JPH08224241A - 医療用マニピュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】駆動部の構造を単純化でき、医療用マニピュレ
ータの小型化を図ることができる医療用マニピュレータ
を提供することにある。 【構成】開閉駆動ワイヤ１１および湾曲駆動ワイヤ１４
と、これら駆動ワイヤ１１，１４の張力により駆動され
る処置具４および湾曲部５と、前記駆動ワイヤ１１，１
４を駆動する回転駆動アクチュエータ２０と開閉駆動ア
クチュエータ２１２とからなり、回転駆動アクチュエー
タ２０と開閉駆動アクチュエータ２１とによって前記駆
動ワイヤ１１，１４を引っ張るとともに、駆動ワイヤ１
１，１４の引っ張り方向をワイヤ摺動部材２２の弧状の
断面によって変換することにより、挿入部１と駆動部２
を平行に設けたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、生体の腹壁等の体壁
に挿入孔を開け、この挿入孔を通じて内視鏡や処置具を
経皮的に体腔内に挿入することにより様々な観察および
処置を行う医療用マニピュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡下外科手術は、生体の腹壁等の体
壁に挿入孔を開け、この挿入孔を通じて内視鏡や処置具
を経皮的に体腔内に挿入することにより様々な観察およ
び処置を行うものである。

【０００３】従来、内視鏡下外科手術の観察および処置
の操作性を向上させるための、患者の体内で内視鏡およ
び処置具をマニピュレータによって遠隔操作する医療用
マニピュレータ装置がＵＳＰ５２１７００３が開示され
ている。また、特開平６−３０８９６号公報には患者の
体内で内視鏡を操作するための、先端部に電動で上下左
右の２自由度に駆動される湾曲部を有する観察用マニピ
ュレータ装置が開示されている。

【０００４】また、特願平６−１３１８０９には先端部
が上下左右方向に電動で湾曲し、また先端部全体が電動
で回転する内視鏡および体腔内処置具が開示されてい
る。また、内視鏡と体内処置装置を一体化することで体
腔内に開ける孔を減らした手術装置が特開平５−７６４
８２号公報に開示されている。さらに、特願平５−２７
４４０５には複数の処置用のアームと、立体観察手段を
一体化し、一つの挿入孔から挿入することが可能な手術
装置が開示されている。

【０００５】ワイヤによる駆動手段を有する体腔内医療
装置では、ワイヤの経時伸長による駆動伝達の遊びの補
償、過大な駆動力からのワイヤの断線保護、駆動力の制
御などのためにワイヤの張力検出手段を設けることが有
効である。モータで電動により駆動されるワイヤによっ
て先端部が湾曲する内視鏡において、ワイヤに張力検出
手段を設け、モータの発生力を制御するものが、特開平
４−２４６３２２号公報に開示されている。同公報の構
成では、ワイヤの伸長に対して張力検出手段の情報に基
づいてモータを制御することで補償することができる。

【０００６】内視鏡と体内処置装置を一体化することで
体腔内に開ける孔を減らし、患者に対する侵襲を減じた
手術装置が、特開平５−７６４８２公報に開示されてい
る。また、特願平５−２７４４０５には複数の処置用の
アームと、立体観察手段を一体化し、一つの挿入孔から
挿入することが可能な手術装置が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特願平
６−１３１８０９に示されるような内視鏡下外科手術用
マニピュレータでは、体腔内に入る挿入部分の小型化と
ともに、体腔外にある挿入部分の駆動部の小型化が重要
である。手術が行われている患者の上部には、術者が様
々な処置具や器具を操作するための空間が必要であり、
それらとの干渉を防ぐためには、挿入部分の駆動部の小
型化が重要である。このようなマニピュレータまたは内
視鏡には一般に電動モータと減速機構およびワイヤの組
み合わせが用いられていることが多い。

【０００８】しかし、電動モータ、減速機構およびエン
コーダなどモータの回転検出手段は、電動モータの軸方
向に連結されているため、一般に電動モータの軸方向に
細長い形状をしており、細長い挿入部と平行に設けなけ
れば駆動部が大型化してしまう。特開平６−３０８９６
号公報では、かさ歯車を用いることでモータ軸の方向を
転換しモータと挿入部を平行にしている。また、特願平
６−１３１８０９では、ボールネジを用いてモータ回転
を直動に変換することで、モータと挿入部を平行にして
いる。しかしながら、これらの機構は複雑化および、そ
れによる重量増となり、小型化が困難である。

【０００９】また、特願平６−１３１８０９では、先端
処置具の回転機構を湾曲部の駆動部ごと全体で回転させ
ているが、回転部が駆動部の重量を支持するため大型化
するという欠点を有する。さらに、特開平５−７６４８
２号公報や特願平５−２７４４０５のように、内視鏡お
よび一つまたは複数の処置手段を一体化したものでは、
それぞれの自由度に対応して駆動手段を設けるため、駆
動部が大型化しやすいという問題がある。

【００１０】また、特開平４−２４６３２２公報では、
被駆動部材である湾曲部と駆動手段の間のワイヤ上にワ
イヤの張力検出手段を設けているが、ワイヤの駆動に従
い検出手段の位置が変化するため、検出手段のための配
線を可動にする必要があるという問題がある。また、検
出手段のための空間を駆動部内に設ける必要があり、大
型化しやすいという問題がある。

【００１１】特願平５−２７４４０５には複数の処置用
のアームと、立体観察手段を一体化し、一つの挿入孔か
ら挿入することが可能な手術装置が開示されている。し
かし、実際の手術では、鉗子以外に、送水・給水手段、
レーザープローブ、超音波メスなどの様々な処置手段、
また超音波プローブといった補助観察装置などが必要な
場合があり、処置手段の組み合わせは一意的でない。ま
た手術の進行に応じて交換、組み替えできることが望ま
しい。

【００１２】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、駆動ワイヤによる駆
動手段を採用しながら、単純な機構の駆動手段により小
型軽量化を図ることができ、操作性を向上できる医療用
マニピュレータを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段および作用】この発明は、
前記目的を達成するために、駆動ワイヤと、この駆動ワ
イヤの張力により駆動される被駆動部材と、前記駆動ワ
イヤを駆動するワイヤ駆動手段と、前記駆動ワイヤを摺
動させることで駆動ワイヤの引っ張り方向を変換する弧
状の断面を有する摺動手段とを具備したことを特徴とす
る。駆動ワイヤの方向を弧状の断面を有する摺動手段に
よって変換することで、挿入部と平行に設けられたワイ
ヤ駆動手段でワイヤを駆動することができる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の各実施例を図面に基づいて
説明する。図１〜図４は第１の実施例を示し、図１は医
療用マニピュレータの全体構成を示す。この医療用マニ
ピュレータは、内視鏡下外科手術において、患者の体腔
内で簡便で、高度な処置を行うために、処置具の湾曲、
回転および開閉を手元の操作入力装置を用いて電動で操
作を行うことができる。

【００１５】すなわち、医療用マニピュレータは、患者
の体腔内で処置を行う挿入部１と、処置具の駆動を行う
駆動部２およびこの駆動部２を制御するコントローラ３
とから構成されている。

【００１６】挿入部１は、患部の処置を行う処置具４、
この処置具４の方向を可変する湾曲部５および挿入パイ
プ６とから構成されている。挿入部１は、図２に示すよ
うに、一対の鉗子片７は枢支ピン８によりリンク９に連
結され、リンク９の回動によって開閉するようになって
いる。リンク９の基端部は連結ピン９ａにより進退運動
する開閉ロッド１０に回転自在に接続されている。

【００１７】開閉ロッド１０の基端部は開閉駆動ワイヤ
１１に連結されている。開閉ロッド１０はフランジ部１
０ａを有しており、このフランジ部１０ａは円筒状のケ
ース１０ｂに収納されている。さらに、このケース１０
ｂの内部にはフランジ部１０ａを先端側に付勢する押し
付けバネ１２が収納されている。

【００１８】前記湾曲部５は、複数個の湾曲コマ１３と
湾曲駆動ワイヤ１４およびバイアスバネ１５とから構成
されている。湾曲コマ１３は、前記開閉駆動ワイヤ１１
と、湾曲駆動ワイヤ１４、バイアスバネ１５を挿通する
ための３つの挿通孔１６が設けられている。湾曲コマ１
３は、隣合う湾曲コマ１３と接続するために一方の面に
凸部１７が、他方の面に凹部１８を有している。この凸
部１７および凹部１８は円弧状の突起であり、隣合う湾
曲コマ１３は突起を中心として回転することができる。
また、前記挿入パイプ６には開閉駆動ワイヤ１１および
湾曲駆動ワイヤ１４が前記駆動部２まで挿通される。

【００１９】駆動部２は、図１に示すようにケーシング
２ａに収納されている。このケーシング２ａの内部には
挿入パイプ６の端部に固定され、挿入部１全体を回転さ
せるための回転プーリ１９、この回転プーリ１９を回転
させるための回転駆動アクチュエータ２０、挿入パイプ
６を挿通した開閉駆動ワイヤ１１および湾曲駆動ワイヤ
１４、開閉駆動ワイヤ１１を駆動するための開閉駆動ア
クチュエータ２１、湾曲駆動ワイヤ１４を駆動させるた
めの湾曲駆動アクチュエータ２５および開閉駆動ワイヤ
１１の方向を転換するためのワイヤ摺動部材２２が収納
されている。さらに、ケーシング２ａの外壁には処置具
４の湾曲および回転を指示するためのジョイスティック
２３および処置具４の開閉を操作するための操作ハンド
ル２４が設けられている。

【００２０】次に、開閉駆動ワイヤ１１および回転プー
リ１９の駆動部を図３に基づいて説明する。前記ケーシ
ング２ａの内部で、回転プーリ１９の後方には摺動手段
としてのワイヤ摺動部材２２が設けられている。このワ
イヤ摺動部材２２は円弧状の曲線の断面を有しており、
開閉駆動ワイヤ１１がワイヤ摺動部材２２の円弧状の曲
線の断面を摺動することで方向を９０°変換し、ワイヤ
摺動部材２２の下部に設けられた第１のプーリ２６に誘
導されるようになっている。そして、第１のプーリ２６
のプーリ溝の一点に開閉駆動ワイヤ１１が固定されてい
る。また、ワイヤ摺動部材２２は、挿入パイプ６の軸に
対して回転対称の断面を有している。

【００２１】前記開閉駆動アクチュエータ２１は、第１
のプーリ２６、モータ２７および減速ギア２８およびモ
ータ２７の回転速度を検出するエンコーダ２９および第
１のプーリ２６の絶対回転角を検出するポテンショメー
タ３０とから構成されている。

【００２２】回転プーリ１９は右方向および左方向を伝
達するために２本のワイヤ３１が固定され、このワイヤ
３１は回転プーリ１９の下部に設けられた第２のプーリ
３２に接続固定されている。第２のプーリ３２は回転駆
動アクチュエータ２０によって駆動されるようになって
おり、回転駆動アクチュエータ２０は、開閉駆動アクチ
ュエータ２１と同様にモータ２７および減速ギア２８お
よびモータ２７の回転速度を検出するエンコーダ２９お
よび第１のプーリ２６の絶対回転角を検出するポテンシ
ョメータ３０とから構成されている。

【００２３】また、光学式および磁気式のエンコーダ２
９は回転方向検出のために通常Ａ相およびＢ相の信号線
を有し、また１回転毎の検出のためにＺ相の信号線を有
している。本実施例では、信号線の耐ノイズ性を増し、
断線時の検出を可能にするため、Ａ、Ｂ、Ｚ相の反転相
を出力している。また、ポテンショメータ３０の出力は
ポテンショメータ３０の抵抗値を検出するため、断線お
よび短絡などの故障を検出することが容易である。

【００２４】以上、開閉駆動ワイヤ１１の駆動系を説明
したが、湾曲駆動ワイヤ１４の駆動系も同じ構成になっ
ている。つまり、湾曲駆動ワイヤ１４も同一のワイヤ摺
動部材２２の円弧状の曲線の断面を摺動することで方向
を９０°変換し、ワイヤ摺動部材２２の下部に誘導され
るようになっている。

【００２５】次に、作用について説明する。図１に示す
ように、術者がジョイスティック２３を操作すると、ジ
ョイスティック２３で指示された位置が、コントローラ
３に入力される。コントローラ３では、その位置を処置
具４の湾曲角と回転角に変換し、湾曲駆動アクチュエー
タ２５および回転駆動アクチュエータ２０を駆動する。

【００２６】コントローラ３は、湾曲駆動アクチュエー
タ２５、回転駆動アクチュエータ２０のエンコーダ２９
およびポテンショメータ３０の情報を用いて指示された
湾曲角と回転角になるようにモータ２７への電流を制御
する。また、術者の操作した操作ハンドル２４の角度が
コントローラ３に入力される。コントローラ３では、そ
の角度を処置具４の開閉量に変換し、開閉駆動アクチュ
エータ２１を湾曲駆動アクチュエータ２５と同様に駆動
する。

【００２７】湾曲駆動アクチュエータ２５により、湾曲
駆動ワイヤ１４が引かれるとワイヤ１４の引く方向がワ
イヤ摺動部材２２により９０°曲げられる。図２に示す
ようにバイアスバネ１５の力に抗して湾曲駆動ワイヤ１
４が引かれると、湾曲コマ１３がそれぞれ湾曲コマ１３
の凸部１７を中心に微小角度湾曲し、湾曲全体で湾曲駆
動ワイヤ１４の引き量に応じた湾曲角に下方に湾曲す
る。

【００２８】また、湾曲駆動ワイヤ１４を引く量を減じ
ると、バイアスバネ１５の復元力によって湾曲部５は上
方に湾曲する。このようにバイアスバネ１５を設けるこ
とによってワイヤ１本で湾曲角を制御することができ
る。ここで、湾曲コマ１３の凸部１７と凹部１８の形状
は、円弧状以外にも楔型などの他の同様な効果を有する
形状を用いても同様の作用を有することができる。ま
た、バイアスバネ１５を、通常の金属に比較して弾性限
界の高い超弾性合金の単線で構成すれば、バネ部分の小
型化、高剛性化を行うことができる。

【００２９】開閉駆動アクチュエータ２１により、開閉
駆動ワイヤ１１が引かれると、開閉駆動ワイヤ１１の引
く方向がワイヤ摺動部材２２により９０°曲げられる。
図２に示すように、押し付けバネ１２の力に抗して開閉
駆動ワイヤ１１が引かれると、開閉ロッド１０が駆動部
２側に移動し、リンク９を介して鉗子片７が閉じる。ま
た、開閉駆動ワイヤ１１を引く量を減じると、押し付け
バネ１２の復元力によって開閉ロッド１０が処置具４側
に移動し、鉗子片７が開く。このように、押し付けバネ
１２を用いることによりワイヤ一本で処置具の開閉を制
御することができる。

【００３０】図４はワイヤ摺動部材２２を、図３のＡ矢
視方向から見た図であり、モータ２７および減速ギア２
８によって第２のプーリ３２が回転し、ワイヤ３１によ
って第２のプーリ３２の回転が回転プーリ１９に伝達さ
れる。回転プーリ１９の回転により挿入部１の全体が回
転する。ワイヤ駆動部材２２から第１のプーリ２６への
距離と挿入部１の長さでは、挿入部１の方が長いため、
挿入部１が回転した場合、湾曲駆動ワイヤ１４および開
閉駆動ワイヤ１１は挿入パイプ６の内部で捻れるため、
ワイヤ摺動部材２２での湾曲駆動ワイヤ１４および開閉
駆動ワイヤ１１の位置はほとんど変化しない。

【００３１】本実施例によれば、体腔内の特定の位置
に、操作し易い方向からアプローチし、処置を行うこと
が可能である。また、本実施例では３自由度の動きを電
動で駆動しているが、バイアスバネとワイヤによる駆動
方法で、動力伝達を簡素に行うことができる。また円弧
状の断面を有するワイヤ摺動部材２２でワイヤの駆動方
向を変換することによって、駆動部を径方向に小型化す
ることが可能である。また、円弧状の断面を有するワイ
ヤ摺動部材２２が回転体形状をしているため、２つの駆
動系で同じ部材を共有することができ、構造が単純化さ
れている。

【００３２】また、本実施例では、駆動用のアクチュエ
ータの出力軸に絶対位置検出手段であるポテンショメー
タ３０を有し、モータ２７の制御にエンコーダ２９を用
いており、それぞれの検出手段で断線または短絡の故障
の検出が可能である。それにより、それらの故障が検出
された際に、位置検出手段を複数有するため、制御を継
続することを可能にし、安全性を高めている。

【００３３】図５は第２の実施例を示す。本実施例は第
１の実施例の図３に示されるワイヤ摺動部材２２の代わ
りに、回転プーリ３３を用いて開閉駆動ワイヤ１１の方
向を転換するように構成したものである。回転プール３
３は支持ステー３４によって支持されており、この支持
ステー３４には張力検出手段として歪みゲージ３５が貼
着されている。

【００３４】開閉駆動ワイヤ１１に張力が加わると、張
力の分力が支持ステー３４に加わる。その分力による支
持ステー３４の変形を歪みゲージで３５が検出すること
で開閉駆動ワイヤの張力を検出することができる。湾曲
駆動ワイヤ１４に関しても同様に構成されている。歪み
ゲージ２５により開閉駆動ワイヤ１１および湾曲駆動ワ
イヤ１４の張力を検出することで、鉗子片７および湾曲
部５に加わる力を制御することができる。

【００３５】本実施例では、ワイヤの方向転換手段とし
てプーリを用いているためにワイヤの摺動抵抗が小さい
ため、駆動力が小さくて済むという効果を有する。ま
た、ワイヤの張力を用いて鉗子片や湾曲部に加わる力を
制御できるため、把持した組織の座滅や、周辺組織への
押し付け力をある限度以下にするといった制御を行うこ
とができる。また、バイアスバネとワイヤを用いた駆動
系では、駆動量と駆動力の負荷が線形の関係になり、張
力を制御することで湾曲角や鉗子の開閉角を制御するこ
とができる。

【００３６】図６は第３の実施例を示す。本実施例は第
１の実施例の図１に示される処置具４の代わりの内視鏡
３６を、湾曲部５に一般的な内視鏡で用いられている湾
曲管３７を用いて構成したものである。操作入力手段と
して湾曲管３７を操作するためのジョイスティック２３
が設けられている。

【００３７】術者によるジョイスティック２３の操作は
コントローラ３によって上下左右の湾曲角に変換され、
湾曲駆動アクチュエータ１１３、１１４を駆動する。一
般に湾曲管３７を用いた湾曲構造では、左右に湾曲する
ために一対のワイヤ３８、３９、上下に湾曲するために
一対のワイヤ４０、４１、計４本のワイヤが必要であ
る。その一対のワイヤ３８，３９と４０，４１を駆動す
るために左右駆動用アクチュエータ１１３、上下駆動用
アクチュエータ１１４が設けられている。一対のワイヤ
３８，３９と４０，４１は、それぞれの駆動用アクチュ
エータのプーリ４２に取り付けられ差動的に動作する。
本実施例でも、第１の実施例と同様の形状のワイヤ駆動
部材２２を用いてワイヤの方向を変換している。

【００３８】本実施例では、内視鏡の先端の方向を、先
端部の湾曲部を電動で操作することで容易に可変でき
る。通常の内視鏡下外科手術で用いられている硬性鏡に
対して、自由な方向から対象を観察することができる。
ジョイスティックにより電動で湾曲部を操作できるため
術者は、直観的に体腔内の湾曲の状態を知ることができ
る。

【００３９】本実施例でも、第１の実施例と同様のワイ
ヤ摺動部材２２を用いることによって、ワイヤの方向を
変換することで、挿入部１の長手方向に左右駆動用アク
チュエータと上下駆動用アクチュエータを配置すること
ができ、全体を小型化することができる。

【００４０】図７〜図１０は第４の実施例を示し、図７
は全体構成を示す。本実施例のシステムは、マスター入
力装置４４、マスタースレーブ制御装置４５、スレーブ
アーム４６、処置用マニピュレータ４７とから構成され
ている。

【００４１】マスター入力装置４４は、術者Ｄの身体の
位置を検出する上部マスターアーム４８および術者Ｄの
頭部の位置を検出する頭部マスターアーム４９および術
者Ｄの腕の動きを検出する下部マスターアーム５０より
構成されている。これらマスターアーム４８〜５０の関
節には、エンコーダ５１が設けられ、エンコーダ５１の
出力と腕の長さより、身体の位置座標、頭部の回転、腕
の動きが算出される。

【００４２】頭部マスターアーム４９にはＦＭＤ（フェ
イスマウンテッドディスプレイ）５２が固定されてお
り、ＦＭＤ５２に設けられた右目、左目それぞれに対応
する液晶表示盤によって術者Ｄは処置用マニピュレータ
４７の先端に設けられた３Ｄ内視鏡５３の画像を立体的
に観察することができる。

【００４３】下部マスターアーム５０は、術者Ｄの右
腕、左腕に対応する２つアームＡ５４、アームＢ５５に
より構成されている。アームＡ５４は、２つの関節５
６、５７を有し、それぞれの関節にはエンコーダが設け
られている。アームＡ５４の先端には術者Ｄの手の開閉
を検出するためのハンドル６０が設けられている。アー
ムＢ５５も同様の構成になっている。

【００４４】スレーブアーム４６は、垂直方向に回転す
る回転軸６２、上下に進退する垂直軸６１、水平方向に
伸縮する水平軸６３の３つの自由度を有するロボットで
構成されている。水平軸６３の先端にはこの水平軸６３
に対して垂直に回転自在な第１の自由関節部６４とその
第１の自由関節部６４に垂直に回転自在な第２の自由関
節部６５を有しており、この第２の自由関節部６５の先
端に処置用マニピュレータ４７が着脱可能に固定されて
いる。

【００４５】処置用マニピュレータ４７は、先端部６
６、挿入パイプ部６７、駆動部６８で構成されている。
先端部６６には３Ｄ内視鏡５３および２つの湾曲処置具
６９、７０を有している。３Ｄ内視鏡５３は電動で上下
左右に操作される湾曲部７４および先端に２つのＣＣＤ
カメラ７５を有している。

【００４６】湾曲処置具６９、７０は、グリッパ７１お
よび第１および第２の湾曲部７２、７３を有しており、
それぞれ電動で駆動される。なお、図示されていないが
駆動部６８から挿入パイプ部６７の全長に亘ってレーザ
プローブ、超音波プローブ等の処置具を挿通するための
チャンネル用のパイプが貫通して設けられている。

【００４７】図８〜図１０に処置用マニピュレータ４７
の詳細構成を示す。図８に示される駆動部６８の上部
は、３Ｄ内視鏡５３の駆動機構７６であり、下部は湾曲
処置具の駆動機構７７（左側処置具の駆動機構、右側処
置具の駆動機構は対称に存在する）である。

【００４８】図９の右側は、図８のＡ部における断面を
示し、左側は図８のＢ部における断面を示している。湾
曲処置具６９は、第１の実施例の図２に示された先端部
と同様の構造の２つの湾曲部７２、７３とグリッパ７１
を有している。湾曲処置具６９の駆動構造も、第１の実
施例と同様の構成になっている。第１のワイヤ８０は第
１の湾曲部７２を上方に湾曲させるための駆動ワイヤで
あり、第２のワイヤ８１は第２の湾曲部７３を下方に湾
曲させるための駆動ワイヤであり、第３のワイヤ８２は
グリッパ７１を開閉させるための駆動ワイヤである。

【００４９】第１〜第３のワイヤ８０〜８２は、第１の
実施例と同様に、弧状の曲線を回転した形状よりなるワ
イヤ摺動部材２２により方向を９０゜変換し、第４のプ
ーリ８３、第５のプーリ８４、第６のプーリ８５に巻き
付けて固定されている。

【００５０】第４のプーリ８３、第５のプーリ８４、第
６のプーリ８５は、エンコーダ２９、モータ２７、減速
ギア２８、ポテンショメータ３０よりなるアクチュエー
タ８６の回転軸に固定されており、アクチュエータ８６
を駆動することにより、第４〜第５のプーリ８３〜８５
に巻き付け固定された第１〜第３のワイヤ８０〜８２を
引っ張り、第１および第２の湾曲部７２、７３およびグ
リッパ７１を駆動できるようになっている。

【００５１】また、湾曲処置具６９の全体を回転させる
ための回転プーリ１９には、回転駆動アクチュエータ９
２の第７のプーリ８７の回転を伝達するためのワイヤ９
２が巻き付け固定されている。湾曲処置具７０も湾曲処
置具６９と同様の構成になっている。

【００５２】図１０は３Ｄ内視鏡５３の駆動機構７６
を、図８の下部方向から見た図を示す。３Ｄ内視鏡５３
の湾曲部７４を左右に駆動するための一対の第４のワイ
ヤ８８，第５のワイヤ８９および上下に駆動するための
一対の第６のワイヤ９０、第７のワイヤ９１が設けられ
ている。

【００５３】第４〜第７のワイヤ８８〜９１が他のワイ
ヤまたは内蔵物と干渉する部位は、コイルパイプ９３に
よってワイヤは保護されている。第４のワイヤ８３，第
５のワイヤ８４の端部は回転リンク９６に固定される。
回転リンク９６の回転により第４のワイヤ８３，第５の
ワイヤ８４は差動的に駆動され、湾曲部７４は左右に駆
動される。

【００５４】回転リンク９６は、ウオームホイール９５
に固定されており、エンコーダ９７、モータ９８、減速
ギア９９よりなるアクチュエータ１００の軸にウオーム
ギア９４が固定されている。第６のワイヤ９０，第７の
ワイヤ９１に関しても第４のワイヤ８８，第５のワイヤ
８９と同様の構成のアクチュエータで駆動される。

【００５５】なお、処置用マニピュレータ４７を一体的
に回転するように構成してもよい。また、挿入パイプ６
７には湾曲処置具６９、７０の挿入部と３Ｄ内視鏡５３
の挿入部を位置決めするための蓮根状の位置決め部材
（図示せず）が設けられている。 図７に示される本実
施例の全体構成によって術者Ｄはあたかも体腔内にいる
ような感覚で、観察および処置を行うことができる。術
者Ｄの身体の３次元的な座標１０１は上部マスターアー
ム４８によって検出される。その座標１０１に基づいて
処置用マニピュレータ４７の先端部６６が対応する位置
１０２に来るように垂直軸６１、回転軸６２、水平軸６
３をマスタースレーブ制御装置４５により制御する。

【００５６】また、頭部マスターアーム４９により検出
された頭部の上下左右の動き１０３に対応して３Ｄ内視
鏡５３の湾曲部７４の湾曲方向１０４がマスタースレー
ブ制御装置４５により制御される。その３Ｄ内視鏡５３
でとらえられた画像がＦＭＤ５２の両眼に表示されるた
め、術者Ｄはあたかも自分が体腔内にいるかのように観
察を行うことができる。

【００５７】また、術者Ｄの右腕の動きは下部マスター
アーム５０に設けられたエンコーダによって検出された
２つの関節５６、５７の角度に対応して湾曲処置具６９
の対応する第１と第２の湾曲部７２、７３がマスタース
レーブ制御装置４５により駆動される。これは、左腕に
関しても同様である。また、下部マスターアーム５０の
ハンドル６０の動きに対応して湾曲処置具６９の先端の
グリッパ７１がマスタースレーブ制御装置４５により駆
動される。

【００５８】本実施例の構成のシステムを用いることに
よって、術者の頭の動きに応じて３Ｄ内視鏡が駆動さ
れ、術者の腕および手の動きに応じて処置具の湾曲およ
び開閉が駆動されることで、術者はあたかも体腔内に自
分がいるかのような感覚で観察および処置を行うことが
できる。そのため、複雑な処置を容易に行うことができ
るという効果を有する。

【００５９】また、通常の内視鏡下外科手術では、観察
用の内視鏡および処置用の鉗子を体腔内に挿入するため
の複数の挿入孔が必要であるが、本実施例では、観察用
の内視鏡および処置具が一体化しているため、一箇所の
孔を開けるだけで観察処置が可能であり、患者への侵襲
が低くなるという特徴がある。

【００６０】また、本実施例のように、一箇所より３Ｄ
内視鏡と処置具を挿入するとそれぞれの動きが干渉しが
ちであるが、湾曲処置具の湾曲を垂直方向に互い違いの
方向に２箇所設けることで、３Ｄ内視鏡の動きと干渉す
ることなく処置を行うことが可能である。また、本実施
例では、２本の処置具操作を術者の両腕に対応させてい
ることで、縫合結札などの複雑な操作を２本の処置具を
協調させることで容易に行うことができる。

【００６１】また、本実施例では、３Ｄ内視鏡の湾曲、
左右両処置具の湾曲、開閉、回転あわせて１０自由度の
電動による駆動を実現しているが、３Ｄ内視鏡の駆動で
は、ウオームギア９４とウオームホイール９５と回転リ
ンク９６を用いて、また鉗子では、ワイヤ摺動部材２２
による方向転換を用いてコンパクトな駆動部を実現して
いる。

【００６２】図１１は第５の実施例を示す。本実施例で
は、第４の実施例の図８および図９に示される３Ｄ内視
鏡５３の駆動部および３Ｄ内視鏡５３と、右側処置具駆
動部および右側湾曲処置具６９と、左側処置具駆動部お
よび左側湾曲処置具７０をそれぞれ独立した３Ｄ内視鏡
ユニット１０５、第１の処置具ユニット１０６および第
２の処置具ユニット１０７の３つのユニットにより構成
したものである。

【００６３】体内に挿入する際には、挿入治具１０８に
前記３つのユニットを装着する。この挿入治具１０８
は、前記各ユニット１０５，１０６，１０７の基端部１
０５ａ，１０６ａ，１０７ａを引き揃えた状態で挿入可
能な円筒部１０８ａと、各ユニット１０５，１０６，１
０７の挿入部１０５ｂ，１０６ｂ，１０７ｂを引き揃え
て挿入可能な挿入パイプ１０９とから構成されている。

【００６４】この挿入治具１０８の円筒部１０８ａには
各ユニット１０５，１０６，１０７を固定するための固
定具としての係合爪１１０を有しており、各ユニットユ
ニット１０５，１０６，１０７の基端部１０５ａ，１０
６ａ，１０７ａには係合爪１１０との取付手段としての
係合穴１１１が設けられている。また、それぞれのユニ
ット１０５，１０６，１０７には他のユニットと接続す
るための接続治具としてのコ字状の係合部材１１２ａ
と、この係合部材１１２ａと係合する係合受け部１１２
ｂが設けられている。

【００６５】本実施例では、内視鏡および処置具をそれ
ぞれユニットとして分離結合することができるため、そ
れぞれを単体で手術に用いることができる。また、内視
鏡下外科手術用の処置具や装置としては、鉗子の他に、
電気メス、超音波メス、レーザといった切除・止血手
段、送水・吸引パイプ、クリップやステープラといった
縫合手段、また補助診断のための超音波観察用プローブ
など多様な種類が考えられる。一部のユニットをそれら
の処置具や装置に交換することができ汎用性が高いとい
う効果がある。

【００６６】前記実施態様によれば、次のような構成が
得られる。 （付記１）駆動ワイヤと、この駆動ワイヤの張力により
駆動される被駆動部材と、前記駆動ワイヤを駆動するワ
イヤ駆動手段と、前記駆動ワイヤを摺動させることで駆
動ワイヤの引っ張り方向を変換する弧状の断面を有する
摺動手段とを具備したことを特徴とする医療用マニピュ
レータ。

【００６７】（付記２）前記被駆動部材が湾曲手段であ
ることを特徴とする付記１記載の医療用マニピュレー
タ。 （付記３）前記被駆動部材が処置手段であることを特徴
とする付記１記載の医療用マニピュレータ。

【００６８】（付記４）前記摺動手段が自己潤滑性を有
する樹脂であることを特徴とする付記１記載の医療用マ
ニピュレータ。 （付記５）前記摺動手段が摺動部に減摩コーティングを
施した金属または樹脂であることを特徴とする付記１記
載の医療用マニピュレータ。

【００６９】（付記６）細長い棒状の挿入部およびワイ
ヤ駆動手段を内蔵する駆動部を有し、前記被駆動部材が
挿入部に設けられ、前記ワイヤ駆動手段が挿入部に平行
に設けられた回転駆動手段よりなり、前記摺動手段に接
して摺動させることで駆動ワイヤの引っ張り方向を挿入
部に垂直から平行に可変することを特徴とする付記１記
載の医療用マニピュレータ。

【００７０】（付記７）前記ワイヤ駆動手段が電動モー
タおよびプーリを有することを特徴とする付記６記載の
医療用マニピュレータ。 （付記８）前記棒状の挿入部を回転する挿入部回転駆動
手段を前記ワイヤ駆動手段と同一の駆動部に有すること
を特徴とする付記８または９記載の医療用マニピュレー
タ。

【００７１】（付記９）前記挿入部回転駆動手段が電動
モータおよびプーリを有することを特徴とする付記８記
載の医療用マニピュレータ。 （付記１０）前記摺動手段が、挿入部に対して回転対称
な形状であることを特徴とする付記８または９記載の医
療用マニピュレータ。

【００７２】（付記１１）前記被駆動部材を駆動ワイヤ
により駆動される方向とは逆の方向に付勢力を与える付
勢力付加手段を有する付記１〜１０のいずれかに記載の
医療用マニピュレータ。

【００７３】（付記１２）前記付勢力付加手段が弾性バ
ネであることを特徴とする付記１１記載の医療用マニピ
ュレータ。 （付記１３）前記弾性バネが超弾性合金であることを特
徴とする付記１２記載の医療用マニピュレータ。

【００７４】（付記１４）駆動ワイヤの駆動手段と、前
記駆動ワイヤによって駆動される被駆動部材を有し、前
記駆動ワイヤの引張り方向を変換する方向変換手段が駆
動ワイヤの張力検出手段を有していることを特徴とする
医療用マニピュレータ。

【００７５】（付記１５）前記方向変換手段がプーリで
あることを特徴とする付記１４記載の医療用マニピュレ
ータ。 （付記１６）前記方向変換手段が弧状の断面を有する摺
動手段であることを特徴とする付記１４または１５記載
の医療用マニピュレータ。

【００７６】（付記１７）前記駆動ワイヤの駆動量検出
手段を有していることを特徴とする付記１４〜１６のい
ずれかに記載の医療用マニピュレータ。 （付記１８）処置手段との脱着自在な結合手段を有する
観察手段と、観察手段あるいは他の処置手段と脱着自在
な結合手段を有する処置手段を有する体腔内治療装置。

【００７７】（付記１９）挿入手段との脱着自在な結合
手段を有する観察手段と、挿入手段と脱着自在な結合手
段を有する処置手段と、複数の観察手段または処置手段
と脱着自在な結合手段を有する挿入手段からなる体腔内
治療装置。

【００７８】付記１〜７によれば、挿入部と回転駆動手
段を平行に設けることができるため、駆動部を小型化が
可能となり、また、駆動部の構造を単純化できる。付記
８〜１０によれば、前記効果に加え、駆動部全体を回転
することなく、挿入部の回転を実現することで、回転の
駆動部を小型化できる。

【００７９】付記１１〜１３によれば、一本のワイヤで
二つの方向への駆動を可能とすることで、ワイヤの駆動
部をプーリに一端を取り付けるような単純な構造にで
き、小型化が可能である。付記１４〜１６によれば、駆
動ワイヤの引張り方向を可変する手段に張力検出手段を
設けることで、張力検出手段を固定でき、また小型化が
可能なことである。

【００８０】付記１７によれば、駆動ワイヤの経時伸長
による遊びを補償し、体腔内の観察・処置手段を高精度
に位置決めできる。付記１８によれば、処置の種類によ
って処置手段を可変することで、幅広い手術に対応する
ことが可能になる。付記１９によれば、付記１８の効果
に加え、マニピュレータの他の構成を変化させることな
く容易に観察および処置手段の交換が行えるため、術中
に観察及び処置手段の交換や構成の変更を行うことが容
易である。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、駆動ワイヤを摺動させることで駆動ワイヤの引っ張
り方向を変換する弧状の断面を有する摺動手段を設ける
ことにより、挿入部と駆動手段を平行に設けることがで
きる。したがって、駆動部の構造を単純化でき、医療用
マニピュレータの小型化を図ることができるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す医療用マニピュ
レータの全体の斜視図。

【図２】同実施例の医療用マニピュレータの挿入部の断
面図および湾曲コマの斜視図。

【図３】同実施例の駆動部の一部を断面した側面図。

【図４】図２の矢印Ａ方向からの矢視図。

【図５】この発明の第２の実施例を示す駆動部の一部を
断面した側面図。

【図６】この発明の第３の実施例を示す医療用マニピュ
レータの全体の斜視図。

【図７】この発明の第４の実施例を示す体腔内治療装置
の構成図。

【図８】この発明の第５の実施例を示す医療用マニピュ
レータの縦断側面図。

【図９】図８のＡ部およびＢ部に沿って断面して合成し
た断面図。

【図１０】同実施例の医療用マニピュレータの縦断側面
図。

【図１１】この発明の第６の実施例を示す医療用マニピ
ュレータの分解斜視図。

【符号の説明】

１…挿入部、２…駆動部、４…処置具、５…湾曲部、１
１…開閉駆動ワイヤ、１４…湾曲駆動ワイヤ、２０…回
転駆動アクチュエータ、２１…開閉駆動アクチュエー
タ、２２…ワイヤ摺動部材、２５…湾曲駆動アクチュエ
ータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動ワイヤと、この駆動ワイヤの張力に
   より駆動される被駆動部材と、前記駆動ワイヤを駆動す
   るワイヤ駆動手段と、前記駆動ワイヤを摺動させること
   で駆動ワイヤの引っ張り方向を変換する弧状の断面を有
   する摺動手段とを具備したことを特徴とする医療用マニ
   ピュレータ。