(57)【要約】  医療用マニピュレータは、前記術具部は、前記術具駆動部との着脱方向における第一端部において、前記第１の入力部材に対向して進退移動可能に支持され、前記第１の入力部材による前記駆動力を受けて前記入力部材の前記進出方向と同方向に移動し、第二端部において前記作動体に接続された第１の伝達部材と、  前記術具駆動部との着脱方向における前記第一端部において、前記第２の入力部材に対向して進退移動可能に支持され、前記第２の入力部材による前記駆動力を受けて前記第２の入力部材の前記進出方向と同方向に移動する第２の伝達部材と、前記第１の伝達部材および前記第２の伝達部材に係合され、前記第１の伝達部材および前記第２の伝達部材の一方の移動量を、前記第１の伝達部材および前記第２の伝達部材の他方に、前記第１の伝達部材あるいは前記第２の伝達部材の移動方向を反転させて伝達する術具部側反転連動部材と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作対象を操作する作動体が設けられた術具部と、
前記術具部に対して着脱可能に設けられ、かつ、前記作動体を駆動するための駆動力を供給する術具駆動部とを備え、
前記術具駆動部は、
第１の入力部材及び第２の入力部材を有し、前記術具部との着脱方向における第一端部に対をなして配置されるとともに互いに平行に進退移動可能とされ、前記術具部側に進出する際に進出方向に前記駆動力を伝達する一対の入力部材と、
前記一対の入力部材の少なくとも一方を進退させる駆動源と、
を有し、
前記術具部は、
前記術具駆動部との着脱方向における第一端部において、前記第１の入力部材に対向して進退移動可能に支持され、前記第１の入力部材による前記駆動力を受けて前記入力部材の前記進出方向と同方向に移動し、第二端部において前記作動体に接続された第１の伝達部材と、
前記術具駆動部との着脱方向における前記第一端部において、前記第２の入力部材に対向して進退移動可能に支持され、前記第２の入力部材による前記駆動力を受けて前記第２の入力部材の前記進出方向と同方向に移動する第２の伝達部材と、
前記第１の伝達部材および前記第２の伝達部材に係合され、前記第１の伝達部材および前記第２の伝達部材の一方の移動量を、前記第１の伝達部材および前記第２の伝達部材の他方に、前記第１の伝達部材あるいは前記第２の伝達部材の移動方向を反転させて伝達する術具部側反転連動部材と、
を備える
医療用マニピュレータ。
【請求項２】
前記第１の入力部材は、前記駆動源に接続されることにより進退移動可能であり、
前記術具部は、さらに、前記第１の入力部材および前記第２の入力部材の間に設けられた、前記第１の入力部材および前記第２の入力部材に係合され、前記第１の入力部材の移動量を、前記第２の入力部材に移動方向を反転させて伝達する駆動部側反転連動部材を備える
請求項１に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項３】
前記第１の入力部材および前記第２の入力部材に係合した状態と、前記第１の入力部材と前記第２の入力部材との移動量の伝達が解除された状態とを切り替えるように前記一対の入力部材に対して駆動部側反転連動部材を移動させる係脱機構をさらに備える
請求項２に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項４】
前記術具駆動部は、前記一対の入力部材を前記術具部との着脱方向における前記第一端部に向かって付勢する駆動部側付勢手段を有する
請求項１から３のいずれか一項に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項５】
前記駆動部側付勢手段は、第１の駆動部側付勢手段及び第２の駆動部側付勢手段を有し、
前記第１の駆動部側付勢手段が前記第1の入力部材に設けられ、前記第２の駆動部側付勢手段が前記第２の入力部材に設けられている
請求項４に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項６】
前記第１の入力部材及び前記第２の入力部材を両方合わせて前記術具部との着脱方向における前記第一端部に向かって付勢する第二付勢手段をさらに備える
請求項１から５のいずれか一項に記載の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、医療用マニピュレータに関する。
本願は、２０１３年０２月２０日に、米国に仮出願された米国特許出願第６１／７６６，８１０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外科手術の手術支援を行うための医療用マニピュレータが知られている。
このような医療用マニピュレータでは、術具部を滅菌するために術具部と術具駆動部とを着脱可能に設ける必要がある。
例えば、特許文献１には、このような医療用マニピュレータとして、術具部である鉗子先端部構体および鉗子軸部が、鉗子軸部の基端部において術具駆動部である鉗子基部と着脱可能に設けられた能動鉗子が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の能動鉗子は、術具部の装着のために、鉗子軸部を鉗子基部のフレームに挿入し、このフレームの中心軸線回りに６０度回転させて掛合部材をホルダに掛合させた後、クランプの締付ねじを締め込むことで鉗子軸部をフレームに固定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６８６９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、たとえば、特許文献１に開示された医療用マニピュレータにおいては、術具部を術具駆動部に装着する際に、（１）鉗子軸部をフレームに挿入し、（２）鉗子軸部を回転させ、（３）締付ねじを締め込む、という３ステップの作業を行う必要があり、取り外す場合にはこれらの３ステップを逆の順序で行う必要がある。このように、従来の医療用マニピュレータでは、術具の着脱に時間がかかってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、術具部の術具駆動部に対する着脱を容易かつ迅速に行う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】
【０００７】
本発明の第一の態様に係る医療用マニピュレータは、操作対象を操作する作動体が設けられた術具部と、前記術具部に対して着脱可能に設けられ、かつ、前記作動体を駆動するための駆動力を供給する術具駆動部とを備え、前記術具駆動部は、第１の入力部材及び第２の入力部材を有し、前記術具部との着脱方向における第一端部に対をなして配置されるとともに互いに平行に進退移動可能とされ、前記術具部側に進出する際に進出方向に前記駆動力を伝達する一対の入力部材と、
前記一対の入力部材の少なくとも一方を進退させる駆動源と、を有し、前記術具部は、前記術具駆動部との着脱方向における第一端部において、前記第１の入力部材に対向して進退移動可能に支持され、前記第１の入力部材による前記駆動力を受けて前記入力部材の前記進出方向と同方向に移動し、第二端部において前記作動体に接続された第１の伝達部材と、前記術具駆動部との着脱方向における前記第一端部において、前記第２の入力部材に対向して進退移動可能に支持され、前記第２の入力部材による前記駆動力を受けて前記第２の入力部材の前記進出方向と同方向に移動する第２の伝達部材と、前記第１の伝達部材および前記第２の伝達部材に係合され、前記第１の伝達部材および前記第２の伝達部材の一方の移動量を、前記第１の伝達部材および前記第２の伝達部材の他方に、前記第１の伝達部材あるいは前記第２の伝達部材の移動方向を反転させて伝達する術具部側反転連動部材と、を備える。
【０００８】
本発明の第二の態様に係る医療用マニピュレータによれば、上記第一の態様において、前記駆動源に接続されることにより進退移動可能である。前記術具部は、さらに、前記第１の入力部材および前記第２の入力部材の間に設けられた、前記第１の入力部材および前記第２の入力部材に係合され、前記第１の入力部材の移動量を、前記第２の入力部材に移動方向を反転させて伝達する駆動部側反転連動部材を備えていてもよい。
【０００９】
本発明の第三の態様に係る医療用マニピュレータによれば、上記第二の態様において、前記第１の入力部材および前記第２の入力部材に係合した状態と、前記第１の入力部材と前記第２の入力部材との移動量の伝達が解除された状態とを切り替えるように前記一対の入力部材に対して駆動部側反転連動部材を移動させる係脱機構をさらに備えていてもよい。
【００１０】
本発明の第四の態様に係る医療用マニピュレータによれば、上記第一の態様から第三の態様のいずれか一態様において、前記術具駆動部は、前記一対の入力部材を前記術具部との着脱方向における前記第一端部に向かって付勢する駆動部側付勢手段を有していてもよい。
【００１１】
本発明の第五の態様に係る医療用マニピュレータによれば、上記第四の態様において、前記駆動部側付勢手段は、第１の駆動部側付勢手段及び第２の駆動部側付勢手段を有し、前記第１の駆動部側付勢手段が前記第1の入力部材に設けられ、前記第２の駆動部側付勢手段が前記第２の入力部材に設けられていてもよい。
【００１２】
本発明の第六の態様に係る医療用マニピュレータによれば、上記第一の態様から第五の態様のいずれか一態様において、前記対をなす入力部材を両方合わせて前記術具部との着脱方向における前記第一端部に向かって付勢する第二付勢手段をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記各態様の医療用マニピュレータによれば、術具駆動部からの駆動力を術具部に伝える一対の入力部材と、第１および第２の伝達部材とを着脱方向の端部において対向して配置して駆動力を伝達することにより着脱方向のみに移動して着脱を行うことができるため、術具部の術具駆動部に対する着脱を容易かつ迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の医療用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構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの構成を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの術具駆動部の先端側の模式的な側面図である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図６】図３におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの中間部材の先端側の模式的な側面図である。
【図８】図７におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図９】図７におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの術具部の模式的な斜視図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの術具部の基端側の模式的な側面図である。
【図１２】図１１におけるＨ−Ｈ断面図である。
【図１３Ａ】図１１におけるＦ−Ｆ断面図である。
【図１３Ｂ】図１１におけるＧ−Ｇ断面図である。
【図１４】図２におけるＪ−Ｊ断面図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の模式的な構成図である。
【図１６Ａ】本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の模式的な動作説明図である。
【図１６Ｂ】本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の模式的な動作説明図である。
【図１６Ｃ】本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の模式的な動作説明図である。
【図１７】本発明の第２実施形態の医療用マニピュレータの模式図である。
【図１８】本発明の第２実施形態の医療用マニピュレータの作用を説明するための図である。
【図１９】同実施形態の他の構成例を示す模式図である。
【図２０】本発明の第３実施形態の医療用マニピュレータを示す模式的な平面図である。
【図２１】同医療用マニピュレータを示す模式的な側面図である。
【図２２】同医療用マニピュレータの作用を説明するための図である。
【図２３】同医療用マニピュレータにおいて複数のピニオンと同時に係脱させるためのワイヤ及びスライダの構成を示す模式図である。
【図２４】同実施形態の変形例の構成を示す斜視図である。
【図２５】本発明の第４実施形態の医療用マニピュレータの一部の構成を示す模式的な側面図である。
【図２６】同実施形態の医療用マニピュレータの一部の構成を示す模式的な正面図である。
【図２７】本実施形態の医療用マニピュレータの作用を説明するための図である。
【図２８】本実施形態の医療用マニピュレータの作用を説明するための図である。
【図２９】本発明の第５実施形態の医療用マニピュレータの一部の構成を示す模式的な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、前の実施形態に記載の部材に同一または相当する場合には、同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１６】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について説明するが、その前に本実施形態の医療用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。
図１は、本発明の医療用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構成の一例を示す模式図である。
【００１７】
図１には、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の一例を示している。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に術具を装着した構成として、本発明の医療用マニピュレータを適用することができる。
【００１８】
図１に示す医療用マニピュレータシステムは、手術台１００と、スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、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、操作者用ディスプレイ９００ａと、助手用ディスプレイ９００ｂと、を有している。
以下、記載を簡潔にするため、アルファベット順の符号「Ｘａ、Ｘｂ、…、Ｘｚ」を、「Ｘａ〜Ｘｚ」のように表す場合がある。例えば、「スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ」を「スレーブアーム２００ａ〜２００ｄ」と表す場合がある。
【００１９】
手術台１００は、観察・処置の対象となる患者Ｐが載置される台である。手術台１００の近傍には、複数のスレーブアーム２００ａ〜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。
各スレーブアーム２００ａ〜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）に装着される術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。
【００２０】
スレーブアーム２００ａ〜２００ｄは、装着された術具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。
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。
【００２１】
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〜２００ｄと術具２４０ａ〜２４０ｄとの間に介在され、かつ、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄと術具２４０ａ〜２４０ｄとをそれぞれ接続する。アダプタ２２０ａ〜２２０ｄは、それぞれが術具２４０ａ〜２４０ｄを駆動する駆動機構を有し、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、対応する術具に伝達するように構成されている。
アダプタ２２０ａ〜２２０ｄの駆動機構は、対応する術具の構成に応じて、例えば、直動機構、回動機構等が設けられている。
【００２２】
術具２４０ａ〜２４０ｄは、硬性であってもよいし、軟性であってもよい。すなわち、術具２４０ａ〜２４０ｄとして、生体に対して処置を行うための作動体を硬質なロッドの押し引きによって動作させる術具や、生体に対して処置を行うための作動体を軟性ワイヤの牽引によって動作させる術具を適宜選択して採用することができる。図１においては、術具２４０ａ〜２４０ｃは硬性であり、術具２４０ｄは軟性である例を示している。軟性の術具は、例えば口などの患者の自然開口から消化管等を経由して体内へと導入される。
【００２３】
スレーブ制御回路４００は、例えばＣＰＵやメモリ等を有して構成されている。スレーブ制御回路４００は、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄの制御を行うための所定のプログラムを記憶しており、入力処理回路７００からの制御信号に従って、スレーブアーム２００ａ〜２００ｄ又は術具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（または術具）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。
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。医療用マニピュレータシステムにおいて、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。
【００２６】
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と、マスターアームとスレーブアームとの動作比率を変更するスケーリング変更スイッチと、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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術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。
【００３０】
次に、本実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの構成を示す模式的な平面図である。図３は、本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの術具駆動部の先端側の模式的な側面図である。図４は、図３におけるＢ−Ｂ断面図である。図５は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図６は、図３におけるＣ−Ｃ断面図である。図７は、本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの中間部材の先端側の模式的な側面図である。図８、９は、それぞれ図７におけるＥ−Ｅ断面図、Ｄ−Ｄ断面図である。図１０は、本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの術具部の模式的な斜視図である。図１１は、本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの術具部の基端側の模式的な側面図である。図１２は、図１１におけるＨ−Ｈ断面図である。図１３Ａは、図１１におけるＦ−Ｆ断面図である。図１３Ｂは、図１１におけるＧ−Ｇ断面図である。図１４は、図２におけるＪ−Ｊ断面図である。図１５は、本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の模式的な構成図である。
【００３１】
図２に示す本実施形態の医療用マニピュレータ１は、上記の医療用マニピュレータシステムにおける術具付きのスレーブアームに代えて用いることができるマニピュレータである。
【００３２】
医療用マニピュレータ１は、基端部に上記のスレーブアームの基端側と同様の関節およびアーム構造を備え、上記のスレーブアームの全体を置き換える構成としてもよいが、以下では、一例として、スレーブアーム２００ａの関節よりも先端側の部分を置き換えた構成の例で説明する。
すなわち、以下に説明する医療用マニピュレータ１は、上記のスレーブアームの基端側と同様の関節およびアーム構造を有する図示略の関節アーム支持機構の先端部に着脱可能に設けることにより、上記のスレーブアームの構成全体に置き換えることができる。
【００３３】
このようにして、医療用マニピュレータ１は、上記の医療用マニピュレータシステムにおいて、例えば、上記の術具２４０ａ、アダプタ２２０ａ、およびスレーブアーム２００ａの代わりに装着することができる。また、軟性の術具２４０ｄ、アダプタ２２０ｄ、及びスレーブアーム２００ｄの代わりに本実施形態の医療用マニピュレータを装着することもできる。
医療用マニピュレータ１は、例えば、スレーブアーム２００ａの先端側の部分に対応した術具駆動部２と、アダプタ２２０ａに対応した中間部材３と、術具２４０ａに対応した術具部４とを備えている。
【００３４】
以下では、医療用マニピュレータ１の長手方向に沿う相対的な位置関係を表す場合、特に断らない限りは、上記と同様に、使用時に患者Ｐの体腔に向かう側を先端側、その反対側を基端側と称する。
術具駆動部２は、医療用マニピュレータ１の基端側に設けられ、全体として基端側から先端側に延びる略軸状の外形を有している。
また、術具駆動部２は、先端側に中間部材３の基端側と着脱可能に連結された基体部２ｅを備え、基端側に円柱状の外形を形成する筐体２ａを備える。
【００３５】
基体部２ｅおよび筐体２ａの材質は、例えば、合成樹脂や金属を採用することができる。
基体部２ｅの先端側には、後述する中間部材３の基端側の連結端面３Ｂと当接する連結端面２ｄが形成されている。
基体部２ｅの外形状は、本実施形態では、図３に示すように、筐体２ａの中心軸線Ｏ２と同軸となる位置で筐体２ａの外形よりも小さい外形を有する八角柱状であり、図４に示すように、連結端面２ｄの中心部に中間部材３と連結するための連結凸部２８が先端側に向かって突出して設けられている。
【００３６】
以下では、簡単のため、術具駆動部２の中心軸線（本実施形態では筐体の中心軸線Ｏ２で規定される）に沿う方向を軸方向、中心軸線に直交する平面内で中心軸線に交差する方向を径方向、中心軸線に直交する平面内で中心軸線を中心とする円の円周方向を周方向、と称する場合がある。また、中心軸線に対する径方向の遠近の相対位置を表す場合に、外周側または径方向外側、内周側または径方向内側などの用語を用いる場合がある。
また、誤解のおそれがない場合には、中心軸線が明確な他の軸状部材（略軸状部材も含む）に対しても同様の用語を用いる場合がある。
【００３７】
連結凸部２８は、連結端面２ｄから先端側に軸方向に沿って延ばされた八角柱状の係合突起部２ｆと、係合突起部２ｆの先端側に設けられた係合部２０とを備える。
係合部２０は、回動支点２０ａによって回動可能に固定され互いに対向して設けられた係合アーム部２０Ａ、２０Ｂと、コイルバネ２０ｄとを備える。
係合アーム部２０Ａ、２０Ｂは、いずれも、係合突起部２ｆの延出方向に沿って係合突起部２ｆの先端側に延び、係合突起部２ｆの先端に設けられた一対のストッパ２ｈの間に挿通されている。
【００３８】
コイルバネ２０ｄは、係合アーム部２０Ａ、２０Ｂの先端部の間に配置され、係合アーム部２０Ａ、２０Ｂをそれぞれ対向方向の外側に付勢する弾性部材である。このため、係合アーム部２０Ａ、２０Ｂは、コイルバネ２０ｄによって各回動支点２０ａを中心に係合突起部２ｆの側面の外方に向かって付勢され、ストッパ２ｈの内側に押し付けられている。
【００３９】
係合アーム部２０Ａ、２０Ｂの先端部の形状は、ストッパ２ｈに押し付けられた状態で係合突起部２ｆの側面と整列する平坦部が形成されている。この平坦部の先端に係合突起部２ｆの側面の外方に突出する段部である係合爪部２０ｂが形成されている。
各係合爪部２０ｂの軸方向の位置は、係合アーム部２０Ａ、２０Ｂがストッパ２ｈに押し付けられた状態で連結端面２ｄから距離Ｌ１となる位置に設定されている。
係合爪部２０ｂの突出方向の頂部から先端側には、中心軸線Ｏ２に向かう方向に傾斜する傾斜部２０ｃが、距離Ｌ２の範囲に延ばされている。各傾斜部２０ｃの先端の間の幅は、係合突起部２ｆの幅よりも狭い。
【００４０】
また、図３に示すように、基体部２ｅの外周側には、後述する第２の入力部材１３を内部に収容する第２入力部材収容部２ｃが径方向の外側に突出して設けられている。第２入力部材収容部２ｃは、本実施形態では、八角柱状の基体部２ｅの側面の１つおきに合計４個設けられている。
各第２入力部材収容部２ｃの径方向の外形は、筐体２ａの円筒状の外形に整列されている。
【００４１】
基体部２ｅおよび各第２入力部材収容部２ｃの内部には、第２入力部材収容部２ｃごとに、往復駆動部１０が設けられている。各往復駆動部１０の構成は、本実施形態では同一であるが、それぞれを区別する場合には、図３における図示時計回りに往復駆動部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄと称する場合がある。
往復駆動部１０は、図５に示すように、第１の入力部材１１（一対の入力部材の一方）と、直動変換部１５（駆動源）と、モータ１６（駆動源）と、第２の入力部材１３（一対の入力部材の他方）と、付勢手段１３ｂ（駆動部側付勢手段）とを備える。
【００４２】
第１の入力部材１１は、連結端面２ｄにおいて連結された中間部材３に向かって中心軸線Ｏ２に沿う方向に進退して、進出時に駆動力を伝達する棒状部材である。第１の入力部材１１は、本実施形態では、全体として角棒状であり、幅Ｗ１×厚さＨ１の断面形状を有している。
第１の入力部材１１の材質は、駆動力を伝達するため適宜の剛性を備えた材質が好ましく、例えば、金属を採用することができる。
【００４３】
第１の入力部材１１の先端側の部分は、第１の入力部材１１を摺動可能に保持するガイド溝２ｋに収容されている。
ガイド溝２ｋは、係合突起部２ｆよりも外周側に位置する基体部２ｅの部分において、中心軸線Ｏ２に平行な軸方向に貫通して延ばされた溝部である。
また、第１の入力部材１１の基端側の部分は、筐体２ａの内部に延ばされ、筐体２ａの内部に配置された複数のスライド軸受１７によって進退可能に支持されている。
【００４４】
直動変換部１５およびモータ１６は、第１の入力部材１１を中心軸線Ｏ２に沿う方向に進退させる駆動源を構成し、筐体２ａ内に固定されている。
直動変換部１５は、第１の入力部材１１の最も基端側の端部と、モータ１６の回転軸１６ａとの間に設けられ、モータ１６の回転運動を中心軸線Ｏ２に沿う方向の直動運動に変換する。
直動変換部１５の構成は、回転運動を直動運動に変換できれば特に限定されないが、本実施形態では、一例として送りねじ機構を採用している。
モータ１６は、スレーブ制御回路４００に電気的に接続され、スレーブ制御回路４００からの制御信号に応じて、回転軸１６ａの回転方向および回転角を変化させる。モータ１６としては、例えば、ＤＣモータなどを採用することができる。
【００４５】
第２の入力部材１３は、連結端面２ｄにおいて連結された中間部材３に向かって中心軸線Ｏ２に沿う方向に進退して、進出時に駆動力を伝達する棒状部材である。本実施形態では、全体として略角棒状であり、幅Ｗ１×厚さＨ２の断面形状を有している。
第２の入力部材１３の材質は、駆動力を伝達するため適宜の剛性を備えた材質が好ましく、例えば、金属を採用することができる。
第２の入力部材１３の側面には、第２の入力部材１３の進退量を規制する抜け止めピン１４が突出して設けられている。
【００４６】
このような構成の第２の入力部材１３は、第２の入力部材１３を摺動可能に保持するガイド溝２ｊに収容されている。
第２の入力部材１３の基端側には、第２の入力部材１３を先端側へと付勢する付勢手段１３ｂが設けられている。本実施形態では、付勢手段１３ｂは、第２の入力部材１３の基端と第２入力部材収容部２ｃとを連結し、第２の入力部材１３の進退方向へと伸縮する圧縮コイルばねである。
ガイド溝２ｊは、第２入力部材収容部２ｃの内部に中心軸線Ｏ２に沿う方向に貫通して延ばされた溝部であり、第２の入力部材１３の側面と摺動する溝底面を有する。
ガイド溝２ｊの溝底面には、溝長手方向に沿って長穴状のストッパ溝２ｂが貫通されている。ストッパ溝２ｂの内部には、第２の入力部材１３の抜け止めピン１４が挿通されている。
このため、第２の入力部材１３の進退可能範囲は、ストッパ溝２ｂの長手方向の開口量によって規制されている。
ガイド溝２ｊの溝側面には、第２の入力部材１３に向かって突出する凸部２ｍが、ガイド溝２ｊの先端側を除いて設けられている。凸部２ｍを設けない範囲は、連結端面２ｄから後述する第２の中間伝達部材２５が進出する可能性のある範囲までとされる。
【００４７】
一方、第２の入力部材１３の側面には、凸部２ｍと係合する段部１３ｃが設けられ、これにより、第２の入力部材１３が進退する際に、第２の入力部材１３の側面がガイド溝２ｊの溝底面に対して密接して摺動できるように構成されている。
ガイド溝２ｋ、２ｊは、それぞれ第１の入力部材１１、第２の入力部材１３の外形の合わせた別個の矩形状の２つのガイド穴で構成してもよいが、本実施形態では、互いに径方向に連通し、全体として径方向に長い矩形穴が構成されている。すなわち、この矩形穴の径方向内側の端部にガイド溝２ｋが形成され、径方向外側の端部にガイド溝２ｊが形成されている。
このため、ガイド溝２ｋ、２ｊには、これらの周方向の幅Ｗ１と同幅以下の棒状部材であれば、第１の入力部材１１、第２の入力部材１３よりも断面積の大きな棒状部材が、挿入可能である。
【００４８】
このような構成の２組の往復駆動部１０が、本実施形態では、図３に示すように、中心軸線Ｏ２に直交する２軸方向にそれぞれ対向して設けられている。また、いずれの往復駆動部１０においても、第１の入力部材１１が第２の入力部材１３に比べて、連結端面２ｄの中心側に配置されている。また、連結端面２ｄにおいて第１の入力部材１１および第２の入力部材１３を結ぶ方向を往復駆動部１０の配置方向と定義するとき、各往復駆動部１０は、中心軸線Ｏ２を中心として、放射状をなして配置されている。
【００４９】
中間部材３は、術具駆動部２と術具部４とを着脱可能に連結し、術具駆動部２からの駆動力を、術具部４側に伝達する部材である。
中間部材３の概略構成は、図７に示すように、中間部材本体３ａ、第１の中間伝達部材２６、および第２の中間伝達部材２５を備える。
中間部材本体３ａは、術具駆動部２の連結端面２ｄと密着して当接する連結端面３Ｂ（駆動部側端部）と、連結端面３Ｂと平行に配置され術具部４の後述する連結端面４ｄと密着して当接する連結端面３Ａ（術具部側端部）とを両端部に備える。
中間部材本体３ａの側面視の概形は、筐体２ａに整列する円が２本の平行線によって切り欠かれた形状を有している。この形状が、筐体２ａに整列する円の中心線を通る直線である中心軸線Ｏ３に沿って延ばされた略軸状部材である。このため、中間部材本体３ａは、円弧状に湾曲した湾曲側面３Ｃと、平面からなる平側面３Ｄ、３Ｅとを備える。
【００５０】
連結端面３Ｂの中心部には、術具駆動部２の係合突起部２ｆを挿入して、中間部材３に対する術具駆動部２の径方向の位置を固定する係合穴部３ｃが、図８に示すように、中心軸線Ｏ３に沿って延ばされている。
係合穴部３ｃの内部には、連結端面３Ｂから距離Ｌ１の位置に係合穴部３ｃの外方に向かって延びる係止面３ｇが設けられている。係止面３ｇから距離Ｌ３だけ先端側には、係合穴部３ｃの穴奥面３ｈが位置している。距離Ｌ３は、係合部２０の係合爪部２０ｂよりも先端側の長さＬ２よりも大きな寸法である。
【００５１】
このような構成により連結凸部２８を係合穴部３ｃに基端側から挿入すると、係合穴部３ｃから係合アーム部２０Ａ、２０Ｂの各傾斜部２０ｃを介して係合アーム部２０Ａ、２０Ｂの対向間隔を狭める力が作用し、係合穴部３ｃに押し込まれるにつれてコイルバネ２０ｄが圧縮されて係合穴部３ｃ内に挿入される。
係合部２０が係止面３ｇよりも先端側に押し込まれると、コイルバネ２０ｄに付勢された各係合爪部２０ｂが径方向外側に突出し、係止面３ｇに係止される。これにより、術具駆動部２を中間部材３に連結できるように構成されている（図１４参照）。
【００５２】
連結端面３Ａの中心部には、図８に示すように、術具部４と連結するための連結凸部２７が先端側に向かって突出して設けられている。
連結凸部２７は、連結端面３Ａから先端側に軸方向に沿って延ばされた八角柱状を有し先端側に係合突起部２ｆと同様の一対のストッパ２ｈが設けられた係合突起部３ｆと、係合突起部３ｆの先端側に上記と同様の係合部２０とを備える。
係合突起部３ｆの外形状や大きさは、係合突起部２ｆと同じでもよいが、本実施形態では、連結端面３Ａから係合爪部２０ｂまでの距離Ｌ４が、連結凸部２８における連結端面２ｄから係合爪部２０ｂまでの距離Ｌ１よりも短い点のみが異なる。
【００５３】
係合突起部３ｆにおける係合部２０の係合アーム部２０Ａ、２０Ｂの対向方向は、中心軸線Ｏ３を通り、平側面３Ｄ、３Ｅに直交する方向である。
平側面３Ｄ、３Ｅには、係止面３ｇと穴奥面３ｈとの間で径方向に進退する解除ボタン２１がそれぞれ設けられている。
解除ボタン２１は、軸部２１ｂの一端部（第一端部）に術具駆動部２との連結を解除する操作を行う操作部２１ａが設けられた部材である。軸部２１ｂの他端部（第二端部）は中間部材本体３ａの中心に向けて挿入され、操作部２１ａは平側面３Ｄ（３Ｅ）の外方に突出して配置されている。
【００５４】
軸部２１ｂは、中間部材本体３ａの内部に挿入されたホルダ部材２２内を挿通され、ホルダ部材２２の内部に配置されたコイルバネ２３によって、中間部材本体３ａの径方向外側に付勢されている。
軸部２１ｂの長さは、操作部２１ａに外力が作用しないときは軸部２１ｂの他端部が係合穴部３ｃの内周面より径方向外側に退避し、操作部２１ａを押圧して中間部材本体３ａの内部側に押し込んだときに係合穴部３ｃの内周面から突出する長さに設定されている。
連結端面３Ａ、３Ｂの間には、図７に示すように、それぞれ４つのガイド穴３ｅ（第１の案内部）、ガイド穴３ｄ（第２の案内部）が中心軸線Ｏ３に沿う方向に貫通して設けられている。これらガイド穴３ｅ、３ｄは、中心軸線Ｏ３を中心とする放射状に配置されている。本実施形態では、中心軸線Ｏ３を通り互いに直交する２軸に沿って１組ずつ設けられている。
【００５５】
ガイド穴３ｅは、術具駆動部２を連結したときに、術具駆動部２の第１の入力部材１１の先端面およびガイド溝２ｋに対向する位置に形成された貫通穴である。本実施形態では、幅Ｗ１×厚さｈ１の矩形断面を備える角穴である。ここで、幅は周方向、厚さは径方向の寸法である。厚さｈ１は、第１の入力部材１１の幅Ｈ１以上の寸法に設定されている。
ガイド穴３ｅには、ガイド穴３ｅと同形状の矩形断面を有する角棒状の第１の中間伝達部材２６が摺動可能に挿入されている。
【００５６】
ガイド穴３ｄは、術具駆動部２を連結したときに、術具駆動部２の第２の入力部材１３の先端面に対向する位置に形成された貫通穴であり、本実施形態では、幅Ｗ１×厚さｈ２の矩形断面を備える角穴である。ここで、幅は周方向、厚さは径方向の寸法である。厚さｈ２は、第２入力部材１１の幅Ｈ２以上の寸法に設定されている。
ガイド穴３ｄには、ガイド穴３ｄと同形状の矩形断面を有する角棒状の第２の中間伝達部材２５が摺動可能に挿入されている。
各ガイド穴３ｄと湾曲側面３Ｃとの間には、図９に示すように、各ガイド穴３ｄの長手方向の中心部において、ガイド穴３ｄに貫通する長穴状のストッパ溝３ｂが設けられている。ストッパ溝３ｂの内部には、第２の中間伝達部材２５の一側面から突出された抜け止めピン２４が挿通されている。
このため、第２の中間伝達部材２５の進退可能範囲は、ストッパ溝３ｂの長手方向の開口量によって規制されている。
【００５７】
また、第１の中間伝達部材２６及び第２の中間伝達部材２５の長さは、図９に示すように、連結端面３Ａと連結端面３Ｂとの間の距離に等しい。
第１の中間伝達部材２６及び第２の中間伝達部材２５の材質は、いずれも駆動力を伝達可能な適宜剛性を有する金属または合成樹脂を採用することができる。
【００５８】
術具部４は、操作対象を操作する作動体を有し、中間部材３を介して術具駆動部２から伝達される駆動力によって作動体を駆動して、操作対象を操作し、中間部材３の連結端面３Ａに対して着脱可能に設けられている。
術具部４の作動体は、術具部４に対して進退する第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５の伝達する１軸方向に沿う駆動力によって動作可能な作動体であれば、適宜の作動体を採用することができる。
【００５９】
以下では、一例として、術具部４が把持鉗子であって、作動体として鉗子部と関節を有する場合の例で説明する。
術具部４の概略構成は、図２に示すように、全体として略軸状体であり、中心軸線Ｏ４に沿って先端側から、術具本体４Ａと、駆動力伝達部４Ｂとを備える。
術具本体４Ａは、図１０に示すように、先端側から、鉗子部３０（作動体）と、関節３１（作動体）と、軸部３２とを備える。
【００６０】
鉗子部３０は、カバー部材３０ｄに固定された回動軸３０ｃを中心に回動する鉗子片３０ａ、３０ｂを備える。鉗子片３０ａ、３０ｂの基端側には、図示略のワイヤ端部が連結され、ワイヤのもう一方の端部が第１の伝達部材４１Ｄ、４１Ｂのそれぞれの先端部である先端軸部４１ｂと軸部３２および関節３１内を挿通し連結されている。
【００６１】
鉗子片３０ａ、３０ｂは、図示略のワイヤによって第１の伝達部材４１Ｄ、４１Ｂとそれぞれ連結されているため、第１の伝達部材４１Ｄを基端側に後退させると鉗子片３０ａが開き、第１の伝達部材４１Ｂを基端側に後退させると鉗子片３０ｂが開く。反対に、第１の伝達部材４１Ｄを先端側に進出させると鉗子片３０ａが閉じ、第１の伝達部材４１Ｂを先端側に進出させると鉗子片３０ｂが閉じ、鉗子片３０ａ及び鉗子片３０ｂが接触することにより、鉗子が閉じることになる。
【００６２】
また、第１の伝達部材４１Ｄを基端側に後退させ、第１の伝達部材４１Ｂを先端側に進出させると鉗子片３０ａ、３０ｂは図示矢印Ｙ２方向に回動する。反対に，第１の伝達部材４１Ｄを先端側に進出させ、第１の伝達部材４１Ｂを基端側に後退させると鉗子片３０ａ、３０ｂは図示矢印Ｙ１方向に回動する。
関節３１は、鉗子部３０を軸部３２の軸方向に対して直交する方向に回動させる。鉗子部３０の基端部に設けられた被駆動軸３１ｃと、軸部３２の先端部に設けられた回動支軸３１ｂとが、回動アーム３１ｄによって連結されている。
【００６３】
被駆動軸３１ｃには、駆動リンク３１ａの先端側の端部が連結されている。また、駆動リンク３１ａの基端側の端部には、軸部３２内を挿通された第１の伝達部材４１Ａの先端部が回動可能に連結されている。また、駆動リンク３１ａは回転支軸３１ｂとも回動可能に連結されている。
このため、第１の伝達部材４１Ａの進退により、回転支軸３１ｂを中心として駆動リンク３１ａが被駆動軸３１ｃを回動させ被駆動軸３１ｃと連動して鉗子部３０が図示矢印Ｘ方向に回動する。
【００６４】
第１の伝達部材４１Ｃは図示していないリンクにより鉗子部３０の姿勢を維持するためにカバー部材３０ｄに連結されている。
軸部３２は、中心軸線Ｏ４を中心とする円柱状の外形を有し、内部に後述する第１の伝達部材４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄの各先端軸部４１ｂを内部に挿通させる部材である。軸部３２の基端側は駆動力伝達部４Ｂに接続されている。
各先端軸部４１ｂは、軸部３２の中心軸線Ｏ４を中心とする円周を４等分する位置に配置され、ガイド穴４ｊ（図１３Ａ参照）等によって、軸部３２内で進退可能に保持されている。
【００６５】
駆動力伝達部４Ｂは、図２に示すように、基端側に中間部材３の先端側と着脱可能に連結された基体部４ａを備える。
基体部４ａの基端側には、中間部材３の連結端面３Ａと当接する連結端面４ｄが形成されている。
基体部４ａの外形状は、本実施形態では、図１１に示すように、中心軸線Ｏ４と同軸となる位置で軸部３２の外形よりも大きな外形を有する八角柱状であり、図１２に示すように、連結端面４ｄの中心部に中間部材３の連結凸部２７と連結するための係合穴部４ｅが先端側に向かって延びている。
【００６６】
また、基体部４ａの外周側には、内部に後述する第２の伝達部材４３を収容する第２伝達部材収容部４ｃが径方向の外側に突出して設けられている。本実施形態では、第２伝達部材収容部４ｃは、八角柱状とされた基体部４ａの側面の１つおきに合計４個設けられている。
各第２伝達部材収容部４ｃの径方向の外形は、連結時の中間部材３の湾曲側面３Ｃの円筒状の外形に整列されている。
【００６７】
係合穴部４ｅの内部には、連結端面４ｄから距離Ｌ４の位置に係合穴部４ｅの外方に向かって延びる係止面４ｇが設けられる。係止面４ｇから距離Ｌ５だけ先端側には、係合穴部４ｅの穴奥面４ｈが位置している。距離Ｌ５は、係合部２０の係合爪部２０ｂよりも先端側の長さＬ２よりも大きな寸法である。
このような構成により、中間部材３の連結凸部２７を係合穴部４ｅに基端側から挿入すると、係合穴部４ｅから係合アーム部２０Ａ、２０Ｂの各傾斜部２０ｃを介して係合アーム部２０Ａ、２０Ｂの対向間隔を狭める力が作用する。係合穴部３ｃに連結凸部２７が押し込まれるにつれてコイルバネ２０ｄが圧縮されて連結凸部２７が係合穴部４ｅ内に挿入される。
【００６８】
係合部２０が係止面４ｇよりも先端側に押し込まれると、コイルバネ２０ｄに付勢された各係合爪部２０ｂが径方向外側に突出し、係止面４ｇに係止される。これにより、中間部材３が術具部４の駆動力伝達部４Ｂに連結できる（図１４参照）。
基体部４ａの中心軸線Ｏ４を挟んで対向する一対の側面には、係止面４ｇと穴奥面４ｈとの間で径方向に進退する解除ボタン２１がそれぞれ設けられている。
本実施形態では、解除ボタン２１は、中間部材３に設けられた解除ボタンと同様の構成を有する。
このため、軸部２１ｂの長さは、操作部２１ａに外力が作用しないときは軸部２１ｂの他端部が係合穴部４ｅの内周面より径方向外側に退避し、操作部２１ａを押圧して基体部４ａの内部側に押し込んだときに係合穴部４ｅの内周面から突出する長さに設定されている。
【００６９】
基体部４ａおよび各第２伝達部材収容部４ｃの内部には、図１１に示すように、第２伝達部材収容部４ｃごとに、往復駆動部４０が設けられている。各往復駆動部４０の構成は、本実施形態では同一であるが、それぞれを区別する場合には、図１１における図示反時計回りに往復駆動部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄと称する場合がある。
【００７０】
往復駆動部４０は、図１３Ａに示すように、第１の伝達部材４１、第２の伝達部材４３、およびピニオン４２を備える。
第１の伝達部材４１は、連結端面４ｄにおいて連結された中間部材３の第１の中間伝達部材２６の進出時に第１の中間伝達部材２６から駆動力を受けて、中心軸線Ｏ４に沿う方向に移動し、先端側に連結された鉗子部３０または関節３１に駆動力を伝達する棒状部材である。
このため、各第１の伝達部材４１は、中間部材３の連結時において、各第１の中間伝達部材２６と対向する位置に配置され、それぞれ対向する第１の中間伝達部材２６と当接した状態で、連結端面４ｄおよび連結端面３Ａの間を進退移動できる。
第１の伝達部材４１は、本実施形態では、全体として角棒状とされ幅Ｗ１×厚さＨ３の断面形状を有している。ただし、第１の伝達部材４１の基端側の一側面にはラック部４１ａが形成されている。また、厚さＨ３は、第１の中間伝達部材２６の厚さｈ１以下に設定されている。
【００７１】
第１の伝達部材４１の材質は、駆動力を伝達するため適宜の剛性を備えた材質が好ましく、例えば、金属を採用することができる。
第１の伝達部材４１の先端側には、ラック部４１ａを有しない矩形断面の角棒状の先端軸部４１ｂが形成されている。先端軸部４１ｂは、軸部３２のガイド穴４ｊに進退可能に挿通されている。
また、ラック部４１ａが形成された第１の伝達部材４１の基端側の部分は、ラック部４１ａを径方向外側に向けた状態で、第１の伝達部材４１を摺動可能に保持する幅Ｗ１のガイド溝４ｉに収容されている。
【００７２】
往復駆動部４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに対応してそれぞれ第１の伝達部材４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄと称すると、本実施形態では、第１の伝達部材４１Ｂ、４１Ｄは鉗子部３０に駆動力を伝達し、第１の伝達部材４１Ａ、４１Ｃは関節３１に駆動力を伝達する。
第２の伝達部材４３は、連結端面４ｄにおいて連結された中間部材３の第２の中間伝達部材２５の進出時に第２の中間伝達部材２５から駆動力を受けて、中心軸線Ｏ２に沿って第２の中間伝達部材２５と同方向に移動する棒状部材である。本実施形態では、全体として略角棒状とされ幅Ｗ１×厚さＨ４の断面形状を有している。ただし、第２の伝達部材４３の一側面には第１の伝達部材４１のラック部４１ａと同形状のラック部４３ａが形成されている。また、厚さＨ４は、第２の中間伝達部材２５の厚さｈ２以下に設定されている。
【００７３】
第２の伝達部材４３の材質は、駆動力を伝達するため適宜の剛性を備えた材質が好ましく、例えば、金属を採用することができる。
第２の伝達部材４３においてラック部４３ａの裏面側の側面には、第２の伝達部材４３の進退量を規制するとともに、第２の伝達部材４３の位置を外方から手動操作する操作部材４４が突出して設けられている。
このような構成の第２の伝達部材４３は、ラック部４３ａを径方向内側に向けた状態で、第２の伝達部材４３を摺動可能に保持するガイド溝４ｋに収容されている。
【００７４】
ガイド溝４ｋは、第２伝達部材収容部４ｃの内部に中心軸線Ｏ４に沿う方向に貫通して延ばされた溝部であり、第２の伝達部材４３のラック部４３ａと反対側の側面と摺動する溝底面と、第２の伝達部材４３のラック部４３ａに隣接する側面を案内する溝側面とを有する。
【００７５】
ガイド溝４ｋの溝底面には、溝長手方向に沿って長穴状のストッパ溝４ｂが貫通されている。ストッパ溝４ｂの内部には、第２の伝達部材４３の操作部材４４が挿通されている。
このため、第２の伝達部材４３の進退可能範囲は、ストッパ溝４ｂの長手方向の開口量によって規制されている。
ガイド溝４ｋの溝側面には、第２の伝達部材４３に向かって突出する凸部４ｎが、ガイド溝４ｋの基端側を除いて設けられている。凸部４ｎを設けない範囲は、連結端面４ｄから第２の中間伝達部材２５が進出する可能性のある範囲までである。
【００７６】
一方、第２の伝達部材４３の側面は、凸部４ｎと係合する段部４３ｃが設けられ、これにより、第２の伝達部材４３が進退する際に、ラック部４３ａと反対側の第２の伝達部材４３の側面がガイド溝４ｋの溝底面に対して密接して摺動できる。
ガイド溝４ｉ、４ｋは、それぞれ第１の伝達部材４１、第２の伝達部材４３の外形の合わせた別個の矩形状の２つのガイド穴で構成してもよいが、本実施形態では、互いに径方向に連通し、係合穴部４ｅ側に開口する径方向に長い矩形断面溝が構成されている。すなわち、この矩形溝の径方向内側の溝底部にガイド溝４ｋが、径方向外側の開口部にガイド溝４ｉが形成されている。
このため、ガイド溝４ｉ、４ｋには、これらの周方向の幅Ｗ１と同幅以下の棒状部材であれば、第１の伝達部材４１、第２の伝達部材４３よりも断面積の大きな棒状部材が、挿入可能である。
【００７７】
ピニオン４２は、第１の伝達部材４１のラック部４１ａおよび第２の伝達部材４３のラック部４３ａに係合するギヤである。
ピニオン４２の回転軸４２ａは、術具部４の基端側に付勢された状態で、連結端面４ｄから略一定の位置に回動可能に支持されている。
本実施形態では、図１３Ｂに示すように、ピニオン４２を側方から覆う第２伝達部材収容部４ｃおよび基体部４ａにおいて中心軸線Ｏ４（図１３Ｂには図示略、図１３Ａ参照）に沿う方向延ばされたガイド穴４ｍが設けられ、このガイド穴４ｍ内に摺動可能に保持された摺動ブロック４２ｂによって回転軸４２ａが回動可能に支持されている。
【００７８】
摺動ブロック４２ｂは、ガイド穴４ｍ内の先端側（図１３Ｂの図示左側）に配置されたコイルバネ１８（術具部側付勢手段）によって基端側に向かって付勢されている。
このため、ピニオン４２は、ラック部４１ａ、４３ａとの間にバックラッシがあっても、基端側に付勢されているため、ラック部４１ａ、４３ａに対してがたつきなく係合されている。
【００７９】
また、ガイド穴４ｍ内のコイルバネ１８は、第１の伝達部材４１および第２の伝達部材４３の全体も基端側に付勢している。
このような構成の２組の往復駆動部４０が、本実施形態では、図１１に示すように、中心軸線Ｏ４に直交する２軸方向にそれぞれ対向して設けられている。また、いずれの往復駆動部４０においても、第１の中間伝達部材２６が第２の中間伝達部材２５に比べて、連結端面４ｄの中心側に配置されている。また、連結端面４ｄにおいて第１の中間伝達部材２６および第２の中間伝達部材２５を結ぶ方向を往復駆動部４０の配置方向と定義するとき、各往復駆動部４０は、術具部４の中心軸線Ｏ４を中心として、放射状をなして配置されている。
【００８０】
また、図１４に示すように、術具駆動部２の連結凸部２８を中間部材３の係合穴部３ｃに挿入し、中間部材３の連結凸部２７を術具部４の係合穴部４ｅに挿入して、それぞれ連結端面２ｄ、３Ｂと、連結端面３Ａ、４ｄとがそれぞれ当接するように押し込む。これにより、各係合部２０が、係止面３ｇ、４ｇに係止される。このように、本実施形態では、術具駆動部２、中間部材３、術具部４を、それぞれの中心軸線Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４を同軸に配置して、各中心軸線に沿う方向に挿入することによって、連結が完了する。
これにより、図２に示すように、術具部４、中間部材３、術具駆動部２が連結され、医療用マニピュレータ１が組み立てられる。
【００８１】
このとき、術具部４、中間部材３、術具駆動部２は、連結凸部２７、２８によって中心軸線Ｏ４、Ｏ３、Ｏ２回りの位置決めがなされ、放射状に配置された、往復駆動部４０、ガイド穴３ｄ、３ｅ、往復駆動部１０の配置位置が互いに整列されている。
このため、ガイド溝４ｋ、ガイド穴３ｄ、ガイド溝２ｊの径方向外側の溝底面の位置と、周方向における各溝側面の位置とが整列されている。また、ガイド溝４ｉ、ガイド穴３ｅ、ガイド溝２ｋの径方向内側の溝底面の位置が整列されている。また、ガイド溝４ｉ、ガイド穴３ｅ、ガイド溝２ｋの周方向における各溝側面の位置が整列されている。
【００８２】
また、各往復駆動部１０、４０は、中間部材３の第２の中間伝達部材２５、第１の中間伝達部材２６を介して対向している。また、ピニオン４２は回転軸４２ａを付勢するコイルバネ１８によって基端側に付勢されている。
このため、図１５に示すように、第１の入力部材１１の先端部と第１の伝達部材４１の基端部とは、それぞれ第１の中間伝達部材２６の基端部と先端部とに当接されている。
また、第２の入力部材１３の先端部と第２の伝達部材４３の基端部とは、それぞれ第２の中間伝達部材２５の基端部と先端部とに当接されている。
【００８３】
上記のように構成された医療用マニピュレータ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、例えば、スレーブアーム２００ａに取り付けた場合を例にとって説明する。
図１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃは、本発明の第１の実施形態の医療用マニピュレータの主要部の模式的な動作説明図である。
まず操作者Ｏｐは、上記の医療用マニピュレータシステムにおいて、術具２４０ａ、アダプタ２２０ａ、およびスレーブアーム２００ａの代わりに、上記のように組み立てられた医療用マニピュレータ１を装着し、術具駆動部２をスレーブ制御回路４００に電気的に接続する。また、必要に応じて、他の術具である術具２４０ｂ〜２４０ｄをアダプタ２２０ｂ〜２２０ｄに接続する。
【００８４】
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または回動運動に変換される。
例えば、医療用マニピュレータ１を用いた操作が入力されると、操作量に応じて、術具駆動部２の各モータ１６が回転される。
各モータ１６の回転運動は、各直動変換部１５によって対応する直動運動に変換され、各直動変換部１５に接続された第１の入力部材１１の基端軸部１１ｂ（図１５参照）を中心軸線Ｏ２に沿う方向に進退させる。
【００８５】
モータ１６が停止している場合、図１６Ａに示すように、連結端面２ｄ、３Ｂにおいて、第１の入力部材１１および第１の中間伝達部材２６と、第２の入力部材１３および第２の中間伝達部材２５とが対向し、連結端面３Ａ、４ｄにおいて、第１の中間伝達部材２６および第１の伝達部材４１と、第２の中間伝達部材２５および第２の伝達部材４３とが対向されている。
作動体のリンク等に連結された第１の伝達部材４１の先端部は、初期位置Ｓに位置している。
【００８６】
また、図１６Ａでは特に図示しないが、ガイド溝４ｋ、ガイド穴３ｄ、およびガイド溝２ｊと、ガイド溝４ｉ、ガイド穴３ｅ、およびガイド溝２ｋとは、いずれも上述の通りに整列されている。このため、連結端面２ｄ、３Ｂにおいて、第１の入力部材１１および第１の中間伝達部材２６と、第２の入力部材１３および第２の中間伝達部材２５とは、相互に軸方向に進退可能である。また、中間伝達部材２６および第１の伝達部材４１と、第２の中間伝達部材２５および第２の伝達部材４３とは、連結端面３Ａ、４ｄにおいて、相互に軸方向の進退が可能である。
【００８７】
まず、図１６Ｂに示すように、第１の入力部材１１が先端側にΔＸだけ進出した場合、第１の中間伝達部材２６の基端部は、第１の入力部材１１から押圧されることにより駆動力を受けるため、先端側に移動する。
また、第１の中間伝達部材２６の先端側に当接する第１の伝達部材４１の基端部は、第１の中間伝達部材２６から押圧されることにより駆動力を受ける。このとき、駆動力に対して、第１の入力部材１１、第１の中間伝達部材２６、第１の伝達部材４１の圧縮剛性は、充分大きいため、作動体の負荷によって、各部材に圧縮応力が発生しても、圧縮変形量はΔＸに比べて無視できる程度である。このため、第１の伝達部材４１の先端も初期位置ＳからΔＸだけ先端側に移動する。
これにより、第１の伝達部材４１から作動体に駆動力が伝達され、作動体が駆動される。
【００８８】
一方、第１の入力部材１１、第１の伝達部材４１が先端側に移動すると、それぞれのラック部４１ａに係合されたピニオン４２が図示時計回りに回動される。この結果、第１の入力部材１１、第１の伝達部材４１に伝達される駆動力は、ピニオン４２を介して、第２の入力部材１３、第２の伝達部材４３にも伝達される。
これにより、第２の入力部材１３、第２の伝達部材４３が、第１の入力部材１１、第１の伝達部材４１と反対方向の基端側にΔＸだけ後退し、間に挟まれた第２の中間伝達部材２５も基端側にΔＸだけ後退する。
【００８９】
次に、図１６Ｃに示すように、図１６Ａの状態から第１の入力部材１１が基端側にΔＹだけ後退した場合、第１の入力部材１１は、第１の中間伝達部材２６の基端部から離間しようとするため、第１の入力部材１１から第１の中間伝達部材２６に直接的に駆動力が伝達されることはない。
ただし、第１の入力部材１１の後退に際し、付勢手段１３ｂの付勢力により、第２の入力部材１３が先端側へ押圧されることにより、第２の入力部材１３は第２の伝達部材４３を先端側へ押圧する。さらに、第２の伝達部材４３からピニオン４２を介して第１の伝達部材４１へと駆動力が伝達される。すなわち、第１の伝達部材４１に、ピニオン４２によって駆動力および移動量が第２の伝達部材４３から反転して伝達され、第１の伝達部材４１がΔＹだけ後退する。
これにより、第１の伝達部材４１の先端部が、初期位置ＳからΔＹだけ後退して、作動体に駆動力が伝達され、作動体が駆動される。
【００９０】
一方、第１の伝達部材４１の基端部によって第１の中間伝達部材２６の先端部が押圧され、基端側にΔＹだけ後退されるため、第１の中間伝達部材２６がΔＹだけ後退し、第１の中間伝達部材２６と第１の入力部材１１との当接状態が維持される。
このように、本実施形態の医療用マニピュレータ１によれば、第１の入力部材１１を先端側に進出させた場合でも、基端側に後退させた場合でも、往復駆動部１０、４０が、駆動力および移動量を反転する作用を備えるため、第１の伝達部材４１は第１の入力部材１１の動きに追従して進退することができる。
医療用マニピュレータ１において、第１の入力部材１１、第２の入力部材１３は、術具部２との着脱方向における一端部である連結端面２ｄに対をなして配置されるとともに、互いに逆向きに進退移動可能とされ、術具部４側に進出する際に進出方向に駆動力を伝達する入力部材を構成している。
【００９１】
また、ピニオン４２は、第１の伝達部材４１および第２の伝達部材４３に係合されている。また、ピニオン４２は、第１の伝達部材４１および第２の伝達部材４３の一方の移動量を、第１の伝達部材４１および第２の伝達部材４３の他方に移動方向を反転させて伝達する術具部側反転連動部材を構成している。
このように、術具部側反転連動部材を備えていることから、付勢手段１３ｂと第１の入力部材１１および第２の入力部材１３を介して、第１の伝達部材４１および第２の伝達部材４３を一つの駆動源であるモータ１６にて進退させることができる。
【００９２】
次に、医療用マニピュレータ１の着脱動作について説明する。
医療用マニピュレータ１では、連結凸部２８、係合穴部３ｃ、連結凸部２７、係合穴部４ｅが、それぞれ対応する術具駆動部２、中間部材３、術具部４の中心軸線Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４に平行に延ばされており、中心軸線Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４に沿う方向がそれぞれの着脱方向である。
【００９３】
また、第１の入力部材１１、第１の中間伝達部材２６、および第１の伝達部材４１と、第２の入力部材１３、第２の中間伝達部材２５、および第２の伝達部材４３とは、いずれもそれぞれ対応する中心軸線Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４に平行に配置されている。
このため、上述したように、術具駆動部２、中間部材３、術具部４を、それぞれの中心軸線Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４を同軸に配置して、各中心軸線に沿う方向に挿入することによって連結を行うことができる。
【００９４】
その際、上記の説明では、図１５に示すように、第１の入力部材１１、第２の入力部材１３の端部が連結端面２ｄに整列し、第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５の端部がそれぞれ連結端面３Ａ、３Ｂに整列し、第１の伝達部材４１、４３の端部が連結端面４ｄに整列した状態で連結が行われる場合の例で説明したが、これらの入力部材、中間伝達部材、伝達部材の端部は、各連結端面に対して進退した状態でも容易に連結することができる。
【００９５】
中間部材３から術具部４を取り外すには、術具部４の側方に突出された一対の解除ボタン２１をそれぞれ内側に押し込む。これにより、各軸部２１ｂの端部が、係合アーム部２０Ａ、２０Ｂを中心軸線Ｏ４に向かって押圧し、係合爪部２０ｂと係止面４ｇとの係止を解除する。これにより、術具部４と中間部材３とを中心軸線Ｏ４、Ｏ３に沿う方向に互いに離間させることが可能である。
【００９６】
その際、第１の伝達部材４１と第１の中間伝達部材２６とは、中心軸線Ｏ４に沿う方向に当接しているだけであり、第２の伝達部材４３と第２の中間伝達部材２５とは、中心軸線Ｏ３に沿う方向に当接しているだけである。このため、連結端面４ｄ、３Ａに対して進退した状態であっても、第１の伝達部材４１と第１の中間伝達部材２６とは、互いに容易に離間することが可能であり、第２の伝達部材４３と第２の中間伝達部材２５とも互いに容易に離間することが可能である。
このため、解除ボタン２１を押し込んで、術具駆動部２および中間部材３を軸方向に離間させるだけの動作で、中間部材３から術具部４を取り外すことができる。
なお、この取り外し動作において、中間部材３は、術具駆動部２に装着した状態でもよいし、予め術具駆動部２から取り外した状態でもよい。
【００９７】
同様に、術具駆動部２から中間部材３を取り外すには、中間部材３の側方に突出された一対の解除ボタン２１をそれぞれ内側に押し込む。これにより、各軸部２１の端部が、係合アーム部２０Ａ、２０Ｂを中心軸線Ｏ３に向かって押圧し、係合爪部２０ｂと係止面３ｇとの係止を解除する。これにより、中間部材３と術具駆動部２とを中心軸線Ｏ３、Ｏ２に沿う方向に互いに離間させることが可能である。
その際、第１の中間伝達部材２６および第１の入力部材１１と、第２の中間伝達部材２５および第２の入力部材１３は、それぞれ中心軸線Ｏ３、Ｏ２に沿う方向に当接しているだけであるため、連結端面３Ｂ、２ｄに対して進退した状態であっても、互いに容易に離間することが可能である。
このため、解除ボタン２１を押し込んで、中間部材３および術具駆動部２を軸方向に離間させるだけの動作で、術具駆動部２から中間部材３を取り外すことができる。
【００９８】
この取り外し動作において、中間部材３は、術具部４に装着した状態でもよいし、予め術具部４から取り外した状態でもよい。
術具部４は、術具駆動部２から取り外した場合、第１の伝達部材４１に駆動力が伝達されなくなるが、本実施形態では、第２の伝達部材４３に操作部材４４が設けられているため、操作部材４４の位置を手動で調整することにより、第１の伝達部材４１に駆動力を伝達することができる。
このため、術具部４を取り外して仕舞ったりする場合などに、取り外した後でも、鉗子部３０の開閉状態を変更したり、関節３１の曲がりを変更したりすることが容易となる。また、第１の伝達部材４１、第２の伝達部材４３の進退位置を調整して、連結端面４ｄに整列するように格納することが容易となる。
【００９９】
このように、医療用マニピュレータ１では、入力部材、中間伝達部材、伝達部材の進退方向が着脱方向に平行であるため、連結時には軸方向に沿って互いを押し込むのみで連結を行うことができ、取り外す場合には、解除ボタン２１を押し込む動作を行った後に軸方向に沿って離間させるだけでよい。このため、例えば、挿入や連結に回転動作等の動作が発生しないため、容易かつ迅速に着脱を行うことができる。
【０１００】
本実施形態の医療用マニピュレータ１によれば、術具駆動部からの駆動力を術具部に伝える対をなす入力部材と、第１および第２の伝達部材とを着脱方向の端部において対向して配置して駆動力を伝達することにより、着脱方向のみに移動して着脱を行うことができるため、術具部の術具駆動部に対する着脱を容易かつ迅速に行うことができる。
【０１０１】
［第２の実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図１７は、本実施形態の医療用マニピュレータの主要部を示す模式図である。図１８は、本実施形態の医療用マニピュレータの作用を説明するための図である。
本実施形態の医療用マニピュレータ１Ｂは、図１７に主要部を模式的に示すように、第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３が進退自在に連結されたベース５５と、ベース５５を内部に保持する筐体５６と、ベース５５を筐体５６に対して先端側へと付勢するようにベース５５と筐体５６とに連結された付勢手段５７（第二付勢手段）とを有する。
また、直動変換部１５と第１の入力部材１１とは、任意の位置関係で着脱することができる。
【０１０２】
さらに、本実施形態では、第１の入力部材１１に形成されたラック１１ａと、第２の入力部材１３に形成されたラック１３ａと、第１の入力部材１１のラック１１ａと第２の入力部材１３のラック１３ａとに係合して第１の入力部材１１と第２の入力部材１３とを連結するピニオン１２とを備えている。
すなわち、本実施形態では、ラックアンドピニオンの機構によって、第１の入力部材１１と第２の入力部材１３とは、進退移動方向が互いに反転するように動作する。
【０１０３】
ピニオン１２は、第１の入力部材１１のラック１１ａおよび第２の入力部材１３のラック１３ａに係合するギヤである。ピニオン１２は、第１の入力部材１１および第２の入力部材１３に係合され、第１の入力部材１１の移動量を、第２の入力部材１３に移動方向を反転させて伝達する駆動部側反転連動部材を構成している。
このように、駆動部側反転連動部材を備えていることから、一つの駆動源であるモータ１６にて直動変換部１５を介して第１の入力部材１１および第２の入力部材１３を進退させることができる。
【０１０４】
ピニオン１２の回転軸１２ａは、術具駆動部２の先端側に付勢された状態で、連結端面２ｄから略一定の位置に回動可能に支持されている。
本実施形態では、術具駆動部２に対する術具部４の取り付け作業時には、第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３は、第１の伝達部材４１及び第２の伝達部材４３に対して押し付けられる。ここで、第１の入力部材１１の先端と第１の伝達部材４１の基端との間や、第２の入力部材１３の先端と第２の伝達部材４３の基端との間に隙間が生じている場合において、付勢手段５７が収縮することによってこれらの隙間が無くなり、第１の入力部材１１の先端と第１の伝達部材４１の基端とは密着し、第２の入力部材１３の先端と第２の伝達部材４３の基端とは密着する。
【０１０５】
第１の入力部材１１の先端と第１の伝達部材４１の基端とが密着し、第２の入力部材１３の先端と第２の伝達部材４３の基端とが密着するので、本実施形態にいても上述の第１実施形態と同様に作動体を動作させることができる。
本実施形態において、直動変換部１５と第１の入力部材１１とは、一定の位置関係において固定されているので、付勢手段５７の作用に加えて、第１の伝達部材４１と第２の伝達部材４３との相対位置関係が変化することにより、上述の隙間が無くなる。
【０１０６】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態の医療用マニピュレータについて説明する。図２０は、本実施形態の医療用マニピュレータを示す模式的な平面図である。図２１は、本実施形態の医療用マニピュレータを示す模式的な側面図である。図２２は、本実施形態の医療用マニピュレータの作用を説明するための図である。図２３は、複数のピニオンを同時に移動させるためのワイヤ及びスライダの構成を示す模式図である。
【０１０７】
図２０に示す医療用マニピュレータ１Ｃは、第２実施形態で説明した構成と同様に、術具部４と術具駆動部２とを連結できる構成を有する。
また、図２０及び図２１に示すように、本実施形態の医療用マニピュレータ１Ｃは、付勢手段１３ｂ、直動変換部１５（駆動源）、及びモータ１６（駆動源）を有していない。さらに、本実施形態の医療用マニピュレータ１Ｃは、第１の入力部材１１のラック１１ａと第２の入力部材１３のラック１３ａとに係合して第１の入力部材１１と第２の入力部材１３とを連結するピニオン１２と、ラック１１ａ、１３ａとピニオン１２との係合状態を変更し、且つピニオン１２を回転動作させる係脱機構付きアクチュエータ６０とを備えている。なお、本実施形態では、第１の入力部材１１、第二の入力部材１３、及び係脱機構付きアクチュエータ６０は、ベース５５上に設けられ、ベース５５は付勢手段５７により先端側へと付勢される。
また、本実施形態では、第１の入力部材１１には、第１の入力部材１１を先端側へ向かって付勢する付勢手段１１ｃ（第１の駆動部側付勢手段）が設けられている。さらに、本実施形態では、第２の入力部材１３には、第２の入力部材１３を先端側へ向かって付勢する付勢手段１３ｃ（第２の駆動部側付勢手段）が設けられている。
付勢手段１１ｃ、１３ｃは、第１の伝達部材４１や第２の伝達部材４３を移動させる付勢力に満たない弱い付勢力を有している。
【０１０８】
術具駆動部２に対する術具部４の取り付け作業時には、ピニオン１２がラック１１ａ、１３ａに係合する前において、付勢手段１１ｃ、１３ｃの付勢力によって、第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３は、第１の伝達部材４１及び第２の伝達部材４３に対して押し付けられる。
【０１０９】
本実施形態では、付勢手段１１ｃ、１３ｃを備えた例を説明したが、付勢手段１１ｃ、１３ｃが無くても良い。この場合の取り付けは、ピニオン１２がラック１１ａ、１３ａに係合する前において、術具駆動部２及び術具部４を下に向けて、重力により、第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３を第１の伝達部材４１及び第２の伝達部材４３に対して押し付ける。
係脱機構付きアクチュエータ６０は、ピニオン１２の回転中心方向へとピニオンを進退可能にピニオン１２を支持するガイド６１と、ガイド６１とともにピニオン１２を回転させるためのウォームホイール６３と、ウォームホイール６３に係合するウォームギア６４と、ウォームギア６４を回転動作させるモータ６５とを有する。
【０１１０】
ガイド６１は、例えば手作業によってピニオン１２をその回転中心方向へと進退させることにより、ピニオン１２がラック１１ａ、１３ａに係合した状態と、ピニオン１２がラック１１ａ、１３ａとの両方から離れた状態との切り替えができるように構成されている。本実施形態では、ガイド６１には、ピニオン１２をその回転軸方向へ移動させるためのワイヤｗ１が設けられている。また、ピニオン１２には、ピニオン１２をその回転軸方向へ移動させるためのワイヤｗ２が設けられている。
【０１１１】
ガイド６１に設けられたワイヤｗ１は、ウォームホイール６３に形成された貫通孔６３ａを通じて、ピニオン１２が配された側からその反対側へと引き出されている。
ワイヤｗ１及びワイヤｗ２をそれぞれ牽引することによってピニオン１２がその回転軸方向へ進退移動する。
また、図２３に示すように、例えば複数のピニオン１２を同時に進退移動させる目的で、各ピニオンを案内するワイヤｗ１、ｗ２をそれぞれ一括して牽引するスライダ６６が設けられていてもよい。
本実施形態では、ピニオン１２がラック１１ａ、１３ａに係合した状態では、モータ６５が回転動作することにより上述の第１実施形態で説明したように作動体３０が動作する。また、ピニオン１２がラック１１ａ、１３ａとの両方から離れた状態では、モータ６５が回転動作しても作動体３０へは駆動力が伝達されない。
【０１１２】
また、図２０及び２２に示すようにピニオン１２がラック１１ａ、１３ａとの両方から離れた状態、且つ術具部４が術具駆動部２から取り外された状態では、第１の入力部材１１と第２の入力部材１３とは進退自在である。
【０１１３】
本実施形態の医療用マニピュレータ１Ｃの作用について説明する。
本実施形態の医療用マニピュレータ１Ｃにおいて作動体３０を使用する時には、第１の入力部材１１の先端部および第１の伝達部材４１の基端部と、第２の入力部材１３の先端部および第２の伝達部材４３の基端部とは、それぞれ直接に対向し、互いに当接されている（例えば図１６参照）。さらに、図２０から図２２に示すように、係脱機構付きアクチュエータ６０により、ラック１１ａ，１３ａに対してピニオン１２が係合しており、ピニオン１２を回転させることで第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３を進退動作させることができる。
【０１１４】
術具駆動部２に対して術具部４を取り付ける作業時には、まず、ピニオン１２がラック１１ａ、１３ａから離れた状態とし、続いて、上述の第２実施形態と同様に第１の入力部材１１と第１の伝達部材４１とを連結し、第２の入力部材１３と第２の伝達部材４３とを連結する。このとき、第１の伝達部材４１及び第２の伝達部材４３は移動せず、第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３の方が、第１の伝達部材４１及び第２の伝達部材４３の位置に応じて移動する。このため、作動体３０へ無用な駆動力がかからない。
その後、ラック１１ａ、１３ａに対してピニオン１２を係合させることにより、第１の入力部材１１と第２の入力部材１３とは、互いに逆方向に進退動作するように動作方向が規制され、また、モータ６５の駆動力によって動作するようになる。
【０１１５】
第１の伝達部材４１及び第２の伝達部材４３の位置関係は、術具部４に設けられた作動体３０の状態に応じて定まっている。ここで、例えば、軟性の術具２４０ｄの場合、軟性のワイヤを使用しており、また消化管等の湾曲した空間内で処置を行うので、作動体３０の状態は、作動体３０自身の状態に加えて、作動体３０に繋がる軟性のワイヤの湾曲状態の影響も受ける。例えば、軟性の術具２４０ｄにおける軟性のワイヤが牽引されると、軟性のワイヤによって術具２４０ｄ全体が変形する可能性もある。
【０１１６】
本実施形態では、術具駆動部２に対して術具部４を取り付ける作業において、第１の伝達部材４１と第２の伝達部材４３とのいずれも動作しない状態で術具駆動部２に対して術具部４が装着される。その結果、術具駆動部２に対して術具部４を取り付ける作業時において作動体３０及び作動体３０を含む術具２４０ｄ全体が無用に動作することを予防できる。
さらに、付勢手段５７は、ピニオン１２がラック１１ａ、１３ａに係合するときの噛み合わせのずれを吸収する。このため、第１の入力部材１１と第１の伝達部材４１との間の隙間と、第２の入力部材１３と第２の伝達部材４３との間の隙間とをなくし、バックラッシュが発生することが防止ができる。
【０１１７】
（変形例）
次に、上述の実施形態の変形例について説明する。図２４は、本変形例の構成を示す斜視図である。
本変形例では、ラック１１ａ，１３ａにおける歯の一部の形状に特徴を有する。
図２４に示すように、ラック１１ａ，１３ａにおいて、ピニオン１２が挿入されるときの入口側の端はテーパー状の案内部１１ａａ、１３ａａを有する。ラック１１ａ、１３ａに形成された案内部１１ａａ、１３ａａは、ピニオン１２に形成された歯を、ラック１１ａ、１３ａの各歯の間に案内することができる。
なお、ピニオン１２においても、ラック１１ａ、１３ａに形成されたテーパーと同様にテーパー状をなす案内部が形成されていてもよい。
【０１１８】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図２５は、本実施形態の医療用マニピュレータの一部の構成を示す模式的な側面図である。図２６は、本実施形態の医療用マニピュレータの一部の構成を示す模式的な正面図である。
【０１１９】
図２７及び図２８は、本実施形態の医療用マニピュレータの作用を説明するための図である。
図２５及び図２６に示すように、本実施形態の医療用マニピュレータ１Ｄは、係脱機構付きアクチュエータ６０に代えて、構成が異なる係脱機構付きアクチュエータ７０を備えている点が異なる。
【０１２０】
係脱機構付きアクチュエータ７０は、第１実施形態で説明した第１の入力部材１１と同方向に進退可能な第１のラック７１と、第１実施形態で説明した第２の入力部材１３と同方向に進退可能な第２のラック７２と、第１のラック７１と第２のラック７２とを進退自在に保持し、ピニオン１２の回転軸と連結されたラックホルダ７３とを有している。
ラック７１は、第１の入力部材１１に対して摩擦係合する摩擦面を有している。ラック７２は、第２の入力部材１３に対して摩擦係合する摩擦面を有している。
ピニオン１２は、ラック７１とラック７２とが互いに逆方向に進退するようにラック７１とラック７２とを連結している。
【０１２１】
ラックホルダ７３は、ラック７１及びラック７２を、ピニオン１２の回転軸方向へと進退動作させることにより、ラック７１及びラック７２が第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３に接した状態と、ラック７１及びラック７２が第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３から離間した状態とを切り替える。
なお、本実施形態においても、ピニオン１２は、モータ等による駆動力が伝達されることにより回転するように構成されている。
【０１２２】
本実施形態では、第３実施形態においてピニオン１２をラック１１ａ、１３ａに対して係脱していたことに対して、ラック７１及びラック７２を第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３に対して摩擦により係脱する点が異なっている。
このような構成であっても、上述の第３実施形態と同様の効果を奏する。
また、本実施形態では、ラック７１及びラック７２を第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３から離間させるためにラックホルダ７３を移動させる距離が小さくてすむ。
【０１２３】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図２９は、本実施形態の医療用マニピュレータの一部の構成を示す模式的な正面図である。
本実施形態の医療用マニピュレータ１Ｅは、第２実施形態で説明した医療用マニピュレータ１Ｂに対して、及びピニオン１２の形状が異なっている。
すなわち、図２９に示すように、本実施形態の医療用マニピュレータ１Ｅは、ピニオン１２においてラック１１ａ、１３ａの間に挿入される側の部分に、ピニオン１２の外径が漸次変化するテーパー状の傾斜面１２ｂが設けられている。
【０１２４】
傾斜面１２ｂを有するピニオン１２は、ラック１１ａとラック１３ａとの隙間の大きさよりもピニオン１２が小径であることによって、ラック１１ａとラック１３ａとの間にスムーズにピニオン１２が挿入されるように構成されている。
【０１２５】
ラック１１ａ、１３ａにおいて、ピニオン１２の外径よりもラック１１ａ、１３ａの隙間の大きさが大きくなるように一部が傾斜されていてもよい。
ラックアンドピニオンの機構によって第１の入力部材１１と第２の入力部材１３とを連結する構成に代えて、第１の入力部材１１と第２の入力部材１３とに摩擦係合するローラーを利用して第１の入力部材１１と第２の入力部材１３とを連結してもよい。例えば、モータ等によって回転駆動される円錐台状のローラーと、このローラーの外周面に接触するように第１の入力部材１１及び第２の入力部材１３に形成された摩擦面とを有する。
【０１２６】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
上記各実施形態の医療用マニピュレータによれば、術具駆動部からの駆動力を術具部に伝える一対の入力部材と、第１および第２の伝達部材とを着脱方向の端部において対向して配置して駆動力を伝達することにより着脱方向のみに移動して着脱を行うことができるため、術具部の術具駆動部に対する着脱を容易かつ迅速に行うことができる。
【符号の説明】
【０１２８】
２  術具駆動部
４  術具部
１１  第１の入力部材（入力部材の一方）
１２  駆動部側反転連動部材（ピニオン）
１３  第２の入力部材（入力部材の他方）
１３ｂ  付勢手段（駆動部側付勢手段）
１５  直動変換部（駆動源）
１６  モータ（駆動源）
４１Ｄ、４１Ｂ  第１の伝達部材
４３  第２の伝達部材
４２  術具部側反転連動部材（ピニオン）
５７  付勢手段（第二付勢手段）
６０  係脱機構付きアクチュエータ
【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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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