(57)【要約】【課題】小径化が容易な医療用処置具を提供する。【解決手段】医療用処置具１は、鉗子回動軸１３で互いに相対回動可能に連結された第一鉗子片１１および第二鉗子片１２を有する処置部１０と、少なくとも一部が可撓性を有し、処置部の基端部に自身の先端部が接続された操作部材２０と、可撓性を有し、操作部材が長手方向に進退可能に挿通されたシース部３０とを備え、操作部材は、先端から所定の長さの範囲が他の部位よりも高い剛性を有する硬質部２０Ａとされており、処置部と操作部材との接続部位は、操作部材が最も後退された状態においてシース部の外に位置するように設定され、硬質部の長さは、操作部材が最も前進された状態において他の部位がシース部の外に露出しないように設定されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉗子回動軸を中心に相対回動可能に連結された一対の鉗子片を有する処置部と、
少なくとも一部が可撓性を有し、前記処置部の基端部に自身の先端部が接続された操作部材と、
可撓性を有し、前記操作部材が長手方向に進退可能に挿通されたシース部と、
を備え、
前記操作部材は、先端から所定の長さの範囲が他の部位よりも高い剛性を有する硬質部とされており、
前記処置部と前記操作部材との接続部位は、前記操作部材が最も後退された状態において前記シース部の外に位置するように設定され、
前記硬質部の長さは、前記操作部材が最も前進された状態において前記他の部位が前記シース部の外に露出しないように設定されていることを特徴とする医療用処置具。
【請求項２】
前記硬質部は、前記操作部材の表面にコーティングを施すことにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の医療用処置具。
【請求項３】
請求項１または２に記載の医療用処置具を備えることを特徴とするマニピュレータ。
【請求項４】
処置部回動軸を中心に前記処置部を回動させる処置部回動機構をさらに備え、
前記硬質部と前記他の部位との境界は、前記シース部が直線状とされかつ前記操作部材が最も後退された状態において、前記処置部回動軸よりも前記処置部に近いことを特徴とする請求項３に記載のマニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用処置具、及びこれを備えるマニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療の分野において、生体組織や手術器具等を把持して手技を行なう医療用処置具が使用されている。これらの医療用処置具は、例えばマスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムを構成するマニピュレータに取り付けられたり、内視鏡の鉗子用チャンネルに挿通されたりして、患者等の体腔内に導入され、各種の手技に使用される。
【０００３】
特許文献１には、医療用処置具の一つとして、開閉自在な鉗子部を備える把持鉗子が記載されている。鉗子部には、リンク機構を介してワイヤが接続されており、ワイヤはコイルシースに挿通されている。ワイヤを押し引きして長手方向に進退させると鉗子部が開閉する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平６−１６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の把持鉗子では、ワイヤを最も後退させた状態において、リンク機構とワイヤとの接続部位がシース内に位置する。当該接続部位の径方向の寸法は、ワイヤ単独のそれよりも大きくなるため、このような構成では、接続部位を収容可能なコイルシースを選択する必要があり、処置具の小径化が困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、小径化が容易な医療用処置具を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、体腔内で手技を行う部分の小径化が容易なマニピュレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様である医療用処置具は、鉗子回動軸で互いに相対回動可能に連結された一対の鉗子片を有する処置部と、少なくとも一部が可撓性を有し、前記処置部の基端部に自身の先端部が接続された操作部材と、可撓性を有し、前記操作部材が長手方向に進退可能に挿通されたシース部とを備え、前記操作部材は、先端から所定の長さの範囲が他の部位よりも高い剛性を有する硬質部とされており、前記処置部と前記操作部材との接続部位は、前記操作部材が最も後退された状態において前記シース部の外に位置するように設定され、前記硬質部の長さは、前記操作部材が最も前進された状態において前記他の部位が前記シース部の外に露出しないように設定されていることを特徴とする。
【０００８】
前記硬質部は、前記操作部材の表面にコーティングを施すことにより形成されてもよい。
【０００９】
本発明の第二の態様であるマニピュレータは、本発明の医療用処置具を備えることを特徴とする。
本発明のマニピュレータは、処置部回動軸を中心に前記処置部を回動させる処置部回動機構をさらに備え、前記硬質部と前記他の部位との境界は、前記シース部が直線状とされかつ前記操作部材が最も後退された状態において、前記処置部回動軸よりも前記処置部に近くなるよう構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の医療用処置具によれば、小径化を容易に行うことができる。
また、本発明のマニピュレータによれば、体腔内で手技を行う部分を容易に小径化し、好適に手技を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の医療用処置具が適用される医療用マニピュレータシステムの構成の一例を示す図である。
【図２】同医療用処置具の先端側を示す図である。
【図３】同医療用処置具の内部を示す断面図である。
【図４】同医療用処置具の使用時の動作を示す図である。
【図５】処置部が限界まで首振り操作された状態を示す図である。
【図６】同医療用処置具の変形例における操作部材を示す図である。
【図７】同医療用処置具の変形例における操作部材を示す図である。
【図８】同医療用処置具の変形例における操作部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図８を参照して説明するが、その前に本実施形態の医療用処置具（以下、単に「処置具」と称する。）およびマニピュレータが適用される医療用マニピュレータシステムの一例について説明する。
【００１３】
図１は、医療用マニピュレータシステムの一例を示す図であり、マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムを示している。マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムとは、マスターアームとスレーブアームとからなる２種のアームを有し、マスターアームの動作に追従させるようにしてスレーブアームを遠隔制御するシステムである。このスレーブアームとして本発明のマニピュレータを適用することができる。
【００１４】
図１に示す医療用マニピュレータシステムは、手術台１００と、スレーブアーム（マニピュレータ）２００ａ〜２００ｄと、スレーブ制御回路４００と、マスターアーム５００ａ，５００ｂと、操作部６００と、入力処理回路７００と、画像処理回路８００と、ディスプレイ９００ａ，９００ｂと、を有している。
【００１５】
手術台１００は、観察・処置の対象となる患者Ｐが載置される台である。手術台１００の近傍には、複数のスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄが設置されている。なお、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄを手術台１００に設置するようにしてもよい。
【００１６】
各スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは、それぞれ複数の多自由度関節を有して構成されており、各多自由度関節を湾曲させることによって、手術台１００に載置された患者Ｐに対してスレーブアーム２００ａ〜２００ｄの先端側（患者Ｐの体腔に向かう側とする）に装着される処置具等を位置決めする。各多自由度関節は、図示しない動力部によって個別に駆動される。動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）が用いることができ、その動作制御は、スレーブ制御回路４００によって行われる。
スレーブアーム２００ａ〜２００ｄは、装着された処置具２４０ａ〜２４０ｄを駆動するための複数の動力部も有している（不図示）。この動力部も、例えばサーボモータを用いることができ、その動作制御はスレーブ制御回路４００によって行われる。
【００１７】
スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの動力部が駆動された場合には、動力部の駆動量が位置検出器によって検出される。位置検出器からの検出信号はスレーブ制御回路４００に入力され、この検出信号により、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの駆動量がスレーブ制御回路４００において検出される。
【００１８】
手術用動力伝達アダプタ（以下、単に「アダプタ」と称する。）２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄと処置具２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄとの間に介在されてスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄと処置具２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄとをそれぞれ接続する。アダプタ２２０ａ〜２２０ｄは、それぞれが直動機構を有し、対応するスレーブアームの動力部において発生した動力を、直動運動によって対応する処置具に伝達するように構成されている。
【００１９】
スレーブ制御回路４００は、例えばＣＰＵやメモリ等を有して構成されている。スレーブ制御回路４００は、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの制御を行うための所定のプログラムを記憶しており、入力処理回路７００からの制御信号に従って、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄ又は処置具２４０ａ〜２４０ｄの動作を制御する。すなわち、スレーブ制御回路４００は、入力処理回路７００からの制御信号に基づいて、操作者Ｏｐによって操作されたマスターアームの操作対象のスレーブアーム（または処置具）を特定し、特定したスレーブアーム等に操作者Ｏｐのマスターアームの操作量に対応した動きをさせるために必要な駆動量を演算する。
【００２０】
そして、スレーブ制御回路４００は、算出した駆動量に応じてマスターアームの操作対象のスレーブアーム等の動作を制御する。この際、スレーブ制御回路４００は、対応したスレーブアームに駆動信号を入力するとともに、対応したスレーブアームの動作に応じて動力部の位置検出器から入力されてくる検出信号に応じて、操作対象のスレーブアームの駆動量が目標の駆動量となるように駆動信号の大きさや極性を制御する。
【００２１】
マスターアーム５００ａ、５００ｂは複数のリンク機構で構成されている。リンク機構を構成する各リンクには例えばインクリメンタルエンコーダ等の位置検出器が設けられている。この位置検出器によって各リンクの動作を検知することで、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作量が入力処理回路７００において検出される。
【００２２】
図１の医療用マニピュレータシステムは、２本のマスターアーム５００ａ、５００ｂを用いて４本のスレーブアームを操作するものであり、マスターアームの操作対象のスレーブアームを適宜切り替える必要が生じる。このような切り替えは、例えば操作者Ｏｐの操作部６００の操作によって行われる。勿論、マスターアームの本数とスレーブアームの本数とを同数とすることで操作対象を１対１の対応とすれば、このような切り替えは不要である。
【００２３】
操作部６００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作対象のスレーブアームを切り替えるための切替ボタンや、マスターとスレーブの動作比率を変更するスケーリング変更スイッチ、システムを緊急停止させたりするためのフットスイッチ等の各種の操作部材を有している。操作者Ｏｐによって操作部６００を構成する何れかの操作部材が操作された場合には、対応する操作部材の操作に応じた操作信号が操作部６００から入力処理回路７００に入力される。
【００２４】
入力処理回路７００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂからの操作信号及び操作部６００からの操作信号を解析し、操作信号の解析結果に従って本医療用マニピュレータシステムを制御するための制御信号を生成してスレーブ制御回路４００に入力する。
【００２５】
画像処理回路８００は、スレーブ制御回路４００から入力された画像信号を表示させるための各種の画像処理を施して、操作者用ディスプレイ９００ａ、助手用ディスプレイ９００ｂにおける表示用の画像データを生成する。操作者用ディスプレイ９００ａ及び助手用ディスプレイ９００ｂは、例えば液晶ディスプレイで構成され、観察器具を介して取得された画像信号に従って画像処理回路８００において生成された画像データに基づく画像を表示する。
【００２６】
以上のように構成された医療用マニピュレータシステムでは、操作者Ｏｐがマスターアーム５００ａ、５００ｂを操作すると、対応するスレーブアームおよび当該スレーブアームに取り付けられた処置具がマスターアーム５００ａ、５００ｂの動きに対応して動作する。これにより、患者Ｐに対して所望の手技を行うことができる。
【００２７】
次に本実施形態の処置具１について説明する。図２は、処置具１の先端側を示す図であり、図３は、処置具１の内部を示す断面図である。処置具１は、上述の処置具２４０ａ〜２４０ｄとしてスレーブアーム２００ａ〜２００ｄに装着することができるものであり、図２および図３に示すように、各種処置を行なうための処置部１０と、処置部１０を操作するための操作部材２０と、操作部材２０が挿通されたシース部３０とを備えている。
【００２８】
処置部１０は、第１鉗子片１１及び第２鉗子片１２からなる一対の鉗子片を備えている。第１鉗子片１１及び第２鉗子片１２は、鉗子回動軸１３で互いに回動可能に連結されており、鉗子回動軸１３よりも先端側の領域が、開閉して体内組織や手術器具等の対象物を把持する把持部１４となっている。
【００２９】
第１鉗子片１１の基端側（把持部１４と反対側）には、リンク部材１５が、リンク回動軸１５Ａを介して第１鉗子片１１に対し回動可能に連結されている。同様に、第２鉗子片１２の基端側には、リンク部材１６が、リンク回動軸１６Ａを介して第２鉗子片１２に対し回動可能に連結されている。リンク回動軸１５Ａ，１６Ａの軸線は、いずれも鉗子回動軸１３の軸線と平行である。
【００３０】
リンク部材１５および１６の基端側は、接続回動軸１７Ａを介して接続部材１７に回動可能に接続されている。接続回動軸１７Ａの軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１５Ａ、１６Ａと平行であり、各リンク部材１５、１６は、接続部材１７に対して相対回動可能である。
接続部材１７は、金属等で形成され、先端側に接続回動軸１７Ａを有する。接続部材１７の基端側は略円筒状に形成された操作部材接続部１７Ｂとなっており、操作部材接続部１７Ｂ内に操作部材２０の先端部が挿入されて溶接や接着、あるいはかしめ等により一体に接続されている。
【００３１】
操作部材２０は、線状の部材であり、基端部における進退操作を先端部に伝達できる程度の剛性と、後述する処置部１０の首振り動作に追従して湾曲できる程度の可撓性とを併せ持つ部材である。本実施形態の操作部材２０は、金属素線を撚り合わせた金属ワイヤであり、例えば、素線径０．０７ミリメートル（ｍｍ）のステンレス製の素線９本を撚り合わせて外径０．３ｍｍ程度に形成されている。
操作部材２０の先端部には、剛性を増大させるためのコーティングが施されている。これにより操作部材の先端部は、剛性が増した硬質部２０Ａとされている。硬質部２０Ａを形成するためのコーティングの材料としては、比較的硬質な金属材料等が好ましい。
【００３２】
操作部材２０は、硬質部２０Ａが接続部材１７の操作部材接続部１７Ｂに挿入されることにより、処置部１０基端側の接続部材１７と一体に接続されている。操作部材２０の軸線方向における硬質部２０Ａの寸法は、所定の長さに設定されており、操作部材２０と接続部材１７とが一体に接続された状態において、硬質部２０Ａの一部が操作部材接続部１７Ｂの外に存在している。当該所定の長さの詳細については後述する。
【００３３】
シース部３０は、筒状に形成されたシース３１を備えており、操作部材２０が進退可能に挿通されている。本実施形態では、シース３１として可撓性を有する公知のコイルシースが用いられている。
シース３１の先端部には、金属等で形成されたカバー部材３２が取り付けられている。カバー部材３２は、各鉗子片１１、１２の基端側、各リンク部材１５、１６、および接続部材１７を覆っており、さらに鉗子回動軸１３が固定されている。これにより、鉗子回動軸１３は、シース部３０に対して移動しないように固定されている。
【００３４】
操作部材２０が最も基端側に移動された（後退された）状態において、接続部材１７はシース部３０の外に位置する。すなわち、操作部材２０と接続部材１７との接続部位である操作部材接続部１７Ｂは、操作部材２０が最大限後退されてもシース３１内に進入しないように設定されている。
また、操作部材２０が最も先端側に移動された（前進された）状態において、シース３１の先端側には硬質部２０Ａのみが露出し、コーティングが施されていない通常部２０Ｂは、シース３１の先端より前方に突出せず、シース部３０の外に露出してしない。
略円筒形の操作部材接続部１７Ｂの軸線方向における寸法、操作部材２０の長さ、および操作部材２０の軸線方向における硬質部２０Ａの寸法は、上述した２つの条件を満たすように設定されている。
【００３５】
上記のように構成された処置具１の使用時の動作について、上述のスレーブアーム２００ａ〜２００ｄの一つに取り付けた場合を例にとり説明する。
まず操作者Ｏｐは、所望のスレーブアームに処置具１を装着し、操作部材２０の基端部を当該スレーブアームのアダプタに接続する。カバー部材３２は、スレーブアームの一部である、図示しない基体に固定される。基体は、所定の基体回動軸（処置部回動軸）を中心に回動可能であり、基体を回動させることにより、カバー部材３２を基体回動軸を中心に回動させ、処置部１０の首振り動作を行って把持部１４の向きを変えることができる。基体を回動させるワイヤ等の操作部材は、スレーブアームに設けられたモータ等の動力部に接続されている。すなわち、スレーブアームは、基体と動力部とを含む処置部回動機構を備えている。
【００３６】
操作者Ｏｐが対応するマスターアームに所定の操作を行うと、スレーブ制御回路４００ａを介して当該スレーブアームの動力部が駆動される。当該動力部で発生した動力は、アダプタを介して直動運動に変換され、当該直動運動により操作部材２０の進退が行われる。
【００３７】
操作部材２０が前進されると、操作部材２０に接続された接続部材１７がシース部３０に対して前進するが、鉗子回動軸１３はカバー部材３２に固定されているので、シース部３０に対して前進しない。これにより、接続回動軸１７Ａが鉗子回動軸１３に接近し、リンク部材１５、１６が各鉗子片１１、１２、および接続部材１７に対して回動する。その結果、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２が、鉗子回動軸１３を中心に回動して図４に示すように把持部１４が開く。
操作部材２０が後退されると、接続回動軸１７Ａが鉗子回動軸１３から離間し、上述したのと逆の動作で把持部１４が閉じる。したがって、操作部材２０を進退させることで、把持部１４を開閉し、対象組織を把持したり、曲針や縫合糸等の処置に必要な部材等を把持したりする等の所望の手技を行うことができる。
【００３８】
把持部１４の向きを変える際は、スレーブアームを介して動力部により基体を回動させる。すると、基体に固定されたカバー部材３２が基体回動軸を中心に回動して、処置部１０の首振り動作が行われる。
図５は、処置部１０の首振り動作が限界まで行われた状態を示す図である。本実施形態では、処置具１をスレーブアームに装着した際に、基体回動軸Ｘ１は、鉗子回動軸１３の軸線と平行であり、かつシース部３０が直線状であるときのシース部３０の中心軸線と交差する位置にある。そして、操作部材２０における硬質部２０Ａと通常部２０Ｂとの境界Ｂ１が、シース部３０が直線状とされかつ操作部材２０が最も後退された状態において、基体回動軸Ｘ１よりも先端側に位置し、より処置部１０に近くなるように硬質部２０Ａの長さが設定されている。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の処置具１によれば、処置部１０と操作部材２０との接続部位である操作部材接続部１７Ｂが、操作部材２０が最も後退された状態においてもシース部３０の内部に進入しない位置に設定されている。このため、操作部材２０の径のみを考慮してシース部３０の内径を設定することができる。その結果、処置具１をより小径化することができるとともに、シース部３０の内径と操作部材２０の外径との差を小さくして両者の隙間を小さくし、操作部材２０がシース部３０内で座屈することを好適に防止することができる。
【００４０】
また、操作部材２０が最も前進された状態において、硬質部２０Ａのみがシース部３０の外に位置するように硬質部２０Ａの長さが設定されている。このため、処置部１０の一対の鉗子片１１、１２を開く際に、操作部材２０がシース部３０の外で座屈することを好適に抑制して、処置部１０に確実に操作を伝達することができる。
【００４１】
さらに、操作部材２０の一部にコーティングを施すことにより硬質部２０Ａが形成されているため、硬質部を容易に形成して製造しやすい処置具とすることができる。
【００４２】
本実施形態においては、上述のようにコーティングにより操作部材の一部に硬質部を形成する例を説明したが、硬質部を形成する方法はこれには限定されない。
例えば、図６に示す変形例のように、操作部材の通常部を構成する撚り線ワイヤ２１の一方の端部により剛性の高い単線ワイヤ２２やロッド等が溶接等により接続されて硬質部とされてもよい。
また、図７に示す変形例のように、通常部を構成する撚り線ワイヤ２３の一方の端部に、撚り線ワイヤ２３よりも太い素線からなる撚り線ワイヤ２４が溶接等により接続されて硬質部とされても構わない。
【００４３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
【００４４】
例えば、上述の実施形態においては、マニピュレータに接続される処置具の例を説明したが、本発明の処置具は、この他にも、例えば内視鏡の鉗子チャンネルに挿通して使用される内視鏡用処置具として構成することも可能である。この場合は、例えば、操作部本体および操作部本体に対して摺動可能に取り付けられたスライダを備える公知の操作部を設け、シース部の基端に操作部本体を接続し、操作部材の基端部をスライダに接続すればよい。
【００４５】
また、本発明の処置具の操作部材２０においては、図８に示す変形例のように、処置部１０に接続される端部と反対側の端部にも硬質部２０Ａが設けられてもよい。このようにすると、操作部材２０を最も後退させた状態において操作部材２０の基端側がシース部３０の外に露出する構成であっても、当該状態から操作部材２０を前進させる際に座屈が発生することを好適に抑制して、より確実に処置部に操作を伝達することができる。
【００４６】
さらに、本発明の処置具においては、処置部がリンク部材を備えていなくてもよい。この場合は、操作部材を２本備え、硬質部が設けられた端部をそれぞれの鉗子片の基端部に１本ずつ接続すればよい、このようにすると、２本の操作部材を進退させることにより一対の鉗子片を開閉させることができる。このとき、２本の操作部材の基端側を撚ったり束ねたりして一体にし、進退操作を容易にしても構わない。
【００４７】
また、本発明の処置具においては、一対の鉗子片のうち一方が鉗子回動軸回りに回動しないように固定されたものでもよい。この場合でも、鉗子回動軸回りに回動可能な他方の鉗子片に硬質部を有する操作部材を接続することで、鉗子回動軸を中心に一対の鉗子片を相対回動させて好適に処置部を開閉することができる。
【００４８】
加えて、上述の実施形態では、マニピュレータであるスレーブアーム側に処置部回動機構が設けられた例を説明したが、処置部回動機構は処置具側に設けられてもよい。この場合は、カバー部材を大きめに形成し、上述の条件を満たす位置に処置部回動軸を設ければよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  医療用処置具
１０  処置部
１１  第１鉗子片
１２  第２鉗子片
１３  鉗子回動軸
２０  操作部材
２０Ａ  硬質部
２２  単線ワイヤ（硬質部）
２３  撚り線ワイヤ（硬質部）
３０  シース部
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ  スレーブアーム（マニピュレータ）
Ｘ１  処置部回動軸
【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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