医療用マニピュレータ
【課題】医療用マニピュレータにおいて、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できるようにする。
【解決手段】医療用マニピュレータ１は、連結端面２ｄに配置され、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第１入力部材１１、第２入力部材１３と、これら入力部材を進退させる直動変換部１５、モータ１６と、を有する術具駆動部２と、連結端面４ｄにおいて第１入力部材１１に対向して進退移動可能に支持され第１入力部材１１と同方向に移動し、他端部が作動体に接続された第１の伝達部材４１と、連結端面２ｄにおいて第２入力部材１３に対向して進退移動可能に支持され第２入力部材１３と同方向に移動する第２の伝達部材４３と、第１の伝達部材４１および第２の伝達部材４３に係合されたピニオン４２と、を有する術具部４とを備える。
【解決手段】医療用マニピュレータ１は、連結端面２ｄに配置され、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第１入力部材１１、第２入力部材１３と、これら入力部材を進退させる直動変換部１５、モータ１６と、を有する術具駆動部２と、連結端面４ｄにおいて第１入力部材１１に対向して進退移動可能に支持され第１入力部材１１と同方向に移動し、他端部が作動体に接続された第１の伝達部材４１と、連結端面２ｄにおいて第２入力部材１３に対向して進退移動可能に支持され第２入力部材１３と同方向に移動する第２の伝達部材４３と、第１の伝達部材４１および第２の伝達部材４３に係合されたピニオン４２と、を有する術具部４とを備える。
【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。
【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。
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】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の医療用マニピュレータには以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、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。
このため、術具の着脱に時間がかかってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の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、該術具部に対して着脱可能に設けられ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有する医療用マニピュレータであって、前記術具駆動部は、前記術具部との着脱方向における一端部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、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入力部材と、該対をなす入力部材を進退させる駆動源と、を備え、前記術具部は、前記術具駆動部との着脱方向における一端部において、前記入力部材の一方に対向して進退移動可能に支持され、該入力部材の一方による前記駆動力を受けて前記入力部材の一方と同方向に移動し、他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一端部において、前記入力部材の他方に対向して進退移動可能に支持され、該入力部材の他方による前記駆動力を受けて前記入力部材の他方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、を備える構成とする。
【０００７】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記入力部材の一方は、前記駆動源に接続されることにより進退移動可能とされ、前記入力部材の一方および他方の間には、前記入力部材の一方および他方に係合され、前記入力部材の一方の移動量を、前記入力部材の他方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が設けられたことが好ましい。
【０００８】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記入力部材、前記第１の伝達部材、前記第２の伝達部材、および前記術具部側反転連動部材は、複数組設けられ、前記複数組の各組において、前記入力部材の一方の方が前記入力部材の他方よりも、前記術具駆動部の前記着脱方向における端部の中心側に配置されたことが好ましい。
【０００９】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記術具部と前記術具駆動部との間にそれぞれ着脱可能に連結された中間部材を備え、該中間部材は、前記術具部の前記一端部と着脱可能に連結する術具部側端部と、前記術具駆動部の前記一端部と着脱可能に連結する駆動部側端部と、前記第１の伝達部材および前記入力部材の一方にそれぞれ対向して当接された第１の中間伝達部材と、前記第２の伝達部材および前記入力部材の他方にそれぞれ対向して当接された第２の中間伝達部材と、前記第１の伝達部材、前記入力部材の一方、および前記第１の中間伝達部材を進退可能に挿通させ、該第１の中間伝達部材の進退を案内する第１の案内部と、前記第２の伝達部材、前記入力部材の他方、および前記第２の中間伝達部材を進退可能に挿通させ、該第２の中間伝達部材の進退を案内する第２の案内部と、を備えることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記術具部は、前記術具部側反転連動部材を、前記術具駆動部との着脱方向における前記一端部の方に付勢する術具部側付勢手段を備えることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記術具駆動部は、前記駆動部側反転連動部材を、前記術具部との着脱方向における前記一端部の方に付勢する駆動部側付勢手段を備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記第２の伝達部材は、前記術具部の着脱方向に交差する方向に該術具部から突出された操作部材を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明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という効果を奏する。
【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１３】図１１におけるＦ−Ｆ断面図、Ｇ−Ｇ断面図である。
【図１４】図１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１６】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１の実施形態の変形例の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な構成図である。
【図１８】本発明の第２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。
【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、同一または相当する部材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。
【００２０】
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。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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との間に介在されてスレーブアーム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。
【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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、５、６は、それぞれ図３におけるＢ−Ｂ断面図、Ａ−Ａ断面図、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１３（ａ）、（ｂ）は、図１１におけるＦ−Ｆ断面図、Ｇ−Ｇ断面図である。図１４は、図１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。
【００３２】
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ものである。
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。
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。
【００３３】
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、アダプタ２２０ａ、および術具２４０ａに対応して、それぞれ、術具駆動部２、中間部材３、および術具部４を備える。
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。
【００３４】
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。
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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の先端側に延ばされ、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。
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、２０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。
【００３８】
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、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の幅よりも狭くなっている。
【００３９】
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。
【００４０】
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入力部材１１（入力部材の一方）、直動変換部１５（駆動源）、モータ１６（駆動源）、第２入力部材１３（入力部材の他方）、およびピニオン１２（駆動部側反転連動部材）を備える。
【００４１】
第１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入力部材１１は、本実施形態では、全体として角棒状とされ幅Ｗ１×厚さＨ１の断面形状を有している。ただし、第１入力部材１１の先端側の一側面にはラック部１１ａが形成されている。
第１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。
第１入力部材１１の先端側の部分は、ラック部１１ａを径方向外側に向けた状態で、第１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。
【００４２】
直動変換部１５およびモータ１６は、第１入力部材１１および第２入力部材１３を中心軸線Ｏ２に沿う方向に進退させる駆動源を構成するもので、筐体２ａ内に固定されている。
直動変換部１５は、第１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ものである。
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もので、例えば、ＤＣモータなどを採用することができる。
【００４３】
第２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とされ幅Ｗ１×厚さＨ２の断面形状を有している。ただし、第２入力部材１３の一側面には第１入力部材１１のラック部１１ａと同形状のラック部１３ａが形成されている。
第２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入力部材１３においてラック部１３ａの裏面側の側面には、第２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。
このような構成の第２入力部材１３は、ラック部１３ａを径方向内側に向けた状態で、第２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。
【００４４】
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入力部材１３のラック部１３ａと反対側の側面と摺動する溝底面と、第２入力部材１３のラック部１３ａに隣接する側面を案内する溝側面とを有する。
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。
【００４５】
ガイド溝２ｊの溝側面は、第２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。
一方、第２入力部材１３の側面は、凸部２ｍと係合する段部１３ｃが設けられ、これにより、第２入力部材１３が進退する際に、ラック部１３ａと反対側の第２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なっている。
【００４６】
ガイド溝２ｋ、２ｊは、それぞれ第１入力部材１１、第２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、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入力部材１１、第２入力部材１３よりも断面積の大きな棒状部材が、挿入可能になっている。
【００４７】
ピニオン１２は、第１入力部材１１のラック部１１ａおよび第２入力部材１３のラック部１３ａに係合するギヤである。
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、図６に示すように、ピニオン１２を側方から覆う第２入力部材収容部２ｃおよび基体部２ｅにおいて中心軸線Ｏ２（図６では図示略、図５参照）に沿う方向延ばされたガイド穴２ｇが設けられ、このガイド穴２ｇ内に摺動可能に保持された摺動ブロック１２ｂによって回転軸１２ａが回動可能に支持されている。
摺動ブロック１２ｂは、ガイド穴２ｇ内の基端側（図６の図示右側）に配置されたコイルバネ１８（駆動部側付勢手段）によって先端側に向かって付勢されている。
このため、ピニオン１２は、ラック部１１ａ、１３ａとの間にバックラッシがあっても、先端側に付勢されているため、ラック部１１ａ、１３ａに対してがたつきなく係合されている。
また、ガイド穴２ｇ内のコイルバネ１８は、第１入力部材１１および第２入力部材１３の全体も先端側に付勢している。
【００４８】
このような構成の往復駆動部１０は、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２組が設けられている。また、いずれの往復駆動部１０においても、第１入力部材１１が第２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入力部材１１および第２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。
【００５０】
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、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。
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、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よりも大きな寸法とされている。
【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内に挿入されていく。
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１８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なっている（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っている。
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に直交する方向とされている。
【００５３】
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。
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。
【００５４】
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。
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り、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、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、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、操作対象を操作するものであり、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。
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。
【００５９】
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、駆動力伝達部４Ｂ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）、関節３１（作動体）、および軸部３２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。
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と鉗子片３０ｂが閉じて接触することにより、鉗子が閉じることになる。
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。
【００６１】
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もので、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。
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。
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。
【００６２】
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１３（ａ）参照）等によって、軸部３２内で進退可能に保持されている。
【００６３】
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ばされている。
【００６４】
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。
【００６５】
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、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よりも大きな寸法とされている。
【００６６】
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４ｅ内に挿入されていく。
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を術具部４の駆動力伝達部４Ｂに連結できるようになっている（図１４参照）。
【００６７】
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に設けられたもの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。
【００６８】
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。
往復駆動部４０は、図１３（ａ）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。
【００６９】
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ようになっている。
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。
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。
【００７０】
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ようになっている。
【００７１】
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。
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。
【００７２】
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。
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。
【００７３】
ガイド溝４ｋの溝側面は、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とされる。
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ようになっている。
【００７４】
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、挿入可能になっている。
【００７５】
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１３（ｂ）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１３（ｂ）には図示略、図１３（ａ）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。
摺動ブロック４２ｂは、ガイド穴４ｍ内の先端側（図１３（ｂ）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。
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。
【００７６】
このような構成の往復駆動部４０は、本実施形態では、図１３（ａ）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２組が設けられている。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。
【００７７】
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、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と、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１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。
【００７８】
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。
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１２は回転軸１２ａを付勢するコイルバネ１８によって先端側に付勢され、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。
【００７９】
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１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）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。
【００８０】
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。
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。
【００８１】
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。
【００８２】
モータ１６が停止している場合、図１６（ａ）に示すように、連結端面２ｄ、３Ｂにおいて、第１入力部材１１および第１の中間伝達部材２６と、第２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。
【００８３】
また、図１６（ａ）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、第１入力部材１１および第１の中間伝達部材２６と、第２入力部材１３および第２の中間伝達部材２５とは、連結端面２ｄ、３Ｂにおいて、相互に軸方向の進退が可能となっている。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となっている。
【００８４】
まず、図１６（ｂ）に示すように、第１入力部材１１が先端側にΔＸだけ進出されたとする。このとき、第１の中間伝達部材２６の基端部は、第１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。
【００８５】
一方、第１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１１ａ、４１ａに係合されたピニオン１２、４２が図示時計回りに回動される。この結果、第１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１２、４２を介して、第２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入力部材１３、第２の伝達部材４３が、第１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。
【００８６】
次に、図１６（ｃ）に示すように、図１６（ａ）の状態から第１入力部材１１が基端側にΔＹだけ後退されたとする。このとき、第１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入力部材１１の後退に際し、ピニオン１２が図示反時計回りに回動されるため、第２入力部材１３に駆動力が伝達され、第２入力部材１３が先端側にΔＹだけ移動される。
このため、第２入力部材１３の先端部が第２の中間伝達部材２５の基端部を押圧することにより、第２の中間伝達部材２５が駆動力を受け、先端側にΔＹだけ進出する。同様にして、第２の中間伝達部材２５の先端部は、第２の伝達部材４３の基端部を押圧するため、第２の伝達部材４３に駆動力が伝達され、第２の伝達部材４３が先端側にΔＹだけ進出する。
【００８７】
その際、第２の伝達部材４３は、係合されたピニオン４２にも駆動力を伝達して、ピニオン４２を反時計回りに回動させる。このため、第１の伝達部材４１に駆動力および移動量が反転して伝達され、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。
【００８８】
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入力部材１１との当接状態が維持される。
【００８９】
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入力部材１１の動きに追従して進退することができる。
【００９０】
医療用マニピュレータ１において、第１入力部材１１、第２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。
また、ピニオン１２は、第１入力部材１１および第２入力部材１３に係合され、第１入力部材１１の移動量を、第２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入力部材１１および第２入力部材１３を進退させることができる。
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に係合され、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、上記駆動部側反転連動部材と第１入力部材１１および第２入力部材１３を介して、第１の伝達部材４１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。
【００９１】
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になっている。
また、第１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。
【００９２】
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。
その際、上記の説明では、図１５に示すように、第１入力部材１１、第２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。
【００９３】
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。
その際、第１の伝達部材４１および第１の中間伝達部材２６と、第２の伝達部材４３および第２の中間伝達部材２５は、それぞれ中心軸線Ｏ４、Ｏ３に沿う方向に当接しているだけであるため、連結端面４ｄ、３Ａ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、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。
【００９４】
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入力部材１１と、第２の中間伝達部材２５および第２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。
なお、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。
【００９５】
なお、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。
【００９６】
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。
【００９７】
以上、説明したように、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。
【００９８】
［変形例］
次に、本実施形態の変形例の医療用マニピュレータについて説明する。
図１７は、本発明の第１の実施形態の変形例の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な構成図である。
【００９９】
本変形例の医療用マニピュレータ１Ａは、図２に示すように、上記第１の実施形態の術具駆動部２、中間部材３、駆動力伝達部４Ｂに代えて、それぞれの術具駆動部６２、中間部材６３、駆動力伝達部６４Ｂを備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１００】
術具駆動部６２は、上記第１の実施形態の往復駆動部１０に代えて、図１７に示すように、往復駆動部６０を備える。
往復駆動部６０は、往復駆動部１０の摺動ブロック１２ｂおよびコイルバネ１８を削除し、ピニオン１２に代えて、カムリンク５０（駆動部側反転連動部材）を備える。
カムリンク５０は、中心部が回転軸１２ａに回動可能に支持された矩形板状部材であり、回転軸１２ａの中心を通る軸線上に、長穴状のカム穴５１ａ、５１ｂが設けられている。カムリンク５０は、第１入力部材１１および第２入力部材１３と重なって交差するとともに、カム穴５１ａが第１入力部材１１と、カム穴５１ｂが第２入力部材１３とそれぞれ重なる状態に配置されている。
第１入力部材１１上には、カム穴５１ａに係合して、カム穴５１ａに沿って移動可能な係合ピン５２が突出して設けられている。また、第２入力部材１３上には、カム穴５１ｂに係合して、カム穴５１ｂに沿って移動可能な係合ピン５３が突出して設けられている。
また、往復駆動部６０における第１入力部材１１、第２入力部材１３、往復駆動部６１における第１の伝達部材４１、第２の伝達部材４３は、それぞれ強磁性体からなる金属によって構成されている。
【０１０１】
中間部材６３は、上記第１の実施形態の中間部材３の第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５に代えて、第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５と同様な形状を有し、材質が永久磁石、または少なくとも先端部および基端部が磁化された金属部材からなる第１の中間伝達部材２６Ａ、第２の中間伝達部材２５Ａを備える。
【０１０２】
駆動力伝達部６４Ｂは、上記第１の実施形態の往復駆動部４０に代えて、往復駆動部６１を備える。
往復駆動部６１は、往復駆動部４０の摺動ブロック４２ｂおよびコイルバネ１８を削除し、ピニオン４２に代えて、上記と同様のカムリンク５０を備える。
ただし、往復駆動部６１におけるカムリンク５０は、第１の伝達部材４１および第２の伝達部材４３と重なって交差するとともに、カム穴５１ａが第１の伝達部材４１と、カム穴５１ｂが第２の伝達部材４３とそれぞれ重なる状態に配置されている。
また、第１の伝達部材４１上には、カム穴５１ａに係合して、カム穴５１ａに沿って移動可能な係合ピン５２が突出して設けられている。また、第２の伝達部材４３上には、カム穴５１ｂに係合して、カム穴５１ｂに沿って移動可能な係合ピン５３が突出して設けられている。
【０１０３】
このような構成により、医療用マニピュレータ１Ａの往復駆動部６０では、第１入力部材１１の進退動作によって、第１入力部材１１とともに移動する係合ピン５２から、カム穴５１ａを介してカムリンク５０に駆動力が伝達される。これにより、カムリンク５０が回転軸１２ａを中心として回動し、カム穴５１ｂにカム穴５１ａの動きが反転して伝達される。
このため、カム穴５１ｂに係合された係合ピン５３は、係合ピン５２が基端側（先端側）に移動すると、同じ移動量だけ、先端側（基端側）に移動する。したがって、第１入力部材１１と第２入力部材１３と相対運動が、往復駆動部６０とまったく同様となるため、往復駆動部１０と同様に駆動力を中間部材６３に伝達することができる。
【０１０４】
また、同様にして、往復駆動部６１におけるカムリンク５０も、上記第１の実施形態の往復駆動部４０のピニオン４２を代替している。このため、往復駆動部４０と同様に中間部材３からの駆動力を第１の伝達部材４１に伝達することができる。
【０１０５】
また、本変形例では、第１の中間伝達部材２６Ａ、第２の中間伝達部材２５Ａの両端部が磁性を帯びているため、強磁性体である第１入力部材１１、第１の伝達部材４１、第２入力部材１３、第２の伝達部材４３と近接すると磁力が作用して互いに引き合う。
このため、互いに装着された状態では、第１入力部材１１、第１の中間伝達部材２６Ａ、第１の伝達部材４１、および第２入力部材１３、第２の中間伝達部材２５Ａ、第２の伝達部材４３がそれぞれ１本の軸部材として一体化されているため、駆動力を効率よく伝達することができる。
すなわち、上記第１の実施形態におけるコイルバネ１８と同様の作用を有している。このとき、コイルバネ１８および摺動ブロック１２ｂを削除して部品点数を低減することができるとともに、回転軸１２ａ、４２ａをそれぞれ術具駆動部６２、術具部６４に固定しておくことができるため、より簡素な構成とすることができる。また、より小型化を図ることができる。
本変形例は、第１の中間伝達部材２６Ａ、２６Ｂが吸引力による術具部側付勢手段、駆動部側付勢手段を兼ねる場合の例となっている。
【０１０６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２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１８は、本発明の第２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。
【０１０７】
本実施形態の医療用マニピュレータ１Ｂは、図１８に主要部を模式的に示すように、上記第１の実施形態の医療用マニピュレータ１から中間部材３を削除し、術具駆動部２の連結凸部２８の長さと術具駆動部２の係合穴部３ｃの長さを合わせて、術具部４と術具駆動部２とを直接連結できるようにしたものである。
このため、医療用マニピュレータ１Ｂでは、第１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。
【０１０８】
このような構成によれば、中間部材３を有しないだけで、上記第１の実施形態とまったく同様に、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。
【０１０９】
なお、上記の説明では、術具駆動部２の端部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、往復駆動部１０、６０によって構成する場合の例で説明した。このような構成によれば、一対の第１入力部材１１、第２入力部材１３に対して駆動源である直動変換部１５、モータ１６を１組設ければよいため、簡素な構成とすることができる。
ただし、駆動源の配置スペースに余裕がある場合には、例えば、往復駆動部１０、６０から駆動部側反転連動部材であるピニオン１２、カムリンク５０を削除して、第１入力部材１１、第２入力部材１３をそれぞれ独立に駆動する一対の駆動源を設け、この一対の駆動源の駆動量を制御して、第１入力部材１１、第２入力部材１３が互いに逆方向に移動するようにしてもよい。
【０１１０】
また、上記の説明では、術具駆動部の入力部材が、術具部との着脱方向における一端部に対をなして配置されるとともに互いに逆向きかつ同距離だけ進退移動可能とされ、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構成になっている場合の例で説明したが、入力部材の対の移動量は、駆動力の伝達に支障がないように、それぞれが対向する第１の伝達部材、第２の伝達部材の移動量と対応した移動量になっていればよい。このため、入力部材同士の移動量は互いに異なっていてもよく、同距離だけ進退することは必須ではない。
例えば、上記第１の実施形態において、ピニオン１２、４２に代えて、歯数の異なる２つのピニオンが同軸に設けられた二段ピニオンを採用して、減速比を持たせた反転機構を構成することが可能である。この場合、第１入力部材１１および第１の伝達部材４１の移動量と、第２入力部材１３および第２の伝達部材４３の移動量との比は、減速比（歯数の比）に対応して異なるが、第１入力部材１１および第１の伝達部材４１が当接しながら連動するとともに、第２入力部材１３および第２の伝達部材４３が当接しながら連動するため、支障なく駆動力を伝達することができる。
減速比を持たせた反転機構により、第１の伝達部材４１へ入力される力量と第２の伝達部材４３へ入力される力量を変更することができ、伝達系の摩擦や出力したい力量に応じて適当に減速比を設定してもよい。
【０１１１】
また、上記の説明では、往復駆動部１０、４０、６０、６１がいずれも４組設けられた場合の例で説明したが、これらの設置個数は、作動体に接続する必要がある第１の伝達部材の個数に応じて１以上の適宜数を採用することができる。
【０１１２】
また、上記の説明では、往復駆動部１０、４０、６０、６１がいずれも４組設けられ、これらが術具駆動部２または術具部４の中心軸線に対して放射状に配置された場合の例で説明したが、往復駆動部の配置は放射状には限定されない。例えば、１方向に沿って並列に配置したり、１つの対称面に対して面対称に配置したりしてもよい。
【０１１３】
また、上記の説明では、放射状に配置された複数組の往復駆動部１０、６０において、第１入力部材１１の方が、第２入力部材１３よりも中心軸線に近い位置に配置され、特に第１入力部材１１が一定の円周上に整列された場合の例で説明した。このような構成によれば、第１入力部材１１は、中心軸線Ｏ２からの距離が、第２入力部材１３に比べて短いため、中心軸線Ｏ２を中心として第１入力部材１１を囲む円径が、第２入力部材１３を囲む円径よりも小さくなる。したがって、各第１入力部材１１に対向する第１の伝達部材４１の配置位置が中心軸線Ｏ４から同等の円上に位置する。
このため、第２入力部材１３を第１入力部材１１よりも中心軸線Ｏ２に近づける構成とした場合に比べて、術具駆動部２の軸部３２の外径を低減して、体腔に挿入しやすい細径の術具部４を構成することができる。
【０１１４】
また、上記の説明では、術具部側付勢手段および駆動部側付勢手段を設けた場合の例で説明したが、例えば、バックラッシなどが術具部の操作の支障にならない場合には、いずれか一方のみを設けてもよい。また、いずれも設けない構成としてもよい。
【０１１５】
また、上記の説明では、第１の中間伝達部材２６の周方向の幅が、第１入力部材１１および第１の伝達部材４１と同一であり、第２の中間伝達部材２５の周方向の幅が、第２入力部材１３および第２の伝達部材４３と同一である場合の例で説明したが、これは一例であって、第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５の断面の大きさや形状は種々変形することができる。
例えば、第１の中間伝達部材２６の断面形状を第１入力部材１１、第１の伝達部材４１に比べて大きくしたり、第２の中間伝達部材２５の断面形状を第２入力部材１３、第２の伝達部材４３に比べて大きくしたりすることが可能である。この場合、ガイド溝２ｋ、２ｊの先端部、ガイド溝４ｉ、４ｎ基端部の形状を、それぞれ対応する第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５が進出する範囲において、第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５が進出可能な穴形状に拡張しておく。
このようにすれば、中間部材３の連結時の位置決め誤差がある程度発生しても、駆動力の伝達に支障のない連結を行うことができる。
【０１１６】
また、上記の説明では、駆動源が、モータ１６の回転を直動変換部１５により直動運動に変換して、一対の入力部材に伝達する場合の例で説明したが、往復駆動部１０に伝達する駆動力は直動駆動には限定されない。例えば、直動変換部１５を削除し、モータ１６が直接ピニオン１２を回転駆動して、駆動力を供給してもよい。
【０１１７】
また、上記の各実施形態、各変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせを代えたり、削除したりして実施することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１、１Ａ、１Ｂ 医療用マニピュレータ
２、６２ 術具駆動部
２ｄ、４ｄ 連結端面
２ｆ、３ｆ 係合突起部
３、６３ 中間部材
３ａ 中間部材本体
３ｃ、４ｅ 係合穴部
３ｄ ガイド穴（第２の案内部）
３ｅ ガイド穴（第１の案内部）
３Ａ 連結端面（術具部側端部）
３Ｂ 連結端面（駆動部側端部）
４ 術具部
４Ａ 術具本体
４Ｂ、６４Ｂ 駆動力伝達部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、６０、６１ 往復駆動部
１１ 第１入力部材（入力部材の一方）
１１ａ、１３ａ、４１ａ、４３ａ ラック部
１２ ピニオン（駆動部側反転連動部材）
１３ 第２入力部材（入力部材の他方）
１５ 直動変換部（駆動源）
１６ モータ（駆動源）
１８ コイルバネ（術具部側付勢手段、駆動部側付勢手段）
２０ 係合部
２１ 解除ボタン
２５、２５Ａ 第２の中間伝達部材
２６、２６Ａ 第１の中間伝達部材
２７、２８ 連結凸部
３０ 鉗子部（作動体）
３１ 関節（作動体）
３２ 軸部
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ 第１の伝達部材
４１ｂ 先端軸部
４２ ピニオン（術具部側反転連動部材）
４３ 第２の伝達部材
４４ 操作部材
５０ カムリンク（駆動部側反転連動部材、術具部側反転連動部材）
５１ａ、５１ｂ カム穴
５２、５３ 係合ピン
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ スレーブアーム
２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ 術具
４００ スレーブ制御回路
Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４ 中心軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用マニピュレータに関する。
【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。
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】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の医療用マニピュレータには以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、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。
このため、術具の着脱に時間がかかってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の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、該術具部に対して着脱可能に設けられ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有する医療用マニピュレータであって、前記術具駆動部は、前記術具部との着脱方向における一端部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、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入力部材と、該対をなす入力部材を進退させる駆動源と、を備え、前記術具部は、前記術具駆動部との着脱方向における一端部において、前記入力部材の一方に対向して進退移動可能に支持され、該入力部材の一方による前記駆動力を受けて前記入力部材の一方と同方向に移動し、他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一端部において、前記入力部材の他方に対向して進退移動可能に支持され、該入力部材の他方による前記駆動力を受けて前記入力部材の他方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、を備える構成とする。
【０００７】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記入力部材の一方は、前記駆動源に接続されることにより進退移動可能とされ、前記入力部材の一方および他方の間には、前記入力部材の一方および他方に係合され、前記入力部材の一方の移動量を、前記入力部材の他方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が設けられたことが好ましい。
【０００８】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記入力部材、前記第１の伝達部材、前記第２の伝達部材、および前記術具部側反転連動部材は、複数組設けられ、前記複数組の各組において、前記入力部材の一方の方が前記入力部材の他方よりも、前記術具駆動部の前記着脱方向における端部の中心側に配置されたことが好ましい。
【０００９】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記術具部と前記術具駆動部との間にそれぞれ着脱可能に連結された中間部材を備え、該中間部材は、前記術具部の前記一端部と着脱可能に連結する術具部側端部と、前記術具駆動部の前記一端部と着脱可能に連結する駆動部側端部と、前記第１の伝達部材および前記入力部材の一方にそれぞれ対向して当接された第１の中間伝達部材と、前記第２の伝達部材および前記入力部材の他方にそれぞれ対向して当接された第２の中間伝達部材と、前記第１の伝達部材、前記入力部材の一方、および前記第１の中間伝達部材を進退可能に挿通させ、該第１の中間伝達部材の進退を案内する第１の案内部と、前記第２の伝達部材、前記入力部材の他方、および前記第２の中間伝達部材を進退可能に挿通させ、該第２の中間伝達部材の進退を案内する第２の案内部と、を備えることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記術具部は、前記術具部側反転連動部材を、前記術具駆動部との着脱方向における前記一端部の方に付勢する術具部側付勢手段を備えることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記術具駆動部は、前記駆動部側反転連動部材を、前記術具部との着脱方向における前記一端部の方に付勢する駆動部側付勢手段を備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の医療用マニピュレータでは、前記第２の伝達部材は、前記術具部の着脱方向に交差する方向に該術具部から突出された操作部材を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明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という効果を奏する。
【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１３】図１１におけるＦ−Ｆ断面図、Ｇ−Ｇ断面図である。
【図１４】図１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１６】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１の実施形態の変形例の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な構成図である。
【図１８】本発明の第２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。
【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、同一または相当する部材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。
【００２０】
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。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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との間に介在されてスレーブアーム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。
【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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、５、６は、それぞれ図３におけるＢ−Ｂ断面図、Ａ−Ａ断面図、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１３（ａ）、（ｂ）は、図１１におけるＦ−Ｆ断面図、Ｇ−Ｇ断面図である。図１４は、図１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。
【００３２】
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ものである。
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。
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。
【００３３】
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、アダプタ２２０ａ、および術具２４０ａに対応して、それぞれ、術具駆動部２、中間部材３、および術具部４を備える。
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。
【００３４】
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。
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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の先端側に延ばされ、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。
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、２０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。
【００３８】
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、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の幅よりも狭くなっている。
【００３９】
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。
【００４０】
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入力部材１１（入力部材の一方）、直動変換部１５（駆動源）、モータ１６（駆動源）、第２入力部材１３（入力部材の他方）、およびピニオン１２（駆動部側反転連動部材）を備える。
【００４１】
第１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入力部材１１は、本実施形態では、全体として角棒状とされ幅Ｗ１×厚さＨ１の断面形状を有している。ただし、第１入力部材１１の先端側の一側面にはラック部１１ａが形成されている。
第１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。
第１入力部材１１の先端側の部分は、ラック部１１ａを径方向外側に向けた状態で、第１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。
【００４２】
直動変換部１５およびモータ１６は、第１入力部材１１および第２入力部材１３を中心軸線Ｏ２に沿う方向に進退させる駆動源を構成するもので、筐体２ａ内に固定されている。
直動変換部１５は、第１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ものである。
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もので、例えば、ＤＣモータなどを採用することができる。
【００４３】
第２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とされ幅Ｗ１×厚さＨ２の断面形状を有している。ただし、第２入力部材１３の一側面には第１入力部材１１のラック部１１ａと同形状のラック部１３ａが形成されている。
第２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入力部材１３においてラック部１３ａの裏面側の側面には、第２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。
このような構成の第２入力部材１３は、ラック部１３ａを径方向内側に向けた状態で、第２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。
【００４４】
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入力部材１３のラック部１３ａと反対側の側面と摺動する溝底面と、第２入力部材１３のラック部１３ａに隣接する側面を案内する溝側面とを有する。
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。
【００４５】
ガイド溝２ｊの溝側面は、第２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。
一方、第２入力部材１３の側面は、凸部２ｍと係合する段部１３ｃが設けられ、これにより、第２入力部材１３が進退する際に、ラック部１３ａと反対側の第２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なっている。
【００４６】
ガイド溝２ｋ、２ｊは、それぞれ第１入力部材１１、第２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、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入力部材１１、第２入力部材１３よりも断面積の大きな棒状部材が、挿入可能になっている。
【００４７】
ピニオン１２は、第１入力部材１１のラック部１１ａおよび第２入力部材１３のラック部１３ａに係合するギヤである。
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、図６に示すように、ピニオン１２を側方から覆う第２入力部材収容部２ｃおよび基体部２ｅにおいて中心軸線Ｏ２（図６では図示略、図５参照）に沿う方向延ばされたガイド穴２ｇが設けられ、このガイド穴２ｇ内に摺動可能に保持された摺動ブロック１２ｂによって回転軸１２ａが回動可能に支持されている。
摺動ブロック１２ｂは、ガイド穴２ｇ内の基端側（図６の図示右側）に配置されたコイルバネ１８（駆動部側付勢手段）によって先端側に向かって付勢されている。
このため、ピニオン１２は、ラック部１１ａ、１３ａとの間にバックラッシがあっても、先端側に付勢されているため、ラック部１１ａ、１３ａに対してがたつきなく係合されている。
また、ガイド穴２ｇ内のコイルバネ１８は、第１入力部材１１および第２入力部材１３の全体も先端側に付勢している。
【００４８】
このような構成の往復駆動部１０は、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２組が設けられている。また、いずれの往復駆動部１０においても、第１入力部材１１が第２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入力部材１１および第２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。
【００５０】
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、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。
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、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よりも大きな寸法とされている。
【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内に挿入されていく。
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１８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なっている（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っている。
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に直交する方向とされている。
【００５３】
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。
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。
【００５４】
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。
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り、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、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、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、操作対象を操作するものであり、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。
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。
【００５９】
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、駆動力伝達部４Ｂ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）、関節３１（作動体）、および軸部３２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。
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と鉗子片３０ｂが閉じて接触することにより、鉗子が閉じることになる。
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。
【００６１】
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もので、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。
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。
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。
【００６２】
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１３（ａ）参照）等によって、軸部３２内で進退可能に保持されている。
【００６３】
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ばされている。
【００６４】
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。
【００６５】
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、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よりも大きな寸法とされている。
【００６６】
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４ｅ内に挿入されていく。
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を術具部４の駆動力伝達部４Ｂに連結できるようになっている（図１４参照）。
【００６７】
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に設けられたもの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。
【００６８】
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。
往復駆動部４０は、図１３（ａ）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。
【００６９】
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ようになっている。
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。
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。
【００７０】
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ようになっている。
【００７１】
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。
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。
【００７２】
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。
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。
【００７３】
ガイド溝４ｋの溝側面は、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とされる。
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ようになっている。
【００７４】
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、挿入可能になっている。
【００７５】
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１３（ｂ）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１３（ｂ）には図示略、図１３（ａ）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。
摺動ブロック４２ｂは、ガイド穴４ｍ内の先端側（図１３（ｂ）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。
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。
【００７６】
このような構成の往復駆動部４０は、本実施形態では、図１３（ａ）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２組が設けられている。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。
【００７７】
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、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と、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１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。
【００７８】
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。
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１２は回転軸１２ａを付勢するコイルバネ１８によって先端側に付勢され、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。
【００７９】
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１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）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。
【００８０】
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。
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。
【００８１】
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。
【００８２】
モータ１６が停止している場合、図１６（ａ）に示すように、連結端面２ｄ、３Ｂにおいて、第１入力部材１１および第１の中間伝達部材２６と、第２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。
【００８３】
また、図１６（ａ）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、第１入力部材１１および第１の中間伝達部材２６と、第２入力部材１３および第２の中間伝達部材２５とは、連結端面２ｄ、３Ｂにおいて、相互に軸方向の進退が可能となっている。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となっている。
【００８４】
まず、図１６（ｂ）に示すように、第１入力部材１１が先端側にΔＸだけ進出されたとする。このとき、第１の中間伝達部材２６の基端部は、第１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。
【００８５】
一方、第１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１１ａ、４１ａに係合されたピニオン１２、４２が図示時計回りに回動される。この結果、第１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１２、４２を介して、第２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入力部材１３、第２の伝達部材４３が、第１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。
【００８６】
次に、図１６（ｃ）に示すように、図１６（ａ）の状態から第１入力部材１１が基端側にΔＹだけ後退されたとする。このとき、第１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入力部材１１の後退に際し、ピニオン１２が図示反時計回りに回動されるため、第２入力部材１３に駆動力が伝達され、第２入力部材１３が先端側にΔＹだけ移動される。
このため、第２入力部材１３の先端部が第２の中間伝達部材２５の基端部を押圧することにより、第２の中間伝達部材２５が駆動力を受け、先端側にΔＹだけ進出する。同様にして、第２の中間伝達部材２５の先端部は、第２の伝達部材４３の基端部を押圧するため、第２の伝達部材４３に駆動力が伝達され、第２の伝達部材４３が先端側にΔＹだけ進出する。
【００８７】
その際、第２の伝達部材４３は、係合されたピニオン４２にも駆動力を伝達して、ピニオン４２を反時計回りに回動させる。このため、第１の伝達部材４１に駆動力および移動量が反転して伝達され、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。
【００８８】
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入力部材１１との当接状態が維持される。
【００８９】
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入力部材１１の動きに追従して進退することができる。
【００９０】
医療用マニピュレータ１において、第１入力部材１１、第２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。
また、ピニオン１２は、第１入力部材１１および第２入力部材１３に係合され、第１入力部材１１の移動量を、第２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入力部材１１および第２入力部材１３を進退させることができる。
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に係合され、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、上記駆動部側反転連動部材と第１入力部材１１および第２入力部材１３を介して、第１の伝達部材４１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。
【００９１】
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になっている。
また、第１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。
【００９２】
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。
その際、上記の説明では、図１５に示すように、第１入力部材１１、第２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。
【００９３】
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。
その際、第１の伝達部材４１および第１の中間伝達部材２６と、第２の伝達部材４３および第２の中間伝達部材２５は、それぞれ中心軸線Ｏ４、Ｏ３に沿う方向に当接しているだけであるため、連結端面４ｄ、３Ａ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、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。
【００９４】
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入力部材１１と、第２の中間伝達部材２５および第２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。
なお、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。
【００９５】
なお、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。
【００９６】
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。
【００９７】
以上、説明したように、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。
【００９８】
［変形例］
次に、本実施形態の変形例の医療用マニピュレータについて説明する。
図１７は、本発明の第１の実施形態の変形例の医療用マニピュレータの主要部の構成を示す模式的な構成図である。
【００９９】
本変形例の医療用マニピュレータ１Ａは、図２に示すように、上記第１の実施形態の術具駆動部２、中間部材３、駆動力伝達部４Ｂに代えて、それぞれの術具駆動部６２、中間部材６３、駆動力伝達部６４Ｂを備える。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１００】
術具駆動部６２は、上記第１の実施形態の往復駆動部１０に代えて、図１７に示すように、往復駆動部６０を備える。
往復駆動部６０は、往復駆動部１０の摺動ブロック１２ｂおよびコイルバネ１８を削除し、ピニオン１２に代えて、カムリンク５０（駆動部側反転連動部材）を備える。
カムリンク５０は、中心部が回転軸１２ａに回動可能に支持された矩形板状部材であり、回転軸１２ａの中心を通る軸線上に、長穴状のカム穴５１ａ、５１ｂが設けられている。カムリンク５０は、第１入力部材１１および第２入力部材１３と重なって交差するとともに、カム穴５１ａが第１入力部材１１と、カム穴５１ｂが第２入力部材１３とそれぞれ重なる状態に配置されている。
第１入力部材１１上には、カム穴５１ａに係合して、カム穴５１ａに沿って移動可能な係合ピン５２が突出して設けられている。また、第２入力部材１３上には、カム穴５１ｂに係合して、カム穴５１ｂに沿って移動可能な係合ピン５３が突出して設けられている。
また、往復駆動部６０における第１入力部材１１、第２入力部材１３、往復駆動部６１における第１の伝達部材４１、第２の伝達部材４３は、それぞれ強磁性体からなる金属によって構成されている。
【０１０１】
中間部材６３は、上記第１の実施形態の中間部材３の第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５に代えて、第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５と同様な形状を有し、材質が永久磁石、または少なくとも先端部および基端部が磁化された金属部材からなる第１の中間伝達部材２６Ａ、第２の中間伝達部材２５Ａを備える。
【０１０２】
駆動力伝達部６４Ｂは、上記第１の実施形態の往復駆動部４０に代えて、往復駆動部６１を備える。
往復駆動部６１は、往復駆動部４０の摺動ブロック４２ｂおよびコイルバネ１８を削除し、ピニオン４２に代えて、上記と同様のカムリンク５０を備える。
ただし、往復駆動部６１におけるカムリンク５０は、第１の伝達部材４１および第２の伝達部材４３と重なって交差するとともに、カム穴５１ａが第１の伝達部材４１と、カム穴５１ｂが第２の伝達部材４３とそれぞれ重なる状態に配置されている。
また、第１の伝達部材４１上には、カム穴５１ａに係合して、カム穴５１ａに沿って移動可能な係合ピン５２が突出して設けられている。また、第２の伝達部材４３上には、カム穴５１ｂに係合して、カム穴５１ｂに沿って移動可能な係合ピン５３が突出して設けられている。
【０１０３】
このような構成により、医療用マニピュレータ１Ａの往復駆動部６０では、第１入力部材１１の進退動作によって、第１入力部材１１とともに移動する係合ピン５２から、カム穴５１ａを介してカムリンク５０に駆動力が伝達される。これにより、カムリンク５０が回転軸１２ａを中心として回動し、カム穴５１ｂにカム穴５１ａの動きが反転して伝達される。
このため、カム穴５１ｂに係合された係合ピン５３は、係合ピン５２が基端側（先端側）に移動すると、同じ移動量だけ、先端側（基端側）に移動する。したがって、第１入力部材１１と第２入力部材１３と相対運動が、往復駆動部６０とまったく同様となるため、往復駆動部１０と同様に駆動力を中間部材６３に伝達することができる。
【０１０４】
また、同様にして、往復駆動部６１におけるカムリンク５０も、上記第１の実施形態の往復駆動部４０のピニオン４２を代替している。このため、往復駆動部４０と同様に中間部材３からの駆動力を第１の伝達部材４１に伝達することができる。
【０１０５】
また、本変形例では、第１の中間伝達部材２６Ａ、第２の中間伝達部材２５Ａの両端部が磁性を帯びているため、強磁性体である第１入力部材１１、第１の伝達部材４１、第２入力部材１３、第２の伝達部材４３と近接すると磁力が作用して互いに引き合う。
このため、互いに装着された状態では、第１入力部材１１、第１の中間伝達部材２６Ａ、第１の伝達部材４１、および第２入力部材１３、第２の中間伝達部材２５Ａ、第２の伝達部材４３がそれぞれ１本の軸部材として一体化されているため、駆動力を効率よく伝達することができる。
すなわち、上記第１の実施形態におけるコイルバネ１８と同様の作用を有している。このとき、コイルバネ１８および摺動ブロック１２ｂを削除して部品点数を低減することができるとともに、回転軸１２ａ、４２ａをそれぞれ術具駆動部６２、術具部６４に固定しておくことができるため、より簡素な構成とすることができる。また、より小型化を図ることができる。
本変形例は、第１の中間伝達部材２６Ａ、２６Ｂが吸引力による術具部側付勢手段、駆動部側付勢手段を兼ねる場合の例となっている。
【０１０６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２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１８は、本発明の第２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。
【０１０７】
本実施形態の医療用マニピュレータ１Ｂは、図１８に主要部を模式的に示すように、上記第１の実施形態の医療用マニピュレータ１から中間部材３を削除し、術具駆動部２の連結凸部２８の長さと術具駆動部２の係合穴部３ｃの長さを合わせて、術具部４と術具駆動部２とを直接連結できるようにしたものである。
このため、医療用マニピュレータ１Ｂでは、第１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。
【０１０８】
このような構成によれば、中間部材３を有しないだけで、上記第１の実施形態とまったく同様に、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。
【０１０９】
なお、上記の説明では、術具駆動部２の端部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、往復駆動部１０、６０によって構成する場合の例で説明した。このような構成によれば、一対の第１入力部材１１、第２入力部材１３に対して駆動源である直動変換部１５、モータ１６を１組設ければよいため、簡素な構成とすることができる。
ただし、駆動源の配置スペースに余裕がある場合には、例えば、往復駆動部１０、６０から駆動部側反転連動部材であるピニオン１２、カムリンク５０を削除して、第１入力部材１１、第２入力部材１３をそれぞれ独立に駆動する一対の駆動源を設け、この一対の駆動源の駆動量を制御して、第１入力部材１１、第２入力部材１３が互いに逆方向に移動するようにしてもよい。
【０１１０】
また、上記の説明では、術具駆動部の入力部材が、術具部との着脱方向における一端部に対をなして配置されるとともに互いに逆向きかつ同距離だけ進退移動可能とされ、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構成になっている場合の例で説明したが、入力部材の対の移動量は、駆動力の伝達に支障がないように、それぞれが対向する第１の伝達部材、第２の伝達部材の移動量と対応した移動量になっていればよい。このため、入力部材同士の移動量は互いに異なっていてもよく、同距離だけ進退することは必須ではない。
例えば、上記第１の実施形態において、ピニオン１２、４２に代えて、歯数の異なる２つのピニオンが同軸に設けられた二段ピニオンを採用して、減速比を持たせた反転機構を構成することが可能である。この場合、第１入力部材１１および第１の伝達部材４１の移動量と、第２入力部材１３および第２の伝達部材４３の移動量との比は、減速比（歯数の比）に対応して異なるが、第１入力部材１１および第１の伝達部材４１が当接しながら連動するとともに、第２入力部材１３および第２の伝達部材４３が当接しながら連動するため、支障なく駆動力を伝達することができる。
減速比を持たせた反転機構により、第１の伝達部材４１へ入力される力量と第２の伝達部材４３へ入力される力量を変更することができ、伝達系の摩擦や出力したい力量に応じて適当に減速比を設定してもよい。
【０１１１】
また、上記の説明では、往復駆動部１０、４０、６０、６１がいずれも４組設けられた場合の例で説明したが、これらの設置個数は、作動体に接続する必要がある第１の伝達部材の個数に応じて１以上の適宜数を採用することができる。
【０１１２】
また、上記の説明では、往復駆動部１０、４０、６０、６１がいずれも４組設けられ、これらが術具駆動部２または術具部４の中心軸線に対して放射状に配置された場合の例で説明したが、往復駆動部の配置は放射状には限定されない。例えば、１方向に沿って並列に配置したり、１つの対称面に対して面対称に配置したりしてもよい。
【０１１３】
また、上記の説明では、放射状に配置された複数組の往復駆動部１０、６０において、第１入力部材１１の方が、第２入力部材１３よりも中心軸線に近い位置に配置され、特に第１入力部材１１が一定の円周上に整列された場合の例で説明した。このような構成によれば、第１入力部材１１は、中心軸線Ｏ２からの距離が、第２入力部材１３に比べて短いため、中心軸線Ｏ２を中心として第１入力部材１１を囲む円径が、第２入力部材１３を囲む円径よりも小さくなる。したがって、各第１入力部材１１に対向する第１の伝達部材４１の配置位置が中心軸線Ｏ４から同等の円上に位置する。
このため、第２入力部材１３を第１入力部材１１よりも中心軸線Ｏ２に近づける構成とした場合に比べて、術具駆動部２の軸部３２の外径を低減して、体腔に挿入しやすい細径の術具部４を構成することができる。
【０１１４】
また、上記の説明では、術具部側付勢手段および駆動部側付勢手段を設けた場合の例で説明したが、例えば、バックラッシなどが術具部の操作の支障にならない場合には、いずれか一方のみを設けてもよい。また、いずれも設けない構成としてもよい。
【０１１５】
また、上記の説明では、第１の中間伝達部材２６の周方向の幅が、第１入力部材１１および第１の伝達部材４１と同一であり、第２の中間伝達部材２５の周方向の幅が、第２入力部材１３および第２の伝達部材４３と同一である場合の例で説明したが、これは一例であって、第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５の断面の大きさや形状は種々変形することができる。
例えば、第１の中間伝達部材２６の断面形状を第１入力部材１１、第１の伝達部材４１に比べて大きくしたり、第２の中間伝達部材２５の断面形状を第２入力部材１３、第２の伝達部材４３に比べて大きくしたりすることが可能である。この場合、ガイド溝２ｋ、２ｊの先端部、ガイド溝４ｉ、４ｎ基端部の形状を、それぞれ対応する第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５が進出する範囲において、第１の中間伝達部材２６、第２の中間伝達部材２５が進出可能な穴形状に拡張しておく。
このようにすれば、中間部材３の連結時の位置決め誤差がある程度発生しても、駆動力の伝達に支障のない連結を行うことができる。
【０１１６】
また、上記の説明では、駆動源が、モータ１６の回転を直動変換部１５により直動運動に変換して、一対の入力部材に伝達する場合の例で説明したが、往復駆動部１０に伝達する駆動力は直動駆動には限定されない。例えば、直動変換部１５を削除し、モータ１６が直接ピニオン１２を回転駆動して、駆動力を供給してもよい。
【０１１７】
また、上記の各実施形態、各変形例に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせを代えたり、削除したりして実施することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１、１Ａ、１Ｂ 医療用マニピュレータ
２、６２ 術具駆動部
２ｄ、４ｄ 連結端面
２ｆ、３ｆ 係合突起部
３、６３ 中間部材
３ａ 中間部材本体
３ｃ、４ｅ 係合穴部
３ｄ ガイド穴（第２の案内部）
３ｅ ガイド穴（第１の案内部）
３Ａ 連結端面（術具部側端部）
３Ｂ 連結端面（駆動部側端部）
４ 術具部
４Ａ 術具本体
４Ｂ、６４Ｂ 駆動力伝達部
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、４０、４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、６０、６１ 往復駆動部
１１ 第１入力部材（入力部材の一方）
１１ａ、１３ａ、４１ａ、４３ａ ラック部
１２ ピニオン（駆動部側反転連動部材）
１３ 第２入力部材（入力部材の他方）
１５ 直動変換部（駆動源）
１６ モータ（駆動源）
１８ コイルバネ（術具部側付勢手段、駆動部側付勢手段）
２０ 係合部
２１ 解除ボタン
２５、２５Ａ 第２の中間伝達部材
２６、２６Ａ 第１の中間伝達部材
２７、２８ 連結凸部
３０ 鉗子部（作動体）
３１ 関節（作動体）
３２ 軸部
４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ 第１の伝達部材
４１ｂ 先端軸部
４２ ピニオン（術具部側反転連動部材）
４３ 第２の伝達部材
４４ 操作部材
５０ カムリンク（駆動部側反転連動部材、術具部側反転連動部材）
５１ａ、５１ｂ カム穴
５２、５３ 係合ピン
２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ スレーブアーム
２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ 術具
４００ スレーブ制御回路
Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４ 中心軸線
【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、該術具部に対して着脱可能に設けられ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有する医療用マニピュレータであって、
前記術具駆動部は、
前記術具部との着脱方向における一端部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、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入力部材と、
該対をなす入力部材を進退させる駆動源と、
を備え、
前記術具部は、
前記術具駆動部との着脱方向における一端部において、前記入力部材の一方に対向して進退移動可能に支持され、該入力部材の一方による前記駆動力を受けて前記入力部材の一方と同方向に移動し、他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一端部において、前記入力部材の他方に対向して進退移動可能に支持され、該入力部材の他方による前記駆動力を受けて前記入力部材の他方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
ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２】
前記入力部材の一方は、
前記駆動源に接続されることにより進退移動可能とされ、
前記入力部材の一方および他方の間には、
前記入力部材の一方および他方に係合され、前記入力部材の一方の移動量を、前記入力部材の他方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が設けられた
ことを特徴とする請求項１に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項３】
前記入力部材、前記第１の伝達部材、前記第２の伝達部材、および前記術具部側反転連動部材は、複数組設けられ、
前記複数組の各組において、前記入力部材の一方の方が前記入力部材の他方よりも、前記術具駆動部の前記着脱方向における端部の中心側に配置された
ことを特徴とする請求項１または２に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項４】
前記術具部と前記術具駆動部との間にそれぞれ着脱可能に連結された中間部材を備え、
該中間部材は、
前記術具部の前記一端部と着脱可能に連結する術具部側端部と、
前記術具駆動部の前記一端部と着脱可能に連結する駆動部側端部と、
前記第１の伝達部材および前記入力部材の一方にそれぞれ対向して当接された第１の中間伝達部材と、
前記第２の伝達部材および前記入力部材の他方にそれぞれ対向して当接された第２の中間伝達部材と、
前記第１の伝達部材、前記入力部材の一方、および前記第１の中間伝達部材を進退可能に挿通させ、該第１の中間伝達部材の進退を案内する第１の案内部と、
前記第２の伝達部材、前記入力部材の他方、および前記第２の中間伝達部材を進退可能に挿通させ、該第２の中間伝達部材の進退を案内する第２の案内部と、
を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項５】
前記術具部は、
前記術具部側反転連動部材を、前記術具駆動部との着脱方向における前記一端部の方に付勢する術具部側付勢手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項６】
前記術具駆動部は、
前記駆動部側反転連動部材を、前記術具部との着脱方向における前記一端部の方に付勢する駆動部側付勢手段を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項７】
前記第２の伝達部材は、
前記術具部の着脱方向に交差する方向に該術具部から突出された操作部材を備える
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ。
【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、該術具部に対して着脱可能に設けられ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有する医療用マニピュレータであって、
前記術具駆動部は、
前記術具部との着脱方向における一端部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、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入力部材と、
該対をなす入力部材を進退させる駆動源と、
を備え、
前記術具部は、
前記術具駆動部との着脱方向における一端部において、前記入力部材の一方に対向して進退移動可能に支持され、該入力部材の一方による前記駆動力を受けて前記入力部材の一方と同方向に移動し、他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一端部において、前記入力部材の他方に対向して進退移動可能に支持され、該入力部材の他方による前記駆動力を受けて前記入力部材の他方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
ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２】
前記入力部材の一方は、
前記駆動源に接続されることにより進退移動可能とされ、
前記入力部材の一方および他方の間には、
前記入力部材の一方および他方に係合され、前記入力部材の一方の移動量を、前記入力部材の他方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が設けられた
ことを特徴とする請求項１に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項３】
前記入力部材、前記第１の伝達部材、前記第２の伝達部材、および前記術具部側反転連動部材は、複数組設けられ、
前記複数組の各組において、前記入力部材の一方の方が前記入力部材の他方よりも、前記術具駆動部の前記着脱方向における端部の中心側に配置された
ことを特徴とする請求項１または２に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項４】
前記術具部と前記術具駆動部との間にそれぞれ着脱可能に連結された中間部材を備え、
該中間部材は、
前記術具部の前記一端部と着脱可能に連結する術具部側端部と、
前記術具駆動部の前記一端部と着脱可能に連結する駆動部側端部と、
前記第１の伝達部材および前記入力部材の一方にそれぞれ対向して当接された第１の中間伝達部材と、
前記第２の伝達部材および前記入力部材の他方にそれぞれ対向して当接された第２の中間伝達部材と、
前記第１の伝達部材、前記入力部材の一方、および前記第１の中間伝達部材を進退可能に挿通させ、該第１の中間伝達部材の進退を案内する第１の案内部と、
前記第２の伝達部材、前記入力部材の他方、および前記第２の中間伝達部材を進退可能に挿通させ、該第２の中間伝達部材の進退を案内する第２の案内部と、
を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項５】
前記術具部は、
前記術具部側反転連動部材を、前記術具駆動部との着脱方向における前記一端部の方に付勢する術具部側付勢手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項６】
前記術具駆動部は、
前記駆動部側反転連動部材を、前記術具部との着脱方向における前記一端部の方に付勢する駆動部側付勢手段を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項７】
前記第２の伝達部材は、
前記術具部の着脱方向に交差する方向に該術具部から突出された操作部材を備える
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−９０７２８（Ｐ２０１３−９０７２８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３３９７４（Ｐ２０１１−２３３９７４）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「がん超早期診断・治療機器の総合研究開発／超低侵襲治療機器システムの研究開発／内視鏡下手術支援システムの研究開発プロジェクト」委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「がん超早期診断・治療機器の総合研究開発／超低侵襲治療機器システムの研究開発／内視鏡下手術支援システムの研究開発プロジェクト」委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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