(57)【要約】【課題】マニピュレータを電気メスとして使用する場合であっても、先端動作部での通電経路を適切に確保して、その動作や手技を円滑に行うことができる医療用マニピュレータを提供する。【解決手段】マニピュレータ１０は、ワイヤ８０ｂの進退駆動によって従動回転される歯車体１２６等により、少なくとも軸線方向を中心とするロール方向への回転動作が可能な先端動作部１２を備える。先端動作部１２は、高周波電源２３から、第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２を介してそれぞれ通電されることにより、その間で生体に通電可能な一対のグリッパ部材３０８、３０９を有する。先端動作部１２における第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２は、ロール方向へと先端支持部材１６１と共に回転可能なスリップリングＲ１、Ｒ２を含む第１構造部Ｓ１と、第１構造部Ｓ１より基端側に設けられて通電ピンＰ１、Ｐ２を有し、ロール方向には回転しない基端部材４０２を含む第２構造部Ｓ２とを備える。【選択図】図１４
2012070857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のシャフトと、
前記シャフト内に挿通される複数の動力伝達部材と、
前記シャフトの一端側に設けられ、前記動力伝達部材を軸線方向に進退駆動する駆動機構部と、
前記シャフトの他端側に設けられ、前記動力伝達部材の前記進退駆動によって従動回転される複数の回転体により、少なくとも軸線方向を中心とするロール方向への回転動作とが可能な先端動作部と、
を備える医療用マニピュレータであって、
前記先端動作部は、前記駆動機構部側に接続される電源から、所定の通電経路を介してそれぞれ通電されることにより、生体に通電可能な電極部材を有し、該電極部材は、前記ロール方向へと回転可能な先端支持部材により、該ロール方向へと回転可能に支持されており、
前記先端動作部における前記通電経路は、前記ロール方向へと前記先端支持部材と共に回転可能な第１構造部と、
前記第１構造部より基端側に設けられ、前記ロール方向には回転しない第２構造部と、
を備え、
前記第１構造部及び前記第２構造部のうち、一方には、他方側に向けて突出する通電凸部が設けられ、他方には、前記通電凸部が摺接可能に接触する通電面が設けられ、
前記第１構造部に設けられる前記通電凸部又は前記通電面が、前記電極部材に対して通電可能に設置され、
前記第２構造部に設けられる前記通電面又は前記通電凸部が、前記駆動機構部側に対して通電可能に設置されることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２】
中空のシャフトと、
前記シャフト内に挿通される複数の動力伝達部材と、
前記シャフトの一端側に設けられ、前記動力伝達部材を軸線方向に進退駆動する駆動機構部と、
前記シャフトの他端側に設けられ、前記動力伝達部材の前記進退駆動によって従動回転される複数の回転体により、少なくとも軸線方向を中心とするロール方向への回転動作とが可能な先端動作部と、
を備える医療用マニピュレータであって、
前記先端動作部は、前記駆動機構部側に接続される電源から、第１通電経路及び第２通電経路を介してそれぞれ通電されることにより、その間で生体に通電可能な一対の電極部材を有し、該一対の電極部材は、前記ロール方向へと回転可能な先端支持部材により、該ロール方向へと一体的に回転可能に支持されており、
前記先端動作部における前記第１通電経路及び前記第２通電経路は、前記ロール方向へと前記先端支持部材と共に回転可能な第１構造部と、
前記第１構造部より基端側に設けられ、前記ロール方向には回転しない第２構造部と、
を備え、
前記第１構造部及び前記第２構造部のうち、一方には、他方側に向けて突出する一対の通電凸部が設けられ、他方には、前記一対の通電凸部がそれぞれ摺接可能に接触する一対の通電面が設けられ、
前記第１構造部に設けられる前記通電凸部又は前記通電面が、前記一対の電極部材に対して通電可能に設置され、
前記第２構造部に設けられる前記通電面又は前記通電凸部が、前記駆動機構部側に対して通電可能に設置されることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項３】
請求項２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記通電面は、前記ロール方向に沿った円弧形状を有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項４】
請求項２又は３記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第２構造部は、前記駆動機構部側から配線接続される前記一対の通電面が設けられた基端側通電部材を有し、
前記第１構造部は、前記一対の通電面に接触する前記一対の通電凸部、及び該一対の通電凸部の背面側に突出する一対の第２通電凸部が設けられて、前記ロール方向に回転自由な回転リングと、
前記第２通電凸部がそれぞれ摺接可能に接触する一対の第２通電面が設けられて、前記一対の電極部材に配線接続されると共に、前記先端支持部材と一体的に前記ロール方向に回転可能な先端側通電部材とを有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項５】
請求項４記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記先端側通電部材及び前記基端側通電部材は、周方向で２つの断裂部を持つ分割リングであり、
前記分割リングは、絶縁性のホルダに収納保持されることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項６】
請求項２又は３記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第２構造部は、前記駆動機構部側から配線接続される前記一対の通電凸部が設けられた基端部材を有し、
前記第１構造部は、前記一対の通電凸部が接触する前記一対の通電面、及び該一対の通電面の背面側に突出する一対の第２通電凸部が設けられて、前記ロール方向に回転自由な第１回転通電部材と、
前記一対の第２通電凸部が摺接可能に接触する一対の第２通電面が設けられて、前記一対の電極部材に配線接続されると共に、前記先端支持部材と一体的に前記ロール方向に回転可能な第２回転通電部材とを有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項７】
請求項６記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第１回転通電部材及び前記第２回転通電部材は、周方向で２つの断裂部を持つ分割リングであり、
前記分割リングは、絶縁性のホルダに収納保持されることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項８】
請求項２又は３記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第２構造部は、前記駆動機構部側から配線接続される前記一対の通電凸部が設けられた基端部材を有し、
前記第１構造部は、前記一対の通電凸部が接触する前記一対の通電面が設けられて、前記一対の電極部材に配線接続されると共に、前記先端支持部材と一体的に前記ロール方向に回転可能な回転通電部材を有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項９】
請求項８記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記回転通電部材は、周方向で２つの断裂部を持つ分割リングであり、
前記分割リングは、絶縁性のホルダに収納保持されることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１０】
請求項１〜９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、
前記先端動作部は、さらに、前記先端支持部材の基端側に設けられた揺動軸により、軸線方向に交差するヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作が可能であり、
前記第２構造部は、前記先端動作部の前記ヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能な状態で、前記揺動軸によって軸支されてい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、動力伝達部材を介して先端動作部を動作させる医療用マニピュレータに関し、より詳細には、生体に通電可能な電極部材を先端動作部に有する医療用マニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡下外科手術（又は腹腔鏡下手術とも呼ばれる。）においては、患者の腹部等に複数の孔を開け、器具の通過ポートとしてトラカール（筒状の器具）を挿入した後、シャフトを有する鉗子の先端部をトラカールを通じて体腔内に挿入して患部の手術を行っている。鉗子の先端部には、作業部として、生体組織を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。
【０００３】
トラカールから挿入される鉗子として、先端の作業部に関節を持たない一般的な鉗子に加えて、作業部に複数の関節を有する鉗子、いわゆるマニピュレータの開発が行われている（例えば、特許文献１参照）。このようなマニピュレータによれば、体腔内で自由度の高い動作が可能であり、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなる。
【０００４】
マニピュレータは、細長いシャフトの先端に設けられた先端動作部（エンドエフェクタとも呼ばれる。）を備える作業部を有し、ワイヤによって当該先端動作部を駆動するアクチュエータが本体部（操作部）に設けられている。そして、該アクチュエータの駆動により、ワイヤを介して先端動作部に対し、軸方向を中心とするロール方向の回転動作や、軸方向に交差するヨー（ピッチ）方向の揺動動作を付与することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０５４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、腹腔鏡下手術等に用いる鉗子を電気メスとして利用する場合には、操作部近傍に設けられた端子に電源を接続し、電線を延ばして先端部のグリッパ、ブレードやフック等の作用部に通電して所望の処置を行っている。
【０００７】
一方、上記のようなマニピュレータを電気メスとして利用する場合においても、通常の鉗子の場合と同様に、操作部側から先端動作部側へと所定の高電圧を通電する必要があり、上記のようにその基端から先端まで絶縁被覆された電線（ケーブル）を配線することが考えられる。
【０００８】
ところが、マニピュレータの先端動作部は、ロール方向の回転動作やヨー方向の揺動動作を行うため、その動作時にケーブルが捩れる可能性がある。そこで、このケーブルの捩れを防止すべく、該ケーブルを十分に余裕を持って撓ませておくことも考えられるが、この撓んだケーブルが手技の際、体内で邪魔になることが想定される。
【０００９】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、マニピュレータを電気メスとして使用する場合であっても、先端動作部での通電経路を適切に確保して、その動作や手技を円滑に行うことができる医療用マニピュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る医療用マニピュレータは、中空のシャフト（１８）と、前記シャフト（１８）内に挿通される複数の動力伝達部材（８０ａ、８０ｂ）と、前記シャフト（１８）の一端側に設けられ、前記動力伝達部材（８０ａ、８０ｂ）を軸線方向に進退駆動する駆動機構部（１４、３２）と、前記シャフト（１８）の他端側に設けられ、前記動力伝達部材（８０ｂ）の前記進退駆動によって従動回転される複数の回転体により、少なくとも軸線方向を中心とするロール方向への回転動作とが可能な先端動作部（１２、１２ａ、１２ｂ）とを備える医療用マニピュレータであって、前記先端動作部（１２、１２ａ、１２ｂ）は、前記駆動機構部（１４、３２）側に接続される電源（２３）から、所定の通電経路（Ｅ１）を介してそれぞれ通電されることにより、生体に通電可能な電極部材（３０８）を有し、該電極部材（３０８）は、前記ロール方向へと回転可能な先端支持部材（１６１）により、該ロール方向へと回転可能に支持されており、前記先端動作部（１２、１２ａ、１２ｂ）における前記通電経路（Ｅ１）は、前記ロール方向へと前記先端支持部材（１６１）と共に回転可能な第１構造部（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１００）と、前記第１構造部（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１００）より基端側に設けられ、前記ロール方向には回転しない第２構造部（Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ２００）とを備え、前記第１構造部（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１００）及び前記第２構造部（Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ２００）のうち、一方には、他方側に向けて突出する通電凸部（Ｐ１、Ｐ１００ｂ）が設けられ、他方には、前記通電凸部（Ｐ１、Ｐ１００ｂ）が摺接可能に接触する通電面（Ｒ１ａ、Ｒ１０ａ、Ｒ１００ａ）が設けられ、前記第１構造部（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１００）に設けられる前記通電凸部（Ｐ１、Ｐ１００ｂ）又は前記通電面（Ｒ１ａ、Ｒ１０ａ、Ｒ１００ａ）が、前記電極部材（３０８）に対して通電可能に設置され、前記第２構造部（Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ２００）に設けられる前記通電面（Ｒ１ａ、Ｒ１０ａ、Ｒ１００ａ）又は前記通電凸部（Ｐ１、Ｐ１００ｂ）が、前記駆動機構部（１４、３２）側に対して通電可能に設置されることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、前記先端動作部では、電源と電極部材の間を通電可能に接続する通電経路として、ロール方向へと回転可能な第１構造部と、ロール方向には回転しない第２構造部とを備え、第１構造部及び第２構造部のうち、一方には通電凸部を設け、他方には通電面を設けると共に、第１構造部側を電極部材に対して通電可能に設置し、第２構造部側を駆動機構部側に対して通電可能に設置する。これにより、先端動作部にロール軸動作が付与された際には、第１構造部と第２構造部との間で、一方の通電凸部が他方の通電面上を摺動しながら、互いの通電状態を維持することができる。従って、例えば、先端動作部の可動部に、余裕を持って撓ませたケーブル等を配線せずに、通電経路を確保することができるため、該先端動作部でのロール軸動作を円滑に行うことができると共に、前記ケーブルの撓み部分が外部に突出せず、該撓み部分が手技の邪魔になることもなく、手技を円滑に行うことができる。なお、括弧書きの符号は、本発明の理解の容易化のために添付図面中の符号に倣って付したものであり、本発明がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではなく、以下同様である。
【００１２】
また、本発明に係る医療用マニピュレータは、中空のシャフト（１８）と、前記シャフト（１８）内に挿通される複数の動力伝達部材（８０ａ、８０ｂ）と、前記シャフト（１８）の一端側に設けられ、前記動力伝達部材（８０ａ、８０ｂ）を軸線方向に進退駆動する駆動機構部（１４、３２）と、前記シャフト（１８）の他端側に設けられ、前記動力伝達部材（８０ｂ）の前記進退駆動によって従動回転される複数の回転体により、少なくとも軸線方向を中心とするロール方向への回転動作とが可能な先端動作部（１２、１２ａ、１２ｂ）とを備える医療用マニピュレータであって、前記先端動作部（１２、１２ａ、１２ｂ）は、前記駆動機構部（１４、３２）側に接続される電源（２３）から、第１通電経路（Ｅ１）及び第２通電経路（Ｅ２）を介してそれぞれ通電されることにより、その間で生体に通電可能な一対の電極部材（３０８、３０９）を有し、該一対の電極部材（３０８、３０９）は、前記ロール方向へと回転可能な先端支持部材（１６１）により、該ロール方向へと一体的に回転可能に支持されており、前記先端動作部（１２、１２ａ、１２ｂ）における前記第１通電経路（Ｅ１）及び前記第２通電経路（Ｅ２）は、前記ロール方向へと前記先端支持部材（１６１）と共に回転可能な第１構造部（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１００）と、前記第１構造部（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１００）より基端側に設けられ、前記ロール方向には回転しない第２構造部（Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ２００）とを備え、前記第１構造部（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１００）及び前記第２構造部（Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ２００）のうち、一方には、他方側に向けて突出する一対の通電凸部（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１００ｂ、Ｐ２００ｂ）が設けられ、他方には、前記一対の通電凸部（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１００ｂ、Ｐ２００ｂ）がそれぞれ摺接可能に接触する一対の通電面（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａ、Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａ）が設けられ、前記第１構造部（Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１００）に設けられる前記通電凸部（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１００ｂ、Ｐ２００ｂ）又は前記通電面（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａ、Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａ）が、前記一対の電極部材（３０８、３０９）に対して通電可能に設置され、前記第２構造部（Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ２００）に設けられる前記通電面（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａ、Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａ）又は前記通電凸部（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１００ｂ、Ｐ２００ｂ）が、前記駆動機構部（１４、３２）側に対して通電可能に設置されることを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、前記先端動作部では、電源と一対の電極部材の間を通電可能に接続する第１通電経路及び第２通電経路として、ロール方向へと回転可能な第１構造部と、ロール方向には回転しない第２構造部とを備え、第１構造部及び第２構造部のうち、一方には一対の通電凸部を設け、他方には一対の通電面を設けると共に、第１構造部側を電極部材に対して通電可能に設置し、第２構造部側を駆動機構部側に対して通電可能に設置する。これにより、先端動作部にロール軸動作が付与された際には、第１構造部と第２構造部との間で、一方の各通電凸部が他方の各通電面上をそれぞれ摺動しながら、互いの通電状態を維持することができる。従って、例えば、先端動作部の可動部に、余裕を持って撓ませたケーブル等を配線せずに、通電経路を確保することができるため、該先端動作部でのロール軸動作を円滑に行うことができると共に、前記ケーブルの撓み部分が外部に突出せず、該撓み部分が手技の邪魔になることもなく、手技を円滑に行うことができる。
【００１４】
この場合、前記通電面（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａ、Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａ）が、前記ロール方向に沿った円弧形状であると、ロール方向への回転に沿って通電凸部と通電面とを確実に摺動させることができる。
【００１５】
前記第２構造部（Ｓ２００）は、前記駆動機構部（１４、３２）側から配線接続される前記一対の通電面（Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａ）が設けられた基端側通電部材（Ｒ１００、Ｒ２００）を有し、前記第１構造部（Ｓ１００）は、前記一対の通電面（Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａ）に接触する前記一対の通電凸部（Ｐ１００ｂ、Ｐ２００ｂ）、及び該一対の通電凸部（Ｐ１００ｂ、Ｐ２００ｂ）の背面側に突出する一対の第２通電凸部（Ｐ１００ａ、Ｐ２００ａ）が設けられて、前記ロール方向に回転自由な回転リング（４４２）と、前記第２通電凸部（Ｐ１００ａ、Ｐ２００ａ）がそれぞれ摺接可能に接触する一対の第２通電面（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ）が設けられて、前記一対の電極部材（３０８、３０９）に配線接続されると共に、前記先端支持部材（１６１）と一体的に前記ロール方向に回転可能な先端側通電部材（Ｒ１、Ｒ２）とを有する構成とすると、第１構造部を回転リングと先端側通電部材とで構成したことにより、回転リングの回転分だけ第１構造部と第２構造部との間のロール方向での通電範囲を拡げることができる。
【００１６】
この場合、前記先端側通電部材（Ｒ１、Ｒ２）及び前記基端側通電部材（Ｒ１００、Ｒ２００）は、周方向で２つの断裂部を持つ分割リングであり、前記分割リングは、絶縁性のホルダ（４０４、４４４）に収納保持されると、第１通電経路と第２通電経路の絶縁状態をより確実に維持することができる。また、ホルダが絶縁カバーとして機能することから、分割リングから先端動作部の外部への短絡を防止することができる。
【００１７】
前記第２構造部（Ｓ２０）は、前記駆動機構部（１４、３２）側から配線接続される前記一対の通電凸部（Ｐ１、Ｐ２）が設けられた基端部材（４０２）を有し、前記第１構造部（Ｓ１０）は、前記一対の通電凸部（Ｐ１、Ｐ２）が接触する前記一対の通電面（Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａ）、及び該一対の通電面（Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａ）の背面側に突出する一対の第２通電凸部（Ｐ１０、Ｐ２０）が設けられて、前記ロール方向に回転自由な第１回転通電部材（Ｒ１０、Ｒ２０）と、前記一対の第２通電凸部（Ｐ１０、Ｐ２０）が摺接可能に接触する一対の第２通電面（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ）が設けられて、前記一対の電極部材（３０８、３０９）に配線接続されると共に、前記先端支持部材（１６１）と一体的に前記ロール方向に回転可能な第２回転通電部材（Ｒ１、Ｒ２）とを有する構成とすると、第１構造部を第１回転通電部材と第２回転通電部材とで構成したことにより、第２回転通電部材の回転分だけ第１構造部と第２構造部との間のロール方向での通電範囲を拡げることができる。
【００１８】
この場合、前記第１回転通電部材（Ｒ１０、Ｒ２０）及び前記第２回転通電部材（Ｒ１、Ｒ２）は、周方向で２つの断裂部を持つ分割リングであり、前記分割リングは、絶縁性のホルダ（４０４、４３０）に収納保持される構成としてもよい。
【００１９】
前記第２構造部（Ｓ２）は、前記駆動機構部（１４、３２）側から配線接続される前記一対の通電凸部（Ｐ１、Ｐ２）が設けられた基端部材（４０２）を有し、前記第１構造部（Ｓ１）は、前記一対の通電凸部（Ｐ１、Ｐ２）が接触する前記一対の通電面（Ｒ１ａ、Ｒ２ａ）が設けられて、前記一対の電極部材（３０８、３０９）に配線接続されると共に、前記先端支持部材（１６１）と一体的に前記ロール方向に回転可能な回転通電部材（Ｒ１、Ｒ２）を有する構成とすると、第１構造部と第２構造部との間で通電状態を確実に維持しつつ、先端動作部をロール方向へと円滑に回転させることができる。
【００２０】
この場合、前記回転通電部材（Ｒ１、Ｒ２）は、周方向で２つの断裂部を持つ分割リングであり、前記分割リングは、絶縁性のホルダ（４０４）に収納保持される構成としてもよい。
【００２１】
前記先端動作部（１２ｂ）は、さらに、前記先端支持部材（１６１）の基端側に設けられた揺動軸（１１２）により、軸線方向に交差するヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作が可能であり、前記第２構造部（Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ２００）は、前記先端動作部（１２ｂ）の前記ヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能な状態で、前記揺動軸（１１２）によって軸支されていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、先端動作部にロール軸動作が付与された際には、第１構造部と第２構造部との間で、一方の通電凸部が他方の通電面上を摺動しながら、互いの通電状態を維持することができる。従って、例えば、先端動作部の可動部に、余裕を持って撓ませたケーブル等を配線せずに、通電経路を確保することができるため、該先端動作部でのロール軸動作を円滑に行うことができると共に、前記ケーブルの撓み部分が外部に突出せず、該撓み部分が手技の邪魔になることもなく、手技を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るマニピュレータの斜視図である。
【図２】作業部と操作部とを分離した状態でのマニピュレータの一部断面側面図である。
【図３】図３Ａは、操作部の一部省略底面図であり、図３Ｂは、作業部の一部省略平面図である。
【図４】作業部の一部省略断面平面図である。
【図５】マニピュレータの複合入力部及びその周辺部の一部省略斜視図である。
【図６】トリガレバーを十分に引いたときの、先端動作部の模式側面図である。
【図７】トリガレバーを押し出したときの、先端動作部の模式側面図である。
【図８】先端動作部の模式構造図である。
【図９】先端動作部の斜視図である。
【図１０】先端動作部の底面図である。
【図１１】先端動作部を関節部でヨー方向に揺動させた状態での底面図である。
【図１２】先端動作部をロール方向に回転させた状態での要部拡大底面図である。
【図１３】先端動作部の分解斜視図である。
【図１４】先端動作部の通電構造を示す一部分解斜視図である。
【図１５】先端動作部の側面断面図である。
【図１６】グリッパを閉じた状態での先端動作部の平面断面図である。
【図１７】グリッパを開いた状態での先端動作部の平面断面図である。
【図１８】図１８Ａは、通電ピンの構成例を示す側面断面図であり、図１８Ｂは、図１８Ａに示す通電ピンのプローブを後退させた状態での側面断面図である。
【図１９】図１９Ａは、図１６中のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う一部省略断面図であり、図１９Ｂは、図１９Ａに示す状態からロール方向への回転動作を行った状態での一部省略断面図である。
【図２０】第１変形例に係る先端動作部の通電構造を示す一部分解斜視図である。
【図２１】図２０に示す先端動作部の一部省略側面断面図である。
【図２２】図２０に示す先端動作部の一部省略平面断面図である。
【図２３】図２３Ａは、図２０に示す先端動作部のロール軸動作時の通電機構の状態を模式的に示す斜視説明図であり、図２３Ｂは、図２３Ａに示す状態からロール軸動作を行った状態を模式的に示す斜視説明図である。
【図２４】第２変形例に係る先端動作部の通電構造を示す一部分解斜視図である。
【図２５】図２４に示す先端動作部の一部省略側面断面図である。
【図２６】図２４に示す先端動作部の一部省略平面断面図である。
【図２７】図２７Ａは、先端動作部のロール軸動作時の通電機構の状態を模式的に示す斜視説明図であり、図２７Ｂは、図２７Ａに示す状態からロール軸動作を行った状態を模式的に示す斜視説明図である。
【図２８】グリッパ駆動機構の一部を示す模式構造図である。
【図２９】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３０】一実施形態に係るマニピュレータ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。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る医療用マニピュレータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２５】
１．マニピュレータの全体構成の説明
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るマニピュレータ（医療用マニピュレータ）１０は、シャフト１８の先端に設けられた先端動作部１２で生体の一部を把持・剥離し、又は生体に触れて所定の熱処置を行うことができる医療用の電気メスであり、把持鉗子や剥離鉗子等とも呼ばれる医療用器具を電気メスとして構成したものである。
【００２６】
以下の説明では、図１における幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向、及びシャフト１８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方向と規定し、さらに、シャフト１８の前方（先端側）をＺ１方向、後方（基端側）をＺ２方向と規定する。なお、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ１０が基準姿勢（中立姿勢）である場合を基準として表すものとする。これらの方向は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ１０は任意の向きで（例えば、上下を反転させて）使用可能であることは勿論である。
【００２７】
マニピュレータ１０は、人手によって把持及び操作されるハンドルである操作部（本体、基部）１４と、該操作部１４に対して着脱自在な作業部１６とを有し、グリップ２６の下端から延びた接続ケーブル２８がコントローラ（制御部）２９に接続されてマニピュレータシステムを構成している。
【００２８】
このようなマニピュレータ１０は、操作部１４側に装着される電極プラグ２１によって所定の高周波電源（電源）２３に接続され、該電極プラグ２１が装着される電極棒７１（図２参照）から延びて互いに絶縁された第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２（以下、まとめて「通電経路Ｅ」とも呼ぶ）によって先端動作部１２側へと通電し、これにより患部の熱処置を行うことができるバイポーラ電気メス（バイポーラ把持鉗子、バイポーラ剥離鉗子）として機能する。
【００２９】
図１及び図２に示すように、操作部１４は、Ｚ１方向及びＹ２方向に延びた略Ｌ字状に構成され、Ｚ方向に略対称に分割された一対の上部カバー２５ａ、２５ｂを筐体として、その内部に駆動部（アクチュエータ部）３０等が収納されると共に、基端側でＹ２方向に延びた部分が人手によって把持されるグリップ２６として構成されている。グリップ２６は、人手によって把持されるのに適した長さであり、上部の傾斜面２６ａに複合入力部２４が設けられている。
【００３０】
操作部１４のＹ１方向頂部近傍には、上部カバー２５ｂから露出してマスタスイッチ３４が設けられ、マスタスイッチ３４のＺ１方向で視認しやすい箇所にＬＥＤ３５が設けられ、操作部１４のＺ１方向端近傍で電極プラグ２１がＹ１方向に突出している。
【００３１】
作業部１６は、作業を行う先端動作部１２と、該先端動作部１２を先端に設けた長尺且つ中空のシャフト（連結シャフト）１８と、該シャフト１８の基端側が固定されるプーリボックス３２と、プーリボックス３２のＺ２方向端から延びたトリガレバー支持部３３に軸支されるトリガレバー３６とを有する。作業部１６は、Ｚ方向で略対称に分割された一対の下部カバー３７ａ、３７ｂを筐体として、その内部にプーリボックス３２を収納している。トリガレバー支持部３３は、プーリボックス３２のＺ２側端面からＺ２方向に平行に延びた一対のプレートであり、該プレート間に渡ったトリガ軸３９により、トリガレバー３６を回動可能に軸支している（図４参照）。
【００３２】
このような作業部１６は、操作部１４に設けられた左右一対の着脱レバー４０、４０によって当該操作部１４と連結・固定されると共に、着脱レバー４０の開放操作によって操作部１４から分離可能であり、特別な器具を用いることなく、手術現場で容易に交換作業等を行うことができる。
【００３３】
図１に示すように、先端動作部１２及びシャフト１８は細径に構成されており、患者の腹部等に設けられた円筒形状のトラカール２０から体腔２２内に挿入可能であり、複合入力部２４及びトリガレバー３６の操作によって体腔２２内で患部切除、把持、剥離、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができ、さらに高周波電源２３からの通電による熱処置が可能となっている。
【００３４】
複合入力部２４及びトリガレバー３６の操作に基づいて動作する先端動作部１２は、その間で生体を把持し通電可能な一対の電極部材として機能する一対のグリッパ部材３０８、３０９を備えたグリッパ３００を備え（図９及び図１３参照）、Ｙ軸を基準に傾動するヨー軸動作（又はピッチ軸動作）、先端を指向する軸（中立姿勢時にはＺ軸）を基準に回転するロール軸動作、及び、開閉可能なグリッパ軸動作（開閉動作）からなる３軸の動作が可能である。
【００３５】
本実施形態の場合、ヨー軸動作及びロール軸動作は、複合入力部２４の操作に基づいて電気的に駆動され、グリッパ軸動作はトリガレバー３６の操作に基づいて機械的に駆動される。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固体の機械部品を介してマニュアル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、これらは非弾性な固体の機械部品とする。
【００３６】
２．マニピュレータの各構成部分の説明
２．１．互いに着脱可能な駆動部及びプーリボックスの説明
駆動部３０及びプーリボックス３２は、互いに着脱可能であり、これにより操作部１４から作業部１６へと駆動力を伝達することができる。
【００３７】
図１及び図２に示すように、駆動部３０は、Ｘ方向に並んだ２つのモータ（アクチュエータ）５０ａ、５０ｂと、該モータ５０ａ、５０ｂを支持するブラケット５２と、モータ５０ａ、５０ｂの回転方向を変換して作業部１６側に伝達するギア機構部５４とを有する。
【００３８】
モータ５０ａ、５０ｂは円柱形状であり、図示しない減速機によって減速される出力軸５６ａ、５６ｂがブラケット５２の一面を貫通し、該出力軸５６ａ、５６ｂに対してギア機構部５４を構成する駆動傘歯車５８ａ、５８ｂが固定されている。モータ５０ａ、５０ｂは、例えばＤＣモータであり、図示しない角度センサとしてロータリエンコーダ等が設けられる。
【００３９】
図２に示すように、ギア機構部５４は、ブラケット５２内の空間に設けられ、Ｘ方向に並んだ２本の駆動シャフト（駆動軸）６０ａ、６０ｂと、各駆動シャフト６０ａ、６０ｂに固定され、駆動傘歯車５８ａ、５８ｂと噛み合う２つの従動傘歯車６２ａ、６２ｂとを有する。モータ５０ａ、５０ｂの出力軸５６ａ、５６ｂ、駆動シャフト６０ａ、６０ｂ等は図示しないベアリングによってブラケット５２に軸支されている。
【００４０】
駆動シャフト６０ａ（６０ｂ）の下端側は、ブラケット５２の下面から突出しており、その先端には、例えばコイルばね６３によって下方に付勢支持された係合凸部６４ａ（６４ｂ）が設けられている。係合凸部６４ａ（６４ｂ）は、軸中心から放射状に延びた円弧状の５つの凸部として、１つの大凸部と４つの小凸部とを有する略花びら形状の凸部となっている（図３Ａ参照）。
【００４１】
図２及び図４に示すように、プーリボックス３２は、Ｘ方向両側が開口した空洞部６６と、該空洞部６６に収納されたプーリ（従動軸）７０ａ、７０ｂ及びワイヤガイド部７２ａ、７２ｂとを有し、空洞部６６のＺ１側に貫通した孔部でシャフト１８が固定・支持されている。
【００４２】
プーリ７０ａ、７０ｂは、駆動シャフト６０ａ、６０ｂに対して同軸であり、その上端側には、駆動シャフト６０ａ、６０ｂ側の係合凸部６４ａ、６４ｂと係合可能な係合凹部７４ａ、７４ｂが設けられている。係合凹部７４ａ、７４ｂは、前記係合凸部６４ａ、６４ｂが係合（嵌合）可能であり、例えば軸中心から放射状に延びた円弧状の５つの凹部として、１つの大凹部と４つの小凹部とを有する略花びら形状の凹部となっている（図３Ｂ参照）。すなわち、図３Ａ及び図３Ｂから諒解されるように、係合凸部６４ａ（６４ｂ）と係合凹部７４ａ（７４ｂ）は、互いに所定の位相でのみ係合可能である。
【００４３】
従って、操作部１４と作業部１６との装着時、モータ５０ａ（５０ｂ）が適宜駆動制御されることにより、所定の位相において係合凸部６４ａ（６４ｂ）と係合凹部７４ａ（７４ｂ）とが係合し、これにより、駆動シャフト６０ａ（６０ｂ）からの回転駆動力をプーリ７０ａ（７０ｂ）へと伝達することができる。この際、例えば操作部１４には、操作部１４と作業部１６の着脱を検出する着脱検出センサ（図示せず）や、駆動シャフト６０ａの位相を検出する位相検出センサ（図示せず）や、係合凸部６４ａ、６４ｂと係合凹部７４ａ、７４ｂとの係合状態を検出するカップリングセンサ（図示せず）等を設けてもよい。勿論、係合凸部６４ａや係合凹部７４ａの係合構造は他の構造であってもよい。
【００４４】
図２及び図４から諒解されるように、ワイヤガイド部７２ａ（７２ｂ）は、プーリ７０ａ（７０ｂ）のＺ１側に配設されると共に、その間隔が狭く設定されており、プーリ７０ａ（７０ｂ）と先端動作部１２の歯車体１２６（図８及び１３参照）等との間に巻き掛けられたワイヤ（動力伝達部材）８０ａ（８０ｂ）をガイドして、シャフト１８内へと円滑に導く機能を有する。
【００４５】
図２に示すように、プーリボックス３２のＺ１方向上端からは、電極棒７１がＹ１方向に突出し、上部カバー２５ｂに形成された貫通孔７３を挿通可能に設けられている。電極棒７１には、高周波電源２３に接続された２本の電源ケーブル（電線）Ｅ０１、Ｅ０２の先端に設けられた電極プラグ２１が外嵌装着される。
【００４６】
各電源ケーブルＥ０１、Ｅ０２は、電極棒７１の図示しない内部配線により、第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２を構成する第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａ（以下、まとめて「ケーブルＥａ」とも呼ぶ）へとそれぞれ導通される。電極棒７１からの第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａは、プーリボックス３２の上面に開口する孔部６９から空洞部６６へと引き込まれ、シャフト１８内を先端動作部１２側へと配線される。これら第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａは、第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２の全経路うち、電極棒７１からシャフト１８を介して先端動作部１２の基端側部分までの通電経路を担当する（図１４参照）。
【００４７】
詳細は後述するが、第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａは、図１４に示すように、先端動作部１２に設けられる第１通電機構Ｅ１ｂ及び第２通電機構Ｅ２ｂ（以下、まとめて「通電機構Ｅｂ」とも呼ぶ）にそれぞれ接続され、これら第１通電機構Ｅ１ｂ及び第２通電機構Ｅ２ｂは、グリッパ部材３０８、３０９への第１先端ケーブルＥ１ｃ及び第２先端ケーブルＥ２ｃ（以下、まとめて「先端ケーブルＥｃ」とも呼ぶ）にそれぞれ接続される。これらケーブルＥａ及び先端ケーブルＥｃは、導線を絶縁被覆した可撓性を有する電線（絶縁被覆電線）で構成すればよく、生体に通電される電圧や生体適合性等を考慮して適切な仕様の電線を用いればよい。
【００４８】
プーリボックス３２の空洞部６６には、さらに、棒状又は線状の動力伝達部材であるＹ方向に並んだ２本のロッド８２ａ、８２ｂがＺ方向に貫通している。ロッド８２ａ、８２ｂは、例えば、十分に強く且つ細いステンレスパイプ又は中実ロッドである。ロッド８２ａ、８２ｂのＺ１方向は、空洞部６６を貫通してシャフト１８内へと延び、ワイヤ２５２ａ、２５２ｂ（図８参照）を介して先端動作部１２内のアイドルプーリ１４０ａ等に巻き掛けられ、Ｚ２方向は、プーリボックス３２を貫通してトリガレバー支持部３３へと延び、ロッド８５及びワイヤ８７（図８参照）を介してトリガレバー３６に接続されている。
【００４９】
図２及び図４に示すように、プーリボックス３２のＺ２側には、Ｚ方向を基準として対称な一対のピン穴８４、８４が形成されている。各ピン穴８４、８４には、作業部１６と操作部１４との装着時、ブラケット５２の底面からＹ１方向に突出した一対のガイドピン８６、８６が挿入され、これにより、操作部１４と作業部１６とが位置決めされ且つ高い剛性で装着される。
【００５０】
作業部１６では、ワイヤ８０ａ、８０ｂは、それぞれプーリ７０ａ、７０ｂ側と先端動作部１２側との間で往復していることから、シャフト１８の中空空間内には、延べ４本のワイヤ８０ａ、８０ｂと２本のロッド８２ａ、８２ｂとが挿通される。例えば、ロッドに代えてワイヤのみで全ての動力伝達機構を構成してもよい。なお、ワイヤ８０ａ、８０ｂは、それぞれ同種又は異種、同径又は異径のものを用いることができ、可撓性を有する湾曲可能な線材で構成される。ワイヤ８０ａ、８０ｂにおいて、シャフト１８内を通過する部分であって可撓性を要しない直線部分には、図示しない高剛性の補強ロッドを囲繞して、補強することもできる。
【００５１】
このようなマニピュレータ１０では、複合入力部２４が操作されてモータ５０ａ、５０ｂが駆動されることにより、駆動シャフト６０ａ、６０ｂからプーリ７０ａ、７０ｂを介してワイヤ８０ａ、８０ｂが往復駆動され、先端動作部１２にロール方向及びヨー方向の動作が付与される。さらに、トリガレバー３６が回動操作されることにより、ロッド８２ａ、８２ｂが機械的に往復駆動され、先端動作部１２のグリッパ３００に開閉動作が付与される。
【００５２】
操作部１４及びプーリボックス３２に配設される各駆動要素、つまり、プーリ７０ａ、７０ｂ（モータ５０ａ、５０ｂ）及びトリガレバー３６は、動力伝達部材であるワイヤ８０ａ、８０ｂ及びロッド８２ａ、８２ｂに駆動力を付与し、先端動作部１２を動作させる駆動機構部として機能する。より詳細には、プーリ７０ａ、７０ｂ（モータ５０ａ、５０ｂ）は、ワイヤ８０ａ、８０ｂに駆動力を付与し、先端動作部１２にロール方向及びヨー方向の動作を付与する電動機構部として機能する。また、トリガレバー３６は、ロッド８２ａ、８２ｂに駆動力を付与し、先端動作部１２にグリッパ開閉動作を付与する手動機構部として機能する。
【００５３】
２．２．先端動作部を電気的に駆動するための複合入力部の説明
図５に示すように、先端動作部１２を電気的に駆動する複合入力部２４は、Ｚ軸（Ｙ軸）を中心としてＸ１及びＸ２方向に対称な構造であり、先端動作部１２に対してロール方向（軸回転方向）及びヨー方向（左右方向）の回転指令を与える複合的な入力部である。
【００５４】
複合入力部２４は、傾斜面２６ａに配置されたセンサホルダ８８によって支持されており、傾斜面２６ａのＺ１側（Ｙ１側）の回転操作部９０と、そのＺ２側（Ｙ２側）に設けられた傾動操作部９２と、傾動操作部９２の下部側面にそれぞれ配設された３つのスイッチ操作子９４ａ〜９４ｃとを有する。これら回転操作部９０等への入力は、センサホルダ８８内に設けられたスイッチ基板（図示せず）等によってその操作量が検出され、モータ５０ａ、５０ｂがコントローラ２９の制御下に適宜駆動制御される。
【００５５】
２．３．先端動作部の説明
次に、本実施形態に係るマニピュレータ１０の先端で所定の作業を行う先端動作部１２について説明する。
【００５６】
以下、先端動作部１２の最先端で作業を行うエンドエフェクタとしてグリッパ３００を採用した構造を例示して先端動作部１２を説明する。なお、エンドエフェクタとしては、グリッパ３００のような電極部材を備えた電気メスを構成可能なものであればよく、例えば、はさみ等によるバイポーラ電気メスでもよい。また、マニピュレータ１０では、上記のように、先端動作部１２をシャフト１８の先端に設けた作業部１６が、操作部１４に着脱可能であることから、エンドエフェクタの種類（グリッパやはさみ）を容易に変更することができる。
【００５７】
先端動作部１２では、シャフト１８内を挿通したケーブルＥａが、当該先端動作部１２の基端側部分にて通電機構Ｅｂに接続され、該通電機構Ｅｂが接続される先端ケーブルＥｃが、グリッパ３００を構成する一対のグリッパ部材（電極部材）３０８、３０９に接続されており、これにより、電源２３（電極棒７１）からグリッパ３００への通電経路となる通電経路Ｅが形成されている。そして、先端動作部１２では、基端側のケーブルＥａと、中間の通電機構Ｅｂと、先端側の先端ケーブルＥｃとを備えることにより、グリッパ開閉動作、ヨー軸動作及びロール軸動作の作動状態に対して通電経路Ｅが邪魔をすることがなく、所望の姿勢で所望の通電対象に、グリッパ部材３０８、３０９間で適切に通電可能である。以下、先端動作部の構造と、その通電構造について、順に説明する。
【００５８】
２．３．１．先端動作部の構造の説明
先ず、先端動作部１２での通電構造の説明に先立ち、先端動作部１２にグリッパ軸動作、ヨー軸動作及びロール軸動作を付与する基本的な構造の一例について説明する。
【００５９】
図６〜図８に示すように、先端動作部１２には、ロッド８２ａ、受動ワイヤ２５２ａ、アイドルプーリ１４０ａ、ガイドプーリ１４２ａ、受動プーリ１５６ａを含む第１グリッパ駆動機構（第１エンドエフェクタ駆動機構）３２０ａと、これに対応した第２グリッパ駆動機構（第２エンドエフェクタ駆動機構）３２０ｂとが設けられている。第１グリッパ駆動機構３２０ａ及び第２グリッパ駆動機構３２０ｂは、グリッパ３００を開閉させる基本的な構成である。
【００６０】
第１グリッパ駆動機構３２０ａにおける構成要素には符号にａを付し、第２グリッパ駆動機構３２０ｂにおける構成要素には符号にｂを付して区別する。第１グリッパ駆動機構３２０ａにおける構成要素と第２グリッパ駆動機構３２０ｂにおける構成要素で同じ機能のものについては、煩雑とならないよう、代表的に第１グリッパ駆動機構３２０ａについてのみ説明する場合がある。
【００６１】
図６及び図７では、理解の容易のため、第１グリッパ駆動機構３２０ａと第２グリッパ駆動機構３２０ｂとを紙面上で並列して図示しているが、実際のマニピュレータ１０に適用する場合には、図８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１４０ａ及び１４０ｂと、ガイドプーリ１４２ａ及び１４２ｂ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１４０ａ及び１４０ｂは軸１１０（図８参照）に共通的に軸支することができ、ガイドプーリ１４２ａ及び１４２ｂは軸１１２に共通的に軸支することができる。ガイドプーリ１４２ａ及び１４２ｂを同軸構成とすることにより、軸１１２を回転軸（揺動軸）とするヨー軸動作機構が簡便な構成となる。
【００６２】
図９〜図１３に示すように、先端動作部１２は、ワイヤ受動部１００と、複合機構部１０２と、グリッパ３００とを有し、Ｙ方向の第１回転軸（ヨー軸、ピッチ軸）Ｏｙを中心として、それよりも先の部分がヨー方向に揺動（回動）する第１自由度と、第２回転軸（ロール軸）Ｏｒを中心としてロール方向に回転する第２自由度と、第３回転軸（グリッパ軸、開閉軸）Ｏｇを中心として先端のグリッパ３００が開閉する第３自由度とを有する合計３自由度の機構となっている。
【００６３】
第１回転軸Ｏｙによるヨー軸動作の機構は、シャフト１８の延在方向に沿う軸線に対して交差する方向に揺動可能に設定され、例えば±７０°程度以上の稼動範囲を有する揺動機構（傾動機構）である（図１０及び図１１参照）。第２回転軸Ｏｒによるロール方向動作の機構は、先端動作部１２における先端部（つまりグリッパ３００）の延在方向の軸線を中心として該先端部を回転可能に設定され、例えば±１６０°程度以上の稼動範囲を有する回転機構である（図１０及び図１２参照。図９中に２点鎖線で示すグリッパ３００参照）。第３回転軸Ｏｇによるグリッパ開閉動作の機構（グリッパ３００）は、例えば３０°程度以上開くことのできる開閉機構である（図１６及び図１７参照）。
【００６４】
グリッパ３００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グリッパ３００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。
【００６５】
図１３及び図１５〜図１７に示すように、ワイヤ受動部１００は、段付き円筒状の基端支持部材（基端カバー）１１６の先端側に突出した一対の舌片部１５９、１５９間に設けられ、ワイヤ８０ａ、８０ｂ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１０２に伝達する部分である。
【００６６】
ワイヤ受動部１００は、軸孔１６０ａ、１６０ａに挿入される軸１１０と、軸孔１６０ｂ、１６０ｂに挿入される軸１１２とを有する。軸１１０及び１１２は、軸孔１６０ａ、１６０ｂに対して、例えば圧入もしくは溶接により固定される。舌片部１５９の先端側の軸１１２は、ヨー軸となる第１回転軸Ｏｙの軸上に配置される。つまり、軸１１２が、先端動作部１２の基端側の関節部１１４の支軸となる。
【００６７】
関節部１１４を構成する軸１１２のＹ方向両端には、Ｙ方向に対称形状の歯車体（回転体）１２６及びプーリ（回転体）１３０が設けられる。歯車体１２６は、筒体１３２と、該筒体１３２の上部に同心状に設けられた歯車１３４とを有する。プーリ１３０は、筒体１３２と略同径且つ略同形状である。歯車１３４は、後述するギア体１４６のフェイスギア１６５に噛合する。
【００６８】
プーリ１３０及び筒体１３２には、ワイヤ８０ａ及び８０ｂ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（図１５参照）。ワイヤ８０ａ及び８０ｂの巻き掛けられる角度は、例えば１．５回転（５４０°）である。プーリ１３０は、主軸部材１４４の基端部側に一体的に設けられており、この主軸部材１４４は、軸１１２によって第１回転軸Ｏｙ（ヨー軸）を中心に回動（傾動）自在に支持されている。
【００６９】
ワイヤ８０ａを往復動作（進退動作）させることにより、プーリ１３０と一体的に設けられた主軸部材１４４が第１回転軸Ｏｙを中心に回動し、ヨー軸動作が行われる。ワイヤ８０ｂを往復動作（進退動作）させることにより、歯車体１２６が軸１１２に対して回転し、ギア体１４６が第２回転軸Ｏｒを基準として回転し、ロール軸動作が行われる。歯車体１２６とプーリ１３０をそれぞれ回転させると、ヨー方向動作とロール回転動作の複合動作が行われる。先端動作部１２の機構は、このように、ワイヤ８０ｂが歯車１３４を介してフェイスギア１６５を駆動するのに対し、ワイヤ８０ａは主軸部材１４４を直接的に回転駆動する形式に限らず、例えば、特開２００８−２５３４６３号公報における図２３に示される構成に相当するような差動機構であってもよい。
【００７０】
軸１１０の略中央部にはアイドルプーリ１４０ａ、１４０ｂが回転自在に軸支されており、軸１１２の略中央部にはガイドプーリ１４２ａ、１４２ｂが回転自在に軸支されている。アイドルプーリ１４０ａ、１４０ｂは、ガイドプーリ１４２ａ、１４２ｂに巻きかける受動ワイヤ（可撓性部材、伝達部材）２５２ａ、２５２ｂの巻き掛け角度を常に一定（両側あわせて約１８０°）に保つためのものである。アイドルプーリ１４０ａ、１４０ｂの代わりに、ガイドプーリ１４２ａ、１４２ｂに受動ワイヤ２５２ａ、２５２ｂ（図８参照）を１巻き以上してもよい。ガイドプーリ１４２ａ、１４２ｂは、姿勢変更機構におけるヨー軸となる第１回転軸Ｏｙに設けられている。
【００７１】
図１３及び図１５に示すように、第１回転軸Ｏｙを構成する軸１１２には、ガイドプーリ１４２ａ、１４２ｂを２枚の補助板１４４ｂ、１４４ｂ間に挟み、そのＹ２側にプーリ１３０が突設された主軸部材１４４が回転自在に軸支されている。主軸部材１４４は、複合機構部１０２に向けて突出する筒部を有する（図１３参照）。主軸部材１４４の軸心部には方形の孔１４４ａが設けられている。主軸部材１４４のＺ２方向端部には、ガイドプーリ１４２ａのＹ方向上面及びガイドプーリ１４２ｂのＹ方向下面を保持すると共に、軸１１２が挿通する孔を有する２枚の補助板１４４ｂが設けられている。補助板１４４ｂはＺ１方向に向かって幅広となる山形であって、大きく開いた関節部１１４（図９及び図１０参照）からの糸等の異物の侵入を防止することができる。
【００７２】
次に、複合機構部１０２は、グリッパ３００の開閉動作機構と、該グリッパ３００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。
【００７３】
図１３及び図１５〜図１７に示すように、複合機構部１０２は、主軸部材１４４の筒部周面に対して回転自在に嵌挿されたギア体１４６と、主軸部材１４４の先端ねじ部に締結されるナット体１４８と、Ｚ２方向端部が主軸部材１４４の孔１４４ａに挿入される断面四角の伝達部材１５２と、伝達部材１５２のＺ２方向端部に対してピン１５４により回転自在に軸支される受動プーリ１５６ａと、両端がＺ２方向に突出した平板状の受動板１５８と、略中央部が拡径した円筒状の先端支持部材（先端カバー）１６１とを有する。
【００７４】
主軸部材１４４におけるギア体１４６と当接する部分には、樹脂製のスラスト軸受部材１４４ｃが設けられている。ナット体１４８におけるギア体１４６と当接する部分には、樹脂製のスラスト軸受部材１４８ａが設けられている。スラスト軸受部材１４４ｃ、１４８ａ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共に、フェイスギア１６５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１４４ｃ、１４８ａは、いわゆる滑り軸受であるが、転がり軸受を設けてもよい。これにより、グリッパ３００を強く閉じた場合や開いた場合、すなわちギア体１４６が主軸部材１４４に強く当接する場合でも、ロール回転動作を円滑に行うことができる。
【００７５】
ギア体１４６は、段付き筒形状であって、Ｚ２方向の大径部１６２と、Ｚ１方向の小径部１６４と、大径部１６２のＺ２方向端面に設けられたフェイスギア１６５とを有する。フェイスギア１６５は、歯車体１２６の歯車１３４に噛合する。ギア体１４６は、ナット体１４８により主軸部材１４４に対する抜け止めがなされている。大径部１６２の外周には、ねじが設けてある。
【００７６】
受動板１５８は、Ｚ２方向の凹部１６６と、該凹部１６６の底面に設けられた係合部１６８と、Ｙ方向両面にそれぞれ設けられた軸方向のリブ１７０、１７０と、リンク孔１７２、１７２とを有する。係合部１６８は、伝達部材１５２の先端に設けられたきのこ状の突起１７４に係合する形状である。この係合により、受動板１５８と伝達部材１５２は、相対的なロール軸の回転が可能になる。受動板１５８の幅は先端支持部材１６１の内径に略等しい。
【００７７】
先端支持部材１６１は、複合機構部１０２の略全体を覆う大きさであり、複合機構部１０２に異物（生体組織、薬剤、糸等）が入り込むことを防止している。図１３及び図１６に示すように、先端支持部材１６１の内面には、受動板１５８の２つのリブ１７０、１７０が嵌る軸方向の２本の溝１７５、１７５が対向して設けられている。溝１７５にリブ１７０が嵌ることにより受動板１５８が軸方向にガイドされる。受動板１５８の係合部１６８には、伝達部材１５２先端の突起１７４が係合することから、受動プーリ１５６ａは主軸部材１４４の孔１４４ａ内において、受動板１５８及び伝達部材１５２と共に軸方向に進退可能であり、且つ伝達部材１５２を基準としてロール回転が可能である。先端支持部材１６１は、ギア体１４６の大径部１６２に対して螺入、圧入等の手段により固定されている。
【００７８】
図１５に示すように、先端支持部材１６１は、その基端部がギア体１４６に外嵌されて結合（螺合、圧入等）されており、先端支持部材１６１及びグリッパ３００は、ギア体１４６の回転と共にロール軸動作を行う。
【００７９】
グリッパ３００において、一方のグリッパ部材３０８の基端側のレバー部３１０と受動板１５８は、グリッパリンク２２０により連接されており、他方のグリッパ部材３０９の基端側のレバー部３１０と受動板１５８は、グリッパリンク２２１により連接されている。つまり、各グリッパリンク２２０、２２１の一端の孔２２０ａは、レバー部３１０の孔２１８と共にピン２２２が挿入され、他端の孔２２０ｂは、受動板１５８のリンク孔１７２と共にピン２２４が挿入されて連接されている。
【００８０】
詳細は後述するが、グリッパ部材３０８、３０９には、それぞれ第１先端ケーブルＥ１ｃ及び第２先端ケーブルＥ２ｃが接続されるため、レバー部３１０間は、樹脂等により形成されて絶縁性を有する段付き円筒形状の絶縁筒体４００を挟んで絶縁されている（図１３及び図１５参照）。
【００８１】
図２８に示すように、アイドルプーリ１４０ａは、同軸上の第１層アイドルプーリ２３２と第２層アイドルプーリ２３４の２枚が並列して構成されており、ガイドプーリ１４２ａは、同軸上の第１層ガイドプーリ２３６と第２層ガイドプーリ２３８の２枚が並列して構成されている。
【００８２】
図８に示すように、ロッド８２ａのＺ１方向端部は、ワイヤ係合部２５０ａによって受動ワイヤ（可撓性部材）２５２ａの両端部に接続されている。
【００８３】
図２９に示すように、ワイヤ係合部２５０ａは、ロッド８２ａの先端部２６０にローラ２６２が設けられ、該ローラ２６２に受動ワイヤ２５２ａが巻き掛けられている。ローラ２６２はピン２６４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２５２ａはローラ２６２に巻きかけられながら適度に進退し、ロッド８２ａ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２５２ａをＸ方向にバランスよく引くことができる。先端部２６０は、ロッド８２ａに螺設されている。
【００８４】
図８及び図２８に示すように、受動ワイヤ２５２ａは、一部がワイヤ係合部２５０ａ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。
【００８５】
受動ワイヤ２５２ａは、駆動部材のロッド８２ａから、アイドルプーリ１４０ａ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１４２ａのＸ２方向の面を通り受動プーリ１５６ａのＸ２方向の面に至る。受動ワイヤ２５２ａは、さらに、受動プーリ１５６ａのＺ１方向の面に半周巻き掛けられてＸ１方向の面に至り、ガイドプーリ１４２ａのＸ１方向の面を通り、Ｘ２方向に向かいアイドルプーリ１４０ａのＸ２方向を通りワイヤ係合部２５０ａに至る経路で配設されている。
【００８６】
つまり、受動ワイヤ２５２ａは、ワイヤ係合部２５０ａ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１４０ａの両側方を通り、受動プーリ１５６ａに巻き掛けられ、アイドルプーリ１４０ａとガイドプーリ１４２ａとの間で交差して、略８字形状をなす。これにより、ワイヤ係合部２５０ａ及び受動ワイヤ２５２ａは、ロッド８２ａを介してトリガレバー３６に対して機械的に接続されていることになる。
【００８７】
アイドルプーリ１４０ａ、ガイドプーリ１４２ａ及び受動プーリ１５６ａは略同径であり、受動ワイヤ２５２ａがあまり屈曲しないように、レイアウト上の可能な範囲で適度に大径にしている。ワイヤ係合部２５０ａは、受動ワイヤ２５２ａが過度に屈曲しないように、アイドルプーリ１４０ａよりも適度に離れた位置に設けられており、受動ワイヤ２５２ａの両端部はワイヤ係合部２５０ａを頂部として鋭角を形成している。アイドルプーリ１４０ａとガイドプーリ１４２ａとの間は狭く、例えば、受動ワイヤ２５２ａの幅と略等しい隙間が形成されている。
【００８８】
図８から諒解されるように、第１グリッパ駆動機構３２０ａでは、基端側から先端側に向かって、受動ワイヤ２５２ａ、アイドルプーリ１４０ａ、ガイドプーリ１４２ａ及び受動プーリ１５６ａが中心線に沿って配置されている。なお、グリッパ３００は、伝達部材１５２等を介して受動プーリ１５６ａに連結されている（図１３及び図１５参照）。
【００８９】
このように構成される第１グリッパ駆動機構３２０ａでは、ロッド８２ａ（図８参照）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２３２及び第２層ガイドプーリ２３８は反時計方向に回転し、第２層アイドルプーリ２３４及び第１層ガイドプーリ２３６は時計方向に回転する。このように、アイドルプーリ１４０ａ及びガイドプーリ１４２ａ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２５２ａの動きに従って逆方向に回転可能であり、円滑な動作が可能である。
【００９０】
次に、グリッパ３００について具体的に説明する。
【００９１】
図１３及び図１５〜図１７に示すように、グリッパ３００は、一対の把持部３０２、３０２が動作をするいわゆる両開き型である。グリッパ３００は、先端支持部材１６１に形成された一対のグリッパベース３０４、３０４と、該グリッパベース３０４に設けられた軸孔３０５に挿入されるピン（軸部材）１９６を基準にして動作する一対のグリッパ部材３０８、３０９と、一対のグリッパリンク２２０、２２１とを有する。各グリッパベース３０４の軸孔３０５部分を含む内面には、浅い凹部３０４ａがそれぞれ形成されている。各凹部３０４ａには、ピン１９６が挿通する孔部３１１ａを設けた板状の導電板３１１がワッシャ３１３を内面側に挟んでそれぞれ配設される。各導電板３１１は、上記の第１先端ケーブルＥ１ｃ及び第２先端ケーブルＥ２ｃがそれぞれ接続されることにより、各グリッパ部材３０８、３０９に通電するための端子である。
【００９２】
グリッパ部材３０８、３０９は、多少屈曲してＺ１方向に延在した最先端の把持部３０２と、把持部３０２に対して略３５°に曲がって延在するレバー部３１０とを有する。各レバー部３１０の把持部３０２寄りには孔２１６が設けられ、レバー部３１０の端部近傍には孔２１８が設けられている。
【００９３】
図１５に示すように、孔２１６にピン１９６が挿入されることにより、一対のグリッパ部材３０８、３０９は第３回転軸Ｏｇを中心として揺動自在となる。なお、各グリッパ部材３０８、３０９の孔２１６では、ピン１９６との間に絶縁筒体４００が介在している。
【００９４】
各グリッパ部材３０８、３０９は、各グリッパリンク２２０、２２１と共に受動板１５８のリンク孔１７２に嵌挿されるピン２２４、２２４に連接されている。グリッパ３００を開閉するリンクとして機能する受動板１５８では、リンク孔１７２がＹ方向対称位置に２つ設けられており、一対のグリッパリンク２２０、２２１は側面視で交差する配置である（図１３及び図１５参照）。
【００９５】
図８、図１３及び図１５に示すように、第２グリッパ駆動機構３２０ｂは、第１グリッパ駆動機構３２０ａに対し、基本的には、折り返しプーリ３５０が付加された構成である。受動プーリ１５６ａ及び受動プーリ１５６ｂは同軸構成となっている。
【００９６】
図１３及び図１５に示すように、主軸部材１４４には、ピン３５２が挿入及び固定される径方向の軸孔３５４が設けられている。軸孔３５４は、孔１４４ａを経由して主軸部材１４４の筒部を貫通している。
【００９７】
伝達部材１５２には、ピン３５２が挿通可能な幅で軸方向に延在する長孔３５６が設けられている（図１３参照）。図１５に示すように、伝達部材１５２は、基端支持部材１１６（シャフト１８）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１７４だけは軸心に配置させるとよい（図１５参照）。もちろん、伝達部材１５２は中心に配置してもよい。
【００９８】
ピン１５４は、伝達部材１５２を通り抜けてＹ２方向に突出し受動プーリ１５６ｂを軸支する。受動プーリ１５６ｂは、受動ワイヤ２５２ｂが２巻き可能な幅を有する。主軸部材１４４の孔１４４ａは、受動プーリ１５６ａ、１５６ｂ及び伝達部材１５２が挿入可能な高さを有する。受動プーリ１５６ａ及び１５６ｂは、孔１４４ａ内でピン１５４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。
【００９９】
ピン３５２は、孔１４４ａ内でＹ１方向からＹ２方向に向かって、長孔３５６及び折り返しプーリ３５０の中心孔に挿入されて、伝達部材１５２と受動プーリ１５６ａ及び１５６ｂが軸方向に進退可能である。折り返しプーリ３５０はピン３５２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３５０は受動ワイヤ２５２ｂが２巻き可能な幅を有する。
【０１００】
図６〜図８及び図１５〜図１７に示すように、第２グリッパ駆動機構３２０ｂにおいては、受動プーリ１５６ｂよりも先端側に折り返しプーリ３５０が設けられ、受動ワイヤ２５２ｂは、受動プーリ１５６ｂと折り返しプーリ３５０とに渡って巻き掛けられている。つまり、受動ワイヤ２５２ｂは、駆動部材のロッド８２ｂのワイヤ係合部２５０ｂから、アイドルプーリ１４０ｂのＸ１方向を通り、Ｘ２方向に向かい、ガイドプーリ１４２ｂのＸ２方向を通り受動プーリ１５６ｂのＸ２方向の面に至る。受動ワイヤ２５２ｂはそのままＺ１方向に向かって延在し、折り返しプーリ３５０のＸ２方向の面に達し、該折り返しプーリ３５０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。
【０１０１】
受動ワイヤ２５２ｂは、受動プーリ１５６ｂ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３５０に至り、再び該折り返しプーリ３５０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２５２ｂはガイドプーリ１４２ｂのＸ１方向からアイドルプーリ１４０ｂのＸ２方向に至り、ロッド８２ｂのワイヤ係合部２５０ｂに接続される。ワイヤ係合部２５０ａ及び受動ワイヤ２５２ａは、ロッド８２ａを介してトリガレバー３６に対して機械的に接続されていることになる。
【０１０２】
このように構成される先端動作部１２では、図６及び図１６に示すように、人手によりトリガレバー３６を十分に引くと、ロッド８２ａは受動ワイヤ２５２ａを引き寄せ、受動プーリ１５６ａ、伝達部材１５２をＺ２方向に移動させることからグリッパ３００を閉じさせることができる。つまり、ロッド８２ａや受動ワイヤ２５２ａ、受動プーリ１５６ａ等の伝達部材が牽引されることによりグリッパ３００が閉じられる。この場合、第２グリッパ駆動機構３２０ｂについては、ロッド８２ｂは、押し出されるように配置されているため、伝達部材１５２の動作を阻害しない。
【０１０３】
また、図７及び図１７に示すように、人手によりトリガレバー３６を十分に押し出すと、伝達部材１５２及び受動プーリ１５６ａは先端側にＺ１方向に移動してグリッパ３００を開くことができる。グリッパ３００には、トリガレバー３６を人手によって押し出す力が第２グリッパ駆動機構３２０ｂ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。従って、グリッパ３００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。
【０１０４】
また、グリッパ３００の外側面に対象物が接触した場合には、受動ワイヤ２５２ｂ、ロッド８２ｂ及びトリガレバー３６もそれ以上Ｚ１方向に動かなくなり、操作者はグリッパ３００の外側面が対象物に接触したこと、及び該対象物の硬さ等を指先で知覚することができる。
【０１０５】
先端動作部１２は、さらに、ヨー軸動作及びロール軸動作が可能である。図１０及び図１１に示すように、先端動作部１２では、ヨー軸動作をする場合、ガイドプーリ１４２ａ及びガイドプーリ１４２ｂの軸１１２を中心にして、それよりも先端の複合機構部１０２及びグリッパ３００がヨー方向に揺動する。先端動作部１２は、非干渉機構であることから、ヨー軸動作をしてもグリッパ３００の開度が変化することはなく、逆にグリッパ３００の開度を変化させてもヨー軸が動作することはない。グリッパ３００とロール軸の関係についても同様である。
【０１０６】
２．３．２．先端動作部での通電構造の説明
次に、先端動作部１２での第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２による通電構造の一例について説明する。
【０１０７】
先端動作部１２では、上記の通り、一対の電極部材として機能するグリッパ部材３０８、３０９に対し、それぞれ第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２が接続され、これにより高周波電源２３からの電流をグリッパ部材３０８、３０９間で把持した生体に通電することができる。
【０１０８】
ところが、先端動作部１２は、上記の各軸動作（ヨー軸動作、ロール軸動作、グリッパ開閉動作）を行うため、第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２は、これら各動作を邪魔しない構造であることが必要である。仮に、先端動作部１２での第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２を全てケーブル（電線）で構成した場合には、前記各軸動作の確保のため、該ケーブルを十分な余裕を持って撓ませておく必要等があるが、ケーブルを十分に撓ませた場合には、その撓み部分が外部に飛び出し、トラカール２０の入口や体腔２２内の生体組織に引っ掛かり、手技の邪魔になる可能性がある。
【０１０９】
そこで、本実施形態に係るマニピュレータ１０では、先端動作部１２の動作やこれを用いた手技の円滑な実行を可能とする通電構造を先端動作部１２に採用している。
【０１１０】
すなわち、図１４に示すように、先端動作部１２は、シャフト１８内を挿通されたケーブルＥａが接続保持される基端部材（揺動部材）４０２と、先端ケーブルＥｃの途中を結束保持する先端支持部材１６１と、先端支持部材１６１の基端側円筒部の外周面１６１ｂに外嵌固定されるホルダ４０４と、ホルダ４０４の内側に嵌合されることで前記外周面１６１ｂ上に外嵌固定される半リング（分割リング）状で一対のスリップリング（回転通電部材）Ｒ１、Ｒ２とを有する。つまり、スリップリングＲ１、Ｒ２は、２個１組のダブルスリップリングである。基端部材４０２と、スリップリングＲ１、Ｒ２（及びホルダ４０４）とは、先端支持部材１６１の外周面１６１ｂ上に配置されることにより、ケーブルＥａと先端ケーブルＥｃの間を繋ぐ通電機構Ｅｂを構成する。
【０１１１】
基端部材４０２は、先端支持部材１６１の外周面１６１ｂの基端周縁部に周方向に摺動可能に外嵌されるリング部４０８と、リング部４０８のＺ２側面から突出した一対の突出片４１２、４１２とを有する。リング部４０８のＺ１側面には、一対の通電ピン（通電凸部）Ｐ１、Ｐ２がＹ方向で対称に突設される。
【０１１２】
通電ピンＰ１、Ｐ２は、例えば、図１８Ａに示すように、シリンダ４２２内でスプリング４２４によって弾性支持されたプローブ４２６を備えた構造、いわゆるコンタクトプローブとして構成するとよい。図１８Ｂに示すように、プローブ４２６は、通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａに接触した状態で、スプリング４２４によってＺ方向に弾性的に進退可能である。このため、例えば、スリップリングＲ１、Ｒ２の回転時、その製造誤差等によって通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａのＺ方向位置がずれた場合であっても、その接触状態を確実に維持することができる。勿論、通電ピンＰ１、Ｐ２は、上記のような進退構造を持たない単なるピンであってもよい。
【０１１３】
通電ピンＰ１、Ｐ２は、金属等の導電性材料によって形成するとよく、上記コンタクトプローブの場合には、シリンダ４２２とプローブ４２６の間で通電可能な接触状態が維持される必要があるが、例えば、シリンダ４２２に図示しない孔部を設け、プローブ４２６にケーブルＥａを直接的に接続した構成等であってもよい。なお、基端部材４０２の通電ピンＰ１、Ｐ２以外の部分は樹脂等の非導電性（絶縁性）材料によって形成するとよく、又は、基端部材４０２のリング部（４０８）及び突出片４１２と通電ピンＰ１、Ｐ２とは絶縁されているとよい。これにより、通電ピンＰ１、Ｐ２からスリップリングＲ１、Ｒ２に流れる電流が、他の構造部材や生体組織に接触して短絡することが防止され、また、基端部材４０２の外面を覆う絶縁カバー等が不要となる。
【０１１４】
各突出片４１２は、基端支持部材１１６の各舌片部１５９の外面に配置されると共に、その端部の軸孔４１２ａに軸１１２が嵌挿・軸支される（図９、図１０及び図１５参照）。また、各通電ピンＰ１、Ｐ２には、基端支持部材１１６内部からＹ２側の突出片４１２の内面を通して、リング部４０８内へと配線された第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａがそれぞれ接続される（図９及び図１０参照）。
【０１１５】
従って、図１０及び図１１に示すように、基端部材４０２は、第１回転軸Ｏｙ（軸１１２）を軸心とする先端支持部材１６１のヨー方向への揺動動作に伴って、該先端支持部材１６１と共に一体的に揺動する。一方、図１５から諒解されるように、基端部材４０２は、軸１１２によって軸孔４１２ａが軸支されているため、第２回転軸Ｏｒを軸心とする先端支持部材１６１のロール方向への回転動作に対しては、リング部４０８の内面で先端支持部材１６１の外周面１６１ｂが周方向に摺動することになり、ロール方向へは回転しない。
【０１１６】
ホルダ４０４は、先端支持部材１６１の外周面１６１ｂ上に固定されるリング状の部材である。ホルダ４０４のＺ２側には、各スリップリングＲ１、Ｒ２の形状に対応し、スリップリングＲ１、Ｒ２をそれぞれ嵌合可能な半リング状で一対の凹部４１４、４１５が形成され、ホルダ４０４のＺ１側面には、凹部４１４、４１５に連通する一対の孔部４１６、４１７が貫通形成される。ホルダ４０４は樹脂等の非導電性材料によって形成されるとよく、そうすると、内部に収納する導電性のスリップリングＲ１、Ｒ２の絶縁カバーとして機能する。
【０１１７】
各凹部４１４、４１５は、ホルダ４０４の円弧形状に沿って形成された断面略Ｌ字状の凹みであり（図１４及び図１６参照）、各凹部４１４、４１５の周方向両端がそれぞれ対応する部分にはストッパ片４０４ａ、４０４ｂが形成されている。ストッパ片４０４ａ、４０４ｂは、凹部４１４、４１５の深さ（Ｚ方向幅）に対応して該凹部４１４、４１５の間を仕切る小型のブロックである。
【０１１８】
スリップリングＲ１、Ｒ２は、金属等の導電性材料によって形成され、断面角型のリングの一部を切り取った形状、つまり、２つの断裂部を持って形成された分割リングであり、ホルダ４０４の凹部４１４、４１５にそれぞれ嵌合されて収納保持される。
【０１１９】
図１４に示すように、スリップリングＲ１のＺ１側面には、第１先端ケーブルＥ１ｃが孔部４１６を通して接続され、スリップリングＲ２のＺ１側面には、第２先端ケーブルＥ２ｃが孔部４１７を通して接続される。
【０１２０】
図１４及び図１６に示すように、スリップリングＲ１のＺ２側面は、第１ケーブルＥ１ａからの通電ピンＰ１が摺接可能に接触する円弧形状の通電面Ｒ１ａを構成し、スリップリングＲ２のＺ２側面は、第２ケーブルＥ２ａからの通電ピンＰ２が摺接可能に摺接する円弧形状の通電面Ｒ２ａを構成する。これにより、ホルダ４０４が先端支持部材１６１のロール方向への回転に伴って回転すると、これと一体的にスリップリングＲ１、Ｒ２もロール方向に回転することから、通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａもロール方向に回転し、このため、通電ピンＰ１、Ｐ２は通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ上をロール方向に沿って摺動する。
【０１２１】
スリップリングＲ１、Ｒ２の板厚（Ｚ方向幅）は、凹部４１４、４１５及びストッパ片４０４ａ、４０４ｂの深さ（Ｚ方向幅）よりも小さく、つまり、凹部４１４、４１５に嵌合された状態で、スリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａは、ホルダ４０４のＺ２側面よりもＺ１側にオフセットされた位置（凹んだ位置）に設定される（図１６参照）。そこで、基端部材４０２の通電ピンＰ１、Ｐ２は、その先端がホルダ４０４の凹部４１４、４１５内に挿入された位置でスリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａに接触配置される。このため、通電ピンＰ１、Ｐ２は、通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ上をその円弧形状に沿って摺動すると、最終的にはストッパ片４０４ａ、４０４ｂの側面（Ｘ方向面）に当接し、その摺動、つまりスリップリングＲ１、Ｒ２の回転が規制される。
【０１２２】
先端支持部材１６１は、拡径部１６１ａの周方向一部を軸方向に切欠き、第１先端ケーブルＥ１ｃ及び第２先端ケーブルＥ２ｃが挿通・保持される結束部４１８を有する。本実施形態の場合、結束部４１８は、第１先端ケーブルＥ１ｃ及び第２先端ケーブルＥ２ｃにそれぞれ対応する一対の切欠通路を並列配置した構成であるが（図１０及び図１４参照）、先端ケーブルＥｃをまとめて挿通・保持する構成や、拡径部１６１ａにトンネル状の貫通孔を設けた構成等であってもよい。
【０１２３】
なお、図１０及び図１５に示すように、先端動作部１２では、先端支持部材１６１の結束部４１８より先端側に、先端支持部材１６１（グリッパベース３０４）の外面上での先端ケーブルＥｃの外部露出を防止するカバー部材４０５を設けてもよく、同様に、基端支持部材１１６の先端側（舌片部１５９の周囲）に、基端支持部材１１６（舌片部１５９）の外面上でのケーブルＥａの外部露出を防止するカバー部材４０７を設けてもよい。これらカバー部材４０５、４０７としては、例えば、樹脂等の薄い円筒部材や、ゴム等の可撓性を持つチューブ部材等を用いるとよい。
【０１２４】
また、カバー部材４０５、４０７に代えて、図１０中に２点差線で示すように、先端支持部材１６１や基端支持部材１１６に、その内外面を貫通する孔部４０９、４１１を設け、この孔部４０９、４１１に先端ケーブルＥｃ、ケーブルＥａを挿通させて先端支持部材１６１や基端支持部材１１６の内側に引き込むことで、その外部露出を防止してもよい。
【０１２５】
以上の構成に基づき、先端動作部での通電構造について具体的に説明する。
【０１２６】
先ず、図８及び図１０に示すように、電極棒７１（図２参照）からの第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａは、ヨー軸動作を駆動するプーリ１３０に巻き掛けられたワイヤ８０ａの往路及び復路にそれぞれ固定部材４２０によって一体的に固定され、シャフト１８内を配線されて先端動作部１２に至る。固定部材４２０としては、例えば熱収縮チューブや接着テープを用いるとよい。
【０１２７】
図１０、図１４及び図１５に示すように、シャフト１８内を配線された第１ケーブルＥａ１及び第２ケーブルＥ２ａは、それぞれ基端支持部材１１６のＺ１側の開口部から、一方（Ｙ２側）の舌片部１５９の両脇を通って該舌片部１５９の外面へと通されると共に、軸１１２の周囲を回り込み、基端部材４０２の一方（Ｙ２側）の突出片４１２の内側からリング部４０８内の図示しない通路へと配線されて通電ピンＰ１、Ｐ２に接続される（図９及び図１０参照）。
【０１２８】
図１４及び図１６に示すように、第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａが接続される第１通電機構Ｅ１ｂ及び第２通電機構Ｅ２ｂでは、基端部材４０２の通電ピンＰ１、Ｐ２の先端が、ホルダ４０４に収納保持されたスリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａに摺接可能に接触することで、通電ピンＰ１、Ｐ２とスリップリングＲ１、Ｒ２との間の導通が確保される。また、スリップリングＲ１、Ｒ２には、それぞれ第１先端ケーブルＥ１ｃ及び第２先端ケーブルＥ２ｃが接続されることで、通電機構Ｅｂは先端側の先端ケーブルＥｃに接続されている。
【０１２９】
そして、第１通電機構Ｅ１ｂ及び第２通電機構Ｅ２ｂと接続された第１先端ケーブルＥ１ｃ及び第２先端ケーブルＥ２ｃは、その途中が結束部４１８で一体的に保持された後、それぞれ先端支持部材１６１の一方（Ｙ２側）のグリッパベース３０４の両脇から該グリッパベース３０４の内側に引き込まれ（図１０及び図１４参照）、各グリッパ部材３０８、３０９に対応する各導電板３１１へと接続される（図１０、図１３及び図１４参照）。
【０１３０】
この際、図１５に示すように、一方のグリッパ部材３０８と、他方のグリッパ部材３０９との間は、レバー部３１０、３１０間にピン１９６の周囲も囲繞する絶縁筒体４００を挟持し、該絶縁筒体４００を絶縁性を有する樹脂等によって形成し、さらに一方のグリッパリンク２２１を絶縁性を有する樹脂等によって形成することで絶縁される。これら絶縁性を有する部材には、例えば、ＰＥＥＫ等の樹脂やセラミック等の絶縁性を有する材質を用いるとよい。
【０１３１】
なお、一方のグリッパ部材３０８と他方のグリッパ部材３０９の絶縁方法に関しては、本実施形態の構成に限定されることは勿論ない。例えば、グリッパリンク２２０、２２１が非絶縁部材であると共に、グリッパ部材３０８、３０９間が非絶縁状態であっても、受動板１５８が絶縁部材であるか又は絶縁部材でコーティング若しくはカバーされて、一方のグリッパ部材３０８・グリッパリンク２２０と、他方のグリッパ部材３０９・グリッパリンク２２１とが、互いに絶縁され且つ受動板１５８と絶縁されていればよい。すなわち、一方のグリッパ部材３０８と、他方のグリッパ部材３０９と、構造部材・動力伝達部材との３者が絶縁状態に構成されていればよい。
【０１３２】
２．３．３．先端動作部が動作した際の通電状態の説明
先ず、先端動作部１２が第２回転軸Ｏｒを中心とするロール軸動作を行った場合の通電機構Ｅｂの状態について、図１９Ａ及び図１９Ｂを参照して説明する。
【０１３３】
図１９Ａは、図１６中のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う一部省略断面図であり、図１９Ｂは、図１９Ａに示す状態からロール方向への回転動作を行った状態での一部省略断面図である。なお、図１９Ａ及び図１９Ｂでは、理解の容易のため、先端支持部材１６１及びその内部に配置される受動板１５８等の構造部材を省略して図示している。
【０１３４】
先端動作部１２がロール軸動作をしていない中立姿勢（ロール中立姿勢）では（図１０参照）、図１９Ａに示すように、ホルダ４０４はストッパ片４０４ａ、４０４ｂがＹ方向に沿って並んだ位置にあり、基端部材４０２の各通電ピンＰ１、Ｐ２が各スリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａの円弧形状の略中心に接触している。図１９Ａでは、この状態でのロール軸動作の回転角度を０°として、その回転中心（第２回転軸Ｏｒ）から一方のストッパ片４０４ｂに向かう方向を初期位置Ａ０として図示している。
【０１３５】
続いて、例えば、先端動作部１２に回転角度θ１（例えば、８０°）（図１９Ａ参照）のロール軸動作が付与されると（図１２参照）、先端支持部材１６１が回転角度θ１だけ回転するため、ホルダ４０４及びこれに固定されたスリップリングＲ１、Ｒ２も、回転角度θ１だけ回転する。一方、基端部材４０２は先端支持部材１６１の外周面１６１ｂ上を滑り、ロール回転しないことから、通電ピンＰ１、Ｐ２の位置は変化しない。つまり、図１９Ａに示すように、通電ピンＰ１、Ｐ２が通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａに摺接しながら、スリップリングＲ１、Ｒ２が回転角度θ１だけ回転し、初期位置Ａ０は回転位置Ａ１まで回転可能である。勿論、スリップリングＲ１、Ｒ２は、図１９Ｂ中の回転角度θ１とは逆方向にも同角度回転可能である。
【０１３６】
ここで、当該先端動作部１２の通電機構Ｅｃでは、各スリップリングＲ１、Ｒ２の周方向で両端部間（断裂部）に、ホルダ４０４のストッパ片４０４ａ、４０４ｂを設けていることから、各通電ピンＰ１、Ｐ２の摺動範囲は、それぞれ対応する通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａの範囲内に確実に規制されている。このため、例えば、一方の通電ピンＰ１が対応するスリップリングＲ１の通電面Ｒ１ａを越えて、他方のスリップリングＲ２の通電面Ｒ２ａ側に接触すること等が確実に防止され、第１通電経路Ｅ１と第２通電経路Ｅ２とが短絡することが確実に防止される。
【０１３７】
なお、当該マニピュレータ１０では、駆動部３０及びプーリボックス３２側での構造や制御により、先端動作部１２のロール回転範囲を適切に制限制御しているため、上記のストッパ片４０４ａ、４０４ｂは省略することも可能であるが、ストッパ片４０４ａ、４０４ｂを設けることで、上記のように、第１通電経路Ｅ１と第２通電経路Ｅ２との短絡を一層確実に防止することができる。
【０１３８】
以上のように、当該先端動作部１２では、ケーブルＥａと先端ケーブルＥｃとの間を繋ぐ通電機構Ｅｂとして、先端ケーブルＥｃが接続されてロール回転するスリップリングＲ１、Ｒ２と、ケーブルＥａが接続されてロール回転しない基端部材４０２とを備え、基端部材４０２から突出する通電ピンＰ１、Ｐ２と、スリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａとを摺接可能に接触させている。
【０１３９】
すなわち、図１４に示すように、先端動作部１２における通電経路Ｅを構成する通電機構Ｅｂは、ロール方向へと先端支持部材１６１と共に回転可能な第１構造部Ｓ１として、スリップリングＲ１、Ｒ２（及びホルダ４０４）を備え、該第１構造部Ｓ１より基端側に設けられ、ロール方向には回転しない第２構造部Ｓ２として、基端部材４０２を備え、スリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａと、基端部材４０２に設置される通電ピンＰ１、Ｐ２とを通電可能且つ摺接可能な状態で接触させている。
【０１４０】
従って、先端動作部１２にロール軸動作が付与された際には、基端部材４０２に対してスリップリングＲ１、Ｒ２が相対的にロール方向に回転し、通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａ上を通電ピンＰ１、Ｐ２がそれぞれ摺動しつつ、互いの通電状態が維持される。このため、ロール軸動作を行う先端動作部１２の可動部に、余裕を持って撓ませたケーブル等を配線せずに、通電経路を確保することができる。これにより、先端動作部１２でのロール軸動作を円滑に行うことができると共に、前記ケーブルの撓み部分が外部に突出することもなく、該撓み部分が手技の邪魔になることもない。
【０１４１】
なお、基端部材４０２とスリップリングＲ１、Ｒ２とは、一方に通電ピンＰ１、Ｐ２が設けられ、他方に通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａが設けられ、互いに摺動しながら通電可能な構成であればよいことから、例えば、基端部材４０２に第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａが接続される通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａを設け、スリップリングＲ１、Ｒ２に通電ピンＰ１、Ｐ２を設けた構成としてもよい。
【０１４２】
スリップリングＲ１、Ｒ２を収納保持するホルダ４０４は、省略してもよく、この場合には、例えば、スリップリングＲ１、Ｒ２の断裂部を、ストッパ片４０４ａ、４０４ｂの形状絶縁性の樹脂等で連結して先端支持部材１６１の外周面１６１ｂ上に外嵌固定し、スリップリングＲ１、Ｒ２の周囲に絶縁カバー（図示せず）を設けた構成としてもよい。なお、ホルダ４０４を設け、その凹部４１４、４１５にスリップリングＲ１、Ｒ２を収納する構成の場合には、ホルダ４０４がスリップリングＲ１、Ｒ２の外部への短絡を防止する絶縁カバーとして機能するという利点がある。
【０１４３】
先端動作部１２では、電極部材としてグリッパ３００を備えたことにより、生体組織をグリッパ３００で確実に挟み込んで通電することができる。従って、通電による凝固能を高めることができ、他の組織への損傷を可及的に低減することができる。
【０１４４】
次に、先端動作部１２が第１回転軸Ｏｙを中心とするヨー軸動作を行った場合のケーブルＥａ及び通電機構Ｅｂの状態について、図１０及び図１１を参照して説明する。
【０１４５】
上記のように、電極棒７１（図２参照）からの第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａは、ヨー軸動作を駆動する軸１１２上のプーリ１３０に巻き掛けられたワイヤ８０ａの往路及び復路にそれぞれ固定部材４２０によって一体的に固定される。
【０１４６】
従って、図１０に示すように、先端動作部１２がヨー軸動作をしていない中立姿勢（ヨー中立姿勢）から、図１１に示すように、ヨー軸動作を行った場合には、プーリ１３０で折り返されているワイヤ８０ａの往路と復路がそれぞれＺ方向で逆方向に進退し、これに伴い、第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａもＺ方向で逆方向に進退する。
【０１４７】
すなわち、図１１に示すように、例えば、先端動作部１２がＸ２方向に揺動動作された場合には、プーリ１３０（つまり主軸部材１４４）を図１１で反時計方向に回転させるため、ワイヤ８０ａの往路部分（図１０中のＸ１側の部分）がＺ２方向に引き寄せられ、復路部分（図１０中のＸ２側の部分）がＺ１方向に押し出され、これら往路部分及び復路部分にそれぞれ固定されている第２ケーブルＥ２ａ及び第１ケーブルＥ１ａも一体的にＺ２方向及びＺ１方向に移動される。このため、ケーブルＥａが当該ヨー軸動作の邪魔をすることが回避され、さらにヨー軸動作によって撓みを生じることも回避される。
【０１４８】
勿論、ヨー軸動作は、上記の通り、例えば±７０°程度に設定され、ロール軸動作に比べて動作範囲が比較的狭いため、固定部材４２０によってケーブルＥをワイヤ８０ａに固定せず、基端支持部材１１６の内部で多少撓ませておく構成としても、該撓ませたケーブルＥが先端動作部１２の外部に大きく飛び出すことはなく、先端動作部１２の動作が阻害されることも少ない。
【０１４９】
なお、当該先端動作部１２の場合、ロール軸動作の回転範囲は、スリップリングＲ１（Ｒ２）と通電ピンＰ１（Ｐ２）の摺動範囲によって制限を受け、例えば±８０°程度の範囲となる（図１９Ａ及び図１９Ｂ参照）。マニピュレータ１０の仕様や用途によっては、このロール軸動作範囲（±８０°程度）であっても問題なく用いることができるが、ロール軸動作範囲をさらに拡大し、例えば、上記した±１６０°程度以上の動作範囲を確保すれば、先端動作部での作業自由度を一層向上させることができる。
【０１５０】
２．３．４．先端動作部での通電構造の変形例の説明
次に、本実施形態に係るマニピュレータ１０に適用される先端動作部１２での通電構造の変形例として、ロール軸動作範囲を拡大した通電機構Ｅｂの構成例を順に説明する。以下、図１〜図１９、図２８、図２９に示される参照符号を付した構成要素と同一又は同様な構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１５１】
２．３．４．（１）先端動作部での通電構造の第１変形例の説明
図２０は、第１変形例に係る先端動作部１２ａの通電構造を示す一部分解斜視図である。
【０１５２】
図２０に示すように、先端動作部１２ａは、図１４に示す先端動作部１２と比べて、基端部材４０２とホルダ４０４及びスリップリング（第２回転通電部材）Ｒ１、Ｒ２との間に、新たなホルダ４３０及びスリップリング（第１回転通電部材）Ｒ１０、Ｒ２０を追加した構成となっている。つまり、先端動作部１２ａでは、先端支持部材１６１の外周面１６１ｂ上に配置される基端部材４０２と、スリップリングＲ１０、Ｒ２０（及びホルダ４３０）と、スリップリングＲ１、Ｒ２（及びホルダ４０４）とが、ケーブルＥａと先端ケーブルＥｃの間を繋ぐ通電機構Ｅｂを構成する多段ダブルスリップリング構造となっている。
【０１５３】
図２０、図２１及び図２２に示すように、ホルダ４３０は、孔部４１６、４１７を有さず、Ｙ方向で対称位置に一対の孔部４３２、４３３を有する以外の基本的な構造は、ホルダ４０４と同様である。孔部４３２、４３３は、ホルダ４０４の凹部４１４、４１５と連通する貫通孔である。但し、ホルダ４３０は、ホルダ４０４とは異なり、先端支持部材１６１の外周面１６１ｂ上に回転自由な状態で嵌合されている。つまり、ホルダ４３０及びスリップリングＲ１０、Ｒ２０は、外力を受けることで、該外力に従って外周面１６１ｂでロール方向に自由に回転可能である。
【０１５４】
スリップリングＲ１０、Ｒ２０は、スリップリングＲ１、Ｒ２側（Ｚ１側）の面に、Ｙ方向で対称位置に一対の通電ピン（第２通電凸部）Ｐ１０、Ｐ２０が突設されている以外の基本的な構造は、スリップリングＲ１、Ｒ２と同様である。通電ピンＰ１０、Ｐ２０は、図１８Ａに示す通電ピンＰ１、Ｐ２と同様な構成であり、その先端は、ホルダ４３０の孔部４３２、４３３を挿通してスリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａに摺接可能に接触する。
【０１５５】
また、スリップリングＲ１０、Ｒ２０の基端部材４０２側（Ｚ２側）の面には、スリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａと同様な通電面（第２通電面）Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａが設けられ、各通電面Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａに対して、基端部材４０２の通電ピンＰ１、Ｐ２がそれぞれ摺接可能に接触する。
【０１５６】
従って、先端動作部１２ａにおいて、第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａが接続される第１通電機構Ｅ１ｂ及び第２通電機構Ｅ２ｂでは、基端部材４０２の通電ピンＰ１、Ｐ２の先端が、ホルダ４３０に収納保持されたスリップリングＲ１０、Ｒ２０の通電面Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａに摺接可能に接触することで、通電ピンＰ１、Ｐ２とスリップリングＲ１０、Ｒ２０との間の導通が確保される。さらに、スリップリングＲ１０、Ｒ２０の通電ピンＰ１０、Ｐ２０の先端が、ホルダ４０４に収納保持されたスリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａに摺接可能に接触することで、通電ピンＰ１０、Ｐ２０とスリップリングＲ１、Ｒ２との間の導通が確保される。そして、スリップリングＲ１、Ｒ２には、それぞれ第１先端ケーブルＥ１ｃ及び第２先端ケーブルＥ２ｃが接続されることで、通電機構Ｅｂは先端側の先端ケーブルＥｃに接続されている。
【０１５７】
すなわち、図２０に示すように、先端動作部１２ａにおける通電経路Ｅを構成する通電機構Ｅｂは、ロール方向へと先端支持部材１６１と共に回転可能な第１構造部Ｓ１０として、スリップリングＲ１、Ｒ２（及びホルダ４０４）とスリップリングＲ１０、Ｒ２０（及びホルダ４３０）とを備え、該第１構造部Ｓ１０より基端側に設けられ、ロール方向には回転しない第２構造部Ｓ２０として、基端部材４０２を備える。そして、スリップリングＲ１０、Ｒ２０の通電面Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａと、基端部材４０２に設置される通電ピンＰ１、Ｐ２とを通電可能且つ摺接可能な状態で接触させ、さらに、スリップリングＲ１０、Ｒ２０に設置される通電ピンＰ１０、Ｐ２０と、スリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａとを通電可能且つ摺接可能な状態で接触させている。
【０１５８】
次に、先端動作部１２ａが第２回転軸Ｏｒを中心とするロール軸動作を行った場合の通電機構Ｅｂの状態について、図２３Ａ及び図２３Ｂを参照して説明する。
【０１５９】
図２３Ａは、先端動作部１２ａのロール軸動作時の通電機構Ｅｂの状態を模式的に示す斜視説明図であり、図２３Ｂは、図２３Ａに示す状態からロール軸動作を行った状態を模式的に示す斜視説明図である。図２３Ａ及び図２３Ｂでは、理解の容易のため、通電機構Ｅｂの構成要素のうち、通電ピンＰ１、Ｐ２、Ｐ１０、Ｐ２０及びスリップリングＲ１、Ｒ２、Ｒ１０、Ｒ２０のみを抽出して図示している。さらに、図２３Ａ及び図２３Ｂでは、先端動作部１２ａがロール軸動作をしていないロール中立姿勢での通電ピンＰ１、Ｐ２、Ｐ１０、Ｐ２０の位置を図中の上下方向に沿って図示すると共に、この状態でのロール軸動作の回転角度を０°として、その回転中心（第２回転軸Ｏｒ）から一方の通電ピンＰ２、Ｐ２０に向かう方向を初期位置Ａ０、Ｂ０として図示し、また、一方のスリップリングＲ２、Ｒ２０の通電面Ｒ２ａ、Ｒ２０ａには、斑点模様を付すことでその動作位置をより明確なものとしており、図２７Ａ及び図２７Ｂについても略同様である。
【０１６０】
図２３Ａに示すように、先端動作部１２ａがロール中立姿勢にある状態から、回転角度θ２（例えば、１６０°）のロール軸動作を付与すると、先端支持部材１６１が回転角度θ２だけロール回転しようとするため、ホルダ４０４及びこれに固定されたスリップリングＲ１、Ｒ２も、回転角度θ２だけ回転しようとする。
【０１６１】
この際、スリップリングＲ１、Ｒ２は、そのストッパ片４０４ａ、４０４ｂと通電ピンＰ１０、Ｐ２０との関係から、例えば、回転角度θ２の半分程度（例えば、８０°程度）で回転が制限されそうになる。ところが、通電ピンＰ１０、Ｐ２０は、スリップリングＲ１０、Ｒ２０に固定されているため、スリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａと通電ピンＰ１０、Ｐ２０との摺動抵抗により、又は、ストッパ片４０４ａ、４０４ｂと通電ピンＰ１０、Ｐ２０との当接により、スリップリングＲ１、Ｒ２の回転に伴ってスリップリングＲ１０、Ｒ２０も連れ回りされる。その結果、スリップリングＲ１、Ｒ２は、隣接するスリップリングＲ１０、Ｒ２０のストッパ片４０４ａ、４０４ｂと、基端部材４０２の通電ピンＰ１、Ｐ２との間で回転が制限されるまでロール軸動作を行うことができる。
【０１６２】
つまり、図２３Ｂに示すように、先端動作部１２ａでは、スリップリングＲ１０、Ｒ２０は、通電面Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａが通電ピンＰ１、Ｐ２と摺接した状態で、回転角度θ１（例えば、８０°）までロール回転して初期位置Ａ０から回転位置Ａ１まで回転可能であり、同時に、スリップリングＲ１、Ｒ２は、通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａが通電ピンＰ１０、Ｐ２０と摺接した状態で、回転角度θ２（例えば、１６０°）までロール回転して初期位置Ｂ０から回転位置Ｂ１まで回転可能である。
【０１６３】
勿論、スリップリングＲ１０、Ｒ２０は、図２３Ｂ中の回転角度θ１とは逆方向にも同角度回転可能であり、スリップリングＲ１、Ｒ２も、図２３Ｂ中の回転角度θ２とは逆方向にも同角度回転可能である。
【０１６４】
以上のように、当該先端動作部１２ａでは、スリップリングＲ１、Ｒ２と、基端部材４０２との間に、ロール方向に回転自由なスリップリングＲ１０、Ｒ２０を配置した簡便な構成で、先端支持部材１６１と共に回転するスリップリングＲ１、Ｒ２のロール軸動作範囲を、例えば±１６０°程度の範囲とすることができ（図２３Ａ及び図２３Ｂ参照）、上記先端動作部１２の２倍程度に拡大することができる。
【０１６５】
２．３．４．（２）先端動作部での通電構造の第２変形例の説明
図２４は、第２変形例に係る先端動作部１２ｂの通電構造を示す一部分解斜視図である。
【０１６６】
図２４に示すように、先端動作部１２ｂは、図１４に示す先端動作部１２と比べて、基端部材４０２に代えて、スリップリング（基端側通電部材）Ｒ１００、Ｒ２００を保持する基端部材４４０を有し、該基端部材４４０と、ホルダ４０４及びスリップリング（先端側通電部材）Ｒ１、Ｒ２との間に、回転リング４４２を備えた構成となっている。つまり、先端動作部１２ｂでは、先端支持部材１６１の外周面１６１ｂ上に配置される基端部材４４０に保持されるスリップリングＲ１００、Ｒ２００と、回転リング４４２と、スリップリングＲ１、Ｒ２（及びホルダ４０４）とが、ケーブルＥａと先端ケーブルＥｃの間を繋ぐ通電機構Ｅｂを構成する多段ダブルスリップリング構造となっている。
【０１６７】
図２４、図２５及び図２６に示すように、基端部材４４０は、先端支持部材１６１の外周面１６１ｂの基端周縁部に周方向に摺動可能に外嵌されるリング状のホルダ４４４と、ホルダ４４４のＺ２側面から突出した一対の突出片４１２、４１２とを有する。ホルダ４４４は、凹部４１４、４１５がＺ１側に開口し、Ｚ２側に突出片４１２が設けられている以外の基本的な構造は、上記のホルダ４０４と同様な構成であり、凹部４１４、４１５にスリップリングＲ１００、Ｒ２００が嵌合固定される。基端部材４４０は、樹脂等の非導電性（絶縁性）材料によって形成するとよく、又は、基端部材４４０とスリップリングＲ１００、Ｒ２００とは絶縁されているとよい。これにより、スリップリングＲ１００、Ｒ２００に流れる電流が、他の構造部材や生体組織に接触して短絡することが防止され、また、基端部材４４０の外面を覆う絶縁カバー等が不要となる。
【０１６８】
スリップリングＲ１００、Ｒ２００は、上記のスリップリングＲ１、Ｒ２と同様な構成であり、ホルダ４４４の凹部４１４、４１５にそれぞれ嵌合されることで収納保持される。図２４に示すように、スリップリングＲ１００のＺ２側面には、第１ケーブルＥ１ａがホルダ４４４の孔部４１６を通して接続され、スリップリングＲ２００のＺ２側面には、第２ケーブルＥ２ａがホルダ４４４の孔部４１７を通して接続される。
【０１６９】
回転リング４４２は、先端支持部材１６１の外周面１６１ｂ上に回転自由な状態で嵌合されたリング形状であり、Ｙ方向で対称位置に該回転リング４４２を板厚方向（Ｚ方向）に貫通する一対の通電ピンＰ１００、Ｐ２００が固定されている。通電ピンＰ１００、Ｐ２００は、導電性材料によって形成され、回転リング４４２の他の部分は非導電性材料によって形成するとよい。そうすると、回転リング４４２の外面が絶縁性に形成されるため、その外周を覆う絶縁カバー等が不要となる。
【０１７０】
通電ピンＰ１００、Ｐ２００は、図１８Ａに示す通電ピンＰ１、Ｐ２をその底面同士で連結して双方向に先端を設けた構成である。すなわち、通電ピンＰ１００、Ｐ２００は、Ｚ１方向に延びたプローブが、通電ピン（第２通電凸部）Ｐ１００ａ、Ｐ２００ａとして構成されてスリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａに摺接可能に接触し、Ｚ２方向に延びたプローブが、通電ピン（通電凸部）Ｐ１００ｂ、Ｐ２００ｂとして構成されてスリップリングＲ１００、Ｒ２００の通電面Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａに摺接可能に接触する。勿論、通電ピンＰ１００ａ、Ｐ１００ｂ間と、通電ピンＰ２００ａ、Ｐ２００ｂ間とは、それぞれ導通している。なお、通電ピンＰ１００、Ｐ２００についても、進退構造を持たず回転リング４４２を貫通する単なるピンであってもよい。
【０１７１】
従って、先端動作部１２ｂにおいて、第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａが接続される第１通電機構Ｅ１ｂ及び第２通電機構Ｅ２ｂでは、基端部材４４０のホルダ４４４に保持されたスリップリングＲ１００、Ｒ２００の通電面Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａと、スリップリングＲ１、Ｒ２の通電面（第２通電面）Ｒ１ａ、Ｒ２ａとの間が、回転リング４４２の通電ピンＰ１００（Ｐ１００ａ、Ｐ１００ｂ）、Ｐ２００（Ｐ２００ａ、Ｐ２００ｂ）によって接続されることで、その導通が確保されている。
【０１７２】
すなわち、図２４に示すように、先端動作部１２ｂにおける通電経路Ｅを構成する通電機構Ｅｂは、ロール方向へと先端支持部材１６１と共に回転可能な第１構造部Ｓ１００として、スリップリングＲ１、Ｒ２（及びホルダ４０４）と回転リング４４２とを備え、該第１構造部Ｓ１００より基端側に設けられ、ロール方向には回転しない第２構造部Ｓ２００として、スリップリングＲ１００、Ｒ２００と基端部材４４０とを備える。そして、スリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａと、回転リング４４２に設置される通電ピンＰ１００ａ、Ｐ２００ａとを通電可能且つ摺接可能な状態で接触させ、さらに、回転リング４４２に設置される通電ピンＰ１００ｂ、Ｐ２００ｂと、スリップリングＲ１００、Ｒ２００の通電面Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａとを通電可能且つ摺接可能な状態で接触させている。
【０１７３】
次に、先端動作部１２ｂが第２回転軸Ｏｒを中心とするロール軸動作を行った場合の通電機構Ｅｂの状態について、図２７Ａ及び図２７Ｂを参照して説明する。
【０１７４】
図２７Ａは、先端動作部１２ｂのロール軸動作時の通電機構Ｅｂの状態を模式的に示す斜視説明図であり、図２７Ｂは、図２７Ａに示す状態からロール軸動作を行った状態を模式的に示す斜視説明図である。
【０１７５】
図２７Ａに示すように、先端動作部１２ｂがロール中立姿勢にある状態から、回転角度θ２（例えば、１６０°）のロール軸動作を付与すると、先端支持部材１６１が回転角度θ２だけロール回転しようとするため、ホルダ４０４及びこれに固定されたスリップリングＲ１、Ｒ２も、回転角度θ２だけ回転しようとする。
【０１７６】
この際、スリップリングＲ１、Ｒ２は、そのストッパ片４０４ａ、４０４ｂと通電ピンＰ１００ａ、Ｐ２００ａとの関係から、例えば、回転角度θ２の半分程度（８０°程度）で回転が制限されそうになる。ところが、通電ピンＰ１００ａ、Ｐ２００ａは、回転リング４４２に固定されているため、スリップリングＲ１、Ｒ２の通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａと通電ピンＰ１００ａ、Ｐ２００ａとの摺動抵抗により、又は、ストッパ片４０４ａ、４０４ｂと通電ピンＰ１００ａ、Ｐ２００ａとの当接により、スリップリングＲ１、Ｒ２の回転に伴って回転リング４４２も連れ回りされる。その結果、スリップリングＲ１、Ｒ２は、回転リング４４２の他方の通電ピンＰ１００ｂ、Ｐ２００ｂが、ホルダ４４４に保持されたスリップリングＲ１００、Ｒ２００の通電面Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａ上を摺動し、該ホルダ４４４のストッパ片４０４ａ、４０４ｂにより、回転リング４４２の回転が制限されるまでロール軸動作を行うことができる。
【０１７７】
つまり、図２７Ｂに示すように、先端動作部１２ｂでは、回転リング４４２は、通電ピンＰ１００ｂ、Ｐ２００ｂがスリップリングＲ１００、Ｒ２００の通電面Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａと摺接した状態で、回転角度θ１（例えば、８０°）までロール回転して初期位置Ａ０から回転位置Ａ１まで回転可能であり、同時に、スリップリングＲ１、Ｒ２は、通電面Ｒ１ａ、Ｒ２ａが通電ピンＰ１００ａ、Ｐ２００ａと摺接した状態で、回転角度θ２（例えば、１６０°）までロール回転して初期位置Ｂ０から回転位置Ｂ１まで回転可能である。
【０１７８】
勿論、回転リング４４２は、図２７Ｂ中の回転角度θ１とは逆方向にも同角度回転可能であり、スリップリングＲ１、Ｒ２も、図２７Ｂ中の回転角度θ２とは逆方向にも同角度回転可能である。
【０１７９】
以上のように、当該先端動作部１２ｂでは、スリップリングＲ１、Ｒ２と、基端部材４４０のホルダ４４４に保持されたスリップリングＲ１００、Ｒ２００との間に、ロール方向に回転自由な回転リング４４２を配置した簡便な構成で、先端支持部材１６１と共に回転するスリップリングＲ１、Ｒ２のロール軸動作範囲を、例えば±１６０°程度の範囲とすることができ（図２７Ａ及び図２７Ｂ参照）、上記先端動作部１２の２倍程度に拡大することができる。
【０１８０】
３．手術用ロボットシステムの説明
本発明は、例えば、図３０に示すような手術用ロボットシステム５００に適用することもできる。
【０１８１】
手術用ロボットシステム５００は、多関節型のロボットアーム５０２と、ロボットアーム５０２の駆動を制御するコンソール（コントローラ）５０４とを有し、ロボットアーム５０２の先端には前記のマニピュレータ１０と同様な機構が設けられている。ロボットアーム５０２の先端部５０８には、操作部１４に代えて、内部に駆動部３０を収納した基部１４ａが固定され、該基部１４ａに対して、前記の先端動作部１２（１２ａ、１２ｂ）が設けられた作業部１６が着脱可能に取り付けられる。
【０１８２】
ロボットアーム５０２は、作業部１６を移動させる手段であればよく、据置型に限らず、例えば自律移動型でもよい。ロボットアーム５０２は、独立的な６以上の関節（回転軸やスライド軸等）を有すると、作業部１６の位置及び向きを任意に設定できて好適である。先端のマニピュレータ１０を構成する基部１４ａは、ロボットアーム５０２の先端部５０８と一体化している。ロボットアーム５０２は、コンソール５０４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５０４に設けられたジョイスティック５０６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。
【０１８３】
コンソール５０４は、前記のコントローラ２９の機能を含んでいる。コンソール５０４には、操作指令部としての２つのジョイスティック５０６と、モニタ５１０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５０６により、２台のロボットアーム５０２を個別に操作することが可能である。２つのジョイスティック５０６は、両手で操作し易い位置に設けられている。モニタ５１０には、軟性鏡による画像等の情報が表示される。コンソール５０４は、テーブル型、制御盤型等の構成を採り得る。
【０１８４】
ジョイスティック５０６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５０２を動かすことができる。ジョイスティック５０６はマスターアームであってもよい。ロボットアーム５０２とコンソール５０４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せでよい。ジョイスティック５０６には、トリガレバー３６が設けられており、該トリガレバー３６を操作することにより、図示しないモータ（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）を介して２本のロッド８２ａ、８２ｂ（図２参照。図３０中には図示せず）が進退駆動することができる。
【０１８５】
このような手術用ロボットシステム５００においても、上記の第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２を設けた構成を備えることにより、容易にマニピュレータ１０をバイポーラ電気メスとして使用することができる。
【０１８６】
本発明は、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、種々の構成乃至工程を採り得ることは勿論である。
【０１８７】
例えば、上記実施形態は、バイポーラ電気メスとして用いる構成を例示して本発明の医療用マニピュレータを説明したが、本発明は、モノポーラ電気メスに適用することも可能である。
【０１８８】
そこで、例えば、上記実施形態に係るマニピュレータ１０をモノポーラ電気メスとして機能させるためには、通電経路Ｅを１系統のみで構成するとよく、例えば、第１ケーブルＥ１ａ、第１通電機構Ｅ１ｂ及び第１先端ケーブルＥ１ｃからなる第１通電経路Ｅ１のみで構成するとよい。但し、この場合には、例えば、図１４に示す先端動作部１２について、通電ピンＰ２を省略し、通電ピンＰ１のみからなる構成とすることができるため、スリップリングＲ１、Ｒ２の断裂部を１箇所のみとし、つまり、Ｃ字状に１箇所のみが断裂したスリップリングを設け、そこに１つのストッパ片４０４ａを配置することにより、当該先端動作部１２であっても、例えば±１６０°程度のロール軸動作範囲を有する構成とすることができる。また、上記の先端動作部１２、１２ａ、１２ｂと同様に、通電経路Ｅを２系統で構成してもよいが、この場合には第１ケーブルＥ１ａ及び第２ケーブルＥ２ａの間と、第１通電機構Ｅ１ｂ及び第２通電機構Ｅ２ｂの間と、第１先端ケーブルＥ１ｃ及び第２先端ケーブルＥ２ｃの間とについては、それぞれ必ずしも互いに絶縁されている必要はない。
【０１８９】
さらに、モノポーラ電気メスの場合には、各グリッパ部材３０８、３０９間での絶縁は不要となるが、一方のグリッパ部材３０８と、他方のグリッパ部材３０９と、構造部材・動力伝達部材とは、互いに絶縁する必要がある（但し、これら各部材は、体内組織に接触しない金属部材とは、必ずしも絶縁する必要はない）。
【０１９０】
また、電極部材としては、グリッパ形状のみならず、はさみ形状とすることで、凝固・止血を行いながらのはさみによる切断も可能となる。
【０１９１】
さらに、先端支持部材１６１等の円筒面に、図示しない開口部（洗浄窓）を設けてもよい。該開口部を設けることにより、先端支持部材１６１の内部の空間部分等、先端動作部内部のブラッシングや流水等の洗浄を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【０１９２】
１０…マニピュレータ                  １２、１２ａ、１２ｂ…先端動作部
１４…操作部                          １６…作業部
１８…シャフト                        ３０…駆動部
８０ａ、８０ｂ…ワイヤ                ８２ａ、８２ｂ…ロッド
１６１…先端支持部材                  ３００…グリッパ
３０８、３０９…グリッパ部材          ４０２、４４０…基端部材
４０４、４３０、４４４…ホルダ        ４４２…回転リング
Ｅ１…第１通電経路                    Ｅ２…第２通電経路
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１０、Ｐ２０、Ｐ１００、Ｐ１００ａ、Ｐ１００ｂ、Ｐ２００、Ｐ２００ａ、Ｐ２００ｂ…通電ピン
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ１００、Ｒ２００…スリップリング
Ｒ１ａ、Ｒ２ａ、Ｒ１０ａ、Ｒ２０ａ、Ｒ１００ａ、Ｒ２００ａ…通電面
Ｓ１、Ｓ１０、Ｓ１００…第１構造部    Ｓ２、Ｓ２０、Ｓ２００…第２構造部
【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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【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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