(57)【要約】【課題】個人差を少なくし、先端動作部のグリッパやはさみ等の開閉作業を正確に行う。【解決手段】医療用のマニピュレータ１０はモータを備える操作指令部１４と、該操作指令部１４に対して着脱自在な作業部１６とを有する。操作指令部１４は、人手によって把持されるグリップハンドル２６と、該グリップハンドル２６に対して進退するトリガーレバー３２とを有する。トリガーレバー３２は、指を当て、グリップハンドル２６に向かって引き込む引込部１０１と、引込部１０１と対向する位置に設けられ、指を当て、グリップハンドル２６から押し出す押出部１０２とを有する。押出部１０２は、引込部１０１に対向する面に半球面状の凹部１０４を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人手によって把持されるグリップハンドルと、
前記グリップハンドルに対して進退するトリガーレバーと、
を有する操作機構であって、
前記トリガーレバーは、指を当て、前記グリップハンドルに向かって引き込む引込部と、
前記引込部と対向する位置に設けられ、指を当て、前記グリップハンドルから押し出す押出部と、
を有し、
前記押出部は、前記引込部に対向する面に凹部を有することを特徴とする操作機構。
【請求項２】
請求項１記載の操作機構において、
前記凹部は略半球面であることを特徴とする操作機構。
【請求項３】
請求項１又は２記載の操作機構において、
前記トリガーレバーは、前記グリップハンドルに対して押出方向に弾性付勢されていないことを特徴とする操作機構。
【請求項４】
人手によって把持されるグリップハンドルと、
前記グリップハンドルに対して進退するトリガーレバーと、
前記グリップハンドルに対して進退するスイッチと、
を有する操作機構であって、
前記トリガーレバーと前記スイッチは前記グリップハンドルにおける同方向の面で、前記グリップハンドルの長尺なＹ方向に並んで配置されていることを特徴とする操作機構。
【請求項５】
請求項４記載の操作機構において、
前記スイッチはオン状態及びオフ状態を保持するオルタネート式であって、オン状態とオフ状態では、操作子の突き出し量が異なることを特徴とする操作機構。
【請求項６】
請求項４記載の操作機構において、
前記スイッチはモーメンタリ式であることを特徴とする操作機構。
【請求項７】
請求項４又は５記載の操作機構において、
前記スイッチと前記トリガーレバーとの間には板材が設けられ、
前記スイッチは、前記グリップハンドルの方向に変位させることにより、オン状態及びオフ状態が切り換えられ、オン状態とオフ状態とを切り換える切り換え位置は、前記板材の端部よりも前記グリップハンドルに寄った位置に設けられていることを特徴とする操作機構。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載の操作機構において、
前記トリガーレバーは、指を当て、前記グリップハンドルに向かって引き込む引込部を有し、
前記スイッチの操作子の進退幅は、前記引込部の進退幅内であることを特徴とする操作機構。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の操作機構と、
前記操作機構から延在するシャフトと、
前記シャフトの先端に設けられた先端動作部と、
を有し、
前記トリガーレバーの操作によって前記先端動作部が動作することを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１０】
人手によって把持されるグリップハンドルと、
前記グリップハンドルから延在するシャフトと、
前記シャフトの先端に設けられた先端動作部と、
を有する医療用マニピュレータであって、
前記グリップハンドルは中空構造であって、１以上の調圧機構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１１】
請求項１０記載の医療用マニピュレータであって、
前記調圧機構は通気孔であることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１２】
請求項１０記載の医療用マニピュレータであって、
前記調圧機構は調圧弁であることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１３】
人手によって把持されるグリップハンドルと、
作業部を駆動するアクチュエータと、
コントローラに接続されるケーブルと、
前記アクチュエータが設けられたアクチュエータ部と、
を有し、
前記アクチュエータの軸方向と前記グリップハンドルの延在方向は略平行に設けられ、前記グリップハンドルの上端が前記アクチュエータ部に接続されており、前記グリップハンドルの下端が前記ケーブルに接続されていることを特徴とする操作機構。
【請求項１４】
請求項１３記載の操作機構において、
前記アクチュエータ部と前記グリップハンドルの間に設けられ、前記グリップハンドルに対して進退するトリガーレバーと、
前記グリップハンドルの上端における前記アクチュエータ部に対する接続側と逆側の部分に設けられた指操作入力部と、
を有することを特徴とする操作機構。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の操作機構において、
前記アクチュエータは複数設けられ、これらのアクチュエータと前記グリップハンドルは、１列に並んで設けられていることを特徴とする操作機構。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の操作機構において、
前記グリップハンドルの上端と前記アクチュエータ部とを接続する部分の上面に、インジケータが設けられていることを特徴とする操作機構。
【請求項１７】
アクチュエータが備えられたアクチュエータ部と、
前記アクチュエータ部に対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータに連動して前記シャフトの軸と非平行な軸を基準として回動する先端動作部を備える作業部と、
を有する医療用マニピュレータであって、
前記アクチュエータ部は、前記作業部を保持する２つの独立した係合部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１８】
請求項１７記載の医療用マニピュレータであって、
２つの前記係合部は、弾性付勢される解除操作部を有し、前記解除操作部を押圧することによって前記アクチュエータ部との係合が解除されることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項１９】
請求項１７又は１８記載の医療用マニピュレータであって、
２つの前記係合部は、前記アクチュエータ部の左右の面に設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２０】
請求項１７〜１９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、
前記アクチュエータ部は、前記作業部に設けられた嵌合孔に嵌合するピン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２１】
アクチュエータが備えられたアクチュエータ部と、
前記アクチュエータ部から延在するシャフトと、
前記シャフトの先端に設けられ、前記アクチュエータに連動する先端動作部と、
前記先端動作部に対する動作指令を与える操作部と、
前記操作部に設けられた第１スイッチと、
前記操作部からの指令を受けて前記アクチュエータの動作を制御する制御部と、
を有し、
前記先端動作部は、先端を指向する軸を中心に回転するロール回転機構と、前記シャフトに非平行な軸を基準として回動する１以上の回動機構とを備え、
前記制御部は、前記第１スイッチの操作に基づいて前記アクチュエータを駆動し、前記ロール回転機構のみを所定の原点姿勢に復帰させることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２２】
請求項２１記載の医療用マニピュレータにおいて、
人手によって把持されるグリップハンドルを有し、
前記第１スイッチは、前記グリップハンドルに対して進退するトリガーレバーであることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２３】
請求項２１又は２２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第１スイッチは、モーメンタリ式であり、
前記制御部は、前記第１スイッチが所定時間押されたときに、前記ロール回転機構のみを所定の原点姿勢に復帰させることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２４】
請求項２１又は２２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第１スイッチは、モーメンタリ式であり、
前記制御部は、前記第１スイッチが押されている間に、前記ロール回転機構のみを所定の原点姿勢に復帰させ、前記第１スイッチが離されたときに該復帰の処理を停止させることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２５】
請求項２１〜２４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、
前記操作部又は前記制御部に第２スイッチを備え、
前記制御部は、前記第２スイッチの操作に基づいて前記アクチュエータを駆動し、前記先端動作部の姿勢を所定の原点に復帰させることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２６】
請求項２５記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記操作部に第３スイッチを備え、
前記制御部は、前記第３スイッチの操作に基づいて前記アクチュエータを駆動し、前記先端動作部における前記回動機構のみを所定の原点姿勢に復帰させることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２７】
請求項２６記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第３スイッチは、モーメンタリ式であり、
前記制御部は、前記第３スイッチが押されている間に、前記回動機構のみを所定の原点に復帰させ、前記第３スイッチが離されたときに該復帰の処理を停止させることを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２８】
請求項１〜８及び１３〜１６のいずれか１項に記載の操作機構が設けられた手術用ロボットシステムであって、
ロボットアームと、
前記ロボットアームに設けられたアクチュエータ部と、
前記アクチュエータ部に対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータに連動して前記シャフトの軸と非平行な軸を基準として回動する先端動作部を備える作業部と、
少なくとも前記作業部から離れた位置に設けられ、前記ロボットアームを制御する制御部と、
を有し、
前記操作機構は前記制御部に設けられていることを特徴とする手術用ロボットシステム。
【請求項２９】
請求項２８記載の手術用ロボットシステムにおいて、
前記制御部は、操作卓と、
前記操作卓に設けられ、前記ロボットアームを操作するロボット操作部と、
を有し、
前記操作機構は前記ロボット操作部に一体的に設けられていることを特徴とする手術用ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人手によって把持されるグリップハンドルを有する操作機構、及び該操作機構によって操作される医療用マニピュレータ、手術用ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
腹腔鏡下手術においては、患者の腹部等に小さな孔をいくつかあけて内視鏡、鉗子（又はマニピュレータ）等を挿入し、術者が内視鏡の映像をモニタで見ながら手術を行っている。このような腹腔鏡下手術は、開腹を必要としないため患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減されることから、適用分野の拡大が期待されている。
【０００３】
マニピュレータシステムは、例えば特許文献１及び特許文献２に記載されているように、マニピュレータ本体と、該マニピュレータ本体を制御するコントローラとから構成される。マニピュレータ本体は、人手によって操作される操作部と、操作部に対して交換自在に着脱される作業部とから構成される。
【０００４】
作業部（器具）は長い連結シャフトと、該連結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。）とを有し、ワイヤによって先端の動作部を駆動するアクチュエータ（モータ）が操作部に設けられている。ワイヤは基端側でプーリに巻き掛けられている。コントローラは、操作部に設けられたモータを駆動して、プーリを介してワイヤを進退駆動する。
【０００５】
作業部は、手技が終了した後に洗浄等の処理を容易に行うことができるように操作部に対して着脱自在に構成されている。また、腹腔鏡下手術では、手技に応じて多様な作業部が用いられ、例えばグリッパ、はさみ、電気メス、超音波メス、医療用ドリル等が挙げられる。これらの作業部を交換する観点からも、該作業部は操作部に対して着脱自在に構成されていると好適である。
【０００６】
一方、医療用マニピュレータをロボットアームにより駆動する医療用ロボットシステム（例えば、特許文献３参照）が提案されている。このような医療用ロボットシステムでは、マスターアームによる遠隔操作が可能であるとともに、プログラム制御により様々な動作が可能となる。
【０００７】
医療用ロボットシステムでは、複数のロボットアームが設けられており、手技に応じてこれらのロボットアームを使い分けることができる。ロボットアームのうち１台には内視鏡が設けられ、体腔内を所定のモニタで確認することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１０５４５１号公報
【特許文献２】特開２００２−１０２２４８号公報
【特許文献３】米国特許第６３３１１８１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
マニピュレータにおいて、人手によって操作される操作部にグリップハンドルが設けられていると、掌で確実に保持しやすく操作しやすい。また、該グリップハンドルに対して進退するトリガーレバーが設けられていると、人差し指の操作によりグリッパ及びはさみ等の開閉動作を正確に行うことができて好適である。
【００１０】
ところで、一般的なトリガーレバーは、ピストルに適用されているように所定のタイミング（弾の発射タイミング等）を規定するものであって、グリッパ及びはさみ等を微妙に開閉させる動作に最適であるとは限らない。
【００１１】
また、マニピュータの操作部では先端動作部の操作指令以外にも、システムを有効化し又は一時停止させるスイッチ等が設けられる場合があり、該スイッチをトリガーレバーと併存させ且つ両者を操作しやすいように設定する必要がある。
【００１２】
さらに、グリップハンドル内にはトリガーレバーの進退量を検出するセンサ等の電気部品が設けられることから中空構造となるが、電気部品を保護でき、しかも中空構造を簡便に形成可能な操作部が望まれている。
【００１３】
さらにまた、前記のようにマニピュレータには多様な作業部が用いられることから操作部に対して着脱自在に構成されていることが望ましく、また操作中には確実に保持されていることが望ましい。
【００１４】
アクチュエータの操作機構とコントローラとはケーブルで接続されているが、該ケーブルによって生じる力が操作に対して影響の少ないことが望ましい。また、操作機構は、操作性向上の観点からもコンパクトであることが望ましい。
【００１５】
医療用マニピュレータの先端動作部には、シャフト軸と同軸状に回転するロール回転機構が備えられていると、複雑な動作が可能となり好適であるが、ロール回転機構については回動量が認識しづらい場合がある。
【００１６】
また、医療用マニピュレータの先端動作部には、シャフトに非平行な軸を基準として回動する１以上の回動機構が備えられていると、さらなる複雑な動作が可能となり好適であるが、該回動機構において先端動作部がシャフト軸に非平行な姿勢のままでは先端動作部がトラカールに当たるので、引き抜き時には姿勢を考慮する必要がある。
【００１７】
本発明はこのような操作機構及び医療用マニピュレータの開発に関連してなされたものであり、一層好適な操作機構、医療用マニピュレータ及び手術用ロボットシステム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】
【００１８】
本発明は、人手によって把持されるグリップハンドルと、前記グリップハンドルに対して進退するトリガーレバーとを有する操作機構であって、前記トリガーレバーは、指を当て、前記グリップハンドルに向かって引き込む引込部と、前記引込部と対向する位置に設けられ、指を当て、前記グリップハンドルから押し出す押出部とを有し、前記押出部は、前記引込部に対向する面に凹部を有することを特徴とする。
【００１９】
このように、トリガーレバーの押出部に凹部を設けることにより、該凹部に指先を入れて細かい操作が可能となり、例えば先端動作部のグリッパやはさみ等の開閉作業を正確に行うことができる。
【００２０】
本発明は、人手によって把持されるグリップハンドルと、前記グリップハンドルに対して進退するトリガーレバーと、前記グリップハンドルに対して進退するスイッチとを有する操作機構であって、前記トリガーレバーと前記スイッチは前記グリップハンドルにおける同方向の面で、前記グリップハンドルの長尺なＹ方向に並んで配置されていることを特徴とする。
【００２１】
このように、スイッチとトリガーレバーとを並べて配置することにより、両者を操作しやすい状態で併存させることができる。
【００２２】
本発明は、人手によって把持されるグリップハンドルを含む操作機構であって、前記グリップハンドルは中空構造であって、１以上の通気孔を有することを特徴とする。
【００２３】
このような中空構造のグリップハンドルによれば、重量を軽減することができるとともに、通気孔を設けることにより、所定の工程において内圧と外圧との差が過度に大きくなることを防止でき、グリップハンドルを簡便に破損することなく滅菌可能である。
【００２４】
また、本発明は、人手によって把持されるグリップハンドルと、作業部を駆動するアクチュエータと、コントローラに接続されるケーブルと、前記アクチュエータが設けられたアクチュエータ部とを有し、前記アクチュエータの軸方向と前記グリップハンドルの延在方向は略平行に設けられ、前記グリップハンドルの上端が前記アクチュエータ部に接続されており、前記グリップハンドルの下端が前記ケーブルに接続されていることを特徴とする。
【００２５】
このように、アクチュエータとグリップハンドルとを略平行に設定することにより、操作機構は無駄に横幅が広がることがなく、コンパクトになるとともに操作性が向上する。また、ケーブルはグリップハンドルの下端に接続されていることから、操作の支障になりにくい。さらに、アクチュエータの自重とケーブルによって生じる力が分散され、操作性を損なうことがなく、しかも手首が疲れにくい。
【００２６】
本発明は、アクチュエータが備えられたアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部に対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータに連動して前記シャフトの軸と非平行な軸を基準として回動する先端動作部を備える作業部と、を有する医療用マニピュレータであって、前記アクチュエータ部は、前記作業部を保持する２つの独立した係合部を有することを特徴とする。
【００２７】
このように、２つの独立した係合部を設けることにより、操作中に作業部を確実に保持することができる。また、係合部は２つだけなので、作業部の取り外しは一人でも簡便に行うことができる。
【００２８】
本発明は、人手によって把持されるグリップハンドルと、前記グリップハンドルから延在するシャフトと、前記シャフトの先端に設けられた先端動作部とを有する医療用マニピュレータであって、前記グリップハンドルは中空構造であって、１以上の調圧機構を有することを特徴とする。
【００２９】
本発明は、アクチュエータが備えられたアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部から延在するシャフトと、前記シャフトの先端に設けられ、前記アクチュエータに連動する先端動作部と、前記先端動作部に対する動作指令を与える操作部と、前記操作部に設けられた第１スイッチと、前記操作部からの指令を受けて前記アクチュエータの動作を制御する制御部とを有し、前記先端動作部は、先端を指向する軸を中心に回転するロール回転機構と、前記シャフトに非平行な軸を基準として回動する１以上の回動機構とを備え、前記制御部は、前記第１スイッチの操作に基づいて前記アクチュエータを駆動し、前記ロール回転機構のみを所定の原点姿勢に復帰させることを特徴とする。
【００３０】
医療用マニピュレータの先端動作部には、シャフト軸と同軸状に回転するロール回転機構が備えられていると、複雑な動作が可能となり手技に好適であるが、ロール回転機構については回動量が認識しづらい場合がある。本発明では、回動機構についてはその時点の状態を維持したまま、第１スイッチによりロール回転機構のみを所定の原点姿勢に戻すことができ、操作性が向上する。
【００３１】
本発明は、上記の操作機構が設けられた手術用ロボットシステムであって、ロボットアームと、前記ロボットアームに設けられたアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部に対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータに連動して前記シャフトの軸と非平行な軸を基準として回動する先端動作部を備える作業部と、少なくとも前記作業部から離れた位置に設けられ、前記ロボットアームを制御する制御部とを有し、前記操作機構は前記制御部に設けられていることを特徴とする。
【００３２】
また、本発明は、アクチュエータが備えられたアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部から延在するシャフトと、前記シャフトの先端に設けられ、前記アクチュエータに連動する先端動作部と、前記先端動作部に対する動作指令を与える操作部と、前記操作部に設けられた第１スイッチ及び第３スイッチと、前記操作部又は所定の制御部に設けられた第２スイッチとを有し、前記先端動作部は、先端を指向する軸を中心に回転するロール回転機構と、前記シャフトに非平行な軸を基準として回動する１以上の回動機構とを備え、前記制御部は、前記第１スイッチの操作に基づいて前記アクチュエータを駆動し、前記ロール回転機構のみを所定の原点姿勢に復帰させ、前記第３スイッチの操作に基づいて前記アクチュエータを駆動し、前記回動機構のみ所定の原点に復帰させ、また、前記第２スイッチの操作に基づいて前記アクチュエータを駆動し、前記先端動作部の全てを原点姿勢に復帰させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明では、トリガーレバーの押出部に凹部を設けることにより、該凹部に指先を入れて細かい操作が可能となり、例えば先端動作部のグリッパやはさみ等の開閉作業を正確に行うことができる。また、個人差の少ない操作が可能となる。
【００３４】
また、スイッチとトリガーレバーとを並べて配置することにより、両者を操作しやすい状態で併存させることができる。
【００３５】
さらに、中空構造のグリップハンドルによれば、内部に設けた部品を保護するハンドル重量を軽量化できる。また、通気孔を設けることにより、滅菌工程において内圧と外圧との差が過度に大きくなることを防止でき、グリップハンドルの破損を防止できる。
【００３６】
さらにまた、アクチュエータとグリップハンドルとを略平行に設定することにより、操作機構は無駄に横幅が広がることがなく、コンパクトになるとともに操作性が向上する。また、ケーブルはグリップハンドルの下端に接続されていることから、操作の支障になりにくい。さらに、アクチュエータの自重とケーブルによって生じる力が分散され、操作性を損なうことがなく、しかも手首が疲れにくい。
【００３７】
また、本発明では、２つの独立した係合部を設けることにより、操作中に作業部を確実に保持することができる。また、係合部は２つだけなので、作業部の取り外しは一人でも簡便に行うことができる。
【００３８】
先端動作部がロール回転機構以外に１以上の回動機構を備えている医療用マニピュレータでは、ロール回転機構については回動量が認識しづらい場合がある。本発明では、回動機構については状態を維持したまま、第１スイッチによりロール回転機構のみを所定の原点姿勢に戻すことができ、操作性が向上する。
【００３９】
医療用マニピュレータの先端動作部には、シャフトに非平行な軸を基準として回動する１以上の回動機構が備えられていると、さらなる複雑な動作が可能となって好適であるが、該回動機構において先端動作部がシャフト軸に非平行な姿勢のままでは先端動作部がトラカールに当たるので、引き抜き時には姿勢を考慮する必要がある。本発明では、第３スイッチを設けることにより、簡便に回動動作のみを所定の原点姿勢に戻すことができ、操作性がさらに向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明に係る操作機構、医療用マニピュレータ及び手術用ロボットシステムの実施の形態について添付の図１〜図１７を参照しながら説明する。
【００４１】
マニピュレータ１０は、先端動作部１２に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の処置を行うためのものであり、通常、把持鉗子やニードルドライバ（持針器）等とも呼ばれる。
【００４２】
図１及び図２に示すように、マニピュレータ１０は、人手によって把持及び操作される基端部の操作指令部（操作機構）１４と、該操作指令部１４に対して着脱自在な作業部１６とを有する。
【００４３】
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、連結シャフト４８の延在方向をＺ方向と規定する。また、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、前方をＺ１方向、後方をＺ２方向と規定する。さらに、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もちろんである。
【００４４】
作業部１６は、作業を行う先端動作部１２と、操作指令部１４のアクチュエータブロック（アクチュエータ部）３０に対して接続される接続部１５と、これらの先端動作部１２と接続部１５とを連接する長尺で中空の連結シャフト４８とを有する。作業部１６は、アクチュエータブロック３０における所定の操作によって操作指令部１４から離脱可能であって、洗浄、滅菌及びメンテナンス等を行うことができる。
【００４５】
先端動作部１２及び連結シャフト４８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、操作指令部１４の操作により体腔２２内において患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。
【００４６】
操作指令部１４は、人手によって把持されるグリップハンドル２６と、該グリップハンドル２６の上部から延在するブリッジ２８と、該ブリッジ２８の先端に接続されたアクチュエータブロック３０とを有する。
【００４７】
図１から明らかなように、接続部１５の下面はアクチュエータブロック３０の上面にほとんど隙間なく当接し、接続部１５の背面（Ｚ２方向の面）はブリッジ２８の前面（Ｚ１方向の面）にほとんど隙間なく当接する。接続部１５の下面及びアクチュエータブロック３０の上面はＸＺ平面であり、接続部１５の背面とブリッジ２８の前面はＸＹ平面である。接続部１５の左右面とブリッジ２８及びアクチュエータブロック３０の左右面は、それぞれ連続的なＹＺ平面を構成し、接続部１５の上面とブリッジ２８の上面とは、それぞれ連続的で滑らかな曲面を構成している。これにより、接続部１５は操作指令部１４に対してデザイン上一体的且つコンパクトとなるとともに、接続箇所に無駄な凹凸がほとんどないことから操作性に優れる。
【００４８】
図２に示すように、操作指令部１４のグリップハンドル２６は、ブリッジ２８の端部からＹ２方向に向かって延在しており、人手によって把持されるのに適した長さであり、入力手段としてのトリガーレバー３２と、複合入力部（指操作入力部）３４と、スイッチ３６とを有する。グリップハンドル２６の下端部には複数の通気孔（調圧機構）４１が設けられている。ブリッジ２８の上面における視認しやすい箇所にはＬＥＤ（インジケータ）２９が設けられている。グリップハンドル２６の下端には、コントローラ４５に接続されるケーブル６２が設けられている。グリップハンドル２６とケーブル６２とはコネクタにより接続されていてもよい。
【００４９】
操作指令部１４について、先ず、複合入力部３４の構成及び作用について説明する。
【００５０】
複合入力部３４は、先端動作部１２に対してロール方向（軸回転方向、図３の符号７６参照）及びヨー方向（左右方向、図３の符号７４参照）の回転指令を与える複合的な入力手段である。トリガーレバー３２は、先端動作部１２のグリッパ６０（図２参照）の開閉指令を与える入力手段である。スイッチ３６は、マニピュレータ１０の動作状態の有効又は無効を設定するための入力手段である。ＬＥＤ２９は、マニピュレータ１０の制御状態を示すインジケータであり、操作者が容易に認識可能な大きさであり、且つ操作に支障がない程度に十分に小型軽量である。ＬＥＤ２９は、ブリッジ２８の上面における略中央部で、視認性のよい位置に設けられている。
【００５１】
図３に示すように、先端動作部１２は、連結シャフト４８の先端に設けられており、少なくとも、ワイヤが巻き掛けられた複数のプーリが設けられており、前記プーリ５０ａ〜５０ｃに連動することにより３軸動作が可能である。この動作は、例えば、ヨー軸（回動機構）７４及びロール軸（ロール回転機構）７６を中心とした回転動作と、グリッパ６０の開閉動作（回動機構）である。ロール軸７６は先端を指向する軸を中心に回転し、ヨー軸７４が０°のときには連結シャフト４８の軸を中心に回転をする。
【００５２】
図３では、グリッパ６０の閉じた状態を実線で示し、開いた状態を仮想線で示している。グリッパ６０は、片開き式又は両開き式のいずれでもよい。
【００５３】
この先端動作部１２は、例えば、前記特許文献２記載の医療用マニピュレータにおける先端の作業部と同機構にすればよい。
【００５４】
各動作軸の動作範囲は、例えば、所定の原点姿勢を基準として、ヨー軸７４に関しては±９０°、ロール軸７６に関しては±１８０°、グリッパ６０に関しては０〜５０°である。
【００５５】
なお、ヨー軸７４、ロール軸７６及びグリッパ６０は、相互に動作干渉を発生し得ることから、制御部では、干渉量を演算して補償するように各ワイヤを進退させる制御を行う。つまり、所定箇所を動作させたときに、他の箇所が動作干渉による無駄な動きをしないように制御をする。
【００５６】
なお、作業部１６は先端動作部１２のうちグリッパ６０に相当する部分が、鋏、電気メス、マイクロ波アンテナとして設定された複数種類が用意されており、交換が可能である。作業部１６を取り外す場合には、次回に再度装着するときにモータ４０、４２、４４との係合が正確に行われるように、該モータ４０、４２、４４とプーリ５０ａ〜５０ｃ所定の基準位置に戻す。このとき、先端動作部１２のヨー軸７４、ロール軸７６及びグリッパ６０は基準姿勢（０°位置）に戻る。ヨー軸７４の基準姿勢は、グリッパ６０が連結シャフト４８の軸と同軸上になる姿勢であり、ロール軸７６の基準姿勢は±１８０°のちょうど中間姿勢であり、グリッパ６０の基準姿勢は該グリッパ６０が閉じた状態である。
【００５７】
図４に示すように、複合入力部３４は、正面視で円形で、グリップハンドル２６の上端部とブリッジ２８との接続部の平面部３９に設けられており、図５から明らかなように、親指による操作が容易な位置に配置されている。
【００５８】
平面部３９は、複合入力部３４の径よりもやや大きい径の略円環形であり、複合入力部３４の操作をしないときには親指を当てておき、複合入力部３４に触れることなくグリップハンドル２６を確実に保持することができる。平面部３９及び複合入力部３４の表面部は、その法線がＺ２方向とＹ１方向の略中間の方向を指向しており、親指の腹部Ｔを自然に当てることができる。
【００５９】
シャトルリング１００の内径Ｄ１は、パッド１３２を配置可能な幅を確保するとともに、無理なく操作可能なように親指の動作範囲に収められている。シャトルリング１００の幅Ｄ３は親指を当てるのに適した寸法に設定されている。
【００６０】
ノブ１１０ａ及び１１０ｂは、親指の腹部Ｔを当てるのに適するようにやや膨出した形状であって、且つ軸Ｊを中心として左右対称の位置に設けられている。
【００６１】
シャトルリング１００の動作範囲は、中立位置を基準として±１０°に設定されている。シャトルリング１００の動作範囲は、操作性を考慮して（例えば、微妙な操作が可能なように）ある程度の移動距離を確保するとともに、無理なく操作可能なように腹部Ｔの動作範囲に収めることが好ましい。
【００６２】
パッド１３２は、正面視で上面及び下面が平行で左右両端が円弧形状の突起である。左右の円弧形状は、内筒１２０及びシャトルリング１００の内面に対応した径に設定されている。
【００６３】
パッド１３２の端面１３３は、中央部がやや窪み、左右に向かって緩やかに傾斜した湾曲面となっている。端面１３３の中央部には低い中央平坦部１３５が設けられており、左部分１３３ａの部分と右部分１３３ｂの部分とを触覚により容易に区別して認識することができる。左部分１３３ａ及び右部分１３３ｂの幅Ｄ４は親指を当てるのに適した寸法に設定されている。
【００６４】
シャトルリング１００及びパッド１３２は、操作がなされていないときには、図示しない弾性体の作用によって図４に示す中立位置に復帰するように構成されている。
【００６５】
次に、トリガーレバー３２の構成及び作用について説明する。
【００６６】
図５に示すように、トリガーレバー３２は、ブリッジ２８のやや下方でＺ１方向にやや突出したレバーであり、人差し指による操作が容易な位置に設けられている。
【００６７】
トリガーレバー３２は、グリップハンドル２６に対してアーム９８により接続されており、該グリップハンドル２６に対して進退するように構成されている。アーム９８はグリップハンドル２６内で図示しないセンサに接続されており、トリガーレバー３２の進退量が該センサによって計測されてコントローラ４５に供給される。
【００６８】
図５及び図６に示すように、トリガーレバー３２は、指を当て、グリップハンドル２６の方向（つまり、Ｚ２方向）に向かって引き込む引込部１０１と、該引込部１０１と対向する位置に設けられ、指を当て、グリップハンドル２６からＺ１方向に押し出す押出部１０２とを有する。押出部１０２は、引込部１０１に対向する面（つまり、Ｚ２側の面）に凹部１０４を有する。凹部１０４は指が挿入される左右の端部に切欠１０６が設けられている。
【００６９】
引込部１０１はＹ方向にやや細長く、且つ人差し指をかけやすいように側面視（図２参照）で適度に円弧状に形成されている。引込部１０１は、人差し指若しくは中指の第２関節（中央の関節）よりも先端側の腹部を自然に当てることができる。引込部１０１を手前側（Ｚ２側）に引き寄せることにより、引き寄せ量に応じて先端動作部１２のグリッパ６０は閉じるように動作する。
【００７０】
引込部１０１と押出部１０２とは上下両端が接続されて左右対称形状であり、左右から人差し指の先を挿入可能に構成されており、左右の手で操作が可能である。凹部１０４は略半球面に形成されており、該凹部１０４に指先を挿入して内面に沿わせることにより細かい動作を正確に行うことができる。
【００７１】
具体的には、図６に示すように、凹部１０４の内部には人差し指の第１関節（最も先端の関節）より先の部分が挿入され、爪面１０８ａ、爪先１０８ｂ又は指の背部１０８ｃを凹部１０４の内面に当てて操作を行うとよい。すなわち、第１関節及び第２関節を軽く曲げた状態で指先を凹部１０４に挿入し、爪先１０８ｂを凹部１０４に当てた状態から、第１関節又は第２関節を伸ばすと爪先１０８ｂは矢印Ｑで示す方向に動き、凹部１０４の内面をＺ１方向に押し出すことになる。
【００７２】
凹部１０４において、人差し指の挿入側から見て最も奥（Ｘ１方向）の端部１０４ａから最も手前側（Ｘ２方向）の端部１０４ｂまで指を沿って動作させることにより、トリガーレバー３２はＺ方向に十分に変位し、指の動きに従った細かい変位が可能である。このように押出部１０２を奥（Ｚ１側）に押し出すことにより、押し出し量に応じて先端動作部１２のグリッパ６０は開くように動作する。
【００７３】
また、図６から理解されるように凹部１０４は切欠１０６を有していることから、指を挿入しやすく、操作性が向上する。さらに、指を挿入する部分は適度に狭く設定されており、指の第１関節部は引込部１０１に略接しており、トリガーレバー３２を押し出す動作をした後に、ほとんど無駄な動きをすることなく引き込み動作に移ることができる。さらにまた、凹部１０４から指を引き抜きやすく、トリガーレバー３２の操作を停止する場合には迅速に次の動作に移ることができる。
【００７４】
トリガーレバー３２はグリップハンドル２６に対して押出方向及び引込方向のいずれにも弾性付勢されていない。一般的なトリガーレバーは押出方向に弾性付勢されているが、このような弾性付勢をしないことにより、トリガーレバー３２を引込方向及び押出方向に対して自然な操作が可能となるとともに、長時間の操作でも疲れにくい。
【００７５】
トリガーレバー３２は単なるリング体ではなく、押出部１０２に凹部１０４が設けられている形状であることから、指の太さによる影響が小さく、例えば男女の区別なく、個人差が少ない操作が可能である。
【００７６】
すなわち、太い指を有する操作者は、該指を凹部１０４のＹ方向における中央部分に挿入して操作をするとよい。凹部１０４は半球状であり、中央部分が広いからである。これにより太い指であってもトリガーレバー３２に圧迫されることなく、好適な操作性が得られる。
【００７７】
細い指を有する操作者は、該指を凹部１０４のＹ方向における上端又は下端近傍に挿入して操作をするとよい。凹部１０４は半球状であり、上端及び下端が狭いからである。これにより、細い指であっても無駄な隙間が生じることなく、正確な操作が可能となる。
【００７８】
トリガーレバー３２の触れ方については、癖や指の形状の個人差等があることから上記の操作に限定されないことはもちろんである。
【００７９】
上述したように、本実施の形態に係るマニピュレータ１０における操作指令部１４では、トリガーレバー３２の押出部１０２に凹部１０４を設けることにより、該凹部１０４に指先を入れて細かい操作が可能となり、先端動作部１２のグリッパ６０やはさみ等の開閉作業を正確に行うことができる。
【００８０】
なお、トリガーレバー３２のアーム９８はグリップハンドル２６に接続されている必要はなく、例えば、図７に示すようにブリッジ２８に対して、ＹＺ平面上で回動自在に接続されていてもよい。この場合もトリガーレバー３２は回動動作によりグリップハンドル２６に対して進退自在となる。さらに、図示を省略するが、アーム９８はアクチュエータブロック３０に接続されていてもよい。
【００８１】
次に、スイッチ３６及び通気孔４１の構成及び作用について説明する。
【００８２】
図８に示すように、スイッチ３６はグリップハンドル２６に対して進退する操作機構であって、トリガーレバー３２とスイッチ３６とはグリップハンドル２６におけるＺ１方向の面で、グリップハンドル２６の長尺方向（Ｙ方向）に並んで配置されている。スイッチ３６はトリガーレバー３２の直下（Ｙ２方向）に設けられている。スイッチ３６とトリガーレバー３２との間には薄い板材１３０が設けられている。
【００８３】
スイッチ３６はオルタネート式であって、操作子３６ａをオフ状態である位置Ｚｃより一度手前（Ｚ２方向）の位置Ｚａまで引き込むことによってオン状態にロックされ、手を離すとやや先端側の位置Ｚｂに保持される。再度スイッチ３６を手前側の位置Ｚａまで引き込むことによってオン状態は解除されてオフ状態となり、図示しない弾性体によって先端側（Ｚ１方向）の位置Ｚｃに復帰する。このような操作を繰り返すことにより、スイッチ３６は、オン状態又はオフ状態のいずれかに保持され、スイッチ３６を押し続ける必要がない。従って、オン状態とオフ状態との切り換え時だけスイッチ３６の操作をすればよく、それ以外のときはトリガーレバー３２の操作をすることができ、スイッチ３６とトリガーレバー３２とを併存させるのに好適である。
【００８４】
また、スイッチ３６はオン状態とオフ状態では操作子３６ａの突き出し量が異なる構成であることから、操作子３６ａを目視し又は触れることによって状態を確認することができる。
【００８５】
スイッチ３６は、システムを有効化し又はモータ４０、４２、４４を原点へ復帰させて停止させるものであって、オン状態のときに有効、オフ状態のときに停止となる。有効及び停止の状態はＬＥＤ２９の点灯状態によっても示される。
【００８６】
図８に示すように、オン状態とオフ状態とを切り換える切り換え位置Ｚａは、板材１３０の端部１３０ａよりもグリップハンドル２６に寄った位置（Ｚ２方向）に設けられていることが好ましい。すなわち、オン状態及びオフ状態のいずれの場合も、スイッチ３６の切り換えには操作子３６ａは一度位置Ｚａまで達する必要があるが、単に指をかけて引くだけでは指が板材１３０に当たって位置Ｚａにまでは達することがなく、意識的に板材１３０を避けるように指をＹ２方向にややずらすことが要求される。したがって、不用意にスイッチ３６の状態が切り換えられることが防止できる。
【００８７】
また、スイッチ３６の操作子３６ａの進退幅Ｅ３は、Ｚ方向で引込部１０１の進退幅Ｅ４の範囲内となっており、操作者はグリップハンドル２６を持ち替えることなくトリガーレバー３２及びスイッチ３６の双方に指が届き、操作性が良好となる。
【００８８】
スイッチ３６は、Ｙ方向に偏平形状であって、グリップハンドル２６を握りやすく、しかも人差し指でトリガーレバー３２及びスイッチ３６の双方を操作しやすい。スイッチ３６のＹ方向の厚さＥ１は、操作性及び強度等の観点から３〜８ｍｍであるとよく、トリガーレバー３２とスイッチ３６とのＹ方向の間隔Ｅ２は、３〜５ｍｍであるとよい。
【００８９】
上述したように、本実施の形態に係るマニピュレータ１０における操作指令部１４では、スイッチ３６とトリガーレバー３２とを並べて配置することにより、両者を操作しやすい状態で併存させることができる。
【００９０】
なお、スイッチ３６の触れ方については、癖や指の形状の個人差等があることから上記の操作に限定されないことはもちろんである。
【００９１】
スイッチ３６はモーメンタリ式であってもよい。モーメンタリ式の場合、スイッチ３６を押している間だけ所定の動作を行うことができ、又は、ソフトウェア処理により奇数回押したときにオン状態、偶数回押したときにオフ状態となるように動作状態を保持することができる。
【００９２】
一方、図２及び図５に示すように、グリップハンドル２６の下端近傍には、複数（例えば３つ）の通気孔４１が設けられている。各通気孔４１は、水や埃が進入しにくい程度に小さく、且つ滅菌工程において内圧と外圧との差が過度に大きくならない程度に空気の流通が可能な径に設定されている。具体的には、通気孔を２つ以上にするときには、径が０．０１〜０．１ｍｍであるとよく、１つにするときには径が０．２〜０．５ｍｍであるとよい。
【００９３】
グリップハンドル２６には、複合入力部３４、トリガーレバー３２の操作量検出センサやスイッチ３６等が設けられることから中空構造であり、これらのセンサ等のレイアウトの自由度が高まり、且つセンサ等を外力、水分及び塵挨等から保護することができる。
【００９４】
他方、グリップハンドル２６を含む操作指令部１４は、手術が終了する都度、滅菌処理を行う。滅菌処理としては、例えばプラズマ処理がなされる。プラズマ処理は、操作指令部１４をチャンバーに入れて真空に減圧した後に過酸化水素ガスを封入して高周波電圧をかけることにより行われる。このとき、グリップハンドル２６は中空構造であって内部に空気が含まれているが、チャンバー内を減圧してもグリップハンドル２６内の空気は通気孔４１から抜け、内圧と外圧との差が過大となることがない。したがって、内圧によって膨脹する力が作用することがなく、グリップハンドル２６を過度に高強度に構成する必要がなく、軽量化、高寿命化が図られる。
【００９５】
なお、グリップハンドル２６は中空部の相対的な圧力上昇を防止する調圧機構としては、通気孔４１以外にも、例えば図９に示すチェック弁（調圧機構）２５０を用いてもよい。チェック弁２５０は、シリコーンゴム、アクリロニトリルゴム及びＮＢＲ等のポリマーからなる弾性を有する材質で構成されている。チェック弁２５０は、図示を省略するが平面視で円形のきのこ型であり、スカート２５２と、中央突起２５４とを有する。中央突起２５４はグリップハンドル２６に設けた取付孔２５６に挿入されて固定される。チェック弁２５０はグリップハンドル２６に取り付けられると、スカート２５２の周辺部２５８が弾性的にグリップハンドル２６の表面に当接するとともに、該スカート２５２の下に空間２６０を形成する。中央突起２５４の近傍で、空間２６０に連通する箇所に適度な径の複数の連通孔２６２を設けておく。
【００９６】
このようなチェック弁２５０は、連通孔２６２によってグリップハンドル２６の内部と空間２６０は同圧となっており、通常は外部に対して気密に保たれており、水や埃の進入を防止することができる。一方、滅菌工程において内圧と外圧との差が所定値以上となったときには、内圧によりスカート２５２が弾性的に押し上げられ、周辺部２５８がグリップハンドル２６の表面から離間し、内圧が外へ抜ける。これにより、内圧と外圧との差が過度に大きくなることが防止できる。チェック弁２５０は、小型軽量、廉価であり、取付が容易である特徴を有する。調圧機構としてのチェック弁は、これに限らず、例えば、ばね式等であってもよい。
【００９７】
次に、作業部１６と操作指令部１４の接続部１５との着脱の構成及び作用について説明する。
【００９８】
図１及び図２に示すように、接続部１５は、樹脂のカバー３７に覆われており、従動回転するプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃを回転自在に保持している。プーリ５０ａ、プーリ５０ｂ及びプーリ５０ｃには、それぞれ図示しないワイヤが巻き掛けられており、連結シャフト４８の中空部分を通って先端動作部１２まで延在している。
【００９９】
また、接続部１５は、左右側面の係合片２００と、下面に開口する嵌合孔２０２とを有する。３つの嵌合孔２０２は、Ｚ１方向及びＺ２方向の端部近傍に設けられており、Ｙ１方向に延在する孔である。
【０１００】
アクチュエータブロック３０には先端動作部１２が有する３自由度の機構に対応してモータ４０、モータ４２及びモータ４４が接続部１５の延在方向に沿って並列して設けられている。モータ４０、４２及び４４は、プーリ５０ａ、プーリ５０ｂ及びプーリ５０ｃに係合する。これらのモータ４０、４２及び４４は小型、細径であって、アクチュエータブロック３０はコンパクトな扁平形状に構成されている。アクチュエータブロック３０は、操作指令部１４のＺ１方向端部の下方に設けられている。また、モータ４０、４２及び４４は、操作指令部１４若しくはトリガーレバー３２の操作に基づき、コントローラ４５の作用下に回転をする。
【０１０１】
図２及び図１０に示すように、アクチュエータブロック３０は、さらに作業部１６の接続部１５を保持する２つの独立した係合部２１０と、該接続部１５の位置決め機能及び保持機構を有する３本のアライメントピン２１２とを有する。なお、図１０及び図１１では、接続部１５の構造が理解しやすいように、カバー３７（図１参照）を取り外した状態で示す。
【０１０２】
２つの係合部２１０は、アクチュエータブロック３０の左右側面で対称位置に設けられており、操作面（解除操作部）２０４と、該操作面２０４からＹ１方向に延在するレバー２０６とを有する。レバー２０６はアクチュエータブロック３０の上面よりもＹ１方向に向かってやや突出しており、先端内側がテーパ形状になっている。係合部２１０は、図示しない弾性体によってレバー２０６が内側に向かう方向に弾性付勢されている。
【０１０３】
アライメントピン２１２は、嵌合孔２０２に対向する位置で、アクチュエータブロック３０の上面におけるＺ１方向端の近傍に２本、Ｚ２方向端の近傍に１本設けられ、それぞれＹ１方向に延在している。Ｚ１方向端の近傍に２本のアライメントピン２１２は、Ｘ方向に並んで設けられている。
【０１０４】
このように、アライメントピン２１２は３本設けられていることから、接続部１５は３点で支持され、簡便且つ確実に位置決めを行うことができる。また、３本のアライメントピン２１２は直線状配列ではないため、いずれの方向のねじれに対しても、接続部１５を安定して保持することができる。
【０１０５】
アライメントピン２１２以外に、接続部１５の下面とアクチュエータブロック３０の上面との面接触部（図１参照）、接続部１５の背面（Ｚ２方向の面）とブリッジ２８の前面（Ｚ１方向の面）との面接触部（図１参照）、及び係合部２１０も、ねじれに対する接続部１５の保持作用を奏する。
【０１０６】
さらに、図２に示すように、アライメントピン２１２の高さＨ１は、嵌合孔２０２を備える接続部１５における接続構造部材１５ａの高さＨ２よりも大きく、アライメントピン２１２は接続構造部材１５ａをわずかに貫通する。ここで、接続構造部材１５ａとは、接続部１５における操作指令部１４に対する接続の構造上の強度を備える部材であり、接続部１５からカバー３７等を除いた部分である。
【０１０７】
アライメントピン２１２の高さＨ１は、嵌合孔２０２を備える接続部１５における接続構造部材１５ａの高さＨ２の１／２以上（より好ましくは３／５以上、さらに好ましくは貫通する）の高さを有するとよい。これにより、アライメントピン２１２は嵌合孔２０２に対して十分に深く嵌合し、接続部１５を確実に保持することができる。
【０１０８】
図１０に戻り、接続部１５をアクチュエータブロック３０に接続する際には、３つの嵌合孔２０２にアライメントピン２１２が挿入されるようにしてＹ２方向に移動させる。これにより、係合部２１０のレバー２０６が先端のテーパ形状によってやや外方向に押されて変位して（図１１を参照）、係合片２００に対して摺動する。やがて、接続部１５の下面がアクチュエータブロック３０の上面に当接すると、弾性作用によってレバー２０６は原位置に復帰し、テーパ形状の下端の楔部２０６ａが係合片２００に係合することになる。接続部１５の装着が終了すると、レバー２０６が原位置に復帰することにより適度なクリック感及び装着音が発生し、操作者は装着が正常に完了したことを確認できる。
【０１０９】
接続部１５をアクチュエータブロック３０に接続し又は取り外す際には、接続部１５の背面（図１参照）とブリッジ２８の前面は当接及び摺動することにより安定した着脱動作が可能となる。
【０１１０】
図１１に示すように、接続部１５をアクチュエータブロック３０から取り外す際には、２つの操作面２０４をそれぞれ同時に押圧することによってレバー２０６が弾性付勢に抗して外方向に傾動し、係合片２００に対する係合を解除することができる。
【０１１１】
すなわち、本実施の形態に係るマニピュレータ１０では、２つの独立した係合部２１０を設けることにより、操作中に作業部１６の接続部１５を確実に保持することができる。つまり、仮に２つの係合部２１０のうち一方だけを解除操作しても、他方が係合状態を維持しており、全体としては接続部１５のアクチュエータブロック３０に対する接続状態が確実に維持される。
【０１１２】
ここで、２つの係合部２１０が独立しているとは、一方を操作して係合片２００に対する係合を解除しても他方は係合状態が維持されるように作用的に独立であればよく、例えば、機構的には図示しない弾性体を共用する等してもよい。
【０１１３】
また、仮に、係合部２１０が独立して３以上設けられていると、一人で作業部１６を取り外すことが困難になるが、マニピュレータ１０では、係合部２１０は２つだけなので、接続部１５の取り外しは一人でも簡便に行うことができる。
【０１１４】
係合部２１０は、アクチュエータブロック３０の左右面に対称に設けられておりバランスがよく、しかも作業部１６の接続部１５を一層確実に保持することができる。また、アクチュエータブロック３０は、接続部１５の嵌合孔２０２に嵌合するアライメントピン２１２を備えていることから、接続部１５に対する位置決めが簡便且つ確実になされる。
【０１１５】
接続部１５は、３本のアライメントピン２１２によって確実に保持されることから、係合部２１０は抜け止めとしての作用だけを有するものとして、過度に高強度にしなくてもよい。
【０１１６】
上述したように、操作指令部１４では、モータ４０、４２、４４の軸方向とグリップハンドル２６の延在方向は略平行に設けられ、グリップハンドル２６の上端がブリッジ２８を介してアクチュエータブロック３０に接続されており、グリップハンドル２６の下端がケーブル６２に接続されている。
【０１１７】
このように、モータ４０、４２、４４とグリップハンドル２６とを略平行に設定することにより、操作指令部１４は無駄に横幅が広がることがなく、コンパクトになるとともに操作性が向上する。また、ケーブル６２はグリップハンドル２６の下端に接続されていることから、操作の支障になりにくい。さらに、モータ４０、４２、４４の自重とケーブル６２による力が分散され、操作性を損なうことがなく、しかも手首が疲れにくい。ここで、ケーブル６２の力とは、自重、張力及び摩擦力等を総合したもので、グリップハンドル２６に対して影響し得る力のことである。
【０１１８】
アクチュエータブロック３０とグリップハンドル２６の間に設けられ、グリップハンドル２６に対して進退するトリガーレバー３２と、グリップハンドル２６の上端におけるアクチュエータブロック３０に対する接続側（Ｚ１側）と逆側（Ｚ２側）の部分に設けられた複合入力部３４とを有している。これにより、トリガーレバー３２は、例えば人差し指により操作しやすく、複合入力部３４は、例えば親指により操作しやすく、操作性が高い。
【０１１９】
また、アクチュエータとしてのモータは複数設けられ、これらのモータ４０、４２、４４とグリップハンドル２６は、ＹＺ平面上で１列に並んで設けられている。これにより、操作指令部１４は無駄に幅が広がることがなく、コンパクトになるとともに操作性が向上する。
【０１２０】
グリップハンドル２６の上端とアクチュエータブロック３０とを接続するブリッジ２８の上面は、手技の最中にも視認しやすい箇所であり、ＬＥＤ２９を配置するのに好適である。
【０１２１】
次に、変形例に係るマニピュレータ１０ａ、１０ｂ及び１０ｃについて説明する。マニピュレータ１０ａ〜１０ｃについて、前記のマニピュレータ１０と同じ箇所については同符号を付してその詳細な説明を省略する。
【０１２２】
前記のマニピュレータ１０のグリップハンドル２６はブリッジ２８に対して一体的に固定されているが、図１２に示すように、第１変形例に係るマニピュレータ１０ａでは、グリップハンドル２６をブリッジ２８に対して所定角度範囲内で回転可能に接続されている。これにより、把持姿勢の自由度が高まる。また、グリップハンドル２６とブリッジ２８との回転角度を検出することにより、該角度を先端動作部１２の姿勢指令に用いることもできる。図１２に示すように、グリップハンドル２６の下端とアクチュエータブロック３０がブリッジ２８ａにより接続されていてもよい。これにより、グリップハンドル２６を一層確実に保持することができる。なお、図１２（及び図１３〜図１６）では作業部１６を省略して図示した。
【０１２３】
図１３に示すように、第２変形例に係るマニピュレータ１０ｂは、操作指令部１４において、前記のスイッチ３６と同じ位置に配置された第１スイッチ３００と、ＬＥＤ２９の近傍に設けられた小さい第２スイッチ３０２とを有する。第２スイッチ３０２は、ＬＥＤ２９よりややＺ２方向側に設けられている。
【０１２４】
第２スイッチ３０２は、操作指令部１４に設けられているとスイッチング操作を行いやすくて好適であるが、必ずしも操作指令部１４に設けられている必要はなく、例えばコントローラ４５に設けられていてもよい。第１スイッチ３００及び第２スイッチ３０２は、それぞれモーメンタリ式である。第１スイッチ３００は、前記スイッチ３６と同形状のトリガーレバー形式であり、操作しやすい。
【０１２５】
コントローラ４５は、第１スイッチ３００が押されたときにロール軸７６に関しての原点復帰動作モードと認識し、該モードの状態をラッチし、モータ４０、４２、４４を駆動し、ロール軸７６のみを原点姿勢（±１８０°の中間姿勢）に復帰させる。３つのモータ４０、４２、４４を駆動するのは、各軸の動作干渉を補正するためである。このとき、ヨー軸７４及びグリッパ６０についてはその時点の状態が維持される。
【０１２６】
ロール軸７６が備えられていると、グリッパ６０は複雑な動作が可能となり手技に好適であるが、図３から了解されるように、グリッパ６０の姿勢によっては、ロール軸７６の回動量が認識しづらい場合がある。マニピュレータ１０ｂでは、ヨー軸７４及びグリッパ６０についてはその時点の状態を維持したまま、第１スイッチ３００によりロール軸７６のみを所定の原点姿勢に戻すことができ、操作性が向上する。
【０１２７】
例えば、ロール軸７６をプラス方向に回転させようとした場合で、すでにプラス１８０°回転していたときには、そのままではそれ以上の回転はできない。そこで、第１スイッチ３００を押してロール原点復帰動作モードにすることにより、ロール軸７６は原点姿勢に戻り（つまり、マイナス方向に１８０°回転する。）、±１８０°の動作範囲が確実に確保されることになり好適である。
【０１２８】
なお、原点復帰動作モードを途中で解除させたい場合には、第１スイッチ３００を再度押すことにより解除可能であり、ロール軸７６は即時に停止する。このときには、第１スイッチ３００を微小時間押せば足り、迅速且つ確実な解除が可能である。
【０１２９】
第１スイッチ３００の操作方法については、変形例が考えられる。例えば、コントローラ４５は、第１スイッチ３００が押されている間だけ、ロール軸７６の原点復帰動作モードとし、第１スイッチ３００が離されたときに該復帰の処理を停止させるようにしてもよい。
【０１３０】
ヨー軸７４及びグリッパ６０についての原点復帰は、第２スイッチ３０２の操作に基づいて行われる。つまり、コントローラ４５は、第２スイッチ３０２が操作されるとモータ４０、４２、４４を駆動し、ロール軸７６、ヨー軸７４及びグリッパ６０を原点姿勢に復帰させた後、動作モードを終了させる。第２スイッチ３０２の操作については、１〜２秒間押し続けたとき、原点復帰モードとなる。
【０１３１】
第１スイッチ３００と第２スイッチ３０２は、必ずしもモーメンタリ式に限らず、一方又は両方をオルタネート式にしてもよい。
【０１３２】
図１４に示すように、第３変形例に係るマニピュレータ１０ｃは、図１３に示した操作指令部１４に対してさらに第３スイッチ３０５が設けられている。第３スイッチ３０５は、シャトルリング１００の内側であって、パッド１３２の上部に位置している。第３スイッチ３０５は、操作性を考慮してシャトルリング１００の内側に設けたが、手術中に操作しやすい位置であればよく、例えば、図１５及び図１６に示すようにシャトルリング１００よりも上方の近傍部（例えば、複合入力部３４と第２スイッチ３０２との間）に設けてもよい。
【０１３３】
コントローラ４５は、第３スイッチ３０５が押されたときに、ヨー軸７４に関しての原点復帰動作モードと認識し、該モードの状態をラッチし、モータ４０、４２、４４を駆動して、ヨー軸７４のみを原点姿勢（シャフト軸と略平行）に復帰させる。
【０１３４】
ヨー軸７４が備えられていると、グリッパ６０は複雑な動作が可能となり、様々な手技に対応することができて好適であるが、図１及び図３から了解されるように、グリッパ６０が連結シャフト４８の軸と非平行になっていた場合には、そのままでは先端動作部がトラカール２０に当たるので、引き抜き時には姿勢を考慮する必要がある。マニピュレータ１０ｃでは、第３スイッチ３０５を押すだけの簡便な操作によりヨー軸７４のみを所定の原点姿勢（つまり、シャフト４８の軸と同軸状になる姿勢）に容易に復帰させることができ、操作性が一層向上する。
【０１３５】
マニピュレータ１０は操作者が直接的に操作する医療用のものとして説明したが、使用用途はこれに限らず、例えば、患者から離れた箇所から電気通信手段等を介して医療の手技を行う遠隔操作機構に好適に適用可能であることはもちろんである。
【０１３６】
作業部１６は、人手で操作をする操作指令部１４に接続されるものとして説明したが、例えば図１７に示すような手術用ロボットシステム７００に適用してもよい。
【０１３７】
手術用ロボットシステム７００は、多関節型のロボットアーム７０２と、コンソール（制御部）７０４とを有し、作業部１６はロボットアーム７０２の先端に接続されている。ロボットアーム７０２の先端には前記のアクチュエータブロック３０と同じ機構を設けることにより、作業部１６を接続及び駆動可能である。この場合のマニピュレータ１０は、ロボットアーム７０２と作業部１６とからなる。ロボットアーム７０２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。コンソール７０４は、作業部１６及びロボットアーム７０２から離れている。コンソール７０４は、テーブル型（操作卓）、制御盤型等の構成を採り得る。
【０１３８】
ロボットアーム７０２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。先端のアクチュエータブロック３０は、ロボットアーム７０２の先端部７０８と一体化している。アクチュエータブロック３０は、前記の通り作業部１６をロックする独立的な２つのレバー２０６を有する。
【０１３９】
ロボットアーム７０２は、コンソール７０４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７０４に設けられたジョイスティック（ロボット操作部）７０６に倣った動作、及びこれらの複合的な動作をする構成にしてもよい。コンソール７０４は、前記のコントローラ４５の機能を含んでいる。
【０１４０】
コンソール７０４には、前記操作指令部１４のうちアクチュエータブロック３０を除いた機構の操作指令部としての２つのジョイスティック７０６と、モニタ７１０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７０６により、２台のロボットアーム７０２を個別に操作が可能である。２つのジョイスティック７０６は、両手で操作しやすい位置に設けられている。モニタ７１０には、内視鏡による画像等の情報が表示される。
【０１４１】
ジョイスティック７０６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７０２を動かすことができる。また、グリップハンドル２６に設けられたトリガーレバー３２、複合入力部３４及びスイッチ３６により、操作指令部１４と同様の操作が可能である。
【０１４２】
ジョイスティック７０６には、前記の第１スイッチ３００、第２スイッチ３０２及び第３スイッチ３０５を設けて、先端動作部１２の個別のリセット動作を行うようにしてもよい。
【０１４３】
ジョイスティック７０６はマスターアームであってもよい。ロボットアーム７０２とコンソール７０４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わせでよい。
【０１４４】
本発明に係る操作機構、医療用マニピュレータ及び手術用ロボットシステムは、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、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本実施の形態に係るマニピュレータの斜視図である。
【図２】作業部と操作指令部とを分離したマニピュレータの側面図である。
【図３】先端動作部の概略斜視図である。
【図４】複合入力部の表面部を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る操作機構としての操作指令部の斜視図である。
【図６】トリガーレバーの断面平面図である。
【図７】変形例に係る操作指令部の側面図である。
【図８】操作指令部におけるトリガーレバー、スイッチ及びその周辺の拡大側面図である。
【図９】チェック弁の断面側面図である。
【図１０】作業部の接続部と操作指令部のアクチュエータブロックとを分離した状態を斜め下方から見た斜視図である。
【図１１】接続部をアクチュエータブロックから取り外す際に、２つの操作面を同時に押圧する状態のマニピュレータの正面図である。
【図１２】第１の変形例に係るマニピュレータの側面図である。
【図１３】第２の変形例に係るマニピュレータの斜視図である。
【図１４】第３の変形例で、シャトルリング内に第３スイッチを設けた複合入力部の表面部を示す図である。
【図１５】第３の変形例で、シャトルリング外に第３スイッチを設けた複合入力部の表面部を示す図である。
【図１６】第３の変形例に係るマニピュレータの斜視図である。
【図１７】作業部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。
【符号の説明】
【０１４６】
１０、１０ａ〜１０ｃ…マニピュレータ  １２…先端動作部
１４…操作指令部（操作機構）          １５…接続部
１５ａ…接続構造部材                  １６…作業部
２６…グリップハンドル                ２８、２８ａ…ブリッジ
２９…ＬＥＤ（インジケータ）
３０…アクチュエータブロック（アクチュエータ部）
３２…トリガーレバー                  ３６…スイッチ
４０、４２、４４…モータ（アクチュエータ）
４１…通気孔（調圧機構）              ４５…コントローラ
４８…連結シャフト                    ５０ａ〜５０ｃ…プーリ
６０…グリッパ（回動機構）            ７４…ヨー軸（回動機構）
７６…ロール軸（ロール回転機構）      ６２…ケーブル
９８…アーム                          １０１…引込部
１０２…押出部                        １０４…凹部
１０６…切欠                          １３０…板材
２００…係合孔                        ２０２…嵌合孔
２０４…操作面（解除操作部）          ２０６…レバー
２１０…係合部                        ２１２…アライメントピン（ピン）
２５０…チェック弁（調圧機構）        ３００…第１スイッチ
３０２…第２スイッチ                  ３０５…第３スイッチ
７００…手術用ロボットシステム        ７０２…ロボットアーム
【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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