(57)【要約】【課題】複数の使用方法を有し着脱交換する回数を削減する術具を提供する。【解決手段】術具は、第１の処置部を一方の端部に備えるとともに第２の処置部を他方の端部に備える処置ユニットと、前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換え可能に前記処置ユニットを支持する保持部を具備する。前記保持部は、前記保持部を交換軸回りに回転可能に支持して前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換えることができ、記第１の処置部と前記第２の処置部の一方が使用可能状態となり他方が待機状態となるように前記処置ユニットを支持する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の処置部を一方の端部に備えるとともに第２の処置部を他方の端部に備える処置ユニットと、
前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換え可能に前記処置ユニットを支持する保持部と、
を具備する術具。
【請求項２】
前記保持部は、前記保持部を交換軸回りに回転可能に支持して前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換える、
請求項１に記載の術具。
【請求項３】
前記保持部は、前記第１の処置部と前記第２の処置部の一方が使用可能状態となり他方が待機状態となるように前記処置ユニットを支持する、
請求項１に記載の術具。
【請求項４】
前記保持部は、前記第１の処置部と前記第２の処置部のうち待機状態となった処置部を収納する収納部を備える、
請求項３に記載の術具。
【請求項５】
前記保持部は、前記処置ユニットを交換軸回りに回転可能に支持し、
前記処置ユニットを前記交換軸回りに回転させて、前記第１の処置部と前記第２の処置部が交互に使用可能状態と待機状態に切り換わる、
請求項４に記載の術具。
【請求項６】
前記処置ユニットを前記交換軸間回りに回転動作させる回転機構部をさらに備える、
請求項２に記載の術具。
【請求項７】
前記第１の処置部と前記第２の処置部のうち少なくとも一方は、開閉型のエンドエフェクタからなり、
前記収納部は、前記開閉型のエンドエフェクタが待機状態となったときに、閉成状態を保つように収納する、
請求項３に記載の術具。
【請求項８】
前記収納部は、前記交換軸回りの方向に開口部を持つ断面形状をなし、
前記開閉型のエンドエフェクタは、前記交換軸と直交する開閉軸回りに開閉する、
請求項７に記載の術具。
【請求項９】
前記開閉型のエンドエフェクタを開閉動作させる開閉機構部を備える、
請求項８に記載の術具。
【請求項１０】
前記開閉機構部は、前記開閉型のエンドエフェクタが待機状態に遷移する際に、前記開閉型のエンドエフェクタを閉成動作させる、
請求項９に記載の術具。
【請求項１１】
前記開閉機構部は、前記処置ユニットの前記交換軸回りの回転に連動して、前記開閉型のエンドエフェクタを閉成する、
請求項１０に記載の術具。
【請求項１２】
第１の処置部を一方の端部に備えるとともに第２の処置部を他方の端部に備える処置ユニットと、前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換え可能に前記処置ユニットを支持する保持部からなる術具と、
前記術具が取り付けられ、少なくとも１つの関節を備えるアームと、
を具備する医療用マニピュレータシステム。
【請求項１３】
前記アームの前記関節及び前記術具の可動部を駆動させる信号を出力するマスタ装置をさらに備える、
請求項１２に記載の医療用マニピュレータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、医療用マニピュレータシステムに使用される術具、並びに、１以上の術具を装着する医療用マニピュレータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のロボティクス技術の進歩は目覚ましく、さまざまな産業分野の作業現場にロボティクス技術が広く浸透してきている。例えば、マスタ−スレーブ方式のロボットシステムは、人（オペレータ）が手元にあるマスタアームを操作し、その動きを遠隔のスレーブアームがトレースすることで、マニピュレータの遠隔操作を実現することができる。手術用ロボットなど、コンピュータの制御による完全自律動作がいまだ困難な産業分野では、マスタ−スレーブ方式のロボットシステムが使用されている。
【０００３】
鉗子などの複数の術具を装備した手術用ロボットも知られている。基本的には、術具を保持するアームに対して術具は取り外しが可能であり、手術用ロボットは、一度に装着できる個数以上の多種類の術具を交換して使用することができる。
【０００４】
また、術具は、使用の度に滅菌や洗浄が必要である。このため、処置具を着脱可能に構成した術具についても、提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１３／０１８８９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本明細書で開示する技術の目的は、処置部の使用状態を切り換え可能な術具、並びに、処置部の使用状態を切り換え可能な１以上の術具を着脱交換可能な医療用マニピュレータシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書で開示する技術の第１の側面は、
第１の処置部を一方の端部に備えるとともに第２の処置部を他方の端部に備える処置ユニットと、
前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換え可能に前記処置ユニットを支持する保持部と、
を具備する術具である。前記保持部は、前記保持部を交換軸回りに回転可能に支持して前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換えることができ、記第１の処置部と前記第２の処置部の一方が使用可能状態となり他方が待機状態となるように前記処置ユニットを支持する。前記第１の処置部と前記第２の処置部はそれぞれ、例えば鉗子や気腹チューブ、エネルギー処置具、攝子、レトラクタのいずれかであってもよい。
【０００８】
前記保持部は、前記第１の処置部と前記第２の処置部のうち待機状態となった処置部を収納する収納部を備える。また、前記保持部は、前記処置ユニットを交換軸回りに回転可能に支持し、前記処置ユニットを前記交換軸回りに回転させて、前記第１の処置部と前記第２の処置部が交互に使用可能状態と待機状態に切り換わる。第１の側面に係る術具は、前記処置ユニットを前記交換軸間回りに回転動作させる交換機構部をさらに備える。
【０００９】
前記第１の処置部と前記第２の処置部のうち少なくとも一方は、開閉型のエンドエフェクタからなり、前記収納部は、前記開閉型のエンドエフェクタが待機状態となったときに、閉成状態を保つように収納する。前記収納部は、前記交換軸回りの方向に開口部を持つ断面Ｕ字形状をなし、前記開閉型のエンドエフェクタは、前記交換軸と直交する開閉軸回りに開閉する。
【００１０】
第１の側面に係る術具は、前記開閉型のエンドエフェクタを開閉動作させる開閉機構部を備えていてもよい。前記開閉機構部は、前記鉗子部が待機状態に遷移する際に、前記開閉型のエンドエフェクタを閉成動作させる。
【００１１】
また、本明細書で開示する技術の第２の側面は、
第１の処置部を一方の端部に備えるとともに第２の処置部を他方の端部に備える処置ユニットと、前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換え可能に前記処置ユニットを支持する保持部からなる術具と、
前記術具が取り付けられ、少なくとも１つの関節を備えるアームと、
を具備する医療用マニピュレータシステムである。
【００１２】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【発明の効果】
【００１３】
本明細書で開示する技術によれば、複数の使用方法を有し着脱交換する回数を削減する術具、並びに、複数の使用方法を有する術具を装着する医療用マニピュレータシステムを提供することができる。
【００１４】
なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本発明の効果はこれに限定されるものではない。また、本発明が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。
【００１５】
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、術具１００の構成例（第１の実施例）を模式的に示した図である。
【図２】図２は、術具１００の構成例（第１の実施例）を模式的に示した図である。
【図３】図３は、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２の状態を切り換える様子を示した図である。
【図４】図４は、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２の状態を切り換える様子を示した図である。
【図５】図５は、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２の状態を切り換える様子を示した図である。
【図６】図６は、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２の状態を切り換える様子を示した図である。
【図７】図７は、術具７００の構成例（第２の実施例）を模式的に示した図である。
【図８】図８は、術具７００の構成例（第２の実施例）を模式的に示した図である。
【図９】図９は、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の状態を切り換える様子を示した図である。
【図１０】図１０は、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の状態を切り換える様子を示した図である。
【図１１】図１１は、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の状態を切り換える様子を示した図である。
【図１２】図１２は、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の状態を切り換える様子を示した図である。
【図１３】図１３は、交換機構部７５０の構成例を示した図である。
【図１４】図１４は、交換機構部７５０の構成例を示した図である。
【図１５】図１５は、第１の鉗子７１１の構成例を模式的に示した図である。
【図１６】図１６は、図１５に示した鉗子７１１が閉じる様子を示した図である。
【図１７】図１７は、開閉機構部７６０の構成例を示した図である。
【図１８】図１８は、開閉機構部７６０の動作例を示した図である。
【図１９】図１９は、ブレードを閉じる機能を備えた開閉機構部７６０の一構成例を示した図である。
【図２０】図２０は、図１９に示した開閉機構部７６０の動作例を示した図である。
【図２１】図２１は、ブレードを閉じる機能を備えた開閉機構部７６０の他の構成例を示した図である。
【図２２】図２２は、図２１に示した開閉機構部７６０が動作する様子を示した図である。
【図２３】図２３は、図２１に示した開閉機構部７６０によって鉗子を開閉動作する様子を示した図である。
【図２４】図２４は、図２１に示した開閉機構部７６０によって鉗子を開閉動作する様子を示した図である。
【図２５】図２５は、図２１に示した開閉機構部７６０によって待機状態に遷移する鉗子を閉じる様子を示した図である。
【図２６】図２６は、図２１に示した開閉機構部７６０によって待機状態に遷移する鉗子を閉じる様子を示した図である。
【図２７】図２７は、図２１に示した開閉機構部７６０によって待機状態に遷移する鉗子を閉じる様子を示した図である。
【図２８】図２８は、図２１に示した開閉機構部７６０によって待機状態に遷移する鉗子を閉じる様子を示した図である。
【図２９】図２９は、術具２９００の構成例（第３の実施例）を示した図である。
【図３０】図３０は、第１の鉗子２９１１が開閉動作する様子を示した図である。
【図３１】図３１は、第１の鉗子２９１１が開閉動作する様子を示した図である。
【図３２】図３２は、第１の鉗子２９１１が開閉動作する様子を示した図である。
【図３３】図３３は、第１の鉗子２９１１の内部構造を示した図である。
【図３４】図３４は、第１の鉗子２９１１の内部構造を示した図である。
【図３５】図３５は、第１の鉗子２９１１の内部構造を示した図である。
【図３６】図３６は、術具２９００に適用される開閉機構部の構成及び動作を示した図である。
【図３７】図３７は、術具２９００に適用される開閉機構部の構成及び動作を示した図である。
【図３８】図３８は、術具２９００に適用される開閉機構部の構成及び動作を示した図である。
【図３９】図３９は、術具２９００に適用される開閉機構部の構成及び動作を示した図である。
【図４０】図４０は、術具２９００に適用される開閉機構部の構成及び動作を示した図である。
【図４１】図４１は、第１の鉗子７１１が使用可能状態から待機状態に遷移する際にブレードを閉じる動作を示した図である。
【図４２】図４２は、図４１に示した状態でのカムスライダー３６００付近の様子を拡大して示した図である。
【図４３】図４３は、第１の鉗子７１１が使用可能状態から待機状態に遷移する際にブレードを閉じる動作を示した図である。
【図４４】図４４は、図４３に示した状態でのカムスライダー３６００付近の様子を拡大して示した図である。
【図４５】図４５は、第１の鉗子７１１が使用可能状態から待機状態に遷移する際にブレードを閉じる動作を示した図である。
【図４６】図４６は、図４５に示した状態でのカムスライダー３６００付近の様子を拡大して示した図である。
【図４７】図４７は、第１の鉗子７１１が使用可能状態から待機状態に遷移する際にブレードを閉じる動作を示した図である。
【図４８】図４８は、図４７に示した状態でのカムスライダー３６００付近の様子を拡大して示した図である。
【図４９】図４９は、多関節アーム４９００の構成例を模式的に示した図である。
【図５０】図５０は、マスタ−スレーブ方式の手術システム５０００の機能的構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
まず、図１〜図６を参照しながら、本明細書で開示する技術の第１の実施例について説明する。続いて、図７〜図２８を参照しながら、本明細書で開示する技術の第２の実施例について説明する。さらに続いて、図２９〜図４８を参照しながらに、第３の実施例として、第２の実施例の具体的な実装例について説明する。そして、第４の実施例として、第１乃至第３の実施例として紹介した術具を利用可能な手術システムについて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１及び図２には、第１の実施例に係る術具１００の構成例を模式的に示している。図示の術具１００は、処置ユニット１１０と、保持部１２０を備えている。図１は、交換軸１３０（後述）と処置ユニット１１０の長手方向を含む平面を側面から術具１００を眺めた様子を示し、図２は、交換軸１３０の方向から術具１００の上面を眺めた様子を示している。
【００２０】
処置ユニット１１０は、第１の処置部１１１を一方の端部に備えるとともに、第２の処置部１１２を他方の端部に備えている。図１では、第１の処置部１１１並びに第２の処置部１１２を簡略化して描いているが、これらは、例えば開閉型のエンドエフェクタである鉗子や気腹チューブ、エネルギー処置具、攝子、レトラクタなど、腹腔鏡下手術において患者の体腔内に挿入して用いられる処置具からなる。ここで言うエネルギー処置具は、高周波電流や超音波振動などの作用により、組織の切開や剥離、血管の封止などを行う処置具である。
【００２１】
処置ユニット１１０は、両端の第１の処置部１１１並びに第２の処置部１１２として、異なる種別の処置具を備えてもよいし、同じ種別で異なるタイプの処置具を備えてもよいし、同じ種別で且つ同じタイプの処置具を備えていてもよい。いずれにせよ、処置ユニット１１０は、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２とで、２通りの使用が可能である。
【００２２】
処置ユニット１１０の両端の処置具の種別を目視などにより確認し易くするために、種別やタイプに応じて異なる色、又は番号、文字、印字、表面状態を定義するようにしてもよい。図１及び図２に示す例では、第１の処置部１１１を淡いグレーで塗り潰し、柄の部分をドットで塗り潰す一方、第２の処置部１１２を濃いグレーで塗り潰し、柄の部分を斜線で塗り潰して表している。
【００２３】
保持部１２０は、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２の使用状態を切り換え可能に支持している。ここで言う使用状態は使用可能状態と待機状態を含む。保持部１２０は、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２の一方が使用可能状態となり他方が収納されている待機状態となるように、処置ユニット１１０を支持している。具体的には、保持部１２０は、断面がＵ字形状をした開口からなる収納部１４０を有するとともに、保持部１２０の先端付近の交換軸１３０で処置ユニット１１０を回転可能に支持している。そして、収納部１４０は、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２のいずれも交換軸１３０回りの回転方向から挿入することができる大きさ及び形状を有している。したがって、処置ユニット１１０は、交換軸１３０回りの回転角度に応じて、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２のうち、一方が収納部１４０から外界に出現して使用可能状態となるとともに、他方が収納部１４０内に入って使用不能な待機状態となる。
【００２４】
図１及び図２に示す例では、第１の処置部１１１が使用可能状態であり、第２の処置部１１２が収納部１４０内に収められた待機状態となっている。また、処置ユニット１１０を交換軸１３０回りに回転することによって、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２の状態を切り換えることができる。図３〜図６には、処置ユニット１１０を交換軸１３０回りに紙面時計方向に１８０度だけ回転していくことによって、第２の処置部１１２を待機状態から使用可能状態に切り換えると同時に、第１の処置部１１１を使用可能状態から待機状態に切り換えていく様子を、段階的に示している。図２〜図６から分かるように、処置ユニット１１０を交換軸１３０回りに１８０度だけ回転させることによって、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２の状態が入れ替わる。
【００２５】
なお、図２及び図６にそれぞれ示したような、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２のうち一方が使用可能状態となり他方が待機状態となった回転位置において（若しくは、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２のうちいずれかが使用可能状態となったときに）、処置ユニット１１０を交換軸１３０回りに回転しないようにホールドするラッチのような機構（図示を省略）を備えていることが、術具の使用上は好ましい。
【００２６】
また、図１〜図６ではいずれも、紙面の都合上、保持部１２０の左端以降の根元部分の図示を省略している。保持部１２０の根元部は、例えば、手術用マスタ−スレーブシステムのスレーブアームの装着可能な形状や構造をしていることを想定している。また、保持部１２０の根元部は、手動で操作する手動鉗子に取り付け可能な形状や構造をしていてもよい。
【００２７】
第１の処置部１１１と第２の処置部１１２の状態切り換えが成功したときには、ユーザ（術者など）に通知するようにしてもよい。例えば、処置ユニット１１０の交換軸１３０回りの回転位置を検出するエンコーダや、その他のセンサなどを用いて、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２のうちいずれかが使用可能状態にセットされたことを検出するようにする。そして、この検出結果を、手術用マスタ−スレーブシステムのマスタ側に出力し、マスタ装置は、照明（ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）の点滅など）、音（ビープ音など）、ハブティクス、モニタ画面の表示などを通じて、ユーザに処置部の交換が完了したことを通知するようにする。
【００２８】
第１の実施例に係る術具１００は、例えば腹腔鏡下手術において、患者の体腔内にトロッカーを介して挿入して用いられる。例えば、術者は処置ユニット１１０の回転を安全に行うことができる程度のスペースを確認した上で、術具１００を体腔から抜き取ることなく、体腔内で処置部の交換を行うようにしてもよい。あるいは、術具１００に距離センサ（ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）、レーザー、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ）など）を搭載して、周辺の組織との間隔を測距して、処置ユニット１１０の回転を安全に行うことができる程度の十分なスペースがあることを確認して、体腔内で処置部の交換を行うようにしてもよい。
【００２９】
第１の実施例に係る術具１００は、処置ユニット１１０の１８０度回転により（言い換えれば、従来のような処置具の交換作業なしに）、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２という２通りの使用が可能である。したがって、省スペースで複数の処置具を同じ術具で使用することができる。また、処置ユニット１１０の回転という簡単な操作により、短時間で処置具の切り換えを行うことができる。よって、術具の交換に要する時間を削減して手術時間を短縮でき、その分患者の負担を軽減することが期待できる。
【００３０】
第１の実施例に係る術具１００を手術用ロボットに装着して手術を行なう場合には、この手術用ロボットに取り付ける術具の個数を削減し、又は同数の術具を取り付けた場合により多くの処置具を同時に利用することができるという利点がある。また、術具１００を滅菌若しくは洗浄を行うと、２種類の処置具を同時に滅菌若しくは洗浄を行うことになる。また、手術用ロボットにおいて術具を交換する回数が減ることから、手術の工程変更に必要な時間を短縮することができるとともに、術者の手間を低減することにもつながる。
【実施例２】
【００３１】
第２の実施例として、２種類の開閉型のエンドエフェクタの使用状態を切り換え可能な術具に関する実施例について説明する。例えば鉗子は開閉構造を持つことから、第２の実施例に係る術具は、２つの鉗子の使用状態を単に切り替えるだけではなく、使用可能状態の鉗子を開閉する機能や、使用状態を切り換える際の鉗子の開閉状態をコントロールする機能を備える点にも特徴がある。エンドエフェクタは、例えば、把持力を発生させるジョー、切断ブレード、ステープラなどであってもよい。但し、２種類の開閉型のエンドエフェクタではなく、１種類の開閉型のエンドエフェクタを開閉型以外のエンドエフェクタ（例えば、エネルギー処置具など）と組み合わせた術具であってもよい。
【００３２】
図７及び図８には、第２の実施例に係る術具７００の構成例を模式的に示している。図示の術具７００は、処置ユニット７１０と、保持部７２０を備えている。図７は、交換軸７３０（後述）と処置ユニット７１０の長手方向を含む平面を側面から術具７００を眺めた様子を示し、図８は、交換軸７３０の方向から術具７００の上面を眺めた様子を示している。
【００３３】
処置ユニット７１０は、第１の鉗子７１１を一方の端部に備えるとともに、第２の鉗子７１２を他方の端部に備えている。鉗子は、周知のように、一対のブレード（ジョー）を備え、各ブレードは根元付近の開閉軸回りに回転可能に軸支され、開閉操作が可能な構造（一対のジョー）からなる。図７では、図面の簡素化のため、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２のブレードの形状を簡略化して描いているが、把持対象や用途に応じて実際には異なるブレードの形状をしていてもよい。
【００３４】
処置ユニット７１０の両端の鉗子の種別を目視などにより確認し易くするために、種別やタイプに応じて異なる色、又は番号、文字、印字、表面状態を定義するようにしてもよい。図７及び図８に示す例では、第１の鉗子７１１を淡いグレーで塗り潰し、柄の部分をドットで塗り潰す一方、第２の鉗子７１２を濃いグレーで塗り潰し、柄の部分を斜線で塗り潰して表している。
【００３５】
保持部７２０は、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の使用状態を切り換え可能に支持している。ここで言う使用状態は使用可能状態と待機状態を含む。保持部７２０は、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の一方が使用可能状態となり他方が収納されている待機状態となるように、処置ユニット７１０を支持している。具体的には、保持部７２０は、断面がＵ字形状をした開口からなる収納部７４０を有するとともに、保持部７２０の先端付近の交換軸７３０で処置ユニット７１０を回転可能に支持している。そして、収納部７４０は、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２のいずれも交換軸７３０回りの回転方向から挿入することができる大きさ及び形状を有している。したがって、処置ユニット７１０は、交換軸７３０回りの回転角度に応じて、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２のうち、一方が収納部７４０から外界に出現して使用可能状態となるとともに、他方が収納部７４０内に入って使用不能な待機状態となる。
【００３６】
図７及び図８に示す例では、第１の鉗子７１１が使用可能状態であり、第２の鉗子７１２が収納部７４０内に収められた待機状態となっている。また、処置ユニット７１０を交換軸７３０回りに回転することによって、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の状態を切り換えることができる。術具７００は、処置ユニット７１０を交換軸７３０回りに回転させて、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の状態を切り換えるための交換機構部７５０を備えている。但し、交換機構部７５０の詳細については、後述に譲る。
【００３７】
第１の鉗子７１１は、一対のブレードを備え、各ブレードは根元付近の開閉軸７１３回りに回転可能に軸支されており、ブレードの開閉操作が可能な構造からなる。同様に、第２の鉗子７１２は、一対のブレードを備え、各ブレードは根元付近の開閉軸７１４回りに回転可能に軸支されており、ブレードの開閉操作が可能な構造である。
【００３８】
第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の各開閉軸７１３及び７１４はともに、交換軸７３０の回転軸と直交している。したがって、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２はともに、交換軸７３０の回転軸と平行な方向にブレードが開閉動作する。処置ユニット７１０を交換軸７３０回りに回転させる際の軌道とは直交する方向に、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２は開閉動作する、ということもできる。
【００３９】
収納部７４０は、処置ユニット７１０の先端の軌道に沿った開口を有するＵ字形状をなしている。第１の鉗子７１１並びに第２の鉗子７１２は、使用可能状態から待機状態に遷移する際に、ブレードを閉じることによって、収納部７４０のＵ字形状に収まることができる。また、収納部７４０内に収容されると、ブレードがＵ字に挟まれてしまうので、開閉動作することができなくなる。図７及び図８に示す例では、使用可能状態となっている第１の鉗子７１１は、外界に出現しているので、ブレードの開閉操作が可能である。他方、待機状態となっている第２の鉗子７１２は収納部７４０内に収容されており、ブレードは閉成状態に保たれ、開くことができない。
【００４０】
術具７００は、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２のうち使用可能状態になっている方の鉗子の開閉操作を行うための開閉機構部７６０を備えている。この開閉機構部７６０は、第１の鉗子７１１並びに第２の鉗子７１２が使用可能状態から待機状態に遷移する際に、ブレードを閉じる動作も実現する。ブレードが開いたままでは、収納部７４０のＵ字の壁に激突してしまうからである。但し、開閉機構部７６０の詳細については、後述に譲る。
【００４１】
図９〜図１２には、処置ユニット７１０を交換軸７３０回りに紙面時計方向に回転していく様子を、段階的に示している。図８〜図１２から分かるように、処置ユニット７１０を交換軸７３０回りに１８０度だけ回転させることによって、第２の鉗子７１２を待機状態から使用可能状態に切り換わると同時に、第１の鉗子７１１を使用可能状態から待機状態に切り換えわっていく。また、図９〜図１２の各図では、第１の鉗子７１１を側面から眺めた様子を併せて示している。第１の鉗子７１１が使用可能状態から待機状態に遷移していく過程で、ブレードが徐々に閉じていくことを十分理解されたい。
【００４２】
図１３及び図１４には、上述した術具７００に適用される、交換機構部７５０の構成例を示している。図１３及び図１４に示す例では、交換機構部７５０は、処置ユニット７１０と一体となって交換軸７３０回りに回転するプーリ１３０１と、プーリ１３０１の外周に１回又は複数回だけ巻設されたワイヤー１３０２からなる。ワイヤー１３０２を術具７００の根元側から引っ張ることによって、処置ユニット７１０が交換軸７３０回りに回転する。そして、処置ユニット７１０を交換軸７３０回りに１８０度だけ回転させることによって、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の状態が入れ替わる。
【００４３】
図１５には、第１の鉗子７１１の構成例を模式的に示している。図１５を参照しながら、第１の鉗子７１１の開閉機構について説明する。なお、第２の鉗子７１２については図示を省略するが、ブレードの刃先などの形状の相違はあるものの、第２の鉗子７１２の開閉機構は図１５の構成例と同様でよい。
【００４４】
第１の鉗子７１１は、一対のブレード１５０１及び１５０２で構成されている。ブレード１５０１とブレード１５０２は、開閉軸７１３で交差し、それぞれ開閉軸７１３回りに回動可能である。また、ブレード１５０１とブレード１５０２の開閉軸７１３よりも根元側の部分にそれぞれリンク１５１１とリンク１５１２を追加して、平行クランク１５０３を構成している。さらに、リンク１５１１とリンク１５１２を接合する関節部分に、処置ユニット７１０の長手方向に前後にスライド可能な直動部１５０４が連結されている。
【００４５】
通常、ばね（図示しない）の復元力などを利用して、直動部１５０４が参照番号１５０５の矢印で示す先端側（遠位端側）の方向に押し出されている。このため、平行クランク１５０３のひし形が開き、これに連動して、ブレード１５０１とブレード１５０２には開閉軸７１３回りに開成する方向に力が加えられている。したがって、力を加えていない状態では、図１５に示すように、第１の鉗子７１１は開成している。
【００４６】
また、平行クランク１５０３の根元側の直動部１５０４を、参照番号１５０６の矢印で示す根元側（近位端側）の方向に引っ張ると、平行クランク１５０３のひし形が畳み込まれ、これに連動して、ブレード１５０１とブレード１５０２には開閉軸７１３回りに閉成する方向に力が加えられる。したがって、図１６に示すように、第１の鉗子７１１を閉じることができる。
【００４７】
図１７及び図１８には、図１５及び図１６に示した構成からなる第１の鉗子７１１を採用した場合の、開閉機構部７６０の構成例並びに第１の鉗子７１１が開閉する様子を示している。図１７及び図１８に示す例では、開閉機構部７６０は、直動部１５０４に取り付けたワイヤー１７０１で構成される。このワイヤー１７０１を介して直動部１５０４を根元側（遠位端側）の方向に引っ張ることができる。
【００４８】
通常、ばね（図示しない）の復元力などを利用して、直動部１５０４が参照番号１５０５の矢印で示す先端側（遠位端側）の方向に押し出されているため、図１７に示すように、第１の鉗子７１１は開成している。ここで、ワイヤー１７０１を介して直動部１５０４を根元側（遠位端側）の方向に引っ張ると、平行クランク１５０３のひし形が畳み込まれ、これに連動して、ブレード１５０１とブレード１５０２には開閉軸７１３回りに閉成する方向に力が加えられる。したがって、図１８に示すように、第１の鉗子７１１を閉じることができる。
【００４９】
また、開閉機構部７６０の機能として、第１の鉗子７１１が使用可能状態から待機状態に遷移する際、すなわち、処置ユニット７１０が交換軸７３０回りに１８０度回転する間に、ブレードを閉じる動作を実現することが望まれている（前述）。ブレードが開いたままでは、収納部７４０のＵ字の壁に激突してしまうからである。
【００５０】
図１９及び図２０には、処置ユニット７１０が交換軸７３０回りに１８０度回転する間に、ブレードを閉じる機能を備えた開閉機構部７６０の一構成例を示している。図１９に示すように、交換軸７３０に挿通穴１９０１が穿設されている。そして、第１の鉗子７１１の直動部１５０４に取り付けたワイヤー１７０１は、交換軸７３０の挿通穴１９０１に挿通されている。したがって、第１の鉗子７１１が交換軸７３０回りに１８０度回転して待機状態になったときには、図２０に示すように、ワイヤー１７０１が交換軸７３０の外周に巻き付く。その結果、ワイヤー１７０１が直動部１５０４を引っ張ることになり、第１の鉗子７１１のブレードを閉じることができる。
【００５１】
例えば、交換軸７３０のプーリの直径が５ミリメートルとした場合、処置ユニット７１０を１８０度回転させると、π×ｒ＝π×２．５≒７．８ミリメートル分だけワイヤー１７０１が引っ張られることになる。状態遷移に伴うワイヤー１７０１の引張量は、プーリのサイズや形状で調整することができる。
【００５２】
図２１には、開閉機構部７６０の他の構成例を示している。図示の例では、開閉機構部７６０は、内周がカム面からなる開口部２１０１を有し、処置ユニット７１０の長手方向にスライド操作することが可能なカムスライダー２１００で構成される。但し、図１５及び図１６に示した構成からなる第１の鉗子７１１を採用するものとする。図２１に示すカムスライダー２１００で構成される開閉機構部７６０は、処置ユニット７１０が交換軸７３０回りに１８０度回転する間に、ブレードを閉じる機能を併せて備えている。
【００５３】
カムスライダー２１００の開口部２１０１には、第１の鉗子７１１の直動部１５０４の末端に設けられた突起２１１１が収容されている。また、第２の鉗子部７１２側の同様の直動部の末端に設けられた突起２１１２も、開口部２１０１内に収容されている。また、カムスライダー２１００の根元側の端縁には、ワイヤー２１２１が取り付けられている。
【００５４】
カムスライダー２１００の開口部２１０１のカム形状は、その中心が交換軸７３０の回転中心から使用可能状態の鉗子側（若しくは、遠位端側）に寄るように、偏心している。すなわち、交換軸７３０を中心として、先端側（遠位端側）の方向に最も径が長く、根元側（近位端側）の方向に最も径が短いカム形状をなしている。
【００５５】
図２１に示すように、第１の鉗子７１１が使用可能状態で第２の鉗子７１２が待機状態のときには、突起２１１１と交換軸７３０の回転中心までの距離Ｄ１よりも、突起２１２１と交換軸７３０の回転中心までの距離Ｄ２の方が短い。したがって、使用可能状態となっている第１の鉗子７１２側では、直動部１５０４は根元側に引っ張られないので、開閉操作が可能である。一方、待機状態となっている第２の鉗子７１２側では、開口部２１０１の内壁面に当接している突起２１１２を介してその直動部がブレードの反対方向に引っ張られているので、その結果、待機状態の第２の鉗子７１２のブレードを閉じることができる。
【００５６】
まず、図２１に示した開閉機構部７６０による鉗子の開閉動作について、図２１〜図２４を参照しながら説明する。但し、図２３は、開閉機構部７６０が図２１に対応する位置にある場合の処置ユニット７１０の側面を示し、図２４は、開閉機構部７６０が図２２に対応する位置にある場合の処置ユニット７１０の側面を示している。また、各図において、第１の鉗子７１１が使用可能状態になっている。
【００５７】
通常、ばね（図示しない）の復元力などを利用して、カムスライダー２１００は先端側（遠位端側）の方向に押し出されている。このため、平行クランク１５０３のひし形が開き、これに連動して、ブレード１５０１とブレード１５０２には開閉軸７１３回りに開成する方向に力が加えられている。したがって、力を加えていない状態では、図２１及び図２３に示すように、第１の鉗子７１１は開成している。
【００５８】
また、ワイヤー２１２１を使ってカムスライダー２１００を根元側（紙面右方向）に引っ張ると、開口部２１０１の内壁面に当接している突起２１１１を介して直動部１５０４が引っ張られる。その結果、平行クランク１５０３のひし形が畳み込まれ、これに連動して、ブレード１５０１とブレード１５０２には開閉軸７１３回りに閉成する方向に力が加えられる。したがって、図２２及び図２４に示すように、第１の鉗子７１１を閉じることができる。
【００５９】
続いて、図２１に示した開閉機構部７６０による、第１の鉗子７１１が使用可能状態から待機状態に遷移する際にブレードを閉じる動作について説明する。図２５〜図２８には、処置ユニット７１０を交換軸７３０回りに紙面時計方向に１８０度だけ回転していく様子を、段階的に示している。図２１並びに図２５〜図２８から分かるように、処置ユニット７１０を交換軸７３０回りに１８０度だけ回転させることによって、第２の鉗子７１２を待機状態から使用可能状態に切り換わると同時に、第１の鉗子７１１を使用可能状態から待機状態に切り換えわっていく。また、処置ユニット７１０の交換軸７３０回りの回転角に応じて、突起２１１１が開口部２１０１の内壁面に当接して引っ張られていくので、これに伴って第１の鉗子７１１のブレードは徐々に閉じていく。そして、１８０度だけ回転すると、第１の鉗子７１１は、ブレードが完全に閉じて、収納部７４０のＵ字内に収容され、待機状態となる。他方の第２の鉗子７１２は使用可能状態に入れ替わる。
【００６０】
なお、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２のうち一方が使用可能状態となり他方が待機状態となった回転位置において（若しくは、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２のうちいずれかが使用可能状態となったときに）、処置ユニット７１０を交換軸７３０回りに回転しないようにホールドするラッチのような機構（図示を省略）を備えていることが、術具の使用上は好ましい。
【００６１】
また、図７〜図２８ではいずれも、紙面の都合上、保持部７２０の左端以降の根元部分の図示を省略している。保持部７２０の根元部は、例えば、手術用マスタ−スレーブシステムのスレーブアームの装着可能な形状や構造をしていることを想定している。また、保持部７２０の根元部は、手動で操作する手動鉗子に取り付け可能な形状や構造をしていてもよい。
【００６２】
第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２の状態切り換えが成功したときには、ユーザ（術者など）に通知するようにしてもよい。例えば、処置ユニット７１０の交換軸７３０回りの回転位置を検出するエンコーダや、その他のセンサなどを用いて、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２のうちいずれかが使用可能状態にセットされたことを検出するようにする。そして、この検出結果を、手術用マスタ−スレーブシステムのマスタ側に出力し、マスタ装置は、照明（ＬＥＤの点滅など）、音（ビープ音など）、ハブティクス、モニタ画面の表示などを通じて、ユーザに処置部の交換が完了したことを通知するようにする。
【００６３】
第２の実施例に係る術具７００は、例えば腹腔鏡下手術において、患者の体腔内にトロッカーを介して挿入して用いられる。例えば、処置ユニット７１０の回転を安全に行うことができる程度のスペースを確認した上で、あるいは、術具７００に距離センサ（ＴＯＦ、レーザー、ＩＲなど）を搭載して、周辺の組織との間隔を測距して、処置ユニット７１０の回転を安全に行うことができる程度の十分なスペースがあることを確認して、術具７００を体腔から抜き取ることなく、体腔内で鉗子の交換を行うようにしてもよい。
【００６４】
第２の実施例に係る術具７００は、処置ユニット７１０の１８０度回転により（言い換えれば、従来のような鉗子の交換作業なしに）、第１の鉗子７１１と第２の鉗子７１２という２通りの使用が可能である。したがって、省スペースで複数の鉗子を同じ術具で使用することができる。また、術具の交換に要する時間を削減して手術時間を短縮でき、その分患者の負担を軽減することが期待できる。
【００６５】
第２の実施例に係る術具７００を手術用ロボットに装着して手術を行なう場合には、この手術用ロボットに取り付ける術具の個数を削減し、又は同数の術具を取り付けた場合により多くの処置具を同時に利用することができるという利点がある。また、術具７００を滅菌若しくは洗浄を行うと、２種類の処置具を同時に滅菌若しくは洗浄を行うことになる。また、手術用ロボットにおいて術具を交換する回数が減ることから、手術の工程変更に必要な時間を短縮することができるとともに、術者の手間を低減することにもつながる。
【実施例３】
【００６６】
第３の実施例では、第２の実施例と同様に、２種類の開閉型の処置部の使用状態を切り換え可能な術具に関する実施例について説明する。但し、第３の実施例では、術具を構成する各部品の具体的な実装例について、図面を参照しながら説明する。２つの処置部の使用状態を単に切り替えるだけではなく、使用可能状態の処置部（例えば、鉗子）を開閉する機能や、使用状態を切り換える際の処置部の開閉状態をコントロールする機能を実現するための、具体的な部品の構成例についても詳細に説明する。但し、２種類の開閉型の処置部ではなく、１種類の開閉型の処置部を開閉型以外の処置部（例えば、エネルギー処置具など）と組み合わせた術具であってもよい（この場合の術具は、開閉型の処置部のみに対して、開閉する機能と使用状態切り替え時の開閉コントロール機能を装備していればよい）。
【００６７】
図２９には、第３の実施例に係る術具２９００の構成例を示している。図示の術具２９００は、処置ユニット２９１０と、保持部２９２０を備えている。
【００６８】
処置ユニット２９１０は、第１の鉗子２９１１を一方の端部に備えるとともに、第２の鉗子２９１２を他方の端部に備えている。鉗子は、周知のように、一対のブレード（ジョー）を備え、各ブレードは根元付近の開閉軸回りに回転可能に軸支され、開閉操作が可能な構造（一対のジョー）からなる。図２９では、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２とで、ブレードの把持面の形状が異なっている。
【００６９】
処置ユニット２９１０の両端の鉗子の種別を目視などにより確認し易くするために、種別やタイプに応じて異なる色、又は番号、文字、印字、表面状態を定義するようにしてもよい。図２９に示す例では、第１の鉗子２９１１を淡いグレーで塗り潰し、柄の部分をドットで塗り潰す一方、第２の鉗子２９１２を濃いグレーで塗り潰し、柄の部分を斜線で塗り潰して表している。
【００７０】
保持部２９２０は、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２の使用状態を切り換え可能に支持している。ここで言う使用状態は使用可能状態と待機状態を含み、保持部２９２０は、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２の一方が使用可能状態となり他方が収納されている待機状態となるように、処置ユニット２９１０を支持している。具体的には、保持部２９２０は、断面がＵ字形状をした開口からなる収納部２９４０を有するとともに、保持部２９２０の先端付近の交換軸２９３０で処置ユニット２９１０を回転可能に支持している。そして、収納部７４０は、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２のいずれも交換軸２９３０回りの回転方向から挿入することができる大きさ及び形状を有している。したがって、処置ユニット２９１０は、交換軸２９３０回りの回転角度に応じて、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２のうち、一方が収納部２９４０から外界に出現して使用可能状態となるとともに、他方が収納部２９４０内に入って使用不能な待機状態となる。
【００７１】
図２９に示す例では、第１の鉗子２９１１が使用可能状態であり、第２の鉗子２９１２が収納部２９４０内に収められた待機状態となっている。また、処置ユニット２９１０を交換軸２９３０回りに回転することによって、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２の状態を切り換えることができる。
【００７２】
なお、ここでは、処置ユニット２９１０を交換軸２９３０回りに回転する機構の詳細については、説明を省略する。例えば上述した第２の実施例において、図１３及び図１４を参照しながら説明したように、交換軸２９３０と一体となったプーリに巻設されたワイヤーを引っ張るような回転機構であってもよい。
【００７３】
図３０〜図３２には、第１の鉗子２９１１が開閉動作する様子を段階的に示している。第１の鉗子２９１１は、一対のブレードを備え、各ブレードは根元付近の開閉軸２９１３回りに回転可能に軸支されている。図示を省略するが、第２の鉗子２９１２も、一対のブレードを備え、各ブレードは根元付近の開閉軸回りに回転可能に軸支されている。
【００７４】
図３３〜図３５には、第１の鉗子２９１１の内部構造を図解している。なお、第２の鉗子２９１２については図示を省略するが、ブレードの刃先などの形状の相違はあるものの、第２の鉗子２９１２の開閉機構は図３３〜図３５の構成例と同様でよい。
【００７５】
第１の鉗子２９１１は、一対のブレード３３０１及び３３０２で構成されている。ブレード３３０１とブレード３３０２は、開閉軸２９１３で交差し、それぞれ開閉軸２９１３回りに回動可能である。また、ブレード３３０１とブレード３３０２の開閉軸２９１３よりも根元側にそれぞれ延長した部分を用いて平行クランク３３０３を構成している。そして、この平行クランク３３０３の根元側の端部には、処置ユニット２９１０の長手方向に前後にスライド可能な直動部３３０４が連結されている。
【００７６】
通常、ばね（図示しない）の復元力などを利用して、直動部３３０４には先端側（遠位端側）の方向に押し出されている。このため、平行クランク３３０３のひし形が開き、これに連動して、ブレード３３０１とブレード３３０２には開閉軸２９１３回りに開成する方向に力が加えられている。したがって、力を加えていない状態では、図３３に示すように、第１の鉗子２９１１は開成している。
【００７７】
また、直動部３３０４を、参照番号３３０５の矢印で示す根元側（近位端側）の方向に引っ張ると、平行クランク３３０３のひし形が畳み込まれ、これに連動して、ブレード３３０１とブレード３３０２には開閉軸２９１３回りに閉成する方向に力が加えられる。したがって、図３４並びに図３５に示すように、直動部３３０４が根元側に引っ張られた距離に応じて、第１の鉗子２９１１は徐々に閉じていく。なお、直動部３３０４には、引張操作の際に使用する突起３３０６が形設されている。
【００７８】
図２９からも分かるように、第１の鉗子２９１１の開閉軸２９１３は、交換軸２９３０の回転軸と直交している。したがって、第１の鉗子２９１１は、交換軸２９３０の回転軸と平行な方向にブレードが開閉動作する。処置ユニット２９１０を交換軸２９３０回りに回転させる際の軌道とは直交する方向に、第１の鉗子２９１１は開閉動作する、ということもできる。第２の鉗子２９１２についても同様である。
【００７９】
収納部２９４０は、処置ユニット２９１０の先端の軌道に沿った開口を有するＵ字形状をなしている。第１の鉗子２９１１並びに第２の鉗子２９１２は、使用可能状態から待機状態に遷移する際に、ブレードを閉じることによって、収納部２９４０のＵ字形状に収まることができる。また、収納部２９４０内に収容されると、ブレードがＵ字に挟まれてしまうので、開閉動作することができなくなる。図２９に示す例では、使用可能状態となっている第１の鉗子２９１１は、外界に出現しているので、ブレードの開閉操作が可能である。他方、待機状態となっている第２の鉗子２９１２は収納部２９４０内に収容されており、ブレードは閉成状態に保たれ、開くことができない。
【００８０】
術具２９００は、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２のうち使用可能状態になっている方の鉗子の開閉操作を行うための開閉機構部を備えている。この開閉機構部は、第１の鉗子２９１１並びに第２の鉗子２９１２が使用可能状態から待機状態に遷移する際に、ブレードを閉じる動作も実現する。ブレードが開いたままでは、収納部２９４０のＵ字の壁に激突してしまうからである。
【００８１】
図３６〜図３９を参照しながら、術具２９００に適用される開閉機構部の構成及び動作について説明する。
【００８２】
図３６には、開閉機構部の主要な構成要素であるカムスライダー３６００の斜視図を示している。また、図３７には、カムスライダー３６００を術具２９００の交換軸２９３０付近に組み込んだ様子を示している。但し、３７では、カムスライダー３６００を可視化するために、保持部２９２０の先端付近を一部切り取って示している。カムスライダー２６００は、使用可能状態の鉗子を開閉操作する機能とともに、処置ユニット２９１０が交換軸２９３０間を麻里に１８０度回転する間にブレードを閉じる機能を併せて備えている。
【００８３】
図３６から分かるように、カムスライダー３６００は、内壁面がカム面からなる凹み部３６０１が形設されている。図３７では、凹み部３６０１内の様子が分かるように、カムスライダー３６００の凹み部３６０１付近を薄く切り取って、開口となるように描いている。図３７からも分かるように、第１の鉗子２９１１の開閉に関わる直動部３３０４に形設された突起３３０６は、凹み部３６０１内に収容され、凹み部３６０１の内壁面によって動作範囲が規制される。また、第２の鉗子２９１２の開閉に関わる直動部側の突起も、同様に、凹み部３６０１内に収容され、凹み部３６０１の内壁面によって動作範囲が規制される。
【００８４】
カムスライダー３６００の凹み部３６０１の内壁面のカム形状は、その中心が交換軸２９３０の回転中心から使用可能状態の鉗子側（若しくは、遠位端側）に寄るように偏心している。すなわち、内壁面は、交換軸２９３０を中心として、先端側（遠位端側）の方向に最も径が長く、根元側（近位端側）の方向に最も径が短いカム形状をなしている。
【００８５】
図３７に示すように、第１の鉗子２９１１が使用可能状態で第２の鉗子２９１２が待機状態のときには、第１の鉗子２９１１側の突起３３０６と交換軸２９３０の回転中心までの距離Ｄ１よりも、第２の鉗子２９１２側の突起と交換軸２９３０の回転中心までの距離Ｄ２の方が短い。したがって、使用可能状態となっている第１の鉗子２９１１側では、直動部３３０４は根元側に引っ張られないので、開閉操作が可能である。一方、待機状態となっている第２の鉗子２９１２側では、凹み部３６０１の内壁面に当接している突起を介してその直動部がブレードの反対方向に引っ張られているので、その結果、待機状態の第２の鉗子２９１２のブレードを閉じることができる。
【００８６】
図３７に示すように、カムスライダー３６００の外表面には、一対の突起３６０２及び３６０３が、処置ユニット２９１０の長手方向と直交するように配設されている。また、処置ユニット２９１０側には、これらの突起３６０２及び３６０３をそれぞれ挿入する線条で平行な一対のガイド溝３７０１及び３７０２が、長手方向に沿って形成されている。したがって、突起３６０２及び３６０３が各ガイド溝３７０１及び３７０２内でスライドすることで、カムスライダー３６００は、処置ユニット２９１０の長手方向に沿ってスライドすることができる。また、カムスライダー３６００の移動範囲は、各ガイド溝３７０１及び３７０２の長さ以下に制限されている。
【００８７】
また、図３７に示すように、保持部２９２０とカムスライダー３６００は、コイルばね３７０３によって連結されており、カムスライダー３６００は、コイルばね３７０３によって、先端側（遠位端側）に押し出される力が加えられている。他方、カムスライダー３６００の末端面には、牽引用のワイヤー３６０４が取り付けられており、ワイヤー３６０４を引っ張ることによって、コイルばね３７０３の復元力に反して、カムスライダー３６００を所定の移動範囲内で根元側に引き戻すことができる。
【００８８】
このようなカムスライダー３６００の長手方向へのスライド操作を利用して、鉗子の開閉動作を実現することができる。カムスライダー３６００のスライド操作を利用して、第１の鉗子２９１１を開閉する動作について、図３７〜図４０を参照しながら説明する。
【００８９】
図３７並びに図３８には、カムスライダー３６００にはコイルばね３７０３が作用するがワイヤー３６０４では引っ張られていないときの、カムスライダー３６００の相対位置並びに第１の鉗子２９１１の開閉状態を示している。カムスライダー３６００は先端側（遠位端側）の方向に押し出されている。このため、突起３３０６は先端側（遠位端側）の方向に進出することができるので、平行クランク３３０３のひし形が開き、これに連動して、ブレード３３０１とブレード３３０２には開閉軸２９１３回りに開成する方向に力が加えられている。この結果、図３８に示すように、第１の鉗子２９１１は開成している。
【００９０】
また、カムスライダー３６００をワイヤー３６０４で牽引して根元側（近位端側）にスライドさせると、凹み部３６０１の内壁面に当接している突起３３０６が根元側（近位端側）に移動して、直動部３３０４が引っ張られる。この結果、平行クランク３３０３のひし形が畳み込まれ、これに連動して、図３９に示すように第１の鉗子２９１１が閉成する。なお、図示並びに詳細な説明を省略するが、第２の鉗子２９１２が使用可能状態になった場合も、同様のカムスライダー３６００のスライド操作によって開閉操作することができる。
【００９１】
続いて、カムスライダー３６００を利用して、第１の鉗子７１１が使用可能状態から待機状態に遷移する際にブレードを閉じる動作について、図４１〜図４８をさらに参照しながら説明する。なお、図示並びに詳細な説明を省略するが、第２の鉗子２９１２が使用可能状態から待機状態に遷移する際にも、カムスライダー３６００を利用して、同様にブレードを閉じる動作を実現することができる。
【００９２】
第１の鉗子２９１１が使用可能状態となっている様子は、図３７及び図３８に示した通りである。凹み部３６０１の内壁面は、交換軸２９３０を中心として、先端側（遠位端側）の方向に最も径が長く、根元側（近位端側）の方向に最も径が短いカム形状をなしている。したがって、使用可能状態となっている第１の鉗子２９１１側では、図３７からも分かるように直動部３３０４は遠位端側に進出し、また、図３８に示すようにブレードは最大限に開いている。
【００９３】
図４１には、処置ユニット２９１０を、第１の鉗子２９１１の使用可能状態（図３８を参照）から、交換軸２９３０回りに紙面反時計方向に４５度程度回転させた様子を示している。また、図４２には、処置ユニット２９１０のこの回転位置でのカムスライダー３６００付近の様子を拡大して示している。処置ユニット２９１０が回転する間、突起３３０６はカムスライダー３６００の内壁面を滑動しながら交換軸２９３０の方向へ引き寄せられる。この結果、図４１からも分かるように、第１の鉗子２９１１のブレードは閉じ始めている。
【００９４】
図４３には、処置ユニット２９１０を、第１の鉗子２９１１の使用可能状態（図３８を参照）から、交換軸２９３０回りに紙面反時計方向に９０度程度回転させた様子を示している。また、図４４には、処置ユニット２９１０のこの回転位置でのカムスライダー３６００付近の様子を拡大して示している。処置ユニット２９１０がさらに回転する間に、突起３３０６はカムスライダー３６００の内壁面を滑動しながら交換軸２９３０の方向へさらに引き寄せられる。この結果、図４３からも分かるように、第１の鉗子２９１１のブレードはかなり閉じている。
【００９５】
図４５には、処置ユニット２９１０を、第１の鉗子２９１１の使用可能状態（図３８を参照）から、交換軸２９３０回りに紙面反時計方向に１３５度程度回転させた様子を示している。また、図４６には、処置ユニット２９１０のこの回転位置でのカムスライダー３６００付近の様子を拡大して示している。処置ユニット２９１０がさらに回転する間に、突起３３０６はカムスライダー３６００の内壁面を滑動しながら交換軸２９３０の方向へさらに引き寄せられる。この結果、図４５からも分かるように、第１の鉗子２９１１のブレードはほぼ完全に閉じている。逆に第２の鉗子２９１２側では、ブレードがかなり開いている。
【００９６】
図４７には、処置ユニット２９１０を、第１の鉗子２９１１の使用可能状態（図３８を参照）から、交換軸２９３０回りに紙面反時計方向に１８０度程度回転させた様子を示している。この時点で、第１の鉗子２９１１は待機状態に完全に切り換わるとともに、第２の鉗子２９１２は使用可能状態に完全に切り換わる。また、図４８には、処置ユニット２９１０のこの回転位置でのカムスライダー３６００付近の様子を拡大して示している。処置ユニット２９１０がさらに回転する間に、突起３３０６はカムスライダー３６００の内壁面を滑動しながら交換軸２９３０の方向へ最大限に引き寄せられる。この結果、図４７からも分かるように、第１の鉗子２９１１のブレードは完全に閉じおり、収納部２９４０内に収容することができる。逆に第２の鉗子２９１２側では、ブレードが完全に開いている。
【００９７】
なお、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２のうち一方が使用可能状態となり他方が待機状態となった回転位置において（若しくは、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２のうちいずれかが使用可能状態となったときに）、処置ユニット２９１０を交換軸２９３０回りに回転しないようにホールドするラッチのような機構（図示を省略）を備えていることが、術具の使用上は好ましい。
【００９８】
また、図２９〜図４８ではいずれも、紙面の都合上、保持部２９２０の左端以降の根元部分の図示を省略している。保持部２９２０の根元部は、例えば、手術用マスタ−スレーブシステムのスレーブアームの装着可能な形状や構造をしていることを想定している。また、保持部２９２０の根元部は、手動で操作する手動鉗子に取り付け可能な形状や構造をしていてもよい。
【００９９】
第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２の状態切り換えが成功したときには、ユーザ（術者など）に通知するようにしてもよい。例えば、処置ユニット７１０の交換軸２９３０回りの回転位置を検出するエンコーダや、その他のセンサなどを用いて、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２のうちいずれかが使用可能状態にセットされたことを検出するようにする。そして、この検出結果を、手術用マスタ−スレーブシステムのマスタ側に出力し、マスタ装置は、照明（ＬＥＤの点滅など）、音（ビープ音など）、ハブティクス、モニタ画面の表示などを通じて、ユーザに処置部の交換が完了したことやいずれの鉗子が使用状態になっているかを通知するようにしてもよい。
【０１００】
第３の実施例に係る術具２９００は、例えば腹腔鏡下手術において、患者の体腔内にトロッカーを介して挿入して用いられる。例えば、処置ユニット２９１０の回転を安全に行うことができる程度のスペースを確認した上で、あるいは、術具２９００に距離センサ（ＴＯＦ、レーザー、ＩＲなど）を搭載して、周辺の組織との間隔を測距して、処置ユニット２９１０の回転を安全に行うことができる程度の十分なスペースがあることを確認して、術具２９００を体腔から抜き取ることなく、体腔内で鉗子の交換を行うようにしてもよい。
【０１０１】
第３の実施例に係る術具２９００は、処置ユニット２９１０の１８０度回転により（言い換えれば、従来のような鉗子の交換作業なしに）、第１の鉗子２９１１と第２の鉗子２９１２という２通りの使用が可能である。したがって、省スペースで複数の鉗子を同じ術具で使用することができる。また、よって、術具の交換に要する時間を削減して手術時間を短縮でき、その分患者の負担を軽減することが期待できる。
【０１０２】
第３の実施例に係る術具２９００を手術用ロボットに装着して手術を行なう場合には、この手術用ロボットに取り付ける術具の個数を削減し、又は同数の術具を取り付けた場合により多くの処置具を同時に利用することができるという利点がある。また、術具２９００を滅菌若しくは洗浄を行うと、２種類の処置具を同時に滅菌若しくは洗浄を行うことになる。また、手術用ロボットにおいて術具を交換する回数が減ることから、手術の工程変更に必要な時間を短縮することができるとともに、術者の手間を低減することにもつながる。
【実施例４】
【０１０３】
第４の実施例では、２種類の処置具の使用状態を切り換え可能な術具を利用する手術用マスタ−スレーブシステムについて説明する。但し、スレーブ装置にエンドエフェクタとして取り付けられる術具は、上述した第１乃至第３の実施例のいずれのものであってもよい。
【０１０４】
図４９には、多関節アーム４９００の構成例を模式的に示している。図示の多関節アーム４９００は、腹腔鏡下手術に利用される。腹腔鏡下手術に利用される。多関節アーム４９００は、例えば、マスタ−スレーブ方式のロボットシステムにおけるスレーブアームとして適用され、人（術者）が遠隔からマスタアームを操作したときの動きが反映されて制御される。
【０１０５】
多関節アーム４９００は、エンドエフェクタ４９０１と、エンドエフェクタ４９０１を所定のアタッチメント４９０２を介して先端に取り付けた多関節リンク構造体４９１０で構成される。
【０１０６】
エンドエフェクタ４９０１は、具体的には、腹腔鏡下手術において、患者の体腔内に挿入して用いられる処置具であり、患者の体腔内にトロッカーなどの人工孔や鼻や口などの自然孔を介して挿入して用いられる。処置具として、例えば鉗子や気腹チューブ、エネルギー処置具、攝子、レトラクタなどを挙げることができる。また、エンドエフェクタには術部を観察する内視鏡や外視鏡を用いてもよい。スコープ（直視鏡や斜視鏡）がマウントされたカメラヘッドにより術野の画像が取得され、多関節アーム４９００の関節部を制御することにより観察方向が変更可能である。図４９では、１つのエンドエフェクタ４９０１しか描いていないが、アタッチメント４９０２との互換性がある多種類のエンドエフェクタと交換することができる。
【０１０７】
多関節リンク構造体４９１０が備える、軸数（若しくは、関節数）や各軸の自由度構成、リンク数（若しくは、アーム数）などの構成は任意である。以下では、説明の便宜上、多関節リンク構造体４９１０に含まれる各リンクを、遠位端（若しくは、エンドエフェクタ４９０１の後端）から順に、第１のリンク、第２のリンク、…と呼ぶことにする。また、多関節リンク構造体４９１０に含まれる各関節を、遠位端（若しくは、エンドエフェクタ４９０１の後端）から順に、第１の関節、第２の関節、…と呼ぶことにする。
【０１０８】
多関節リンク構造体４９１０の先端に、アタッチメント４９０２を介して取り付けられる多種類のエンドエフェクタ４９０１の１つとして、上述した第１乃至第３の実施例のうちのいずれかの術具であってもよい。
【０１０９】
例えば第１の実施例に係る術具１００は、両端に第１の処置部１１１と第２の処置部１１２をそれぞれ備えた処置ユニット１１０が保持部１２０に保持されており、交換軸１３０回りに処置ユニット１１０を１８０度ずつ回転させることによって、第１の処置部１１１と第２の処置部１１２のうち一方を選択的に使用することができる。したがって、省スペースで複数の処置具を同じ術具で使用することができる。また、処置ユニット１１０の回転という簡単な操作により、短時間で処置具の切り換えを行うことができる。
【０１１０】
また、図４９に示したような多関節アームを複数組み合わせた手術ロボットシステムも構築可能である。この種の手術ロボットの少なくとも一部のアームに、本明細書で開示してきた術具を適用することで、取り付ける術具の総数を削減し、又は同数の術具を取り付けた場合により多くの処置具を同時に利用することができるという利点がある。また、１つの術具を滅菌若しくは洗浄を行うと、２種類の処置具を同時に滅菌若しくは洗浄を行うことになる。また、手術用ロボットにおいて術具を交換する回数が減ることから、手術の工程変更に必要な時間を短縮することができるとともに、術者の手間を低減することにもつながる。
【０１１１】
図５０には、マスタ−スレーブ方式の手術システム５０００の機能的構成を模式的に示している。図４９に示した多関節アーム４９００をスレーブアームの１つとして用いていることを想定している。手術システム５０００は、オペレータが操作するマスタ装置５０１０と、オペレータによる操作に従ってマスタ装置５０１０から遠隔制御されるスレーブ装置５０２０で構成される。マスタ装置５０１０とスレーブ装置５０２０間は、無線又は有線のネットワークを経由して相互接続されている。
【０１１２】
マスタ装置５０１０は、操作部５０１１と、変換部５０１２と、通信部５０１３と、フィードバック（ＦＢ）提示部５０１４を備えている。
【０１１３】
操作部５０１１は、オペレータがスレーブ装置５０２０を遠隔操作するためのマスタアームなどからなる。変換部５０１２は、オペレータが操作部５０１１に対して行なった操作内容を、スレーブ装置５０２０側（より具体的には、スレーブ装置５０２０内の駆動部５０２１）の駆動を制御するための制御情報に変換する。また、スレーブ装置５０２０側のスレーブアームのエンドエフェクタとして、第１乃至第３の実施例のうちのいずれかの術具が適用されている場合には、オペレータは、例えば操作部５０１１を介して、処置ユニットの回転による処置具の交換を指示することができる。
【０１１４】
通信部５０１３は、スレーブ装置５０２０側（より具体的には、スレーブ装置５０２０内の通信部５０２３）と、無線又は有線のネットワークを経由して相互接続されている。通信部５０１３は、変換部５０１２から出力される制御情報を、スレーブ装置５０２０に送信する。
【０１１５】
一方、スレーブ装置５０２０は、駆動部５０２１と、検出部５０２２と、通信部５０２３を備えている。
【０１１６】
スレーブ装置５０２０は、図４９に示したような、術具からなるエンドエフェクタが取り付けられた多関節アーム４９００をスレーブアームとして備えていることを想定している。駆動部５０２１は、多関節アーム４９００のリンク間を接続する各関節を回転駆動するアクチュエータや、エンドエフェクタの操作（例えば、鉗子の開閉動作）するためのアクチュエータが含まれている。
【０１１７】
検出部５０２２は、鉗子などのエンドエフェクタが組織から受ける物理作用（例えば、外力や温度など）を検出することができるセンサからなる。
【０１１８】
通信部５０２３は、マスタ装置５０１０側（より具体的には、マスタ装置５０２０内の通信部５０１３）と、無線又は有線のネットワークを経由して相互接続されている。上記の駆動部５０２１は、通信部５０２３がマスタ装置５０１０側から受信した制御情報に従って駆動する。スレーブアームのエンドエフェクタとして、第１乃至第３の実施例のうちのいずれかの術具が適用されている場合には、駆動部５０２１は、処置ユニットの回転による処置具の交換を実施する。また、上記の検出部５０２２による検出結果は、通信部５０２３からマスタ装置５０１０側に送信される。
【０１１９】
マスタ装置５０１０側では、フィードバック（ＦＢ）提示部５０１４は、通信部５０１３がスレーブ装置５０２０からフィードバック情報として受信した検出結果（外力や温度など）に基づいて、オペレータに対するフィードバックの提示を実施する。
【０１２０】
マスタ装置５０１０を操作するオペレータは、フィードバック提示部５０１４を通じて、スレーブ装置５０２０側のエンドエフェクタに加わる物理作用（沿組織から受ける反力や、組織の体温など）を認識することができる。例えば、スレーブ装置５０２０が手術用ロボットの場合には、オペレータは、ハプティックフィードバックによって鉗子などの処置具に作用する手ごたえなどの触感を得ることにより、縫合糸の操作時における手加減を適切に行ない、縫合を完全に終えることができ、生体組織への侵襲を防止して効率よく作業することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１２２】
本明細書で開示する術具は、例えば手術用マスタ−スレーブシステムのスレーブアームや、手動鉗子に取り付けて、省スペースで２通りの処置具を同時に使用することができる。また、処置ユニットの回転という簡単な操作により、短時間で処置具の切り換えを行うことができる。
【０１２３】
本明細書で開示する術具を手術用マスタ−スレーブシステムに装着して手術を行なう場合には、この手術用マスタ−スレーブシステムに取り付ける術具の個数を削減し、又は同数の術具を取り付けた場合により多くの処置具を同時に利用することができるという利点がある。また、術具を滅菌若しくは洗浄を行うと、２種類の処置具を同時に滅菌若しくは洗浄を行うことになる。また、手術用ロボットにおいて術具を交換する回数が減ることから、手術の工程変更に必要な時間を短縮することができるとともに、術者の手間を低減することにもつながる。
【０１２４】
要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【０１２５】
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
【０１２６】
（１）第１の処置部を一方の端部に備えるとともに第２の処置部を他方の端部に備える処置ユニットと、
前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換え可能に前記処置ユニットを支持する保持部と、
を具備する術具。
【０１２７】
（１−１）前記第１の処置部と前記第２の処置部はそれぞれ、鉗子や気腹チューブ、エネルギー処置具、攝子、レトラクタのいずれかである、
上記（１）に記載の術具。
【０１２８】
（２）前記保持部は、前記保持部を交換軸回りに回転可能に支持して前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換える、
上記（１）に記載の術具。
【０１２９】
（３）前記保持部は、前記第１の処置部と前記第２の処置部の一方が使用可能状態となり他方が待機状態となるように前記処置ユニットを支持する、
上記（１）に記載の術具。
【０１３０】
（４）前記保持部は、前記第１の処置部と前記第２の処置部のうち待機状態となった処置部を収納する収納部を備える、
上記（３）に記載の術具。
【０１３１】
（４−１）前記収納部に挿入された一方の処置部が待機状態となり、前記収納部から外界に出現した他方の処置部が使用可能状態となる、
上記（３）に記載の術具。
【０１３２】
（５）前記保持部は、前記処置ユニットを交換軸回りに回転可能に支持し、
前記処置ユニットを前記交換軸回りに回転させて、前記第１の処置部と前記第２の処置部が交互に使用可能状態と待機状態に切り換わる、
上記（４）に記載の術具。
【０１３３】
（６）前記処置ユニットを前記交換軸間回りに回転動作させる交換機構部をさらに備える、
上記（２）に記載の術具。
【０１３４】
（７）前記第１の処置部と前記第２の処置部のうち少なくとも一方は、開閉型のエンドエフェクタからなり、
前記収納部は、前記開閉型のエンドエフェクタが待機状態となったときに、閉成状態を保つように収納する、
上記（３）乃至（６）のいずれかに記載の術具。
【０１３５】
（８）前記収納部は、前記交換軸回りの方向に開口部を持つ断面形状をなし、
前記開閉型のエンドエフェクタは、前記交換軸と直交する開閉軸回りに開閉する、
上記（７）に記載の術具。
【０１３６】
（９）前記開閉型のエンドエフェクタを開閉動作させる開閉機構部を備える、
上記（８）に記載の術具。
【０１３７】
（１０）前記開閉機構部は、前記開閉型のエンドエフェクタが待機状態に遷移する際に、前記開閉型のエンドエフェクタを閉成動作させる、
上記（９）に記載の術具。
【０１３８】
（１１）前記開閉機構部は、前記処置ユニットの前記交換軸回りの回転に連動して、前記開閉型のエンドエフェクタを閉成する、
上記（１０）に記載の術具。
【０１３９】
（１２）第１の処置部を一方の端部に備えるとともに第２の処置部を他方の端部に備える処置ユニットと、前記第１の処置部と前記第２の処置部の使用状態を切り換え可能に前記処置ユニットを支持する保持部からなる術具と、
前記術具が取り付けられ、少なくとも１つの関節を備えるアームと、
前記スレーブ装置の前記関節を駆動させる信号を出力するマスタ装置と、
を具備する手術システム。
【０１４０】
（１３）前記アームの前記関節及び前記術具の可動部を駆動させる信号を出力するマスタ装置をさらに備える、
上記（１２）に記載の医療用マニピュレータシステム。
【符号の説明】
【０１４１】
１００…術具（第１の実施例）
１１０…処置ユニット、１１１…第１の処置部、１１２…第２の処置部
１２０…保持部、１３０…交換軸、１４０…収納部
７００…術具（第２の実施例）
７１０…処置ユニット、７１１…第１の鉗子、７１２…第２の鉗子
７１３…開閉軸（第１の鉗子用）、７１４…開閉軸（第２の鉗子用）
７２０…保持部、７３０…交換軸、７４０…収納部
７５０…交換機構部、７６０…開閉機構部
１３０１…プーリ、１３０２…ワイヤー
１５０１、１５０２…ブレード、１５０３…平行クランク
１５０４…直動部
１７０１…ワイヤー、１９０１…挿通穴
２１００…カムスライダー、２１０１…開口部
２１１１…突起（第１の鉗子７１１側）
２１１２…突起（第２の鉗子７１２側）、２１２１…ワイヤー
２９００…術具（第３の実施例）
２９１０…処置ユニット
２９１１…第１の鉗子、２９１２…第２の鉗子
２９１３…開閉軸（第１の鉗子用）、２９１４…開閉軸（第２の鉗子用）
２９２０…保持部、２９３０…交換軸、２９４０…収納部
３３０１、３３０２…ブレード、３３０３…平行クランク
３３０４…直動部、３３０６…突起
３６００…カムスライダー、３６０１…凹み部
３６０２、３６０３…突起
３７０１、３７０２…ガイド溝、３７０３…コイルばね
４９００…多関節アーム、４９０１…エンドエフェクタ
４９０２…アタッチメント、４９１０…多関節リンク構造体
５０００…手術システム
５０１０…マスタ装置、５０１１…操作部、５０１２…変換部
５０１３…通信部、５０１４…フィードバック提示部
５０２０…スレーブ装置、５０２１…駆動部
５０２２…検出部、５０２３…通信部
【図１】
2020156645.tif 000003
【図２】
2020156645.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020156645.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020156645.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020156645.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2020156645.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2020156645.tif 000030
【図２９】
2020156645.tif 000031
【図３０】
2020156645.tif 000032
【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
2020156645.tif 000038
【図３７】
2020156645.tif 000039
【図３８】
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【図３９】
2020156645.tif 000041
【図４０】
2020156645.tif 000042
【図４１】
2020156645.tif 000043
【図４２】
2020156645.tif 000044
【図４３】
2020156645.tif 000045
【図４４】
2020156645.tif 000046
【図４５】
2020156645.tif 000047
【図４６】
2020156645.tif 000048
【図４７】
2020156645.tif 000049
【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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