(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状に延びるシャフトを介して医療処置を行う処置部を支持する本体と、
前記本体に収納され、外部から前記シャフトの軸線方向である直動方向に移動する駆動力が伝達されることにより移動する従動部と、
前記処置部に前記直動方向に移動する前記駆動力を伝達する動力伝達部と、
前記本体に収納され、前記従動部における前記直動方向への移動量を変換して前記動力伝達部へ伝達する変換部と、
前記動力伝達部および前記変換部の間に配置され、前記変換部から伝達された駆動力を前記動力伝達部に伝達する接続部と、
が設けられていることを特徴とする手術ロボット用術具。
【請求項２】
前記変換部は長尺形状に形成され、前記長尺形状における一方の端部は前記従動部と回動可能に支持され、他方の端部は前記変換部を支持する支持部と回動可能に支持され、
前記接続部は、前記変換部における前記一方の端部および前記他方の端部の間に回動可能に支持されていることを特徴とする請求項１記載の手術ロボット用術具。
【請求項３】
前記変換部は長尺形状に形成され、前記長尺形状における一方の端部は前記従動部と回動可能に支持され、他方の端部は前記接続部と回動可能に支持され、
前記変換部における前記一方の端部および前記他方の端部の間は、前記変換部を支持する支持部と回動可能に支持されていることを特徴とする請求項１記載の手術ロボット用術具。
【請求項４】
前記変換部における前記従動部と回動可能に支持される位置から前記支持部が回動可能に支持される位置までの第１距離は、
前記接続部と回動可能に支持される位置から前記支持部が回動可能に支持される位置までの第２距離よりも長いことを特徴とする請求項３記載の手術ロボット用術具。
【請求項５】
前記変換部における前記従動部と回動可能に支持される位置から前記支持部が回動可能に支持される位置までの第１距離は、
前記接続部と回動可能に支持される位置から前記支持部が回動可能に支持される位置までの第２距離よりも短いことを特徴とする請求項３記載の手術ロボット用術具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用ロボットに用いられる術具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、術者の負担軽減や、医療施設の省人化を図るためにロボットを利用した医療処置の提案がされている。外科分野では、術者が遠隔操作可能な多自由度アームを有する多自由度マニピュレータによって患者の処置を行う医療用ロボットに関する提案が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載されている技術では、処置に用いられる術具を医療用ロボットに対して着脱可能とする構成が開示されている。また、医療用ロボットから術具に対して直動方向の駆動力が伝達され、駆動力は術具の内部に配置されたワイヤやロッドなどの伝達部材を介して術具の端部に配置された把持部等の処置部に伝達される構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１９１８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年における患者に対する処置では、患者に対する侵襲の度合いを小さくする低侵襲化や、整容性の向上が要望される傾向にある。これらの要望に対応するために、マスタースレーブ型の医療用ロボットでは、術具の更なる小型化や細径化が望まれている。
【０００６】
その一方で、医療用ロボットを操作する術者が、医療用ロボットの操作方法を学習して取得する時間の短縮や、術具を意図した通りに安定して滑らかに動かせることも要望されている。
【０００７】
例えば、術具を駆動するアクチュエータの位置や駆動力などの情報に基づいて、術具に働く外力の大きさや向き等の推定精度を高め、推定した外力を隔離された場所で操作する術者に伝えることが要望されている。なお、外力の推定精度は、外力を検知する際のＳ／Ｎ比（信号対雑音比）や、処置部における動作量を測定する際の分解能に依存している。
【０００８】
ここで、術具における把持部等の処置部の大きさが変化すると、医療用ロボットから術具に伝達される駆動力のストローク長さが同じであっても、処置部における動作量が変化する。また、駆動力の大きさが同じであっても、処置部において発生する力の大きさも変化する。
【０００９】
そのため、医療用ロボットに装着される術具の大きさ、例えば把持部等の処置部の大きさが変わると、上述のＳ／Ｎ比や分解能も変化することとなり外力の推定精度に影響が出ることになる。言い換えると、術具を意図した通りに安定して滑らかに動作させることが難しくなり、外力の推定精度の悪化を抑制することが難しくなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、術具の大きさの変化に伴う操作性および外力の推定精度の悪化を抑制することができる術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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の術具は、外部から直動方向に移動する駆動力が伝達されることにより移動する従動部と、医療処置を行う処置部に前記直動方向に移動する前記駆動力を伝達する動力伝達部と、前記従動部における前記直動方向への移動量を変換して前記動力伝達部へ伝達する変換部と、前記従動部および前記変換部を内部に収納するとともに前記処置部を支持する本体と、が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の術具によれば、変換部を設けることにより、従動部における駆動力の直動方向への移動量の大きさを変換して動力伝達部へ伝達することができる。例えば、処置部などの大きさに応じて、変換部による変換の比率を設定することができる。具体的には、処置部の大きさが比較的小さな場合には、駆動力の移動量を小さくする変換比率に設定し、処置部の大きさが比較的大きな場合には、駆動力の移動量を大きくする変換比率に設定する。
【００１３】
このため、処置部などの大きさが変化した場合であっても、外部から従動部に伝達する移動量と、処置部における動作量との関係を保ち易くなる。また、処置部などの大きさの変化によるＳ／Ｎ比の変動や分解能の変動を抑制でき、処置部における動作のスムーズな制御や、処置部に加わる外力の推定精度の悪化を抑制することができる。
【００１４】
その結果として、本発明の術具を用いたロボット手術における安全性を確保しやすくなり、合併症の抑制を図りやすくなる。また、患者のＱＯＬ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｌｉｆｅ）の向上を図りやすくなり、医師の術中の負担軽減を図りやすくなる。さらに、本発明の術具を用いたロボット手術におけるラーニングカーブの向上を図りやすくなる。
【００１５】
上記発明においては、前記動力伝達部および前記変換部の間に配置され、前記変換部から伝達された駆動力を前記動力伝達部に伝達する接続部が設けられている構成が好ましい。
【００１６】
このように接続部を設けることにより、動力伝達部に直接駆動力を伝える場合と比較して、変換部から動力伝達部に駆動力を伝えやすくなる。また、直動方向への移動量の変換を所定の変換量に設定しやすくなる。
【００１７】
上記構成において前記変換部は長尺形状に形成され、前記長尺形状における一方の端部は前記従動部と回動可能に支持され、他方の端部は前記変換部を支持する支持部と回動可能に支持され、前記接続部は、前記変換部における前記一方の端部および前記他方の端部の間に回動可能に支持されていることが好ましい。
【００１８】
変換部の形状を上述のようにすることにより、直動方向への移動量を所定の変換率で小さくする設定を行いやすくなる。つまり、従動部と回動可能に支持される位置から接続部が回動可能に支持される位置までの距離と、支持部と回動可能に支持される位置から接続部が回動可能に支持される位置までの距離との比率を変えることにより、直動方向への移動量の変換率を変えることができる。
【００１９】
上記構成において前記変換部は長尺形状に形成され、前記長尺形状における一方の端部は前記従動部と回動可能に支持され、他方の端部は前記接続部と回動可能に支持され、前記変換部における前記一方の端部および前記他方の端部の間は、前記変換部を支持する支持部と回動可能に支持されていることが好ましい。
【００２０】
変換部の形状を上述のようにすることにより、直動方向への移動量を所定の変換率で小さくする設定や、大きくする設定を行いやすくなる。つまり、従動部と回動可能に支持される位置から支持部と回動可能に支持される位置までの距離と、接続部と回動可能に支持される位置から支持部と回動可能に支持される位置までの距離との比率を変えることにより、直動方向への移動量の変換率を変えることができる。
【００２１】
上記構成において前記変換部における前記従動部と回動可能に支持される位置から前記支持部が回動可能に支持される位置までの第１距離は、前記接続部と回動可能に支持される位置から前記支持部が回動可能に支持される位置までの第２距離よりも長いことが好ましい。
【００２２】
このように変換部における第１距離を第２距離よりも長くすることにより、従動部における直動方向への移動量を小さく変換して動力伝達部へ伝達することができる。さらに、駆動力は力の大きさが大きく変換されて動力伝達部へ伝達される。
【００２３】
上記構成において前記変換部における前記従動部と回動可能に支持される位置から前記支持部が回動可能に支持される位置までの第１距離は、前記接続部と回動可能に支持される位置から前記支持部が回動可能に支持される位置までの第２距離よりも短いことが好ましい。
【００２４】
このように変換部における第１距離を第２距離よりも短くすることにより、従動部における直動方向への移動量を大きく変換して動力伝達部へ伝達することができる。さらに、駆動力は力の大きさが小さく変換されて動力伝達部へ伝達される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の術具によれば、変換部を設けることにより、従動部における駆動力の直動方向への移動量の大きさは変換されて動力伝達部へ伝達されるため、術具の大きさの変化に伴う操作性および外力の推定精度の悪化を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る術具の全体構成を説明する図である。
【図２】図１の術具の本体における着脱面の構成を説明する図である。
【図３】従動部、接続部、変換部および動力伝達部の構成を説明する図である。
【図４】図３の従動部、接続部、変換部および動力伝達部の構成を説明する斜視図である。
【図５】図３の接続部の構成を説明する図である。
【図６】図３の従動部、接続部、変換部および動力伝達部による駆動力の伝達を説明する図である。
【図７】図３の従動部、接続部、変換部および動力伝達部による駆動力の伝達を説明する他の図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る術具の従動部、接続部、変換部および動力伝達部の構成を説明する図である。
【図９】図８の接続部の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る術具１ついて図１から図７を参照しながら説明する。本実施形態の術具１は、マスタースレーブ型の手術ロボットに用いられるものである。本実施形態では、本体１０から延びるシャフト６０の先端に設けられるエンドエフェクタが、鉗子７０である例に適用して説明する。
【００２８】
術具１には、図１および図２に示すように、内部に収納空間を有する本体１０と、本体１０から棒状に延びるシャフト６０と、シャフト６０における本体１０と反対側の端部に配置された鉗子（処置部）７０と、が主に設けられている。
【００２９】
なお、本実施形態では説明を容易にするために、シャフト６０における軸線Ｌの方向をＺ軸とし、本体１０から鉗子７０へ向かう方向をＺ軸の正方向として説明する。また、Ｚ軸と直交する方向であって図１の紙面と並行な方向をＸ軸とし、Ｚ軸の正方向を向いた右方向をＸ軸の正方向として説明する。Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸とし、図１の紙面から手前に向かう方向をＹ軸の正方向として説明する。
【００３０】
本体１０は、術具１におけるマスタースレーブ型の手術ロボットに着脱される部分であり、シャフト６０を支持するものでもある。本体１０における手術ロボットに着脱される面である着脱面１１には、図２に示すように、Ｚ軸方向に延びる長孔である従動溝１２が設けられている。本実施形態では、Ｙ軸の負方向側の面が着脱面１１である例に適用して説明する。
【００３１】
従動溝１２には、後述する従動部２１が本体１０に対してＺ軸方向に相対的に直動可能に配置されている。本実施形態では３つの従動溝１２が、Ｘ軸方向に間隔を空けて並んで配置されている例に適用して説明する。なお、従動溝１２におけるＺ軸方向の長さは、３つとも同じであってもよいし、２つが同じで１つが異なっていてもよいし、全てが異なっていてもよい。さらに、本体１０に設けられる従動溝１２の数は３つよりも多くてもよいし、少なくてもよい。
【００３２】
本体１０の内部には、図３および図４に示すように、鉗子７０などを動かす駆動力の伝達に用いられる従動部２１と、変換部３１と、接続部４１と、動力伝達部５１とが主に配置されている。
【００３３】
従動部２１は、手術ロボットから鉗子７０などを動かす駆動力が伝達されるものである。従動部２１は、手術ロボットから伝達される駆動力に従って、従動溝１２の内部をＺ軸方向に直動可能に配置されている（図２参照。）。
【００３４】
従動部２１には、突出部２２と、従動孔部２３と、ガイド部２５と、スライド誘導部２７とが主に設けられている。
突出部２２は、従動部２１からＹ軸の負方向へ突出する柱状の部分であり、従動部２１が従動溝１２に配置された際に、着脱面１１よりもＹ軸の負方向に突出する部分である。突出部２２は、手術ロボットにおける駆動力を伝達する部品に設けられた凹みと係合され、この係合によりＺ軸方向に直動する駆動力が伝達されるものである。
【００３５】
従動孔部２３は、図３に示すように、変換部３１と回動可能に接続されるものである。従動孔部２３は、変換部３１の従動軸部３２が挿通されるＸ軸方向に延びる貫通孔である。従動孔部２３の断面（Ｘ軸と直交する面で切断した断面）は、Ｙ軸方向に延びる長軸を有する長円形状を有している。また、従動部２１における従動孔部２３の周囲には、変換部３１の回動を許容する切欠き部２４が形成されてもよい。
【００３６】
ガイド部２５は、図３および図４に示すように、動力伝達部５１が挿通される貫通孔２６を有する部分である。貫通孔２６と動力伝達部５１との間には隙間が形成され、従動部２１と動力伝達部５１とが、Ｚ軸方向に相対移動可能とされている。本実施形態では、従動部２１におけるＺ軸の正方向の端部および負方向の端部に、Ｙ軸の正方向へ突出してガイド部２５が設けられている例に適用して説明する。
【００３７】
スライド誘導部２７は、従動部２１からＸ軸の正方向および負方向に突出するとともに、Ｚ軸方向に延びる畝状の形状を有するものである。スライド誘導部２７は、従動溝１２に設けられたＺ軸方向に延びる溝または段差形状と係合するものであり、従動部２１が、従動溝１２に沿って移動するように誘導するものである。
【００３８】
変換部３１は、従動部２１に伝達された駆動力を接続部４１に伝達するリンク機構、または、てこ機構を構成するものである。本実施形態の変換部３１を含むリンク機構、または、てこ機構は、従動部２１におけるＺ軸方向である直動方向の移動量を縮小して接続部４１に伝達すると共に、従動部２１における駆動力の大きさを増大させて接続部４１に伝達するものである。
【００３９】
変換部３１は、少なくともＹ軸方向に延びる長尺状に形成された部材である。変換部３１におけるＹ軸の負方向側の端部、言い換えると従動部２１側の端部には、Ｘ軸方向に延びる円柱状の従動軸部３２が設けられている。変換部３１におけるＹ軸の正方向側の端部には、変換部３１を支持するＸ軸方向に延びる円柱状の支持軸部３３が設けられている。変換部３１における従動軸部３２および支持軸部３３の間には、Ｘ軸方向に延びる円柱状の接続軸部３４が設けられている。
【００４０】
変換部３１における従動部２１側の端部は、Ｘ軸方向に間隔をあけてＹ軸の負方向へ延びる二股形状を有している。この二股に分かれた端部の間には、従動部２１における従動孔部２３および切欠き部２４が設けられた部分が配置されている。変換部３１における接続軸部３４が設けられている領域には、接続部４１の一部が配置される部分であってＺ軸の負方向に開口する凹部が設けられている。
【００４１】
図５に示すように、変換部３１における支持軸部３３の中心から、接続軸部３４の中心までの距離は第１距離Ｄ１１である。また、変換部３１における従動軸部３２の中心から、接続軸部３４の中心までの距離は第２距離Ｄ１２である。
【００４２】
支持軸部３３は、図４に示すように、変換部３１よりもＸ軸の正方向および負方向に突出して配置されるものである。支持軸部３３は、図３に示すように、本体１０に含まれる支持部１５の支持溝１６に配置されている。支持溝１６は、Ｙ軸の負方向に開口を有し、Ｘ軸方向に延びる溝である。
【００４３】
接続部４１は、図３および図４に示すように、変換部３１から伝達された駆動力を動力伝達部５１に伝達するものである。また、接続部４１には、第１接続部４２と、第２接続部４３と、固定部４４とが主に設けられている。
【００４４】
第１接続部４２および第２接続部４３は、両者の間に動力伝達部５１を挟んで固定するものでもある。固定部４４は、第１接続部４２および第２接続部４３を一体化する部材であり、本実施形態ではネジである例に適用して説明する。なお、固定部４４は、上述のようにネジであってもよいし、他の公知の固定に用いられる構造を有するものであってもよい。
【００４５】
第１接続部４２には、変換部３１の接続軸部３４が設けられている領域に設けられた凹部に差し込まれる凸部４５が設けられている。凸部４５には、Ｘ軸方向に延びる貫通孔である接続孔部４６が設けられている。接続孔部４６には、変換部３１の接続軸部３４が回動可能に挿入されている。
【００４６】
動力伝達部５１は、接続部４１から伝達された駆動力を鉗子７０に伝達するものである。動力伝達部５１は、本体１０の内部から、シャフト６０の内部を通って鉗子７０まで延びて配置されている。
【００４７】
本実施形態では、動力伝達部５１が索状体であるワイヤである例に適用して説明する。なお、動力伝達部５１は、全体がワイヤで形成されたものであってもよいし、一部が円柱状または円筒状に形成されたロッドおよびワイヤを組み合わせたもの等であってもよく、その具体的な構成を限定するものではない。
【００４８】
シャフト６０は、図１に示すように、本体１０からＺ軸方向に延びて配置される筒状に形成された部材である。シャフト６０におけるＺ軸の正方向の端部には鉗子７０が配置されている。また、シャフト６０における鉗子７０の近傍には、関節部６１が設けられている。
【００４９】
関節部６１は、鉗子７０の向きを変更可能とする構成であり、Ｘ軸方向を回動軸線、および、Ｙ軸方向を回動軸線とした回動が可能な構成を有している。関節部６１は、例えば、動力伝達部５１により伝達される駆動力により回動される構成を有している。なお、関節部６１における構成は公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
【００５０】
鉗子７０は、シャフト６０におけるＺ軸の正方向の端部に配置されるものであり、動力伝達部５１により伝達される駆動力により開閉される構成を有している。鉗子７０における開閉を行う構成は、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
【００５１】
次に、上記の構成からなる術具１における動作について図６及び図７を参照しながら説明する。まず、従動部２１がＺ軸の正方向へ移動した場合の動作を、図６を参照しながら説明し、次にＺ軸の負方向へ移動した場合の動作を、図７を参照しながら説明する。
【００５２】
図６に示すように、従動部２１が手術ロボットから伝達された駆動力によってＺ軸の正方向に直動されると、従動部２１の動きが変換部３１に伝達される。具体的には、変換部３１は、支持軸部３３を中心として従動部２１側の端部が、Ｚ軸の正方向へ移動するように回動する。回動により変換部３１の従動軸部３２がＹ軸の正方向へ移動する移動量は、従動部２１の従動孔部２３により吸収される。
【００５３】
変換部３１が回動すると、変換部３１の動きが接続部４１および動力伝達部５１に伝達される。具体的には、変換部３１の回動が、変換部３１の接続軸部３４および接続部４１の接続孔部４６を介して、接続部４１および動力伝達部５１のＺ軸の正方向への移動に変換されて伝達される。
【００５４】
このとき、接続部４１および動力伝達部５１のＺ軸の正方向への移動量は、従動部２１のＺ軸の正方向への移動量にＤ１１を乗じた値をＤ１１＋Ｄ１２で割った値に減少する。また、接続部４１および動力伝達部５１におけるＺ軸の正方向に働く駆動力の大きさは、従動部２１のＺ軸の正方向に働く駆動力の大きさにＤ１１＋Ｄ１２を乗じた値をＤ１１で割った値に増大する。
【００５５】
図７に示すように、従動部２１が手術ロボットから伝達された駆動力によってＺ軸の負方向に直動されると、変換部３１は、支持軸部３３を中心として従動部２１側の端部が、Ｚ軸の負方向へ移動するように回動する。変換部３１の回動は、変換部３１の接続軸部３４および接続部４１の接続孔部４６を介して、接続部４１および動力伝達部５１のＺ軸の負方向への移動に変換されて伝達される。
【００５６】
この時の接続部４１および動力伝達部５１のＺ軸の負方向への移動量、および、負方向に働く駆動力の大きさの変化は、図６に示す場合と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
上記の構成の術具１によれば、変換部３１を設けることにより、従動部２１における直動方向への移動量の大きさを変換して動力伝達部５１へ伝達することができる。例えば、鉗子７０などの大きさに応じて、変換部３１による変換の比率を設定することができる。具体的には、鉗子７０の大きさが小さくなる程度に応じて、従動部２１から動力伝達部５１へ伝達される移動量を小さくする変換比率に設定する。
【００５８】
このため、鉗子７０などの大きさが変化した場合であっても、手術ロボットから従動部２１に伝達する移動量と、鉗子７０における動作量との関係を保ち易くなる。また、鉗子７０に加わる外力を検出するセンサや、鉗子７０の駆動量を検出するエンコーダなどのセンサが手術ロボットに設けられている場合には、鉗子７０などの大きさの変化によるＳ／Ｎ比の変動や分解能の変動を抑制でき、鉗子７０における動作のスムーズな制御や、鉗子７０に加わる外力の推定精度の悪化を抑制することができる。
【００５９】
その結果として、本実施形態の術具１を用いたロボット手術における安全性を確保しやすくなり、合併症の抑制を図りやすくなる。また、患者のＱＯＬ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｌｉｆｅ）の向上を図りやすくなり、医師の術中の負担軽減を図りやすくなる。さらに、本実施形態の術具１を用いたロボット手術におけるラーニングカーブの向上を図りやすくなる。
【００６０】
接続部４１を設けることにより、変換部３１から動力伝達部５１に直接駆動力を伝える場合と比較して、動力伝達部５１に駆動力を伝えやすくなる。また、直動方向への移動量の変換を所定の変換量に設定しやすくなる。
【００６１】
変換部３１の形状を本実施形態のようにすることにより、直動方向への移動量を所定の変換率で小さくする設定を行いやすくなる。つまり、支持部１５と回動可能に支持される位置から接続部４１が回動可能に支持される位置までの第１距離Ｄ１１と、従動部２１と回動可能に支持される位置から接続部４１が回動可能に支持される位置までの第２距離Ｄ１２と、の比率を変えることにより、直動方向への移動量の変換率を変えることができる。
【００６２】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る術具ついて図８および図９を参照して説明する。本実施形態の術具の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、変換部およびその周辺の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図８および図９を用いて変換部およびその周辺の構成について説明し、その他の構成等の説明を省略する。
【００６３】
本実施形態の術具１０１の本体１０には、図８に示すように、従動部１２１と、変換部１３１と、接続部１４１と、動力伝達部５１とが主に配置されている。本実施形態では、変換部１３１におけるＹ軸の正方向端部に接続部１４１が配置されている点が第１の実施形態と異なっている。
【００６４】
従動部１２１には、突出部２２と、従動孔部２３と、スライド誘導部２７とが主に設けられている。また、従動部１２１には、切欠き部２４が形成されている。なお、本実施形態では、従動部１２１にガイド部２５が設けられていない例に適用して説明するが、ガイド部２５が設けられていてもよい。
【００６５】
変換部１３１は、従動部１２１に伝達された駆動力を接続部１４１に伝達するリンク機構、または、てこ機構を構成するものである。本実施形態の変換部１３１を含むリンク機構、または、てこ機構は、従動部１２１におけるＺ軸方向である直動方向の移動量を縮小または拡大して接続部１４１に伝達すると共に、従動部１２１における駆動力の大きさを増大または減少させて接続部１４１に伝達するものである。
【００６６】
変換部１３１は、少なくともＹ軸方向に延びる長尺状に形成された部材である。変換部１３１におけるＹ軸の負方向側の端部、言い換えると従動部１２１側の端部には、Ｘ軸方向に延びる円柱状の従動軸部３２が設けられている。変換部１３１におけるＹ軸の正方向側の端部には、Ｘ軸方向に延びる円柱状の接続軸部３４が設けられている。
【００６７】
変換部１３１における従動軸部３２および接続軸部３４の間には、変換部１３１を支持するＸ軸方向に延びる円柱状の支持軸部１３３が設けられている。支持軸部１３３は、本体１０の支持部１５に対して回動可能に保持されるものである。
【００６８】
図９に示すように、変換部１３１における従動軸部３２の中心から、支持軸部１３３の中心までの距離は第１距離Ｄ２１である。また、変換部１３１における支持軸部１３３の中心から、接続軸部１３４の中心までの距離は第２距離Ｄ２２である。
【００６９】
接続部１４１は、図８に示すように、変換部１３１から伝達された駆動力を動力伝達部５１に伝達するものである。接続部１４１は、第１の実施形態の接続部４１と対比して、変換部１３１の接続軸部３４と回動可能に接続されている点のみが異なり、構成は同一であるため詳細な説明は省略する。
【００７０】
次に、上記の構成からなる術具１０１における動作について図８を参照しながら説明する。
従動部１２１が手術ロボットから伝達された駆動力によってＺ軸の正方向に直動されると、従動部１２１の動きが変換部１３１に伝達される。具体的には、変換部１３１は、支持軸部１３３を中心として従動部１２１側の端部がＺ軸の正方向へ移動するように回動する。
【００７１】
変換部１３１が回動すると、変換部１３１の動きが接続部１４１および動力伝達部５１に伝達される。具体的には、変換部１３１の回動が、接続部１４１および動力伝達部５１のＺ軸の負方向への移動に変換されて伝達される。
【００７２】
このとき、接続部１４１および動力伝達部５１のＺ軸の負方向への移動量の絶対値は、従動部１２１のＺ軸の正方向への移動量の絶対値にＤ２２を乗じた値をＤ２１で割った値となる。また、接続部４１および動力伝達部５１におけるＺ軸の正方向に働く駆動力の大きさは、従動部２１のＺ軸の正方向に働く駆動力の大きさにＤ２１を乗じた値をＤ２２で割った値となる。
【００７３】
ここで、第１距離Ｄ２１＞第２距離Ｄ２２の場合には、接続部１４１および動力伝達部５１のＺ軸の負方向への移動量の絶対値は、従動部１２１のＺ軸の正方向への移動量の絶対値よりも小さくなる。接続部４１および動力伝達部５１におけるＺ軸の正方向に働く駆動力の大きさは、従動部２１のＺ軸の正方向に働く駆動力の大きさよりも大きくなる。
【００７４】
第１距離Ｄ２１＜第２距離Ｄ２２の場合には、接続部１４１および動力伝達部５１のＺ軸の負方向への移動量の絶対値は、従動部１２１のＺ軸の正方向への移動量の絶対値よりも大きくなる。接続部４１および動力伝達部５１におけるＺ軸の正方向に働く駆動力の大きさは、従動部２１のＺ軸の正方向に働く駆動力の大きさよりも小さくなる。
【００７５】
従動部１２１が手術ロボットから伝達された駆動力によってＺ軸の負方向に直動された場合の変換部１３１、接続部１４１および動力伝達部５１の動きは、上述した動きと逆方向となるため、その詳細な説明を省略する。また、接続部１４１および動力伝達部５１のＺ軸方向への移動量、および、駆動力の大きさの変化も同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００７６】
上記の構成によれば、変換部１３１の形状を本実施形態のようにすることにより、直動方向への移動量を所定の変換率で小さくする設定や、大きくする設定を行いやすくなる。つまり、従動部１２１と回動可能に支持される位置から支持部１５と回動可能に支持される位置までの第１距離Ｄ２１と、接続部１４１と回動可能に支持される位置から支持部１５と回動可能に支持される位置までの第２距離Ｄ２２との比率を変えることにより、直動方向への移動量の変換率を変えることができる。
【００７７】
変換部１３１における第１距離Ｄ２１を第２距離Ｄ２２よりも長くすることにより、従動部１２１における直動方向への移動量を小さく変換して動力伝達部５１へ伝達することができる。さらに、駆動力は力の大きさが大きく変換されて動力伝達部５１へ伝達される。
【００７８】
変換部１３１における第１距離Ｄ２１を第２距離Ｄ２２よりも短くすることにより、従動部１２１における直動方向への移動量を大きく変換して動力伝達部５１へ伝達することができる。さらに、駆動力は力の大きさが小さく変換されて動力伝達部５１へ伝達される。
【００７９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施の形態においては、シャフト６０の先端に設けられるエンドエフェクタが鉗子７０ある例に適用して説明したが、エンドエフェクタは鉗子７０に限られるものではなく、内視鏡手術などで用いられる他の器具であってもよい。
【００８０】
また、変換部３１，１３１の具体的な形状は、上述の実施形態で示されたものに限定されるものではなく、同様な効果を奏する公知の形状を有するものを用いてもよく、特に限定するものではない。
【符号の説明】
【００８１】
１，１０１…術具、１０…本体、２１，１２１…従動部、３１，１３１…変換部、５１…動力伝達部、７０…鉗子（処置部）、Ｄ２１…第１距離、Ｄ２２…第２距離
【要約】
【課題】術具の大きさの変化に伴う操作性および外力の推定精度の悪化を抑制することができる術具を提供する。
【解決手段】外部から直動方向に移動する駆動力が伝達されることにより移動する従動部２１と、医療処置を行う処置部に直動方向に移動する駆動力を伝達する動力伝達部５１と、従動部２１における直動方向への移動量を変換して動力伝達部５１へ伝達する変換部３１と、従動部２１および変換部３１を内部に収納するとともに処置部を支持する本体１０と、が設けられていることを特徴とする。従動部２１における駆動力の直動方向への移動量の大きさは変換部３１により変換されて動力伝達部５１へ伝達されるため、術具の大きさの変化に伴う操作性および外力の推定精度の悪化を抑制することができる。
【選択図】  図３【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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