JP2013220109A - 医療用マニピュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】処置対象に処置を行うエンドエフェクタの動作性を一層高める。
【解決手段】マニピュレータ１０は、シャフト１６と、グリッパ１２を有する先端動作部１４と、グリッパ１２を動作させるハンドル１８とを備える。シャフト１６は、ハンドル１８に装着固定される外筒８４と、外筒８４内を挿通する内筒８６とを備える。ハンドル１８は、外筒８４と相対的に内筒８６を先端及び基端方向に移動させる進退移動機構９８と、進退移動機構９８により内筒８６が先端側に移動した位置と基端側に移動した位置との間で、外筒８４と相対的に内筒８６を回転させる回転機構８８とを備える。
【選択図】図２０

Description

本発明は、エンドエフェクタを生体内に挿入して、処置対象に処置を施すことが可能な医療用マニピュレータに関する。

外科的治療では、患者に対し開腹や開胸を行わずに、小さな孔を開けて鉗子や鋏等を挿入し、体内の病変した生体組織等に所望の処置を施す手技（いわゆる内視鏡手術）が行われている。近年では、この種の手技において、鉗子や鋏の他に、生体内でより自由度の高い動作を行うことができる医療用マニピュレータが使用されている。

例えば、特許文献１に開示されている医療用マニピュレータは、手技時に、シャフトの先端側に設けられたエンドエフェクタが生体内に挿入される。このエンドエフェクタは、処置対象を把持して通電することが可能なグリッパとして構成されている。グリッパは、シャフトの基端側に設けられる操作部（本体部）から動作力が伝達されることで、姿勢の変動（例えば、シャフトの軸方向と異なる方向にグリッパを傾けるヨー動作、グリッパを軸中心に回転させるロール動作等）や開閉動作が行われる。

医療用マニピュレータを用いて手技を行う場合は、患者の腹部等に複数の孔を開けて内視鏡（カメラ）や鉗子を挿入すると共に、医療用マニピュレータを先端（グリッパ）側から挿入する。そして、カメラの監視下に、生体内の生体組織（処置対象）にグリッパを送達し、このグリッパの閉動作により生体組織を把持して通電する処置を行う。グリッパの送達時や生体組織の処置時には、本体部から伝達される動作力に基づき、グリッパの状態（姿勢や開閉）が生体内で自由に変更される。

特開２０１１−７２５７０号公報

本発明は、上述した医療用マニピュレータに関連してなされたものであり、処置対象に処置を行うエンドエフェクタの動作性を一層高めることが可能であり、これにより効率的且つ正確な処置を施す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。

前記の目的を達成するために、本発明は、シャフトと、前記シャフトの先端に設けられ、処置対象に処置を行うエンドエフェクタを有する先端動作部と、前記シャフトの基端に設けられ、人からの入力に基づき前記エンドエフェクタを動作させる本体部とを備える医療用マニピュレータであって、前記シャフトは、前記本体部に装着固定される外筒と、前記外筒内を挿通し前記先端動作部に動作力を伝達させる内筒とを備え、前記本体部は、前記外筒に対して前記内筒を先端及び基端方向に移動させる進退移動機構と、前記進退移動機構により前記内筒が先端側に移動した位置と基端側に移動した位置との間で、前記外筒に対し前記内筒を回転させる回転機構とを備えることを特徴とする。

上記によれば、本体部に進退移動機構及び回転機構を備えることで、内筒を先端及び基端方向に移動させると共に、内筒を回転させることができ、この内筒の動作をシャフトの先端に設けられる先端動作部に良好に伝達することができる。したがって、先端動作部に設けられるエンドエフェクタは、２種類の動作力に応じて種々の動作（姿勢変動や開閉動作等）を容易に行うことができる。すなわち、医療用マニピュレータは、進退移動機構及び回転機構を有することにより、エンドエフェクタに高い動作性が得られ、処置対象の処置を効率的且つ正確に実施することができる。

この場合、前記回転機構は、前記内筒に装着される従動ギアと、前記従動ギアに噛み合い該従動ギアを回転させる主動ギアとを有し、前記従動ギア及び前記主動ギアの少なくともいずれか一方の軸方向長さが前記進退移動機構による前記内筒の移動量よりも長いとよい。

このように、従動ギア及び主動ギアのいずれか一方の軸方向長さが進退移動機構による内筒の移動量よりも長いことで、進退移動機構により内筒が先端及び基端方向に移動しても、従動ギアと主動ギアを常に噛み合わせることができる。よって、従動ギアが装着される内筒を安定的に回転させることができる。

また、前記回転機構は、人による回転操作に基づき前記主動ギアを回転させる回転操作部を備え、前記回転操作部は、前記本体部の近傍位置に設けられ、前記本体部の幅よりも狭く形成されていることが好ましい。

このように、回転操作部が本体部の近傍位置に設けられることで、医療用マニピュレータのユーザは、本体部を把持した状態で近傍位置にある回転操作部を簡単に操作することができる。また、回転操作部が本体部の幅よりも狭く形成されていることで、手技中に医療機器（鉗子や医療用マニピュレータ等）を複数使用する場合に、回転操作部が医療機器に干渉することを低減させることができる。

さらに、前記回転機構は、前記回転操作部の回転にともない回転するラッチ用歯車と、前記ラッチ用歯車に弾性的に当接するラッチ片とを備え、前記ラッチ用歯車は、前記回転操作部の回転操作量に基づき前記ラッチ片を弾性変形させる凹凸面を有するとよい。

このように、回転操作部の回転にともない回転するラッチ用歯車と、ラッチ用歯車に弾性的に当接するラッチ片とが設けられることで、回転操作部を操作する際に、ユーザにラッチ感を与えることができる。これにより、ユーザは回転操作部の回転量を感覚的に認識することができ、内筒の回転を容易に調整することができる。

またさらに、前記進退移動機構は、前記内筒に装着され周方向に延在する環状の溝部が形成された回転軸部材と、前記内筒を回転可能な状態としたまま前記溝部に挿入される突部を有し、前記突部を先端及び基端方向に変位させる動体とを備える構成とするこができる。

これにより、動体の動作に基づき、突部が先端及び基端方向に変位し、突部が挿入されている溝部を有する回転軸部材も先端及び基端方向に移動する。従って、回転軸部材が装着されている内筒を先端及び基端方向にスムーズに移動させることができる。また、回転軸部材は、周方向に環状の溝部が形成されているため、突部と相対的に回転可能となっており、簡単な構成で内筒の回転を許容することができる。

本発明によれば、処置対象に処置を行うエンドエフェクタの動作性を一層高めることが可能であり、これにより効率的且つ正確な処置を施すことができる。

本実施の形態に係る医療用マニピュレータの全体構成を示す斜視図である。 図１のマニピュレータの先端動作部を拡大して示す要部斜視図である。 図３Ａは、図１のマニピュレータの通電動作を概略的に説明する第１説明図であり、図３Ｂは、図１のマニピュレータの通電動作を概略的に説明する第２説明図である。 図４Ａは、図１のマニピュレータのヨー動作を概略的に説明する第１説明図であり、図４Ｂは、図１のマニピュレータのヨー動作を概略的に説明する第２説明図である。 図１のマニピュレータのロール動作を概略的に説明する説明図である。 図６Ａは、図１のマニピュレータの開閉動作を概略的に説明する第１説明図であり、図６Ｂは、図１のマニピュレータの開閉動作を概略的に説明する第２説明図である。 図１のマニピュレータの先端側を拡大して示す部分分解斜視図である。 図１のマニピュレータの湾曲部を拡大して示す部分分解斜視図である。 図１のマニピュレータのハンドルを拡大して示す部分分解斜視図である。 図１のマニピュレータのヨー動作を説明する概略平面図である。 図１のマニピュレータのヨー動作を説明する部分斜視図である。 図１のハンドルの内部の組付状態を説明する部分斜視図である。 図１３Ａは、図１のマニピュレータの湾曲部を示す要部側面図であり、図１３Ｂは、マニピュレータの湾曲部を示す要部平面図であり、図１３Ｃは、図１３ＢのＸＩＩＩＣ−ＸＩＩＩＣ線断面図である。 図１４Ａは、図１３Ａの関節部材を拡大して示す一部斜視図であり、図１４Ｂは、関節部材の組付状態を拡大して示す部分斜視図である。 図１のマニピュレータのロール動作を説明する概略側面図である。 図１のハンドルの内部の組付状態を説明する部分斜視図である。 図１のマニピュレータの先端部分を一部切り欠いて示す要部斜視図である。 図１８Ａは、図１のマニピュレータの先端部分を示す平面断面図であり、図１８Ｂは、図１のマニピュレータの先端部分を示す側面断面図である。 図１のグリッパの開閉動作を説明する概略斜視図である。 図２０Ａは、図１９のハンドル側の動作を説明する第１側面図であり、図２０Ｂは、図１９のハンドル側の動作を説明する第２側面図である。 図２１Ａは、図１のグリッパを示す要部平面図であり、図２１Ｂは、グリッパの開状態を示す部分平面図であり、図２１Ｃは、グリッパの閉状態を示す部分平面図である。

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て詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係る医療用マニピュレータの全体構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る医療用マニピュレータ（以下、単にマニピュレータ１０という）は、内視鏡手術等の手技に用いられ、処置対象Ｘとなる生体組織に通電して所定の処置（例えば、熱による焼灼等）を行うように構成されている。マニピュレータ１０が処置を行う処置対象Ｘとしては、例えば、腫瘍（病変部）、筋肉、血管、或いは神経等の生体組織が挙げられる。

マニピュレータ１０のエンドエフェクタは、処置対象Ｘを挟み込むことで処置対象Ｘに通電するグリッパ１２（電気メス）として構成されている。マニピュレータ１０の内部には、このグリッパ１２の送達及び挟み込み（通電動作）を実施するために種々の機構が設けられる。以下、このマニピュレータ１０について具体的に説明していく。

マニピュレータ１０は、図１に示すように、処置対象Ｘに処置を行うグリッパ１２を有する先端動作部１４と、先端動作部１４の基端側に接続され基端方向に延在するシャフト１６と、シャフト１６の基端側に設けられ人からの操作（入力）に基づき先端動作部１４を動作させるハンドル１８（本体部）とを備える。また、マニピュレータ１０のハンドル１８には、先端動作部１４を動作させる際に所望の電力を供給するコントローラ２０が接続されると共に、グリッパ１２に通電（高周波電圧を供給）する高周波電源部２２が接続される。

マニピュレータ１０の使用時には、ユーザ（医師等の手技者）によりハンドル１８が把持及び操作されて、マニピュレータ１０の先端側（先端動作部１４及びシャフト１６の先端側）が患者の体内に挿入される。この際、ユーザは、患者の体表の所定位置に小径の孔を開けて、炭酸ガスを注入すると共にトラカール２４を装着し、このトラカール２４を介してシャフト１６を挿入していく。また、マニピュレータ１０の先端側が体内に挿入された状態では、内視鏡の監視下に、グリッパ１２の姿勢変動及び開閉動作を適宜実施する。これによりグリッパ１２を処置対象Ｘに送達して、この処置対象Ｘに通電する処置を行う。

なお、エンドエフェクタの構成は、処置対象Ｘに通電するグリッパ１２に限定されるものではなく種々の構成を取り得ることは勿論である。例えば、エンドエフェクタとしては、生体組織を切断する鋏やメス（ブレード）を適用してもよく、また医療機器（鉗子、針等）を把持する把持器具として構成し、把持した医療機器により処置対象Ｘに処置を施すこともできる。

図２に示すように、グリッパ１２の姿勢変動と開閉動作は、マニピュレータ１０の先端側の先端動作部１４において実施される。グリッパ１２の姿勢変動としては、シャフト１６の軸Ｏｓに対し横方向（ヨー方向）に反るようにグリッパ１２を傾動させるヨー動作と、グリッパ１２の軸Ｏｒを中心に回転するロール動作とが挙げられる。勿論、グリッパ１２の姿勢変動は、ヨー動作とロール動作に限定されるものではなく、例えば、シャフト１６の軸Ｏｓに対し縦方向（ピッチ方向）に傾動させるピッチ動作が行われてもよい。

グリッパ１２は、２つのグリッパ部材（第１グリッパ部材２６、第２グリッパ部材２８）によって構成され、グリッパ保持部材３０に開閉可能に保持される。第１及び第２グリッパ部材２６、２８は、グリッパ保持部材３０の縦方向の軸Ｏｇを基点として、その先端部分が開閉動作する。グリッパ保持部材３０の基端側は、円筒状に形成された外殻部材３２に回転可能に挿入されている。外殻部材３２の基端側には、先端動作部１４のヨー動作を行う湾曲部３４（関節部）が連結されている。

湾曲部３４は、剛性を有する材質として、例えばステンレス鋼からなる複数（図２では５つ）の関節部材３６を軸方向に並設して構成される（以下、関節部材３６に対し先端側から順にＡ〜Ｅの符号を付して説明を行う場合もある）。隣接する関節部材３６同士は、ヒンジ部３８において互いに屈曲可能に連結される。また、関節部材３６は、最も先端側の関節部材３６Ａが外殻部材３２に屈曲可能に連結され、最も基端側の関節部材３６Ｅがシャフト１６の先端部に連結固定される。なお、本実施の形態では、関節部材３６の材質としてステンレス鋼を用いているが、これに限定されず、耐久性に優れ、本機能を達成できるものであればよい。例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）を用いてもよい。

先端動作部１４のヨー動作は、関節部材３６Ｅを動作支点として５つのヒンジ部３８が連動的に屈曲していくことによってなされる。つまり、外殻部材３２及び関節部材３６Ａ〜３６Ｄが略同じ角度ずつヨー方向に傾くことにより、湾曲部３４の先端側のグリッパ１２及びグリッパ保持部材３０が一体的に傾く。湾曲部３４のヨー動作の可動範囲は適宜設定することができるが、例えば、グリッパ１２の軸Ｏｒがシャフト１６の軸Ｏｓに直交する範囲、すなわちグリッパ１２が左右１８０°傾く範囲に設定すると、体内の広い範囲にグリッパ１２を臨ませることができる。

一方、先端動作部１４のロール動作は、グリッパ保持部材３０を外殻部材３２と相対的に回転させることによってなされる。つまり、湾曲部３４に連結される外殻部材３２は、回転方向に対し固定状態となっており、この外殻部材３２に対してグリッパ保持部材３０が回転する。このため、グリッパ１２もグリッパ保持部材３０と一緒に回転する。また、本実施の形態では、ロール動作の可動範囲（グリッパ１２の回転範囲）が無制限に設定されている。

さらに、グリッパ１２の開閉動作は、グリッパ保持部材３０に保持された状態で第１及び第２グリッパ部材２６、２８が開閉する（すなわち、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の先端部分が近接（当接）及び離間する）ことによりなされる。このグリッパ１２の開閉動作は、グリッパ１２の姿勢変動に依らず、ユーザの操作に基づき所望のタイミングで実施可能となっている。

以上のグリッパ１２の姿勢変動（ヨー動作及びロール動作）、グリッパ１２の開閉動作は、シャフト１６から先端動作部１４に伝達される動作力に基づき行われる。

図１に戻り、先端動作部１４に連なるシャフト１６は、所定長さ（例えば、３５０ｍｍ）直線状に延在し、その基端部にハンドル１８が接続される。シャフト１６は、先端動作部１４の動作力をハンドル１８から伝達する機能を有している。また、手技中は、シャフト１６の基端側が患者の体外に露出されて、マニピュレータ１０（シャフト１６）の位置や角度が外部から操作されることで、体内に挿入された先端動作部１４の挿入角度や挿入量が変更される。

ハンドル１８は、ユーザが片手で把持しやすいようにピストル型に形成されたハンドル本体４０と、このハンドル本体４０の基端側上部に着脱自在に取り付けられる駆動ユニット４１とを有する。また、ハンドル本体４０は、シャフト１６の軸方向と同方向に延在する胴体部４２と、胴体部４２の下側から下方に延在する把持部４４とにより構成されている。

胴体部４２は、比較的大きな容積からなる内部空間（図示せず）を有し、この内部空間には上述した先端動作部１４の動作（ヨー動作、ロール動作、グリッパ１２の開閉動作）を実施させる種々の機構が設けられる。一方、駆動ユニット４１の内部には、先端動作部１４のヨー動作の駆動源となる駆動モータ４６（図１１参照）が収容されている。また、駆動ユニット４１には、上述したコントローラ２０及び高周波電源部２２が接続されている。コントローラ２０は、図示しない電源に接続され、駆動モータ４６の回転駆動を制御する機能を有している。高周波電源部２２は、ユーザの操作に基づき、グリッパ１２に電力（高周波電圧）を供給する機能を有している。

胴体部４２の側面には、先端動作部１４のヨー動作の操作がなされるスイッチ４８（傾動操作部）が設けられている。また、胴体部４２の先端側でシャフト１６の接続部分には、先端動作部１４のロール動作の操作がなされる回転ハンドル５０（ロール操作部）がシャフト１６の外側を囲うように設けられている。さらに、胴体部４２の下側で把持部４４の前方には、グリッパ１２の開閉動作の操作がなされるトリガー５２（開閉操作部）が設けられている。

把持部４４は、胴体部４２の軸方向中間部よりもやや先端側に形成されており、ユーザが片手で把持部４４を把持した状態では、その把持した片手の指によりスイッチ４８、回転ハンドル５０及びトリガー５２が操作可能となるように構成されている。

先端動作部１４の動作は、スイッチ４８、回転ハンドル５０及びトリガー５２がユーザに適宜操作されることで行われる。本実施の形態に係るマニピュレータ１０は、グリッパ１２の姿勢変動（ヨー動作、ロール動作）、開閉動作、及びグリッパ１２の開閉動作に基づく通電動作が相互に連動することで、処置対象Ｘの処置を行うものであるが、以下の説明では、発明の理解を容易にするため、各動作に関わる構成の概要について個別に説明していくこととする。

図３Ａは、図１のマニピュレータ１０の通電動作を概略的に説明する第１説明図であり、図３Ｂは、図１のマニピュレータ１０の通電動作を概略的に説明する第２説明図である。先ず、マニピュレータ１０において通電動作を可能とする構成を概略的に説明する。

マニピュレータ１０は、上述したようにグリッパ１２による処置対象Ｘの把持にともない、この処置対象Ｘに通電する機能を有している。このため、第１及び第２グリッパ部材２６、２８は、金属材からなり、処置対象Ｘに通電する電極（プラス電極とマイナス電極）に構成されている。すなわち、本実施の形態に係るグリッパ１２はバイポーラ式の電気メスである。勿論、これに限定されるものではなく、エンドエフェクタをモノポーラ式の電気メスとして構成してもよい。

第１グリッパ部材２６と第２グリッパ部材２８は、１つの支点ピン５４（図２参照）により絶縁状態で枢支されている。開閉動作の動作力を受けると、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の先端部分は、支点ピン５４を支点として近接又は離間する。そのため、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の先端部分同士が離間した開状態では通電が遮断されるが、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の先端部分同士が当接する閉状態（処置対象Ｘを挟んで間接的に閉状態となる状態も含む）では、第１及び第２グリッパ部材２６、２８間の通電がなされ、処置対象Ｘにも通電される。

第１及び第２グリッパ部材２６、２８の基端側には、それぞれ金属材５６（通電経路）が電気的に接続される。２極の金属材５６（例えば、銅線）は、湾曲部３４及びシャフト１６の延在部分において、絶縁材５８によって被覆され、さらに２つの絶縁材５８が溶着や接着により１つにまとめられた導線６０として延在している。この導線６０はシャフト１６と共に基端方向に延在しハンドル１８内に挿入されている。本実施の形態では、この導線６０が湾曲部３４及びシャフト１６の軸心（軸Ｏｓ）を通るように配設されている。従って、先端動作部１４やシャフト１６の側面に、導線を別途配線する必要がなくなるため、先端動作部１４の動作による導線の絡み合い等が回避され、通電を良好に行うことができる。

導線６０は、ハンドル１８内に挿入されるシャフト１６の基端側まで延在しており、導線６０内の２つの金属材５６がシャフト１６に設けられた一対の円筒端子６２（回転端子）にそれぞれ接続されている。一対の円筒端子６２にはそれぞれ接触端子６４が接触しており、この接触端子６４がハンドル１８外部の高周波電源部２２に接続されている。

図４Ａは、図１のマニピュレータ１０のヨー動作を概略的に説明する第１説明図であり、図４Ｂは、図１のマニピュレータ１０のヨー動作を概略的に説明する第２説明図である。次に、ヨー動作を実施する構成について概略的に説明する。

マニピュレータ１０のヨー動作は、上述したように、先端動作部１４の湾曲部３４によって実現される。軸方向に並ぶ５つの関節部材３６の幅方向内側面には、一対のベルト（第１ベルト６６、第２ベルト６８）が挿通しており、各関節部材３６は、第１及び第２ベルト６６、６８を摺動自在に保持している。第１及び第２ベルト６６、６８は、先端側が外殻部材３２に連結され、基端側がシャフト１６の内部を延在する一対の半円管（第１半円管７０、第２半円管７２：曲げ動作力伝達部材）に連結されている。

第１及び第２半円管７０、７２は、シャフト１６内を挿通してハンドル１８まで延在しており、ハンドル１８の内部に設けられた一対のスライド部材（第１スライド部材７４、第２スライド部材７６）に連結されている。第１及び第２スライド部材７４、７６は、互いに対向する位置に配置され、それぞれの対向面にはラック７８が形成されている。また、第１及び第２スライド部材７４、７６の間には、両方のラック７８に噛み合う１つのピニオン８０（回転部材）が配設されており、このピニオン８０は、後述する複数のギアを介して機械的に駆動モータ４６に接続されている。

このように構成されたマニピュレータ１０では、例えば、図４Ｂに示すように、駆動モータ４６の回転駆動によりピニオン８０を時計方向に回転させると、第１スライド部材７４が基端方向にスライド移動し、第２スライド部材７６が先端方向にスライド移動する。このため、第１スライド部材７４に連結された第１半円管７０が基端方向にスライド移動し、第２スライド部材７６に連結された第２半円管７２が先端方向にスライド移動する。先端動作部１４（湾曲部３４）には、この第１及び第２半円管７０、７２の動作力が伝達される。

すなわち、湾曲部３４と相対的に第１ベルト６６が基端方向に移動して湾曲部３４内の第１ベルト６６が短くなり、湾曲部３４と相対的に第２ベルト６８が先端方向に移動することで、湾曲部３４内の第２ベルト６８が長くなる。その結果、５つの関節部材３６が短くなった第１ベルト６６側に連動して傾くことなり、関節部材３６の先端側に連結されている外殻部材３２を傾動させ、グリッパ１２及びグリッパ保持部材３０をシャフト１６の軸Ｏｓに対し横方向（ヨー方向）に動作させる。

図５は、図１のマニピュレータ１０のロール動作を概略的に説明する説明図である。次に、ロール動作を実施する構成について概略的に説明する。

マニピュレータ１０のロール動作は、上述したように、外殻部材３２と相対的にグリッパ１２及びグリッパ保持部材３０が回転することによって実現される。グリッパ保持部材３０の基端側には、回転自在な中空チューブ８２が接続されており、この中空チューブ８２が湾曲部３４（５つの関節部材３６）の内部を挿通している。中空チューブ８２は、湾曲部３４の湾曲に追従可能な可撓性を有し、湾曲部３４に追従して湾曲しても回転することができるトルクチューブとして構成されている。この中空チューブ８２の内部には、導線６０（図３Ａ参照）が挿通されている。中空チューブ８２の外径は、２．５ｍｍ〜３．０ｍｍであることが好ましく、本実施の形態では、２．７ｍｍとして説明する。

湾曲部３４に接続されるシャフト１６は、外観を構成し軸方向に延在する外筒８４と、外筒８４の内部を挿通する内筒８６とを有する二重管構造となっている。中空チューブ８２は、シャフト１６の内筒８６に接続されており、この内筒８６から回転方向の動作力（回転トルク）が伝達されて回転する。

外筒８４の基端側は、ハンドル１８の内部に挿入され、ハンドル１８の先端位置で連結固定される。一方、内筒８６は、外筒８４よりも基端方向に延在し、ハンドル１８内部の回転機構８８によって回転自在に軸支されている。回転機構８８は、複数のギアを有しており、内筒８６は、この複数のギアを介してハンドル１８の先端側に設けられた回転ハンドル５０に機械的に接続される。回転ハンドル５０は、外筒８４の周方向に沿って回転自在となっている。

従って、ユーザが手動により回転ハンドル５０を回転操作すると、回転ハンドル５０の回転トルクが基端側のハンドル１８内に伝達され、回転機構８８を介して内筒８６を回転させる。中空チューブ８２には、この内筒８６の回転方向の動作力が伝達され、内筒８６と共に該中空チューブ８２が回転する。その結果、中空チューブ８２の先端側に接続されているグリッパ保持部材３０（グリッパ１２）が、グリッパ１２の軸Ｏｒを中心に回転する。特に、本実施の形態に係るマニピュレータ１０は、グリッパ１２、グリッパ保持部材３０、中空チューブ８２及び内筒８６が、外殻部材３２、湾曲部３４及び外筒８４に対し分離状態で配設され、無制限に回転可能となっている。従って、グリッパ１２は、ロール動作による姿勢の変動を何度でも行うことができる。

図６Ａは、図１のマニピュレータ１０の開閉動作を概略的に説明する第１説明図であり、図６Ｂは、図１のマニピュレータ１０の開閉動作を概略的に説明する第２説明図である。次に、開閉動作を実施する構成について概略的に説明する。

グリッパ１２の開閉動作は、ハンドル１８からグリッパ１２に対し先端及び基端方向の動作力を伝達することによって実現される。第１及び第２グリッパ部材２６、２８は、相互を枢支する支点ピン５４よりも基端側に斜め後方に延出する延出部９０を備え、この延出部９０には長孔９２が形成されている。グリッパ保持部材３０の内部には、このグリッパ保持部材３０と相対的に進退移動（すなわち、先端及び基端方向に移動）可能な移動体９４が配設され、移動体９４に取り付けられる可動ピン９６が長孔９２に挿入されている。グリッパ保持部材３０と移動体９４の配設関係は、ロール動作時にはグリッパ保持部材３０と移動体９４が共に動作するが、開閉動作時にはグリッパ保持部材３０が動作せずに移動体９４が進退移動する関係性となっている。このため、グリッパ保持部材３０の支点ピン５４に対し、可動ピン９６（移動体９４）が近接及び離間する。

移動体９４の基端側には、上述した中空チューブ８２が接続されている。移動体９４は、中空チューブ８２から先端及び基端方向の動作力が伝達されることにより進退移動がなされる。また、中空チューブ８２の基端側には、上述した内筒８６が接続されており、この内筒８６の基端側にはハンドル１８内の進退移動機構９８が接続されている。進退移動機構９８は、複数のリンクを有し、内筒８６とハンドル１８の下側に設けられたトリガー５２とを機械的に接続している。

例えば、ユーザが手動によりトリガー５２の引き操作を行うと、トリガー５２の操作力が基端側のハンドル１８内に伝達され、進退移動機構９８を介して内筒８６を基端方向に移動させる。この内筒８６の基端方向の動作力は、中空チューブ８２により移動体９４に伝達され、移動体９４の後退移動がなされる。逆に、トリガー５２の押出操作を行うと、移動体９４の進出移動がなされる。

図６Ａに示すように、移動体９４が進出した位置（可動ピン９６が長孔９２の先端側に位置する状態）では、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の延出部９０が可動ピン９６において交差するため、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の先端部分が離間して開状態となる。図６Ｂに示すように、移動体９４が後退移動した位置（可動ピン９６が長孔９２の基端側に位置する状態）では、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の長孔９２がガイドされて各延出部９０が互いに近接する（重なる）ように動作する。従って、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の先端部分も互いに近接して閉状態となる。このように、グリッパ１２は、中空チューブ８２から先端及び基端方向の動作力が伝達されることで開閉動作が実施される。

図７は、図１のマニピュレータ１０の先端側を拡大して示す部分分解斜視図であり、図８は、図１のマニピュレータ１０の湾曲部３４を拡大して示す部分分解斜視図であり、図９は、図１のマニピュレータ１０のハンドル１８を拡大して示す部分分解斜視図である。次に、図７〜図９を参照して、本実施の形態に係るマニピュレータ１０を構成する部材について具体的に説明していく。

グリッパ１２を構成する第１及び第２グリッパ部材２６、２８は、先端部分が下側に湾曲しつつ先端方向に延出する形状からなり、互いの対向面には鋸状の噛合歯１００が形成されている。第１及び第２グリッパ部材２６、２８の噛合歯１００は閉状態で互いに噛み合う。また、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の延出部９０は、所定の板厚（例えば、０．５ｍｍ）からなる平板状に形成され、噛合歯１００の基端部から延在している。延出部９０の先端寄りには、支点ピン５４が挿入される丸孔１０２が穿設され、支点ピン５４はこの丸孔１０２に嵌め込まれる絶縁リング１０４に軸支される。延出部９０の基端側には、長孔９２が穿設され、可動ピン９６はこの長孔９２に絶縁筒１０６を介して挿入される。また、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の各延出部９０は、グリッパ保持部材３０先端側の隙間１０８にそれぞれ挿入される。

グリッパ保持部材３０は、板状の保持板１１０が三又に分岐して前記隙間１０８を有するように先端方向に延出する保持部材側三又部１１２と、保持部材側三又部１１２の基端側に連なり基端方向に延出する係合筒部１１４とからなる。３つの保持板１１０の先端部分には、支点ピン５４が挿入される支点ピン用孔１１６が形成され、支点ピン用孔１１６の基端側には可動ピン９６が挿入される可動ピン用長孔１１８が形成される。係合筒部１１４の外面には、周方向に沿って径方向外側に突出する突出部１２０が設けられる。また、保持部材側三又部１１２と係合筒部１１４の内部には、移動体９４が挿入される摺動空間１２２（図１８Ａ参照）が連なるように形成されている。

支点ピン５４は、第１及び第２グリッパ部材２６、２８を隙間１０８に配設した状態で支点ピン用孔１１６に挿入され、端部がワッシャ１２４に固定されることで第１及び第２グリッパ部材２６、２８を枢支する。可動ピン９６は、第１及び第２グリッパ部材２６、２８が支点ピン５４により固定され、且つ摺動空間１２２に移動体９４が挿入された状態で、長孔９２及び可動ピン用長孔１１８に挿入され、その端部がワッシャ１２６に固定されることで、長孔９２及び可動ピン用長孔１１８に対し進退自在に配設される。

移動体９４は、グリッパ保持部材３０と同様に、板状の保持板１２８が三又に分岐して前記隙間１０８と同じ幅からなる隙間１３０を有するように先端方向に延出する移動体側三又部１３２と、移動体側三又部１３２の基端側に連なり基端方向に延出する挿入部１３４とを有する。３つの保持板１２８の先端部分には可動ピン用丸孔１３６が形成され、この可動ピン用丸孔１３６に可動ピン９６が挿入されることで、移動体９４との取付がなされる。また、移動体９４の挿入部１３４には円筒体１３８が挿入される。なお、移動体９４の３つの保持板１２８のうち中央に延出する保持板１２８ａは絶縁材料によって構成されている。

円筒体１３８は、軸方向に所定長さ（例えば、６ｍｍ）延設され、その内部には中空空間１４０が形成されている。円筒体１３８の先端部には上述した挿入部１３４が挿入され、円筒体１３８の基端部には第１コネクタ１４２が挿入される。

第１コネクタ１４２は、中間部にフランジ部１４４を有し、このフランジ部１４４から先端方向に延出する先端接続突部１４６と、基端方向に延出する基端接続突部１４８とを有する。この第１コネクタ１４２は、先端接続突部１４６が円筒体１３８内に挿入され、基端接続突部１４８が中空チューブ８２内に挿入されることで、円筒体１３８と中空チューブ８２とを接続させる。円筒体１３８は、中空チューブ８２（第１コネクタ１４２）が接続された状態で外殻部材３２の内部に挿入される。

外殻部材３２は、グリッパ保持部材３０の係合筒部１１４が挿入される先端側筒部１５０と、円筒体１３８が挿入される基端側筒部１５２とからなる。先端側筒部１５０は、片側半分が分離可能な円弧片１５０ａとなっている。先端側筒部１５０（円弧片１５０ａを含む）の内面には、所定の幅（例えば、２ｍｍ）からなる溝部１５４が設けられており、グリッパ保持部材３０の挿入状態ではこの溝部１５４に突出部１２０が挿入され両者が係合する。

基端側筒部１５２には、円筒体１３８、第１コネクタ１４２及び中空チューブ８２の先端側が挿入される。基端側筒部１５２の上下位置には、基端方向に突出する外殻部材側ヒンジ片１５６が形成され、この外殻部材側ヒンジ片１５６は基端側の湾曲部３４に屈曲可能に連結される。また、基端側筒部１５２の外側面には、ベルト（第１及び第２ベルト６６、６８）の先端部形状に略一致する切り欠き部１５８が一対形成され、ベルトの先端部は固定ピン１６０によりこの切り欠き部１５８に連結固定される。

図８に示すように、先端動作部１４は、外殻部材３２よりも基端側にグリッパ１２（図７参照）のヨー動作を行う湾曲部３４が設けられる。湾曲部３４を構成する５つの関節部材３６Ａ〜３６Ｅのうち４つの関節部材３６Ａ〜３６Ｄは、中央部において筒状に形成された中央筒部１６２（筒状部）と、中央筒部１６２から先端側に延出する先端ヒンジ片１６４と、中央筒部１６２から基端側に延出する基端ヒンジ片１６６と、を備えている。中央筒部１６２は、軸方向に貫通する空洞部１６２ａ（図１４Ａ参照）を中心部に有する。

先端ヒンジ片１６４は、基端ヒンジ片１６６よりも内側に延出するように形成されている。隣り合う関節部材３６同士は、先端ヒンジ片１６４と基端ヒンジ片１６６が重なり合う。また、先端ヒンジ片１６４と基端ヒンジ片１６６には共にヒンジ孔１６８が形成されており、先端ヒンジ片１６４と基端ヒンジ片１６６が重なった状態でヒンジ孔１６８に関節ピン１７０が挿入される。これにより、隣り合う関節部材３６同士が関節ピン１７０を支点に屈曲自在に連結されたヒンジ部３８が構成される。なお、最も先端側の関節部材３６Ａの先端ヒンジ片１６４は、外殻部材３２の外殻部材側ヒンジ片１５６に屈曲可能に連結される。

一方、最も基端側の関節部材３６Ｅは、関節部材３６Ａ〜３６Ｄと同じ中央筒部１６２及び先端ヒンジ片１６４を有しているが、中央筒部１６２の基端側に基端ヒンジ片１６６が設けられておらず、外筒８４の内径に略一致する外径に形成された嵌合延出部１７２を有している。関節部材３６Ｅは、嵌合延出部１７２が外筒８４に嵌合固定される。

５つの関節部材３６の空洞部１６２ａには、可撓性を有する中空チューブ８２が挿通される。中空チューブ８２は、所定の内径（例えば、１．５ｍｍ）からなり軸方向に貫通する中空部８２ａを有する。中空チューブ８２の先端部には、第１コネクタ１４２が接続され、中空チューブ８２の基端部には第２コネクタ１７４が接続される。第２コネクタ１７４は、第１コネクタ１４２と同様に、中間部にフランジ部１７６を有し、このフランジ部１７６から先端方向に延出する先端接続突部１７８と、基端方向に延出する基端接続突部１８０とを有する。この第２コネクタ１７４は、先端接続突部１７８が中空チューブ８２内に挿入され、基端接続突部１８０が内筒８６内に挿入されることで、中空チューブ８２と内筒８６とを接続させる。

また、湾曲部３４は、５つの関節部材３６の内側面にベルト（第１及び第２ベルト６６、６８）が挿通される。第１及び第２ベルト６６、６８は、内側に補強板１８２が接着されて軸方向に延在し、その先端部が外殻部材３２（切り欠き部１５８）に連結され、基端部が外筒８４と内筒８６の間に配設される第１及び第２半円管７０、７２に連結される。第１及び第２ベルト６６、６８は、関節部材３６に対しスライド自在であり、このスライド量に応じて先端側の外殻部材３２を横方向に傾動させることができる。

シャフト１６を構成する外筒８４及び内筒８６と、その間に設けられる第１及び第２半円管７０、７２は、基端方向に延在してハンドル１８に挿入される。図９に示すように、ハンドル１８のハンドル本体４０は、縦方向（右側筐体４０ａ、左側筐体４０ｂ：図１参照）に分離される構成となっている（図９中では、左側筐体４０ｂの図示を省略している）。また、ハンドル本体４０の先端面にはシャフト１６が挿入される挿入孔４２ａが形成されている。

ハンドル本体４０の内部空間には、シャフト１６（外筒８４）の基端部が接続される第１ブラケット２００が設置され、この第１ブラケット２００に対向する第２ブラケット２０２が設置される。第１ブラケット２００は、先端面及び右側面を有する屈曲した板状に形成されており、第２ブラケット２０２は、左側面及び上面を有する屈曲した板状に形成されている。第１ブラケット２００の先端面には、先端方向に延出するシャフト挿入筒２０４が設けられ、外筒８４、半円管及び内筒８６が重なった状態のシャフト１６が挿入される。また、シャフト挿入筒２０４が回転ハンドル５０の貫通孔５０ａに挿入されることで、回転ハンドル５０は、第１ブラケット２００（すなわち、ハンドル１８）に対し回転自在に装着される。

第１及び第２ブラケット２００、２０２の間の上部寄り位置には、第１及び第２スライド部材７４、７６が配置される。第１及び第２スライド部材７４、７６は、側面視で略Ｔ字状に形成されており、先端及び基端方向に延在する棒部２０６と、棒部２０６の下側に垂下する取付部２０８とを有する。一対の棒部２０６の対向面には、上述したラック７８が設けられている。この棒部２０６は、第１ブラケット２００に形成された支持用切り欠き部２１０に摺動自在に配設される。なお、第１及び第２ブラケット２００、２０２の基端側には、第１及び第２スライド部材７４、７６の基端側の移動限界を規定するストッパ２１２が配置される。

一方、一対の取付部２０８の下端部側対向面は、円弧状に形成されており、第１及び第２半円管７０、７２の外面に密接可能となっている。つまり、第１スライド部材７４の取付部２０８に第１半円管７０が、第２スライド部材７６の取付部２０８に第２半円管７２がそれぞれ連結される。これにより、第１及び第２半円管７０、７２は、その基端側が第１及び第２スライド部材７４、７６に支持され、外筒８４と内筒８６の間を通って先端方向に延出する。

第１及び第２スライド部材７４、７６間のラック７８に配置されるピニオン８０は、ピニオンシャフト２１４の下端部に形成されている。ピニオンシャフト２１４は、第２ブラケット２０２の上面に設けられたピニオン用孔２０２ａを挿通して上方向に延出する。ピニオンシャフト２１４には、ピニオン８０の上方位置に従動傘歯車２１６が嵌合される。従動傘歯車２１６は、上部側面（傾斜面）に歯面が形成され、この歯面に対し主動傘歯車２１８の歯面が噛み合うように配置される。主動傘歯車２１８は、モータギアピン２２０の先端部に接続されており、このモータギアピン２２０の基端部には、モータ駆動従動ギア２２２が設けられている。

モータ駆動従動ギア２２２は、駆動ユニット４１をハンドル本体４０に取り付けた状態で、駆動ユニット４１の先端面から突出するモータ駆動主動ギア２２４に噛み合うように構成されている。駆動ユニット４１の内部には駆動モータ４６（図１１参照）が配設されており、モータ駆動主動ギア２２４はこの駆動モータ４６により回転駆動する。このような構成により、第１及び第２スライド部材７４、７６は、駆動モータ４６の回転駆動に基づき、先端及び基端方向にスライド移動させて、連結している第１及び第２半円管７０、７２を動作させる。

また、第１ブラケット２００の左側面及び第２ブラケット２０２の右側面には、上述したスイッチ４８がそれぞれ設けられ、このスイッチ４８は、ハンドル本体４０の側面に形成された窓４２ｂから外部に露呈される（図１も参照）。スイッチ４８の両端部が接触する第１及び第２ブラケット２００、２０２の外側面には、図示しない電気回路が印刷されており、スイッチ４８の操作状態が感知可能となっている。また、ハンドル１８の内部には、前記電気回路に電気的に導通し、駆動ユニット４１の装着にともない駆動ユニット４１の第１信号コネクタ（図示せず）に接続される第２信号コネクタ（図示せず）が設けられている。マニピュレータ１０は、第１及び第２信号コネクタの接続により、電気回路に電源を供給すると共に、スイッチ４８の操作によって生じる操作信号（電圧値）を外部のコントローラ２０に送信するように構成されている。コントローラ２０は、この操作信号に基づき駆動モータ４６を回転させる電力（信号）を供給する。

ところで、第１及び第２半円管７０、７２に覆われる内筒８６は、第１及び第２スライド部材７４、７６の取付部２０８よりも基端方向に延出している。内筒８６の基端側側面には、回転機構８８の一部を構成する回転従動ギア２２６と、進退移動機構９８の一部を構成するスライド駆動軸２２８（回転軸部材）が装着される。

回転従動ギア２２６は、所定軸長（例えば、６ｍｍ）で延在し、その外側面に形成される歯面が下側に配置される回転主動ギア２３０の歯面に噛み合う構成となっている。回転主動ギア２３０は、回転ピン２３２の基端部に連結固定され、この回転ピン２３２は、第１ブラケット２００の板面から突出する保持凸部２３４により回転自在に軸支される。また、回転ピン２３２の先端部には、ハンドル従動ギア２３６が形成されており、このハンドル従動ギア２３６は、第１ブラケット２００の先端面よりも前に配置される。ハンドル従動ギア２３６の歯面は、回転ハンドル５０の基端側に設けられ胴体部４２内に配置されるハンドル主動ギア２３８の歯面に噛み合うように構成されている。回転機構８８はこのように構成されることで、回転ハンドル５０の回転操作に基づき、内筒８６を軸中心に回転させる。

一方、内筒８６に装着されるスライド駆動軸２２８は、先端側において径方向外側に拡径した頭部２４０と、この頭部２４０から基端側に所定長さ延出した胴部２４２とを有する。頭部２４０の外側面には、凹部２４４（溝部）が周方向に沿って形成されており、この凹部２４４には、スライド駆動軸２２８の下側に配置される応動部材２４６（動体）の凸部２４８（突部）が挿入される。

応動部材２４６は、側面視で小判状に形成されたブロック体からなり、その上部から一対のアーム２５０が延出している。凸部２４８は、この一対のアーム２５０の上端側の内側面にそれぞれ形成されている。また、応動部材２４６の側面には、２つの孔（上側孔２４６ａ、下側孔２４６ｂ）が形成されており、上側孔２４６ａは第１ブラケット２００から延出する第１支持ピン２５２に軸支される。これにより、応動部材２４６は上側孔（第１支持ピン２５２）を基点に回転可能となる。一方、下側孔２４６ｂには第１リンク軸２５４を介してばねリンク２５６に連結される。

ばねリンク２５６は、中央部分にジグザグ状のばね部２５８を有すると共に、その両端部には２つの孔（前側孔２５６ａ、後側孔２５６ｂ）が形成されている。そして、後側孔２５６ｂには、上述した第１リンク軸２５４が挿入され、前側孔２５６ａには第２リンク軸２６０が挿入される。この第２リンク軸２６０は、トリガー５２の上端部に連結される。

トリガー５２は、二股状に分岐して下方向に延出する延出ハンドル２６２と、延出ハンドル２６２の上部から突出し２つの孔（リンク用孔２６４ａ、支持用孔２６４ｂ）が貫通形成されたリンク部２６４とにより構成される。上述した第２リンク軸２６０はリンク用孔２６４ａに挿入される。一方、支持用孔２６４ｂは、第１ブラケット２００から延出する第２支持ピン２６６に軸支される。これにより、トリガー５２は支持用孔２６４ｂ（第２支持ピン２６６）を基点に回転可能となる。進退移動機構９８は、このように構成されることで、トリガー５２の引き操作及び押出操作に基づき、スライド駆動軸２２８を先端及び基端方向に移動させる。その結果、内筒８６の進退移動を実施することができる。

また、スライド駆動軸２２８の胴部２４２には、スリップリングシステム２７０の回転部分が設けられている。スリップリングシステム２７０は、内筒８６が回転機構８８により回転しても、内筒８６内に配設される導線６０（２つの金属材５６）と高周波電源部２２との電気的接続を継続的に行う機構である。具体的には、スライド駆動軸２２８の胴部２４２に対し、第１樹脂筒２７２、第１円筒端子６２ａ、第２樹脂筒２７４、第２円筒端子６２ｂ、絶縁ワッシャ２７６、ナット２７８が外装される。第１円筒端子６２ａは、第１樹脂筒２７２の外側面に装着され、その内部に金属材５６の一方（例えばプラス極）が接続される。第２円筒端子６２ｂは、第２樹脂筒２７４の外側面に装着され、その内部に金属材５６の他方（例えばマイナス極）が接続される。第１及び第２円筒端子６２ａ、６２ｂの側面には、第１及び第２接触端子６４ａ、６４ｂがそれぞれ当接し、この第１及び第２接触端子６４ａ、６４ｂは、高周波電源部２２に接続される。従って、スリップリングシステム２７０は、第１及び第２円筒端子６２ａ、６２ｂが回転しても第１及び第２接触端子６４ａ、６４ｂが当接し続ける。これにより、高周波電源部２２からの出力が金属材５６に供給される。

図１０は、図１のマニピュレータ１０のヨー動作を説明する概略平面図であり、図１１は、図１のマニピュレータ１０のヨー動作を説明する部分斜視図であり、図１２は、図１のハンドル１８の内部の組付状態を説明する部分斜視図である。

次に、本実施の形態に係るマニピュレータ１０のヨー動作に関わる構成についてより具体的に説明していく。図９及び図１０に示すように、ハンドル１８は、ハンドル本体４０の両側面に２つのスイッチ４８（右側スイッチ４８ａ、左側スイッチ４８ｂ）が取り付けられる。右側及び左側スイッチ４８ａ、４８ｂは、中央部がハンドル１８（第１及び第２ブラケット２００、２０２）に支持され、この中央部を支点に両端部（先端部及び基端部）がユーザの押し操作により変位するように構成されている。この右側及び左側スイッチ４８ａ、４８ｂは、ユーザの右利き及び左利きの両方に対応できるように構成したものであり、例えば、把持部４４を右手で把持した場合、右手の人差し指により右側スイッチ４８ａが操作可能となっている。

右側スイッチ４８ａは、基端部側（図１０のＡ１）が押し操作された場合、先端動作部１４を右方向（Ｙ１方向）にヨー動作させ、先端部側（図１０のＡ２）が押し操作された場合、先端動作部１４を左方向（Ｙ２方向）にヨー動作させるように構成されている。一方、左側スイッチ４８ｂは、基端部側（図１０のＡ２）が押し操作された場合、先端動作部１４を左方向（Ｙ２方向）にヨー動作させ、先端部側（図１０のＡ１）が押し操作された場合、先端動作部１４を右方向（Ｙ１方向）にヨー動作させるように構成されている。このように構成することで、右側スイッチ４８ａ又は左側スイッチ４８ｂのいずれを操作した場合でも、スイッチ４８の操作感がユーザの感覚（視点）に合うように構成されている。

つまり、スイッチ４８の操作より生じる操作信号は、右方向のヨー動作信号と左方向のヨー動作信号の２パターンがあり、これらの信号はコントローラ２０（図１１参照）に送信される。コントローラ２０は、操作信号に基づき駆動モータ４６の回転方向及び回転速度等を制御する駆動信号を駆動モータ４６に出力する。駆動モータ４６は、このコントローラ２０の駆動信号に基づき時計回り又は反時計回りの回転を行う。なお、駆動モータ４６の駆動制御は、種々の構成を取り得ることは勿論であり、例えば、スイッチ４８の押圧力に応じて駆動モータ４６の回転速度を変動させ、ヨー動作が湾曲する速度を変動させる構成としてもよい。

図１１及び図１２に示すように、マニピュレータ１０は、駆動ユニット４１をハンドル本体４０に取り付けることにより、駆動モータ４６の先端に取り付けられているモータ駆動主動ギア２２４が、ハンドル１８内部のモータ駆動従動ギア２２２に噛み合うように構成されている。モータ駆動従動ギア２２２を備えるモータギアピン２２０は、第２ブラケット２０２の基端側から上方に向けて立設される第１支持バー２８０及び第２支持バー２８２により回転自在に保持されている。第１支持バー２８０は、上端部において先端方向に延出しピニオンシャフト２１４の上端を保持する構成となっている。ピニオンシャフト２１４は、モータギアピン２２０の先端部に設けられる主動傘歯車２１８に当接する従動傘歯車２１６により回転し、従動傘歯車２１６の下端部に形成されているピニオン８０を回転させる。

ピニオン８０は、第１及び第２ブラケット２００、２０２の組み付けより形成された空間に配置され、第１及び第２スライド部材７４、７６がこのピニオン８０を挟んで対向するように配置される。第１及び第２スライド部材７４、７６の棒部２０６は、第１ブラケット２００の支持用切り欠き部２１０（図９参照）に支持され、棒部２０６の下側に延出する取付部２０８には、第１及び第２半円管７０、７２がそれぞれ連結される。このため、ピニオン８０が一方に回転すると、第１スライド部材７４と第２スライド部材７６が互いに逆方向にスライドし、これにともない第１半円管７０と第２半円管７２も互いに逆方向にスライドする。この第１及び第２半円管７０、７２の逆方向のスライドがシャフト１６を介して先端側の先端動作部１４に伝達される。

図１３Ａは、図１のマニピュレータ１０の湾曲部３４を示す要部側面図であり、図１３Ｂは、マニピュレータ１０の湾曲部３４を示す要部平面図であり、図１３Ｃは、図１３ＢのＸＩＩＩＣ−ＸＩＩＩＣ線断面図であり、図１４Ａは、図１３Ａの関節部材３６を拡大して示す一部斜視図であり、図１４Ｂは、関節部材３６の組付状態を拡大して示す部分斜視図である。

図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、湾曲部３４では、第１及び第２半円管７０、７２の先端部に連結される第１及び第２ベルト６６、６８が５つの関節部材３６を挿通して、先端側の外殻部材３２に固定ピン１６０により連結される。ヨー動作時には、第１及び第２ベルト６６、６８が互いに逆方向にスライド移動することにより、その一方が短くなり他方が長くなるため、湾曲部３４が湾曲動作する。この湾曲動作を実施するために、第１及び第２ベルト６６、６８は、関節部材３６の内側面に沿って摺動するように構成されている。

図１４Ａに示すように、関節部材３６の中央筒部１６２には、中央筒部１６２の空洞部１６２ａの外側に第１及び第２ベルト６６、６８をガイドするガイド部２８３が設けられている。ガイド部２８３は、中央筒部１６２を軸方向に貫通するベルト用空間部２８６（貫通空洞）と、空洞部１６２ａとベルト用空間部２８６の間を隔てる突出壁部２８４とを備える。突出壁部２８４は、中央筒部１６２の上下に一対で延出する先端及び基端ヒンジ片１６４、１６６に直交するように空洞部１６２ａ内に立設される。第１及び第２ベルト６６、６８は、この突出壁部２８４によって隔てられるベルト用空間部２８６を挿通するように組み付けられる（図１４Ｂ参照）。

一方、先端ヒンジ片１６４と基端ヒンジ片１６６は、第１及び第２ベルト６６、６８が挿通するベルト用空間部２８６に対し周方向に９０°ずれた位置に形成されている。従って、先端ヒンジ片１６４と基端ヒンジ片１６６が関節ピン１７０により屈曲可能に連結されると、隣り合う関節部材３６は、第１及び第２ベルト６６、６８のスライドに応じて、関節ピン１７０を基点に容易に屈曲する。また、第１及び第２ベルト６６、６８をスライドさせた場合（すなわち、湾曲部３４を湾曲させた場合）には、突出壁部２８４により第１及び第２ベルト６６、６８が中央筒部１６２の内側面から離間することが回避され、そのスライド量に応じて関節部材３６を連動して湾曲させることが可能となる。

さらに、関節部材３６の内側面の上下には、中空チューブ８２が内部を挿通可能となるように円弧面２８８が形成されている。中空チューブ８２は、関節部材３６が屈曲した場合に円弧面２８８に案内されることで追従して湾曲する。

中空チューブ８２は、湾曲部３４に追従して湾曲可能な可撓性を有し、その内部には、図１３Ｃに示すように、導線６０を挿通可能な内径からなる中空部８２ａが形成されている。中空部８２ａの基端側には、第２コネクタ１７４が接続され、中空部８２ａの先端側には第１コネクタ１４２が接続される。

また、中空チューブ８２の内部には、中空部８２ａを囲うように２重のコイル（第１コイル２９０、第２コイル２９２）が配設されている。第１及び第２コイル２９０、２９２は、互いに異なる巻き方向（時計方向、半時計方向）に巻回した状態で重なり合い軸方向に延在している。従って、中空チューブ８２が時計方向に回転すると、時計方向に巻回するコイル（例えば、第１コイル２９０）が拡径し、半時計方向に巻回するコイル（例えば、第２コイル２９２）が縮径するので、２重のコイル全体としては形状が維持されることになる。これにより、中空チューブ８２が湾曲部３４により湾曲した状態で回転しても容易に回転トルクを先端（グリッパ１２）側に伝達させることができる。

マニピュレータ１０は、以上のように先端動作部１４及びハンドル１８を構成することによりグリッパ１２をヨー動作により横方向に傾けることができる。例えば、図１１に示すように、グリッパ１２を右方向に傾動させたい場合、ユーザは、右側スイッチ４８ａの基端部Ａ１（又は左側スイッチ４８の先端部Ａ１）を押圧することにより（図１０参照）、スイッチ４８からの操作信号がコントローラ２０に送信される。コントローラ２０は、この操作信号を受けて所定の駆動信号（電力）を駆動モータ４６に出力することで、駆動モータ４６のモータ駆動主動ギア２２４を時計方向に回転させる。これにより、モータギアピン２２０（モータ駆動従動ギア２２２）が半時計方向に回転することになり、主動傘歯車２１８に噛み合う従動傘歯車２１６（ピニオンシャフト２１４）を、平面視で時計方向に回転させる。従って、ピニオン８０も時計方向に回転して、第１スライド部材７４を基端方向にスライドさせると共に、第２スライド部材７６を先端方向にスライドさせる。

第１スライド部材７４の基端方向の移動にともない第１半円管７０及び第１ベルト６６が基端方向にスライドする。また、第２スライド部材７６の先端方向の移動にともない第２半円管７２及び第２ベルト６８が先端方向にスライドする。従って、湾曲部３４では、第１ベルト６６の軸方向長さが短くなり、第２ベルト６８の軸方向長さが長くなるので、湾曲部３４は、第１ベルト６６側に湾曲するようにヨー動作を行う。その結果、湾曲部３４の先端側に設けられるグリッパ１２は、右方向に傾く姿勢に変動する。

なお、湾曲部３４の湾曲においては、曲がる方向に応じて、第１及び第２ベルト６６、６８のスライド量を変更するように構成してもよい。すなわち、湾曲部３４を傾ける場合、湾曲方向の内側のベルト（第１ベルト６６）の方が外側のベルト（第２ベルト６８）よりも湾曲部分の長さが必要以上に短くなる。このため、第１及び第２スライド部材７４、７６のラック７８に、ピニオン８０を直接的に噛み合わせずに図示しないギアを介在させることにより、湾曲方向の内側のベルト（右側の場合は第１ベルト６６、左側の場合は第２ベルト６８）のスライド量を少なくするように構成するとよい。

図１５は、図１のマニピュレータ１０のロール動作を説明する概略側面図であり、図１６は、図１のハンドル１８の内部の組付状態を説明する部分斜視図である。

次に、本実施の形態に係るマニピュレータ１０のロール動作に関わる構成についてより具体的に説明していく。図１５に示すように、マニピュレータ１０先端のグリッパ１２は、ロール動作により該グリッパ１２の軸Ｏｒを中心に回転する。ここで、本実施の形態におけるグリッパ１２（エンドエフェクタ）の軸Ｏｒとは、湾曲部３４（関節部）よりも先端側において、実質的に直線状に延出する部分の中心軸である。この軸Ｏｒは、シャフト１６の軸Ｏｓに対しヨー方向に傾動する（図４Ｂ参照）。

ロール動作は、ハンドル１８の先端部に装着された回転ハンドル５０をユーザが手動で操作することにより実施される。回転ハンドル５０は、平面視（図１０参照）で、ハンドル１８の幅よりも小さな幅からなるブロック状の部材であり、その中心部の貫通孔５０ａには、第１ブラケット２００のシャフト挿入筒２０４が挿入される（図９参照）。また、回転ハンドル５０の側面には、ユーザが回転操作し易いように複数の羽５０ｂが設けられている。

図１５及び図１６に示すように、回転ハンドル５０の基端側には、回転ハンドル５０と一緒に回転するラッチ用歯車２９４とハンドル主動ギア２３８が設けられており、これらラッチ用歯車２９４とハンドル主動ギア２３８は、ハンドル１８の内部空間の先端部に配置される。ラッチ用歯車２９４の外側面は、円弧状に形成された谷部２９６と、谷部２９６同士の間に隆起する山部２９８とにより波状（凹凸面）に形成されている。このラッチ用歯車２９４の外側面には、ラッチ片３００が当接する構成となっている。

ラッチ片３００は、第２ブラケット２０２から先端方向に延出する装着板３０２に装着される装着部３０４と、この装着部３０４から斜め下方に延出し装着部３０４に対し弾性的に揺動可能な弾性片３０６とを有する（図９も参照）。弾性片３０６の下端部は、ラッチ用歯車２９４の谷部２９６に合う円弧状に形成されており、ラッチ片３００の取付状態では谷部２９６に面接触する。回転ハンドル５０が回転操作されると、ラッチ用歯車２９４も回転し、この回転によりラッチ片３００（弾性片３０６）が谷部２９６と山部２９８に沿って弾性的に揺動する。弾性片３０６が山部２９８を越えて谷部２９６に移動する際には、その弾性力により積極的な変位がなされ、このラッチ片３００の変位は、回転ハンドル５０を操作するユーザに触感として伝達される。さらに、ラッチ片３００の変位にともない、操作音が生じるため、回転ハンドル５０の操作感をユーザに一層強く認識させることができる。これにより、ユーザは、回転ハンドル５０の回転操作をより感覚的に行うことができる。

ハンドル主動ギア２３８は、第１ブラケット２００に支持されている回転ピン２３２（ハンドル従動ギア２３６）を回転させる。ハンドル従動ギア２３６は、ハンドル主動ギア２３８に対し小さな外径に形成されており、回転ハンドル５０の回転量に対し少ない回転量で回転する。回転ピン２３２の基端側に設けられる回転主動ギア２３０は、シャフト１６の内筒８６に固定されている回転従動ギア２２６を回転させ、この回転従動ギア２２６は内筒８６を一体的に回転させる。

また、回転従動ギア２２６よりも基端側に装着されているスライド駆動軸２２８及びスリップリングシステム２７０（第１及び第２接触端子６４ａ、６４ｂを除く）は、内筒８６と共に回転する。第１及び第２接触端子６４ａ、６４ｂは、第１及び第２円筒端子６２ａ、６２ｂが回転しても接触し続けるように弾性的に当接しており、内筒８６の内部に配設される導線６０と高周波電源部２２との間で定常的な電気的導通を実現している。

図１７は、図１のマニピュレータ１０の先端部分を一部切り欠いて示す要部斜視図であり、図１８Ａは、図１のマニピュレータ１０の先端部分を示す平面断面図であり、図１８Ｂは、図１のマニピュレータ１０の先端部分を示す側面断面図である。

図１７に示すように、先端動作部１４は、湾曲部３４の先端側においてグリッパ１２を周方向に回転するように構成される。すなわち、湾曲部３４を構成する関節部材３６の先端部には外殻部材３２が連結されることで、この外殻部材３２は回転しない構成となっている。一方、グリッパ１２及びグリッパ保持部材３０は、湾曲部３４の内部に設けられる中空チューブ８２から回転トルクが伝達されることで、グリッパ１２の軸を中心に周方向に回転するように構成されている。

すなわち、中空チューブ８２は、第２コネクタ１７４を介して、シャフト１６の内筒８６に接続されることで、内筒８６と共に回転する（図１３Ｃ参照）。図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、中空チューブ８２の先端部は、グリッパ保持部材３０の係合筒部１１４内に挿入されており、第１コネクタ１４２の基端接続突部１４８が嵌合接続されている。また、第１コネクタ１４２の先端接続突部１４６は、円筒体１３８に嵌合されている。

円筒体１３８は、係合筒部１１４の内径に略一致する外径に形成されており、この係合筒部１１４は、中空チューブ８２に接続されている円筒体１３８から回転トルクが伝達される。すなわち、中空チューブ８２が回転し回転トルクが伝達されると、第１コネクタ１４２及び円筒体１３８が一体的に回転し、円筒体１３８の回転にともないグリッパ保持部材３０（係合筒部１１４）も回転する。

また、円筒体１３８の先端部には、移動体９４の挿入部１３４が挿入される。移動体９４は、中央部の保持板１２８ａが絶縁材により構成されており、この保持板１２８ａは挿入部１３４の基端側まで延在し、基端部の上下両面には溶接部３０８が設けられている。この溶接部３０８には、導線６０の先端部から露呈された金属材５６（金属線）が溶接材料によって溶接される。なお、導線６０は、先端部が第１コネクタ１４２により固定保持されて中空チューブ８２の中空部８２ａを軸方向に延在している。移動体９４は、挿入部１３４が円筒体１３８に嵌合されることで、円筒体１３８の回転にともない回転する。この移動体９４の回転もグリッパ保持部材３０に伝達されることで、グリッパ保持部材３０を一層スムーズに回転させる。

グリッパ１２を構成する第１及び第２グリッパ部材２６、２８は、グリッパ保持部材３０に支持されているため、グリッパ保持部材３０の回転と共に一緒に回転する。すなわち、マニピュレータ１０は、図１７に示すように、グリッパ１２、グリッパ保持部材３０及び中空チューブ８２が、グリッパ１２の軸Ｏｒを中心に回転する。

特に、本実施の形態に係るマニピュレータ１０は、グリッパ１２のロール動作として、グリッパ１２の軸Ｏｒに対し３６０°無制限に回転可能となっている。すなわち、内筒８６は、外筒８４に対し無制限に回転自在であり、湾曲部３４と重なる位置に配設される中空チューブ８２も無制限に回転自在であり、外殻部材３２に挿入されるグリッパ保持部材３０（グリッパ１２）も無制限に回転自在となっている。また、導線６０は中空チューブ８２及び内筒８６内を延在するため、中空チューブ８２及び内筒８６と一体的に回転する。この際、導線６０の基端側における高周波電源部２２との電気的導通はスリップリングシステム２７０によって継続される。

図１９は、図１のグリッパ１２の開閉動作を説明する概略斜視図であり、図２０Ａは、図１９のハンドル１８側の動作を説明する第１側面図であり、図２０Ｂは、図１９のハンドル１８側の動作を説明する第２側面図である。

次に、本実施の形態に係るマニピュレータ１０のグリッパ１２の開閉動作に関わる構成についてより具体的に説明していく。図１９に示すように、グリッパ１２は、開閉動作により第１及び第２グリッパ部材２６、２８の先端部分（噛合歯１００）の近接及び離間がなされる。この開閉動作は、ハンドル１８のトリガー５２をユーザが手動で操作することにより実施される。

図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、トリガー５２は、回転機構８８を構成する回転ピン２３２の下側に配置され、第１ブラケット２００（ハンドル１８）に対し揺動自在に支持される。すなわち、トリガー５２のリンク部２６４が第１ブラケット２００から延出する第２支持ピン２６６に支持され、この第２支持ピン２６６を基点に延出ハンドル２６２が先端及び基端方向に動作する。

トリガー５２のリンク部２６４は、内筒８６を動作させる進退移動機構９８に接続される。具体的に、リンク部２６４の第２支持ピン２６６の挿入位置より上部（リンク用孔２６４ａ）には、第２リンク軸２６０を介してばねリンク２５６の先端が連結される。ばねリンク２５６は、基端方向に延在するように配置され、その基端が第１リンク軸２５４を介して応動部材２４６の下端部（下側孔２４６ｂ）に接続される。応動部材２４６の上側孔２４６ａには、第１ブラケット２００から延出する第２支持ピン２６６が挿入され、この上側孔２４６ａよりも上方に延出する一対のアーム２５０の凸部２４８（図９参照）は、スライド駆動軸２２８の凹部２４４に挿入される。

従って、トリガー５２の延出ハンドル２６２を基端方向に引き操作すると、トリガー５２は第２支持ピン２６６を基点に回動し、リンク部２６４の上端部（ばねリンク２５６の接続箇所）を先端方向に移動させる。これにともない、ばねリンク２５６も先端方向に移動して応動部材２４６の下端部を先端方向に移動させる。応動部材２４６は、下端部が先端方向に移動することで第１支持ピン２５２を基点に回動し、上端部側のアーム２５０を基端方向に移動させる。これにより、スライド駆動軸２２８（凹部２４４）が凸部２４８に押されて基端方向に移動する。その結果、スライド駆動軸２２８と共に内筒８６が基端方向に移動して、この基端方向の動作力が、シャフト１６を介して先端側の先端動作部１４に伝達される。

なお、ばねリンク２５６のばね部２５８は、トリガー５２の延出ハンドル２６２が引き操作された場合に、弾性的に伸張して、内筒８６の基端方向の移動を抑止するものである。つまり、内筒８６を基端方向に移動させた際の移動量は、グリッパ１２が開状態から閉状態に移行する程度に制限され、それ以上にトリガー５２を引き操作した場合は、ばね部２５８の弾性変形より操作力が吸収される。その結果、グリッパ１２の閉じ動作に大きなトルクがかかることを回避することができる。例えば、内筒８６の基端方向の移動は、図２０Ａに示す状態から図２０Ｂに示す状態に移行する程度である。

ここで、内筒８６に装着される回転従動ギア２２６と２つの円筒端子６２は、その軸方向長さが内筒８６の進退移動の移動量より長くなるように設計されている。このため、トリガー５２が操作され、内筒８６が基端方向に移動した場合でも、回転従動ギア２２６に対し回転主動ギア２３０が継続的に噛み合うことになり、第１及び第２円筒端子６２ａ、６２ｂに対し第１及び第２接触端子６４ａ、６４ｂが継続的に接触することができる。従って、内筒８６を回転させつつ（すなわち、グリッパ１２のロール動作を行いつつ）、グリッパ１２の開閉を行い、処置対象Ｘに通電することができる。

図２１Ａは、図１のグリッパ１２を示す要部平面図であり、図２１Ｂは、グリッパ１２の開状態を示す部分平面図であり、図２１Ｃは、グリッパ１２の閉状態を示す部分平面図である。内筒８６が先端及び基端方向に移動する動作力は、内筒８６の先端部に接続されている中空チューブ８２にも伝達され、中空チューブ８２を先端及び基端方向に移動させる。中空チューブ８２の先端部には、第１コネクタ１４２を介して円筒体１３８が接続されており、円筒体１３８も中空チューブ８２と一緒に移動させる。

ここで、中空チューブ８２は、先端動作部１４の湾曲部３４よりも軸方向長さが長く形成されており、中空チューブ８２が進退移動しても湾曲部３４に常に重なるように配設されている。従って、湾曲部３４が図１１に示すように湾曲し、これに追従して中空チューブ８２が湾曲していても、中空チューブ８２を湾曲に沿って進退移動させることができ、中空チューブ８２の先端側に接続されている円筒体１３８に進退移動の動作力を伝達させることができる。

図１８Ａに示すように、円筒体１３８の先端側及び基端側には、内側方向（中空空間１４０）に向かって所定量突出する接続ピン３１０ａ、３１０ｂが設けられている。第１コネクタ１４２は、先端接続突部１４６の根本部分に周方向に刻設された第１コネクタ側係合溝３１２を備え、基端側の接続ピン３１０ａはこの第１コネクタ側係合溝３１２に挿入される。また、移動体９４は、基端方向に突出する挿入部１３４に周方向に刻設された移動体側係合溝３１４を備え、先端側の接続ピン３１０ｂはこの移動体側係合溝３１４に挿入される。これにより、第１コネクタ１４２、円筒体１３８及び移動体９４は、軸方向の接続が接続ピン３１０ａ、３１０ｂにより補強され、中空チューブ８２から伝達される進退移動の動作力が、円筒体１３８を介して動体に確実に伝達される。

一方、グリッパ保持部材３０は、摺動空間１２２に移動体９４が配置され、移動体９４の先端及び基端方向の移動に対しては固定された状態となる。すなわち、係合筒部１１４の外側面に形成された突出部１２０と、外殻部材３２の内側面に形成された溝部１５４とが係合することで、グリッパ保持部材３０は、移動体９４の進退移動に対し、進退移動することが規制されて固定状態となる。

移動体９４は、先端部（移動体側三又部１３２）の隙間１３０に第１及び第２グリッパ部材２６、２８を挟み込むと共に、各延出部９０の長孔９２に挿入された可動ピン９６を保持している。図２１Ａ〜図２１Ｃに示すように、移動体９４が摺動空間１２２の先端側に位置している状態では、可動ピン９６が長孔９２の先端側に移動しており、第１及び第２グリッパ部材２６、２８の先端部分を離間させた開状態とする。

この開状態に対し、トリガー５２の引き操作により内筒８６が基端方向に移動させると、内筒８６、第２コネクタ１７４、中空チューブ８２、第１コネクタ１４２及び円筒体１３８を介して、移動体９４に基端方向の動作力が伝達される。この際、第１コネクタ１４２、円筒体１３８及び移動体９４は、接続ピン３１０ａ、３１０ｂにより連結されていることで、基端方向の動作力がスムーズに伝達される。移動体９４が基端方向に移動すると、可動ピン９６が長孔９２をガイドしつつ基端方向に移動することになり、この長孔９２のガイドに基づき第１及び第２グリッパ部材２６、２８の先端部分を互いに近接させて閉状態とすることができる。

また、グリッパ１２の閉状態では、上述したように、異なる極性からなる第１及び第２グリッパ部材２６、２８の接続により通電状態が形成される。すなわち、第１及び第２グリッパ部材２６、２８により処置対象Ｘが挟まれた状態では、高周波電源部２２から導線６０を介して第１及び第２グリッパ部材２６、２８に供給された出力が処置対象Ｘに供給され、所定の処置（熱による焼灼等）がなされる。

以上のように、本実施の形態に係るマニピュレータ１０によれば、湾曲部３４と重なる位置に設けられる中空チューブ８２が、湾曲部３４のヨー動作に追従して湾曲することにより、例えば、処置対象Ｘが生体内の奥部に位置している場合でも、グリッパ１２の姿勢（傾斜）を容易に変動させて処置対象Ｘにスムーズに送達することができる。

また、先端動作部１４は、中空チューブ８２により回転方向の動作力をグリッパ１２に伝達することにより、グリッパ１２を無制限に回転（ロール動作）させる。このため、湾曲部３４の先端側においてグリッパ１２の姿勢（グリッパ１２の軸Ｏｒを中心とする回転方向の姿勢）を自由に変更することができ、グリッパ１２の向きを処置対象Ｘに合うように何度でも変更して的確な処置を施すことが可能となる。

また、湾曲部３４が複数（５つ）の関節部材３６により構成されることで、湾曲部３４は緩やかに湾曲することになる。このため、湾曲部３４に重なる位置に設けられる中空チューブ８２も、湾曲部３４に容易に追従して湾曲する。そして、中空チューブ８２は湾曲部３４よりも長く延在しているため、内筒８６から伝達される回転方向の動作力や先端及び基端方向の動作力を湾曲部３４よりも先端側（グリッパ１２）にスムーズに伝達させることができる。

さらに、中空チューブ８２を介して伝達される先端及び基端方向の動作力により、グリッパ１２の開閉動作を容易に行うことができる。従って、グリッパ１２により処置対象Ｘを簡単に挟み込むことが可能となり、処置対象Ｘに所定の処置（通電する処置）を効率的に行うことができる。勿論、先端及び基端方向の動作力は、グリッパ１２の開閉動作に用いるだけでなく、例えば、エンドエフェクタをそのまま先端及び基端方向に移動させるような動作に適用してもよい。

またさらに、湾曲部３４と重なる位置にある中空チューブ８２を回転させ、中空チューブ８２に接続されるグリッパ保持部材３０を外殻部材３２と相対的に回転させることで、グリッパ保持部材３０に保持されるグリッパ１２を良好に回転させることができる。この際、グリッパ保持部材３０の突出部１２０が外殻部材３２の溝部１５４に対し回転自在に挿入されることで、グリッパ保持部材３０の回転が溝部１５４によって案内される。よって、グリッパ１２を一層円滑に回転させて、グリッパ１２を所望の姿勢とすることができる。

さらにまた、中空チューブ８２の内部（中空部８２ａ）に異なる巻き方向に巻回する第１及び第２コイル２９０、２９２が配設されることで、中空チューブ８２の強度を高めることができる。すなわち、内筒８６から伝達される回転方向の動作力を、強度が高められ形状が維持された中空チューブ８２を介して、グリッパ１２にスムーズに伝達することができる。

また、本実施の形態に係るマニピュレータ１０によれば、湾曲部３４と重なる位置に設けられる中空チューブ８２は、湾曲部３４により湾曲しても、内筒８６からの動作力を、湾曲状態のまま湾曲部３４より先端側（グリッパ保持部材３０や移動体９４）に伝達させる。よって、湾曲部３４よりも先端側において、グリッパ１２の姿勢変動や開閉動作を簡単に行うことができる。

この場合、中空チューブ８２が有する中空部８２ａに導線６０を配設することにより、バイポーラ式の電気メスとして構成されるグリッパ１２の通電経路を簡単に構築することができ、グリッパ１２に安定的に電力を供給することができる。

例えば、ハンドル１８から伝達される動作力が内筒８６を回転させる動作力である場合、中空チューブ８２はこの動作力により回転して、中空チューブ８２の先端側に接続されているグリッパ１２をロール動作させて処置対象Ｘに所望の姿勢で臨ませることができる。この際、中空チューブ８２内に収容される導線６０も一体的に回転するので、グリッパ１２と導線６０（通電経路）の断線を確実に防ぐことができる。

また、上述したように、マニピュレータ１０では、スリップリングシステム２７０を設ける、すなわち円筒端子６２の回転中及び静止中に、接触端子６４が円筒端子６２に電気的に接続する構成とすることができる。これにより、グリッパ１２をロール動作させるために、内筒８６を回転させても高周波電源部２２との電気的導通を継続的に維持することができる。従って、グリッパ１２が回転方向に姿勢を変動しても、電気的処置を良好に行うことができる。

また例えば、ハンドル１８から伝達される動作力が内筒８６を先端及び基端方向に移動させる場合、中空チューブ８２が共に進退移動することでグリッパ１２を開閉させることができる。この際、導線６０が中空チューブ８２と一体的に進退移動することで、グリッパ１２と導線６０（通電経路）の断線を確実に防ぐことができる。

さらに、本実施の形態に係るマニピュレータ１０によれば、湾曲部３４が複数（５つ）の関節部材３６、ヒンジ部３８、第１及び第２ベルト６６、６８によって構成されることにより、グリッパ１２をシャフト１６の軸Ｏｓと異なる方向に容易に湾曲させることができる。また、第１及び第２ベルト６６、６８を適用することにより、複数の関節部材３６の並びを安定的に保持することが可能となり、例えば、湾曲部３４を原点に復帰させる（湾曲部３４をシャフト１６の軸方向に揃える）等の動作を迅速且つ正確に行うことができる。さらに、第１及び第２ベルト６６、６８が湾曲部３４を湾曲させる場合には、複数の関節部材３６を円滑に連動させて湾曲させることができる。なお、ベルトは、上記のように湾曲部３４に一対（２本）設けられる構成に限定されるものではなく、１本又は３本以上設けられてもよい。

一対のベルト（第１及び第２ベルト６６、６８）が設けられる場合は、第１及び第２ベルト６６、６８の相対的な動作により湾曲部３４をスムーズに湾曲させることができる。つまり、第１ベルト６６を基端方向に移動させ、第２ベルト６８を先端方向に移動させるという反対方向の動作を行わせることで、グリッパ１２は第１ベルト６６側に簡単に傾くことになる。

また、ハンドル１８にピニオン８０と第１及び第２スライド部材７４、７６を備えることで、ピニオン８０の回転駆動力を、第１及び第２スライド部材７４、７６の先端及び基端方向の動作力に簡単に変換することができる。そして、この動作力を、第１及び第２半円管７０、７２を介して、第１及び第２ベルト６６、６８に容易に伝達することができる。この場合、ピニオン８０の回転量を制御することにより、湾曲部３４の曲がり量（グリッパ１２の傾動角度）を自在に変更することが可能となる。

さらに、マニピュレータ１０は、ガイド部２８３により第１及び第２ベルト６６、６８をガイドすることで、中央筒部１６２に対し第１及び第２ベルト６６、６８が円滑に移動して、第１及び第２ベルト６６、６８が先端及び基端方向に移動する動作力を、周囲の関節部材３６に簡単に伝達することができる。湾曲部３４の湾曲時には、第１及び第２ベルト６６、６８が外側に膨らむことを抑制できる。さらに、空洞部１６２ａの外側にガイド部２８３が設けられることで、空洞部１６２ａには、エンドエフェクタ（グリッパ１２）を動作させる種々の伝達部材を適宜配置することができる。

また、ガイド部２８３が空洞部１６２ａとベルト用空間部２８６の間を隔てる突出壁部２８４を備えることにより、湾曲部３４の湾曲時には、第１及び第２ベルト６６、６８が内側（関節部材３６の中心部）に向かって撓むことが突出壁部２８４によって制限されるため、湾曲部３４をより一層スムーズに湾曲させることができる。

さらに、中央筒部１６２の内側面に中空チューブ８２に接触可能な円弧面２８８が形成されることで、湾曲部３４が湾曲した場合に、中央筒部１６２内を挿通する中空チューブ８２を容易に湾曲させることができる。

またさらに、本実施の形態に係るマニピュレータ１０によれば、ハンドル１８内に回転機構８８及び進退移動機構９８を備えることで、内筒８６を先端及び基端方向に移動させると共に、内筒８６を回転させることができる。この内筒８６の２種類の動作力は、シャフト１６の先端に設けられる先端動作部１４のグリッパ１２に伝達され、グリッパ１２の姿勢変動や開閉動作を容易に行わせることができる。

この場合、回転機構８８の回転従動ギア２２６と回転主動ギア２３０のうちいずれか一方の軸方向長さが進退移動機構９８による内筒８６の移動量よりも長く形成されることで、進退移動機構９８により内筒８６が先端及び基端方向に移動しても、回転従動ギア２２６と回転主動ギア２３０を常に噛み合わせることができる。よって、内筒８６を安定的に回転させることができる。

また、回転ハンドル５０がハンドル１８の近傍位置に設けられることで、マニピュレータ１０のユーザは、ハンドル１８を把持した状態で近傍位置にある回転ハンドル５０を簡単に操作することができる。また、回転ハンドル５０がハンドル１８の幅よりも狭く形成されていることで、手技中に医療機器（鉗子やマニピュレータ１０等）を複数使用する場合に、回転ハンドル５０が医療機器に干渉することを低減させることができる。

さらに、回転ハンドル５０の回転にともない回転するラッチ用歯車２９４と、ラッチ用歯車２９４に弾性的に当接するラッチ片３００とが設けられることで、回転ハンドル５０を操作する際に、ユーザにラッチ感を与えることができる。これにより、ユーザは回転ハンドル５０の回転量を感覚的に認識することができ、内筒８６の回転を容易に調整することができる。

またさらに、進退移動機構９８においては、応動部材２４６の回動動作に基づき、凸部２４８が先端及び基端方向に変位し、凸部２４８が挿入されている凹部２４４を有するスライド駆動軸２２８も先端及び基端方向に移動する。従って、スライド駆動軸２２８が装着されている内筒８６を先端及び基端方向にスムーズに移動させることができる。また、スライド駆動軸２２８は、周方向に凹部２４４が形成されているため、凸部２４８と相対的に回転可能となっており、簡単な構成で内筒８６の回転を許容することができる。

すなわち、本実施の形態に係るマニピュレータ１０は、生体内に挿入されるグリッパ１２に高い動作性を得ることができ、処置対象Ｘを効率的且つ正確に処置することができる。

上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。例えば、上述したマニピュレータ１０では、ヨー動作のみを電動（駆動モータ４６）で動作させる構成としているが、これに限定されないことは勿論である。すなわち、マニピュレータ１０は、ヨー動作、ロール動作又は開閉動作のうち、いずれか１つ又は２以上の動作を電動で動作させる構成とすることができ、或いは、ヨー動作、ロール動作及び開閉動作を全て手動で動作させる構成とすることもできる。

１０…マニピュレータ（医療用マニピュレータ）
１２…グリッパ １４…先端動作部
１６…シャフト １８…ハンドル
２０…コントローラ ２２…高周波電源部
２６…第１グリッパ部材 ２８…第２グリッパ部材
３０…グリッパ保持部材 ３２…外殻部材
３４…湾曲部 ３６…関節部材
４６…駆動モータ ５０…回転ハンドル
６０…導線 ６２…円筒端子
６４…接触端子 ６６…第１ベルト
６８…第２ベルト ８２…中空チューブ
８２ａ…中空部 ８４…外筒
８６…内筒 ９４…移動体
Ｘ…処置対象

Claims (5)

1. シャフトと、
   前記シャフトの先端に設けられ、処置対象に処置を行うエンドエフェクタを有する先端動作部と、
   前記シャフトの基端に設けられ、人からの入力に基づき前記エンドエフェクタを動作させる本体部とを備える医療用マニピュレータであって、
   前記シャフトは、前記本体部に装着固定される外筒と、前記外筒内を挿通し前記先端動作部に動作力を伝達させる内筒とを備え、
   前記本体部は、
   前記外筒に対して前記内筒を先端及び基端方向に移動させる進退移動機構と、
   前記進退移動機構により前記内筒が先端側に移動した位置と基端側に移動した位置との間で、前記外筒に対し前記内筒を回転させる回転機構とを備える
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
2. 請求項１記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記回転機構は、前記内筒に装着される従動ギアと、前記従動ギアに噛み合い該従動ギアを回転させる主動ギアとを有し、
   前記従動ギア及び前記主動ギアの少なくともいずれか一方の軸方向長さが前記進退移動機構による前記内筒の移動量よりも長い
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
3. 請求項２記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記回転機構は、人による回転操作に基づき前記主動ギアを回転させる回転操作部を備え、
   前記回転操作部は、前記本体部の近傍位置に設けられ、前記本体部の幅よりも狭く形成されている
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
4. 請求項３記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記回転機構は、前記回転操作部の回転にともない回転するラッチ用歯車と、前記ラッチ用歯車に弾性的に当接するラッチ片とを備え、
   前記ラッチ用歯車は、前記回転操作部の回転操作量に基づき前記ラッチ片を弾性変形させる凹凸面を有する
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記進退移動機構は、前記内筒に装着され周方向に延在する環状の溝部が形成された回転軸部材と、
   前記内筒を回転可能な状態としたまま前記溝部に挿入される突部を有し、前記突部を先端及び基端方向に変位させる動体とを備える
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。

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