(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持部と、
前記把持部を保持する支持体と、
前記支持体を回転可能に支持する第１の回転軸と、
前記第１の回転軸を保持するベース部品と、
前記把持部を動作させる駆動力を伝達する複数の把持部ワイヤと、
前記複数の把持部ワイヤの一部の把持部ワイヤをガイドするガイドプーリと、
前記ガイドプーリを回転可能に支持する支持軸と、を備え、
前記ベース部品は、
前記複数の把持部ワイヤのそれぞれが通る複数の把持部ワイヤ用穴が形成された仕切り部と、
前記仕切り部から前記把持部に向かって延び、前記支持軸の両端が固定される一対のアームと、を備え、
前記複数の把持部ワイヤは、前記ガイドプーリにガイドされる第１の把持部ワイヤと、前記ガイドプーリにガイドされない第２の把持部ワイヤと、を有し、
前記複数の把持部ワイヤ用穴は、前記第１の把持部ワイヤが通る第１の把持部ワイヤ用穴と、前記第１の把持部ワイヤ用穴に最も隣接し、前記第２の把持部ワイヤが通る第２の把持部ワイヤ用穴と、を有し、
前記ガイドプーリは、前記第１の把持部ワイヤが前記第２の把持部ワイヤから離れるようにガイドし、
前記ベース部品は、前記仕切り部の一方の側に封止部材が配置されており、
前記封止部材は、前記複数の把持部ワイヤ用穴に対応した位置に形成された複数の封止用穴が形成されていることを特徴とする鉗子装置。
【請求項２】
前記仕切り部を鉛直方向から見た場合に、前記第１の把持部ワイヤ用穴と前記仕切り部の中心と前記第２の把持部ワイヤ用穴とが成す角度が３０°以上であることを特徴とする請求項１に記載の鉗子装置。
【請求項３】
前記封止用穴の直径は、前記把持部ワイヤ用穴の直径より小さく、かつ、前記把持部ワイヤの直径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の鉗子装置。
【請求項４】
前記封止部材は、膜状のシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鉗子装置。
【請求項５】
前記支持体を回転させる駆動力を伝達する一対の支持体ワイヤを更に備え、
前記仕切り部は、前記一対の支持体ワイヤのそれぞれが通る一対の支持体ワイヤ用穴が形成されており、
前記仕切り部を鉛直方向から見た場合に、前記支持体ワイヤ用穴と前記仕切り部の中心と前記支持体ワイヤ用穴に最も隣接する前記把持部ワイヤ用穴とが成す角度が３０°以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の鉗子装置。
【請求項６】
鉗子装置における把持部とシャフトとの間に設けられているベース部品であって、
前記ベース部品は、前記把持部を動作させる駆動力を伝達する複数の把持部ワイヤのそれぞれが通る複数の把持部ワイヤ用穴が形成された仕切り部と、
前記仕切り部の一方の側に配置された封止部材と、を有し、
前記複数の把持部ワイヤ用穴は、第１の把持部ワイヤ用穴と、前記第１の把持部ワイヤ用穴に最も隣接する第２の把持部ワイヤ用穴と、を有し、
前記仕切り部を鉛直方向から見た場合に、前記第１の把持部ワイヤ用穴と前記仕切り部の中心と前記第２の把持部ワイヤ用穴とが成す角度が３０°以上であり、
前記封止部材は、前記複数の把持部ワイヤ用穴に対応した位置に形成された複数の封止用穴が形成されていることを特徴とするベース部品。
【請求項７】
前記仕切り部は、前記把持部を保持する支持体を回転させる駆動力を伝達する一対の支持体ワイヤのそれぞれが通る一対の支持体ワイヤ用穴が形成されており、
前記仕切り部を鉛直方向から見た場合に、前記支持体ワイヤ用穴と前記仕切り部の中心と前記支持体ワイヤ用穴に最も隣接する前記把持部ワイヤ用穴とが成す角度が３０°以上であることを特徴とする請求項６に記載のベース部品。
【請求項８】
前記仕切り部から前記把持部に向かって延びる一対のアームを更に有し、
前記アームは、一対のガイドプーリを回転可能に支持する支持軸の端部が嵌合する嵌合穴が形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のベース部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、手術用ロボットのマニピュレータに用いられる鉗子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、術者の負担軽減や、医療施設の省人化を図るためにロボット（マニピュレータ）を利用した医療処置の提案がされている。外科分野では、術者が遠隔操作可能な手術用マニピュレータを操作して患者の処置を行う、手術用マニピュレータシステムに関する提案が行われている。【０００３】  手術用マニピュレータの先端には各種の術具が装着されており、術具として手術の際に人体の組織を把持する鉗子が知られている。例えば、特許文献１には、把持部となる二つのジョー部のそれぞれに外径の異なる二つのディスクが設けられており、各ディスクに掛かるワイヤを引っ張ることで、ジョー部の開閉を行う鉗子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０１２７０４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  前述の鉗子を患者の腹部に挿入しながら手術をする場合、術野を確保するために腹腔内の気圧を大気圧よりも高めることがある。しかしながら、鉗子の先端からシャフトを介して腹腔内のガスが体外に漏れると、腹腔内の気圧を大気圧よりも高めることができない。特に、シャフト内を通るワイヤの進退を介して鉗子先端のジョー部の開閉を行う場合、ワイヤの動きを考慮した封止が必要である。【０００６】  本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、鉗子装置の把持部側の気密性を高める新たな技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するために、本発明のある態様の鉗子装置は、把持部と、把持部を保持する支持体と、支持体を回転可能に支持する第１の回転軸と、第１の回転軸を保持するベース部品と、把持部を動作させる駆動力を伝達する複数の把持部ワイヤと、複数の把持部ワイヤの一部の把持部ワイヤをガイドするガイドプーリと、ガイドプーリを回転可能に支持する支持軸と、を備える。ベース部品は、複数の把持部ワイヤのそれぞれが通る複数の把持部ワイヤ用穴が形成された仕切り部と、仕切り部から把持部に向かって延び、支持軸の両端が固定される一対のアームと、を備える。複数の把持部ワイヤは、第１の把持部ワイヤと、第２の把持部ワイヤと、を有する。複数の把持部ワイヤ用穴は、第１の把持部ワイヤが通る第１の把持部ワイヤ用穴と、第１の把持部ワイヤ用穴に最も隣接し、第２の把持部ワイヤが通る第２の把持部ワイヤ用穴と、を有する。ガイドプーリは、第１の把持部ワイヤが第２の把持部ワイヤから離れるようにガイドする。【０００８】  この態様によると、第１の把持部ワイヤ用穴と第２の把持部ワイヤ用穴とを離すことができる。そのため、例えば、穴が形成されている仕切り部の一方の側に、穴が開いた封止部材を精度良く成形でき、把持部側の気密性を高めることができる。【０００９】  仕切り部を鉛直方向から見た場合に、第１の把持部ワイヤ用穴と仕切り部の中心と第２の把持部ワイヤ用穴とが成す角度が３０°以上であってもよい。これにより、第１の把持部ワイヤ用穴と第２の把持部ワイヤ用穴との距離が大きくなるので、例えば、複数の穴が開いた封止部材を成形する際に穴同士が繋がるといった不具合を低減できる。【００１０】  ベース部品は、仕切り部の一方の側に封止部材が配置されており、封止部材は、複数の把持部ワイヤ用穴に対応した位置に形成された複数の封止用穴が形成されていてもよい。これにより、ベース部品に把持部ワイヤを通しつつ封止部材による封止が可能となる。【００１１】  封止用穴の直径は、把持部ワイヤ用穴の直径より小さく、かつ、把持部ワイヤの直径よりも小さい。これにより、把持部ワイヤ用穴と把持部ワイヤとの間に隙間があっても、封止用穴と把持部ワイヤとが密着することで、把持部側の気体がベース部品を介して鉗子装置の外部へ漏れることを低減できる【００１２】  封止部材は、膜状のシリコーン樹脂であってもよい。【００１３】  支持体を回転させる駆動力を伝達する一対の支持体ワイヤを更に備えてもよい。仕切り部は、一対の支持体ワイヤのそれぞれが通る一対の支持体ワイヤ用穴が形成されており、仕切り部を鉛直方向から見た場合に、支持体ワイヤ用穴と仕切り部の中心と支持体ワイヤ用穴に最も隣接する把持部ワイヤ用穴とが成す角度が３０°以上であってもよい。これにより、支持体ワイヤ用穴と把持部ワイヤ用穴とを離すことができる。そのため、例えば、穴が形成されている仕切り部の一方の側に、穴が開いた封止部材を精度良く成形でき、把持部側の気密性を高めることができる。【００１４】  本発明の別の態様は、ベース部品である。このベース部品は、鉗子装置における把持部とシャフトとの間に設けられている。ベース部品は、把持部を動作させる駆動力を伝達する複数の把持部ワイ���のそれぞれが通る複数の把持部ワイヤ用穴が形成された仕切り部を有する。複数の把持部ワイヤ用穴は、第１の把持部ワイヤ用穴と、第１の把持部ワイヤ用穴に最も隣接する第２の把持部ワイヤ用穴と、を有する。仕切り部を鉛直方向から見た場合に、第１の把持部ワイヤ用穴と仕切り部の中心と第２の把持部ワイヤ用穴とが成す角度が３０°以上である。【００１５】  この態様によると、第１の把持部ワイヤ用穴と第２の把持部ワイヤ用穴とを大きく離すことができることができる。そのため、例えば、穴が形成されている仕切り部の一方の側に、穴が開いた封止部材を精度良く成形でき、把持部側の気密性を高めることができる。また、例えば、複数の穴が開いた封止部材を成形する際に穴同士が繋がるといった不具合を低減できる。【００１６】  仕切り部は、把持部を保持する支持体を回転させる駆動力を伝達する一対の支持体ワイヤのそれぞれが通る一対の支持体ワイヤ用穴が形成されており、仕切り部を鉛直方向から見た場合に、支持体ワイヤ用穴と仕切り部の中心と支持体ワイヤ用穴に最も隣接する把持部ワイヤ用穴とが成す角度が３０°以上であってもよい。これにより、支持体ワイヤ用穴と把持部ワイヤ用穴とを離すことができる。そのため、例えば、穴が形成されている仕切り部の一方の側に、穴が開いた封止部材を精度良く成形でき、把持部側の気密性を高めることができる。【００１７】  仕切り部から把持部に向かって延びる一対のアームを更に有してもよい。アームは、一対のガイドプーリを回転可能に支持する支持軸の端部が嵌合する嵌合穴が形成されていてもよい。これにより、一対のアームが支持軸を介して固定されることで、ベース部品の剛性が高まる。【００１８】  なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１９】  本発明によれば、把持部側の気密性が高い鉗子装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施の形態に係る鉗子装置の斜視図である。
【図２】図１の鉗子装置をＡ方向から見た正面図である。
【図３】図１の鉗子装置をＢ方向から見た側面図である。
【図４】図１の鉗子装置をＣ方向から見た側面図である。
【図５】図３に示す鉗子装置のＤ−Ｄ断面図である。
【図６】図５の領域Ｒの拡大図である。
【図７】本実施の形態に係るガイドプーリの正面図である。
【図８】図７に示すガイドプーリのＥ−Ｅ断面図である。
【図９】本実施の形態に係る支持体の斜視図である。
【図１０】本実施の形態に係る鉗子装置の製造方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図１１】本実施の形態に係る一対のジョー部品を向かい合わせに組み合わせる様子を示す斜視図である。
【図１２】図１に示す鉗子装置をＨ１方向から見た斜視図である。
【図１３】図１に示す鉗子装置をＨ２方向から見た斜視図である。
【図１４】図１に示す鉗子装置をＨ３方向から見た斜視図である。
【図１５】図１に示す鉗子装置をＨ２方向と反対方向から見た斜視図である。
【図１６】図３に示す鉗子装置のベース部品の図示を省略した図である。
【図１７】図４に示す鉗子装置のベース部品の図示を省略した図である。
【図１８】図１に示す鉗子装置のワイヤの図示を省略した図である。
【図１９】本実施の形態に係るベース部品の斜視図である。
【図２０】図１９に示すベース部品をＪ１方向から見た上面図である。
【図２１】図１９に示すベース部品をＪ２方向から見た下面図である。
【図２２】封止部材の作製の際に用いる治具の斜視図である。
【図２３】図２２に示す治具をベース部品に装着する様子を示す斜視図である。
【図２４】ベース部品に治具を装着した状態で封止樹脂を注入する様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２２】  （鉗子装置）  図１は、本実施の形態に係る鉗子装置の斜視図である。図２は、図１の鉗子装置をＡ方向から見た正面図である。図３は、図１の鉗子装置をＢ方向から見た側面図である。図４は、図１の鉗子装置をＣ方向から見た側面図である。
【００２３】  各図に示す鉗子装置１０は、一対の把持部１２ａ，１２ｂと、一対の把持部１２ａ，１２ｂを保持する支持体１４と、支持体１４を回転可能に支持する第１の回転軸１６と、第１の回転軸１６を保持するベース部品１８と、第１の回転軸１６と同軸に配置されている４つのガイドプーリ２０と、一対の把持部１２ａ、１２ｂを回転可能に支持し、支持体１４に保持される第２の回転軸２２と、第２の回転軸２２と同軸に保持される４つのジョープーリ２４と、４つのガイドプーリ２０と４つのジョープーリ２４との間に掛けられた４本のワイヤ２６，２８，３０，３２と、支持体１４を第１の回転軸１６を中心に回転させるためのワイヤ３８，４０と、を備えている。
【００２４】  （ガイドプーリ２０）  図５は、図３に示す鉗子装置１０のＤ−Ｄ断面図である。図６は、図５の領域Ｒの拡大図である。図５及び図６に示すように、ガイドプーリ２０は、第１の回転軸１６に対して傾斜するように、支持体１４の一部である円筒の環状部１４ａを介して第１の回転軸１６に回転可能に支持されている。これにより、ワイヤ２６，２８，３０，３２のそれぞれは、ガイドプーリ２０に対する実質的なフリートアングルが小さくなり、ガイドプーリ２０のガイド溝２０ａのエッジ２０ｂと干渉しにくくなる。なお、ガイドプーリ２０は、支持体１４を介さずに第１の回転軸１６に直接支持されていてもよい。
【００２５】  図７は、本実施の形態に係るガイドプーリ２０の正面図である。図８は、図７に示すガイドプーリ２０のＥ−Ｅ断面図である。本実施の形態に係るガイドプーリ２０は、第１の回転軸１６が貫通する円形の開口部２０ｃの中心線ＣＬに対して、内周面２０ｄが傾斜している。内周面２０ｄは、第１の回転軸１６が挿入された支持体１４の環状部１４ａに対して摺動する。これにより、フリートアングルがあるワイヤから受ける力でガイドプーリ２０が自律的に傾斜する。なお、ガイドプーリ２０が直接第１の回転軸１６に支持されている場合、ガイドプーリ２０の内周面２０ｄは、第１の回転軸１６の外周面に直接摺動することになる。
【００２６】  図８に示すように、ガイドプーリ２０は、中心線ＣＬと直交し内径ｄが最も小さい平面Ｐから中心線ＣＬに沿って離れるに従って、内径ｄが徐々に広がるように内周面２０ｄが形成されている。換言すると、内周面２０ｄは、円錐形状やすり鉢形状、あるいはテーパ面として形成されていてもよい。また、平面Ｐを挟んで内周面２０ｄと反対側の内周面２０ｅも、内周面２０ｄと同様の形状に加工されている。
【００２７】  なお、本実施の形態に係るガイドプーリ２０は、内周面２０ｄ及び内周面２０ｅと中心線ＣＬとが成す角αが３〜７°の範囲である。また、ガイドプーリ２０の一方の端面２０ｆは、平面Ｐに対して角度α傾斜しており、一方の端面２０ｆと内周面２０ｄとの成す角は９０°である。また、ガイドプーリ２０の他方の端面２０ｇは、平面Ｐと平行である（中心線ＣＬに対して直交している）。したがって、ガイドプーリ２０は平面Ｐを挟んで左右が非対称の環状部材である。
【００２８】  本実施の形態に係るガイドプーリ２０は、図５や図６に示すように、支持体１４を挟んで両側に２つずつ隣接して配置されている。そして、図６に示すように、２つのガイドプーリ２０を並べて環状部１４ａに装着する際には、他方の端面２０ｇ同士が向かい合わせになるようにしている。その結果、隣接する２つのガイドプーリ２０の一方（ガイドプーリ２０Ｂ）は、傾斜した状態で支持体１４に当接し、隣接する２つのガイドプーリ２０の他方（ガイドプーリ２０Ａ）は、傾斜した状態でベース部品１８に当接する。これにより、ガイドプーリ２０が傾斜した際に、ガイドプーリ２０の第１の回転軸方向Ｘへの位置が精度良く決まる。
【００２９】  それぞれのガイドプーリ２０は、図２に示すように、掛けられた複数のワイヤ２６，２８がジョープーリ２４の外周に向けて外側に広がるように、第１の回転軸１６に対して傾斜している。これにより、一対の把持部１２ａ，１２ｂでの操作トルクを増大させやすい直径の大きなジョープーリ２４を用いても、ガイドプーリ２０におけるワイヤの干渉を抑制できる。
【００３０】  次に、ベース部品１８について説明する。本実施の形態に係るベース部品１８は、図２や図５に示すように、第１の回転軸１６の両端を保持する一対のアーム１８ａ，１８ｂと、一対のアーム１８ａ，１８ｂに保持され、ガイドプーリ２０よりも上流側にある４つのガイドプーリ３４を回転可能に支持する第３の回転軸３６とを有している。なお、本実施の形態に係る第３の回転軸３６は、一対のアーム１８ａ，１８ｂのそれぞれに設けられている。
【００３１】  アーム１８ａ，１８ｂは、第３の回転軸３６を保持する根本部分１８ｃよりも第１の回転軸１６を保持する先端部分１８ｄの方が薄肉である。換言すると、先端部分１８ｄ同士の間隔は、根本部分１８ｃ同士の間隔よりも広い。これにより、図３に示すように、フリートアングルのあるワイヤ２６，２８が支持体１４とともに第１の回転軸１６を中心に屈曲（図３の矢印Ｆ方向）した場合であっても、アーム１８ａ，１８ｂと干渉しにくくなる。
【００３２】  また、アーム１８ａ（アーム１８ｂ）の先端部分１８ｄの周方向の幅Ｗ１は、根本部分１８ｃの周方向の幅Ｗ２よりも狭い。これにより、ワイヤとの干渉を考慮する必要のある先端部分１８ｄにＵ字状の逃がし部を形成しつつ、先端部分１８ｄの周方向の幅よりも根本部分１８ｃの周方向の幅を大きくすることでアームの剛性の低下を抑えられる。
【００３３】  また、図５に示すように、本実施の形態に係るジョープーリ２４の外径Ｇ１は、一対のアーム１８ａ，１８ｂの根本部分１８ｃ同士の間隔Ｇ２より大きい。つまり、本実施の形態に係る鉗子装置１０は、筒状のベース部品１８の内径の大きさの割に外径の大きなジョープーリ２４を採用することが可能となる。
【００３４】  （支持体の組立性）  図９は、本実施の形態に係る支持体の斜視図である。図５や図６に示すように、本実施の形態に係る鉗子装置１０は、一対の把持部１２ａ，１２ｂと、一対の把持部１２ａ，１２ｂを保持する支持体１４と、支持体１４を回転可能に支持する第１の回転軸１６と、第１の回転軸１６を保持するベース部品１８と、第１の回転軸１６と同軸に配置されている複数のガイドプーリ２０と、を備える。支持体１４は、図９に示すように、第１の回転軸１６が貫通する筒状部としての環状部１４ａを有する。複数のガイドプーリ２０は、環状部１４ａの外周に回転可能に支持されている。なお、回転軸とは、自身が回転するものだけではなく、支持する部材が回転する際の軸となるものであればよく、他の部材に対して固定されている軸であってもよい。
【００３５】  このように構成された鉗子装置１０において、環状部１４ａの外周に複数のガイドプーリ２０が支持された状態の支持体１４は、ベース部品１８に対して第１の回転軸１６を介して保持される。そのため、支持体１４が直接ベース部品１８に保持される場合と比較して、組立性の改善を図りやすい。
【００３６】  また、本実施の形態に係るベース部品１８は、対向する一対のアーム１８ａ，１８ｂを有している。また、第１の回転軸１６は、軸方向の両端が一対のアーム１８ａ，１８ｂに対して圧入嵌合されることで強固に固定されている。これにより、自由端となり得る一対のアーム１８ａ，１８ｂの先端部同士が回転軸で固定されるため、ベース部品１８全体の剛性が増す。
【００３７】  また、ワイヤ２６，２８，３０，３２のそれぞれは、把持部１２ａや把持部１２ｂを動作させる駆動力を伝達するためのものである。具体的には、ワイヤ２６及びワイヤ３２は、把持部１２ｂのジョープーリ２４に掛かっており、把持部１２ｂは、ワイヤ２６が引かれると開く方向に動き、ワイヤ３２が引かれると閉じる方向に動く。また、ワイヤ２８及びワイヤ３０は、把持部１２ａのジョープーリ２４に掛かっており、把持部１２ａは、ワイヤ２８が引かれると閉じる方向に動き、ワイヤ３０が引かれると開く方向に動く。
【００３８】  また、４つのガイドプーリ２０のそれぞれは、対応するワイヤ２６，２８，３０，３２が掛かっている。ワイヤ２６，２８，３０，３２は、把持部１２ａ，１２ｂを動作させる際に、第１の回転軸１６から支持体１４が受ける垂直抗力が減少するように、対応するガイドプーリ２０に掛かっている。詳述すると、ワイヤ２６，２８，３０，３２は、図２に示すように、対応するガイドプーリ２０とガイドプーリ３４との間を通り、ガイドプーリ２０の下側（第１の回転軸１６を挟んで把持部１２ａ，１２ｂと反対側）から掛かっている。
【００３９】  したがって、把持部１２ａ，１２ｂを動作させる際に、ワイヤ２６，２８，３０，３２の少なくともいずれかに張力が発生すると、その張力によってガイドプーリ２０を介して支持体１４に力が働く。本実施の形態に掛かる鉗子装置１０の場合、ワイヤ２６，２８，３０，３２で発生する張力によって、支持体１４に把持部１２ａ，１２ｂの方向へ向かう力が加わる。
【００４０】  また、支持体１４は、支持体を第１の回転軸１６を中心に回転させる駆動力を伝達するワイヤ３８，４０が掛かる支持体プーリ４２が一体的に形成されている。そのため、ワイヤ３８，４０の一方を引っ張ることで支持体１４を回転させようとすると、支持体プーリ４２に掛かっているワイヤ３８，４０の張力によって、支持体１４が第１の回転軸１６側に押し付けられる。その際に、第１の回転軸１６から支持体１４が受ける垂直抗力が発生し、摩擦力の増大の一因となる。
【００４１】  しかしながら、本実施の形態に係る鉗子装置１０においては、前述のように把持部１２ａ，１２ｂを動作させる際のワイヤ２６，２８，３０，３２の張力によってガイドプーリ２０に図２の上向きの力が発生する。このガイドプーリ２０に働く力によって、ワイヤ３８，４０に起因する垂直抗力を減少させることで、第１の回転軸１６に対して支持体１４が回転する際の摩擦力が低減する。その結果、把持部１２ａ，１２ｂの動作がスムーズとなり鉗子装置１０の制御性が良化する。
【００４２】  （鉗子装置の製造方法）  次に、本実施の形態に係る鉗子装置１０の製造方法について説明する。図１０は、本実施の形態に係る鉗子装置の製造方法を説明するためのフローチャートを示す図である。この方法は、はじめに、把持部１２ａ，１２ｂを保持している支持体１４を準備する（Ｓ１０）。次に、支持体１４を回転可能に支持する第１の回転軸１６が挿入される貫通孔４４（図５参照）が形成されている環状部１４ａの外周に、複数のガイドプーリ２０を装着する（Ｓ１２）。次に、第１の回転軸１６が挿入される穴１８ｅ，１８ｆが形成されているベース部品１８に対して、穴１８ｅ，１８ｆと貫通孔４４とが直線的に並ぶように支持体１４を位置決めする（Ｓ１４）。そして、穴１８ｅから第１の回転軸１６を挿入し、最終的に第１の回転軸１６の両端をベース部品１８の穴１８ｅ，１８ｆに対して圧入することで、第１の回転軸１６がベース部品１８に対して強固に固定される（Ｓ１６）。なお、各プーリにワイヤを掛ける工程は、前述の製造の妨げにならないタイミングで行えばよい。
【００４３】  この製造方法によれば、分割したベース部品で支持体を挟んでからベース部品同士を接合するといった工程が不要となる。あるいは、支持体とプーリとベース部品のそれぞれの穴を同軸に配置し、その位置を保持しながら、回転軸を支持体に対して圧入するといった調整の難しい工程が不要となる。
【００４４】  （把持部）  次に、本実施の形態に係る把持部を構成するジョー部品について詳述する。図１１は、本実施の形態に係る一対のジョー部品を向かい合わせに組み合わせる様子を示す斜視図である。図１１に示すジョー部品５０Ａ，５０Ｂは、互いにほぼ同じ形状の部品である。ジョー部品５０Ａ，５０Ｂは、互いが相対的に動くことで対象物を把持する把持部１２ａ及び把持部１２ｂを有している。把持部１２ａは、二股に形成されているジョープーリ２４ａ（第１の把持部プーリ）及びジョープーリ２４ｂ（第２の把持部プーリ）と連なり、一体的にジョー部品５０Ａを構成する。また、把持部１２ｂは、二股に形成されているジョープーリ２４ｃ（第３の把持部プーリ）及びジョープーリ２４ｄ（第４の把持部プーリ）と連なり、一体的にジョー部品５０Ｂを構成する。
【００４５】  図１２は、図１に示す鉗子装置１０をＨ１方向から見た斜視図である。図１３は、図１に示す鉗子装置１０をＨ２方向から見た斜視図である。図１４は、図１に示す鉗子装置１０をＨ３方向から見た斜視図である。図１５は、図１に示す鉗子装置１０をＨ２方向と反対方向から見た斜視図である。なお、Ｈ１方向からＨ３方向は、第１の回転軸１６を含む水平面Ｈ内にある方向である。また、図１２乃至図１５の各図においてはベース部品１８の図示を省略している。
【００４６】  各図に示すように、ジョープーリ２４ａ、ジョープーリ２４ｃ、ジョープーリ２４ｂ及びジョープーリ２４ｄは、この順で第２の回転軸２２に回転可能に支持されている。また、ガイドプーリ２０Ａ、ガイドプーリ２０Ｂ、ガイドプーリ２０Ｃ及びガイドプーリ２０Ｄは、この順で第１の回転軸１６に回転可能に支持されている。把持部１２ａ，１２ｂを開閉動作させる駆動力を伝達する把持部ワイヤとしてのワイヤ２６，２８，３０，３２は、複数のガイドプーリ２０Ａ〜２０Ｄと把持部１２ａ，１２ｂとの間に他のプーリを介さずに掛かっている。なお、駆動力は鉗子装置１０の外部にあるアクチュエータユニットから入力される。これにより、図１２等に示すように、第１の回転軸１６と第２の回転軸２２との距離を短くできるため、把持部１２ａ，１２ｂによるトルク（操作力）を増加できる。その結果、把持部１２ａ，１２ｂの制御性が良好な鉗子装置１０を提供できる。
【００４７】  （各種プーリへのワイヤの掛かり方）  次に、本実施の形態に係るワイヤ２６，２８，３０，３２の各プーリへの掛かり方について詳述する。ワイヤ２６は、ガイドプーリ２０Ａとジョープーリ２４ｃとの間に掛けられている。ワイヤ２８は、ガイドプーリ２０Ｂとジョープーリ２４ａとの間に掛けられている。ワイヤ３０は、ガイドプーリ２０Ｃとジョープーリ２４ｂとの間に掛けられている。ワイヤ３２は、ガイドプーリ２０Ｄとジョープーリ２４ｄとの間に掛けられている。
【００４８】  図１６は、図３に示す鉗子装置１０のベース部品１８の図示を省略した図である。図１７は、図４に示す鉗子装置１０のベース部品の図示を省略した図である。
【００４９】  図１２、図１３及び図１６に示すように、ワイヤ２６は、第１の回転軸１６を含み第２の回転軸２２と直交する鉛直断面Ｖを基準に、ガイドプーリ２０Ａの一方の側Ｓ１に掛けられた後に、鉛直断面Ｖの一方の側Ｓ１にあるジョープーリ２４ｃに固定されている。ワイヤ２８は、鉛直断面Ｖを基準に、ガイドプーリ２０Ｂの一方の側Ｓ１に掛けられた後に、鉛直断面Ｖの一方の側Ｓ１にあるジョープーリ２４ａに固定されている。
【００５０】  また、図１４乃至図１６に示すように、ワイヤ３０は、鉛直断面Ｖを基準に、ガイドプーリ２０Ｃの他方の側Ｓ２に掛けられた後に、鉛直断面Ｖの他方の側にあるジョープーリ２４ｂに固定されている。ワイヤ３２は、鉛直断面Ｖを基準に、ガイドプーリ２０Ｄの他方の側Ｓ２に掛けられた後に、鉛直断面Ｖの他方の側Ｓ２にあるジョープーリ２４ｄに固定されている。これにより、４つの把持部ワイヤがそれぞれ交差することなく、対応する４つの把持部プーリに固定される。また、ガイドプーリ２０Ａ〜２０Ｄに掛かっている４つの把持部ワイヤは、フリートアングルが小さい状態で対応する４つの把持部プーリに固定される。
【００５１】  また、鉗子装置１０は、ガイドプーリ２０Ａの上流側（把持部と反対側）であって鉛直断面Ｖの他方の側Ｓ２にあるガイドプーリ３４ａと、ガイドプーリ２０Ｂの上流側であって鉛直断面Ｖの他方の側Ｓ２にあるガイドプーリ３４ｂと、ガイドプーリ２０Ｃの上流側であって鉛直断面Ｖの一方の側Ｓ１にあるガイドプーリ３４ｃと、ガイドプーリ２０Ｄの上流側であって鉛直断面Ｖの一方の側Ｓ１にあるガイドプーリ３４ｄと、を備えている。
【００５２】  これにより、第１の回転軸１６を中心に支持体１４がどちらの方向に曲がっても、ガイドプーリ２０Ａ〜２０Ｄのいずれかにワイヤ２６，２８，３０，３２のいずれかが接触するようになり、支持体１４を回転させる際の制御性が安定する。より詳述すると、図１６に示す状態から支持体１４を他方の側Ｓ２に向けて曲げると、ワイヤ２６，２８は、ガイドプーリ２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ接触する。また、図１７に示す状態から支持体１４を一方の側Ｓ１に向けて曲げると、ワイヤ３０，３２は、ガイドプーリ２０Ｃ，２０Ｄにそれぞれ接触する。つまり、いずれの場合も、全てのワイヤがガイドプーリ２０Ａ〜２０Ｄと非接触（ガイドプーリ２０Ａ〜２０Ｄに巻き付かない）という状態が回避される。これにより、第１の回転軸１６を中心に支持体１４を屈曲させる際の制御性が安定する。
【００５３】  （ベース部品における封止）  本実施の形態に係る鉗子装置１０は、把持部１２ａ，１２ｂが患者の腹腔内で動作するため、大気圧よりも高めた腹腔内の気圧が低下しないように、把持部１２ａ，１２ｂ側のガスが鉗子装置１０を介して外部へ漏れ出ないようにする工夫が必要である。そこで、本実施の形態では、ベース部品１８を含む領域で封止を行っている。
【００５４】  図１８は、図１に示す鉗子装置のワイヤの図示を省略した図である。図１８に示すように、鉗子装置１０は、一対の把持部１２ａ，１２ｂと、一対の把持部１２ａ，１２ｂを保持する支持体１４と、支持体１４を回転可能に支持する第１の回転軸１６と、第１の回転軸１６を保持するベース部品１８と、一対の把持部１２ａ，１２ｂを動作させる駆動力を伝達する複数のワイヤ２６，２８，３０，３２（図１８では不図示。図２参照）と、ワイヤ２６をガイドするガイドプーリ５２ａと、ワイヤ３２をガイドするガイドプーリ５２ｂと、ガイドプーリ５２ａ，５２ｂを回転可能に支持する支持軸５４と、を備える。ベース部品１８は、鉗子装置１０における把持部１２ａ，１２ｂとシャフト１００との間に設けられている。
【００５５】  図１９は、本実施の形態に係るベース部品の斜視図である。図２０は、図１９に示すベース部品をＪ１方向から見た上面図である。図２１は、図１９に示すベース部品をＪ２方向から見た下面図である。
【００５６】  ベース部品１８は、ワイヤ２６，２８，３０，３２のそれぞれが通る複数の把持部ワイヤ用穴５６，５８，６０，６２が形成された仕切り部１８ｇと、仕切り部１８ｇの外縁から把持部（図１９の上方）に向かって延び、支持軸５４の両端が固定される一対のアーム１８ａ，１８ｂと、を備える。アーム１８ａ，１８ｂは、一対のガイドプーリ５２ａ．５２ｂを回転可能に支持する支持軸５４の端部が嵌合する嵌合穴５５が形成されている。これにより、一対のアーム１８ａ，１８ｂが支持軸５４を介して固定されることで、ベース部品１８の剛性が高まる。
【００５７】  仕切り部１８ｇは、円筒状の筒部１８ｈと一対のアーム１８ａ，１８ｂとの間に形成された隔壁である。把持部ワイヤ用穴５６，５８は、互いに最も隣接する一対の把持部ワイヤ用穴であり、把持部ワイヤ用穴６０，６２は、互いに最も隣接する一対の把持部ワイヤ用穴である。
【００５８】  ワイヤ２６，２８は、図１２に示すように、ガイドプーリ３４ａ，３４ｂにガイドされている状態では並んでいる。そのため、ワイヤ２６，２８をそのままの状態で仕切り部１８ｇを通そうとすると、ワイヤが２本通る大きな穴を仕切り部１８ｇに形成するか、ワイヤが１本通る小さな穴を２つ隣接して仕切り部１８ｇに形成する必要がある。大きな穴の場合、後述する封止樹脂で封止した場合の気密性が低下するおそれがある。また、小さな穴を２つ隣接して形成する場合、穴同士の壁が薄くなるため、ベース部品１８の穴が形成される領域の強度が低下するおそれがある。
【００５９】  そこで、本実施の形態に係る鉗子装置１０は、ガイドプーリ５２ａによってワイヤ２６をガイドし、ワイヤ２６がワイヤ２８から離れるようにガイドする。同様に、ガイドプーリ５２ｂによってワイヤ３２をガイドし、ワイヤ３２がワイヤ３０から離れるようにガイドする。これにより、ワイヤ２６が通る把持部ワイヤ用穴５６とワイヤ２８が通る把持部ワイヤ用穴５８とを離すことができる。同様に、ワイヤ３０が通る把持部ワイヤ用穴６０とワイヤ３２が通る把持部ワイヤ用穴６２とを離すことができる。
【００６０】  また、図２１に示すように、ベース部品１８は、仕切り部１８ｇの一方の側（把持部１２，１２ｂがある側の反対側）に、弾力性のある封止部材６４（デュロメータータイプＡの硬さが３０〜７０）が配置されている。封止部材６４は、例えば、膜状のシリコーン樹脂であり、膜厚は０．５〜２ｍｍ程度である。
【００６１】  図２１に示す封止部材６４は、複数の把持部ワイヤ用穴５６，５８，６０，６２に対応した位置に形成された複数の封止用穴６６，６８，７０，７２が形成されている。これにより、ベース部品１８の仕切り部１８ｇにワイヤ２６，２８，３０，３２を通しつつ封止部材６４による封止が可能となる。ワイヤの線径φは０．４〜０．５ｍｍであり、把持部ワイヤ用穴の直径ｄ１はワイヤの線径よりもわずかに大きいとよい。
【００６２】  封止用穴の直径ｄ２は、把持部ワイヤ用穴の直径ｄ１より小さく、かつ、把持部ワイヤの直径（線径φ）よりも小さい。これにより、把持部ワイヤ用穴と把持部ワイヤとの間に隙間があっても、封止用穴と把持部ワイヤとが密着することで、把持部側の気体がベース部品１８を介して鉗子装置１０の外部へ漏れることを低減できる。
【００６３】  本実施の形態に係る４つの把持部ワイヤ用穴は、各図に示すように、互いにある程度離れて仕切り部１８ｇに形成されている。そのため、把持部ワイヤ用穴に対応する位置に形成される封止用穴も、隣接する他の封止用穴から離れている。
【００６４】  また、本実施の形態に係る鉗子装置１０は、把持部ワイヤであるワイヤ２６，２８，３０，３２とは別に、支持体１４を第１の回転軸１６を中心に回転させるための一対のワイヤ３８，４０を備えている。そのため、ベース部品１８の仕切り部１８ｇには、ワイヤ３８，４０のそれぞれが通る支持体ワイヤ用穴７４，７６が形成されている。支持体ワイヤ用穴７４，７６は、仕切り部１８ｇの中心Ｚ（筒部１８ｈの中心軸）に対して点対称の位置に形成されている。
【００６５】  また、封止部材６４は、複数の支持体ワイヤ用穴７４，７６に対応した位置に形成された複数の封止用穴７５，７７が形成されている。これにより、ベース部品１８の仕切り部１８ｇにワイヤ３８，４０を通しつつ封止部材６４による封止が可能となる。支持体ワイヤ用穴の直径ｄ１はワイヤの線径よりもわずかに大きいとよい。
【００６６】  （封止部材の作製方法）  次に、封止部材６４の作製方法について説明する。図２２は、封止部材の作製の際に用いる治具の斜視図である。図２３は、図２２に示す治具をベース部品に装着する様子を示す斜視図である。図２４は、ベース部品に治具を装着した状態で封止樹脂を注入する様子を示す模式図である。
【００６７】  図２２に示す治具７８は、ベース部品１８の一対のアーム１８ａ，１８ｂの間に挿入される柱状の本体部７８ａと、本体部７８ａの一方の端面７８ｃから延びる６本のシャフト７８ｂと、を備える。６本のシャフト７８ｂは、仕切り部１８ｇの４つの把持部ワイヤ用穴５６，５８，６０，６２、及び２つの支持体ワイヤ用穴７４，７６のそれぞれに進入するように、本体部７８ａの一方の端面７８ｃの所定の位置に設けられている。
【００６８】  図２３に示すように、ベース部品１８のアーム１８ａ，１８ｂの間に治具７８を装着し、シャフト７８ｂが仕切り部１８ｇの裏面側から突き出した状態で、筒部１８ｈの開口部から注射器等の注入装置８０を用いて封止樹脂を注入する。封止樹脂が硬化し封止部材６４が成形された後、治具７８を取り外すことで、封止用穴６６，６８，７０，７２，７５，７７が形成される。
【００６９】  なお、本実施の形態に係る仕切り部１８ｇは、６つの穴が分散して形成されているため、治具７８の６本のシャフト７８ｂも分散して設けられている。そのため、隣接するシャフト７８ｂ同士の間隔が広く、注入装置８０で封止樹脂を注入した際に、隣接するシャフト７８ｂ同士の間の領域に封止樹脂がスムーズに進入する。一方、隣接するシャフト７８ｂ同士の間隔が狭い場合、粘性のある封止樹脂を注入すると、隣接するシャフト７８ｂ同士の間の領域に封止樹脂がスムーズに進入しない場合がある。その場合、隣接する封止用穴同士が繋がったり、封止用穴の形状が所定の形状にならなかったりといったおそれがある。
【００７０】  そこで、本実施の形態に係るベース部品１８では、成形された封止部材６４における隣接する封止用穴が互いに近づかないように、仕切り部１８ｇに形成する穴の位置が互いに離れるように分散して形成されている。より詳述すると、図２０に示すように、仕切り部１８ｇを鉛直方向から見た場合に、例えば、把持部ワイヤ用穴５６と仕切り部１８ｇの中心Ｚと把持部ワイヤ用穴５８とが成す角度βが３０°以上、より好ましくは４５°以上である。
【００７１】  これにより、把持部ワイヤ用穴５６と把持部ワイヤ用穴５８との距離が大きくなるので、複数の封止用穴が開いた封止部材６４を成形する際に穴同士が繋がるといった不具合を低減できる。つまり、把持部ワイヤ用穴や支持体ワイヤ用穴が形成されている仕切り部１８ｇの裏面側に、封止用穴が開いた封止部材６４を精度良く成形でき、把持部側の気密性を高めることができる。
【００７２】  また、仕切り部１８ｇを鉛直方向から見た場合に、例えば、支持体ワイヤ用穴７４と仕切り部１８ｇの中心Ｚと支持体ワイヤ用穴７４に最も隣接する把持部ワイヤ用穴５８とが成す角度γが３０°以上、より好ましくは３５°以上である。これにより、支持体ワイヤ用穴７４と把持部ワイヤ用穴５８とを離すことができる。そのため、把持部ワイヤ用穴や支持体ワイヤ用穴が形成されている仕切り部１８ｇの裏面側に、封止用穴が開いた封止部材６４を精度良く成形でき、把持部側の気密性を高めることができる。
【００７３】  以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】  本発明は、手術用ロボットのマニピュレータに利用できる。
【符号の説明】
【００７５】  １０  鉗子装置、  １２ａ，１２ｂ  把持部、  １４  支持体、  １６  第１の回転軸、  １８  ベース部品、  １８ａ，１８ｂ  アーム、  １８ｇ  仕切り部、  ２６，２８，３０，３２  ワイヤ、  ３８，４０  ワイヤ、  ５２ａ，５２ｂ  ガイドプーリ、  ５４  支持軸、  ５６，５８，６０，６２  把持部ワイヤ用穴、  ６４  封止部材、  ６６  封止用穴、  ７４，７６  支持体ワイヤ用穴。
【要約】  鉗子装置１０は、把持部１２ａ，１２ｂと、把持部を保持する支持体１４と、支持体を回転可能に支持する第１の回転軸１６と、第１の回転軸を保持するベース部品１８と、把持部を動作させる駆動力を伝達する複数の把持部ワイヤと、複数の把持部ワイヤの一部の把持部ワイヤをガイドするガイドプーリ５２ａ，５２ｂと、ガイドプーリを回転可能に支持する支持軸５４と、を備える。ベース部品１８は、複数の把持部ワイヤのそれぞれが通る複数の把持部ワイヤ用穴５６，５８，６０，６２が形成された仕切り部１８ｇと、仕切り部１８ｇから把持部１２ａ，１２ｂに向かって延び、支持軸の両端が固定される一対のアーム１８ａ，１８ｂと、を備える。ガイドプーリ５２ａ，５２ｂは、第１の把持部ワイヤが第２の把持部ワイヤから離れるようにガイドする。【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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