(57)【要約】【課題】本発明の目的は、高精度な制御が要求される細径の医療用または工業用マニピュレータを実現するためのゴム人工筋アクチュエータを提供することにある。【解決手段】本発明は、ゴム人工筋アクチュエータ内部に抵抗体を備え、可動端子が前記抵抗体との接触を維持しながら前記抵抗体上を移動することにより、前記ゴム人工筋アクチュエータの変位を検出することができることを特徴とする、ゴム人工筋アクチュエータを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム人工筋アクチュエータ内部に抵抗体を備え、可動端子が前記抵抗体との接触を維持しながら前記抵抗体上を移動することにより、前記ゴム人工筋アクチュエータの変位を検出することができることを特徴とする、ゴム人工筋アクチュエータ。
【請求項２】
前記抵抗体が、線形構造をなすガイドの一部分に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のゴム人工筋アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載のゴム人工筋アクチュエータと、
前記ゴム人工筋アクチュエータを内部に備える挿入アームと、
前記挿入アームの先端に取り付けられた操作ツールと
を具備し、
前記操作ツールの駆動が、前記ゴム人工筋アクチュエータの伸縮によって制御されることを特徴とする、細径マニピュレータ。
【請求項４】
前記ゴム人工筋アクチュエータを２以上備え、各アクチュエータが個々に制御されていることを特徴とする、請求項３に記載の細径マニピュレータ。
【請求項５】
請求項３に記載の細径マニピュレータと、
前記細径マニピュレータを駆動させる操作手段と、
前記操作手段で入力した駆動信号に基づき、前記ゴム人工筋アクチュエータの内圧を制御する演算手段と、
前記演算手段による指令に基づき、前記ゴム人工筋アクチュエータ内部に空気を印加する圧力制御手段と
を具備する、医療用処置具。
【請求項６】
請求項５に記載の医療用処置具の制御方法であって、
前記可動端子の移動による電気抵抗値の変化量からアクチュエータの伸縮量を同定する工程と、
前記アクチュエータの伸縮量と、前記操作手段から入力された前記操作ツールの所望の駆動に必要な前記アクチュエータの伸縮量との差分を算出し、算出された差分データに基づき、操作ツールの所望の駆動を実行するための制御指令を前記圧力制御手段に送信する工程と、
前記制御指令に基づいて前記アクチュエータ内部の空気圧を制御し、アクチュエータの伸縮量を適切に制御することによって操作ツールの所望の駆動を実行する工程と
を含む、医療用処置具の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム人工筋アクチュエータに関する。また、本発明は、駆動機構として前記ゴム人工筋アクチュエータを備えた細径マニピュレータおよび医療用処置具に関する。
【背景技術】
【０００２】
空圧アクチュエータを駆動機構に組み入れるにあたっては、変位検出が不可欠であるが、空圧アクチュエータ自体は、小型・軽量化を図れても、位置検出機構は、レーザ変位計、ポテンショメータ等を外付けする必要があるため、システム全体として、小型・軽量化を図ることが困難であった（特許文献１）。
【０００３】
また、ゴム人工筋アクチュエータを医療用または工業用マニピュレータの駆動機構として使用する場合、挿入アームの細径化が課題となるが、位置検出機構が外付けされている場合、十分な細径化を実現することは困難であった。特に、医療用マニピュレータの場合には、腹腔内に挿入して使用するため、変位センサや、配線が生体組織に触れにくい構造をとる必要があったが、ポテンショメータなど従来型のセンサでは、直径10mm程度の挿入部に組み込んで、かつ生体組織に触れにくい構造をとることは困難であった。
【０００４】
こうした課題に対し、空圧アクチュエータ内部または表面に導電性薄膜を挿入し、これを位置センサとして用いる技術が開発されている（非特許文献１および２）。
【特許文献１】特開２００５−９５９８９号公報
【非特許文献１】脇元、鈴森、神田「インテリジェントMcKibben型アクチュエータの開発（第１報；柔軟変位センサの内臓による位置サーボ系の実現）」日本機械学会論文集（C編）Vol.71, No.709, pp.88-94, 2005-9.
【非特許文献２】澤田、堂田、松下「柔軟ひずみセンサの改良と応用」日本機械学会（No.01-5）福祉工学シンポジウム
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、導電性薄膜の電気抵抗値の変化にはむらがあり、位置センサとしての精度面に問題がある。特に、医療用マニピュレータなどに適用可能な極細のアクチュエータ内部では薄膜の表面積は極めて小さくなり、薄膜の伸縮度と電気抵抗値の変化との間に厳密な相関関係を実現することは難しい。また、極細の導電性薄膜を用いた場合、断線等が頻繁に生じるおそれがあり、強度面にも問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、高精度な制御が要求される細径の医療用または工業用マニピュレータを実現するためのゴム人工筋アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
即ち、本発明は、ゴム人工筋アクチュエータ内部に抵抗体を備え、可動端子が前記抵抗体との接触を維持しながら前記抵抗体上を移動することにより、前記ゴム人工筋アクチュエータの変位を検出することができることを特徴とする、ゴム人工筋アクチュエータを提供する。
【０００８】
また、本発明は、前記ゴム人工筋アクチュエータと、前記ゴム人工筋アクチュエータを内部に備える挿入アームと、前記挿入アームの先端に取り付けられた操作ツールとを具備し、前記操作ツールの駆動が、前記ゴム人工筋アクチュエータの伸縮によって制御されることを特徴とする、細径マニピュレータを提供する。
【０００９】
さらにまた、本発明は、前記細径マニピュレータと、前記細径マニピュレータを駆動させる操作手段と、前記操作手段で入力した駆動信号に基づき、前記ゴム人工筋アクチュエータの内圧を制御する演算手段と、前記演算手段による指令に基づき、前記ゴム人工筋アクチュエータ内部に空気を印加する圧力制御手段とを具備する、医療用処置具を提供する。
【００１０】
さらにまた、本発明は、前記医療用処置具の制御方法であって、前記可動端子の移動による電気抵抗値の変化量からアクチュエータの伸縮量を同定する工程と、前記アクチュエータの伸縮量と、前記操作手段から入力された前記操作ツールの所望の駆動に必要な前記アクチュエータの伸縮量との差分を算出し、算出された差分データに基づき、操作ツールの所望の駆動を実行するための制御指令を前記圧力制御手段に送信する工程と、前記制御指令に基づいて前記アクチュエータ内部の空気圧を制御し、アクチュエータの伸縮量を適切に制御することによって操作ツールの所望の駆動を実行する工程とを含む、医療用処置具の制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のゴム人工筋アクチュエータによって、細径の医療用または工業用マニピュレータを高精度に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の構成を詳細に説明するために例示的に示したものに過ぎない。従って、本発明は、以下の実施形態に記載された説明に基づいて限定解釈されるべきではない。本発明の範囲には、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内にある限り、以下の実施形態の種々の変形、改良形態を含む全ての実施形態が含まれる。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図１
図１は、第１の実施形態におけるゴム人工筋アクチュエータ１を示した模式図である。ゴム人工筋アクチュエータ１は、両端に係止部材２，３を備えた管状弾性体４により構成され、管状弾性体４内部の空圧を制御することによって管状弾性体４を伸縮させ、係止部材２，３間の距離を変化させる駆動機構である。代表的なゴム人工筋アクチュエータとして、例えばマッキベン（McKibben）型アクチュエータが知られている。係止部材３は給気用配管と接続され、係止部材３に予め設けられた少なくとも１以上の空圧印加用穴１１を通して管状弾性体４内部への空気の給気および排気が行われる。
【００１４】
ゴム人工筋アクチュエータ１の寸法には特に制限はないが、細径マニピュレータの駆動機構として使用する場合、その全長は、例えば50mm以上、好ましくは50mm〜300mm、最も好ましくは100mm〜200mmであり、その直径は、例えば2mm以下、好ましくは0.5〜2mm、最も好ましくは1〜1.5mmである。
【００１５】
管状弾性体４の材質に特に制限はないが、例えばニトリルゴム、シリコーンゴム、ブチルゴムなどの合成ゴム弾性体が使用される。係止部材２，３もまた樹脂材料等で構成され、係止部材２，３と管状弾性体４の両端とが接着固定または係止機構によって固定される。
【００１６】
管状弾性体４は編み上げ補強部材５によって被覆されている。編み上げ補強部材５は、管状弾性体４の円周方向の膨張力を長手軸方向の収縮に変換する役割を果たす。編み上げ補強部材５の材質に特に制限はないが、例えばポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの高弾性率繊維が使用される。
【００１７】
管状弾性体４の内空には抵抗体（ポテンショメータ）６が長手軸方向に配置されている。抵抗体６の一端は、係止部材２に予め設けられた挿入口に挿入された状態で固定されている。固定方法に特に制限はないが、例えば接着固定が挙げられる。一方、抵抗体６の他端は、係止部材３に予め設けられた抵抗体案内用穴９（貫通孔）に挿入されている。抵抗体案内用穴９の内径は、抵抗体６の直径よりもやや大きく設計されており、抵抗体６は、抵抗体案内用穴９内部を図中Ｘ軸方向にスライド可能である。抵抗体６の両端には固定端子７，８が取り付けられている。固定端子７，８はリード線を介して電源に接続され、抵抗体６全体に所定の電圧を印加することができる。固定端子８に接続されたリード線は、抵抗体６のＸ軸方向の移動を妨げないように、たわみをもって配置されている。
【００１８】
係止部材３には可動端子１０が固定されている。可動端子１０と固定端子７はリード線を介して接続され、変位計を通してその間の電気抵抗値を計測することができる。可動端子１０は、抵抗体６と接触しており、抵抗体の摺動に伴い、抵抗体６との接触を保ちながら抵抗体６上を移動する。可動端子１０が抵抗体６上をＸ軸方向にスライドすることによって可動端子１０と固定端子７との距離ｄ１が変化するので、その間の電気抵抗値も変化する。従って、この電気抵抗値の変化量からアクチュエータの伸縮量を同定することができる。
【００１９】
第１の実施形態におけるゴム人工筋アクチュエータ１は、その内部にリニアな可変抵抗器（ポテンショメータ）を備えるアクチュエータである。抵抗体６ならびに固定端子７，８および可動端子１０により構成される可変抵抗器（ポテンショメータ）が位置検出機構（位置センサ）としての役割を果たす。位置センサがアクチュエータ内部に存在するため、省スペース化を実現することができ、その結果、細径マニピュレータの駆動機構として使用することができる。さらに、前記位置センサの電気抵抗値の変化は、アクチュエータの伸縮量に正確に対応するため、細径マニピュレータの高精度な制御が可能になる。さらにまた、前記位置センサは剛体であり、細径マニピュレータの駆動系としての使用に耐えうる強度を備える。
【００２０】
なお、ゴム人工筋アクチュエータ近傍の省スペース化を図るため、変位計および電源は、ゴム人工筋アクチュエータ１から離れた上流側に設置することが好ましい。具体的には、例えば、固定端子７，８および可動端子１０に接続されたリード線が、給気用配管の外側表面に束ねられた状態で固定され、給気用配管の上流側に向かって伸びている。そして、上流側の任意の空間に変位計および電源が設置される。このような構成にすることにより、ゴム人工筋アクチュエータ近傍の省スペース化を実現することができ、その結果、極細のマニピレーションツール内に複数のゴム人工筋アクチュエータを設置することができる。
【００２１】
図２
図２は、第１の実施形態におけるゴム人工筋アクチュエータ１の伸縮運動を示した模式図である。
【００２２】
管状弾性体４内に空気を供給した場合、管状弾性体４内に入った空気は、管状弾性体４を押し広げる膨張力となる。このとき、管状弾性体４表面は編み上げ補強部材５によって被覆されているので、管状弾性体４の円周方向の膨張力は長手軸方向の収縮に変換され、結果としてゴム人工筋アクチュエータ１の全長が距離ｄ２だけ短くなる（図２Ｂ）。一方、管状弾性体４内の空気を排気した場合、管状弾性体４自身の弾性力によってその膨張が解消され、結果としてゴム人工筋アクチュエータ１の全長が長くなる（図２Ａ）。
【００２３】
管状弾性体４が収縮するとき（図２Ｂ）、抵抗体６が係止部材３内部の抵抗体案内用穴を通して給気用配管１２側に移動する。このとき、係止部材３に固定された可動端子１０が抵抗体６との接触を保ちながら抵抗体６上を移動する。このとき、固定端子７と可動端子１０との間の距離ｄ４は、収縮前の管状弾性体４における固定端子７と可動端子１０との間の距離ｄ３と比較して距離ｄ２だけ短くなる。両端子間の距離が短くなると、両端子間で検出される電気抵抗値の値も低下する。逆に、管状弾性体４内の空気を排気した場合、両端子間の距離が長くするので電気抵抗値の値も増加する。電気抵抗値の変化量をモニタリングすることによってアクチュエータ１の伸縮量を同定することができる。
【００２４】
図３
図３は、第１の実施形態における係止部材３を模式的に示した斜視図である。係止部材３は、例えばキャップ型構造をなし、接着固定面３１に管状弾性体４が接着固定される。
【００２５】
係止部材３の中央には、抵抗体６を挿入するための抵抗体案内用穴９（貫通孔）が設けられている。抵抗体案内用穴９の内径は、抵抗体６がスライド可能なように抵抗体６の直径よりもわずかに大きい。例えば、抵抗体６の直径が0.2mmの場合、抵抗体案内用穴９の内径は、0.3mm程度に設計するとよい。また、抵抗体の滑動性を高めるために抵抗体案内用穴９の内壁および／または抵抗体６の表面に滑動性を有する材料でコーティング処理を施してもよい。なお、抵抗体案内用穴９の配置に特に制限はなく、係止部材３の中心部以外の任意の位置に設けてもよい。
【００２６】
抵抗体案内用穴９（貫通孔）の周囲には、１以上の空気印加用穴１１（貫通孔）が設けられている。給気用配管を通して供給された空気は、空気印加用穴１１を通して管状弾性体４内に供給される。図中では、抵抗体案内用穴９の四方に４つの空圧印加用穴１１が設けられ、管状弾性体４内への給気および排気が効率的に行われる。
【００２７】
空圧印加用穴１１の内径、数および配置には、管状弾性体４内の空気量を迅速に調節できれば特に制限はなく、設計上の適宜変更が可能である。また、空圧印加用穴１１の形状にも特に制限はなく、円形以外の任意の形状に加工してもよい。例えば、係止部材３の円周方向に沿って半輪状の空圧印加用穴１１を配置してもよい。また、極細の空圧印加用穴１１を係止部材３の全面に均一に配置してもよい。これらの構成によって管状弾性体４内への給気および排気の効率性を高めることができる。
【００２８】
図４
図４は、図３に示した斜視図の線Ａ−Ａに沿った断面図である。抵抗体６の直径よりもやや大きい内径を有する抵抗体案内用穴９が、係止部材３内を貫通している。同様に、空圧印加用穴１１が、抵抗体案内用穴９に平行して係止部材３内を貫通している。係止部材３は、例えば硬化樹脂またはセラミックスなどの絶縁材料で構成される。また、抵抗体案内用穴９の入口周辺部には可動端子１０が固定されている。可動端子１０は、例えば導電性の金属材料により構成される。
【００２９】
図５
図５は、第１の実施形態における可動端子１０を模式的に示した平面図である。可動端子１０は、抵抗体６との接触を保ちながら抵抗体６上を移動し、アクチュエータの伸縮量を電気抵抗値の変化量として出力する役割を担う。可動端子１０の構造には特に制限はなく、設計上の適宜変更が可能である。図中では、一例として可動端子１０はリング状部材であり、リング内周に３つの鉤部５１が等間隔で配置されている。抵抗体案内用穴９の入口周辺部に接着固定されたリング状部材は、３つの鉤部５１が抵抗体６と接触する。抵抗体６が抵抗体案内用穴９の中をスライド移動すると、３つの鉤部５１が抵抗体６との接触を保ちながら抵抗体６の表面上を移動する。等間隔に配置された３つの鉤部５１によって抵抗体６が挟み込まれるので、抵抗体６が高速移動しても可動端子１０と抵抗体６との接触を確実に維持し続けることができる。
【００３０】
図６
図６は、第１の実施形態における抵抗体６を模式的に示した斜視図である。抵抗体６は、例えば、円柱状に加工された母材６１上に抵抗体薄膜６２を物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）またはスパッタリングなどによって形成することによって作製される。母材６１は、例えば硬化樹脂またはセラミックスなどの絶縁材料で構成される。抵抗体薄膜６２を形成する抵抗体材料には、例えばカーボン、金、銀、銅、ニッケルなどの導電性材料が使用される。抵抗体６の直径は、0.05mm〜1mm、好ましくは0.1mm〜0.5mm、最も好ましくは0.2mm〜0.3mmである。
【００３１】
抵抗体６の形状、構造には特に制限はなく、任意の角柱体形状、例えば、四角柱形状または三角柱形状としてもよい。このとき、抵抗体案内用穴９および可動端子１０の形状も抵抗体６の形状に合わせて設計される。
【００３２】
図７
図７は、第１の実施形態における抵抗体６の変形例を模式的に示した斜視図である。第１の実施形態では母材６１の全面に抵抗体薄膜６２を被覆することを想定しているが、当該変形例では、可動端子１０が実際に移動する部位およびその近接部位（ｄ２部位）のみに抵抗体薄膜６２を形成する。
【００３３】
ゴム人工筋アクチュエータ１の伸縮量は、アクチュエータ全長の５％〜２０％程度である。仮にゴム人工筋アクチュエータ１の全長を200mm、伸縮量を１０％と仮定すると、可動端子１０の実際の移動距離は２０mmとなる。この場合、可動端子１０が実際に移動する部位および近接部位（ｄ２部位）のみに抵抗体薄膜６２を形成することによって、抵抗体材料の浪費を防止し、低コスト化を実現することができる。
【００３４】
なお、抵抗体薄膜６２が形成されなかった裸の母材部位（ｄ３部位）は、抵抗体６を平行に保つガイド部材７１としての役割を有する。ガイド部材７１には、例えばアルミコーティングなどが施され導電性が付与されている。
【００３５】
図８
図８は、第１の実施形態における係止部材２を模式的に示した斜視図である。係止部材２には、抵抗体６の先端部を固定するための挿入口８１が設けられている。固定方法に特に制限はないが、好ましくは接着により固定される。挿入口８１は、他端の係止部材３の抵抗体案内用穴９に対応する位置に設けられ、抵抗体６はＸ軸に平行な状態を保持される。
【００３６】
挿入口８１は、貫通孔であっても非貫通孔であってもよい。挿入口８１が非貫通孔である場合（図８Ａ）、抵抗体６が係止部材２の内部で固定され、その先端が固定端子７と接続される。固定端子７はリード線８２に接続され、電機抵抗値の変化がリード線８２を介して出力される。一方、挿入口８１が貫通孔である場合（図８Ｂ）、抵抗体６は係止部材２を貫通した状態で固定され、その先端が係止部材２の外部に露出する。外部に露出した抵抗体６の先端部が、固定端子７と接続されることによって回路が形成される。
【００３７】
固定端子７の位置に特に制限はなく、設計上の適宜変更が可能である。例えば、図８ＡおよびＢに示すように、リング形状の固定端子７が係止部材２の外表面に接着固定され、挿入口８１に挿入固定された抵抗体６の先端部が固定端子７と電気的に接続される構成としてもよい。このとき、固定端子７が係止部材２内部に埋設固定されていてもよいし、また、リード線８２が抵抗体６に直接接合されていてもよい。
【００３８】
図９
図９は、第１の実施形態におけるゴム人工筋アクチュエータ１を２つ使用した駆動機構100の模式図である。
【００３９】
駆動機構100は、２つのゴム人工筋アクチュエータ101, 102が固定基板190に固定されている。係止部材103, 104はワイヤ105に接続され、ワイヤ105がプーリ106にかけられている。プーリ106には、操作ツール110が固定されており、プーリ106の回転運動によって操作ツール110が上下に回動する。従って、ゴム人工筋アクチュエータ101, 102の伸縮を制御することによって操作ツール110に所望の上下への回動を与えることができる。ゴム人工筋アクチュエータ101, 102はそれぞれ給気用配管111, 112を介して圧力制御手段120に接続されている。圧力制御手段120は、電空レギュレータ130およびコンプレッサー140により構成される。
【００４０】
ゴム人工筋アクチュエータ101, 102は、それぞれその内部に抵抗体107, 108を備えている。アクチュレータ101, 102の各伸縮量は、それぞれ回路150および160によって電気抵抗値の変化量として出力される。演算手段（ＰＣ）170は、出力された電気抵抗値の変化量から各アクチュエータの伸縮量を同定する。ＰＣ170は、操作手段180から入力された操作ツール110の所望の上下への回動に必要な各アクチュエータの伸縮量と、現時点の各アクチュエータの伸縮量との差分を算出し、算出された差分データに基づき、操作ツール110の所望の上下への回動を実行するための制御指令を圧力制御手段120に送信する。圧力制御手段120は、該制御指令に基づいてアクチュエータ内部の空気圧を制御し、各アクチュエータの伸縮量が適切に制御されることによって所望の操作ツール110の上下への回動が実行される。このようなフィードバックグループを組むことにより、プーリ106に取り付けた操作ツール110の位置決めが容易にできる。また、アクチュエータ内部に変位センサが組み込まれていることにより、システム全体（特に、アクチュエータおよび回動部）を小型化することが可能となる。
【００４１】
図９では、２つのゴム人工筋アクチュエータ101, 102がそれぞれ独立した制御機構を有し、それぞれを別個に制御することができる。しかし、各アクチュエータは必ずしも個々に独立して制御される必要はなく、各アクチュエータの制御機構を連動させてもよい。例えば、ゴム人工筋アクチュエータ101のみに位置センサとしての抵抗体を設け、変動する電気抵抗値を出力することによって２つのゴム人工筋アクチュエータ101, 102を制御することができる。この場合、アクチュエータ102内の位置センサおよび該位置センサによって検出される電気抵抗値を出力する回路160を省略することができるので、低コスト化および省スペース化が実現できる。
【００４２】
図１０
図１０は、第１の実施形態における医療用処置具200の模式図である。
【００４３】
医療用処置具200は、細径マニピュレータ210と、細径マニピュレータ210を駆動させる操作手段220と、操作手段220で入力した駆動信号に基づき、ゴム人工筋アクチュエータの内圧を制御する演算手段230と、演算手段230による指令に基づき、ゴム人工筋アクチュエータ内部に空気を印加する圧力制御手段とを具備する。圧力制御手段は、電空レギュレータ240およびコンプレッサー250により構成される。
【００４４】
細径マニピュレータ210は、複数のゴム人工筋アクチュエータ201と、ゴム人工筋アクチュエータ201を内部に備える挿入アーム260と、挿入アーム260の先端に取り付けられた操作ツール270とを具備する。
【００４５】
各アクチュエータ201の内部には抵抗体202が設置され、各アクチュエータ201の伸縮量を電気抵抗値の変化量として検出することができる。
【００４６】
また、挿入アーム260の先端には、屈曲駆動手段280が設けられていてもよい。屈曲駆動手段280は、例えば、それぞれ異なる屈曲運動をする第１〜第３の関節281, 282, 283によって構成され、第３の関節283の先端に操作ツール270が中心軸に固定されたプーリ271が取り付けられている。
【００４７】
第１〜第３の関節281, 282, 283およびプーリ271は、それぞれ２本１組のゴム人工筋アクチュエータ201によって制御されているので、合計８本４組のゴム人工筋アクチュエータ201が挿入アーム260内に搭載されている（図では便宜的に２本のみ表示）。これら８本４組のゴム人工筋アクチュエータは、それぞれその内部に抵抗体202を備え、アクチュエータの伸縮量が電気抵抗値の変化量として出力される。なお、上述したように、２本１組のアクチュエータの一方のみが抵抗体を内蔵する態様であっても同様の制御が可能になる。
【００４８】
図１１
図１１は、図１０の屈曲駆動手段280の駆動機構を説明するための模式図である。第１の関節281は、２本のゴム人工筋アクチュエータ201によって制御される。第１の関節281の両端部にそれぞれゴム人工筋アクチュエータ201がワイヤ205を介して接続されている。２本のアクチュエータ201の伸縮運動によって関節281を図の矢印の方向に回動させることができる。同じように、第２の関節282の両端部にもそれぞれゴム人工筋アクチュエータ201がワイヤ205を介して接続されており、２本のアクチュエータ201の伸縮運動によって第２の関節282を図の矢印の方向に回動させることができる。
【００４９】
図１２
図１２は、図１０および１１の屈曲駆動手段280の駆動機構をさらに説明するための模式図である。
【００５０】
第１の関節281は、２本のアクチュエータ201によって図中Ｚ軸に対して回動する。次に、第２の関節282は、第１の関節281の回動を制御するアクチュエータとは異なる別個の２本のアクチュエータ201によって、図中Ｙ軸に対して回動する。最後に、第３の関節283は、第１および第２の関節281, 282の回動を制御するアクチュエータとは異なる別個の２本のアクチュエータ201によって、図中Ｘ軸に対して回動する。
【００５１】
第１〜第３の関節281, 282, 283は、それぞれ３次元空間上の各軸に対して回動するので、全体として３次元空間上の全方向への指向が可能となり、例えば、生体組織内の入り組んだ複雑な空間内において精密かつ自在なマニピュレーション操作が可能となる。また、腹腔内などに挿入される医療用処置具（医療用マニピュレータ）の先端に変位センサ内蔵型のゴム人工筋アクチュエータを搭載することによって、センサ、および配線が腹腔内の生体組織に直接触れることがなくなり安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１の実施形態におけるゴム人工筋アクチュエータ１を示した模式図
【図２】第１の実施形態におけるゴム人工筋アクチュエータ１の伸縮運動を示した模式図
【図３】第１の実施形態における係止部材３を模式的に示した斜視図
【図４】図３に示した斜視図の線Ａ−Ａに沿った断面図
【図５】第１の実施形態における可動端子１０を模式的に示した平面図
【図６】第１の実施形態における抵抗体６を模式的に示した斜視図
【図７】第１の実施形態における抵抗体６の変形例を模式的に示した斜視図
【図８】第１の実施形態における係止部材２を模式的に示した斜視図
【図９】第１の実施形態におけるゴム人工筋アクチュエータ１を２つ使用した駆動機構100の模式図
【図１０】第１の実施形態における医療用処置具200の模式図
【図１１】図１０の屈曲駆動手段280の駆動機構を説明するための模式図
【図１２】図１０および１１の屈曲駆動手段280の駆動機構をさらに説明するための模式図
【符号の説明】
【００５３】
１・・・ゴム人工筋アクチュエータ、２・・・係止部材、３・・・係止部材、４・・・管状弾性体、５・・・編み上げ補強部材、６・・・抵抗体、７・・・固定端子、８・・・固定端子、９・・・抵抗体案内用穴、１０・・・可動端子、１１・・・空気印加用穴、１２・・・給気用配管、３１・・・接着固定面、５１・・・鉤部、６１・・・母材、６２・・・抵抗体薄膜、７１・・・ガイド部材、８１・・・挿入口、８２・・・リード線、100・・・駆動機構、101, 102・・・ゴム人工筋アクチュエータ、103, 104・・・係止部材、105・・・ワイヤ、106・・・プーリ、107, 108・・・抵抗体、110・・・操作ツール、111, 112・・・給気用配管、120・・・圧力制御手段、130・・・電空レギュレータ、140・・・コンプレッサー、150, 160・・・回路、170・・・演算手段、180・・・操作手段、190・・・固定基板、200・・・医療処置具、201・・・ゴム人工筋アクチュエータ、202・・・抵抗体、210・・・細径マニピュレータ、220・・・操作手段、230・・・演算手段、240・・・電空レギュレータ、250・・・コンプレッサー、260・・・挿入アーム、270・・・操作ツール、271・・・プーリ、280・・・屈曲駆動手段、281・・・第１の関節、282・・・第２の関節、283・・・第３の関節。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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