JP2014000265A - 医療用マニピュレータの屈曲部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でありながら、先端側は自由屈曲部とし、操作部側は一定方向にのみ屈曲する屈曲部とすることにより、特に単孔式腹腔鏡下手術に適した医療用マニピュレータの屈曲部構造を提供すること。
【解決手段】操作部５の操作により挿入部１先端の作業部３が操作される医療用マニピュレータであって、前記挿入部は弾性変形可能な金属製パイプ２で形成され、前記挿入部の前記作業部側には前記金属製パイプの軸線に対し上下・左右方向の２自由度に首振り可能な自由屈曲部４を有し、前記挿入部の前記自由屈曲部より前記操作部側には前記金属製パイプの軸線に対し０度〜９０度の範囲内で一方向にのみ屈曲可能な第１屈曲部６を有し、また、前記挿入部の前記第１屈曲部より前記操作部側に軸線に対し０度〜９０度の範囲内で前記第１屈曲部とは反対の一方向にのみ屈曲可能な第２屈曲部７を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、腹腔鏡下手術で使用される鉗子などの操作を行うマニピュレータの屈曲部構造に関する。

そして、本発明はマニピュレータ挿入部の先端の鉗子などが設けられる作業部側には上下・左右方向の２自由度に首振り可能な自由屈曲部を設け、ハンドルなどの操作部側には一方向にのみ屈曲可能な屈曲部を設けた屈曲部構造とし、特に単孔式腹腔鏡下手術での使用に適するものである。

多くの外科手術で低侵襲性を目的に腹腔鏡手術が採用されてきている。そして、最近では従来の多孔式手術と比べより小さな傷で整容性に優れた新世代の低侵襲手術である単孔式腹腔鏡下手術が行われるようになってきている。

単孔式腹腔鏡下手術の場合、一般的には臍部一箇所の小切開にアクセスポートを挿入し、そこから内視鏡と複数の鉗子を挿入して行われる。単孔式腹腔鏡下手術における器具の使用法としては、大別してパラレル法とコンバインド法とクロス法があるが、いずれの場合も多孔式手術と比べ操作鉗子間の距離が近く、さらに内視鏡と鉗子も近接してしまうため、術者の難易度は高いものとなっている。

そして、特に内視鏡と操作鉗子が近接しているので干渉し易く適切な画像を得にくいと共に操作鉗子の自由度も制限されるという問題がある。

そこで、特許文献１には操作鉗子と内視鏡との干渉を避けるために図５に示すように基端管部Ａと先端管部Ｂと中間管部Ｃから構成し、基端管部Ａ及び先端管部Ｂと、中間管部Ｃの両端部とが、それぞれユニバーサルジョイントＤにより連結されており、先端管部Ｂの先端には多関節の屈曲部Ｅが形成されているものが示されている。

また、特許文献２には鉗子部分を多自由度とするとともに、内視鏡を避けられるように操作部側に第２の湾曲部を設けたものが示されている。多自由度の構成としては多数の湾曲駒が関節状に接続された湾曲管と、湾曲管の内側に湾曲ワイヤが挿通されたものが示されており、また第２の湾曲部は外力によって湾曲形状が変更可能な中空ベローズで形成するか、あるいは湾曲駒を関節状に接続する例が示されている。

また、特許文献３には直列に複数連結された各関節輪に設けられたワイヤガイド孔の中を通過する形状保持用操作ワイヤを基端側から牽引することにより、形状保持用操作ワイヤとワイヤガイド孔との間の摩擦抵抗が増大して、屈曲形状保持可能管部の屈曲形状が保持されるものが示されている。

また、鉗子部分を多自由度としたマニピュレータとしては、例えば特許文献４に開示されているものがある。特許文献４には鉗子先を支持するための支持部に固定された三本の脚部を持つ鉗子先支持部材の三本の脚部を揺動可能に設けるようにしたものが示されている。

また、先端部分を１自由度としたものとしては、例えば特許文献５や特許文献６や特許文献７に開示されているものがある。特許文献５には複数の旋回部材とピンとを交互に並べて湾曲可能部分を構成したものが示されている。また、特許文献６には複数の環状の関節輪が一列に並べられ、隣り合うものどうしが角度調節可能に連ねられているものが示されている。また、特許文献７には屈曲部は上下方向にのみ屈伸するように複数の駒を軸連結させたものが示されている。

特開２００９−１６５５０４号公報 特開２００５−２１１６８３号公報 特開２００９−１１２５３８号公報 特開２００４−１８７７９８号公報 特表２００８−５１１４０４号公報 特開２０１１−２４６０６号公報 特開２０１０−７５３７５号公報

上記特許文献１に示されるものはユニバーサルジョイントを使用しているので２自由度で曲がってしまうため、術中に曲げ角度のみを調節することは困難である。これは、特許文献１に示されるものは、基本的に術中に曲げ角度を調整することは想定していないものだからである。

また、特許文献２に示されるものは、多数の湾曲駒を関節状に接続しているため部品数が多く製造工程が複雑であり、また操作部側の第２の湾曲部も２自由度で自由に曲がってしまうため術中一定方向に曲げ角度のみを調節することは困難である。

また、特許文献３はワイヤが緩んでいるときは自由に屈曲するが、一端ワイヤを牽引して屈曲形状を決定するとその後にその形状を修正できず、従って単孔式腹腔鏡下手術には不向きであり、また構造も複雑である。

また、特許文献４に示されるものは、ワイヤ式に比べ剛性や耐久性を高くすることを目的としているが、構成部品が多く製造工程が複雑である。

また、特許文献５は複数の旋回部材とピンとを交互に並べて湾曲可能部分が構成され、特許文献６は複数の環状の関節輪が一列に並べられて隣り合うものどうしが角度調節可能に連ねられており、特許文献７は屈曲部が上下方向にのみ屈伸するように複数のコマが軸連結されているが、いずれの場合も構成部品が多く製造工程が複雑である。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ジョイントを用いず簡単な構造でありながら、金属製パイプを屈曲させることにより先端の作業部側を自由屈曲部とし、操作部側を一定方向にのみ屈曲する屈曲部とすることにより、特に単孔式腹腔鏡下手術に適した医療用マニピュレータの屈曲部構造を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明による医療用マニピュレータの屈曲部構造は、操作部の操作により挿入部先端の作業部が操作される医療用マニピュレータであって、
前記挿入部は弾性変形可能な金属製パイプで形成され、前記挿入部の前記作業部側には前記金属製パイプの軸線に対し上下・左右方向の２自由度に首振り可能な自由屈曲部を有し、前記挿入部の前記自由屈曲部より前記操作部側には前記金属製パイプの軸線に対し０度〜９０度の範囲内で一方向にのみ屈曲可能な第１屈曲部を有し、また、前記挿入部の前記第１屈曲部より前記操作部側に軸線に対し０度〜９０度の範囲内で前記第１屈曲部とは反対の一方向にのみ屈曲可能な第２屈曲部を有し、
前記第１屈曲部には、前記金属製パイプの内径に等しい外径を有するリング状の第１のガイドリングが前記第１のガイドリングの外周が前記金属製パイプの内周に接するように前記金属製パイプ内に複数枚所望間隔を設けて並行に配置されて固着され、また、前記第２屈曲部には、前記金属製パイプの内径に等しい外径を有するリング状の第２のガイドリングが前記第２のガイドリングの外周が前記金属製パイプの内周に接するように前記金属製パイプ内に複数枚所望間隔を設けて並行に配置されて固着され、前記複数枚の第１と第２の各ガイドリングには同心円上に等間隔で２個以上の屈曲ワイヤ挿通用透孔が軸方向にそれぞれ見通せるように同位相に形成され、屈曲用ワイヤが前記第１と第２の各ガイドリングの同位相の前記各屈曲ワイヤ挿通用透孔を通過するようにそれぞれ挿通され、前記各屈曲用ワイヤの先端部は前記第１屈曲部の最も前記作業部側に位置する前記第１のガイドリングにそれぞれ固定されているとともに、他端は前記挿入部を挿通して前記操作部にそれぞれ連結され、
また、前記自由屈曲部には、前記金属製パイプの内径に等しい外径を有するリング状のガイドリングが前記ガイドリングの外周が前記金属製パイプの内周に接するように前記金属製パイプ内に複数枚所望間隔を設けて並行に配置されて固着され、前記複数枚の各ガイドリングには同心円上に等間隔で３個以上の操作ワイヤ挿通用透孔が軸方向にそれぞれ見通せるように同位相に形成され、操作用ワイヤが前記各ガイドリングの同位相の前記各操作ワイヤ挿通用透孔を通過するようにそれぞれ挿通され、前記各操作用ワイヤの先端部は前記金属製パイプの先端部の任意箇所又は最も前記作業部側に位置する前記ガイドリングにそれぞれ固定されているとともに、他端は前記挿入部を挿通して前記操作部にそれぞれ連結されていることを特徴としている。

あるいは、本発明は前記発明において第２屈曲部を有さないことを特徴としている。

そして、本発明においては、前記第１屈曲部の第１のガイドリング及び前記第２屈曲部の第２のガイドリング、または前記第１屈曲部の前記第１のガイドリングに、前記自由屈曲部の前記操作用ワイヤが通過するように操作ワイヤ挿通用透孔が前記自由屈曲部の前記各ガイドリングの前記操作ワイヤ挿通用透孔と同位相に形成され、前記各操作用ワイヤが前記操作ワイヤ挿通用透孔にそれぞれ挿通されていることが好ましい。

そして、本発明においては、前記各操作用ワイヤ及び／又は前記各屈曲用ワイヤは、前記各第１のガイドリング，第２のガイドリング及びガイドリングの同位相の前記各操作ワイヤ挿通用透孔及び／又は前記各屈曲ワイヤ挿通用透孔を通過するように挿通させて設けられた可撓性のガイドチューブ内にそれぞれ挿通されていることが好ましい。

そして、本発明においては、前前記操作用ワイヤ及び／又は前記屈曲用ワイヤが挿通している前記各操作ワイヤ挿通用透孔及び／又は前記各屈曲ワイヤ挿通用透孔には、前記操作用ワイヤ及び／又は前記屈曲用ワイヤが前記各操作ワイヤ挿通用透孔及び／又は前記各屈曲ワイヤ挿通用透孔との摺動により損傷するのを防止するための摺動ガイドが設けられていることが好ましい。

そして、本発明においては、前記金属製パイプはステンレス製またはチタン製であり、前記第１屈曲部及び／又は前記第２屈曲部の前記第１のガイドリング及び／又は第２のガイドリングが固着されていない箇所の外周に、前記金属製パイプを長手方向にみて屈曲する側が幅広で溝幅が０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの略台形状溝が形成されていることが好ましい。

そして、本発明においては、前記金属製パイプの前記自由屈曲部の前記ガイドリングが固着されていない箇所の外周に、円周方向に溝幅０．１ｍｍ〜３．０ｍｍで所望長さの複数の細幅溝が形成されていることが好ましい。

本発明によれば、ジョイントを用いず簡単な構造でありながら、金属製パイプを屈曲させることにより先端の作業部側を自由屈曲部とし、操作部側を一定方向にのみ屈曲する屈曲部とすることにより、特に単孔式腹腔鏡下手術に適した医療用マニピュレータの屈曲部構造となる。

本発明の屈曲部構造を備えた医療用マニピュレータの挿入部と先端部分を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は使用状態を示す参考図である。 本発明の医療用マニピュレータの挿入部の第１屈曲部の拡大図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）はＥ−Ｅ線断面図、（Ｄ）及び（Ｅ）は略台形状溝の他例を示す説明図である。 本発明の医療用マニピュレータの挿入部の第２屈曲部の拡大図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）はＦ−Ｆ線断面図である。 本発明の医療用マニピュレータの挿入部の自由屈曲部の拡大図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）はＤ−Ｄ線断面図である。 従来例の説明図である。

まず、本発明の医療用マニピュレータの屈曲部構造の概要を図面に基づいて説明する。
本発明の医療用マニピュレータの屈曲部構造は、操作部の操作により挿入部先端の作業部が操作される医療用マニピュレータに適するものである。マニピュレータ先端の作業部（エンドエフェクタ）としては、例えば、剥離鉗子や把持鉗子や持針器など従来から使用されている様々な機能を持つ能動鉗子が使用可能であるが、作業部はこれらに限定されるものではない。また、操作部はハンドヘルドマニピュレータのように手動式であっても、あるいは電動モータ等を介して間接的に鉗子等の作業部の操作を行うようにしたいわゆるロボティックシステムであってもどちらでも適用可能である。

図１（Ａ）に示すように挿入部１は弾性変形可能な金属製パイプ２で形成されている。そして、挿入部１の作業部３側には金属製パイプ２の軸線に対し上下・左右方向の２自由度に首振り可能な自由屈曲部４を有している。また、挿入部１の自由屈曲部４より操作部５側には金属製パイプ２の軸線に対し０度〜９０度の範囲内で一方向にのみ屈曲可能な第１屈曲部６を有している。さらに、挿入部１の第１屈曲部６より操作部５側に軸線に対し０度〜９０度の範囲内で第１屈曲部６とは反対の一方向にのみ屈曲可能な第２屈曲部７を有している。

そして、図１（Ｂ）に示すように自由屈曲部４により作業部３の鉗子などを所望方向に適宜調整できるので、手術時に鉗子などを用いた処置を適切且つ確実に行うことができる。また、第１屈曲部６と第２屈曲部７の存在により挿入部１を図示するようにオフセットすることができるので、単孔式腹腔鏡下手術の場合であっても内視鏡カメラ８との干渉を避けながらマニピュレータを適切な位置に保持することが可能となる。第１屈曲部６と第２屈曲部７は相反する一定方向にしか曲折しない構造であるので、内視鏡カメラ８などとの干渉を避けるための挿入部１のオフセット量の調整を容易に行うことができる。

第１屈曲部６には図２に示すように、金属製パイプ２の内径に等しい外径を有するリング状の第１のガイドリング６１が第１のガイドリング６１の外周が金属製パイプ２の内周に接するように金属製パイプ２内に複数枚所望間隔を設けて並行に配置されて固着されている。また、第２屈曲部７には図３に示すように、金属製パイプ２の内径に等しい外径を有するリング状の第２のガイドリング７１が第２のガイドリング７１の外周が金属製パイプ２の内周に接するように金属製パイプ２内に複数枚所望間隔を設けて並行に配置されて固着されている。

そして、複数枚の第１のガイドリング６１と第２のガイドリング７１には同心円上に等間隔で２個以上の屈曲ワイヤ挿通用透孔６２，７２が軸方向にそれぞれ見通せるように同位相に形成され、屈曲用ワイヤ９が第１と第２の各ガイドリング６１，７１の同位相の各屈曲ワイヤ挿通用透孔６２，７２を通過するようにそれぞれ挿通されている。そして、各屈曲用ワイヤ９の先端部は第１屈曲部６の最も作業部３側に位置する第１のガイドリング６１１の屈曲ワイヤ挿通用透孔６２１に固定部９１を介してそれぞれ固定されているとともに、他端は挿入部１を挿通して操作部５にそれぞれ連結されている。

各屈曲用ワイヤ９を操作部５で引っ張ると、第１と第２の各ガイドリング６１，７１により金属製パイプ２の円周方向の変形を防止しながら金属製パイプ２を所定の一方向に曲げることが可能となる。２本以上の屈曲用ワイヤを同時に引っ張ることにより、図１（Ｂ）に示すように金属製パイプ２は第１屈曲部６と第２屈曲部７でそれぞれ所定の一定方向に０度〜９０度の範囲内で所望角度に曲げられることとなる。なお、屈曲用ワイヤ９は２本以上あれば何本でも可能であるが、構成が複雑とならいで確実な動きを確保するためには屈曲用ワイヤ９は金属製パイプ２の軸線を中心とした同心円上に等間隔で２本乃至４本設ければよい。

また、図４に示すように自由屈曲部４には、金属製パイプ２の内径に等しい外径を有するリング状のガイドリング４１がガイドリング４１の外周が金属製パイプ２の内周に接するように金属製パイプ２内に複数枚所望間隔を設けて並行に配置されて固着されている。

そして、複数枚の各ガイドリング４１には同心円上に等間隔で３個以上の操作ワイヤ挿通用透孔４２が軸方向にそれぞれ見通せるように同位相に形成され、操作用ワイヤ１０が各ガイドリング４１の同位相の各操作ワイヤ挿通用透孔４２を通過するようにそれぞれ挿通されている。そして、各操作用ワイヤ１０の先端部は金属製パイプ２の先端部の任意箇所又は最も作業部３側に位置するガイドリング４１１の操作ワイヤ挿通用透孔４２１に固定部１０１を介してそれぞれ固定されているとともに、他端は挿入部１を挿通して操作部５にそれぞれ連結されている。

各操作用ワイヤ１０を操作部５で引っ張ると、ガイドリング４１により金属製パイプ２の円周方向の変形を防止しながら金属製パイプ２を曲げることが可能となる。一つのガイドリング４１に操作ワイヤ挿通用透孔４２を３個以上形成して操作用ワイヤ１０を３本以上挿通させたので、金属製パイプ２の先端部３は自由屈曲部４で任意の方向に、すなわち２自由度に曲げられることとなる。なお、操作用ワイヤ１０は３本以上あれば何本でも可能であるが、構成が複雑とならいで確実な動きを確保するためには操作用ワイヤ１０は金属製パイプ２の軸線を中心とした同心円上に等間隔で３本または４本設ければよい。

そして、第１のガイドリング６１，第２のガイドリング７１，ガイドリング４１の各透孔４２，６２，７２が同位相で並んでいることにより各操作用ワイヤ１０や各屈曲用ワイヤ９は挿入部１の金属製パイプ２内を他のワイヤなどと干渉せずにスムーズに移動できることとなる。なお、各ガイドリング４１，６１，７１はリング状で中央に透孔が形成されているので、この透孔を利用して先端作業部の例えば鉗子の開閉用ワイヤを挿通させることができる。

また、本発明においては、第２屈曲部を有さなくてもよい。第１屈曲部で挿入部を所望角度屈曲させることにより作業部側と操作部側に角度を持たせることができるので、第２屈曲部を必ずしも有さなくても内視鏡カメラなどを避けることができる。

また、本発明においては、好ましくは、第１屈曲部の第１のガイドリング及び第２屈曲部の第２のガイドリング、または第１屈曲部の第１のガイドリングに、自由屈曲部の操作用ワイヤが通過するように操作ワイヤ挿通用透孔が自由屈曲部の各ガイドリングの操作ワイヤ挿通用透孔と同位相に形成され、各操作用ワイヤが操作ワイヤ挿通用透孔にそれぞれ挿通されている。操作用ワイヤを第１のガイドリングや第２のガイドリングの透孔に挿通させることにより、操作用ワイヤが挿入部のパイプ内壁と直接接触することが避けられる。

また、本発明においては、好ましくは、各操作用ワイヤ及び／又は各屈曲用ワイヤは、各第１のガイドリング，第２のガイドリング及びガイドリングの同位相の各操作ワイヤ挿通用透孔及び／又は各屈曲ワイヤ挿通用透孔を通過するように挿通させて設けられた可撓性のガイドチューブ内にそれぞれ挿通されている。このような構成にすることにより操作用ワイヤが各ガイドリングや挿入部パイプ内壁などと直接接触することが防止できるので、ガイドリングの数を減らすことが可能となる。ガイドチューブとしては可撓性を有すれば金属製でも合成樹脂製でも可能であるが、例えばβチタン製パイプやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製チューブやＮｉ−Ｔｉのような超弾性合金製パイプが使用可能である。

また、本発明においては、好ましくは、操作用ワイヤ及び／又は屈曲用ワイヤが挿通している各操作ワイヤ挿通用透孔及び／又は各屈曲ワイヤ挿通用透孔には、操作用ワイヤ及び／又は屈曲用ワイヤが各操作ワイヤ挿通用透孔及び／又は各屈曲ワイヤ挿通用透孔との摺動により損傷するのを防止するための摺動ガイドが設けられている。このような構成にすることにより操作用ワイヤや屈曲用ワイヤが各ガイドリングの透孔の角部などと直接摺動することが防止できる。

また、本発明においては、好ましくは、金属製パイプはステンレス製またはチタン製であり、第１屈曲部及び／又は第２屈曲部の前記第１のガイドリング及び／又は第２のガイドリングが固着されていない箇所の外周に、金属製パイプを長手方向にみて屈曲する側が幅広で溝幅が０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの略台形状溝が形成されている。このような構成にすることにより金属製パイプが所望する一定方向により小さな力で曲げ易くなる。なお、この略台形状溝は基本的な形状が台形であればよく、例えば図２（Ｄ），（Ｅ）に示すように頂部が円形や半円形状であってもよい。大きく変形する箇所を曲線状に形成しておくと応力集中が防げて都合がよい場合もある。そして、ガイドリングは金属製パイプの肉厚が十分にある箇所に固着されることにより、固着の安定度が高まるとともに、金属製パイプが台形状溝部で変形することをガイドリングが妨げることがない。

また、本発明においては、好ましくは、金属製パイプの自由屈曲部の前記ガイドリングが固着されていない箇所の外周に、円周方向に溝幅０．１ｍｍ〜３．０ｍｍで所望長さの複数の細幅溝が形成されている。このような構成にすることにより金属製パイプがより小さな力で曲げ易くなると共に、溝の洗浄を確実に行うことが可能となり再使用時の消毒などを確実に行うことが可能となる。そして、ガイドリングは金属製パイプの肉厚が十分にある箇所に固着されることにより、固着の安定度が高まるとともに、金属製パイプが細幅溝部で変形することをガイドリングが妨げることがない。

次に、本発明の医療用マニピュレータの屈曲部構造の詳細な実施例を図１〜図４に基づいて述べる。
本発明の医療用マニピュレータの屈曲部構造は図１に示すように、挿入部１は弾性変形可能な金属製パイプ２で形成されている。弾性変形可能な金属製パイプ２としては例えばステンレス製またはチタン製のものが使用可能である。金属製パイプ２を挿入部１の外筒として使用し、これを直接屈曲させるようにすることにより屈曲部構造を簡単な構成にできる。

そして、挿入部１の作業部３側には金属製パイプ２の軸線に対し上下・左右方向の２自由度に首振り可能な自由屈曲部４を有している。また、挿入部１の自由屈曲部４より操作部５側には金属製パイプ２の軸線に対し０度〜９０度の範囲内で一方向にのみ屈曲可能な第１屈曲部６を有している。また、挿入部１の第１屈曲部６より操作部５側に軸線に対し０度〜９０度の範囲内で第１屈曲部６とは反対の一方向にのみ屈曲可能な第２屈曲部７を有している。第１屈曲部６と第２屈曲部７の二つの屈曲部を設ける場合には、これらは相反する方向に曲がるようにする。また、場合によっては第１屈曲部６のみであってもよい。第１屈曲部６と第２屈曲部７はそれぞれ所定の方向にのみしか曲がらないので、挿入部１を所望角度に適切に且つ簡単に調整することができる。

自由屈曲部４や第１屈曲部６や第２屈曲部７は、所望方向に屈曲させるために後述するように溝を形成したり、その箇所のみを肉薄に形成しても良いし、あるいは金属製パイプ２自体には格別の処置を施さず後述するガイドリングとワイヤの組み合わせにより所望方向に屈曲するようにしてもよい。いずれにしても、自由屈曲部４は２自由度に首振り可能なようになっていればよい。また、第１屈曲部６と第２屈曲部７は相反する一定方向にのみそれぞれ屈曲できればよい。

挿入部１となる金属製パイプ２の例を図１に示す。例えば全長を３００ｍｍとし、自由屈曲部４の長さと、第１屈曲部６の長さと、第２屈曲部の長さはそれぞれ３０ｍｍとする。また、金属製パイプ２は外径１０ｍｍとし、肉厚０．２ｍｍとする。ただし、これらの数値は一例を示すものであり、各部の長さやパイプ径などはこの例に限定されるものではない。例えば、パイプ外径は３．５ｍｍ程度のものであっても本発明の屈曲部構造は適用可能である。

図２に示す第１屈曲部６は長さを３０ｍｍとする。そして、金属製パイプ２の内径に等しい外径を有するリング状の第１のガイドリング６１が、第１のガイドリング６１の外周が金属製パイプ２の内周に接するように、金属製パイプ２内に５枚が中心間距離６ｍｍの等間隔で並行に配置されて固着されている。固着方法としては、例えばレーザー溶接により第１のガイドリング６１の外周を金属製パイプ２の内周に溶接する。なお、第１のガイドリング６１の厚さは、強度と固着の安定性の面からは厚い方がよく、一方屈曲時の邪魔とならないためには薄い方がよい。これらを勘案して厚さは適宜選択できるが、例えば０．５ｍｍ〜３．０ｍｍとすればよい。

また、図３に示す第２屈曲部７は長さを３０ｍｍとする。そして、金属製パイプ２の内径に等しい外径を有するリング状の第２のガイドリング７１が、第２のガイドリング７１の外周が金属製パイプ２の内周に接するように、金属製パイプ２内に５枚が中心間距離６ｍｍの等間隔で並行に配置されて固着されている。固着方法としては、例えばレーザー溶接により第２のガイドリング７１の外周を金属製パイプ２の内周に溶接する。なお、第２のガイドリング７１の厚さは、強度と固着の安定性の面からは厚い方がよく、一方屈曲時の邪魔とならないためには薄い方がよい。これらを勘案して厚さは適宜選択できるが、例えば０．５ｍｍ〜３．０ｍｍとすればよい。

そして、各５枚ずつ配置された第１のガイドリング６１と第２のガイドリング７１には同心円上に等間隔で３個の屈曲ワイヤ挿通用透孔６２，７２が軸方向にそれぞれ見通せるように同位相に形成されている。そして、屈曲用ワイヤ９が第１と第２の各ガイドリング６１，７１の同位相の各屈曲ワイヤ挿通用透孔６２，７２を通過するようにそれぞれ挿通されている。そして、各屈曲用ワイヤ９の先端部は第１屈曲部６の最も作業部３側に位置する第１のガイドリング６１１の屈曲ワイヤ挿通用透孔６２１に固定部９１を介してそれぞれ固定されている。また、他端は挿入部１の金属製パイプ２内を挿通して操作部５にそれぞれ連結されている。

金属製パイプ２の第１屈曲部６の第１のガイドリング６１が固着されていない箇所の外周には、図２（Ａ）に示すように金属製パイプ２を長手方向にみて屈曲する側（図において下側）が幅広で溝幅が下側が３ｍｍで上側が１ｍｍの略台形状溝６３が形成されている。このような溝を形成することにより金属製パイプ２を所望方向により小さな力で曲げることができる。なお、略台形状溝６３は図２（Ｄ）に示すように台形の短辺側を円形としたり、図２（Ｅ）に示すように台形の短辺側を半円状に丸く形成してもよい。

金属製パイプ２の第２屈曲部７の第１のガイドリング７１が固着されていない箇所の外周には、図３（Ａ）に示すように金属製パイプ２を長手方向にみて屈曲する側（図において上側）が幅広で溝幅が下側が１ｍｍで上側が４ｍｍの略台形状溝７３が形成されている。このような溝を形成することにより金属製パイプ２を所望方向により小さな力で曲げることができる。なお、第２屈曲部７の略台形状溝７３も図２（Ｄ）と同様に台形の短辺側を円形としたり、図２（Ｅ）と同様に台形の短辺側を半円状に丸く形成してもよい。

また、図４に示す自由屈曲部４は長さを３０ｍｍとする。そして、金属製パイプ２の内径に等しい外径を有するリング状のガイドリング４１が、ガイドリング４１の外周が金属製パイプ２の内周に接するように、金属製パイプ２内に４枚が中心間距離７．５ｍｍの等間隔で並行に配置されて固着されている。固着方法としては、例えばレーザー溶接によりガイドリング４１の外周を金属製パイプ２の内周に溶接する。なお、ガイドリング４１の厚さは、強度と固着の安定性の面からは厚い方がよく、一方屈曲時の邪魔とならないためには薄い方がよい。これらを勘案して厚さは適宜選択できるが、例えば０．５ｍｍ〜３．０ｍｍとすればよい。

そして、４枚の各ガイドリング４１には同心円上に等間隔で３個の操作ワイヤ挿通用透孔４２が軸方向にそれぞれ見通せるように同位相に形成されている。そして、操作用ワイヤ１０が各ガイドリング４１の同位相の各操作ワイヤ挿通用透孔４２を通過するようにそれぞれ挿通されている。そして、各操作用ワイヤ１０の先端部は最も作業部３側に位置するガイドリング４１１の操作ワイヤ挿通用透孔４２１に固定部１０１を介してそれぞれ固定されている。また、他端は挿入部１を挿通して操作部５にそれぞれ連結されている。

また、金属製パイプ２の自由屈曲部４のガイドリング４１が固着されていない箇所の外周に、円周方向に溝幅０．１ｍｍ〜３．０ｍｍで所望長さ、例えば円周の１／４〜１／２の長さの複数の細幅溝４３が、略溝幅乃至溝幅の２倍程度の間隙を設けて形成されている。例えば、円周の１／４程度の長さの細幅溝４３を相隣接する細幅溝４３とは９０度ずつ位相をずらし、相対向する細幅溝４３同士は同位相となるように形成する。なお、細幅溝４３は金属製パイプ２が軸方向にバネのように伸縮することを防ぐために、螺旋状には形成しないことが好ましい。また、同様の理由で全周にわたるように形成された溝を、間隔を設けて複数本形成することも好ましくない。

また、第１屈曲部６の第１のガイドリング６１及び第２屈曲部７の第２のガイドリング７１に、自由屈曲部４からの操作用ワイヤ１０が通過するように操作ワイヤ挿通用透孔６４，７４が自由屈曲部４の各ガイドリング４１と同位相に形成されている。そして、各操作用ワイヤ１０が第１屈曲部６の第１のガイドリング６１及び第２屈曲部７の操作ワイヤ挿通用透孔６４，７４にそれぞれ挿通されている。

また、図２〜図４に示すように各屈曲用ワイヤ９及び各操作用ワイヤ１０は、各第１のガイドリング６１と第２のガイドリング７１及びガイドリング４１の同位相の各操作ワイヤ挿通用透孔４２，６４，７４及び各屈曲ワイヤ挿通用透孔６２，７２を通過するように挿通させて設けられた可撓性のガイドチューブ１１内にそれぞれ挿通させてもよい。このような構成にすることにより屈曲用ワイヤ９や操作用ワイヤ１０が各ガイドリング４１，６１，７１や挿入部１の金属製パイプ２内壁などと直接接触することが防止できるので、各ガイドリング４１，６１，７１の数を減らすことが可能となる。なお、ガイドチューブ１１は必ずしも設けなくてもよい。

ガイドチューブ１１としては可撓性を有すれば金属製でも合成樹脂製でも可能であり、非収縮性であればより好ましい。例えば、βチタン製パイプやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製チューブやＮｉ−Ｔｉのような超弾性合金製パイプが使用可能である。なお、ガイドチューブ１１は、その一端を図２や図４に示すように最も作業部３側のガイドリング４１１の固定部１０１や第１のガイドリング６１１の固定部９１に固定し、その他の操作ワイヤ挿通用透孔４２，６４，７４や屈曲ワイヤ挿通用透孔６２，７２内は自由に移動できるようにする。

なお、ガイドチューブ１１を設けることに代え、操作ワイヤ挿通用透孔４２，６４，７４や屈曲ワイヤ挿通用透孔６２，７２の入口側と出口側の角部で屈曲用ワイヤ９や操作用ワイヤ１０が摺動により損傷することを防ぐために、操作ワイヤ挿通用透孔４２，６４，７４や屈曲ワイヤ挿通用透孔６２，７２の入口側と出口側に屈曲用ワイヤ９や操作用ワイヤ１０の摺れ防止のために摺動ガイドを形成してもよい。摺動ガイドとしては、例えばβチタン製パイプやポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製チューブやＮｉ−Ｔｉのような超弾性合金製パイプなどの短円筒状のものを操作ワイヤ挿通用透孔４２，６４，７４や屈曲ワイヤ挿通用透孔６２，７２に固着する。あるいは、ガイドリング４１や第１のガイドリング６１や第２のガイドリング７１の操作ワイヤ挿通用透孔４２，６４，７４や屈曲ワイヤ挿通用透孔６２，７２自体を、入口側と出口側を丸みを持たせて形成して摺動ガイドとしてもよい。

本発明の医療用マニピュレータの屈曲部構造は、単孔式腹腔鏡下手術に特に適するものであるが、多孔式腹腔鏡下手術においても使用可能である。

１ 挿入部
２ 金属製パイプ
３ 作業部
４ 自由屈曲部
４１ ガイドリング
４１１ 先端のガイドリング
４２ 操作ワイヤ挿通用透孔
４２１ 先端のガイドリング４１１の操作ワイヤ挿通用透孔
４３ 細幅溝
５ 操作部
６ 第１屈曲部
６１ 第１のガイドリング
６１１ 先端の第１のガイドリング
６２ 屈曲ワイヤ挿通用透孔
６２１ 先端の第１のガイドリング６１１の屈曲ワイヤ挿通用透孔
６３ 略台形状溝
６４ 操作ワイヤ挿通用透孔
７ 第２屈曲部
７１ 第２のガイドリング
７２ 屈曲ワイヤ挿通用透孔
７３ 略台形状溝
７４ 操作ワイヤ挿通用透孔
８ 内視鏡カメラ
９ 屈曲用ワイヤ
９１ 屈曲用ワイヤの固定部
１０ 操作用ワイヤ
１０１ 操作用ワイヤの固定部
１１ ガイドチューブ

Claims (7)

1. 操作部の操作により挿入部先端の作業部が操作される医療用マニピュレータであって、
   前記挿入部は弾性変形可能な金属製パイプで形成され、前記挿入部の前記作業部側には前記金属製パイプの軸線に対し上下・左右方向の２自由度に首振り可能な自由屈曲部を有し、前記挿入部の前記自由屈曲部より前記操作部側には前記金属製パイプの軸線に対し０度〜９０度の範囲内で一方向にのみ屈曲可能な第１屈曲部を有し、また、前記挿入部の前記第１屈曲部より前記操作部側に軸線に対し０度〜９０度の範囲内で前記第１屈曲部とは反対の一方向にのみ屈曲可能な第２屈曲部を有し、
   前記第１屈曲部には、前記金属製パイプの内径に等しい外径を有するリング状の第１のガイドリングが前記第１のガイドリングの外周が前記金属製パイプの内周に接するように前記金属製パイプ内に複数枚所望間隔を設けて並行に配置されて固着され、また、前記第２屈曲部には、前記金属製パイプの内径に等しい外径を有するリング状の第２のガイドリングが前記第２のガイドリングの外周が前記金属製パイプの内周に接するように前記金属製パイプ内に複数枚所望間隔を設けて並行に配置されて固着され、前記複数枚の第１と第２の各ガイドリングには同心円上に等間隔で２個以上の屈曲ワイヤ挿通用透孔が軸方向にそれぞれ見通せるように同位相に形成され、屈曲用ワイヤが前記第１と第２の各ガイドリングの同位相の前記各屈曲ワイヤ挿通用透孔を通過するようにそれぞれ挿通され、前記各屈曲用ワイヤの先端部は前記第１屈曲部の最も前記作業部側に位置する前記第１のガイドリングにそれぞれ固定されているとともに、他端は前記挿入部を挿通して前記操作部にそれぞれ連結され、
   また、前記自由屈曲部には、前記金属製パイプの内径に等しい外径を有するリング状のガイドリングが前記ガイドリングの外周が前記金属製パイプの内周に接するように前記金属製パイプ内に複数枚所望間隔を設けて並行に配置されて固着され、前記複数枚の各ガイドリングには同心円上に等間隔で３個以上の操作ワイヤ挿通用透孔が軸方向にそれぞれ見通せるように同位相に形成され、操作用ワイヤが前記各ガイドリングの同位相の前記各操作ワイヤ挿通用透孔を通過するようにそれぞれ挿通され、前記各操作用ワイヤの先端部は前記金属製パイプの先端部の任意箇所又は最も前記作業部側に位置する前記ガイドリングにそれぞれ固定されているとともに、他端は前記挿入部を挿通して前記操作部にそれぞれ連結されていることを特徴とする医療用マニピュレータの屈曲部構造。
2. 第２屈曲部を有さないことを特徴とする請求項１に記載の医療用マニピュレータの屈曲部構造。
3. 前記第１屈曲部の第１のガイドリング及び前記第２屈曲部の第２のガイドリング、または前記第１屈曲部の前記第１のガイドリングに、前記自由屈曲部の前記操作用ワイヤが通過するように操作ワイヤ挿通用透孔が前記自由屈曲部の前記各ガイドリングの前記操作ワイヤ挿通用透孔と同位相に形成され、前記各操作用ワイヤが前記操作ワイヤ挿通用透孔にそれぞれ挿通されていることを特徴とする請求項１または２に記載の医療用マニピュレータの屈曲部構造。
4. 前記各操作用ワイヤ及び／又は前記各屈曲用ワイヤは、前記各第１のガイドリング，第２のガイドリング及びガイドリングの同位相の前記各操作ワイヤ挿通用透孔及び／又は前記各屈曲ワイヤ挿通用透孔を通過するように挿通させて設けられた可撓性のガイドチューブ内にそれぞれ挿通されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の医療用マニピュレータの屈曲部構造。
5. 前記操作用ワイヤ及び／又は前記屈曲用ワイヤが挿通している前記各操作ワイヤ挿通用透孔及び／又は前記各屈曲ワイヤ挿通用透孔には、前記操作用ワイヤ及び／又は前記屈曲用ワイヤが前記各操作ワイヤ挿通用透孔及び／又は前記各屈曲ワイヤ挿通用透孔との摺動により損傷するのを防止するための摺動ガイドが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の医療用マニピュレータの屈曲部構造。
6. 前記金属製パイプはステンレス製またはチタン製であり、前記第１屈曲部及び／又は前記第２屈曲部の前記第１のガイドリング及び／又は第２のガイドリングが固着されていない箇所の外周に、前記金属製パイプを長手方向にみて屈曲する側が幅広で溝幅が０．５ｍｍ〜５．０ｍｍの略台形状溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の医療用マニピュレータの屈曲部構造。
7. 前記金属製パイプの前記自由屈曲部の前記ガイドリングが固着されていない箇所の外周に、円周方向に溝幅０．１ｍｍ〜３．０ｍｍで所望長さの複数の細幅溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の医療用マニピュレータの屈曲部構造。

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