特開 2024-98855 マニピュレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024098855

(43)【公開日】2024-07-24

(54)【発明の名称】マニピュレータ

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/30 20160101AFI20240717BHJP

   A61B 1/01 20060101ALI20240717BHJP

   A61B 1/313 20060101ALI20240717BHJP

   B25J 11/00 20060101ALI20240717BHJP

   B25J 17/02 20060101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

A61B34/30

A61B1/01 511

A61B1/313

B25J11/00 Z

B25J17/02 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002617

(22)【出願日】2023-01-11

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和４年１月１２日 第３２回バイオフロンティア講演会にて公開

(71)【出願人】

【識別番号】304036743

【氏名又は名称】国立大学法人宇都宮大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中林 正隆

【テーマコード（参考）】

3C707

4C161

【Ｆターム（参考）】

3C707AS35

3C707HT04

3C707HT19

4C161AA24

4C161GG24

(57)【要約】

【課題】動作の遅れの発生を抑制できるマニピュレータを提供する。
【解決手段】マニピュレータは、前記第一連結部材に対して屈曲又は伸縮の動作が可能に連結された第二連結部材と、前記第一連結部材の内部に回転可能に取り付けられ且つ前記第二連結部材に連結されたスライドスクリューと、前記スライドスクリューに連結され、前記第一連結部材に対する前記第二連結部材側とは反対側へ引き出されたワイヤと、前記ワイヤを回転駆動して前記スライドスクリューを回転させることで、前記スライドスクリューをその回転軸方向へ移動させ、前記第二連結部材に前記動作を実行させる駆動部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一連結部材と、
前記第一連結部材に対して屈曲又は伸縮の動作が可能に連結された第二連結部材と、
前記第一連結部材の内部に回転可能に取り付けられ且つ前記第二連結部材に連結されたスライドスクリューと、
前記スライドスクリューに連結され、前記第一連結部材に対する前記第二連結部材側とは反対側へ引き出されたワイヤと、
前記ワイヤを回転駆動して前記スライドスクリューを回転させることで、前記スライドスクリューをその回転軸方向へ移動させ、前記第二連結部材に前記動作を実行させる駆動部と、
を備えるマニピュレータ。

【請求項2】

前記第二連結部材は、
記第一連結部材に対して伸縮可能に連結され、
前記駆動部は、
前記ワイヤを回転駆動して、前記スライドスクリューを正転させながら前記スライドスクリューを前記回転軸方向の一方へ移動させることで、前記第二連結部材を前記一方へ押して、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して伸長させ、
前記ワイヤを回転駆動して、前記スライドスクリューを逆転させながら前記スライドスクリューを前記回転軸方向の他方へ移動させることで、前記第二連結部材を前記他方へ引張り、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して短縮させる
請求項１に記載のマニピュレータ。

【請求項3】

前記第二連結部材は、
前記第一連結部材に対して屈曲可能に連結され、
前記駆動部は、
前記ワイヤを回転駆動して、前記スライドスクリューを正転させながら前記スライドスクリューを前記回転軸方向の一方へ移動させることで、前記第二連結部材を前記一方へ押して、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して屈曲及び伸展の一方の動作を実行させ、
前記ワイヤを回転駆動して、前記スライドスクリューを逆転させながら前記スライドスクリューを前記回転軸方向の他方へ移動させることで、前記第二連結部材を前記他方へ引張り、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して屈曲及び伸展の他方の動作を実行させる
請求項１に記載のマニピュレータ。

【請求項4】

前記第二連結部材の内部に回転可能に取り付けられ、前記スライドスクリューとしての第一スライドスクリューの一端部にワイヤを介して連結され、前記第一スライドスクリューとは逆巻きの第二スライドスクリュー
を備え、
前記駆動部は、
前記ワイヤを回転駆動して、前記第一スライドスクリュー及び前記第二スライドスクリューを正転させながら前記第一スライドスクリュー及び前記第二スライドスクリューを互いに接近する方向へ移動させることで、前記第二連結部材を前記一方へ押して、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して屈曲及び伸展の一方の動作を実行させ、
前記ワイヤを回転駆動して、前記第一スライドスクリュー及び前記第二スライドスクリューを逆転させながら前記第一スライドスクリュー及び前記第二スライドスクリューを互いに離隔する方向へ移動させることで、前記第二連結部材を前記他方へ引張り、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して屈曲及び伸展の他方の動作を実行させる
請求項３に記載のマニピュレータ。

【請求項5】

前記スライドスクリューは、
前記第一連結部材における前記第二連結部材との連結部分側に配置されている
請求項１に記載のマニピュレータ。

【請求項6】

前記第一連結部材は、筒状に形成され、
前記スライドスクリューは、前記第一連結部材の内部に配置され、前記駆動部によって回転されることにより前記第一連結部材の軸方向に沿って前記回転軸方向へ移動する
請求項１に記載のマニピュレータ。

【請求項7】

前記スライドスクリューの移動方向に沿って前記第一連結部材の内部に配置されたデバイス
を備える
請求項６に記載のマニピュレータ。

【請求項8】

前記第二連結部材が、体腔と連通する孔を通じて前記体腔に挿入される
医療用の、請求項６に記載のマニピュレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マニピュレータに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、外科治療において、侵襲性が低く、整容性が高いことから、腹腔鏡及び内視鏡を用いた鏡視下手術が用いられている。特に、単孔式は、整容性に優れるが、術具が一か所に集中するため、術具同士が干渉しやすく、手術難度が高くなるという問題がある。

【0003】

この問題に対して、術具同士の干渉を抑制しつつ、最適な視野を確保するため、屈曲及び伸縮構造を有するマニピュレータが提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６７１１９６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に係るマニピュレータでは、動作部分から動力源まで引き回されたワイヤを当該動力源により牽引することで屈曲動作及び伸縮動作を行う。このため、ワイヤの弛緩により、動作の遅れ等が発生する場合がある。

【0006】

本開示は、動作の遅れの発生を抑制できる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】

【0007】

第１態様は、第一連結部材と、前記第一連結部材に対して屈曲又は伸縮の動作が可能に連結された第二連結部材と、前記第一連結部材の内部に回転可能に取り付けられ且つ前記第二連結部材に連結されたスライドスクリューと、前記スライドスクリューに連結され、前記第一連結部材に対する前記第二連結部材側とは反対側へ引き出されたワイヤと、前記ワイヤを回転駆動して前記スライドスクリューを回転させることで、前記スライドスクリューをその回転軸方向へ移動させ、前記第二連結部材に前記動作を実行させる駆動部と、を備える。

【0008】

ここで、ワイヤは、例えば、単独もしくは複数のワイヤが同軸方向に束ねられて動力伝達機能を発現し、個々のワイヤが、例えば、可撓性の樹脂等によるチューブで被覆され、さらに、多芯体全体が同様にチューブで被覆された筒体構造を有するものを用いることが可能である。

【0009】

第１態様によれば、駆動部が、ワイヤを回転駆動してスライドスクリューを回転させることで、スライドスクリューをその回転軸方向へ移動させ、第二連結部材に、屈曲又は伸縮の動作を実行させる。

【0010】

このため、第二連結部材から駆動部まで引き回されたワイヤを当該駆動部により牽引することで屈曲又は伸縮の動作を実行させる構成に比べ、ワイヤの弛緩が発生しにくく、動作の遅れの発生を抑制できる。

【0011】

第２態様では、第１態様において、前記第二連結部材は、記第一連結部材に対して伸縮可能に連結され、前記駆動部は、前記ワイヤを回転駆動して、前記スライドスクリューを正転させながら前記スライドスクリューを前記回転軸方向の一方へ移動させることで、前記第二連結部材を前記一方へ押して、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して伸長させ、前記ワイヤを回転駆動して、前記スライドスクリューを逆転させながら前記スライドスクリューを前記回転軸方向の他方へ移動させることで、前記第二連結部材を前記他方へ引張り、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して短縮させる。

【0012】

第２態様によれば、スライドスクリューの回転軸方向の一方及び他方への移動により、第二連結部材における伸長及び短縮の両方の動作を実行する。このため、伸長及び短縮の動作の一方について、第二連結部材から駆動部まで引き回されたワイヤを当該駆動部により牽引することで実行させる構成に比べ、伸長及び短縮の両方の動作について、動作の遅れの発生を抑制できる。

【0013】

第３態様では、第１態様又は第２態様において、前記第二連結部材は、前記第一連結部材に対して屈曲可能に連結され、前記駆動部は、前記ワイヤを回転駆動して、前記スライドスクリューを正転させながら前記スライドスクリューを前記回転軸方向の一方へ移動させることで、前記第二連結部材を前記一方へ押して、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して屈曲及び伸展の一方の動作を実行させ、前記ワイヤを回転駆動して、前記スライドスクリューを逆転させながら前記スライドスクリューを前記回転軸方向の他方へ移動させることで、前記第二連結部材を前記他方へ引張り、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して屈曲及び伸展の他方の動作を実行させる。

【0014】

第３態様によれば、スライドスクリューの回転軸方向の一方及び他方への移動により、第二連結部材における屈曲及び伸展の両方の動作を実行する。このため、屈曲及び伸展の動作の一方について、第二連結部材から駆動部まで引き回されたワイヤを当該駆動部により牽引することで実行させる構成に比べ、屈曲及び伸展の両方の動作について、動作の遅れの発生を抑制できる。

【0015】

第４態様では、第３態様において、前記第二連結部材の内部に回転可能に取り付けられ、前記スライドスクリューとしての第一スライドスクリューの一端部にワイヤを介して連結され、前記第一スライドスクリューとは逆巻きの第二スライドスクリューを備え、前記駆動部は、前記ワイヤを回転駆動して、前記第一スライドスクリュー及び前記第二スライドスクリューを正転させながら前記第一スライドスクリュー及び前記第二スライドスクリューを互いに接近する方向へ移動させることで、前記第二連結部材を前記一方へ押して、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して屈曲及び伸展の一方の動作を実行させ、前記ワイヤを回転駆動して、前記第一スライドスクリュー及び前記第二スライドスクリューを逆転させながら前記第一スライドスクリュー及び前記第二スライドスクリューを互いに離隔する方向へ移動させることで、前記第二連結部材を前記他方へ引張り、前記第二連結部材を前記第一連結部材に対して屈曲及び伸展の他方の動作を実行させる。

【0016】

第４態様によれば、第一スライドスクリューのみが備えられた構成に比べ、駆動モータによるワイヤの回転数に対する第二連結部材の屈曲量を増加させることができる。

【0017】

第５態様では、第１態様から第４態様のいずれか１つの態様において、前記スライドスクリューは、前記第一連結部材における前記第二連結部材との連結部分側に配置されている。

【0018】

第５態様によれば、スライドスクリューが、第一連結部材における第二連結部材との連結部分とは反対側に配置されている場合に比べ、スライドスクリューが第二連結部材と接近し、スライドスクリューと第二連結部材とをワイヤで連結した場合でも、ワイヤの弛緩が発生しにくく、動作の遅れの発生を抑制できる。

【0019】

第６態様では、第１態様から第４態様のいずれか１つの態様において、前記第一連結部材は、筒状に形成され、前記スライドスクリューは、前記第一連結部材の内部に配置され、前記駆動部によって回転されることにより前記第一連結部材の軸方向に沿って前記回転軸方向へ移動する。

【0020】

第６態様によれば、第一連結部材の内部に配置されたスライドスクリューが第一連結部材の軸方向に沿って移動するので、前記第一連結部材の径方向に沿って移動する構成に比べ、第一連結部材の径を小さくできる。

【0021】

第７態様では、第６態様において、前記スライドスクリューの移動方向に沿って前記第一連結部材の内部に配置されたデバイスを備える。

【0022】

第７態様によれば、スライドスクリューが第一連結部材の軸方向に沿って回転軸方向へ移動した際に、デバイスと干渉することを抑制できる。

【0023】

第８態様は、第１態様から第７態様のいずれか１つの態様において、前記第二連結部材が、体腔と連通する孔を通じて前記体腔に挿入される医療用のマニピュレータである。

【0024】

第８態様によれば、医療行為を行う際に、第二連結部材における屈曲又は伸縮の動作の遅れが抑制できる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、上記構成としたので、マニピュレータにおいて、動作の遅れの発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本実施形態に係るマニピュレータにおける駆動部分の基本構造を示す概略図である。

【図2】本実施形態に係るマニピュレータにおける動作部分（屈曲）の基本構造を示す概略図である。

【図3】図２に示される形態の変形例を示す概略図である。

【図4】本実施形態に係るマニピュレータにおける動作部分（屈曲）の基本構造を示す概略図である。

【図5】図４に示される形態の変形例を示す概略図である。

【図6】本実施形態に係るマニピュレータにおける動作部分（伸縮）の基本構造を示す概略図である。

【図7】医療用のマニピュレータに適用した場合の構成例を示す概略図である。

【図8】図７に示されるマニピュレータにおける筒体及び外筒を示す概略図である。

【図9】図８における９－９線断面図である。

【図10】図７に示されるマニピュレータにおける外筒及び内筒とその内部構造と示す概略図である。

【図11】図１０における１１－１１線断面図である。

【図12】図７に示されるマニピュレータにおける内筒及び先端部材を示す概略斜視図である。

【図13】図１２における二点鎖線で示す部分を切断した断面図である。

【図14】図７に示されるマニピュレータにおける先端部材を示す概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。

【0028】

＜マニピュレータ１００＞
本実施形態に係るマニピュレータ１００を説明する。図１は、本実施形態に係るマニピュレータ１００における駆動部分の基本構造を示す概略図である。

【0029】

マニピュレータ１００は、図１に示されるように、第一連結部材１０１と、第二連結部材１０２と、スライドスクリュー１０３と、ワイヤ１０４と、駆動モータ１０５と、ワイヤ１０６と、を備えている。

【0030】

第一連結部材１０１は、本体１０１Ａと、スライドスクリュー１０３が取り付けられる取付部１０１Ｂと、を有している。第二連結部材１０２は、第一連結部材１０１に対して屈曲又は伸縮の動作が可能に連結された部材である。この第二連結部材１０２は、本体１０２Ａと、スライドスクリュー１０３と連結される連結部１０２Ｂと、を有している。この第二連結部材１０２は、例えば、第一連結部材１０１の先端部（一端部）に対して連結されている。

【0031】

なお、屈曲とは、第二連結部材１０２の第一連結部材１０１に対する向き（相対角）が変位することによって、第一連結部材１０１及び第二連結部材１０２が曲がった状態を形成することを意味する。

【0032】

スライドスクリュー１０３は、第一連結部材１０１の内部に回転可能に取り付けられ、且つ第二連結部材１０２に連結されている。具体的には、スライドスクリュー１０３は、第一連結部材１０１の取付部１０１Ｂに対してねじ込まれている。なお、スライドスクリュー１０３の回転軸方向を、以下、スクリュー軸方向という場合がある。

【0033】

本実施形態では、スライドスクリュー１０３は、例えば、第一連結部材１０１における第二連結部材１０２との連結部分側（第二連結部材１０２に接近した側）に配置される。

【0034】

また、本実施形態では、スライドスクリュー１０３は、例えば、ワイヤ１０６にて第二連結部材１０２と連結されている。このワイヤ１０６は、先端部が第二連結部材１０２の連結部１０２Ｂに取り付けられ、後端部がスライドスクリュー１０３の先端部（すなわち回転軸方向の一端部）に取り付けられている。

【0035】

このスライドスクリュー１０３は、回転によりスクリュー軸方向へ移動して、第二連結部材１０２に、屈曲又は伸縮の動作を実行させる。なお、スライドスクリュー１０３は、第二連結部材１０２に対して、直接、連結されていてもよく、ワイヤ１０６以外の部材を介して連結されていてもよい。

【0036】

ワイヤ１０４は、スライドスクリュー１０３に連結され、第一連結部材１０１の後端部側（すなわち、第一連結部材１０１に対する第二連結部材１０２とは反対側）へ引き出されている。具体的には、ワイヤ１０４は、先端部がスライドスクリュー１０３の後端部（すなわち回転軸方向の他端部）に取り付けられ、後端部がカップリング１０８を介して駆動モータ１０５の駆動軸１０５Ａに取り付けられている。ワイヤ１０４は、チューブ１０７に挿入されている。駆動モータ１０５は、駆動部の一例であり、ワイヤ１０４を回転駆動する。

【0037】

本実施形態では、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を正転（Ａ１方向）させることにより、スライドスクリュー１０３を正転（Ａ２方向）させてスクリュー軸方向の一方（以下、先端方向（Ａ３方向）という）へ移動させ、ワイヤ１０４を逆転（Ｂ１方向）させることにより、スライドスクリュー１０３を逆転（Ｂ２方向）させてスクリュー軸方向の他方（以下、後端方向（Ｂ３方向）という）へ移動させる。これにより、第二連結部材１０２に、第一連結部材１０１に対する屈曲又は伸縮の動作を実行させる。

【0038】

なお、本明細書において「正転」は、一方への回転を意味し、モータによって定まるＣＷ（出力軸側から見て時計方向の回転）に限定されるものではなく、ＣＣＷ（出力軸側から見て反時計方向）であってもよい。「逆転」は、正転に対する逆方向の回転を意味する。したがって、正転がＣＷであれば、逆転はＣＣＷであり、正転がＣＣＷであれば、逆転はＣＷである。

【0039】

＜マニピュレータ１００における動作部分の基本構造＞
図２～６は、本実施形態に係るマニピュレータ１００における動作部分の基本構造を示す概略図である。図２～５には、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して屈曲可能に連結された形態が示され、図６には、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して伸縮可能に連結された形態が示されている。

【0040】

図２に示される形態では、第二連結部材１０２が、第一連結部材１０１に対して屈曲可能に連結されている。具体的には、第二連結部材１０２は、スクリュー軸方向に直交する直交方向の一方（Ｃ方向）側で、ヒンジ１２０によって第一連結部材１０１に連結され、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して直交方向の一方（Ｃ方向）側へ屈曲可能（具体的には回転可能）とされている。換言すれば、第一連結部材１０１と第二連結部材１０２とは、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して屈曲する屈曲方向（回転方向（Ａ４方向））の内周側でヒンジ１２０によって連結されている。

【0041】

スライドスクリュー１０３は、ヒンジ１２０に対して、直交方向の他方（Ｄ方向）側（すなわち外周側）で第一連結部材１０１に取り付けられている。

【0042】

図２に示される形態では、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を正転させることにより、スライドスクリュー１０３を正転（Ａ２方向）させながら先端方向（Ａ３方向）へ移動させる。これにより、ワイヤ１０６を介して第二連結部材１０２が先端方向（Ａ３方向）へ押され、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して屈曲動作（Ａ４方向）を実行する。

【0043】

一方、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を逆転させることにより、スライドスクリュー１０３を逆転（Ｂ２方向）させながら後端方向（Ｂ３方向）へ移動させる。これにより、ワイヤ１０６を介して第二連結部材１０２が後端方向（Ｂ３方向）へ引っ張られ、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して伸展動作（Ｂ４方向）を実行する。

【0044】

なお、図２に示される形態では、図３に示されるように、第二連結部材１０２に取り付けられるスライドスクリュー１１３を有する変形例を用いてもよい。本変形例では、スライドスクリュー１１３は、スライドスクリュー１０３とは逆巻きのスクリューとされており、第二連結部材１０２の連結部１０２Ｂに対してねじ込まれている。ワイヤ１０６は、先端部がスライドスクリュー１１３の後端部に取り付けられ、後端部がスライドスクリュー１０３の先端部に取り付けられている。

【0045】

本変形例では、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を正転させることにより、スライドスクリュー１０３が正転（Ａ２方向）しながら先端方向（Ａ３方向）へ移動すると共に、スライドスクリュー１１３が正転（Ｅ２方向）しながら後端方向（Ｅ３方向）へ移動する。すなわち、駆動モータ１０５は、スライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を正転させながらスライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を互いに接近する方向へ移動させる。

【0046】

これにより、ワイヤ１０６を介して第二連結部材１０２が先端方向（Ａ３方向）へ押され、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して屈曲動作（Ａ４方向）を実行する。本変形例では、スライドスクリュー１１３が後端方向（Ｅ３方向）へ移動するため、駆動モータ１０５による回転数に対する第二連結部材１０２の屈曲量を増加させることができる。

【0047】

一方、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を逆転させることにより、スライドスクリュー１０３が逆転（Ｂ２方向）しながら後端方向（Ｂ３方向）へ移動すると共に、スライドスクリュー１１３が逆転（Ｆ２方向）しながら先端方向（Ｆ３方向）へ移動する。すなわち、駆動モータ１０５は、スライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を逆転させながらスライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を互いに離隔する方向へ移動させる。

【0048】

これにより、ワイヤ１０６を介して第二連結部材１０２が後端方向（Ｂ３方向）へ引っ張られ、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して伸展動作（Ｂ４方向）を実行する。

【0049】

なお、スライドスクリュー１０３は、第一スライドスクリューの一例であり、スライドスクリュー１１３は、第二スライドスクリューの一例である。

【0050】

図４に示される形態では、第二連結部材１０２が、第一連結部材１０１に対して屈曲可能に連結されている。具体的には、第二連結部材１０２は、スクリュー軸方向に直交する直交方向の一方（Ｄ方向）側で、ヒンジ１３０によって第一連結部材１０１に連結され、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して直交方向の他方（Ｃ方向）側へ屈曲可能（具体的には回転可能）とされている。換言すれば、第一連結部材１０１と第二連結部材１０２とは、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して屈曲する屈曲方向（回転方向（Ｂ５方向））の外周側でヒンジ１３０によって連結されている。

【0051】

スライドスクリュー１０３は、ヒンジ１３０に対して、直交方向の一方（Ｄ方向）側（すなわち外周側）で第一連結部材１０１に取り付けられている。なお、第二連結部材１０２は、例えば、柔軟性を有する部材（例えばチューブ）等を介して第一連結部材１０１に連結されることによって、第一連結部材１０１に対して屈曲可能に連結されていてもよい。

【0052】

図４に示される形態では、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を正転させることにより、スライドスクリュー１０３が正転（Ａ２方向）しながら先端方向（Ａ３方向）へ移動する。これにより、ワイヤ１０６を介して第二連結部材１０２が先端方向（Ａ３方向）へ押され、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して伸展動作（Ａ５方向）を実行する。

【0053】

一方、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を逆転させることにより、スライドスクリュー１０３が逆転（Ｂ２方向）しながら後端方向（Ｂ３方向）へ移動する。これにより、ワイヤ１０６を介して第二連結部材１０２が後端方向（Ｂ３方向）へ引っ張られ、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して屈曲動作（Ｂ５方向）を実行する。

【0054】

なお、図４に示される形態では、図５に示されるように、第二連結部材１０２に取り付けられるスライドスクリュー１１３を有する変形例を用いてもよい。本変形例では、スライドスクリュー１１３は、スライドスクリュー１０３とは逆巻きのスクリューとされており、第二連結部材１０２の連結部１０２Ｂに対してねじ込まれている。ワイヤ１０６は、先端部がスライドスクリュー１１３の後端部に取り付けられ、後端部がスライドスクリュー１０３の先端部に取り付けられている。

【0055】

本変形例では、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を正転させることにより、スライドスクリュー１０３が正転（Ａ２方向）しながら先端方向（Ａ３方向）へ移動すると共に、スライドスクリュー１１３が正転（Ｅ２方向）しながら後端方向（Ｅ３方向）へ移動する。すなわち、駆動モータ１０５は、スライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を正転させながらスライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を互いに接近する方向へ移動させる。

【0056】

これにより、ワイヤ１０６を介して第二連結部材１０２が先端方向（Ａ３方向）へ押され、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して伸展動作（Ａ５方向）を実行する。

【0057】

一方、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を逆転させることにより、スライドスクリュー１０３が逆転（Ｂ２方向）しながら後端方向（Ｂ３方向）へ移動すると共に、スライドスクリュー１１３が逆転（Ｆ２方向）しながら先端方向（Ｆ３方向）へ移動する。すなわち、駆動モータ１０５は、スライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を逆転させながらスライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を互いに離隔する方向へ移動させる。

【0058】

これにより、ワイヤ１０６を介して第二連結部材１０２が後端方向（Ｂ３方向）へ引っ張られ、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して屈曲動作（Ｂ５方向）を実行する。本変形例では、駆動モータ１０５におけるワイヤ１０４の回転数に対する第二連結部材１０２の屈曲量を増加させることができる。

【0059】

図６に示される形態では、第二連結部材１０２が、第一連結部材１０１に対して伸縮可能に連結されている。

【0060】

第一連結部材１０１は、本体１０１Ａ及び取付部１０１Ｂに加えて、一対のガイド部１０１Ｃを有している。一対のガイド部１０１Ｃは、スライドスクリュー１０３及び本体１０１Ａの両側に配置されており、本体１０１Ａの外側面に取り付けられている。さらに、ガイド部１０１Ｃは、本体１０１Ａから先端方向（Ａ３方向）へ向かって延設されている。

【0061】

第二連結部材１０２は、一対のガイド部１０１Ｃの間に配置され、一対のガイド部１０１Ｃに案内されることで、先端方向（Ａ３方向）及び後端方向（Ｂ３方向）へ移動可能とされている。

【0062】

スライドスクリュー１０３は、先端部が、第二連結部材１０２の連結部１０２Ｂに対して取り付けられている。

【0063】

図６に示される形態では、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を正転させることにより、スライドスクリュー１０３が正転（Ａ２方向）しながら先端方向（Ａ３方向）へ移動する。これにより、第二連結部材１０２が先端方向（Ａ３方向）へ押され、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して伸長動作（Ａ３方向）を実行する。

【0064】

一方、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を逆転させることにより、スライドスクリュー１０３が逆転（Ｂ２方向）しながら後端方向（Ｂ３方向）へ移動する。これにより、第二連結部材１０２が後端方向（Ｂ３方向）へ引っ張られ、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して短縮動作（Ｂ３方向）を実行する。

【0065】

＜マニピュレータ１００の構成例＞
図１～６に示される前述の基本構造を有するマニピュレータ１００としては、例えば、腹腔鏡及び内視鏡などを用いた鏡視下手術にて用いられる医療用のマニピュレータとして構成することが可能である。以下、医療用のマニピュレータとして用いた場合の構成例を説明する。

【0066】

なお、図中に示す矢印ＵＰは、装置の上方を示し、矢印ＤＯは、装置の下方を示す。また、図中に示す矢印ＬＨは、装置の左方を示し、矢印ＲＨは、装置の右方を示す。また、図中に示す矢印ＦＲは、装置の先端側（前方）を示し、矢印ＲＲは、装置の後端側（後方）を示す。これらの方向は、説明の便宜上定めた方向であるから、装置構成がこれらの方向に限定されるものではない。

【0067】

また、図中の「○」の中に「×」が記載された記号は、紙面の手前から奥へ向かう矢印を意味する。また、図中の「○」の中に「・」が記載された記号は、紙面の奥から手前へ向かう矢印を意味する。また、各図に示す各部分同士の上下方向、左右方向、前後方向の寸法比は、実際の寸法比と異なる場合がある。

【0068】

マニピュレータ１００は、図７に示されるように、筒体３０と、外筒４０と、内筒５０と、先端部材６０と、を備えている。筒体３０、外筒４０、及び内筒５０は、具体的には、例えば、円筒状に形成されている。

【0069】

筒体３０は、体腔２０２と連通する連通孔２０４に対して通される部分であり、先端部３２が体腔２０２に配置され、後端部３４が体腔２０２の外部２０６に配置される。

【0070】

外筒４０は、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、筒体３０に対して屈曲可能に連結されている。具体的には、外筒４０は、後端部４６が筒体３０の先端部３２に対して、左右方向を回転軸とするヒンジ３９によって回転可能に連結されている。ヒンジ３９により構成される、筒体３０と外筒４０との屈曲部分は、例えば、チューブ等の被覆部材３７（図７参照）により被覆されている。

【0071】

マニピュレータ１００は、さらに、図８（Ａ）（Ｂ）及び図９に示されるように、ワイヤ３６と、ワイヤ５６と、ワイヤ７１、７２、７３と、デバイス８０と、を備えている。なお、ワイヤ７１、７３は、図８（Ａ）（Ｂ）において、左右方向に重なって配置されている。

【0072】

ワイヤ３６は、図９に示されるように、筒体３０の内部において上方側（ヒンジ３９に対する内周側）に配置されており、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、筒体３０の軸方向に沿って後端側（後方側）へ引き出されている。このワイヤ３６の先端部３６Ａは、外筒４０の後端部４６における上部に対して取り付けられている。ワイヤ３６の後端部は、駆動部（図示省略）に接続されており、当該駆動部（図示省略）がワイヤ３６を引っ張ることにより、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、外筒４０が筒体３０に対して屈曲する。

【0073】

ワイヤ５６は、内筒５０に対して駆動力を伝達するための部材であり、図９に示されるように、筒体３０の内部においてワイヤ３６に対する下方側に配置されている。

【0074】

ワイヤ７１、７３は、先端部材６０に対して駆動力を伝達するための部材であり、筒体３０の内部において、ワイヤ３６、５６に対する左右側にそれぞれ配置されている。

【0075】

デバイス８０は、例えば、内視鏡、生検鉗子、及び把持鉗子等、手術などの医療行為に用いられるデバイスである。このデバイス８０は、筒体３０の内部においてワイヤ５６に対する下方側に配置されている。なお、デバイス８０が通過する内腔８９は、例えば、直径３ｍｍとされる。

【0076】

ワイヤ７２は、先端部材６０に対して駆動力を伝達するための部材であり、筒体３０の内部において、デバイス８０に対する下方側に配置されている。

【0077】

内筒５０は、図１０（Ａ）（Ｂ）に示されるように、外筒４０に対して伸縮可能に連結されている。内筒５０は、後端部５４側が、外筒４０の先端部４２の内周側に進退可能に挿入されている。

【0078】

なお、外筒４０と内筒５０との関係において、外筒４０は、第一連結部材の一例であり、内筒５０は、第二連結部材の一例である。

【0079】

スライドスクリュー５８は、外筒４０の取付部４４に回転可能に取り付けられ、且つ内筒５０に連結されている。具体的には、スライドスクリュー５８は、外筒４０の取付部４４に対して、外筒４０の軸方向（前後方向）に沿ってねじ込まれている。また、スライドスクリュー５８は、先端部が、内筒５０の後端部５４（連結部）に取り付けられている。

【0080】

ワイヤ５６は、先端部がスライドスクリュー５８の後端部に取り付けられている。ワイヤ５６の後端部は、筒体３０の後端側から引き出されており、駆動モータ（図示省略）に接続されている。本実施形態では、当該駆動モータ（図示省略）が、ワイヤ５６を正転させることにより、スライドスクリュー５８が正転（Ａ２方向）しながら先端方向（Ａ３方向）へ移動する。これにより、内筒５０が先端方向（Ａ３方向）へ押され、内筒５０が外筒４０に対して伸長動作（Ａ３方向）を実行する。

【0081】

一方、当該駆動モータ（図示省略）が、ワイヤ５６を逆転させることにより、スライドスクリュー５８が逆転（Ｂ２方向）しながら後端方向（Ｂ３方向）へ移動する。これにより、内筒５０が後端方向（Ｂ３方向）へ引っ張られ、内筒５０が外筒４０に対して短縮動作（Ｂ３方向）を実行する。このように、内筒５０は、前述の図６に示される形態によって、外筒４０に対して伸縮動作を実行する。

【0082】

なお、スライドスクリュー５８は、外筒４０における内筒５０との連結部分側（先端側）に配置されている。すなわち、スライドスクリュー５８は、内筒５０に接近する側に配置されている。

【0083】

また、ワイヤ５６及びスライドスクリュー５８は、図１１に示されるように、外筒４０において、上方側に配置されており、外筒４０の軸方向に沿って延設されている。さらに、スライドスクリュー５８は、外筒４０の内部において、回転により外筒４０の軸方向に沿って移動する。

【0084】

また、ワイヤ７１、７３は、外筒４０の内部において、ワイヤ５６及びスライドスクリュー５８の下方側であって、ワイヤ５６及びスライドスクリュー５８に対する左右側にそれぞれ配置されている。

【0085】

デバイス８０は、スライドスクリュー５８の移動方向（外筒４０の軸方向）に沿って外筒４０の内部に配置されている。さらに、デバイス８０は、外筒４０の内部においてワイヤ７１に対する下方側に配置されている。ワイヤ７２は、外筒４０の内部において、ワイヤ７３に対する下方側に配置されている。

【0086】

先端部材６０は、図１２に示されるように、内筒５０に対して屈曲可能に連結されている。具体的には、先端部材６０は、柔軟性を有するチューブ６９を介して内筒５０の先端部に取り付けられている。このチューブ６９の内部には、デバイス８０が配置されている。本実施形態では、先端部材６０は、チューブ６９が曲がることにより、少なくとも、内筒５０に対して左方側、右方側及び下方側へ屈曲可能とされている。

【0087】

なお、内筒５０と先端部材６０との関係において、内筒５０は、第一連結部材の一例であり、先端部材６０は、第二連結部材の一例である。

【0088】

スライドスクリュー８１、８２、８３の各々は、図１３に示されるように、内筒５０の取付部５１、５２、５３の各々に回転可能に取り付けられ、且つ先端部材６０に連結されている。具体的には、スライドスクリュー８１、８２、８３の各々は、内筒５０の軸方向（前後方向）に沿って内筒５０の取付部５１、５２、５３の各々に対してねじ込まれている。

【0089】

また、スライドスクリュー８１、８２、８３の各々は、図１４に示されるように、先端部がワイヤ９１、９２、９３の各々を介して、先端部材６０の連結部６１、６２、６３の各々に連結されている。連結部６１は、先端部材６０の左方側に配置されており、ワイヤ９１は、先端部材６０の左方側部分に連結されている。連結部６２は、先端部材６０の下方側に配置されており、ワイヤ９２は、先端部材６０の下方側部分に連結されている。連結部６３は、先端部材６０の右方側に配置されており、ワイヤ９３は、先端部材６０の右方側部分に連結されている。

【0090】

なお、図１３において、スライドスクリュー８１、取付部５１、ワイヤ７１、及びワイヤ９１の各々と、スライドスクリュー８３、取付部５３、ワイヤ７３、ワイヤ９３の各々とは、左右方向に重なって配置されている。

【0091】

ワイヤ７１、７２、７３の各々は、先端部がスライドスクリュー８１、８２、８３の各々の後端部に取り付けられている。ワイヤ７１、７２、７３の各々の後端部は、筒体３０の後端側から引き出されており、複数の駆動モータ（図示省略）の各々に接続されている。本実施形態では、当該複数の駆動モータ（図示省略）が、ワイヤ７１、７２、７３を選択的に回転させることにより、先端部材６０の屈曲動作及び伸長動作を実行させる。

【0092】

具体的には、駆動モータ（図示省略）が、例えば、ワイヤ７１を正転させることにより、スライドスクリュー８１が正転（Ａ２方向）しながら先端方向（Ａ３方向）へ移動する。また、駆動モータ（図示省略）が、例えば、ワイヤ７３を逆転させることにより、スライドスクリュー８３が逆転（Ｂ２方向）しながら後端方向（Ｂ３方向）へ移動する。

【0093】

これにより、先端部材６０の左側部分が先端方向（Ａ３方向）へ押され、先端部材６０の右側部分が後端方向（Ｂ３方向）へ引っ張られ、先端部材６０が右方側へ屈曲する。この状態から、駆動モータ（図示省略）が、例えば、ワイヤ７１を逆転させることにより、スライドスクリュー８１が逆転（Ｂ２方向）しながら後端方向（Ｂ３方向）へ移動する。また、駆動モータ（図示省略）が、例えば、ワイヤ７３を正転させることにより、スライドスクリュー８３が正転（Ａ２方向）しながら先端方向（Ａ３方向）へ移動する。これにより、先端部材６０の右側部分が先端方向（Ａ３方向）へ押され、先端部材６０の左側部分が先端方向（Ａ３方向）へ引っ張られ、先端部材６０が内筒５０に対して伸長する。さらに、ワイヤ７１を逆転させると共に、ワイヤ７３を正転させると、先端部材６０の右側部分が先端方向（Ａ３方向）へ押され、先端部材６０の左側部分が先端方向（Ａ３方向）へ引っ張られ、先端部材６０が左方側へ屈曲する。

【0094】

また、駆動モータ（図示省略）が、例えば、ワイヤ７２を正転させることにより、スライドスクリュー８２が正転（Ａ２方向）しながら先端方向（Ａ３方向）へ移動する。これにより、先端部材６０が内筒５０に対して伸長する。また、駆動モータ（図示省略）が、例えば、ワイヤ７２を逆転させることにより、スライドスクリュー８２が逆転（Ｂ２方向）しながら後端方向（Ｂ３方向）へ移動する。これにより、先端部材６０の下側部分が後端方向（Ｂ３方向）へ引っ張られ、先端部材６０が下方側へ屈曲する。このように、先端部材６０は、前述の図４に示される形態によって、内筒５０に対して屈曲動作を実行する。

【0095】

なお、チューブ６９により構成される、筒体３０と先端部材６０との屈曲部分は、例えば、チューブ等の被覆部材６７（図７参照）により被覆されている。

【0096】

このように、筒体３０、外筒４０、内筒５０及び先端部材６０を備えるマニピュレータ１００では、複数（具体的には２か所）の屈曲部分と、伸縮部分と有している。このため、図７に示されるように、マニピュレータ１００を、鉗子１９０の軸とずらすことが可能となり、マニピュレータ１００と鉗子１９０との干渉を抑制できる。

【0097】

なお、外筒４０が筒体３０に対して屈曲部分に対して、前述の図２～５に示される形態のいずれかを適用してもよい。

【0098】

＜本実施形態の作用効果＞
本実施形態に係るマニピュレータ１００（図１参照）では、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を回転駆動してスライドスクリュー１０３を回転させることで、スライドスクリュー１０３を回転軸方向へ移動させ、第二連結部材１０２に、屈曲又は伸縮の動作を実行させる。

【0099】

このため、第二連結部材１０２から駆動モータ１０５まで引き回されたワイヤを当該駆動モータ１０５により牽引することで屈曲又は伸縮の動作を実行させる構成に比べ、ワイヤ１０４の弛緩が発生しにくく、動作の遅れの発生、及び出力の低下を抑制できる。

【0100】

また、前述の図６に示される形態では、スライドスクリュー１０３の回転軸方向の一方及び他方への移動により、第二連結部材１０２における伸長及び短縮の両方の動作を実行する。このため、伸長及び短縮の動作の一方について、第二連結部材１０２から駆動モータ１０５まで引き回されたワイヤを駆動モータ１０５により牽引することで実行させる構成に比べ、伸長及び短縮の両方の動作について、動作の遅れの発生、及び出力の低下を抑制できる。

【0101】

また、前述の図２～５に示される形態では、スライドスクリュー１０３の回転軸方向の一方及び他方への移動により、第二連結部材１０２における屈曲及び伸展の両方の動作を実行する。このため、屈曲及び伸展の動作の一方について、第二連結部材１０２から駆動モータ１０５まで引き回されたワイヤを駆動モータ１０５により牽引することで実行させる構成に比べ、屈曲及び伸展の両方の動作について、動作の遅れの発生、及び出力の低下を抑制できる。

【0102】

また、図３に示される変形例では、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を正転させることにより、スライドスクリュー１０３が正転（Ａ２方向）しながら先端方向（Ａ３方向）へ移動すると共に、スライドスクリュー１１３が正転（Ｅ２方向）しながら後端方向（Ｅ３方向）へ移動する。すなわち、駆動モータ１０５は、スライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を正転させながらスライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を互いに接近する方向へ移動させる。

【0103】

これにより、ワイヤ１０６を介して第二連結部材１０２が先端方向（Ａ３方向）へ押され、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して屈曲動作（Ａ４方向）を実行する。

【0104】

本変形例では、スライドスクリュー１０３のみが備えられた構成に比べ、駆動モータ１０５によるワイヤの回転数に対する第二連結部材１０２の屈曲量を増加させることができる。

【0105】

また、図５に示される変形例では、駆動モータ１０５が、ワイヤ１０４を逆転させることにより、スライドスクリュー１０３が逆転（Ｂ２方向）しながら後端方向（Ｂ３方向）へ移動すると共に、スライドスクリュー１１３が逆転（Ｆ２方向）しながら先端方向（Ｆ３方向）へ移動する。すなわち、駆動モータ１０５は、スライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を逆転させながらスライドスクリュー１０３及びスライドスクリュー１１３を互いに離隔する方向へ移動させる。

【0106】

これにより、ワイヤ１０６を介して第二連結部材１０２が後端方向（Ｂ３方向）へ引っ張られ、第二連結部材１０２が第一連結部材１０１に対して屈曲動作（Ｂ５方向）を実行する。

【0107】

本変形例では、スライドスクリュー１０３のみが備えられた構成に比べ、駆動モータ１０５によるワイヤの回転数に対する第二連結部材１０２の屈曲量を増加させることができる。

【0108】

また、本実施形態では、スライドスクリュー１０３は、第一連結部材１０１における第二連結部材１０２との連結部分側に配置されている。

【0109】

このため、スライドスクリュー１０３が、第一連結部材１０１における第二連結部材１０２との連結部分とは反対側に配置されている場合に比べ、スライドスクリュー１０３が第二連結部材１０２と接近し、ワイヤ１０６の弛緩が発生しにくく、動作の遅れの発生、及び出力の低下を抑制できる。

【0110】

また、本実施形態では、第一連結部材としての外筒４０の内部に配置されたスライドスクリュー１０３が外筒４０の軸方向に沿って移動するので、スライドスクリュー１０３が外筒４０の径方向に沿って移動する構成に比べ、外筒４０の径を小さくできる。

【0111】

また、本実施形態では、デバイス８０が、スライドスクリュー１０３の移動方向に沿って外筒４０の内部に配置されている。このため、スライドスクリュー１０３が外筒４０の軸方向に沿って回転軸方向へ移動した際に、デバイス８０と干渉することを抑制できる。

【0112】

また、本実施形態では、マニピュレータ１００は、第二連結部材の一例としての先端部材６０及び内筒５０が、体腔２０２と連通する孔２０４を通じて体腔２０２に挿入される医療用のマニピュレータとして用いられる。この場合では、医療行為を行う際に、先端部材６０及び内筒５０における屈曲又は伸縮の動作の遅れが抑制できる。

【0113】

＜マニピュレータ１００の変形例＞
前述の実施形態では、マニピュレータ１００を医療用のマニピュレータとして用いた場合の構成例を説明したが、これに限られない。

【0114】

マニピュレータの一例としては、医療用のマニピュレータに限られず、産業ロボットなどに用いられるマニピュレータであってもよく、マニピュレータが用いられる分野は医療分野に限られず、広く種々の産業に適用することが可能である。

【0115】

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成してもよい。

【符号の説明】

【0116】

３０ 筒体
３６ ワイヤ
４０ 外筒
５０ 内筒
５６ ワイヤ
５８ スライドスクリュー
６０ 先端部材
７１、７２、７３ ワイヤ
８０ デバイス
８１、８２、８３ スライドスクリュー
９１、９２、９３ ワイヤ
１００ マニピュレータ
１０１ 第一連結部材
１０２ 第二連結部材
１０３ スライドスクリュー
１０４ ワイヤ
１０５ 駆動モータ
１０６ ワイヤ
１１３ スライドスクリュー

【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】