(57)【要約】  ルーメンに貫通させた動力伝達部材に作用する張力を過度に増大させずに湾曲させ、湾曲形態に応じて可動部を適正に動作させることを目的として、本発明に係るマニピュレータシステム（１）は、マニピュレータ（３）と、操作部（２）と、マニピュレータ（３）を制御する制御部（４）とを備え、マニピュレータ（３）が、可動部と、可動部に供給する動力を発生する駆動部と、両端に可動部および駆動部を取り付ける細長い軟性の長尺ガイド部材と、動力を可動部に伝達する動力伝達部材とを備え、長尺ガイド部材が、動力伝達部材を長手方向に貫通させるルーメンを有する細長い軟性のガイドチューブと、ガイドチューブの外周を被覆するガイドチューブより高剛性のアウタシースとを備え、アウタシースの基端が、駆動部に対して、ガイドチューブの長手方向に移動可能に取り付けられ、制御部（４）が、アウタシースの移動量に応じて制御パラメータを変更する。
2017138105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータと、
該マニピュレータを動作させるための入力を行う操作部と、
該操作部への入力に基づいて前記マニピュレータを制御する制御部とを備え、
前記マニピュレータが、可動部と、該可動部に供給する動力を発生する駆動部と、一端に前記可動部、他端に前記駆動部を取り付ける細長い軟性の長尺ガイド部材と、前記駆動部の動力を前記可動部に伝達する細長い動力伝達部材とを備え、
前記長尺ガイド部材が、前記動力伝達部材を長手方向に貫通させるルーメンを有する細長い軟性のガイドチューブと、該ガイドチューブの外周を被覆する該ガイドチューブより高剛性のアウタシースとを備え、
該アウタシースの基端が、前記駆動部に対して、前記長尺ガイド部材の長手方向に移動可能に取り付けられ、
前記制御部が、前記アウタシースの移動量に応じて制御パラメータを変更するマニピュレータシステム。
【請求項２】
前記ガイドチューブの基端が、前記駆動部に対して、前記長尺ガイド部材の長手方向に移動可能に取り付けられている請求項1に記載のマニピュレータシステム。
【請求項３】
前記アウタシースの移動量を表示する移動量表示部と、
前記アウタシースの移動量を入力する移動量入力部とを備え、
前記制御部が、前記移動量入力部から入力された移動量に応じて前記制御パラメータを変更する請求項１または請求項２に記載のマニピュレータシステム。
【請求項４】
前記アウタシースの移動量を検出する移動量検出部を備え、
前記制御部が、前記移動量検出部により検出された移動量に応じて前記制御パラメータを変更する請求項１または請求項２に記載のマニピュレータシステム。
【請求項５】
前記アウタシースが、前記駆動部に対して移動可能に設けられ、
前記アウタシースと前記駆動部とを任意の相対位置で固定するロック機構を備える請求項３または請求項４に記載のマニピュレータシステム。
【請求項６】
前記ルーメンが、前記ガイドチューブの長手軸回りに捻れた形状を有する請求項１から請求項５のいずれかに記載のマニピュレータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレータシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
挿入部の先端に配置された湾曲部あるいは鉗子等の可動部をワイヤによって駆動する方式の内視鏡、カテーテルあるいはマニピュレータが知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。
これらの特許文献１，２においては、細長い軟性の挿入部として、軟性のマルチルーメンチューブの外周をコイルチューブによって被覆したものを採用し、マルチルーメンチューブ内に形成されたルーメン内にワイヤを貫通させて案内するとともに、コイルチューブによってトルクの伝達を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３７２１号公報
【特許文献２】特許第５５５０１５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２の軟性カテーテルのように、マルチルーメンチューブの外周をコイルチューブによって被覆した挿入部を湾曲させると、コイルチューブは、湾曲の内側のコイルを密着させたまま、湾曲の外側のコイルを離間させて湾曲する。このため、湾曲の前後で湾曲の内側の経路長は変化しないのに対し、それよりも外側に配置されているマルチルーメンチューブの各ルーメンを貫通するワイヤ等の動力伝達部材の経路長は増大するので、湾曲によって、ワイヤに作用する張力が過度に増大し、挿入部の先端の可動部の動特性が低下したり、ワイヤが破断したりする虞がある。【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ルーメンに貫通させた動力伝達部材に作用する張力を過度に増大させずに湾曲させ、湾曲形態に応じて可動部を適正に動作させることができるマニピュレータシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、マニピュレータと、該マニピュレータを動作させるための入力を行う操作部と、該操作部への入力に基づいて前記マニピュレータを制御する制御部とを備え、前記マニピュレータが、可動部と、該可動部に供給する動力を発生する駆動部と、一端に前記可動部、他端に前記駆動部を取り付ける細長い軟性の長尺ガイド部材と、前記駆動部の動力を前記可動部に伝達する細長い動力伝達部材とを備え、前記長尺ガイド部材が、前記動力伝達部材を長手方向に貫通させるルーメンを有する細長い軟性のガイドチューブと、該ガイドチューブの外周を被覆する該ガイドチューブより高剛性のアウタシースとを備え、該アウタシースの基端が、前記駆動部に対して、前記長尺ガイド部材の長手方向に移動可能に取り付けられ、前記制御部が、前記アウタシースの移動量に応じて制御パラメータを変更するマニピュレータシステムである。【０００７】
本態様によれば、操作者が操作部を操作して入力を行うと、操作部への入力に基づいて制御部がマニピュレータを制御し、マニピュレータが作動させられる。マニピュレータにおいては、駆動部の作動により駆動部において発生した動力が動力伝達部材を介して可動部に伝達され可動部が作動させられる。【０００８】
長尺ガイド部材を湾曲させると、該長尺ガイド部材を構成しているガイドチューブおよびアウタシースが湾曲しガイドチューブに設けられているルーメンも湾曲するので、動力伝達部材は湾曲したルーメン内でガイドされて動力を伝達するようになる。また、ガイドチューブより高剛性のアウタシースによって駆動部側で加えた長手軸回りのトルクを可動部に伝達することができる。【０００９】
この場合において、長尺ガイド部材が大きく湾曲させられる際に、湾曲の最も内側の最内径部分に配置されている高剛性のアウタシースの長さ寸法は変化しない。このため、仮に、アウタシースの両端が可動部および固定部に固定されている場合には、最内径部分によって湾曲後の長尺ガイド部材の寸法が決定され、最内径部分よりも湾曲の径方向外側に配置されているガイドチューブが、曲率半径の差に基づいて伸張されることになり、ルーメンの長さも伸張して動力伝達部材の経路長が増大してしまう。【００１０】
本態様によれば、長尺ガイド部材の湾曲の前後において、アウタシースの基端を駆動部に対してガイドチューブの長手方向に移動させることにより、最内径部分の圧縮量をアウタシースの移動量によって補償することができ、ガイドチューブの伸張を抑えて動力伝達部材の経路長変動を抑制することができる。これにより、経路長の変動に伴う動力伝達部材の張力の過度な変動を防止しつつ長尺ガイド部材を湾曲させることができる。【００１１】
この場合において、駆動部に対するアウタシースの基端の移動量は、長尺ガイド部材の総湾曲角度に比例する。そして、ルーメンの内壁に接触させられる動力伝達部材とルーメンとの間の摩擦力は、長尺ガイド部材の総湾曲角度によって決定される。したがって、アウタシースの移動量に応じて制御パラメータを変更することにより、ルーメンと動力伝達部材との間の摩擦力を考慮して適正にマニピュレータの制御を行うことができる。【００１２】
上記態様においては、前記ガイドチューブの基端が、前記駆動部に対して、前記長尺ガイド部材の長手方向に移動可能に取り付けられていてもよい。
このようにすることで、アウタシースの基端とガイドチューブ基端を固定した場合は、長尺ガイド部材を駆動部に対してガイドチューブの長手方向に移動させることにより、最内径部分の圧縮量をアウタシースの移動量によって補償することができ、内部を通るワイヤとの摩擦によるガイドチューブの伸長を抑えることで安定的に駆動力を伝達することが可能になる。これにより、ワイヤ駆動による動力伝達の不安定性を抑制しつつ長尺ガイド部材を湾曲させることができる。【００１３】
上記態様においては、前記アウタシースの移動量を表示する移動量表示部と、前記アウタシースの移動量を入力する移動量入力部とを備え、前記制御部が、前記移動量入力部から入力された移動量に応じて前記制御パラメータを変更してもよい。
このようにすることで、長尺ガイド部材が湾曲させられると、駆動部に対してアウタシースの基端が移動し、その移動量が、移動量表示部により表示される。操作者が、移動量表示部に表示された移動量を移動量入力部に入力することにより、入力された移動量に応じて制御部が制御パラメータを変更することにより、ルーメンと動力伝達部材との間の摩擦力を考慮して適正にマニピュレータの制御を行うことができる。【００１４】
また、上記態様においては、前記アウタシースの移動量を検出する移動量検出部を備え、前記制御部が、前記移動量検出部により検出された移動量に応じて前記制御パラメータを変更してもよい。
このようにすることで、長尺ガイド部材が湾曲させられると、駆動部に対してアウタシースの基端が移動し、その移動量が、移動量検出部により検出される。そして、検出された移動量に応じて、制御部が制御パラメータを変更することにより、ルーメンと動力伝達部材との間の摩擦力を考慮して適正にマニピュレータの制御を行うことができる。【００１５】
また、上記態様においては、前記アウタシースが、前記駆動部に対して移動可能に設けられ、前記アウタシースと前記駆動部とを任意の相対位置で固定するロック機構を備えていてもよい。
マニピュレータは、例えば、体腔内に挿入することによって湾曲した内視鏡のチャネル内に挿入され、内視鏡のチャネルの形状に合わせて長尺ガイド部材が湾曲させられるが、挿入が完了した後には長尺ガイド部材の形状は大きく変化しない。このため、長尺ガイド部材を湾曲させると、アウタシースの基端が、基端側に配置されている駆動部に近接する方向に移動する。内視鏡のチャネル内にマニピュレータの挿入が完了した後には、ロック機構の作動により、アウタシースが駆動部に近接した状態で両者の相対位置をロックする。これにより、ガイドチューブが、より高剛性のアウタシースによって、より長く被覆されることになり、駆動部によって可動部を駆動する際に、ガイドチューブにかかる圧縮力をアウタシースによって受けることができる。【００１６】
また、上記態様においては、前記ルーメンが、前記ガイドチューブの長手軸回りに捻れた形状を有していてもよい。
このようにすることで、細長い軟性のガイドチューブを湾曲させると、その湾曲とともにルーメンの形状も変化させられるが、ガイドチューブの長手軸回りに捻れた形状を有するルーメンの内面と、該ルーメン内を貫通している駆動力伝達部材との接触状態は挿入部の湾曲状態によっては大きく変化しない。その結果、湾曲状態に応じて駆動部により発生させる動力を大きく異ならせる必要がないので、可動部の操作性あるいは制御性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ルーメンに貫通させた動力伝達部材に作用する張力を過度に増大させずに挿入部を湾曲させ、湾曲形態に応じて可動部を適正に動作させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムを示す全体構成図である。
【図２Ａ】図１のマニピュレータシステムに備えられたマニピュレータの長尺ガイド部材を直線状に延ばした状態を示す縦断面図である。
【図２Ｂ】図１のマニピュレータシステムに備えられたマニピュレータの長尺ガイド部材を湾曲させた状態を示す縦断面図である。
【図３】図１のマニピュレータシステムのマニピュレータに備えられた移動量表示部を示す部分的な拡大側面図である。
【図４】図１のマニピュレータシステムを示すブロック図である。
【図５】図１のマニピュレータシステムのマニピュレータの長尺ガイド部材の湾曲前後における移動量を説明する図である。
【図６Ａ】図２Ａのマニピュレータの変形例としてロック機構を備えたマニピュレータであって、ロック解除状態を示す側面図である。
【図６Ｂ】図６Ａのマニピュレータのロック状態を示す側面図である。
【図７Ａ】図６Ａのロック機構を説明する正面図である。
【図７Ｂ】図６Ｂのロック機構を説明する正面図である。
【図８】図１のマニピュレータシステムの変形例を示すブロック図である。
【図９Ａ】図８のマニピュレータシステムに備えられるセンサの一例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ａのマニピュレータのロック状態を示す側面図である。
【図１０Ａ】図８のマニピュレータシステムに備えられるセンサの他の例を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａのマニピュレータのロック状態を示す側面図である。
【図１１】図２Ａのマニピュレータの変形例であって、ガイドチューブとして、ルーメンが捻れたマルチルーメンチューブを備えるものを示す部分的な縦断面図である。
【図１２】図２Ａのマニピュレータの変形例であって、ガイドチューブの基端がアウタシースの基端に接続されているものを示す部分的な縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るマニピュレータシステム１は、図１および図４に示されるように、操作者Ａにより操作されるマスタ装置（操作部）２と、患者Ｐの体腔内に挿入されるマニピュレータ３と、マスタ装置２への操作入力に基づいてマニピュレータ３を制御する制御部４と、入力部（移動量入力部）２０と、記憶部３０とを備えている。図中、符号５は内視鏡画像等を表示するモニタである。
【００２０】
マニピュレータ３は、図２に示されるように、例えば、患者Ｐの体腔内に挿入される内視鏡１２のチャネルを介して患者Ｐの体腔内に挿入される細長い軟性の長尺ガイド部材６と、該長尺ガイド部材６の先端に配置された可動部７と、長尺ガイド部材６の基端に配置され、制御部４によって制御されることにより可動部７を作動させる駆動部８と、該駆動部８により発生した駆動力を可動部７に伝達するワイヤ（動力伝達部材）９ａ，９ｂとを備えている。
【００２１】
可動部７は、体内の患部に作用する鉗子等の処置部１０と、該処置部１０を支持する少なくとも１つの関節部１１とを備えている。図に示す例では、説明を簡単にするために、関節部１１は、長尺ガイド部材６の長手軸に直交する軸線回りに処置部１０を揺動させる単一の揺動関節を有する場合を示している。
【００２２】
駆動部８は、駆動力を発生するモータ（図示略）に接続するプーリ１３と、該プーリ１３を回転可能に支持するハウジング１４とを備えている。プーリ１３には２本のワイヤ９ａ，９ｂがかけ回されており、モータの作動によりプーリ１３が回転させられると、プーリ１３にかけ回されたいずれかのワイヤ９ａ，９ｂにプーリ１３の回転方向に依存して張力が作用し、ワイヤ９ａ，９ｂによって伝達される張力によって関節部１１がいずれかの方向に駆動されるようになっている。
【００２３】
本実施形態においては、長尺ガイド部材６は、２本のワイヤ９ａ，９ｂを貫通させる２つのルーメン１５ａ，１５ｂを有するマルチルーメンチューブ（ガイドチューブ）１６と、該マルチルーメンチューブ１６の外周面を被覆するように配置されたコイルチューブ（アウタシース）１７と、該コイルチューブ１７の基端に固定されたスライダ１８とを備えている。
【００２４】
マルチルーメンチューブ１６は、変形しやすく剛性の低い軟性の樹脂材料により構成されている。一方、コイルチューブ１７は、マルチルーメンチューブ１６より剛性の高い金属材料により構成されている。コイルチューブ１７は、図２Aに示されるように、長尺ガイド部材６が直線状に延ばされた状態で、素線間を隙間なく密着させる密着コイルである。
【００２５】
マルチルーメンチューブ１６の先端は、関節部１１に固定され、マルチルーメンチューブ１６の基端は駆動部８のハウジング１４に固定されている。また、コイルチューブ１７の先端も関節部１１に固定されている。
【００２６】
スライダ１８は、駆動部８のハウジング１４に対してマルチルーメンチューブ１６の長手方向に移動可能に設けられている。これにより、コイルチューブ１７の基端は、マルチルーメンチューブ１６の長手方向に移動可能に支持されている。すなわち、駆動部８のハウジング１４とスライダ１８とによって、コイルチューブ１７の基端をマルチルーメンチューブ１６の長手方向に移動可能に支持する案内機構１９が構成されている。
【００２７】
図２Ａに示されるように、長尺ガイド部材６が直線状に延ばされた状態において、スライダ１８と駆動部８のハウジング１４との間には、マルチルーメンチューブ１６の長手方向に隙間が形成されている。
【００２８】
また、本実施形態においては、図３に示されるように、スライダ１８に目盛（移動量表示部）２１が設けられている。スライダ１８が移動すると、スライダ１８はハウジング１４内に収容されていくので、スライダ１８に設けられた目盛２１は順次隠れていく。したがって、ハウジング１４の端面に一致する位置の目盛２１を読むことにより、スライダ１８の移動量を読み取ることができるようになっている。
【００２９】
入力部２０は、目盛２１を読み取った操作者が、読み取った移動量を入力する装置であり、マウス、キーボード等の任意の入力装置を採用することができる。
記憶部３０は、移動量と制御パラメータとを対応づけて記憶している。制御パラメータは、マスタ装置２によって入力された操作入力に対して、マニピュレータ３の駆動部８により発生する駆動力を演算するための係数である。
【００３０】
ここで、スライダ１８の移動量と長尺ガイド部材６の形状との関係について説明する。
図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、長尺ガイド部材６が湾曲すると、中心に沿って配置されている可撓性の高いマルチルーメンチューブ１６が湾曲させられる。マルチルーメンチューブ１６はその両端が可動部７および駆動部８に固定されているので、マルチルーメンチューブ１６がその中心線に沿う長さを伸縮させずに湾曲させられれば、マルチルーメンチューブ１６に形成されているルーメン１５ａ，１５ｂも大きく伸縮することはなく、ルーメン１５ａ，１５ｂ内に配置されているワイヤ９ａ，９ｂの経路長も大きく変動しない。
【００３１】
マルチルーメンチューブ１６が湾曲させられると、その外周を被覆しているコイルチューブ１７も湾曲させられる。コイルチューブ１７は、マルチルーメンチューブ１６に対して十分に高い剛性を有する材質により構成されているので、長尺ガイド部材６が湾曲させられる際には、湾曲の内径側に配置される部分の長さは素線を密着させたままで変化せず、湾曲の外径側に配置される部分の素線の間隔を広げるようにして湾曲させられる。
【００３２】
本実施形態に係るマニピュレータ３によれば、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、コイルチューブ１７の基端が、駆動部８のハウジング１４に対してマルチルーメンチューブ１６の長手方向に移動可能なスライダ１８に固定されている。したがって、長尺ガイド部材６が湾曲させられると、スライダ１８がハウジング１４に対して移動して、コイルチューブ１７の基端を駆動部８側に移動させる。
【００３３】
すなわち、湾曲の前後において、湾曲の内径側に配置されるコイルチューブ１７の長さは変動しないが、コイルチューブ１７の基端が固定されていないので、コイルチューブ１７の基端がスライダ１８とハウジング１４との隙間を詰めるように変位するようになっている。
【００３４】
また、図５に示されるように、長尺ガイド部材６に２つの方向の湾曲が生じた場合について説明する。
コイルチューブ１７の湾曲の内径側の寸法は湾曲の前後において変化しないので、この長さを第１の湾曲部分、第２の湾曲部分においてそれぞれ、長さＬ１，Ｌ２とし、第１の湾曲部分および第２の湾曲部分の角度をそれぞれ、角度θ１，θ２とする。そして、長尺ガイド部材６の中心軸からコイルチューブ１７を構成している素線の中心位置までの半径を半径ｒとすると、第１の湾曲部分および第２の湾曲部分における長尺ガイド部材６の中心軸に沿う長さはそれぞれ、長さＬ１＋ｒθ１，Ｌ２＋ｒθ２となる。
【００３５】
すなわち、コイルチューブ１７は、湾曲の前後において、
（Ｌ１＋ｒθ１＋Ｌ２＋ｒθ２）−（Ｌ１＋Ｌ２）＝ｒ（θ１＋θ２）
だけ伸びていることになり、この伸びがスライダ１８の移動量となる。つまり、スライダ１８の移動量は、長尺ガイド部材６の総湾曲角度に半径ｒを乗算した値となる。半径ｒは定数であるため、スライダ１８の移動量から長尺ガイド部材６の総湾曲角度を求めることができる。
このことは、湾曲部分が２つの場合に限られず、任意の複数の場合に適用できる。
すなわち、総湾曲角度θｆｌｅｘは数１により表現される。
【００３６】
【数１】
2017138105.tif 000003
【００３７】
そして、この総湾曲角度θｆｌｅｘを用いることにより、ワイヤ９ａ，９ｂにかかる摩擦力Ｆｆは、
Ｆｆ＝Ｆｐ×（１−ｅｘｐ（―１×μθｆｌｅｘ））
により演算することができる。ここで、Ｆｐはワイヤ９ａ，９ｂに加える張力である。
【００３８】
すなわち、長尺ガイド部材６の各湾曲部分の曲率半径、湾曲方向および湾曲角度に関わることなく、総湾曲角度θｆｌｅｘのみによってワイヤ９ａ，９ｂにかかる摩擦力を算出することができる。したがって、スライダ１８の移動量から可動部７を適正に制御するための制御パラメータを一意に求めることができる。
【００３９】
このように構成された本実施形態に係るマニピュレータシステム１を用いて、患者Ｐの体内の処置を行う場合について説明する。
図１のマニピュレータシステム１を用いて体内の患部を処置するには、患者Ｐの体外から体腔内に挿入された内視鏡１２の挿入部のチャネルを介して、本実施形態に係るマニピュレータ３を先端の可動部７側から挿入していき、体内に配置されている内視鏡１２の挿入部の先端面の鉗子チャネルの開口から可動部７を突出させる。
【００４０】
この場合において、体腔は曲がりくねっている場合が多く、内視鏡１２の挿入部および該挿入部に設けられているチャネルは体腔の形状に倣って湾曲されて体腔内に挿入されている。したがって、このようなチャネルを介してマニピュレータ３が挿入される場合には、マニピュレータ３は長尺ガイド部材６をチャネルに合わせて湾曲させながら挿入されていくことになる。
【００４１】
本実施形態に係るマニピュレータ３において、長尺ガイド部材６が湾曲させられると、スライダ１８がハウジング１４に対して移動して、コイルチューブ１７の基端を駆動部８側に移動させる。すなわち、湾曲の前後において、湾曲の内径側に配置されるコイルチューブ１７の長さは変動しないが、コイルチューブ１７の基端が固定されていないので、コイルチューブ１７の基端がスライダ１８とハウジング１４との隙間を詰めるように変位する。その結果、マルチルーメンチューブ１６の張力が増大することが防止され、マルチルーメンチューブ１６の長さが維持され、ワイヤ９ａの経路長が延びることが防止される。
【００４２】
すなわち、長尺ガイド部材６が湾曲してもワイヤ９ａ，９ｂの経路長が変動しないので、駆動部８の作動と関係なく可動部７が作動してしまったり、ワイヤ９ａ，９ｂに過度の張力がかかってしまったりすることを防止して、可動部７を精度よく制御することができる。
【００４３】
そして、操作者が、スライダ１８の移動量を目盛２１によって読み取り、入力部２０を介して入力することにより、制御部４が、記憶部３０に移動量と対応づけて記憶されている制御パラメータを読み出し、読み出された制御パラメータを用いてマニピュレータ３を制御する。
すなわち、長尺ガイド部材６が複雑に湾曲させられている場合には、総湾曲角度θｆｌｅｘが増大するためマルチルーメンチューブ１６のルーメン１５ａ，１５ｂの内壁とワイヤ９ａ，９ｂとの摩擦が増大する。したがって、制御部４は増大した摩擦力に抗して可動部７を動作させるために、より大きな駆動力を駆動部８によって発生させる必要がある。
【００４４】
本実施形態に係るマニピュレータシステム１によれば、スライダ１８の移動量によって長尺ガイド部材６の総湾曲角度θｆｌｅｘを算出でき、それに基づいて制御パラメータを変更するので、ワイヤ９ａ，９ｂにかかる摩擦力が増大しても適正な駆動力を駆動部８により発生させて、可動部７をスムーズに動作させることができるという利点がある。
【００４５】
なお、本実施形態においては、図６Ａから図７Ｂに示されるように、長尺ガイド部材６を湾曲させることによって、スライダ１８がハウジング１４に近接する方向に移動した状態で、両者の相対位置をロックするロック機構２７を備えていてもよい。すなわち、内視鏡１２を体腔内に挿入することによって湾曲したチャネル内に挿入される本実施形態のマニピュレータ３は、チャネルの形状に合わせて長尺ガイド部材６が湾曲させられるが、挿入が完了した後には長尺ガイド部材６の形状は大きく変化しない。
【００４６】
したがって、ロック機構２７の作動により、スライダ１８がハウジング１４に近接した状態で両者の相対位置をロックすることにより、コイルチューブ１７によってマルチルーメンチューブ１６にかかる圧縮力を受けることができる。
ロック機構２７としては、図６Aおよび図６Ｂに示されるように、円筒状のスライダ１８の径方向外方から近接させられてスライダ１８の外周面を略半周にわたって覆うようにスライダ１８を収容する横断面略Ｃ字状の把持部材２８を採用してもよい。
【００４７】
駆動部８に対して動力を供給するモータユニット２９を駆動部８とは別体として着脱可能に構成し、把持部材２８をモータユニット２９に固定しておくことで、図６Ｂおよび図７Ｂに示されるように、駆動部８をモータユニット２９に取り付ける際に、スライダ１８を把持部材２８によって把持させ、スライダ１８外周面と把持部材２８の内周面との間の摩擦によって、マルチルーメンチューブ１６の長手方向に沿うスライダ１８の移動を拘束する構造のものを採用すればよい。図中、符号３１は摩擦を増大させる材質からなるコーティングである。
【００４８】
また、本実施形態においては、スライダ１８の移動量を目盛２１によって読み取り、入力部２０を介して入力させることとしたが、これに代えて、図８に示されるように、スライダ１８の移動量を検出するセンサ（移動量検出部）３２を配置することにしてもよい。
センサ３２としては、図９Ａおよび図９Ｂに示されるように、スライダ１８に固定されたプレート３３の移動量を直接検出する測距センサを採用してもよい。これにより、使い捨て部分と再利用部分とを分離し、再利用部分であるモータユニット２９側に、測距センサを配置することができる。また、スライダ１８の移動に連動するプーリ（図示略）を用意し、該プーリの回転角度を検出することにより、スライダ１８の移動量を間接的に検出するエンコーダ（図示略）を採用してもよい。
【００４９】
また、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるように、センサ３２としてスライダ１８の画像を取得するカメラを採用し、例えば、スライダ１８に設けたマーカ３４の位置を画像処理により検出することで、スライダ１８の移動量を検出することにしてもよい。
センサ３２を採用することにより、センサ３２により検出されたスライダ１８の移動量を直接、制御部４に入力することができ、操作者による入力の手間を省くことができる。
【００５０】
また、本実施形態においては、マルチルーメンチューブ１６として、複数のルーメン１５ａ，１５ｂがマルチルーメンチューブ１６の長手方向に沿って真っ直ぐに形成されているものを例示した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではなく、図１１に示されるように、マルチルーメンチューブ１６の長手軸回りに捻れたルーメン３４ａ，３４ｂを有するものを採用してもよい。
【００５１】
このようにすることで、太いマルチルーメンチューブ１６を使用することで、湾曲の際に曲率半径差が大きくなっても、湾曲による各ルーメン３４ａ，３４ｂの長さの変動を抑えて、ワイヤ９ａ，９ｂの経路長の変動を防止することができる。
【００５２】
また、本実施形態のマニピュレータ３として、マルチルーメンチューブ１６の基端がハウジング１４に固定されているものを用いたが、これに代えて、図１２に示されるように、マルチルーメンチューブ１６の基端がコイルチューブ１７の基端に固定されているものを用いてもよい。
【００５３】
このようにすることで、マルチルーメンチューブ１６の基端が、駆動部８のハウジング１４に対して、長尺ガイド部材６の長手方向に移動可能に取り付けられる。この場合、長尺ガイド部材６を駆動部８に対してマルチルーメンチューブ１６の長手方向に移動させることにより、最内径部分の圧縮量をコイルチューブ１７の基端に固定されているスライダ１８の移動量によって補償することができる。そして、内部を通るワイヤ９ａ，９ｂとの摩擦によるマルチルーメンチューブ１６の伸長を抑えることにより、安定的に駆動力を伝達することができる。すなわち、ワイヤ駆動による動力伝達の不安定性を抑制しつつ長尺ガイド部材６を湾曲させることができる。
【００５４】
また、本実施形態のマニピュレータ３として、ガイドチューブ１６はマルチルーメンチューブ形態として示したが、これに代えて、ガイドチューブ１６は複数のコイルチューブ１７で構成されているものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  マニピュレータシステム
２  マスタ装置（操作部）
３  マニピュレータ
４  制御部
６  長尺ガイド部材
７  可動部
８  駆動部
９ａ，９ｂ  ワイヤ（動力伝達部材）
１５ａ，１５ｂ，３４ａ，３４ｂ  ルーメン
１６  マルチルーメンチューブ（ガイドチューブ）
１７  コイルチューブ（アウタシース）
２０  入力部（移動量入力部）
２１  目盛（移動量表示部）
２７  ロック機構
３２  センサ（移動量検出部）
【図１】
2017138105.tif 000004
【図２Ａ】
2017138105.tif 000005
【図２Ｂ】
2017138105.tif 000006
【図３】
2017138105.tif 000007
【図４】
2017138105.tif 000008
【図５】
2017138105.tif 000009
【図６Ａ】
2017138105.tif 000010
【図６Ｂ】
2017138105.tif 000011
【図７Ａ】
2017138105.tif 000012
【図７Ｂ】
2017138105.tif 000013
【図８】
2017138105.tif 000014
【図９Ａ】
2017138105.tif 000015
【図９Ｂ】
2017138105.tif 000016
【図１０Ａ】
2017138105.tif 000017
【図１０Ｂ】
2017138105.tif 000018
【図１１】
2017138105.tif 000019
【図１２】
2017138105.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月8日(2017.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータと、
該マニピュレータを動作させるための入力を行う操作部と、
該操作部への入力に基づいて前記マニピュレータを制御する制御部とを備え、
前記マニピュレータが、可動部と、該可動部に供給する動力を発生する駆動部と、一端に前記可動部、他端に前記駆動部を取り付ける細長い軟性の長尺ガイド部材と、前記駆動部の動力を前記可動部に伝達する細長い動力伝達部材とを備え、
前記長尺ガイド部材が、前記動力伝達部材を長手方向に貫通させるルーメンを有する細長い軟性のガイドチューブと、該ガイドチューブの外周を被覆する該ガイドチューブより高剛性のアウタシースとを備え、
該アウタシースの基端が、前記駆動部に対して、前記長尺ガイド部材の長手方向に移動可能に取り付けられ、
前記制御部が、前記アウタシースの移動量に応じて制御パラメータを変更するマニピュレータシステム。
【請求項２】
前記ガイドチューブの基端が、前記駆動部に対して、前記長尺ガイド部材の長手方向に移動可能に取り付けられている請求項1に記載のマニピュレータシステム。
【請求項３】
前記アウタシースの移動量を表示する移動量表示部と、
前記アウタシースの移動量を入力する移動量入力部とを備え、
前記制御部が、前記移動量入力部から入力された移動量に応じて前記制御パラメータを変更する請求項１に記載のマニピュレータシステム。
【請求項４】
前記アウタシースの移動量を検出する移動量検出部を備え、
前記制御部が、前記移動量検出部により検出された移動量に応じて前記制御パラメータを変更する請求項１に記載のマニピュレータシステム。
【請求項５】
前記アウタシースが、前記駆動部に対して移動可能に設けられ、
前記アウタシースと前記駆動部とを任意の相対位置で固定するロック機構を備える請求項３または請求項４に記載のマニピュレータシステム。
【請求項６】
前記ルーメンが、前記ガイドチューブの長手軸回りに捻れた形状を有する請求項１に記載のマニピュレータシステム。
【国際調査報告】
2017138105.tif 000021
2017138105.tif 000022