特許 6001189 マニピュレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6001189

(24)【登録日】2016年9月9日

(45)【発行日】2016年10月5日

(54)【発明の名称】マニピュレータ

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/30 20160101AFI20160923BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20160923BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20160923BHJP

   B25J 3/00 20060101ALI20160923BHJP

【ＦＩ】

   A61B34/30

   A61B1/00 310A

   A61B1/00 310H

   G02B23/24 A

   B25J3/00 Z

【請求項の数】11

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-538193(P2015-538193)

(86)(22)【出願日】2014年2月5日

(65)【公表番号】特表2016-512961(P2016-512961A)

(43)【公表日】2016年5月12日

(86)【国際出願番号】JP2014053234

(87)【国際公開番号】WO2014123245

(87)【国際公開日】20140814

【審査請求日】2015年8月3日

(31)【優先権主張番号】61/762,369

(32)【優先日】2013年2月8日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100139114

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 貞嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100139103

【弁理士】

【氏名又は名称】小山 卓志

(74)【代理人】

【識別番号】100145920

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 聡

(72)【発明者】

【氏名】柳原 勝

(72)【発明者】

【氏名】岸 宏亮

【審査官】 井上 香緒梨

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１０６６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２６４０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１６１５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−６１３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１４１３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８７２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０７７５７２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００

Ｇ０２Ｂ ２３／２４

Ａ６１Ｂ ３４／３０

Ａ６１Ｍ ２５／００

Ａ６１Ｂ １７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

体腔内に挿入可能な挿入部と、
前記挿入部先端に配設された任意の方向に動かすことが可能な可動部と、
前記挿入部の基端側に設けられる駆動部と、
前記駆動部と接続され、前記挿入部の中に配置され、前記駆動部の動作に基づいて変位する第１細長部材と、
前記第１細長部材と異なり、末端が前記可動部に接続された第２細長部材と、
前記第１細長部材の変位に伴い、前記第２細長部材の変位を促すと共に、
前記第１細長部材の第１変位量に対して、前記第２細長部材の第２変位量を小さくする減速機構と、を有するマニピュレータ。

【請求項2】

前記挿入部が軟性である請求項１に記載のマニピュレータ。

【請求項3】

前記第２細長部材の長さが前記第１細長部材の長さより短い請求項１又は請求項２に記載のマニピュレータ。

【請求項4】

前記第２細長部材の太さが前記第１細長部材の太さより細い請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のマニピュレータ。

【請求項5】

前記第２細長部材が収納される可動部の管径は、前記第１細長部材が収納される前記挿入部の管径より小さく、
前記挿入部と前記可動部との間の前記挿入部先端に設けられた遷移部に、前記減速機構が配される請求項1乃至請求項４のいずれか１項に記載のマニピュレータ。

【請求項6】

前記第２細長部材が収納される可動部が、前記第１細長部材が収納される挿入部から着脱可能である請求項1乃至請求項５のいずれか１項に記載のマニピュレータ。

【請求項7】

前記第１細長部材が第１ワイヤであり、前記第１ワイヤの初期テンションを調節可能なワイヤテンション調節機構を設けた請求項1乃至請求項６のいずれか１項に記載のマニピュレータ。

【請求項8】

前記第２細長部材が第２ワイヤであり、前記第２ワイヤの初期テンションを調節可能なワイヤテンション調節機構を設けた請求項７に記載のマニピュレータ。

【請求項9】

前記減速機構がプーリである請求項1乃至請求項８のいずれか１項に記載のマニピュレータ。

【請求項10】

前記減速機構がラック及びピニオンである請求項1乃至請求項８のいずれか１項に記載のマニピュレータ。

【請求項11】

前記第２細長部材が剛体のリンクである請求項1乃至請求項７のいずれか１項に記載のマニピュレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この出願は、２０１３年２月８日提出の米国出願番号６１／７６２，３６９に含まれた明細書、図面、要約書の内容全体を参照により援用するものである。

【0002】

本発明は、体腔内に挿入され、湾曲部等の関節を有する内視鏡等のマニピュレータに関する。

【背景技術】

【0003】

体腔内に細長の挿入部を挿入して、挿入部先端の湾曲部をワイヤ等で牽引し湾曲部を屈曲させることで、体腔内臓器を観察したり、治療をおこなったりする内視鏡が広く用いられている。しかし、挿入部が長いため、先端の湾曲部に動力を伝達する際に、摩擦やワイヤの伸びの影響等で駆動力の伝達効率が悪化することが知られており、それを解決するために、例えば、特許文献１（特開平７−１３４２５３号公報）には、駆動力伝達部材としてフレキシブルシャフトを用い、その先端にアングルボルトを接続し、アングルボルトのピッチや向きを変えることで、ワイヤ牽引による伝達効率の低下を軽減させて、湾曲部の曲げ角度や方向等を変えることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平７−１３４２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の技術においては、湾曲部を構成する湾曲駒それぞれに対し、アングルボルトやアングルナットを配置しなければならなく、構成が複雑となり、小型化することが難しい、という問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るマニピュレータは、体腔内に挿入可能な挿入部と、前記挿入部先端に配設された任意の方向に動かすことが可能な可動部と、前記挿入部の基端側に設けられる駆動部と、前記駆動部と接続され、前記挿入部の中に配置され、前記駆動部の動作に基づいて変位する第１細長部材と、前記第１細長部材と異なり、末端が前記可動部に接続された第２細長部材と、前記第１細長部材の変位に伴い、前記第２細長部材の変位を促すと共に、前記第１細長部材の第１変位量に対して、前記第２細長部材の第２変位量を小さくする減速機構と、を有する。

【0007】

また、本発明に係るマニピュレータは、前記挿入部が軟性である。

【0008】

また、本発明に係るマニピュレータは、前記第２細長部材の長さが前記第１細長部材の長さより短い。

【0009】

また、本発明に係るマニピュレータは、前記第２細長部材の太さが前記第１細長部材の太さより細い。

【0010】

また、本発明に係るマニピュレータは、前記第２細長部材が収納される可動部の管径は、前記第１細長部材が収納される前記挿入部の管径より小さく、前記挿入部と前記可動部との間の前記挿入部先端に設けられた遷移部に、前記減速機構が配される。

【0011】

また、本発明に係るマニピュレータは、前記第２細長部材が収納される可動部が、前記第１細長部材が収納される挿入部から着脱可能である。

【0012】

また、本発明に係るマニピュレータは、前記第１細長部材が第１ワイヤであり、前記第１ワイヤの初期テンションを調節可能なワイヤテンション調節機構を設けた。

【0013】

また、本発明に係るマニピュレータは、前記第２細長部材が第２ワイヤであり、前記第２ワイヤの初期テンションを調節可能なワイヤテンション調節機構を設けた。

【0014】

また、本発明に係るマニピュレータは、前記減速機構がプーリである。

【0015】

また、本発明に係るマニピュレータは、前記減速機構がラック及びピニオンである。

【0016】

また、本発明に係るマニピュレータは、前記第２細長部材が剛体のリンクである。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係るマニピュレータは、互いに独立した第１細長部材と第２細長部材を設けて、その間で挿入部に減速機構を設けるようにした構成であり、このような本発明に係るマニピュレータによれば、可動部を小型化したり、内部の構成を単純化したりすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係るマニピュレータ１００が適用された内視鏡１０の概略の構成を示す図である。

【図2】本実施形態に係るマニピュレータ１００の先端側の拡大図である。

【図3】本実施形態に係るマニピュレータ１００の模式図である。

【図4】ワイヤの伸びの比較を説明する図である。

【図5】他の実施形態に係るマニピュレータ１００の先端側の拡大図である。

【図6】他の実施形態に係るマニピュレータ１００の先端側の拡大図である。

【図7】他の実施形態に係るマニピュレータ１００の先端側の拡大図である。

【図8】他の実施形態に係るマニピュレータ１００が適用された内視鏡１０の概略の構成を示す図である。

【図9】挿入部と可動部の結合例を説明する図である。

【図10】他の実施形態に係るマニピュレータ１００に用いられる減速機構の例を示す図である。

【図11】他の実施形態に係るマニピュレータ１００に用いられる減速機構の例を示す図である。

【図12】他の実施形態に係るマニピュレータ１００に用いられる減速機構の例を示す図である。

【図13】マスタスレーブマニピュレータシステムの構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係るマニピュレータ１００が適用された内視鏡１０の概略の構成を示す図である。

【0020】

図１に示すように、内視鏡１０は、細長い挿入部１２と、この挿入部１２の基端部側に配設された操作部１４とを備えている。挿入部１２は、先端硬質部２２と湾曲部２４と遷移部２５と軟性部２６とを先端側から基端側に向かって順に備えている。

【0021】

また、図１に示すように、操作部１４は、操作部本体４２と、挿入部１２の基端部に設けられた折れ止め４４とを備えている。折れ止め４４は操作部本体４２の下側に配設され、挿入部１２の軟性部２６に大きな力が加えられたときにその軟性部２６が屈曲することを防止する。

【0022】

操作部本体４２は、ケース５２と、このケース５２から湾曲操作ノブ（ハンドル）７２の一部が外側に突出するように配設された湾曲操作部と、観察光学系や照明光学系などを操作するための複数のスイッチ５６とを備えている。ケース５２には、術者に把持される把持部６２や鉗子チャンネルの基端側開口部６４が形成されている。

【0023】

図２は本実施形態に係るマニピュレータ１００の先端側の拡大図である。図２に示すように、湾曲部２４には、略リング状の複数の湾曲コマ３４が湾曲部２４の軸方向に沿って並設されている。隣接する湾曲コマ３４同士は互いに対して回動することが可能とされている。また、先端硬質部２２と隣接する湾曲コマ３４も回動することができるようになっている。

【0024】

湾曲部２４の最も先端の先端硬質部２２には、患部を切除する処置具３９などが適宜配設されるようになっている。

【0025】

また、図２、図３に示すように先端硬質部２２には、１対の第２ワイヤ３６の先端がそれぞれ固定されている。湾曲部２４と軟性部２６との間に設けられている遷移部２５の中には、減速機構としてプーリ３０が設けられている。プーリ３０は、第１径部３１(半径ｒ１)と、この第１径部３１より径が小さい第２径部３２（半径ｒ２）とからなっている。プーリ３０の第１径部３１には第１細長部材である第１ワイヤ３５がループ状に巻き掛けられ、第２径部３２には第２細長部材である第２ワイヤ３６がループ状に巻き掛けられる。なお、軟性部２６の経路には、ワイヤの経路長を一定に保つためのコイルシース１０５が配置されている。

【0026】

第１ワイヤ３５は、操作部１４における湾曲操作ノブ７２の操作に基づいて動く駆動部１１０のプーリに接続されており、駆動部１１０の動きにより例えば、図中の矢印の方向に変位する。なお、駆動部１１０は、モータ等のアクチュエータによって動かされてもよい。これに応じて、プーリ３０が回動することで、第２ワイヤ３６も変位する。これにより、本実施形態のマニピュレータ１００の可動部である湾曲部２４が駆動される。ここで、本実施形態においては、減速機構として用いるプーリ３０は、第１ワイヤ３５の第１変位量に対して、第２ワイヤ３６の第２変位量を減速比分(ｒ２／ｒ１)小さくするようになっている。

【0027】

一般に、湾曲部２４を駆動するためにワイヤを牽引する時、牽引によってワイヤが伸びてしまうが、特開平７−１３４２５３号公報は、ワイヤを用いていないことから、ワイヤを使う際の伸びの問題を抜本的に解決するものではない。これに対し、本発明の本減速機構においては、牽引によって伸びてしまう第一ワイヤ３５の伸び量も本減速機構（プーリ３０）によってｒ２／ｒ１に軽減され、軟性部２６におけるワイヤの伸びの影響を軽減でき、湾曲部駆動時の精度が向上する。

【0028】

このように、本実施形態に係るマニピュレータ１００は、互いに独立した第１ワイヤ３５と第２ワイヤ３６を設けて、その間に減速機構としてプーリ３０を設けるようにした構成であり、本実施形態に係るマニピュレータ１００によれば、湾曲部２４の駆動力伝達手段としてワイヤを用いた上で、湾曲部２４の駆動精度を向上させることができる。また、湾曲部２４の小型化も実現できる。

【0029】

軟性内視鏡のように、駆動力を伝達する軟性部が長く、駆動力が出力されて可動する湾曲部が短い場合には、軟性部伝達系でのワイヤの伸びの影響が、湾曲部駆動の正確な制御に影響を及ぼしやすい。そのため、本実施形態に係るマニピュレータ１００においては、第２ワイヤ３６の長さが第１ワイヤ３５の長さより短いことが好ましい。第１ワイヤ３５と第２ワイヤ３６が同じバネ係数だったとしても、長さが長いほうが、より伸び量が大きくなるため、減速後の第２ワイヤ３６が短い方が、ワイヤの伸びの影響が軽減できる。これにより、先端側の可動部に求められる、細かい動きに対応することが可能となるからである。

【0030】

また、挿入部１２先端の湾曲部は軟性部に比べて高屈曲するため、湾曲部を駆動する第２のワイヤ３６は摩擦（例えば湾曲コマ３４との摩擦）の影響が大きく、駆動するためには大きな力が必要である。そこで、減速機構を用いることで、駆動部１１０により第１ワイヤ３５に与えられる力よりも大きな力を第２ワイヤ３６に与えることができ、駆動部１１０のアクチュエータを小型化できるというメリットもある。

【0031】

また、本実施形態に係るマニピュレータ１００においては、第２ワイヤ３６の太さより第１ワイヤ３５の太さのほうが太いことが好ましい。これは、第２ワイヤ３６よりも長い距離用いられる第１ワイヤ３５のほうが全長として伸びやすいため、ワイヤ径を太くすることにより、ワイヤの伸びへの影響を低減し伝達特性を向上させることができるからである。また、第２ワイヤ３６が細い方が、先端側の可動部を微小化できると共に、高屈曲させることができるからである。

【0032】

かりに、マニピュレータを小型化するために、基端側の操作部から、先端側の可動部までの全長にわたって、細いワイヤを使ったとすると、可動部の動作には、ワイヤの伸びの影響が現れてしまい、問題となるが、上記のように、第１ワイヤ３５の太さを太く、第２ワイヤ３６の太さを細くしておくことは、このようなワイヤの伸び対策としても有効である。

【0033】

図４はワイヤの伸びの比較を説明する図である。なお、図４は、太いワイヤと、細いワイヤとを併用するメリットを、ワイヤの伸びの観点からのみ検証するためのものであり、単純化のために、プーリなどの減速機構については省略してある。また、図において、ワイヤの左端は壁などに固定されているものとする。

【0034】

図４において、上段の例では、基端側の操作部から、先端側の可動部までの全長Ｌ０にわたって、細いワイヤを使った場合を示している。一方、下段の例では、基端側の操作部から、省略したプーリまでの間の距離Ｌ１には太いワイヤを、プーリから先端側の可動部までの間の距離Ｌ２には細いワイヤを使った場合を示している。

【0035】

ここで、太いワイヤのバネ定数をｋ１、細いワイヤのバネ定数をｋ２とし、Ｆの力でワイヤを右端から引っぱるとすると、上段の例における伸びΔｌａは、
Δｌａ＝Ｆ／（ｋ₂／Ｌ₀）
により求めることができる。また、下段の例における伸びΔｌｂは、
Δｌｂ＝Ｆ／（ｋ₁／Ｌ₁）＋Ｆ／（ｋ₂／Ｌ₂）
により求めることができる。

【0036】

参考として、Ｌ₀＝１、Ｌ₁＝０．８、Ｌ₂＝０．２、ｋ₁＝１０、ｋ₂＝５、Ｆ＝５を代入すると、Δｌａ＝１、Δｌｂ＝０．６となり、太いワイヤと、細いワイヤとを併用した方が、細いワイヤを全長にわたって用いることに比べ、ワイヤの伸びが減少し、可動部の動作における、ワイヤの伸びの影響を抑制できることがわかる。

【0037】

また、第２ワイヤ３６が収納される可動部の管径ｄ２（本実施形態では湾曲部２４の湾曲コマ３４の管径）は、第１ワイヤ３５が収納される挿入部１２の管径ｄ１（本実施形態では軟性部２６で用いられる管の管径）より小さく、前記挿入部１２と前記可動部との間に設けられた遷移部２５に、プーリ３０などの減速機構を配することが好ましい。これは、可動部の管径が小さい方が、先端側における狭い手術空間により適応しやすいからである。

【0038】

図５は他の実施形態に係るマニピュレータ１００の先端側の拡大図である。

【0039】

プーリ３０は、軟性部２６の遠位端でかつ湾曲部２４の近位端に配置されている。プーリ３０は、第１径部３１と、この第１径部３１より径が小さい第２径部３２とからなっている。プーリ３０の第１径部３１には第１ワイヤ３５が巻き掛けられ、第２径部３２には第２ワイヤ３６が巻き掛けられる。第２ワイヤ３６は、第２ワイヤテンション調節機構１３０によって初期テンションが調節されている。第１ワイヤ３５は、第１ワイヤテンション調節機構１２０によって初期テンションが調節されている。第１ワイヤテンション調節機構は、操作部本体の中にあり駆動部１１０に近接して配置されている。第２ワイヤテンション調節機構１３０は、遷移部２５に設けられている。一般に湾曲部２４は、軟性部２６よりも高屈曲するため、湾曲部２４を通るワイヤは、軟性部２６を通るワイヤよりも摩擦（例えば湾曲コマ３４との摩擦）の影響を受けやすい。かりに一本のワイヤで軟性部２６を経由して湾曲部２４を駆動すると、一本のワイヤの経路上でかかる摩擦力が異なり、ワイヤのテンションにばらつきが生じ、ワイヤの駆動制御が困難である。そこで、本減速機構を用いてワイヤのループを２つに分け、それぞれのワイヤループに個別にテンション調節機構を配置することで、第１ワイヤ３５にかかる摩擦力に応じたテンションと、第２ワイヤ３６にかかる摩擦力に応じたテンションを個別に調整することができ、より高精度な駆動を実現できる。

【0040】

次に、他の実施形態について説明する。先の実施形態においては、第２ワイヤ３６によって駆動される可動部が、湾曲部２４であったが、本実施形態においては、第２ワイヤ３６によって駆動される可動部がアームとなる。

【0041】

図６は他の実施形態に係るマニピュレータ１００の先端側の拡大図である。この実施形態では、先端硬質部２２には、アーム８０が取り付けられている。

【0042】

アーム８０は、不図示の操作棹の操作により回動する関節部８２と、関節部８２に取り付けられた把持部８６と、関節部８２間や関節部８２と把持部８６とを接続する長尺の筒状部８３とを備える。

【0043】

本実施形態では、第２ワイヤ３６が例えば、関節部８２に固定される。そして、第１径部３１と、第２径部３２とからなるプーリ３０が設けられ、このプーリ３０の第１径部３１には第１ワイヤ３５が巻き掛けられ、第２径部３２には第２ワイヤ３６が巻き掛けられる。

【0044】

第１ワイヤ３５は、不図示の操作棹に基づいて、例えば、図中の矢印の方向に変位する。これに応じて、プーリ３０が回動することで、第２ワイヤ３６も変位する。これにより、本実施形態のマニピュレータ１００の可動部である関節部８２が駆動される。本実施形態においても、プーリ３０は、第１ワイヤ３５の第１変位量に対して、第２ワイヤ３６の第２変位量を小さくするようになっている。

【0045】

このような実施形態に係るマニピュレータ１００によれば、アーム８０を小型化したり、アーム８０の内部の構成を単純化したりすることが可能となる。

【0046】

次に、他の実施形態について説明する。最初の実施形態においては、第２ワイヤ３６によって駆動される可動部が、湾曲部２４であったが、本実施形態においては、第２ワイヤ３６によって駆動される可動部が処置具３９となる。

【0047】

図７は他の実施形態に係るマニピュレータ１００の先端側の拡大図である。この実施形態では、先端硬質部２２には、処置具３９が取り付けられている。

【0048】

本実施形態では、第２ワイヤ３６が例えば、処置具３９に固定される。そして、第１径部３１と、第２径部３２とからなるプーリ３０が設けられ、このプーリ３０の第１径部３１には第１ワイヤ３５が巻き掛けられ、第２径部３２には第２ワイヤ３６が巻き掛けられる。

【0049】

第１ワイヤ３５は、不図示の操作棹に基づいて、例えば、図中の矢印の方向に変位する。これに応じて、プーリ３０が回動することで、第２ワイヤ３６も変位する。これにより、本実施形態のマニピュレータ１００の可動部である処置具３９が駆動される。本実施形態においても、プーリ３０は、第１ワイヤ３５の第１変位量に対して、第２ワイヤ３６の第２変位量を小さくするようになっている。

【0050】

このような実施形態に係るマニピュレータ１００によれば、先端部を小型化したり、先端部の内部の構成を単純化したりすることが可能となる。

【0051】

次に、他の実施形態について説明する。図８は他の実施形態に係るマニピュレータ１００が適用された内視鏡１０の概略の構成を示す図である。

【0052】

最初の実施形態においては、第２ワイヤ３６が収納されるである湾曲部２４は本体と着脱することができないようになっていた。これに対して、本実施形態では、第２ワイヤ３６が収納される可動部（本実施形態では湾曲部２４）が、第１ワイヤ３５が収納される挿入部１２（本実施形態では軟性部２６）から着脱可能であるようになっている。

【0053】

このような、実施形態によれば、例えば、湾曲部２４などの可動部の分離が可能となることで、先端側が交換可能となり、先端側の洗浄の必要がなくなる。また、術式によって、先端側の形態変更が可能となる、というメリットもある。

【0054】

第２ワイヤ３６が収納される可動部（本実施形態では湾曲部２４）が、第１ワイヤ３５が収納される挿入部１２（本実施形態では軟性部２６）から着脱することができるようにするための機構例について図９に基づいて説明する。図９は挿入部１２と可動部の結合例を説明する図である。

【0055】

挿入部１２である軟性部２６の中には、第１ギア９１とこの第１ギア９１と同軸で回転する第１プーリ９３とを有する。第１プーリ９３には、操作部１４における湾曲操作ノブ７２の操作に基づいて変位する第１ワイヤ３５が巻き掛けられている。

【0056】

可動部である湾曲部２４の中には、第２ギア９２とこの第２ギア９２と同軸で回転する第２プーリ９４とを有する。第２プーリ９４には、その変位により可動部を駆動する第２ワイヤ３６が巻き掛けられている。

【0057】

第１ギア９１の径は、第２ギア３２の径より大径とされる。また、第１プーリ９３の径は、第２プーリ９４の径はより大径とされている。

【0058】

挿入部１２（本実施形態では軟性部２６）と可動部（本実施形態では湾曲部２４）とを結合することで、第１ギア９１と第２ギア３２と噛み合うことで、第１ワイヤ３５から第２ワイヤ３６に、駆動力を伝達することができるようになる。

【0059】

次に、他の実施形態について説明する。これまで説明した実施形態においては減速機構として、プーリを用いる例について説明したが、本発明で用い得る減速機構はこれに限らない。以下、本発明で利用し得る減速機構の例について説明する。

【0060】

図１０は他の実施形態に係るマニピュレータ１００に用いられる減速機構の例を示す図である。
第１ラック７３及び第２ラック７４は対向するようにして設けられる。第１ラック７３及び第２ラック７４のそれぞれには、操作部１４における湾曲操作ノブ７２の操作に基づいて変位する第１ワイヤ３５が固定される。

【0061】

第１ラック７３及び第２ラック７４に噛み合うピニオン７５を設ける。ピニオン７５には、プーリ７６が同軸となるように取り付けられており、このプーリ７６に、可動部を駆動する第２ワイヤ３６が巻き掛けられている。

【0062】

以上のような減速機構によっても、第１ワイヤ３５の第１変位量に対して、第２ワイヤ３６の第２変位量を小さくすることができ、本発明の目的を達成することができる。加えて、軟性部２６における第１ワイヤ３５の伸びの影響を軽減できる。

【0063】

図１１は他の実施形態に係るマニピュレータ１００に用いられる減速機構の例を示す図である。本例では、第１ワイヤ３５が回転変位し、この回転変位を第２ワイヤ３６に伝達し、例えば、処置具３９を回転させる場合について説明する。

【0064】

第１ワイヤ３５の回転変位を、第２ワイヤ３６に伝達すると共に減速させる機構として、本実施形態では、遊星ギア７８を採用している。

【0065】

遊星ギア７８に基づく減速機構によっても、第１ワイヤ３５の第１変位量に対して、第２ワイヤ３６の第２変位量を小さくすることができ、本発明の目的を達成することができる。加えて、軟性部２６における第１ワイヤ３５の伸びの影響を軽減できる。

【0066】

図１２は他の実施形態に係るマニピュレータ１００に用いられる減速機構の例を示す図である。
第１ワイヤ３５は半径ｒ１の第１径部３１にまきつけられており、駆動部１１０から牽引される。第１径部３１は、第１ワイヤ３５の変位により軸芯１４０を中心に揺動する。第一径部３１には、軸芯１４０から距離ｒ２の位置にピン１５０を介してリンク３６aの一端が接続されており、リンク３６aの他端は軸芯１６０を中心に揺動する関節１７０に接続されている。ｒ１＞ｒ２の減速機構となっており、湾曲部２４をリンクで駆動するような本機構においても、軟性部２６における第１ワイヤ３５の伸びの影響を軽減できる。

【0067】

なお、上記各実施形態では、操作部１４が挿入部１２と一体の構造を例に取って説明したが、これに限らず、別体で、遠隔操作するいわゆるマスタスレーブマニピュレータシステムに適用される場合でも良い。

【0068】

例えば、図１３に示すような、操作者Ｏｐが操作するマスタマニピュレータ２と、例えば図６に示す内視鏡装置１０が設けられたスレーブマニピュレータ６とを備える、マスタスレーブマニピュレータシステムである。

【0069】

マスタマニピュレータ２は、操作者Ｏｐが操作入力を行うマスタアーム３と、内視鏡装置１０を用いて撮影した映像等を表示する表示部４と、マスタアーム３の動作に基づいて、スレーブマニピュレータ６を動作させるための操作指令を生成する制御部５と、制御モードを切替えるためのフットスイッチ９を備える。

【0070】

本実施形態において、マスタアーム３は、内視鏡装置１０に取り付けられたアーム８０を含むスレーブマニピュレータ６の各部を動作させるための操作部である。また、詳細は図示しないが、マスタマニピュレータ２は、操作者Ｏｐの右手と左手とのそれぞれに対応する一対のマスタアーム３を有している。マスタアーム３は、多関節構造を有しており、一方はアーム８０の関節部８２を動作させるためのもので、他方は湾曲部２４を動作させるものである。マスタアーム３において操作者Ｏｐ側に位置する端部には、アーム８０の把持部８６を動作させるための把持操作部（不図示）が設けられている。

【0071】

表示部４は、内視鏡装置１０に取り付けられた観察光学系や照明光学系などによって撮影された処置対象部位の映像が表示される装置である。表示部４には、処置対象部位とともに、アーム８０及び把持部８６も表示される。

【0072】

スレーブマニピュレータ６は、患者Ｐが載置される載置台７と、載置台７の近傍に配置された多関節ロボット８と、多関節ロボット８に取り付けられた内視鏡装置１０とを有する。多関節ロボット８および内視鏡装置１０は、マスタマニピュレータ２から発せられた操作指令に従って、詳細は図示しないが、スレーブマニピュレータ６に設けられた駆動部１１０Ａによって動作する。

【0073】

介助者（不図示）は、図１３に示すように、載置台７上に患者Ｐを寝かせ、消毒、麻酔などの適切な処理を行う。

【0074】

操作者Ｏｐは、介助者に指示して患者Ｐの口から体腔内に挿入部１２を導入させる。操作者Ｏｐは、表示部４で画像を確認しつつ、マスタアーム３を操作して挿入部１２の湾曲部２４を適宜湾曲させたり、アーム８０や把持部８６を動作させる。

【0075】

以上のようなマスタスレーブマニピュレータシステムに適用しても上述した各実施例に係る効果を奏することができる。

【0076】

なお、上記実施形態で、ワイヤをプーリにループ状に掛け回している場合があるが、これに限らず、端部をプーリに固定して掛け回しても良い。

【0077】

また、細長部材としては、ワイヤやリンクに限らず、例えば図１１に示す実施形態の場合においては、フレキシブルシャフトであっても良い。

【産業上の利用可能性】

【0078】

本発明に係るマニピュレータは、互いに独立した第１細長部材と第２細長部材を設けて、その間で挿入部に減速機構を設けるようにした構成であり、このような本発明に係るマニピュレータによれば、可動部を小型化したり、内部の構成を単純化したりすることが可能となり、この発明の産業上の利用性は非常に大きい。

【符号の説明】

【0079】

２：マスタマニピュレータ
３：マスタアーム
４：表示部
５：制御部
６：スレーブマニピュレータ
７：載置台
８：多関節ロボット
９：フットスイッチ
１０：内視鏡（内視鏡装置）
１２：挿入部
１４：操作部
２２：先端硬質部
２４：湾曲部
２５：遷移部
２６：軟性部
３０：プーリ
３１：第１径部
３２：第２径部
３４：湾曲コマ
３５：第１ワイヤ
３６：第２ワイヤ
３６a：リンク
３９：処置具
４２：操作部本体
４４：折れ止め
５２：ケース
５６：スイッチ
６２：把持部
６４：基端側開口部
７２：湾曲操作ノブ（ハンドル）
７３：第１ラック
７４：第２ラック
７５：ピニオン
７６：プーリ
７８：遊星ギア
８０：アーム
８２：関節部
８３：筒状部
８６：把持部
９１：第１ギア
９２：第２ギア
９３：第１プーリ
９４：第２プーリ
１００：マニピュレータ
１０５：コイルシース
１１０：駆動部
１１０Ａ：駆動部
１２０：第１ワイヤテンション調節機構
１３０：第２ワイヤテンション調節機構
１４０：軸芯
１５０：ピン
１６０：軸芯
１７０：関節
Ｏｐ：操作者
Ｐ：患者

【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】