特許 6896317 鉗子装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6896317

(24)【登録日】2021年6月11日

(45)【発行日】2021年6月30日

(54)【発明の名称】鉗子装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 17/28 20060101AFI20210621BHJP

   A61B 34/35 20160101ALN20210621BHJP

【ＦＩ】

   A61B17/28

   !A61B34/35

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2021-507719(P2021-507719)

(86)(22)【出願日】2020年9月10日

(86)【国際出願番号】JP2020034370

【審査請求日】2021年2月12日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515075692

【氏名又は名称】リバーフィールド株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122183

【弁理士】

【氏名又は名称】小澤 一郎

(72)【発明者】

【氏名】滝川 恭平

【審査官】 槻木澤 昌司

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０７９２８７９２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１９／００９９２３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０５２１２９８７（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０２０／００５４４０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特許第６８５０５１７（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １７／２８−１７／２９５

Ａ６１Ｂ ３４／３０−３４／３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

把持部と、
前記把持部を保持する支持体と、
前記支持体を回転可能に支持する第１の回転軸と、
前記第１の回転軸を保持するベース部品と、
前記第１の回転軸と同軸に配置されている複数のガイドプーリと、
前記複数のガイドプーリと前記把持部との間に他のプーリを介さずに掛かり、前記把持部を動作させる駆動力を伝達する複数の把持部ワイヤと、
前記支持体に設けられた支持体プーリと、
前記支持体プーリに掛かり、前記支持体を前記第１の回転軸を中心に回転させる駆動力を伝達する支持体ワイヤと、を備え、
前記把持部は、互いが相対的に動くことで対象物を把持する第１の把持部及び第２の把持部を有し、
前記第１の把持部は、二股に形成されている第１の把持部プーリ及び第２の把持部プーリと連なり、
前記第２の把持部は、二股に形成されている第３の把持部プーリ及び第４の把持部プーリと連なり、
前記第１の把持部プーリ、前記第３の把持部プーリ、前記第２の把持部プーリ及び前記第４の把持部プーリを、この順で回転可能に支持する第２の回転軸を更に備え、
前記支持体は、前記第１の回転軸が貫通する筒状部を有し、
前記複数のガイドプーリは、前記筒状部の外周に回転可能に支持されている鉗子装置。

【請求項2】

把持部と、
前記把持部を保持する支持体と、
前記支持体を回転可能に支持する第１の回転軸と、
前記第１の回転軸を保持するベース部品と、
前記第１の回転軸と同軸に配置されている複数のガイドプーリと、
前記複数のガイドプーリと前記把持部との間に他のプーリを介さずに掛かり、前記把持部を動作させる駆動力を伝達する複数の把持部ワイヤと、を備え、
前記把持部は、互いが相対的に動くことで対象物を把持する第１の把持部及び第２の把持部を有し、
前記第１の把持部は、二股に形成されている第１の把持部プーリ及び第２の把持部プーリと連なり、
前記第２の把持部は、二股に形成されている第３の把持部プーリ及び第４の把持部プーリと連なり、
前記第１の把持部プーリ、前記第３の把持部プーリ、前記第２の把持部プーリ及び前記第４の把持部プーリを、この順で回転可能に支持する第２の回転軸を更に備え、
前記支持体は、前記第１の回転軸が貫通する筒状部を有し、
前記複数のガイドプーリは、前記筒状部の外周に回転可能に支持されていることを特徴とする鉗子装置。

【請求項3】

前記複数のガイドプーリは、第１〜第４のガイドプーリを有し、
前記複数の把持部ワイヤは、前記第１〜第４のガイドプーリと前記第１〜第４の把持部プーリとの間に他のプーリを介さずに掛けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉗子装置。

【請求項4】

前記複数の把持部ワイヤは、
前記第１のガイドプーリと前記第３の把持部プーリとの間に掛けられた第１の把持部ワイヤと、
前記第２のガイドプーリと前記第１の把持部プーリとの間に掛けられた第２の把持部ワイヤと、
前記第３のガイドプーリと前記第２の把持部プーリとの間に掛けられた第３の把持部ワイヤと、
前記第４のガイドプーリと前記第４の把持部プーリとの間に掛けられた第４の把持部ワイヤと、
を有することを特徴とする請求項３に記載の鉗子装置。

【請求項5】

前記第１の把持部ワイヤは、前記第１の回転軸を含み前記第２の回転軸と直交する鉛直断面を基準に、前記第１のガイドプーリの一方の側に掛けられた後に、前記鉛直断面の一方の側にある前記第３の把持部プーリに固定されており、
前記第２の把持部ワイヤは、前記鉛直断面を基準に、前記第２のガイドプーリの一方の側に掛けられた後に、前記鉛直断面の一方の側にある前記第１の把持部プーリに固定されており、
前記第３の把持部ワイヤは、前記鉛直断面を基準に、前記第３のガイドプーリの他方の側に掛けられた後に、前記鉛直断面の他方の側にある前記第２の把持部プーリに固定されており、
前記第４の把持部ワイヤは、前記鉛直断面を基準に、前記第４のガイドプーリの他方の側に掛けられた後に、前記鉛直断面の他方の側にある前記第４の把持部プーリに固定されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の鉗子装置。

【請求項6】

前記第１のガイドプーリの上流側であって前記鉛直断面の他方の側にある第５のガイドプーリと、
前記第２のガイドプーリの上流側であって前記鉛直断面の他方の側にある第６のガイドプーリと、
前記第３のガイドプーリの上流側であって前記鉛直断面の一方の側にある第７のガイドプーリと、
前記第４のガイドプーリの上流側であって前記鉛直断面の一方の側にある第８のガイドプーリと、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の鉗子装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、手術用ロボットのマニピュレータに用いられる鉗子装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、術者の負担軽減や、医療施設の省人化を図るためにロボット（マニピュレータ）を利用した医療処置の提案がされている。外科分野では、術者が遠隔操作可能な手術用マニピュレータを操作して患者の処置を行う、手術用マニピュレータシステムに関する提案が行われている。

【0003】

手術用マニピュレータの先端には各種の術具が装着されており、術具として手術の際に人体の組織を把持する鉗子が知られている。例えば、特許文献１には、把持部となる二つのジョー部のそれぞれに外径の異なる二つのディスクが設けられており、各ディスクに掛かるワイヤを引っ張ることで、ジョー部の開閉を行う鉗子が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１５／０１２７０４５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前述の鉗子は、ジョー部を全体として屈曲させる際に引っ張られるワイヤが掛かるディスクと、ジョー部に設けられているディスクとの間に、ワイヤのフリートアングルを小さくするための偏向ローラが設けられている。そのため、ジョー部を全体として屈曲させる際の回転軸と、ジョー部を開閉させる際の回転軸との間の距離がある程度必要である。そのため、回転軸同士の軸間が短い鉗子と比較して、鉗子先端でのトルクが減少し制御性が低下することになる。

【0006】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、制御性の良好な新たな鉗子装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の鉗子装置は、把持部と、把持部を保持する支持体と、支持体を回転可能に支持する第１の回転軸と、第１の回転軸を保持するベース部品と、第１の回転軸と同軸に配置されている複数のガイドプーリと、複数のガイドプーリと把持部との間に他のプーリを介さずに掛かり、把持部を動作させる駆動力を伝達する複数の把持部ワイヤと、支持体に設けられた支持体プーリと、支持体プーリに掛かり、支持体を第１の回転軸を中心に回転させる駆動力を伝達する支持体ワイヤと、を備える。

【0008】

この態様によると、第１の回転軸と第２の回転軸との距離を短くできるため、把持部によるトルクを増加できる。その結果、把持部の制御性が良好な鉗子装置を提供できる。

【0009】

把持部は、互いが相対的に動くことで対象物を把持する第１の把持部及び第２の把持部を有してもよい。第１の把持部は、二股に形成されている第１の把持部プーリ及び第２の把持部プーリと連なり、第２の把持部は、二股に形成されている第３の把持部プーリ及び第４の把持部プーリと連なり、第１の把持部プーリ、第３の把持部プーリ、第２の把持部プーリ及び第４の把持部プーリを、この順で回転可能に支持する第２の回転軸を更に備えてもよい。

【0010】

本発明の別の態様もまた、鉗子装置である。この装置は、把持部と、把持部を保持する支持体と、支持体を回転可能に支持する第１の回転軸と、第１の回転軸を保持するベース部品と、第１の回転軸と同軸に配置されている複数のガイドプーリと、複数のガイドプーリと把持部との間に他のプーリを介さずに掛かり、把持部を動作させる駆動力を伝達する複数の把持部ワイヤと、を備える。把持部は、互いが相対的に動くことで対象物を把持する第１の把持部及び第２の把持部を有する。第１の把持部は、二股に形成されている第１の把持部プーリ及び第２の把持部プーリと連なり、第２の把持部は、二股に形成されている第３の把持部プーリ及び第４の把持部プーリと連なり、第１の把持部プーリ、第３の把持部プーリ、第２の把持部プーリ及び第４の把持部プーリを、この順で回転可能に支持する第２の回転軸を更に備える。

【0011】

この態様によると、第１の回転軸と第２の回転軸との距離を短くできるため、把持部によるトルクを増加できる。その結果、把持部の制御性が良好な鉗子装置を提供できる。

【0012】

支持体は、第１の回転軸が貫通する筒状部を有してもよい。複数のガイドプーリは、筒状部の外周に回転可能に支持されていてもよい。

【0013】

複数のガイドプーリは、第１〜第４のガイドプーリを有してもよい。複数の把持部ワイヤは、第１〜第４のガイドプーリと第１〜第４の把持部プーリとの間に他のプーリを介さずに掛けられていてもよい。

【0014】

複数の把持部ワイヤは、第１のガイドプーリと第３の把持部プーリとの間に掛けられた第１の把持部ワイヤと、第２のガイドプーリと第１の把持部プーリとの間に掛けられた第２の把持部ワイヤと、第３のガイドプーリと第２の把持部プーリとの間に掛けられた第３の把持部ワイヤと、第４のガイドプーリと第４の把持部プーリとの間に掛けられた第４の把持部ワイヤと、を有してもよい。

【0015】

第１の把持部ワイヤは、第１の回転軸を含み第２の回転軸と直交する鉛直断面を基準に、第１のガイドプーリの一方の側に掛けられた後に、鉛直断面の一方の側にある第３の把持部プーリに固定されており、第２の把持部ワイヤは、鉛直断面を基準に、第２のガイドプーリの一方の側に掛けられた後に、鉛直断面の一方の側にある第１の把持部プーリに固定されており、第３の把持部ワイヤは、鉛直断面を基準に、第３のガイドプーリの他方の側に掛けられた後に、鉛直断面の他方の側にある第２の把持部プーリに固定されており、第４の把持部ワイヤは、鉛直断面を基準に、第４のガイドプーリの他方の側に掛けられた後に、鉛直断面の他方の側にある第４の把持部プーリに固定されていてもよい。これにより、４つの把持部ワイヤがそれぞれ交差することなく、対応する４つの把持部プーリに固定される。また、第１〜第４のガイドプーリに掛かっている４つの把持部ワイヤは、フリートハングルが小さい状態で対応する４つの把持部プーリに固定される。

【0016】

上述の鉗子装置は、第１のガイドプーリの上流側であって鉛直断面の他方の側にある第５のガイドプーリと、第２のガイドプーリの上流側であって鉛直断面の他方の側にある第６のガイドプーリと、第３のガイドプーリの上流側であって鉛直断面の一方の側にある第７のガイドプーリと、第４のガイドプーリの上流側であって鉛直断面の一方の側にある第８のガイドプーリと、を備えてもよい。これにより、第１の回転軸を中心に支持体がどちらの方向に曲がっても、第１〜第４のガイドプーリのいずれかに複数の把持部ワイヤのいずれかが接触するようになり、支持体を回転させる際の制御性が安定する。

【0017】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、制御性の良好な鉗子装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施の形態に係る鉗子装置の斜視図である。

【図2】図１の鉗子装置をＡ方向から見た正面図である。

【図3】図１の鉗子装置をＢ方向から見た側面図である。

【図4】図１の鉗子装置をＣ方向から見た側面図である。

【図5】図３に示す鉗子装置のＤ−Ｄ断面図である。

【図6】図５の領域Ｒの拡大図である。

【図7】本実施の形態に係るガイドプーリの正面図である。

【図8】図７に示すガイドプーリのＥ−Ｅ断面図である。

【図9】本実施の形態に係る支持体の斜視図である。

【図10】本実施の形態に係る鉗子装置の製造方法を説明するためのフローチャートを示す図である。

【図11】本実施の形態に係る一対のジョー部品を向かい合わせに組み合わせる様子を示す斜視図である。

【図12】図１に示す鉗子装置をＨ１方向から見た斜視図である。

【図13】図１に示す鉗子装置をＨ２方向から見た斜視図である。

【図14】図１に示す鉗子装置をＨ３方向から見た斜視図である。

【図15】図１に示す鉗子装置をＨ２方向と反対方向から見た斜視図である。

【図16】図３に示す鉗子装置のベース部品の図示を省略した図である。

【図17】図４に示す鉗子装置のベース部品の図示を省略した図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

【0021】

（鉗子装置）
図１は、本実施の形態に係る鉗子装置の斜視図である。図２は、図１の鉗子装置をＡ方向から見た正面図である。図３は、図１の鉗子装置をＢ方向から見た側面図である。図４は、図１の鉗子装置をＣ方向から見た側面図である。

【0022】

各図に示す鉗子装置１０は、一対の把持部１２ａ，１２ｂと、一対の把持部１２ａ，１２ｂを保持する支持体１４と、支持体１４を回転可能に支持する第１の回転軸１６と、第１の回転軸１６を保持するベース部品１８と、第１の回転軸１６と同軸に配置されている４つのガイドプーリ２０と、一対の把持部１２ａ、１２ｂを回転可能に支持し、支持体１４に保持される第２の回転軸２２と、第２の回転軸２２と同軸に保持される４つのジョープーリ２４と、４つのガイドプーリ２０と４つのジョープーリ２４との間に掛けられた４本のワイヤ２６，２８，３０，３２と、支持体１４を第１の回転軸１６を中心に回転させるためのワイヤ３８，４０と、を備えている。

【0023】

（ガイドプーリ２０）
図５は、図３に示す鉗子装置１０のＤ−Ｄ断面図である。図６は、図５の領域Ｒの拡大図である。図５及び図６に示すように、ガイドプーリ２０は、第１の回転軸１６に対して傾斜するように、支持体１４の一部である円筒の環状部１４ａを介して第１の回転軸１６に回転可能に支持されている。これにより、ワイヤ２６，２８，３０，３２のそれぞれは、ガイドプーリ２０に対する実質的なフリートアングルが小さくなり、ガイドプーリ２０のガイド溝２０ａのエッジ２０ｂと干渉しにくくなる。なお、ガイドプーリ２０は、支持体１４を介さずに第１の回転軸１６に直接支持されていてもよい。

【0024】

図７は、本実施の形態に係るガイドプーリ２０の正面図である。図８は、図７に示すガイドプーリ２０のＥ−Ｅ断面図である。本実施の形態に係るガイドプーリ２０は、第１の回転軸１６が貫通する円形の開口部２０ｃの中心線ＣＬに対して、内周面２０ｄが傾斜している。内周面２０ｄは、第１の回転軸１６が挿入された支持体１４の環状部１４ａに対して摺動する。これにより、フリートアングルがあるワイヤから受ける力でガイドプーリ２０が自律的に傾斜する。なお、ガイドプーリ２０が直接第１の回転軸１６に支持されている場合、ガイドプーリ２０の内周面２０ｄは、第１の回転軸１６の外周面に直接摺動することになる。

【0025】

図８に示すように、ガイドプーリ２０は、中心線ＣＬと直交し内径ｄが最も小さい平面Ｐから中心線ＣＬに沿って離れるに従って、内径ｄが徐々に広がるように内周面２０ｄが形成されている。換言すると、内周面２０ｄは、円錐形状やすり鉢形状、あるいはテーパ面として形成されていてもよい。また、平面Ｐを挟んで内周面２０ｄと反対側の内周面２０ｅも、内周面２０ｄと同様の形状に加工されている。

【0026】

なお、本実施の形態に係るガイドプーリ２０は、内周面２０ｄ及び内周面２０ｅと中心線ＣＬとが成す角αが３〜７°の範囲である。また、ガイドプーリ２０の一方の端面２０ｆは、平面Ｐに対して角度α傾斜しており、一方の端面２０ｆと内周面２０ｄとの成す角は９０°である。また、ガイドプーリ２０の他方の端面２０ｇは、平面Ｐと平行である（中心線ＣＬに対して直交している）。したがって、ガイドプーリ２０は平面Ｐを挟んで左右が非対称の環状部材である。

【0027】

本実施の形態に係るガイドプーリ２０は、図５や図６に示すように、支持体１４を挟んで両側に２つずつ隣接して配置されている。そして、図６に示すように、２つのガイドプーリ２０を並べて環状部１４ａに装着する際には、他方の端面２０ｇ同士が向かい合わせになるようにしている。その結果、隣接する２つのガイドプーリ２０の一方（ガイドプーリ２０Ｂ）は、傾斜した状態で支持体１４に当接し、隣接する２つのガイドプーリ２０の他方（ガイドプーリ２０Ａ）は、傾斜した状態でベース部品１８に当接する。これにより、ガイドプーリ２０が傾斜した際に、ガイドプーリ２０の第１の回転軸方向Ｘへの位置が精度良く決まる。

【0028】

それぞれのガイドプーリ２０は、図２に示すように、掛けられた複数のワイヤ２６，２８がジョープーリ２４の外周に向けて外側に広がるように、第１の回転軸１６に対して傾斜している。これにより、一対の把持部１２ａ，１２ｂでの操作トルクを増大させやすい直径の大きなジョープーリ２４を用いても、ガイドプーリ２０におけるワイヤの干渉を抑制できる。

【0029】

次に、ベース部品１８について説明する。本実施の形態に係るベース部品１８は、図２や図５に示すように、第１の回転軸１６の両端を保持する一対のアーム１８ａ，１８ｂと、一対のアーム１８ａ，１８ｂに保持され、ガイドプーリ２０よりも上流側にある４つのガイドプーリ３４を回転可能に支持する第３の回転軸３６とを有している。なお、本実施の形態に係る第３の回転軸３６は、一対のアーム１８ａ，１８ｂのそれぞれに設けられている。

【0030】

アーム１８ａ，１８ｂは、第３の回転軸３６を保持する根本部分１８ｃよりも第１の回転軸１６を保持する先端部分１８ｄの方が薄肉である。換言すると、先端部分１８ｄ同士の間隔は、根本部分１８ｃ同士の間隔よりも広い。これにより、図３に示すように、フリートアングルのあるワイヤ２６，２８が支持体１４とともに第１の回転軸１６を中心に屈曲（図３の矢印Ｆ方向）した場合であっても、アーム１８ａ，１８ｂと干渉しにくくなる。

【0031】

また、アーム１８ａ（アーム１８ｂ）の先端部分１８ｄの周方向の幅Ｗ１は、根本部分１８ｃの周方向の幅Ｗ２よりも狭い。これにより、ワイヤとの干渉を考慮する必要のある先端部分１８ｄにＵ字状の逃がし部を形成しつつ、先端部分１８ｄの周方向の幅よりも根本部分１８ｃの周方向の幅を大きくすることでアームの剛性の低下を抑えられる。

【0032】

また、図５に示すように、本実施の形態に係るジョープーリ２４の外径Ｇ１は、一対のアーム１８ａ，１８ｂの根本部分１８ｃ同士の間隔Ｇ２より大きい。つまり、本実施の形態に係る鉗子装置１０は、筒状のベース部品１８の内径の大きさの割に外径の大きなジョープーリ２４を採用することが可能となる。

【0033】

（支持体の組立性）
図９は、本実施の形態に係る支持体の斜視図である。図５や図６に示すように、本実施の形態に係る鉗子装置１０は、一対の把持部１２ａ，１２ｂと、一対の把持部１２ａ，１２ｂを保持する支持体１４と、支持体１４を回転可能に支持する第１の回転軸１６と、第１の回転軸１６を保持するベース部品１８と、第１の回転軸１６と同軸に配置されている複数のガイドプーリ２０と、を備える。支持体１４は、図９に示すように、第１の回転軸１６が貫通する筒状部としての環状部１４ａを有する。複数のガイドプーリ２０は、環状部１４ａの外周に回転可能に支持されている。なお、回転軸とは、自身が回転するものだけではなく、支持する部材が回転する際の軸となるものであればよく、他の部材に対して固定されている軸であってもよい。

【0034】

このように構成された鉗子装置１０において、環状部１４ａの外周に複数のガイドプーリ２０が支持された状態の支持体１４は、ベース部品１８に対して第１の回転軸１６を介して保持される。そのため、支持体１４が直接ベース部品１８に保持される場合と比較して、組立性の改善を図りやすい。

【0035】

また、本実施の形態に係るベース部品１８は、対向する一対のアーム１８ａ，１８ｂを有している。また、第１の回転軸１６は、軸方向の両端が一対のアーム１８ａ，１８ｂに対して圧入嵌合されることで強固に固定されている。これにより、自由端となり得る一対のアーム１８ａ，１８ｂの先端部同士が回転軸で固定されるため、ベース部品１８全体の剛性が増す。

【0036】

また、ワイヤ２６，２８，３０，３２のそれぞれは、把持部１２ａや把持部１２ｂを動作させる駆動力を伝達するためのものである。具体的には、ワイヤ２６及びワイヤ３２は、把持部１２ｂのジョープーリ２４に掛かっており、把持部１２ｂは、ワイヤ２６が引かれると開く方向に動き、ワイヤ３２が引かれると閉じる方向に動く。また、ワイヤ２８及びワイヤ３０は、把持部１２ａのジョープーリ２４に掛かっており、把持部１２ａは、ワイヤ２８が引かれると閉じる方向に動き、ワイヤ３０が引かれると開く方向に動く。

【0037】

また、４つのガイドプーリ２０のそれぞれは、対応するワイヤ２６，２８，３０，３２が掛かっている。ワイヤ２６，２８，３０，３２は、把持部１２ａ，１２ｂを動作させる際に、第１の回転軸１６から支持体１４が受ける垂直抗力が減少するように、対応するガイドプーリ２０に掛かっている。詳述すると、ワイヤ２６，２８，３０，３２は、図２に示すように、対応するガイドプーリ２０とガイドプーリ３４との間を通り、ガイドプーリ２０の下側（第１の回転軸１６を挟んで把持部１２ａ，１２ｂと反対側）から掛かっている。

【0038】

したがって、把持部１２ａ，１２ｂを動作させる際に、ワイヤ２６，２８，３０，３２の少なくともいずれかに張力が発生すると、その張力によってガイドプーリ２０を介して支持体１４に力が働く。本実施の形態に掛かる鉗子装置１０の場合、ワイヤ２６，２８，３０，３２で発生する張力によって、支持体１４に把持部１２ａ，１２ｂの方向へ向かう力が加わる。

【0039】

また、支持体１４は、支持体を第１の回転軸１６を中心に回転させる駆動力を伝達するワイヤ３８，４０が掛かる支持体プーリ４２が一体的に形成されている。そのため、ワイヤ３８，４０の一方を引っ張ることで支持体１４を回転させようとすると、支持体プーリ４２に掛かっているワイヤ３８，４０の張力によって、支持体１４が第１の回転軸１６側に押し付けられる。その際に、第１の回転軸１６から支持体１４が受ける垂直抗力が発生し、摩擦力の増大の一因となる。

【0040】

しかしながら、本実施の形態に係る鉗子装置１０においては、前述のように把持部１２ａ，１２ｂを動作させる際のワイヤ２６，２８，３０，３２の張力によってガイドプーリ２０に図２の上向きの力が発生する。このガイドプーリ２０に働く力によって、ワイヤ３８，４０に起因する垂直抗力を減少させることで、第１の回転軸１６に対して支持体１４が回転する際の摩擦力が低減する。その結果、把持部１２ａ，１２ｂの動作がスムーズとなり鉗子装置１０の制御性が良化する。

【0041】

（鉗子装置の製造方法）
次に、本実施の形態に係る鉗子装置１０の製造方法について説明する。図１０は、本実施の形態に係る鉗子装置の製造方法を説明するためのフローチャートを示す図である。この方法は、はじめに、把持部１２ａ，１２ｂを保持している支持体１４を準備する（Ｓ１０）。次に、支持体１４を回転可能に支持する第１の回転軸１６が挿入される貫通孔４４（図５参照）が形成されている環状部１４ａの外周に、複数のガイドプーリ２０を装着する（Ｓ１２）。次に、第１の回転軸１６が挿入される穴１８ｅ，１８ｆが形成されているベース部品１８に対して、穴１８ｅ，１８ｆと貫通孔４４とが直線的に並ぶように支持体１４を位置決めする（Ｓ１４）。そして、穴１８ｅから第１の回転軸１６を挿入し、最終的に第１の回転軸１６の両端をベース部品１８の穴１８，１８ｆに対して圧入することで、第１の回転軸１６がベース部品１８に対して強固に固定される（Ｓ１６）。なお、各プーリにワイヤを掛ける工程は、前述の製造の妨げにならないタイミングで行えばよい。

【0042】

この製造方法によれば、分割したベース部品で支持体を挟んでからベース部品同士を接合するといった工程が不要となる。あるいは、支持体とプーリとベース部品のそれぞれの穴を同軸に配置し、その位置を保持しながら、回転軸を支持体に対して圧入するといった調整の難しい工程が不要となる。

【0043】

（把持部）
次に、本実施の形態に係る把持部を構成するジョー部品について詳述する。図１１は、本実施の形態に係る一対のジョー部品を向かい合わせに組み合わせる様子を示す斜視図である。図１１に示すジョー部品５０Ａ，５０Ｂは、互いにほぼ同じ形状の部品である。ジョー部品５０Ａ，５０Ｂは、互いが相対的に動くことで対象物を把持する把持部１２ａ及び把持部１２ｂを有している。把持部１２ａは、二股に形成されているジョープーリ２４ａ（第１の把持部プーリ）及びジョープーリ２４ｂ（第２の把持部プーリ）と連なり、一体的にジョー部品５０Ａを構成する。また、把持部１２ｂは、二股に形成されているジョープーリ２４ｃ（第３の把持部プーリ）及びジョープーリ２４ｄ（第４の把持部プーリ）と連なり、一体的にジョー部品５０Ｂを構成する。

【0044】

図１２は、図１に示す鉗子装置１０をＨ１方向から見た斜視図である。図１３は、図１に示す鉗子装置１０をＨ２方向から見た斜視図である。図１４は、図１に示す鉗子装置１０をＨ３方向から見た斜視図である。図１５は、図１に示す鉗子装置１０をＨ２方向と反対方向から見た斜視図である。なお、Ｈ１方向からＨ３方向は、第１の回転軸１６を含む水平面Ｈ内にある方向である。また、図１２乃至図１５の各図においてはベース部品１８の図示を省略している。

【0045】

各図に示すように、ジョープーリ２４ａ、ジョープーリ２４ｃ、ジョープーリ２４ｂ及びジョープーリ２４ｄは、この順で第２の回転軸２２に回転可能に支持されている。また、ガイドプーリ２０Ａ、ガイドプーリ２０Ｂ、ガイドプーリ２０Ｃ及びガイドプーリ２０Ｄは、この順で第１の回転軸１６に回転可能に支持されている。把持部１２ａ，１２ｂを開閉動作させる駆動力を伝達する把持部ワイヤとしてのワイヤ２６，２８，３０，３２は、複数のガイドプーリ２０Ａ〜２０Ｄと把持部１２ａ，１２ｂとの間に他のプーリを介さずに掛かっている。なお、駆動力は鉗子装置１０の外部にあるアクチュエータユニットから入力される。これにより、図１２等に示すように、第１の回転軸１６と第２の回転軸２２との距離を短くできるため、把持部１２ａ，１２ｂによるトルク（操作力）を増加できる。その結果、把持部１２ａ，１２ｂの制御性が良好な鉗子装置１０を提供できる。

【0046】

（各種プーリへのワイヤの掛かり方）
次に、本実施の形態に係るワイヤ２６，２８，３０，３２の各プーリへの掛かり方について詳述する。ワイヤ２６は、ガイドプーリ２０Ａとジョープーリ２４ｃとの間に掛けられている。ワイヤ２８は、ガイドプーリ２０Ｂとジョープーリ２４ａとの間に掛けられている。ワイヤ３０は、ガイドプーリ２０Ｃとジョープーリ２４ｂとの間に掛けられている。ワイヤ３２は、ガイドプーリ２０Ｄとジョープーリ２４ｄとの間に掛けられている。

【0047】

図１６は、図３に示す鉗子装置１０のベース部品１８の図示を省略した図である。図１７は、図４に示す鉗子装置１０のベース部品の図示を省略した図である。

【0048】

図１２、図１３及び図１６に示すように、ワイヤ２６は、第１の回転軸１６を含み第２の回転軸２２と直交する鉛直断面Ｖを基準に、ガイドプーリ２０Ａの一方の側Ｓ１に掛けられた後に、鉛直断面Ｖの一方の側Ｓ１にあるジョープーリ２４ｃに固定されている。ワイヤ２８は、鉛直断面Ｖを基準に、ガイドプーリ２０Ｂの一方の側Ｓ１に掛けられた後に、鉛直断面Ｖの一方の側Ｓ１にあるジョープーリ２４ａに固定されている。

【0049】

また、図１４乃至図１６に示すように、ワイヤ３０は、鉛直断面Ｖを基準に、ガイドプーリ２０Ｃの他方の側Ｓ２に掛けられた後に、鉛直断面Ｖの他方の側にあるジョープーリ２４ｂに固定されている。ワイヤ３２は、鉛直断面Ｖを基準に、ガイドプーリ２０Ｄの他方の側Ｓ２に掛けられた後に、鉛直断面Ｖの他方の側Ｓ２にあるジョープーリ２４ｄに固定されている。これにより、４つの把持部ワイヤがそれぞれ交差することなく、対応する４つの把持部プーリに固定される。また、ガイドプーリ２０Ａ〜２０Ｄに掛かっている４つの把持部ワイヤは、フリートアングルが小さい状態で対応する４つの把持部プーリに固定される。

【0050】

また、鉗子装置１０は、ガイドプーリ２０Ａの上流側（把持部と反対側）であって鉛直断面Ｖの他方の側Ｓ２にあるガイドプーリ３４ａと、ガイドプーリ２０Ｂの上流側であって鉛直断面Ｖの他方の側Ｓ２にあるガイドプーリ３４ｂと、ガイドプーリ２０Ｃの上流側であって鉛直断面Ｖの一方の側Ｓ１にあるガイドプーリ３４ｃと、ガイドプーリ２０Ｄの上流側であって鉛直断面Ｖの一方の側Ｓ１にあるガイドプーリ３４ｄと、を備えている。

【0051】

これにより、第１の回転軸１６を中心に支持体１４がどちらの方向に曲がっても、ガイドプーリ２０Ａ〜２０Ｄのいずれかにワイヤ２６，２８，３０，３２のいずれかが接触するようになり、支持体１４を回転させる際の制御性が安定する。より詳述すると、図１６に示す状態から支持体１４を他方の側Ｓ２に向けて曲げると、ワイヤ２６，２８は、ガイドプーリ２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ接触する。また、図１７に示す状態から支持体１４を一方の側Ｓ１に向けて曲げると、ワイヤ３０，３２は、ガイドプーリ２０Ｃ，２０Ｄにそれぞれ接触する。つまり、いずれの場合も、全てのワイヤがガイドプーリ２０Ａ〜２０Ｄと非接触（ガイドプーリ２０Ａ〜２０Ｄに巻き付かない）という状態が回避される。これにより、第１の回転軸１６を中心に支持体１４を屈曲させる際の制御性が安定する。

【0052】

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

【産業上の利用可能性】

【0053】

本発明は、手術用ロボットのマニピュレータに利用できる。

【符号の説明】

【0054】

１０ 鉗子装置、 １２ａ，１２ｂ 把持部、 １４ 支持体、 １６ 第１の回転軸、 １８ ベース部品、 ２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ ガイドプーリ、 ２２ 第２の回転軸、 ２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ ジョープーリ、 ２６，２８，３０，３２ ワイヤ、 ３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ ガイドプーリ、 ３８ ワイヤ、 ４２ 支持体プーリ。

【要約】

鉗子装置１０は、把持部１２ａ，１２ｂと、把持部１２ａ，１２ｂを保持する支持体１４と、支持体１４を回転可能に支持する第１の回転軸１６と、第１の回転軸１６を保持するベース部品と、第１の回転軸１６と同軸に配置されている複数のガイドプーリ２０と、複数のガイドプーリ２０と把持部との間に他のプーリを介さずに掛かり、把持部を動作させる駆動力を伝達する複数のワイヤ２６，２８と、支持体１４に設けられた支持体プーリ４２と、支持体プーリ４２に掛かり、支持体を第１の回転軸１６を中心に回転させる駆動力を伝達する支持体ワイヤ３８，４０と、を備える。

【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15】

【図16】

【図17】