(57)【要約】【課題】アクチュエータ部から作業部を取り外す際に作業部及び回転体は原点に一致した軸位置に自動的にロックする。【解決手段】マニピュレータ１０のアクチュエータブロック３０は、モータ４０ａ〜４０ｃと、該モータ４０ａ〜４０ｃから延びる回転軸４２ａ〜４２ｃとを有する。マニピュレータ１０の作業部１６は、アクチュエータブロック３０に着脱自在な接続部１５を有する。接続部１５には、回転軸４２ａ〜ｃの一端に接続可能なプーリ５０ａ〜５０ｃと、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃにより駆動されるロッキングプレート３０４を有する。ロッキングプレート３０４は、プーリ５０ａ〜５０ｃの上端に設けられた板形状部３０８ａ〜３０８ｃに係合するスリット３１６ａ〜３１６ｃを備える。ロッキングプレート３０４と天板３３４との間にはコイルスプリング３０６が設けられている。【選択図】図７
2008104854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを備えたアクチュエータ部と、
前記アクチュエータ部に着脱自在で前記モータの回転軸に接続される回転体を備える接続部、及び前記回転体に連動する動作部を含む作業部と、
を有する医療用マニピュレータであって、
前記接続部は、前記アクチュエータ部に対して着脱するときに前記アクチュエータ部の一部により移動されるロック部材を備え、
前記ロック部材は、前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときに前記回転体の係合部に係合して該回転体の回転を防止し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに前記係合部から離間することによって該回転体を回転可能にすることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２】
モータを備えたアクチュエータ部と、
前記アクチュエータ部に着脱自在で前記モータの回転軸に接続される回転体を備える接続部、及び前記回転体に連動する動作部を含む作業部と、
を有する医療用マニピュレータであって、
前記接続部は、前記アクチュエータ部に対して着脱するときに前記アクチュエータ部の一部により移動されるロッキングプレートを備え、
前記ロッキングプレートは、前記回転体の非円形部に係合する係合孔を有し、
前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときには前記非円形部が前記係合孔に係合することによって前記回転体の回転を防止し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに前記非円形部が前記係合孔から離間することによって前記回転体を回転可能にす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２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記アクチュエータ部は、前記接続部の方向に延在するピンを備え、
前記作業部は、前記ロッキングプレートを前記回転体の方向に押圧する弾性体を備え、
前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときには、前記ロッキングプレートが前記弾性体によって押圧されることにより前記非円形部が前記係合孔に係合し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときには、前記ピンの先端が前記ロッキングプレートを押し出すことによって前記非円形部が前記係合孔から離間す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３記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記接続部は２以上の貫通孔を有し、
前記ピンは２以上設けられ、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに、前記ピンは前記貫通孔にそれぞれ挿通されることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項５】
請求項３又は４記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記ロッキングプレートは長尺形状であり、
前記弾性体は前記長尺方向に離間した箇所に少なくとも２つ設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記ロッキングプレートは長尺形状であって、少なくとも２箇所に狭幅部が設けられ、
２箇所の前記挟幅部のそれぞれ両側に設けられたガイド板と、
前記ガイド板の各端部に接続された保持板と、
を有し、
前記弾性体は、前記保持板と前記ロッキングプレートとの間に設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記非円形部は板形状であり、前記係合孔は前記非円形部の板が挿入される幅のスリット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８】
モータを備えたアクチュエータ部と、
前記アクチュエータ部に着脱自在で前記モータの回転軸に接続される回転体を備える接続部、及び前記回転体に連動する動作部を含む作業部と、
を有する医療用マニピュレータであって、
前記回転体は、径方向に突出したロッキング突起を備え、
前記接続部は、前記アクチュエータ部に対して着脱するときに前記アクチュエータ部の一部により移動されるロッキングプレートを備え、
前記ロッキングプレートは、前記回転体の軸方向に移動可能であり、切り欠き部を含み少なくとも一つの前記回転体が通過する係合孔を備え、前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときに第１の位置に配置されて、前記ロッキング突起が前記切り欠き部に係合することによって前記回転体の回転を防止し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに第２の位置に配置されて、前記ロッキング突起が前記切り欠き部から解放されることによって前記回転体を回転可能にす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、アクチュエータ部に対して作業部が取り外し可能な医療用マニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
腹腔鏡下手術においては、患者の腹部等に小さな孔をいくつかあけて内視鏡、鉗子（又はマニピュレータ）等を挿入し、術者が内視鏡の映像をモニタで見ながら手術を行っている。このような腹腔鏡下手術は、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とから、適用分野の拡大が期待されている。
【０００３】
マニピュレータシステムは、例えば特許文献１に記載されているように、マニピュレータ本体と、該マニピュレータ本体を制御するコントローラとから構成される。マニピュレータ本体は、人手によって操作される操作部と、操作部に対して交換自在に着脱される作業部とから構成される。
【０００４】
作業部（器具）は長い連結シャフトと、該連結シャフトの先端に設けられた先端動作部（エンドエフェクタとも呼ばれる。）とを有し、ワイヤによって先端の動作部を駆動するアクチュエータ（モータ）が操作部に設けられている。ワイヤは基端側でプーリに巻き掛けられている。コントローラは、操作部に設けられたモータを駆動して、プーリを介してワイヤを進退駆動する。
【０００５】
作業部側は洗浄、滅菌を容易にする必要性からセンサなどの電子機器を含まず、先端動作部及び後端のプーリの位置又は原点を直接的には検出できない構成であり、モータの回転量に基づいて先端動作部の軸位置を算出する構成がとられている。
【０００６】
ところで、腹腔鏡下手術では、手技に応じて多様な作業部が用いられ、例えばグリッパ、はさみ、電気メス、超音波メス、医療用ドリルなどが挙げられる。これらの作業部は操作部に対して着脱自在に構成され、装着時には作業部基端側のプーリが操作部に設けられたモータの回転軸に係合するように構成されている。
【０００７】
このように、１つの操作部に対して複数の異なる作業部を接続することを前提としているシステムの場合、すべての作業部が唯一共通して着脱のできる軸位置となるモータ位相を設定する必要がある（例えば、特許文献１参照）。これを原点（又は初期位置）としている。
【０００８】
マニピュレータシステムについての先行技術としては、下記の特許文献１及び特許文献２が挙げられる。
【０００９】
特許文献１では、着脱時におけるモータ励磁切り換えや電気的な構成については考慮する必要のない構成が提案されている。
【００１０】
特許文献２では、複数の先端ツール（作業部）の電気的着脱について記載されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１０５４５１公報
【特許文献２】特開２００４−２０８９２２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来外科手術が行われる際には、外科医が患者の内部を直接見ながら、手術が出来るように大きな切開が施された。大きな切開は、感染の原因になったり患者の回復遅らせたりするものであった。近年、多くの外科医は内視鏡下での低侵襲の外科手術を行い、切開を著しく小さくすることが出来ている。
【００１３】
ロボット外科器具は低侵襲外科手術を発展させてきている。それらの外科器具は高度に専門的になっている。それらの外科器具は外科医の最小化された動きに追随しなければならない。外科医は臓器に対して切断、剥離そして縫合等の多くの異なったことを行う。異なったそれぞれの外科器具はそれぞれの機能を要求される。それぞれの機能のために異なった医療器具が作られる。しかし、単にコントロールユニットにマウントされた医療器具を機能ごとに代える方が経済的である。効率的に器具の交換を行うためには、それぞれの医療器具は安全にかつ確実にコントロールユニットにマウントされなければならない。よって、外科器具を低侵襲ロボット外科器具コントロールユニットに安全、確実にマウントするための装置や方法が必要となる。さらに、外科器具が安全に効率的に使用されるための係合およびロッキングステップを含む取り付けプロセスが要求される。
【００１４】
また、先端動作部の軸位置は、例えばモータの原点を基準として算出される。したがって、手術の途中で作業部を交換する場合には、新たに装着される別の作業部は正確に原点に一致した姿勢となっている必要がある。換言すれば、作業部を操作部から取り外す場合に該作業部及びプーリは原点に一致した軸位置に固定しておくことが望ましい。
【００１５】
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、アクチュエータ部から作業部を取り外す際に作業部及びプーリを原点に一致した軸位置に自動的にロックすることのできる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】
【００１６】
本発明は、モータを備えたアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部に着脱自在で前記モータの回転軸に接続される回転体を備える接続部、及び前記回転体に連動する動作部を含む作業部とを有する医療用マニピュレータであって、前記接続部は、前記アクチュエータ部に対して着脱するときに前記アクチュエータ部の一部により移動されるロック部材を備え、前記ロック部材は、前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときに前記回転体の係合部に係合して該回転体の回転を防止し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに前記係合部から離間することによって該回転体を回転可能にすることを特徴とする。
【００１７】
このように、本発明ではロック部材がアクチュエータ部の一部により駆動されて回転体の係合部に対して係合及び離間する。これにより、アクチュエータ部と作業部が離れているときにロック部材は係合部に係合して回転体の回転を防止し、作業部及び回転体は原点に一致した軸位置に自動的にロックされることになる。
【００１８】
また、本発明では、前記接続部が、前記アクチュエータ部に対して着脱するときに前記アクチュエータ部の一部により移動されるロッキングプレートを備え、前記ロッキングプレートは、前記回転体の非円形部に係合する係合孔を有し、前記アクチュエータ部と前記作業部が離れているときには前記非円形部が前記係合孔に係合することによって前記回転体の回転を防止し、前記アクチュエータ部と前記作業部が接続されているときに前記非円形部が前記係合孔から離間することによって前記回転体を回転可能にすることを特徴とする。
【００１９】
このように、ロッキングプレートが、アクチュエータ部と作業部が離れているときに非円形部が係合孔に係合することによって回転体の回転を防止し、作業部及びプーリは原点に一致した軸位置に自動的にロックされる。
【００２０】
なお、本発明において、アクチュエータ部の一部により移動される、ということは、該一部により直接的に駆動される場合と、他の部材を介して間接的に駆動される場合の双方を含む。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る医療用マニピュレータでは、ロック部材がアクチュエータ部の一部により駆動されて回転体の係合部に対して係合及び離間する。これにより、アクチュエータ部と作業部が離れているときにロック部材は係合部に係合して回転体の回転を防止し、作業部及び回転体は原点に一致した軸位置に自動的にロックされる。
【００２２】
また、本発明に係る医療用マニピュレータによれば、アクチュエータ部と作業部が離れているときに非円形部が係合孔に係合することによってロッキングプレートが回転体の回転を防止し、作業部及び回転体は原点に一致した軸位置に自動的にロックされる。
【００２３】
さらに、本発明に係る医療用マニピュレータによれば、アクチュエータ部と作業部が離れているときに、ロッキングプレートは第１の位置に配置されてロッキング突起が切欠き部に係合して回転体の回転を防止し、作業部及び回転体は原点に一致した軸位置に自動的にロックされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る医療用マニピュレータの実施の形態について添付の図１〜図２１を参照しながら説明する。
【００２５】
第１の実施形態に係るマニピュレータ１０は、先端動作部１２に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の処置を行うためのものであり、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。
【００２６】
図１及び図２に示すように、マニピュレータ１０は、人手によって把持及び操作される基端部の操作指令部１４と、該操作指令部１４に対して着脱自在な作業部１６とを有する。
【００２７】
以下の説明では、図１における幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向及び、連結シャフト４８の延在方向をＺ方向と規定する。また、右方をＸ１方向、左方をＸ２方向、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向、前方をＺ１方向、後方をＺ２方向と規定する。さらに、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１０が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１０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もちろんである。
【００２８】
作業部１６は、作業を行う先端動作部１２と、操作指令部１４のアクチュエータブロック（アクチュエータ部）３０に対して接続される接続部１５と、これらの先端動作部１２と接続部１５とを連接する長尺で中空の連結シャフト４８とを有する。作業部１６は、アクチュエータブロック３０における所定の操作によって操作指令部１４から離脱可能であって、洗浄、滅菌及びメンテナンス等を行うことができる。
【００２９】
先端動作部１２及び連結シャフト４８は細径に構成されており、患者の腹部等に設けられた円筒形状のトラカール２０から体腔２２内に挿入可能であり、操作指令部１４の操作により体腔２２内において患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。
【００３０】
操作指令部１４は、人手によって把持されるグリップハンドル２６と、該グリップハンドル２６の上部から延在するブリッジ２８と、該ブリッジ２８の先端に接続されたアクチュエータブロック３０とを有する。
【００３１】
図２に示すように、操作指令部１４のグリップハンドル２６は、ブリッジ２８の端部からＹ２方向に向かって延在しており、人手によって把持されるのに適した長さであり、入力手段としてのトリガーレバー３２と、複合入力部３４と、スイッチ３６とを有する。ブリッジ２８の上面における視認しやすい箇所にはＬＥＤ２９が設けられている。ブリッジ２８の上面は手技の最中にも視認しやすい箇所であり、ＬＥＤ２９を配置するのに好適である。
【００３２】
グリップハンドル２６の下端には、コントローラ４５に接続されるケーブル６２が設けられている。グリップハンドル２６とケーブル６２とはコネクタにより接続されていてもよい。
【００３３】
操作指令部１４について、先ず、複合入力部３４の構成及び作用について説明する。
【００３４】
複合入力部３４は、先端動作部１２に対してロール方向（軸回転方向）及びヨー方向（左右方向）の回転指令を与える複合的な入力手段である。トリガーレバー３２は、先端動作部１２のグリッパ６０（図２参照）の開閉指令を与える入力手段である。スイッチ３６は、マニピュレータ１０の動作状態の有効又は無効を設定するための入力手段である。ＬＥＤ２９は、マニピュレータ１０の制御状態を示すインジケータであり、操作者が容易に認識可能な大きさであり、かつ操作に支障がない程度に十分に小型軽量である。ＬＥＤ２９は、ブリッジ２８の上面における略中央部で、視認性のよい位置に設けられている。
【００３５】
図３に示すように、トリガーレバー３２は、ブリッジ２８のやや下方でＺ１方向にやや突出したレバーであり、人差し指による操作が容易な位置に設けられている。
【００３６】
トリガーレバー３２は、グリップハンドル２６に対してアーム９８により接続されており、該グリップハンドル２６に対して進退するように構成されている。アーム９８はグリップハンドル２６内で図示しないセンサに接続されており、トリガーレバー３２の進退量が該センサによって計測されてコントローラ４５に供給される。
【００３７】
図３に示すように、トリガーレバー３２は、指を当て、グリップハンドル２６の方向（つまり、Ｚ２方向）に向かって引き込む引込部１０１と、該引込部１０１と対向する位置に設けられ、指を当て、グリップハンドル２６からＺ１方向に押し出す押出部１０２とを有する。
【００３８】
操作指令部１４では、トリガーレバー３２の押出部１０２に凹部１０４を設けることにより、該凹部１０４に指先を入れて細かい操作が可能となり、先端動作部１２のグリッパ６０やはさみ等の開閉作業を正確に行うことができる。
【００３９】
図２及び図３に示すように、スイッチ３６はグリップハンドル２６に対して進退する操作機構であって、トリガーレバー３２とスイッチ３６とはグリップハンドル２６におけるＺ１方向の面で、グリップハンドル２６の長尺方向（Ｙ方向）に並んで配置されている。スイッチ３６はトリガーレバー３２の直下（Ｙ２方向）に設けられている。スイッチ３６とトリガーレバー３２との間には薄い板材１３０が設けられている。
【００４０】
スイッチ３６はオルタネート式であって、操作子３６ａを一度手前（Ｚ２方向）に引き込むことによってオン状態にロックされ、手を離すとやや先端側の位置に保持される。再度スイッチ３６を手前側に引き込むことによってオン状態は解除されてオフ状態となり、図示しない弾性体によって先端側（Ｚ１方向）の位置に復帰する。このような操作を繰り返すことにより、スイッチ３６は、オン状態又はオフ状態のいずれかに保持され、スイッチ３６を押し続ける必要がない。従って、オン状態とオフ状態との切り換え時だけスイッチ３６の操作をすればよく、それ以外のときはトリガーレバー３２の操作をすることができ、スイッチ３６とトリガーレバー３２とを併存させるのに好適である。
【００４１】
スイッチ３６は、システムを有効化し又はモータ４０ａ〜４０ｃを原点へ復帰させて停止させるものであって、オン状態のときに有効、オフ状態のときに停止となる。有効及び停止の状態はＬＥＤ２９の点灯状態によっても示される。
【００４２】
次に、作業部１６と操作指令部１４の接続部１５との着脱の構成及び作用について説明する。
【００４３】
図１に示すように、接続部１５は、樹脂のカバー３７に覆われており、従動回転するプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃを回転自在に保持している。プーリ５０ａ、プーリ５０ｂ及びプーリ５０ｃには、それぞれ図示しないワイヤが巻き掛けられており、連結シャフト４８の中空部分を通って先端動作部１２まで延在している。
【００４４】
図２及び図４に示すように、接続部１５は、左右側面の係合片２００と、下面に開口する３つの嵌合孔２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃとを有する。３つの嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃは、Ｚ１方向及びＺ２方向の端部近傍に設けられており、Ｙ１方向に延在する孔である。
【００４５】
アクチュエータブロック３０には先端動作部１２が有する３自由度の機構に対応してモータ４０ａ、４０ｂ、４０ｃが接続部１５の延在方向に沿って並列して設けられている。プーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃのＹ２方向下端にはそれぞれ十字状の結合凸部が設けられ、モータ４０ａ〜４０ｃの回転軸４２ａ、４２ｂ、４２ｃには十字状の結合凹部が設けられている。結合凸部と結合凹部は互いに係合可能に形成されており、モータ４０ａ〜４０ｃの回転がプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃに対して確実に伝達される。これらの係合部は十字形状に限られない。
【００４６】
モータ４０ａ〜４０ｃは小型、細径であって、アクチュエータブロック３０はコンパクトな扁平形状に構成されている。アクチュエータブロック３０は、操作指令部１４のＺ１方向端部の下方に設けられている。また、モータ４０ａ〜４０ｃは、操作指令部１４若しくはトリガーレバー３２の操作に基づき、コントローラ４５の作用下に回転をする。
【００４７】
アクチュエータブロック３０は、さらに作業部１６の接続部１５を保持する２つの独立した係合部２１０と、該接続部１５の位置決め機能及び保持機構を有する３本のアライメントピン（アクチュエータ部の一部）２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとを有する。なお、図４、図８、図９及び図１１では、接続部１５の構造が理解しやすいように、カバー３７（図１参照）を取り外した状態で示す。
【００４８】
２つの係合部２１０は、アクチュエータブロック３０の左右側面で対称位置に設けられており、操作面２０４と、該操作面２０４からＹ１方向に延在するレバー２０６とを有する。レバー２０６はアクチュエータブロック３０の上面よりもＹ１方向に向かってやや突出しており、先端内側がテーパ形状になっている。係合部２１０は、図示しない弾性体によってレバー２０６が内側に向かう方向に弾性付勢されている。
【００４９】
アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃに対向する位置で、アクチュエータブロック３０の上面におけるＺ１方向端の近傍に２本、Ｚ２方向端の近傍に１本設けられ、それぞれＹ１方向に延在している。Ｚ１方向端の近傍に２本のアライメントピン２１２ａ、２１２ｂがＸ方向に並んで設けられている。
【００５０】
このように、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは３本設けられていることから、接続部１５は３点で支持され、簡便且つ確実に位置決めを行うことができる。また、３本のアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは直線状配列ではないため、いずれの方向のねじれに対しても、接続部１５を安定して保持することができる。アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは、このうち２本以上設けられていれば、接続部１５は確実に位置決めがなされて、安定して保持される。この場合、Ｚ方向に離間した２本を選択すると一層安定する。
【００５１】
さらに、図２に示すように、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの高さＨ１は、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃを備える接続部１５におけるプーリ収納体３００の高さＨ２よりも大きく、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃはプーリ収納体３００を適度に貫通する。
【００５２】
次に、接続部１５の構成について図５〜図９を参照しながら詳細に説明する。
【００５３】
図５及び図６に示すように、接続部１５は、プーリ５０ａ〜５０ｃが設けられたプーリ収納体３００と、該プーリ収納体３００の上部に設けられた上部体３０２と、ロッキングプレート３０４と、２つのコイルスプリング（弾性体）３０６とを有する。
【００５４】
プーリ５０ａ〜５０ｃは、上記の通りプーリ収納体３００におけるＺ方向に並列しており、各上端はプーリ収納体３００の上面からやや突出した板形状部（係合部）３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃとなっている。板形状部３０８ａ〜３０８ｃは、同形状であり、プーリ５０ａ〜５０ｃの上端の直径に相当する箇所に設けられており、Ｙ１方向にやや伸びている。各プーリ５０ａ〜５０ｃが原点であるときに板形状部３０８ａ〜３０８ｃは平面視でＸ方向を指向する。
【００５５】
ロッキングプレート３０４はＺ方向に長尺であり、中央部は幅が広く、Ｚ１方向は幅狭部３１０を介してＴ字形状の第１端部３１２を有するとともに、Ｚ２方向は幅狭部３１３を介してＸ１方向に折れ曲がった第２端部３１４を有する。作業部１６を操作指令部１４に装着しているときには、第１端部３１２の下面左右にはアライメントピン２１２ａ、２１２ｂが当接し、第２端部３１４の下面にはアライメントピン２１２ｃが当接して、ロッキングプレート３０４を相対的にＹ１方向に押しだす。
【００５６】
ロッキングプレート３０４の中央部には、Ｘ方向を指向する３つのスリット（係合孔）３１６ａ、３１６ｂ及び３１６ｃがＺ方向に並列されており、順にプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃに対応する位置に設けられている。各スリット３１６ａ〜３１６ｃのＺ方向の幅は、板形状部３０８ａ〜３０８ｃの板厚よりやや広く、Ｘ方向の長さは、板形状部３０８ａ〜３０８ｃよりやや長い。
【００５７】
ロッキングプレート３０４の上面で、スリット３１６ａとスリット３１６ｂとの間、及びスリット３１６ｂとスリット３１６ｃとの間には浅い丸溝３２０が設けられている。各丸溝３２０はコイルスプリング３０６より僅かに大径であり、該コイルスプリング３０６の下端の取付座となっている。上部体３０２の下面にも丸溝３２０と同形状の２つの丸溝３２１（図６参照）が設けられており、コイルスプリング３０６の上端の取付座となっている。
【００５８】
上部体３０２は、ロッキングプレート３０４の幅狭部３１０の両側に設けられた一対の前方ガイド板３３０と、幅狭部３１３の両側に設けられた一対の後方ガイド板３３２と、これらの前方ガイド板３３０及び後方ガイド板３３２の各上端部に接続された天板（保持板）３３４とを有する。前方ガイド板３３０及び後方ガイド板３３２の各下端部は折れ曲がってそれぞれ取付台３３６を構成する。取付台３３６の中央には孔が設けられており、該孔をビス３３８が挿通し、該ビス３３８がプーリ収納体３００の上面のビス孔３４０に螺合することによって上部体３０２がプーリ収納体３００に固定される。
【００５９】
２つのコイルスプリング３０６は、天板３３４とロッキングプレート３０４との間に設けられている。ロッキングプレート３０４はコイルスプリング３０６の弾性作用によってＹ２方向に力を受けており、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃが下方から当接して押し出されることにより、コイルスプリング３０６を圧縮してＹ１方向に移動可能である。このとき、幅狭部３１０及び３１３が前方ガイド板３３０及び後方ガイド板３３２によってガイドされＹ方向にスムーズに移動できる。また、２つのコイルスプリング３０６は、長尺なＺ方向に離間した箇所に設けられていることから、ロッキングプレート３０４はバランスよく力を受け、Ｙ方向の移動がスムーズである。
【００６０】
次に、このように構成されるマニピュレータ１０の作用について説明する。
【００６１】
先ず、図７に示すように、操作指令部１４に対して作業部１６を装着する。接続部１５をアクチュエータブロック３０に接続する際には、図４に示すように、３つの嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃにアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃが挿入されるようにしてＹ２方向に移動させる。これにより、係合部２１０のレバー２０６が先端のテーパ形状によってやや外方向に押されて変位して、係合片２００に対して摺動する。やがて、接続部１５の下面がアクチュエータブロック３０の上面に当接すると、弾性作用によってレバー２０６は原位置に復帰し、テーパ形状の下端の楔部２０６ａが係合片２００に係合することになる。接続部１５の装着が終了すると、レバー２０６が原位置に復帰することにより適度なクリック感及び装着音が発生し、操作者は装着が正常に完了したことを確認できる。
【００６２】
このとき、操作指令部１４のモータ４０ａ〜４０ｃはそれぞれ原点となっており、一方、作業部１６ではロッキングプレート３０４の作用によりプーリ５０ａ〜５０ｃがそれぞれ原点に位置しており、モータ４０ａ〜４０ｃの上端部は、プーリ５０ａ〜５０ｃの下端部に適切に接続される。
【００６３】
また、図７に示すように、３本のアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃの上端部は、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃを貫通してプーリ収納体３００の上面から突出し、第１端部３１２及び第２端部３１４の下面に当接し、コイルスプリング３０６を圧縮してロッキングプレート３０４を押し上げる。これにより、プーリ５０ａ〜５０ｃの上端の板形状部３０８ａ〜３０８ｃは、ロッキングプレート３０４のスリット３１６ａ〜３１６ｃから抜け、プーリ５０ａ〜５０ｃはモータ４０ａ〜４０ｃによって回転可能になる。
【００６４】
作業部１６の装着後、コントローラ４５では、原点を基準として角度の計算を行い先端動作部１２を正しく制御することができる。すなわち、操作指令部１４が装着された位置を原点（０°）として推定し、トリガーレバー３２と及び複合入力部３４のプラス方向及びマイナス方向の入力に対応して、先端動作部１２をロール方向及びヨー方向の回転指令を与え、グリッパ６０の開閉指令を与えることができる。
【００６５】
一連の手技が終了し、又は操作指令部１４を別の種類（例えば、電気メス）に交換する場合には、装着されている操作指令部１４を取り外す。この操作に先だって、操作者はスイッチ３６（図１参照）を操作し、コントローラ４５の作用下に各モータ４０ａ〜４０ｃを自動的に原点に復帰させる。この自動復帰の最中及び復帰後、ＬＥＤ２９（図１参照）はコントローラ４５の作用下に点灯状態が切り換えられる。つまり、通常動作時には緑色の点灯状態であったものが、自動復帰中は緑の点滅状態となり、復帰後には消灯状態となる。ＬＥＤ２９は視認性のよい箇所に設けられていることから、操作者はモータ４０ａ〜４０ｃが原点に復帰したことを容易に確認することができる。
【００６６】
ＬＥＤ２９の点灯状態によって、各モータが原点に復帰したことを確認した後、操作者は作業部１６を操作指令部１４から取り外す。
【００６７】
図８に示すように、接続部１５をアクチュエータブロック３０から取り外す際には、２つの操作面２０４をそれぞれ同時に押圧することによってレバー２０６が弾性付勢に抗して外方向に傾動し、係合片２００に対する係合を解除することができる。この後、接続部１５を上方に引き上げることによって作業部１６は操作指令部１４から取り外される。
【００６８】
このとき、図６に示すように、３本のアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃから下方に抜けることから、第１端部３１２及び第２端部３１４から離間し、ロッキングプレート３０４はコイルスプリング３０６の弾性力によって下方に押し下げられる。各モータ４０ａ〜４０ｃは、それぞれ原点に復帰していることから、連動するプーリ５０ａ〜５０ｃの板形状部３０８ａ〜３０８ｃは平面視でＸ方向を指向しており、（図５参照）ロッキングプレート３０４の３つのスリット３１６ａ〜３１６ｃに係合する（図９参照）。これにより、これ以後の各プーリ５０ａ〜５０ｃの回転が防止でき、先端動作部１２が原点に保持され、次回に操作指令部１４に装着するときには、プーリ５０ａ〜５０ｃをモータ４０ａ〜４０ｃに正しく装着することができる。
【００６９】
上述したように、本実施の形態に係る医療用のマニピュレータ１０では、ロック部材としてのロッキングプレート３０４が操作指令部１４の一部であるアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃにより駆動されてプーリ５０ａ〜５０ｃの板形状部３０８ａ〜３０８ｃに対して係合及び離間する。これにより、アクチュエータブロック３０と作業部１６が離れているときに、板形状部３０８ａ〜３０８ｃがロッキングプレート３０４のスリット３１６ａ〜３１６ｃに係合してプーリ５０ａ〜５０ｃの回転を防止し、先端動作部１２及びプーリ５０ａ〜５０ｃは原点に一致した軸位置に自動的にロックされる。
【００７０】
ロッキングプレート３０４は、作業部１６と操作指令部１４とが離れているときには、コイルスプリング３０６によって弾性付勢されて板形状部３０８ａ〜３０８ｃがスリット３１６ａ〜３１６ｃに嵌合した状態に保たれ、作業部１６と操作指令部１４とが接続される際には、アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃにより押し出されることから、付加的な操作は不要で、自動的なロック及び解除が可能となる。
【００７１】
アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは、ロッキングプレート３０４を駆動する機能以外に、嵌合孔２０２ａ〜２０２ｃに嵌合してプーリ収納体３００を安定して保持する機能を有しており、部品点数を低減できる合理的な構造である。
【００７２】
ロッキングプレート３０４は長尺形状であり、コイルスプリング３０６は長尺方向に離間した２箇所に設けられていることから、バランスよく付勢される。コイルスプリング３０６は、天板３３４とロッキングプレート３０４との間に設けられており、省スペースで合理的な構造である。
【００７３】
プーリ５０ａ〜５０ｃとロッキングプレート３０４との係合する箇所は、板形状部３０８ａ〜３０８ｃとスリット３１６ａ〜３１６ｃであり、簡便な構造であって、しかもプーリ５０ａ〜５０ｃの回転を確実に防止することができる。
【００７４】
マニピュレータ１０では、アクチュエータブロック３０と作業部１６が離れているときに、先端動作部１２及びプーリ５０ａ〜５０ｃが原点に一致した軸位置に自動的にロックすることができるが、メンテナンス等を行うときにはロックを解除可能であることが望ましい。
【００７５】
アクチュエータブロック３０と作業部１６が離れている場合で、先端動作部１２及びプーリ５０ａ〜５０ｃのロックを解除するためには、図１０に示す治具６００を用いるとよい。治具６００は、ベースプレート６０２と、左右一対の板ばね６０４と、該板ばね６０４の上部にそれぞれ設けられたノブ６０６とを有する。
【００７６】
ベースプレート６０２は、アクチュエータブロック３０と略同形状であって、３本のアライメントピン２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと、中央孔６０２ａとを有する。アライメントピン２１２ａ〜２１２ｃは、前記のもの（図３参照）と同配置、同形状で同じ長さである。中央孔６０２ａは、プーリ５０ａ〜５０ｃを別途用意された専用治具（図示せず）によりマニュアル操作で動かすために設けられた孔である。板ばね６０４はＬ字形状であって、ベースプレート６０２の下面突起部から左右に突出して、上方に向けて折れ曲がっている。ノブ６０６は、左右に向けて突出しており、内側には楔部２０６ａが設けられている。ノブ６０６を操作することにより板ばね６０４が弾性変形可能であって、楔部２０６ａを係合片２００（図４参照）に係合及び解放させることができる。
【００７７】
治具６００を接続部１５に接続することにより、アライメントピン２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃがロッキングプレート３０４（図７参照）を押し上げて、先端動作部１２及びプーリ５０ａ〜５０ｃのロック解除をすることができる。これにより、作業部１６のメンテナンス性向上、洗浄性の向上（動かしながら洗うことができる）、非常停止時に原点付近でもロックされずに作業部をマニュアルで動かして退避させることができる等の効果が得られる。
【００７８】
次に、接続部１５の第１変形例である接続部４００について図１１を参照しながら説明する。接続部４００は、２つのポスト４０２により傾動可能に設けられたロック部材４０４と、該ロック部材４０４を倒す方向に弾性付勢するトーションスプリング４０６とを有する。ロック部材４０４は機能的には前記のロッキングプレート３０４に相当する。ロック部材４０４は、プーリ収納体３００の上面に設けられており、Ｚ方向に延在するバー４０８と、該バー４０８から側方に伸びる３つのブランチ４１０ａ、４１０ｂ及び４１０ｃと、端部に設けられたカム従動部４１２とを有する。ブランチ４１０ａ〜４１０ｃは機能的には前記のスリット３１６ａ〜３１６ｃに相当する。
【００７９】
図１１のアライメントピン２１２ａは上端に斜めのカム面４１３を有し、嵌合孔２０２ａから突出してカム従動部４１２を押し上げて、ロック部材４０４を斜め方向に開かせることができる。プーリ５０ａ、５０ｂ、５０ｃの上面には直径方向の細溝（係合部）４１４ａ〜４１４ｃが設けられている。細溝４１４ａ〜４１４ｃは機能的には前記の板形状部３０８ａ〜３０８ｃに相当し、ブランチ４１０ａ〜４１０ｂよりやや広い幅に設定されている。
【００８０】
このような接続部４００は、操作指令部１４から取り外されているときには、ロック部材４０４はトーションスプリング４０６の作用によりプーリ収納体３００の上面に横たわっており、ブランチ４１０ａ〜４１０ｃが細溝４１４ａ〜４１４ｃに嵌合して、プーリ５０ａ〜５０ｃの回転を防止することができる。一方、接続部４００は、操作指令部１４から取り外すことにより、アライメントピン２１２ａがカム動作によりカム従動部４１２を押し上げてロック部材４０４を動かし、ブランチ４１０ａ〜４１０ｃを細溝４１４ａ〜４１４ｃから離間させる。これにより、プーリ５０ａ〜５０ｃが回転可能になる。
【００８１】
この変形例に係る接続部４００おいても、前記の接続部１５と同様の効果が得られる。
【００８２】
次に、接続部１５の第２変形例である接続部５００について図１２〜図１４を参照しながら説明する。
【００８３】
接続部５００は、３つのロック機構５０２と、本体５０４と、前方支持部５０６と、後方支持部５０８と、上部の電極５１０と、洗浄液を流通させる洗浄パイプ５１２とを有する。
【００８４】
ロック機構５０２は、プーリ５０ａ〜５０ｃの回転を個別に防止するための機構であって、各プーリ５０ａ〜５０ｃの下方に設けられている。
【００８５】
図１２及び図１３に示すように、ロック機構５０２は、中継体５１４と、ロック部材５１６と、スプリング５１８と、一対の案内ロッド５２０とを有する。案内ロッド５２０は本体５０４から下方に突出している。
【００８６】
中継体５１４は、プーリ５０ａ〜５０ｃの下部の柱体５２２における再下端にビス５１４で固定されており、プーリ５０ａ〜５０ｃと一体に回転する。中継体５２４は、下面にモータ４０ａ〜４０ｂの回転軸４２ａ〜４２ｃに係合する十字溝５２６と、上部に設けられた切欠溝５２８とを有する。十字溝５２６は、プーリ５０ａ〜５０ｃが原点に一致した軸位置であるときにＸ方向及びＹ方向を指向するように設定されている。回転軸４２ａ〜４２ｃは、十字溝４２６に対応して凸の十字形状部を有し、モータ４０ａ〜４０ｃが原点であるときにＸ方向及びＹ方向を指向するように設定されている。切欠溝５２８は、プーリ５０ａ〜５０ｃが原点に一致した軸位置であるときにＸ１方向を指向するように設定されている。
【００８７】
ロック部材５１６は、中継体５１４と本体５０４との間で柱体５２２に沿って上下動が可能であって、該柱体５２２が挿通する中心孔５３０と、案内ロッド５２０が挿通する一対のガイド孔５３２と、下向きの一対のロッド５３４と、切欠溝５２８に嵌合する形状の係合片５３６とを有する。一対のガイド孔５３２は対称位置に設けられている。一対のロッド５３４は対称位置に設けられている。ガイド孔５３２とロッド５３４は９０°ずれた位置に設けられている。係合片５３６はＸ１方向に設けられ、下方にやや突出している。スプリング５１８は、ロック部材５１６と本体５０４との間に設けられており、ロック部材５１６を下方に向けて弾性付勢している。案内ロッド５２０は、ロック部材５１６を上下にガイドするとともに、回り止めの機能を有する。
【００８８】
このような接続部５００のロック機構５０２によれば、アクチュエータブロック３０と作業部１６が離れているときには、ロック部材５１６がスプリング５１８によって下方に押し下げられて中継体５１４に当接し、モータ４０ａ（及びモータ４０ｂ、４０ｃ）が原点であればロック部材５１６の係合片５３６が切欠溝５２８に係合してプーリ５０ａ（及びプーリ５０ｂ、５０ｃ）がロックされる。
【００８９】
図１３及び図１４に示すように、アクチュエータ部３０と作業部１６が接続されているときには、アクチュエータブロック３０の上面３０ｂ（アクチュエータ部の一部）にロッド５３４の下面が当接して、ロック部材５１６がスプリング５１８を圧縮して押し上げる。これにより、係合片５３６が切欠溝５２８から離脱して、プーリ５０ａ（及びプーリ５０ｂ、５０ｃ）は、モータ４０ａ（及びモータ４０ｂ、４０ｃ）の作用下に回転可能となる。ロック機構５０２は前後を前方支持部５０６及び後方支持部５０８に囲われており、不用意に操作されることがない。
【００９０】
次に、第２の実施形態に係る医療用のマニピュレータシステム１１００について説明する。先ず、医療用のマニピュレータシステム１１００の各構成要素と前記マニピュレータ１０における対応する構成要素とを示す。
【００９１】
つまり、医療用のマニピュレータシステム１１００における次の主な構成要素、
マニピュレータ１１０２（ａ）、コントロールユニット１１０４（ｂ）、外科器具１１０６（ｃ）、外科器具コントロールユニット１１１２（ｄ）、動作部コントローラ１１０７（ｅ）、動作部１１２２（ｆ）、シャフト１１１６（ｇ）、ハンドル１１１０（ｈ）、ボタン１１１４（ｉ）、ケーブル導線１１１５（ｊ）、モータ１２１２（ｋ）、ロッキングプレート１４０２（ｌ）、ドライブアセンブリ１２０４及び外科器具コネクタ１４００（ｍ）、スプリング１４０１（ｎ）、外科器具コントロールユニットコネクタ１４１０（ｏ）、切り込み孔１８００（ｐ）は、順に前記のマニピュレータ１０における次の構成要素、
マニピュレータ１０（ａ）、コントローラ４５（ｂ）、作業部１６（ｃ）、アクチュエータブロック３０（ｄ）、接続部１５（ｅ）、先端動作部１２（ｆ）、連結シャフト４８（ｇ）、グリップハンドル２６（ｈ）、トリガーレバー３２（ｉ）、ケーブル６２（ｊ）、モータ４０ａ〜４０ｃ（ｋ）、ロッキングプレート３０４（ｌ）、プーリ５０ａ〜５０ｃ（ｍ）、コイルスプリング３０６（ｎ）、モータの回転軸４２ａ〜４２ｃ（ｏ）、スリット３１６ａ〜３１６ｃ（ｐ）に対応する。なお、括弧付きの符号は対比が容易となるように参考に付したものである。
【００９２】
図１５には第２の実施形態に係る医療用のマニピュレータシステム１１００が示される。マニピュレータシステム１１００は医療用のマニピュレータ１１０２とコントロールユニット１１０４を含む。マニピュレータ１１０２は外科器具１１０６と外科器具コントロールユニット（アクチュエータ部）１１１２を含む。外科器具１１０６は動作部コントローラ１１０７、動作部１１２２とシャフト１１１６を含む。シャフト１１１６は第一端１１１８とその反対側の第二端１１２０を持つ。動作部１１２２は第一端１１１８にマウントされ、現在そして将来に亘り当業者に知られる様々な動作を行う。動作部コントローラ１１０７はシャフト１１１６の第二端に接合され、現在そして将来に亘り当業者に知られる様々な動作を行う。
【００９３】
本明細書中で使用されるマウント（ｍｏｕｎｔ）という表現は、一緒にする（ｊｏｉｎ）、係合する（ｅｎｇａｇｅ）、一体化する（ｕｎｉｔｅ）、接続する（ｃｏｎｎｅｃｔ）、関係付ける（ａｓｓｏｃｉａｔｅ）、挿入する（ｉｎｓｅｒｔ）、吊るす（ｈａｎｇ）、保持する（ｈｏｌｄ）、固定する（ａｆｆｉｘ）、添付する（ａｔｔａｃｈ）、締める（ｆａｓｔｅｎ）、束ねる（ｂｉｎｄ）、貼る（ｐａｓｔｅ）、留める（ｓｅｃｕｒｅ）、締める（ｂｏｌｔ）、ねじる（ｓｃｒｅｗ）、留める（ｒｉｖｅｔ）、はんだ付けする（ｓｏｌｄｅｒ）、溶接する（ｗｅｌｄ）、そして他の類似の用語を含む。
【００９４】
外科器具コントロールユニット１１１２は外科医が操作し低侵襲外科手術を動作部１１２２を使って行うためのハンドル１１１０を含む。ハンドル１１１０は回転、抑え付け、トグル等、動作部１１２２に所望の動作を行わせるために機構を含む。例えば、ハンドル１１１０は動作部１１２２を開けたり閉じたりするボタン１１１４を持つ。外科器具コントロールユニット１１１２はケーブル導線１１１５を通して電気的にコントロールユニット１１０４と接続されている。
【００９５】
コントロールユニット１１０４は、電気的信号をケーブル導線１１１５を通して、外科器具コントロールユニット１１１２から受けたりあるいは送ったりする。これにより動作部コントローラ１１０７を通して動作部１１２２の動きをコントロールする。例えば、コントロールソフトウエアがボタン１１１４の動作が示す電気信号を受け、これを動作部１１２２を動かすための適切な信号へ変換する。電気信号はアナログでもデジタルでもよい。動作部１１２２をコントロールする動作部コントローラ１１０７へ送られるコントロール指令を決定するために、ハンドル１１１０にマウントされているトランスデユーサーから受けた角度測定値をコントロールユニット１１０４はさらに変換する。
【００９６】
図１６に示すように、動作部コントローラ１１０７は、複数のドライブアセンブリ１２０４と複数のワイヤ１２０６を含む。シャフト１１１６はその中に複数のワイヤ１２０６が延びる細長い管を含む。複数のワイヤ１２０６は、図１５に示すように動作部１１２２と動作部コントローラ１１０７とを操作可能につなぐ。動作部１１２２は切断、剥離、縫合、把持等の目的のため様々なタイプの器具を持つ。
【００９７】
図１６に示すように、外科器具コントロールユニット１１１２は、複数のモータ１２１２と複数の電気ケーブル１２１４を持つ。
【００９８】
図１５で示すように、コントロールユニット１１０４はハンドル１１１０にマウントされたボタン１１１４のようなトランスジューサーからの信号を受け取る。コントロールユニット１１０４は動作を解釈し、複数の電気ケーブル１２１４を介して複数のモータへ命令を出す。複数のモータ１２１２は複数のドライブアセンブリ１２０４と物理的に外科器具コントロールユニット１１１２と外科器具１１０６を接続する複数の結合点で係合する。複数のドライブアセンブリ１２０４は、コントロールユニット１１０４からの指示を動作部１１２２の機械的動きに変換する機械的部材を含む。例えば、複数のモータ１２１２は複数のドライブアセンブリ１２０４を回転させる回転トルクを発生する。複数のドライブアセンブリ１２０４の回転は、複数のワイヤ１２０６を動かす。そしてそれは、動作部１１２２の動きとなる。図１８と図１９の説明でさらに詳しく述べられているとおり、動作部１１２２はロッキングプレート１４０２がロックされていない位置でのみ動くことができる。
【００９９】
図１７において、外科器具１１０６と外科器具コントロールユニット１１１２は接続されていない状態である。様々の種類の外科器具が簡単に交換できるように外科器具１１０６は、外科器具コントロールユニット１１１２から取り外し出来る。より簡単な交換は時間を無駄にすることなく、また分離するための器具の必要性を無くす。
【０１００】
図１８には外科器具１１０６が、外科器具コントロールユニット１１１２から離れた状態が示される。外科器具コネクタ（回転体）１４００は、ドライブアセンブリ１２０４から延びている。スプリング１４０１はロッキングプレート１４０２を突起１４０７に向かって下方向に押さえつけている。
【０１０１】
ロッキング突起（非円形部）１４０６（図中で一部隠れている）は外科器具コネクタ１４００から径方向に延びている。図１８においてロック状態で示されているロッキングプレート１４０２は、ロッキング突起１４０６と協同して外科器具コネクタ１４００の回転を防止する。従って、ドライブアセンブリ１２０４は回転されない。そして、動作部１１２２はロッキングプレート１４０２がロック状態にある間は（第１の位置）動くことが出来ない。
【０１０２】
図１９では、外科器具１１０６が外科器具コントロールユニット１１１２と結合した状態が示される。ロッキングプレート１４０２がロックされていない状態が示されている。抗ロッキング突起１４０９はスプリング１４０１に抗し、ロッキングプレートをドライブアセンブリ１２０４に向かって押さえつける。ロックされていない状態（第２の位置）でのロッキングプレート１４０２は、ロッキング突起１４０６から完全に自由であり、モータ１２１２は外科器具コントロールユニットコネクタ（回転軸）１４１０を回転可能である。この外科器具コントロールユニットコネクタ１４１０は外科器具コネクタ１４００とドライブアセンブリ１２０４を回転させ、そして動作部１１２２を回転させることになる。
【０１０３】
図２０はロッキングプレートの上面図である。ロッキングプレート１４０２は、孔１８０２と切り込み１８０４からなる切り込み孔（係合孔）１８００を持つ。切り込み孔１８００は、ロッキングプレート１４０２が外科器具コネクタ１４００及び外科器具コントロールユニットコネクタ１４１０について垂直方向に移動することを許す。孔１８０２は外科器具コネクタ１４００と外科器具コントロールユニットコネクタ１４１０がロッキングプレート１４０２を通過できるように円形である。
【０１０４】
他の具体例では、孔は外科器具コネクタ、外科器具コントロールユニットコネクタあるいは両方に合うようにかたち作られる。一例では、外科器具コネクタは雄型形状の突起を持つことができる。その突起はロッキングプレートの切り込み孔を通過でき、外科器具コントロールユニットコネクタの末端の孔と係合する。外科器具コネクタと外科器具コントロールユニットコネクタのオスメスの関係は代わってもよい。ロッキングプレートの孔と外科器具コネクタと外科器具コントロールユニットコネクタのオスメスの関係はどのような形状でもよい。例えば、星型、十字形、三角形、円形、楕円形、長方形、多角形等である。
【０１０５】
切り欠き１８０４は楕円形でロッキング突起１４０６がロッキングプレート１４０２を通過できるようになっている。ロッキングプレート１４０２が図１８に示されるようにロックされた状態であるとき、ロッキング突起１４０６は回転しないように切り欠き部１８０４と合致する。ロッキングプレートが図１９に示されるようにロックされていない状態のときには、ロッキング突起１４０６は切り欠き部１８０４から自由であり、回転可能となる。切り欠き部とロッキング突起の形状は同じでも異なっていてもよい。
【０１０６】
マニピュレータ１０は医療用のものとして説明したが、使用用途はこれに限らず、例えば、エネルギー機器等の狭隘部補修の用途や、患者から離れた箇所から電気通信手段等を介して手技を行う遠隔操作機構に好適に適用可能であることはもちろんである。
【０１０７】
作業部１６は、人手で操作をする操作指令部１４に接続されるものとして説明したが、例えば図２１に示すような手術用ロボットシステム７００に適用してもよい。
【０１０８】
手術用ロボットシステム７００は、多関節型のロボットアーム（移動手段）７０２と、コンソール７０４とを有し、作業部１６はロボットアーム７０２の先端に接続されていている。ロボットアーム７０２の先端には前記のアクチュエータブロック３０と同じ機構を設けることにより、作業部１６を接続及び駆動可能である。この場合のマニピュレータ１０は、ロボットアーム７０２と作業部１６とからなる。ロボットアーム７０２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。コンソール７０４は、テーブル型（操作卓）、制御盤型等の構成を採りうる。
【０１０９】
ロボットアーム７０２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。先端のアクチュエータブロック３０は、ロボットアーム７０２の先端部７０８と一体化している。
【０１１０】
アクチュエータブロック３０は、前記の通り作業部１６をロックする独立的な２つのレバー２０６を有する。接続部１５は、コイルスプリング３０６により弾性付勢されるとともにアライメントピン２１２ａ〜２１２ｃによって駆動されるロッキングプレート３０４を有し、プーリ５０ａ〜５０ｃをロックし又は解除をすることができる。
【０１１１】
ロボットアーム７０２は、コンソール７０４の作用下に動作し、プログラムによる自動動作や、コンソール７０４に設けられたジョイスティック７０６に倣った動作、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７０４は、前記のコントローラ４５の機能を含んでいる。
【０１１２】
コンソール７０４には、前記操作指令部１４のうちアクチュエータブロック３０を除いた機構の操作指令部としての２つのジョイスティック７０６とモニタ７１０が設けられており、操作指令部１４と同様の操作が可能である。図示を省略するが、２つのジョイスティック７０６により、２台のロボットアーム７０２を個別に操作が可能である。２つのジョイスティック７０６は、両手で操作しやすい位置に設けられている。モニタ７１０には、内視鏡による画像等の情報が表示される。
【０１１３】
ジョイスティック７０６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７０２を動かすことができる。また、グリップハンドル２６に設けられたトリガーレバー３２、複合入力部３４、スイッチ３６により、操作指令部１４と同様の操作が可能である。ジョイスティック７０６はマスターアームであってもよい。ロボットアーム７０２とコンソール７０４との間の通信手段は、有線、無線、ネットワーク又はこれらの組合わせでよい。
【０１１４】
本発明に係る医療用マニピュレータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本実施の形態に係るマニピュレータの斜視図である。
【図２】作業部と操作指令部とを分離したマニピュレータの側面図である。
【図３】操作指令部の斜視図である。
【図４】作業部の接続部と操作指令部のアクチュエータブロックとを分離した状態を斜め下方から見た斜視図である。
【図５】接続部の分解斜視図である。
【図６】接続部の側面図である。
【図７】操作指令部に接続されたときの接続部の側面図である。
【図８】接続部をアクチュエータブロックから取り外す際に、２つの操作面を同時に押圧する状態のマニピュレータの正面図である。
【図９】操作指令部に接続されたときのロッキングプレート及びその周辺の一部断面斜視図である。
【図１０】治具の斜視図である。
【図１１】第１の変形例に係る接続部の斜視図である。
【図１２】第２の変形例に係る接続部の側面図である。
【図１３】ロック機構の一部断面斜視図である。
【図１４】第２の変形例に係る接続部の側面図である。
【図１５】第２の実施形態におけるロボット外科装置全体の斜視図である。
【図１６】第２の実施形態におけるロボット外科器具コントロールユニットの断面図である。
【図１７】第２の実施形態における外科器具をコントロールユニットから外した状態の斜視図である。
【図１８】第２の実施形態におけるロッキングプレートがロックされた状態の断面図である。
【図１９】第２の実施形態における外科器具がコントロールユニットと係合した状態で、ロッキングプレートがロックされていない状態の断面図である。
【図２０】第２の実施形態におけるロッキングプレートの正面図である。
【図２１】作業部をロボットアームの先端に接続した手術用ロボットシステムの概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０、１１０２…マニピュレータ        １２…先端動作部
１４…操作指令部                      １５、４００…接続部
１６…作業部                          ２９…ＬＥＤ
４０ａ〜４０ｃ、１２１２…モータ      ４２ａ〜４２ｃ…回転軸
５０ａ〜５０ｃ…プーリ（回転体）      ２０２ａ〜２０２ｃ…嵌合孔
２１２ａ〜２１２ｃ…アライメントピン  ３００…プーリ収納体
３０２…上部体                        ３０４、１４０２…ロッキングプレート
３０６…コイルスプリング              ３０８ａ〜３０８ｃ…板形状部
３１０、３１３…幅狭部                ３１６ａ〜３１６ｃ…スリット（係合孔）
４０４…ロック部材                    ４１４ａ〜４１４ｃ…細溝
１１０４…コントロールユニット        １１０６…外科器具
１１０７…動作部コントローラ          １１１２…外科器具コントロールユニット
１１２２…動作部                      １２０４…ドライブアセンブリ（回転体）
１４００…外科器具コネクタ（回転体）  １４０１…スプリング
１４０６…ロッキング突起              １４０７…突起
１４０９…抗ロッキング突起
１４１０…外科器具コントロールユニットコネクタ
１８００…切り込み孔（係合孔）        １８０２…孔
１８０４…切り欠き部
【図１】
2008104854.tif 000003
【図２】
2008104854.tif 000004
【図３】
2008104854.tif 000005
【図４】
2008104854.tif 000006
【図５】
2008104854.tif 000007
【図６】
2008104854.tif 000008
【図７】
2008104854.tif 000009
【図８】
2008104854.tif 000010
【図９】
2008104854.tif 000011
【図１０】
2008104854.tif 000012
【図１１】
2008104854.tif 000013
【図１２】
2008104854.tif 000014
【図１３】
2008104854.tif 000015
【図１４】
2008104854.tif 000016
【図１５】
2008104854.tif 000017
【図１６】
2008104854.tif 000018
【図１７】
2008104854.tif 000019
【図１８】
2008104854.tif 000020
【図１９】
2008104854.tif 000021
【図２０】
2008104854.tif 000022
【図２１】
2008104854.tif 000023