(57)【要約】【課題】構造を複雑化することなく、自由度の高い先端動作部を備えた医療用マニピュレータを提供する。【解決手段】医療用マニピュレータ１０は、エンドエフェクタ１２を含む先端動作部１４を備える。先端動作部１４は、エンドエフェクタ１２と一体的に回転可能な中空筒状部分を有する回転体５６と、シャフト１８に対して姿勢変更可能に設けられ内周部で回転体５６を回転自在に支持する回転支持筒５８とを有する。回転支持筒５８に設けられた側孔７１に配設された係合部材７２の内端が環状凹部５６ｄに挿入される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハンドルと、
前記ハンドルから延出したシャフトと、
エンドエフェクタを有し、前記シャフトに対して傾動動作が可能に連結され、且つロール動作が可能な先端動作部と、
前記ハンドルと前記先端動作部との間に配設されるとともに延在方向の一部が前記先端動作部の内側に配設され、前記エンドエフェクタに作用する作動手段と、を備え、
前記先端動作部は、ロール軸線を中心として前記エンドエフェクタと一体的に回転可能であり且つ中空筒状部分を有する回転体と、前記シャフトの軸線方向に対して姿勢変更可能に設けられ内周部で前記回転体を回転自在に支持する回転支持筒とを有し、
前記回転体の外周部には、周方向に延在する環状凹部が設けられ、
前記回転支持筒には、当該回転体の内外を貫通する側孔が設けられるとともに、前記側孔に係合部材が配設され、
前記係合部材は、当該係合部材の内端が前記環状凹部に挿入された状態で、前記回転支持筒に固定される、
ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２】
請求項１記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記係合部材は、ピン形状である、
ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記係合部材は、前記回転支持筒の周方向に間隔をおいて複数設けられる、
ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項４】
請求項１〜３記載のいずれか１項に医療用マニピュレータにおいて、
前記係合部材と前記回転支持筒とは、１箇所の接合部で溶接されている、
ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外科手術、特に内視鏡下外科手術を行う際に用いられる医療用マニピュレータであって、エンドエフェクタを有する先端動作部を無制限の回転範囲でロール動作させることができる医療用マニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡下外科手術（又は腹腔鏡下手術とも呼ばれる。）においては、患者の腹部等に複数の孔を開け、これらの孔にトラカール（筒状の器具）を挿入した後、各トラカールを通して、腹腔鏡（カメラ）と複数の鉗子を体腔内に挿入する。鉗子の先端部には、エンドエフェクタとして、生体組織等を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。
【０００３】
腹腔鏡と鉗子を体腔内に挿入したら、腹腔鏡に接続されたモニタに映る腹腔内の様子を見ながら鉗子を操作して手術を行う。このような手術方法は、開腹を必要としないため、患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減される。このため、このような手術方法は、適用分野の拡大が期待されている。
【０００４】
トラカールから挿入される鉗子として、先端部に関節を持たない一般的な鉗子の他に、先端部に関節を有してエンドエフェクタのロール動作や傾動動作が可能な鉗子、いわゆる医療用マニピュレータの開発が行われている（例えば、下記特許文献１参照）。このような医療用マニピュレータによれば、体腔内で自由度の高い動作が可能であり、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３９１７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、医療用マニピュレータにおいては、エンドエフェクタを含む先端動作部の自由度が多いとともに可動範囲ができるだけ広い方が望ましい。例えば、先端動作部のロール動作の回転範囲が無制限であれば、結紮等の手技の円滑な遂行に寄与することが期待できる。一方、先端動作部の自由度を高くしようとすると構造が複雑化し易い。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、構造を複雑化することなく、自由度の高い先端動作部を備えた医療用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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明に係る医療用マニピュレータは、ハンドルと、前記ハンドルから延出したシャフトと、エンドエフェクタを有し、前記シャフトに対して傾動動作が可能に連結され、且つロール動作が可能な先端動作部と、前記ハンドルと前記先端動作部との間に配設されるとともに延在方向の一部が前記先端動作部の内側に配設され、前記エンドエフェクタに作用する作動手段と、を備え、前記先端動作部は、ロール軸線を中心として前記エンドエフェクタと一体的に回転可能であり且つ中空筒状部分を有する回転体と、前記シャフトの軸線方向に対して姿勢変更可能に設けられ内周部で前記回転体を回転自在に支持する回転支持筒とを有し、前記回転体の外周部には、周方向に延在する環状凹部が設けられ、前記回転支持筒には、当該回転体の内外を貫通する側孔が設けられるとともに、前記側孔に係合部材が配設され、前記係合部材は、当該係合部材の内端が前記環状凹部に挿入された状態で、前記回転支持筒に固定されることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、回転体が中空状であることにより先端動作部の略中心に作動手段（例えば、エンドエフェクタの開閉又は回転のための駆動部材、エンドエフェクタに通電するための導線等）を配置することができるため、先端動作部のロール動作の回転範囲を無制限とする構成を採用し得る。また、回転体の内側ではなく外側に、回転支持筒が配置されるため、回転体の中空部を作動手段の配置スペースとして好適に確保することができるとともに、先端動作部の構造を簡素化できる。従って、本発明によれば、構造を複雑化することなく、自由度の高い先端動作部を備えた医療用マニピュレータが提供される。
【００１０】
さらに、本発明では、回転支持筒に設けられた側孔に係合部材が挿入され、当該係合部材が回転支持筒の内側で回転体の環状凹部に挿入されているため、当該係合部材と環状凹部とが軸線方向に係合する構造となっている。従って、このような係合構造により、回転支持筒に対する回転体の相対回転を許容しつつ、回転支持筒に対する回転体の軸線方向の移動が好適に規制される。
【００１１】
しかも、このような係合構造によれば、回転支持筒を２つのセグメント部材で構成し、各セグメント部材の内周部に円弧状溝を設け、回転体の外周部に環状突起を設けることにより、回転支持筒に対する回転体の軸線方向の移動を規制する構造と比較して、溝加工がない分、精度管理が容易であり、製作工数を低減できる。また、溝加工時の内部応力による変形がなく、回転支持筒の円筒精度を好適に維持できる。
【００１２】
前記係合部材は、ピン形状であってもよい。この構成によれば、係合部材と環状凹部との接触面積を少なくすることで摩擦抵抗を低減でき、回転支持筒に対する回転体の回転抵抗を抑制することができる。従って、回転支持筒に対する回転体の軸線方向の移動を適切に規制しつつ、回転支持筒に対する回転体の回転をスムーズにすることができる。
【００１３】
前記係合部材は、前記回転支持筒の周方向に間隔をおいて複数設けられてもよい。この構成によれば、回転支持筒に対する回転体の軸線方向の移動の規制力を好適に高めることができる。
【００１４】
前記係合部材と前記回転支持筒とは、１箇所の接合部で溶接されてもよい。
この構成によれば、回転支持筒において、溶接による熱変形が生じることはほとんどなく、高い円筒精度を好適に維持することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、構造を複雑化することなく、自由度の高い先端動作部を備えた医療用マニピュレータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータの一部省略斜視図である。
【図２】図１に示した医療用マニピュレータにおけるハンドルの一部断面側面図である。
【図３】先端動作部の斜視図である。
【図４】先端動作部の分解斜視図である。
【図５】図５Ａは、先端動作部の縦断面図であり、図５Ｂは、先端動作部における係合部材周辺の縦断面図であり、図５Ｃは、係合部材と回転支持筒との接合部を示す図である。
【図６】先端動作部がシャフトに対して真直ぐな状態の関節部及びその周辺部位の縦断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータの一部省略斜視図である。
【図８】図７の医療用マニピュレータの先端動作部を拡大して示す要部斜視図である。
【図９】図７の医療用マニピュレータの先端側を拡大して示す分解斜視図である。
【図１０】図７の医療用マニピュレータの先端動作部を示す縦断面図である。
【図１１】図１１Ａは、図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に沿った縦断面図であり、図１１Ｂは、先端動作部における係合部材周辺の縦断面図であり、図１１Ｃは、係合部材と回転支持筒との接合部を示す図である。
【図１２】図７の医療用マニピュレータのロール動作に関連する機構を説明する概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る医療用マニピュレータについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る医療用マニピュレータ１０を示す一部省略斜視図である。医療用マニピュレータ１０は、先端に設けられたエンドエフェクタ１２で針や糸あるいは生体の一部を把持し又は生体に触れて、所定の処置を行うための医療機器である。医療用マニピュレータ１０は、先端に設けられるエンドエフェクタ１２の種類に応じて、ニードルドライバ、把持鉗子、モノポーラ電気メス、バイポーラ電気メス等として構成され得る。
【００１９】
以下では、先ず、ニードルドライバの実施形態とした医療用マニピュレータ１０の構成を概略的に説明し、その後、各部の構成を詳細に説明する。
【００２０】
医療用マニピュレータ１０は、エンドエフェクタ１２を含む先端動作部１４と、エンドエフェクタ１２を駆動するハンドル１６と、エンドエフェクタ１２とハンドル１６とを連結するシャフト１８とを備える。エンドエフェクタ１２は、外科的処置を行う部分であり、図示例では、第１及び第２グリッパ部材６０、６１を有し、所定の開閉動作軸を基準に開閉動作するグリッパ機構として構成されている。エンドエフェクタ１２は、グリッパ機構に限らず、鋏や、電気メス用の電極として構成されてもよい。
【００２１】
エンドエフェクタ１２を含む先端動作部１４は、シャフト１８に対して複数の自由度で姿勢変更が可能である。本実施形態では、先端動作部１４は、シャフト１８の軸線に対して左右に傾動する「傾動動作」（首振り動作）と、当該先端動作部１４の長手方向の軸線を中心に回転する「ロール動作」とを行うことができる。傾動動作は、左右方向への首振りに代えて、シャフト１８の軸線に対して上下に傾動する動作であってもよい。
【００２２】
シャフト１８は、長尺で細径の管状部材であり、その中空部には、エンドエフェクタ１２の開閉動作、先端動作部１４のロール動作及び傾動動作をするのに必要な動力を、ハンドル１６側から先端動作部１４に伝達するための動力伝達機構を構成する複数の部材が挿通及び配置されている。
【００２３】
ハンドル１６は、複数の操作部を含むハンドル本体２０と、ハンドル本体２０に着脱可能でありモータ３８を含む駆動ユニット２２とを備え、ハンドル本体２０に駆動ユニット２２が装着された状態でモータ３８が駆動した際、モータ３８の駆動力が先端動作部１４に伝達されるように構成される。このため、この医療用マニピュレータ１０は、ハンドル本体２０、シャフト１８及び先端動作部１４を含むマニピュレータ本体については、所定回数使用した後に廃棄し、一方、駆動ユニット２２については、接続するマニピュレータ本体を変えて何度も使用する、という利用形態を取ることができる。
【００２４】
ハンドル本体２０は、シャフト１８の基端が連結された胴体部２３と、胴体部２３に設けられたレバー２４（開閉操作部）と、胴体部２３に設けられた傾動用ホイール２６（傾動操作部）と、胴体部２３に設けられたロール用スイッチ２８（ロール操作部）とを備える。
【００２５】
胴体部２３は、医療用マニピュレータ１０の使用時に使用者が握る部分であり、本実施形態では、シャフト１８の軸線方向にやや長く延在するスティック状に構成されている。胴体部２３は、上部カバー２９ａと下部カバー２９ｂとからなる筐体２９を有し、当該筐体２９内に、プーリ、歯車、ワイヤ等の駆動部品が配置される。
【００２６】
胴体部２３の下部には、エンドエフェクタ１２の開閉操作を行うためのレバー２４が、その先端側を支点として上下に揺動自在に設けられる。本実施形態では、レバー２４は、手動操作部として構成されており、レバー２４に対する操作力が機械的に先端動作部１４のエンドエフェクタ１２に伝達されることで、エンドエフェクタ１２の開閉動作が行われる。具体的には、レバー２４を開いた状態でエンドエフェクタ１２が開き、レバー２４を閉じるとエンドエフェクタ１２が閉じるように構成されている。
【００２７】
先端動作部１４を傾動動作させるための傾動用ホイール２６は、胴体部２３の長手方向の中央付近に設けられる。当該傾動用ホイール２６は、手動操作部として構成されており、周方向の一部が筐体２９から露出している。傾動用ホイール２６を回転操作すると、その操作力が、ハンドル１６及びシャフト１８内に設けられた傾動動作用の動力伝達系を介して機械的に先端動作部１４に伝達され、先端動作部１４がシャフト１８の軸線に対して非平行な方向（左右方向又は上下方向）に傾動する。
【００２８】
先端動作部１４をロール動作させるためのロール用スイッチ２８は、胴体部２３の先端寄りの上部に設けられる。本実施形態では、ロール用スイッチ２８は、コントローラ４４を介してモータ３８に対して操作指令を与える電動操作部として構成される。
【００２９】
ロール用スイッチ２８を押圧操作すると、押圧した位置に応じた信号が、コネクタ５４及びケーブル４２を介してコントローラ４４に送信され、当該コントローラ４４の制御作用下にモータ３８が駆動し、モータ３８の駆動力が先端動作部１４に伝達されることで、先端動作部１４が当該先端動作部１４の長手方向の軸線を中心として回転する。本実施形態では、ロール用スイッチ２８の右寄りの部分を押すと先端動作部１４が右回りに回転し、ロール用スイッチ２８の左寄りの部分を押すと先端動作部１４が左回りに回転する。
【００３０】
図２に示すように、駆動ユニット２２は、ハウジング３６と、ハウジング３６内に配置されたモータ３８（駆動原）と、モータ３８の出力軸３８ａに固定された駆動歯車４０（ピニオンギヤ）とを有し、ハンドル本体２０の後部に着脱可能である。ハウジング３６は、駆動ユニット２２がハンドル本体２０に装着（接続）された状態で、ハンドル本体２０とともにハンドル１６の筐体２９を構成する部分であり、本実施形態では、ハンドル本体２０の長手方向にやや長く延在する形状を有する。
【００３１】
駆動ユニット２２は、動力線及び信号線を含むケーブル４２を介してコントローラ４４に接続されている。コントローラ４４は、モータ３８への電力供給と駆動制御を行うものであり、外部電源から電力を受ける。ロール用スイッチ２８を操作すると、その操作に応じた信号がコントローラ４４に送信され、コントローラ４４がモータ３８の駆動を制御する。なお、コントローラ４４の機能の一部又は全部は、駆動ユニット２２に一体的に搭載され得る。
【００３２】
駆動ユニット２２をハンドル本体２０の胴体部２３に装着すると、モータ３８の出力軸３８ａに固定された駆動歯車４０と、胴体部２３内に設けられた従動歯車１２８とが噛み合う。この状態で、モータ３８が回転すると、モータ３８の回転駆動力が、駆動歯車４０と従動歯車１２８を介してハンドル本体２０側へと伝達される。
【００３３】
図２に示すように、ハンドル本体２０に駆動ユニット２２が装着された状態で、ハンドル本体２０に設けれたハンドル側コネクタ５０と、駆動ユニット２２に設けられたユニット側コネクタ５２とが相互に電気的に接続される。ハンドル側コネクタ５０とユニット側コネクタ５２とが接続された状態で、ロール用スイッチ２８を操作すると、コントローラ４４の制御作用下に、駆動ユニット２２に搭載されたモータ３８が駆動する。
【００３４】
図３は、シャフト１８の先端に連結された先端動作部１４を示す斜視図である。図４は、先端動作部１４の分解斜視図である。図５Ａは、先端動作部１４の縦断面図である。図３〜図５Ａに示すように、先端動作部１４は、開閉動作可能なエンドエフェクタ１２と、エンドエフェクタ１２が固定された中空円筒状の回転スリーブ５６（回転体）と、内周部で回転スリーブ５６を軸線回りに回転可能に支持する回転支持筒５８とを有する。
【００３５】
エンドエフェクタ１２は、第１グリッパ部材６０と、第２グリッパ部材６１とからなる。第１グリッパ部材６０と第２グリッパ部材６１とは、ピン６３により、グリッパ軸線Ｏｇを中心として回転可能に連結される。第１グリッパ部材６０の基部６０ｃに、第２グリッパ部材６１の基部６１ｃがピン６３により回動可能に連結される。第１グリッパ部材６０の把持面６０ｂと、第２グリッパ部材６１の把持面６１ｂとにより、例えば針等の把持対象物が把持される。
【００３６】
第２グリッパ部材６１の基部６１ｃは、リンク部材６２を介して、伝達部材６４に連結される。当該基部６１ｃとリンク部材６２、及び、リンク部材６２と伝達部材６４は、それぞれピン６５ａ、６５ｂにより回転可能に連結される。伝達部材６４は、ガイド管部６４ａと、ガイド管部６４ａの先端に設けられたフランジ６４ｂと、フランジ６４ｂの縁部から先端方向に互いに平行に延出する支持アーム６４ｃとを有し、回転スリーブ５６内に軸線方向に移動可能に配置される。支持アーム６４ｃに設けられたピン孔６４ｄに、ピン６５ｂが嵌合される。
【００３７】
伝達部材６４と回転スリーブ５６との間には圧縮スプリング６６が配置される。圧縮スプリング６６は、一端が伝達部材６４のフランジ６４ｂに当接し、他端が回転スリーブ５６の内周部に設けられた段差部５６ａに当接し、伝達部材６４を先端方向に弾性的に常時付勢する。
【００３８】
伝達部材６４には、エンドカラー６８が先端側から挿通される。エンドカラー６８の先端部は、伝達部材６４のガイド管部６４ａの先端面に当接して係合する係合膨出部６８ａとして構成される。エンドカラー６８は、先端動作部１４とシャフト１８との間の関節部１７（図５Ａ及び図６参照）に通されたプルワイヤ７０の先端に固定される。
【００３９】
プルワイヤ７０は、ハンドル１６のレバー２４に対する操作に応じてシャフト１８内及び先端動作部１４内を進退移動する部材であり、プルワイヤ７０が基端方向に変位すると、当該プルワイヤ７０に固定されたエンドカラー６８により伝達部材６４が基端方向に押圧され、これにより圧縮スプリング６６の付勢力に抗して、伝達部材６４が基端方向に変位する。この伝達部材６４の基端方向への変位に伴い、リンク部材６２に連結された第２グリッパ部材６１が、第１グリッパ部材６０に対して閉じる方向に回動させられる。図５Ａでは、第２グリッパ部材６１の把持面６１ｂと第１グリッパ部材６０の把持面６０ｂとが接触する位置まで閉じた状態の第１グリッパ部材６０を仮想線で示している。
【００４０】
第２グリッパ部材６１の把持面６１ｂと第１グリッパ部材６０の把持面６０ｂとが接触する位置まで閉じた状態から、プルワイヤ７０及びエンドカラー６８が前進すると、圧縮スプリング６６の弾発力により伝達部材６４が前進するため、リンク部材６２を介して第１グリッパ部材６０が第２グリッパ部材６１に対して開く方向に回動し、元の状態に復帰する。この動作が、エンドエフェクタ１２の開閉動作である。
【００４１】
なお、本実施形態において、エンドエフェクタ１２は、第１グリッパ部材６０が固定部として構成され、第２グリッパ部材６１が可動部として構成されているが、両方のグリッパ部材が可動部として構成されてもよい。
【００４２】
回転スリーブ５６は、先端の縮径部５６ｂにおいて、第１グリッパ部材６０の基部６０ｃに嵌合し固着されている。回転スリーブ５６において、基端には傘歯車部５６ｃが設けられ、この傘歯車部５６ｃよりも先端側には、３６０°の範囲で周方向に延在する環状凹部５６ｄが設けられる。エンドエフェクタ１２、回転スリーブ５６、伝達部材６４、エンドカラー６８及び圧縮スプリング６６は、先端動作部１４の長手方向のロール軸線Ｏｒを中心として、回転支持筒５８に対して一体的に回転可能である。
【００４３】
回転支持筒５８は、シャフト１８の軸線方向に対して姿勢変更可能に設けられるとともに円筒状に形成された円筒部５８ａを有し、円筒部５８ａの内周部で回転スリーブ５６を回転自在に支持する。回転支持筒５８の外径は、３ｍｍ〜８ｍｍであることが好ましい。回転支持筒５８の内径は、２ｍｍ〜７ｍｍであることが好ましい。
【００４４】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、回転支持筒５８には、当該回転支持筒５８の内外を貫通する側孔７１が設けられる。本図示例において、側孔７１は、回転支持筒５８の円筒部５８ａの壁部を半径方向に貫通する円形のピン孔であるが、周方向に所定角度範囲で延在する長孔であってもよい。また、本図示例において、側孔７１は、回転支持筒５８の軸線を基準として互いに反対位置に２つ設けられているが、１つだけ設けられてもよく、あるいは、周方向に間隔をおいて３つ以上設けられてもよい。
【００４５】
側孔７１には係合部材７２が配設される。具体的には、係合部材７２は側孔７１に挿入されるとともに、回転支持筒５８に固定される。本図示例において、係合部材７２の外端７２ａ（回転支持筒５８側の端部）は、回転支持筒５８に対して、例えば溶接、接着等の適宜の接合手段により強固に固定される。係合部材７２の内端７２ｂ（回転スリーブ５６側の端部）は、回転支持筒５８の内周面から内方に突出し、回転スリーブ５６に設けられた環状凹部５６ｄに挿入されている。
【００４６】
本図示例の係合部材７２は、ピン形状であり、その内端７２ｂ側の外径Ｒ１は、環状凹部５６ｄの幅Ｗ１（回転スリーブ５６の軸線方向に関する環状凹部５６ｄの寸法）と略同じか、僅かに小さい。係合部材７２の形状は、ピン形状に限られず、例えば、回転支持筒５８の周方向に所定角度範囲で延在する円弧形状であってもよい。
【００４７】
図５Ｂに示すように、係合部材７２の外端７２ａには、環状のフランジ部７２ｃが設けられ、当該フランジ部７２ｃが、側孔７１の外端に設けられた環状の拡径部７１ａに配置されている。これにより、回転支持筒５８に対して係合部材７２を精度よく位置決めすることができ、回転支持筒５８の内周面からの係合部材７２の突出長さを所望長さに設定することができる。この場合、本図示例のように、係合部材７２の内端７２ｂと、環状凹部５６ｄの底部との間に若干の隙間が設けられると、係合部材７２と環状凹部５６ｄとの摺動抵抗を効果的に抑制できる。
【００４８】
回転スリーブ５６に設けられた環状凹部５６ｄと、回転支持筒５８に固定された係合部材７２とが係合することにより、回転スリーブ５６が回転支持筒５８に対して回転可能且つ軸線方向に移動不可能な状態で、回転スリーブ５６と回転支持筒５８とが連結されている。従って、回転スリーブ５６は、環状凹部５６ｄと係合部材７２との係合により、回転支持筒５８からの抜け止めがなされている。
【００４９】
先端動作部１４の組立においては、回転支持筒５８の先端側から回転スリーブ５６の基端を挿入する工程（挿入工程）と、回転支持筒５８に設けられた各側孔７１に、回転支持筒５８の外側から係合部材７２を挿入するとともに、係合部材７２の内端７２ｂを回転スリーブ５６の環状凹部５６ｄ内に配置する工程（係合部材配置工程）と、回転支持筒５８と各係合部材７２とを、例えば溶接、接着等により接合する工程（接合工程）とを順次行う。これにより、回転支持筒５８の内周部で回転スリーブ５６が回転可能に支持され、且つ回転支持筒５８に対して回転スリーブ５６の抜け止めがなされた状態に組み立てることができる。
【００５０】
なお、回転支持筒５８と各係合部材７２とを溶接により接合する場合には、係合部材７２を外端７２ａ側から見た図５Ｃに示すように、１つの係合部材７２あたりの回転支持筒５８との接合部７５（溶接部）を１箇所（１ショット）だけ設けてもよい。係合部材７２に対しては、側孔７１から抜ける方向の荷重がほとんど作用しないため、１つの係合部材７２あたりの回転支持筒５８との接合部７５が１箇所だけであっても、接合強度が不足することはない。従って、回転支持筒５８と係合部材７２とを溶接により接合する構成を採用した場合でも、回転支持筒５８において、溶接による熱変形が生じることはほとんどなく、高い円筒精度を好適に維持することができる。
【００５１】
回転支持筒５８と支点ブロック５９とは、関節ピン７３、７４により、傾動軸線Ｏｙを中心に互いに回動可能に連結される。支点ブロック５９は、シャフト１８の胴体部分を構成する中空状のシャフト本体１９の先端に固定される。支点ブロック５９とシャフト本体１９とにより、シャフト１８が構成される。
【００５２】
本実施形態において、傾動軸線Ｏｙは、上下方向に設定されているが、シャフト本体１９の軸線に対して交差する他の方向に設定されてもよい。回転支持筒５８には、円筒部５８ａの基端の上部及び下部から互いに平行に基端方向に突出する舌片部５８ｂ、５８ｃが設けられる。支点ブロック５９は、筒部５９ａと、筒部５９ａの先端の上部及び下部から互いに平行に先端方向に突出する舌片部５９ｂ、５９ｃとを有する。回転支持筒５８の舌片部５８ｂ、５８ｃと、支点ブロック５９の舌片部５９ｂ、５９ｃとに関節ピン７３、７４が嵌合される。
【００５３】
図４、図５Ａ及び図６に示すように、支点ブロック５９の筒部５９ａの先端には、支持ブロック７６が装着される。図４に示すように、支持ブロック７６は、互いに平行に対向する上下の支持プレート７７、７８と、支持プレート７７、７８の左右両端後部を連結する連結部７９とを有する。上側の支持プレート７７には、上側の関節ピン７３が挿入されるピン孔７７ａと、２つのピン８４の上端がそれぞれ挿入される左右のピン孔７７ｂとが設けられる。下側の支持プレート７８には、従動プーリ９０の縮径上端部９０ａが挿入される孔部７８ａと、２つのピン８４の下端がそれぞれ挿入される左右のピン孔７８ｂが設けられる。
【００５４】
先端動作部１４のシャフト１８に対する傾動軸線Ｏｙの近傍であって、プルワイヤ７０の、先端動作部１４の左右両側に、プルワイヤ７０をガイドするガイドローラ８３が設けられる。ガイドローラ８３は、互いに平行に配置された２つのピン８４により左右方向に間隔をおいて回転可能に支持される。２つのガイドローラ８３の間には、上述したプルワイヤ７０が通される。
【００５５】
図５Ａに示すように、先端動作部１４とシャフト１８との間の関節部１７は、傾動軸線Ｏｙ上に配置された一対の関節ピン７３、７４を有し、開閉駆動伝達部８０の一部であるプルワイヤ７０は、一対の関節ピン７３、７４間に設けられた隙間を、関節ピン７３、７４の軸線方向と交差する方向に進退移動可能である。
【００５６】
上側の支持プレート７７と舌片部５８ｂとの間には、傘歯車８６が関節ピン７３によって回転自在に支持される。傘歯車８６は、支持プレート７７及び舌片部５８ｂとは独立に回転可能である。傘歯車８６の歯部８６ａは、回転スリーブ５６の基端に設けられた傘歯車部５６ｃと、歯車部材８８の先端に設けられた傘歯車部８８ａとに噛み合う。傘歯車部８８ａが設けられた歯車部材８８は、中空円筒型の部材であり、その中空部内にプルワイヤ７０が挿通される。
【００５７】
歯車部材８８が回転する際、歯車部材８８の回転力は、傘歯車８６と傘歯車部５６ｃを介して回転スリーブ５６に伝達され、回転スリーブ５６及びこれに固定されたエンドエフェクタ１２が回転支持筒５８に対してロール軸線Ｏｒを中心に回転する。この動作が、先端動作部１４のロール動作である。
【００５８】
下側の支持プレート７８と舌片部５８ｃとの間には、従動プーリ９０が関節ピン７４によって回転自在に支持される。従動プーリ９０は、回転支持筒５８の舌片部５８ｃの内面に固着される。従って、従動プーリ９０と、舌片部５８ｃを含む回転支持筒５８とは、一体的に支点ブロック５９に対して揺動可能である。従動プーリ９０には、傾動動作用のワイヤ１５０が巻き掛けられる。このワイヤ１５０は、一部が従動プーリ９０に固定され、シャフト１８内を介してハンドル１６側まで配設される。ワイヤ１５０の配設構造の詳細については後述する。
【００５９】
ワイヤ１５０によって従動プーリ９０が回転駆動されると、当該従動プーリ９０に固定された回転支持筒５８が従動プーリ９０と一体的に回転する。これにより、回転支持筒５８、回転スリーブ５６及びエンドエフェクタ１２を含む先端動作部１４が、シャフト１８に対して傾動軸線Ｏｙを中心として回動する。この動作が、先端動作部１４の傾動動作である。
【００６０】
先端動作部１４の傾動動作は、先端動作部１４がシャフト１８に対して真直ぐの状態を中立位置（基準位置）として、プラス側（右側）とマイナス側（左側）にそれぞれ可動範囲を有する。先端動作部１４は、例えば、傾動動作に関して＋７０°〜−７０°の可動範囲を有する。
【００６１】
プルワイヤ７０の基端部は、プルロッド９１（図２参照）の先端部に連結されている。プルワイヤ７０とプルロッド９１とは、歯車部材８８の基端に連結された中空シャフト８９（図２参照）内で相対回転可能であり、且つプルロッド９１の基端方向への引っ張り力がプルワイヤ７０に伝達されるように連結されている。プルロッド９１が軸線方向に変位した際には、プルロッド９１に連結されたプルワイヤ７０も軸線方向に変位することにより、エンドエフェクタ１２の開閉動作が行われる。先端動作部１４がロール動作する際には、プルワイヤ７０がプルロッド９１に対して回転することができるため、先端動作部１４のロール動作に支障がない。
【００６２】
図２に示すように、プルロッド９１は、中空シャフト８９内に挿通され、且つその基端が中空シャフト８９の基端から突出する。一方、レバー２４は、その先端部において、胴体部２３の先端寄りの箇所で胴体部２３に対して揺動可能に連結される。レバー２４の先端部近傍には、レバーロッド９６の先端が回動可能に連結されている。当該レバーロッド９６は、胴体部２３の下方に、胴体部２３の長手方向と略平行に配置されるとともに、バネ９８により先端方向に常時、弾性的に付勢される。レバー２４からの駆動力は、レバーロッド９６に伝達され、さらに中間伝達機構１００を介して、プルロッド９１及びプルワイヤ７０（図５Ａ参照）へと伝達される。これにより、エンドエフェクタ１２の開閉動作が行われる。
【００６３】
次に、主として図２及び図５Ａを参照し、先端動作部１４のロール動作に関連する機構を説明する。本実施形態において、先端動作部１４のロール動作は、モータ３８の駆動力が先端動作部１４に伝達されることにより行われる。先端動作部１４をロール動作させるためのロール動作駆動系は、上述したモータ３８と、モータ３８に固定された駆動歯車４０と、駆動歯車４０に噛み合う従動歯車１２８と、従動歯車１２８が固定されたロール駆動伝達管１３０と、ロール駆動伝達管１３０の先端と噛み合う傘歯車８６と、傘歯車８６と噛み合う回転スリーブ５６とを備える。本実施形態において、歯車部材８８と中空シャフト８９とにより、ロール駆動伝達管１３０が構成される。また、ロール駆動伝達管１３０と、傘歯車８６と、回転スリーブ５６とにより、ハンドル１６側から先端動作部１４側に回転駆動力を伝達する回転駆動伝達部１３２が構成される。
【００６４】
駆動ユニット２２がハンドル本体２０に装着され、且つコントローラ４４が電源に接続された状態で、図１等に示すロール用スイッチ２８を押圧操作すると、モータ３８が回転し、その駆動力が、駆動歯車４０、従動歯車１２８、ロール駆動伝達管１３０、傘歯車８６及び回転スリーブ５６を介して、先端動作部１４に伝達される。これにより、先端動作部１４のロール動作が行われる。
【００６５】
医療用マニピュレータ１０では、ハンドル１６側から先端動作部１４側への回転力の伝達を、ワイヤとプーリを介して行うのではなく、ロール駆動伝達管１３０等を介して行うため、先端動作部１４を無制限の回転範囲でロール動作させることができる。また、開閉駆動伝達部８０（プルワイヤ７０及びプルロッド９１）は、ロール駆動伝達管１３０の内側に挿通配置されるためロール駆動伝達管１３０の回転の影響を受けることなくエンドエフェクタ１２に開閉駆動力を適切に伝達できる。
【００６６】
さらに、開閉駆動伝達部８０は、関節部１７に対応する部分（プルワイヤ７０）が可撓性を有するため、簡単な構成で、エンドエフェクタ１２に開閉駆動力を適切に伝達できる。従って、先端動作部１４の機構を複雑化することなく、先端動作部１４の開閉動作と傾動動作を可能な構造を維持しつつ、回転範囲が無制限のロール動作を実現できる。
【００６７】
次に、先端動作部１４の傾動動作に関連する機構を説明する。ハンドル本体２０内には、傾動用ホイール２６の回転に連動して上下方向の軸線を中心に回転するウォームギヤ１４４と、ウォームギヤ１４４と噛み合うウォームホイール１４７を有し胴体部２３の左右方向の軸線を中心に回転可能に配置された回転体１４６とが設けられる。
【００６８】
回転体１４６は、ウォームホイール１４７と駆動プーリ１４８とを同軸上に有する。ウォームホイール１４７と駆動プーリ１４８とは一体的に回転する。駆動プーリ１４８には、ワイヤ１５０が巻き掛けられ、当該ワイヤ１５０は、シャフト１８内に挿通され、シャフト１８の先端側で従動プーリ９０（図５Ａ等参照）に巻き掛けられる。
【００６９】
ハンドル本体２０において、駆動プーリ１４８の前方には、第１中間プーリ１５２と第２中間プーリ１５４とが配置され、第１中間プーリ１５２と第２中間プーリ１５４とにワイヤ１５０が巻き掛けられる。駆動プーリ１４８の後方には、第１テンション用プーリ１５９と第２テンション用プーリ１６５とが配置される。第１テンション用プーリ１５９と第２テンション用プーリ１６５とにワイヤ１５０が巻き掛けられる。第１テンション用プーリ１５９により、駆動プーリ１４８と従動プーリ９０との間のワイヤ１５０の一方側部分に張力が付与される。第２テンション用プーリ１６５により、駆動プーリ１４８と従動プーリ９０との間のワイヤ１５０の他方側部分に張力が付与される。
【００７０】
シャフト１８とロール駆動伝達管１３０との間には、シャフト１８の軸線に沿って延在する環状空間が設けられ、ワイヤ１５０は、当該環状空間に挿通される。上述したように、ワイヤ１５０は、シャフト１８の先端に配置された従動プーリ９０（図５Ａ参照）に巻き掛けられる。
【００７１】
図１及び図２に示す傾動用ホイール２６を手動により回転操作すると、その操作力が回転体１４６に伝達される。回転体１４６に伝達された回転力は、回転体１４６に設けられた駆動プーリ１４８に巻き掛けられたワイヤ１５０を駆動する。ワイヤ１５０の駆動は、シャフト１８の先端で、従動プーリ９０の回転となって出力され、これにより、先端動作部１４のシャフト１８に対する傾動動作が行われる。
【００７２】
上述した本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０によれば、回転スリーブ５６（回転体）が中空状であることにより先端動作部１４の略中心に、エンドエフェクタ１２に作用する作動手段２１（図５Ａ参照）を配置することができる。そしてこれにより、先端動作部１４のロール動作の回転範囲を無制限とする構成を実現できる。本実施形態では、開閉駆動伝達部８０は、エンドエフェクタ１２に対して開閉駆動のための駆動力を伝達するものであり、エンドエフェクタ１２に対して機械的作用を及ぼすものであるため、開閉駆動伝達部８０が上記の作動手段２１を構成する。
【００７３】
また、回転スリーブ５６の内側ではなく外側に、回転支持筒５８が配置されるため、回転スリーブ５６の中空部を作動手段２１の配置スペースとして好適に確保することができるとともに、先端動作部１４の構造を簡素化できる。従って、本発明によれば、構造を複雑化することなく、自由度の高い先端動作部１４を備えた医療用マニピュレータ１０が提供される。
【００７４】
また、医療用マニピュレータ１０では、回転支持筒５８に設けられた側孔７１に係合部材７２が挿入され、当該係合部材７２が回転支持筒５８の内側で回転スリーブ５６の環状凹部５６ｄに挿入されているため、当該係合部材７２と環状凹部５６ｄとが軸線方向に係合する構造となっている。従って、このような係合構造により、回転支持筒５８に対する回転スリーブ５６の相対回転を許容しつつ、回転支持筒５８に対する回転スリーブ５６の軸線方向の移動が好適に規制される。
【００７５】
ところで、上述した本実施形態の構成とは異なるが、回転支持筒５８の内側に回転スリーブ５６を回転可能且つ軸線方向移動に配置することは、以下の構造でも実現可能である。すなわち、回転支持筒５８を半割れ状の２つの部材（以下、「セグメント部材」という）によって構成し、回転スリーブ５６の外周部に周方向に延在する環状突起を設け、前記各セグメント部材の内周部に周方向に延在する円弧状溝を設ける。組立時において、環状突起を設けた回転スリーブ５６を２つのセグメント部材で囲み、当該２つのセグメント部材を溶接により相互接合すると、回転スリーブ５６が回転支持筒５８の内周部で回転可能に支持される。また、前記環状突起と前記円弧状溝との係合により、回転支持筒５８に対して回転スリーブ５６の軸線方向の移動が規制される。
【００７６】
しかしながら、回転支持筒５８を２つのセグメント部材で構成した場合、次のようないくつかの問題が懸念される。すなわち、セグメント部材の内周部に円弧状溝を形成するための溝加工において、所望の寸法精度を得ることは工数の増大につながり易い。また、一体成形品で製作された回転支持筒５８を分割加工して得られた２つのセグメント部材の内周部に対して円弧状の溝加工を実施した後に２つのセグメント部材同士を溶接により接合する、という製作工程を採用した場合、円弧状の溝加工時の内部応力によりセグメント部材の円弧形状が開き、円筒精度を維持することが困難となる。またこの場合、切削加工により所望の円筒度を達成した一体成形品の回転支持筒５８を製作しても、セグメント部材同士を溶接する際の熱変形によって円筒精度が低下する可能性がある。さらに、セグメント部材同士の溶接は、連続溶接の長さが長くなり、工数増大の要因となる。また、バリデーション要素も多い。
【００７７】
これに対し、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０では、回転支持筒５８は、２つのセグメント部材を溶接した部材ではなく、一体成形品であり、回転支持筒５８に設けられた側孔７１に係合部材７２が挿入され、当該係合部材７２が回転支持筒５８の内側で回転スリーブ５６の環状凹部５６ｄに係合する構造となっている。このような係合構造によれば、回転支持筒５８を２つのセグメント部材で構成し、各セグメント部材の内周部に円弧状溝を設け、回転スリーブ５６の外周部に環状突起を設けることにより、回転支持筒５８に対する回転スリーブ５６の軸線方向の移動を規制する構造と比較して、溝加工がない分、精度管理が容易であり、製作工数を低減できる。また、溝加工時の内部応力による変形がなく、回転支持筒５８の円筒精度を好適に維持できる。
【００７８】
さらに、本実施形態によれば、回転支持筒５８を円筒状にするための溶接が不要であることから、溶接時の熱変形による円筒精度の低下がないとともに、２つのセグメント部材を溶接する場合と比較して、工数を削減することができる。また、バリデーション要素も少ない。
【００７９】
特に、本実施形態の場合、係合部材７２はピン形状であるため、係合部材７２と環状凹部５６ｄとの接触面積を少なくすることで摩擦抵抗を低減でき、回転支持筒５８に対する回転スリーブ５６の回転抵抗を抑制することができる。従って、回転支持筒５８に対する回転スリーブ５６の軸線方向の移動を適切に規制しつつ、回転支持筒５８に対する回転スリーブ５６の回転をスムーズにすることができる。
【００８０】
さらに、本実施形態の場合、係合部材７２は、回転支持筒５８の周方向に間隔をおいて複数設けられるため、回転支持筒５８に対する回転スリーブ５６の軸線方向の移動の規制力を好適に高めることができる。
【００８１】
本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０においては、ロール動作をモータ３８による電動駆動とし、傾動動作を手動駆動としたが、医療用マニピュレータ１０の変形例では、これとは逆に、傾動動作をモータ３８による電動駆動とし、ロール動作を手動駆動とする構成を採用してもよい。このように、傾動動作とロール動作の両方を電動駆動とするのではなく、いずれか一方だけを駆動源により動かす構成であるため、駆動源を一つにする分、両方を電動駆動とする構成と比較して、小型・軽量化を実現することができる。
【００８２】
医療用マニピュレータ１０の別の変形例では、傾動動作、ロール動作又は開閉動作のうち、いずれか１つ又は２以上の動作を電動駆動として構成されてもよく、あるいは、傾動動作、ロール動作及び開閉動作を手動駆動として構成されてもよい。
【００８３】
［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態に係る医療用マニピュレータ２００の一部省略斜視図である。この医療用マニピュレータ２００は、内視鏡手術等の手技に用いられ、処置対象Ｘとなる生体組織に通電して所定の処置（例えば、熱による焼灼等）を行うように構成されている。処置対象Ｘとなる生体組織としては、例えば、腫瘍（病変部）、筋肉、血管、或いは神経等が挙げられる。すなわち、医療用マニピュレータ２００のエンドエフェクタ２１２は、生体組織を挟み込むことで生体組織に通電するエンドエフェクタ２１２（電気メス）として構成されている。
【００８４】
医療用マニピュレータ２００は、図７に示すように、生体組織に処置を行うエンドエフェクタ２１２を有する先端動作部２１４と、先端動作部２１４の基端側に接続され所定長さ（例えば、３５０ｍｍ程度）基端方向に延在するシャフト２１６と、シャフト２１６の基端側に設けられ人からの操作（入力）に基づき先端動作部２１４を動作させるハンドル２１８とを備える。ハンドル２１８には、先端動作部２１４に所定の動作をさせるための電力を供給するコントローラ２２０が接続されるとともに、エンドエフェクタ２１２に高周波電流を通電する高周波電源部２２２が接続される。
【００８５】
医療用マニピュレータ２００の使用時には、ユーザ（医師等の手技者）によりハンドル２１８が把持及び操作されて、医療用マニピュレータ２００の先端側を構成する先端動作部２１４及びシャフト２１６が、トラカール２２４を介して患者の体内に挿入される。また、医療用マニピュレータ２００の先端側が体内に挿入された状態では、内視鏡の監視下に、エンドエフェクタ２１２の姿勢変動及び開閉動作を適宜実施する。これによりエンドエフェクタ２１２を生体組織に送達して、この生体組織に通電する処置を行う。
【００８６】
なお、エンドエフェクタ２１２の構成は、生体組織に通電する電気メスに限定されるものではなく種々の構成を取り得ることは勿論である。例えば、エンドエフェクタ２１２としては、生体組織を切断する鋏やメス（ブレード）を適用してもよく、また、鉗子、針等の医療機器を把持する把持器具として構成し、把持した医療機器により生体組織に処置を施すこともできる。
【００８７】
エンドエフェクタ２１２を含む先端動作部２１４は、シャフト２１６に対して複数の自由度で姿勢変更が可能である。本実施形態では、先端動作部２１４は、姿勢変更動作として、シャフト２１６の軸線に対して左右方向に反るように傾動する「傾動動作」（首振り動作）と、エンドエフェクタ２１２の長手方向の軸線を中心に回転する「ロール動作」とを行うことができる。本実施形態において、先端動作部２１４の傾動動作は、左右方向に首振りを行うヨー動作であるが、このヨー動作に代えて、上下方向に首振りを行うピッチ動作であってもよい。
【００８８】
先端動作部２１４に連なるシャフト２１６は、直線状に延在し、その基端部にハンドル２１８が接続される。シャフト２１６は、長尺で細径の管状部材であり、その中空部には、エンドエフェクタ２１２の開閉動作、先端動作部２１４のロール動作及び傾動動作をするのに必要な動力をハンドル２１８側から先端動作部２１４に伝達するための動力伝達機構を構成する複数の部材が挿通及び配置されている。手技中は、シャフト２１６の基端側が患者の体外に露出されて、医療用マニピュレータ２００の位置や角度が外部から操作されることで、体内に挿入された先端動作部２１４及びシャフト２１６の挿入角度や挿入量が変更される。
【００８９】
ハンドル２１８は、複数の操作部を含みユーザが片手で把持し易いようにピストル型に形成されたハンドル本体２４０と、このハンドル本体２４０に着脱可能でありモータ２４６を含む駆動ユニット２４１とを備え、ハンドル本体２４０に駆動ユニット２４１が装着された状態でモータ２４６が駆動した際、モータ２４６の駆動力が先端動作部２１４に伝達されるように構成される。このため、この医療用マニピュレータ２００は、ハンドル本体２４０、シャフト２１６及び先端動作部２１４を含むマニピュレータ本体については、所定回数使用した後に廃棄し、一方、駆動ユニット２４１については、接続するマニピュレータ本体を変えて何度も使用する、という利用形態を取ることができる。
【００９０】
ハンドル本体２４０は、胴体部２４２と、胴体部２４２から下方に延出する把持部２４４とを有する。ハンドル本体２４０の筐体内の内部空間には上述した先端動作部２１４の動作（傾動動作、ロール動作、開閉動作）を実現する歯車、リンク等の多数の駆動部品が設けられる。また、胴体部２４２には、エンドエフェクタ２１２の開閉操作のためのトリガー２５２（開閉操作部）と、傾動操作のためのスイッチ２４８（傾動操作部）と、ロール操作のための回転ハンドル２５０（ロール操作部）が設けられる。
【００９１】
本実施形態では、トリガー２５２は、手動操作部として構成されており、トリガー２５２に対する操作力が機械的に先端動作部２１４のエンドエフェクタ２１２に伝達されることで、エンドエフェクタ２１２の開閉動作が行われる。具体的には、トリガー２５２を前側に移動させた状態ではエンドエフェクタ２１２が開き、トリガー２５２を後側に移動させるとエンドエフェクタ２１２が閉じるように構成されている。
【００９２】
本実施形態において、スイッチ２４８は、コントローラ２２０を介してモータ２４６に対して操作指令を与える電動操作部として構成されている。スイッチ２４８は、右側スイッチ２４８ａと左側スイッチ２４８ｂとからなる。右側及び左側スイッチ２４８ａ、２４８ｂは、中央部がハンドル本体２４０に支持され、この中央部を支点に両端部（先端部及び基端部）がユーザの押し操作により変位するように構成されている。右側スイッチ２４８ａ又は左側スイッチ２４８ｂを押圧操作すると、押圧した位置に応じた信号がコントローラ２２０に送信され、コントローラ２２０の制御作用下にモータ２４６が駆動し、モータ２４６の駆動力が先端動作部２１４に伝達されることで、先端動作部２１４がシャフト２１６の軸線に対して非平行な方向（左右方向又は上下方向）に傾動する。
【００９３】
本図示例の回転ハンドル２５０は、胴体部２４２の先端側に設けられる。本実施形態において、回転ハンドル２５０は、手動操作部として構成されている。回転ハンドル２５０を回転操作すると、その操作力が、ハンドル２１８及びシャフト２１６内に設けられた傾動動作用の動力伝達系を介して機械的に先端動作部２１４に伝達され、先端動作部２１４が当該先端動作部２１４の長手方向の軸線を中心として回転する。
【００９４】
駆動ユニット２４１は、ハウジング２３９と、ハウジング２３９内に配置されたモータ２４６と、モータ２４６の出力軸に固定された図示しないピニオンギヤとを有し、ハンドル本体２４０の後部に着脱可能である。また、駆動ユニット２４１には、上述したコントローラ２２０及び高周波電源部２２２が接続されている。コントローラ２２０は、モータ２４６への電力供給と駆動制御を行うものであり、外部電源から電力を受ける。スイッチ２４８を操作すると、その操作に応じた信号がコントローラ２２０に送信され、コントローラ２２０がモータ２４６の駆動を制御する。なお、コントローラ２２０の機能の一部又は全部は、駆動ユニット２４１に一体的に搭載され得る。高周波電源部２２２は、ユーザの操作に基づき、エンドエフェクタ２１２に電力（高周波電圧）を供給する機能を有している。
【００９５】
図８は、先端動作部２１４の要部斜視図である。図９は、先端動作部２１４の分解斜視図である。図１０は、先端動作部２１４の縦断面図である。図１１Ａは、図１０におけるＸＩ−ＸＩ線に沿った縦断面図である。図８〜図１１Ａに示すように、先端動作部２１４は、開閉動作可能なエンドエフェクタ２１２と、エンドエフェクタ２１２が固定されたグリッパ保持部材２３０（回転体）と、グリッパ保持部材２３０を軸線回りに回転可能に支持する回転支持筒２３２と、回転支持筒２３２とシャフト２１６との間で湾曲変形可能な湾曲部２３４と、湾曲部２３４の内側に配置された中空チューブ２８２とを有する。
【００９６】
エンドエフェクタ２１２は、第１グリッパ部材２２６と、第２グリッパ部材２２８とからなる。第１グリッパ部材２２６と第２グリッパ部材２２８とは、支点ピン２５４により、グリッパ軸線Ｏｇ（図８参照）を中心として回転可能に連結される。
【００９７】
図９及び図１１Ａに示すように、延出部２９１の先端寄りの部分には、支点ピン２５４が嵌挿された丸孔３０２が穿設され、支点ピン２５４はこの丸孔３０２に嵌め込まれる絶縁リング３０４に軸支される。延出部２９１の基端寄りの部分には、長孔２９２が穿設され、この長孔２９２に可動ピン２９６が絶縁筒３０６を介して挿入される。
【００９８】
グリッパ保持部材２３０には、グリッパ保持部材２３０の先端及び両側面にて開口し且つグリッパ保持部材２３０の長手方向に沿って互いに平行に延在する２つの隙間３０８が形成される。この隙間３０８に、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８の各延出部２９１が挿入された状態で、支点ピン２５４によって回転可能に支持される。グリッパ保持部材２３０の基端側は、円筒状の回転支持筒２３２に回転可能に挿入されている。
【００９９】
グリッパ保持部材２３０は、上述した隙間３０８を形成するように先端方向に延出する板状の３つの保持板３１０を有するグリッパ側三又部３１２と、グリッパ側三又部３１２の基端側に連なり基端方向に延出する係合筒部３１４とからなる。
【０１００】
３つの保持板３１０の先端寄りの部分には、支点ピン２５４が挿入される支点ピン用孔３１６が形成される。支点ピン２５４は、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８の基端部が隙間３０８に配置された状態で、支点ピン用孔３１６に挿入され、端部がワッシャ３２４に固定される。グリッパ側三又部３１２において、支点ピン用孔３１６よりも基端側には、可動ピン２９６の両端部が挿入される可動ピン用長孔３１８が形成される。可動ピン２９６は、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８に設けられた長孔２９２と、グリッパ保持部材２３０に設けられた可動ピン用長孔３１８に挿入された状態で、これらの長孔２９２、３１８に沿って移動可能である。可動ピン２９６の端部には、ワッシャ３２６が固定される。
【０１０１】
係合筒部３１４の外面には、３６０°の範囲で周方向に延在する環状凹部３２０が設けられる。グリッパ側三又部３１２と係合筒部３１４の内部には、移動体２９４が挿入される摺動空間３２２（図１０参照）が連なるように形成されている。
【０１０２】
回転支持筒２３２は、円筒状に形成された円筒部２３２ａを有し、円筒部２３２ａの内周部でグリッパ保持部材２３０を回転可能に支持する。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、回転支持筒２３２には、当該回転支持筒２３２の内外を貫通する側孔３５４が設けられる。本図示例において、側孔３５４は、回転支持筒２３２の円筒部２３２ａを構成する壁を半径方向に貫通する円形のピン孔であるが、周方向に所定角度範囲で延在する長孔であってもよい。また、本図示例において、側孔３５４は、回転支持筒２３２の軸線を基準として互いに反対位置に２つ設けられているが、１つだけ設けられてもよく、あるいは、周方向に間隔をおいて３つ以上設けられてもよい。
【０１０３】
側孔３５４には係合部材３３５が配設される。具体的には、係合部材３３５は側孔３５４に挿入されるとともに、回転支持筒２３２に固定される。本図示例において、係合部材３３５の外端３３５ａ（回転支持筒２３２側の端部）は、回転支持筒２３２に対して、例えば溶接、接着等の適宜の接合手段により強固に固定される。係合部材３３５の内端３３５ｂ（グリッパ保持部材２３０側の端部）は、回転支持筒２３２の内周面から内方に突出し、グリッパ保持部材２３０に設けられた環状凹部３２０に挿入されている。本図示例の係合部材３３５は、ピン形状であり、その内端３３５ｂ側の外径Ｒ２は、環状凹部３２０の幅Ｗ２（グリッパ保持部材２３０の軸線方向に関する環状凹部３２０の寸法）と略同じか、僅かに小さい。
【０１０４】
なお、係合部材３３５の形状は、ピン形状に限られず、例えば、回転支持筒２３２の周方向に所定角度範囲で延在する円弧形状であってもよい。
【０１０５】
係合部材３３５の外端３３５ａには、環状のフランジ部３３５ｃが設けられ、当該フランジ部３３５ｃが、側孔３５４の外端に設けられた環状の拡径部３５４ａに配置されている。これにより、回転支持筒２３２に対して係合部材３３５を精度よく位置決めすることができ、回転支持筒２３２の内周面からの係合部材３３５の突出長さを所望長さに設定することができる。この場合、本図示例のように、係合部材３３５の内端３３５ｂと、環状凹部３２０の底部との間に若干の隙間が設けられると、係合部材３３５と環状凹部３２０との摺動抵抗を効果的に抑制できる。
【０１０６】
グリッパ保持部材２３０に設けられた環状凹部３２０と、回転支持筒２３２に固定された係合部材３３５とが係合することにより、グリッパ保持部材２３０が回転支持筒２３２に対して回転可能且つ軸線方向に移動不可能な状態で、グリッパ保持部材２３０と回転支持筒２３２とが連結されている。従って、グリッパ保持部材２３０は、環状凹部３２０と係合部材３３５との係合により、回転支持筒２３２からの抜け止めがなされている。
【０１０７】
先端動作部２１４の組立においては、回転支持筒２３２の先端側からグリッパ保持部材２３０の基端を挿入する工程（挿入工程）と、回転支持筒２３２に設けられた各側孔３５４に、回転支持筒２３２の外側から係合部材３３５を挿入するとともに、係合部材３３５の内端３３５ｂをグリッパ保持部材２３０の環状凹部３２０内に配置する工程（係合部材配置工程）と、回転支持筒２３２と各係合部材３３５とを、例えば溶接、接着等により接合する工程（接合工程）とを順次行う。これにより、回転支持筒２３２の内周部でグリッパ保持部材２３０が回転可能に支持され、且つ回転支持筒２３２に対してグリッパ保持部材２３０の抜け止めがなされた状態に組み立てることができる。
【０１０８】
なお、回転支持筒２３２と各係合部材３３５とを溶接により接合する場合には、係合部材３３５を外端３３５ａ側から見た図１１Ｃに示すように、１つの係合部材３３５あたりの回転支持筒２３２との接合部３５７（溶接部）を１箇所（１ショット）だけ設けてもよい。係合部材３３５に対しては、側孔３５４から抜ける方向の荷重がほとんど作用しないため、１つの係合部材３３５あたりの回転支持筒２３２との接合部３５７が１箇所だけであっても、接合強度が不足することはない。従って、回転支持筒２３２と係合部材３３５とを溶接により接合する構成を採用した場合でも、回転支持筒２３２において、溶接による熱変形が生じることはほとんどなく、高い円筒精度を好適に維持することができる。
【０１０９】
グリッパ保持部材２３０の内部には、このグリッパ保持部材２３０に対して進退移動可能な移動体２９４が配設される。移動体２９４には可動ピン２９６が固定される。ロール動作時にはグリッパ保持部材２３０と移動体２９４が共に回転するが、開閉動作時にはグリッパ保持部材２３０が動作せずに、グリッパ保持部材２３０の内側で移動体２９４が進退移動する。
【０１１０】
図９に示すように、移動体２９４は、グリッパ保持部材２３０と同様に、隙間３３０を形成するように先端方向に延出する板状の３つの保持板３２８を有する移動体側三又部３３２と、移動体側三又部３３２の基端側に連なり基端方向に延出する挿入部３３４とを有する。３つの保持板３２８の先端寄りの部分には、可動ピン２９６が挿入される可動ピン用丸孔３３６が形成される。
【０１１１】
移動体２９４の３つの保持板３２８のうち中央に延出する保持板３２８ａは、絶縁材料によって構成される。図１１Ａに示すように、保持板３２８ａは、挿入部３３４を貫通してその基端が挿入部３３４から突出する。保持板３２８ａにおける、挿入部３３４の基端から突出した部分の上下両面には溶接部４０８が設けられている。溶接部４０８には、導線２６０の先端部から露呈された金属線材２５６が溶接材料によって溶接される。導線２６０は、先端部がコネクタ３４２により固定保持されて中空チューブ２８２内で軸方向に延在している。
【０１１２】
グリッパ保持部材２３０の係合筒部３１４の内側には、中空円筒状の円筒体３３８が係合筒部３１４に対して軸方向に移動可能に配置される。円筒体３３８の全長は、例えば、６ｍｍ程度である。円筒体３３８の先端部には上述した移動体２９４の挿入部３３４が挿入される。円筒体３３８の基端部にはコネクタ３４２が挿入される。
【０１１３】
図１０に示すように、円筒体３３８の先端側及び基端側には、内側方向に向かって円筒体３３８の内周面から突出する接続ピン４１０ａ、４１０ｂが設けられている。先端側に配置された接続ピン４１０ｂの内端は、移動体２９４の挿入部３３４に設けられた移動体側係合溝４１４に挿入され、基端側に配置された接続ピン４１０ａの内端は、コネクタ３４２に設けられたコネクタ側係合溝４１２に挿入される。これにより、コネクタ３４２、円筒体３３８及び移動体２９４は、軸方向の接続が接続ピン４１０ａ、４１０ｂにより補強され、中空チューブ２８２から伝達される進退移動の動作力が、円筒体３３８を介して動体に確実に伝達される。
【０１１４】
円筒体３３８の基端には、中空円筒状のコネクタ３４２が接続される。コネクタ３４２は、長手方向の中間部に設けられたフランジ部３４４と、このフランジ部３４４から先端方向に延出する先端接続突部３４６と、フランジ部３４４から基端方向に延出する基端接続突部３４８とを有する。コネクタ３４２は、先端接続突部３４６が円筒体３３８内に挿入され、基端接続突部３４８が中空チューブ２８２内に挿入されることで、円筒体３３８と中空チューブ２８２とを接続する。
【０１１５】
コネクタ３４２の基端には、軸方向に貫通する中空部２８２ａ（図９参照）を有するとともに、湾曲部２３４の湾曲に追従可能な可撓性を有する中空チューブ２８２が接続される。この中空チューブ２８２は、湾曲部２３４の内側に配置され、その基端がシャフト２１６の内筒２８６（図１２参照）に連結固定されている。中空チューブ２８２は、湾曲部２３４に追従して湾曲しても回転可能なトルクチューブとしての機能を有する。中空チューブ２８２の内径は、例えば１．５ｍｍ程度である。
【０１１６】
このように構成された先端動作部２１４において、中空チューブ２８２の軸方向の移動は、コネクタ３４２及び円筒体３３８を介して、移動体２９４に伝達される。そして、グリッパ保持部材２３０内で移動体２９４が進出した位置（可動ピン２９６が長孔２９２の先端側に位置する状態）では、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８の延出部２９１が可動ピン２９６の箇所で交差するため、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８の先端部分が離間して開状態となる。グリッパ保持部材２３０内で移動体２９４が後退移動した位置（可動ピン２９６が長孔２９２の基端側に位置する状態）では、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８の長孔２９２がガイドされて各延出部２９１が互いに近接する（重なる）ことに伴い、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８の先端部分も互いに近接して閉状態となる。このように、エンドエフェクタ２１２では、中空チューブ２８２から先端及び基端方向の動作力が伝達されることで開閉動作が実施される。この開閉動作は、エンドエフェクタ２１２の姿勢変動に依らず、ユーザの操作に基づき所望のタイミングで実施可能となっている。
【０１１７】
図１２に示すように、湾曲部２３４に接続されるシャフト２１６は、外筒２８４と、外筒２８４内に配置された内筒２８６とを有する二重管構造となっている。内筒２８６は、外筒２８４内で軸方向に移動可能且つ軸線回りに回転可能である。中空チューブ２８２の基端と内筒２８６の先端とは、相対回転不可能に連結されている。従って、内筒２８６が外筒２８４内で軸方向に移動すると、これに伴い中空チューブ２８２が湾曲部２３４の内側で軸方向に移動する。また、外筒２８４内で内筒２８６が軸線回りに回転すると、これに伴い中空チューブ２８２が湾曲部２３４の内側で回転する。
【０１１８】
内筒２８６の基端側にはハンドル２１８内の図示しない進退移動機構が接続されている。進退移動機構は、複数のリンクを有し、内筒２８６とトリガー２５２（図７参照）とを機械的に接続している。ユーザが手動によりトリガー２５２の引き操作を行うと、トリガー２５２の操作力が基端側のハンドル２１８内に伝達され、進退移動機構を介して内筒２８６が基端方向に移動させられ、これにより中空チューブ２８２が基端方向に移動させられる。一方、ユーザが手動によりトリガー２５２の押し操作を行うと、トリガー２５２の操作力が基端側のハンドル２１８内に伝達され、進退移動機構を介して内筒２８６が先端方向に移動させられ、これにより中空チューブ２８２が先端方向に移動させられる。
【０１１９】
中空チューブ２８２は、先端動作部２１４の湾曲部２３４よりも軸方向長さが長く形成されており、中空チューブ２８２が進退移動しても湾曲部２３４に常に重なるように配設されている。従って、湾曲部２３４が湾曲し、これに追従して中空チューブ２８２が湾曲していても、中空チューブ２８２を湾曲に沿って進退移動させることができ、中空チューブ２８２の先端側に接続されている円筒体３３８に進退移動の動作力を伝達させることができる。
【０１２０】
医療用マニピュレータ２００は、上述したようにエンドエフェクタ２１２による生体組織の把持にともない、生体組織に通電する機能を有している。このため、図７等に示す第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８は、導電性材料からなり、生体組織に通電する電極（プラス電極とマイナス電極）に構成されている。すなわち、本実施形態に係るエンドエフェクタ２１２はバイポーラ式の電気メスである。勿論、これに限定されるものではなく、エンドエフェクタ２１２をモノポーラ式の電気メスとして構成してもよい。
【０１２１】
図１０及び図１１Ａに示すように、移動体２９４の基端には導線２６０が接続される。この導線２６０は、例えば銅からなる２本の金属線材２５６と、２本の金属線材２５６を被覆する絶縁材２５７とにより構成され、シャフト２１６とともに基端方向に延在しハンドル２１８内に挿入されている。本実施形態では、この導線２６０が中空チューブ２８２及び内筒２８６の軸心を通るように配設されている。従って、先端動作部２１４やシャフト２１６の側面に、導線２６０を別途配線する必要がなくなるため、先端動作部２１４の動作による導線２６０の絡み合い等が回避され、通電を良好に行うことができる。
【０１２２】
図１１Ａに示すように、第１グリッパ部材２２６と第２グリッパ部材２２８は、絶縁リング３０４を介して１つの支点ピン２５４により軸支される。開閉動作の動作力を受けると、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８の先端部分は、支点ピン２５４を支点として近接又は離間する。そのため、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８の先端部分同士が離間した開状態では通電が遮断されるが、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８の先端部分同士が当接する閉状態（生体組織を挟んで間接的に閉状態となる状態も含む）では、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８間の通電がなされ、生体組織にも通電される。
【０１２３】
エンドエフェクタ２１２の閉状態では、上述したように、異なる極性からなる第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８の接続により通電状態が形成される。すなわち、第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８により生体組織が挟まれた状態では、高周波電源部２２２から導線２６０を介して第１及び第２グリッパ部材２２６、２２８に供給された高周波電流が生体組織に流れ、所定の処置（熱による焼灼等）がなされる。
【０１２４】
図１２に示すように、ハンドル本体２４０内には、内筒２８６の回転時において導線２６０と高周波電源部２２２との電気的接続を継続的に行うためのスリップリングシステム４７０が設けられる。スリップリングシステム４７０は、ハンドル本体２４０内でシャフト２１６の内筒２８６に固定された一対の回転端子２６２ａ、２６２ｂと、当該一対の回転端子２６２ａ、２６２ｂにそれぞれ接触する一対の接触端子２６４ａ、２６４ｂとを有する。
【０１２５】
回転端子２６２ａ、２６２ｂの一方及び他方は、導線２６０における２本の金属線材２５６の一方及び他方にそれぞれ電気的に接続されている。回転端子２６２ａ、２６２ｂは、内筒２８６とともに回転する。一対の接触端子２６４ａ、２６４ｂは、ハンドル内で固定されるとともに、ハンドル２１８の外部に設けられた高周波電源部２２２（図７参照）に接続されている。スリップリングシステム４７０では、回転端子２６２ａ、２６２ｂが回転した場合でも、回転端子２６２ａ、２６２ｂと接触端子２６４ａ、２６４ｂとの接触が維持されるため、高周波電源部２２２からの出力を導線２６０を介してエンドエフェクタ２１２に供給することができる。
【０１２６】
図１０及び図１１Ａに示すように、中空チューブ２８２の内部には、互いに異なる巻き方向に巻回された第１及び第２コイル４９０、４９２が、同心状に重なって配置されている。これにより、中空チューブ２８２が湾曲部２３４により湾曲した状態で回転しても容易に回転トルクを先端（エンドエフェクタ２１２）側に伝達させることができる。
【０１２７】
先端動作部２１４のロール動作は、グリッパ保持部材２３０を回転支持筒２３２に対して回転させることによってなされる。回転支持筒２３２は、湾曲部２３４に対して回転しないように連結されており、この回転支持筒２３２に対してグリッパ保持部材２３０が回転可能である。このため、エンドエフェクタ２１２もグリッパ保持部材２３０と一緒に回転する。
【０１２８】
図１２に示すように、内筒２８６は、外筒２８４よりも基端方向に突出し、ハンドル２１８内部の回転機構２８８によって回転自在に軸支されている。ハンドル本体２４０内には、回転ハンドル２５０の基端側に固定され回転ハンドル２５０と一体的に回転可能な駆動ギヤ４３８と、内筒２８６に固定され内筒２８６と一体的に回転可能な従動ギヤ４２６と、駆動ギヤ４３８と従動ギヤ４２６との間の動力伝達を行う中間駆動軸４３９とが設けられる。中間駆動軸４３９は、一端側に設けられ駆動ギヤ４３８と噛み合う第１中間ギヤ４３６と、他端側に設けられ従動ギヤ４２６と噛み合う第２中間ギヤ４３０と、第１中間ギヤ４３６と第２中間ギヤ４３０とを連結する連結軸４３２とを有し、ハンドル本体２４０内で回転可能に支持される。
【０１２９】
ユーザが手動により回転ハンドル２５０を回転操作すると、その操作力（回転駆動力）は、駆動ギヤ４３８、中間駆動軸４３９及び従動ギヤ４２６を介して、内筒２８６に伝達される。内筒２８６に伝達された回転力は、中空チューブ２８２に伝達される。その結果、中空チューブ２８２の先端側に接続されたグリッパ保持部材２３０及びエンドエフェクタ２１２が、ロール軸線Ｏｒ（図８参照）を中心に回転する。この動作が、先端動作部２１４のロール動作である。この場合、移動体２９４、円筒体３３８、コネクタ３４２及び導線２６０も、グリッパ保持部材２３０とともに回転する。
【０１３０】
内筒２８６は、外筒２８４に対し無制限に回転自在であり、湾曲部２３４と重なる位置に配設される中空チューブ２８２も無制限に回転自在であり、グリッパ保持部材２３０及びエンドエフェクタ２１２も無制限に回転自在となっている。また、導線２６０は中空チューブ２８２及び内筒２８６内を延在するため、中空チューブ２８２及び内筒２８６と一体的に回転する。これにより、医療用マニピュレータ２００では、先端動作部２１４のロール動作の可動範囲（エンドエフェクタ２１２の回転範囲）が無制限に設定されている。従って、エンドエフェクタ２１２は、ロール動作による姿勢の変動を何度でも行うことができる。
【０１３１】
医療用マニピュレータ２００の傾動動作は、回転支持筒２３２の基端側に連結された湾曲部２３４によって実現される。湾曲部２３４は、硬質な材料で構成された複数（図１２では５つ）の関節部材２３６を軸方向に並設して構成される。
【０１３２】
図８及び図９に示すように、湾曲部２３４を構成する５つの関節部材２３６Ａ〜２３６Ｅのうち４つの関節部材２３６Ａ〜２３６Ｄは、中央部において筒状に形成された中央筒部３６２（筒状部）と、中央筒部３６２から先端側に延出する先端ヒンジ片３６４と、中央筒部３６２から基端側に延出する基端ヒンジ片３６６とを備える。
【０１３３】
先端ヒンジ片３６４は、基端ヒンジ片３６６よりも内側に延出するように形成されている。隣り合う関節部材２３６同士は、先端ヒンジ片３６４と基端ヒンジ片３６６が重なり合った状態で、ヒンジ軸２３８により互いに回動可能に連結される。図９及び図１１Ａに示すように、回転支持筒２３２の基端側筒部３５２の上下位置には、基端方向に突出するヒンジ片３５６が形成され、このヒンジ片３５６は、最も先端側の関節部材２３６Ａに回動可能に連結される。
【０１３４】
最も基端側の関節部材２３６Ｅは、シャフト２１６の先端部に連結固定される。最も基端側の関節部材２３６Ｅは、関節部材２３６Ａ〜２３６Ｄと同じ中央筒部３６２及び先端ヒンジ片３６４を有しているが、中央筒部３６２の基端側に基端ヒンジ片３６６が設けられていない。関節部材２３６Ｅは、その基端部が外筒２８４に嵌合されることで、この外筒２８４に連結固定される。
【０１３５】
軸方向に並ぶ５つの関節部材２３６の両側には、一対のベルト（第１ベルト２６６、第２ベルト２６８）が湾曲部２３４に沿って挿通配置される。各関節部材２３６は、第１及び第２ベルト２６６、２６８を摺動自在に保持する。図９に示すように、第１及び第２ベルト２６６、２６８の各先端部は、固定ピン３６０により、基端側筒部３５２に設けられた切り欠き部３５８に連結固定される。
【０１３６】
このように構成された医療用マニピュレータ２００において、すなわち、モータ２４６が回転駆動することにより、その駆動力がハンドル２１８内及びシャフト２１６内に設けられた傾動動力伝達機構を介して第１ベルト２６６及び第２ベルト２６８に伝達され、第１ベルト２６６と第２ベルト２６８とが湾曲部２３４に対して互いに反対方向に進退移動する。これにより、回転支持筒２３２及び関節部材２３６Ａ〜２３６Ｄが略同じ角度ずつ傾き、湾曲部２３４が右方向又は左方向に湾曲する。
【０１３７】
なお、傾動動力伝達機構の構成は、図示しないが、例えば、ラックアンドピニオン機構によりモータ２４６の回転駆動を直線駆動に変換する機構を用いたものでもよい。他の構成の傾動動力伝達機構では、プーリ、ベルト、ワイヤ等を用いた機構を用いてもよい。ベルトは、上記のように湾曲部２３４に一対（２本）設けられる構成に限定されるものではなく、１本又は３本以上設けられてもよい。
【０１３８】
以上説明したように、本実施形態に係る医療用マニピュレータ２００によれば、ハンドル２１８側の回転駆動力を、湾曲部２３４の内側に配置された可撓性を有する中空チューブ２８２を介して、エンドエフェクタ２１２に伝達することにより、エンドエフェクタ２１２を無制限の回転範囲でロール動作させることができる。このため、湾曲部２３４の先端側においてエンドエフェクタ２１２のロール軸線Ｏｒ回りの姿勢（角度）を自由に変更することができ、エンドエフェクタ２１２の向きを生体組織に合うように何度でも変更して的確な処置を施すことが可能となる。
【０１３９】
医療用マニピュレータ２００によれば、グリッパ保持部材２３０（回転体）が中空状であることにより、先端動作部２１４の略中心に、エンドエフェクタ２１２に作用する作動手段２２１（図１０及び図１１Ａ参照）を配置することができる。そしてこれにより、先端動作部２１４のロール動作の回転範囲を無制限とする構成を実現できる。本実施形態において、移動体２９４、円筒体３３８、コネクタ３４２、中空チューブ２８２及び導線２６０は、エンドエフェクタ２１２に対して機械的又は電気的作用を及ぼすものである。従って、本実施形態では、これらの部材によって、エンドエフェクタ２１２に作用する作動手段２２１が構成される。
【０１４０】
本実施形態の場合、グリッパ保持部材２３０の内側ではなく外側に、回転支持筒２３２が配置されるため、グリッパ保持部材２３０の中空部を作動手段２２１の配置スペースとして好適に確保することができるとともに、先端動作部２１４の構造を簡素化できる。従って、本実施形態によれば、構造を複雑化することなく、自由度の高い先端動作部２１４を備えた医療用マニピュレータ２００が提供される。
【０１４１】
また、医療用マニピュレータ２００では、回転支持筒２３２に設けられた側孔３５４に係合部材３３５が挿入され、当該係合部材３３５が回転支持筒２３２の内側でグリッパ保持部材２３０（回転体）の環状凹部３２０に挿入されているため、当該係合部材３３５と環状凹部３２０とが軸線方向に係合する構造となっている。従って、このような係合構造により、回転支持筒２３２に対するグリッパ保持部材２３０の相対回転を許容しつつ、回転支持筒２３２に対するグリッパ保持部材２３０の軸線方向の移動が好適に規制される。
【０１４２】
ところで、上述した本実施形態の構成とは異なるが、回転支持筒２３２の内側にグリッパ保持部材２３０を回転可能且つ軸線方向移動に配置することは、以下の構造でも実現可能である。すなわち、回転支持筒２３２を半割れ状の２つの部材（以下、「セグメント部材」という）によって構成し、グリッパ保持部材２３０の外周部に周方向に延在する環状突起を設け、回転支持筒２３２の各セグメント部材の内周部に周方向に延在する円弧状溝を設ける。組立時において、グリッパ保持部材２３０を２つのセグメント部材で囲み、当該２つのセグメント部材を溶接により相互接合すると、グリッパ保持部材２３０が回転支持筒２３２の内周部で回転可能に支持される。また、前記環状突起と前記円弧状溝との係合により、回転支持筒２３２に対してグリッパ保持部材２３０の軸線方向の移動が規制される。
【０１４３】
しかしながら、回転支持筒２３２を２つのセグメント部材で構成した場合、次のようないくつかの問題が懸念される。すなわち、セグメント部材の内周部に円弧状溝を形成するための溝加工において、所望の寸法精度を得ることは工数の増大につながり易い。また、一体成形品で製作された回転支持筒２３２を分割加工して得られた２つのセグメント部材の内周部に対して円弧状の溝加工を実施した後に２つのセグメント部材同士を溶接により接合する、という製作工程を採用した場合、円弧状の溝加工時の内部応力によりセグメント部材の円弧形状が開き、円筒精度を維持することが困難である。またこの場合、切削加工により所望の円筒度を達成した一体成形品の回転支持筒２３２を製作しても、セグメント部材同士を溶接する際の熱変形によって円筒精度が低下する可能性がある。さらに、セグメント部材同士の溶接は、連続溶接の長さが長くなり、工数増大の要因となる。また、バリデーション要素も多い。
【０１４４】
これに対し、本実施形態に係る医療用マニピュレータ２００では、回転支持筒２３２は、２つのセグメント部材を溶接した部材ではなく、一体成形品であり、回転支持筒２３２に設けられた側孔３５４に係合部材３３５が挿入され、当該係合部材３３５が回転支持筒２３２の内側でグリッパ保持部材２３０の環状凹部３２０に係合する構造となっている。このような係合構造によれば、回転支持筒２３２を２つのセグメント部材で構成し、各セグメント部材の内周部に円弧状溝を設け、グリッパ保持部材２３０の外周部に環状突起を設けることにより、回転支持筒２３２に対するグリッパ保持部材２３０の軸線方向の移動を規制する構造と比較して、溝加工がない分、精度管理が容易であり、製作工数を低減できる。また、溝加工時の内部応力による変形がなく、回転支持筒２３２の円筒精度を好適に維持できる。従って、内側に回転体がありその外側に回転支持部がある構造を、精度よく簡易に構築することができる。
【０１４５】
さらに、本実施形態によれば、回転支持筒２３２を円筒状にするための溶接が不要であることから、溶接時の熱変形による円筒精度の低下がないとともに、２つのセグメント部材を溶接する場合と比較して、工数を削減することができる。また、バリデーション要素も少ない。
【０１４６】
特に、本実施形態の場合、係合部材３３５はピン形状であるため、係合部材３３５と環状凹部３２０との接触面積を少なくすることで摩擦抵抗を低減でき、回転支持筒２３２に対するグリッパ保持部材２３０の回転抵抗を抑制することができる。従って、回転支持筒２３２に対するグリッパ保持部材２３０の軸線方向の移動を適切に規制しつつ、回転支持筒２３２に対するグリッパ保持部材２３０の回転をスムーズにすることができる。
【０１４７】
さらに、本実施形態の場合、係合部材３３５は、回転支持筒２３２の周方向に間隔をおいて複数設けられるため、回転支持筒２３２に対するグリッパ保持部材２３０の軸線方向の移動の規制力を好適に高めることができる。
【０１４８】
本実施形態の場合、中空チューブ２８２の中空部２８２ａに導線２６０が配設されることにより、バイポーラ式の電気メスとして構成されるエンドエフェクタ２１２に通じる通電経路を簡単に構築することができ、エンドエフェクタ２１２に安定的に電力を供給することができる。グリッパ保持部材２３０とエンドエフェクタ２１２が回転する際、中空チューブ２８２内に収容される導線２６０も一体的に回転するので、エンドエフェクタ２１２と導線２６０（通電経路）の断線を確実に防ぐことができる。
【０１４９】
本実施形態に係る医療用マニピュレータ２００においては、ロール動作をモータ２４６による電動駆動とし、傾動動作を手動駆動としたが、医療用マニピュレータ２００では、これとは逆に、傾動動作をモータ２４６による電動駆動とし、ロール動作を手動駆動とする構成を採用してもよい。医療用マニピュレータ２００の別の変形例では、傾動動作、ロール動作又は開閉動作のうち、いずれか１つ又は２以上の動作を電動駆動として構成されてもよく、あるいは、傾動動作、ロール動作及び開閉動作を手動駆動として構成されてもよい。
【０１５０】
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１５１】
１０、２００…医療用マニピュレータ    １２、２１２…エンドエフェクタ
１４…先端動作部                      １６、２１８…ハンドル
１７…関節部                          １８、２１６…シャフト
２１、２２１…作動手段                ５６…回転スリーブ（回転体）
５６ｄ、３２０…環状凹部              ５８、２３２…回転支持筒
７１、３５４…側孔                    ７２、３３５…係合部材
７５、３５７…接合部                  ２３０…グリッパ保持部材（回転体）
【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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