル機構では、小さい操作力でも容易に開閉動作を行うことができる。この点について、以下、図８（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００７１】
図８（ａ）、（ｂ）には、第１鉗子片１１、鉗子回動軸１３、リンク部材１５、１６、リンク回動軸１５ｃ、１６ｃ、接続回動軸２０ａ、２０ｂ、およびワイヤ２１を模式的に示している。
図８（ａ）に示すように、ワイヤ２１に操作入力Ｆｉを作用させて接続回動軸２０ｂをＺ軸負方向に牽引すると、接続回動軸２０ｂが後退して進退軸ＯＢとリンク部材１５とが基端側でなす角度αが大きくなり、リンク回動軸１５ｃを進退軸ＯＢから離間させる方向に移動させる力Ｆｂが生じる。力Ｆｂは第１鉗子片１１を鉗子回動軸１３回りにＹ軸負方向から正方向をみて反時計回り方向に回動させるように作用し、最終的に鉗子部１４において出力Ｆｏが発生する。
なお、図８（ａ）に示すｌｂおよびｌａは、第１鉗子片１１において、鉗子回動軸１３より基端側の領域の長さおよび鉗子回動軸１３より先端側のアーム部１１Ａの長さを、角度βは、進退軸ＯＢと、鉗子回動軸１３とリンク回動軸１５ｃとを結ぶ直線とがなす角度を指す。また、第２鉗子片１２等は図示していないが、同様に出力Ｆｏが発生する。
【００７２】
第１鉗子片１１および第２鉗子片１２において鉗子部１４に発生する出力Ｆｏの大きさは、下記式（１）で表される。ここで、α、βは、度（°）単位で表した角度である。
【００７３】
【数１】
【００７４】
したがって、角度αが９０°に近づくほど、出力Ｆｏは指数関数的に大きくなる。理論上は、出力Ｆｏを無限大にすることができるが、実際には、出力Ｆｏが所定の大きさ以上になると、各リンク部材１５、１７や第１鉗子片１１および第２鉗子片１２が塑性変形するため、これらの部材の降伏応力によって把持力の上限が規定される。
【００７５】
また、鉗子部１４を開く際に、トグル機構の作用によって開く力を増大させることができる点についても、上記と同様にして説明される。
図８（ｂ）に示すように、ワイヤ２１に操作入力Ｆｉ’を作用させて接続回動軸２０ａをＺ軸負方向に牽引すると、接続回動軸２０ａが後退して進退軸ＯＡとリンク部材１５とが基端側でなす角度α’が大きくなり、リンク回動軸１６ｃを進退軸ＯＡから離間させる方向に移動させる力Ｆｂ’が生じる。力Ｆｂ’は第１鉗子片１１を鉗子回動軸１３回りにＹ軸負方向から正方向をみて時計回り方向に回動させるように作用し、鉗子部１４が開くのを阻害する外力が作用する場合には、最終的に鉗子部１４において出力Ｆｏ’が発生する。
なお、図８（ｂ）に示すｌａ’は、第１鉗子片１１において、鉗子回動軸１３より先端側のアーム部１１Ｂの長さを、角度β’は、進退軸ＯＡと、鉗子回動軸１３とリンク回動軸１６ｃとを結ぶ直線とがなす角度を指す。また、第２鉗子片１２等は図示していないが、同様に出力Ｆｏ’が発生する。
【００７６】
第１鉗子片１１および第２鉗子片１２において鉗子部１４に発生する出力Ｆｏ’の大きさは、下記式（２）で表される。ここで、α’、β’は、度（°）単位で表した角度である。
【００７７】
【数２】
【００７８】
したがって、鉗子部１４が開くのを阻害する外力が作用する場合には、角度α’が９０度に近づくほど、出力Ｆｏ’は指数関数的に大きくなる。
なお、上記と同様に、カバー部材３２に形成されたＹ軸負方向側の段部３２ｈは、操作部材２０Ａの最大後退量を規制するストッパとしても機能しており、この段部３２ｈの位置は、鉗子部１４が開くのを阻害する外力と、処置具１の各部材の降伏応力とを考慮して設定されている。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の処置具１によれば、処置部１０の第１鉗子片１１、第２鉗子片１２、各リンク部材１５、１６、１７、１８、および操作部材２０Ａ、２０Ｂによってトグル機構が構成される。このため、牽引操作によってリンク部材１５、１８が進退軸ＯＢに対して直角に近い角度をなす領域と、リンク部材１６、１７が進退軸ＯＡに対して直角に近い角度をなす領域とでは、比較的小さな操作入力であっても鉗子部１４に発生する開閉力が増大する。このため、小さい操作力でも効率よく開閉動作を行うことができる。
特に、鉗子部１４を閉じる場合には、鉗子部１４に生じる把持力を効率よく増大させることができる。このため、被把持物を、効率よく加圧したり、強固に把持したりすることができる。
また鉗子部１４を開く場合には、鉗子部１４に生じる開き力を効率よく増大させることができる。このため、開くのを阻害する外力に抗して円滑に開くことができる。また、例えば、生体組織などを押し開く動作を容易に行うことができる。また、例えば、鉗子部１４が最大限開いた状態を外力に抗して安定的に維持することができる。
したがって、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させることができる。
【００８０】
また、操作入力Ｆｉ、Ｆｉ’が作用する接続回動軸２０ｂ、２０ａには、リンク部材１５、１８、１６、１７より進退軸ＯＢ、ＯＡから離間させる方向に出力Ｆｏの反力が作用するが、本実施形態のリンク部材１５、１８と、リンク１６、１７とは、それぞれ対をなして、進退軸ＯＢ、ＯＡに対して左右対称に配置されている。
このため、接続回動軸２０ｂはリンク回動軸１５ｃ、１８ｃの中間に位置し、接続回動軸２０ａはリンク回動軸１６ｃ、１７ｃの中間に位置するため、接続回動軸２０ｂ、２０ａにそれぞれ作用する出力Ｆｏの反力、Ｆｏ’の反力は、正反対の方向に作用する結果、打ち消しあってゼロとなる。
したがって、ガイド溝部３２ｊ、３２ｋに収容された操作部材２０Ａ、２０Ｂがそれぞれガイド溝部３２ｊ、３２ｋの内面に強く押し付けられることはなく、大きな摩擦が発生することが抑制される。
【００８１】
［第２の実施形態］
図９（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の医療用処置具の先端側を示す模式的な正面図、および断面図である。図１０は、本発明の第２の実施形態の医療用処置具の先端側の模式的な分解斜視図である。
【００８２】
処置具１Ａ（医療用処置具）は、上述の処置具２４０ａ〜２４０ｄとしてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄに装着することができるものである。
処置具１Ａの概略構成は、図９（ａ）、（ｂ）および図１０に示すように、上記第１の実施形態の処置部１０に代えて、処置部１０Ａを備える。
処置部１０Ａは、上記第１の実施形態の処置部１０のカバー部材３２に代えて、カバー部材３２Ａ（基体）を備え、上記第１の実施形態の操作部材２０Ａ、２０Ｂにそれぞれガイドピン２２を追加したものである。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８３】
ガイドピン２２は、摺動軸部２２ａと、摺動軸部２２ａと同軸で摺動軸部２２ａよりも大径な円板状のヘッド部２２ｂとを有し、操作部材２０Ａ、２０Ｂにおいて、それぞれ接続回動軸２０ａ、２０ｂの裏側に設けられている。ガイドピン２２の位置は、摺動軸部２２ａがそれぞれ接続回動軸２０ａ、２０ｂと同軸となる位置に設けられている。
ガイドピン２２は、例えば螺設、圧入、溶接等の適宜の固定手段によって操作部材２０Ａと固定されている。本実施形態では、一例として螺設を採用しており、これによりガイドピン２２は操作部材２０Ａ、２０Ｂと着脱可能に固定されている。
【００８４】
カバー部材３２Ａは、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２の基端側を側方から覆う側板部４２ａ、４２ｂと、側板部４２ａ、４２ｂの基端部を連結するとともに、シース部３０を内周側に連結する円環状の基端支持部４２ｃとを備える。
カバー部材３２Ａは、本実施形態では、シース部３０の端部の中心軸線と一致する基端支持部４２ｃの中心軸線Ｏ（図１０参照）を含んで互いに直交する２平面に対して面対称な形状を有している。
カバー部材３２Ａの材質は、例えば金属等からなる。
【００８５】
以下では、上記第１の実施形態と同様に、処置部１０Ａにおける相対的な方向を参照する場合、図１０に示すように、中心軸線Ｏに一致する軸をＺ軸、Ｚ軸に直交し鉗子回動軸１３の中心軸線に平行な方向をＹ軸、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸をＸ軸とするＸＹＺ座標系を用いる場合がある。
Ｚ軸の正方向は処置部１０Ａにおける先端側、同じく負方向は処置部１０Ａにおける基端側である。
本実施形態では、カバー部材３２Ａにおける対称面は、ＹＺ平面およびＺＸ平面であり、側板部４２ａ、４２ｂは、ＹＺ平面およびＺＸ平面に関して面対称な形状を有する。
【００８６】
側板部４２ａの先端側の端部には、軸固定部３２ｃが設けられている。
また、側板部４２ａにおいて軸固定部３２ｃよりも基端側の中間部には、操作部材２０Ａに固定されたガイドピン２２の摺動軸部２２ａをがたつくことなく挿通させる長穴４２ｅ（第１ガイド）が側板部４２ａに貫通して設けられている。
長穴４２ｅの位置は、長穴４２ｅの長手方向に沿う対称面がＺＹ平面となる位置に設けられている。すなわち、長穴４２ｅの長手方向の中心線は、軸固定部３２ｃの中心を通り、かつ基端支持部４２ｃの中心軸線Ｏに平行となる位置とされている。
長穴４２ｅの外周側には、ガイドピン２２のヘッド部２２ｂを内部に収容する段穴部４２ｆが設けられている。
このため、図９（ａ）に示すように、組立状態では、鉗子回動軸１３はカバー部材３２Ａに固定され、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２は、カバー部材３２Ａに対して回動可能に支持されている。
また、摺動軸部２２ａ、ヘッド部２２ｂは、それぞれ長穴４２ｅ、段穴部４２ｆ内で、軸固定部３２ｃの中心に向かってＺ軸方向に進退移動可能に配置されている。
これにより、操作部材２０Ａがワイヤ２１によってＺ軸方向に沿って駆動されると、長穴４２ｅをガイドとして、摺動軸部２２ａおよび操作部材２０ＡがＺ軸方向に円滑に進退できるようになっている。
【００８７】
同様に、図１０に示すように、側板部４２ｂには、側板部４２ａの軸固定部３２ｃ、長穴４２ｅ、段穴部４２ｆと、それぞれＹＺ平面に関して面対称な位置、形状を有する軸固定部３２ｄ、長穴４２ｈ（第２ガイド）、段穴部４２ｉが設けられている。
このため、特に図示しないが、組立状態では、操作部材２０Ｂに固定されたガイドピン２２の摺動軸部２２ａ、ヘッド部２２ｂは、それぞれ長穴４２ｈ、段穴部４２ｉ内で、軸固定部３２ｄの中心に向かってＺ軸方向に進退移動可能に配置されている。
これにより、操作部材２０Ｂがワイヤ２１によってＺ軸方向に沿って駆動されると、長穴４２ｈをガイドとして、摺動軸部２２ａおよび操作部材２０ＢがＺ軸方向に円滑に進退できるようになっている。
【００８８】
また、長穴４２ｅ、４２ｆが規定する操作部材２０Ａ、２０Ｂの可動範囲は、上記第１の実施形態における操作部材２０Ａ、２０Ｂの可動範囲と合わされている。
【００８９】
また、処置具１Ａでは、シース部３０は、カバー部材３２Ａの基端支持部４２ｃを介してカバー部材３２Ａに連結され、操作部材２０Ａ、２０Ｂに接続されたワイヤ２１がシース部３０内に挿通されている。ワイヤ２１は、特に図示しないが、上記第１の実施形態と同様にシース部３０の他端部に設けられたワイヤ駆動部３３に巻きかけられている。
【００９０】
このような構成により、処置部１０Ａには、第１ガイドおよび第２ガイドの構成が異なる他は、上記第１の実施形態と同様のトグル機構が構成されている。
すなわち、上記第１の実施形態の処置部１０が、カバー部材３２の内部に形成されたガイド溝部３２ｊ、３２ｋによって、操作部材２０Ａ、２０ＢのＺ軸方向の移動がガイドされているのに対して、本実施形態の処置部１０は、カバー部材３２Ａに設けられた長穴４２ｅ、４２ｆによって、操作部材２０Ａ、２０Ｂの接続回動軸２０ａ、２０ｂに同軸に設けられたガイドピン２２の摺動軸部２２ａがガイドされる点のみが異なる。
このため、本実施形態の処置具１Ａも、上記第１の実施形態の処置具１と同様な動作を行うことができ、上記第１の実施形態の処置具１と略同様の作用を備える。
例えば、接続回動軸２０ｂ、２０ａにそれぞれ作用する出力Ｆｏの反力、Ｆｏ’の反力は、正反対の方向に作用する結果、打ち消しあってゼロとなるが、本実施形態では、長穴３２ｈ、３２ｅに挿通された接続回動軸２０ｂ、２０ａがそれぞれ長穴３２ｈ、３２ｅの内面に強く押し付けられることはなく、大きな摩擦が発生することが抑制される。
【００９１】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態の医療用処置具について説明する。
図１１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の医療用処置具の模式的な正面図および裏面図である。図１２は、本発明の第３の実施形態の医療用処置具の処置部が開いた状態を示す模式的な断面図である。
【００９２】
本実施形態の処置具１Ｂ（医療用処置具）は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第２の実施形態の処置具１Aの処置部１０Ａに代えて、処置部１０Ｂを備え、上記第２の実施形態と同様に、図１に示す医療用マニピュレータシステムの処置具２４０ａ〜２４０ｄとしてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄに装着して用いることができるものである。
本実施形態の処置具１Ｂは、一対の処置具片のうち一方だけが回動可能である点が、上記第２の実施形態の処置具１と異なる。
以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９３】
処置具１Ｂの処置部１０Ｂは、図１１（ａ）、（ｂ）、図１２に示すように、鉗子片４１（処置具片）がカバー部材４０（基体）に鉗子回動軸１３によって回動可能に固定されたものである。
鉗子片４１は、中央部に鉗子回動軸１３を挿通する軸孔部４１ｃを備え、軸孔部４１ｃよりも先端側に被処置物を押さえる鉗子片部４１Ｃが形成され、軸孔部４１ｃより基端側に、アーム部４１Ａ、４１Ｂが延ばされている。
鉗子片部４１Ｃは、後述するカバー部材４０の鉗子片４０ａとともに、開閉して体内組織や手術器具等の対象物を把持したり、押し開いたり、押さえたりする鉗子部１４Ａを構成している。
【００９４】
アーム部４１Ａの基端側の端部４１ａには、上記第１の実施形態と同様のリンク部材１５（第２リンク部材）の先端部１５ａ（第１の端部）が、先端部１５ａに設けられたリンク回動軸１５ｃを介してアーム部４１Ａに対し回動可能に連結されている。
また、アーム部４１Ｂの基端側の端部４１ｂには、上記第１の実施形態と同様のリンク部材１６（第１リンク部材）の先端部１６ａ（第１の端部）が、先端部１６ａに設けられたリンク回動軸１６ｃを介してアーム部４１Ｂに対し回動可能に連結されている。
ただし、上記第１の実施形態とは異なり、操作部材２０Ｂ、２０Ａには、リンク部材１８、１７のような他のリンクは接続されていない。
リンク回動軸１５ｃ、１６ｃの中心軸線は、いずれも鉗子回動軸１３の中心軸線と平行である。
このように、アーム部４１Ａ、４１Ｂ、リンク部材１５、１６は、それぞれリンク機構のリンクであり、端部４１ａ、４１ｂ、先端部１５ａ、１６ａには、リンク機構の回動継手であるリンク回動軸１５ｃ、１６ｃが設けられている。
【００９５】
リンク部材１５、１６の基端部１５ｂ、１６ｂ（第２の端部）は、それぞれ上記第１の実施形態と同様に、それぞれ操作部材２０Ｂ、２０Ａに接続回動軸２０ｂ、２０ａを介して回動可能に接続されている。
すなわち、接続回動軸２０ｂの中心軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１５ｃの各中心軸線と平行であり、リンク部材１５は、操作部材２０Ｂに対して相対回動可能である。また、接続回動軸２０ａの中心軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１６ｃの各中心軸線と平行であり、リンク部材１６は、操作部材２０Ａに対して相対回動可能である。また、操作部材２０Ｂ、２０Ａには、それぞれ上記第１の実施形態と同様にワイヤ２１が接続されている。
また、操作部材２０Ｂ、２０Ａには、上記第１の実施形態と同様にそれぞれの接続回動軸２０ｂ、２０ａと同軸となるように、ガイドピン２２が固定されている。
【００９６】
カバー部材４０は、鉗子回動軸１３によって回動可能に連結された鉗子片４１の基端側を側方から覆う側板部４０Ａと、側板部４０Ａの先端側に固定して設けられた固定鉗子片部４０Ｂと、側板部４０Ａ、固定鉗子片部４０Ｂの基端部を連結するとともに、シース部３０を内周側に連結する上記第２の実施形態と同様の基端支持部４２ｃとを備える。
カバー部材４０の材質は、上記第２の実施形態のカバー部材３２Ａと同様、例えば金属等からなる。
【００９７】
以下では、上記第２の実施形態と略同様に、処置部１０Ｂにおける相対的な方向を参照する場合、中心軸線Ｏに一致する軸をＺ軸、Ｚ軸に直交し鉗子回動軸１３の中心軸線に平行な方向をＹ軸、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸をＸ軸とするＸＹＺ座標系を用いる場合がある。
Ｚ軸の正方向は処置部１０Ｂにおける先端側、同じく負方向は処置部１０Ｂにおける基端側である。
【００９８】
側板部４０Ａは、図１１（ａ）に示すように、上記第２の実施形態の側板部４２ａと外形がわずかに異なるのみの板状部材であり、側板部４２ａと同様に、先端側の端部には、鉗子片４１の軸孔部４１ｃに挿通された鉗子回動軸１３を挿通して位置を固定する軸固定部３２ｃが設けられている。
また、側板部４０Ａにおいて軸固定部３２ｃよりも基端側の中間部には、操作部材２０Ａに固定されたガイドピン２２の摺動軸部２２ａをがたつくことなく挿通させる長穴４２ｅ（第１ガイド）が側板部４０Ａに貫通して設けられている。
長穴４２ｅの位置は、長穴４２ｅの長手方向の中心線が、軸固定部３２ｃの中心を通り、かつ基端支持部４２ｃの中心軸線Ｏに平行となる位置とされている。
長穴４２ｅの外周側には、ガイドピン２２のヘッド部２２ｂを内部に収容する段穴部４２ｆが設けられている。
このため、図１１（ａ）に示すように、組立状態では、鉗子回動軸１３はカバー部材４０に固定され、鉗子片４１は、カバー部材４０に対して回動可能に支持されている。
また、操作部材２０Ａに接続された摺動軸部２２ａ、ヘッド部２２ｂは、それぞれ長穴４２ｅ、段穴部４２ｆ内で、軸固定部３２ｃの中心に向かってＺ軸方向に進退移動可能に配置されている。
これにより、操作部材２０Ａがワイヤ２１によってＺ軸方向に沿って駆動されると、長穴４２ｅをガイドとして、摺動軸部２２ａおよび操作部材２０ＡがＺ軸方向に円滑に進退できるようになっている。
【００９９】
固定鉗子片部４０Ｂは、図１１（ｂ）に示すように、基端支持部４２ｃに接続されるカバー部４０ｂと、カバー部材４０の先端側に設けられた鉗子片４０ａとからなる。
カバー部４０ｂは、側板部４０ＡとＹＺ平面に関して面対称な形状を有する板状部であり、側板部４０Ａの軸固定部３２ｃ、長穴４２ｅ、段穴部４２ｆに対応して、それぞれＹＺ平面に関して面対称な位置、形状を有する軸固定部３２ｄ、長穴４２ｈ（第２ガイド）、段穴部４２ｉが設けられている。
このため、組立状態では、操作部材２０Ｂに固定されたガイドピン２２の摺動軸部２２ａ、ヘッド部２２ｂは、それぞれ長穴４２ｈ、段穴部４２ｉ内で、軸固定部３２ｄの中心に向かってＺ軸方向に進退移動可能に配置されている。
これにより、操作部材２０Ｂがワイヤ２１によってＺ軸方向に沿って駆動されると、長穴４２ｈをガイドとして、摺動軸部２２ａおよび操作部材２０ＢがＺ軸方向に円滑に進退できるようになっている。
【０１００】
鉗子片４０ａは、鉗子回動軸１３を中心として回動される鉗子片４１の鉗子片部４１Ｃと、ＹＺ平面に整列した位置で密着して当接するように設けられ、鉗子片部４１Ｃとともに鉗子部１４Ａを構成している。
このため、鉗子部１４Ａは、一対の処置具片が、カバー部材４０に対して回動可能に支持された鉗子片部４１Ｃと、固定支持された鉗子片４０ａとから構成されている。
【０１０１】
ここで、アーム部４１Ａ、４１Ｂ、リンク部材１５、１６、および操作部材２０Ｂ、２０Ａによって構成されるリンク機構について説明する。これらのリンク機構は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第１、２の実施形態に係るおよびアーム部１１Ａ、１１Ｂ、リンク部材１５、１６、および操作部材２０Ｂ、２０Ａによって構成されるリンク機構と同様な位置関係に配置されている。このため、上記第１、２の実施形態と同様なトグル機構を構成している。
【０１０２】
また、処置具１Ｂでは、上記第２の実施形態の処置具１Ａと同様に、基端支持部４２ｃにシース部３０が接続され、操作部材２０Ｂ、２０Ａに接続されたワイヤ２１がシース部３０内に挿通されている。ワイヤ２１は、特に図示しないが、上記第１の実施形態と同様にシース部３０の他端部に設けられたワイヤ駆動部３３に巻きかけられている。
【０１０３】
このような処置具１Ｂによれば、上記第２の実施形態と同様にして、ワイヤ駆動部３３によりワイヤ２１を牽引することで、操作部材２０Ｂを牽引した場合は、鉗子片４１の鉗子片部４１Ｃが閉じる方向（鉗子片４０ａに近づく方向）に回動され、鉗子部１４Ａを閉じることができる。また、鉗子部１４Ａが閉じてから、さらにワイヤ２１を同方向に牽引することで、トグル機構の作用により小さな操作力によって把持力を増大させることができる。
また、ワイヤ２１を牽引することで操作部材２０Ａを牽引した場合は、鉗子片４１の鉗子片部４１Ｃが開く方向（鉗子片４０ａから離れる方向）に回動され、鉗子部１４Ａを開くことができる。また、鉗子部１４Ａを略最大限開いてから、さらにワイヤ２１を同方向に牽引することで、鉗子部１４Ａが開くのを阻害する外力を受ける場合に、トグル機構の作用により小さな操作力によって開く力を増大させることができる。
したがって、上記第２の実施形態と同様に、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させることができる。
【０１０４】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１３（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の医療用処置具の処置部が閉じた状態、および開いた状態を示す模式的な断面図である。図１４は、本発明の第４の実施形態の医療用処置具の処置部の開閉に用いるラックピニオン駆動部の一例を示す模式的な正面図である。
【０１０５】
本実施形態の処置具１Ｃ（医療用処置具）は、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第２の実施形態の処置具１Ａの処置部１０Ａに代えて、処置部１０Ｃを備える。また、図１４に示すように、上記第２の実施形態のワイヤ駆動部３３、ワイヤ２１に代えて、ラックピニオン駆動部６３、ワイヤ２１Ａ、２１Ｂを備える。ただし、処置部１０Ｂの構成に合わせて、ラックピニオン駆動部６３は２組、ワイヤ２１Ａ、２１Ｂは２対設けられている。
このような構成の処置具１Ｃは、上記第２の実施形態と同様に、図１に示す医療用マニピュレータシステムの処置具２４０ａ〜２４０ｄとしてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄに装着して用いることができるものである。
【０１０６】
本実施形態の処置具１Ｃは、上記第２の実施形態の処置具１Ａが、１対の処置具片の両方が基体に対して回動可能に支持され、これらの回動動作を１対の操作部材２０Ａ、２０Ｂによって操作するリンク機構を備えていたのに対して、同様に１対の処置具片がそれぞれ回動可能に支持された場合に、各処置具片の回動動作をそれぞれ独立に操作できるようにした点が異なる。このため、上記第３の実施形態における一方の処置具片を回動させるトグル機構を、他方の処置具片にも設けた構成となっている。このため、一方の処置具片およびそのトグル機構を説明すれば、他方の構成は容易に理解される。
以下では、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。また、２組の構成の説明がほとんど重複するため、対応する部材をかっこ書きして説明を簡素化する。
【０１０７】
処置具１Ｃの処置部１０Ｃは、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１鉗子片５１および第２鉗子片５２（１対の処置具片）が図示略の基体に鉗子回動軸１３によって回動可能に固定されたものである。
第１鉗子片５１（第２鉗子片５２）は、中央部に鉗子回動軸１３を挿通する軸孔部５１ｃ（５２ｃ）を備え、軸孔部５１ｃ（５２ｃ）よりも先端側に被処置物を押さえる鉗子片部５１Ｃ（５２Ｃ）が形成され、軸孔部５１ｃ（５２ｃ）より基端側に、アーム部５１Ａ、５１Ｂ（５２Ａ、５２Ｂ）が延ばされている。
鉗子片部５１Ｃ、５２Ｃは、開閉して体内組織や手術器具等の対象物を把持したり、押し開いたり、押さえたりする鉗子部１４Ｂを構成している。
【０１０８】
アーム部５１Ａ（５２Ｂ）の基端側の端部５１ａ（５２ｂ）には、上記第１の実施形態と同様のリンク部材１５（第２リンク部材）の先端部１５ａ（第１の端部）が、先端部１５ａに設けられたリンク回動軸１５ｃを介してアーム部５１Ａ（５２Ｂ）に対し回動可能に連結されている。
また、アーム部５１Ｂ（５２Ａ）の基端側の端部５１ｂ（５２ａ）には、上記第１の実施形態と同様のリンク部材１６（第１リンク部材）の先端部１６ａ（第１の端部）が、先端部１６ａに設けられたリンク回動軸１６ｃを介してアーム部５１Ｂ（５２Ａ）に対し回動可能に連結されている。
ただし、上記第２の実施形態とは異なり、操作部材２０Ｂ、２０Ａには、リンク部材１８、１７のような他のリンクは接続されていない。
各リンク回動軸１５ｃ、１６ｃの中心軸線は、いずれも鉗子回動軸１３の中心軸線と平行である。
このように、アーム部５１Ａ、５１Ｂ（５２Ｂ、５２Ａ）、リンク部材１５、１６は、それぞれリンク機構のリンクであり、端部５１ａ、５１ｂ（５２ｂ、５２ａ）、先端部１５ａ、１６ａは、リンク機構の回動継手であるリンク回動軸１５ｃ、１６ｃが設けられている。
【０１０９】
各リンク部材１５、１６の基端部１５ｂ、１６ｂ（第２の端部）は、それぞれ上記第２の実施形態と同様に、それぞれ操作部材２０Ｂ、２０Ａに接続回動軸２０ｂ、２０ａを介して回動可能に接続されている。なお、重なり合って見にくくなるため、図１３（ａ）、（ｂ）では、操作部材２０Ｂ、２０Ａ、ワイヤ２１Ａ、２１Ｂの図示は省略している。
すなわち、各接続回動軸２０ｂの中心軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１５ｃの各中心軸線と平行であり、各リンク部材１５は、各操作部材２０Ｂに対して相対回動可能である。また、各接続回動軸２０ａの中心軸線は、鉗子回動軸１３、および各リンク回動軸１６ｃの各中心軸線と平行であり、各リンク部材１６は、各操作部材２０Ａに対して相対回動可能である。
【０１１０】
本実施形態では、図１４に示すように、各操作部材２０Ｂ、２０Ａには、それぞれワイヤ２１Ｂ、２１Ａが接続されている。
各操作部材２０Ｂ、２０Ａには、上記第２の実施形態と同様にそれぞれの接続回動軸２０ｂ、２０ａに図示略のガイドピン２２が固定され、図示略の基体に設けられた長穴等のガイド内で移動可能に設けられている。
ただし、上記第２の実施形態とは異なり、リンク部材１５（１６）の基端部１５ｂ（１６ｂ）の進退軸ＰＢ（ＰＡ）は、中心軸線Ｏから先端部１５ａ（１６ａ）側（Ｘ軸正（負）方向側）に平行にずれた軸線に設定される。
【０１１１】
このようなアーム部５１Ａ、５１Ｂ（５２Ｂ、５２Ａ）、およびリンク部材１５、１６からなるリンク機構において、鉗子回動軸１３、先端部１５ａ、１６ａ、および接続回動軸２０ｂ、２０ａの位置関係は、進退軸ＰＢ、ＰＡが中心軸線Ｏから平行にずれている以外は、上記第１の実施形態のトグル機構を構成するリンク機構の回動継手部の位置関係と同様である。
【０１１２】
次に、ラックピニオン駆動部６３について説明する。
２組のラックピニオン駆動部６３は、図１のアダプタ２２０ａ〜２２０ｄのうち、駆動機構として回動機構が設けられたものに着脱可能に接続され、そのアダプタに対応するスレーブアームから供給される動力をワイヤ２１Ａ、２１Ｂに伝達する部材である。
以下では、一例として、２組のラックピニオン駆動部６３が、アダプタ２２０ｂに装着され、スレーブアーム２００ｂからの動力を受ける場合の例で説明する。
各ラックピニオン駆動部６３の概略構成は、図１４に示すように、本実施形態では、アダプタ２２０ｂに着脱可能な形状を有する筐体６３ａの内部に、駆動軸６６、ピニオン６５、およびラック６４Ａ、６４Ｂを備える。なお、各ラックピニオン駆動部６３の構成は同一のため、図１４では、一方のラックピニオン駆動部６３のみを示している。
【０１１３】
駆動軸６６は、筐体６３ａに回転可能に保持され、筐体６３ａをアダプタ２２０ｂに装着した際に、図示略の端部がアダプタ２２０ｂの図示略の動力伝達軸と連結可能な構成とされている。駆動軸６６の図１１に示す端部は、ピニオン６５に固定されている。
【０１１４】
ピニオン６５は、駆動軸６６の端部に固定され、駆動軸６６の回動に伴って回動するもので、互いに対向して平行に配置されたラック６４Ａ、６４Ｂと係合されている。
ラック６４Ａ（６４Ｂ）は、操作部材２０Ａ（２０Ｂ）に一端が接続されたワイヤ２１Ａ（２１Ｂ）の他端が固定され、ピニオン６５の回動に伴って一定方向に直動移動できるように筐体６３ａに支持されている。
このため本実施形態では、例えば、ピニオン６５が図１４の矢印Ｂ方向（図示反時計回り）に回動されると、ラック６４Ｂはワイヤ２１Ｂをラックピニオン駆動部６３側に牽引する方向に移動し、ラック６４Ａはワイヤ２１Ａを処置部１０Ｂ側に押し出す方向に移動する。逆に、ピニオン６５が図示Ａ方向に回動されると、これと反対の動作が行われる。
【０１１５】
このような処置具１Ｃによれば、ラックピニオン駆動部６３によりワイヤ２１Ａ、２１Ｂのいずれかを牽引することで、鉗子部１４Ｂを開閉することができる。
以下では、簡単のため、一例として、各ラックピニオン駆動部６３を同様に駆動することによって、第１鉗子片５１および第２鉗子片５２が対称的な動作をする場合の例で説明する。ただし、本実施形態では、第１鉗子片５１および第２鉗子片５２に対して、それぞれを独立に回動する２組のラックピニオン駆動部６３を備えているため、第１鉗子片５１および第２鉗子片５２はいずれかの位置を固定したり、開閉量や開閉速度を互いに変えたりすることも可能である。
【０１１６】
図１３（ａ）に示す鉗子部１４Ｂが閉じられた状態から、鉗子部１４Ｂを開くには、各ラックピニオン駆動部６３の各ピニオン６５を図１４の矢印Ａ方向に回動させる。これにより、各ワイヤ２１Ａがラックピニオン駆動部６３側に牽引され、各ワイヤ２１Ａが接続された各操作部材２０Ａが進退軸ＰＡ上で鉗子回動軸１３から離れる方向に牽引される。
これにより、各接続回動軸２０ａが移動して、進退軸ＰＡに対する各リンク部材１６のなす角が増大して９０°に近づき、各リンク部材１６の先端部１６ｃのリンク回動軸１６ｃに連結されたアーム部５１Ｂ、５２Ａが回動される。
このとき、アーム部５１Ｂは図示時計回りに回動され、アーム部５２Ａは図示反時計回りに回動される。これにより、鉗子片部５１Ｃ、５２Ｃが互いに離間する方向に回動され、鉗子部１４Ｂが開かれる。
【０１１７】
この開き動作において、アーム部５１Ａ、５２Ｂを含むリンクでは、アーム部５１Ａ、５２Ｂの端部５１ａ、５２ｂがそれぞれリンク部材１５のリンク回動軸１５ｃを進退軸ＰＢに近づける方向に回動するため、ラック６４Ａに接続されたワイヤ２１Ｂが進退軸ＰＢ上で鉗子回動軸１３に近づく方向に押し出されることと相俟って、接続回動軸２０ｂが鉗子回動軸１３に近づく方向に移動する。
【０１１８】
上記動作の逆の動作を行えば、開かれた鉗子部１４Ｂを閉じることができる。
また、鉗子部１４Ｂが閉じてから、さらにワイヤ２１Ｂを同方向に牽引することで、トグル機構の作用により小さな操作力によって把持力を増大させることができる。
また、ワイヤ２１Ａを牽引することで操作部材２０Ａを牽引した場合は、鉗子部１４Ｂを略最大限開いてから、さらにワイヤ２１Ａを同方向に牽引することで、鉗子部１４Ｂが開くのを阻害する外力を受ける場合に、トグル機構の作用により小さな操作力によって開く力を増大させることができる。
したがって、上記第２の実施形態と同様に、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させることができる。
【０１１９】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したり、各実施形態の構成を組み合わせたりすることが可能である。
例えば、上記第３、４の実施形態において、ガイドが長穴である構成を、上記第１の実施形態におけるガイド溝部である構成に変更することが可能である。
また、上記第１〜第３の実施形態のワイヤ駆動部３３を用いてワイヤを牽引する構成を、第４の実施形態のラックピニオン駆動部６３を用いて牽引する構成に変更することが可能である。
【０１２０】
上記の各実施形態の説明では、操作部材を牽引する部材としてワイヤを用いた場合の例で説明したが、ワイヤに変えてロッドを用いた構成としてもよい。
この場合、ロッドに適宜の剛性を持たせることにより、ロッド自身の軸線に沿って操作部材を進退させることができるようにすれば、長穴３２ｅ、３２ｈ等のガイドは設けなくてもよい。
【０１２１】
また、上記の第１〜３の実施形態の説明では、ワイヤ駆動部３３に、張力付加部３６Ａ、３６Ｂが設けられた場合の例で説明したが、ワイヤ２１の剛性によっては、張力付加部３６Ａ、３６Ｂの少なくともいずれかを削除した構成としてもよい。
【０１２２】
また、上記の第２〜第４の実施形態の説明では、操作部材２０Ａ、２０Ｂにガイドピン２２を固定して、ガイドピン２２の摺動軸部２２ａを長穴に挿入した例で説明したが、接続回動軸２０ａ、２０ｂを長穴等のガイドに挿入した構成としてもよい。
【０１２３】
また、上記の各実施形態の説明では、処置具が医療用マニピュレータシステムにおけるマニピュレータに設けられる場合の例で説明したが、本発明の処置具は、処置具はマニピュレータに接続する態様には限定されず、マニピュレータに接続しない処置具としても用いることが可能である。
例えば、第１の実施形態の処置具１は、ワイヤ駆動部３３の駆動軸３５を操作者が手動で回動操作することにより、単独の処置具として用いることが可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ 処置具（医療用処置具）
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 処置部
１１、５１ 第１鉗子片（処置具片）
１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ アーム部
１２、５２ 第２鉗子片（処置具片）
１３ 鉗子回動軸
１４、１４Ａ、１４Ｂ 鉗子部
１５、１８ リンク部材（第２リンク部材）
１６、１７ リンク部材（第１リンク部材）
１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ 先端部（第１の端部）
１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ 基端部（第２の端部）
１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ リンク回動軸
２０Ａ 操作部材（第１の操作部材）
２０Ｂ 操作部材（第２の操作部材）
２０ａ 接続回動軸（第１接続回動軸）
２０ｂ 接続回動軸（第２接続回動軸）
２１、２１Ａ、２１Ｂ ワイヤ
２２ ガイドピン
２２ａ 摺動軸部
２２ｂ ヘッド部
３２、３２Ａ、４０ カバー部材（基体）
３２ｇ 基端支持部
３２ｊ ガイド溝部（第１ガイド）
３２ｋ ガイド溝部（第２ガイド）
３３ ワイヤ駆動部
３４ 駆動プーリ
３６Ａ、３６Ｂ 張力付加部
４０Ｂ 固定鉗子片部（処置具片）
４１ 鉗子片（処置具片）
４２ｅ 長穴（第１ガイド）
４２ｈ 長穴（第２ガイド）
６３ ラックピニオン駆動部
６４Ａ、６４Ｂ ラック
６５ ピニオン
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ スレーブアーム（マニピュレータ）
Ｏ 中心軸線
ＯＡ、ＰＡ 進退軸（第１の進退軸）
ＯＢ、ＰＢ 進退軸（第２の進退軸）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用処置具およびこれを備えるマニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療の分野において、生体組織や手術器具等を把持したり、押圧したりして手技を行なう医療用処置具が使用されている。これらの医療用処置具は、例えばマスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムを構成するマニピュレータに取り付けられたり、内視鏡の鉗子用チャンネルに挿通されたりして、患者等の体腔内に導入され、各種の手技に使用される。
【０００３】
特許文献１には、医療用処置具の一つとして、開閉自在な把持部を備える把持鉗子が記載されている。把持部には、リンク機構を介してワイヤが接続されており、ワイヤはコイルシースに挿通されている。ワイヤを押し引きして長手方向に進退させると把持部が開閉する。
【０００４】
上記のような把持鉗子においては、縫合針等の用具や、組織等をしっかりと把持できるように、把持部の把持力をより強くしたいというニーズがある。これに応えるため、特許文献２では、いわゆるトグル機構（倍力機構、増力機構）を備えたマニピュレータが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平６−１６９６号公報
【特許文献２】特開２００７−３０１６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２のマニピュレータでは、トグル機構の作用によって力量が増大するのは、マニピュレータのエンドエフェクタ部材が閉じるときに限られており、把持力を増大することしかできないという問題がある。
ところが、体腔内で用いられる処置具は、処置が容易となるように、例えば切開された生体組織を処置中に押し開く動作が必要になる場合がある。また、例えば、体腔内で加わる外力によって処置具片が容易に閉じてしまわないように、開いた状態を安定的に維持する必要がある場合がある。
このため、医療用処置具において、処置具片を開閉させる場合に、閉じるときに閉じ力を増大させるとともに、開くときに開き力を増大させることができる医療用処置具が強く望まれている。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させることができる医療用処置具およびマニピュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の医療用処置具は、少なくとも一方が基体に対して回動可能に支持された一対の処置具片を有する処置部と、前記基体に対して一定の進退方向に沿って移動可能に設けられ、前記一対の処置具片を開く方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第１の操作部材と、前記基体に対して前記進退方向に平行な方向に沿って移動可能に設けられ、前記一対の処置具片を閉じる方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第２の操作部材と、回動可能な前記処置具片に第１の端部が連結され、第２の端部が前記第１の操作部材に連結された第１リンク部材と、回動可能な前記処置具片に第１の端部が連結され、第２の端部が前記第２の操作部材に連結された第２リンク部材と、を備え、前記第１リンク部材では、前記第１の操作部材の移動に伴って前記第２の端部が進退する第１の進退軸と前記第１の端部との距離は、前記第１リンク部材の長さより短く、前記第２の端部と前記一対の処置具片の回動中心とを結んだ線分を前記第１の進退軸に射影した長さは、前記第１の端部と前記回動中心を結んだ線分を前記第１の進退軸に射影した長さよりも短く、前記第２リンク部材では、前記第２の操作部材の移動に伴って前記第２の端部が進退する第２の進退軸と、前記第１の端部との距離は、前記第２リンク部材の長さより短く、前記第２の端部と前記一対の処置具片の回動中心とを結んだ線分を前記第２の進退軸に射影した長さは、前記第１の端部と前記回動中心を結んだ線分を前記第２の進退軸に射影した長さよりも短い構成とする。
【０００９】
また、本発明の医療用処置具では、前記一対の処置具片の両方が前記基体に対して回動可能に支持されており、前記処置具片の一方が、前記第１リンク部材を介して前記第１の操作部材と連結され、前記処置具片の他方が、前記第２リンク部材を介して前記第２の操作部材が連結されている
ことが好ましい。
【００１０】
また、本発明の医療用処置具では、前記一方の処置具片に連結された前記第１リンク部材と、前記他方の処置具片に連結された前記第１リンク部材とが、それぞれの前記第２の端部において、１つの第１接続回動軸を介して前記第１の操作部材に連結され、前記一方の処置具片に連結された前記第２リンク部材と、前記他方の処置具片に連結された前記第２リンク部材とが、それぞれの前記第２の端部において、１つの第２接続回動軸を介して前記第２の操作部材に連結されたことが好ましい。
【００１１】
また、本発明の医療用処置具では、前記基体は、前記第１の進退軸に沿って延びる第１ガイドと、前記第２の進退軸に沿って延びる第２ガイドとを備え、前記第１の操作部材は、前記第１ガイドに沿って移動可能に支持され、前記第２の操作部材は、前記第２ガイドに沿って移動可能に支持されたことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の医療用処置具では、前記第１の操作部材と前記第２の操作部材とが、一端部および他端部に連結されたワイヤと、該ワイヤを巻きかけて回転することにより、前記第１の操作部材を前記第１の進退軸に沿って、前記第２の操作部材を前記第２の進退軸に沿って、それぞれ進退させるワイヤ駆動部と、を備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の医療用処置具では、２つのラックと、該２つのラックにそれぞれ係合されたピニオンとを有し、該ピニオンの回転によって前記２つのラックを互いに逆向きに進退駆動するラックピニオン駆動部と、前記ラックの一方と前記第１の操作部材、および、前記ラックの他方と前記第２の操作部材を、それぞれ連結するワイヤと、を備え、前記ラックピニオン駆動部によって、前記ワイヤを進退駆動することにより、前記第１の操作部材を前記第１の進退軸に沿って、前記第２の操作部材を前記第２の進退軸に沿って、それぞれ進退させることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の医療用処置具では、前記ワイヤの途中に前記ワイヤに張力を加える張力付加部を設けたことが好ましい。
【００１５】
また、本発明のマニピュレータでは、本発明の医療用処置具を備える構成とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の医療用処置具およびこれを備えるマニピュレータによれば、一対の処置具片を開く第１の操作部材と一対の処置具片を閉じる第２の操作部材とを牽引操作することにより、それぞれ第１リンク部材と、第２リンク部材とを介して操作力を増大させて一対の処置具片を開閉させるため、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の医療用処置具が適用される医療用マニピュレータシステムの構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の医療用処置具の先端側を示す模式的な正面図、および断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の医療用処置具の先端側の模式的な分解斜視図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面である。
【図５】本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部の開閉に用いるワイヤ駆動部の一例を示す模式的な正面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部が開いた状態を示す模式的な断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部の開閉時のリンク部材の位置関係を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の医療用処置具のトグル機構における開閉作用について説明するための模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の医療用処置具の先端側を示す模式的な正面図、および断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の医療用処置具の先端側の模式的な分解斜視図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の医療用処置具の模式的な正面図および裏面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の医療用処置具の処置部が開いた状態を示す模式的な断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態の医療用処置具の処置部が閉じた状態、および開いた状態を示す模式的な断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態の医療用処置具の処置部の開閉に用いるラックピニオン駆動部の一例を示す模式的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１９】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について説明するが、その前に本実施形態の医療用処置具（以下、単に「処置具」と称する。）およびマニピュレータが適用される医療用マニピュレータシステムの一例について説明する。
図１は、本発明の医療用処置具が適用される医療用マニピュレータシステムの構成の一例を示す模式図である。
【００２０】
図１には、マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムの一例を示している。マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムとは、マスターアームとスレーブアームとからなる２種のアームを有し、マスターアームの動作に追従させるようにしてスレーブアームを遠隔制御するシステムである。このスレーブアームとして本発明のマニピュレータを適用することができる。
【００２１】
図１に示す医療用マニピュレータシステムは、手術台１００と、スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ（マニピュレータ）と、スレーブ制御回路４００と、マスターアーム５００ａ、５００ｂと、操作部６００と、入力処理回路７００と、画像処理回路８００と、操作者用ディスプレイ９００ａと、助手用ディスプレイ９００ｂと、を有している。
以下、記載を簡潔にするため、アルファベット順の符号「Ｘａ、Ｘｂ、…、Ｘｚ」を、「Ｘａ〜Ｘｚ」のように表す場合がある。例えば、「スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ」を「スレーブアーム２００ａ〜２００ｄ」と表す場合がある。
【００２２】
手術台１００は、観察・処置の対象となる患者Ｐが載置される台である。手術台１００の近傍には、複数のスレーブアーム２００ａ〜２００ｄが設置されている。なお、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄを手術台１００に設置するようにしてもよい。
【００２３】
各スレーブアーム２００ａ〜２００ｄは、それぞれ複数の多自由度関節を有して構成されており、各多自由度関節を湾曲させることによって、手術台１００に載置された患者Ｐに対してスレーブアーム２００ａ〜２００ｄの先端側（患者Ｐの体腔に向かう側とする）に装着される処置具等を位置決めする。各多自由度関節は、図示しない動力部によって個別に駆動される。動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）が用いることができ、その動作制御は、スレーブ制御回路４００によって行われる。
スレーブアーム２００ａ〜２００ｄは、装着された処置具２４０ａ〜２４０ｄを駆動するための複数の動力部も有している（不図示）。この動力部も、例えばサーボモータを用いることができ、その動作制御はスレーブ制御回路４００によって行われる。
【００２４】
スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの動力部が駆動された場合には、動力部の駆動量が位置検出器によって検出される。位置検出器からの検出信号はスレーブ制御回路４００に入力され、この検出信号により、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの駆動量がスレーブ制御回路４００において検出される。
【００２５】
手術用動力伝達アダプタ（以下、単に「アダプタ」と称する。）２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄと処置具２４０ａ〜２４０ｄとの間に介在されてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄと処置具２４０ａ〜２４０ｄとをそれぞれ接続する。アダプタ２２０ａ〜２２０ｄは、それぞれが処置具２４０ａ〜２４０ｄを駆動する駆動機構を有し、対応するスレーブアームの動力部において発生した動力を、対応する処置具に伝達するように構成されている。
アダプタ２２０ａ〜２２０ｄの駆動機構は、対応する処置具の構成に応じて、例えば、直動機構、回動機構等が設けられている。
【００２６】
スレーブ制御回路４００は、例えばＣＰＵやメモリ等を有して構成されている。スレーブ制御回路４００は、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの制御を行うための所定のプログラムを記憶しており、入力処理回路７００からの制御信号に従って、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄ又は処置具２４０ａ〜２４０ｄの動作を制御する。すなわち、スレーブ制御回路４００は、入力処理回路７００からの制御信号に基づいて、操作者Ｏｐによって操作されたマスターアームの操作対象のスレーブアーム（または処置具）を特定し、特定したスレーブアーム等に操作者Ｏｐのマスターアームの操作量に対応した動きをさせるために必要な駆動量を演算する。
【００２７】
そして、スレーブ制御回路４００は、算出した駆動量に応じてマスターアームの操作対象のスレーブアーム等の動作を制御する。この際、スレーブ制御回路４００は、対応したスレーブアームに駆動信号を入力するとともに、対応したスレーブアームの動作に応じて動力部の位置検出器から入力されてくる検出信号に応じて、操作対象のスレーブアームの駆動量が目標の駆動量となるように駆動信号の大きさや極性を制御する。
【００２８】
マスターアーム５００ａ、５００ｂは複数のリンク機構で構成されている。リンク機構を構成する各リンクには例えばインクリメンタルエンコーダ等の位置検出器が設けられている。この位置検出器によって各リンクの動作を検知することで、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作量が入力処理回路７００において検出される。
【００２９】
図１の医療用マニピュレータシステムは、２本のマスターアーム５００ａ、５００ｂを用いて４本のスレーブアームを操作するものであり、マスターアームの操作対象のスレーブアームを適宜切り替える必要が生じる。このような切り替えは、例えば操作者Ｏｐの操作部６００の操作によって行われる。勿論、マスターアームの本数とスレーブアームの本数とを同数とすることで操作対象を１対１の対応とすれば、このような切り替えは不要である。
【００３０】
操作部６００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作対象のスレーブアームを切り替えるための切替ボタンや、マスターとスレーブの動作比率を変更するスケーリング変更スイッチ、システムを緊急停止させたりするためのフットスイッチ等の各種の操作部材を有している。操作者Ｏｐによって操作部６００を構成する何れかの操作部材が操作された場合には、対応する操作部材の操作に応じた操作信号が操作部６００から入力処理回路７００に入力される。
【００３１】
入力処理回路７００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂからの操作信号及び操作部６００からの操作信号を解析し、操作信号の解析結果に従って本医療用マニピュレータシステムを制御するための制御信号を生成してスレーブ制御回路４００に入力する。
【００３２】
画像処理回路８００は、スレーブ制御回路４００から入力された画像信号を表示させるための各種の画像処理を施して、操作者用ディスプレイ９００ａ、助手用ディスプレイ９００ｂにおける表示用の画像データを生成する。操作者用ディスプレイ９００ａ及び助手用ディスプレイ９００ｂは、例えば液晶ディスプレイで構成され、観察器具を介して取得された画像信号に従って画像処理回路８００において生成された画像データに基づく画像を表示する。
【００３３】
以上のように構成された医療用マニピュレータシステムでは、操作者Ｏｐがマスターアーム５００ａ、５００ｂを操作すると、対応するスレーブアームおよび当該スレーブアームに取り付けられた処置具がマスターアーム５００ａ、５００ｂの動きに対応して動作する。これにより、患者Ｐに対して所望の手技を行うことができる。
【００３４】
次に、本実施形態の医療用処置具について説明する。
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の先端側を示す模式的な正面図、および断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の先端側の模式的な分解斜視図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面である。図５は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部の開閉に用いるワイヤ駆動部の一例を示す模式的な正面図である。
【００３５】
処置具１（医療用処置具）は、上述の処置具２４０ａ〜２４０ｄとしてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄに装着することができるものである。
処置具１の概略構成は、図２（ａ）、（ｂ）および図３に示すように、各種処置を行なうための処置部１０と、処置部１０を操作するための操作部材２０Ａ（第１の操作部材）、操作部材２０Ｂ（第２の操作部材）（図３参照）と、操作部材２０Ａ、２０Ｂを牽引するワイヤ２１（図２（ｂ）、図３参照）と、操作部材２０Ａ、２０Ｂが挿通されたシース部３０（図２（ａ）、（ｂ）参照）とを備えている。
【００３６】
処置部１０は、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２からなる一対の鉗子片（処置具片）を備えている。第１鉗子片１１および第２鉗子片１２は、それぞれの長手方向の中間部に設けられた貫通孔１１ｅ、１２ｅ（図３参照）に貫通する鉗子回動軸１３で互いに回動可能に連結されており、鉗子回動軸１３よりも先端側の領域が、開閉して体内組織や手術器具等の対象物を把持したり、押し開いたり、押さえたりする鉗子部１４となっている。
また、処置部１０は、鉗子回動軸１３を固定し、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２の基端側（鉗子部１４と反対側）を側方から覆うとともに、シース部３０を連結するカバー部材３２（基体）を備える。
【００３７】
第１鉗子片１１の長手方向の中間部には、図３に示すように、鉗子回動軸１３の軸方向に空間１１ｄを隔てた状態で対向するとともに、鉗子回動軸１３を貫通させる貫通孔１１ｅを有する基部１１ｃが設けられ、各基部１１ｃから基端側に向かって２本のアーム部１１Ａ、１１Ｂが延ばされている。
アーム部１１Ａの基端側の端部１１ａには貫通孔が設けられ、この貫通孔に、リンク部材１５（第２リンク部材）の先端部１５ａ（第１の端部）に設けられたリンク回動軸１５ｃが挿通され、これによりリンク部材１５がアーム部１１Ａに対し回動可能に連結されている。
また、アーム部１１Ｂの基端側の端部１１ｂには貫通孔が設けられ、この貫通孔に、リンク部材１６（第１リンク部材）の先端部１６ａ（第１の端部）に設けられたリンク回動軸１６ｃが挿通され、これによりリンク部材１６がアーム部１１Ｂに対し回動可能に連結されている。
リンク回動軸１５ｃ、１６ｃの中心軸線は、いずれも鉗子回動軸１３の中心軸線と平行である。
【００３８】
このように、アーム部１１Ａ、１１Ｂ、リンク部材１５、１６は、それぞれリンク機構のリンクであり、端部１１ａ、１１ｂ、先端部１５ａ、１６ａには、リンク機構の回動継手であるリンク回動軸１５ｃ、１６ｃが設けられている。このため、本明細書では、リンクの端部である先端部１５ａ、１６ａ、端部１１ａ、１１ｂの位置という場合、特に断らない限りは、先端部１５ａ、１６ａの回動継手の回動中心の位置、すなわちリンク回動軸１５ｃ、１６ｃの回動中心の位置を表すものとする。
また、以下に説明する他のリンクの端部の位置についても同様とする。
【００３９】
同様に、第２鉗子片１２の長手方向の中間部には、第１鉗子片１１の空間１１ｄ内に挿入可能であって、鉗子回動軸１３を貫通させる貫通孔１２ｅを有する基部１２ｃが設けられ、基部１２ｃから基端側に向かって２本のアーム部１２Ａ、１２Ｂが延ばされている。
第２鉗子片１２は、第１鉗子片１１の空間１１ｄ内に、基部１２ｃを挿入し、各貫通孔１１ｅおよび貫通孔１２ｅを鉗子回動軸１３が貫通した状態で、第１鉗子片１１とともに鉗子回動軸１３に対して回動可能に連結されている。
アーム部１２Ａの基端側の端部１２ａには貫通孔が設けられ、この貫通孔に、リンク部材１７（第１リンク部材）の先端部１７ａ（第１の端部）に設けられたリンク回動軸１７ｃが挿通され、これによりリンク部材１７がアーム部１２Ａに対し回動可能に連結されている。
また、アーム部１２Ｂの基端側の端部１２ｂには貫通孔が設けられ、この貫通孔に、リンク部材１８（第２リンク部材）の先端部１８ａ（第１の端部）に設けられたリンク回動軸１８ｃが挿通され、これによりリンク部材１８がアーム部１２Ｂに対し回動可能に連結されている。
リンク回動軸１７ｃ、１８ｃの中心軸線は、いずれも鉗子回動軸１３の中心軸線と平行である。また、各リンク部材１７、１８の各先端部１７ａ、１８ａは、第１鉗子片１１において鉗子回動軸１３より基端側で連結されている。
【００４０】
リンク部材１５、１８の基端部１５ｂ、１８ｂ（第２の端部）は、操作部材２０Ｂの後述する接続回動軸２０ｂを介して操作部材２０Ｂに回動可能に接続されている。接続回動軸２０ｂの中心軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１５ｃ、１８ｃの各中心軸線と平行であり、各リンク部材１５、１８は、操作部材２０Ｂに対して相対回動可能である。
【００４１】
リンク部材１６、１７の基端部１６ｂ、１７ｂ（第２の端部）は、操作部材２０Ａの後述する接続回動軸２０ａを介して操作部材２０Ａに回動可能に接続されている。接続回動軸２０ａの中心軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１６ｃ、１７ｃの各中心軸線と平行であり、各リンク部材１６、１７は、操作部材２０Ａに対して相対回動可能である。
【００４２】
操作部材２０Ａは金属等で形成され、操作部材２０Ａの先端側には、基端部１６ｂ、１７ｂを回動支持する接続回動軸２０ａが設けられている。本実施形態では、操作部材２０Ａの形状は、一例として、鉗子部１４側に向いた先端側が半円状に丸められ、基端側が角状とされた、断面矩形状のブロック状部材である。操作部材２０Ａの基端側から先端側に向かう方向に対する接続回動軸２０ａに直交する方向の幅はｗとされている。
操作部材２０Ａの基端側には、ワイヤ２１の一端部が挿入され、ワイヤ２１の一端部が溶接や接着、あるいはかしめ等により一体に接続されている。
【００４３】
操作部材２０Ｂは、金属等で形成され、操作部材２０Ｂの先端側には、基端部１５ｂ、１８ｂを回動支持する接続回動軸２０ｂが設けられている。本実施形態では、操作部材２０Ｂの形状は、一例として、鉗子部１４側に向いた先端側が半円状に丸められ、基端側が角状とされた、断面矩形状のブロック状部材である。操作部材２０Ｂの基端側から先端側に向かう方向に対する接続回動軸２０ｂに直交する方向の幅はｗとされている
操作部材２０Ｂの基端側には、ワイヤ２１の他端部が挿入され、ワイヤ２１の他端部が溶接や接着、あるいはかしめ等により一体に接続されている。
【００４４】
このような構成により、第１鉗子片１１、第２鉗子片１２、リンク部材１５、１６、１７、１８は、鉗子回動軸１３、リンク回動軸１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ、接続回動軸２０ａ、２０ｂを回動継手とするリンク機構を構成している。このため、リンク機構について述べる際に、第１鉗子片１１、第２鉗子片１２、リンク部材１５、１６、１７、１８をまとめて、リンク部材と称する場合がある。
本実施形態では、一例として、アーム部１１Ａとアーム部１２Ｂ、アーム部１１Ｂとアーム部１２Ａ、リンク部材１５とリンク部材１８、リンク部材１６とリンク部材１７の各対同士を同じ長さとし、開閉の中心に対して対称なリンク機構が構成されている場合の例で説明する。
【００４５】
ワイヤ２１は、操作部材２０Ａ、２０Ｂを進退させる操作力を、操作部材２０Ａ、２０Ｂに伝達する部材であり、本実施形態では、金属の撚り線ワイヤからなる。
ワイヤ２１の一端部および他端部は、それぞれ操作部材２０Ａ、２０Ｂの基端側に固定されている。
【００４６】
カバー部材３２は、図３に示すように、鉗子部１４の基端側部分を側方から覆う側板部３２ａ、３２ｂを先端側に備え、基端側が円柱状の外形を有し、例えば金属等からなる部材である。カバー部材３２の内部には、円柱状部分の中心軸線Ｏに沿って断面矩形状の貫通孔３２ｉが設けられている。
以下では、処置部１０における相対的な方向を参照する場合、図３に示すように、中心軸線Ｏに一致する軸をＺ軸、Ｚ軸に直交し鉗子回動軸１３の中心軸線に平行な方向をＹ軸、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸をＸ軸とするＸＹＺ座標系を用いる場合がある。
Ｚ軸の正方向は処置部１０における先端側、同じく負方向は処置部１０における基端側である。
本実施形態では、カバー部材３２における対称面は、ＹＺ平面およびＺＸ平面であり、側板部３２ａ、３２ｂは、ＹＺ平面およびＺＸ平面に関して面対称な形状を有する。
【００４７】
側板部３２ａ、３２ｂの先端側の端部には、それぞれ、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２を連結した鉗子回動軸１３を挿通して位置を固定するための貫通孔からなる軸固定部３２ｃ、３２ｄが設けられている。
また、側板部３２ａ、３２ｂが固定された円柱状部分の先端側には、側板部３２ａ、３２ｂの間に、鉗子回動軸１３で連結された第１鉗子片１１および第２鉗子片１２のアーム部１１Ａ、１２Ａ、リンク部材１５、１６を回動可能の収容する溝部３２ｅと、アーム部１１Ｂ、１２Ｂ、リンク部材１７、１８を回動可能の収容する溝部３２ｆとが、ＺＸ平面に沿う位置にＸ軸方向に貫通して設けられている。
このため、図２（ａ）に示すように、組立状態では、鉗子回動軸１３はカバー部材３２に固定され、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２は、カバー部材３２に対して回動可能に支持されている。
【００４８】
貫通孔３２ｉのＹ軸方向に互いに対向する内周面の間隔は、基端側よりも先端側が広くなっており、このため、Ｚ軸方向の中間部の同位置に段部３２ｈがそれぞれ形成されている。
【００４９】
また、貫通孔３２ｉにおいて、段部３２ｈよりも先端側のＸ軸方向に対向する内周面には、操作部材２０Ａ、２０Ｂの幅ｗよりもわずかに大きい幅Ｗ（図４参照）を有し、操作部材２０Ａ、２０ＢをＺ軸方向に進退移動可能に保持するガイド溝部３２ｊ（第１ガイド）、ガイド溝部３２ｋ（第２ガイド）がそれぞれ形成されている。
これにより、操作部材２０Ａ（２０Ｂ）がワイヤ２１によってＺ軸方向に沿って駆動されると、ガイド溝部３２ｊ（３２ｋ）をガイドとして、操作部材２０Ａ（２０Ｂ）がＺ軸方向に円滑に進退できるようになっている。
【００５０】
シース部３０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、筒状に形成されたシース３１を備えており、シース３１内にワイヤ２１が進退可能に挿通されている。本実施形態では、シース３１として可撓性を有する公知のコイルシースが用いられている。
シース３１の先端部は、カバー部材３２の基端側に設けられた基端支持部３２ｇの内部に取り付けられている。これにより、鉗子回動軸１３は、シース部３０に対しても移動しないように固定されている。
【００５１】
シース部３０において、カバー部材３２が接続されたのと反対側の基端部には、図５に示すように、ワイヤ駆動部３３が連結されている。
ワイヤ駆動部３３は、図１のアダプタ２２０ａ〜２２０ｄのうち、駆動機構として回動機構が設けられたものに着脱可能に接続され、そのアダプタに対応するスレーブアームから供給される動力をワイヤ２１に伝達する部材である。以下では、一例として、ワイヤ駆動部３３が、アダプタ２２０ａに装着され、スレーブアーム２００ａからの動力を受ける場合の例で説明する。
ワイヤ駆動部３３の概略構成は、本実施形態では、アダプタ２２０ａに着脱可能な形状を有する筐体３３ａの内部に、駆動軸３５、駆動プーリ３４、および張力付加部３６Ａ、３６Ｂを備える。
【００５２】
駆動軸３５は、筐体３３ａに回転可能に保持され、筐体３３ａをアダプタ２２０ａに装着した際に、図示略の端部がアダプタ２２０ａの図示略の動力伝達軸と連結可能な構成とされている。駆動軸３５の図４に示す端部は、駆動プーリ３４に固定されている。
【００５３】
駆動プーリ３４は、駆動軸３５の端部に固定され、駆動軸３５の回動に伴って回動するもので、操作部材２０Ａ、２０Ｂとの間で張られたワイヤ２１の中間部にワイヤ２１の配回し経路の内側から巻き掛けられている。
【００５４】
張力付加部３６Ａ、３６Ｂは、それぞれ、操作部材２０Ａと駆動プーリ３４との間の位置と、操作部材２０Ｂと駆動プーリ３４との間の位置とで、ワイヤ２１に張力を付加するものである。
また、張力付加部３６Ａ、３６Ｂは、それぞれ共通して、固定プーリ３７ａ、３７ｂ、テンションプーリ３８、およびスプリング３９を備え、ワイヤ２１に対するこれらの設置位置のみが異なっている。
【００５５】
固定プーリ３７ａ、３７ｂは、操作部材２０Ａ（２０Ｂ）と駆動プーリ３４との間で張架されたワイヤ２１の配回し経路の外側において、互いに離間した位置に図示略の支持部材の端部に回転可能に固定されている。
テンションプーリ３８は、固定プーリ３７ａ、３７ｂの間に張られたワイヤ２１に対して、ワイヤ２１の配回し経路の内側から巻き掛けて、配回し経路の外側に向かってワイヤ２１を引き出すものである。本実施形態では、テンションプーリ３８は、スプリング３９を介して筐体３３ａに弾性支持された回転軸３８ａに回転可能に取り付けられている。
スプリング３９の構成は、回転軸３８ａを弾性支持できれば、特に限定されず、例えば、コイルばねや板ばね等の適宜のばね部材、弾性部材を採用することができる。
【００５６】
上記のように構成された処置具１の使用時の動作について、上述のスレーブアーム２００ａ〜２００ｄの一つ、例えば、スレーブアーム２００ａに取り付けた場合を例にとって説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部が開いた状態を示す模式的な断面図である。図７（ａ−１）、（ａ−２）は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部の閉じた時のリンク部材の位置関係を示す模式図である。図７（ｂ−１）、（ｂ−２）は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具の処置部の開いた時のリンク部材の位置関係を示す模式図である。図８（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の医療用処置具のトグル機構における開閉作用について説明するための模式図である。
【００５７】
まず操作者Ｏｐは、所望のスレーブアーム、例えばスレーブアーム２００ａのアダプタ２２０ａに処置具１のワイヤ駆動部３３を装着し、これにより処置具１とスレーブアーム２００ａとを接続する。また、必要に応じて、他の処置具である処置具２４０ｂ〜２４０ｄをアダプタ２２０ｂ〜２２０ｄに接続する。
操作者Ｏｐが対応するマスターアームに所定の操作を行うと、スレーブ制御回路４００ａを介して当該スレーブアームの動力部が駆動される。当該動力部で発生した動力は、アダプタを介して直動運動または回動運動に変換される。
【００５８】
例えば、処置具１を駆動するスレーブアーム２００ａの動力は、アダプタ２２０ａにおいて回動運動に変換され、ワイヤ駆動部３３の駆動軸３５が操作量に応じて回動される。
本実施形態では、図５で、駆動プーリ３４が図示反時計回り（矢印Ａの方向）に回転されると、操作部材２０Ａ側のワイヤ２１によって操作部材２０Ａが駆動プーリ３４側に牽引される（矢印ａ参照）。また、操作部材２０Ｂ側のワイヤ２１は駆動プーリ３４から操作部材２０Ｂ側に送り出される。
逆に、駆動プーリ３４が図示時計回り（矢印Ｂの方向）に回転されると、操作部材２０Ｂ側のワイヤ２１によって操作部材２０Ｂが駆動プーリ３４側に牽引される（矢印ｂ参照）。また、操作部材２０Ａ側のワイヤ２１は駆動プーリ３４から操作部材２０Ａ側に送り出される。
【００５９】
このように操作部材２０Ａ、２０Ｂが牽引されると、それぞれの移動量に応じて処置具１内の各リンク部材が移動して、鉗子部１４が開き角０°で閉じた状態（図２（ｂ）参照）と最大開き角で開いた状態（図６参照）との間で開閉動作が行われる。
このため、操作部材２０Ａは、カバー部材３２に対して一定の進退方向に沿って移動可能に設けられ、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２を開く方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第１の操作部材になっている。
また、操作部材２０Ｂは、カバー部材３２に対して一定の進退方向に沿って移動可能に設けられ、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２を閉じる方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第２の操作部材になっている。
【００６０】
以下、操作部材２０Ａ、２０Ｂの進退時における接続回動軸２０ａ、２０ｂの中心軸線上の点の移動軌跡が形成する直線を、この移動に伴って進退する操作部材２０Ａ、２０Ｂに接続された各リンク部材の「基端部の進退軸」と称する。
本実施形態では、基端部１６ｂ、１７ｂの進退軸ＯＡ（図７（ａ−２）、（ｂ−２）参照）は、鉗子回動軸１３の中心軸線と接続回動軸２０ａの中心軸線とを通り、カバー部材３２の中心軸線Ｏに平行である。また、進退軸ＯＡは、ガイド溝部３２ｊの長手方向に沿う中心軸とも平行である。
また、基端部１５ｂ、１８ｂの進退軸ＯＢ（図７（ａ−１）、（ｂ−１）参照）は、鉗子回動軸１３の中心軸線と接続回動軸２０ｂの中心軸線とを通り、カバー部材３２の中心軸線Ｏに平行である。また、進退軸ＯＢは、ガイド溝部３２ｋの長手方向に沿う中心軸とも平行である。
【００６１】
まず、鉗子部１４が閉じた状態の処置具１内の各部材の位置関係について説明する。
鉗子部１４が閉じた状態では、図７（ａ−１）に示すように、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２は、先端側が密着して閉じられている。基端側では、アーム部１１Ａの端部１１ａと、アーム部１２Ｂの端部１２ｂとが、鉗子回動軸１３回りの回動の周方向において最も離れた状態になっている。また、このとき、図７（ａ−２）示すように、アーム部１１Ｂの端部１１ｂと、アーム部１２Ａの端部１２ａとは、鉗子回動軸１３回りの回動の周方向において最も近づいた状態になっている。
この閉じた状態は、本実施形態では、図７（ａ−１）に示すように、接続回動軸２０ｂが、進退軸ＯＢ上の可動範囲において鉗子回動軸１３に対して一定距離以上離れた位置に位置付けられることにより実現される。すなわち、開いた状態から、リンク回動軸１５ｃ回りにリンク部材１５が図示反時計回りに回動されるとともにリンク回動軸１８ｃ回りにリンク部材１８が図示時計回りに回動されることで、接続回動軸２０ｂとリンク回動軸１５ｃ、１８ｃとがＺ軸方向において一定距離以下に近づくため実現される。
また、このとき、図７（ａ−２）に示すように、接続回動軸２０ａは、進退軸ＯＡ上の可動範囲において鉗子回動軸１３に対して一定距離以下に近づいた位置に位置付けられ、接続回動軸２０ａとリンク回動軸１６ｃ、１７ｃとは、Ｚ軸方向において一定距離以上離間されている。
【００６２】
このため、鉗子部１４が閉じた状態では、接続回動軸２０ａは、ガイド溝部３２ｊ内の可動範囲において、最も鉗子回動軸１３寄りに位置またはこの位置に近接している。また、接続回動軸２０ｂは、ガイド溝部３２ｋ内の可動範囲において、鉗子回動軸１３から最も遠い位置またはこの位置に近接している。
カバー部材３２に形成されたＹ軸正方向側の段部３２ｈの位置は、操作部材２０Ｂの基端側への移動範囲を規定しており、段部３２ｈは、操作部材２０Ｂの最大後退量を規制するストッパとして機能している。段部３２ｈの位置は、把持する対象物の形状と上記降伏応力を考慮して設定されている。そのため、対象物を把持した状態で、段部３２ｈに操作部材２０Ｂの基端が後退されても各リンク部材１５、１８と第１鉗子片１１および第２鉗子片１２とは塑性変形を生じない。
【００６３】
このような鉗子部１４が閉じた状態から、鉗子部１４を開くには、操作者Ｏｐがマスターアームを操作することにより、スレーブアーム２００ａからワイヤ駆動部３３の駆動軸３５に動力を伝達し、ワイヤ駆動部３３の駆動プーリ３４を図５の矢印Ａ方向に回動させる。これにより操作部材２０Ａと駆動プーリ３４との間のワイヤ２１が図５の矢印ａ方向に牽引され、操作部材２０Ａが駆動プーリ３４側に移動される。
この際、操作部材２０Ａはシース部３０側に後退するが、鉗子回動軸１３はカバー部材３２に固定されているので、シース部３０側に後退しない。この結果、図７（ｂ−２）に示すように、接続回動軸２０ａが鉗子回動軸１３から遠ざかる。これに伴って、接続回動軸２０ａとリンク回動軸１６ｃ、１７ｃとがＺ軸方向において近づくことにより、リンク部材１６、１７が第１鉗子片１１、第２鉗子片１２、および操作部材２０Ａに対して回動し、鉗子部１４が開かれていく。
【００６４】
一方、操作部材２０Ｂと駆動プーリ３４との間のワイヤ２１は図５の矢印ａ’に示すように、駆動プーリ３４から離間する方向に送り出されるが、たるみ側となるため、ワイヤ２１の張力は減少しようとする。
ただし、操作部材２０Ｂは、アーム部１１Ｂ、１２Ａと同様に鉗子回動軸１３回りに回動されるアーム部１１Ａ、１２Ｂにリンク部材１５、１８を介して連結され、リンク機構の動きに連動するため、ワイヤ２１からの作用がなくても図５の矢印ａ’方向に移動していく。
このため、ワイヤ２１の張力は牽引開始前と大きな変化はないが、例えば、ワイヤ２１の伸び変形、リンク機構の移動誤差、リンクの変形等の影響により、ワイヤ２１の張力が変化する。本実施形態では、操作部材２０Ｂと駆動プーリ３４との間に張力付加部３６Ｂを設けている。このため、ワイヤ２１の張力が変化しようとしても、張力の変化に応じてテンションプーリ３８が移動してスプリング３９の弾性復元力が作用することで、ワイヤ２１の張力が一定に保たれる。
【００６５】
接続回動軸２０ａがＺ軸負方向側に最大限牽引されると、図７（ｂ−２）に示すように、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２の基端側では、アーム部１２Ａの端部１２ａと、アーム部１１Ｂの端部１１ｂとが、鉗子回動軸１３回りの回動の周方向において最も離れた状態になり、鉗子部１４が最も開いた状態となる。このとき、図７（ｂ−１）示すように、アーム部１１Ａの端部１１ａと、アーム部１２Ｂの端部１２ｂとは、鉗子回動軸１３回りの回動の周方向において最も近づいた状態になっている。
【００６６】
また、例えば、操作者Ｏｐがマスターアームを操作して、駆動プーリ３４を図５の矢印Ｂ方向に回動させると、上述したのと逆の動作で、操作部材２０Ａが駆動プーリ３４側に牽引され、図５の矢印ｂの方向に移動して鉗子部１４が閉じる。
このとき、上述とは反対に、操作部材２０Ａと駆動プーリ３４との間のワイヤ２１がたるみ側となるが、本実施形態では、操作部材２０Ａと駆動プーリ３４との間に張力付加部３６Ａを設けている。このため、ワイヤ２１の張力が変化しようとしても、張力の変化に応じてテンションプーリ３８が移動してスプリング３９の弾性復元力が作用することで、ワイヤ２１の張力が一定に保たれる。
【００６７】
このようにして、処置具１では、操作部材２０Ａを牽引することで一対の処置具片が回動して鉗子部１４が開かれ、操作部材２０Ｂを牽引することで一対の処置具片が回動して鉗子部１４が閉じられる。このため、処置具１によれば、対象組織を把持したり、曲針や縫合糸等の処置に必要な用具等を把持したりする等の所望の手技を行うことができる。
また、処置具１は、操作部材２０Ａ、２０Ｂを移動させて鉗子部１４の開閉動作を行う際に、ロッドを用いることなく、ワイヤ２１の牽引のみで操作を行うことができるため、シース部３０の可撓性を高めることが可能である。
【００６８】
本実施形態では、図７（ａ−１）に示すように、鉗子部１４が閉じられた状態において、接続回動軸２０ｂは、リンク回動軸１５ｃ、１８ｃよりも先端側（鉗子回動軸１３側）に位置している。すなわち、リンク部材１５、１８の基端部１５ｂ、１８ｂは、先端部１５ａ、１８ａよりも先端側に位置している。
また、リンク部材１５の基端部１５ｂの進退軸ＯＢとリンク回動軸１５ｃとの距離は、リンク部材１５の長さより短い。同様に、基端部１８ｂの進退軸ＯＢとリンク回動軸１８ｃとの距離は，リンク部材１８の長さより短い。
このため、図８（ａ）に示すように、一対の処置具片の回動中心（鉗子回動軸１３の中心軸線）とリンク部材１５の基端部１５ｂの位置（ＺＸ平面における接続回動軸２０ｂの中心位置）とを結んだ線分を基端部１５ｂの進退軸ＯＢに射影した長さＬ１（本実施形態では、処置具片の回動中心とリンク部材１５の基端部１５ｂとの距離に等しい）は、当該回動中心とリンク部材１５の先端部１５ａの位置（ＺＸ平面におけるリンク回動軸１５ｃの中心位置）とを結ぶ長さｌａの線分を基端部の進退軸ＯＢ上に射影した長さＬ２よりも短くなるように設定されている。なお、図８（ａ）の詳細については後述する。
また、特に図示しないが、本実施形態におけるリンク機構の、開閉の中心軸に関する対称性から、鉗子回動軸１３、先端部１８ａ、基端部１８ｂの位置関係についても同様の関係が成立している。
【００６９】
また、本実施形態では、図７（ｂ−２）に示すように、鉗子部１４が開かれた状態において、接続回動軸２０ａは、リンク回動軸１６ｃ、１７ｃよりも先端側（鉗子回動軸１３側）に位置している。すなわち、リンク部材１６、１７の基端部１６ｂ、１７ｂは、先端部１６ａ、１７ａよりも先端側に位置している。
また、リンク部材１６の基端部１６ｂの進退軸ＯＡとリンク回動軸１６ｃとの距離は、リンク部材１６の長さより短い。同様に、基端部１７ｂの進退軸ＯＡとリンク回動軸１７ｃとの距離は，リンク部材１７の長さより短い。
このため、図８（ｂ）に示すように、一対の処置具片の回動中心（鉗子回動軸１３の中心軸線）とリンク部材１６の基端部１６ｂの位置（ＺＸ平面における接続回動軸２０ａの中心位置）とを結んだ線分を基端部１６ｂの進退軸ＯＡに射影した長さＬ１’（本実施形態では、処置具片の回動中心とリンク部材１６の基端部１６ｂとの距離に等しい）は、当該回動中心とリンク部材１６の先端部１６ａの位置（ＺＸ平面におけるリンク回動軸１６ｃの中心位置）とを結ぶ長さｌａ’の線分を基端部の進退軸ＯＡ上に射影した長さＬ２’よりも短くなるように設定されている。なお、図８（ｂ）の詳細については後述する。
また、特に図示しないが、本実施形態におけるリンク機構の、開閉の中心軸に関する対称性から、鉗子回動軸１３、先端部１７ａ、基端部１７ｂの位置関係についても同様の関係が成立している。
【００７０】
このような構成により、操作部材２０Ａ、２０Ｂ、リンク部材１５、１６、１７、１８および第１鉗子片１１および第２鉗子片１２は、いわゆるトグル機構を構成している。
トグル機構では、小さい操作力でも容易に開閉動作を行うことができる。この点について、以下、図８（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００７１】
図８（ａ）、（ｂ）には、第１鉗子片１１、鉗子回動軸１３、リンク部材１５、１６、リンク回動軸１５ｃ、１６ｃ、接続回動軸２０ａ、２０ｂ、およびワイヤ２１を模式的に示している。
図８（ａ）に示すように、ワイヤ２１に操作入力Ｆｉを作用させて接続回動軸２０ｂをＺ軸負方向に牽引すると、接続回動軸２０ｂが後退して進退軸ＯＢとリンク部材１５とが基端側でなす角度αが大きくなり、リンク回動軸１５ｃを進退軸ＯＢから離間させる方向に移動させる力Ｆｂが生じる。力Ｆｂは第１鉗子片１１を鉗子回動軸１３回りにＹ軸負方向から正方向をみて反時計回り方向に回動させるように作用し、最終的に鉗子部１４において出力Ｆｏが発生する。
なお、図８（ａ）に示すｌｂおよびｌａは、第１鉗子片１１において、鉗子回動軸１３より基端側の領域の長さおよび鉗子回動軸１３より先端側のアーム部１１Ａの長さを、角度βは、進退軸ＯＢと、鉗子回動軸１３とリンク回動軸１５ｃとを結ぶ直線とがなす角度を指す。また、第２鉗子片１２等は図示していないが、同様に出力Ｆｏが発生する。
【００７２】
第１鉗子片１１および第２鉗子片１２において鉗子部１４に発生する出力Ｆｏの大きさは、下記式（１）で表される。ここで、α、βは、度（°）単位で表した角度である。
【００７３】
【数１】
【００７４】
したがって、角度αが９０°に近づくほど、出力Ｆｏは指数関数的に大きくなる。理論上は、出力Ｆｏを無限大にすることができるが、実際には、出力Ｆｏが所定の大きさ以上になると、各リンク部材１５、１７や第１鉗子片１１および第２鉗子片１２が塑性変形するため、これらの部材の降伏応力によって把持力の上限が規定される。
【００７５】
また、鉗子部１４を開く際に、トグル機構の作用によって開く力を増大させることができる点についても、上記と同様にして説明される。
図８（ｂ）に示すように、ワイヤ２１に操作入力Ｆｉ’を作用させて接続回動軸２０ａをＺ軸負方向に牽引すると、接続回動軸２０ａが後退して進退軸ＯＡとリンク部材１５とが基端側でなす角度α’が大きくなり、リンク回動軸１６ｃを進退軸ＯＡから離間させる方向に移動させる力Ｆｂ’が生じる。力Ｆｂ’は第１鉗子片１１を鉗子回動軸１３回りにＹ軸負方向から正方向をみて時計回り方向に回動させるように作用し、鉗子部１４が開くのを阻害する外力が作用する場合には、最終的に鉗子部１４において出力Ｆｏ’が発生する。
なお、図８（ｂ）に示すｌａ’は、第１鉗子片１１において、鉗子回動軸１３より先端側のアーム部１１Ｂの長さを、角度β’は、進退軸ＯＡと、鉗子回動軸１３とリンク回動軸１６ｃとを結ぶ直線とがなす角度を指す。また、第２鉗子片１２等は図示していないが、同様に出力Ｆｏ’が発生する。
【００７６】
第１鉗子片１１および第２鉗子片１２において鉗子部１４に発生する出力Ｆｏ’の大きさは、下記式（２）で表される。ここで、α’、β’は、度（°）単位で表した角度である。
【００７７】
【数２】
【００７８】
したがって、鉗子部１４が開くのを阻害する外力が作用する場合には、角度α’が９０度に近づくほど、出力Ｆｏ’は指数関数的に大きくなる。
なお、上記と同様に、カバー部材３２に形成されたＹ軸負方向側の段部３２ｈは、操作部材２０Ａの最大後退量を規制するストッパとしても機能しており、この段部３２ｈの位置は、鉗子部１４が開くのを阻害する外力と、処置具１の各部材の降伏応力とを考慮して設定されている。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の処置具１によれば、処置部１０の第１鉗子片１１、第２鉗子片１２、各リンク部材１５、１６、１７、１８、および操作部材２０Ａ、２０Ｂによってトグル機構が構成される。このため、牽引操作によってリンク部材１５、１８が進退軸ＯＢに対して直角に近い角度をなす領域と、リンク部材１６、１７が進退軸ＯＡに対して直角に近い角度をなす領域とでは、比較的小さな操作入力であっても鉗子部１４に発生する開閉力が増大する。このため、小さい操作力でも効率よく開閉動作を行うことができる。
特に、鉗子部１４を閉じる場合には、鉗子部１４に生じる把持力を効率よく増大させることができる。このため、被把持物を、効率よく加圧したり、強固に把持したりすることができる。
また鉗子部１４を開く場合には、鉗子部１４に生じる開き力を効率よく増大させることができる。このため、開くのを阻害する外力に抗して円滑に開くことができる。また、例えば、生体組織などを押し開く動作を容易に行うことができる。また、例えば、鉗子部１４が最大限開いた状態を外力に抗して安定的に維持することができる。
したがって、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させることができる。
【００８０】
また、操作入力Ｆｉ、Ｆｉ’が作用する接続回動軸２０ｂ、２０ａには、リンク部材１５、１８、１６、１７より進退軸ＯＢ、ＯＡから離間させる方向に出力Ｆｏの反力が作用するが、本実施形態のリンク部材１５、１８と、リンク１６、１７とは、それぞれ対をなして、進退軸ＯＢ、ＯＡに対して左右対称に配置されている。
このため、接続回動軸２０ｂはリンク回動軸１５ｃ、１８ｃの中間に位置し、接続回動軸２０ａはリンク回動軸１６ｃ、１７ｃの中間に位置するため、接続回動軸２０ｂ、２０ａにそれぞれ作用する出力Ｆｏの反力、Ｆｏ’の反力は、正反対の方向に作用する結果、打ち消しあってゼロとなる。
したがって、ガイド溝部３２ｊ、３２ｋに収容された操作部材２０Ａ、２０Ｂがそれぞれガイド溝部３２ｊ、３２ｋの内面に強く押し付けられることはなく、大きな摩擦が発生することが抑制される。
【００８１】
［第２の実施形態］
図９（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の医療用処置具の先端側を示す模式的な正面図、および断面図である。図１０は、本発明の第２の実施形態の医療用処置具の先端側の模式的な分解斜視図である。
【００８２】
処置具１Ａ（医療用処置具）は、上述の処置具２４０ａ〜２４０ｄとしてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄに装着することができるものである。
処置具１Ａの概略構成は、図９（ａ）、（ｂ）および図１０に示すように、上記第１の実施形態の処置部１０に代えて、処置部１０Ａを備える。
処置部１０Ａは、上記第１の実施形態の処置部１０のカバー部材３２に代えて、カバー部材３２Ａ（基体）を備え、上記第１の実施形態の操作部材２０Ａ、２０Ｂにそれぞれガイドピン２２を追加したものである。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８３】
ガイドピン２２は、摺動軸部２２ａと、摺動軸部２２ａと同軸で摺動軸部２２ａよりも大径な円板状のヘッド部２２ｂとを有し、操作部材２０Ａ、２０Ｂにおいて、それぞれ接続回動軸２０ａ、２０ｂの裏側に設けられている。ガイドピン２２の位置は、摺動軸部２２ａがそれぞれ接続回動軸２０ａ、２０ｂと同軸となる位置に設けられている。
ガイドピン２２は、例えば螺設、圧入、溶接等の適宜の固定手段によって操作部材２０Ａと固定されている。本実施形態では、一例として螺設を採用しており、これによりガイドピン２２は操作部材２０Ａ、２０Ｂと着脱可能に固定されている。
【００８４】
カバー部材３２Ａは、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２の基端側を側方から覆う側板部４２ａ、４２ｂと、側板部４２ａ、４２ｂの基端部を連結するとともに、シース部３０を内周側に連結する円環状の基端支持部４２ｃとを備える。
カバー部材３２Ａは、本実施形態では、シース部３０の端部の中心軸線と一致する基端支持部４２ｃの中心軸線Ｏ（図１０参照）を含んで互いに直交する２平面に対して面対称な形状を有している。
カバー部材３２Ａの材質は、例えば金属等からなる。
【００８５】
以下では、上記第１の実施形態と同様に、処置部１０Ａにおける相対的な方向を参照する場合、図１０に示すように、中心軸線Ｏに一致する軸をＺ軸、Ｚ軸に直交し鉗子回動軸１３の中心軸線に平行な方向をＹ軸、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸をＸ軸とするＸＹＺ座標系を用いる場合がある。
Ｚ軸の正方向は処置部１０Ａにおける先端側、同じく負方向は処置部１０Ａにおける基端側である。
本実施形態では、カバー部材３２Ａにおける対称面は、ＹＺ平面およびＺＸ平面であり、側板部４２ａ、４２ｂは、ＹＺ平面およびＺＸ平面に関して面対称な形状を有する。
【００８６】
側板部４２ａの先端側の端部には、軸固定部３２ｃが設けられている。
また、側板部４２ａにおいて軸固定部３２ｃよりも基端側の中間部には、操作部材２０Ａに固定されたガイドピン２２の摺動軸部２２ａをがたつくことなく挿通させる長穴４２ｅ（第１ガイド）が側板部４２ａに貫通して設けられている。
長穴４２ｅの位置は、長穴４２ｅの長手方向に沿う対称面がＺＹ平面となる位置に設けられている。すなわち、長穴４２ｅの長手方向の中心線は、軸固定部３２ｃの中心を通り、かつ基端支持部４２ｃの中心軸線Ｏに平行となる位置とされている。
長穴４２ｅの外周側には、ガイドピン２２のヘッド部２２ｂを内部に収容する段穴部４２ｆが設けられている。
このため、図９（ａ）に示すように、組立状態では、鉗子回動軸１３はカバー部材３２Ａに固定され、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２は、カバー部材３２Ａに対して回動可能に支持されている。
また、摺動軸部２２ａ、ヘッド部２２ｂは、それぞれ長穴４２ｅ、段穴部４２ｆ内で、軸固定部３２ｃの中心に向かってＺ軸方向に進退移動可能に配置されている。
これにより、操作部材２０Ａがワイヤ２１によってＺ軸方向に沿って駆動されると、長穴４２ｅをガイドとして、摺動軸部２２ａおよび操作部材２０ＡがＺ軸方向に円滑に進退できるようになっている。
【００８７】
同様に、図１０に示すように、側板部４２ｂには、側板部４２ａの軸固定部３２ｃ、長穴４２ｅ、段穴部４２ｆと、それぞれＹＺ平面に関して面対称な位置、形状を有する軸固定部３２ｄ、長穴４２ｈ（第２ガイド）、段穴部４２ｉが設けられている。
このため、特に図示しないが、組立状態では、操作部材２０Ｂに固定されたガイドピン２２の摺動軸部２２ａ、ヘッド部２２ｂは、それぞれ長穴４２ｈ、段穴部４２ｉ内で、軸固定部３２ｄの中心に向かってＺ軸方向に進退移動可能に配置されている。
これにより、操作部材２０Ｂがワイヤ２１によってＺ軸方向に沿って駆動されると、長穴４２ｈをガイドとして、摺動軸部２２ａおよび操作部材２０ＢがＺ軸方向に円滑に進退できるようになっている。
【００８８】
また、長穴４２ｅ、４２ｆが規定する操作部材２０Ａ、２０Ｂの可動範囲は、上記第１の実施形態における操作部材２０Ａ、２０Ｂの可動範囲と合わされている。
【００８９】
また、処置具１Ａでは、シース部３０は、カバー部材３２Ａの基端支持部４２ｃを介してカバー部材３２Ａに連結され、操作部材２０Ａ、２０Ｂに接続されたワイヤ２１がシース部３０内に挿通されている。ワイヤ２１は、特に図示しないが、上記第１の実施形態と同様にシース部３０の他端部に設けられたワイヤ駆動部３３に巻きかけられている。
【００９０】
このような構成により、処置部１０Ａには、第１ガイドおよび第２ガイドの構成が異なる他は、上記第１の実施形態と同様のトグル機構が構成されている。
すなわち、上記第１の実施形態の処置部１０が、カバー部材３２の内部に形成されたガイド溝部３２ｊ、３２ｋによって、操作部材２０Ａ、２０ＢのＺ軸方向の移動がガイドされているのに対して、本実施形態の処置部１０は、カバー部材３２Ａに設けられた長穴４２ｅ、４２ｆによって、操作部材２０Ａ、２０Ｂの接続回動軸２０ａ、２０ｂに同軸に設けられたガイドピン２２の摺動軸部２２ａがガイドされる点のみが異なる。
このため、本実施形態の処置具１Ａも、上記第１の実施形態の処置具１と同様な動作を行うことができ、上記第１の実施形態の処置具１と略同様の作用を備える。
例えば、接続回動軸２０ｂ、２０ａにそれぞれ作用する出力Ｆｏの反力、Ｆｏ’の反力は、正反対の方向に作用する結果、打ち消しあってゼロとなるが、本実施形態では、長穴３２ｈ、３２ｅに挿通された接続回動軸２０ｂ、２０ａがそれぞれ長穴３２ｈ、３２ｅの内面に強く押し付けられることはなく、大きな摩擦が発生することが抑制される。
【００９１】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態の医療用処置具について説明する。
図１１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の医療用処置具の模式的な正面図および裏面図である。図１２は、本発明の第３の実施形態の医療用処置具の処置部が開いた状態を示す模式的な断面図である。
【００９２】
本実施形態の処置具１Ｂ（医療用処置具）は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第２の実施形態の処置具１Aの処置部１０Ａに代えて、処置部１０Ｂを備え、上記第２の実施形態と同様に、図１に示す医療用マニピュレータシステムの処置具２４０ａ〜２４０ｄとしてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄに装着して用いることができるものである。
本実施形態の処置具１Ｂは、一対の処置具片のうち一方だけが回動可能である点が、上記第２の実施形態の処置具１と異なる。
以下、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９３】
処置具１Ｂの処置部１０Ｂは、図１１（ａ）、（ｂ）、図１２に示すように、鉗子片４１（処置具片）がカバー部材４０（基体）に鉗子回動軸１３によって回動可能に固定されたものである。
鉗子片４１は、中央部に鉗子回動軸１３を挿通する軸孔部４１ｃを備え、軸孔部４１ｃよりも先端側に被処置物を押さえる鉗子片部４１Ｃが形成され、軸孔部４１ｃより基端側に、アーム部４１Ａ、４１Ｂが延ばされている。
鉗子片部４１Ｃは、後述するカバー部材４０の鉗子片４０ａとともに、開閉して体内組織や手術器具等の対象物を把持したり、押し開いたり、押さえたりする鉗子部１４Ａを構成している。
【００９４】
アーム部４１Ａの基端側の端部４１ａには、上記第１の実施形態と同様のリンク部材１５（第２リンク部材）の先端部１５ａ（第１の端部）が、先端部１５ａに設けられたリンク回動軸１５ｃを介してアーム部４１Ａに対し回動可能に連結されている。
また、アーム部４１Ｂの基端側の端部４１ｂには、上記第１の実施形態と同様のリンク部材１６（第１リンク部材）の先端部１６ａ（第１の端部）が、先端部１６ａに設けられたリンク回動軸１６ｃを介してアーム部４１Ｂに対し回動可能に連結されている。
ただし、上記第１の実施形態とは異なり、操作部材２０Ｂ、２０Ａには、リンク部材１８、１７のような他のリンクは接続されていない。
リンク回動軸１５ｃ、１６ｃの中心軸線は、いずれも鉗子回動軸１３の中心軸線と平行である。
このように、アーム部４１Ａ、４１Ｂ、リンク部材１５、１６は、それぞれリンク機構のリンクであり、端部４１ａ、４１ｂ、先端部１５ａ、１６ａには、リンク機構の回動継手であるリンク回動軸１５ｃ、１６ｃが設けられている。
【００９５】
リンク部材１５、１６の基端部１５ｂ、１６ｂ（第２の端部）は、それぞれ上記第１の実施形態と同様に、それぞれ操作部材２０Ｂ、２０Ａに接続回動軸２０ｂ、２０ａを介して回動可能に接続されている。
すなわち、接続回動軸２０ｂの中心軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１５ｃの各中心軸線と平行であり、リンク部材１５は、操作部材２０Ｂに対して相対回動可能である。また、接続回動軸２０ａの中心軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１６ｃの各中心軸線と平行であり、リンク部材１６は、操作部材２０Ａに対して相対回動可能である。また、操作部材２０Ｂ、２０Ａには、それぞれ上記第１の実施形態と同様にワイヤ２１が接続されている。
また、操作部材２０Ｂ、２０Ａには、上記第１の実施形態と同様にそれぞれの接続回動軸２０ｂ、２０ａと同軸となるように、ガイドピン２２が固定されている。
【００９６】
カバー部材４０は、鉗子回動軸１３によって回動可能に連結された鉗子片４１の基端側を側方から覆う側板部４０Ａと、側板部４０Ａの先端側に固定して設けられた固定鉗子片部４０Ｂと、側板部４０Ａ、固定鉗子片部４０Ｂの基端部を連結するとともに、シース部３０を内周側に連結する上記第２の実施形態と同様の基端支持部４２ｃとを備える。
カバー部材４０の材質は、上記第２の実施形態のカバー部材３２Ａと同様、例えば金属等からなる。
【００９７】
以下では、上記第２の実施形態と略同様に、処置部１０Ｂにおける相対的な方向を参照する場合、中心軸線Ｏに一致する軸をＺ軸、Ｚ軸に直交し鉗子回動軸１３の中心軸線に平行な方向をＹ軸、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸をＸ軸とするＸＹＺ座標系を用いる場合がある。
Ｚ軸の正方向は処置部１０Ｂにおける先端側、同じく負方向は処置部１０Ｂにおける基端側である。
【００９８】
側板部４０Ａは、図１１（ａ）に示すように、上記第２の実施形態の側板部４２ａと外形がわずかに異なるのみの板状部材であり、側板部４２ａと同様に、先端側の端部には、鉗子片４１の軸孔部４１ｃに挿通された鉗子回動軸１３を挿通して位置を固定する軸固定部３２ｃが設けられている。
また、側板部４０Ａにおいて軸固定部３２ｃよりも基端側の中間部には、操作部材２０Ａに固定されたガイドピン２２の摺動軸部２２ａをがたつくことなく挿通させる長穴４２ｅ（第１ガイド）が側板部４０Ａに貫通して設けられている。
長穴４２ｅの位置は、長穴４２ｅの長手方向の中心線が、軸固定部３２ｃの中心を通り、かつ基端支持部４２ｃの中心軸線Ｏに平行となる位置とされている。
長穴４２ｅの外周側には、ガイドピン２２のヘッド部２２ｂを内部に収容する段穴部４２ｆが設けられている。
このため、図１１（ａ）に示すように、組立状態では、鉗子回動軸１３はカバー部材４０に固定され、鉗子片４１は、カバー部材４０に対して回動可能に支持されている。
また、操作部材２０Ａに接続された摺動軸部２２ａ、ヘッド部２２ｂは、それぞれ長穴４２ｅ、段穴部４２ｆ内で、軸固定部３２ｃの中心に向かってＺ軸方向に進退移動可能に配置されている。
これにより、操作部材２０Ａがワイヤ２１によってＺ軸方向に沿って駆動されると、長穴４２ｅをガイドとして、摺動軸部２２ａおよび操作部材２０ＡがＺ軸方向に円滑に進退できるようになっている。
【００９９】
固定鉗子片部４０Ｂは、図１１（ｂ）に示すように、基端支持部４２ｃに接続されるカバー部４０ｂと、カバー部材４０の先端側に設けられた鉗子片４０ａとからなる。
カバー部４０ｂは、側板部４０ＡとＹＺ平面に関して面対称な形状を有する板状部であり、側板部４０Ａの軸固定部３２ｃ、長穴４２ｅ、段穴部４２ｆに対応して、それぞれＹＺ平面に関して面対称な位置、形状を有する軸固定部３２ｄ、長穴４２ｈ（第２ガイド）、段穴部４２ｉが設けられている。
このため、組立状態では、操作部材２０Ｂに固定されたガイドピン２２の摺動軸部２２ａ、ヘッド部２２ｂは、それぞれ長穴４２ｈ、段穴部４２ｉ内で、軸固定部３２ｄの中心に向かってＺ軸方向に進退移動可能に配置されている。
これにより、操作部材２０Ｂがワイヤ２１によってＺ軸方向に沿って駆動されると、長穴４２ｈをガイドとして、摺動軸部２２ａおよび操作部材２０ＢがＺ軸方向に円滑に進退できるようになっている。
【０１００】
鉗子片４０ａは、鉗子回動軸１３を中心として回動される鉗子片４１の鉗子片部４１Ｃと、ＹＺ平面に整列した位置で密着して当接するように設けられ、鉗子片部４１Ｃとともに鉗子部１４Ａを構成している。
このため、鉗子部１４Ａは、一対の処置具片が、カバー部材４０に対して回動可能に支持された鉗子片部４１Ｃと、固定支持された鉗子片４０ａとから構成されている。
【０１０１】
ここで、アーム部４１Ａ、４１Ｂ、リンク部材１５、１６、および操作部材２０Ｂ、２０Ａによって構成されるリンク機構について説明する。これらのリンク機構は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第１、２の実施形態に係るおよびアーム部１１Ａ、１１Ｂ、リンク部材１５、１６、および操作部材２０Ｂ、２０Ａによって構成されるリンク機構と同様な位置関係に配置されている。このため、上記第１、２の実施形態と同様なトグル機構を構成している。
【０１０２】
また、処置具１Ｂでは、上記第２の実施形態の処置具１Ａと同様に、基端支持部４２ｃにシース部３０が接続され、操作部材２０Ｂ、２０Ａに接続されたワイヤ２１がシース部３０内に挿通されている。ワイヤ２１は、特に図示しないが、上記第１の実施形態と同様にシース部３０の他端部に設けられたワイヤ駆動部３３に巻きかけられている。
【０１０３】
このような処置具１Ｂによれば、上記第２の実施形態と同様にして、ワイヤ駆動部３３によりワイヤ２１を牽引することで、操作部材２０Ｂを牽引した場合は、鉗子片４１の鉗子片部４１Ｃが閉じる方向（鉗子片４０ａに近づく方向）に回動され、鉗子部１４Ａを閉じることができる。また、鉗子部１４Ａが閉じてから、さらにワイヤ２１を同方向に牽引することで、トグル機構の作用により小さな操作力によって把持力を増大させることができる。
また、ワイヤ２１を牽引することで操作部材２０Ａを牽引した場合は、鉗子片４１の鉗子片部４１Ｃが開く方向（鉗子片４０ａから離れる方向）に回動され、鉗子部１４Ａを開くことができる。また、鉗子部１４Ａを略最大限開いてから、さらにワイヤ２１を同方向に牽引することで、鉗子部１４Ａが開くのを阻害する外力を受ける場合に、トグル機構の作用により小さな操作力によって開く力を増大させることができる。
したがって、上記第２の実施形態と同様に、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させることができる。
【０１０４】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１３（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態の医療用処置具の処置部が閉じた状態、および開いた状態を示す模式的な断面図である。図１４は、本発明の第４の実施形態の医療用処置具の処置部の開閉に用いるラックピニオン駆動部の一例を示す模式的な正面図である。
【０１０５】
本実施形態の処置具１Ｃ（医療用処置具）は、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、上記第２の実施形態の処置具１Ａの処置部１０Ａに代えて、処置部１０Ｃを備える。また、図１４に示すように、上記第２の実施形態のワイヤ駆動部３３、ワイヤ２１に代えて、ラックピニオン駆動部６３、ワイヤ２１Ａ、２１Ｂを備える。ただし、処置部１０Ｂの構成に合わせて、ラックピニオン駆動部６３は２組、ワイヤ２１Ａ、２１Ｂは２対設けられている。
このような構成の処置具１Ｃは、上記第２の実施形態と同様に、図１に示す医療用マニピュレータシステムの処置具２４０ａ〜２４０ｄとしてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄに装着して用いることができるものである。
【０１０６】
本実施形態の処置具１Ｃは、上記第２の実施形態の処置具１Ａが、１対の処置具片の両方が基体に対して回動可能に支持され、これらの回動動作を１対の操作部材２０Ａ、２０Ｂによって操作するリンク機構を備えていたのに対して、同様に１対の処置具片がそれぞれ回動可能に支持された場合に、各処置具片の回動動作をそれぞれ独立に操作できるようにした点が異なる。このため、上記第３の実施形態における一方の処置具片を回動させるトグル機構を、他方の処置具片にも設けた構成となっている。このため、一方の処置具片およびそのトグル機構を説明すれば、他方の構成は容易に理解される。
以下では、上記第２の実施形態と異なる点を中心に説明する。また、２組の構成の説明がほとんど重複するため、対応する部材をかっこ書きして説明を簡素化する。
【０１０７】
処置具１Ｃの処置部１０Ｃは、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１鉗子片５１および第２鉗子片５２（１対の処置具片）が図示略の基体に鉗子回動軸１３によって回動可能に固定されたものである。
第１鉗子片５１（第２鉗子片５２）は、中央部に鉗子回動軸１３を挿通する軸孔部５１ｃ（５２ｃ）を備え、軸孔部５１ｃ（５２ｃ）よりも先端側に被処置物を押さえる鉗子片部５１Ｃ（５２Ｃ）が形成され、軸孔部５１ｃ（５２ｃ）より基端側に、アーム部５１Ａ、５１Ｂ（５２Ａ、５２Ｂ）が延ばされている。
鉗子片部５１Ｃ、５２Ｃは、開閉して体内組織や手術器具等の対象物を把持したり、押し開いたり、押さえたりする鉗子部１４Ｂを構成している。
【０１０８】
アーム部５１Ａ（５２Ｂ）の基端側の端部５１ａ（５２ｂ）には、上記第１の実施形態と同様のリンク部材１５（第２リンク部材）の先端部１５ａ（第１の端部）が、先端部１５ａに設けられたリンク回動軸１５ｃを介してアーム部５１Ａ（５２Ｂ）に対し回動可能に連結されている。
また、アーム部５１Ｂ（５２Ａ）の基端側の端部５１ｂ（５２ａ）には、上記第１の実施形態と同様のリンク部材１６（第１リンク部材）の先端部１６ａ（第１の端部）が、先端部１６ａに設けられたリンク回動軸１６ｃを介してアーム部５１Ｂ（５２Ａ）に対し回動可能に連結されている。
ただし、上記第２の実施形態とは異なり、操作部材２０Ｂ、２０Ａには、リンク部材１８、１７のような他のリンクは接続されていない。
各リンク回動軸１５ｃ、１６ｃの中心軸線は、いずれも鉗子回動軸１３の中心軸線と平行である。
このように、アーム部５１Ａ、５１Ｂ（５２Ｂ、５２Ａ）、リンク部材１５、１６は、それぞれリンク機構のリンクであり、端部５１ａ、５１ｂ（５２ｂ、５２ａ）、先端部１５ａ、１６ａは、リンク機構の回動継手であるリンク回動軸１５ｃ、１６ｃが設けられている。
【０１０９】
各リンク部材１５、１６の基端部１５ｂ、１６ｂ（第２の端部）は、それぞれ上記第２の実施形態と同様に、それぞれ操作部材２０Ｂ、２０Ａに接続回動軸２０ｂ、２０ａを介して回動可能に接続されている。なお、重なり合って見にくくなるため、図１３（ａ）、（ｂ）では、操作部材２０Ｂ、２０Ａ、ワイヤ２１Ａ、２１Ｂの図示は省略している。
すなわち、各接続回動軸２０ｂの中心軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１５ｃの各中心軸線と平行であり、各リンク部材１５は、各操作部材２０Ｂに対して相対回動可能である。また、各接続回動軸２０ａの中心軸線は、鉗子回動軸１３、および各リンク回動軸１６ｃの各中心軸線と平行であり、各リンク部材１６は、各操作部材２０Ａに対して相対回動可能である。
【０１１０】
本実施形態では、図１４に示すように、各操作部材２０Ｂ、２０Ａには、それぞれワイヤ２１Ｂ、２１Ａが接続されている。
各操作部材２０Ｂ、２０Ａには、上記第２の実施形態と同様にそれぞれの接続回動軸２０ｂ、２０ａに図示略のガイドピン２２が固定され、図示略の基体に設けられた長穴等のガイド内で移動可能に設けられている。
ただし、上記第２の実施形態とは異なり、リンク部材１５（１６）の基端部１５ｂ（１６ｂ）の進退軸ＰＢ（ＰＡ）は、中心軸線Ｏから先端部１５ａ（１６ａ）側（Ｘ軸正（負）方向側）に平行にずれた軸線に設定される。
【０１１１】
このようなアーム部５１Ａ、５１Ｂ（５２Ｂ、５２Ａ）、およびリンク部材１５、１６からなるリンク機構において、鉗子回動軸１３、先端部１５ａ、１６ａ、および接続回動軸２０ｂ、２０ａの位置関係は、進退軸ＰＢ、ＰＡが中心軸線Ｏから平行にずれている以外は、上記第１の実施形態のトグル機構を構成するリンク機構の回動継手部の位置関係と同様である。
【０１１２】
次に、ラックピニオン駆動部６３について説明する。
２組のラックピニオン駆動部６３は、図１のアダプタ２２０ａ〜２２０ｄのうち、駆動機構として回動機構が設けられたものに着脱可能に接続され、そのアダプタに対応するスレーブアームから供給される動力をワイヤ２１Ａ、２１Ｂに伝達する部材である。
以下では、一例として、２組のラックピニオン駆動部６３が、アダプタ２２０ｂに装着され、スレーブアーム２００ｂからの動力を受ける場合の例で説明する。
各ラックピニオン駆動部６３の概略構成は、図１４に示すように、本実施形態では、アダプタ２２０ｂに着脱可能な形状を有する筐体６３ａの内部に、駆動軸６６、ピニオン６５、およびラック６４Ａ、６４Ｂを備える。なお、各ラックピニオン駆動部６３の構成は同一のため、図１４では、一方のラックピニオン駆動部６３のみを示している。
【０１１３】
駆動軸６６は、筐体６３ａに回転可能に保持され、筐体６３ａをアダプタ２２０ｂに装着した際に、図示略の端部がアダプタ２２０ｂの図示略の動力伝達軸と連結可能な構成とされている。駆動軸６６の図１１に示す端部は、ピニオン６５に固定されている。
【０１１４】
ピニオン６５は、駆動軸６６の端部に固定され、駆動軸６６の回動に伴って回動するもので、互いに対向して平行に配置されたラック６４Ａ、６４Ｂと係合されている。
ラック６４Ａ（６４Ｂ）は、操作部材２０Ａ（２０Ｂ）に一端が接続されたワイヤ２１Ａ（２１Ｂ）の他端が固定され、ピニオン６５の回動に伴って一定方向に直動移動できるように筐体６３ａに支持されている。
このため本実施形態では、例えば、ピニオン６５が図１４の矢印Ｂ方向（図示反時計回り）に回動されると、ラック６４Ｂはワイヤ２１Ｂをラックピニオン駆動部６３側に牽引する方向に移動し、ラック６４Ａはワイヤ２１Ａを処置部１０Ｂ側に押し出す方向に移動する。逆に、ピニオン６５が図示Ａ方向に回動されると、これと反対の動作が行われる。
【０１１５】
このような処置具１Ｃによれば、ラックピニオン駆動部６３によりワイヤ２１Ａ、２１Ｂのいずれかを牽引することで、鉗子部１４Ｂを開閉することができる。
以下では、簡単のため、一例として、各ラックピニオン駆動部６３を同様に駆動することによって、第１鉗子片５１および第２鉗子片５２が対称的な動作をする場合の例で説明する。ただし、本実施形態では、第１鉗子片５１および第２鉗子片５２に対して、それぞれを独立に回動する２組のラックピニオン駆動部６３を備えているため、第１鉗子片５１および第２鉗子片５２はいずれかの位置を固定したり、開閉量や開閉速度を互いに変えたりすることも可能である。
【０１１６】
図１３（ａ）に示す鉗子部１４Ｂが閉じられた状態から、鉗子部１４Ｂを開くには、各ラックピニオン駆動部６３の各ピニオン６５を図１４の矢印Ａ方向に回動させる。これにより、各ワイヤ２１Ａがラックピニオン駆動部６３側に牽引され、各ワイヤ２１Ａが接続された各操作部材２０Ａが進退軸ＰＡ上で鉗子回動軸１３から離れる方向に牽引される。
これにより、各接続回動軸２０ａが移動して、進退軸ＰＡに対する各リンク部材１６のなす角が増大して９０°に近づき、各リンク部材１６の先端部１６ｃのリンク回動軸１６ｃに連結されたアーム部５１Ｂ、５２Ａが回動される。
このとき、アーム部５１Ｂは図示時計回りに回動され、アーム部５２Ａは図示反時計回りに回動される。これにより、鉗子片部５１Ｃ、５２Ｃが互いに離間する方向に回動され、鉗子部１４Ｂが開かれる。
【０１１７】
この開き動作において、アーム部５１Ａ、５２Ｂを含むリンクでは、アーム部５１Ａ、５２Ｂの端部５１ａ、５２ｂがそれぞれリンク部材１５のリンク回動軸１５ｃを進退軸ＰＢに近づける方向に回動するため、ラック６４Ａに接続されたワイヤ２１Ｂが進退軸ＰＢ上で鉗子回動軸１３に近づく方向に押し出されることと相俟って、接続回動軸２０ｂが鉗子回動軸１３に近づく方向に移動する。
【０１１８】
上記動作の逆の動作を行えば、開かれた鉗子部１４Ｂを閉じることができる。
また、鉗子部１４Ｂが閉じてから、さらにワイヤ２１Ｂを同方向に牽引することで、トグル機構の作用により小さな操作力によって把持力を増大させることができる。
また、ワイヤ２１Ａを牽引することで操作部材２０Ａを牽引した場合は、鉗子部１４Ｂを略最大限開いてから、さらにワイヤ２１Ａを同方向に牽引することで、鉗子部１４Ｂが開くのを阻害する外力を受ける場合に、トグル機構の作用により小さな操作力によって開く力を増大させることができる。
したがって、上記第２の実施形態と同様に、処置具片の対を操作して開閉する際に、処置具片を閉じる場合に閉じ力を増大させるとともに開く場合にも開き力を増大させることができる。
【０１１９】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したり、各実施形態の構成を組み合わせたりすることが可能である。
例えば、上記第３、４の実施形態において、ガイドが長穴である構成を、上記第１の実施形態におけるガイド溝部である構成に変更することが可能である。
また、上記第１〜第３の実施形態のワイヤ駆動部３３を用いてワイヤを牽引する構成を、第４の実施形態のラックピニオン駆動部６３を用いて牽引する構成に変更することが可能である。
【０１２０】
上記の各実施形態の説明では、操作部材を牽引する部材としてワイヤを用いた場合の例で説明したが、ワイヤに変えてロッドを用いた構成としてもよい。
この場合、ロッドに適宜の剛性を持たせることにより、ロッド自身の軸線に沿って操作部材を進退させることができるようにすれば、長穴３２ｅ、３２ｈ等のガイドは設けなくてもよい。
【０１２１】
また、上記の第１〜３の実施形態の説明では、ワイヤ駆動部３３に、張力付加部３６Ａ、３６Ｂが設けられた場合の例で説明したが、ワイヤ２１の剛性によっては、張力付加部３６Ａ、３６Ｂの少なくともいずれかを削除した構成としてもよい。
【０１２２】
また、上記の第２〜第４の実施形態の説明では、操作部材２０Ａ、２０Ｂにガイドピン２２を固定して、ガイドピン２２の摺動軸部２２ａを長穴に挿入した例で説明したが、接続回動軸２０ａ、２０ｂを長穴等のガイドに挿入した構成としてもよい。
【０１２３】
また、上記の各実施形態の説明では、処置具が医療用マニピュレータシステムにおけるマニピュレータに設けられる場合の例で説明したが、本発明の処置具は、処置具はマニピュレータに接続する態様には限定されず、マニピュレータに接続しない処置具としても用いることが可能である。
例えば、第１の実施形態の処置具１は、ワイヤ駆動部３３の駆動軸３５を操作者が手動で回動操作することにより、単独の処置具として用いることが可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ 処置具（医療用処置具）
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 処置部
１１、５１ 第１鉗子片（処置具片）
１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ アーム部
１２、５２ 第２鉗子片（処置具片）
１３ 鉗子回動軸
１４、１４Ａ、１４Ｂ 鉗子部
１５、１８ リンク部材（第２リンク部材）
１６、１７ リンク部材（第１リンク部材）
１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ 先端部（第１の端部）
１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ、１８ｂ 基端部（第２の端部）
１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ、１８ｃ リンク回動軸
２０Ａ 操作部材（第１の操作部材）
２０Ｂ 操作部材（第２の操作部材）
２０ａ 接続回動軸（第１接続回動軸）
２０ｂ 接続回動軸（第２接続回動軸）
２１、２１Ａ、２１Ｂ ワイヤ
２２ ガイドピン
２２ａ 摺動軸部
２２ｂ ヘッド部
３２、３２Ａ、４０ カバー部材（基体）
３２ｇ 基端支持部
３２ｊ ガイド溝部（第１ガイド）
３２ｋ ガイド溝部（第２ガイド）
３３ ワイヤ駆動部
３４ 駆動プーリ
３６Ａ、３６Ｂ 張力付加部
４０Ｂ 固定鉗子片部（処置具片）
４１ 鉗子片（処置具片）
４２ｅ 長穴（第１ガイド）
４２ｈ 長穴（第２ガイド）
６３ ラックピニオン駆動部
６４Ａ、６４Ｂ ラック
６５ ピニオン
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ スレーブアーム（マニピュレータ）
Ｏ 中心軸線
ＯＡ、ＰＡ 進退軸（第１の進退軸）
ＯＢ、ＰＢ 進退軸（第２の進退軸）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方が基体に対して回動可能に支持された一対の処置具片を有する処置部と、
前記基体に対して一定の進退方向に沿って移動可能に設けられ、前記一対の処置具片を開く方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第１の操作部材と、
前記基体に対して前記進退方向に平行な方向に沿って移動可能に設けられ、前記一対の処置具片を閉じる方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第２の操作部材と、
回動可能な前記処置具片に第１の端部が連結され、第２の端部が前記第１の操作部材に連結された第１リンク部材と、
回動可能な前記処置具片に第１の端部が連結され、第２の端部が前記第２の操作部材に連結された第２リンク部材と、
を備え、
前記第１リンク部材では、
前記第１の操作部材の移動に伴って前記第２の端部が進退する第１の進退軸と前記第１の端部との距離は、前記第１リンク部材の長さより短く、
前記第２の端部と前記一対の処置具片の回動中心とを結んだ線分を前記第１の進退軸に射影した長さは、前記第１の端部と前記回動中心を結んだ線分を前記第１の進退軸に射影した長さよりも短く、
前記第２リンク部材では、
前記第２の操作部材の移動に伴って前記第２の端部が進退する第２の進退軸と、前記第１の端部との距離は、前記第２リンク部材の長さより短く、
前記第２の端部と前記一対の処置具片の回動中心とを結んだ線分を前記第２の進退軸に射影した長さは、前記第１の端部と前記回動中心を結んだ線分を前記第２の進退軸に射影した長さよりも短い
ことを特徴とする医療用処置具。
【請求項２】
前記一対の処置具片の両方が前記基体に対して回動可能に支持されており、
前記処置具片の一方が、前記第１リンク部材を介して前記第１の操作部材と連結され、
前記処置具片の他方が、前記第２リンク部材を介して前記第２の操作部材が連結されている
ことを特徴とする請求項１に記載の医療用処置具。
【請求項３】
前記一方の処置具片に連結された前記第１リンク部材と、前記他方の処置具片に連結された前記第１リンク部材とが、それぞれの前記第２の端部において、１つの第１接続回動軸を介して前記第１の操作部材に連結され、
前記一方の処置具片に連結された前記第２リンク部材と、前記他方の処置具片に連結された前記第２リンク部材とが、それぞれの前記第２の端部において、１つの第２接続回動軸を介して前記第２の操作部材に連結された
ことを特徴とする請求項２に記載の医療用処置具。
【請求項４】
前記基体は、前記第１の進退軸に沿って延びる第１ガイドと、前記第２の進退軸に沿って延びる第２ガイドとを備え、
前記第１の操作部材は、前記第１ガイドに沿って移動可能に支持され、
前記第２の操作部材は、前記第２ガイドに沿って移動可能に支持された
ことを特徴とする請求項２または３に記載の医療用処置具。
【請求項５】
前記第１の操作部材と前記第２の操作部材とが、一端部および他端部に連結されたワイヤと、
該ワイヤを巻きかけて回転することにより、前記第１の操作部材を前記第１の進退軸に沿って、前記第２の操作部材を前記第２の進退軸に沿って、それぞれ進退させるワイヤ駆動部と、
を備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の医療用処置具。
【請求項６】
２つのラックと、該２つのラックにそれぞれ係合されたピニオンとを有し、該ピニオンの回転によって前記２つのラックを互いに逆向きに進退駆動するラックピニオン駆動部と、
前記ラックの一方と前記第１の操作部材、および、前記ラックの他方と前記第２の操作部材を、それぞれ連結するワイヤと、
を備え、
前記ラックピニオン駆動部によって、前記ワイヤを進退駆動することにより、前記第１の操作部材を前記第１の進退軸に沿って、前記第２の操作部材を前記第２の進退軸に沿って、それぞれ進退させる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の医療用処置具。
【請求項７】
前記ワイヤの途中に前記ワイヤに張力を加える張力付加部を設けた
ことを特徴とする請求項５または６に記載の医療用処置具。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の医療用処置具を備える
ことを特徴とするマニピュレータ。
【請求項１】
少なくとも一方が基体に対して回動可能に支持された一対の処置具片を有する処置部と、
前記基体に対して一定の進退方向に沿って移動可能に設けられ、前記一対の処置具片を開く方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第１の操作部材と、
前記基体に対して前記進退方向に平行な方向に沿って移動可能に設けられ、前記一対の処置具片を閉じる方向に回動させるため牽引による操作力を伝達する第２の操作部材と、
回動可能な前記処置具片に第１の端部が連結され、第２の端部が前記第１の操作部材に連結された第１リンク部材と、
回動可能な前記処置具片に第１の端部が連結され、第２の端部が前記第２の操作部材に連結された第２リンク部材と、
を備え、
前記第１リンク部材では、
前記第１の操作部材の移動に伴って前記第２の端部が進退する第１の進退軸と前記第１の端部との距離は、前記第１リンク部材の長さより短く、
前記第２の端部と前記一対の処置具片の回動中心とを結んだ線分を前記第１の進退軸に射影した長さは、前記第１の端部と前記回動中心を結んだ線分を前記第１の進退軸に射影した長さよりも短く、
前記第２リンク部材では、
前記第２の操作部材の移動に伴って前記第２の端部が進退する第２の進退軸と、前記第１の端部との距離は、前記第２リンク部材の長さより短く、
前記第２の端部と前記一対の処置具片の回動中心とを結んだ線分を前記第２の進退軸に射影した長さは、前記第１の端部と前記回動中心を結んだ線分を前記第２の進退軸に射影した長さよりも短い
ことを特徴とする医療用処置具。
【請求項２】
前記一対の処置具片の両方が前記基体に対して回動可能に支持されており、
前記処置具片の一方が、前記第１リンク部材を介して前記第１の操作部材と連結され、
前記処置具片の他方が、前記第２リンク部材を介して前記第２の操作部材が連結されている
ことを特徴とする請求項１に記載の医療用処置具。
【請求項３】
前記一方の処置具片に連結された前記第１リンク部材と、前記他方の処置具片に連結された前記第１リンク部材とが、それぞれの前記第２の端部において、１つの第１接続回動軸を介して前記第１の操作部材に連結され、
前記一方の処置具片に連結された前記第２リンク部材と、前記他方の処置具片に連結された前記第２リンク部材とが、それぞれの前記第２の端部において、１つの第２接続回動軸を介して前記第２の操作部材に連結された
ことを特徴とする請求項２に記載の医療用処置具。
【請求項４】
前記基体は、前記第１の進退軸に沿って延びる第１ガイドと、前記第２の進退軸に沿って延びる第２ガイドとを備え、
前記第１の操作部材は、前記第１ガイドに沿って移動可能に支持され、
前記第２の操作部材は、前記第２ガイドに沿って移動可能に支持された
ことを特徴とする請求項２または３に記載の医療用処置具。
【請求項５】
前記第１の操作部材と前記第２の操作部材とが、一端部および他端部に連結されたワイヤと、
該ワイヤを巻きかけて回転することにより、前記第１の操作部材を前記第１の進退軸に沿って、前記第２の操作部材を前記第２の進退軸に沿って、それぞれ進退させるワイヤ駆動部と、
を備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の医療用処置具。
【請求項６】
２つのラックと、該２つのラックにそれぞれ係合されたピニオンとを有し、該ピニオンの回転によって前記２つのラックを互いに逆向きに進退駆動するラックピニオン駆動部と、
前記ラックの一方と前記第１の操作部材、および、前記ラックの他方と前記第２の操作部材を、それぞれ連結するワイヤと、
を備え、
前記ラックピニオン駆動部によって、前記ワイヤを進退駆動することにより、前記第１の操作部材を前記第１の進退軸に沿って、前記第２の操作部材を前記第２の進退軸に沿って、それぞれ進退させる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の医療用処置具。
【請求項７】
前記ワイヤの途中に前記ワイヤに張力を加える張力付加部を設けた
ことを特徴とする請求項５または６に記載の医療用処置具。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の医療用処置具を備える
ことを特徴とするマニピュレータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１０３０７４（Ｐ２０１３−１０３０７４Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０６８２（Ｐ２０１１−２５０６８２）
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「がん超早期診断・治療機器の総合研究開発／超低侵襲治療機器システムの研究開発／内視鏡下手術支援システムの研究開発プロジェクト」委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「がん超早期診断・治療機器の総合研究開発／超低侵襲治療機器システムの研究開発／内視鏡下手術支援システムの研究開発プロジェクト」委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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