(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉動作可能なエンドエフェクタを含む先端動作部と、
前記先端動作部を操作する操作部と、
前記操作部から延出するとともに前記先端動作部と前記操作部とを連結し、使用時に少なくとも一部が生体内に挿入される連結部と、
前記先端動作部の姿勢を変える姿勢変更機構と、
を備え、
前記エンドエフェクタの開閉動作は、前記操作部を操作者が操作することにより伝達部材である可撓性部材を含むエンドエフェクタ駆動機構を介して機械的に操作される一方、
前記姿勢変更機構の動作は、前記操作部を操作者が操作することにより作動するアクチュエータを介して操作され、
前記姿勢変更機構は、
前記エンドエフェクタの開閉軸よりも基端側の関節部で前記連結部の一部を屈曲させる屈曲機構と、
前記屈曲機構による屈曲箇所よりも先端側で前記先端動作部を前記連結部に対して軸周りに回転させる回転機構と、
を備え、
前記回転機構は、前記屈曲機構により前記先端動作部が前記連結部の軸方向と非平行に屈曲された状態で、前記先端動作部を前記屈曲した軸周りに回転可能に構成されており、
前記エンドエフェクタ駆動機構は、
進退する駆動部材と、
前記駆動部材に一部が接続された環状の前記可撓性部材と、
前記駆動部材より先端側で且つ前記関節部より基端側に設けられたアイドルプーリと、
前記先端動作部に、当該先端動作部の延在方向に進退可能に設けられた受動プーリと、
前記アイドルプーリと前記受動プーリとの間にある前記関節部に設けられたガイドプーリと、を含み、
前記エンドエフェクタは、前記受動プーリの進退動作に連動して開閉動作するものであり、
前記可撓性部材は、前記アイドルプーリの両側方を通り、前記受動プーリに巻き掛けられ、前記アイドルプーリと前記ガイドプーリとの間で交差しており、
前記アイドルプーリは、互いに逆方向に回転可能な第１層アイドルプーリと第２層アイドルプーリとが同軸上に並列して構成されており、
前記ガイドプーリは、互いに逆方向に回転可能な第１層ガイドプーリと第２層ガイドプーリとが同軸上に並列して構成されており、
前記可撓性部材における交差する一方部分は、前記第１層アイドルプーリと前記第１層ガイドプーリの外周面に接し、
前記可撓性部材における交差する他方部分は、前記第２層アイドルプーリと前記第２層ガイドプーリの外周面に接することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２】
請求項１記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記連結部は、前記操作部に対して着脱自在に構成さ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３】
請求項１又は２に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記操作部は、操作者により回動されることで前記伝達部材を進退させるハンドル部を備え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１〜３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、
前記屈曲機構の前記アクチュエータは、操作部が操作されることにより前記連結部内を挿通する線材を進退させ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、例えば、腹腔鏡下手術に用いられる医療用マニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、虫垂や胆嚢の切除術等において、従来の開腹手術に代わり、非開腹で行う腹腔鏡下手術が注目されている。この腹腔鏡下手術は、腹壁を貫通して腹腔内に例えば４本のトラカール管を挿入し、その内の１本のトラカール管を介して挿入した小型カメラによって腹腔内をモニターしながら、他のトラカール管を介してそれぞれ挿入された鉗子、鋏および電気メス等を適宜操作して、所望の外科的処置を行うものである。
【０００３】
このような腹腔鏡下手術に用いられる外科用器具（医療用マニピュレータ）として、本出願人は、長尺な器具本体に対して先端部を回転させることにより、先端の外科動作手段の外科的処置を施す目的部位への接近状態を維持したまま、外科動作手段の姿勢を所望の姿勢とすることができる外科用器具を提案している（特許文献１参照）。
【０００４】
また、このような医療用マニピュレータには、患部の位置及び大きさに応じて迅速且つ適切な手技が可能であることが望まれており、しかも患部切除、縫合及び結紮等の様々な手技が行われる。そこで、特許文献２及び特許文献３では、操作の自由度が高くしかも簡便に操作することのできる医療用マニピュレータが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４２１１１７号公報
【特許文献２】特開２００２−１０２２４８号公報
【特許文献３】特開２００４−３０１２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、例えば、上記特許文献１に記載の医療用マニピュレータでは、例えば、先端の外科動作手段を回転させる場合、操作者が回転操作部を操作することにより直接的に操作するように構成されているが、このような医療用間マニピュレータでは、例えば、患部の位置や大きさに応じて迅速且つ適切な手技を可能とするため、その操作性を一層向上させることが望まれている。
【０００７】
本発明は、上記従来の技術に関連してなされたものであり、操作性を一層向上させることが可能な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】
【０００８】
本発明に係る医療用マニピュレータは、開閉動作可能なエンドエフェクタを含む先端動作部と、前記先端動作部を操作する操作部と、前記操作部から延出するとともに前記先端動作部と前記操作部とを連結し、使用時に少なくとも一部が生体内に挿入される連結部と、前記先端動作部の姿勢を変える姿勢変更機構と、を備え、前記エンドエフェクタの開閉動作は、前記操作部を操作者が操作することにより伝達部材である可撓性部材を含むエンドエフェクタ駆動機構を介して機械的に操作される一方、前記姿勢変更機構の動作は、前記操作部を操作者が操作することにより作動するアクチュエータを介して操作され、前記姿勢変更機構は、前記エンドエフェクタの開閉軸よりも基端側の関節部で前記連結部の一部を屈曲させる屈曲機構と、前記屈曲機構による屈曲箇所よりも先端側で前記先端動作部を前記連結部に対して軸周りに回転させる回転機構と、を備え、前記回転機構は、前記屈曲機構により前記先端動作部が前記連結部の軸方向と非平行に屈曲された状態で、前記先端動作部を前記屈曲した軸周りに回転可能に構成されており、前記エンドエフェクタ駆動機構は、進退する駆動部材と、前記駆動部材に一部が接続された環状の前記可撓性部材と、前記駆動部材より先端側で且つ前記関節部より基端側に設けられたアイドルプーリと、前記先端動作部に、当該先端動作部の延在方向に進退可能に設けられた受動プーリと、前記アイドルプーリと前記受動プーリとの間にある前記関節部に設けられたガイドプーリと、を含み、前記エンドエフェクタは、前記受動プーリの進退動作に連動して開閉動作するものであり、前記可撓性部材は、前記アイドルプーリの両側方を通り、前記受動プーリに巻き掛けられ、前記アイドルプーリと前記ガイドプーリとの間で交差しており、前記アイドルプーリは、互いに逆方向に回転可能な第１層アイドルプーリと第２層アイドルプーリとが同軸上に並列して構成されており、前記ガイドプーリは、互いに逆方向に回転可能な第１層ガイドプーリと第２層ガイドプーリとが同軸上に並列して構成されており、前記可撓性部材における交差する一方部分は、前記第１層アイドルプーリと前記第１層ガイドプーリの外周面に接し、前記可撓性部材における交差する他方部分は、前記第２層アイドルプーリと前記第２層ガイドプーリの外周面に接することを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、エンドエフェクタの開閉や回動等の動作は操作者によって手動で機械的に行われる一方、姿勢変更機構による先端動作部の姿勢の変更動作はアクチュエータにより行われる。従って、エンドエフェクタによる患部の処置を所望の把持力等で容易に且つ確実に操作することを可能としながらも、その姿勢変更はアクチュエータによる駆動によってより迅速に且つ容易に行うことができるため、その操作性を一層向上させることができる。
【００１１】
また、前記連結部が、前記操作部に対して着脱自在に構成されていると、エンドエフェクタの種類毎の先端動作部を一つの操作部に対して交換することができ、さらに前記連結部及び先端動作部を高温滅菌するのに有利となり、当該医療用マニピュレータの汎用性やメンテナンス性を向上させることが可能となる。
【００１２】
さらに、前記操作部は、操作者により回動されることで前記伝達部材を進退させるハンドル部を備えると、エンドエフェクタの開閉等の操作性を一層向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る医療用マニピュレータによれば、エンドエフェクタの開閉や回動等にかかる操作と、先端動作部の姿勢変更にかかる操作とを容易に行うことができるため、その操作性を一層向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る医療用マニピュレータの好適な実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、一実施形態に係る医療用マニピュレータ１０の全体構成を示す側面図である。本実施形態では、主に腹腔鏡下手術において使用される鉗子である医療用マニピュレータ１０を例示して説明するが、本発明は鉗子以外、例えば、挟や電気メス等の各種外科用器具にも適用可能である。また、以下の説明では、図１に示された医療用マニピュレータ１０の右側を基端、左側を先端と称し、他の図面においても同様とする。
【００１８】
医療用マニピュレータ１０は、患部への外科的処置を行うエンドエフェクタとしてのグリッパ２２を先端に設けた先端動作部１４、及び、該先端動作部１４の基端側に連結された細径且つ長尺な連結部１２を備える作業部（器具本体）１５と、連結部１２の基端側に連結された操作部１６と、連結部１２内を挿通して先端動作部１４と操作部１６との間を接続する長尺な伝達部材１８（図２参照）とから構成されている。操作部１６には、当該医療用マニピュレータ１０に内装される各種アクチュエータ等の駆動制御を行う制御部であるコントローラ２０が接続されている。
【００１９】
図２は、図１に示す医療用マニピュレータ１０の先端動作部１４近傍を拡大した部分断面側面図であり、先端動作部１４に設けられたグリッパ２２を閉じた状態を示しており、図３は、図２に示す状態からグリッパ２２を開いた状態での部分断面側面図である。また、図４は、図１に示す医療用マニピュレータ１０の操作部１６近傍を拡大した部分断面側面図であり、先端動作部１４に設けられたグリッパ２２を閉じた状態を示しており、図５は、図４に示す状態からグリッパ２２を開いた状態での部分断面側面図である。
【００２０】
連結部１２は、内部に伝達部材１８等を収納し得る空間２４が形成された中空且つ細径の長尺部材であり、その先端には、先端動作部１４と回転可能に連結される接合部（姿勢変更機構、回転機構）２６が設けられる（図１及び図２参照）。該連結部１２の基端は、操作部１６を構成する操作部本体２８に連結されている（図１及び図４参照）。
【００２１】
連結部１２の横断面形状（軸方向に直交する方向での断面形状）は、例えば、円形、楕円形、多角形等、特に限定されない。本実施形態では、図６に示すように円形とされ、その外径は、トラカール管（図示せず）に挿入可能な程度、例えば、５〜１０ｍｍ程度とされる。
【００２２】
本実施形態の場合、連結部１２は、図１に示すように直線状をなしているが、これに限らず、所望の形状に予め湾曲又は屈曲されたものであってもよい。なお、連結部１２は、所望の形状に湾曲（屈曲）変形可能な少なくとも１つの湾曲部（姿勢変更機構、屈曲機構）３０を有しており（図１参照）、これによりグリッパ２２による生体組織上の外科的処置の可能な領域を拡大し、一層適正な姿勢で外科的処置を行うことを可能としている。
【００２３】
このような連結部１２内を挿通する伝達部材１８は、線状体３２と、該線状体３２の基端側に連結された第１の連結部材３４と、線状体３２の先端側に連結された棒状の第２の連結部材３６とから構成されている。なお、線状体３２は、連結部１２と操作部１６とが着脱可能に連結された着脱部３５近傍に接続部３７（図４及び図１２参照）を有し、これにより、先端側部位３２ａと基端側部位３２ｂとを着脱可能に接続している。この場合、先端側部位３２ａは先端動作部１４内へと延び、基端側部位３２ｂは操作部本体２８内へと延びている（図２及び図４参照）。
【００２４】
線状体３２としては、その全部又は一部、少なくとも湾曲部３０に対応する部分に可撓性を有するもの（湾曲可能なもの）であることが好ましく、例えば、ステンレス鋼、タングステン、超弾性合金等よりなる金属線やピアノ線、ロープやチェーン等、さらには、ポリアミド（全芳香族系ポリアミド）、ポリエステル、超高分子量ポリエチレン、カーボン繊維等の比較的高張力に耐え得る高分子材料よりなる繊維（以下、高張力繊維という）を素線とするもの、あるいは、これらの素線のうちの任意のものの集合体またはその他の複合体を用いることができる。当然、湾曲部３０に対応する部分以外の直線部は、可撓性ではない剛体で構成されていてもよい。この場合、素線の集合体による線状体３２としては、例えば、１本以上の前記素線（特に金属線）の外周に、１本以上の同種または異種の素線を所定方向に巻きつけ（例えばコイル状に）、さらにその外周に１本以上の同種または異種の素線を前記と逆方向に巻きつけたものが好適に使用される。このような線状体によれば、操作部１６における牽引操作に対する追従性に優れるとともに、線状体３２を回転したときに、ねじれや曲げによる長さの変化（歪み）が抑制されるという利点がある。線状体３２の外径は、特に限定されないが、本実施形態の場合、１．０〜２．５ｍｍ程度、特に１．０〜１．５ｍｍ程度とされる。
【００２５】
図２及び図６に示すように、第２の連結部材３６は、その横断面形状が四角形をなす一方、接合部２６を構成する凸部３８の中心部には、第２の連結部材３６が摺動自在に挿通する通路４０が形成されている。すなわち、通路４０の横断面形状は、前記の第２の連結部材３６と略同形状とされている。この場合、第２の連結部材３６の先端は、先端動作部１４の内部へと延び、後述するスライダ４４の基端と連結又は一体化されている。
【００２６】
なお、第２の連結部材３６の横断面形状は、四角形以外にも、例えば、三角形、六角形、半円形、一文字状、十文字状、Ｌ字状等の非円形のように、通路４０に対し回転を阻止し得る任意の形状とすることができる。また、第２の連結部材３６の構成材料としては、例えば、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼、タングステン、炭素鋼、超弾性合金等の金属材料、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、硬質ポリ塩化ビニル、ポリエステル等の比較的硬質な樹脂又は前記高張力繊維等を挙げることができる。
【００２７】
図２及び図３に示すように、先端動作部１４には、患部の処置を行うエンドエフェクタとしてのグリッパ２２と、前記スライダ４４を一方側（先端側）に付勢するコイルばね４６とが設けられている。グリッパ２２は、生体組織を挟持し得る鉗子機構を構成するもので、一方が駆動して開閉する一対の開閉部材、すなわち、固定挟持片４８と、該固定挟持片４８に対し回動する可動挟持片５０とを有する。可動挟持片５０は、その基端部において、ピン５２により先端部本体５４に対し回動可能に取り付けられている。なお、本実施形態の場合、グリッパ２２は、いわゆる片開き式であるが、両開き式の構成としてもよい。
【００２８】
先端部本体５４の下部（図２中下方）には、切欠き５６が形成されており、この切欠き５６内には、先端動作部１４の長手方向に摺動可能なスライダ４４が設置されている。スライダ４４の先端部には、ピン５８が突設されており、このピン５８は、可動挟持片５０の基端下部に形成された長孔６０内に挿入されている。
【００２９】
従って、このような先端動作部１４では、後述するハンドル部６２のハンドル操作により伝達部材１８が基端側へ牽引され、スライダ４４が切欠き５６内の基端側に位置する場合には、固定挟持片４８及び可動挟持片５０が閉じ位置となる（図２参照）。一方、ハンドル部６２の握持力が緩和又は除去されると、伝達部材１８が先端側へ移動して、スライダ４４が切欠き５６内の先端側へ移動する。そうすると、ピン５８が長孔６０の内周面を押圧し、これにより、可動挟持片５０がピン５２を中心に回動して可動挟持片５０が開かれる（図３参照）。なお、長孔６０を設けず、スライダ４４の移動に伴ってスライダ４４が歪み、ピン５８の図２中上下方向の動きを吸収するような構成とすることもできる。
【００３０】
この場合、先端部本体５４に形成された凹部６４及びスライダ４４に形成された凹部６６内には、コイルばね４６が圧縮状態で収納されている。コイルばね４６は、その弾性力によりスライダ４４を先端方向へ付勢、すなわち、可動挟持片５０を開く方向に付勢する付勢手段である。このように、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０では、付勢手段であるコイルばね４６を先端動作部１４に内蔵しているため、例えば、ハンドル部６２に可動ハンドル６８を開く方向に付勢する板バネ等を設ける必要がなく、操作部１６の構成を簡素化し、操作性を向上させることができる。
【００３１】
図２及び図３に示すように、接合部２６は、連結部１２の空間２４に連通し、連結部１２の先端面に開口する横断面形状が円形の凹部７０と、先端部本体５４の基端から突出し、前記凹部７０に挿入される横断面形状が円形の凸部３８とから構成されている。
【００３２】
凸部３８の中心部には、第２の連結部材３６の横断面形状と略同形状の通路４０が軸方向に形成され、該通路４０に第２の連結部材３６が挿通されることにより、伝達部材１８の回転力が凸部３８及び先端部本体５４に伝達される。
【００３３】
凹部７０の内周面には、軸方向に所定間隔を隔てて、２つのリング状の溝７４が形成されている。一方、凸部３８の外周面には、前記各溝７４に対応する位置に２つのリング状の隆起部７５が周方向に沿って形成されている。これら隆起部７５は、それぞれ、対応する溝７４内に挿入されている。なお、隆起部７５は、連続したリング状のものに限らず、周方向に沿って間欠的に設けられていてもよい。
【００３４】
以上のような構成の接合部２６により、先端動作部１４は、連結部１２に対して回転（ロール）可能であるが、軸方向へはほとんど移動不能とされるため、先端動作部１４の離脱やガタツキを確実に防止することができる。なお、接合部２６には、先端動作部１４の回転抵抗を減少する回転抵抗減少手段（図示せず）を設けることもできる。その具体例としては、凹部７０と凸部３８と間に、潤滑油等の潤滑剤を介在させ、又は、例えばポリテトラフルオロエチレン、シリコーン、ポリエチレン、ポリアセタールのような低摩擦材料の層を形成することが挙げられる。これにより、先端動作部１４の回転をより円滑に行うことができる。
【００３５】
図１、図４及び図５に示すように、連結部１２の基端側には、グリッパ２２の開閉（回動）、湾曲部３０での先端動作部１４の屈曲動作及び連結部１２に対する先端動作部１４の回転動作を遠隔的に操作する操作部１６が設けられている。
【００３６】
操作部１６は、操作部本体２８に対し固定され又は一体に設けられた固定ハンドル８０と、該固定ハンドル８０に対し開閉（回動）する可動ハンドル６８とから構成されるハンドル部６２を有する。可動ハンドル６８は、その上端部において、軸部材８２により操作部本体２８に対し回動可能に取り付けられている。
【００３７】
操作部本体２８の下部外面には、可動ハンドル６８を係止してその回動範囲を規制するストッパ８４が突出形成されている。これにより、ハンドル部６２に過度の握持力が加わることによる伝達部材１８の断線等を防止することができる。なお、図１３に示すように、固定ハンドル８０と可動ハンドル６８の位置は、反対であってもよく、この場合には、後述する回転操作入力部８６や屈曲操作入力部１２８の配置も合わせて、例えば、操作部本体２８の基端上部等に変更するとその操作性を一層向上させることができる。
【００３８】
また、操作部１６は、操作部本体２８の基端側に、固定ハンドル８０に設けられた円盤状の回転操作入力部８６（図８参照）の操作によって駆動される回転操作機構８８を有する。
【００３９】
回転操作機構８８は、例えば、モータからなる回転用駆動源（アクチュエータ）９０と、該回転用駆動源９０の回転軸に連結された小径の駆動歯車９２と、該駆動歯車９２に噛合う大径の従動歯車９４と、該従動歯車９４を操作部本体２８の基端に回転可能に支持する軸受９６とから構成されている。回転用駆動源９０は、回転操作入力部８６の操作に基づくコントローラ２０の制御下に駆動制御される。前記従動歯車９４の回転軸９８は、基端側の円柱部９８ａと、それより先端側の角柱部９８ｂとから構成され、円柱部９８ａにおいて軸受９６により支持されている。
【００４０】
操作部本体２８の内部には、可動ハンドル６８の回動を伝達部材１８の長手方向の移動に変換すると共に、従動歯車９４の回転により生じた回転力を伝達部材１８に伝達する変換手段１００が設置されている。変換手段１００は、第１の連結部材３４を回転可能に支持する支持部材１０２と、従動歯車９４の回転力を第１の連結部材３４に伝達する回転力伝達機構１０４とを有する。
【００４１】
この場合、線状体３２の基端側部位３２ｂは、ピン１０６により第１の連結部材３４の先端部に固定されている。該第１の連結部材３４は、その中心部に、従動歯車９４の回転軸９８の角柱部９８ｂが挿入される横断面形状が四角形の通路１０８が形成された円筒状の部材であり（図７参照）、その基端には、支持部材１０２の基端面に係合するフランジ１１０が形成されている。
【００４２】
支持部材１０２は、第１の連結部材３４が挿入される横断面形状が円形の貫通孔１１２を有している。支持部材１０２の下部には、長孔１１４が形成された舌片１１６が突出形成されている。このような支持部材１０２は、操作部本体２８の内側に設けられたガイド部材１１８、１２０により、伝達部材１８の長手方向に摺動可能に支持されている。舌片１１６は、下方のガイド部材１２０に形成されたスリット１２２を貫通して下方へ突出している。
【００４３】
一方、可動ハンドル６８の上部には、操作部本体２８の内部に挿入された突出片１２４が設けられ、該突出片１２４の上端部に立設されたピン１２６が前記舌片１１６の長孔１１４に挿入されている（図４及び図７参照）。
【００４４】
回転力伝達機構１０４は、従動歯車９４の回転軸９８を構成する角柱部９８ｂと、該角柱部９８ｂが挿入される通路１０８とで構成されている。角柱部９８ｂは、通路１０８に対し、軸方向には相対的に移動可能であるが、通路１０８内への挿入深さにかかわらず、通路１０８に対し、回転することはできない。従って、従動歯車９４の回転力は、角柱部９８ｂおよび通路１０８を介して第１の連結部材３４に伝達され、伝達部材１８全体が回転する。
【００４５】
なお、角柱部９８ｂの横断面形状は、四角形以外にも、例えば、三角形、六角形、半円形、一文字状、十文字状、Ｌ字状等の非円形のように、通路１０８に対し回転を阻止し得る任意の形状とすることができる。また、回転力伝達機構１０４としては、回転用駆動源９０からの回転力を伝達部材１８に機械的に伝達する機構が用いられ、例えば、ワイヤ、チェーン、タイミングベルト、リンク、ロッド、ギア等を介して駆動するものであってもよく、動力伝達方向に非弾性な個体の機械部品を介して駆動する方式とすることが好ましい。ワイヤやチェーン等は、張力により不可避的な多少の伸びが発生する場合があるが、これらは非弾性な個体の機械部品とする。そこで、これらの駆動機構を用いて、回転操作機構８８と先端動作部１４との回転方向を逆としたり、変速したりすることもできる。
【００４６】
さらに、操作部１６は、操作部本体２８の先端側に、固定ハンドル８０に設けられた上下（前後）左右を指す４個の三角形のボタンからなる屈曲操作入力部１２８（図８参照）の操作によって駆動され、湾曲部３０を屈曲動作させる屈曲操作機構１３０を有する。
【００４７】
図４、図５及び図９に示すように、屈曲操作機構１３０は、操作部本体２８の先端面から突出する２本のコイルばね１３２、１３４と、該コイルばね１３２及び１３４間に並設された揺動支軸（ベアリング球）１３６と、前記コイルばね１３２、１３４の先端側に連結され、操作部本体２８の先端面から所定距離離間して対向配置された傾斜板（揺動板）１３８とを備える。傾斜板１３８の中央部には、操作部本体２８の先端側に突出して連結部１２に連結される略円筒形状の突出部１３９が挿通する孔部１３８ａが形成されている。
【００４８】
さらに、屈曲操作機構１３０は、操作部本体２８内に配置され、例えば、ギヤードモータからなる２つの屈曲用駆動源（アクチュエータ）１４０、１４２を有する。屈曲用駆動源１４０、１４２の駆動軸に連結された進退ねじ部１４０ａ、１４２ａは、操作部本体２８の先端面に形成されたねじ孔部１４４、１４６を螺回して通過した状態で、その先端面が、傾斜板１３８に対角に設けられた２つの受け部１４８、１５０に当接している。
【００４９】
従って、このような屈曲操作機構１３０では、コントローラ２０の制御下に屈曲用駆動源１４０、１４２が駆動制御され、進退ねじ部１４０ａ、１４２ａが適宜進退駆動されることにより、傾斜板１３８は、揺動支軸１３６の球状の先端面を支点として、コイルばね１３２、１３４による弾性支持作用によって所望の方向（図９中の矢印Ａ、Ｂ方向）に所望の角度で傾斜されることになる。この際、一方の受け部１５０が横長に形成されていることから、傾斜板１３８が傾斜した状態でも、他方の進退ねじ部１４０ａを他方の受け部１４８に当てた状態で、当該受け部１５０に確実に一方の進退ねじ部１４２ａを当てながら傾斜板１３８を円滑に揺動操作することができる。なお、このような屈曲操作機構１３０における傾斜板１３８の傾斜動作としては、一般的な光学ミラーの煽り構造をなす機構を利用することができる。
【００５０】
また、傾斜板１３８の孔部１３８ａには、図中の上下左右方向に４本のスリット１５２が形成されている。各スリット１５２内にはそれぞれ孔部１３８ａの内周側からワイヤ（線材）１５４が挿入されると共に、各ワイヤ１５４の基端側に設けられた拡径部１５４ａが傾斜板１３８の基端側の面に係合し、各ワイヤ１５４は連結部１２に軸方向に延びた４本の貫通孔１５６内を挿通し、湾曲部３０まで達している。
【００５１】
図１０は、連結部１２の湾曲部３０の構成例を部分的に示す分解斜視図である。湾曲部３０は、相互に回動し得る複数の節輪環１５８を接合したものである。なお、図１０では、３個の節輪環１５８を例示して湾曲部３０を説明するが、節輪環１５８の設置数はこれに限定されず、例えば、４〜３０個程度であってもよい。
【００５２】
各節輪環１５８の一方の面には、節輪環１５８の中心を介して対向する一対のＶ字状の溝１６０が形成され、他方の面には、節輪環１５８の中心を介して対向する一対の半円柱状の突部１６２が前記溝１６０と９０°ずれた位置に形成されている。この場合、隣接する節輪環１５８同士は、それらの溝１６０同士が互いに９０°ずれた姿勢で配置され、一方の節輪環１５８の両突部１６２が他方の節輪環１５８の対応する両溝１６０内に挿入されるようにして各節輪環１５８が接合される。
【００５３】
また、各節輪環１５８において、両溝１６０及び両突部１６２が形成された位置には、それぞれ貫通孔１６４が形成されており、各節輪環１５８の対応する貫通孔１６４には、前記傾斜板１３８に基端側の拡径部１５４ａが係合された４本のワイヤ１５４がそれぞれ挿通すると共に、当該ワイヤ１５４の先端が湾曲部３０の先端側に配列された節輪環１５８に連結されている（図２及び図３参照）。これにより、各節輪環１５８が集合され略一体的に構成される。
【００５４】
このような湾曲部３０では、突部１６２が溝１６０に挿入された状態では、隣接する節輪環１５８の間には隙間が形成されるため、突部１６２が溝１６０内で回動することができ、これにより、隣接する節輪環１５８同士が回動することができる。この場合、隣接する１組の節輪環１５８同士の回動角度は、僅かであるが、その角度が複数組の節輪環１５８について累積すると、湾曲部全体として所望の湾曲（例えば６０〜１２０°程度）を得ることができ、先端動作部１４（グリッパ２２）を連結部１２の長尺軸と非平行な状態に曲げることができる。
【００５５】
そこで、屈曲操作入力部１２８が操作されることにより、コントローラ２０の制御下に、屈曲操作機構１３０が適宜駆動制御され、傾斜板１３８が所望の角度に傾斜されると各ワイヤ１５４がそれぞれ所定距離だけ進退移動され、これにより、湾曲部３０を連結部１２の横断面上で上下（前後）左右に所望の角度で屈曲させることができる。すなわち、湾曲部３０は、ワイヤ１５４の傾斜板１３８による牽引により能動的に屈曲又は湾曲する。この場合、湾曲方向やその数（自由度）は、特に限定されるものではなく、また、図示されていないが、各節輪環１５８の外周を、例えば、弾性または可撓性を有する材料で構成された層で被覆することも可能である。
【００５６】
なお、湾曲部３０の構成は、図示のものに限定されず、例えば、蛇腹管や可撓性チューブを有する構成であってもよい。また、連結部１２を先端部側の硬管と基端部側の硬管とで構成し、両硬管同士を１本または複数本の軸により回動可能に接続することで屈曲させる構成としてもよい。さらには、ピボット軸を有する屈曲機構とすることもできる。
【００５７】
図１１に示すように、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０では、操作部１６と連結部１２とが、着脱部３５において着脱可能（分離可能）とされている。すなわち、連結部１２と操作部１６とを着脱可能に連結する着脱部３５では、操作部１６の先端側に突出した突出部１３９が、連結部１２の基端側の孔部１６６内に挿入された状態で、連結部１２を外周側から内周側に向かって止めねじ１６８が締結され、これにより、連結部１２と操作部１６とが固定される（図４及び図５参照）。
【００５８】
従って、連結部１２と操作部１６とを分離する際には、傾斜板１３８のスリット１５２から各ワイヤ１５４を離脱すると共に、止めねじ１６８を緩めて操作部１６の突出部１３９を連結部１２の孔部１６６から引き抜くだけでよい（図１１参照）。この際、線状体３２については、先端側部位３２ａと基端側部位３２ｂとが接続部３７において、例えば、先端側部位３２ａの基端側にＴ字に形成されたバー１７０を、基端側部位３２ｂの先端側にＴ字に形成されたフック１７２から離脱させるだけで容易に分離することができる（図１２参照）。これにより、例えば、１つの操作部に対して、各種のエンドエフェクタを有する先端動作部を備える作業部１５に容易に変更することができ、医療用マニピュレータ１０の汎用性を低コストで向上させることができる。また、作業部１５を操作部１６から容易に分離できることから、作業部１５（先端動作部１４）の交換や洗浄、さらには高温滅菌等のメンテナンス性も向上させることができる。
【００５９】
なお、以上のように構成される医療用マニピュレータ１０では、グリッパ２２の操作（開閉又は回動）と先端動作部１４の回転操作とを単一の伝達部材１８で兼用しているため、連結部１２内での伝達部材１８の設置スペースが小さくてよい。このため、連結部１２をより細くすることができるとともに、先端動作部１４や操作部１６の構造も簡素化することができる。従って、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０は、腹腔鏡下手術、脳外科手術、胸腔鏡下手術、泌尿器科手術等に好適に使用することができる。
【００６０】
次に、医療用マニピュレータ１０の作用について説明する。
【００６１】
先ず、初期状態（非操作状態）では、コイルばね４６の付勢力によりグリッパ２２が開かれ、可動ハンドル６８が開いた状態とされている（図１、図３及び図５に示す状態）。そこで、ハンドル部６２を手で握り、可動ハンドル６８を図１中の矢印で示す方向に回動させると、突出片１２４が軸部材８２を中心に図中時計回りに回動し、ピン１２６が長孔１１４の基端側内周面を押圧し、舌片１１６及び支持部材１０２がガイド部材１１８、１２０に沿って基端側へ移動する（図４に示す状態）。支持部材１０２の基端には、フランジ１１０が係合しているため、支持部材１０２の移動に伴って第１の連結部材３４も同方向に移動し、これにより、伝達部材１８が基端側へ牽引される。この場合、支持部材１０２の基端方向への移動に伴い、角柱部９８ｂの先端は、通路１０８内の比較的深部まで挿入される。
【００６２】
伝達部材１８が基端側へ牽引されると、これに伴い、スライダ４４がコイルばね４６の付勢力に抗して切欠き５６内で基端側に移動する。このため、ピン５８が長孔６０の基端側内周面を押圧し、可動挟持片５０がピン５２を中心に図２中反時計回りに回動して、可動挟持片５０が閉じられる（図２に示す状態）。
【００６３】
一方、ハンドル部６２を握っていた手を離すか又は握持力をゆるめると、コイルばね４６の付勢力によりスライダ４４が切欠き５６内で先端側に移動する。このため、ピン５８が長孔６０の先端側内周面を押圧し、可動挟持片５０がピン５２を中心に図３中時計回りに回動して、可動挟持片５０が開かれる（図３に示す状態）。
【００６４】
このようなスライダ４４の先端方向への移動に伴い、伝達部材１８も同方向に移動し、伝達部材１８の基端部においては、フランジ１１０が支持部材１０２を押圧し、支持部材１０２および舌片１１６がガイド部材１１８、１２０に沿って先端側へ移動する。これにより、長孔１１４の基端側内周面がピン１２６を押圧し、突出片１２４および可動ハンドル６８が軸部材８２を中心に図５中時計回りに回動し、可動ハンドル６８は、元の開いた状態（図５に示す状態）に復帰することになる。この場合、支持部材１０２の先端方向への移動に伴い、角柱部９８ｂの先端は、通路１０８内の長手方向中央付近まで移動する。
【００６５】
この場合、可動挟持片５０の開閉は、可動ハンドル６８の開閉に機械的（直接的）に連動していることから、人手により可動ハンドル６８をある程度引いたときに、グリッパ２２が対象物（手術器具や生体組織等）を把持すると、グリッパ２２及びスライダ４４はそれ以上動かなくなる。これにより、伝達部材１８もそれ以上動かなくなり、操作者はグリッパ２２が対象物を把持したことを指先で知覚することができる。
【００６６】
また、前記の対象物が手術器具等の硬いものであるときには、可動ハンドル６８は閉じ方向には全く動かなくなり、硬いものを把持したことを知覚できると共に、対象物を強い力で確実に把持することができる。電磁力を介さずに人手による力を機械的且つ直接的にグリッパ２２に伝達できるからである。仮に人手による力と同等の把持力をモータによって発生させようとすると、相当に大きく重いモータが必要であり、操作部本体２８内に納めることが困難であるとともに、医療用マニピュレータ１０が重量増となる。
【００６７】
対象物が生体組織等の柔らかいものであるときには、可動ハンドル６８は対象物の弾性に応じて閉じ方向にやや変位可能であり、柔らかいものを把持したことを知覚できるとともに、柔らかさの程度が分かり、しかも対象物を把持する力を調整することができる。
【００６８】
医療用マニピュレータ１０では、伝達部材１８等が摩耗又は劣化した場合においても、摩擦等が増加して可動ハンドル６８に伝達され、これらの状態変化や駆動系の異常状態等を操作者が感知することができ、メンテナンス等の時期をより適切に判断することができる。
【００６９】
以上のように、可動挟持片５０の開閉は、可動ハンドル６８の開閉に機械的（直接的）に連動しており、固定挟持片４８及び可動挟持片５０の開度（把持力）は、固定ハンドル８０及び可動ハンドル６８の開度（握持力）に対応している。このため、操作者は、グリッパ２２を所望の開度（把持力）に容易に操作することができる。
【００７０】
すなわち、可動ハンドル６８の人手による操作は機械的に伝達されてグリッパ２２の開閉が行われる。可動ハンドル６８とグリッパ２２との間で、人手による操作を機械的に伝達する手段である伝達部材１８やスライダ４４等は操作伝達部を形成している。
【００７１】
ここで機械的とは、上記のように、ワイヤ、チェーン、タイミングベルト、リンク、ロッド、ギア等を介して駆動する方式であり、主に、動力伝達方向に非弾性な個体の機械部品を介して駆動する方式であり、ワイヤやチェーン等は、張力により不可避的な多少の伸びが発生する場合があるが、これらは非弾性な個体の機械部品とする。例えば、伝達部材１８は、少なくとも湾曲部３０に対応する一部に可撓性を有するが、コイルばね４６によって適度に張られており、しかもグリッパ２２を閉じる動作に関しては可動ハンドル６８によって操作部１６側に引かれ、ほとんど弾性変形することがなく、又は動作に支障のない範囲での不可避的弾性変形であり、機械的接続手段（機械的伝達手段）となっている。
【００７２】
一方、可動挟持片５０の開閉（開度）にかかわらず、回転操作入力部８６を操作して回転用駆動源９０を駆動して従動歯車９４を回転させると、その回転力は、回転軸９８の角柱部９８ｂ、通路１０８、第１の連結部材３４、線状体３２、第２の連結部材３６、通路４０、凸部３８および先端部本体５４に順次伝達され、これにより、先端動作部１４が回転する。すなわち、回転操作機構８８及び接合部２６等が、先端動作部１４を軸周りに回転させる回転機構として機能する。この場合、従動歯車９４の回転方向は、先端動作部１４の回転方向に一致している。
【００７３】
なお、グリッパ２２の開閉動作および先端動作部１４の回転動作は、連結部１２の直線状態、屈曲又は湾曲状態のいずれにおいても可能である。特に、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０では、連結部１２が屈曲又は湾曲した状態（図１中の二点鎖線で示す状態）であっても、湾曲部３０は回転せず、先端動作部１４のみが回転するため、回転に伴って先端動作部１４が湾曲部３０より基端側の軸を中心に揺動することがない。従って、グリッパ２２の外科的処置を施す目的部位への接近状態を維持したままグリッパ２２の姿勢（生体組織を把持する方向）を変えることができる。
【００７４】
この場合、屈曲操作機構１３０についても、可動挟持片５０の開閉（開度）にかかわらず、屈曲操作入力部１２８を操作して屈曲用駆動源１４０、１４２を駆動するだけで、傾斜板１３８を所望の角度に傾斜させ、これにより、連結部１２を湾曲部３０において所望の角度に容易に屈曲させることができる。すなわち、湾曲部３０及び屈曲操作機構１３０が、グリッパ２２を連結部１２の軸方向と交差する方向に屈曲させる屈曲機構として機能して、グリッパ２２の姿勢を容易に且つ迅速に変更することができる。
【００７５】
以上のように、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０では、屈曲操作機構１３０及び湾曲部３０による連結部１２の屈曲動作と、回転操作機構８８による先端動作部１４の回転動作とが、それぞれ操作部１６に設けられた屈曲操作入力部１２８と回転操作入力部８６とを指先で操作するだけで、コントローラ２０の制御下に、アクチュエータである屈曲用駆動源１４０、１４２及び回転用駆動源９０を介して容易に且つ迅速に行うことができ、高い操作性を得ることができる。すなわち、医療用マニピュレータ１０では、連結部１２の一部（湾曲部３０）を屈曲させる屈曲機構と、先端動作部１４を回転させる回転機構とが、先端動作部１４の姿勢を変える姿勢変更機構として機能し、これらはアクチュエータを介して動作する。一方、先端動作部１４を構成するグリッパ２２の開閉（回動）は、屈曲操作機構１３０等の動作と独立して、固定ハンドル８０及び可動ハンドル６８によって操作者が手動で機械的（直接的）に操作して、グリッパ２２を所望の把持力で操作することができるため、患部への処置をより適切に行うことができると共に、把持したものの硬さ等を感じ取ることができる。すなわち、エンドエフェクタ（グリッパ２２）については、人手による操作を機械的に直接伝達して動作させることが理想である一方、他の姿勢軸である屈曲操作機構１３０及び湾曲部３０や回転操作機構８８の動作、つまり、姿勢変更機構の動作については、アクチュエータ（屈曲用駆動源１４０、１４２及び回転用駆動源９０）を用いて操作を簡便化することが最良である。すなわち、本案を用いれば、例えば指先一本の簡便なボタン操作等で容易に先端動作部１４の姿勢を変更可能に構成することができるため、前記したグリッパ２２の開閉や医療用マニピュレータ１０全体を操作者が腕を使って動かす作業を妨げることなく、より直感的に外科処置を行うことができる。
【００７６】
図１４は、図１に示す医療用マニピュレータ１０の先端部の別の構成例を示す部分断面側面図である。
【００７７】
図１４に示す先端動作部１８０は、可動挟持片５０を開く方向に付勢する付勢手段が、先端動作部１４の近傍に設けられた構成とされている。すなわち、連結部１２の接合部２６の基端側に隣接する位置には、空間２４が拡径した拡径部１８２が形成されており、該拡径部１８２内には、前記と同様のコイルばね４６が収納されている。拡径部１８２内において、第２の連結部材３６は、コイルばね４６の内側に挿通されており、連結部材３６のコイルばね４６より先端側には、円盤状の鍔部１８４が固着または一体形成されている。圧縮状態のコイルばね４６は、その基端が拡径部１８２の基端面に、その先端が鍔部１８４に当接しており、第２の連結部材３６を先端方向へ付勢する。
【００７８】
なお、例えば、前記の付勢手段は、コイルばね４６に限らず、例えば、トーションバネ、板バネ等の他の形態のバネや、ゴムのような弾性材料、あるいは永久磁石、電磁石を用いることができる。また、このような付勢手段は、操作部１６に設けられていてもよい。
【００７９】
手術において、組織の剥離作業などにおいては、グリッパ２２を開く方向（つまり剥離方向）に大きな剥離力が必要となることがある。このようなときにコイルばね４６を引っ張りばねにした構成でスライダ４４を介して可動ハンドル６８の押し出し操作をグリッパ２２に直接的に伝達すると、大きな剥離力が得られて好適である。この場合、医療用マニピュレータ１０では、グリッパ２２の開方向の力が可動ハンドル６８に伝達される。つまり、グリッパ２２を開く場合で開き方向に生体組織や手術器具等に当接した場合には、可動ハンドル６８が開き方向には動かなくなる。これにより、操作者はグリッパ２２が何かに当接したことを感知する。
【００８０】
また、回転操作機構８８、屈曲操作機構１３０、接合部２６、変換手段１００、操作部１６、着脱部３５、接続部３７等の構成も、それぞれ、図示のものに限定されない。また、本実施形態において、外科動作手段は、双方が回動する一対の開閉部材で構成されたものであってもよい。また、回動に限らず、例えば、平行移動して開閉する構成のものでもよい。さらには、例えばおじぎ鉗子、電気メス、超音波メスのように、一つの部材が回動する構成のものであってもよい。
【００８１】
さらに、回転操作機構８８及び屈曲操作機構１３０を駆動するアクチュエータである回転用駆動源９０及び屈曲用駆動源１４０、１４２についても、電動モータ以外にも、例えば、気体や液体等の流体を用いる流体圧アクチュエータとしてもよい。
【００８２】
また、回転操作入力部８６及び屈曲操作入力部１２８は、操作部１６に設ける以外にも、例えば、フットスイッチとして構成し、操作者の足下に載置するように構成して操作者が手技を一層円滑に行うことができるように構成することもできる。
【００８３】
さらにまた、操作部１６における可動ハンドル６８、回転操作入力部８６及び屈曲操作入力部１２８の位置、形態や操作方法などは、本構成に限定されない。例えば、回転操作入力部８６の代わりに、操作ローラやボタン、ジョイスティック等を設けてもよく、操作しやすい位置や方法を適宜選択して設計すればよい。
【００８４】
次に、別の一実施形態に係る医療用マニピュレータ１０１０について、図１５〜図５７を参照して説明する。
【００８５】
図１５に示すように、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０１０は、医療用マニピュレータシステムの一部であり、コントローラ１０４５に接続されている。
【００８６】
コントローラ１０４５は、医療用マニピュレータ１０１０の電気的な制御をする部分であり、グリップハンドル１０２６の下端部から延在するケーブル１０６２に対してコネクタを介して接続されている。コントローラ１０４５は、医療用マニピュレータ１０１０を独立的に複数台同時に制御することができる。もちろん、１台の医療用マニピュレータ１０１０を制御するコントローラを用いてもよい。
【００８７】
医療用マニピュレータ１０１０は、先端動作部１０１２に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の外科的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。
【００８８】
図１５及び図１６に示すように、医療用マニピュレータ１０１０は、人手によって把持及び操作される操作部１０１４と、該操作部１０１４に固定された作業部１０１６とを有する。操作部１０１４と作業部１０１６とは一体構成であるが、条件に応じて分離可能な構成にしてもよい。
【００８９】
以下の説明では、図１５及び図１６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１０４８の延在方向をＺ方向と規定する。また、先端側から見て右方を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医療用マニピュレータ１０１０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、医療用マニピュレータ１０１０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。
【００９０】
作業部１０１６は、作業を行う先端動作部１０１２と、該先端動作部１０１２と操作部１０１４とを連接する長尺で中空の連結シャフト（連結部）１０４８とを有する。先端動作部１０１２及び連結シャフト１０４８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１０２０から体腔１０２２内に挿入可能であり、複合入力部１０３４の操作により体腔１０２２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。
【００９１】
操作部１０１４は、人手によって把持されるグリップハンドル１０２６と、該グリップハンドル１０２６の上部から延在するブリッジ１０２８と、該ブリッジ１０２８の先端に接続されたアクチュエータブロック１０３０とトリガレバー（入力部）１０３２を有する。
【００９２】
図１５に示すように、操作部１０１４のグリップハンドル１０２６は、ブリッジ１０２８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、複合入力部１０３４を有する。
【００９３】
グリップハンドル１０２６の下端には、コントローラ１０４５に接続されるケーブル１０６２が設けられている。グリップハンドル１０２６とケーブル１０６２とは一体的に接続されている。グリップハンドル１０２６とケーブル１０６２とはコネクタにより接続されていてもよい。
【００９４】
複合入力部１０３４は、先端動作部１０１２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り、例えば横方向に動作する第１入力手段１０３４ａによってヨー方向指示を行い、軸回転に動作する第２入力手段１０３４ｂによってロール方向指示を行うことができる。トリガレバー１０３２は、先端動作部１０１２のエンドエフェクタ１１０４（図１５参照）の開閉指令を与える入力手段である。エンドエフェクタ１１０４としては種々の形式があるが、医療用マニピュレータ１０１０では開閉可能なグリッパを設けている。
【００９５】
複合入力部１０３４には操作量を検出する入力センサが設けられており、検出した動作信号（例えばアナログ信号）をコントローラ１０４５に供給する。
【００９６】
トリガレバー１０３２は、ブリッジ１０２８のやや下方に設けられたレバーであり、人差し指による操作が容易な位置に設けられている。トリガレバー１０３２は、アクチュエータブロック１０３０に対して第１リンク１０６４及び第２リンク１０６６によって接続されており、グリップハンドル１０２６に対して進退するように構成されている。第１リンク１０６４はブリッジ１０２８の一部に対して軸支されて揺動可能であり、Ｙ２方向端にトリガレバー１０３２が設けられている。第２リンク１０６６は、アクチュエータブロック１０３０からＺ２方向に突出し、第１リンク１０６４の長孔１０６４ａに係合し、トリガレバー１０３２の操作によって長孔１０６４ａの長尺方向に進退可能である。
【００９７】
第２リンク１０６６は、ワイヤ（駆動部材）１０５６の端部に接続されており、トリガレバー１０３２を引き寄せる操作をすると、ワイヤ１０５６も一体的に引き寄せられる。第２リンク１０６６に接続される駆動部材（伝達部材）としてワイヤ１０５６を用いることで、部品点数の削減が可能となるとともに、軽量な構成が可能となる。
【００９８】
第２リンク１０６６に接続される駆動部材として、ワイヤ１０５６に代えて例えば剛性のある直動ロッド（又はリンク）を用いてもよい。一般にワイヤよりロッドのほうが剛性が高いため、直動動作のみの部分は、ロッドを用いることにより大きな把持力を得られる。該ロッドと第２リンク１０６６とは一体化されていてもよい。
【００９９】
第２リンク１０６６とワイヤ１０５６との間にリンクや歯車等を設け、操作者の操作力又はストロークを加減する構成にしてもよい。
【０１００】
アクチュエータブロック１０３０には先端動作部１０１２が有する３自由度のうち２自由度の機構に対応してモータ（姿勢軸アクチュエータ）１０４０及び１０４１が連結シャフト１０４８の延在方向に沿って並列して設けられている。モータ１０４０及び１０４１は、先端動作部１０１２のロール方向及びヨー方向の動作、すなわち、先端動作部１０１２の姿勢を変える姿勢変更機構の動作に対応する。モータ１０４０、１０４１は小型、細径であって、アクチュエータブロック１０３０はコンパクトな扁平形状に構成されている。モータ１０４０、１０４１は、操作部１０１４の操作に基づき、コントローラ１０４５の作用下に回転をする。モータ１０４０、１０４１には、回転角度を検出することのできる角度センサが設けられており、検出した角度信号はコントローラ１０４５に供給される。角度センサとしては、例えばロータリエンコーダが用いられる。なお、このようなアクチュエータとしては、電動モータ以外にも、例えば、気体や液体等の流体を用いる流体圧アクチュエータとしてもよい。
【０１０１】
アクチュエータブロック１０３０には、モータ１０４０、１０４１の駆動軸に接続されているプーリ１０５０ａ及び１０５０ｂが設けられている。
【０１０２】
プーリ１０５０ａ、プーリ１０５０ｂには、ワイヤ１０５２、ワイヤ１０５４が巻き掛けられており、連結シャフト１０４８の中空部分１０４８ａ（図２０参照）を通って先端動作部１０１２まで延在している。ワイヤ１０５２、ワイヤ１０５４はそれぞれ同種、同径のものを用いることができる。
【０１０３】
操作部１０１４における複合入力部１０３４、トリガレバー１０３２の位置、形態や操作方法などは、本構成に限定されない。例えば、複合入力部１０３４の代わりに、操作ローラやボタン、ジョイスティックなどを設けてもよく、操作しやすい位置や方法を適宜選択して設計すればよい。
【０１０４】
トリガレバー１０３２の人手による操作は機械的に伝達されてエンドエフェクタ１１０４の開閉が行われる。トリガレバー１０３２とエンドエフェクタ１１０４との間で、人手による操作を機械的に伝達する手段（伝達部材）である第１リンク１０６４、第２リンク１０６６、ワイヤ１０５６及び後述するエンドエフェクタ駆動機構１２６０等は操作伝達部を形成している。
【０１０５】
ここで機械的とはワイヤ、チェーン、タイミングベルト、リンク、ロッド、ギア等を介して駆動する方式であり、主に、動力伝達方向に非弾性な個体の機械部品を介して駆動する方式である。ワイヤやチェーン等は、張力により不可避的な多少の伸びが発生する場合があるが、これらは非弾性な個体の機械部品とする。
【０１０６】
次に、先端動作部１０１２について、第１の構成例〜第５の構成例１０１２ａ〜１０１２ｅ及び変形例１０１２ｆについて説明する。
【０１０７】
図１７、図１８、図１９、図２０及び図２１に示すように、第１の構成例に係る先端動作部１０１２ａは、ワイヤ受動部１１００と、複合機構部１１０２と、エンドエフェクタ１１０４とを有し、Ｙ方向の第１回転軸Ｏｙを中心にして、それよりも先の部分がヨー方向に回動する第１自由度と、第２回転軸Ｏｒを中心にしてロール方向に回動する第２自由度と、第３回転軸Ｏｇを中心として先端のエンドエフェクタ１１０４を開閉させる第３自由度とを有する合計３自由度の機構となっている。
【０１０８】
第１自由度の機構である第１回転軸Ｏｙは、連結シャフト１０４８の基端側から先端側に延在する軸線Ｃと非平行に回動可能に設定するとよい。第２自由度の機構である第２回転軸Ｏｒは先端動作部１０１２における先端部（つまりエンドエフェクタ１１０４）の延在方向の軸線を中心として回動可能な機構とし、先端部をロール回転可能に設定するとよい。
【０１０９】
第１自由度の機構（つまりヨー方向）は、例えば±９０°又はそれ以上の稼動範囲を有する屈曲機構である。第２自由度の機構（つまりロール方向）は、例えば±１８０°又はそれ以上の稼動範囲を有する回転機構である。第３自由度の機構（つまりエンドエフェクタ１１０４）は、例えば４０°又はそれ以上開くことができる。
【０１１０】
エンドエフェクタ１１０４は、手術において実際の作業を行う部分であり、第１回転軸Ｏｙ及び第２回転軸Ｏｒは、作業を行い易いようにエンドエフェクタ１１０４の姿勢を変えるための姿勢変更機構を構成する姿勢軸である。一般に、エンドエフェクタ１１０４を開閉させる第３自由度に係る機構部はグリッパ（又はグリッパ軸）とも呼ばれ、ヨー方向に回動する第１自由度に係る機構部はヨー軸とも呼ばれ、ロール方向に回動する第２自由度に係る機構部はロール軸とも呼ばれる。
【０１１１】
ワイヤ受動部１１００は、一対の舌片部１０５８の間に設けられており、ワイヤ１０５２、ワイヤ１０５４のそれぞれの往復動作を回転動作に変換して複合機構部１１０２に伝達する部分である。ワイヤ受動部１１００は、軸孔１０６０ａ、１０６０ａに挿入される軸１１１０と、軸孔１０６０ｂ、１０６０ｂに挿入される軸１１１２とを有する。軸１１１０及び１１１２は、軸孔１０６０ａ、１０６０ｂに対して、例えば圧入若しくは溶接により固定される。軸１１１２は第１回転軸Ｏｙの軸上に配置される。
【０１１２】
軸１１１２のＹ方向両端には、Ｙ方向に対称形状の歯車体１１２６及び歯車体１１３０が設けられている。歯車体１１２６は、筒体１１３２と、該筒体１１３２の上部に同心状に設けられた歯車１１３４とを有する。歯車体１１３０は、歯車体１１２６と略同形状であって、該歯車体１１２６に対してＹ方向に配置されている。歯車体１１３０は、筒体１１３６と、該筒体１１３６の下部に同心状に設けられた歯車１１３８とを有する。歯車１１３４及び歯車１１３８は、後述するギア体１１４６のフェイスギア１１６５の上端部及び下端部に噛合する。
【０１１３】
筒体１１３６は筒体１１３２と略同径、同形状である。筒体１１３２及び筒体１１３６には、ワイヤ１０５２及び１０５４が所定の固定手段によって一部が固定されて巻き掛けられている。ワイヤ１０５２及び１０５４の巻き掛けられる角度は、例えば１．５回転（５４０°）である。
【０１１４】
ワイヤ１０５２及び１０５４を回転動作させることにより、歯車体１１２６及び歯車体１１３０を軸１１１２に対して回転させることができる。歯車体１１２６と歯車体１１３０を同方向に同速度で回転させると、ギア体１１４６は軸１１１２を基準として揺動し、ヨー方向動作が行われる。歯車体１１２６と歯車体１１３０を逆方向に同速度で回転させると、ギア体１１４６は第２回転軸Ｏｒを基準として回転し、ロール回転動作が行われる。歯車体１１２６と歯車体１１３０を異なる速度で回転させると、ギア体１１４６は、ヨー方向動作とロール回転動作の複合動作が行われる。つまり、歯車体１１２６、歯車体１１３０及びギア体１１４６は差動機構を構成している。
【０１１５】
軸１１１０の略中央部にはアイドルプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４０が回転自在に軸支されており、軸１１１２の略中央部にはガイドプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４２が回転自在に軸支されている。アイドルプーリ１１４０は、ガイドプーリ１１４２に巻きかける受動ワイヤ（可撓性部材、伝達部材）１２５２の巻き掛け角度を常に一定（両側あわせて約１８０°）に保つためにある。アイドルプーリ１１４０の代わりに、ガイドプーリ１１４２に受動ワイヤ１２５２を１巻き以上してもよい。アイドルプーリ１１４０及びガイドプーリ１１４２は、受動ワイヤ１２５２（図２２参照）に対するすべり、及び摩擦による摩耗を低減するために、表面を滑らかにし、又は摩擦の少ない材質を用いるとよい。ガイドプーリ１１４２は、姿勢変更機構におけるヨー軸Ｏｙに設けられている。
【０１１６】
軸１１１２における、歯車体１１２６とガイドプーリ１１４２との間、及びガイドプーリ１１４２と歯車体１１３０との間には主軸部材１１４４が回転自在に軸支されている。主軸部材１１４４は、複合機構部１１０２に向けて突出する筒部を有する。主軸部材１１４４の軸心部には方形の孔１１４４ａが設けられている。主軸部材１１４４のＺ２方向端部には、ガイドプーリ１１４２のＹ方向両面を保持するとともに軸１１１２が挿通する孔を有する２枚の補助板１１４４ｂが設けられている。補助板１１４４ｂはＺ１方向に向かって幅広となる山形であって、糸等の異物の侵入を防止する。
【０１１７】
複合機構部１１０２は、エンドエフェクタ１１０４の開閉動作機構と、該エンドエフェクタ１１０４の姿勢を変化させる姿勢変更機構とを含む複合的な機構部である。
【０１１８】
複合機構部１１０２は、主軸部材１１４４の筒部周面に対して回転自在に嵌挿されたギア体１１４６と主軸部材１１４４の先端に設けられたナット体１１４８と、スプリング１１５０と、Ｚ２方向端部が孔１１４４ａに挿入される断面四角のロッド（伝達部材）１１５２と、該ロッド１１５２のＺ２方向端部に対してピン１１５４により回転自在に軸支される受動プーリ（円柱部材、伝達部材）１１５６と、受動板（伝達部材）１１５８と、円筒状のカバー１１６０とを有する。スプリング１１５０は、いわゆる圧縮ばねである。ロッド１１５２のＺ２方向端部は、受動プーリ１１５６に対する摺動性をあげるためにコの字状をしており、Ｚ２方向に向かって長く突出している。
【０１１９】
主軸部材１１４４におけるギア体１１４６と当接する部分には、樹脂製のスラスト軸受部材１１４４ｃが設けられている。ナット体１１４８におけるギア体１１４６と当接する部分には、樹脂製のスラスト軸受部材１１４８ａが設けられている。スラスト軸受部材１１４４ｃ及び１１４８ａは低摩擦材であって、当接部分の摩擦及びトルクを低減するとともに、フェイスギア１１６５に負荷が直接的にかかることを防止する。スラスト軸受部材１１４４ｃ及び１１４８ａは、いわゆるすべり軸受であるが、転がり軸受を設けてもよい。これにより、エンドエフェクタ１１０４を強く閉じた場合や開いた場合、すなわちギア体１１４６が主軸部材１１４４に強く当接する場合でも、ロール軸動作をスムーズに行うことができる。
【０１２０】
ギア体１１４６は、段付き筒形状であって、Ｚ２方向の大径部１１６２と、Ｚ１方向の小径部１１６４と、大径部１１６２のＺ２方向端面に設けられたフェイスギア１１６５とを有する。フェイスギア１１６５は、歯車１１３４及び歯車１１３８に噛合する。ギア体１１４６は、ナット体１１４８が主軸部材１１４４に対する抜けることを防止する。大径部１１６２の外周には、ねじが設けてある。
【０１２１】
受動板１１５８は、Ｚ２方向の凹部１１６６と、該凹部１１６６の底面に設けられた係合部１１６８と、Ｙ方向両面にそれぞれ設けられた軸方向のリブ１１７０と、リンク孔１１７２とを有する。係合部１１６８は、ロッド１１５２の先端に設けられたきのこ状の突起１１７４に係合する形状である。この係合により、受動板１１５８とロッド１１５２は、相対的なロール軸の回転が可能になる。受動板１１５８の幅はカバー１１６０の内径に略等しい。
【０１２２】
カバー１１６０は、複合機構部１１０２の略全体を覆う大きさであり、複合機構部１１０２及びエンドエフェクタ１１０４に異物（生体組織、薬剤、糸等）が入り込むことが防止される。カバー１１６０の内面には、受動板１１５８の２つのリブ１１７０が嵌る軸方向の２本の溝１１７５が対向する向きに設けられている。溝１１７５にリブ１１７０が嵌ることにより受動板１１５８が軸方向にガイドされる。受動板１１５８の係合部１１６８には突起１１７４が係合することから、受動プーリ１１５６は孔１１４４ａ内において、受動板１１５８及びロッド１１５２とともに軸方向に進退可能であるとともに、ロッド１１５２を基準としてロール回転が可能である。カバー１１６０は、ギア体１１４６の大径部１１６２に対して螺入、圧入等の手段により固定されている。
【０１２３】
スプリング１１５０は、ギア体１１４６の段差部と受動板１１５８の凹部１１６６との間に嵌装されており、受動板１１５８を前方に向かって弾性付勢しており、該受動板１１５８は所定のストッパに当接するまで前方に移動している。
【０１２４】
次に、エンドエフェクタ１１０４は、第１エンドエフェクタ部材１１９０と、第２エンドエフェクタ部材１１９２と、ピン１１９６とを有する。ピン１１９６は第３回転軸Ｏｇの軸上に配置される。
【０１２５】
第１エンドエフェクタ部材１１９０は、左右に対向して設けられた一対のサイドウォール１２００と、サイドウォール１２００の先端部にそれぞれ設けられた孔１２００ａと、サイドウォール１２００の先端下部からＺ１に突出した第１グリッパ１２０２とを有する。孔１２００ａはピン１１９６が、例えば圧入されるのに適した径に設定されている。第１グリッパ１２０２は、Ｚ１方向に向かってやや幅狭となって先端部が円弧状となる形状であり、Ｙ１方向の全面には小さい錐上突起が略隙間なく設けられている。第１エンドエフェクタ部材１１９０はカバー１１６０に対して所定の手段で結合されている。例えば、第１エンドエフェクタ部材１１９０とカバー１１６０は一体構造であり、筒複合体１２３０を構成している。
【０１２６】
カバー１１６０は、ギア体１１４６と基部側で結合（螺合、圧入、溶接等）されており、ギア体１１４６の回転とともにカバー１１６０及び第１エンドエフェクタ部材１１９０はロール軸動作を行う。
【０１２７】
第２エンドエフェクタ部材１１９２はＬ字形状であって、Ｚ１方向に延在する第２グリッパ１２１２と、該第２グリッパ１２１２に対して略６０°に曲がったレバー部１２１４とを有する。Ｌ字形状の屈曲部には、孔１２１６が設けられ、レバー部１２１４の端部近傍には孔１２１８が設けられている。孔１２１６にピン１１９６が挿入されることにより第２エンドエフェクタ部材１１９２は第３回転軸Ｏｇを中心として揺動自在となる。第２グリッパ１２１２は第１グリッパ１２０２と同形状で反転して配置されており、第２エンドエフェクタ部材１１９２が第３回転軸Ｏｇを中心として回動したときに第１グリッパ１２０２に対して当接し、湾曲針等を把持することができる。
【０１２８】
レバー部１２１４と受動板１１５８は、並列で２本のグリッパリンク１２２０により連接されている。つまり、各グリッパリンク１２２０の一端の孔１２２０ａは、孔１２１８とともにピン１２２２が挿入され、他端の孔１２２０ｂは、受動板１１５８のリンク孔１１７２とともにピン１２２４が挿入されて連接されている。
【０１２９】
ピン１２２４によるグリッパリンク１２２０の軸支位置は、図１９（側面視）における中心軸から若干オフセットした位置となっているが、側面視で中心軸上でもよい。該位置は、作用する力のバランスやスペース、組立て性などを考慮して適宜決定すればよい。各ピンは、グリッパリンク１２２０と一体化されていてもよい。
【０１３０】
グリッパリンク１２２０を２本並列に配置しているのは、力のバランスを良好にし、不用意にモーメント荷重などが掛かるのを防ぐためであり、設計条件によっては、片側１本でもよい。
【０１３１】
このような構成によれば、受動プーリ１１５６、ロッド１１５２及び受動板１１５８がＺ２方向に移動すると、レバー部１２１４もＺ２方向に引き寄せられて第２グリッパ１２１２が第１グリッパ１２０２に接近して把持動作が行われる。逆に、スプリング１１５０の作用によって、受動プーリ１１５６、ロッド１１５２及び受動板１１５８がＺ１方向に移動すると、レバー部１２１４もＺ１方向に押し出されて、第２グリッパ１２１２が第１グリッパ１２０２から離間し、開動作が行われる。受動板１１５８は、スプリング１１５０によりＺ１方向に付勢されていることから人手による操作がなされていないときには、第２グリッパ１２１２は第１グリッパ１２０２から離間して開いた状態となっている。また、スプリング１１５０によれば、ワイヤ１０５６及び受動ワイヤ１２５２に対して適度な張力を持たせてたるみを無くすことができ、各部のガタを防止できるとともに、応答性の高い把持動作が可能となる。
【０１３２】
以下、エンドエフェクタ１１０４とは、簡易的に第１グリッパ１２０２と第２グリッパ１２１２とを表すものとする。
【０１３３】
図２１に示すように、アイドルプーリ１１４０は、同軸上の第１層アイドルプーリ（第１層アイドル円柱体）１２３２と第２層アイドルプーリ（第２層アイドル円柱体）１２３４の２枚が並列して構成されており、ガイドプーリ１１４２は、同軸上の第１層ガイドプーリ（第１層ガイド円柱体）１２３６と第２層ガイドプーリ（第２層ガイド円柱体）１２３８の２枚が並列して構成されている。
【０１３４】
図２１のＺ２方向端で、受動ワイヤ１２５２の一方は、第１層アイドルプーリ１２３２のＸ１方向面及びＺ１方向面に接し、第１層ガイドプーリ１２３６のＺ２方向面及びＸ２方向面に接して受動プーリ１１５６に至る。
【０１３５】
図２１のＺ２方向端で、受動ワイヤ１２５２の他方は、第２層アイドルプーリ１２３４のＸ２方向面及びＺ１方向面に接し、第２層ガイドプーリ１２３８のＺ２方向面及びＸ１方向面に接して受動プーリ１１５６に至る。
【０１３６】
例えば、ワイヤ（図２２参照）１０５６をＺ２方向に引き寄せると、平面視で、第１層アイドルプーリ１２３２及び第２層ガイドプーリ１２３８は反時計方向に回転し、第２層アイドルプーリ１２３４及び第１層ガイドプーリ１２３６は時計方向に回転する。このように、アイドルプーリ１１４０及びガイドプーリ１１４２は、それぞれ同軸上で２枚のプーリが並列する構成であることから、当接する受動ワイヤ１２５２の動きに従って逆方向に回転可能であり、動作がスムーズである。
【０１３７】
図２２に示すように、ワイヤ１０５６のＺ１方向端部は、ターミナル１２５０（または溶接や貫通孔等）によって受動ワイヤ（可撓性部材）１２５２の両端部に接続されている。受動ワイヤ１２５２は、一部がワイヤ１０５６に接続された環状の可撓性部材であり、ワイヤ以外にもロープ、樹脂線、ピアノ線及びチェーン等を用いることができる。ここで、環状とは広義であり、必ずしも全長にわたって可撓性部材が適用されている必要はなく、少なくとも各プーリに巻き掛けられる箇所が可撓性部材であればよく、直線部は剛体で接続されていてもよいことはもちろんである。受動ワイヤ１２５２は、ワイヤ１０５６の一部であってもよい。
【０１３８】
受動ワイヤ１２５２は、駆動部材のワイヤ１０５６から、アイドルプーリ１１４０のＸ１方向（第１の側方）を通り、Ｘ２方向（第２の側方）に向かい、ガイドプーリ１１４２のＸ２方向を通り受動プーリ１１５６のＸ２方向面に至る。受動ワイヤ１２５２は、さらに、受動プーリ１１５６のＺ１方向面に半周巻き掛けられてＸ１方向面に至り、ガイドプーリ１１４２のＸ１方向を通り、Ｘ２方向に向かいアイドルプーリ１１４０のＸ２方向を通りターミナル１２５０に至る経路で配設されている。
【０１３９】
つまり、受動ワイヤ１２５２は、ターミナル１２５０を基点及び終点とする一巡の経路を構成し、アイドルプーリ１１４０の両側方を通り、受動プーリ１１５６に巻き掛けられ、アイドルプーリ１１４０とガイドプーリ１１４２との間で交差して、略８字形状をなす。これにより、ターミナル１２５０及び受動ワイヤ１２５２は、ワイヤ１０５６を介してトリガレバー１０３２に対して機械的に接続されていることになる。
【０１４０】
ここで機械的とは、前記のように、動力伝達方向に非弾性な個体の機械部品を介して駆動する方式である。例えば、ワイヤ１０５６は可撓性部材であるが、スプリング１１５０によって適度に張られており、しかもエンドエフェクタ１１０４を閉じる動作に関してはトリガレバー１０３２でＺ２方向に引かれ、ほとんど弾性変形することがなく、又は動作に支障のない範囲での不可避的弾性変形であり、機械的接続手段となっている。また、ここでいう交差とは、平面視上で交差していることである。
【０１４１】
アイドルプーリ１１４０、ガイドプーリ１１４２及び受動プーリ１１５６は略同径であり、受動ワイヤ１２５２が適度に屈曲しないように、レイアウト上の可能な範囲で大径にしている。ターミナル１２５０は、受動ワイヤ１２５２が過度に屈曲しないように、アイドルプーリ１１４０よりも適度に離れた位置に設けられており、受動ワイヤ１２５２の両端部はターミナル１２５０を頂部として鋭角を形成している。スプリング１１５０（図１８参照）が受動板１１５８をＺ１方向に付勢していることから、受動プーリ１１５６は受動板１１５８とともにＺ１方向に向かう力を受けており、受動ワイヤ１２５２及びワイヤ１０５６には適度な張力がかけられ、弛みがない。アイドルプーリ１１４０とガイドプーリ１１４２との間は狭く、例えば、受動ワイヤ１２５２の幅と略等しい隙間が形成されている。
【０１４２】
アイドルプーリ１１４０、ガイドプーリ１１４２及び受動プーリ１１５６には、受動ワイヤ１２５２の抜け止めのために、上面及び下面に小さいフランジを設け、又は側面を凹形状にしてもよい。
【０１４３】
説明の便宜上、ワイヤ１０５６、受動ワイヤ１２５２、アイドルプーリ１１４０、ガイドプーリ１１４２、受動プーリ１１５６及びエンドエフェクタ１１０４を総称してエンドエフェクタ駆動機構１２６０とする。エンドエフェクタ駆動機構１２６０では、図２２から明らかなように、基端側から先端側に向かって、受動ワイヤ１２５２、アイドルプーリ１１４０、ガイドプーリ１１４２及び受動プーリ１１５６が中心線に沿って配置されている。エンドエフェクタ１１０４は、ロッド１１５２等を介して受動プーリ１１５６に連結されている。
【０１４４】
次に、このように構成される医療用マニピュレータ１０１０の作用について説明する。
【０１４５】
図２２に示すように、まず、トリガレバー１０３２に触れていないときには、エンドエフェクタ１１０４は、スプリング１１５０の弾性力により開いている。なお、図２２、図２３、図２４、図２５、図３６、図３７、図５２、図５３及び図５５におけるＸ方向は、先端動作部１０１２ａを基準に示しており、トリガレバー１０３２に関しては、上下方向がＹ方向に相当する。
【０１４６】
図２３に示すように、人手によりトリガレバー１０３２を十分に引くと、ワイヤ１０５６は受動ワイヤ１２５２を引き寄せ、スプリング１１５０を圧縮させながら受動プーリ１１５６及びロッド１１５２をＺ２方向に移動させエンドエフェクタ１１０４を閉じさせることができる。つまり、ワイヤ１０５６や受動ワイヤ１２５２、受動プーリ１１５６等の伝達部材が牽引されることによりエンドエフェクタ１１０４が閉じられる。このときトリガレバー１０３２では、スプリング１１５０を圧縮する力を要する。開動作の場合は、トリガレバー１０３２へ加えている力を解除することで、スプリング１１５０の復元力により、ロッド１１５２が先端部側へ押し出され、エンドエフェクタ１１０４を開状態へ戻すことができる。
【０１４７】
なお、受動ワイヤ１２５２は環状であることから左右２本存在することになり、エンドエフェクタ１１０４を閉じさせる力は略等分されて各受動ワイヤ１２５２に張力として作用する。したがって、受動ワイヤ１２５２はワイヤ１０５６よりも細径で足り、十分な可撓性を確保することができる。
【０１４８】
図２４に示すように、人手によりトリガレバー１０３２をある程度引いたときに、エンドエフェクタ１１０４が対象物（手術器具や生体組織等）Ｗを把持すると、エンドエフェクタ１１０４、受動板１１５８、ロッド１１５２及び受動プーリ１１５６はそれ以上あまり動かなくなる。つまり、受動ワイヤ１２５２等の弾性変形分及び対象物Ｗの弾性変形分に相当する量しか動かなくなる。これにより、受動ワイヤ１２５２、ワイヤ１０５６及びトリガレバー１０３２もそれ以上Ｚ２方向に動かなくなり、操作者はエンドエフェクタ１１０４が対象物Ｗを把持したことを指先で知覚することができる。
【０１４９】
また、対象物Ｗが手術器具等の硬いものであるときには、トリガレバー１０３２はＺ２方向にはほとんど動かなくなり、硬いものを把持したことを知覚できるとともに、対象物Ｗを強い力で確実に把持することができる。電磁力を介さずに人手による力を機械的且つ直接的にエンドエフェクタ１１０４に伝達できるからである。仮に人手による力と同等の把持力をモータによって発生させようとすると、相当に大きく重いモータが必要であり、アクチュエータブロック１０３０に納めることが困難であるとともに、医療用マニピュレータ１０１０が重量増となる。
【０１５０】
対象物Ｗが生体組織等の柔らかいものであるときには、トリガレバー１０３２は対象物Ｗの弾性に応じてＺ２方向にやや変位可能であり、柔らかいものを把持したことを知覚できるとともに、柔らかさの程度が分かり、しかも対象物Ｗを把持する力を調整することができる。
【０１５１】
医療用マニピュレータ１０１０では、ワイヤ等が摩耗又は劣化した場合においても、摩擦等が増加してトリガレバー１０３２に伝達され、これらの状態変化や駆動系の異常状態等を操作者が感知することができ、メンテナンス等の時期をより適切に判断することができる。
【０１５２】
図２５に示すように、エンドエフェクタ１１０４をヨー軸動作させた場合、受動プーリ１１５６は公転しながら自転するが、受動プーリ１１５６とガイドプーリ１１４２とのプーリ間隔は変化しないため、ロッド１１５２は相対的に駆動されず、機構的に干渉がない。ロール軸が動作した場合は、ロッド１１５２を、ロール軸中心を通過するように配置しているため、該ロッド１１５２は、相対的に駆動されず、機構的に干渉がない。つまり、エンドエフェクタ駆動機構１２６０は非干渉構成である。
【０１５３】
医療用マニピュレータ１０１０では、アイドルプーリ１１４０とガイドプーリ１１４２が十分接近していることから、エンドエフェクタ１１０４がヨー軸方向に９０°駆動した場合でも、受動プーリ１１５６に対する受動ワイヤ１２５２の巻き掛け角度は略変わらず、把持動作にともなうヨー軸、ロール軸への干渉トルクは実質的に発生しない。
【０１５４】
仮にアイドルプーリ１１４０とガイドプーリ１１４２がある程度離間している場合は、ロール軸を大きく動作させると、ガイドプーリ１１４２の一方の面から受動ワイヤ１２５２が離れてしまう。これにより、該受動ワイヤ１２５２のヨー軸周りのＸ方向（基準状態の場合）のバランスが崩れてしまい、ヨー軸周りに干渉トルクが発生することになる。したがって、ヨー軸の動作範囲を極力大きくするためには、アイドルプーリ１１４０とガイドプーリ１１４２は十分近接して配置することが望ましい。実際上は、アイドルプーリ１１４０とガイドプーリ１１４２との間には受動ワイヤ１２５２が挿通することから、多少の隙間が必要であり、双方の受動ワイヤ１２５２が巻き掛けられる箇所（上面及び下面のフランジを除く）の隙間を受動ワイヤ１２５２の太さの１倍〜２倍にするとよい。
【０１５５】
もちろん、ヨー軸動作範囲を大きくする必要がない場合には、アイドルプーリ１１４０とガイドプーリ１１４２は適当に離れていてもよい。また、ヨー軸が屈曲した状態でも、トリガレバー１０３２を操作することで、受動ワイヤ１２５２により受動プーリ１１５６を駆動し、エンドエフェクタ１１０４を開閉可能であることはもちろんである。
【０１５６】
このように、先端動作部１０１２ａでは、ヨー軸動作及びロール軸動作とエンドエフェクタ１１０４の開閉動作とは機構的干渉がないことから、エンドエフェクタ１１０４の駆動機構には、干渉を補償するための制御的な補正手段や、機構・アクチュエータを含めた他の補正手段（例えば、補正アクチュエータやアシスト機構）が不要であって、医療用マニピュレータ１０１０は簡便かつ軽量になる。また、トリガレバー１０３２に加えた操作力を、他の駆動系に影響を与えることがなく、効率よくエンドエフェクタ１１０４に伝えることが可能なため、強い把持力（又は剥離力）を実現できる。医療用マニピュレータ１０１０を軽量化することで、操作者は該医療用マニピュレータ１０１０を支える余計な力を減らすことができるため、長時間の手技に好適であるとともに、縫合針を組織に刺す力や組織からの反力を、より感じやすくすることが可能となる。
【０１５７】
医療用マニピュレータ１０１０では、エンドエフェクタ１１０４の開閉動作については、基本的にトリガレバー１０３２を介して人手によって行われることから省エネルギーである。
【０１５８】
なお、上記の例と逆のリンク機構を用い、人手による操作がないときにエンドエフェクタ１１０４が閉じる構成にしてもよい。この場合、トリガレバー１０３２を引くことによってエンドエフェクタ１１０４を開かせることができる。逆のリンク機構とは、例えば、図２２において、エンドエフェクタ１１０４が閉じている状態、つまり第２グリッパ１２１２が第１グリッパ１２０２と重なっている状態を初期状態とすればよい。この状態からトリガレバー１０３２を引くことにより、第２グリッパ１２１２は反時計方向に回転し、第１グリッパ１２０２から離れて開き動作となることが理解されよう。
【０１５９】
手術において、組織の剥離作業などにおいては、エンドエフェクタ１１０４を開く方向（つまり剥離方向）に大きな剥離力が必要となることがある。このようなときに逆リンク構成でトリガレバー１０３２の引き操作をエンドエフェクタ１１０４に直接的に伝達すると、大きな剥離力が得られて好適である。
【０１６０】
この場合、医療用マニピュレータ１０１０では、エンドエフェクタ１１０４の開方向の力がトリガレバー１０３２に伝達される。つまり、エンドエフェクタ１１０４を開く場合で開き方向に生体組織や手術器具等に当接した場合には、トリガレバー１０３２がＺ１方向には動かなくなる。これにより、操作者はエンドエフェクタ１１０４が何かに当接したことを感知する。
【０１６１】
なお、先端動作部１０１２におけるヨー軸とピッチ軸の違いは、初期姿勢や操作部との相対的な姿勢であるため、ヨー軸をピッチ軸に置き換えることもできる。したがって、先端動作部１０１２はヨー軸とピッチ軸を有する構成でもよい。姿勢軸（先端動作部１０１２ではヨー軸及びロール軸に相当する。）の駆動方法としては、ワイヤ（可撓性部材）と歯車を用いた方法以外にも、例えば、ロッド、リンク、トルクチューブ等を用いたり、それらを組み合わせた駆動方法を適用してもよい。
【０１６２】
アイドルプーリ１１４０、ガイドプーリ１１４２及び受動プーリ１１５６は、可撓性部材との滑りを許容できる場合には、必ずしもプーリ体でなくてもよく、ワイヤを巻回できる円柱体（円柱部材）であればよい。円柱体とは広義であり、円筒体や円弧の柱体を含む。設計条件上、プーリの動作範囲角度が小さいと、ワイヤは１回転未満の巻回で済む場合があり、このようなときには、該プーリは円弧の柱体で足りる。
【０１６３】
また、例えば、受動プーリ１１５６がピン１１５４に対して回転しない構成（ロッド１１５２に対して固定されている）の場合、受動プーリ１１５６のガイドプーリ側（Ｚ２側）の半円弧部分は、受動ワイヤ１２５２が当接しないため、不要であり、先端側の半円弧部分のみ有する円柱体でもよい。折り返しプーリ１３５０も同様に、受動ワイヤ１２５２が当接しない部分を有する場合は、部分円弧の柱体でもよく、これらにより、複合機構部１１０２部分を短尺することが可能となる。
【０１６４】
次に、前記のターミナル１２５０に相当する受動ワイヤ１２５２の端部の接続箇所の変形例を図２６〜図３１を参照しながら説明する。
【０１６５】
図２６に示すように、受動ワイヤ１２５２の端部の接続箇所の第１変形例は、パイプ（駆動部材）１４００の先端開口部に受動ワイヤ１２５２の両端部が挿入され、先端開口部の近傍部１４０２を加圧して圧着したものである。これにより、簡便に受動ワイヤ１２５２を固定できる。
【０１６６】
図２７に示すように、受動ワイヤ１２５２の端部の接続箇所の第２変形例は、ロッド（駆動部材）１４０４の先端にパイプ部材１４０６が螺設されたものである。パイプ部材１４０６は、図２６のパイプ１４００と同様に、受動ワイヤ１２５２の両端部を圧着している。このような構成によれば、ロッド１４０４とパイプ部材１４０６は着脱自在になり、組立及びメンテナンスが簡便になる。また、螺合の程度により、パイプ部材１４０６の突出量を調整でき、受動ワイヤ１２５２の長さ及び張力を調整できる。パイプ部材１４０６は、例えばダブルナット方式で固定すればよい。
【０１６７】
図２８及び図２９に示すように、受動ワイヤ１２５２の端部の接続箇所の第３変形例は、ロッド（駆動部材）１４０８の先端部に孔１４１０が設けられて、該孔１４１０に受動ワイヤ１２５２が挿通している。孔１４１０には、Ｚ２方向を指向する円弧壁１４１０ａが設けられ、該円弧壁１４１０ａに受動ワイヤ１２５２が掛けられている。これにより、受動ワイヤ１２５２は円弧壁１４１０ａに対して適度に摺動し、ロッド１４０８をＺ２方向に引くときに、受動ワイヤ１２５２をＸ方向にバランスよく引くことができる。
【０１６８】
受動ワイヤ１２５２は、１本の線材の両端を固定具１４１２により固定することにより環状となっている。固定具１４１２は、駆動部材であるロッド１４０８に対する接続部以外の箇所に設けられており、受動ワイヤ１２５２の長さの調整及び張力調整が容易である。この第３変形例は、構成が簡便である。
【０１６９】
図３０及び図３１に示すように、受動ワイヤ１２５２の端部の接続箇所の第４変形例は、ロッド（駆動部材）１４１４の先端部１４１４ａにローラ１４１６が設けられ、該ローラ１４１６に受動ワイヤ１２５２が巻き掛けられている。ローラ１４１６はピン１４１８に軸支されており回転自在である。これにより、受動ワイヤ１２５２はローラ１４１６に巻きかけらながら適度に進退し、ロッド１４１４をＺ２方向に引くときに、特にヨー軸が屈曲しないような状態でも、受動ワイヤ１２５２をＸ方向のバランスよく引くことができる。先端部１４１４ａは、ロッド１４１４に螺設されている。この第４変形例では、受動ワイヤ１２５２のＹ方向一対の張力が均一となり、長寿命化を図ることができるとともに、上下両方のＹ方向一対の平行化を図ることができる。
【０１７０】
また、Ｙ方向一対の平行化により、ロッド１４１４は、先端動作部１０１２ａに近い位置に設けて、受動ワイヤ１２５２を短くすることができ、該受動ワイヤ１２５２の伸びの影響を軽減できるとともに、応答性を向上させることができる。
【０１７１】
次に、第２の構成例に係る先端動作部１０１２ｂについて説明する。先端動作部１０１２ｂ（及び１０１２ｃ〜１０１２ｆ）について、先端動作部１０１２ａと同様の箇所については同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１７２】
図３２に示すように、先端動作部１０１２ｂは、先端動作部１０１２ａにおけるアイドルプーリ１１４０（図２１参照）を省略した構成である。先端動作部１０１２ｂでは、受動ワイヤ１２５２は２方からそれぞれ１巻き以上巻き掛けられている。つまり、Ｘ２方向から第１層ガイドプーリ１２３６に巻き掛けられ、Ｘ１方向から第２層ガイドプーリ１２３８に巻き掛けられており、先端動作部１０１２ｂと同様の作用が得られる。つまり、受動ワイヤ１２５２をＺ２方向に引くことにより、ガイドプーリ１１４２及び受動プーリ１１５６が引かれて、エンドエフェクタ１１０４を動作させることができるとともに、軸１１１２を基準としたヨー方向動作が可能である（図３２の仮想線参照）。ヨー軸の動作範囲を片側（０°〜９０°）とする場合には、受動ワイヤ１２５２の一方のみ１巻き以上巻き掛ければよい。例えば、図３２において、矢印Ａ方向にのみヨー軸を動作させる場合には、受動ワイヤ１２５２は、第１層ガイドプーリ１２３６に対してＸ１方向の符号１２５３の箇所の巻き掛けは不要であり、Ｘ２方向の面に接していればよい。
【０１７３】
先端動作部１０１２ｂは、先端動作部１０１２ａと比較して、アイドルプーリ１１４０が不要であって、簡便構成である。一方、先端動作部１０１２ａは、先端動作部１０１２ｂと比較して、受動ワイヤ１２５２のガイドプーリ１１４２に対する巻き掛け長さが短く、摩擦が少なくなるとともに、受動ワイヤ１２５２の全長が比較的短い。また、ガイドプーリ１１４２に対する巻回数が小さいため、該ガイドプーリ１１４２を薄くすることができる。先端動作部１０１２ａと先端動作部１０１２ｂのいずれの構成を用いるかは、設計条件により判断すればよい。
【０１７４】
図２６〜図３２に示す構成は、後述する先端動作部１０１２ｃ〜１０１２ｆに対しても適用可能である。
【０１７５】
次に、第３の構成例に係る先端動作部１０１２ｃについて説明する。
【０１７６】
図３３に示すように、先端動作部１０１２ｃは、前記の先端動作部１０１２ａに対して、エンドエフェクタ１１０４の構成を変えたものである。
【０１７７】
先端動作部１０１２ｃのエンドエフェクタ１３００は、一対のグリッパ１３０２が動作をするいわゆる両開き型である。エンドエフェクタ１３００は、カバー１１６０に対して一体構成のグリッパベース１３０４と、該グリッパベース１３０４に設けられたピン１１９６を基準にして動作する一対のエンドエフェクタ部材１３０８と、一対のグリッパリンク１２２０とを有する。
【０１７８】
各エンドエフェクタ部材１３０８は、前記の第２エンドエフェクタ部材１１９２と同様にＬ字形状であって、Ｚ１方向に延在するグリッパ１３０２と、該グリッパ１３０２に対して略３５°に曲がって延在するレバー部１３１０とを有する。Ｌ字形状の屈曲部には、孔１２１６が設けられ、レバー部１３１０の端部近傍には孔１２１８が設けられている。孔１２１６にピン１１９６が挿入されることにより一対のエンドエフェクタ部材１３０８は第３回転軸Ｏｇを中心として揺動自在となる。
【０１７９】
各エンドエフェクタ部材１３０８は側方の１つのグリッパリンク１２２０によって、受動板１１５８のピン１２２４に連接されている。エンドエフェクタ１３００の受動板１１５８ではリンク孔１１７２が図３３のＹ方向に対称位置に２つ設けられており、一対のグリッパリンク１２２０は側面視で交差する配置である。
【０１８０】
先端動作部１０１２ｃにおけるエンドエフェクタ１３００以外のワイヤ受動部１１００及び複合機構部１１０２は、前記の先端動作部１０１２ａにおけるものと同構成である。
【０１８１】
このような先端動作部１０１２ｃでは、一対のグリッパ１３０２を対向する位置に配置することで、力のバランスを良好にし、不用意にモーメント荷重などを掛かるのを防ぐことができる。
【０１８２】
図３３及び図３４から明らかなように、一対のエンドエフェクタ部材１３０８は、ロッド１１５２の動作に対して基本的に同期駆動されるため、中心軸に対して左右対称に開閉することが可能である。
【０１８３】
図３５に示すように、ヨー軸動作をした場合にも、ヨー軸の機構とエンドエフェクタ１３００を駆動する機構とは非干渉であることから、エンドエフェクタ１３００の開度が変化することがない。逆に、エンドエフェクタ１３００の開閉動作をした場合にも、ヨー軸又はロール軸が動作することはない。
【０１８４】
また、エンドエフェクタ１３００はトリガレバー１０３２に対して機械的に直接接続されていることから、強い把持力が得られるとともに、エンドエフェクタ１３００に加わる力はトリガレバー１０３２に伝達される。
【０１８５】
次に、第４の構成例に係る先端動作部１０１２ｄについて説明する。上記の先端動作部１０１２ａ〜１０１２ｃではトリガレバー１０３２を引くとき（グリッパを閉じるとき／開くとき）には人の力で能動的に行いトリガレバー１０３２を戻すのはスプリング１１５０の力で受動的に行われ、グリッパが開く／閉じるというように力を出す方向は片方向だけである。これに対し、第４の実施例に係る先端動作部１０１２ｄ（及び先端動作部１０１２ｅ）では、トリガレバー１０３２を引くときも戻すときも人の力が能動的に働くことができ、力を出す方向が両方向になる。また、力を発生させるスプリング１１５０は不要となる。さらに把持鉗子としても剥離鉗子としても兼用できる。
【０１８６】
図３６に示すように、先端動作部１０１２ｄでは、前記のエンドエフェクタ駆動機構１２６０（図２２参照）に相当する機構が、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａ及び第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂの２セットが設けられている。第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａにおける構成要素には符号にａを付し、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂにおける構成要素には符号にｂを付して区別する。図３６、図３７（及び後述する図５２、図５３）においては、理解が容易となるように、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａと第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂを紙面上で並列して示すが、実際の医療用マニピュレータ１０１０に適用する場合には、図３８（及び図５１）に示すように、各プーリの軸方向（つまりＹ方向）に並列させ、アイドルプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４０ａ及び１１４０ｂと、ガイドプーリ（円柱部材、伝達部材）１１４２ａと１１４２ｂの回転軸は、それぞれ同軸上に配置するとよい。つまり、アイドルプーリ１１４０ａ及び１１４０ｂは軸１１１０（図３８参照）に共通的に軸支することができ、ガイドプーリ１１４２ａと１１４２ｂは軸１１１２に共通的に軸支することができる。ガイドプーリ１１４２ａとガイドプーリ１１４２ｂを同軸構成とすることにより、ヨー軸動作機構が簡便になる。
【０１８７】
先端動作部１０１２ｄは、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａと、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂと、駆動側連結ワイヤ（駆動側連結可撓性部材、伝達部材）１３２２と、該駆動側連結ワイヤ１３２２が巻き掛けられた駆動側連結プーリ（円柱部材、伝達部材）１３２４とを有する。このような構成によれば、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａとを第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂ逆位相で動作させ、駆動リンク（伝達部材）１３２６ａと駆動リンク（伝達部材）１３２６ｂとを簡便に逆方向に進退させることができる。
【０１８８】
先端動作部１０１２ｄは、図示を省略するが、先端動作部１０１２ａと同様のワイヤ受動部１１００、複合機構部１１０２及びエンドエフェクタ１１０４を有する。
【０１８９】
駆動側連結ワイヤ１３２２は、一端が第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａの駆動リンク１３２６ａの基端部に接続され、他端が第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂの駆動リンク１３２６ｂの基端部に接続されている。駆動リンク１３２６ａ及び１３２６ｂは、前記のワイヤ１０５６に相当し、受動ワイヤ１２５２ａ及び受動ワイヤ１２５２ｂの端部のターミナル１２５０ａ及び１２５０ｂに接続されている。先端動作部１０１２ｄにおいても駆動リンク１３２６ａ及び１３２６ｂをワイヤに置き換えてもよいことはもちろんである。この場合、駆動側連結ワイヤ１３２２の両端をターミナル１２５０ａ及び１２５０ｂに直接接続すればよい。
【０１９０】
駆動リンク１３２６ａには、第２リンク１０６６（図２２参照）の端部が接続されており、トリガレバー１０３２による進退操作が可能である。駆動リンク１３２６ａには、駆動側連結プーリ１３２４を介して駆動側連結ワイヤ１３２２及び駆動リンク１３２６ｂが接続されていることから、第２リンク１０６６を進退させることにより、駆動リンク１３２６ａ及び駆動リンク１３２６ｂが逆方向に進退することになる。
【０１９１】
トリガレバー１０３２による駆動リンク１３２６ａ及び駆動リンク１３２６ｂの駆動は、例えば、第２リンク１０６６にラックを設けるとともに駆動側連結プーリ１３２４にピニオンを設け、ラックピニオン機構によって駆動してもよい。駆動側連結プーリ１３２４は、先端動作部１０１２ｄの内部（つまり、連結シャフト１０４８の先）に設けてもよく、操作部１０１４内に設けてもよい。
【０１９２】
先端動作部１０１２ｄは、さらに、一端が第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａの受動プーリ（可撓性部材、伝達部材）１１５６ａに接続され、他端が第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂの受動プーリ（可撓性部材、伝達部材）１１５６ｂに接続された受動側連結ワイヤ（受動側連結可撓性部材、伝達部材）１３２８と、該受動側連結ワイヤ１３２８が巻き掛けられた受動側連結プーリ（円柱部材、伝達部材）１３３０とを有する。このような構成によれば、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａとを第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂ逆位相で動作させることができ、ロッド１１５２を適切に進退させることができる。
【０１９３】
ロッド１１５２は、受動プーリ１１５６ａ及び受動プーリ１１５６ｂのいずれか一方を回転自在に保持する。ロッド１１５２は、受動側連結ワイヤ１３２８の直線部に固定されていてもよい。ロッド１１５２は、受動側連結プーリ１３３０に対してラック・ピニオン機構で接続されていてもよい。すなわち、受動プーリ１１５６ａ、１１５６ｂ又は受動側連結ワイヤ１３２８の進退動作を取り出せばよい。
【０１９４】
駆動側連結ワイヤ１３２２及び受動側連結ワイヤ１３２８には０Ｎ以上の適度な初期張力を持たせてたるみを無くすと、各部のガタを防止できるとともに、応答性の高い把持動作を実現でき好適である。
【０１９５】
このように構成される先端動作部１０１２ｄでは、図３６に示すように、人手によりトリガレバー１０３２を十分に引くと、駆動リンク１３２６ａは受動ワイヤ１２５２ａを引き寄せ、受動プーリ１１５６ａ、ロッド１１５２をＺ２方向に移動させることからエンドエフェクタ１１０４を閉じさせることができる。つまり、駆動リンク１３２６ａや受動ワイヤ１２５２ａ、受動プーリ１１５６ａ等の伝達部材が牽引されることによりエンドエフェクタ１１０４が閉じられる。
【０１９６】
この場合、第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂについては、駆動リンク１３２６ｂは、押し出されるように配置されているため、ロッド１１５２の動作を阻害しない。また、受動ワイヤ１２５２ｂは張力しか発生できない（つまり、圧縮方向の力は伝達しない）ため、基本的には、動力伝達に対して寄与しない。
【０１９７】
またこのとき、エンドエフェクタ１１０４が対象物Ｗを把持すると、受動ワイヤ１２５２、駆動リンク１３２６及びトリガレバー１０３２もそれ以上Ｚ２方向に動かなくなり、操作者はエンドエフェクタ１１０４が対象物Ｗを把持したこと、及び該対象物Ｗの硬さ等を指先で知覚することができる。これらの作用は、図３６及び図２４を参照すれば容易に理解されよう。図２４に示す先端動作部１０１２ａは、図３６における先端動作部１０１２ｄの第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂを省略した構成と略等価だからである。
【０１９８】
また、図３７に示すように、人手によりトリガレバー１０３２を十分に押し出すと、駆動側連結ワイヤ１３２２は図３７における反時方向に動き、駆動リンク１３２６ｂは受動ワイヤ１２５２ｂを引き寄せ、受動プーリ１１５６ｂをＺ２方向に移動させる。これにより、受動側連結ワイヤ１３２８が反時計方向に動き、ロッド１１５２及び受動プーリ１１５６ａは先端側にＺ１方向に移動してエンドエフェクタ１１０４を開くことができる。
【０１９９】
エンドエフェクタ１１０４には、トリガレバー１０３２を人手によって押し出す力が第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂによって機械的に直接伝えられることから、弾性体のような所定の力ではなく任意の強い力で開くことができる。したがって、エンドエフェクタ１１０４の外側面を用いて生体組織を剥離させ、又は孔部を拡開させるような手技に対して好適に用いることができる。
【０２００】
また、エンドエフェクタ１１０４の外側面に対象物Ｗが接触した場合には、受動ワイヤ１２５２ｂ、駆動リンク１３２６ｂ及びトリガレバー１０３２もそれ以上Ｚ１方向に動かなくなり、操作者はエンドエフェクタ１１０４の外側面が対象物Ｗに接触したこと、及び該対象物Ｗの硬さ等を指先で知覚することができる。
【０２０１】
先端動作部１０１２ｄは、先端動作部１０１２ａと同様にヨー軸動作及びロール軸動作が可能である。図示を省略するが、先端動作部１０１２ｄでは、ヨー軸動作をする場合、ガイドプーリ１１４２ａ及びガイドプーリ１１４２ｂの軸（図３８参照）を中心にして、それよりも先端の複合機構部１１０２及びエンドエフェクタ１１０４がヨー方向に揺動する。先端動作部１０１２ｄは、先端動作部１０１２ａと同様に非干渉機構であることから、ヨー軸動作をしてもエンドエフェクタ１１０４の開度が変化することはなく、逆にエンドエフェクタ１１０４の開度を変化させてもヨー軸が動作することはない。エンドエフェクタ１１０４とロール軸の関係についても同様である。
【０２０２】
先端動作部１０１２ｄ（及び先端動作部１０１２ｅ）では前記のスプリング１１５０は不要であるが、設計条件によっては、ロッド１１５２が先端側又は基端側のいずれか一方に向かって付勢されるようにスプリング１１５０を設けてもよい。これにより、トリガレバー１０３２を操作しないときにエンドエフェクタを開状態又は閉状態に保持することができる。先端動作部１０１２ａに十分なスペースがない場合には、スプリング１１５０をトリガレバー１０３２の側に設けてもよい。
【０２０３】
図３８に示すように、先端動作部１０１２ｄでは、アイドルプーリ１１４０ａ及び１１４０ｂは、それぞれ同軸上で外寄りの第１層アイドルプーリ１２３２ａ及び１２３２ｂと内寄りの第２層アイドルプーリ１２３４ａ及び１２３４ｂとを有する。また、ガイドプーリ１１４２ａ及び１１４２ｂは、それぞれ同軸上で外寄りの第１層ガイドプーリ１２３６ａ及び１２３６ｂと内寄りの第２層ガイドプーリ１２３８ａ及び１２３８ｂとを有する。このような構成により、図２１と同様の構成になり、対のプーリ同士が逆方向に回転可能であり、動作がスムーズである。
【０２０４】
図３９に示すように、内寄りの２つの第２層アイドルプーリ１２３４ａと第２層アイドルプーリ１２３４ｂは一体構成で中央共通アイドルプーリ１４３０を構成していてもよい。内寄りの２つの第２層ガイドプーリ１２３８ａと第２層ガイドプーリ１２３８ｂは一体構成で中央共通ガイドプーリ１４３２を構成していてもよい。
【０２０５】
すなわち、駆動リンク１３２６ａと駆動リンク１３２６ｂ（図３７参照）は、逆方向に同じ距離だけ移動するのであるから、図３９の各矢印で示すような動作が発生し、第２層アイドルプーリ１２３４ａと第２層アイドルプーリ１２３４ｂは同方向（図３９では時計方向）に同じ角度だけ回転し、第２層ガイドプーリ１２３８ａと第２層ガイドプーリ１２３８ｂは同方向（図３９では反時計方向）に同じ角度だけ回転する。したがって、これらの部材は別部材とする必要はなく、一体的な中央共通アイドルプーリ１４３０及び中央共通ガイドプーリ１４３２を構成することにより、簡便構成となる。図３９では、理解が容易なように、第２層ガイドプーリ１２３８ａと第２層ガイドプーリ１２３８ｂとの距離、及び第２層アイドルプーリ１２３４ａと第２層アイドルプーリ１２３４ｂとの距離をやや離して示しているが、両者の距離は実質的に０でもよい。
【０２０６】
次に、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａと第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂとを逆方向に略同じ距離だけ移動させる第１例〜第４例に係る駆動部材進退機構１４４０ａ〜１４４０ｄについて図４０〜図４３を参照しながら説明する。
【０２０７】
図４０に示すように、第１例に係る駆動部材進退機構１４４０ａは、支点１４４２を基準として回転するアーム１４４４と、支点１４４２よりもややＹ１方向の回転係合部１４４６ａと、ややＹ２方向の回転係合部１４４６ｂとを有する。支点１４４２から２つの回転係合部１４４６ａ及び１４４６ｂまでの距離は等しい。回転係合部１４４６ａには、駆動リンク１３２６ａの基端部が回転可能に係合されており、回転係合部１４４６ｂには、駆動リンク１３２６ｂの基端部が回転可能に係合されている。
【０２０８】
アーム１４４４は、前記の第１リンク１０６４に相当し、下端にトリガレバー１０３２が設けられている。
【０２０９】
図４１に示すように、第２例に係る駆動部材進退機構１４４０ｂは、駆動部材進退機構１４４０ａと同様に、アーム１４４４、支点１４４２、回転係合部１４４６ａ及び１４４６ｂを有する。回転係合部１４４６ａにはワイヤ１４４８ａが接続されており、回転係合部１４４６ｂにはワイヤ１４４８ｂが接続されている。ワイヤ１４４８ａの他端は、ターミナル１２５０ａを介して受動ワイヤ１２５２ａ（図３６参照）が接続されており、ワイヤ１４４８ｂの他端は、ターミナル１２５０ｂを介して受動ワイヤ１２５２ｂ（図３６参照）が接続されている。
【０２１０】
図４２に示すように、第３例に係る駆動部材進退機構１４４０ｃは、アーム１４４４と、該アーム１４４４に固定された回転操作子１４５０と、該回転操作子１４５０に巻き掛けられたワイヤ１４５２と、ワイヤ１４５２の一部を回転操作子１４５０に固定する固定具１４５４と、回転操作子１４５０の近傍でワイヤ１４５２の一部に当接するアイドラー１４５６とを有する。回転操作子１４５０は、薄い円柱体であり、プーリとして作用する。つまり、ワイヤ１４５２の一方１４５２ａは回転操作子１４５０の上方に接触しており、他方１４５２ｂはＹ２方向部分に接触している。
【０２１１】
回転操作子１４５０は、アーム１４４４と一体となって、支点１４４２を基準として回転する。固定具１４５４を基準としてワイヤ１４５２の一方１４５２ａは、ターミナル１２５０ａを介して受動ワイヤ１２５２ａ（図３６参照）が接続されており、他方１４５２ｂは、ターミナル１２５０ｂを介して受動ワイヤ１２５２ｂ（図３６参照）が接続されている。
【０２１２】
回転操作子１４５０は適度に大径であり、受動ワイヤ１２５２ａ及び受動ワイヤ１２５２ｂを十分に引くことができる。固定具１４５４は、ワイヤ１４５２の引き込み及び送り出しに障害とならない位置に設けられている。
【０２１３】
アイドラー１４５６は、ワイヤ１４５２に当接し、該ワイヤ１４５２の配置経路を規定することができ、ワイヤ１４５２の一方１４５２ａと他方１４５２ｂとを近接させて、連結シャフト１０４８の中空部分１０４８ａを通すのに好適である。アイドラー１４５６は、ワイヤ１４５２のテンショナーを兼ねることもできる。
【０２１４】
図４３に示すように、第４例に係る駆動部材進退機構１４４０ｄは、アーム１４４４と、回転操作子１４５０と、ワイヤ１４６０と、固定具１４５４と、アイドラー１４５６とを有する。ワイヤ１４６０の先端側は駆動リンク１３２６ａの基端部に接続され、基端側は、回転操作子１４５０の上部に巻き掛けられ、端部が固定具１４５４により回転操作子１４５０に固定されている。ワイヤ１４６０の途中には、アイドラー１４５６が設けられており、ワイヤ１４６０及び駆動リンク１３２６ａの配置経路を規定している。
【０２１５】
駆動リンク１３２６ｂの基端部は、回転操作子１４５０の下部係合部１４６４に回転自在に軸支されている。アーム１４４４には、下部係合部１４６４を案内する長孔１０６４ａが設けられている。駆動リンク１３２６ａ及び駆動リンク１３２６ｂは、ガイド１４６２ａ及び１４６２ｂによってＺ方向に進退自在に支持されている。
【０２１６】
このような、駆動部材進退機構１４４０ａ〜１４４０ｄによれば、第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａと第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂとを逆方向に略同じ距離だけ移動させることができる。駆動部材進退機構１４４０ａ〜１４４０ｄは、後述する先端動作部１０１２ｅに対しても適用可能である。
【０２１７】
次に、第５の構成例に係る先端動作部１０１２ｅについて説明する。先端動作部１０１２ｅは、第１エンドエフェクタ駆動機構１３４０ａ及び第２エンドエフェクタ駆動機構１３４０ｂを有する。
【０２１８】
図４４、図４５、図４６及び図４７に示すように、第１エンドエフェクタ駆動機構１３４０ａは前記の第１エンドエフェクタ駆動機構１３２０ａ（図３６参照）と略同じ機構である。第２エンドエフェクタ駆動機構１３４０ｂは、前記の第２エンドエフェクタ駆動機構１３２０ｂ（図３６参照）に対して、基本的には、折り返しプーリ（円柱部材、伝達部材）１３５０が付加されるとともに、受動側連結ワイヤ１３２８及び受動側連結プーリ１３３０が省略された構成である。受動プーリ１１５６ａ及び受動プーリ１１５６ｂは同軸構成となっている。
【０２１９】
主軸部材１１４４には、ピン１３５２が挿入及び固定される径方向の軸孔１３５４が設けられている。軸孔１３５４は、孔１１４４ａを経由して主軸部材１１４４の筒部を貫通している。
【０２２０】
ロッド（伝達部材）１１５２には、ピン１３５２が挿通可能な幅で軸方向に延在する長孔１３５６が設けられている。ロッド１１５２は、作業部１０１６の軸心よりＹ１方向にややオフセットした位置に設けられるが、先端の突起１１７４だけは軸心に配置させるとよい（図２２参照）。もちろん、ロッド１１５２は中心に配置してもよい。
【０２２１】
受動プーリ１１５６ａは、前記の受動プーリ１１５６（図２０参照）と同様に、ロッド１１５２のＺ２方向端部に対してピン１１５４により回転自在に軸支されている。ピン１１５４は、ロッド１１５２を通り抜けてＹ２方向に突出し受動プーリ１１５６ｂを軸支する。受動プーリ１１５６ｂは、受動ワイヤ１２５２ｂが２巻き可能な幅を有する。孔１１４４ａは、受動プーリ１１５６ａ、１１５６ｂ及びロッド１１５２が挿入可能な高さを有する。受動プーリ１１５６ａ及び１１５６ｂは、孔１１４４ａ内でピン１１５４によって同軸に軸支されており、独立的に回転自在である。
【０２２２】
ピン１３５２は、孔１１４４ａ内でＹ１方向からＹ２方向に向かって、長孔１３５６及び折り返しプーリ１３５０の中心孔に挿入されて、ロッド１１５２と受動プーリ１１５６ａ及び１１５６ｂが軸方向に進退可能である。折り返しプーリ１３５０はピン１３５２に軸支されて回転自在であり、位置は固定である。折り返しプーリ１３５０は受動ワイヤ１２５２ｂが２巻き可能な幅を有する。また、折り返しプーリ１３５０を２層化することにより、開閉動作のときに反対方向に回転できる構成となり、ワイヤとプーリの摩擦を低減させることができる。
【０２２３】
図４８、図４９及び図５０に示すように、第２エンドエフェクタ駆動機構１３４０ｂにおいては、受動プーリ１１５６ｂよりも先端側に折り返しプーリ１３５０が設けられ、受動ワイヤ１２５２ｂは、受動プーリ１１５６ｂと折り返しプーリ１３５０とにわたって巻き掛けられている。つまり、受動ワイヤ１２５２ｂは、駆動部材の駆動リンク１３２６ｂのターミナル１２５０ｂから、アイドルプーリ１１４０ｂのＸ１方向を通り、Ｘ２方向に向かい、ガイドプーリ１１４２ｂのＸ２方向を通り受動プーリ１１５６ｂのＸ２方向面に至る。受動ワイヤ１２５２ｂはそのままＺ１方向に向かって延在し、折り返しプーリ１３５０のＸ２方向の面に達し、該折り返しプーリ１３５０のＺ１方向の面に半回転巻き付けられてＺ２方向に折り返す。
【０２２４】
受動ワイヤ１２５２ｂは受動プーリ１１５６ｂのＺ２方向の面に半回転巻き付けられてＸ２側を通って再度折り返しプーリ１３５０に至り、再び該折り返しプーリ１３５０のＺ１方向の面に半回転巻き付けられてＺ２方向に折り返す。この後、受動ワイヤ１２５２ｂはガイドプーリ１１４２ｂのＸ１方向からアイドルプーリ１１４０ｂのＸ２方向に至り、駆動リンク１３２６ｂのターミナル１２５０ｂに接続される。ターミナル１２５０及び受動ワイヤ１２５２ｂは、駆動リンク１３２６ｂを介してトリガレバー１０３２に対して機械的に接続されていることになる。
【０２２５】
図４８、図４９、図５０でアイドルプーリ１１４０ｂがガイドプーリ１１４２ｂよりも大径であるのは、ガイドプーリ１１４２ｂに隣接して設けられる歯車１１３４及び歯車１１３８（図２０参照）と軸１１１０との干渉を防止しつつアイドルプーリ１１４０ｂとガイドプーリ１１４２ｂを近接させるためである。
【０２２６】
先端動作部１０１２ｅの構造について理解を容易にするために、その模式図を図５１に示す。
【０２２７】
このように構成される先端動作部１０１２ｅでは、図５２に示すように、人手によりトリガレバー１０３２を十分に引くと、ロッド１１５２がＺ２方向に移動し、エンドエフェクタ１３００を閉じさせることができる。このときの動作、作用及び効果は、図２３及び図３６に示す場合と同様であることから、詳細については省略する。
【０２２８】
なお、このとき受動プーリ１１５６ｂは受動プーリ１１５６ａに対して同軸構成であることから、該受動プーリ１１５６ａとともにＺ２方向に変位する。また、駆動リンク１３２６ｂは、押し出される方向に変位するため、受動ワイヤ１２５２ｂ、駆動側連結ワイヤ１３２２は弛むことはない。受動プーリ１１５６ｂと折り返しプーリ１３５０との距離をＬとする。
【０２２９】
図５３に示すように、人手によりトリガレバー１０３２を十分に押し出すと、駆動側連結ワイヤ１３２２は図５３における反時方向に動き、駆動リンク１３２６ｂは受動ワイヤ１２５２ｂを引き寄せるように作用する。ところが、受動ワイヤ１２５２ａは、先端部が位置固定の折り返しプーリ１３５０に巻き掛けられていることから、全体的な移動をすることはなく、駆動リンク１３２６ｂの移動量に応じて受動プーリ１１５６ｂがＺ１方向に移動し、距離Ｌが短くなる。つまり、距離Ｌが短くなる分だけ、受動ワイヤ１２５２ａは駆動リンク１３２６ｂに向かって繰り出され、該駆動リンク１３２６ｂが移動可能となる。このように、受動プーリ１１５６ｂは動滑車として作用し、折り返しプーリ１３５０は定滑車として作用する。
【０２３０】
このとき受動プーリ１１５６ａは受動プーリ１１５６ｂに対して同軸構成であることから、該受動プーリ１１５６ｂとともにＺ１方向に変位し、ロッド１１５２をＺ１方向に押し出してエンドエフェクタ１３００を開かせることができる。
【０２３１】
エンドエフェクタ１３００には、トリガレバー１０３２を人手によって押し出す力が第２エンドエフェクタ駆動機構１３４０ｂによって機械的に直接伝えられることから、弾性体のような所定の力ではなく任意の強い力で開くことができる。したがって、エンドエフェクタ１３００の外側面を用いて生体組織を剥離させ、又は孔部を拡開させるような手技に対して好適に用いることができる。
【０２３２】
また、エンドエフェクタ１３００の外側面に対象物Ｗが接触した場合には、受動ワイヤ１２５２ｂ、駆動リンク１３２６ｂ及びトリガレバー１０３２もそれ以上Ｚ１方向に動かなくなり、操作者はエンドエフェクタ１３００の外側面が対象物Ｗに接触したこと、及び該対象物Ｗの硬さ等を指先で知覚することができる。
【０２３３】
先端動作部１０１２ｄ及び１０１２ｅは、先端動作部１０１２ａと同様にヨー軸動作及びロール軸動作が可能である。図示を省略するが、先端動作部１０１２ｅでは、ヨー軸動作をする場合、ガイドプーリ１１４２ａ及びガイドプーリ１１４２ｂの軸（図５１参照）を中心にして、それよりも先端の複合機構部１１０２及びエンドエフェクタ１３００がヨー方向に揺動する。先端動作部１０１２ｅは、先端動作部１０１２ａと同様に非干渉機構であることから、ヨー軸動作をしてもエンドエフェクタ１３００の開度が変化することはなく、逆にエンドエフェクタ１３００の開度を変化させてもヨー軸が動作することはない。エンドエフェクタ１３００とロール軸の関係についても同様である。
【０２３４】
このように構成される先端動作部１０１２ｅでは、受動プーリ１１５６ａ及び１１５６ｂは、同じ方向に同じ移動量スライドするため、同軸に配置することができ、収納・スペース効率が向上し、部品点数を低減することができるとともに、組み立て及びメンテナンスが容易となる。受動プーリ１１５６ａ及び１１５６ｂは一体的にスライド移動をすることから、スライド移動部は１箇所で足りる。これに対して、前記の先端動作部１０１２ｄでは、受動プーリ１１５６ａ及び１１５６ｂは逆方向にスライド移動をすることから、スライド移動部は２箇所である。
【０２３５】
また、先端動作部１０１２ｅにおける全てのプーリ、つまりアイドルプーリ１１４０ａ及び１１４０ｂ、ガイドプーリ１１４２ａ及び１１４２ｂ、受動プーリ１１５６ａ及び１１５６ｂ、折り返しプーリ１３５０の回転軸を平行（Ｙ方向）に配置できるため、プーリの配置に無駄なスペースがなく効率的に配置できる。これに対して、前記の先端動作部１０１２ｄにおける受動側連結プーリ１３３０は、他のプーリに対して軸方向が直交している。
【０２３６】
さらに、先端動作部１０１２ｅでは、前記先端動作部１０１２ｄにおける受動側連結ワイヤ１３２８及びそのワイヤ締結手段が不要である。先端動作部１０１２ｅでは、前記先端動作部１０１２ｄにおける受動側連結プーリ１３３０が不要で、簡便構成である。
【０２３７】
先端動作部１０１２ｅにおけるエンドエフェクタ１３００の把持及び開き動作時のワイヤ駆動比は、先端動作部１０１２ｄの場合と同様に１：１であり、バランスがよい。
【０２３８】
なお、先端動作部１０１２ｅでは、フェイスギア１１６５が歯車１１３４及び歯車１１３８とともに差動機構を構成している例を示したが、例えば、図５４に示す第１変形例のように、フェイスギア１１６５を一方の歯車１１３４だけに噛合させ、主軸部材１１４４と歯車体１１３０（図２０参照）に相当する部分とを一体構成にしてもよい。これにより、ロール軸動作は、歯車１１３４を介したワイヤ１０５２の作用下に行われ、ヨー軸動作は、ワイヤ１０５２及びワイヤ１０５４の協調動作により、主軸部材１１４４を揺動させることにより行われる。
【０２３９】
図５５に示すように、先端動作部１０１２ｅの第２変形例として、折り返しプーリ１３５０を備える第２エンドエフェクタ駆動機構１３４０ｂを用い、第１エンドエフェクタ駆動機構１３４０ａは省略してもよい。この変形例では、省略する第１エンドエフェクタ駆動機構１３４０ａの作用を補償するために、スプリング１１５０を設けるとよい。スプリング１１５０は、第１の構成例に係る先端動作部１０１２ａ（図２２参照）では圧縮ばねであったが、この第２変形例では引っ張りばねにより閉方向に弾性付勢するように作用する。トリガレバー１０３２は、駆動リンク１３２６ｂに接続すればよい。また、図５５に示す変形例では、図示を省略するが、さらにアイドルプーリ１１４０ｂを省略してもよい。つまり、第２の構成例に係る先端動作部１０１２ｂ（図３２参照）の場合と同様に、受動ワイヤ１２５２をガイドプーリ１１４２ｂに対して、少なくとも一方からそれぞれ１巻き以上巻き掛ける構成としてもよい。図５５に示す先端動作部１０１２ｅの第２変形例は２セット並列に組み合わせて用いると、トリガレバー１０３２を引くときも戻すときも人の力が能動的に働くことができ、力を出す方向が両方向になる。また、力を発生させるスプリング１１５０は不要となる。さらに把持鉗子としても剥離鉗子としても兼用できる。
【０２４０】
先端動作部１０１２ｅでは、両開き式のエンドエフェクタ１３００を設けているが、片開き式のエンドエフェクタ１１０４（図１９参照）又はその他のエンドエフェクタを設けてもよいことはもちろんである。
【０２４１】
先端動作部１０１２ａ〜１０１２ｅは、上記に例示した構成には限らず、種々の構成を取りうる。
【０２４２】
例えば、図５６Ａに示すように、変形例に係る先端動作部１０１２ｆは、グリッパリンク１２２０（図１９参照）を省略して、受動板１１５８とレバー部１２１４とをピン１２２２及び長孔１３６０により接続する。この場合、ピン１２２２はレバー部１２１４に固定しておく。このような変形例に係る先端動作部１０１２ｆによれば、ピン１２２２が長孔１３６０内で摺動することにより第２グリッパ１２１２が回動して開閉動作が可能である（図５６Ｂ参照）。先端動作部１０１２ｆは、グリッパリンク１２２０及びピン１２２４（図１９参照）が不要で、部品点数を削減できる。
【０２４３】
先端動作部１０１２ｆでは、ワイヤ・プーリによる非干渉把持構（つまり、複合機構部１１０２）の基本的な構成は、図１９に示す先端動作部１０１２ｆと同構造であり、その長さＬｓも等しい。また、グリッパ軸としてのピン１１９６から先端までの長さＬｇも図１９に示す先端動作部１０１２ａと同寸法にすることができる。一方、受動板１１５８の前面からピン１１９６までの接続部長さＬｘ’は、先端動作部１０１２ａにおける接続部長さＬｘ（図１９参照）よりも相当に短尺化が可能であり、結果として、先端動作部１０１２ｆの全長Ｌｔが短くなる。これにより、先端動作部１０１２ｆでは、体腔１０２２が狭くてもヨー軸関節を屈曲させての作業が容易になり、より深部、狭隘部の空間での手術が可能となる。もちろん、把持鉗子のような２本のグリッパを開閉させるような構成にも適用できる。このほか、ロッド１１５２の直線動作を歯車などを用いて回転動作に変換するなどして把持してもよい。エンドエフェクタとしては、グリッパ形式に限らず、はさみや開閉部を有する回転電極等を適用してもよい。
【０２４４】
本実施形態によるワイヤ・プーリによる非干渉機構は、連結シャフト１０４８に相当する箇所が湾曲する従来のタイプ（例えば、軟性鏡タイプ）や他の非干渉機構に比べて、動作範囲が広く（例えば、±９０°を確保できる）かつコンパクトに構成できる。したがって、関節に相当する湾曲部や屈曲部から先端までの距離を短く設定することができ、生体に対するアプローチ方向が制限されず、狭い空間での作業が容易になる。
【０２４５】
上述したように、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０１０におけるエンドエフェクタ駆動機構１２６０、１３２０ａ、１３２０ｂ、１３４０ａ、１３４０ｂは、他の動作軸に対して非干渉な構成となり、高い自由度の先端動作部を簡便に構成することができるとともに、強い把持力（又は剥離力）を実現できる。また、伝達部材（駆動部材、ワイヤ１０５６等）を人手によって操作する入力部に対して機械的に接続しておくことで、操作者が先端動作部１０１２に加わる外力等をより確実且つ簡便に感知することができる。さらに、エンドエフェクタ駆動機構１２６０、１３２０ａ、１３２０ｂ、１３４０ａ、１３４０ｂは、歯車を用いない簡便な構造である。
【０２４６】
すなわち、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０１０では、グリッパ開閉に係る前記伝達部材に、可撓性部材である受動ワイヤ１２５２及び該受動ワイヤ１２５２が巻き掛けられた円柱部材であるガイドプーリ１１４２や受動プーリ１１５６等を含む構成とされている。このため、前記可撓性部材が巻き掛けられた前記円柱部材により、簡便且つ軽量な構成で、エンドエフェクタの状態に干渉することなく姿勢変更機構の姿勢を変えることができる。
【０２４７】
換言すれば、本実施形態に係る医療用マニピュレータ１０１０では、前記姿勢変更機構における回転軸には円柱部材であるガイドプーリ１１４２が設けられ、前記伝達部材には、一部が前記ガイドプーリ１１４２に巻き掛けられた可撓性部材である受動ワイヤ１２５２が含まれ、該受動ワイヤ１２５２を介して前記エンドエフェクタを駆動するように構成されている。このように、円柱部材に巻き掛けられた可撓性部材を用いると、簡便且つ軽量な構成になり、該可撓性部材を介してエンドエフェクタを駆動することができるとともに、円柱部材を回転軸としてエンドエフェクタの状態に干渉することなく姿勢変更機構の姿勢を変えることができる。
【０２４８】
上記実施例は、例えば図５７に示すような手術用ロボットシステム１７００に適用してもよい。
【０２４９】
手術用ロボットシステム１７００は、多関節型のロボットアーム１７０２と、コンソール１７０４とを有し、作業部１０１６はロボットアーム１７０２の先端に接続されている。ロボットアーム１７０２の先端には前記の医療用マニピュレータ１０１０と同じ機構が設けられている。ロボットアーム１７０２は、作業部１０１６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１７０４は、テーブル型、制御盤型等の構成を採りうる。
【０２５０】
ロボットアーム１７０２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１０１６の位置及び向きを任意に設定できて好適である。先端の医療用マニピュレータ１０１０は、ロボットアーム１７０２の先端部１７０８と一体化している。医療用マニピュレータ１０１０は、前記のトリガレバー１０３２（図２２参照）の代わりにモータ（人手によって操作する入力部に連動するアクチュエータ）１０４２を有し、該モータ１０４２がワイヤ１０５６（図２２参照）又は駆動側連結プーリ１３２４（図３６参照）を駆動する。
【０２５１】
ロボットアーム１７０２は、コンソール１７０４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１７０４に設けられたジョイスティック１７０６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１７０４は、前記のコントローラ１０４５の機能を含んでいる。作業部１０１６には、前記の先端動作部１０１２（１０１２ａ〜１０１２ｆ）が設けられている。
【０２５２】
コンソール１７０４には、操作指令部としての２つのジョイスティック１７０６と、モニタ１７１０が設けられている。図示を省略するが、２つのジョイスティック１７０６により、２台のロボットアーム１７０２を個別に操作が可能である。２つのジョイスティック１７０６は、両手で操作しやすい位置に設けられている。モニタ１７１０には、軟性鏡による画像等の情報が表示される。
【０２５３】
ジョイスティック１７０６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１７０２を動かすことができる。ジョイスティック１７０６はマスターアームであってもよい。ロボットアーム１７０２とコンソール１７０４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。
【０２５４】
ジョイスティック１７０６には、トリガレバー１０３２が設けられており、該トリガレバー１０３２を操作することによりモータ１０４２を駆動可能である。
【０２５５】
医療用マニピュレータの種類は、鉗子に限らず、例えば、鋏、結紮器、持針器や、電気メス、超音波メス、レーザメス等のメスであってもよい。また、その用途も、腹腔鏡下手術に使用されるものに限定されない。
【０２５６】
本発明に係る医療用マニピュレータシステムは、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】
【０２５７】
【図１】一実施形態に係る医療用マニピュレータの全体構成を示す側面図である。
【図２】図１に示す医療用マニピュレータの先端部近傍を拡大した部分断面側面図である。
【図３】図２に示す状態からグリッパを開いた状態での部分断面側面図である。
【図４】図１に示す医療用マニピュレータの操作部近傍を拡大した部分断面側面図である。
【図５】図４に示す状態からグリッパを開いた状態での部分断面側面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】図４のＶＩＩＩ矢視方向からの一部省略正面図である。
【図９】連結部の湾曲部を屈曲動作させる屈曲操作機構の構成例を示す分解斜視図である。
【図１０】連結部の湾曲部の構成例を部分的に示す分解斜視図である。
【図１１】図１に示す医療用マニピュレータを連結部で分離した状態を示す側面図である。
【図１２】伝達部材を構成する線状体を接続部で分離した状態を示す斜視図である。
【図１３】図１に示す医療用マニピュレータの操作部の別の構成例を示す側面図である。
【図１４】図１に示す医療用マニピュレータの先端部の別の構成例を示す部分断面側面図である。
【図１５】別の一実施形態に係る医療用マニピュレータの側面図である。
【図１６】図１５に示す医療用マニピュレータの平面図である。
【図１７】第１の構成例に係る先端動作部の断面側面図である。
【図１８】第１の構成例に係る先端動作部の断面平面図である。
【図１９】第１の構成例に係る先端動作部で、グリッパを閉じた状態の断面側面図である。
【図２０】第１の構成例に係る先端動作部の分解斜視図である。
【図２１】第１の構成例に係る先端動作部の模式構造図である。
【図２２】トリガレバーを操作しないときの、第１の構成例に係る先端動作部の模式側面図である。
【図２３】トリガレバーを十分に引いたときの、第１の構成例に係る先端動作部の模式側面図である。
【図２４】トリガレバーを中間位置までひいたときの、第１の構成例に係る先端動作部の模式側面図である。
【図２５】ロール軸を一方向へ動作させたときの、第１の構成例に係る先端動作部の模式側面図である。
【図２６】第１変形例に係る受動ワイヤの端部の接続箇所の模式図である。
【図２７】第２変形例に係る受動ワイヤの端部の接続箇所の模式図である。
【図２８】第３変形例に係る受動ワイヤの端部の接続箇所の模式平面図である。
【図２９】第３変形例に係る受動ワイヤの端部の接続箇所の模式断面側面図である。
【図３０】第４変形例に係る受動ワイヤの端部の接続箇所の模式断面平面図である。
【図３１】第４変形例に係る受動ワイヤの端部の接続箇所の模式断面側面図である。
【図３２】第２の構成例に係る先端動作部の模式構造図である。
【図３３】第３の構成例に係る先端動作部の断面側面図である。
【図３４】第３の構成例に係る先端動作部で、グリッパを閉じた状態の断面側面図である。
【図３５】第３の構成例に係る先端動作部で、ロール軸を一方向へ動作させたときの断面平面図である。
【図３６】トリガレバーを押し出したときの、第４の構成例に係る先端動作部の模式側面図である。
【図３７】トリガレバーを十分に引いたときの、第４の構成例に係る先端動作部の模式側面図である。
【図３８】第４の構成例に係る先端動作部の模式構造図である。
【図３９】第４の構成例に係る先端動作部のアイドルプーリ及びガイドプーリの拡大斜視図である。
【図４０】第１例に係る駆動部材進退機構の模式図である。
【図４１】第２例に係る駆動部材進退機構の模式図である。
【図４２】第３例に係る駆動部材進退機構の模式図である。
【図４３】第４例に係る駆動部材進退機構の模式図である。
【図４４】第５の構成例に係る先端動作部の断面側面図である。
【図４５】第５の構成例に係る先端動作部の断面平面図である。
【図４６】第５の構成例に係る先端動作部で、グリッパを閉じた状態の断面側面図である。
【図４７】第５の構成例に係る先端動作部の分解斜視図である。
【図４８】トリガレバーを押し出したときの、第２エンドエフェクタ駆動機構の一部断面平面図である。
【図４９】トリガレバーを十分に引いたとき、第２エンドエフェクタ駆動機構の一部断面平面図である。
【図５０】トリガレバーを押し出したときの、第２エンドエフェクタ駆動機構の一部断面側面図である。
【図５１】第５の構成例に係る先端動作部の模式構造図である。
【図５２】トリガレバーを十分に引いたときの、第５の構成例に係る先端動作部の模式側面図である。
【図５３】トリガレバーを押し出したときの、第５の構成例に係る先端動作部の模式側面図である。
【図５４】第５の構成例の第１変形例に係る先端動作部の断面側面図である。
【図５５】第５の構成例の第２変形例に係る先端動作部の模式側面図である。
【図５６】図５６Ａは、グリッパリンクを省略した先端動作部の概略断面側面図であり、図５６Ｂは、グリッパリンクを省略した先端動作部でグリッパを開いた状態の概略断面側面図である。
【図５７】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】
【０２５８】
１０、１０１０…医療用マニピュレータ  １２…連結部
１４、１８０、１０１２、１０１２ａ〜１０１２ｆ…先端動作部
１６、１０１４…操作部                １８…伝達部材
２２、１２０２、１２１２、１３０２…グリッパ
３０…湾曲部                          ３５…着脱部
６２…ハンドル部                      ８８…回転操作機構
９０…回転用駆動源                    １３０…屈曲操作機構
１３８…傾斜板                        １４０、１４２…屈曲用駆動源
１０３２…トリガレバー                １０４０〜１０４２…モータ
１０４８…連結シャフト
１０５２、１０５４、１０５６…ワイヤ
１１４０、１１４０ａ、１１４０ｂ…アイドルプーリ
１１４２、１１４２ａ、１１４２ｂ…ガイドプーリ
１１５６、１１５６ａ、１１５６ｂ…受動プーリ
１２５２、１２５２ａ、１２５２ｂ…受動ワイヤ
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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