JP2009195451A - 操作機構及び該操作機構を備える医療用器具 - Google Patents

Abstract

【課題】指が太い操作者や細い操作者であっても確実に操作することができ、汎用性の高い操作機構及び該操作機構を備える医療用器具を提供する。
【解決手段】マニピュレータのトリガーレバー３２は、指を当てて引き方向及び押し方向に操作する操作機構であって、前記引き方向に操作する際に指を当てる引込部１０１と、前記押し方向に操作する際に指を当てる押出部１０２とを有する。押出部１０２は、中心軸に対して偏心した外形を有する軸部材１０６を備え、該軸部材１０６が回転され所定の回転位置で停止されることにより、前記引込部１０１と押出部１０２との間で指を入れる指入れ部である孔部１００の距離Ｗを変更する。
【選択図】図７

Description

本発明は、指を当てて引き方向及び押し方向に操作する操作機構及び該操作機構を備える医療用器具に関する。

内視鏡下外科手術（又は腹腔鏡下手術とも呼ばれる。）においては、患者の腹部等に複数の孔を開け、器具の通過ポートとしてトラカール（筒状の器具）を挿入した後、シャフトを有する鉗子器具（医療用器具）の先端部をトラカールを通じて体腔内に挿入して患部の手術を行っている。鉗子器具の先端部には、作業部として、生体組織を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。

鉗子器具による内視鏡下外科手術は、作業空間である体腔内が狭くしかもトラカールを支点として鉗子器具を操作するため、一定のトレーニングが必要となる。また、従来使用されている鉗子では先端の作業部に関節が無いため、自由度が小さく、先端作業部はシャフトの延長線上での動作しか行うことができない。従って、通常のトレーニングで実施可能な症例には限度があり、他の様々な症例に対して適用するためには相当に高度なトレーニング及び習熟が必要になる。

このような観点から、従来の鉗子器具を改良し、作業部に複数の関節を有する鉗子の開発が行われている（例えば、引用文献１参照）。このような鉗子、いわゆるマニピュレータでは、従来の鉗子器具のような制約や不自由がなく、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなる。

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が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような医療用ロボットシステムでは、ジョイスティックやマスターアーム等からなる操作部による遠隔操作が可能であると共に、プログラム制御により様々な動作が可能となる。 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。

特開２００２−１０２２４８号公報 米国特許第６３３１１８１号明細書

上記のようなマニピュレータを含む鉗子器具等の医療用器具の開発では、先端作業部の開発はもとより、対応する操作部の開発が重要である。なぜなら、先端作業部での正確且つ迅速な動作を確保するため、さらには、マニピュレータのように作業部の自由度が増すとそれだけ操作部に設けられる入力部の数も増えて操作が複雑となるため、操作部の操作性向上が必須であるからである。同様に、ロボットアームを駆動してマニピュレータを操作する医療用ロボットシステムにおいても操作部の操作性を向上させることが必須である。

このような操作部の操作性について、例えば、鉗子器具の操作部には指を入れるための孔部が設けられているが、当該孔部は、指の太い医師等にも対応可能なように比較的大きな寸法に設定されている。従って、指の細い医師等が当該操作部を操作して、例えば、引いたり押したりする場合には、前記孔部内で指が前後左右にずれてしまうため迅速且つ直感的な操作が難しい場合がある。もちろん、指の細い医師等に対応させた寸法とした場合には、指の太い医師等が使用不可となることになり、汎用性に欠ける。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、指が太い操作者や細い操作者であっても確実に操作することができ、汎用性の高い操作機構及び該操作機構を備える医療用器具を提供することを目的とする。

本発明に係る操作機構は、指を当てて引き方向及び押し方向に操作する操作機構であって、前記引き方向に操作する際に指を当てる引込部と、前記押し方向に操作する際に指を当てる押出部とを有し、前記引込部と押出部との間の距離を変更する調整機構を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る医療用器具は、操作機構と、前記操作機構が設けられる筐体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、前記操作機構が操作されることにより動作する先端動作部とを備えることを特徴とする。この場合、前記操作機構での操作が、少なくとも一部に電動機構を有する駆動部を介して前記先端動作部へと伝達されるマニピュレータとすることもできる。

このような構成によれば、前記引込部と押出部との間の距離を変更する調整機構を備えたことにより、指の太さの異なる操作者に対して、それぞれに対応して適切な寸法の指入れ部を簡便に得ることができ、当該操作機構を引き方向及び押し方向へと容易に且つ正確に操作させることができるため、操作機構及びこれを適用した医療用器具等での操作性や汎用性を向上させることができる。

この場合、当該操作機構は、人手によって把持されるグリップハンドルに対して進退可能なトリガーレバーとしてもよい。

また、少なくとも前記引込部又は前記押出部のいずれか一方は、前記引き方向及び前記押し方向と交差する方向に回転軸を有し、該回転軸に対して偏心した外形からなる軸部材を備えると、前記回転軸を中心とした軸部材の回転動作によって引込部と押出部との間の距離を調整する構成により、軸部材が操作方向（引き方向や押し方向）に移動することを防止できるため、予め設定した指入れ部の適切な寸法が当該操作機構の操作時に変化してしまうことを確実に防止できる。

さらに、前記回転軸を中心として前記軸部材を回転した場合に、該軸部材を所定の回転位置で停止させるインデックス機構を備えると、軸部材を適切な回転位置に容易に保持することができ、引込部と押出部との間の距離を容易に設定することができる。

この場合、前記軸部材の外形が多角柱とされ、前記軸部材が前記インデックス機構により所定の回転位置で停止された状態では、前記多角柱の角部以外の外側面が、前記引込部と押出部との間で指を入れる指入れ部の内壁面を構成するようにすると、軸部材の角部に指が当たった状態で操作することがないため一層良好な操作感を得ることができる。

また、前記軸部材の外形が多角柱とされ、前記インデックス機構は、前記軸部材の外側面の数に対応する停止位置を有していると、指入れ部に対して確実に軸部材の外側面を設定することが可能となる。

本発明によれば、指を当てて引き方向及び押し方向に操作する操作機構において、指入れ部として機能する引込部と押出部との間の距離を変更する調整機構を備えたことにより、指の太さの異なる操作者に対して、それぞれに対応して適切な寸法の指入れ部を簡便に得ることができ、当該操作機構を引き方向及び押し方向へと容易に且つ正確に操作させることができる。このため、操作機構及びこれを適用したマニピュレータ等の医療用器具等での操作性や汎用性を向上させることができる。

以下、本発明に係る操作機構及び該操作機構を備える医療用器具について実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る医療用器具としてのマニピュレータ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医療用であり、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。

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。

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が基準姿勢（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。

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。

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。

筐体部を構成する操作指令部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。

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、該グリップハンドル２６の近傍には先端動作部１２の動作等に供される入力手段が設けられている。すなわち、このような入力手段として、グリップハンドル２６に近接したＺ１方向にトリガーレバー（操作機構）３２及びスイッチ３６が設けられ、Ｙ１方向に複合入力部３４及び作動スイッチ３５が設けられている。

作動スイッチ３５のＺ１方向でブリッジ２８の上面における視認しやすい箇所にはＬＥＤ２９が設けられている。グリップハンドル２６の下端部には調圧機構として機能する複数の通気孔４１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。

図１及び図２を参照して、接続部１５及びアクチュエータブロック３０の構成及び作用について説明する。

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。

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、４２及び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。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おり、モータ４０、４２及び４４は、操作指令部１４やトリガーレバー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。これにより、電動機構であるモータ４０、４２及び４４で発生した駆動力が、駆動部であるプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃから前記ワイヤを介して先端動作部１２へと伝達され、当該先端動作部１２を動作させることができる。

図２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。

アライメントピン２１２は、接続部１５側に設けられた嵌合孔２０６に対向する位置で、例えば３本設けられ、それぞれＹ１方向に延在している。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。

従って、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２０６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、接続部１５側の係合片２０７に対して摺動した後、係合し、接続部１５をアクチュエータブロック３０に装着することができる。なお、接続部１５を取り外す際には、係合片２０７を開方向に操作して接続部１５をＹ１方向に持ち上げればよい。

次に、マニピュレータ１０の先端動作部１２を動作させる入力手段である操作指令部１４について説明する。

作動スイッチ３５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おり、作動スイッチ３５と並んで配置されていることから、例えば、作動スイッチ３５によるＯＮ操作に同期して点灯等をするため、操作者は作動スイッチ３５の操作をしながらその入力状態をＬＥＤ２９により確実に認識することができる。

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）及びヨー方向（左右方向）の回転指令を与える複合的な入力手段である。

図３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４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。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。

複合入力部３４は、シャトルリング９９と、該シャトルリング９９の内周側に設けられ、外部へと突出したパッド１３２とを有する（図２参照）。

シャトルリング９９は、左右対称位置に設けられた指当て部であるノブ１０９ａ、１０９ｂを有し、先端動作部１２に対してロール方向の回転指令を与える入力手段であり、シャトルリング９９の操作量が大きいほど、先端動作部１２の回転速度が速まるように設定されている。また、シャトルリング９９の非操作時には、先端動作部１２はロール方向に関して停止している。

シャトルリング９９は、リング幅が親指を当てるのに適した幅、例えば５ｍｍに設定されると共に、リング外径が、例えば３５ｍｍに設定されている。ノブ１０９ａ、１０９ｂは、親指の腹部Ｔを当てるのに適するように外方にやや膨出した形状であって、例えば、高さを１ｍｍ〜５ｍｍ、周方向長さを３ｍｍ〜１０ｍｍに設定するとよい。

シャトルリング９９の動作範囲は、基準位置（中立位置、原点位置）を基準として、例えば±１０°に設定されている。シャトルリング９９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共に、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。このような観点から、シャトルリング９９の動作範囲は±５°〜±２０°のいずれかに設定されているとよく、より好ましくは、±５°〜±１０°のいずれかに設定されているとよい。

一方、パッド１３２は、先端動作部１２に対してヨー方向の傾動指令を与える入力手段であり、パッド１３２の操作量が大きいほど、先端動作部１２の傾動速度が速まるように設定されている。また、パッド１３２の非操作時には、先端動作部１２はヨー方向に関して停止している。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。左右の円弧形状はシャトルリング９９の内面に対応した径に設定されている（図３参照）。

パッド１３２は、左右端面１３２ａ、１３２ｂを指で操作することにより、左右押し込み方向に容易に傾動可能である。また、パッド１３２は、非操作時には、図示しない弾性部材の弾性力により基準位置に自動的に復帰可能である。

このようなシャトルリング９９及びパッド１３２による入力操作は、操作指令部１４の筐体内部に設けられた図示しない感圧センサ等によって検出され、これにより、図示しない基板等の制御手段を介してモータ４０やプーリ５０ａを駆動し、先端動作部１２を動作させることができる。

次に、本実施形態に係る操作機構であるトリガーレバー３２の構成及び作用について説明する。

図２及び図４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。

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Ｚ方向に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。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。

すなわち、トリガーレバー３２は、指入れ部である孔部１００内に指を入れ、グリップハンドル２６の方向（引き方向、Ｚ２方向）に向かって引き込む操作と、グリップハンドル２６から押し出す方向（押し方向、Ｚ１方向）に押し出す操作とが可能に構成され、これにより、グリッパ６０へと開閉指令を与えることができる。

なお、トリガーレバー３２のＹ２方向に設けられたスイッチ３６は、オルタネート式であって、該スイッチ３６を操作することによりトリガーレバー３２により所定の開閉状態とされたグリッパ６０の状態、例えば、閉じ状態を保持しておくことができる。

図５Ａは、トリガーレバー３２を拡大した一部切欠分解斜視図であり、図５Ｂは、トリガーレバー３２の斜視図である。

図２及び図５Ａに示すように、トリガーレバー３２は、側面視（図２参照）で略半円状に形成され、前記引き方向（Ｚ２方向）への引き操作を行う際に指を当てる引込部１０１と、該引込部１０１と対向する位置に設けられ、前記押し方向（Ｚ１方向）への押し操作を行う際に指を当てる押出部１０２とを有する。

引込部１０１は、人差し指をかけやすい円弧形状であり、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。押出部１０２は、人差し指で押し出し易い棒形状であり、人差し指若しくは中指の第２関節（中央の関節）よりも先端側の背部（爪部）を自然に当てることができる。押出部１０２を奥側（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。押出部１０２にも引込部１０１と同様な円弧形状の凹部を形成し、指をより自然に当てるように構成してもよい。

図５Ａに示すように、引込部１０１は、Ｚ１側の端部近傍にＹ方向に貫通した一対の取付孔１０４ａ、１０４ｂを有し、Ｙ１側の取付孔１０４ａの内周面には、Ｘ方向及びＺ方向に対応した４個の小径半球状の凹部１０５が形成されている。

押出部１０２は、Ｙ方向の回転軸（中心軸）ＣＬから偏心した外側面を有する多角柱（本実施形態の場合、４角柱）からなる軸部材１０６と（図６Ａ参照）、該軸部材１０６の上下端面から突出した段付き円柱状の一対の取付部１０８ａ、１０８ｂとを有する。取付部１０８ａ、１０８ｂにはそれぞれ環状溝１１０が形成されている。

Ｙ１側の取付部１０８ａにおいて、環状溝１１０の下方（Ｙ２側）の外周面には、前記凹部１０５に係合可能な４個の小径半球状の凸部１１２が形成されている。凸部１１２は、その内部に設けられた図示しない弾性部材により出没自在であり、所定の外力が付与されると取付部１０８ａの外周面と面一の位置まで没する一方、通常時には前記外周面から半球状に突出するボールプランジャである。

従って、図５Ｂに示すように、各取付部１０８ａ、１０８ｂが各取付孔１０４ａ、１０４ｂに孔部１００の内側から挿通され、取付孔１０４ａ、１０４ｂから外に出た各環状溝１１０にそれぞれＥリング等の留め具１１４が係合されることにより、押出部１０２が引込部１０１に対して中心軸ＣＬを中心として回転自在な状態で係合支持される。

この際、押出部１０２の各凸部１１２が、引込部１０１の各凹部１０５に係合されることにより、軸部材１０６は所定の回転位置に回転を規制された状態で固定される。この状態から、軸部材１０６を所定の回転方向に所定の外力で回転させようとすると、凸部１１２が前記弾性部材の付勢力に抗して埋没し、当該軸部材１０６を回転軸ＣＬを中心として円滑に回転させることができ、凸部１１２を所定の凹部１０５に係合させることにより、軸部材１０６を再び固定することができる。

このようにトリガーレバー３２では、凸部１１２及び凹部１０５の係合作用下に、軸部材１０６を回転軸ＣＬを中心として所定角度回転させることができ、しかも当該軸部材１０６を所定の回転位置で容易に停止（固定）することができるインデックス機構を備えている。凸部１１２及び凹部１０５は、Ｙ１側の取付部１０８ａ及び取付孔１０４ａに代えて、Ｙ２側の取付部１０８ｂ及び取付孔１０４ｂに形成してもよく、又は両方に形成してもよい。

図６Ａ〜図６Ｄは、インデックス機構により軸部材１０６を所定の回転位置で停止させた場合の孔部１００周辺の状態を説明するための説明図である。

図６Ａから諒解されるように、本実施形態の場合、前記インデックス機構を構成する凸部１１２と凹部１０５との係合位置にそれぞれ対応するように、各外側面１１１ａ〜１１１ｄが設けられている。各外側面１１１ａ〜１１１ｄはそれぞれ回転軸ＣＬから異なる距離に設定されており、回転軸ＣＬから各外側面１１１ａ〜１１１ｄへの距離（直線距離）Ｌａ〜Ｌｄは、Ｌａ＞Ｌｂ＞Ｌｃ＞Ｌｄ、と設定されている。

そこで、トリガーレバー３２では、指入れ部である孔部１００のＺ方向での内壁面間の距離（幅）Ｗ（外側面１１１ａ等と引込部１０１の内壁面との間の距離。図２参照）を、軸部材１０６の回転位置（９０°刻み）に応じて４通りに変更することができる。

前記距離Ｗは、外側面１１１ａが孔部１００の内壁面を構成するように設定された場合には、最も狭い距離Ｗａとなり（図６Ａ参照）、外側面１１１ｂが孔部１００の内壁面を構成するように設定された場合には、２番目に狭い距離Ｗｂとなり（図６Ｂ参照）、外側面１１１ｃが孔部１００の内壁面を構成するように設定された場合には、２番目に広い距離Ｗｃとなり（図６Ｃ参照）、外側面１１１ｄが孔部１００の内壁面を構成するように設定された場合には、最も広い距離Ｗｄとなる（図６Ｄ参照）。

つまり、トリガーレバー３２は、前記インデックス機構による軸部材１０６の回転規制作用により、トリガーレバー３２の孔部１００の距離Ｗの大きさをＷａ〜Ｗｄまでの４段階（Ｗｄ＞Ｗｃ＞Ｗｂ＞Ｗａ）に変更可能な調整機構を備えている。

なお、トリガーレバー３２はグリップハンドル２６に対して押し方向及び引き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を引き方向及び押し方向に対して自然な操作が可能となると共に、長時間の操作でも疲れにくい。また、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。

以上のように、本実施形態によれば、トリガーレバー３２の指入れ部である孔部１００のＺ方向（引き方向及び押方向）に係る距離Ｗの大きさを変更する調整機構を備えたことにより、孔部１００の大きさ（寸法）を容易に調整することができる。このため、指の太さの異なる操作者に対して、それぞれに対応して適切な指入れ部を簡便に得ることができる。

すなわち、インデックス機構による軸部材１０６の回転規制作用下に、例えば、指の太い操作者が使用する場合には、外側面１１１ｄが孔部１００の内壁面を構成する位置（図６Ｄ参照）となるように軸部材１０６の回転位置を設定する。これにより、指の太い操作者であっても、孔部１００内で指先が窮屈に感じることなく、良好且つ正確な操作が可能となる（図７Ｂ参照）。一方、指の細い操作者が使用する場合には、外側面１１１ａが孔部１００の内壁面を構成する位置（図６Ａ参照）となるように軸部材１０６の回転位置を設定する。これにより、指の細い操作者であっても、孔部１００内で指先が余分な隙間によるガタツキを生じることなく、良好且つ正確な操作が可能となる（図７Ａ参照）。もちろん、操作者の指の太さや使用感に応じて、軸部材１０６の回転位置を図６Ｂや図６Ｃに示す位置にも適宜変更可能である。

このように、トリガーレバー３２では、操作者の指の太さや使用感等の個人差や手技の種類により適切に対応するように孔部１００の距離Ｗを調整できるため、当該トリガーレバー３２の操作性及び汎用性を向上させることができ、例えば、指のサイズに応じた各サイズのトリガーレバーを準備する必要がない。しかも、トリガーレバー３２では、回転軸ＣＬを中心とした軸部材１０６の回転動作によって距離Ｗを調整可能としているため、軸部材１０６が操作方向（Ｚ方向）に移動することがなく、予め適切な寸法に設定した距離Ｗが当該トリガーレバー３２の操作時に変化してしまうことがない。

従って、マニピュレータ１０では、上記したトリガーレバー３２を備えているため、操作者である医師等の指の太さや使用感等の違いに容易に対応することができ、さらに、操作者が手袋等をした状態であってもそれに応じた適切な距離Ｗに容易に設定変更することができる。このため、トリガーレバーの一層正確な操作が可能となり、先端動作部１２をより正確に動作させることが可能となる。すなわち、マニピュレータ１０によれば、指先を安定させ、細かい操作をすることができるため、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、より正確な手技が可能となる。

なお、トリガーレバー３２において、軸部材１０６は、上記した４角柱以外にも、例えば５角柱等、他の多角柱からなる外形であってもよく、要は回転軸ＣＬから偏心した外形（外側面）を設定しておくことにより、孔部１００の距離Ｗを調整可能であればよい。ここで、軸部材１０６を多角柱とする場合には、当該多角柱の角部以外の部分、すなわち軸部材１０６での外側面１１１ａ等が孔部１００の内壁面を構成する位置に停止できるように、凸部１１２及び凹部１０５からなるインデックス機構を設定しておくことが好ましい。これにより、軸部材の角部が指に当たる状態となり、指先に過度な圧迫を生じることを有効に防止でき、一層良好な操作感を得ることができる。

図８に示すように、押出部１０２は、上記の多角柱以外の外形、例えば楕円形状（カム形状）からなる外形を有する軸部材１２０を備える押出部１２１とすることもできる。この場合には、凸部１１２及び凹部１０５の設置数を軸部材１０６の場合（図５Ａ参照）よりも増加させ、例えば８ヶ所に設けることにより、一層細かな距離Ｗの調整が可能となる。

図９に示すように、凸部１１２及び凹部１０５からなるインデックス機構は、例えば、引込部１０１側にねじ孔１２２を設け、該ねじ孔１２２を介して止めねじ１２４によって軸部材１０６の回転を停止させるように構成することもできる。この場合、止めねじ１２４による螺合位置によって、軸部材１０６の回転位置を略無段階に設定することもできるが、使用時のすべり等の防止するために、軸部材１０６側に止めねじ１２４が係合される凹部１２５を複数設けておいてもよい。

図１０に示すように、本実施形態に係るトリガーレバー３２は、軸部材１０６及び引込部１０１に代えて、押出部１２６及び引込部１２８を有するトリガーレバー１３０として構成することもできる。

押出部１２６は、軸部材１０６と比較して、取付部１０８ａと凸部１１２（図５Ａ参照）を省略した取付部１３１とすると共に、取付部１０８ｂを省略してＹ２側端面にねじ孔１３６を形成した軸部材１３４を有する。

引込部１２８には、軸部材１３４が着座してＺ方向に移動自在な一対の溝部１４０ａ、１４０ｂを有し、各溝部１４０ａ、１４０ｂの底部にはそれぞれ長孔１４２、１４３が貫通している。Ｙ１側の長孔１４２には取付部１３１が挿通される一方、Ｙ２側の長孔１４３には、ワッシャ１４５を介して外面側から止めねじ１４４が挿通され、ねじ孔１３６に螺合される。

従って、トリガーレバー１３０では、軸部材１３４を溝部１４０ａ、１４０ｂに沿ってＺ方向に容易に移動させることができ、止めねじ１４４とねじ孔１３６との螺合作用下に、軸部材１３４をＺ方向での所定位置にて固定することができ、これにより、孔部１００の距離Ｗの調整機構を備え、孔部１００の距離Ｗを容易に変更することができる。

図１１Ａ〜図１１Ｃに示すように、押出部１０２を構成する取付部１０８ａの取付孔１０４ａへの装着は、例えば、取付孔１０４ａの一側部に取付部１０８ａの外径より狭幅の溝１８０を形成すると共に、該溝１８０を弾性的に拡幅可能に構成し（図１１Ｂ参照）、取付部１０８ａを取付孔１０４ａ内へと側方から嵌め込むように構成することもできる（図１１Ｃ参照）。もちろん、取付部１０８ｂ、１３１、取付孔１０４ｂ及び長孔１４２とについても同様に構成可能である。この場合、押出部１０２を引込部１０１に対して簡便に着脱できるため、例えば、洗浄時や押出部１０２の他の外形のものへの交換時等に特に有効である。

図１２に示すように、押出部１０２を構成する軸部材１０６は必ずしも両端支持である必要はなく、例えば押出部１０２は、下端側の取付部１０８ｂだけが引込部１０１で支持される軸部材１８２を有した押出部１８４として構成することもできる。もちろん、軸部材１２０、１３４についても同様である。この場合、軸部材１８２の上端と引込部１０１との間に隙間を設けることができ、該隙間を孔部１００への指の出し入れに有効に利用することができ、取扱容易性を一層向上させることができる。

本実施形態に係る操作機構は、マニピュレータ以外、例えば、電動機構を有さない従来構成の鉗子器具にも適用することができる。

図１３に示すように、医療用器具である鉗子１５０は、支点１５２を基準として先端動作部であるグリッパ１５４を操作部（操作機構）１５６の開閉操作により開閉動作させることができるものであり、すなわち、操作部１５６にはトリガーレバー３２（１３０）と同様な機構である引込部１０１（１２６）及び押出部１０２（１２８）が設けられている。これにより、鉗子１５０においても、操作者の指の太さや使用感等の個人差に適切に対応するように孔部１００の距離Ｗを調整でき、当該鉗子１５０の操作性及び汎用性を向上させることができる。

同様に、図１４に示すように、医療用器具である鉗子１７０は、連結シャフト１７２内を通過するワイヤ１７４を介して先端動作部であるグリッパ１７６を操作部（操作機構）１７８の開閉操作により開閉動作させることができるものである。この場合にも、操作者の指の太さや使用感等の個人差に適切に対応するように孔部１００の距離Ｗを調整でき、当該鉗子１７０の操作性及び汎用性を向上させることができる。

上記実施形態は、例えば図１５に示すような医療用ロボットシステム３００に適用してもよい。

医療用ロボットシステム３００は、多関節型のロボットアーム３０２と、コンソール３０４とを有し、作業部３０６はロボットアーム３０２の先端に接続されている。ロボットアーム３０２の先端には前記のマニピュレータ１０と同様な機構を有するマニピュレータ３０８が設けられている。ロボットアーム３０２は、作業部３０６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３０４は、テーブル型、制御盤型等の構成を採りうる。

ロボットアーム３０２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３０６の位置及び向きを任意に設定できて好適である。先端のマニピュレータ３０８は、ロボットアーム３０２の先端部３１０と一体化している。マニピュレータ３０８は、前記のアクチュエータブロック３０（図１参照）の代わりに、基端側が前記先端部３１０に連結されると共に、内部にモータ４０、４２及び４４（図１５では図示せず）を収納したアクチュエータブロック３１２を有する。

ロボットアーム３０２は、コンソール３０４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３０４に設けられたジョイスティック３１４に倣った操作、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３０４は、前記のコントローラ４５（図１参照）の機能を含んでいる。作業部３０６には、前記の先端動作部１２が設けられている。

コンソール３０４には、操作指令部としての２つのジョイスティック３１４と、モニタ３１６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３１４により、２台のロボットアーム３０２を個別に操作が可能である。２つのジョイスティック３１４は、両手で操作しやすい位置に設けられている。モニタ３１６には、内視鏡による画像等の情報が表示される。

ジョイスティック３１４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３０２を動かすことができる。ジョイスティック３１４はマスターアームであってもよい。ロボットアーム３０２とコンソール３０４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。

このようなジョイスティック３１４はロボットアーム３０２及びマニピュレータ３０８を操作する操作機構を構成し、当該ジョイスティック３１４には、トリガーレバー３２（１３０）と同様な機構、すなわち、引込部１０１（１２８）及び押出部１０２（１２６）を備えるトリガーレバー３２０が設けられている。該トリガーレバー３２０を操作することにより、先端動作部１２を動作させることができる。従って、このような医療用ロボットシステム３００においても、操作者の指の太さや使用感等の個人差に適切に対応するようにトリガーレバー３２０を構成する孔部１００の距離Ｗを調整でき、ジョイスティック３１４の操作性及び汎用性が向上し、ロボットアーム３０２及びマニピュレータ３０８の一層正確な操作が可能となる。

上記実施形態では、押出部１０２（１２１、１２６）側を回転（移動）させることにより、指入れ部である孔部１００の距離Ｗを変更するものとして説明したが、これに限らず、引込部１０１側を移動等させるように構成してもよく、また押出部１０２及び引込部１０１の両方を移動等可能に構成してもよい。

本発明に係る操作機構及び該操作機構を備える医療用器具は、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。

本実施の形態に係るマニピュレータの斜視図である。 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。 複合入力部の表面部を示す図である。 本実施の形態に係る操作機構及びその周辺部の斜視図である。 図５Ａは、トリガーレバーを拡大した一部切欠分解斜視図であり、図５Ｂは、図５Ａに示すトリガーレバーの斜視図である。 図６Ａは、インデックス機構により軸部材を所定の回転位置で停止させた場合の孔部周辺の状態を説明するための説明図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す状態から軸部材を９０°回転させた状態での説明図であり、図６Ｃは、図６Ｂに示す状態から軸部材を９０°回転させた状態での説明図であり、図６Ｄは、図６Ｃに示す状態から軸部材を９０°回転させた状態での説明図である。 図７Ａは、指の細い操作者に対応するように押出部と引込部との間の距離を変更した状態を示す側面図であり、図７Ｂは、指の太い操作者に対応するように前記距離を変更した状態を示す側面図である。 トリガーレバーを構成する押出部の第１変形例を示す分解斜視図である。 インデックス機構の変形例を示す分解斜視図である。 変形例に係るトリガーレバーの分解斜視図である。 図１１Ａは、押出部と引込部の装着構造に係る変形例での装着前の状態を示す一部省略平面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａに示す状態から押出部と引込部を装着している途中の状態での一部省略平面図であり、図１１Ｃは、図１１Ｂに示す状態から押出部と引込部を装着した状態での一部省略平面図である。 押出部の第２変形例を示す斜視図である。 操作機構の鉗子への適用例を示す平面図である。 操作機構の別の形態の鉗子への適用例を示す平面図である。 マニピュレータをロボットアームの先端に接続した医療用ロボットシステムの概略斜視図である。

符号の説明

１０、３０８…マニピュレータ １２…先端動作部
１４…操作指令部 １６、３０６…作業部
２６…グリップハンドル ３２、１３０、３２０…トリガーレバー
６０、１５４、１７６…グリッパ １００…孔部
１０１、１２８…引込部 １０２、１２１、１２６、１８４…押出部
１０４ａ、１０４ｂ…取付孔 １０５、１２５…凹部
１０６、１２０、１３４、１８２…軸部材
１０８ａ、１０８ｂ、１３１…取付部
１１１ａ〜１１１ｄ…外側面 １１２…凸部
１５０、１７０…鉗子 １５６、１７８…操作部
３００…医療用ロボットシステム

Claims (8)

1. 指を当てて引き方向及び押し方向に操作する操作機構であって、
   前記引き方向に操作する際に指を当てる引込部と、
   前記押し方向に操作する際に指を当てる押出部と、
   を有し、
   前記引込部と押出部との間の距離を変更する調整機構を備えることを特徴とする操作機構。
2. 請求項１記載の操作機構において、
   当該操作機構は、人手によって把持されるグリップハンドルに対して進退可能なトリガーレバーであることを特徴とする操作機構。
3. 請求項１又は２記載の操作機構において、
   少なくとも前記引込部又は前記押出部のいずれか一方は、前記引き方向及び前記押し方向と交差する方向に回転軸を有し、該回転軸に対して偏心した外形からなる軸部材を備えることを特徴とする操作機構。
4. 請求項３記載の操作機構において、
   前記回転軸を中心として前記軸部材を回転した場合に、該軸部材を所定の回転位置で停止させるインデックス機構を備えることを特徴とする操作機構。
5. 請求項４記載の操作機構において、
   前記軸部材の外形が多角柱とされ、
   前記軸部材が前記インデックス機構により所定の回転位置で停止された状態では、前記多角柱の角部以外の外側面が、前記引込部と押出部との間で指を入れる指入れ部の内壁面を構成することを特徴とする操作機構。
6. 請求項４記載の操作機構において、
   前記軸部材の外形が多角柱とされ、
   前記インデックス機構は、前記軸部材の外側面の数に対応する停止位置を有することを特徴とする操作機構。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の操作機構と、
   前記操作機構が設けられる筐体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、前記操作機構が操作されることにより動作する先端動作部と、
   を備えることを特徴とする医療用器具。
8. 請求項７記載の医療用器具において、
   当該医療用器具は、前記操作機構での操作が、少なくとも一部に電動機構を有する駆動部を介して前記先端動作部へと伝達されるマニピュレータであることを特徴とする医療用器具。

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