(57)【要約】【課題】細かい動作を可能にしつつ操作者の指の負担を軽減することが可能な鉗子マニピュレーターを提供する。【解決手段】先端部の向きを変更可能な鉗子部３と、操作者が握って鉗子部３を操作するための操作部５とを備え、操作部５は、操作者が握るグリップ部１７と、グリップ部１７側に突設され操作者に操作される姿勢指示部１９と、姿勢指示部１９をグリップ部１７側に固定し、姿勢指示部１９の突設方向に対する交差方向において姿勢指示部１９に入力された力を検出する力センサー２１と、力センサーで検出された力に応じて鉗子部３の把持部１３の向きを変向させる制御部２３とを備えている。【選択図】  図１
2020044297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部の向きを変更可能な鉗子部と、
操作者が握って前記鉗子部を操作するための操作部とを備え、
前記操作部は、
前記操作者が握るグリップ部と、
前記グリップ部側に突設され前記操作者に操作される姿勢指示部と、
前記姿勢指示部を前記グリップ部側に固定し前記姿勢指示部の突設方向に対する交差方向において前記姿勢指示部に入力された力を検出する力センサーと、
前記力センサーで検出された力に応じて前記鉗子部の先端部の向きを変向させる制御部と、
を備えた、
ことを特徴とする鉗子マニピュレーター。
【請求項２】
請求項１記載の鉗子マニピュレーターであって、
前記鉗子部は、前記先端部に開閉によって把持動作を行う把持部を備え、
前記姿勢指示部は、前記操作者に開閉を行わせる開閉部及び該開閉部の開閉を検出する開閉センサーを備え、
前記制御部は、前記開閉センサーで検出された前記開閉部の開閉に応じ、前記把持部に前記把持動作を行わせる、
ことを特徴とする鉗子マニピュレーター。
【請求項３】
請求項２記載の鉗子マニピュレーターであって、
前記姿勢指示部は、
前記突設方向に沿った一対のアーム部と、
前記一対のアーム部の前記突設方向の中間部を結合し前記一対のアーム部の前記突設方向の先端部を回動により開閉可能な前記開閉部とする結合軸と、
を備えたことを特徴とする鉗子マニピュレーター。
【請求項４】
請求項３記載の鉗子マニピュレーターであって、
前記一対のアーム部の前記中間部にそれぞれ設けられ各アーム部の前記先端部の開閉方向の外側に膨出した力点部を備え、
前記力点部は、前記開閉方向の頂部が前記結合軸の軸心に対する前記突設方向の先端側に位置し、前記頂部から前記アーム部の前記突設方向の先端側及び基端側に向けて漸次膨出量を小さくする先端側斜面及び基端側斜面を有する、
ことを特徴とする鉗子マニピュレーター。
【請求項５】
請求項３又は４記載の鉗子マニピュレーターであって、
前記一対のアーム部の前記突設方向の基端部を結合し前記力センサーに固定される結合部を備えた、
ことを特徴とする鉗子マニピュレーター。
【請求項６】
請求項２〜５の何れか一項に記載の鉗子マニピュレーターであって、
前記制御部は、前記開閉センサーで検出した前記開閉の速度が閾値以上の場合に、前記力センサーで検出した前記力が変動しても、該変動に基づく前記鉗子部の先端部の向きの変更を行わない、
ことを特徴とする鉗子マニピュレーター。
【請求項７】
請求項２〜６の何れか一項に記載の鉗子マニピュレーターであって、
前記制御部は、前記開閉センサーで検出した前記開閉の前後で前記力センサーで検出した前記力が変動した場合に、前記鉗子部の先端部の向きを前記力の状態が変動する前へと漸次戻す、
ことを特徴とする鉗子マニピュレーター。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の鉗子マニピュレーターであって、
前記姿勢指示部は、前記鉗子部の先端部と同方向に指向している、
ことを特徴とする鉗子マニピュレーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腹腔鏡手術等に供される鉗子マニピュレーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の医療においては、低侵襲手術の一種として腹腔鏡手術やその他の内視鏡手術等が普及してきている。これら腹腔鏡手術等では、患者の小さな創から内視鏡カメラと共に鉗子マニピュレーターの鉗子部の先端部を挿入し、医師がモニターを通して術野を目で捉えながら、実際に鉗子を動かしている感覚で手術を行うことを可能とする。
【０００３】
このような、腹腔鏡手術等は、開腹手術と比べて患者の負担が小さい一方で、鉗子部の先端部の方向が大きく制約されるため、術者に高度な技術が要求される。
【０００４】
これに対し、鉗子部の先端部の向きを変更可能とする関節機能を備えた鉗子マニピュレーターがある。かかる鉗子マニピュレーターでは、鉗子部の先端部の向きを変更することができるので、術者に要求される技術レベルを低減することが可能となる。
【０００５】
このような鉗子マニピュレーターとしては、例えば特許文献１に記載のものがある。この鉗子マニピュレーターでは、ジョイスティックを用いた操作により、鉗子部の先端部の向きを変更させることが可能となっている。
【０００６】
具体的には、腹腔鏡手術等の術者である操作者が保持部を握った状態で、保持部に支持されたジョイススティックを親指と人差し指を使って傾ける。結果として、ジョイスティックを傾けた方向及び度合いによって、鉗子部の先端部の向きを変更することができる。
【０００７】
しかし、従来の鉗子マニピュレーターでは、ジョイスティックの傾きに対して鉗子部の先端部の向きを相対的に大きく変更させるように制御すると、細かい動作が困難となり、ジョイスティックの傾きに対して鉗子部の先端部の向きを相対的に小さく変更させるように制御すると、指の可動範囲の関係で操作者の指に負担がかかるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１７−１８４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする問題点は、細かい動作を可能にすると操作者の指に負担がかかっていた点である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、細かい動作を可能にしつつ操作者の指の負担を軽減するために、先端部の向きを変更可能な鉗子部と、操作者が握って前記鉗子部を操作するための操作部とを備え、前記操作部は、前記操作者が握るグリップ部と、前記グリップ部側に突設され前記操作者に操作される姿勢指示部と、前記姿勢指示部を前記グリップ部側に固定し前記姿勢指示部の突設方向に対する交差方向において前記姿勢指示部に入力された力を検出する力センサーと、前記力センサーで検出された力に応じて前記鉗子部の先端部の向きを変更させる制御部とを備えたことを鉗子マニピュレーターの最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、姿勢指示部に入力される力を調節することにより、鉗子部の先端部の向きを変更する際に細かい動作を行わせることができる。また、姿勢指示部は、力センサーによりグリップ部側に固定され、大きく変位しないことから、操作者の指の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】鉗子マニピュレーターを示す概略図である（実施例１）。
【図２】図１の鉗子マニピュレーターの鉗子部の先端部周辺を示す概略図である（実施例１）。
【図３】図１の鉗子マニピュレーターの操作部を示す斜視図である（実施例１）。
【図４】図３の操作部の平面図である（実施例１）。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である（実施例１）。
【図６】図３の操作部のグリップ部を示す側面図である（実施例１）。
【図７】図６のグリップ部の平面図である（実施例１）。
【図８】図６のグリップ部の正面図である（実施例１）。
【図９】図３の操作部の支持部材を示す側面図である（実施例１）。
【図１０】図９の支持部材の平面図である（実施例１）。
【図１１】図９の支持部材の正面図である（実施例１）。
【図１２】図３の操作部の姿勢指示部の組付け前の状態を示す斜視図である（実施例１）。
【図１３】図１２とは異なる方向から見た姿勢指示部を示す斜視図である（実施例１）。
【図１４】図１２及び図１３とは異なる方向から見た姿勢指示部を示す斜視図である（実施例１）。
【図１５】図１２の姿勢指示部の平面図である（実施例１）。
【図１６】図１２の姿勢指示部の底面図である（実施例１）。
【図１７】図１２の姿勢指示部の側面図である（実施例１）。
【図１８】姿勢指示部の開閉部の開閉角度及び開閉速度、並びに力センサーで検出された力の大きさの一例を示すグラフである（実施例１）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
細かい動作を可能にしつつ操作者の指の負担を軽減するという目的を、操作者に操作される姿勢指示部を、力センサーを介して操作者が握るグリップ部側に固定した鉗子マニピュレーターにより実現した。
【００１４】
鉗子部は、先端部に開閉によって把持動作を行う把持部を備え、姿勢指示部は、操作者に開閉を行わせる開閉部及びこの開閉部の開閉を検出する開閉センサーを備え、制御部は、開閉センサーで検出された開閉部の開閉に応じ、把持部に把持動作を行わせる構成としてもよい。
【００１５】
姿勢指示部は、その突設方向に沿った一対のアーム部と、一対のアームの突設方向の中間部を結合し、一対のアームの突設方向の先端部を回動により開閉可能な開閉部とする結合軸とを備えた構成としてもよい。
【００１６】
一対のアーム部の中間部にそれぞれ設けられ各アーム部の先端部の開閉方向の外側に膨出した力点部を備え、力点部は、開閉方向の頂部が結合軸に対する突設方向の先端側に位置し、頂部からアーム部の突設方向の先端側及び基端側に向けて漸次膨出量を小さくする先端側斜面及び基端側斜面を有する構成としてもよい。
【００１７】
一対のアーム部の突設方向の基端部を結合し、力センサーに固定される結合部を備えてもよい。
【００１８】
制御部は、開閉センサーで検出した開閉の速度が閾値以上の場合に、力センサーで検出した力が変動しても、その変動に基づく鉗子部の先端部の向きの変更を行わない構成としてもよい。
【００１９】
また、制御部は、開閉センサーで検出した開閉の前後で力センサーで検出した力が変動した場合に、鉗子部の先端部の向きを力が変動する前に漸次戻す構成としてもよい。
【００２０】
姿勢指示部は、鉗子部の先端部と同方向に指向している構成としてもよい。
【実施例１】
【００２１】
［鉗子マニピュレーターの全体構成］
図１は、本発明の実施例１に係る鉗子マニピュレーターを示す概略図、図２は、鉗子マニピュレーターの鉗子部の先端部周辺を示す概略図である。
【００２２】
本実施例の鉗子マニピュレーター１は、図１のように、ハンドヘルドタイプであり、医師が片手で持って操作するものである。この鉗子マニピュレーター１は、鉗子としての機能のみを有するが、例えば内視鏡の一部として複数の機能の一部として用いることも可能である。その他、鉗子マニピュレーター１は、医療ロボットの一部等として組み込むことも可能である。
【００２３】
鉗子マニピュレーター１は、鉗子部３と、操作部５とで構成されている。
【００２４】
鉗子部３は、先端部の向きを変更可能に構成されている。本実施例の鉗子部３は、図１及び図２のように、駆動部７からシャフト部９が突出し、シャフト部９の軸方向の先端部に屈曲部１１を介して把持部１３が支持されている。
【００２５】
従って、本実施例では、鉗子部３の先端部（把持部１３）の向きを屈曲部１１の屈曲により変更可能となっている。なお、鉗子部３の把持部１３の向きを変更することを、以下において「変向」と称することがある。また、軸方向とは、鉗子部３の軸方向をいう（以下同じ。）。
【００２６】
シャフト部９は、例えば、中空筒状に形成され、内部に屈曲部１１及び把持部１３を駆動するための図示しない複数の駆動力伝達部材が挿通している。駆動力伝達部材は、例えば、ワイヤーやケーブル等によって構成することが可能である。
【００２７】
屈曲部１１は、コイルばねやベローズ等の可撓性を有する筒状部材によって構成されている。屈曲部１１の軸方向の一端は、固定側としてシャフト部９の軸方向の先端部に固定され、同他端は、可動側として把持部１３を支持している。
【００２８】
屈曲部１１内には、駆動力伝達部材が挿通し、駆動力伝達部材は、屈曲部１１の他端に結合されている。これにより、屈曲部１１は、駆動力伝達部材を介して駆動部７にによって屈曲されるようになっている。
【００２９】
把持部１３は、鉗子部３の先端部に備えられ、開閉によって把持動作を行うものである。本実施例の把持部１３は、一対の把持片１５ａ，１５ｂが相互に開閉可能に屈曲部１１の他端に軸支されている。この把持部１３は、駆動力伝達部材が結合され、駆動部７により駆動力伝達部材を介して開閉されるようになっている。
【００３０】
駆動部７は、鉗子部３の基端部に取り付けられた駆動源である。駆動部７は、例えば空気シリンダにより構成することができる。ただし、駆動部７を他の駆動源としてもよい。
【００３１】
この駆動部７は、操作部５での操作者の操作に応じ、駆動力伝達部材を動作させて鉗子部３の屈曲部１１及び把持部１３を駆動する。
【００３２】
図３は、図１の鉗子マニピュレーター１の操作部５を示す斜視図、図４は、同平面図、図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。
【００３３】
操作部５は、図１及び図３〜図５のように、操作者が握って鉗子部３を操作するためのものであり、鉗子部３の基端部に取り付けられている。本実施例の操作部５は、グリップ部１７と、姿勢指示部１９と、力センサー２１と、制御部２３とを備えている。
【００３４】
図６〜図８は、グリップ部１７を示し、図６は、側面図、図７は、平面図、図８は、正面図である。
【００３５】
グリップ部１７は、図１及び図３〜図８のように、樹脂等により棒状に形成されている。グリップ部１７は、下端が上端に対して鉗子部３側に変位して配置され、上下方向に対して傾斜している。なお、上下方向とは、鉗子部３を水平にし、且つ姿勢指示部１９側を上方とした場合の上下方向をいう。
【００３６】
本実施例のグリップ部１７には、グリップテープ１８が巻き付けられている。これにより、グリップ部１７を姿勢指示部１９よりも滑りにくくすることができる。
【００３７】
グリップ部１７の下端には、棒状のグリップエンド２５が一体に設けられている。グリップエンド２５は、グリップ部１７の下端から鉗子部３側に向けて上方に傾斜しつつ突設されている。
【００３８】
グリップエンド２５の先端部には、上下方向に沿った棒状の立上げ部２７が一体に設けられ、立上げ部２７には、板状の取付部２９が一体に設けられている。取付部２９には、ねじ等によって鉗子部３の基端部の駆動部７が固定される。
【００３９】
グリップ部１７の上端には、姿勢指示部１９の支持台３１が一体に設けられている。支持台３１は、グリップ部１７の上端から鉗子部３に対して離反するように軸方向に沿って突設されている。本実施例の支持台３１は、平面矩形の板状に形成され、幅方向に貫通する複数の締結穴３１ａが設けられている。なお、幅方向は、軸方向及び上下方向に直交する方向をいう。支持台３１には、姿勢指示部１９の支持部材３３が取り付けられている。
【００４０】
図９〜図１１は、支持部材３３を示し、図９は、側面図、図１０は、平面図、図１１は、正面図である。
【００４１】
支持部材３３は、樹脂等により形成され、図３〜図５及び図９〜図１１のように、支持台３１に固定されてグリップ部１７側の構成となる。支持部材３３は、支持台３１の表面に沿った板状の基部３５から板状の支持部３７が上方に突設されている。
【００４２】
基部３５の幅方向の両側部には、支持台３１の両側部に沿って下方に伸びる板状の締結部３９が一体に形成されている。締結部３９には、幅方向に貫通する締結穴３９ａが設けられている。なお、締結穴３９ａは、軸方向に長い長穴状に形成されている。
【００４３】
これら締結穴３９ａ及び支持台３１の締結穴３１ａを介し、締結部３９が支持台３１にボルト４１及びナット４３により締結されている。これにより、支持部材３３が支持台３１に着脱可能に固定されている。
【００４４】
なお、支持部材３３の軸方向の固定位置は、使用する支持台３１の締結穴３１ａの変更及び支持部材３３の長穴状の締結穴３９ａによるスライドの少なくとも一方により調整可能である。
【００４５】
支持部材３３の支持部３７には、姿勢指示部１９が力センサー２１により固定されている。
【００４６】
図１２〜図１７は、姿勢指示部１９の組付け前の状態を示し、図１２〜図１４は、異なる方向から見た斜視図、図１５は、平面図、図１６は、底面図、図１７は、側面図である。
【００４７】
姿勢指示部１９は、図３〜図５及び図１２〜図１７のように、グリップ部１７側に突設され、操作者に操作されるものである。姿勢指示部１９の突設方向は、軸方向と同一である。このため、姿勢指示部１９は、鉗子部３と同方向に指向している。なお、姿勢指示部１９は、鉗子部３と同方向に指向していなくてもよい。
【００４８】
また、本実施例の姿勢指示部１９は、鉗子を模した形状を有し、実際の鉗子を操作する時のような直感的な操作を可能としている。すなわち、姿勢指示部１９は、操作者が後述する開閉部４５を鉗子のように開閉することによって鉗子部３の把持部１３の開閉に対する操作（以下、「開閉操作」と称する）を行わせる。また、姿勢指示部１９は、鉗子部３の先端部である把持部１３を向かせたい方向に力を加えることによって、鉗子部３の把持部１３の変向に対する操作（以下、「変向操作」と称する）を行わせる。なお、姿勢指示部１９は、鉗子を模した形状を有さないことも可能である。
【００４９】
かかる本実施例の姿勢指示部１９は、結合部４７と、一対のアーム部４９ａ，４９ｂと、開閉センサー５１とを備えている。
【００５０】
結合部４７は、樹脂等により板状に形成され、幅方向に沿って位置している。結合部４７には、締結穴４７ａが設けられており、この締結穴４７ａを介してねじ５３により力センサー２１に固定されている。
【００５１】
結合部４７の幅方向両側からは、一対のアーム部４９ａ，４９ｂが鉗子部３側に向けて軸方向に沿って突設されている。従って、結合部４７は、一対のアーム部４９ａ，４９ｂの突設方向の基端部を結合し、力センサー２１に固定される構成となっている。なお、結合部４７を省略することも可能である。この場合、一対のアーム部４９ａ，４９ｂを別々に力センサーに固定すればよい。
【００５２】
一対のアーム部４９ａ，４９ｂは、ばね性を有し、結合部４７に連続する板状に形成されている。一対のアーム部４９ａ，４９ｂの突設方向の中間部は、結合軸５５により相互に結合されている。これにより、一対のアーム部４９ａ，４９ｂの突設方向の先端部は、結合軸５５周りの回動で開閉可能な開閉部４５となっている。
【００５３】
従って、姿勢指示部１９は、操作者に開閉を行わせる開閉部４５を備えた構成となっている。開閉部４５は、平常時においてアーム部４９ａ，４９ｂのばね性により開状態が維持され、アーム部４９ａ，４９ｂのばね性に抗して閉じられるようになっている。
【００５４】
なお、開閉部４５としては、アーム部４９ａ，４９ｂの中間部を結合軸５５により結合したものの他、アーム部４９ａ，４９ｂの中間部を弾性変位可能に一体に結合したもの等であってもよい。
【００５５】
一方のアーム部４９ａの中間部には、結合軸５５を支持するための板状の軸支持部５７が、開閉部４５の開閉方向の内側に膨出して形成されている。軸支持部５７は、アーム部４９ａの上下幅の範囲内において、上方側に変位して配置されている。なお、本実施例において、開閉部４５は、幅方向において開閉するため、開閉方向は、幅方向と同一である。
【００５６】
この軸支持部５７からは、アーム部４９ａの上下幅の範囲内において、下方に向けて結合軸５５が突設されている。結合軸５５は、他方のアーム部４９ｂの中間部の軸嵌合孔５９に回転自在に嵌合している。
【００５７】
なお、一対のアーム部４９ａ，４９ｂは、図１２〜図１７のように、組付け前の状態から中間部を近接させるように弾性変位させつつ、結合軸５５を軸嵌合孔５９に嵌合している。このように構成することで、組付け前の姿勢指示部１９を３Ｄプリンター等によって容易に作成することが可能となる。
【００５８】
他方のアーム部４９ｂの中間部には、開閉センサー５１を搭載するためのセンサー保持部６１が設けられている。センサー保持部６１は、アーム部４９ｂの上下幅の範囲内で、一方のアーム部４９ａの軸支持部５７の下方に位置するように開閉方向の内側に膨出した部分である。このセンサー保持部６１には、開閉センサー５１の形状に対応した凹部６１ａを有している。この凹部６１ａ内に、軸嵌合孔５９が設けられている。
【００５９】
また、一対のアーム部４９ａ，４９ｂの中間部は、それぞれ開閉方向の外側に膨出した力点部６３が備えられている。本実施例の力点部６３は、アーム部４９ａ，４９ｂの中間部から先端にかけて設けられている。
【００６０】
力点部６３は、開閉方向の頂部６３ａ並びに頂部６３ａに対する突設方向の両側に先端側斜面６３ｂ及び基端側斜面６３ｃを有する。
【００６１】
頂部６３ａは、結合軸５５に対する突設方向の先端側に位置している。ここでの先端側とは、結合軸５５の回転軸心よりも頂部６３ａの突設方向における中心部が突設方向の先端側に位置することを意味する。
【００６２】
先端側斜面６３ｂ及び基端側斜面６３ｃは、それぞれ頂部６３ａからアーム部４９ａ，４９ｂの突設方向の先端側及び基端側に向けて漸次力点部６３の膨出量を小さくするように設定されている。基端側斜面６３ｃは、突設方向において結合軸５５の回転軸心の前後にわたって位置している。
【００６３】
かかる力点部６３は、図１のように操作者の親指及び人差し指等により力を加えて開閉部４５を開閉可能とする。このとき、頂部６３ａ、先端側斜面６３ｂ、及び基端側斜面６３ｃの何れに力を加えても、結合軸５５周りの回動方向の力として入力させることができる。開閉部４５の開閉は、開閉センサー５１によって検出される。
【００６４】
開閉センサー５１は、ポテンションメーターからなり、姿勢指示部１９のアーム部４９ｂのセンサー保持部６１の凹部６１ａ内に保持されている。この開閉センサー５１は、結合軸５５を挿通状態で係合させ、開閉部４５の開閉を結合軸５５の回転により検出する。
【００６５】
ここで開閉として検出されるのは、結合軸５５の回転角及び回転速度に対応した開閉部４５の開閉の度合い及び開閉速度である。開閉センサー５１は、制御部２３に接続されており、検出された開閉は、制御部２３に入力される。
【００６６】
上記姿勢指示部１９を固定する力センサー２１は、板状の外形を有し、支持部材３３の支持部３７にねじ６５により固定されている。なお、力センサー２１としては、ひずみゲージ式、圧電式等の各種の力センサーを採用することが可能である。
【００６７】
この力センサー２１には、姿勢指示部１９の結合部４７が上記のようにねじ５３によって固定されている。これにより、力センサー２１は、姿勢指示部１９をグリップ部１７側に固定し、姿勢指示部１９の突設方向に対する交差方向（以下、単に「交差方向」と称する）において姿勢指示部１９に入力される力を検出する。ここで力として検出されるのは、力の大きさ及び力の方向である。力センサー２１は、制御部２３に接続されており、検出された力は、制御部２３に入力される。
【００６８】
制御部２３は、開閉センサー５１で検出された開閉及び力センサー２１で検出された力に応じて鉗子部３を制御するものである。
【００６９】
すなわち、制御部２３は、力センサー２１で検出された力に応じ、鉗子部３の把持部１３を変向させる（変向動作を行わせる）。変向動作は、制御部２３による駆動部７の制御の下、屈曲部１１を屈曲させることで行われる。
【００７０】
このとき、姿勢指示部１９に入力された力の大きさ及び方向に対応して、屈曲の度合い及び方向が制御される。
【００７１】
また、制御部２３は、開閉センサー５１で検出された開閉部４５の開閉に応じ、把持部１３に把持動作を行わせる。把持動作は、制御部２３による駆動部７の制御の下、開閉部４５の開閉の度合い及び開閉速度に対応して、把持部１３の開閉の度合い及び開閉速度が制御される。
【００７２】
さらに、制御部２３は、開閉部４５の開閉に伴う力センサー２１での力の変動に対する制御を行うようになっている。かかる制御について、図１８の例を参照して説明する。
【００７３】
図１８は、開閉部４５の開閉角度、開閉部４５の開閉速度、力センサー２１で検出された力の大きさの一例を示す。なお、図１８の縦軸は、上段から開閉角度、開閉速度、力の大きさであり、横軸は、いずれも時間である。
【００７４】
図１８の例は、姿勢指示部１９に交差方向の力を加えた状態で、開閉部４５で閉操作を行った後に開操作を行う際に、姿勢指示部１９の交差方向に対する力が開閉の前後で変動している場合である。
【００７５】
制御部２３は、開閉センサー５１で検出した開閉の速度が閾値以上の場合に、力センサー２１で検出した力が変動しても、その変動に基づく鉗子部３の把持部１３の変向を行わないようになっている。
【００７６】
図１８の例では、閉操作及び開操作の何れにおいても、中段のように閾値以上となっており、その際の鉗子部３の把持部１３の変向が行われない。
【００７７】
つまり、本実施例の制御部２３は、操作者が開閉部４５を操作する際に、開閉の速度が速くなると姿勢指示部１９に不用意な交差方向の力が作用しやすいため、そのような不用意に作用した力による鉗子部３の把持部１３の変向を行わず、開閉前の把持部１３の向きを維持をする制御を行うようにしている。
【００７８】
また、制御部２３は、開閉センサー５１で検出した開閉の前後で力センサー２１で検出した力が変動した場合に、鉗子部３の把持部１３の向きを力の状態が変動する前へと漸次戻すようになっている。
【００７９】
図１８の例では、閉操作前の力センサー２１で検出した力が操作者の意図する力（意図された入力値）であるのに対し、開操作後の力センサー２１で検出した力（力センサーの値）が変動して意図しない入力値となっている。
【００８０】
このため、開操作後は、鉗子部３の把持部１３の向きも操作者が意図しないものとなってしまっている。これに対し、制御部２３は、鉗子部３の把持部１３の向きを意図された入力値に応じたものへと漸次戻す制御を行うようになっている。
【００８１】
従って、操作者が開閉部４５を操作する際は、操作者が意図せずに開閉の前後で力が変動することがあるため、そのような意図しない力の変動による鉗子部３の屈曲状態の変動を是正する制御を行うようにしている。
【００８２】
［鉗子マニピュレーターの操作］
本実施例の鉗子マニピュレーター１を操作する際は、図１のように、医師等の操作者が操作部５のグリップ部１７を握り、その状態で例えば親指と人差し指とで姿勢指示部１９を鉗子を持つようにして掴む。
【００８３】
この状態で、操作者は、姿勢指示部１９に対して交差方向に力を入力する変向操作により、鉗子部３の屈曲部１１を屈曲させ、把持部１３の向きを変更することができる。変向操作は、姿勢指示部１９の力点部６３に対し、交差方向に力を入力することで行うことができる。
【００８４】
このときの力の大きさ及び方向により把持部１３の変向の度合い及び方向を指示することができる。このため、力の大きさ及び方向を調整することにより、把持部１３の変向の際に鉗子部３に細かい動作を行わせることができる。また、姿勢指示部１９は、力センサー２１に固定され、大きく変位しないことから、操作者の指の負担が軽減される。
【００８５】
この変向操作の際は、力の入力方向が結合軸５５周りの回動方向とは異なるため、開閉部４５が不用意に開閉操作されることを抑制できる。また、力点部６３と支点である結合軸５５とが突設方向で近接していることによっても、開閉部４５が不用意に開閉操作されることを抑制できる。
【００８６】
また、操作者は、開閉部４５を開閉操作することにより、鉗子部３の把持部１３を開閉させることができる。開閉操作は、姿勢指示部１９の力点部６３に対して結合軸５５周りの回動方向の力を加えることで行われる。
【００８７】
このとき、力点部６３は、頂部６３ａ、先端側斜面６３ｂ、又は基端側斜面６３ｃの何れによって確実に結合軸５５周りの回動方向の力を加えることができる。
【００８８】
また、開閉操作の際には、操作部５の開閉速度が速くなると姿勢指示部１９に交差方向に不用意な力が作用しやすいため、開閉速度が閾値以上の場合に鉗子部３の把持部１３の変向を行わずに把持部１３の向きの維持がされる。従って、鉗子部３の意図しない変向を防止することができる。
【００８９】
さらに、開閉操作の際には、開閉の前後で姿勢指示部１９に交差方向に入力される力が意図せずに変動することがあるため、そのような場合に鉗子部３の把持部１３の向きを開閉前の状態へと漸次戻される。従って、鉗子部３の把持部１３の意図しない変向を防止することができる。
【００９０】
［実施例１の効果］
以上説明したように、本実施例の鉗子マニピュレーター１は、先端部の向きを変更可能な鉗子部３と、操作者が握って鉗子部３を操作するための操作部５とを備えている。
【００９１】
操作部５は、操作者が握るグリップ部１７と、グリップ部１７側に突設され操作者に操作される姿勢指示部１９と、姿勢指示部１９をグリップ部１７側に固定し、姿勢指示部１９の交差方向において勢指示部１９に入力された力を検出する力センサー２１と、力センサーで検出された力に応じて鉗子部３の把持部１３を変向させる制御部２３とを備えている。
【００９２】
従って、本実施例では、姿勢指示部１９に入力される力を調節することにより、把持部１３を変向する際に鉗子部３に細かい動作を行わせることができる。また、姿勢指示部１９は、力センサー２１によりグリップ部１７側に固定され、大きく変位しないことから、操作者の指の負担を軽減することができる。
【００９３】
また、鉗子部３は、先端部に開閉によって把持動作を行う把持部１３を備え、姿勢指示部１９は、操作者に開閉を行わせる開閉部４５及びこの開閉部４５の開閉を検出する開閉センサー５１を備え、制御部２３は、開閉センサー５１で検出された開閉部４５の開閉に応じ、把持部１３に把持動作を行わせる。
【００９４】
従って、本実施例では、姿勢指示部１９の開閉操作により、鉗子部３に開閉による把持動作を行わせることができ、鉗子部３に対する直感的な操作が可能となる。
【００９５】
姿勢指示部１９は、突設方向に沿った一対のアーム部４９ａ，４９ｂと、一対のアーム部４９ａ，４９ｂの突設方向の中間部を結合し、一対のアーム部４９ａ，４９ｂの突設方向の先端部を回動により開閉可能な開閉部４５とする結合軸５５とを備えている。
【００９６】
従って、開閉操作と変向操作とで力の入力方向が異なるため、変向操作時に開閉部４５が不用意に開閉操作されることを抑制でき、逆に開閉操作時に姿勢指示部１９が不用意に変更操作されることを抑制でき、操作の正確性を向上できる。また、力点部６３と支点となる結合軸５５とが延設方向で近接していることによっても、開閉部４５が不用意に開閉操作されることを抑制することができ、操作の正確性を向上できる。
【００９７】
また、本実施例では、一対のアーム部４９ａ，４９ｂの中間部にそれぞれ設けられ、アーム部４９ａ，４９ｂの先端部の開閉方向の外側に膨出した力点部６３を備え、力点部６３が、開閉方向の頂部６３ａが結合軸５５の軸心に対する突設方向の先端側に位置し、頂部６３ａからアーム部４９ａ，４９ｂの突設方向の先端側及び基端側に向けて漸次膨出量を小さくする先端側斜面６３ｂ及び基端側斜面６３ｃを有する。
【００９８】
従って、本実施例では、頂部６３ａの位置、先端側斜面６３ｂ及び基端側斜面６３ｃの向きにより、頂部６３ａ、先端側斜面６３ｂ、又は基端側斜面６３ｃの何れによっても確実に結合軸５５周りの回動方向の力を加えることができ、操作の正確性を向上できる。
【００９９】
また、姿勢指示部１９は、一対のアーム部４９ａ，４９ｂの突設方向の基端部を結合し、力センサー２１に固定される結合部４７を備えている。
【０１００】
従って、一対のアーム部４９ａ，４９ｂを備えた構成であっても、交差方向の力を力センサー２１に確実に入力することができ、操作の正確性を向上することができる。
【０１０１】
制御部２３は、開閉センサー５１で検出した開閉の速度が閾値以上の場合に、力センサー２１で検出した力が変動しても、その変動に基づく鉗子部３の把持部１３の変向を行わない。
【０１０２】
従って、開閉操作時に姿勢指示部１９に加えられる力が不用意に変動しても、把持部１３の向きを維持し、誤操作を抑制することができる。
【０１０３】
また、制御部２３は、開閉センサー５１で検出した開閉の前後で力センサー２１で検出した力が変動した場合に、把持部１３の向きを力の状態が変動する前へと漸次戻す。
【０１０４】
従って、開閉操作の前後で姿勢指示部１９に加えられる力の状態が意図せず変動しても、この誤操作を自動的に是正できる。
【０１０５】
姿勢指示部１９は、鉗子部３の先端部と同方向に指向しているため、より直感的な操作を行わせることが可能となる。  
【符号の説明】
【０１０６】
１  鉗子マニピュレーター
３  鉗子部
５  操作部
１７  グリップ部
１９  姿勢指示部
２１  力センサー
２３  制御部
４５  開閉部
４９ａ，４９ｂ  アーム部
５１  開閉センサー
５５  結合軸
６３  力点部
６３ａ  頂部
６３ｂ  先端側斜面
６３ｃ  基端側斜面
【図１】
2020044297.tif 000003
【図２】
2020044297.tif 000004
【図３】
2020044297.tif 000005
【図４】
2020044297.tif 000006
【図５】
2020044297.tif 000007
【図６】
2020044297.tif 000008
【図７】
2020044297.tif 000009
【図８】
2020044297.tif 000010
【図９】
2020044297.tif 000011
【図１０】
2020044297.tif 000012
【図１１】
2020044297.tif 000013
【図１２】
2020044297.tif 000014
【図１３】
2020044297.tif 000015
【図１４】
2020044297.tif 000016
【図１５】
2020044297.tif 000017
【図１６】
2020044297.tif 000018
【図１７】
2020044297.tif 000019
【図１８】
2020044297.tif 000020