(57)【要約】  電気で駆動されるアクチュエータやモータと比較して、漏電や断線などによる故障の心配がなく信頼性が高く、清潔、かつ安価な医療用マニピュレータ装置を提供する。  医療用器具２を保持可能なステージ部３と、このステージ部３にそれぞれ一端が連結された複数のアクチュエータ４と、これら複数のアクチュエータ４の他端に連結され、複数のアクチュエータ４の基台となるベース部５とを備え、各アクチュエータ４は、液体６の圧力に応じて作動して、アクチュエータ４の長手方向に伸縮することにより、医療用器具２とステージ部３とをベース部５に対して変位させる。
2008120753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用器具を変位可能に保持する医療用マニピュレータ装置であって、
上記医療用器具を保持可能なステージ部と、
このステージ部にそれぞれ一端が連結された複数のアクチュエータと、
これら複数のアクチュエータの他端に連結されたベース部と、
上記各アクチュエータにそれぞれ設けられ、液体を導入可能な導入室とを備え、
上記各アクチュエータは、上記導入室内の液体の圧力に応じてアクチュエータの長手方向に伸縮することにより、医療用器具及びステージ部をベース部に対して変位させることを特徴とする医療用マニピュレータ装置。
【請求項２】
上記ステージ部は、ステージ部と医療用器具のいずれか一方もしくは両方に設けられた永久磁石を介して医療用器具を磁力的に保持可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項３】
上記複数のアクチュエータのうち少なくとも１つのアクチュエータは、
このアクチュエータの一端と上記ステージ部のいずれか一方もしくは両方に設けられたステージ側永久磁石を介してステージ部に磁力的に着脱可能に連結されるとともに、
上記少なくとも１つのアクチュエータの他端と上記ベース部のいずれか一方もしくは両方に設けられたベース側永久磁石を介してベース部に磁力的に着脱可能に連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項４】
上記アクチュエータ、上記ステージ部のうちの一方に永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸が設けられているとともに、他方に上記球面軸と磁力的に連結可能な永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸受けが設けられ、
上記アクチュエータ、上記ベース部のうちの一方に永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸が設けられているとともに、他方に上記球面軸と磁力的に連結可能な永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸受けが設けられ、
上記球面軸と球面軸受けとの嵌合により、上記アクチュエータとステージ部及びベース部とが角度調整可能に、かつ、磁力的に着脱可能に連結されていることを特徴とする請求項３に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項５】
上記複数のアクチュエータのうち少なくとも１つのアクチュエータは、
筒状のスリーブと、
上記液体に対する密閉状態を保ったまま上記スリーブの内壁に対して摺動可能に設けられ、上記液体に加えられた圧力に応じてスリーブの長手方向の一方に変位可能な被駆動部材と、
上記スリーブの長手方向の他方に被駆動部材を押圧可能な押圧部とを備え、
上記スリーブと被駆動部材との間に上記導入室が形成されているとともに、
上記押圧部は、液体の圧力が減圧された状態で、被駆動部材を上記スリーブの長手方向の他方に変位させるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項６】
上記押圧部は、上記スリーブと被駆動部材との間に付勢力を与えるための付勢部からなることを特徴とする請求項５に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項７】
上記押圧部は、上記スリーブと被駆動部材との間に形成された気体室と、上記気体室内に気体を導入することが可能な導入路とを備え、上記気体室内に導入される気体の圧力に応じて、上記被駆動部材が押圧されるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項８】
上記アクチュエータの被駆動部材は、スリーブの内壁と被駆動部材との間の摺動部に弾性体からなるシール機構を備え、
このシール機構は、アクチュエータに過剰な負荷が働いた状態で、液体を貯蔵部からスリーブの開放側に液体を漏洩させてスリーブ内部の液体の圧力を解放可能な状態でシールするものであり、
スリーブは、漏洩した液体をスリーブ内部に貯留可能な貯留部を有していることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項９】
上記アクチュエータは、
上記導入室に連通する液体入出口と、
上記液体入出口に一端が接続されるとともに、他端が上記液体を供給可能な加圧液体供給口に接続されるチューブとをさらに備え、
上記加圧液体供給口とチューブとの接続は、アクチュエータに過剰な負荷が働いた状態で、液体入出口とチューブとの接続における液体の漏洩よりも早く液体が漏洩するように構成されていることを特徴とする請求項５ないし請求項７のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項１０】
上記アクチュエータは、上記スリーブの外表面を覆う柔軟な膜からなるコーティング部を備えていることを特徴とする請求項５ないし請求項９のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項１１】
上記液体は、水、シリコンオイルのうちいずれか１つを主成分とするものであることを特徴とする請求項５ないし請求項１０のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項１２】
上記複数のアクチュエータと、ベース部とステージ部とは、Ｓｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈ機構を構成していることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項１３】
上記医療用器具は、内視鏡であることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項１４】
上記医療用器具は、腹腔を観察する腹腔鏡、もしくは胸腔を観察する胸腔鏡のいずれかの内視鏡であることを特徴とする請求項１３に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項１５】
上記ベース部は、患者に固定される固定部材から延設され、可撓性を有する多自由度把持アームに連結可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項１６】
上記固定部材が、前記医療用マニピュレータ装置を患者の下腹部の骨盤付近に装着するためのベルトであることを特徴とする請求項１５に記載の医療用マニピュレータ装置。
【請求項１７】
医療用器具を保持する医療用マニピュレータ装置に用いるアクチュエータであって、
上記医療用マニピュレータ装置は、ベース部と、上記医療用器具を保持可能なステージ部とを備え、
上記アクチュエータは、
上記アクチュエータの一端に設けられた、上記ベース部に連結可能な第一連結部と、
上記アクチュエータの他端に設けられた、上記ステージ部に連結可能な第二連結部と、
液体を導入可能な導入室と、
を備え、
上記導入室内に導入された液体の圧力に応じて、上記第一連結部と上記第二連結部とが近接又は離間するように伸縮する、アクチュエータ。
【請求項１８】
筒状のスリーブと、
上記導入室に連通する液体入出口と、
上記液体入出口からの液体に対する密閉状態を保ったまま上記スリーブの内壁に対して摺動可能に設けられ、上記液体に加えられた圧力に応じて上記スリーブの長手方向の一方に変位可能な被駆動部材と、
上記スリーブの長手方向の他方に上記被駆動部材を押圧可能な押圧部とをさらに備え、
上記スリーブと上記被駆動部材との間に上記導入室が形成され、
上記スリーブ又は上記被駆動部材のうちの一方に上記第一連結部が設けられているとともに、他方に上記第二連結部が設けられ、
上記押圧部は、液体の圧力が減圧された状態で、上記被駆動部材を上記スリーブの長手方向の他方に変位させるものであることを特徴とする請求項１７に記載のアクチュエータ。
【請求項１９】
上記ベース部は、第一磁性体部を含み、
上記ステージ部は、第二磁性体部を含み、
上記第一連結部と上記第二連結部とは、磁性体を含み、
上記第一磁性体部と上記第一連結部とが、および上記第二磁性体部と上記第二連結部とが、磁力的に着脱可能に連結する、請求項１７に記載のアクチュエータ。
【請求項２０】
筒状のスリーブと、
上記スリーブの内壁に対して摺動可能に設けられ、上記液体の圧力に応じて上記スリーブの長手方向の一方に変位可能な被駆動部材と、
上記スリーブの長手方向の他方に上記被駆動部材を押圧可能な押圧部と
をさらに備えた、請求項１７に記載のアクチュエータ。
【請求項２１】
上記押圧部は、上記スリーブと上記被駆動部材との間に付勢力を与える付勢部を含む、請求項２０に記載のアクチュエータ。
【請求項２２】
上記押圧部は、
上記スリーブと上記被駆動部材との間に形成された気体室と、
上記気体室内に気体を導入することが可能な導入路と、
を備え、
上記気体室内に導入される気体の圧力に応じて、上記被駆動部材を押圧する、請求項２０に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用器具を変位可能に保持する医療用マニピュレータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、腹腔鏡と細長い鉗子とを用いた腹腔鏡下手術が普及している。図１２は、腹腔鏡１０２と細長い鉗子１０３とを用いた腹腔鏡下手術の概略を示す説明図である。図１２に示すように、腹腔鏡下手術では、患者１０１の体にあけた小さな穴から患者１０１の体内に腹腔鏡１０２と細長い鉗子１０３とを挿入して外科的処置を行う。腹腔鏡１０２は、カメラ助手１０５が操作し、術者１０６は、モニタ１０４に映し出される腹腔鏡１０２が撮影した患者１０１の体内画像を見ながら鉗子１０３を用いて必要な処置を行う。このような腹腔鏡下手術は、患者１０１に与える肉体的、精神的負担が少ないというメリットから今日では、盛んに行われるようになってきている。【０００３】
腹腔鏡下手術では、通常、術者１０６は、両手を駆使して鉗子１０３の操作を行うため、腹腔鏡１０２の把持・操作は、カメラ助手１０５の手に委ねられる。従って、術者１０６とカメラ助手１０５との意思疎通が不十分であると、術者１０６にとって最適な視野が得られない。また、カメラ助手１０５の手振れにより視野が安定しないことがある。【０００４】
そこで、カメラ助手１０５に代わって、腹腔鏡１０２を把持し位置決めする内視鏡ロボットなどの医療用マニピュレータ装置が提案されている。【０００５】
例えば、特許文献１には、球面ジョイントとリンク機構とにより腹腔鏡を把持するとともに位置決めすることができるマニピュレータ装置の技術が開示されている。【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されたマニピュレータ装置の技術では、装置全体が大掛かりになるとともに、４本のリンク屈伸によって腹腔鏡を位置決めするために、マニピュレータ装置の動作時における装置の占有領域が大きくなる。その結果、手術室での術者の移動範囲が制限されるという不具合があった。【０００７】
また、一般的に、このような医療用マニピュレータ装置の駆動部に産業用ロボットで用いられる工業用アクチュエータを適用しようとすると、工業用アクチュエータは医療用に開発されたものではないため、清潔性と信頼性に問題があった。【０００８】
また、一般的な内視鏡ロボットでは、ステッピングモータなどの工業用アクチュエータを用いた機構を工夫して、例えばアクチュエータを清潔野から遠ざける方法や滅菌ドレープでロボット全体を覆うなどの方法で清潔性を確保している。しかしながら、このようなステッピングモータが手術中に故障した場合などは、ロボットを放棄してロボットを用いない従来手法に手術を切り替えるために長時間手術を中断せざるを得ず、ステッピングモータを用いた医療用マニピュレータ装置の信頼性などの面での問題が指摘されている。【０００９】
さらに、電気で駆動する工業用アクチュエータの場合、漏電や断線などによる故障の心配があった。また、コストの低減にも限界があった。
【特許文献１】特開平９−２７６２８９号公報
【発明の開示】
【００１０】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、電気で駆動されるアクチュエータやモータと比較して、漏電や断線などによる故障の心配がなく信頼性が高い医療用マニピュレータ装置及びこれに適したアクチュエータを提供することを目的としている。
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の一局面に係る医療用マニピュレータ装置は、医療用器具を変位可能に保持する医療用マニピュレータ装置であって、上記医療用器具を保持可能なステージ部と、このステージ部にそれぞれ一端が連結された複数のアクチュエータと、これら複数のアクチュエータの他端に連結されたベース部と、上記各アクチュエータにそれぞれ設けられ、液体を導入可能な導入室とを備え、上記各アクチュエータは、上記導入室内の液体の圧力に応じてアクチュエータの長手方向に伸縮することにより、医療用器具及びステージ部をベース部に対して変位させる。
【００１２】
本発明の別の局面に係るアクチュエータは、医療用器具を保持する医療用マニピュレータ装置に用いるアクチュエータであって、上記医療用マニピュレータ装置は、ベース部と、上記医療用器具を保持可能なステージ部とを備え、上記アクチュエータは、上記アクチュエータの一端に設けられた、上記ベース部に連結可能な第一連結部と、上記アクチュエータの他端に設けられた、上記ステージ部に連結可能な第二連結部と、液体を導入可能な導入室と、を備え、上記導入室内に導入された液体の圧力に応じて、上記第一連結部と上記第二連結部とが近接又は離間するように伸縮する。
【００１３】
本発明によれば、信頼性が高い医療用マニピュレータ装置及びこれに適したアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る医療用マニピュレータ装置の構成を示す説明図である。
【図２】医療用マニピュレータ装置の構成を示す斜視図である。
【図３】医療用器具の構成を示す斜視図である。
【図４】医療用器具を取り外した状態の医療用マニピュレータ装置の構成を示す斜視図である。
【図５】医療用器具の下端を医療用マニピュレータ装置に取付ける取付け補助具の構成を示す斜視図である。
【図６】アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図７】アクチュエータが伸長した状態を示す断面図である。
【図８】加圧液体供給装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図９】医療用マニピュレータ装置による医療用器具の動作を示す説明図である。
【図１０】アクチュエータの変形例を示す側面断面図であり、被駆動部材が縮められた状態を示したものである。
【図１１】図１０のアクチュエータにおいて、被駆動部材が伸びた状態を示したものである。
【図１２】腹腔鏡と細長い鉗子とを用いた腹腔鏡下手術の概略を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の一形態について詳述する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る医療用マニピュレータ装置１の構成を示す説明図である。図２は、医療用マニピュレータ装置１の構成を示す斜視図である。図３は、医療用器具２の構成を示す斜視図である。図４は、医療用器具２を取り外した状態の医療用マニピュレータ装置１の構成を示す斜視図である。図５は、医療用器具２の下端を医療用マニピュレータ装置１に取付けるための取付け補助具１ａの構成を示す斜視図である。【００１７】
図１〜図４を参照して、図示の本発明の実施の形態に係る医療用マニピュレータ装置１は、医療用器具２を変位可能に保持するための装置である。具体的に、マニピュレータ装置１は、医療用器具２を保持可能なステージ部３と、６本のアクチュエータ４と、アクチュエータ４の基台となるベース部５とを備えている。【００１８】
上記６本のアクチュエータ４と、ベース部５と、ステージ部３とは、人の頸部を模擬した機構であるＳｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈ機構を構成している。つまり、医療用マニピュレータ装置１は、これら６本のアクチュエータ４を協調動作させることにより、ベース部５に対するステージ部３の位置及び姿勢を制御して医療用器具２の位置を調整可能に構成されている。【００１９】
上記医療用器具２は、本実施形態では、腹腔を観察する腹腔鏡、もしくは胸腔を観察する胸腔鏡のいずれかの内視鏡である。医療用器具２は、図３に示すように、ステージ部３に設けられた永久磁石３ａ（図４）に対して磁力的に保持させることができるように、磁性体の金属からなる取り付け部分２ａを有している。【００２０】
この医療用器具２は、図１、図２及び図５に示すように、患者１２の腹膜に穿刺されたトロッカー２ｂを通して、当該患者１２の体内に挿入される。トロッカー２ｂは、上記医療用器具２の棒状部分２ｄ（図３参照）を挿通可能な筒状の部材であり、その一端部にフランジ部２ｃを有している。そして、トロッカー２ｂは、上記フランジ部２ｃを患者１２の体外に配置した状態で、フランジ部２ｃと反対側の端部を患者１２に穿刺することが可能となっている。上記医療用器具２の棒状部分２ｄは、トロッカー２ｂ内で摺動可能となるように当該トロッカー２に補助的に支持されることになる。【００２１】
上記ステージ部３は、図４に示すように、複数のアクチュエータ４の一端に連結された樹脂製の部材である。また、ステージ部３は、医療用器具２を保持可能に構成されている。つまり、ステージ部３は、その中央部分の窪みと、この窪みの底部に形成された貫通穴（図示せず）とを有し、上記医療用器具２の棒状部分２ｄを上から挿通可能な筒状に形成されている。さらに、ステージ部３は、上記窪みの底部に設けられた永久磁石３ａを有し、この永久磁石３ａによって医療用器具２の取り付け部分２ａを、図２に示すように、磁力的に保持可能に構成されている。【００２２】
上記ベース部５は、複数のアクチュエータ４の他端に連結された基台となる部分であり、樹脂製の環状の部材で構成されている。ベース部５の中央部には、上記ステージ部３に支持された医療用器具２の下部を挿通するための貫通孔が形成されている。このベース部５は、可撓性を有する多自由度把持アーム１０に連結可能に構成され、多自由度把持アーム１０は、固定部材１１から延設されている。図１に示すように、本実施形態において、固定部材１１は、医療用マニピュレータ装置１を患者１２の下腹部の骨盤付近に装着するために患者１２に固定されるベルトからなる。【００２３】
ここで、多自由度把持アーム１０は、医療用マニピュレータ装置１の自重によってその形状が変化しない機械的強度と、自由にその形状を変形させることができる可撓性とを有している。その一端は患者１２に装着された固定部材１１に固定され、他端は医療用マニピュレータ装置１のベース部５に固定されている。【００２４】
上記各アクチュエータ４は、液体の圧力に応じて作動して、アクチュエータ４の長手方向に伸縮することにより、医療用器具２とステージ部３とをベース部５に対して変位させるものである。【００２５】
図６は、アクチュエータ４の構成を示す断面図である。図７は、アクチュエータ４が伸長した状態を示す断面図である。図８は、加圧液体供給装置９の概略の構成を示す斜視図である。【００２６】
図６〜図８を参照して、それぞれのアクチュエータ４は、注射器の構造と類似しており、加圧された水である液体６を貯蔵可能な一端側が開放された筒状のスリーブ４ａと、このスリーブ４ａに設けられ、加圧された液体６を導入可能な入出口４ｂと、上記スリーブ４ａの内壁に対して摺動可能に設けられた被駆動部材４ｄとを備えている。図７に示すように、上記被駆動部材４ｄがスリーブ４ａ内を摺動する結果、スリーブ４ａと被駆動部材４ｄとの間には、入出口４ｂから導入された加圧液体６を貯蔵可能な貯蔵部４ｃ（図７）が形成される。【００２７】
このアクチュエータ４を構成する材料は、ポリカーボネートやアルミなど、軽量・耐衝撃性・耐熱性・不燃性に優れている材料が用いられている。それ故、本実施形態のアクチュエータ４は、洗浄、滅菌が可能である。例えば、滅菌は、エチレンオキサイドガス滅菌、オートクレーブ滅菌、電子線滅菌であり得る。例えば、洗浄は、超音波洗浄であり得る。【００２８】
また、アクチュエータ４は、スリーブ４ａと被駆動部材４ｄとの間に押圧部４ｅを備えている。この押圧部４ｅにより、上記被駆動部材４ｄは、アクチュエータ４を縮める方向に（被駆動部材４ｄをスリーブ４ａ内に押し込む方向に）に常に力がかけられている。【００２９】
さらに、このアクチュエータ４は、アクチュエータ４の外表面を覆う柔軟な膜からなるコーティング部４ｆを備えている。このコーティング部４ｆは、スリーブ４ａから漏洩した液体６をその内側に保持可能となるように構成されている。具体的に、コーティング部４ｆは、スリーブ４ａに対して伸縮可能な状態となるように被駆動部材４ｄを導出させた状態で、スリーブ４ａを覆う熱収縮チューブにより構成することができる。【００３０】
また、上記アクチュエータ４の入出口４ｂは、液体６を導入可能なチューブ７に接続されている。【００３１】
このチューブ７は、一端が入出口４ｂに接続されるとともに、図８に示すように、他端が液体６を供給可能な加圧液体供給装置９に接続されている。【００３２】
それぞれの加圧液体供給装置９は、チューブ７の他端に接続される加圧液体供給口９ａと、シリンダ９ｂと、シリンダ９ｂの中の液体６を圧縮するピストンロッド９ｃと、ピストンロッド９ｃを長手方向に変位させるボールネジ機構９ｄと、このボールネジ機構９ｄを駆動させるモータ９ｅとを備えている。【００３３】
そして、この加圧液体供給口９ａとチューブ７との接続は、アクチュエータ４に過剰な負荷が働いた状態で、入出口４ｂとチューブ７との接続における液体６の漏洩よりも早く液体６が漏洩するように構成されている。【００３４】
被駆動部材４ｄ（図７）は、スリーブ４ａの開放側において、液体６に対する密封状態を保ったまま液体６に加えられた圧力に応じてスリーブ４ａの長手方向の一方に変位することができるように、スリーブ４ａの内壁に対して摺動可能に構成されている。【００３５】
上記アクチュエータ４の被駆動部材４ｄは、スリーブ４ａの内壁と被駆動部材４ｄとの間の摺動部に弾性体からなるシール機構４ｇを備えている。このシール機構４ｇは、アクチュエータ４に過剰な負荷が働いたときに、貯蔵部４ｃからスリーブ４ａの開放側に液体６を漏洩させることにより、スリーブ４ａ内部の液体６の圧力を解放可能な状態でシールするものである。そして、スリーブ４ａには、上記シール機構４ｇから漏洩した液体６をスリーブ４ａ内部に貯留可能な貯留部４ｈが形成されている。【００３６】
押圧部４ｅは、スリーブ４ａと被駆動部材４ｄとの間に設けられ、被駆動部材４ｄを入出口４ｂ側に弾性的に付勢するステンレス製のスプリングコイルである。つまり、この押圧部４ｅは、液体６の圧力が減圧された状態で、被駆動部材４ｄを入出口４ｂ側に変位させるように構成されている。【００３７】
そして、これら６本のアクチュエータ４とステージ部３との連結は、アクチュエータ４に設けられた磁性体である鉄製の球面軸４ｊ（図６参照）と、ステージ部３に設けられ、鉄製の球面軸４ｊと磁力的に連結可能なステージ側永久磁石であるフエライト磁石・黄銅製の球面軸受け３ｊ（図４参照）との嵌合により具現化されている。このような連結により、各アクチュエータ４とステージ部３とは、角度自在に、かつ磁力的に着脱自在に連結される。【００３８】
一方、６本のアクチュエータ４とベース部５との連結は、アクチュエータ４に設けられた磁性体である鉄製の球面軸４ｋ（図６参照）と、ベース部５に設けられ、鉄製の球面軸４ｋと磁力的に連結可能なベース側永久磁石であるフエライト磁石・黄銅製の球面軸受け５ｋ（図４参照）との嵌合により具現化されている。このような連結により、各アクチュエータ４とステージ部３とは、角度自在に、かつ磁力的に着脱自在に連結される。【００３９】
このように、球面軸４ｊ、４ｋが球面軸受け３ｊ、５ｋの磁力のみで把持・固定されているため、アクチュエータ４の取り外しは手動で容易に行うことができる。【００４０】
次に図１〜図９を参照して、本発明の実施の形態に係る医療用マニピュレータ装置１の作用について説明する。【００４１】
まず、図８に示す加圧液体供給装置９において、モータ９ｅがボールネジ機構９ｄを駆動させ、ピストンロッド９ｃが長手方向に変位してシリンダ９ｂの中の液体６を圧縮すると、加圧液体供給口９ａからチューブ７内に液体６が導入される。【００４２】
次に、加圧液体供給口９ａから導入された液体６によりチューブ７内の液体６が加圧され、液体６がチューブ７と入出口４ｂとを介してスリーブ４ａに導入される。【００４３】
そして、液体６に加えられた圧力により、被駆動部材４ｄが液体６に対する密封状態を保ったままスリーブ４ａの長手方向の一方に変位する。【００４４】
このように、本アクチュエータ４は、加圧液体供給装置９からチューブ７を介してスリーブ４ａの内部に液体６が導入されることにより、伸び方向に動く。【００４５】
また、スリーブ４ａの内部の液体６の量を減らすと、液体６の圧力が減圧されることに応じて、押圧部４ｅの付勢力によって、被駆動部材４ｄが入出口４ｂ側に変位してアクチュエータ４が縮められる。【００４６】
アクチュエータ４に押圧部４ｅが設けられているのは、スリーブ４ａの内部が負圧になると、そこに含まれるガスの体積が増えるため、アクチュエータ４の動きが鈍くなるからである。【００４７】
このように、各アクチュエータ４は、液体６の圧力に応じて作動して、アクチュエータ４の長手方向に伸縮することにより、医療用器具２とステージ部３とをベース部５に対して変位させる。【００４８】
そして、医療用マニピュレータ装置１では、これら６本のアクチュエータ４を協調動作させてステージ部３の位置及び姿勢を制御することにより、医療用器具２の位置決めを行うことができる。このように医療用マニピュレータ装置１を利用することにより、医療用器具２を変位可能に保持させた状態において、腹腔や胸腔を観察等することが可能となる。【００４９】
図９は、医療用マニピュレータ装置１による医療用器具２の動作を示す説明図である。図９に示すように、ステージ部３に保持された医療用器具２に対して、抜き差し２１、ロール２２、ピッチ２３、及びヨー２４の４自由度の運動を行わせることができるようになっている。【００５０】
次に、アクチュエータ４は、球面軸４ｊ、４ｋと、球面軸受け３ｊ、５ｋとの嵌合により、磁力的に着脱自在に連結されているので、アクチュエータ４の取り外しは手動で容易に行うことができる。【００５１】
また、アクチュエータ４に過剰な負荷が働くと、シール機構４ｇが、液体６を貯蔵部４ｃからスリーブ４ａの開放側に液体６を漏洩させてスリーブ４ａ内部の液体６の圧力を解放する。このとき、漏洩した液体６は、スリーブ４ａの内部の貯留部４ｈに貯留される。【００５２】
さらに、上記貯留部４ｈにも収まりきらず、スリーブ４ａから漏洩した液体６は、スリーブ４ａの外表面とコーティング部４ｆとの間に保持される。【００５３】
また、アクチュエータ４にさらに過剰な負荷が働くと、入出口４ｂとチューブ７との接続部における液体６の漏洩よりも早く、加圧液体供給口９ａとチューブ７との接続部において液体６が漏洩する。【００５４】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る医療用マニピュレータ装置１によれば、医療用器具２を保持するステージ部３と、基台となるベース部５との間に設けられた複数のアクチュエータ４が長手方向に伸縮することにより、医療用器具２とステージ部３とをベース部５に対して変位させるので、医療用器具２の操作に大掛かりな装置を必要とせず、動作時における占有領域が小さいコンパクトかつ軽量なマニピュレータ装置を提供することができる。【００５５】
また、特に、各アクチュエータ４は、例えば水圧駆動のように、液体６の圧力で作動して伸縮するものであるので、電気で駆動されるアクチュエータ４や電気モータ９ｅと比較して、一つ一つのアクチュエータ４を低コストで製作することができる。また、漏電や断線などによる故障の心配がなく信頼性が高い。【００５６】
また、医療用器具２がステージ部３により磁力的に保持されるので、医療用器具２のステージ部３に対する脱着が容易である。その結果、万が一、医療用器具２とアクチュエータ４のどちらか一方が故障した場合でも、迅速に故障した側を交換できるので信頼性が高い。【００５７】
また、アクチュエータ４が、ステージ部３とベース部５とに対して磁力的に着脱自在に連結されているので、アクチュエータ４のステージ部３とベース部５とに対する脱着が容易である。その結果、万が一、アクチュエータ４が故障しても、迅速に他のアクチュエータ４に交換できるので信頼性が高い。【００５８】
また、アクチュエータ４だけを取り外してこのアクチュエータ４全体を滅菌できるので、装置を清潔に維持することができる。【００５９】
また、このような液体６の圧力に応じて作動するアクチュエータ４は、低コストで製作できるため、そのまま直ちに使用でき、かつ１回限りで使い捨てることができるなど、アクチュエータ４のデイスポーザブル化が可能である。これにより、清潔性と信頼性とに関してメーカーが一括して管理できる結果、清潔性や信頼性を向上させることができるだけでなく、医療現場でのメンテナンスの負担をも軽減させることができるようになる。【００６０】
さらに、医療用マニピュレータ装置１によれば、永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸４ｊ、４ｋと、この球面軸４ｊ、４ｋと磁力的に連結可能な球面軸受け３ｊ、５ｋとの嵌合により、角度自在に、かつ磁力的に着脱自在に各アクチュエータ４とステージ部３及びベース部５とが連結されているので、操作範囲が広く、かつアクチュエータ４の着脱性が良好な医療用マニピュレータ装置１を実現することができる。【００６１】
そして、液体６の圧力が減圧されると押圧部４ｅが被駆動部材４ｄを入出口４ｂ側に変位させるので、減圧によって液体６の中の気泡の体積が増加して液体６の駆動力が低下した場合でも、これを補って被駆動部材４ｄの入出口４ｂ側への動作を確実なものにすることができる。【００６２】
また、医療用マニピュレータ装置１は、アクチュエータ４に過剰な負荷が働くと液体６を漏洩させてスリーブ４ａ内部の圧力を解放するように構成されているので、患部に過剰な力がかかることを防止することができる。また、漏洩した液体６は、スリーブ４ａ内部の貯留部４ｈに貯留されるので、液体６が飛散することなく、信頼性が高い。【００６３】
また、医療用マニピュレータ装置１は、アクチュエータ４に過剰な負荷が働くと加圧液体供給口９ａとチューブ７との接続箇所から液体６を漏洩させてスリーブ４ａ内部の液体６の圧力を解放するように構成されているので、患部に過剰な力がかかることを防止することができるだけでなく、患部から遠い位置で液体６を漏洩させることになるので、より信頼性が高い。【００６４】
また、アクチュエータ４から漏洩した液体６をコーティング部４ｆとアクチュエータ４の外表面との間に保持できるので、液体６が飛散することなく、より信頼性が高い。【００６５】
また、アクチュエータ４が破損した場合に、アクチュエータ４の破片が飛散することも防止することができるようになる。【００６６】
さらに、液体６は水、シリコンオイルのうちいずれか１つを主成分とするものであるので、動作が確実なだけでなく安価で信頼性が高いアクチュエータ４を実現することができる。【００６７】
また、Ｓｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈ機構を採用しているので、多数のアクチュエータ４により自由度の多いきめの細かい運動を行わせることが可能となる。また、医療用マニピュレータ装置１の動作が一つのアクチュエータ４だけに依存することがないので、信頼性が高い。【００６８】
そして、本発明の実施の形態に係る医療用マニピュレータ装置１によれば、コンパクトで軽量かつ安価で信頼性が高い腹腔鏡、もしくは胸腔鏡の内視鏡のマニピュレータ装置を実現することができる。また、医療用マニピュレータ装置１では、ベース部５が患者１２に固定される固定部材１１から延設されているので、患者１２が身動きしても患者１２の動きにつれてマニピュレータ装置も変位する結果、患部に対して精度良く医療用器具２を動かすことができるようになる。【００６９】
また、医療用マニピュレータ装置を確実に患者１２に装着することができるので、患部に対してより精度良く医療用器具２を動かすことができるようになる。【００７０】
このように、患者１２の体に装着するウエアラブル型の医療用マニピュレータ装置１が実現され、手術中に患者１２の姿勢を変えても、患者１２に対する腹腔鏡の相対的な位置や姿勢は変化しないから、患者１２を傷付けることがなく、高い信頼性が確保される。【００７１】
なお、上記実施形態では、押圧部４ｅとしてスプリングコイルを用いたアクチュエータ４について説明したが、押圧部として圧縮空気を導入するための機構を採用することもできる。【００７２】
図１０は、本発明の実施形態に係るアクチュエータ３０の変形例を示す側面断面図である。図１１は、図１０の被駆動部材が伸びた状態を示す側面断面図である。なお、上記実施形態に係るアクチュエータ４と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。【００７３】
図１０及び図１１を参照して、アクチュエータ３０は、上記スリーブ４ａと、スリーブ４ａの開放端に設けられた蓋部材３１と、上記スリーブ４ａの内壁に対して摺動可能に設けられた被駆動部材３２とを備えている。【００７４】
蓋部材３１は、上記スリーブ４ａの開放端に被せられた蓋体３１ａと、この蓋体３１ａと前記被駆動部材３２との間に設けられたパッキン３１ｂと、上記スリーブ４ａの内壁に固定されたシール材３１ｃとを備えている。【００７５】
蓋体３１ａは、上記被駆動部材３２を挿通するための孔が形成された筒状の部材である。パッキン３１ｂは、上記蓋体３１ａと被駆動部材３２とが摺動できる状態を保持しつつ、上記蓋体３１ａの内壁と被駆動部材３２の外側面との間を密封するように構成されている。【００７６】
上記シール材３１ｃは、上記スリーブ４ａと被駆動部材３２とが摺動できる状態を保持しつつ、上記スリーブ４ａと被駆動部材３２との間を密封するように構成されている。このシール材３１ｃによって、スリーブ４ａ内には、シール材３１と上記シール機構４ｇとの間に導入室４ｉが形成されることになる。【００７７】
一方、被駆動部材３２は、その内部に案内通路３３を有している点で、上記被駆動部材４ｄと異なる。【００７８】
案内通路３３は、被駆動部材３２の長手方向に沿って形成された主通路３３ａと、この主通路３３ａと上記導入室４ｉとを連通する側孔３３ｂと、上記スリーブ４ａの外側位置で上記主通路３３ａを開放する開口部３３ｃと、この開口部３３ｃに連結されたチューブ３３ｄとを備えている。【００７９】
本実施形態では、上記加圧液体供給装置９（図８参照）がチューブ３３ｄに接続されている一方、病院内に設けられた圧縮空気供給源（図示せず）が上記チューブ７に接続されている。【００８０】
つまり、本実施形態に係るアクチュエータ３０は、圧縮空気供給源からの空気がチューブ７を通して貯留部４ｃに導入されることにより、貯留部４ｃの体積を増やすように、被駆動部材３２が伸張する。一方、被駆動部材３２が伸張した状態において、加圧液体供給装置９からの液体６が案内通路３３を通して導入室４ｉ内に導入されることにより、導入室４ｉの体積を増やすように、被駆動部材３２が縮小することになる。【００８１】
なお、上記圧縮空気供給源とチューブ７との間には、図外のレギュレータが介在している。このレギュレータによって、貯留室４ｃに導入される圧縮空気の圧力が常に一定となるように調整されている。【００８２】
このように、上記アクチュエータ３０では、加圧液体供給装置９からの液体６の供給が開始される前であって、圧縮空気を導入している初期の状態において、ベース５とステージ３とを離間させた状態に変位させることができる。つまり、初期の状態においては、医療用器具２のうちベース５から突出している部分の長さを最も短い状態とすることができるので、この状態でマニピュレータ装置を患者に装着することにすれば、医療用用具２が不意に患者に接触することを抑制することができる。【００８３】
また、上記アクチュエータ３０のように、圧縮空気を用いる構成とすれば、上述した実施形態のようにスプリングコイルを用いる場合と比較して、被駆動部材３２の伸縮範囲を大きくすることができる。【００８４】
つまり、スプリングコイルを用いた場合には、当該スプリングコイルを縮ませた最小の寸法、及び最低限必要な付勢力を得るためのスプリングコイルの寸法によって、被駆動部材の伸縮ストロークが制限されるのに対し、圧縮空気を用いた場合には、このような制限を受けることがないため、被駆動部材３２の伸縮範囲を大きく設計することができる。具体的に、スプリングコイルを用いたアクチュエータ４及び圧縮空気を用いたアクチュエータ３０の縮小時の全長を１８５ｍｍとした場合に、アクチュエータ４では被駆動部材４ｄの伸張寸法が７０ｍｍであったのに対し、アクチュエータ３０では被駆動部材３２の伸張寸法を１１２．５ｍｍまで拡大することができた。【００８５】
さらに、上記アクチュエータ３０のように、圧縮空気を用いる構成とすれば、撓み量に応じて付勢力が変動するスプリングコイルとは異なり、圧縮空位の圧力を調整することにより、被駆動部材３２に与える押圧力を常に一定に保つことができるため、医療用器具２の姿勢をより精緻に調整することが可能となる。【００８６】
また、スプリングコイルではそれ自体に設計された付勢力のみを被駆動部材の押圧力として利用しなければならないのに対し、圧縮空気を用いる場合には、その圧力の調整次第で被駆動部材３２に対する押圧力を調整することが可能となる。【００８７】
そして、上記アクチュエータ３０によれば、スプリングコイルの重量を省略できるため、軽量化を図ることもできる。【００８８】
なお、上述した実施の形態は本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施の形態に限定されない。【００８９】
例えば、各アクチュエータ４において、液体６は、水に限定されない。液体６としてシリコンオイルを主成分とするものを採用することも可能である。【００９０】
また、アクチュエータ４、３０の一端とステージ部３、アクチュエータ４の他端とベース部５の連結は、必ずしも図示のような構成に限定されない。アクチュエータ４、３０の一端とステージ部３とのいずれか一方もしくは両方に設けられたステージ側永久磁石を介して、アクチュエータ４、３０とステージ部３とを連結することができる。同様に、アクチュエータ４、３０の他端とベース部５のいずれか一方もしくは両方に設けられたベース側永久磁石を介して、アクチュエータ４、３０とベース部５とを連結することもできる。このようにすれば、ステージ部３及びベース部５と、アクチュエータ４、３０とを磁力的に着脱自在に連結することが可能である。【００９１】
また、ステージ部３及びベース部５、アクチュエータ４、３０のいずれか一方に永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸４ｊ、４ｋを設けるとともに、いずれか他方に球面軸４ｊ、４ｋと磁力的に連結可能な永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸受け３ｊ、５ｋを設けることができる。このようにすれば、球面軸４ｊ、４ｋと球面軸受け３ｊ、５ｋとの嵌合により、ステージ部３及びベース部５とアクチュエータ４、３０とを角度自在に、かつ磁力的に着脱自在に連結することができる。【００９２】
また、上記の実施形態では、医療用器具２として腹腔鏡を備えた医療用マニピュレータ装置を説明した。しかしながら、医療用マニピュレータ装置２０によって位置決めされる医療用器具２は、腹腔鏡に限定されず、例えば、腹腔鏡と同様に患者１２の体内を撮影するカメラを搭載した胸腔鏡であっても良い。あるいは、組織の除去、生検サンプリング等の内科又は外科医療等に使用される各種機能鉗子器具等であっても良い。【００９３】
医療用マニピュレータ装置１搭載される医療用器具２としては、特別に小型軽量化した特殊な器具を使用する必要はなく、腹腔鏡下手術において従来から使用されていた汎用の器具をそのまま使用することができる。また、腹腔鏡（又は胸腔鏡）の構成にも、特に制限はない。例えば、患者１２に挿入される細い管（光学視管又は鏡筒という）内にレンズ系と照明用のファイバーとが内臓されており、カメラ自体がこの細い管の一端に接続された太い部分に内臓されているタイプや、患者１２に挿入される細い管の先端に小さなカメラが装着されているタイプなど、従来から汎用されているものを使用することができる。【００９４】
また、上記の実施形態では、患者１２の体に装着するウエアラブル型の医療用マニピュレータ装置を説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されず、手術台付近の手術室の床に固定したり、手術台付近の手術室の天井から吊り下げたり、あるいは、手術台に固定したりして使用される固定型の医療用マニピュレータ装置であっても良い。固定型の場合、上述の多自由度把持アーム１０を介在させて医療用マニピュレータ装置１を支持すると、患者１２に対する医療用マニピュレータ装置１の相対的な位置や姿勢などの初期設定や手術中の再設定を自由且つ容易に行える。【００９５】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の設計変更が可能であることはいうまでもない。【００９６】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。【００９７】
上記課題を解決するための本発明の一局面に係る医療用マニピュレータ装置は、医療用器具を変位可能に保持する医療用マニピュレータ装置であって、上記医療用器具を保持可能なステージ部と、このステージ部にそれぞれ一端が連結された複数のアクチュエータと、これら複数のアクチュエータの他端に連結されたベース部と、上記各アクチュエータにそれぞれ設けられ、液体を導入可能な導入室とを備え、上記各アクチュエータは、上記導入室内の液体の圧力に応じてアクチュエータの長手方向に伸縮することにより、医療用器具及びステージ部をベース部に対して変位させる。【００９８】
本発明によれば、医療用器具を保持するステージ部と、基台となるベース部との間に設けられた複数のアクチュエータが長手方向に伸縮することにより、医療用器具とステージ部とをベース部に対して変位させるので、医療用器具の操作に大掛かりな装置を必要とせず、動作時における占有領域が小さいコンパクトかつ軽量なマニピュレータ装置を提供することができる。【００９９】
また、特に、各アクチュエータは、例えば水圧駆動のように、液体の圧力で作動して伸縮するものであるので、電気で駆動されるアクチュエータや電気モータと比較して、一つ一つのアクチュエータを低コストで製作することができる。また、漏電や断線などによる故障の心配がなく信頼性が高い。【０１００】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記ステージ部は、ステージ部と医療用器具のいずれか一方もしくは両方に設けられた永久磁石を介して医療用器具を磁力的に保持可能に構成されていることが好ましい。【０１０１】
このようにすれば、医療用器具がステージ部により磁力的に保持されるので、医療用器具のステージ部に対する脱着が容易である。その結果、万が一、医療用器具とアクチュエータのどちらか一方が故障した場合でも、迅速に故障した側を交換できるので信頼性が高い。【０１０２】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記複数のアクチュエータのうち少なくとも１つのアクチュエータは、このアクチュエータの一端と上記ステージ部のいずれか一方もしくは両方に設けられたステージ側永久磁石を介してステージ部に磁力的に着脱可能に連結されるとともに、上記少なくとも１つのアクチュエータの他端と上記ベース部のいずれか一方もしくは両方に設けられたベース側永久磁石を介してベース部に磁力的に着脱可能に連結されていることが好ましい。【０１０３】
このようにすれば、アクチュエータが、ステージ部とベース部とに対して磁力的に着脱自在に連結されているので、アクチュエータのステージ部とベース部とに対する脱着が容易である。その結果、万が一、アクチュエータが故障しても、迅速に他のアクチュエータに交換できるので信頼性が高い。【０１０４】
また、アクチュエータだけを取り外してこのアクチュエータ全体を滅菌できるので、装置を清潔に維持することができる。【０１０５】
さらに、このような液体の圧力に応じて作動するアクチュエータは、低コストで製作できるため、そのまま直ちに使用でき、かつ１回限りで使い捨てることができるなど、アクチュエータのデイスポーザブル化が可能である。これにより清潔性と信頼性とに関してメーカーが一括して管理できる結果、清潔性や信頼性を向上させることができるだけでなく、医療現場でのメンテナンスの負担をも軽減させることができるようになる。【０１０６】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記アクチュエータ、上記ステージ部のうちの一方に永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸が設けられているとともに、他方に上記球面軸と磁力的に連結可能な永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸受けが設けられ、上記アクチュエータ、上記ベース部のうちの一方に永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸が設けられているとともに、他方に上記球面軸と磁力的に連結可能な永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸受けが設けられ、上記球面軸と球面軸受けとの嵌合により、上記アクチュエータとステージ部及びベース部とが角度調整可能に、かつ、磁力的に着脱可能に連結されていることが好ましい。【０１０７】
このようにすれば、アクチュエータの連結が永久磁石もしくは磁性体からなる球面軸と、この球面軸と磁力的に連結可能な球面軸受けとの嵌合により実現されているため、アクチュエータとステージ部及びベース部とが角度調整可能に、かつ磁力的に着脱可能に連結される結果、操作範囲が広く、かつアクチュエータの着脱性が良好な医療用マニピュレータ装置を実現することができる。【０１０８】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記複数のアクチュエータのうち少なくとも１つのアクチュエータは、筒状のスリーブと、上記液体に対する密閉状態を保ったまま上記スリーブの内壁に対して摺動可能に設けられ、上記液体に加えられた圧力に応じてスリーブの長手方向の一方に変位可能な被駆動部材と、上記スリーブの長手方向の他方に被駆動部材を押圧可能な押圧部とを備え、上記スリーブと被駆動部材との間に上記導入室が形成されているとともに、上記押圧部は、液体の圧力が減圧された状態で、被駆動部材を上記スリーブの長手方向の他方に変位させるものであることが好ましい。【０１０９】
このようにすれば、液体の圧力が減圧されると押圧部によって被駆動部材がスリーブの長手方向の他方に変位するので、減圧によって液体の中の気泡の体積が増加して液体による駆動力が低下した場合でも、これを補って被駆動部材の動作を確実なものにすることができる。【０１１０】
具体的に、上記押圧部を、上記スリーブと被駆動部材との間に付勢力を与えるための付勢部により構成することができる。【０１１１】
このようにすれば、コイルばねや、空気ばね等の付勢部を利用して、押圧部を実現することができる。【０１１２】
また、上記押圧部は、上記スリーブと被駆動部材との間に形成された気体室と、上記気体室内に気体を導入することが可能な導入路とを備え、上記気体室内に導入される気体の圧力に応じて、上記被駆動部材が押圧されるように構成されていることもできる。【０１１３】
このようにすれば、気体室内に空気を導入することにより、被駆動部材をスリーブの長手方向の他方へ押圧することができる。ここで、空気の供給源としては、例えば、病院内施設として設けられたコンプレッサを利用することができる。【０１１４】
また、上記構成のように気体を導入する構成によれば、コイルばね等の付勢部材を使用する場合と比較して、被駆動部材の伸縮範囲を大きくすることができる。【０１１５】
つまり、付勢部材を用いた場合には、付勢部材を縮ませた最小の寸法、及び最低限必要な付勢力を得るための付勢力の伸長時の寸法によって、被駆動部材の伸縮ストロークが制限されるのに対し、気体を導入する構成とした場合には、このような制限を受けることがないため、被駆動部材の伸縮範囲を大きく設計することができる。【０１１６】
さらに、付勢部材ではそれ自体に設計された付勢力のみを被駆動部材の押圧力として利用しなければならないのに対し、気体を用いる場合には、その圧力の調整次第で被駆動部材の押圧力を調整することが可能となる。【０１１７】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記アクチュエータの被駆動部材は、スリーブの内壁と被駆動部材との間の摺動部に弾性体からなるシール機構を備え、このシール機構は、アクチュエータに過剰な負荷が働いた状態で、液体を貯蔵部からスリーブの開放側に液体を漏洩させてスリーブ内部の液体の圧力を解放可能な状態でシールするものであり、スリーブは、漏洩した液体をスリーブ内部に貯留可能な貯留部を有していることが好ましい。【０１１８】
このようにすれば、アクチュエータに過剰な負荷が働いた場合に、シール機構により液体を漏洩させることにより、スリーブ内部の圧力を解放することができるので、医療用器具が患者の身体に当接した状態にあってそれ以上移動させることができないような状況下においても、患者に過剰な力がかかることを防止することができる。また、漏洩した液体は、スリーブ内部の貯留部に貯留されるので、液体が飛散することなく、信頼性が高い。【０１１９】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記アクチュエータは、上記導入室に連通する液体入出口と、上記液体入出口に一端が接続されるとともに、他端が上記液体を供給可能な加圧液体供給口に接続されるチューブとをさらに備え、上記加圧液体供給口とチューブとの接続は、アクチュエータに過剰な負荷が働いた状態で、液体入出口とチューブとの接続における液体の漏洩よりも早く液体が漏洩するように構成されていることが好ましい。【０１２０】
このようにすれば、アクチュエータに過剰な負荷が働いた場合に、加圧液体供給口とチューブとの接続箇所から液体を漏洩させることにより、スリーブ内部の液体の圧力を解放することができるので、医療用器具が患者の身体に当接した状態にあってそれ以上移動させることができないような状況下においても、患者に過剰な力がかかることを防止することができる。しかも、医療用マニピュレータ自体において液体が漏洩する場合と比較して、患者から遠い位置で液体を漏洩させることになるので、より信頼性が高い。【０１２１】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記アクチュエータは、上記スリーブの外表面を覆う柔軟な膜からなるコーティング部を備えていることが好ましい。【０１２２】
このようにすれば、スリーブから漏洩した液体をコーティング部とスリーブの外表面との間に保持できるので、液体が飛散することなく、より信頼性が高い。【０１２３】
また、仮にスリーブが破損した場合であっても、スリーブの破片が飛散することも防止することができる。【０１２４】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記液体は、水、シリコンオイルのうちいずれか１つを主成分とするものであることが好ましい。【０１２５】
このようにすれば、水、シリコンオイルのうちいずれか１つを主成分とする液体を採用しているので、動作が確実なだけでなく安価で信頼性が高いアクチュエータを実現することができる。【０１２６】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記複数のアクチュエータと、ベース部とステージ部とは、Ｓｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈ機構を構成していることが好ましい。【０１２７】
このようにすれば、Ｓｔｅｗａｒｔ−Ｇｏｕｇｈ機構を採用しているので、多数のアクチュエータにより自由度の多いきめの細かい運動を行わせることが可能となる。また、医療用マニピュレータ装置の動作が一つのアクチュエータだけに依存することがないので、信頼性が高い。【０１２８】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記医療用器具は、内視鏡であることが好ましい。【０１２９】
このようにすれば、コンパクトで軽量かつ安価で信頼性の高い内視鏡のマニピュレータ装置を実現することができる。【０１３０】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記医療用器具は、腹腔を観察する腹腔鏡、もしくは胸腔を観察する胸腔鏡のいずれかの内視鏡であることが好ましい。【０１３１】
このようにすれば、コンパクトで軽量かつ安価で信頼性の高い腹腔鏡、もしくは胸腔鏡の内視鏡のマニピュレータ装置を実現することができる。【０１３２】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記ベース部は、患者に固定される固定部材から延設され、可撓性を有する多自由度把持アームに連結可能に構成されていることが好ましい。【０１３３】
このようにすれば、ベース部が、患者に固定される固定部材から延設されるので、患者が身動きしても患者の動きにつれてマニピュレータ装置も変位する結果、患部に対して精度良く医療用器具を動かすことができるようになる。【０１３４】
上記医療用マニピュレータ装置において、上記固定部材が、前記医療用マニピュレータ装置を患者の下腹部の骨盤付近に装着するためのベルトであることが好ましい。【０１３５】
このようにすれば、医療用マニピュレータ装置を確実に患者に装着することができるので、患部に対してより精度良く医療用器具を動かすことができるようになる。【０１３６】
また、本発明の別の局面に係るアクチュエータは、医療用器具を保持する医療用マニピュレータ装置に用いるアクチュエータであって、上記医療用マニピュレータ装置は、ベース部と、上記医療用器具を保持可能なステージ部とを備え、上記アクチュエータは、上記アクチュエータの一端に設けられた、上記ベース部に連結可能な第一連結部と、上記アクチュエータの他端に設けられた、上記ステージ部に連結可能な第二連結部と、液体を導入可能な導入室と、を備え、上記導入室内に導入された液体の圧力に応じて、上記第一連結部と上記第二連結部とが近接又は離間するように伸縮する。【０１３７】
本発明によれば、例えば水圧駆動のように、液体の圧力に応じて伸縮するものであるので、電気で駆動されるアクチュエータや電気モータと比較して、アクチュエータを低コストで製作することができる。また、漏電や断線などによる故障の心配がなく信頼性が高いアクチュエータを提供することができる。【０１３８】
そして、このようなアクチュエータを複数用いて医療用マニピュレータ装置を構成すれば、各アクチュエータを長手方向に伸縮させることにより、医療用器具を保持するステージ部と、基台となるベース部とを変位させることができるので、大掛かりな装置を要することなく医療用器具の操作を実現することができ、動作時における占有領域が小さいコンパクトかつ軽量なマニピュレータ装置を提供することができる。【０１３９】
上記アクチュエータにおいて、筒状のスリーブと、上記導入室に連通する液体入出口と、上記液体入出口からの液体に対する密閉状態を保ったまま上記スリーブの内壁に対して摺動可能に設けられ、上記液体に加えられた圧力に応じて上記スリーブの長手方向の一方に変位可能な被駆動部材と、上記スリーブの長手方向の他方に上記被駆動部材を押圧可能な押圧部とをさらに備え、上記スリーブと上記被駆動部材との間に上記導入室が形成され、上記スリーブ又は上記被駆動部材のうちの一方に上記第一連結部が設けられているとともに、他方に上記第二連結部が設けられ、上記押圧部は、液体の圧力が減圧された状態で、上記被駆動部材を上記スリーブの長手方向の他方に変位させるものであることが好ましい。【０１４０】
このようにすれば、液体の圧力が減圧されると押圧部によって被駆動部材がスリーブの長手方向の他方に変位するので、減圧によって液体の中の気泡の体積が増加して液体による駆動力が低下した場合でも、これを補って被駆動部材の動作を確実なものにすることができる。【０１４１】
上記アクチュエータにおいて、上記ベース部は、第一磁性体部を含み、上記ステージ部は、第二磁性体部を含み、上記第一連結部と上記第二連結部とは、磁性体を含み、上記第一磁性体部と上記第一連結部とが、および上記第二磁性体部と上記第二連結部とが、磁力的に着脱可能に連結することが好ましい。【０１４２】
このようにすれば、アクチュエータを、ステージ部とベース部とに対して磁力的に着脱自在に連結することができるので、アクチュエータのステージ部とベース部とに対する脱着が容易である。その結果、万が一、アクチュエータが故障しても、迅速に他のアクチュエータに交換できるので信頼性が高い。【０１４３】
上記アクチュエータにおいて、筒状のスリーブと、上記スリーブの内壁に対して摺動可能に設けられ、上記液体の圧力に応じて上記スリーブの長手方向の一方に変位可能な被駆動部材と、上記スリーブの長手方向の他方に上記被駆動部材を押圧可能な押圧部とをさらに備えていることが好ましい。【０１４４】
このようにすれば、液体の圧力が減圧されると押圧部によって被駆動部材をスリーブの長手方向の他方に変位させることができるので、減圧によって液体の中の気泡の体積が増加して液体による駆動力が低下した場合でも、これを補って被駆動部材の動作を確実なものにすることができる。【０１４５】
具体的に、上記押圧部は、上記スリーブと被駆動部材との間に付勢力を与えるための付勢部を含む構成することができる。【０１４６】
このようにすれば、コイルばねや、空気ばね等の付勢部を利用して、押圧部を実現することができる。【０１４７】
また、上記押圧部は、上記スリーブと上記被駆動部材との間に形成された気体室と、上記気体室内に気体を導入することが可能な導入路とを備え、上記気体室内に導入される気体の圧力に応じて、上記被駆動部材を押圧するように構成することもできる。【０１４８】
このようにすれば、気体室内に空気を導入することにより、被駆動部材をスリーブの長手方向の他方へ押圧することができる。ここで、空気の供給源としては、例えば、病院内施設として設けられたコンプレッサを利用することができる。【０１４９】
また、上記構成のように気体を導入する構成によれば、コイルばね等の付勢部材を使用する場合と比較して、被駆動部材の伸縮範囲を大きくすることができる。【０１５０】
つまり、付勢部材を用いた場合には、付勢部材を縮ませた最小の寸法、及び最低限必要な付勢力を得るための付勢力の伸長時の寸法によって、被駆動部材の伸縮ストロークが制限されるのに対し、気体を導入する構成とした場合には、このような制限を受けることがないため、被駆動部材の伸縮範囲を大きく設計することができる。【０１５１】
さらに、付勢部材ではそれ自体に設計された付勢力のみを被駆動部材の押圧力として利用しなければならないのに対し、気体を用いる場合には、その圧力の調整次第で被駆動部材の押圧力を調整することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明によれば、動作時における占有領域が小さいコンパクトかつ軽量なマニピュレータ装置を提供することができる。また、特に、電気で駆動されるアクチュエータや電気モータを用いたマニピュレータ装置と比較して、低コストで製作することができるだけでなく、漏電や断線などによる故障の心配がなく信頼性が高く清潔であるという顕著な効果を奏する。
【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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【国際調査報告】
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