JP2011072570A

JP2011072570A - 医療用マニピュレータ

Info

Publication number: JP2011072570A
Application number: JP2009227352A
Authority: JP
Inventors: Toshisuke Iwayoshi; 俊輔岩吉; Makoto Jinno; 誠神野
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-14
Also published as: WO2011040369A1

Abstract

【課題】マニピュレータを電気メスとして使用する場合であっても、基端側から先端動作部への通電経路を確実に確保することが可能な医療用マニピュレータを提供する。
【解決手段】マニピュレータ１０は、中空の連結シャフト１８と、連結シャフト１８内に挿通されるワイヤ８０ａ、８０ｂ及びロッド８２ａ、８２ｂと、連結シャフト１８の一端側に設けられ、ワイヤ８０ａやロッド８２ａを軸線方向に進退駆動するプーリ７０ａ、７０ｂ及びトリガレバー３６と、連結シャフト１８の他端側に設けられ、ワイヤ８０ａやロッド８２ａの進退駆動によって動作される関節部１１４を基端側に設けた先端動作部１２とを備える。先端動作部１２は、高周波電源２３から、第１通電経路Ｅ１を介して通電されることにより生体に通電可能なグリッパ部材３０８、３０９を有し、第１通電経路Ｅ１は関節部１１４の外周に配置された導電性部材を有する。
【選択図】図８

Description

本発明は、動力伝達部材を介して先端動作部を動作させる医療用マニピュレータに関する。

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。

トラカールから挿入される鉗子として、先端の作業部に関節を持たない一般的な鉗子に加えて、作業部に複数の関節を有する鉗子、いわゆるマニピュレータの開発が行われている（例えば、特許文献１参照）。このようなマニピュレータによれば、体腔内で自由度の高い動作が可能であり、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなる。

マニピュレータは、細長いシャフトの先端に設けられた先端動作部（エンドエフェクタとも呼ばれる。）を備える作業部を有し、ワイヤによって当該先端動作部を駆動するアクチュエータが本体部（操作部）に設けられている。ワイヤは基端側でプーリに巻き掛けられている。

特開２００４−１０５４５１号公報

ところで、腹腔鏡下手術等に用いる鉗子を電気メスとして利用する場合には、操作部近傍に設けられた端子に電源を接続し、導線（電線）を延ばして先端部のグリッパ、ブレードやフック等の作用部に通電して所望の処置を行っている。

一方、上記のようなマニピュレータを電気メスとして利用する場合においても、通常の鉗子の場合と同様に、操作部側から先端動作部側へと所定の高電圧を通電する必要がある。ところが、マニピュレータの先端動作部は、患者への低侵襲を達成するために可能な限り細径に構成することが望まれており、その内部は関節部等を動作させるための構造部材が多数配設されている。このため、電源からの導線を先端動作部内を通して最先端のグリッパ等の電極部材へと配線することが難しい場合があり、また先端動作部の各種動作により導線がねじれ等を生じる可能性もある。特に、マニピュレータをバイポーラ電気メスとして利用する場合に、例えば先端のグリッパ間で生体を把持して通電する用途等では、各グリッパへの２本の通電経路を互いに絶縁した状態で設置する必要があり、配線が一層難しくなっている。

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、マニピュレータを電気メスとして使用する場合であっても、基端側から先端動作部への通電経路を確実に確保することが可能な医療用マニピュレータを提供することを目的とする。

本発明に係る医療用マニピュレータは、中空のシャフトと、前記シャフト内に挿通される複数の動力伝達部材と、前記シャフトの一端側に設けられ、前記動力伝達部材を軸線方向に進退駆動する駆動機構部と、前記シャフトの他端側に設けられ、前記動力伝達部材の前記進退駆動によって動作される関節部を基端側に設けた先端動作部とを備え、前記先端動作部は、前記駆動機構部側に接続される電源から、第１通電経路を介して通電されることにより、生体に通電可能な電極部材を有し、前記第１通電経路は、前記関節部の外周に配置された導電性部材を有することを特徴とする。

このような構成によれば、先端動作部の関節部の外周に配置された導電性部材を有する第１通電経路を介して電源から電極部材へと通電することにより、該電極部材への通電経路を容易に確保することができ、しかも関節部での先端動作部の円滑な動作を確保しておくことができる。このため、当該医療用マニピュレータを電気メスとして適切に機能させることができる。

この場合、前記先端動作部は、前記動力伝達部材と、該動力伝達部材が接続されることで前記電極部材を動作させる回転体とを含み、前記導電性部材は、前記回転体を支持する前記先端動作部の外装部材の周囲に配置され、前記電極部材と前記電源との間を通電可能に接続すると、電源からの通電経路を一層容易に確保することができる。

前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であり、且つ、前記基端部材と通電可能に設けられた揺動部材と、前記揺動部材の前記電極部材側に配置され、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能であり、且つ、前記揺動部材と通電可能に設けられた回転部材とを備えてもよい。

前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であり、且つ、前記関節部を跨いだ可撓性を有する配線部材を介して前記基端部材と通電可能に設けられた揺動部材と、前記揺動部材の前記電極部材側に配置され、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能であり、且つ、前記揺動部材と通電可能に設けられた回転部材とを備えてもよい。

前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であると共に、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能な回転部材とを備え、前記回転部材は、前記関節部を跨いだ可撓性を有する配線部材を介して前記基端部材と通電可能に設けられ、前記配線部材は、前記基端部材に接続される第１当接端部及び前記回転部材に接続される第２当接端部のみが、少なくとも前記関節部を覆う絶縁カバーから露出した状態で、該絶縁カバーの内部に配設されていてもよい。

前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であると共に、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能な回転部材とを備え、前記回転部材は、前記関節部を跨いだ可撓性を有する配線部材を介して前記基端部材と通電可能に設けられ、前記配線部材は、前記先端動作部の前記外装部材の周囲に巻回されたコイルばね形状であってもよい。

前記第１通電経路に前記シャフトを含むと、通常、長尺且つ細径に構成されるシャフト内に別途電線等による配線を施すことが不要となり、シンプルな構造にすることができる。

前記シャフトは、半径方向で３層以上の構成であり、少なくとも最内層及び最外層が絶縁性を有し、その間に導電性を有する中間層が設けられてもよい。

前記電極部材の少なくとも一部を除く前記先端動作部の全体を外側から覆う絶縁カバーを備えてもよい。

また、本発明に係る医療用マニピュレータは、中空のシャフトと、前記シャフト内に挿通される複数の動力伝達部材と、前記シャフトの一端側に設けられ、前記動力伝達部材を軸線方向に進退駆動する駆動機構部と、前記シャフトの他端側に設けられ、前記動力伝達部材の前記進退駆動によって動作される関節部を基端側に設けた先端動作部とを備え、前記先端動作部は、前記駆動機構部側に接続される電源から、第１通電経路及び第２通電経路を介してそれぞれ通電されることにより、その間で生体に通電可能な一対の電極部材を有し、前記第２通電経路は、前記第１通電経路に対して絶縁された構造部材を含み、前記第１通電経路は、前記第２通電経路の外周に配置されることを特徴とする。

このような構成によれば、構造部材を含んで第１通電経路及び第２通電経路を構成すると共に、一方の第１通電経路を他方の第２通電経路の外周に配置することにより、一対の電極部材への通電経路を容易に確保することができ、しかも関節部での先端動作部の円滑な動作を確保しておくことができる。このため、当該医療用マニピュレータをバイポーラ電気メスとして適切に機能させることができる。すなわち、当該医療用マニピュレータの基端側から先端側へと電線等の配線のみで通電経路を確保する場合には、細径のシャフト内やプーリ等の各種回転体が配設された先端動作部内にその配線スペースを確保する必要があり、また先端動作部の揺動や回転等の各動作に対応するために余裕を持った配線が必要となるが、本発明の場合には、構造部材を通電経路として有効に活用することで、上記の配線スペース確保等の問題を解消することができる。

前記第２通電経路の前記構造部材は、前記動力伝達部材と、該動力伝達部材が接続されることで一方の前記電極部材を動作させる回転体とを含んでもよい。

前記第１通電経路は、前記回転体を支持する前記先端動作部の外装部材の周囲に配置され、他方の前記電極部材と前記電源との間を通電可能に接続する導電性部材を有してもよい。

前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であり、且つ、前記基端部材と通電可能に設けられた揺動部材と、前記揺動部材の前記電極部材側に配置され、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能であり、且つ、前記揺動部材と通電可能に設けられた回転部材とを備えれば、先端動作部に設けられる関節部での揺動動作等の動作状態に係わらず通電経路での良好な通電を一層確実に確保することができる。

前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であると共に、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能な回転部材とを備え、前記回転部材は、前記関節部を跨いだ可撓性を有する配線部材を介して前記基端部材と通電可能に設けられ、前記配線部材は、前記先端動作部の前記外装部材の周囲に巻回されたコイルばね形状である構成としてもよい。

なお、前記一対の電極部材は、前記第１通電経路に接続される他方の前記電極部材が前記回転部材に接続された軸部材によって軸支され、前記第２通電経路に接続される一方の前記電極部材が絶縁筒体を介して前記軸部材によって軸支されることにより、互いに開閉可能であると、生体組織を電極部材、例えばグリッパで確実に挟み込んで通電することができる。従って、通電による凝固能を高めることができ、他の組織への損傷を可及的に低減することができる。

前記第１通電経路は、前記シャフトを含んでもよい。また、前記シャフトは、半径方向で３層以上の構成であり、少なくとも最内層及び最外層が絶縁性を有し、その間に導電性を有する中間層が設けられていると、シャフト自体を通電経路に容易に使用することができ、しかもシャフト内を挿通するワイヤ等の動力伝達部材との間での絶縁も容易に確保することができる。

また、前記一対の電極部材の少なくとも一部を除く前記先端動作部の全体を外側から覆う絶縁カバーを備えると、関節部の外周に配置される第１通電経路を構成する構造部材の外側を簡単に絶縁することができ、例えば手術中、該構造部材が処置する必要のない生体部位に接触して通電してしまうことを有効に回避することができる。

本発明によれば、先端動作部の関節部の外周に配置された導電性部材を有する第１通電経路を介して電源から電極部材へと通電することにより、該電極部材への通電経路を容易に確保することができ、しかも関節部での先端動作部の円滑な動作を確保しておくことができる。このため、当該医療用マニピュレータを電気メスとして適切に機能させることができる。

本発明の一実施形態に係るマニピュレータの斜視図である。作業部と操作部とを分離した状態でのマニピュレータの一部断面側面図である。作業部の一部省略断面平面図である。マニピュレータの複合入力部及びその周辺部の一部省略斜視図である。トリガレバーを十分に引いたときの、先端動作部の模式側面図である。トリガレバーを押し出したときの、先端動作部の模式側面図である。先端動作部の模式構造図である。先端動作部の斜視図である。先端動作部を関節部でヨー方向に揺動させた状態での平面図である。先端動作部の分解斜視図である。第１通電経路を構成する構造部材及びその周辺部材の分解斜視図である。先端動作部の断面側面図である。グリッパを閉じた状態での先端動作部の断面平面図である。グリッパを開いた状態での先端動作部の断面平面図である。グリッパ駆動機構の一部を示す模式構造図である。トリガレバーを操作しないときの、グリッパ駆動機構の模式側面図である。受動ワイヤの端部の接続箇所の模式断面平面図である。受動ワイヤの端部の接続箇所の模式断面側面図である。トリガレバーを押し出したときの、第２グリッパ駆動機構の一部断面平面図である。トリガレバーを十分に引いたときの、第２グリッパ駆動機構の一部断面平面図である。トリガレバーを押し出したときの、第２グリッパ駆動機構の一部断面側面図である。第１変形例に係る先端動作部の断面側面図である。第２変形例に係る先端動作部の第１通電経路Ｅ構成する構造部材及びその周辺部材の分解斜視図である。図２３に示す先端動作部の断面側面図である。第３変形例に係る先端動作部の断面側面図である。第４変形例に係る先端動作部の第１通電経路を構成する構造部材及びその周辺部材の分解斜視図である。図２６に示す先端動作部の断面側面図である。第５変形例に係る先端動作部の第１通電経路を構成する構造部材及びその周辺部材の分解斜視図である。図２８に示す先端動作部の断面側面図である。第６変形例に係る先端動作部の第１通電経路を構成する構造部材及びその周辺部材の分解斜視図である。図３０に示す先端動作部の断面側面図である。一実施形態に係るマニピュレータをロボットアームの先端に接続した手術用ロボットシステムの概略斜視図である。

以下、本発明に係る医療用マニピュレータについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係るマニピュレータ（医療用マニピュレータ）１０は、連結シャフト１８の先端に設けられた先端動作部１２で生体の一部を把持し又は生体に触れて、所定の熱処置を行うための医療用の電気メスであり、把持鉗子やニードルドライバ（持針器）等とも呼ばれる医療用器具を電気メスとして構成したものである。

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１８の延在方向をＺ方向と規定する。また、先端側から見て右方をＸ１方向、左方をＸ２方向、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向と規定し、さらに、連結シャフト１８の前方をＺ１方向、後方をＺ２方向と規定する。なお、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勿論である。

マニピュレータ１０は、人手によって把持及び操作される操作部１４と、該操作部１４に対して着脱自在な作業部１６とを有し、グリップハンドル２６の下端から延びたケーブル２８がコントローラ２９に接続されてマニピュレータシステムを構成している。

このようなマニピュレータ１０は、操作部１４側から突出した電極プラグ２１とが所定の高周波電源２３に接続され、電極プラグ２１から延びた第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２を介して先端動作部１２側へと通電することで患部の熱処置を行うことができるバイポーラ電気メス（バイポーラ把持鉗子）として機能する。

図１及び図２に示すように、操作部１４は、Ｚ１方向及びＹ２方向に延びた略Ｌ字状に構成されると共に、Ｚ方向に略対称に分割された一対の上部カバー２５ａ、２５ｂを筐体として、その内部に駆動部（アクチュエータ部）３０等が収納されると共に、基端側でＹ２方向に延びた部分が人手によって把持されるグリップハンドル２６として構成されている。グリップハンドル２６は、人手によって把持されるのに適した長さであり、上部の傾斜面２６ａに複合入力部２４が設けられている。

操作部１４のＹ１方向頂部近傍には、上部カバー２５ｂから露出してマスタスイッチ３４が設けられ、マスタスイッチ３４のＺ１方向で視認しやすい箇所にＬＥＤ３５が設けられ、操作部１４のＺ１方向端近傍で電極プラグ２１がＹ１方向に突出している。

作業部１６は、作業を行う先端動作部１２と、該先端動作部１２を先端に設けた長尺且つ中空の連結シャフト（シャフト）１８と、該連結シャフト１８の基端側が固定されるプーリボックス３２と、プーリボックス３２のＺ２方向端から延びたトリガレバー支持部３３に軸支されるトリガレバー３６とを有する。作業部１６は、Ｚ方向で略対称に分割された一対の下部カバー３７ａ、３７ｂを筐体として、その内部にプーリボックス３２を収納している。トリガレバー支持部３３は、プーリボックス３２のＺ２側端面からＺ２方向に平行に延びた一対のプレートであり、該プレート間に渡ったトリガ軸３９により、トリガレバー３６を回動可能に軸支している（図３参照）。

このような作業部１６は、操作部１４に設けられた左右一対の着脱レバー４０、４０によって当該操作部１４と連結・固定されると共に、着脱レバー４０の開放操作によって操作部１４から分離可能であり、特別な器具を用いることなく、手術現場で容易に交換作業等を行うことができる。

図１に示すように、先端動作部１２及び連結シャフト１８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、複合入力部２４及びトリガレバー３６の操作によって体腔２２内で患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができ、さらに高周波電源２３からの通電による熱処置が可能となっている。

複合入力部２４及びトリガレバー３６の操作に基づいて動作する先端動作部１２は、その間で生体を把持し通電可能な一対の電極部材として機能する一対のグリッパ部材３０８、３０９を備えたグリッパ３００を備え（図８及び図１０参照）、Ｙ軸を基準に傾動するヨー軸動作（ピッチ軸動作）、先端を指向する軸（中立姿勢時にはＺ軸）を基準に回転するロール軸動作、及び、開閉可能なグリッパ軸動作からなる３軸の動作が可能である。本実施形態の場合、ヨー軸及びロール軸は、複合入力部２４の操作に基づいて電気的に駆動され、グリッパ軸はトリガレバー３６の操作に基づいて機械的に駆動される。ここで機械的とは、ワイヤ、チェーン、タイミングベルト、リンク、ロッド、ギア等を介して駆動する方式であり、主に、動力伝達方向に非弾性な固体の機械部品を介して駆動する方式である。ワイヤやチェーン等は、張力により不可避的な多少の伸びが発生する場合があるが、これらは非弾性な固体の機械部品とする。

次に、互いに着脱可能な駆動部３０及びプーリボックス３２について説明する。

図１及び図２に示すように、駆動部３０は、Ｘ方向に並んだ２つのモータ（アクチュエータ）５０ａ、５０ｂと、該モータ５０ａ、５０ｂを支持するブラケット５２と、モータ５０ａ、５０ｂの回転方向を変換して作業部１６側に伝達するギア機構部５４とを有する。

モータ５０ａ、５０ｂは円柱形状であり、図示しない減速機によって減速される出力軸５６ａ、５６ｂがブラケット５２の一面を貫通し、該出力軸５６ａ、５６ｂに対してギア機構部５４を構成する駆動傘歯車５８ａ、５８ｂが固定されている。モータ５０ａ、５０ｂは、例えばＤＣモータであり、図示しない角度センサとしてロータリエンコーダ等が設けられる。

図２に示すように、ギア機構部５４は、ブラケット５２内の空間に設けられ、Ｘ方向に並んだ２本の駆動シャフト（駆動軸）６０ａ、６０ｂと、各駆動シャフト６０ａ、６０ｂに固定され、駆動傘歯車５８ａ、５８ｂと噛み合う２つの従動傘歯車６２ａ、６２ｂとを有する。モータ５０ａ、５０ｂの出力軸５６ａ、５６ｂ、駆動シャフト６０ａ、６０ｂ等は図示しないベアリングによってブラケット５２に軸支されている。

図２に示すように、駆動シャフト６０ａ（６０ｂ）の下端側はブラケット５２の下面から突出しており、その先端には、例えば断面波形六角形状で先細りのテーパ形状からなる係合凸部６４ａ（６４ｂ）が設けられている。

図２及び図３に示すように、プーリボックス３２は、Ｘ方向両側が開口した空洞部６６と、該空洞部６６に収納されたプーリ（従動軸）７０ａ、７０ｂ及びワイヤガイド部７２ａ、７２ｂとを有し、空洞部６６のＺ１側に貫通した孔部で連結シャフト１８が固定・支持されている。

プーリ７０ａ、７０ｂは、駆動シャフト６０ａ、６０ｂに対して同軸であり、その上端側には、駆動シャフト６０ａ、６０ｂ側の係合凸部６４ａ、６４ｂと係合可能な係合凹部７４ａ、７４ｂが設けられている。係合凹部７４ａ、７４ｂは、前記係合凸部６４ａ、６４ｂが係合（嵌合）可能であり、例えば断面波形六角形状で奥細りのテーパ形状の凹部を有する。

従って、操作部１４と作業部１６との装着時、係合凸部６４ａ（６４ｂ）と係合凹部７４ａ（７４ｂ）とが係合し、これにより、駆動シャフト６０ａ（６０ｂ）からの回転駆動力をプーリ７０ａ（７０ｂ）へと伝達することができる。この際、例えば操作部１４には、操作部１４と作業部１６の着脱を検出する着脱検出センサ（図示せず）や、駆動シャフト６０ａの位相を検出する位相検出センサ（図示せず）等を設けてもよく、さらに、係合凸部６４ａや係合凹部７４ａの係合構造は他の構造であってもよい。

図２及び図３から諒解されるように、ワイヤガイド部７２ａ（７２ｂ）は、プーリ７０ａ（７０ｂ）のＺ１側に配設されると共に、その間隔が狭く設定されており、プーリ７０ａ（７０ｂ）と先端動作部１２の歯車体１２６（図１０及び図１２参照）等との間に巻き掛けられたワイヤ（動力伝達部材）８０ａ（８０ｂ）をガイドして、連結シャフト１８内へと円滑に導く機能を有する。このようなワイヤガイド部７２ａ、７２ｂを用いることにより、連結シャフト１８は、モータ５０ａ、５０ｂの径やプーリ７０ａ、７０ｂの軸間距離に依存することなく十分に細くすることができ、例えば、トラカール２０に挿入するのに適した５ｍｍ〜１０ｍｍ程度の外径に容易に設定することができる。

図２に示すように、プーリボックス３２のＺ１方向上端からは、電極プラグ２１が装着される電極棒７１がＹ１方向に突出し、上部カバー２５ｂに形成された貫通孔７３を挿通可能に設けられている。電極棒７１は導電板７５によって一方のワイヤガイド部７２ｂに電気的に接続されており、これにより、ワイヤガイド部７２ｂに接触するワイヤ８０ｂを介して高周波電源２３から先端動作部１２側へと通電することができる。すなわち、これら電極プラグ２１、電極棒７１、導電板７５、ワイヤガイド部７２ｂ及びワイヤ８０ｂを含む構造部材が、一方の通電経路となる第２通電経路Ｅ２の基端側部分を構成している。

プーリボックス３２を構成する空洞部６６には、さらに、棒状又は線状の動力伝達部材である２本のロッド８２ａ、８２ｂがＹ方向に並んで、Ｚ方向に貫通している。ロッド８２ａ、８２ｂは、例えば、十分に強く且つ細いステンレスパイプ又は中実ロッドあり、Ｚ１方向は空洞部６６を貫通して連結シャフト１８内へと延び、ワイヤ２５２ａ、２５２ｂ（図７参照）を介して先端動作部１２内のアイドルプーリ１４０ａ（図１２参照）等に巻き掛けられており、Ｚ２方向はプーリボックス３２を貫通してトリガレバー支持部３３へと延び、ロッド８５及びワイヤ８７（図７参照）を介してトリガレバー３６に接続されている。

図２及び図３に示すように、プーリボックス３２のＺ２側には、Ｚ方向を基準として対称な一対のピン穴８４、８４が形成されている。各ピン穴８４、８４には、作業部１６と操作部１４との装着時、ブラケット５２の底面からＹ１方向に突出した一対のガイドピン８６、８６が挿入され、これにより、操作部１４と作業部１６とが位置決めされ且つ高い剛性で装着される。

このような作業部１６では、ワイヤ８０ａ、８０ｂは、それぞれプーリ７０ａ、７０ｂ側と先端動作部１２側との間で往復していることから、連結シャフト１８の中空空間内には、延べ４本のワイヤ８０ａ、８０ｂと２本のロッド８２ａ、８２ｂとが挿通される。例えば、ロッドに代えてワイヤのみで全ての動力伝達機構を構成してもよい。

ワイヤ８０ａ、８０ｂは、それぞれ同種又は異種、同径又は異径のものを用いることができ、可撓性を有する湾曲可能な線材で構成される。ワイヤ８０ａ、８０ｂにおいて、連結シャフト１８内を通過する部分であって可撓性を要しない直線部分には、図示しない高剛性の補強ロッドを囲繞して、補強することもできる。

このようなマニピュレータ１０では、複合入力部２４が操作されてモータ５０ａ、５０ｂが駆動されることにより、駆動シャフト６０ａ、６０ｂからプーリ７０ａ、７０ｂを介してワイヤ８０ａ、８０ｂが往復駆動され、先端動作部１２にロール方向及びヨー方向の動作が付与される。さらに、トリガレバー３６が回動操作されることにより、ロッド８２ａ、８２ｂが機械的に往復駆動され、先端動作部１２のグリッパ３００に開閉動作が付与される。

すなわち、プーリ７０ａ、７０ｂ（モータ５０ａ、５０ｂ）及びトリガレバー３６は、動力伝達部材であるワイヤ８０ａ、８０ｂ（補強ロッド８１ａ、８１ｂ）及びロッド８２ａ、８２ｂに駆動力を付与し、先端動作部１２を動作させる駆動機構部として機能する。より詳細には、プーリ７０ａ、７０ｂ（モータ５０ａ、５０ｂ）は、ワイヤ８０ａ、８０ｂに駆動力を付与し、先端動作部１２にロール方向及びヨー方向の動作を付与する電動機構部として機能する。また、トリガレバー３６は、ロッド８２ａ、８２ｂに駆動力を付与し、先端動作部１２にグリッパ開閉動作を付与する手動機構部として機能する。

図４に示すように、先端動作部１２を電気的に駆動する複合入力部２４は、Ｚ軸（Ｙ軸）を中心としてＸ１及びＸ２方向に対称な構造であり、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部である。

複合入力部２４は、傾斜面２６ａに配置されたセンサホルダ８８によって支持されており、傾斜面２６ａのＺ１側（Ｙ１側）の回転操作部９０と、そのＺ２側（Ｙ２側）に設けられた傾動操作部９２と、傾動操作部９２の下部側面にそれぞれ配設された３つのスイッチ操作子９４ａ〜９４ｃとを有する。これら回転操作部９０等への入力は、センサホルダ８８内に設けられたスイッチ基板（図示せず）等によってその操作量が検出され、モータ５０ａ、５０ｂがコントローラ２９の制御下に適宜駆動制御される。

図２及び図３に示すように、長尺且つ中空の連結シャフト１８は、その半径方向で３層構造とされており、最内層の第１層１８ａ及び最外層の第３層１８ｃが絶縁性を有するエポキシ樹脂及びＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテル・ケトン）等の樹脂性材料やセラミック等によって構成され、中間層である第２層１８ｂが導電性を有するカーボンや金属性材料等によって構成されている。従って、連結シャフト１８は、電源２３が第２層１８ｂに接続されることで、基端側から先端側へと高周波電源２３からの電流を通電する第１通電経路Ｅ１の基端側部分を構成している。

導電性の第２層１８ｂは、絶縁性の第１層１８ａと第３層１８ｃの間に設けられていることにより、第１通電経路Ｅ１を構成する第２層１８ｂと、連結シャフト１８内を通過する第２通電経路Ｅ２を構成するワイヤ８０ｂとの間の絶縁や、第２層１８ｂと連結シャフト１８の外部の生体組織等との間の絶縁が確保されている。当然、連結シャフト１８は３層構造以外であってもよく、最内層及び最外層に絶縁性を有し、その間に導電性を有していれば４層以上、例えば外層がエポキシ樹脂による２層、中間層がカーボンによる３層及び内層がエポキシ樹脂による１層とした構成であってもよく、例えば連結シャフト１８の外周に絶縁チューブ（図示せず）を囲繞した場合には、内側から順に絶縁層及び導電層となる２層構造であってもよい。

次に、本実施形態に係るマニピュレータ１０の先端で所定の作業を行う先端動作部１２について説明する。

以下、先端動作部１２の最先端で作業を行うエンドエフェクタとしてグリッパ３００を採用した構造を例示して先端動作部１２を説明する。なお、エンドエフェクタとしては、グリッパ３００のような電極部材を備えた電気メスを構成可能なものであればよく、例えば、はさみ等のバイポーラ電気メスや、モノポーラ電気メスでもよい。また、マニピュレータ１０では、上記のように、先端動作部１２を連結シャフト１８の先端に設けた作業部１６が操作部１４に着脱可能であることから、エンドエフェクタの種類（グリッパやはさみ）を容易に変更することができる。

先端動作部１２では、連結シャフト１８（第２層１８ｂ）からの第１通電経路Ｅ１と、電極プラグ２１及びワイヤ８０ｂからの第２通電経路Ｅ２とが、当該先端動作部１２を構成する構造部材によって互いに絶縁された状態で形成され、それぞれグリッパ３００を構成する一対のグリッパ部材（電極部材）３０８、３０９に接続される。このため、先端動作部１２では、グリッパ開閉動作、ヨー方向動作及びロール方向動作の作動状態にかかわらずグリッパ部材３０８、３０９間での通電を確保することができる。なお、第１通電経路Ｅ１は、連結シャフト１８を用いず、該連結シャフト１８の内側（又は外側）に所定の電気配線を設けて高周波電源２３と電極部材（グリッパ部材３０８）とを通電可能に構成してもよい。

先ず、先端動作部１２での通電構造の説明に先立ち、先端動作部１２にグリッパ開閉動作、ヨー方向動作及びロール方向動作を付与する基本的な構造について説明する。

図５に示すように、先端動作部１２には、ロッド８２ａ、受動ワイヤ２５２ａ、アイドルプーリ１４０ａ、ガイドプーリ１４２ａ、受動プーリ１５６ａを含む第１グリッパ駆動機構（第１エンドエフェクタ駆動機構）３２０ａと、これに対応した第２グリッパ駆動機構（第２エンドエフェクタ駆動機構）３２０ｂが設けられている。第１グリッパ駆動機構３２０ａ及び第２グリッパ駆動機構３２０ｂは、グリッパ３００を開閉させる基本的な構成である。

第１グリッパ駆動機構３２０ａにおける構成要素には符号にａを付し、第２グリッパ駆動機構３２０ｂにおける構成要素には符号にｂを付して区別する。第１グリッパ駆動機構３２０ａにおける構成要素と第２グリッパ駆動機構３２０ｂにおける構成要素で同じ機能のものについては、煩雑とならないよう、代表的に第１グリッパ駆動機構３２０ａについてのみ説明する場合がある。

図５及び図６では、理解の容易のため、第１グリッパ駆動機構３２０ａと第２グリッパ駆動機構３２０ｂとを紙面上で並列して図示しているが、実際のマニピュレータ１０に適用する場合には、図７に示すように、各プーリの軸方向（つまりＹ方向）に並列させ、アイドルプーリ（回転体、円柱部材）１４０ａ及び１４０ｂと、ガイドプーリ（回転体、円柱部材）１４２ａ及び１４２ｂの回転軸は、それぞれ同軸上に配置するとよい。つまり、アイドルプーリ１４０ａ及び１４０ｂは軸１１０（図７参照）に共通的に軸支することができ、ガイドプーリ１４２ａと１４２ｂは軸１１２に共通的に軸支することができる。ガイドプーリ１４２ａ及びガイドプーリ１４２ｂを同軸構成とすることにより、軸１１２を回転軸（揺動軸）とするヨー軸動作機構が簡便な構成となる。

図８〜図１０に示すように、先端動作部１２は、ワイヤ受動部１００と、複合機構部１０２と、グリッパ３００とを有し、Ｙ方向の第１回転軸Ｏｙを中心にして、それよりも先の部分がヨー方向に揺動（回動）する第１自由度と、第２回転軸Ｏｒを中心にしてロール方向に回転する第２自由度と、第３回転軸Ｏｇを中心として先端のグリッパ３００を開閉させる第３自由度とを有する合計３自由度の機構となっている。

第１回転軸Ｏｙによるヨー方向動作の機構は、連結シャフト１８の延在方向に沿う軸線に対して交差する方向に揺動可能に設定され、例えば±９０°又はそれ以上の稼動範囲を有する揺動機構（傾動機構）である。第２回転軸Ｏｒによるロール方向動作の機構は、先端動作部１２における先端部（つまりグリッパ３００）の延在方向の軸線を中心として該先端部を回転可能に設定され、例えば±１８０°又はそれ以上の稼動範囲を有する回転機構である。第３回転軸Ｏｇによるグリッパ開閉動作の機構（グリッパ３００）は、例えば４０°又はそれ以上開くことのできる開閉機構である。

グリッパ３００は、手術において実際の作業を行う部分であり、第１回転軸Ｏｙ及び第２回転軸Ｏｒは、作業を行い易いようにグリッパ３００の姿勢を変えるための姿勢変更機構を構成する姿勢軸である。一般に、ヨー方向に揺動させる第１回転軸Ｏｙはヨー軸とも呼ばれ、ロール方向に回転させる第２回転軸Ｏｒはロール軸とも呼ばれ、グリッパ３００を開閉させる第３回転軸Ｏｇはグリッパ軸とも呼ばれる。

図１０及び図１２〜図１４に示すように、ワイヤ受動部１００は、段付き円筒状の基端カバー１１６の先端側に突出した一対の舌片部１５９の間に設けられており、ワイヤ８０ａ、８０ｂのそれぞれの往復動作を回転動作に変換して複合機構部１０２に伝達する部分である。ワイヤ受動部１００は、軸孔１６０ａ、１６０ａに挿入される軸１１０と、軸孔１６０ｂ、１６０ｂに挿入される軸１１２とを有する。軸１１０及び１１２は、軸孔１６０ａ、１６０ｂに対して、例えば圧入もしくは溶接により固定される。舌片部１５９の先端側の軸１１２は、ヨー軸となる第１回転軸Ｏｙの軸上に配置される。つまり、軸１１２が、先端動作部１２の基端側の関節部１１４の支軸となる。

関節部１１４を構成する軸１１２のＹ方向両端には、Ｙ方向に対称形状の歯車体１２６及び歯車体１３０がそれぞれ設けられている。歯車体１２６は、筒体１３２と、該筒体１３２の上部に同心状に設けられた歯車１３４とを有する。歯車体１３０は、歯車体１２６と略同形状であって、筒体１３６と、該筒体１３６の下部に同心状に設けられた歯車１３８とを有する。歯車１３４及び歯車１３８は、それぞれ後述するギア体１４６のフェイスギア１６５の上端部及び下端部に噛合する。

筒体１３２及び筒体１３６は、略同径で同形状である。筒体１３６及び筒体１３２には、ワイヤ８０ａ及び８０ｂが所定の固定手段によって一部が固定されて巻き掛けられている。ワイヤ８０ａ及び８０ｂの巻き掛けられる角度は、例えば１．５回転（５４０°）である。

そこで、ワイヤ８０ｂ及び８０ａを往復動作（進退動作）させることにより、歯車体１２６及び歯車体１３０を軸１１２に対して回転させることができる。歯車体１２６と歯車体１３０を同方向に同速度で回転させると、ギア体１４６は軸１１２（第１回転軸Ｏｙ）を基準として揺動し、ヨー方向動作が行われる。歯車体１２６と歯車体１３０を逆方向に同速度で回転させると、ギア体１４６は第２回転軸Ｏｒを基準として回転し、ロール回転動作が行われる。歯車体１２６と歯車体１３０を異なる速度で回転させると、ギア体１４６は軸１１２を基準として揺動すると同時に第２回転軸Ｏｒを基準として回転し、ヨー方向動作とロール回転動作の複合動作が行われる。

すなわち、歯車体１２６、歯車体１３０及びギア体１４６は差動機構（例えば、特開２００８−２５３４６３号公報における図２３に示される構成に相当する。）を構成している。先端動作部１２の機構は差動機構に限らず、例えば、ワイヤ８０ｂが歯車１３４を介してフェイスギア１６５を駆動するのに対して、ワイヤ８０ａは主軸部材１４４を直接的に回転駆動する形式（例えば、特開２００８−２５３４６３号公報における図７に示される構成に相当する。）としてもよい。

軸１１０の略中央部にはアイドルプーリ（回転体、円柱部材）１４０ａ、１４０ｂが回転自在に軸支されており、軸１１２の略中央部にはガイドプーリ（回転体、円柱部材）１４２ａ、１４２ｂが回転自在に軸支されている。アイドルプーリ１４０ａ、１４０ｂは、ガイドプーリ１４２ａ、１４２ｂに巻きかける受動ワイヤ（可撓性部材、伝達部材）２５２ａ、２５２ｂの巻き掛け角度を常に一定（両側あわせて約１８０°）に保つためのものである。アイドルプーリ１４０ａ、１４０ｂの代わりに、ガイドプーリ１４２ａ、１４２ｂに受動ワイヤ２５２ａ、２５２ｂ（図７及び図１６参照）を１巻き以上してもよい。アイドルプーリ１４０ａやガイドプーリ１４２ａは、受動ワイヤ２５２ａに対する滑り、及び摩擦による摩耗を低減するために、表面を滑らかにし、又は摩擦の少ない材質を用いるとよい。ガイドプーリ１４２ａ、１４２ｂは、姿勢変更機構におけるヨー軸となる第１回転軸Ｏｙに設けられている。

図１０及び図１２に示すように、ヨー軸を構成する軸１１２において、歯車体１２６と歯車体１３０の間には、ガイドプーリ１４２ａ、１４２ｂを２枚の補助板１４４ｂ、１４４ｂ間に挟んだ主軸部材１４４が回転自在に軸支されている。主軸部材１４４は、複合機構部１０２に向けて突出する筒部を有する（図１０参照）。主軸部材１４４の軸心部には方形の孔１４４ａが設けられている。主軸部材１４４のＺ２方向端部には、ガイドプーリ１４２ａのＹ方向上面及びガイドプーリ１４２ｂのＹ方向下面を保持すると共に、軸１１２が挿通する孔を有する２枚の補助板１４４ｂが設けられている。補助板１４４ｂはＺ１方向に向かって幅広となる山形であって、大きく開いた関節部１１４（図８参照）からの糸等の異物の侵入を防止することができる。

複合機構部１０２は、グリッパ３００の開閉動作機構と、該グリッパ３００の姿勢を変化させる姿勢変更機構とを含む複合的な機構部である。

図１０及び図１２〜図１４に示すように、複合機構部１０２は、主軸部材１４４の筒部周面に対して回転自在に嵌挿されたギア体１４６と、主軸部材１４４の先端ねじ部に締結されるナット体１４８と、Ｚ２方向端部が主軸部材１４４の孔１４４ａに挿入される断面四角の伝達部材１５２と、伝達部材１５２のＺ２方向端部に対してピン１５４により回転自在に軸支される受動プーリ（回転体、円柱部材）１５６ａと、両端がＺ２方向に突出した平板状の受動板１５８と、略中央部が拡径した円筒状の先端カバー１６１とを有する。

主軸部材１４４におけるギア体１４６と当接する部分には、樹脂製のスラスト軸受部材１４４ｃが設けられている。ナット体１４８におけるギア体１４６と当接する部分には、樹脂製のスラスト軸受部材１４８ａが設けられている。スラスト軸受部材１４４ｃ、１４８ａは低摩擦材であって、当接部分の摩擦及びトルクを低減すると共に、フェイスギア１６５に負荷が直接的にかかることを防止する。スラスト軸受部材１４４ｃ、１４８ａは、いわゆる滑り軸受であるが、転がり軸受を設けてもよい。これにより、グリッパ３００を強く閉じた場合や開いた場合、すなわちギア体１４６が主軸部材１４４に強く当接する場合でも、ロール回転動作を円滑に行うことができる。

ギア体１４６は、段付き筒形状であって、Ｚ２方向の大径部１６２と、Ｚ１方向の小径部１６４と、大径部１６２のＺ２方向端面に設けられたフェイスギア１６５とを有する。フェイスギア１６５は、歯車１３４及び歯車１３８に噛合する。ギア体１４６は、ナット体１４８により主軸部材１４４に対する抜け止めがなされている。大径部１６２の外周には、ねじが設けてある。

受動板１５８は、Ｚ２方向の凹部１６６と、該凹部１６６の底面に設けられた係合部１６８と、Ｙ方向両面にそれぞれ設けられた軸方向のリブ１７０、１７０と、リンク孔１７２とを有する。係合部１６８は、伝達部材１５２の先端に設けられたきのこ状の突起１７４に係合する形状である。この係合により、受動板１５８と伝達部材１５２は、相対的なロール軸の回転が可能になる。受動板１５８の幅は先端カバー１６１の内径に略等しい。

先端カバー１６１は、複合機構部１０２の略全体を覆う大きさであり、複合機構部１０２に異物（生体組織、薬剤、糸等）が入り込むことを防止している。図１０及び図１３に示すように、先端カバー１６１の内面には、受動板１５８の２つのリブ１７０が嵌る軸方向の２本の溝１７５、１７５が対向して設けられている。溝１７５にリブ１７０が嵌ることにより受動板１５８が軸方向にガイドされる。受動板１５８の係合部１６８には、伝達部材１５２先端の突起１７４が係合することから、受動プーリ１５６ａは主軸部材１４４の孔１４４ａ内において、受動板１５８及び伝達部材１５２と共に軸方向に進退可能であり、且つ伝達部材１５２を基準としてロール回転が可能である。先端カバー１６１は、ギア体１４６の大径部１６２に対して螺入、圧入等の手段により固定されている。

図１２に示すように、先端カバー１６１は、その基端部がギア体１４６に外嵌されて結合（螺合、圧入等）されており、先端カバー１６１及びグリッパ３００は、ギア体１４６の回転と共にロール回転動作を行う。

グリッパ３００において、一方のグリッパ部材３０８の基端側のレバー部３１０と受動板１５８は、グリッパリンク２２０により連接されており、他方のグリッパ部材３０９の基端側のレバー部３１０と受動板１５８は、グリッパリンク２２１により連接されている。つまり、各グリッパリンク２２０、２２１の一端の孔２２０ａは、レバー部３１０の孔２１８と共にピン２２２が挿入され、他端の孔２２０ｂは、受動板１５８のリンク孔１７２と共にピン２２４が挿入されて連接されている。

詳細は後述するが、グリッパ部材３０８、３０９には、それぞれ第２通電経路Ｅ２及び第１通電経路Ｅ１が接続されるため、各レバー部３１０間は、樹脂等により形成されて絶縁性を有する段付き円筒形状の絶縁筒体４００を挟んで絶縁されている（図１０及び図１２参照）。

図１５に示すように、アイドルプーリ１４０ａは、同軸上の第１層アイドルプーリ２３２と第２層アイドルプーリ２３４の２枚が並列して構成されており、ガイドプーリ１４２ａは、同軸上の第１層ガイドプーリ２３６と第２層ガイドプーリ２３８の２枚が並列して構成されている。

図１６に示すように、ロッド８２ａのＺ１方向端部は、ワイヤ係合部２５０ａによって受動ワイヤ（可撓性部材）２５２ａの両端部に接続されている。

図１７及び図１８に示すように、ワイヤ係合部２５０ａは、ロッド８２ａの先端部２６０にローラ２６２が設けられ、該ローラ２６２に受動ワイヤ２５２ａが巻き掛けられている。ローラ２６２はピン２６４に軸支されており回転自在である。これにより、受動ワイヤ２５２ａはローラ２６２に巻きかけられながら適度に進退し、ロッド８２ａをＺ２方向に引くときに、特にヨー軸が屈曲しないような状態でも、受動ワイヤ２５２ａをＸ方向にバランスよく引くことができる。先端部２６０は、ロッド８２ａに螺設されている。この実施例では、受動ワイヤ２５２ａのＹ方向一対の張力が均一となり、長寿命化を図ることができると共に、上下両方のＹ方向一対の平行化を図ることができる。

図１５及び図１６に戻り、受動ワイヤ２５２ａは、一部がワイヤ係合部２５０ａに接続された環状の可撓性部材であり、ワイヤ以外にもロープ、樹脂線、ピアノ線及びチェーン等を用いることができる。ここで、環状とは広義であり、必ずしも全長にわたって可撓性部材が適用されている必要はなく、少なくとも各プーリに巻き掛けられる箇所が可撓性部材であればよく、直線部は剛体で接続されていてもよいことはもちろんである。

受動ワイヤ２５２ａは、駆動部材のロッド８２ａから、アイドルプーリ１４０ａのＸ１方向（第１の側方）を通り、Ｘ２方向（第２の側方）に向かい、ガイドプーリ１４２ａのＸ２方向の面を通り受動プーリ１５６ａのＸ２方向の面に至る。受動ワイヤ２５２ａは、さらに、受動プーリ１５６ａのＺ１方向の面に半周巻き掛けられてＸ１方向の面に至り、ガイドプーリ１４２ａのＸ１方向の面を通り、Ｘ２方向に向かいアイドルプーリ１４０ａのＸ２方向を通りワイヤ係合部２５０ａに至る経路で配設されている。

つまり、受動ワイヤ２５２ａは、ワイヤ係合部２５０ａを基点及び終点とする一巡の経路を構成し、アイドルプーリ１４０ａの両側方を通り、受動プーリ１５６ａに巻き掛けられ、アイドルプーリ１４０ａとガイドプーリ１４２ａとの間で交差して、略８字形状をなす。これにより、ワイヤ係合部２５０ａ及び受動ワイヤ２５２ａは、ロッド８２ａを介してトリガレバー３６に対して機械的に接続されていることになる。

アイドルプーリ１４０ａ、ガイドプーリ１４２ａ及び受動プーリ１５６ａは略同径であり、受動ワイヤ２５２ａがあまり屈曲しないように、レイアウト上の可能な範囲で適度に大径にしている。ワイヤ係合部２５０ａは、受動ワイヤ２５２ａが過度に屈曲しないように、アイドルプーリ１４０ａよりも適度に離れた位置に設けられており、受動ワイヤ２５２ａの両端部はワイヤ係合部２５０ａを頂部として鋭角を形成している。アイドルプーリ１４０ａとガイドプーリ１４２ａとの間は狭く、例えば、受動ワイヤ２５２ａの幅と略等しい隙間が形成されている。

アイドルプーリ１４０ａ、ガイドプーリ１４２ａ及び受動プーリ１５６ａには、受動ワイヤ２５２ａの抜け止めのために、上面及び下面に小さいフランジを設け、又は側面を凹形状にしてもよい。

図１６から諒解されるように、第１グリッパ駆動機構３２０ａでは、基端側から先端側に向かって、受動ワイヤ２５２ａ、アイドルプーリ１４０ａ、ガイドプーリ１４２ａ及び受動プーリ１５６ａが中心線に沿って配置されている。なお、図１０及び図１２に示すように、グリッパ３００は、伝達部材１５２等を介して受動プーリ１５６ａに連結されている。

このように構成される第１グリッパ駆動機構３２０ａでは、ロッド８２ａ（図１６参照）をＺ２方向に引き寄せると、平面視で、第１層アイドルプーリ２３２及び第２層ガイドプーリ２３８は反時計方向に回転し、第２層アイドルプーリ２３４及び第１層ガイドプーリ２３６は時計方向に回転する。このように、アイドルプーリ１４０ａ及びガイドプーリ１４２ａは、それぞれ同軸上で２枚のプーリが並列する構成であることから、当接する受動ワイヤ２５２ａの動きに従って逆方向に回転可能であり、動作がスムーズである。

図１０及び図１２〜図１４に示すように、グリッパ３００は、一対の把持部３０２が動作をするいわゆる両開き型である。グリッパ３００は、先端カバー１６１に形成された一対のグリッパベース３０４、３０４と、該グリッパベース３０４に設けられた軸孔３０５に挿入されるピン１９６を基準にして動作する一対のグリッパ部材３０８、３０９と、一対のグリッパリンク２２０、２２１とを有する。

各グリッパ部材３０８、３０９は、多少屈曲してＺ１方向に延在した最先端の把持部３０２と、把持部３０２に対して略３５°に曲がって延在するレバー部３１０とを有する。各レバー部３１０の把持部３０２寄りには、孔２１６が設けられ、レバー部３１０の端部近傍には孔２１８が設けられている。図１２に示すように、孔２１６にピン１９６が挿入されることにより、一対のグリッパ部材３０８、３０９は第３回転軸Ｏｇを中心として揺動自在となる。なお、一方のグリッパ部材３０８の孔２１６は、他方のグリッパ部材３０９の孔２１６よりも多少大径であり、ピン１９６との間に絶縁筒体４００が介在している。

各グリッパ部材３０８、３０９は、各グリッパリンク２２０、２２１と共に受動板１５８のリンク孔１７２に嵌挿されるピン２２４、２２４に連接されている。グリッパ３００を開閉するリンクとして機能する受動板１５８では、リンク孔１７２が図１４のＹ方向対称位置に２つ設けられており、一対のグリッパリンク２２０、２２１は側面視で交差する配置である。

図７、図１０及び図１２に示すように、第２グリッパ駆動機構３２０ｂは、第１グリッパ駆動機構３２０ａ（図１６参照）に対して、基本的には、折り返しプーリ３５０が付加された構成である。受動プーリ１５６ａ及び受動プーリ１５６ｂは同軸構成となっている。

図１０及び図１２に示すように、主軸部材１４４には、ピン３５２が挿入及び固定される径方向の軸孔３５４が設けられている。軸孔３５４は、孔１４４ａを経由して主軸部材１４４の筒部を貫通している。

伝達部材１５２には、ピン３５２が挿通可能な幅で軸方向に延在する長孔３５６が設けられている（図１０参照）。図１２に示すように、伝達部材１５２は、基端カバー１１６（連結シャフト１８）の軸心よりＹ１方向にややオフセットした位置に設けられるが、先端の突起１７４だけは軸心に配置させるとよい（図１２参照）。もちろん、伝達部材１５２は中心に配置してもよい。

ピン１５４は、伝達部材１５２を通り抜けてＹ２方向に突出し受動プーリ１５６ｂを軸支する。受動プーリ１５６ｂは、受動ワイヤ２５２ｂが２巻き可能な幅を有する。主軸部材１４４の孔１４４ａは、受動プーリ１５６ａ、１５６ｂ及び伝達部材１５２が挿入可能な高さを有する。受動プーリ１５６ａ及び１５６ｂは、孔１４４ａ内でピン１５４によって同軸に軸支されており、独立的に回転自在である。

ピン３５２は、孔１４４ａ内でＹ１方向からＹ２方向に向かって、長孔３５６及び折り返しプーリ３５０の中心孔に挿入されて、伝達部材１５２と受動プーリ１５６ａ及び１５６ｂが軸方向に進退可能である。折り返しプーリ３５０はピン３５２に軸支されて回転自在であり、位置は固定である。折り返しプーリ３５０は受動ワイヤ２５２ｂが２巻き可能な幅を有する。また、折り返しプーリ３５０を２層化することにより、開閉動作のときに反対方向に回転できる構成となり、受動ワイヤ２５２ｂとプーリの摩擦を低減させることができる。

図１９〜図２１に示すように、第２グリッパ駆動機構３２０ｂにおいては、受動プーリ１５６ｂよりも先端側に折り返しプーリ３５０が設けられ、受動ワイヤ２５２ｂは、受動プーリ１５６ｂと折り返しプーリ３５０とに渡って巻き掛けられている。つまり、受動ワイヤ２５２ｂは、駆動部材のロッド８２ｂのワイヤ係合部２５０ｂ（図７参照）から、アイドルプーリ１４０ｂのＸ１方向を通り、Ｘ２方向に向かい、ガイドプーリ１４２ｂのＸ２方向を通り受動プーリ１５６ｂのＸ２方向の面に至る。受動ワイヤ２５２ｂはそのままＺ１方向に向かって延在し、折り返しプーリ３５０のＸ２方向の面に達し、該折り返しプーリ３５０のＺ１方向の面に半回転巻き付けられてＺ２方向に折り返す。

受動ワイヤ２５２ｂは受動プーリ１５６ｂのＺ２方向の面に半回転巻き付けられてＸ２側を通って再度折り返しプーリ３５０に至り、再び該折り返しプーリ３５０のＺ１方向の面に半回転巻き付けられてＺ２方向に折り返す。この後、受動ワイヤ２５２ｂはガイドプーリ１４２ｂのＸ１方向からアイドルプーリ１４０ｂのＸ２方向に至り、ロッド８２ｂのワイヤ係合部２５０ｂに接続される。ワイヤ係合部２５０ａ及び受動ワイヤ２５２ａは、ロッド８２ａを介してトリガレバー３６に対して機械的に接続されていることになる。

先端動作部１２の構造について理解を容易にするために、その模式図を図７に示す。

このように構成される先端動作部１２では、図５に示すように、人手によりトリガレバー３６を十分に引くと、ロッド８２ａは受動ワイヤ２５２ａを引き寄せ、受動プーリ１５６ａ、伝達部材１５２をＺ２方向に移動させることからグリッパ３００を閉じさせることができる。つまり、ロッド８２ａや受動ワイヤ２５２ａ、受動プーリ１５６ａ等の伝達部材が牽引されることによりグリッパ３００が閉じられる。

この場合、第２グリッパ駆動機構３２０ｂについては、ロッド８２ｂは、押し出されるように配置されているため、伝達部材１５２の動作を阻害しない。

また、図６に示すように、人手によりトリガレバー３６を十分に押し出すと、伝達部材１５２及び受動プーリ１５６ａは先端側にＺ１方向に移動してグリッパ３００を開くことができる。

グリッパ３００には、トリガレバー３６を人手によって押し出す力が第２グリッパ駆動機構３２０ｂによって機械的に直接伝えられることから、弾性体のような所定の力ではなく任意の強い力で開くことができる。したがって、グリッパ３００の外側面を用いて生体組織を剥離させ、又は孔部を拡開させるような手技に対して好適に用いることができる。

また、グリッパ３００の外側面に対象物が接触した場合には、受動ワイヤ２５２ｂ、ロッド８２ｂ及びトリガレバー３６もそれ以上Ｚ１方向に動かなくなり、操作者はグリッパ３００の外側面が対象物に接触したこと、及び該対象物の硬さ等を指先で知覚することができる。

先端動作部１２は、ヨー軸動作及びロール軸動作が可能である。図９に示すように、先端動作部１２では、ヨー軸動作をする場合、ガイドプーリ１４２ａ及びガイドプーリ１４２ｂの軸（図７参照）を中心にして、それよりも先端の複合機構部１０２及びグリッパ３００がヨー方向に揺動する。先端動作部１２は、非干渉機構であることから、ヨー軸動作をしてもグリッパ３００の開度が変化することはなく、逆にグリッパ３００の開度を変化させてもヨー軸が動作することはない。グリッパ３００とロール軸の関係についても同様である。

そこで、次に、このような先端動作部１２に設けられる第１通電経路Ｅ１と第２通電経路Ｅ２の構造について説明する。

上記したように、先端動作部１２では、一対の電極部材として機能する各グリッパ部材３０８、３０９に対し、それぞれ連結シャフト１８（第２層１８ｂ）からの第１通電経路Ｅ１と、電極プラグ２１及びワイヤ８０ｂからの第２通電経路Ｅ２とが接続され、これにより高周波電源２３からの電流を生体に通電する。

基本的に、第２通電経路Ｅ２は、先端動作部１２を動作させる複数の駆動系の構造部材によって構成され、ワイヤ８０ｂからの電流を、例えば歯車体１２６、軸１１２、主軸部材１４４、伝達部材１５２、受動板１５８及びグリッパリンク２２０等を介して、グリッパ部材３０８へと通電する。一方、第１通電経路Ｅ１は、前記駆動系の構造部材を支持する外装部材（基端カバー１１６や先端カバー１６１）の周囲に配置された複数の導電性部材（筐体系の構造部材）によって構成され、連結シャフト１８からの電流をグリッパ部材３０９へと通電する。

先ず、第２通電経路Ｅ２について説明する。

図１及び図２に示すように、第２通電経路Ｅ２の基端側部分は、高周波電源２３の一方の極から、電極プラグ２１、電極棒７１、導電板７５及びワイヤガイド部７２ｂを介してワイヤ８０ｂへと接続される経路で構成されている。

図１０及び図１２に示すように、第２通電経路Ｅ２の先端側部分は、連結シャフト１８内を挿通したワイヤ８０ｂから、該ワイヤ８０ｂが接続されることで先端動作部１２に各方向の動作を付与する回転体（プーリ）等、つまり歯車体１２６の筒体１３２（歯車１３４）、軸１１２（ギア体１４６）、主軸部材１４４、伝達部材１５２、受動板１５８、ピン２２４、グリッパリンク２２０及びピン２２２を介して、一方のグリッパ部材３０８のレバー部３１０へと接続される経路で構成されている。

これら第２通電経路Ｅ２を構成する各構造部材は、アルミ、チタン及びステンレス等の金属やカーボン等の導電性を有する材質によって形成される。これにより、マニピュレータ１０の基端側から先端側へと特別に配線等を施すことなく、所定の構造部材を用いて一方のグリッパ部材３０８に通電する第２通電経路Ｅ２を構成することができる。

次に、第１通電経路Ｅ１について説明する。なお、第１通電経路Ｅ１は、高周波電源２３の他方の極を他方のグリッパ部材３０９に接続するための経路であり、第２通電経路Ｅ２を構成する各構造部材とは互いに絶縁されている。

図１及び図２に示すように、第１通電経路Ｅ１の基端側部分は、高周波電源２３の他方の極から、連結シャフト１８の第２層１８ｂへと接続される経路で構成されている。従って、連結シャフト１８の第２層１８ｂは、カーボンやアルミ等の導電性を有する材質によって構成されている。

図１１は、第１通電経路Ｅ１を構成する構造部材及びその周辺部材の分解斜視図である。図８〜図１１に示すように、第１通電経路Ｅ１の先端側部分を構成する構造部材は、基端カバー１１６の外周側に絶縁カバー部材４０２を挟んで外嵌される基端部材４０４と、先端カバー１６１の略中央の拡径部１６１ａの基端側に対して順に外嵌される回転部材４０６、波形座金（ウェーブワッシャ）４０８及び揺動部材４１０とを有する。絶縁カバー部材４０２は、連結シャフト１８が固着される基端カバー１１６の縮径部１１６ａ以外の略全体を覆うカバーであり、ＰＥＥＫ等の樹脂やセラミック等の絶縁性を有する材質によって構成される。

基端部材４０４は、絶縁カバー部材４０２によって基端カバー１１６との間が絶縁された状態で配置され、基端側の円環部４０４ａが連結シャフト１８の第２層１８ｂに接続され（図１２参照）、先端側の一対の突出片４０４ｂ、４０４ｂが基端カバー１１６の舌片部１５９、１５９に対応して延びている。突出片４０４ｂの先端は、板厚方向が二股に分割された連結部４１２を形成している。連結部４１２には、舌片部１５９の軸孔１６０ｂと同軸の軸孔４１２ａが貫通形成されている。すなわち、軸孔４１２ａは、ヨー軸となる第１回転軸Ｏｙ上に配置されている（図８参照）。

揺動部材４１０は、先端カバー１６１の基端側に周方向に摺動可能に外嵌される円環部４１０ａと、円環部４１０ａから基端部材４０４側に突出した薄板状の一対の突出片４１０ｂ、４１０ｂとを有する。図８及び図１２に示すように、突出片４１０ｂは、基端部材４０４の連結部４１２に挿入され、その端部の軸孔４１４にピン４１６が嵌合されることで軸孔４１２ａと連接される。揺動部材４１０は、ピン４１６を介して基端部材４０４に揺動可能に連結されることにより、基端部材４０４との通電可能な接触状態を維持しつつ、第１回転軸Ｏｙを軸心とした先端カバー１６１のヨー方向への揺動動作に伴って、該先端カバー１６１と共に揺動可能である（図９参照）。

回転部材４０６は、先端カバー１６１に一体的に外嵌されて拡径部１６１ａの基端側側面に当接する円環部４０６ａと、円環部４０６ａから先端側に突出した一対のピン４０６ｂ、４０６ｂとを有する。図８及び図１２に示すように、ピン４０６ｂは、先端カバー１６１の拡径部１６１ａに形成されたＺ方向の貫通孔４１８を挿通し、グリッパ部材３０８、３０９の開閉軸（第３回転軸Ｏｇ）となるピン１９６に接続される。回転部材４０６は、第２回転軸Ｏｒによるロール回転動作に対し、先端カバー１６１と一体的に回転する。このような構成にすることにより、ピン４０６ｂ、ピン１９６は、先端カバー１６１内（樹脂内部分）に配置されるため、外周面の凹凸をなくすことができ、体内の組織等への引っかかり等を防止することができる。なお、ピン４０６ｂは１本のみでもよく（例えば、図２２参照）、その形状も細径な円柱体以外の形状、例えば細い板状等であってもよい。

揺動部材４１０の円環部４１０ａと回転部材４０６の円環部４０６ａとの間には、先端カバー１６１に摺動可能に外嵌された波形座金４０８が挟持される。波形座金４０８は、揺動部材４１０及び回転部材４０６を互いに軸線方向（Ｚ方向）で離間する方向に付勢するものであり、ばね座金（スプリングワッシャ）等を用いてもよい。

従って、図９や図１２から諒解されるように、波形座金４０８の付勢力によって揺動部材４１０は基端側に押圧され、先端動作部１２の動作状態に係わらず、突出片４１０ｂ（軸孔４１４）、ピン４１６及び連結部４１２（軸孔４１２ａ）の接触状態が維持され、その通電が確保される。同様に、波形座金４０８が突っ張ることにより、揺動部材４１０の円環部４１０ａと回転部材４０６の円環部４０６ａとの間の電気的な接触状態も先端動作部１２の動作状態に係わらずに維持される。すなわち、先端カバー１６１がロール方向に回転するのに伴って回転部材４０６も一体的に回転するが、波形座金４０８を挟んで回転部材４０６と揺動部材４１０とが摺接し、その電気的な接触状態が維持される。

このように、第１通電経路Ｅ１は、連結シャフト１８の第２層１８ｂに接続される基端部材４０４と、ピン４１６によって連結部４１２と連接されることで基端部材４０４と通電可能な揺動部材４１０と、波形座金４０８を介して揺動部材４１０と通電可能な回転部材４０６と、回転部材４０６のピン４０６ｂが接続されるピン１９６とを有し、ピン１９６が他方のグリッパ部材３０９のレバー部３１０へと接続される経路で構成されている（図１２参照）。

これら第１通電経路Ｅ１を構成する各構造部材は、アルミやチタン、ステンレス等の金属やカーボン等の導電性を有する材質によって形成され、これにより、マニピュレータ１０の基端側から先端側へと特別に配線等を施すことなく、所定の構造部材を用いて他方のグリッパ部材３０９に通電する第１通電経路Ｅ１が構成される。

次に、先端動作部１２に形成される第１通電経路Ｅ１と第２通電経路Ｅ２との間を絶縁する絶縁構造について説明する。

図１２では、絶縁性を有する部材の断面ハッチングとして、樹脂性材料の断面を例示する細線及び太線を交互に記した斜線模様を用いて図示している。勿論、当該絶縁構造を構成する各絶縁部材には、ＰＥＥＫ等の樹脂以外にも、セラミック等を用いることもできる。

図１２から諒解されるように、連結シャフト１８及び基端部材４０４と、基端カバー１１６との間は、絶縁カバー部材４０２で絶縁される。ピン４１６、揺動部材４１０、波形座金４０８及び回転部材４０６と、ギア体１４６や主軸部材１４４との間は、先端カバー１６１を絶縁性を有する樹脂等によって形成することで絶縁される。一方のグリッパリンク２２０と、他方のグリッパリンク２２１との間は、グリッパリンク２２１を絶縁性を有する樹脂等によって形成すると共に、受動板１５８とグリッパリンク２２１との間に、側面視略Ｌ字状の平板からなり、絶縁性を有する樹脂等によって形成される絶縁板４２０（図１０も参照）を挟持することで絶縁される。一方のグリッパ部材３０８と、他方のグリッパ部材３０９との間は、レバー部３１０、３１０間にピン１９６の周囲も囲繞可能な絶縁筒体４００を挟持し、該絶縁筒体４００を絶縁性を有する樹脂等によって形成することで絶縁される。

このような絶縁構造により、先端動作部１２における第１通電経路Ｅ１と第２通電経路Ｅ２との間が確実に絶縁されると共に、この絶縁構造が先端動作部１２のヨー方向動作やロール方向動作、グリッパ開閉動作によっても維持されることは、図９や図１２等から明らかである。また、回転体である歯車体１２６等を支持する先端動作部１２の外装部材（例えば、基端カバー１１６や先端カバー１６１）の周囲に第１通電経路Ｅ１を配置することにより、前記外装部材の内部に形成される第２通電経路Ｅ２との間の絶縁構造を一層簡便に構成することが可能である。

図８に示すように、先端動作部１２には、グリッパ部材３０８、３０９の把持部３０２が少なくとも露出した状態で、その他の部位全体を外側から覆うチューブ状の絶縁カバー（絶縁チューブ）４２２を装着することもできる。

絶縁カバー４２２は、絶縁性を有する材質、例えばゴム製のチューブであり、このような絶縁カバー４２２を装着することにより、手術中、先端動作部１２の外側に配置された基端部材４０４や揺動部材４１０、回転部材４０６等が処置する必要のない生体部位に接触して通電してしまうことを有効に回避することができる。また、絶縁カバー４２２は、先端動作部１２の関節部１１４等の各開口部から異物（生体組織、薬剤、糸等）が入り込むことを防止する効果もある。なお、図１２等では、図示の簡略化のため、絶縁カバー４２２を省略しており、他の図面でも同様である。

このような絶縁構造を用いたことにより、第１通電経路Ｅ１と第２通電経路Ｅ２との間が確実に絶縁され、当該マニピュレータ１０をバイポーラ電気メスとして適切に使用することができる。

この場合、本実施形態に係るマニピュレータ１０では、高周波電源２３の両極からの通電経路として第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２を設けることにより、電極部材（一対の電極部材）を構成する各グリッパ部材３０８、３０９にそれぞれ通電可能である。さらに、これら第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２は、それぞれ互いに絶縁された構造部材（ワイヤ８０ｂ、歯車体１２６、連結シャフト１８及び基端部材４０４等）を利用して構成されると共に、第１通電経路Ｅ１は先端動作部１２の関節部１１４の外周に配置されている。

従って、マニピュレータ１０の基端側から先端側へと別途電線等を配線することなく、構造部材による確実な通電が可能となると共に、関節部１１４等での先端動作部１２の円滑な動作（ヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作）を確保した状態で最先端のグリッパ３００へと確実に通電することができ、当該マニピュレータ１０をバイポーラ電気メスとして適切に機能させることができる。すなわち、マニピュレータ１０の操作部１４側から先端動作部１２側へと電線等を配線する場合には、細径の連結シャフト１８内や各種回転体（プーリ）等が配設された先端動作部１２内にその配線スペースを確保する必要があり、また先端動作部１２での各動作に応じて余裕を持った配線が必要となるが、本実施形態の場合には、構造部材を有効に配線として活用しているため、上記の配線スペース確保等の問題を一挙に解消することができ、しかも先端動作部１２でのヨー方向やロール方向への動作によって通電経路が切断されることを確実に回避することができる。

また、電極部材としてグリッパ３００を備えたことにより、生体組織をグリッパ３００で確実に挟み込んで通電することができる。従って、通電による凝固能を高めることができ、他の組織への損傷を可及的に低減することができる。

次に、本実施形態に係るマニピュレータ１０に適用される先端動作部１２の変形例として、第１通電経路Ｅ１の他の構成例を順に説明する。以下の説明では、図１〜図２１に示される参照符号を付した構成要素と同一又は同様な構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２２は、第１変形例に係る先端動作部１２ａの断面側面図である。

図２２に示すように、先端動作部１２ａでは、図１２等に示す先端動作部１２から波形座金４０８を省略し、揺動部材４１０の円環部４１０ａと回転部材４０６の円環部４０６ａとを、互いの対向した側面同士が摺接するように配置することで第１通電経路Ｅ１を構成している。なお、先端動作部１２ａでは、回転部材４０６から先端側に突出してピン１９６に接続されるピン４０６ｂを１本とした構成を例示しており、以下の各変形例に係る先端動作部１２ｂ〜１２ｆについても同様である。

従って、先端動作部１２ａが第２回転軸Ｏｒを中心としたロール回転動作を行う場合には、回転部材４０６の円環部４１０ａが回転しつつ、該円環部４１０ａと円環部４０６ａとが互いに摺接し、その接触状態が維持される。つまり、各円環部４１０ａ、４０６ａが互いに摺接するスリップリングとして機能し、これにより、先端動作部１２ａの動作状態に係わらず、常に第１通電経路Ｅ１を確保しておくことができる。

なお、先端動作部１２ａでは、回転部材４０６が回転した場合であっても、該回転部材４０６と揺動部材４１０との接触状態が維持されればよい。そこで、円環部は、相対的に回転して摺接する回転部材４０６と揺動部材４１０の少なくとも一方に設けられていればよく、例えば、回転部材４０６の円環部４０６ａに代えて、ピン４０６ｂの基端が連結されて円環部４１０ａに摺接可能な図示しない小型のブロック体（図３０のブロック体４７２と略同様なもの）を先端カバー１６１の外周面に設置した構成等にしてもよく、勿論、揺動部材４１０側に該ブロック体を設けてもよい。

図２３は、第２変形例に係る先端動作部１２ｂの第１通電経路Ｅ１を構成する構造部材及びその周辺部材の分解斜視図であり、図２４は、図２３に示す先端動作部１２ｂの断面側面図である。

図２３及び図２４に示すように、先端動作部１２ｂでは、図１１や図１２に示す先端動作部１２から波形座金４０８を省略し、基端部材４０４、揺動部材４１０及び回転部材４０６に代えて、基端部材４３０、揺動部材４３２及び回転部材４３４を有することで第１通電経路Ｅ１を構成している。

基端部材４３０は、各突出片４０４ｂの先端側の外面に形成された円形の凹部４３０ａを有する。回転部材４３４は、円環部４３４ａの外周面を１周した断面円弧状の溝部である環状凹部４３４ｂを有しているが、これに限定されず、溝がない回転部材であってもよい。

揺動部材４３２は、基端側側面から一対の弾性片４３６、４３６が突出し、先端側側面から弾性片４３８が突出している。一対の弾性片４３６は、例えば板ばねで構成され、その対向する内面側に、基端部材４３０の凹部４３０ａに挿入可能且つ摺接可能な当接部４３６ａが設けられている。同様に、弾性片４３８は、例えば板ばねで構成され、その内面側に、回転部材４３４の環状凹部４３４ｂに挿入可能且つ摺接可能な当接部４３８ａが設けられている。当接部４３６ａ、４３８ａは、例えば先端に球面を設けたピンである。

図２４から諒解されるように、揺動部材４３２の各弾性片４３６、４３８は、該揺動部材４３２（先端動作部１２ｂ）の軸心方向（先端動作部１２の内側に向かう方向）への付勢力を有し、各当接部４３６ａ、４３８ａは、各弾性片４３６、４３８の付勢方向に突出している。

弾性片４３６の付勢作用下に、当接部４３６ａは、基端部材４３０の凹部４３０ａの底面に接触して押さえ付けられる。従って、先端カバー１６１の第１回転軸Ｏｙを基準としたヨー方向への揺動に伴って揺動部材４３２が揺動した場合にも、当接部４３６ａと凹部４３０ａとの接触状態が確実に維持されるため、基端部材４３０と揺動部材４３２の通電可能な接触状態が維持される。同様に、弾性片４３８の付勢作用下に、当接部４３８ａは、回転部材４３４の環状凹部４３４ｂの底面に接触して押さえ付けられる。従って、先端カバー１６１の第２回転軸Ｏｒを基準としたロール方向での回転に伴って回転部材４３４が回転しても、当接部４３８ａと環状凹部４３４ｂとの接触状態が確実に維持されるため、揺動部材４３２及び回転部材４３４の通電可能な接触状態が維持される。

これにより、先端動作部１２ｂの動作状態に係わらず、基端部材４３０、揺動部材４３２及び回転部材４３４の通電可能な接触状態を維持することができ、常に第１通電経路Ｅ１を確保しておくことができる。

なお、弾性片４３６及び当接部４３６ａは基端部材４３０に設けてもよく、この場合には揺動部材４３２に当接部４３６ａが接触する凹部等を設ければよい。同様に、弾性片４３８及び当接部４３８ａは回転部材４３４に設けてもよく、この場合には揺動部材４３２に当接部４３８ａが接触する環状凹部等を設ければよい。また、先端動作部１２ａの場合と略同様に、先端動作部１２ｂでも、揺動部材４３２と回転部材４３４の少なくとも一方に円環部を設ければよく、例えば揺動部材４３２を弾性片４３６、４３８が突出形成された小型のブロック体（図示せず）等で構成してもよい。さらに、当接部４３６ａや当接部４３８ａを省略し、弾性片４３６や弾性片４３８を直接的に基端部材４３０や回転部材４３４に対して摺接させてもよい。

図２５は、第３変形例に係る先端動作部１２ｃの断面側面図である。

図２５に示すように、先端動作部１２ｃでは、図１２等に示す先端動作部１２の波形座金４０８に代えて、揺動部材４１０に一端が連結されたコイルばね（弾性体）４４０と、該コイルばね４４０の他端が連結された当接部材４４２とを有することで第１通電経路Ｅ１を構成している。

当接部材４４２は、回転部材４０６の基端側で先端カバー１６１に外嵌された円環状に構成されている。コイルばね４４０は、揺動部材４１０と当接部材４４２との間で突っ張り、これら揺動部材４１０と当接部材４４２との間を互いに離間させる方向に付勢すると共に、揺動部材４１０と当接部材４４２との間を通電可能に接続する。

従って、先端動作部１２ｃが第２回転軸Ｏｒを中心としたロール回転動作を行う場合に回転部材４０６の円環部４１０ａが回転すると、コイルばね４４０の付勢作用下に該円環部４１０ａに対して当接部材４４２が接触状態を維持しながら互いに摺接する。これにより、先端動作部１２ｃの動作状態に係わらず、常に第１通電経路Ｅ１を確保しておくことができる。

なお、先端動作部１２ｃでは、回転部材４０６が回転した場合であっても、該回転部材４０６と揺動部材４１０との間の通電が維持されればよい。そこで、円環部は、回転部材４０６と、揺動部材４１０からコイルばね４４０を介してオフセット配置された当接部材４４２の少なくとも一方に設ければよく、例えば、回転部材４０６の円環部４０６ａに代えて、ピン４０６ｂの基端が連結され且つ当接部材４４２に摺接可能な図示しない小型のブロック体（図３０のブロック体４７２と略同様なもの）を先端カバー１６１の外周面に設けた構成等にしてもよく、勿論、当接部材４４２を円環状ではなく該ブロック体として構成してもよい。また、コイルばね４４０及び当接部材４４２は、揺動部材４１０側ではなく、回転部材４０６側に連結し、当接部材４４２がコイルばね４４０の付勢作用下に揺動部材４１０（円環部４１０ａ）に摺接するように構成してもよい。

図２６は、第４変形例に係る先端動作部１２ｄの第１通電経路Ｅ１を構成する構造部材及びその周辺部材の分解斜視図であり、図２７は、図２６に示す先端動作部１２ｄの断面側面図である。

図２６及び図２７に示すように、先端動作部１２ｄでは、図１１や図１２に示す先端動作部１２から波形座金４０８を省略し、基端部材４０４及び揺動部材４１０に代えて、基端部材４５０、揺動部材４５２及び配線部材４５４を有することで第１通電経路Ｅ１を構成している。

基端部材４５０は、実質的に基端部材４０４（図１１参照）の円環部４０４ａのみからなる構成であり、連結シャフト１８の第２層１８ｂに接続される円環状部材である。同様に、揺動部材４５２は、実質的に揺動部材４１０（図１１参照）の円環部４１０ａのみからなる構成であり、先端カバー１６１に外嵌される円環状部材である。

基端部材４５０と揺動部材４５２との間は、関節部１１４を跨ぎ、柔軟性を有する導電体からなる一対の配線部材４５４、４５４を介して電気的に接続されている。配線部材４５４は、第１回転軸Ｏｙ（関節部１１４）での揺動動作に追従して屈曲可能な柔軟な電線等で構成され、その両端がそれぞれ基端部材４５０及び揺動部材４５２に溶接等で接合される。配線部材４５４は、１本のみ又は３本以上としてもよい。

先端動作部１２ｄでは、回転部材４０６と揺動部材４５２とがスリップリングとして機能して互いに摺接し、基端部材４５０と揺動部材４５２との間は配線部材４５４によって接続されている。従って、先端動作部１２ｄの動作状態に係わらず、基端部材４５０、揺動部材４５２及び回転部材４０６の間を通電可能に接続しておくことができ、常に第１通電経路Ｅ１を確保しておくことができる。

なお、回転部材４０６と揺動部材４５２との接触状態をより良好に維持するため、例えば、揺動部材４５２のＺ方向位置を固定しておくストッパ部材（図示せず）や、揺動部材４５２を回転部材４０６側に付勢する弾性体（図示せず）等を用いてもよい。また、図２２に示す先端動作部１２ａの場合と略同様に、相対的に回転して摺接する回転部材４０６と揺動部材４５２は、少なくとも一方が円環状であればよい。さらに、基端部材４５０も円環状以外の形状であっても当然よい。

図２８は、第５変形例に係る先端動作部１２ｅの第１通電経路Ｅ１を構成する構造部材及びその周辺部材の分解斜視図であり、図２９は、図２８に示す先端動作部１２ｅの断面側面図である。

図２８及び図２９に示すように、先端動作部１２ｅでは、図１１や図１２に示す先端動作部１２から波形座金４０８及び揺動部材４１０を省略し、基端部材４０４及び回転部材４０６に代えて、基端部材４６０、回転部材４６２及び配線部材４６４を有することで第１通電経路Ｅ１を構成している。

基端部材４６０は、連結シャフト１８の第２層１８ｂに接続された円環状部材であり、外周面を１周した断面円弧状の溝部である環状凹部４６０ａを有しているが、これに限定されることなく、溝がない円環状部材であってもよい一方、回転部材４６２は、円環部４６２ａの外周面を１周した断面円弧状の溝部である環状凹部４６２ｂを有する。

基端部材４６０と回転部材４６２との間は、関節部１１４を跨ぎ、柔軟性を有する導電体からなる一対の配線部材４６４、４６４を介して電気的に接続される。配線部材４６４は、第１回転軸Ｏｙ（関節部１１４）での揺動動作に追従して屈曲可能な柔軟な電線等で構成される。配線部材４６４は、当該先端動作部１２ｅの略全体又は少なくとも関節部１１４を覆う絶縁カバー４２２（図８も参照）の内部に埋め込まれている。

上記したように、絶縁カバー４２２は、例えばゴム製のチューブである。そこで、配線部材４６４は、その略全体が絶縁カバー４２２内に埋め込まれると共に、両端側に接続された第１当接部４６４ａ及び第２当接部４６４ｂのみが絶縁カバー４２２の内周側から露出している。第１当接部４６４ａ及び第２当接部４６４ｂは、例えば先端に球面を設けたピンで構成される。

図２９に示すように、絶縁カバー４２２が先端動作部１２ｅの外周に装着されることにより、第１当接部４６４ａ及び第２当接部４６４ｂは、それぞれ基端部材４６０の環状凹部４６０ａ及び回転部材４６２の環状凹部４６２ｂの底面に接触して押さえ付けられる。

このため、先端カバー１６１の第１回転軸Ｏｙを基準としたヨー方向への揺動に伴って回転部材４６２が揺動しても、配線部材４６４を介して基端部材４６０と回転部材４６２の通電可能な接続状態が維持される。また、先端カバー１６１の第２回転軸Ｏｒを基準としてロール方向への回転に伴って回転部材４６２が回転しても、第２当接部４６４ｂと環状凹部４６２ｂとの接触状態を維持することができる。従って、先端動作部１２ｅの動作状態に係わらず、基端部材４６０及び回転部材４６２の通電可能な接続状態を維持することができ、常に第１通電経路Ｅ１を確保しておくことができる。

また、上記したように、ピン４０６ｂ、ピン１９６等は先端カバー１６１内（樹脂内部分）に配置されていることにより、外周面に凹凸が生じないため、絶縁カバー４２２は必ずしも先端部まで覆う必要はなく、少なくとも第２通電経路Ｅ２の露出部分のみを覆えばよい。

図３０は、第６変形例に係る先端動作部１２ｆの第１通電経路Ｅ１を構成する構造部材及びその周辺部材の分解斜視図であり、図３１は、図３０に示す先端動作部１２ｆの断面側面図である。

図３０及び図３１に示すように、先端動作部１２ｆでは、図１１や図１２に示す先端動作部１２から波形座金４０８及び揺動部材４１０を省略し、基端部材４０４及び回転部材４０６に代えて、基端部材４７０、回転部材４７２及びコイルばね（配線部材、弾性体）４７４を有することで第１通電経路Ｅ１を構成している。

基端部材４７０は、連結シャフト１８の第２層１８ｂに接続される小型のブロック体であり、同様に、回転部材４７２は、先端カバー１６１の外面に設置される小型のブロック体である。基端部材４７０と回転部材４７２の間は、関節部１１４を跨ぐように先端動作部１２ｆの外周に巻回されたコイルばね４７４により通電可能に接続されている。コイルばね４７４は、第１回転軸Ｏｙ（関節部１１４）での揺動動作や第２回転軸Ｏｒでの回転部材４７２の回転動作に対し、伸縮及び屈曲しながら柔軟に対応することができる。

従って、先端動作部１２ｆの動作状態に係わらず、基端部材４７０と回転部材４７２との通電可能な接続状態を維持することができ、常に第１通電経路Ｅ１を確保しておくことができる。なお、基端部材４７０と回転部材４７２は、コイルばね４７４の端部を連結可能であればよく、前記小型のブロック体以外の形状、例えば基端カバー１１６（絶縁カバー部材４０２）や先端カバー１６１に外嵌される円環部材等を用いてもよい。

本発明は、例えば、図３２に示すような手術用ロボットシステム５００に適用することもできる。

手術用ロボットシステム５００は、多関節型のロボットアーム５０２と、コンソール５０４とを有し、ロボットアーム５０２の先端には前記のマニピュレータ１０と同じ機構が設けられている。ロボットアーム５０２の先端部５０８には、操作部１４に代えて、内部に駆動部３０を収納した基部１４ａが固定され、該基部１４ａに対して作業部１６が着脱可能に取り付けられる。ロボットアーム５０２は、作業部１６を移動させる手段であればよく、据置型に限らず、例えば自律移動型でもよい。コンソール５０４は、テーブル型、制御盤型等の構成を採り得る。

ロボットアーム５０２は、独立的な６以上の関節（回転軸やスライド軸等）を有すると、作業部１６の位置及び向きを任意に設定できて好適である。先端のマニピュレータ１０を構成する基部１４ａは、ロボットアーム５０２の先端部５０８と一体化している。

ロボットアーム５０２は、コンソール５０４の作用下によって動作し、プログラムによる自動動作や、コンソール５０４に設けられたジョイスティック５０６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５０４は、前記のコントローラ２９の機能を含んでいる。作業部１６には、前記の先端動作部１２や先端動作部１２ａ〜１２ｆが設けられている。

コンソール５０４には、操作指令部としての２つのジョイスティック５０６と、モニタ５１０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５０６により、２台のロボットアーム５０２を個別に操作することが可能である。２つのジョイスティック５０６は、両手で操作し易い位置に設けられている。モニタ５１０には、軟性鏡による画像等の情報が表示される。

ジョイスティック５０６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５０２を動かすことができる。ジョイスティック５０６はマスターアームであってもよい。ロボットアーム５０２とコンソール５０４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せでよい。ジョイスティック５０６には、トリガレバー３６が設けられており、該トリガレバー３６を操作することにより、図示しないモータ（人手によって操作する入力部に連動するアクチュエータ）を介して２本のロッド８２ａ、８２ｂ（図２参照。図３２中には図示せず）が進退駆動することができる。

このような手術用ロボットシステム５００においても、上記の第１通電経路Ｅ１及び第２通電経路Ｅ２を設けた構成を備えることにより、容易にマニピュレータ１０をバイポーラ電気メスとして使用することができる。

また、本発明の構成は全て先端が多極となっているバイポーラの構成で説明しているが、これに限らず、先端が単極となっているモノポーラに適用してもよい。その場合、電極部材であえるグリッパ部材３０８を上記の第２通電経路Ｅ２の導電性部材である構造部材、動力伝達部材と絶縁することで、グリッパ部材３０８とグリッパ部材３０９との間は絶縁しない構造とすることができる。そのような構成とすることで、電極部への通電経路は、第１通電経路Ｅ１のみとなり、露出している関節部に通電させる必要がなくなるため、関節部の絶縁カバーが不要となる。また、グリッパが開いた状態でも、グリッパ部材３０８、３０９のどちらかの通電も可能となる。

なお、本発明での絶縁カバーは必ずしも、カバー部分の完全な絶縁状態を保つものではなく、構造部材、動力伝達部材である第２通電経路Ｅ２と、体内組織との直接的な接触による通電を避けることを目的とするカバーでもよい。

また、電極部材は、グリッパ形状のみならず、はさみ形状とすることで、凝固・止血を行いながらのはさみによる切断も可能となる。

本発明は、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、種々の構成乃至工程を採り得ることは勿論である。

１０…マニピュレータ１２、１２ａ〜１２ｆ…先端動作部
１４…操作部１６…作業部
１８…連結シャフト３０…駆動部
８０ａ、８０ｂ…ワイヤ８２ａ、８２ｂ…ロッド
３００…グリッパ３０８、３０９…グリッパ部材
４０４、４３０、４５０、４６０、４７０…基端部材
４０６、４３４、４６２、４７２…回転部材
４１０、４３２、４５２…揺動部材４２２…絶縁カバー

Claims

中空のシャフトと、
前記シャフト内に挿通される複数の動力伝達部材と、
前記シャフトの一端側に設けられ、前記動力伝達部材を軸線方向に進退駆動する駆動機構部と、
前記シャフトの他端側に設けられ、前記動力伝達部材の前記進退駆動によって動作される関節部を基端側に設けた先端動作部と、
を備え、
前記先端動作部は、前記駆動機構部側に接続される電源から、第１通電経路を介して通電されることにより、生体に通電可能な電極部材を有し、
前記第１通電経路は、前記関節部の外周に配置された導電性部材を有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項１記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記先端動作部は、前記動力伝達部材と、該動力伝達部材が接続されることで前記電極部材を動作させる回転体とを含み、
前記導電性部材は、前記回転体を支持する前記先端動作部の外装部材の周囲に配置され、前記電極部材と前記電源との間を通電可能に接続することを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、
前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であり、且つ、前記基端部材と通電可能に設けられた揺動部材と、
前記揺動部材の前記電極部材側に配置され、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能であり、且つ、前記揺動部材と通電可能に設けられた回転部材と、
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記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、
前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であり、且つ、前記関節部を跨いだ可撓性を有する配線部材を介して前記基端部材と通電可能に設けられた揺動部材と、
前記揺動部材の前記電極部材側に配置され、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能であり、且つ、前記揺動部材と通電可能に設けられた回転部材と、
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記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、
前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であると共に、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能な回転部材とを備え、
前記回転部材は、前記関節部を跨いだ可撓性を有する配線部材を介して前記基端部材と通電可能に設けられ、
前記配線部材は、前記基端部材に接続される第１当接端部及び前記回転部材に接続される第２当接端部のみが、少なくとも前記関節部を覆う絶縁カバーから露出した状態で、該絶縁カバーの内部に配設されていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、
前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であると共に、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能な回転部材とを備え、
前記回転部材は、前記関節部を跨いだ可撓性を有する配線部材を介して前記基端部材と通電可能に設けられ、
前記配線部材は、前記先端動作部の前記外装部材の周囲に巻回されたコイルばね形状であることを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項３〜６のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第１通電経路は前記シャフトを含むことを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項２〜７のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記シャフトは、半径方向で３層以上の構成であり、少なくとも最内層及び最外層が絶縁性を有し、その間に導電性を有する中間層が設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記電極部材の少なくとも一部を除く前記先端動作部の全体を外側から覆う絶縁カバーを備えたことを特徴とする医療用マニピュレータ。
中空のシャフトと、
前記シャフト内に挿通される複数の動力伝達部材と、
前記シャフトの一端側に設けられ、前記動力伝達部材を軸線方向に進退駆動する駆動機構部と、
前記シャフトの他端側に設けられ、前記動力伝達部材の前記進退駆動によって動作される関節部を基端側に設けた先端動作部と、
を備え、
前記先端動作部は、前記駆動機構部側に接続される電源から、第１通電経路及び第２通電経路を介してそれぞれ通電されることにより、その間で生体に通電可能な一対の電極部材を有し、
前記第２通電経路は、前記第１通電経路に対して絶縁された構造部材を含み、
前記第１通電経路は、前記第２通電経路の外周に配置されることを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項１０記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第２通電経路の前記構造部材は、前記動力伝達部材と、該動力伝達部材が接続されることで一方の前記電極部材を動作させる回転体とを含むことを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項１１記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第１通電経路は、前記回転体を支持する前記先端動作部の外装部材の周囲に配置され、他方の前記電極部材と前記電源との間を通電可能に接続する導電性部材を有することを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項１２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、
前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であり、且つ、前記基端部材と通電可能に設けられた揺動部材と、
前記揺動部材の前記電極部材側に配置され、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能であり、且つ、前記揺動部材と通電可能に設けられた回転部材と、
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１２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、
前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であり、且つ、前記関節部を跨いだ可撓性を有する配線部材を介して前記基端部材と通電可能に設けられた揺動部材と、
前記揺動部材の前記電極部材側に配置され、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能であり、且つ、前記揺動部材と通電可能に設けられた回転部材と、
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１２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、
前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であると共に、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能な回転部材とを備え、
前記回転部材は、前記関節部を跨いだ可撓性を有する配線部材を介して前記基端部材と通電可能に設けられ、
前記配線部材は、前記基端部材に接続される第１当接端部及び前記回転部材に接続される第２当接端部のみが、少なくとも前記関節部を覆う絶縁カバーから露出した状態で、該絶縁カバーの内部に配設されていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項１２記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記導電性部材は、前記電源と通電可能に接続された基端部材と、
前記基端部材の前記電極部材側に配置され、前記関節部でのヨー方向乃至ピッチ方向への揺動動作に伴って一体的に揺動可能であると共に、前記先端動作部の軸線方向に沿ったロール方向への回転動作に伴って一体的に回転可能な回転部材とを備え、
前記回転部材は、前記関節部を跨いだ可撓性を有する配線部材を介して前記基端部材と通電可能に設けられ、
前記配線部材は、前記先端動作部の前記外装部材の周囲に巻回されたコイルばね形状であることを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記一対の電極部材は、前記第１通電経路に接続される他方の前記電極部材が前記回転部材に接続された軸部材によって軸支され、前記第２通電経路に接続される一方の前記電極部材が絶縁筒体を介して前記軸部材によって軸支されることにより、互いに開閉可能であることを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記第１通電経路は、前記シャフトを含むことを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記シャフトは、半径方向で３層以上の構成であり、少なくとも最内層及び最外層が絶縁性を有し、その間に導電性を有する中間層が設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
請求項１０〜１９のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
前記一対の電極部材の少なくとも一部を除く前記先端動作部の全体を外側から覆う絶縁カバーを備えたことを特徴とする医療用マニピュレータ。