JP2018094024A - 術具操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】頭部鏡視下手術において術具を好適に操作することができる術具操作装置を提供する。【解決手段】術具５４は術具保持部１２に保持され、術具操作装置１０の把持部１４が操作者に把持され、平行リンク機構部２０およびスライダ部２２によって把持部１４に加えられた操作力に基づいて術具保持部１２の姿勢が変化させられる。術具保持部１２の姿勢が変化させられ、スライダ部２２により術具保持部１２が術具５４の挿入方向に沿って平行移動させられる。平行リンク機構部２０の姿勢にかかわらず、予め設定された不動点を術具５４が通過するように術具保持部１２の姿勢が変化させられるとともに、把持部１４は術具保持部１２の後端縁と不動点との間に設けられるので術者が術具の操作をする際の違和感が低減されるとともに、術具５４に加わる力が術具５４から把持部１４へ機構的に伝達されるので、把持部１４を介して術者が認識できる。【選択図】図１

Description

内視鏡などを用いた鏡視下での手術が広く行われている。かかる内鏡視下での手術においては、体表から開けられた穴から内視鏡や術具が挿入されて手術対象部位付近にその先端部が位置させられる。そのため、術具としては、例えば、棒状などの長手形状を有しているとともに、その長手形状の先端部には鉗子などの手術のための機能部が設けられる一方、基端部には、その機能部に所望の動作をさせるために操作者（術者）によって操作される操作部が設けられる。操作部と機能部とは機械的に連結されており、操作部における術者の操作が機能部の動作に反映されるようになっている。かかる術具は、前記穴から体内に挿入され、先端部が手術対象部位に位置させられる一方、基端部は体外にあることとなる。

このような術具を用いる場合、術具の先端部に設けられる機能部と基端部に設けられる操作部とが離れていることから、術者はその操作の熟練が求められる。さらに、術具が前記穴を通して体内に挿入される場合、術具の動きは前記穴によって拘束されなければならないが、動きが拘束される結果、操作部が設けられた基端部の動きと機能部が設けられた先端部の動きとが、動きが拘束される点について対称に動くこととなる。すなわち、前記穴近傍が不動点とされる必要がある。そのため、術具の操作にはより困難性が増すこととなる。

かかる場合において、術具の端部ではなく、より先端部に近い部分を術者によって把持されることで操作性を向上させることも考えられるが、一般的に、術具においては、予め術者が触れる部分以外においては衛生上の観点から清潔を保つことが必要とされ、術者は操作部以外を持つことができないという困難もある。

一方、内視鏡下での手術を、ロボットの支援により行なう方法も提案されている。例えば特許文献１および２に記載の技術がそれである。特許文献１および２に記載されたようにロボットを用いることにより、スレーブ側の操作装置を術者が操作する一方、マスター側に設けられた術具をロボット等により動作させる。これにより、術具を遠隔制御することが可能になるとともに、前記不動点による拘束など、術具が満たすべき動作上の制約に反して操作装置が操作された場合でも、術具がそのまま動くことを防止することができる、などの利点がある。しかしながら、術具を術者が直接操作する場合に比べて、術具が受ける力や感触などを術者が感じることが困難であるという問題がある。後述するように頭部を対象とする鏡視下手術においては、より繊細な術具の動きが求められるところ、術者が術具に加わった力を得ることはその操作上重要な意味を持つため、術者が術具を直接操作することが望ましい。

特許第５７５７９５５号公報 特許第５３２７６８７号公報

ところで、頭部を対象とする鏡視下手術に用いられる術具には、腹部などを対象とする鏡視下手術と比べてその用いられる環境が異なることから、特有の要求がある。具体的には例えば、腹部の内視鏡手術においては、起腹と呼ばれるように腹部に気体を充填して手術用の空間を確保するなどされるとともに、手術対象部位も比較的大きい臓器であることなどから、比較的術具全体あるいは術具先端部が大きく動くものである。一方、頭部を対象とする場合、術具先端部が動くことができる空間は限られたものであるため、また、手術対象以外の部位を傷つけることのないよう、術具先端部が繊細な動きをすることが求められる。また、例えば脳外科分野については、鼻腔を通して術具が患部に挿入されることがあり、前述のように不動点が設けられるのに加え、術具は鼻腔内の範囲でしか動けず、より制約が大きいという課題もある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、頭部鏡視下手術において術具を好適に操作することができる術具操作装置を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、（ａ）頭部鏡視下手術用術具を操作するための術具操作装置であって、（ｂ）該術具を保持するための術具保持部と、（ｃ）操作者によって把持される把持部と、（ｄ）該把持部に加えられた操作力に基づいて前記術具保持部の姿勢を変化させる位置決め部と、を有し、（ｅ）前記位置決め部は、前記術具保持部の姿勢を変化させる姿勢制御部と、前記術具保持部を前記術具の被術者への挿入方向に沿って平行移動させるスライダ部と、を含んで構成され、（ｆ）前記姿勢制御部は、前記術具の移動空間内に予め設定された不動点を前記術具が前記姿勢制御部の姿勢にかかわらず通過するように、前記術具保持部の姿勢を変化させるものであり、（ｇ）前記把持部は、前記術具保持部の後端縁と前記不動点との間に設けられ、該把持部が操作されることにより生ずる操作力を前記位置決め部に機構的に伝達可能とされているとともに、前記術具に加わる力を該術具から機構的に伝達可能とされていることにある。

このようにすれば、頭部鏡視下手術用術具は、術具操作装置における術具保持部によって保持され、術具操作装置はその把持部によって操作者によって把持され、位置決め部によって前記把持部に加えられた操作力に基づいて前記術具保持部の姿勢が変化させられる。ここで前記把持部は前記術具保持部と一体的に構成され、前記位置決め部は、前記姿勢制御部と前記スライダ部とを含んで構成されるので、前記姿勢制御部により術具保持部の姿勢が変化させられ、前記スライダ部により前記術具保持部が前記術具の被術者への挿入方向に沿って平行移動させられることができる。また、前記姿勢制御部の姿勢にかかわらず、前記術具の移動空間内に予め設定された不動点を前記術具が通過するように前記術具保持部の姿勢が変化させられるとともに、前記把持部は前記術具保持部の後端縁と前記不動点との間に設けられるので、術者が術具の操作をする際に違和感を感じることが低減されるとともに、該把持部が操作されることにより生ずる操作力によって前記位置決め部を動かすことができる一方、前記術具に加わる力が該術具から把持部へ機構的に伝達されるので、把持部を介して術者が認識することができる。すなわち、本発明の術具操作装置によれば、頭部鏡視下手術用術具を好適に操作することが可能となる。なお、本明細書において、機構的に伝達されるとは、前記操作力がエネルギー変換されることなく運動エネルギーの形態のまま伝達されることを意図しており、例えば、ワイヤやリンクなどの様々な機構によって伝達されるものである。

ここで好適には、前記姿勢制御部および前記スライダ部の少なくとも一方は、その動作を停止可能とするブレーキを有するものである。このようにすれば姿勢制御部およびスライダ部の少なくとも一方の姿勢を固定することができ、ひいては術具保持部の姿勢、言い換えれば自由度を固定することができる。

また好適には、前記位置決め部は前記術具保持部に４自由度を与えつつ該術具保持部の姿勢を制御するものである。このようにすれば、該術具保持部に保持された術具を４自由度にて位置決めすることができる。

また好適には、前記姿勢制御部は平行リンク機構を有する。このようにすれば、平行リンク機構の動きに基づいて該姿勢制御部および術具保持部を介して術具の姿勢を好適に変更しうる。

また好適には、前記術具操作装置は、前記術具保持部に保持された前記術具の先端に設けられた機能部を操作するために機能部用操作部を含み、該機能部用操作部は、操作者が把持部を把持したまま操作可能となる位置に設けられるものである。このようにすれば、操作者が把持部を把持したまま、機能部用操作部により前記術具の先端に設けられた機能部を操作することができる。なお、機能部とは、術具の機能（目的・用途）に応じて術具先端に設けられる機構であって、対象部位を挟む、保持する、引張る、切断・切除する、縫合する、などのそれぞれの機能を実行するために必要な機構である。

さらに好適には、前記姿勢制御部はロボットアームである。このようにすれば、ロボットアームの自由度を利用して術具の姿勢を制御することができる。

また好適には、前記術具保持部は、前記術具を取り替え可能に保持することを特徴とする。このようにすれば、様々な種類の術具を取り替え可能に術具保持部に保持させることができるので、複数の用途に応じて術具を選択することができる。

本発明の術具操作装置が好適に適用される実施態様を示したものであり、本実施例の術具操作装置の構成を説明する図である。 本実施例の術具操作装置の構成を説明するための図である。 本実施例の術具操作装置における取付部および位置決め部のうち平行リンク機構部の構成を説明する図である。 本実施例の術具操作装置における取付部および位置決め部である平行リンク機構部およびスライド部の構成を説明する図である。 本実施例の術具操作装置における術具保持部および把持部について説明する図である。 本実施例の術具操作装置とともに用いられる術具の一例を説明する図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の術具操作装置が好適に適用される実施態様を示したものであり、図１（ａ）は斜視図を、（ｂ）は正面図、すなわち被術者に正対する位置から見た図、言い換えれば術者から見た図を、また、（ｃ）は側面図、すなわち被術者の右側面を見た図である。本実施例においては、本発明の術具操作装置１０は、その取付部１８を介してロボットアーム５０の先端部に取り付けられている。このとき、ロボットアーム５０はその姿勢が固定されており、術具操作装置１０の動きによって動くことがない。

図１の各図において、術具操作装置１０に保持された術具５４は、鼻腔を介して挿入されてその先端が脳内に達している。すなわち、術具５４は、本実施例の術具操作装置１０を用いてその位置が、例えば、術具５４の先端部が手術対象部位の近傍となるように操作される。そして術具５４の先端に設けられた機能部が操作されて、手術が行なわれる。ここで術具５４は、鉗子や剥離子、キュレット、吸引管、シザーズ、バイポーラインスツルメンツ、持針器などの様々な術具を含むものであって、手術の目的等によって選択される。機能部の操作とは鉗子の開閉操作などを意味している。

ここで、術具５４は前述のように鼻腔を通り挿入されることから、術具５４そのものの位置、あるいは術具５４の先端の位置を変更しようとする場合においては、鼻孔あるいは鼻腔の範囲を超えて動かすことができないという制約が生ずる。

図２は、本実施例の術具操作装置１０の構成を説明するための図であって、図２（ａ）は斜視図を、（ｂ）は上面図、（ｃ）は左側面図、すなわち被術者の右側面を見た図、（ｄ）は正面図、すなわち被術者に正対する位置から見た図、（ｅ）は右側面図、すなわち被術者の左側面を見た図である。なお、図２の術具操作装置１０においては、術具５４は取り付けられていない状態であり、また、保持部１８によって保持される相手（図１におけるロボットアーム５０に相当するもの）の記載は省略されている。

図２に示すように、術具操作装置１０は、取付部１８、位置決め部１６、術具保持部１２、把持部１４を含んで構成されている。このうち、取付部１８は、ベースプレート１８ａと、取付台座１８ｂとを含んで構成されている。また、位置決め部１６は後述する術具保持部１２の位置決めをするためのものであって、平行リンク機構部２０とスライダ部２２とを含んで構成されている。取付部１８の取付台座１８ｂと位置決め部１６の平行リンク機構部２０とは、回転軸５８を介してその回転軸５８の軸方向Ｃを中心として相対回転可能に接続されている。また、スライダ部２２は平行リンク機構部２０のリンク先端部に取り付けられており、術具保持部１２はスライダ部２２を介して前記平行リンク機構部２０に対してスライド、すなわち、平行移動可能に取り付けられている。把持部１４は術具保持部１２に取り付けられており、術具保持部１２と一体的に動くものとされている。

図３は、術具操作装置１０を構成する取付部１８、および、位置決め部１６のうち平行リンク機構部２０の構成を説明するために、必要な部材のみを記載した図である。ここで図３（ａ）は斜視図を、（ｂ）は上面図、（ｃ）は左側面図、すなわち被術者の右側面を見た図、（ｄ）は正面図、すなわち被術者に正対する位置から見た図、（ｅ）は右側面図、すなわち被術者の左側面を見た図である。

取付部１８の板状のベースプレート１８ａには、例えば複数の孔が設けられておりボルトおよびナット等の取付手段などによって、取付部１８が動くことがないように、例えば図１のロボットアーム５０先端などの固定部材に相対移動不能に取り付けられる。取付台座１８ｂは、ベースプレート１８ａと略平行で相互に離間した２枚の板状部材とそれら２枚の板状部材を連結するための部材とを含んで、略コの字型に構成されている。それら２枚の板状部材にはそれぞれ、後述する位置決め部１６の平行リンク機構部２０を取り付けるために挿通される軸５８を受ける、軸受け部材としての凸部１８ｃを有しており、凸部１８ｃには該軸５８を挿通するための孔が設けられている。なお、図３の例においては、前記ベースプレート１８ａも同様の凸部１８ｃを有している。取付部１８は、軽量且つ撓み等の小さい剛性の高い素材、例えば、アルミ等の軽金属や、樹脂などを用いて構成される。なお、取付台座１８ｂの形状はコの字型に限定されるものではなく、平行リンク機構部２０を後述する軸５８に対して回転可能に、すなわち１自由度にて連結可能であれば、その形状は問わない。

位置決め部１６に含まれる平行リンク機構部２０は、２対の相互に平行なリンク（節）である３０ａ、３０ｂ、および、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅと、それらのリンクを相互に相対回転可能に連結するジョイント（関節）３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅとを含む平行リンク機構と、その平行リンク機構を前記取付部１８に取り付けるためのリンク取付部２０ａと、後述するスライダ部２２を取り付けるためのスライダ部取付部２０ｃとを含んで構成されている。

ここで、リンク３０ｅは後述するリンク取付部２０ａに固定されていることから、リンク３０ｅとリンク３０ａとを連結するジョイント３２ａ、およびリンク３０ｅとリンク３０ｂとを連結するジョイント３２ｂは、両者リンクを相互に回転可能とするものであるものの、リンク３０ｅの動きが固定されているので、固定ジョイントとして機能している。一方で、その他のジョイント、すなわち、リンク３０ａとリンク３０ｃとを連結するジョイント３２ｃ、リンク３０ｂとリンク３０ｄとを連結するジョイント３２ｄ、リンク３０ｂとリンク３０ｃとを連結するジョイント３２ｅは、いずれもジョイントが連結するリンクの両方が自由に動くように連結している。

スライダ部取付部２０ｃは、ジョイント３２ｆおよびジョイント３２ｇにそれぞれ回転可能に連結される。したがって、前記平行リンク機構におけるリンクの一つとして機能する。そのため、前記平行リンク機構によって許容される動き、すなわち、リンクの配設された平面内での動きを行うことができる。

また、リンク取り付け部２０ａは、本実施例においては、リンク３０ｅの長手方向に直交する２本の板材からなる。２本の板材にはそれぞれリンク３０ｅが一体的に取り付けられる。そして、その２本の板材のそれぞれの一端には軸受けとしての穴が設けられ、前記取付台座１８ｂの凸部１８ｃに挿通されるものと共通の軸５８が挿通される。本実施例においては、前記リンク取り付け部２０ａとしての２本の板材の間隔は、前記取付台座１８ｂを構成する２枚の板状部材の間隔と同程度とされている。図３などに示すように、リンク取り付け部２０ａとしての２本の板材のそれぞれと、前記取付台座１８ｂを構成する２枚の板状部材のそれぞれとが互い違いに並ぶように配設された状態で軸５８が挿入されることでリンク取り付け部２０ａと取付台座１８ｂとは回転可能とされる。このとき、リンク取り付け部２０ａとしての２本の板材のそれぞれと、前記取付台座１８ｂを構成する２枚の板状部材のそれぞれとの間には、ベアリング２７が設けられ、両者の相対回転を滑らかなものとされる。また、図示はしないが、リンク取り付け部２０ａと取付台座１８ｂとが軸５８の方向（図の上下方向）にがたつくことがないように、それらの軸方向への動きを規制する手段を設けてもよい。

なお、平行リンク機構においては、後述するスライダ部２２が取り付けられ、スライダ部２２にはさらに術具保持部１２が取り付けられ、術具保持部１２には術具５４が保持されることから、それらを安定して操作させるために、各リンク３０ａ〜３０ｅは幅ｄ（図３（ｄ）参照）だけ離間してそれぞれ一対の対応するリンクが平行して設けられている。言い換えれば、同じ構成の（すなわち、大きさおよび形状が同じである）２つの平行リンク機構のそれぞれにおいて、固定リンク３０ｅおよび３０ｅ’が側面視（例えば図３の（ｃ）または（ｅ））において重なる位置となるように、間隔ｄだけ離間して、かつ、両者が平行となるように設けられている。そして、これら２つの平行リンク機構における固定ジョイントを除く各ジョイントは、対応するジョイントどうしが相互に連結され、２つの平行リンク機構の両者における対応するジョイントの位置がそれぞれ同じになるものとされている。すなわち、２つの平行リンク機構は常に同一の姿勢をとるものとされている。図３においては、２つの平行リンク機構において対応するリンクには同一の符号を付しており、説明のため一方の平行リンク機構（図３（ａ），（ｄ）においてそれぞれ奥側、右側）のリンクには、さらにその符号に’を付して区別している。

前述のように、これら２つの平行リンク機構における各ジョイントは対応するジョイントどうしが相互に連結されているが、この連結は各ジョイントが連結する２つのリンクの相対回転を阻害しない態様で行なわれる。なお、対応するジョイントとは、２つの平行リンク機構が同一の姿勢を取った場合に同一の位置となるジョイントを意図している。例えばジョイント３２ｃ〜３２ｅおよび３２ｃ’〜３２ｅ’は、それら一対のジョイントが、長手形状の部材３１ｃ〜３１ｅによって連結されており、かかる長手形状の部材３１ｃ〜３１ｅにより一対のジョイントのそれぞれは前記間隔ｄを保持することができ、結果として一対の平行リンク機構全体の間隔がｄとなるように保持される。なお、ジョイント３２ｆおよび３２ｇについては、それぞれジョイントが一対のリンクに加え後述するスライダ部取付部２０ｃを相互に回転可能に接続しているため、前記長手形状の部材３１に相当する部材は設けられていない。また、リンク３０ｅ、３０ｅ’が前述のリンク取付部２０ａに固定されることから、リンク３０ｅ、３０ｅ’に取り付けられる２対のジョイント３２ａ、３２ａ’、および、ジョイント３２ｂ、３２ｂ’については、それぞれ前述の長手形状の部材３１によって連結される必要がない。すなわち、対応するジョイントの間隔を保持するために設けられる部材は、前述の長手形状の部材３１に限定されるものではない。また、すべての対応する一対のジョイントに対して長手形状の部材３１が設けられる必要はない。

また、ジョイント３２ａ’〜３２ｇ’においては、その少なくとも一部にブレーキ２６が設けられることができる。このブレーキ２６は各ジョイントが連結する２つのリンクの相対回転の許容および禁止を切り換えるものである。図３においては、ジョイント３２ａ’〜３２ｇ’ごとにブレーキ２６ａ〜２６ｇが設けられている。具体的には、ジョイントが連結する２つのリンクの摩擦力を増加させるものであってもよいし、それら２つのリンクに嵌合することによりジョイント周りの回転を阻止するものであってもよい。このようにすれば、平行リンク構造部２０の各リンク３０ａ〜３０ｅおよび２０ｃの形状、特にリンク２０ｃの姿勢を任意の状態で保持することが可能になる。ブレーキ２６は、平行リンク機構部２０の作動時において各ジョイントに加わるトルクに対しても、ジョイントが連結する２本のリンクの回転を阻止しうるものであればよく、好適には小型軽量な励磁作動型のブレーキ装置などが用いられる。また、本実施例においては、対応するジョイント３２ａ〜３２ｇおよび３２ａ’〜３２ｇ’のうち、ジョイント３２ａ’〜３２ｇ’側のみにブレーキ２６ａ〜２６ｇが設けられたが、このような態様に限られるものではなく、かかるブレーキに代えて、もしくは加えて、ジョイント３２ａ〜３２ｇ側にブレーキが設けられてもよい。また、ジョイント３２ａ’〜３２ｇ’の一部についてブレーキが設けられてもよい。なお、図３以外の図においては、ブレーキ２６の記載を省略している。

なお、前述のベアリング２７の近傍においてもブレーキ２９が設けられる。このブレーキ２９は、ベアリング２７を介して相対回転する一対の部材、すなわち、リンク取り付け部２０ａとしての２本の板材のそれぞれと、前記取付台座１８ｂを構成する２枚の板状部材のそれぞれにおける相対回転を阻止するためのものである。ブレーキ２９は、前述のブレーキ２６と同様に、例えば電磁式の励磁作動型ブレーキが用いられ、制御信号としての電圧の印加もしくは電圧の停止によってベアリング２７を介して相対回転する一対の部材の回転を阻止する状態とすることができる。

図４は、術具操作装置１０を構成する取付部１８、および、位置決め部１６である平行リンク機構部２０およびスライド部２２の構成を説明するために、必要な部材のみを記載した図である。ここで図４（ａ）は斜視図を、（ｂ）は上面図、（ｃ）は左側面図、すなわち被術者の右側面を見た図、（ｄ）は正面図、すなわち被術者に正対する位置から見た図、（ｅ）は右側面図、すなわち被術者の左側面を見た図である。

以下、図４を用いてスライド部２２の構成を説明する。スライド部２２は、スライド部本体２２ａ、スライドレール２２ｂ、スライダ２２ｃ、ガイドケーブル２２ｄ、および、ケーブル巻き取り部２２ｅを含んで構成されている。

スライド部本体２２ａは、図４（ｂ）に示すように長手形状の板材から構成されており、長手方向の一端側が他端側よりも幅広の形状を有している。この幅広形状の部分（以下、「幅広部」という）２２ｆは、前述のスライダ部取付部２０ｃに一体となるように固定される。すなわち、幅広部２２ｆは、それぞれ一対のリンクである一対のリンク３０ｃおよび一対のリンク３０ｄによって挟まれる空間に位置させられるので、一対のリンク３０ｃおよび一対のリンク３０ｄのそれぞれの一方が挿通されるための孔２２ｇがスライド部本体２２ａに設けられている。この孔２２ｇは、その幅は、挿通されるリンク３０ｃおよびリンク３０ｄよりも大きくなるように、また、長さは、前記平行リンク機構部２０の動作に伴ってリンク３０ｃおよびリンク３０ｄの動きに差し支えないように、すなわち、リンク３０ｃおよびリンク３０ｄの可動範囲において孔２２ｇの端部に接触することがないように、それぞれ決定される。前述のように、スライダ部取付部２０ｃは平行リンク機構部２０におけるリンクとして機能するので、そのスライダ部取付部２０ｃと一対となるように取り付けられたスライド部本体２２ａは、前記平行リンク機構部２０の動きに伴って動くことができる。

スライドレール２２ｂは、取り付けられる術具５４の被術者への挿入方向、すなわち、本実施例においてはスライド部本体２２ａの長手方向に渡って取り付けられたレールであり、後述するスライダ２２ｂと嵌合可能となるように、その長手方向と直交する断面形状において対応する凹凸形状などを有するとともに、その嵌合した部分がスライドレール２２ｂにそって摺動可能となるようにされている。なお、摺動時になめらかに動くことができるよう、スライドレール２２ｂは後述するスライダ２２ｃとともに、摩擦抵抗が小さい素材が選択されるか、表面が研磨されるか、あるいは表面に潤滑油などの潤滑材が塗布されてもよい。スライドレール２２ｂの長手方向両端にはそれぞれストッパーが設けられ、スライダ２２ｂが飛び出すことが防止される。

スライダ２２ｃはスライドレール２２ｂの長手方向に沿って摺動可能な摺動子であり、断面が、スライドレール２２ｂの長手方向と直交する断面と対応する凹凸形状を有している。対応する凹凸形状とは、たとえば、両者が略同一であるが、わずかなクリアランスが設けられる程度に異なる形状をいう。なお、本実施例のように、スライダ２２ｃがスライド部本体２２ａの下側面に設けられる場合には、前記凹凸形状においては、凸部が張り出すことなどにより、スライダ２２ｃのスライドレール２２ｂからの脱落を防ぐものとなっていることが望ましい。

なお、スライドレール２２ｂは、スライドレール２２ｂと前記リンク機構のリンク３０ｄとの距離ｌ（図４（ｄ）参照）が、前記リンク機構のリンク３０ａと軸５８との距離ｌ（図３（ｄ）参照）と略等しくなるように配設される。これにより、スライドレール２２ｂの延長線、ひいてはスライドレール２２ｂを摺動するスライダ２２ｃ、さらにはスライダ２２ｃに取り付けられる術具保持部１２および術具５４の延長線が、軸５８の延長線と交点を有する関係となる。すなわち、術具５４は、前記リンク機構により、前記リンク機構と平行かつ軸５８を含む平面内において動くことが許容される。また、各リンク３０ａ〜３０ｅおよび２０ｃの長さは、後述する術具保持部１２に保持される術具５４が前記リンク機構によって動かされる場合に、その不動点Ｐが、軸５８の延長線Ｃ上（図１（ｂ）、図４（ｃ）などに示す軸５８の下方）に位置するように設計されている。

この不動点Ｐは、平行リンク機構が不動点を有することに基づくものであって、平行リンク機構部２０のリンクでもあるスライダ部取付部２０ｃと略平行にスライダ部２２が、さらに、スライダ部２２と術具保持部１２とが略平行に取り付けられることから、該術具保持部１２に保持される術具５４も、平行リンク機構部２０の動きに関わらず不動点Ｐを有している。従って、不動点Ｐの位置は、平行リンク機構部２０の各リンク３０の長さやジョイント３２の位置などに基づいて、また、スライダ部２２や術具保持部１２の大きさに基づいて、術具５４が移動可能な空間内に予め設定されるものである。さらに、前述のように、平行リンク機構部２０は、取付部１８と軸５８を介して相対回転可能に取り付けられるものであるところ、前述のように不動点Ｐは軸５８の延長線Ｃ上に位置することから、術具５４は、平行リンク機構部２０の軸５８周りの回転に対しても不動点となる。

また、スライダ２２ｃにはガイドケーブル２２ｄの一端が取り付けられており、ガイドケーブル２２ｄの他端は、スライド部本体２２ａの一端に設けられたケーブル巻き取り部２２ｅに巻き取り可能とされている。ケーブル巻き取り部２２ｅは、スライド部本体２２ａの一端で、後述する術具取付部１２に術具５４を取り付けた際に術具の基端となる側に設けられている。ガイドケーブル２２ｄは、たとえば弦巻状の金属からなっており、ガイドケーブル２２ｄをケーブル巻き取り部２２ｅに巻き取る方向、すなわち、図４の例においては、スライダ２２ｃをケーブル巻き取り部２２ｅ方向に引っ張る方向に張力を生じさせるものであってもよい。この張力が、スライダ２２ｃおよびそのスライダ２２ｃに取り付けられる術具保持部１２および術具５４に加わる重力と釣り合う程度のものとされることにより、術具５４をスライダ部２２のスライド方向における任意の位置に保持することが容易になる。

さらにケーブル巻き取り部２２ｅにおいては、その巻き取り機構にブレーキ４１を含むものであってもよい。このブレーキ４１を作動させることにより、巻き取ったケーブル２２ｄが放出されたり、勝手に巻き取ったりすることを防ぐことができ、スライダ２２ｃを任意の位置に停止させることができる。このブレーキ４１はたとえば、巻き取り機構における摩擦抵抗を増加させたり、あるいは嵌合により機構を停止させるものであってもよい。このブレーキ４１は、前述のブレーキ２６と同様に、例えば励磁作動型のブレーキが用いられ得る。さらに、ブレーキ４１に代えて、あるいは加えてラチェット機構を設けることにより、たとえば、ケーブル２２ｄを巻き取ることはできるが放出することはできないという機能をケーブル巻き取り部２２ｅに持たせることができる。

図５は、本実施例の術具操作装置１０のうち、術具保持部１２および把持部１４について説明するために、術具保持部１２が取り付けられる位置決め部１６のスライド部２２とともに示した図である。図５（ａ）は斜視図を、（ｂ）は上面図、（ｃ）は左側面図、すなわち被術者の右側面を見た図、（ｄ）は正面図、すなわち被術者に正対する位置から見た図、（ｅ）は右側面図、すなわち被術者の左側面を見た図である。

術具保持部１２は、術具保持部１２を前述のスライド部２２のスライダ２２ｃに連結するためのスライダ連結部１２ｃと、術具５４を保持するためのホルダ１２ｂ、後述する把持部１４を取り付けるための把持部取付部１２ａとを含んで構成される。これらスライダ連結部１２ｃ、ホルダ１２ｂ、および把持部取付部１２ａは一体に構成されていてもよいし、それぞれ別部材からなり、一体となるように組み合わされていてもよい。

スライダ連結部１２ｃは、前記スライド部２２のスライダ２２ｃと一体となるように固定され、スライダ２２ｃと一体となってスライドレール２２ｂに沿って直線運動が可能とされている。すなわち、後述するように術具保持部１２に術具５４が取り付けられる結果、術具５４もスライドレール２２ｂと平行に直線運動が可能とされている。

ホルダ１２ｂは、後述する術具５４の基端部を収容するための断面がコの字、もしくはＵ字状の長溝形状を有しており、たとえば直方体状とされた術具５４の基端部を好適に収容することができるものとされている。また、把持部取付部１２ａは、後述する把持部１４を取り付けるための部位である。把持部取付部１２ａを介して把持部１４が設けられる結果、術具５４の不動点付近に把持部を設けることができるようにされている。その結果、術者が把持部１４を把持して本実施例の術具操作装置１０を操作した場合に、把持部１４が術具の不動点近傍に位置することから、術具５４を操作する際の違和感が軽減するという利点がある。特に、術具５４の不動点付近を把持して操作する場合は、細かい手首運動のみで術具を操作できるため、本実施例の術具操作装置を用いず術者が基端部のみを把持して操作する場合に比べて、本実施例の術具操作装置を用いて術具を操作することで術具の操作性が大幅に向上する。

把持部１４は把持部本体１４ａと指先操作部１４ｂとを含んで構成されている。把持部本体１４ａは、術者の手で握って持つためのグリップ形状を有しており、前述のように、術具保持部１２の把持部取付部１２ａに一体に取り付けられている。ここで、一体的に取り付けるとは、具体的には例えば、ネジ留め、接着、対応する凹凸形状の嵌合などであるが、把持部本体１４ａと把持部取付部１２ａとがともに樹脂で構成される場合には、一体成形されることも可能である。このようにすれば、把持部１４は術具保持部１２およびスライド部２２を介して平行リンク構造部２０におけるリンクとしてのスライダ部取付部２０ｃと連結されていることになる。そのため、把持部１４を把持した術者は、把持部１４を動かすことにより前記平行リンク構造部２０を動かし、術具保持部１２に保持された術具５４が被術者の挿入方向を向くようにその位置を決定することができる。そして、術具５４が被術者の挿入方向を向くように平行リンク構造部２０の状態が決定された後、把持部１４をスライド部２２のスライドレール２２ｂの方向に移動させることで前記挿入方向に術具５４が挿入されるので、挿入時の動作が安定する。

指先操作部１４ｂは、把持部本体１４を把持した術者の指先によって操作されるものである。本実施例においては、指先操作部１４ｂは二自由度の動きをすることができる。たとえば把持部本体１４ａを把持した術者の手の指のうち、一本の指を二次元に動かし、その動きを他の装置に機構的に伝達可能とされている。本実施例においては、指先操作部１４ｂには図示しない二本のワイヤケーブルが連結されており、指先操作部１４ｂの動きに合わせてワイヤケーブルが引っ張られたり押し出されたりするものとされている。そのワイヤケーブルは前述の術具保持部１２のホルダ１２ｂまで引き回されている。

図６は、本実施例の術具操作装置１０とともに用いられる術具５４の一例を説明する図である。術具５４は長手棒形状の筒部５４ｂと、その先端側に設けられた機能部５４ａと、先端側とは反対側の端部である基端側に設けられた基端部５４ｃとを有している。

機能部５４ａは術具５４の機能（目的・用途）に応じたさまざまな形状を有しており、本実施例においては鉗子の例を説明するが、これに限定されるものではない。本実施例の機能部５４ａは、後述する基端部５４ｂにおける操作に基づいて開閉する一対の鉗子先端部５４ｅと、その鉗子先端部５４ｅの筒部５４に対する向きを変更するための曲げ機構５４ｂとを有している。鉗子先端部５４ｅはたとえば通常時、すなわち後述する基端部５４ｂにおける操作が行われていない場合に、バネなどの付勢手段により開かれた状態とされており、後述する基端部５４ｂにおける操作が行われた場合に閉じるようにされている。曲げ機構５４ｄは、鉗子先端部５４ｅと筒部５４ｂとを２つのリンクと見た場合にそれら２つを相対回転可能に接続するジョイントであって、その相対回転の向きはたとえば筒部５４ｂの長手方向（軸方向）と直交する向きである。

筒状部５４ｂは筒状かつ長手形状をしており、前記鉗子先端部５４ｅを開閉操作するためのに一対の鉗子先端部５４ｅに接続されたワイヤケーブルと、曲げ機構５４ｂを介して鉗子先端部５４ｅを筒部５４ｂに対して任意の角度に屈曲させるために機能部５４ａに接続されたワイヤケーブルとが筒状部５４ｂの内部を挿通されている。これらのワイヤケーブルは基端部５４ｃまで引き回されている。

基端部５４ｃは面取りされた直方体形状をしており、前述の術具保持部１２のホルダ１２ｂが有するＵ字状の溝に好適に収容されることでホルダ１２ｂによって保持される。基端部５４ｃの内部には、前記ワイヤケーブルを巻き取るための巻き取り部がワイヤケーブルのそれぞれに対して設けられている。

一方、前述の把持部１４における指先操作部１４ｂから引き回されたワイヤケーブルは、基端部５４ｃに設けられた前記巻き取り部のそれぞれに連結されている。これにより、指先操作部１４ｂによって検出された指先による操作に基づくワイヤケーブルの動きと、術具５４の鉗子先端部５４ｅあるいは曲げ機構５４ｄを作動させるためのワイヤケーブルの動きとが対応するものとなる。したがって、指先操作部１４ｂにより術具５４の鉗子先端部５４ｅあるいは曲げ機構５４ｄを操作することができる。したがって、指先操作部１４ｂは機能部用操作部として機能する。

なお、平行リンク機構部２０、スライド部２２、術具保持部１２、把持部１４などについては、軽量の金属や樹脂などによって構成されうる。

このように、本実施例によれば、頭部鏡視下手術用術具５４は、術具操作装置１０における術具保持部１２によって保持され、術具保持部１２と一体に構成された把持部１４が操作者によって把持され、位置決め部である平行リンク機構部２０およびスライダ部２２によって把持部１４に加えられた操作力に基づいて、すなわち、把持部１４に加えられた操作力が術具保持部１２に伝達されて、術具保持部１２の姿勢が変化させられる。ここで位置決め部は、姿勢制御部である平行リンク機構部２０とスライダ部２２とを含んで構成されるので、平行リンク機構部２０により術具保持部１２の姿勢が変化させられ、スライダ部２２により術具保持部１２が術具５４の被術者への挿入方向に沿って平行移動させられることができる。また、平行リンク機構部２０によれば、その姿勢にかかわらず、術具５４の移動空間内に予め設定された不動点を前記術具５４が通過するように術具保持部１２の姿勢が変化させられるとともに、把持部１４は術具保持部１２の後端縁と不動点との間に設けられるので術者が術具の操作をする際に違和感を感じることが低減されるとともに、把持部１４が操作されることにより生ずる操作力によって位置決め部である平行リンク機構部２０およびスライダ部２２を動かすことができる一方、術具５４に加わる力が術具５４から把持部１４へ機構的に伝達されるので、把持部１４を介して術者が認識することができる。このように、術具操作装置１０によれば、頭部鏡視下手術用術具を好適に操作することが可能となる。

また、本実施例の術具操作装置１０によれば、平行リンク機構部２０およびスライダ部２２の少なくとも一方は、その動作を停止可能とするブレーキ２６、２９、４１を有するので、平行リンク機構部２０およびスライダ部２２の少なくとも一方の姿勢を固定することができ、ひいては術具保持部の姿勢、言い換えれば自由度を固定することができる。

また本実施例の術具操作装置１０によれば、位置決め部である平行リンク機構部２２およびスライダ部２２は術具保持部１２に４自由度を与えつつ術具保持部の姿勢を制御するものであるので、術具保持部１２に保持された術具５４を４自由度にて位置決めすることができる。

また本実施例の術具操作装置１０によれば、平行リンク機構部２０を有するので、平行リンク機構の動きに基づいて術具保持部１２を介して術具５４の姿勢を好適に変更しうる。

また本実施例の術具操作装置１０によれば、術具操作装置１０は、術具保持部１２に保持された術具５４の先端に設けられた機能部５４ａを操作するために指先操作部１４ｂを含み、機能部用操作部１４ｂは、術者が把持部１４を把持したまま操作可能となる位置に設けられるものので、術者が把持部１４を把持したまま、指先操作部１４ｂにより前記術具の先端に設けられた機能部５４ａを操作することができる。

以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。

例えば、前述の実施例では、術具操作装置１０の術具保持部１２には術具５４が保持されるものとされたが、これに限定されるものではない。すなわち、術具５４のみならず、腹腔鏡、胸腔鏡、脳外科用内視鏡などの内視鏡を保持させることも可能である。かかる場合においては、所望の画像を得るために好適に内視鏡を操作することができ、その際に、内視鏡をその体内への挿入部を不動点としつつ動かすことができるという効果が得られる。

また、前述の実施例においては、術具操作装置１０は、その動きを術者よって把持部１４に加えられる力に基づいて制御されるものとされたが、かかる態様に限定されない。たとえば、電気モータや空気圧アクチュエータなどによる動力を利用して術具操作装置１０の平行リンク機構部２０やスライダ部２２の動きを補助してもよい。かかる場合において、術具５４が受ける負荷や振動、衝撃などを術者が感じ取れるものであればさらに好ましい。

また、前述の実施例においては、術具操作装置１０はロボットアーム５０に取り付けられていたが、そのような態様に限られず、壁面など十分な剛性を有する物体に取り付けられればよい。

また、前述の実施例においては、位置決め部１６として平行リンク機構部２０およびスライダ部２２が用いられたが、かかる構成に限定されるものではない。すなわち、７自由度などの多自由度のロボットアーム５０が位置決め部１６とされてもよい。かかる場合においては、位置決め部１６としての平行リンク機構２０およびスライダ部２２の少なくとも一方が設けられることなく術具保持部１２が取付部１８を介してロボットアーム５０に取り付けられる。この場合、ロボットアーム５０は、例えば７自由度のように多くの自由度を持った動きを実現可能とされているので、前述した平行リンク機構２０が実現する術具５４の動き、すなわち、鼻腔のような体内への挿入部分近傍を不動点としたピボット運動を再現することができる。また、ロボットアームのアクチュエータ部分に負荷センサを取り付けることにより、術具５４を動かした際に例えば被術者５２の体内に接触などした際の感触を検出し、アクチュエータの作動を制御することにより、術者にその感触を伝達することができる。

また、前述の実施例においては、取付部１８は、予め設けられた孔にボルトが通されてナットで取付相手と締めつけられることにより取り付けられたが、これに限られず、例えば、形状が対応するように設けられた一対の嵌合部材によってとりつけられてもよい。また、取付部１８におけるベースプレート１８ａと取付台座１８ｂとの取り付けや、スライダ部取付部２０ｃとスライダ部２２との取り付け、スライダ２２ｂと術具保持部１２との取り付け、術具保持部１２の把持部取付部１２ａと把持部１４との取り付けなどは、相互に対応する形状を有した嵌め合い構造であってもよいし、ネジなどによる締めつけであってもよいし、接着であってもよい。すなわち、両者が一体となって動くことがができればその手段を問わない。

また、前述の実施例においては、術具５４の例として鉗子を挙げたがこれに限られない。剥離子、キュレット、吸引管、シザーズ、バイポーラインスツルメンツ、持針器などであってもよい。

また、前述の実施例においては、術具５４は鉗子先端部５４ｅの開閉、および、曲げ機構５４ｄにおける機能部５４ａの筒部５４ｂに対する曲げの２自由度を有するものとされたが、これに限られない。たとえば筒部５４ｂそのものが基端部５４ｃに対して回転する機構を加えて有することも可能である。この場合、術具５４は３つの自由度を有することになるため、把持部１４における指先操作部１４ｂに３つの自由度を検出可能な機構とすることができる。あるいは、述部５４の１自由度ごとに１自由度を検出可能な指先操作部１４ｂを複数設けることもできる。

また、前述の実施例においては、指先操作部１４ｂの動きはワイヤケーブルで鉗子先端部５４ｅ、曲げ機構５４ｄに伝達されたが、かかる機構に限定されない。具体的には例えば、指先操作部１４ｂにエンコーダやセンサが設けられる一方、鉗子先端部５４ｅや曲げ機構５４ｄの駆動には電動モータなどのアクチュエータが用いられ、両者が電気的に接続されるものであってもよい。

その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施され得るものである。

１０：術具操作装置
１２：術具保持部
１４：把持部
１４ｂ：指先操作部（機能部用操作部）
１６：位置決め部
２０：姿勢制御部（平行リンク機構部）
２２：スライダ部
２６、２９、４１：ブレーキ
５４：術具

Claims (5)

1. 頭部鏡視下手術用術具を操作するための術具操作装置であって、
   該術具を保持するための術具保持部と、
   該術具保持部と一体的に構成され、操作者によって把持される把持部と、
   該把持部に加えられた操作力に基づいて前記術具保持部の姿勢を変化させる位置決め部と、
   を有し、
   前記位置決め部は、前記術具保持部の姿勢を変化させる姿勢制御部と、前記術具保持部を前記術具の被術者への挿入方向に沿って平行移動させるスライダ部と、を含んで構成され、
   前記姿勢制御部は、前記術具の移動空間内に予め設定された不動点を前記術具が前記姿勢制御部の姿勢にかかわらず通過するように、前記術具保持部の姿勢を変化させるものであり、
   前記把持部は、前記術具保持部の後端縁と前記不動点との間に設けられ、該把持部が操作されることにより生ずる操作力を前記位置決め部に機構的に伝達可能とされているとともに、前記術具に加わる力を該術具から機構的に伝達可能とされていること、
   を特徴とする術具操作装置。
2. 前記姿勢制御部および前記スライダ部の少なくとも一方は、その動作を停止可能とするブレーキを有すること、
   を特徴とする請求項１に記載の術具操作装置。
3. 前記位置決め部は前記術具保持部に４自由度を与えつつ該術具保持部の姿勢を制御するものであること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の術具操作装置。
4. 前記姿勢制御部は平行リンク機構を有するものであること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の術具操作装置。
5. 前記術具操作装置は、前記術具保持部に保持された前記術具の先端に設けられた機能部を操作するために機能部用操作部を含み、
   該機能部用操作部は、操作者が把持部を把持したまま操作可能となる位置に設けられること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の術具操作装置。
   
   

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