(57)【要約】  処置部を長手軸回りに逆方向に回転させる２本の動力伝達部材どうしの擦れ合いを防止して、耐久性および操作性の低下を防止することを目的として、本発明に係る医療用マニピュレータの回転機構（８）は、先端の処置部（７）に固定され、長手軸回りに回転可能に支持された略円筒状の回転部材（９）と、回転部材（９）に巻き付けられる長尺の動力伝達部材（１０）と、回転部材（９）から接線方向に引き出された動力伝達部材（１０）を湾曲させて基端側に導く折り返し部（１１）とを備え、動力伝達部材（１０）が、回転部材（９）に巻き付けられた巻き付け部（９ａ）を長手軸方向に挟んだ異なる位置から接線方向に引き出されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端の処置部に固定され、長手軸回りに回転可能に支持された略円筒状の回転部材と、
該回転部材に巻き付けられる長尺の動力伝達部材と、
前記回転部材から接線方向に引き出された前記動力伝達部材を湾曲させて基端側に導く折り返し部とを備え、
前記動力伝達部材が、前記回転部材に巻き付けられた巻き付け部を前記長手軸方向に挟んだ異なる位置から接線方向に引き出されている医療用マニピュレータの回転機構。
【請求項２】
前記回転部材の径方向外方に配置され、該回転部材に対して前記長手軸回りに相対的に回転可能に設けられた外側部材を備え、
該外側部材に、前記折り返し部が設けられている請求項１に記載の医療用マニピュレータの回転機構。
【請求項３】
前記折り返し部が、前記外側部材を径方向に貫通するとともに該外側部材の外面に設けられ、前記動力伝達部材を案内するガイド溝である請求項２に記載の医療用マニピュレータの回転機構。
【請求項４】
前記外側部材が管状部材からなり、
前記折り返し部が、前記動力伝達部材を貫通させて案内する前記外側部材の内孔である請求項２に記載の医療用マニピュレータの回転機構。
【請求項５】
前記折り返し部が、前記外側部材に、径方向に延びる軸線回りに、前記動力伝達部材を案内する円筒状の案内面を有するプーリまたはピンである請求項２に記載の医療用マニピュレータの回転機構。
【請求項６】
前記回転部材の外面に、前記動力伝達部材を一定のピッチで巻き付けるための螺旋状の突起または溝が設けられている請求項１から請求項５のいずれかに記載の医療用マニピュレータの回転機構。
【請求項７】
前記折り返し部が、前記巻き付け部の前記長手軸方向の両側から接線方向に引き出された前記動力伝達部材をそれぞれ基端側に導くように２箇所に設けられている請求項１から請求項６のいずれかに記載の医療用マニピュレータの回転機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用マニピュレータの回転機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先端の処置部を長手軸回りに回転させる回転機構を備えた医療用マニピュレータが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この医療用マニピュレータは、先端の処置部に固定され長手軸回りに回転可能な円筒状の回転部に２本のワイヤを周方向に巻き付け、円筒部の接線方向に引き出されたワイヤを回転部の側部に長手軸に直交する軸線回りに回転可能に支持されたプーリによって長手方向に湾曲させ、基端側に導いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６７４６４４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、回転部にそれぞれの一端を固定した２本のワイヤを軸方向に隣接する位置において周方向に巻き付けており、２本のワイヤは、回転部を径方向に挟んで両側に配置されたプーリによってそれぞれ基端側に湾曲させられている。この場合、一方のワイヤに張力が付与されて回転部が一方向に回転する際には、他方のワイヤは緩んでおり、軸方向に隣接して巻き付けられた２本のワイヤどうしが擦れ合って耐久性および操作性が低下するという不都合がある。【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、処置部を長手軸回りに逆方向に回転させる２本の動力伝達部材どうしの擦れ合いを防止して、耐久性および操作性の低下を防止することができる医療用マニピュレータの回転機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、先端の処置部に固定され、長手軸回りに回転可能に支持された略円筒状の回転部材と、該回転部材に巻き付けられる長尺の動力伝達部材と、前記回転部材から接線方向に引き出された前記動力伝達部材を湾曲させて基端側に導く折り返し部とを備え、前記動力伝達部材が、前記回転部材に巻き付けられた巻き付け部を前記長手軸方向に挟んだ異なる位置から接線方向に引き出されている医療用マニピュレータの回転機構である。【０００７】
本態様によれば、回転部材に巻き付けられ巻き付け部の両側から接線方向に引き出されたいずれかの動力伝達部材の端部を基端側に牽引すると、加えられた張力が動力伝達部材によって伝達されて回転部材に作用し、回転部材の半径および張力に比例する回転力によって回転部材が回転させられる。これにより、回転部材に固定された先端の処置部を長手軸回りに回転させることができる。【０００８】
この場合において、動力伝達部材は、回転部材に巻き付けられた巻き付け部を長手軸方向に挟む異なる位置から、２方向の接線方向に引き出されているので、引き出された動力伝達部材どうしが接触することが防止され、動力伝達部材どうしの擦れ合いを防止して、耐久性および操作性の低下を防止することができる。【０００９】
上記態様においては、前記回転部材の径方向外方に配置され、該回転部材に対して前記長手軸回りに相対的に回転可能に設けられた外側部材を備え、該外側部材に、前記折り返し部が設けられていてもよい。
このようにすることで、回転部材から接線方向に引き出された動力伝達部材が、回転部材の径方向外方に配置されている外側部材に設けられた折り返し部に導かれることにより、回転部材から遠ざけられるので、回転部材に巻かれた部分の動力伝達部材と擦れ合うことをより確実に防止することができる。【００１０】
また、上記態様においては、前記折り返し部が、前記外側部材を径方向に貫通するとともに該外側部材の外面に設けられ、前記動力伝達部材を案内するガイド溝であってもよい。
このようにすることで、回転部材から接線方向に引き出された動力伝達部材が、外側部材を貫通して外面に形成されたガイド溝によって折り返されるので、回転部材に巻かれた部分の動力伝達部材から物理的に離間させられて、相互に擦れ合うことをより確実に防止することができる。【００１１】
また、上記態様においては、前記外側部材が管状部材からなり、前記折り返し部が、前記動力伝達部材を貫通させて案内する前記外側部材の内孔であってもよい。
このようにすることで、回転部材から接線方向に引き出された動力伝達部材が、管状部材からなる外側部材の内孔内に通されることにより、回転部材に巻かれた部分の動力伝達部材から物理的に離間させられて、相互に擦れ合うことをより確実に防止することができる。【００１２】
また、上記態様においては、前記折り返し部が、前記外側部材に、径方向に延びる軸線回りに、前記動力伝達部材を案内する円筒状の案内面を有するプーリまたはピンであってもよい。
このようにすることで、動力伝達部材を無理に湾曲させない折り返し部を簡易な構成のプーリまたはピンの円筒上の案内面によって構成することができ、動力伝達部材の健全性を維持することができる。【００１３】
また、上記態様においては、前記回転部材の外面に、前記動力伝達部材を一定のピッチで巻き付けるための螺旋状の突起または溝が設けられていてもよい。
このようにすることで、回転部材に巻き付けられた巻き付け部においても、隣接する動力伝達部材どうしの擦れ合いを防止して、耐久性および操作性の低下を防止することができる。【００１４】
また、上記態様においては、前記折り返し部が、前記巻き付け部の前記長手軸方向の両側から接線方向に引き出された前記動力伝達部材をそれぞれ基端側に導くように２箇所に設けられていてもよい。
このようにすることで、巻き付け部の先端側から引き出された動力伝達部材のみならず、巻き付け部の基端側から引き出された動力伝達部材についても折り返し部によって湾曲させて、確実に基端側に導くことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、処置部を長手軸回りに逆方向に回転させる２本の動力伝達部材どうしの擦れ合いを防止して、耐久性および操作性の低下を防止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】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転機構を備える医療用マニピュレータを示す全体構成図である。
【図２】図１の医療用マニピュレータの先端に設けられた可動部を示す縦断面図である。
【図３】図２の可動部内に備えられた回転機構の詳細を示す縦断面図である。
【図４】図２の回転機構の側面図である。
【図５】図２の回転機構の第１の変形例を示す縦断面図である。
【図６】図２の回転機構の第２の変形例を示す縦断面図である。
【図７】図２の回転機構の第３の変形例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の一実施形態に係る医療用マニピュレータ１の回転機構８について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る医療用マニピュレータ１は、図１に示されるように、細長い軟性の挿入部２と、該挿入部２の先端に配置された可動部３と、挿入部２の基端側に配置された駆動部４と、該駆動部４の動力を可動部３に伝達する動力伝達部材（図２参照。）とを備えている。動力伝達部材は、例えば、ワイヤ１０である。
【００１８】
可動部３は、図１および図２に示されるように、長手軸に直交する軸線回りに揺動可能に設けられた屈曲関節５の先端に、開閉される一対の把持片６を有する把持部（処置部）７を備えるとともに、該把持部７を長手軸回りに回転させる本実施形態に係る回転機構８を備えている。なお、屈曲関節５は省略されてもよい。
【００１９】
本実施形態に係る回転機構８は、図２に示されるように、把持部７に固定された円筒状の回転部材９と、該回転部材９の外面に巻き付けられたワイヤ１０と、回転部材９からその接線方向に引き出されたワイヤ１０を湾曲させて長手軸方向基端側に導く折り返し部１１とを備えている。
【００２０】
屈曲関節５を構成しているブラケットの先端には、略円筒状のハウジング（外側部材）１２が固定されており、回転部材９はハウジング１２内に長手軸回りに回転可能に支持されている。回転部材９には、長手軸方向の所定範囲にわたってワイヤ１０が螺旋状に巻き付けられる巻き付け部９ａが設けられ、巻き付け部９ａの略中央位置において、ワイヤ１０が回転部材９に固定されている。
【００２１】
巻き付け部９ａに巻き付けられたワイヤ１０は、巻き付け部９ａを軸方向に挟む両側において、回転部材９の接線方向に引き出されている。
折り返し部１１は、図３および図４に示されるように、巻き付け部９ａを軸方向に挟む両側において、回転部材９から接線方向に引き出されたワイヤ１０を径方向に貫通させるようにハウジング１２に設けられた貫通孔（内孔）１３と、貫通孔１３を貫通してハウジング１２の径方向外方に引き出されたワイヤ１０を案内するように外周面に形成されたガイド溝１４とを備えている。
【００２２】
ガイド溝１４は、図４に示されるように、ハウジング１２の外面に、貫通孔１３から周方向に延び、基端側に向かって一定の曲率半径で湾曲した後、基端側に向かって長手軸に平行に直線状に延びている。これにより、回転部材９から接線方向に引き出されたワイヤ１０は、貫通孔１３を貫通した後、ガイド溝１４に倣って一定の曲率半径で湾曲し、基端側に延びるように配置されるようになっている。
【００２３】
このように構成された本実施形態に係る医療用マニピュレータ１の回転機構８の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る回転機構８によれば、駆動部４の作動によって挿入部２の基端側においていずれかのワイヤ１０を基端側に牽引する張力を付与することにより、張力がワイヤ１０によって回転部材９まで伝達され、張力を付与された側のワイヤ１０によって掛けられるトルクの方向に回転部材９が回転させられる。回転部材９は把持部７に固定されているので、把持部７を長手軸回りに回転させることができる。
【００２４】
この場合において、ワイヤ１０は回転部材９の外周面に長手軸方向の所定範囲にわたって螺旋状に巻き付けられているとともに、その巻き付け部９ａを長手軸方向に挟む両側位置から接線方向に引き出されて折り返し部１１において貫通孔１３を貫通し、ハウジング１２の径方向外方に引き出された後にガイド溝１４に倣って折り返されている。したがって、いずれかのワイヤ１０を牽引して把持部７を長手軸回りのどの角度位置に回転させても、回転部材９から引き出された２本のワイヤ１０どうしが接触することを確実に防止することができる。その結果、把持部７を長手軸回りに回転させる２本のワイヤ１０どうしの擦れ合いを防止して、耐久性および操作性の低下を防止することができるという利点がある。
【００２５】
また、張力が付与されたワイヤ１０はハウジング１２の外面に設けられたガイド溝１４に沿って湾曲させられて基端側に牽引されるので、比較的大きな曲率半径によって湾曲させられ、無理な曲げ応力がかかることがなく、耐久性を向上することができる。
【００２６】
なお、本実施形態においては、回転部材９の径方向外方を取り囲む略円筒状のハウジング１２を設け、該ハウジング１２に設けた貫通孔１３とガイド溝１４によって、ワイヤ１０を折り返す折り返し部１１を構成した。これに代えて、折り返し部１１として、図５に示されるように、回転部材９の径方向外方に配置され、図４のガイド溝１４と同等の形態に湾曲した管状部材（外側部材）１５を採用し、回転部材９から接線方向に引き出した２本のワイヤ１０をそれぞれ管状部材１５の内孔（折り返し部）１５ａに貫通させることにより、基端側に導くことにしてもよい。
【００２７】
また、折り返し部１１として、図６に示されるように、ワイヤ１０を案内する円筒状の案内面を有し、回転部材９の長手軸に直交する軸線回りに回転可能に、回転部材９の径方向外方に配置されたプーリ１６を採用し、回転部材９から接線方向に引き出された２本のワイヤ１０をそれぞれプーリ１６に引っ掛けて湾曲させることにより、基端側に導くことにしてもよい。プーリ１６を回転させることで、折り返し部１１におけるワイヤ１０の摩擦を低減し、耐久性および操作性をさらに向上することができる。
また、プーリ１６に代えて、プーリ１６と同じ位置に回転部材９の長手軸に直交する方向に延びる円筒面を有するピン（図示略）を折り返し部１１として採用してもよい。
【００２８】
上記各実施形態においては、回転部材９から接線方向に引き出された２本のワイヤ１０のそれぞれに対して折り返し部１１を設けたが、長手軸方向の少なくとも先端側において引き出されたワイヤ１０に対して折り返し部１１が設けられていればよい。また、２本のワイヤ１０のそれぞれに対して折り返し部１１を設ける場合には、各ワイヤ１０に対して異なる形式の折り返し部１１を設けてもよい。
【００２９】
また、図７に示されるように、回転部材９の巻き付け部９ａに、一定のピッチで巻き付けられるワイヤ１０どうしが接触しないように区画する螺旋状の突起１７を設けることにしてもよい。このようにすることで、巻き付け部９ａにおいてもワイヤ１０どうしの擦れ合いを防止することができる。なお突起１７に代えて、回転部材９の巻き付け部９ａを凹ませることにより、螺旋状の溝（図示略）を設け、溝内にワイヤ１０を収容することにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  医療用マニピュレータ
７  把持部（処置部）
８  回転機構
９  回転部材
９ａ  巻き付け部
１０  ワイヤ（動力伝達部材）
１１  折り返し部
１２  ハウジング（外側部材）
１３  貫通孔（内孔）
１４  ガイド溝
１５  管状部材（外側部材）
１５ａ  内孔（折り返し部）
１６  プーリ（折り返し部）
１７  突起
【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】
2017175331.tif 000009
【国際調査報告】
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2017175331.tif 000011
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