(57)【要約】【課題】手首部材周辺の構造・形状を簡略化するとともに、部品点数を削減してコストを低減することが可能な医療器具を提供する。【解決手段】医療器具は、中空のシャフト１８と、シャフト１８の先端部にピッチ軸Ｏｐを中心に回動可能に支持された手首部材５８と、手首部材５８の先端部にヨー軸Ｏｙを中心に回動可能に設けられたエンドエフェクタ１９と、エンドエフェクタ１９を駆動する第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂと、手首部材５８を駆動する第３ワイヤ５２ｃと、ピッチ軸Ｏｐ上に設けられ、第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂをガイドするメインガイド部７４と、シャフト１８の先端部近傍においてメインガイド部７４よりもシャフト１８の基端部側で第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂをガイドするアイドルガイド部８０とを備える。【選択図】図３
2011200593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のシャフトと、
前記シャフトの先端部に第１軸心を中心に回動可能に支持された手首部材と、
前記手首部材の先端部に第２軸心を中心に回動可能に設けられたエンドエフェクタと、
可撓性を有する索状体からなり、前記エンドエフェクタを駆動するエンドエフェクタ用動力伝達部材と、
可撓性を有する索状体からなり、前記手首部材を駆動する手首部材用動力伝達部材と、
前記第１軸心上に設けられ、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするメインガイド部と、
前記シャフトの先端部近傍において前記メインガイド部よりも前記シャフトの基端部側で前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするアイドルガイド部と、を備える、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項２】
請求項１記載の医療器具において、
前記メインガイド部は、前記手首部材の両側にそれぞれ設けられた第１及び第２メインガイド部とからなり、
前記アイドルガイド部は、前記第１及び第２メインガイド部にそれぞれ対応して設けられた第１及び第２アイドルガイド部とからなり、
前記第１及び第２アイドルガイド部は、１本の支持軸により共通に支持されている、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項３】
請求項１記載の医療器具において、
前記アイドルガイド部は、前記シャフトの内部で両持ち支持された支持軸により支持されている、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の医療器具において、
前記エンドエフェクタは、互いに独立に回動可能に設けられた第１及び第２エンドエフェクタ部材を有し、
前記エンドエフェクタ用動力伝達部材は、前記第１エンドエフェクタ部材を駆動する第１部材と、前記第２エンドエフェクタ部材を駆動する第２部材とを有し、
前記メインガイド部は、前記第１部材をガイドする部位と前記第２部材をガイドする部位とを同一部材上に一体的に設けた構成である、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項５】
請求項４記載の医療器具において、
前記アイドルガイド部は、前記第１部材をガイドする第１ガイド面と前記第２部材をガイドする第１ガイド面とを同一部材上に一体的に設けた構成である、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の医療器具において、
前記エンドエフェクタは、互いに独立に回動可能に設けられた第１及び第２エンドエフェクタ部材を有し、
前記エンドエフェクタ用動力伝達部材は、前記第１エンドエフェクタ部材を駆動する第１部材と、前記第２エンドエフェクタ部材を駆動する第２部材とを有し、
前記アイドルガイド部は、前記第１部材をガイドする第１ガイド面と前記第２部材をガイドする第１ガイド面とを同一部材上に一体的に設けた構成である、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項７】
中空のシャフトと、
前記シャフトの先端部に第１軸心を中心に回動可能に支持された手首部材と、
前記手首部材の先端部に第２軸心を中心に回動可能に設けられたエンドエフェクタと、
可撓性を有する索状体からなり、前記エンドエフェクタを駆動するエンドエフェクタ用動力伝達部材と、
可撓性を有する索状体からなり、前記手首部材を駆動する手首部材用動力伝達部材と、
前記第１軸心上に設けられ、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするメインガイド部と、
前記メインガイド部と前記エンドエフェクタとの間で前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするアイドルガイド部と、を備え、
前記エンドエフェクタは、互いに独立に回動可能に設けられた第１及び第２エンドエフェクタ部材を有し、
前記エンドエフェクタ用動力伝達部材は、前記第１エンドエフェクタ部材を駆動する第１部材と、前記第２エンドエフェクタ部材を駆動する第２部材とを有し、
前記メインガイド部は、前記第１部材をガイドする部位と前記第２部材をガイドする部位とを同一部材上に一体的に設けた構成である、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項８】
請求項７記載の医療器具において、
前記アイドルガイド部は、前記第１部材をガイドする第１ガイド面と前記第２部材をガイドする第２ガイド面とを同一部材上に一体的に設けた構成である、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項９】
中空のシャフトと、
前記シャフトの先端部に第１軸心を中心に回動可能に支持された手首部材と、
前記手首部材の先端部に第２軸心を中心に回動可能に設けられたエンドエフェクタと、
可撓性を有する索状体からなり、前記エンドエフェクタを駆動するエンドエフェクタ用動力伝達部材と、
可撓性を有する索状体からなり、前記手首部材を駆動する手首部材用動力伝達部材と、
前記第１軸心上に設けられ、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするメインガイド部と、
前記メインガイド部と前記エンドエフェクタとの間で前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするアイドルガイド部と、を備え、
前記エンドエフェクタは、互いに独立に回動可能に設けられた第１及び第２エンドエフェクタ部材を有し、
前記エンドエフェクタ用動力伝達部材は、前記第１エンドエフェクタ部材を駆動する第１部材と、前記第２エンドエフェクタ部材を駆動する第２部材とを有し、
前記アイドルガイド部は、前記第１部材をガイドする第１ガイド面と前記第２部材をガイドする第２ガイド面とを同一部材上に一体的に設けた構成である、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の医療器具において、
前記メインガイド部は、前記手首部材と一体化した構成である、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の医療器具において、
前記メインガイド部は、前記シャフトと一体化した構成である、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項１２】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の医療器具において、
前記エンドエフェクタは、互いに独立に回動可能に設けられた第１及び第２エンドエフェクタ部材を有し、
前記エンドエフェクタ用動力伝達部材は、前記第１エンドエフェクタ部材を駆動する第１部材と、前記第２エンドエフェクタ部材を駆動する第２部材とを有し、
前記メインガイド部は、前記手首部材の両側にそれぞれ設けられた第１及び第２メインガイド部とからなり、
前記アイドルガイド部は、前記第１メインガイド部と前記第２メインガイド部にそれぞれ対応して、前記第１部材をガイドする第１ガイド面と前記第２部材をガイドする第２ガイド面とを２つずつ有し、２つの前記第１ガイド面と２つの前記第２ガイド面のすべてが同一部材上に一体的に設けられている、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項１３】
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の医療器具において、
前記メインガイド部は、前記手首部材の両側にそれぞれ設けられた第１及び第２メインガイド部とからなり、
前記アイドルガイド部は、前記第１メインガイド部と前記第２メインガイド部にそれぞれ対応して、前記第１ガイド面と前記第２ガイド面とを２つずつ有し、２つの前記第１ガイド面と２つの前記第２ガイド面のすべてが同一部材上に一体的に設けられている、
ことを特徴とする医療器具。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項記載の医療器具において、
前記アイドルガイド部は、前記シャフトと一体化した構成である、
ことを特徴とする医療器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空シャフトの先端に姿勢変更可能なエンドエフェクタを備えた医療器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡下外科手術（また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。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。
【０００３】
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に加えて、先端部に複数の関節を有して先端部の姿勢を変更できる鉗子、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、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。特許文献１にて提案された医療用マニピュレータは、エンドエフェクタ及び関節を有する先端動作部を含む作業部と、先端動作部を動作させるための駆動機構を有する操作部とを備える。この駆動機構は、先端動作部の姿勢を変更するためのアクチュエータと、エンドエフェクタを開閉動作させるためのアクチュエータとを含んでおり、操作部に設けられた操作入力部に対する操作に応じて各アクチュエータが駆動し、先端動作部が動作する。
【０００４】
一方、下記特許文献２では、中空シャフトの先端に鉗子等のエンドエフェクタを姿勢変更可能に設けた医療器具をロボットアームに取り付け、ロボットアームにより医療器具を移動させるとともに、ワイヤ等を含む駆動機構によりエンドエフェクタの開閉動作及び姿勢変更動作をさせる技術が提案されている。引用文献２に記載された医療器具では、中空シャフトの先端部にピッチ動作が可能な手首部材を設け、手首部材の先端部に一対のエンドエフェクタ部材を回動可能に設け、手首部材の基端部の両側に第１のプーリ（以下、メインプーリという）を設け、エンドエフェクタ部材と第１のプーリの間の手首部材の両側に第２のプーリ（以下、アイドルプーリという）を片持ち支持して設け、エンドエフェクタ部材、メインプーリ及びアイドルプーリに、第１及び第２ワイヤを掛け回してなる。手首部材の両側に設けられたアイドルプーリは、一方側と他方側とでオフセットした位置で軸により片持ち支持されている。また、各メインプーリ及び各アイドルプーリは、それぞれ、第１ワイヤ用の外側プーリと、第２ワイヤ用の内側プーリとで構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０１６０７号公報
【特許文献２】米国特許第６３９４９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
医療用マニピュレータの先端動作部の駆動機構として、特許文献２にて提案された駆動機構を採用することが考えられる。しかしながら、特許文献２にて提案された駆動機構では、手首部材にアイドルプーリが片持ち支持されているため、剛性・強度が不足し、アイドルプーリやこれを支持する軸が脱落する危険性がある。また、アイドルプーリは、内側プーリと外側プーリとからなるため、部品点数が多く、組立が煩雑であり、結果としてコストが高騰する。さらに、アイドルプーリは、手首部材に設けられ、しかも、一方側と他方側とでオフセットして設けられているため、手首部材周辺の構造・形状が複雑となり、結果としてコストが高騰する。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、手首部材周辺の構造・形状を簡略化するとともに、部品点数を削減してコストを低減することが可能な医療器具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、本発明に係る医療器具は、中空のシャフトと、前記シャフトの先端部に第１軸心を中心に回動可能に支持された手首部材と、前記手首部材の先端部に第２軸心を中心に回動可能に設けられたエンドエフェクタと、可撓性を有する索状体からなり、前記エンドエフェクタを駆動するエンドエフェクタ用動力伝達部材と、可撓性を有する索状体からなり、前記手首部材を駆動する手首部材用動力伝達部材と、前記第１軸心上に設けられ、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするメインガイド部と、前記シャフトの先端部近傍において前記メインガイド部よりも前記シャフトの基端部側で前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするアイドルガイド部と、を備える、ことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、手首部材にアイドルガイド部を設けるのではなく、メインガイド部よりもシャフトの基端部側にアイドルガイド部を設けているので、手首部材周辺の構造・形状を簡素化でき、結果としてコストを低減できる。
【００１０】
前記メインガイド部は、前記手首部材の両側にそれぞれ設けられた第１及び第２メインガイド部とからなり、前記アイドルガイド部は、前記第１及び第２メインガイド部にそれぞれ対応して設けられた第１及び第２アイドルガイド部とからなり、前記第１及び第２アイドルガイド部は、１本の支持軸により共通に支持されているとよい。
【００１１】
上記の構成によれば、第１及び第２アイドルガイド部が１本の支持軸により共通に支持されるので、部品点数を削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化が可能となる。
【００１２】
前記アイドルガイド部は、前記シャフトの内部で両持ち支持された支持軸により支持されているとよい。
【００１３】
上記の構成によれば、アイドルガイド部を支持する支持軸がシャフトの内部で両持ち支持されているので、剛性・強度を向上することができ、結果としてアイドルガイド部及びこれを支持する支持軸を確実に保持できる。
【００１４】
前記エンドエフェクタは、互いに独立に回動可能に設けられた第１及び第２エンドエフェクタ部材を有し、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材は、前記第１エンドエフェクタ部材を駆動する第１部材と、前記第２エンドエフェクタ部材を駆動する第２部材とを有し、前記メインガイド部は、前記第１部材をガイドする部位と前記第２部材をガイドする部位とを同一部材上に一体的に設けた構成であるとよい。
【００１５】
上記の構成によれば、メインガイド部において、第１部材をガイドする部品と第２部材をガイドする部品とが個別に設けられているのではなく、第１部材をガイドする部位と第２部材をガイドする部位とを同一部材上に一体的に設けている。このため、部品点数を削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化に寄与できる。
【００１６】
前記アイドルガイド部は、前記第１部材をガイドする第１ガイド面と前記第２部材をガイドする第１ガイド面とを同一部材上に一体的に設けた構成であるとよい。
【００１７】
上記の構成によれば、アイドルガイド部において、第１部材をガイドする部品と第２部材をガイドする部品とが個別に設けられているのではなく、第１部材をガイドする第１ガイド面と第２部材をガイドする第２ガイド面とを同一部材上に一体的に設けている。このため、部品点数を大幅に削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化に一層寄与できる。
【００１８】
前記エンドエフェクタは、互いに独立に回動可能に設けられた第１及び第２エンドエフェクタ部材を有し、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材は、前記第１エンドエフェクタ部材を駆動する第１部材と、前記第２エンドエフェクタ部材を駆動する第２部材とを有し、前記アイドルガイド部は、前記第１部材をガイドする第１ガイド面と前記第２部材をガイドする第１ガイド面とを同一部材上に一体的に設けた構成であるとよい。
【００１９】
上記の構成によれば、アイドルガイド部において、第１部材をガイドする部品と第２部材をガイドする部品とが個別に設けられているのではなく、第１部材をガイドする第１ガイド面と第２部材をガイドする第２ガイド面とを同一部材上に一体的に設けている。このため、部品点数を大幅に削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化に寄与できる。
【００２０】
また、本発明に係る医療器具は、中空のシャフトと、前記シャフトの先端部に第１軸心を中心に回動可能に支持された手首部材と、前記手首部材の先端部に第２軸心を中心に回動可能に設けられたエンドエフェクタと、可撓性を有する索状体からなり、前記エンドエフェクタを駆動するエンドエフェクタ用動力伝達部材と、可撓性を有する索状体からなり、前記手首部材を駆動する手首部材用動力伝達部材と、前記第１軸心上に設けられ、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするメインガイド部と、前記メインガイド部と前記エンドエフェクタとの間で前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするアイドルガイド部と、を備え、前記エンドエフェクタは、互いに独立に回動可能に設けられた第１及び第２エンドエフェクタ部材を有し、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材は、前記第１エンドエフェクタ部材を駆動する第１部材と、前記第２エンドエフェクタ部材を駆動する第２部材とを有し、前記メインガイド部は、前記第１部材をガイドする部位と前記第２部材をガイドする部位とを同一部材上に一体的に設けた構成である、ことを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、メインガイド部において、第１部材をガイドする部品と第２部材をガイドする部品とが個別に設けられているのではなく、第１部材をガイドする部位と第２部材をガイドする部位とを同一部材上に一体的に設けたので、部品点数を大幅に削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化に寄与できる。
【００２２】
前記アイドルガイド部は、前記第１部材をガイドする第１ガイド面と前記第２部材をガイドする第２ガイド面とを同一部材上に一体的に設けた構成であるとよい。
【００２３】
上記の構成によれば、アイドルガイド部において、第１部材をガイドする部品と第２部材をガイドする部品とを個別に設けるのではなく、第１部材をガイドする部位と第２部材をガイドする部位とを同一部材上に一体的に設けたことから、部品点数を大幅に削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化に寄与できる。
【００２４】
また、本発明に係る医療器具は、中空のシャフトと、前記シャフトの先端部に第１軸心を中心に回動可能に支持された手首部材と、前記手首部材の先端部に第２軸心を中心に回動可能に設けられたエンドエフェクタと、可撓性を有する索状体からなり、前記エンドエフェクタを駆動するエンドエフェクタ用動力伝達部材と、可撓性を有する索状体からなり、前記手首部材を駆動する手首部材用動力伝達部材と、前記第１軸心上に設けられ、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするメインガイド部と、前記メインガイド部と前記エンドエフェクタとの間で前記エンドエフェクタ用動力伝達部材をガイドするアイドルガイド部と、を備え、前記エンドエフェクタは、互いに独立に回動可能に設けられた第１及び第２エンドエフェクタ部材を有し、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材は、前記第１エンドエフェクタ部材を駆動する第１部材と、前記第２エンドエフェクタ部材を駆動する第２部材とを有し、前記アイドルガイド部は、前記第１部材をガイドする第１ガイド面と前記第２部材をガイドする第２ガイド面とを同一部材上に一体的に設けた構成である、ことを特徴とする。
【００２５】
上記の構成によれば、アイドルガイド部において、第１部材をガイドする部品と第２部材をガイドする部品とを個別に設けるのではなく、第１部材をガイドする部位と第２部材をガイドする部位とを同一部材上に一体的に設けたことから、部品点数を大幅に削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化に寄与できる。
【００２６】
前記メインガイド部は、前記手首部材と一体化した構成であるとよい。このようにすると、手首部材とメインガイド部とを一体の部品として構成することができることから、部品点数を大幅に削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化に寄与できる。
【００２７】
前記メインガイド部は、前記シャフトと一体化した構成であるとよい。このようにすると、シャフトとメインガイド部とを一体の部品として構成することができることから、部品点数を大幅に削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化に寄与できる。
【００２８】
前記エンドエフェクタは、互いに独立に回動可能に設けられた第１及び第２エンドエフェクタ部材を有し、前記エンドエフェクタ用動力伝達部材は、前記第１エンドエフェクタ部材を駆動する第１部材と、前記第２エンドエフェクタ部材を駆動する第２部材とを有し、前記メインガイド部は、前記手首部材の両側にそれぞれ設けられた第１及び第２メインガイド部とからなり、前記アイドルガイド部は、前記第１メインガイド部と前記第２メインガイド部にそれぞれ対応して、前記第１部材をガイドする第１ガイド面と前記第２部材をガイドする第２ガイド面とを２つずつ有し、２つの前記第１ガイド面と２つの前記第２ガイド面のすべてが同一部材上に一体的に設けられているとよい。このように構成されていると、部品点数を大幅に削減できる。
【００２９】
前記メインガイド部は、前記手首部材の両側にそれぞれ設けられた第１及び第２メインガイド部とからなり、前記アイドルガイド部は、前記第１メインガイド部と前記第２メインガイド部にそれぞれ対応して、前記第１ガイド面と前記第２ガイド面とを２つずつ有し、２つの前記第１ガイド面と２つの前記第２ガイド面のすべてが同一部材上に一体的に設けられているとよい。このように構成されていると、部品点数を大幅に削減できる。
【００３０】
前記アイドルガイド部は、前記シャフトと一体化した構成であるとよい。このように構成されていると、部品点数を大幅に削減できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る医療器具によれば、手首部材周辺の構造・形状を簡略化できるとともに、部品点数を削減してコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る医療器具の一実施形態としての医療用マニピュレータの斜視図である。
【図２】操作部と作業部とが分離した状態の医療用マニピュレータを示す一部省略側面図である。
【図３】第１構成例に係る先端動作部及びその周辺部の斜視図である。
【図４】第２構成例に係る先端動作部及びその周辺部の斜視図である。
【図５】第３構成例に係る先端動作部及びその周辺部の斜視図である。
【図６】本発明に係る医療器具を備えた手術用ロボットシステムの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る医療器具１０について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る医療器具１０の斜視図である。本実施の形態において、医療器具１０は、使用者（医師等の医療従事者）が把持して操作することで先端に設けられたエンドエフェクタ１９を動作させる医療用マニピュレータ１０Ａ（以下、マニピュレータという）として構成されている。
【００３４】
マニピュレータ１０Ａは、先端に設けられた先端動作部１２で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用の器具であり、通常、把持鉗子やニードルドライバ（持針器）等とも呼ばれる。マニピュレータ１０Ａは、医療用器具を構成するマニピュレータ本体１１と、マニピュレータ本体１１にケーブル２８を介して接続されたコントローラ２９とを備える。マニピュレータ本体１１は、ボディ２１と、ボディ２１から延出するシャフト１８と、シャフト１８の先端に設けられ、エンドエフェクタ１９を含む先端動作部１２とを有する。
【００３５】
以下の説明では、シャフト１８の延在方向をＺ方向と規定し、さらに、シャフト１８の前方（先端側）をＺ１方向、後方（根元側）をＺ２方向と規定する。また、Ｚ方向に直角な方向であって、マニピュレータ本体１１を図１の姿勢にしたときのマニピュレータ本体１１を基準とした左右方向をＸ方向とし、特に、マニピュレータ本体１１の左側方向をＸ１方向、右側方向をＸ２方向と規定する。また、Ｚ方向に直角な方向であって、マニピュレータ本体１１を図１の姿勢にしたときのマニピュレータ本体１１の上下方向をＹ方向とし、特に、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向と規定する。
【００３６】
なお、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ本体１１が基準姿勢（中立姿勢）である場合を基準として表すものとする。これらの方向は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ本体１１は任意の向きで（例えば、上下を反転させて）使用可能であることは勿論である。
【００３７】
マニピュレータ本体１１は、人手によって把持及び操作される操作部１４と、該操作部１４に対して着脱自在な作業部１６とを有する。操作部１４は、上述したボディ２１の一部を構成し、筐体を構成しＺ１方向及びＹ２方向に略Ｌ字状に延在する左右一対の上部カバー２５ａ、２５ｂと、上部カバー２５ａ、２５ｂ内に収容された駆動部３０と、人手によって操作される複合入力部２４とを有する。
【００３８】
駆動部３０は、エンドエフェクタ１９の開閉動作及び姿勢変更動作を行うための駆動源として第１、第２及び第３モータ４０ａ〜４０ｃを有し、各モータ４０ａ〜４０ｃの駆動力が先端動作部１２に機械的に伝達されることで、エンドエフェクタ１９の開閉動作及び姿勢変更動作ができるように構成されている。
【００３９】
操作部１４の基端側でＹ２方向に延びた部分は、人手によって把持されるグリップハンドル２６として構成されている。複合入力部２４は、グリップハンドル２６の上部の傾斜面に設けられており、第１操作部９０及び第２操作部９２を有する。第１操作部９０に対する左右方向への操作及び第２操作部９２に対する前後方向への操作を単独又は複合的に行うことで、その操作に応じた信号がコントローラ２９に送信され、コントローラ２９が駆動部３０の駆動を制御することにより、先端動作部１２の姿勢変更が行われる。
【００４０】
グリップハンドル２６を挟んで、複合入力部２４の反対側には、グリップハンドル２６に対して進退可能にトリガレバー３６が設けられている。トリガレバー３６は、指輪部３６ａと、この指輪部３６ａのＹ２側に設けられた略円弧状の指掛け突起３６ｂとを有する。図示例のトリガレバー３６は、上部カバー２５ａ、２５ｂ内に設けられた図示しないトリガ軸を支点としてＸ方向の軸心を中心に回動可能に支持されるとともに、上部カバー２ａ、２５ｂ内で図示しないセンサに接続されている。トリガレバー３６の進退量（操作量）は、前記センサによって計測されてコントローラ２９に供給される。なお、トリガレバー３６は、グリップハンドル２６に対して直線的に進退可能なように設けられてもよい。
【００４１】
作業部１６は、Ｚ方向で略対称に分割された一対の下部カバー３７ａ、３７ｂを筐体としており、上記の先端動作部１２と、この先端動作部１２を先端に設けた長尺且つ中空のシャフト１８と、このシャフト１８の基端側が固定され、下部カバー３７ａ、３７ｂ内に収容されたプーリボックス３２とを有する。下部カバー３７ａ、３７ｂ及びプーリボックス３２は、上述したボディ２１の一部を構成する。
【００４２】
作業部１６は、操作部１４に設けられた左右一対の着脱レバー３９によって当該操作部１４と連結・固定されると共に、着脱レバー３９の開放操作によって操作部１４から分離可能であり、特別な器具を用いることなく、手術現場で容易に交換作業等を行うことができる。
【００４３】
先端動作部１２は、トリガレバー３６の操作に基づいて開閉動作するエンドエフェクタ１９と、複合入力部２４の操作に基づいてエンドエフェクタ１９の姿勢を変化させる姿勢変更機構１３とを有する。エンドエフェクタ１９は、例えば、生体の一部や縫合用の針を把持するグリッパ、生体の一部を切断するハサミ等として、所定の開閉動作軸を基準に開閉動作可能に構成される。
【００４４】
先端動作部１２及びシャフト１８は細径に構成されており、患者の腹部等に装着された円筒形状のトラカール２０を通して体腔２２内に挿入可能であり、複合入力部２４及びトリガレバー３６の操作によって体腔２２内で患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。
【００４５】
エンドエフェクタ１９は、開閉軸を中心として回動することによる開閉動作が可能である。姿勢変更機構１３は、Ｘ方向のピッチ軸Ｏｐを基準に傾動するピッチ動作と、ピッチ軸Ｏｐと非平行なヨー軸Ｏｙを基準に傾動するヨー動作とが可能であり、ピッチ動作とヨー動作とを選択的にまたは複合的に行うことが可能である。従って、先端動作部１２は、エンドエフェクタ１９の開閉動作、ピッチ動作及びヨー動作からなる３軸の動作が可能である。
【００４６】
エンドエフェクタ１９の開閉動作は、人手によるトリガレバー３６の操作（押し引き操作）に基づいて第１及び第２モータ４０ａ、４０ｂが駆動し、各モータ４０ａ、４０ｂの駆動力が先端動作部１２に機械的に伝達されることで行われる。エンドエフェクタ１９のヨー動作は、第１操作部９０に対する人手による左右方向の操作に基づいて第１及び第２モータ４０ａ、４０ｂが駆動し、各モータ４０ａ、４０ｂの駆動力が先端動作部１２に機械的に伝達されることで行われる。エンドエフェクタ１９のピッチ動作は、第２操作部９２に対する人手による前後方向の操作に基づいて第３モータ４０ｃ並びに第１モータ４０ａ及び第２モータ４０ｂが駆動し、各モータ４０ａ〜４０ｂの駆動力が先端動作部に機械的に伝達されることで行われる。
【００４７】
コントローラ２９は、マニピュレータ本体１１を総合的に制御する制御部であって、グリップハンドル２６の下端部から延在するケーブル２８と接続される。コントローラ２９の機能の一部又は全部は、例えば操作部１４に一体的に搭載することもできる。
【００４８】
図２は、操作部１４と作業部１６とが分離した状態のマニピュレータ本体１１を示す一部省略側面図である。図２に示すように、操作部の上部カバー内２５ａ、２５ｂには、第１、第２及び第３モータ４０ａ〜４０ｃが、出力軸をＹ方向側に向けて、Ｚ方向に沿って並べて配置されている。各モータ４０ａ〜４０ｃの先端部（図２で下端部）には、例えば断面波形状の係合凸部４２ａ〜４２ｃが設けられている。また、操作部には、Ｙ２方向に延出する複数のアライメントピン４４が設けられている。
【００４９】
作業部１６の下部カバー３７ａ、３７ｂ内に配置されたプーリボックス３２には、３つの駆動プーリ（以下、第１駆動プーリ５０ａ、第２駆動プーリ５０ｂ、第３駆動プーリ５０ｃという）が、Ｙ方向の軸心を中心に回転自在に設けられている。各駆動プーリ５０ａ〜５０ｃは、作業部１６が操作部１４に装着された状態で、それぞれモータ４０ａ〜４０ｃに対して同軸となるように、Ｚ方向に互いに離間して配置されている。各駆動プーリ５０ａ〜５０ｃの上端には、プーリボックス３２の上面から露出した、例えば断面波形状の係合凹部４６ａ〜４６ｃが設けられている。従って、操作部１４と作業部１６との装着時、係合凸部４２ａ〜４２ｃと係合凹部４６ａ〜４６ｃとが係合し、これにより、各モータ４０ａ〜４０ｃからの回転駆動力が各駆動プーリ５０ａ〜５０ｃへと伝達される。なお、係合凸部４２ａ〜４２ｃや係合凹部４６ａ〜４６ｃの係合構造は他の構造であってもよい。
【００５０】
第１駆動プーリ５０ａには第１ワイヤ（エンドエフェクタ駆動用動力伝達部材）５２ａが、第２駆動プーリ５０ｂには第２ワイヤ（エンドエフェクタ用動力伝達部材）５２ｂが、第３駆動プーリ５０ｃには第３ワイヤ（手首部材用動力伝達部材）５２ｃが、それぞれ、例えば、１．５回以上巻き掛けられている。各ワイヤ５２ａ〜５２ｃは、シャフト１８の中空部を通って図１に示した先端動作部１２まで延在し、先端動作部１２（図１参照）に設けられた姿勢変更機構１３に駆動力を伝達する。これにより、各モータ４０ａ〜４０ｃからの回転駆動力が、駆動プーリ５０ａ〜５０ｃ、前記各ワイヤ５２ａ〜５２ｃを介して図１に示した姿勢変更機構１３に伝達され、エンドエフェクタ１９の開閉動作及び姿勢変更が行われる。なお、各ワイヤ５２ａ〜５２ｃは、同種・同径のものを用いることができる。
【００５１】
作業部１６には、操作部１４に設けられた複数のアライメントピン４４にそれぞれ対応した複数の嵌合穴４８が設けられている。複数の嵌合穴４８は、Ｙ方向に延在し、作業部１６のＹ１方向側の面で開口している。作業部１６を操作部１４に装着する際、各アライメントピン４４が、それぞれ対応する嵌合穴４８に挿入及び案内されることで、操作部１４に対する作業部１６の位置決めを簡便且つ確実に行うことができる。
【００５２】
次に、上述した先端動作部１２について、いくつかの構成例を説明する。図３は、第１構成例に係る先端動作部１２ａ及びその周辺部の斜視図である。中空のシャフト１８の先端部において、Ｘ方向の両側には、Ｚ１方向に突出した２つの突出片５４が設けられ、当該突出片５４間に固定された軸５６により、手首部材５８がピッチ軸Ｏｐ（第１軸心）を中心に回動自在に支持されている。図示例において、ピッチ軸ＯｐはＸ方向と一致する。手首部材５８の基端部側（Ｚ２方向側の端部）には、外周環状溝６０ａを有するプーリ部６０が設けられている。プーリ部６０を回転動作させるように、プーリ部６０に第３ワイヤ（手首駆動ワイヤ）５２ｃが巻き掛けられている。第３ワイヤ５２ｃとプーリ部６０との間ですべりが生じないように、第３ワイヤ５２ｃの一部は図示しない固定部によりプーリ部６０に固定されている。なお、プーリ部６０の位置で、第３ワイヤ５２ｃを切断してその自由端をそれぞれプーリ部６０に固定してもよい。
【００５３】
手首部材５８の先端側（自由端側）には、エンドエフェクタ１９を動作可能に保持する先端保持部６２が設けられている。先端保持部６２とプーリ部６０との間には、連結部６４が設けられている。先端保持部６２は、連結部６４の先端から分岐する２つのアーム部６６を有し、アーム部６６間にエンドエフェクタ１９が保持されている。手首部材５８がＺ方向を指向する中立位置（基準位置）にある状態で、２つのアーム部６６は、Ｙ方向に離間してＺ１方向に延在する。
【００５４】
エンドエフェクタ１９は、第１エンドエフェクタ部材１９ａ及び第２エンドエフェクタ部材１９ｂからなる。第１及び第２エンドエフェクタ部材１９ａ、１９ｂは、アーム部６６間に固定された軸６８により支持されることで、ヨー軸Ｏｙ（第２軸心）を中心に互いに独立に回動可能となっている。第１及び第２エンドエフェクタ部材１９ａ、１９ｂの基端部側には、それぞれプーリ部７０ａ、７０ｂが設けられている。各プーリ部７０ａ、７０ｂの外周には、円周環状溝７２が形成され、一方のプーリ部７０ａの円周環状溝７２に第１ワイヤ５２ａが略半周分だけ巻き掛けられ、他方のプーリ部７０ｂの円周環状溝７２に第２ワイヤ５２ｂが略半周分だけ巻き掛けられている。
【００５５】
また、第１ワイヤ５２ａとプーリ部７０ａとの間ですべりが生じないように、第１ワイヤ５２ａの一部は図示しない固定部によりプーリ部７０ａに固定されている。なお、プーリ部７０ａの位置で、第１ワイヤ５２ａを切断してその自由端をそれぞれプーリ部７０ａに固定してもよい。
【００５６】
同様に、第２ワイヤ５２ｂとプーリ部７０ｂとの間ですべりが生じないように、第２ワイヤ５２ｂの一部は図示しない固定部によりプーリ部７０ｂに固定されている。なお、プーリ部７０ｂの位置で、第２ワイヤ５２ｂを切断してその自由端をそれぞれプーリ部７０ｂに固定してもよい。
【００５７】
ピッチ軸Ｏｐ上には、第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂをガイドするメインガイド部７４が設けられている。具体的には、メインガイド部７４は、シャフト１８の内側で手首部材５８のＸ方向の両側に設けられた第１メインガイド部７６及び第２メインガイド部７８とからなる。本実施の形態において、第１メインガイド部７６及び第２メインガイド部７８は、ピッチ軸Ｏｐを中心に互いに独立に回転可能な外側プーリ７６ａ、７８ａと内側プーリ７６ｂ、７８ｂとからなる。外側プーリ７６ａ、７８ａ及び内側プーリ７６ｂ、７８ｂは、支持軸５６により支持されている。
【００５８】
外側プーリ７６ａ、７８ａには、第１ワイヤ５２ａをガイドする部位であるガイド面７７ａがそれぞれ形成されている。内側プーリ７６ｂ、７８ｂには、第２ワイヤ５２ｂをガイドする部位であるガイド面７７ｂがそれぞれ形成されている。各ガイド面７７ａ、７７ｂは、周方向に延在する環状溝として構成されている。
【００５９】
シャフト１８の先端近傍の内部において、メインガイド部７４の近傍で、且つメインガイド部７４よりもシャフト１８の基端部側（Ｚ２方向側）の位置には、アイドルガイド部８０が設けられている。具体的には、アイドルガイド部８０は、第１メインガイド部７６のＺ２方向に近接して設けられた第１アイドルガイド部８２と、第２メインガイド部７８のＺ２方向に近接して設けられた第２アイドルガイド部８４とを有する。第１アイドルガイド部８２と第２アイドルガイド部８４は、ピッチ軸Ｏｐと平行な向きでシャフト１８に固定された支持軸８６により、回転自在に支持されている。支持軸８６は、シャフト１８により両持ち支持で固定されている。本実施の形態において、第１及び第２アイドルガイド部８２、８４は、それぞれ、外側プーリ８２ａ、８４ａと内側プーリ８２ｂ、８４ｂとから構成されている。
【００６０】
外側プーリ８２ａ、８４ａには、第１ワイヤ５２ａをガイドする部位であるガイド面８３ａがそれぞれ形成されている。内側プーリ８２ｂ、８４ｂには、第２ワイヤ５２ｂをガイドする部位であるガイド面８３ｂがそれぞれ形成されている。各ガイド面８３ａ、８３ｂは、周方向に延在する環状溝として構成されている。
【００６１】
第１メインガイド部７６の外側プーリ７６ａと第１アイドルガイド部８２の外側プーリ８２ａは、ピッチ軸Ｏｐと直交する同一平面上に存在し、第１メインガイド部７６の内側プーリ７６ｂと第１アイドルガイド部８２の内側プーリ８２ｂは、ピッチ軸Ｏｐと直交する同一平面上に存在している。第２メインガイド部７８の外側プーリ７８ａと第２アイドルガイド部８４の外側プーリ８４ａは、ピッチ軸Ｏｐと直交する同一平面上に存在し、第２メインガイド部７８の内側プーリ７８ｂと第２アイドルガイド部８４の内側プーリ８４ｂは、ピッチ軸Ｏｐと直交する同一平面上に存在している。
【００６２】
図示の構成例において、第１ワイヤ５２ａは、以下のように、第１アイドルガイド部８２、第１メインガイド部７６、プーリ部７０ａ、第２メインガイド部７８及び第２アイドルガイド部８４に巻き掛けられている。すなわち、第１ワイヤ５２ａは、シャフト１８の基端部側（Ｚ２方向側）からシャフト１８の先端部側（Ｚ１方向側）に延在し、第１アイドルガイド部８２の外側プーリ８２ａのＹ２方向側の面に接し、Ｚ１方向に向かうに従ってＹ１方向に寄るように２つの外側プーリ７６ａ、８２ａの間を横切り、外側プーリ７６ａのＹ１方向側の面に接触し、Ｚ１方向に延在し、第１エンドエフェクタ部材１９ａのプーリ部７０ａに略半周分だけ巻き掛けられてＺ２方向に折り返し、第１メインガイド部７８の外側プーリ７８ａのＹ２方向側の面に接し、Ｚ２方向に向かうに従ってＹ１方向に寄るように２つの外側プーリ７８ａ、８４ａの間を横切り、外側プーリ８４ａのＹ１方向側の面に接触し、Ｚ２方向に延在する。
【００６３】
図示の構成例において、第２ワイヤ５２ｂは、以下のように、第１アイドルガイド部８２、第１メインガイド部７６、プーリ部７０ｂ、第２メインガイド部７８及び第２アイドルガイド部８４に巻き掛けられている。すなわち、第２ワイヤ５２ｂは、シャフト１８の基端部側（Ｚ２方向側）からシャフト１８の先端部側（Ｚ１方向側）に延在し、第１アイドルガイド部８２の内側プーリ８２ｂのＹ２方向側の面に接し、Ｚ１方向に向かうに従ってＹ１方向に寄るように２つの内側プーリ８２ｂ、７６ｂの間を横切り、内側プーリ７６ｂのＹ１方向側の面に接触し、Ｚ１方向に延在し、第２エンドエフェクタ部材１９ｂのプーリ部７０ｂに略半周分だけ巻き掛けられてＺ２方向に折り返し、第２メインガイド部７８の内側プーリ７８ｂのＹ２方向側の面に接し、Ｚ２方向に向かうに従ってＹ１方向に寄るように２つの内側プーリ７８ｂ、８４ｂの間を横切り、内側プーリ８４ｂのＹ１方向側の面に接触し、Ｚ２方向に延在する。
【００６４】
なお、図示の構成例は、第１メインガイド部７６において、第１ワイヤ５２ａと第２ワイヤ５２ｂが接触する側は同じであり、第１アイドルガイド部８２において、第１ワイヤ５２ａと第２ワイヤ５２ｂが接触する側は同じであるが、第１メインガイド部７６において、第１ワイヤ５２ａと第２ワイヤ５２ｂが接触する側を互いに逆側とし、第１アイドルガイド部８２において、第１ワイヤ５２ａと第２ワイヤ５２ｂが接触する側を互いに逆側としてもよい。同様に、第２メインガイド部７８において、第１ワイヤ５２ａと第２ワイヤ５２ｂが接触する側は同じであり、第２アイドルガイド部８４において、第１ワイヤ５２ａと第２ワイヤ５２ｂが接触する側は同じであるが、第２メインガイド部７８において、第１ワイヤ５２ａと第２ワイヤ５２ｂが接触する側を互いに逆側とし、第２アイドルガイド部８４において、第１ワイヤ５２ａと第２ワイヤ５２ｂが接触する側を互いに逆側としてもよい。
【００６５】
次に、上記のように構成された第１構成例に係る先端動作部１２ａの作用について説明する。図２に示した第１駆動プーリ５０ａの回転により、第１ワイヤ５２ａを往復動作させると、第１ワイヤ５２ａにより第１エンドエフェクタ部材１９ａがヨー軸Ｏｙを中心に回転動作させられる。また、図２に示した第２駆動プーリ５０ｂの回転により、第２ワイヤ５２ｂを往復動作させると、第２ワイヤ５２ｂにより第２エンドエフェクタ部材１９ｂがヨー軸Ｏｙを中心に回転動作させられる。
【００６６】
したがって、第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂにより、第１及び第２エンドエフェクタ部材１９ａ、１９ｂを同一方向且つ同一速度で回転させると、第１及び第２エンドエフェクタ部材１９ａ、１９ｂが互いの相対位置関係を保ったままヨー軸Ｏｙを中心に回動する。すなわち、エンドエフェクタ１９がヨー動作をする。このようなヨー動作の入力操作は、第１操作部９０（図１参照）を操作することにより行う。第１操作部９０が操作されると、その操作内容に応じた信号がコントローラ２９に送信され、コントローラ２９の制御作用下に、第１及び第２エンドエフェクタ部材１９ａ、１９ｂが同一方向且つ同一速度で回転するように第１モータ４０ａ及び第２モータ４０ｂが駆動制御される。
【００６７】
第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂにより、第１及び第２エンドエフェクタ部材１９ａ、１９ｂを互いに逆方向に回転させると、第１及び第２エンドエフェクタ部材１９ａ、１９ｂの相対位置関係が変化する。これにより、エンドエフェクタ１９が開閉動作をする。このような開閉動作の入力操作は、トリガレバー３６（図１参照）を操作することにより行う。トリガレバー３６が押し引き操作されると、その操作内容に応じた信号がコントローラ２９に送信され、コントローラ２９の制御作用下に、第１及び第２エンドエフェクタ部材１９ａ、１９ｂが互いに逆方向に回転するように第１モータ４０ａ及び第２モータ４０ｂが駆動制御される。
【００６８】
図２に示した第３駆動プーリ５０ｃの回転により、第３ワイヤ５２ｃを往復動作させると、第３ワイヤ５２ｃにより手首部材５８がピッチ軸Ｏｐを中心に回転動作させられる。ここで、ヨー軸Ｏｙに関する駆動系とピッチ軸Ｏｐに関する駆動系には、機構干渉があるため、第３駆動プーリ５０ｃだけを回転させて、第１駆動プーリ５０ａ及び第２駆動プーリ５０ｂを回転させないと、第１及び第２エンドエフェクタ部材１９ａ、１９ｂがヨー軸Ｏｙを中心に回転してしまう。このような機構干渉による影響を回避するため、第３駆動プーリ５０ｃを回転させるのと並行して、第１駆動プーリ５０ａ及び第２駆動プーリ５０ｂを回転させることにより、第１及び第２エンドエフェクタ部材１９ａ、１９ｂのヨー軸Ｏｙ周りの向きを変えることなく、手首部材５８及びエンドエフェクタ１９が一体となってピッチ動作をする。このようなピッチ動作の入力操作は、第２操作部９２（図２参照）を操作することにより行う。第２操作部９２が操作されると、その操作内容に応じた信号がコントローラ２９に送信され、コントローラ２９の制御作用下に第１〜第３モータ４０ａ〜４０ｂが駆動制御される。
【００６９】
上記のように構成された第１構成例に係る先端動作部１２ａによれば、手首部材５８にアイドルガイド部８０を設けるのではなく、メインガイド部７４よりもシャフト１８の基端部側にアイドルガイド部８０を設けているので、手首部材５８周辺の構造・形状を簡素化でき、結果としてコストを低減できる。すなわち、上述した特許文献２（米国特許第６３９４９９８号公報）では、手首部材にアイドルプーリを設けているため、手首部材周辺の構造・形状が複雑となっているが、第１構成例に係る先端動作部１２ａのように、アイドルガイド部８０をシャフト１８側に配置することで、手首部材５８に設ける部品を削減し、形状・構造を簡素化できる。また、メインガイド部７４とエンドエフェクタ１９との間に、第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂをガイドする部分を設けなくてよいため、必要に応じて、手首部材５８の全長を短くし、小型化・軽量化が可能である。
【００７０】
また、上述した特許文献２では、手首部材５８の両側にそれぞれ設けた軸によりアイドルプーリを支持しているため、アイドルプーリ用に２本の軸が必要であるが、第１構成例に係る先端動作部１２ａでは、１本の支持軸８６により第１及び第２アイドルガイド部８２、８４を共通に支持するので、アイドルガイド部８０に必要な支持軸８６は１本で済む。従って、部品点数を削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化が可能となる。
【００７１】
さらに、上述した特許文献２では、手首部材の両側でアイドルプーリを片持ち支持しているため、剛性・強度が確保しにくいが、第１構成例に係る先端動作部１２ａでは、支持軸８６がシャフト１８により両持ち支持されているので、剛性・強度を向上することができ、結果としてアイドルガイド部８０及びこれを支持する支持軸８６を確実に保持できる。
【００７２】
図４は、第２構成例に係る先端動作部１２ｂ及びその周辺部の斜視図である。第２構成例に係る先端動作部１２ｂにおいて、第１構成例に係る先端動作部１２ａと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。第２構成例に係る先端動作部１２ｂは、第１構成例に係る先端動作部１２ａの第１メインガイド部７６、第２メインガイド部７８、第１アイドルガイド部８２及び第２アイドルガイド部８４を、それぞれ、これらとは別構成の第１メインガイド部９２、第２メインガイド部９４、第１アイドルガイド部９８及び第２アイドルガイド部１００に置き換えた構成である。第１メインガイド部９２、第２メインガイド部９４により、メインガイド部９０が構成される。第１アイドルガイド部９８及び第２アイドルガイド部１００によりアイドルガイド部９６が構成される。
【００７３】
第１メインガイド部９２は、第１ワイヤ５２ａをガイドする部位と第２ワイヤ５２ｂをガイドする部位とを同一部材上に一体的に設け、且つ手首部材５８と一体化した構成である。すなわち、第１メインガイド部９２は、第１構成例における第１メインガイド部７６の外側プーリ７６ａと内側プーリ７６ｂとを一体化し、且つ手首部材５８に一体的に設けたものである。このため、第１メインガイド部９２は、手首部材５８に対して回転不可能となっている。第２メインガイド部９４も、第１メインガイド部９２と同様に構成されている。
【００７４】
あるいは、第１メインガイド部９２は、手首部材５８と一体化される代わりに、シャフト１８の突出片５４と一体化されてもよい。同様に、第２メインガイド部９４は、手首部材５８と一体化される代わりに、シャフト１８の突出片５４と一体化されてもよい。もちろん、第１メインガイド部９２は、第１構成例における第１メインガイド部７６の外側プーリ７６ａと内側プーリ７６ｂとを一体化しただけの構成とし、軸５６により回転可能である点は第１メインガイド部７６と同様としてもよい。また、第２メインガイド部９４は、第１構成例における第２メインガイド部７８の外側プーリ７８ａと内側プーリ７８ｂとを一体化しただけの構成とし、軸５６により回転可能である点は第２メインガイド部７８と同様としてもよい。
【００７５】
第１メインガイド部９２及び第２メインガイド部９４において、第１ワイヤ５２ａをガイドするガイド面９３ａと、第２ワイヤ５２ｂをガイドするガイド面９３ｂは、いずれも周方向に延在する環状溝として構成されている。
【００７６】
第１アイドルガイド部９８は、第１ワイヤ５２ａをガイドする部位と第２ワイヤ５２ｂをガイドする部位とを同一部材上に一体的に設けた構成である。すなわち、第１アイドルガイド部９８は、第１構成例における第１アイドルガイド部８２の外側プーリ８２ａと内側プーリ８２ｂとを一体化した構成である。第２アイドルガイド部１００も、第１アイドルガイド部９８と同様に構成されている。
【００７７】
もちろん、さらに、第１アイドルガイド部９８と第２アイドルガイド部１００とを一体化してもよい。すなわち、第１構成例における第１アイドルガイド部８２の外側プーリ８２ａと内側プーリ８２ｂと第２アイドルガイド部８４の外側プーリ８４ａと内側プーリ８４ｂのすべてを一体化したガイド部としてもよい。さらに、これらのプーリ８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂを一体化したガイド部は、シャフト１８と一体化されたものでもよい。従って、アイドルガイド部９６及びメインガイド部９０は、いずれも、第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂをガイドする円弧部（必ずしも円筒体でなくてもよい）を形成していればよく、必ずしも、円筒体として第１ワイヤ５２ａまたは第２ワイヤ５２ｂとともに回転する必要も特に無い。
【００７８】
第１アイドルガイド部９８及び第２アイドルガイド部１００において、第１ワイヤ５２ａをガイドする第１ガイド面９９ａと、第２ワイヤ５２ｂをガイドする第２ガイド面９９ｂは、いずれも周方向に延在する環状溝として構成されている。
【００７９】
メインガイド部９０とアイドルガイド部９６は、可能な範囲で接近させるとよい。接近させることで、ピッチ軸Ｏｙを中心とした手首部材５８の可動範囲を広くすることが可能となる。
【００８０】
第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂの円滑な移動を確保するため、メインガイド部９０及びアイドルガイド部９６は、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）等の摩擦抵抗が小さい材料で構成してもよい。ただし、作業部１６（図１参照）を１回あるいは少ない回数で使い捨てするように使用方法が設定されており、そのような１回あるいは少ない回数の使用に対応した耐久性が得られれば十分である場合には、材料コスト等の低減を優先して、メインガイド部９０及びアイドルガイド部９６の構成材料の選定をしてよい。材料コスト等の低減を優先する場合、メインガイド部９０及びアイドルガイド部９６の構成材料は、摩擦抵抗の小さい材料でなくてもよい。
【００８１】
なお、図示した構成例において、第１メインガイド部９２、第２メインガイド部９４、第１アイドルガイド部９８及び第２アイドルガイド部１００は、円筒体として構成されているが、必ずしも円筒体でなくてもよい。すなわち、第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂが接触する部分が円筒面に形成され、その他の部分は円筒面でなくてもよい。
【００８２】
上記のように構成された先端動作部１２ｂによれば、メインガイド部９０において、第１ワイヤ５２ａをガイドする部品と第２ワイヤ５２ｂをガイドする部品とが個別に設けられているのではなく、第１ワイヤ５２ａをガイドするガイド面９３ａと第２ワイヤ５２ｂをガイドするガイド面９３ｂとを同一部材上に一体的に設け、しかも、メインガイド部９０が手首部材５８と一体化している。このため、手首部材５８とメインガイド部９０とを一体の部品として構成することができる。また、アイドルガイド部９６において、第１ワイヤ５２ａをガイドする部品と第２ワイヤ５２ｂをガイドする部品とが個別に設けられているのではなく、第１ワイヤ５２ａをガイドする第１ガイド面９９ａと第２ワイヤ５２ｂをガイドする第２ガイド面９９ｂとを同一部材上に一体的に設けている。このため、部品点数を大幅に削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化を実現できる。
【００８３】
第２構成例に係る先端動作部１２ｂでは、メインガイド部９０が回転体として構成されていないため、第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂがメインガイド部９０に対して擦れながら移動する。また、第１アイドルガイド部９８及び第２アイドルガイド部１００は、支持軸８６により回転自在に支持されるが、第１ワイヤ５２ａと第２ワイヤ５２ｂの移動方向が異なる場合や同一方向でも移動速度が異なる場合には、第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂの少なくとも一方が第１アイドルガイド部９８及び第２アイドルガイド部１００に対して擦れながら移動する。このため、第１構成例と比較して、第１ワイヤ５２ａ、第２ワイヤ５２ｂ、メインガイド部９０及びアイドルガイド部９６の耐久性が劣る。
【００８４】
しかし、作業部１６（図１参照）を１回あるいは少ない回数で使い捨てするように使用方法が設定されている場合には、高い耐久性が要求されない設計が可能である。従って、第２構成例に係る先端動作部１２ｂは、高い耐久性が要求されない場合に好適な構成である。換言すれば、第２構成例に係る先端動作部１２ｂは、高い耐久性が要求されない設計が可能であることから、低コスト化が可能であり、１回使い捨て（ディスポーザブル）タイプに好適な構成ということもできる。
【００８５】
図５は、第３構成例に係る先端動作部１２ｃ及びその周辺部の斜視図である。第３構成例に係る先端動作部１２ｃにおいて、第１及び第２構成例に係る先端動作部１２ａ、１２ｂと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。第３構成例に係る先端動作部１２ｃは、第２構成例に係る先端動作部１２ｂの第１アイドルガイド部９８及び第２アイドルガイド部１００からなるアイドルガイド部９６を、これとは別の位置に設けられた第１アイドルガイド部１０４及び第２アイドルガイド部１０６からなるアイドルガイド部１０２に置き換えた構成である。
【００８６】
第１アイドルガイド部１０４及び第２アイドルガイド部１０６は、メインガイド部９０とエンドエフェクタ１９との間で、手首部材５８の両側に配置されている。第１アイドルガイド部１０４及び第２アイドルガイド部１０６は、第１ワイヤ５２ａをガイドする部位と第２ワイヤ５２ｂをガイドする部位とを同一部材上に一体的に設け、且つ手首部材５８と一体化した構成である。すなわち、第１アイドルガイド部１０４及び第２アイドルガイド部１０６は、第１構成例における第１アイドルガイド部８２の外側プーリ８２ａと内側プーリ８２ｂとを一体化し、第２アイドルガイド部８４の外側プーリ８４ａと内側プーリ８４ｂとを一体化した上で、これらを手首部材５８に一体的に設けたものに相当する。第１アイドルガイド部１０４及び第２アイドルガイド部１０６は、手首部材５８に対して回転不可能である。
【００８７】
第１アイドルガイド部１０４及び第２アイドルガイド部１０６において、第１ワイヤ５２ａをガイドする第１ガイド面１０５ａと、第２ワイヤ５２ｂをガイドする第２ガイド面１０５ｂは、いずれも周方向に延在する環状溝として構成されている。
【００８８】
第１アイドルガイド部１０４と第２アイドルガイド部１０６とは、一体化してもよい。すなわち、第１構成例における第１アイドルガイド部８２の外側プーリ８２ａと内側プーリ８２ｂと第２アイドルガイド部８４の外側プーリ８４ａと内側プーリ８４ｂのすべてを一体化したガイド部とした上で、このようなガイド部を手首部材５８に一体的に設けた構成としてもよい。
【００８９】
第１アイドルガイド部１０４及び第２アイドルガイド部１０６は、いずれも、第１ワイヤ５２ａ及び第２ワイヤ５２ｂをガイドする円弧部（必ずしも円筒体でなくてもよい）を形成していればよく、必ずしも、円筒体として第１ワイヤ５２ａまたは第２ワイヤ５２ｂとともに回転する必要も特に無い。
【００９０】
第１メインガイド部９２は、手首部材５８と一体化される代わりに、シャフト１８の突出片５４と一体化されてもよい。同様に、第２メインガイド部９４は、手首部材５８と一体化される代わりに、シャフト１８の突出片５４と一体化されてもよい。もちろん、第１メインガイド部９２は、第１構成例における第１メインガイド部７６の外側プーリ７６ａと内側プーリ７６ｂとを一体化しただけの構成とし、軸５６により回転可能である点は第１メインガイド部７６と同様としてもよい。また、第２メインガイド部９４は、第１構成例における第２メインガイド部７８の外側プーリ７８ａと内側プーリ７８ｂとを一体化しただけの構成とし、軸５６により回転可能である点は第２メインガイド部７８と同様としてもよい。
【００９１】
上記のように構成された第３構成例に係る先端動作部１２ｃによれば、メインガイド部９０において、第１ワイヤ５２ａをガイドする部品と第２ワイヤ５２ｂをガイドする部品とが個別に設けられているのではなく、第１ワイヤ５２ａをガイドするガイド面９３ａと第２ワイヤ５２ｂをガイドするガイド面９３ｂとを同一部材上に一体的に設け、しかも、メインガイド部９０が手首部材５８と一体化しているので、手首部材５８とメインガイド部とを一体の部品として構成することができる。また、アイドルガイド部１０２において、第１ワイヤ５２ａをガイドする部品と第２ワイヤ５２ｂをガイドする部品とを個別に設けるのではなく、第１ワイヤ５２ａをガイドする第１ガイド面１０５ａと第２ワイヤ５２ｂをガイドする第２ガイド面１０５ｂとを同一部材上に一体的に設け、しかも、アイドルガイド部１０２が手首部材５８と一体化しているので、手首部材５８とアイドルガイド部１０２とを一体の部品として構成することができる。従って、部品点数を大幅に削減でき、結果としてコストの削減及び組立の容易化を実現できる。
【００９２】
第３構成例に係る先端動作部１２ｃは、第２構成例に係る先端動作部１２ｂと同様に、高い耐久性が要求されない設計が可能であることから、低コスト化が可能であり、１回使い捨て（ディスポーザブル）タイプに好適な構成である。
【００９３】
本発明は、例えば、図６に示すような手術用ロボットシステム５００に適用することもできる。手術用ロボットシステム５００は、多関節型のロボットアーム５０２と、ロボットアームを制御するコンソール５０４とを有し、ロボットアーム５０２の先端には前記のマニピュレータ本体１１と同様の機構１１ａが設けられている。ロボットアーム５０２の先端部５０８には、操作部１４に代えて、内部に３つのモータ４１ａ〜４１ｃを内蔵した基部１４ａが固定され、該基部１４ａに対して、前記の先端動作部１２が設けられた作業部１６が着脱可能に取り付けられる。作業部１６を操作部１４に装着した状態で、基部に内蔵された３つのモータ４１ａ〜４１ｃは、第１〜第３駆動プーリ５０ａ〜５０ｃと係合する。
【００９４】
ロボットアーム５０２は、作業部１６を移動させる手段であればよく、据置型に限らず、例えば自律移動型でもよい。ロボットアーム５０２は、独立的な６以上の関節（回転軸やスライド軸等）を有すると、作業部１６の位置及び向きを任意に設定できて好適である。基部１４ａは、ロボットアーム５０２の先端部５０８と一体化している。コンソール５０４には、操作指令部としての２つのジョイスティック５０６と、モニタ５１０が設けられている。コンソール５０４は、テーブル型、制御盤型等の構成を採り得る。ロボットアーム５０２は、コンソール５０４の作用下によって動作し、プログラムによる自動動作や、コンソール５０４に設けられたジョイスティック５０６に倣った操作、及びこれらの複合的な動作をする構成にしてもよい。コンソール５０４は、前記のコントローラ２９の機能を含んでいる。
【００９５】
２つのジョイスティック５０６により、２台のロボットアーム５０２を個別に操作することが可能である。なお、図６では、ロボットアーム５０２を１台だけ図示している。２つのジョイスティック５０６は、両手で操作し易い位置に設けられている。ジョイスティック５０６は、上下動作、左右動作、捻り動作、及び傾動動作が可能であり、これらの動作に応じてロボットアーム５０２を動かすことができる。ジョイスティック５０６はマスターアームであってもよい。
【００９６】
ジョイスティック５０６には、グリップハンドル２６Ａと、押し引き操作されるトリガレバー３６Ａと、回動操作及び傾動操作される複合入力部２４Ａとが設けられている。トリガレバー３６Ａは、前記のトリガレバー３６に代わるものであり、該トリガレバー３６Ａを操作することで、コンソール５０４の制御作用下に、モータ４１ａ、４１ｂを駆動して先端動作部１２を開閉動作させることができる。先端動作部１２は、上述した第１構成例に係る先端動作部１２ａ（図３参照）、第２構成例に係る先端動作部１２ｂ（図４参照）、第３構成例に係る先端動作部１２ｃ（図５参照）のいずれの構成でもよい。
【００９７】
複合入力部２４Ａは、前記の複合入力部２４に代わるものであり、複合入力部２４Ａを操作することにより、その操作内容に応じて、コンソール５０４によりモータ４１ａ〜４１ｃが制御され、先端動作部１２のピッチ動作、ヨー動作またはこれらの複合動作が行われる。ロボットアーム５０２とコンソール５０４との間の通信手段は、有線、無線、ネットワークまたはこれらの組合せでよい。モニタ５１０には、軟性鏡による画像等の情報が表示される。
【００９８】
上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の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】
【００９９】
１０…医療器具                          １９…エンドエフェクタ
５２ａ…第１ワイヤ                      ５２ｂ…第２ワイヤ
５２ｃ…第３ワイヤ                      ５８…手首部材
７０ａ…第１エンドエフェクタ部材        ７０ｂ…第２エンドエフェクタ部材
７４、９０…メインガイド部              ７６、９２…第１メインガイド部
７８、９４…第２メインガイド部          ８０、９６、１０２…アイドルガイド部
８２、１０４…第１アイドルガイド部      ８４、１０６…第２アイドルガイド部
８６…支持軸
【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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