(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の機能を発揮するエンドエフェクタと、
前記エンドエフェクタを駆動する動力を発生させる動力部と、
前記エンドエフェクタと前記動力部とに接続されて前記動力を前記エンドエフェクタに伝達する伝達部材と、
張力発生部と、前記張力発生部と接続されて前記伝達部材が接触する可動部と、を有し、前記可動部が移動することにより前記伝達部材に作用する張力を所定の大きさに保持する張力保持部と、
前記可動部の位置を固定可能な固定部と、
前記エンドエフェクタおよび前記伝達部材を有する機器ユニットと、
前記動力部および前記固定部を有するアダプタと、
を備え、
前記機器ユニットを前記アダプタに装着したときに、前記動力部と前記伝達部材とが接続されるとともに前記固定部が前記可動部を移動不能に固定する、
医療用機器。
【請求項２】
前記張力発生部が弾性部材からなる、請求項１に記載の医療用機器。
【請求項３】
前記可動部を複数有する、請求項１または２に記載の医療用機器。
【請求項４】
複数の前記可動部の少なくとも二つが前記張力発生部で互いに接続されている、請求項３に記載の医療用機器。
【請求項５】
前記伝達部材により、前記動力部と前記エンドエフェクタとの間に環状の動力伝達経路が形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の医療用機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用機器、より詳しくは、患者の体内に挿入して使用される医療用機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、長尺の挿入部の先端に、観察や処置を行うためのエンドエフェクタを備えた医療用機器が広く使用されている。このような医療機器では、挿入部を湾曲させたり、エンドエフェクタを駆動したりするために、先端側に駆動力を伝達する場合がある。駆動力を伝達するための伝達部材としては、金属製の素線で形成された単線あるいは撚り線のワイヤが一般的である。
【０００３】
医療用機器の挿入部が、可撓性を有する軟性の挿入部である場合、医療用機器を患者の体内に挿入した際に挿入部が蛇行したり湾曲したりすることがある。このとき、挿入部内に挿通された伝達部材の経路長が変化するため、伝達部材に作用する張力の大きさは、医療用機器を患者の体内に挿入する前の初期状態に比べて変化する。その結果、伝達部材の一部にたるみ等が生じると、伝達部材による駆動の応答性が悪化し、駆動制御の精度や操作感等の点で問題が生じる。
【０００４】
この問題に関して、特許文献１には、伝達部材としてのアングル操作用ワイヤのたるみを取ることができる内視鏡のたるみ調整装置が記載されている。特許文献１に記載の装置では、アングル操作用ワイヤが掛けられるプーリがたるみ除去部材に取り付けられており、たるみ除去部材の一端がケーシングに回動可能に軸支されている。使用者は、ケーシングに設けられた穴からドライバーを差し込んで調節用のネジを回すことにより、たるみ除去部材を回動させてプーリを移動させてアングル操作用ワイヤのたるみを取ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１９５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のたるみ調整装置では、使用者がドライバーでネジを回さなければならず、たるみ調整のための作業が煩雑である。また、どのくらいネジを回せば好適な状態になるのかが使用者にはわかりにくいため、弛みが十分に取れなかったり、過剰な張力がワイヤに作用してしまったりする可能性がある。
【０００７】
上記技術を踏まえ、本発明は、煩雑な操作を必要とせずに、伝達部材に作用する張力が好適に保たれた状態で駆動することができる医療用機器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】
本発明の第一の態様は、所定の機能を発揮するエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタを駆動する動力を発生させる動力部と、前記エンドエフェクタと前記動力部とに接続されて前記動力を前記エンドエフェクタに伝達する伝達部材と、張力発生部と、前記張力発生部と接続されて前記伝達部材が接触する可動部と、を有し、前記可動部が移動することにより前記伝達部材に作用する張力を所定の大きさに保持する張力保持部と、前記可動部の位置を固定可能な固定部と、前記エンドエフェクタおよび前記伝達部材を有する機器ユニットと、前記動力部および前記固定部を有するアダプタと、を備え、前記機器ユニットを前記アダプタに装着したときに、前記動力部と前記伝達部材とが接続されるとともに前記固定部が前記可動部を移動不能に固定する医療用機器である。
【０００９】
前記張力発生部は、弾性部材からなるものでもよい。
前記可動部は複数設けられてもよい。このとき、複数の前記可動部の少なくとも二つが前記張力発生部で互いに接続されてもよい。
【００１１】
前記伝達部材により、前記動力部と前記エンドエフェクタとの間に環状の動力伝達経路が形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の医療用機器によれば、煩雑な操作を必要とせずに、伝達部材に作用する張力が好適に保たれた状態で駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の医療用機器が適用される医療用マニピュレータシステムを示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る医療用機器の機器ユニットを示す図である。
【図３】同機器ユニットの駆動機構を模式的に示す図である。
【図４】同医療用機器のアダプタの構造を示す図である。
【図５】同機器ユニットが同アダプタに取りつけられる前の状態を示す図である。
【図６】モータユニットとメインプーリとが接続された状態を示す図である。
【図７】テンションプーリが固定された状態を示す図である。
【図８】本発明の第二実施形態における機器ユニットの駆動機構を模式的に示す図である。
【図９】同機器ユニットの変形例の駆動機構を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の第三実施形態における機器ユニットの駆動機構を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の医療用機器における伝達部材の他の例を示す図である。
【図１２】本発明の医療用機器におけるエンドエフェクタの他の例を示す図である。
【図１３】本発明の医療用機器におけるエンドエフェクタの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図７を参照して説明するが、その前に本実施形態の医療用機器が適用される医療用マニピュレータシステムの一例について説明する。
【００１７】
図１は、医療用マニピュレータシステムの一例を示す図であり、マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムを示している。マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムとは、マスターアームとスレーブアームとからなる２種のアームを有し、マスターアームの動作に追従させるようにしてスレーブアームを遠隔制御するシステムである。
【００１８】
図１に示す医療用マニピュレータシステムは、手術台１００と、スレーブアーム（マニピュレータ）２００ａ〜２００ｄと、スレーブ制御回路４００と、マスターアーム５００ａ，５００ｂと、操作部６００と、入力処理回路７００と、画像処理回路８００と、ディスプレイ９００ａ，９００ｂと、を有している。
【００１９】
手術台１００は、観察・処置の対象となる患者Ｐが載置される台である。手術台１００の近傍には、複数のスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄが設置されている。なお、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄを手術台１００に設置するようにしてもよい。
【００２０】
各スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは、それぞれ複数の多自由度関節を有して構成されており、各多自由度関節を湾曲させることによって、手術台１００に載置された患者Ｐに対してスレーブアーム２００ａ〜２００ｄの先端側（患者Ｐの体腔に向かう側とする）に装着される機器ユニット等を位置決めする。各多自由度関節は、図示しない動力部によって個別に駆動される。動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）が用いることができ、その動作制御は、スレーブ制御回路４００によって行われる。
【００２１】
スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの動力部が駆動された場合には、動力部の駆動量が位置検出器によって検出される。位置検出器からの検出信号はスレーブ制御回路４００に入力され、この検出信号により、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの駆動量がスレーブ制御回路４００において検出される。
【００２２】
手術用動力伝達アダプタ（以下、単に「アダプタ」と称する。）２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄと機器ユニット２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄとの間に介在されてスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄと機器ユニット２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄとをそれぞれ接続する。アダプタ２２０ａ〜２２０ｄは、装着された機器ユニット２４０ａ〜２４０ｄを駆動するための動力を発生させる複数の動力部を有している（詳細は後述）。この動力部も、スレーブアームに設けられた動力部同様、例えばサーボモータ等を用いることができ、その動作制御はスレーブ制御回路４００によって行われる。これにより、アダプタ内の動力部において発生した動力が、対応する機器ユニットに伝達されて各機器ユニットが駆動される。
【００２３】
スレーブ制御回路４００は、例えばＣＰＵやメモリ等を有して構成されている。スレーブ制御回路４００は、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの制御を行うための所定のプログラムを記憶しており、入力処理回路７００からの制御信号に従って、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄ又は機器ユニット２４０ａ〜２４０ｄの動作を制御する。すなわち、スレーブ制御回路４００は、入力処理回路７００からの制御信号に基づいて、操作者Ｏｐによって操作されたマスターアームの操作対象のスレーブアーム（または機器ユニット）を特定し、特定したスレーブアーム等に操作者Ｏｐのマスターアームの操作量に対応した動きをさせるために必要な駆動量を演算する。
【００２４】
そして、スレーブ制御回路４００は、算出した駆動量に応じてマスターアームの操作対象のスレーブアーム等の動作を制御する。この際、スレーブ制御回路４００は、対応したスレーブアームに駆動信号を入力するとともに、対応したスレーブアームの動作に応じて動力部の位置検出器から入力されてくる検出信号に応じて、操作対象のスレーブアームの駆動量が目標の駆動量となるように駆動信号の大きさや極性を制御する。
【００２５】
マスターアーム５００ａ、５００ｂは複数のリンク機構で構成されている。リンク機構を構成する各リンクには例えばインクリメンタルエンコーダ等の位置検出器が設けられている。この位置検出器によって各リンクの動作を検知することで、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作量が入力処理回路７００において検出される。
【００２６】
図１の医療用マニピュレータシステムは、２本のマスターアーム５００ａ、５００ｂを用いて４本のスレーブアームを操作するものであり、マスターアームの操作対象のスレーブアームを適宜切り替える必要が生じる。このような切り替えは、例えば操作者Ｏｐの操作部６００の操作によって行われる。勿論、マスターアームの本数とスレーブアームの本数とを同数とすることで操作対象を１対１の対応とすれば、このような切り替えは不要である。
【００２７】
操作部６００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作対象のスレーブアームを切り替えるための切替ボタンや、マスターとスレーブの動作比率を変更するスケーリング変更スイッチ、システムを緊急停止させたりするためのフットスイッチ等の各種の操作部材を有している。操作者Ｏｐによって操作部６００を構成する何れかの操作部材が操作された場合には、対応する操作部材の操作に応じた操作信号が操作部６００から入力処理回路７００に入力される。
【００２８】
入力処理回路７００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂからの操作信号及び操作部６００からの操作信号を解析し、操作信号の解析結果に従って本医療用マニピュレータシステムを制御するための制御信号を生成してスレーブ制御回路４００に入力する。
【００２９】
画像処理回路８００は、スレーブ制御回路４００から入力された画像信号を表示させるための各種の画像処理を施して、操作者用ディスプレイ９００ａ、助手用ディスプレイ９００ｂにおける表示用の画像データを生成する。操作者用ディスプレイ９００ａ及び助手用ディスプレイ９００ｂは、例えば液晶ディスプレイで構成され、観察器具を介して取得された画像信号に従って画像処理回路８００において生成された画像データに基づく画像を表示する。
なお、図１中、符号３００は、本実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおいて滅菌処理を行う部位（清潔域）と滅菌処理を行わない部位（不潔域）とを分けるためのドレープである。
【００３０】
以上のように構成された医療用マニピュレータシステムでは、操作者Ｏｐがマスターアーム５００ａ、５００ｂを操作すると、対応するスレーブアームおよび当該スレーブアームに取り付けられた機器ユニットがマスターアーム５００ａ、５００ｂの動きに対応して動作する。これにより、患者Ｐに対して所望の手技を行うことができる。
【００３１】
次に本実施形態の医療用機器について説明する。医療用機器は、上述した機器ユニットと、対応するアダプタとにより構成されている。図２は、本実施形態の機器ユニット２の概略構成を模式的に示す図である。機器ユニット２は、上述の機器ユニット（例えば２４０ｄ）としてアダプタ（例えば２２０ｄ）に装着することができるものであり、図２および図３に示すように、関節を有する長尺の挿入部１０と、挿入部１０の先端部に設けられて所定の機能を発揮するエンドエフェクタ２０と、挿入部の関節およびエンドエフェクタを駆動するための駆動部３０とを備えている。
【００３２】
挿入部１０は、基端側に設けられて可撓性を有する軟性部１１と、軟性部１１よりも先端側に設けられて可撓性を有さない硬質部１２とを有する。硬質部１２には、第一関節１３が設けられている。
本実施形態におけるエンドエフェクタ２０は、一対のジョー２１、２２を有しており、第二関節１４を介して挿入部１０と接続されている。エンドエフェクタ２０は、第二関節１４を駆動することにより一対のジョー２１、２２の向きを変えることができ、一対のジョー２１、２２を開閉させることにより把持鉗子としての機能を発揮する。
駆動部３０の構造については後述するが、駆動部３０がアダプタに装着されることで、エンドエフェクタ２０を含む機器ユニット２の各部が駆動可能な状態となる。
【００３３】
図３に、機器ユニット２の駆動機構を模式的に示す。駆動部３０は、動力部と接続されるメインプーリ３１を有している。メインプーリ３１と第二関節１４とは、線状の伝達部材３２が一周以上巻き付けられて固定されることにより、環状の動力伝達経路が構成されて駆動力を伝達可能に接続されている。伝達部材３２は、軟性部１１の患者体内における蛇行や湾曲に合わせて変形できる程度の可撓性と、駆動時に容易に破断しない程度の剛性とを併せ持っており、例えば金属製のワイヤ等を好適に用いることができる。
【００３４】
伝達部材３２からなる動力伝達経路の一部は、補助プーリ３３により一部駆動部３０内で挿入部１０およびメインプーリ３１から離間する方向に引き出されており、テンションプーリ（可動部）３４に掛けられてテンションプーリ３４と伝達部材３２とが接触している。テンションプーリ３４には、張力発生部材（張力発生部）３５の第一の端部３５ａが接続され、第二の端部３５ｂは、駆動部３０の各機構を収容するハウジング３６に固定されている。張力発生部材３５は、伝達部材３２に作用させたい初期張力の大きさに鑑みて十分な張力を発生させることができるものであればよく、例えば、金属製の引っ張りバネ等を好適に用いることができる。
【００３５】
テンションプーリ３４および張力発生部材３５は、伝達部材３２に所定の大きさの初期張力を作用させるとともに、伝達部材３２に作用する張力を略一定に保持する張力保持部４０として機能する。すなわち、テンションプーリ３４は、張力発生部材３５の発生する張力により、掛けられた伝達部材３２を挿入部１０およびメインプーリ３１から離間する方向に牽引するように付勢される。その結果テンションプーリ３４が適宜移動することにより、伝達部材３２に作用する張力の大きさが略一定に保持される。
なお、図示を省略するが、駆動部３０には、メインプーリ、伝達部材、および張力保持部を有する機構がさらに複数組設けられており、第一関節１３や一対のジョー２１、２２等についても、同様の仕組みで駆動される。
【００３６】
図４にアダプタ２２０ｄの構造を模式的に示す。図４の左側はアダプタ２２０ｄの正面図、右側はアダプタ２２０ｄの左側面図であり、説明のため一部破断して示している。アダプタ２２０ｄは、動力部であるモータユニット２２１と、張力保持部４０の機能のオンオフを切り替えるスイッチ（固定部）２２５と、モータユニット２２１およびスイッチ２２５を収容する外装部材２２８とを備えている。外装部材２２８は、機器ユニット２のハウジング３６と対応した形状を有している。
【００３７】
モータユニット２２１は、メインプーリ３１と接続可能な駆動軸部２２２を有する。駆動軸部２２２とメインプーリ３１とが接続されると、モータユニット２２１で発生した動力をメインプーリ３１に伝達可能な状態になる。
【００３８】
スイッチ２２５は、棒状の本体２２６と、本体２２６の先端部に設けられた係合部２２７とを有する。本体２２６は、係合部２２７が外装部材２２８の内部空間側に位置するように、外装部材２２８に形成された貫通孔２２８ａに挿通されている。係合部２２７は、テンションプーリ３４に設けられた被係合部３４ａ（図５参照）と係合することにより、テンションプーリ３４の回転軸の位置を移動不能に保持する。図４および図５には、係合部および被係合部の例として、鋸歯状の構造を示しているが、係合部および被係合部の具体的態様はこれには限定されず、例えば摩擦係合等の公知の各種係合構造を適宜選択して用いることができる。係合部２２７は、伝達部材３２に作用する張力の保持に伴ってテンションプーリ３４が移動した状態でも被係合部３４ａと係合できるように、テンションプーリ３４の移動方向における寸法や被係合部３４ａと係合する部位の寸法等が設定されている。
スイッチ２２５は、本体２２６の基端部２２６ａを操作することにより、外装部材２２８に対して進退可能であり、外装部材２２８に対する相対位置が保持されるための構造、および当該保持を解除するための構造（いずれも不図示）を有する。このような構造としては、例えばラチェットを用いたもの等を挙げることができる。
なお、図示を省略するが、アダプタ２２０ｄには、モータユニットおよびスイッチを有する機構が第一関節１３や一対のジョー２１、２２等に対応してさらに複数組設けられている。
【００３９】
上記のように構成された機器ユニット２およびアダプタ２２０ｄを備える本実施形態の医療用機器１の使用時の動作、並びに本実施形態の医療用機器の調整方法について説明する。
図５に示すように、機器ユニット２をアダプタ２２０ｄに取り付ける前の状態では、張力発生部材３５で生じる張力によりメインプーリ３１が回転したりテンションプーリ３４が移動したりして、張力保持部４０が伝達部材３２に所定の大きさの初期張力を作用させる。機器ユニット２が患者の体内に挿入されると、軟性部１１が体内で蛇行、湾曲等して形状が変化することがある。これに伴い、伝達部材の経路長も変化して伝達部材３２の一部が弛んだりすることがある。このような場合でも、メインプーリ３１およびテンションプーリ３４の挙動に制限が加わらない限り、張力保持部４０のテンションプーリ３４が適宜移動して伝達部材３２に作用する張力の大きさを略一定に保持してこのような弛みが除去される（医療用機器の調整方法における第一工程）。
【００４０】
第一工程により伝達部材３２に作用する張力が略一定に保持された機器ユニット２をアダプタ２２０ｄに取り付ける際は、機器ユニット２のハウジング３６と外装部材２２８とを対向させるように嵌合させる。これにより、図６に示すように、メインプーリ３１とモータユニット２２１、およびテンションプーリ３４の被係合部３４ａとスイッチ２２５の係合部２２７とが、それぞれ対向するように位置決めされ、モータユニット２２１の駆動軸部２２２とメインプーリ３１とが接続される。その結果、モータユニット２２１と伝達部材３２とが、モータユニット２２１の発生する動力を伝達可能に接続される（第二工程）。図５から図７においては、アダプタ２２０ｄの内部を見やすくするため、外装部材２２８の一部を除いて示している。
【００４１】
スイッチ２２５が初期位置にあるときは、図６に示すように駆動軸部２２２とメインプーリ３１とが接続されても係合部２２７と被係合部３４ａとは係合しない。したがって、図６に示す状態では、メインプーリ３１の自由な回動はモータユニット２２１により規制されているが、テンションプーリ３４の回転軸の位置は固定されておらず移動することが可能である。
【００４２】
図６に示す状態でモータユニット２２１を駆動すると、メインプーリ３１が回動する。メインプーリ３１の回動は伝達部材３２を介して第二関節１４に伝えられ、第二関節１４を駆動することができる。しかし、駆動中にテンションプーリ３４の回転軸が動くと、伝達部材３２の挙動が不安定になる恐れがある。そこで、使用者はモータユニット２２１を駆動する前にスイッチ２２５を操作してテンションプーリ３４の回転軸が挿入部１０やメインプーリ３１に対して移動不能となるように、かつテンションプーリ３４の回動が阻害されないように固定する。すなわち、使用者は、本体２２６の基端部２２６ａを押して、図７に示すように係合部２２７と被係合部３４ａとを係合させつつ、テンションプーリ３４をハウジング３６に取り付けられた固定部材３７に押し付ける（固定工程）。固定部材３７は、テンションプーリ３４との間に十分な摩擦力を生じさせる材料で形成されるのが好ましく、例えば、ゴム等で形成することができる。
【００４３】
テンションプーリ３４の回転軸の位置が固定された後にモータユニット２２１を駆動すると、伝達部材３２の挙動が安定した状態で第二関節１４を駆動することができる。このとき、テンションプーリ３４の回動は阻害されないため、伝達部材３２の駆動に要する力量は実質的に変化しない。また、モータユニット２２１が駆動されたときのみ伝達部材３２が駆動するため、固定工程が実行された後は伝達部材３２に作用する張力の大きさは実質的に変化しない。
機器ユニット２を交換する場合は、スイッチ２２５を初期位置に戻し、外装部材２２８からハウジング３６を取り外す。アダプタ２２０ｄから取り外した機器ユニット２においては、張力保持部４０が適宜動作することにより伝達部材３２に作用する張力の大きさが保持される。
【００４４】
以上説明したように、機器ユニット２とアダプタ２２０ｄとを備えた本実施形態の医療用機器１では、メインプーリ３１とエンドエフェクタ２０の第二関節１４との間に配置された伝達部材３２に、張力保持部４０が設けられている。したがって、使用者がドライバーでネジを回す等の能動的な行為を行わなくても、伝達部材３２に作用する張力の大きさが初期張力と略同一に保持されるため、伝達部材３２に作用する張力の維持や調節のために煩雑な操作は必要なく、張力が過大または過小となることも好適に抑制される。
【００４５】
また、機器ユニット２がどのような配置構成で使用されても、伝達部材３２に作用する張力の大きさが初期張力と略同一に保持されるため、医療用機器の使用環境が制限されることがない。
さらに、機器ユニット２が長期間保存された場合や、運搬時に衝撃を受けた場合、また滅菌処理を施した後等に挿入部１０や伝達部材３２に伸縮等が生じた場合も、張力保持部４０により張力が保持されるため、使用開始時において伝達部材３２に作用する張力の大きさも良好に保持される。
【００４６】
また、アダプタ２２０ｄに、テンションプーリ３４の回転軸の位置を移動不能に固定可能なスイッチ２２５を備えるため、伝達部材３２に適切な張力が作用した状態でメインプーリ３１とモータユニット２２１とが接続された後は、テンションプーリ３４を固定してエンドエフェクタ２０を好適に駆動することができる。その結果、張力変化分が伝達部材３２の張力に加わることを抑止することができ、制御性の悪化が好適に抑制される。
【００４７】
さらに、伝達部材３２によりモータユニット２２１とエンドエフェクタ２０との間に環状の動力伝達経路が設けられている。このため、動力伝達経路のどの部位に弛みが生じても、テンションプーリ３４の移動により好適に弛みが除去される。したがって、張力保持部４０を設ける位置の自由度が高まり、駆動部３０を容易に構成することができる。
【００４８】
本実施形態においては、まずモータユニット２２１とメインプーリ３１とを接続して動力部と伝達部材３２とを接続した後にスイッチ２２５を操作してテンションプーリ３４を固定する例を説明したが、モータユニット２２１とメインプーリ３１とを接続する際にテンションプーリ３４の移動が同時またはほぼ同時に停止されるように機器ユニットおよびアダプタを構成してもよい。このように構成する場合は、例えばスイッチ２２５の係合部２２７の初期位置を調節したり、スイッチ２２５がメインプーリ３１とモータユニット２２１との接近に同調してテンションプーリ３４に接近するように駆動したりすればよい。また、メインプーリ３１とモータユニット２２１とが接続されるまでは張力保持部４０が動作可能であることが好ましいため、テンションプーリ３４が固定されるタイミングは、モータユニット２２１とメインプーリ３１とが接続されるのと同時またはわずかに遅れる程度に設定されるのが好ましい。
【００４９】
また、モータユニットと伝達部材との接続においては、駆動力の伝達のオンオフが切り替えられればよく、必ずしも物理的に離間するように構成されなくてもよい。したがって、両者が物理的には常時接続されつつ、クラッチ等により駆動力の伝達のオンオフを切り替え可能な構成が採用されてもよい。
【００５０】
本実施形態の構成では、張力発生部材３５の発生する張力からテンションプーリ３４に作用する重力を減じたものが伝達部材３２に作用するため、この点を考慮して張力発生部材３５で発生させる張力の大きさを設定すればよい。
【００５１】
次に、本発明の第二実施形態について、図８および図９を参照して説明する。本実施形態と第一実施形態との異なるところは、張力保持部の構成である。なお、以降の説明において、すでに説明したものと共通する構成等については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００５２】
図８は、本実施形態における機器ユニット５１を模式的に示す側面図である。張力保持部５２は、二つのテンションプーリ３４を有しており、伝達部材３２も二つのテンションプーリ３４に掛けられている。二つのテンションプーリ３４は、共通の支持部５３に回動可能に軸支されており、張力発生部材３５の端部は支持部５３に接続されている。
【００５３】
機器ユニット５１を有する本実施形態の医療用機器においても、第一実施形態と同様に、煩雑な操作を必要とせずに、伝達部材に作用する張力の大きさを初期張力と略同一に保持することができる。
【００５４】
また、張力保持部５２が複数のテンションプーリ３４を有するため、張力調節に伴うテンションプーリ３４の移動範囲を第一実施形態に比べて小さくすることができる。本実施形態のように、テンションプーリ３４を二つ有する場合は、ある量の弛みを除去するために必要なテンションプーリ３４の移動範囲は第一実施形態の２分の１となる。これにより、駆動部３０をよりコンパクトに構成して医療用機器を小型に構成することができる。
【００５５】
本実施形態において、テンションプーリの数は適宜設定することができ、三つ以上設けられてもよい。また、図９に示す変形例のように、複数のテンションプーリ３４を独立して移動可能に配置し、それぞれに張力発生部材３５を接続してもよい。
【００５６】
次に、本発明の第三実施形態について図１０を参照して説明する。本実施形態と上述の各実施形態との異なるところは、張力保持部の構成である。
【００５７】
図１０は、本実施形態における機器ユニット６１を模式的に示す側面図である。環状の伝達部材３２間の距離は、挿入部１０内よりも駆動部３０内で大きくなっている。
本実施形態における張力保持部６２は、第二実施形態同様二つのテンションプーリを有するが、一方のテンションプーリ６３ａは、伝達部材３２のうち上側の第一領域３２ａに掛けられ、他方のテンションプーリ６３ｂは下側の第二領域３２ｂに掛けられている。二つのテンションプーリ６３ａ、６３ｂは、張力発生部材３５によって接続されている。
【００５８】
機器ユニット６１を有する本実施形態の医療用機器においても、上述した各実施形態と同様に、煩雑な操作を必要とせずに、伝達部材３２に作用する張力の大きさを初期張力と略同一に保持することができる。
【００５９】
また、第二関節１４の両側に位置する第一領域３２ａおよび第二領域３２ｂの両方に、それぞれテンションプーリ６３ａおよび６３ｂが配置されているため、第一領域３２ａおよび第二領域３２ｂに生じた弛み等が、それぞれテンションプーリ６３ａ、６３ｂにより好適に除去される。その結果、軟性部１１の形状等により、第一領域３２ａと第二領域３２ｂとで伝達部材３２に作用する摩擦力が異なっている等の場合も、一方の領域に弛み等が残存することを抑制し、より好適に伝達部材３２に作用する張力の保持を行うことができる。
【００６０】
さらに、二つのテンションプーリ６３ａおよび６３ｂを張力発生部材３５で接続することにより、テンションプーリの重量を打ち消し合わせることができる。その結果、張力発生部材の設定に当たりテンションプーリの重量を考慮する必要が小さくなり、初期張力の設定が容易になる。
【００６１】
以上、本発明の各実施形態を説明したが、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構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
【００６２】
例えば、ハウジングに張力保持部の移動方向を規制するガイド等を設けてもよい。このようにすると、駆動部の姿勢によらず、張力保持部の挙動を安定させることができる。
また、上述の各実施形態では、張力発生部材が伝達部材を挿入部およびメインプーリから離間する方向に牽引する例を説明したが、これに代えて、張力発生部材として押しバネ等を用い、接触した伝達部材を挿入部およびメインプーリから離間する方向に押すよう構成してもよい。また、可動部は、伝達部材との間に生じる摩擦が小さければ、必ずしもプーリでなくてもよい。
【００６３】
また、本発明において、動力伝達経路は必ずしも環状に形成されなくてもよい。図１１に示す変形例の模式図では、メインプーリ３１と第二関節１４との間に二本の線状の伝達部材３２が配置されている。各伝達部材の両端部は、それぞれメインプーリ３１および第二関節１４に固定されているため、一見すると伝達部材がループを形成しているように見えるが、二本の伝達部材は接続されていないため、動力伝達経路は環状にはなっていない。このような構成であっても、メインプーリ３１とエンドエフェクタ２０との間に位置する伝達部材３２の少なくとも一方（好ましくは両方）に張力保持部を設けることで、概ね同様の効果を得ることができる。
また、動力伝達経路を環状に形成する場合も、上述した態様には限られず、例えば環状の伝達部材を動力部とエンドエフェクタとの間に掛け回して摩擦により係合させてもよい。
【００６４】
また、本発明におけるエンドエフェクタには、多種多様なものが含まれる。例えば、図１２に示す変形例のように、撮像素子等を有する観察部８１と光源を有する照明部８２とを有した観察ユニット８０が第二関節１４に取り付けられたエンドエフェクタ２０Ａであってもよい。また、把持鉗子として機能するエンドエフェクタの場合でも、図１３に示す変形例のエンドエフェクタ２０Ｂのように、伝達部材３２により一対のジョー８５、８６を駆動する構成であってもよい。図１３では図示を省略しているが、ジョー８６はジョー８５が取り付けられた開閉プーリ８７とは別の開閉プーリに取り付けられており、当該別の開閉プーリには別途メインプーリおよび伝達部材が接続されている。このような構成により、ジョー８５および８６をそれぞれ回動させることができ、一対のジョーの回動動作を協調させることにより把持鉗子として機能させることができる。この他、複数の節輪または湾曲コマ等を有する湾曲機構や、挿入部に設けられた関節等も本発明におけるエンドエフェクタに含まれる。
【００６５】
さらに、上述の各実施形態では、挿入部が軟性部を有する例を説明したが、本発明の医療用機器には軟性部は必須ではなく、軟性部を有さないいわゆる硬性の挿入部を備えたものであっても、伝達部材が可撓性を有する場合には効果を奏する。ただし、挿入部に軟性部を備える場合の方が伝達部材の経路長が変化しやすいため、本発明の効果が大きい。
【００６６】
加えて、本発明の医療用機器は、モータ等の電動の動力部を備えるものには限られない。したがって、使用者による操作入力を直接の動力源とする、例えばダイヤルノブ等を動力部として備えた手動の医療用機器にも本発明を適用することが可能である。この場合、使用者が操作入力を行わない限り動力は伝達部材に伝達されないため、動力部であるダイヤルノブ等は伝達部材と常時接続されていても構わない。
【００６７】
また、挿入部に設ける関節の数やそれにより実現される医療用機器の自由度等については適宜設定されてよい。
【符号の説明】
【００６８】
１  医療用機器
２、５１、６１  機器ユニット
２０  エンドエフェクタ
３２  伝達部材
３４、６３ａ、６３ｂ  テンションプーリ（可動部）
３５  張力発生部
４０、５２、６２  張力保持部
２２０ｄ  アダプタ
２２１  モータユニット（動力部）
２２５  スイッチ（固定部）
【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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【図１３】
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