JP2021058224A - Joint member, treatment instrument and bending control method of treatment instrument - Google Patents

Joint member, treatment instrument and bending control method of treatment instrument Download PDF

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JP2021058224A
JP2021058224A JP2017247359A JP2017247359A JP2021058224A JP 2021058224 A JP2021058224 A JP 2021058224A JP 2017247359 A JP2017247359 A JP 2017247359A JP 2017247359 A JP2017247359 A JP 2017247359A JP 2021058224 A JP2021058224 A JP 2021058224A
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伸一 宮田
Shinichi Miyata
伸一 宮田
道子 佐藤
Michiko Sato
道子 佐藤
正輝 加藤
Masateru Kato
正輝 加藤
菜穂子 山村
Naoko Yamamura
菜穂子 山村
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Johnson and Johnson KK
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Johnson and Johnson KK
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/28Surgical forceps
    • A61B17/29Forceps for use in minimally invasive surgery

Abstract

To provide a joint member of a treatment instrument which can be bent and can sufficiently stand a load caused by tissue traction while being thin enough to be inserted into an endoscope channel, a treatment instrument using the joint member, and a bending control method of the treatment instrument.SOLUTION: Recess parts C11, 12 are formed on one end side of a joint member 12 in an axial direction AD, salient parts P11, 12 are formed on the other side of the joint member 12 in the axial direction AD, and the recess parts C11, 12 of one joint member out of two adjacent joint members, slide-contact the salient parts P11, 12 of the other joint member. The joint member 12 comprises: a tubular member 121; and a plate-shaped member 122 which is arranged traversing the tubular member 121 in a vertical direction of the axial direction AD. The plate-shaped member 122 comprises: a bending open hole which penetrates the plate-shaped member 122 in the axial direction AD; and a device open hole which penetrates the plate-shaped member 122 in the axial direction AD.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、内視鏡等に挿入されて使用される処置具、処置具を構成するジョイント部材、及び処置具の屈曲制御方法に関する。 The present invention relates to a treatment tool inserted into an endoscope or the like and used, a joint member constituting the treatment tool, and a method for controlling bending of the treatment tool.

内視鏡手術は、開腹手術と比較して手術のため体表の切開が不要、若しくは非常に小さくて済み、体への負担が小さく、手術痕も残らない等のメリットがある。例えばリンパ節に転移している可能性が小さいと考えられる早期胃がん等には、EMR(内視鏡的粘膜切除術やESD(内視鏡的粘膜下層剥離術)が用いられている。
このような内視鏡手術に用いられる内視鏡内には、高周波メスや鉗子を備えた処置具が挿入されるが、より手術を簡便に行うために、高周波メスや鉗子の向きを変えることを可能とした屈曲処置具が特許文献1で開示されている。特許文献1で開示される屈曲処置具は、屈曲部の先端に取り付けられた鉗子や電気メスと、先端の鉗子や電気メスを屈曲自在に操作する屈曲部と、屈曲部の屈曲動作及び鉗子や電気メスの動作を行う操作部と、操作部の操作を伝達するシース・ワイヤ部を備えている。
また、特許文献2では、処置具を有する軟性内視鏡において、手動操作部と電動操作部を備えることにより、操作感を損なうことなく操作することができる手術用マニピュレータ操作装置および手術用マニピュレータシステムが開示されている。
Compared with open surgery, endoscopic surgery does not require or is very small incision on the body surface because it is an operation, and has advantages such as less burden on the body and no surgical scars. For example, EMR (endoscopic mucosal resection and ESD (endoscopic submucosal dissection)) are used for early gastric cancer and the like, which are unlikely to have metastasized to lymph nodes.
A treatment tool equipped with a high-frequency scalpel and forceps is inserted into the endoscope used for such endoscopic surgery, but in order to perform the surgery more easily, the direction of the high-frequency scalpel and forceps should be changed. Patent Document 1 discloses a bending treatment tool that enables the above. The bending treatment tool disclosed in Patent Document 1 includes forceps and electric scalpels attached to the tip of the bending portion, a bending portion for flexibly operating the forceps and electric scalpel at the tip, bending motion of the bending portion, and forceps. It includes an operation unit that operates an electric knife and a sheath / wire unit that transmits the operation of the operation unit.
Further, in Patent Document 2, a surgical manipulator operating device and a surgical manipulator system that can be operated without impairing the feeling of operation by providing a manual operation unit and an electric operation unit in a flexible endoscope having a treatment tool. Is disclosed.

特開2015−128534号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-128534 特開2015−154895号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-154895

処置具は、極めて限られたスペース内において、上記のような屈曲構造やこれを駆動するための部材等を配置する必要がある。特許文献1で開示される技術によれば、直径3.8mm以下の内視鏡チャンネル内に挿入可能な細さで、屈曲可能な処置具を構成できる。
処置具の先端に設けられるエンドエフェクタは経内視鏡下の処置を行う部分であり、生検鉗子、把持鉗子、高周波スネア、高周波ナイフ、局注針、剥離鉗子などの各種機能を持つものが用いられる。このようなエンドエフェクタによる処置を行う際には、処置具先端にある程度の荷重がかかる場合がある。例えば、把持鉗子の把持動作やメスの切除動作の際にかかる荷重である。
特許文献1で開示される技術のごとく、処置具に屈曲部を設けることにより、例えば、把持鉗子で組織を把持して持ち上げる操作等をより高い自由度で行うことができることが期待されるが、そのためには、処置具の先端部で持ち上げることができる荷重を大きくすることが望まれる。
しかし、特許文献1に記載の屈曲処置具では、屈曲部を構成するヒンジ部材が、基本態様が円柱状(中実)の部材に対して、ワイヤ等を挿通する各孔(デバイス用貫通孔、屈曲用貫通孔)や屈曲動作させるための各凸部や凹部を設けることによって形成されている。従って、細径の処置具において使用される細径のワイヤで構成するとヒンジ部材の重量が重くなり、ヒンジ部材の自重により、処置具の先端部において持ち上げることのできる荷重を大きくすること、即ち、例えば把持鉗子で粘膜組織を把持・牽引する力を大きくすることが難しくなるという課題を発明者らは見出した。
また、特許文献1の記載のヒンジ部材では、部材の強度を維持したまま円柱状(中実)の部材を加工しデバイス用貫通孔、屈曲用貫通孔の軸方向の距離を短くするのが製造上困難になるという課題を発明者らは見出した。さらに、特許文献1の記載のヒンジ部材では、屈曲部が屈曲した際に、孔に挿通されるワイヤが孔の軸方向の内壁全体に沿って接触してしまう。これにより、ワイヤとヒンジ部材の摺動摩擦抵抗が増し、大きなワイヤ牽引力が必要となり、ワイヤが牽引できる最大荷重よりも処置具先端が持ち上げることのできる荷重が小さくなり、十分な牽引力で粘膜組織を把持することが難しいという課題があることを発明者らは見出した。
加えて、軟性内視鏡手術に用いられる処置具において、細径でありながら、屈曲しつつ先端部で粘膜組織を持ち上げるため、屈曲部の部材にはワイヤ牽引による大きな荷重がかかっても変形しない強度が求められる。このため、屈曲部の部材はSUS等の強度のある金属部材で作製されることが望まれる。しかしながら、特許文献1における上記のような構造のヒンジ部材を、外径が3.8mm以下となるように金属で形成しようとすると、高い精度での加工が難しい上、その製造コストが高くなるという課題を発明者らは見出した。
In the treatment tool, it is necessary to arrange the above-mentioned bent structure, a member for driving the bent structure, and the like in an extremely limited space. According to the technique disclosed in Patent Document 1, a flexible treatment tool can be configured with a thickness that can be inserted into an endoscopic channel having a diameter of 3.8 mm or less.
The end effector provided at the tip of the treatment tool is the part that performs transendoscopic treatment, and has various functions such as biopsy forceps, grasping forceps, high-frequency snare, high-frequency knife, local injection needle, and peeling forceps. Used. When performing treatment with such an end effector, a certain load may be applied to the tip of the treatment tool. For example, it is a load applied during the gripping operation of the grasping forceps and the excision operation of the scalpel.
As in the technique disclosed in Patent Document 1, it is expected that by providing the treatment tool with a bent portion, for example, an operation of grasping and lifting the tissue with grasping forceps can be performed with a higher degree of freedom. For that purpose, it is desired to increase the load that can be lifted by the tip of the treatment tool.
However, in the bending treatment tool described in Patent Document 1, the hinge member constituting the bending portion has each hole (through hole for device, through hole for device, through which a wire or the like is inserted into a member whose basic embodiment is columnar (solid). It is formed by providing a through hole for bending) and each convex portion or concave portion for bending operation. Therefore, if it is composed of the small-diameter wire used in the small-diameter treatment tool, the weight of the hinge member becomes heavy, and the weight of the hinge member increases the load that can be lifted at the tip of the treatment tool, that is, For example, the inventors have found that it becomes difficult to increase the force for grasping and pulling mucous tissue with grasping forceps.
Further, in the hinge member described in Patent Document 1, it is manufactured to process a columnar (solid) member while maintaining the strength of the member to shorten the axial distance between the through hole for a device and the through hole for bending. The inventors have found the problem of becoming difficult. Further, in the hinge member described in Patent Document 1, when the bent portion is bent, the wire inserted into the hole comes into contact with the entire inner wall in the axial direction of the hole. As a result, the sliding friction resistance between the wire and the hinge member increases, a large wire traction force is required, the load that the tip of the treatment tool can lift is smaller than the maximum load that the wire can traction, and the mucous membrane tissue is gripped with sufficient traction force. The inventors have found that there is a problem that it is difficult to do.
In addition, in the treatment tools used for flexible endoscopic surgery, although the diameter is small, the mucosal tissue is lifted at the tip while bending, so the members at the bending do not deform even when a large load due to wire pulling is applied. Strength is required. Therefore, it is desired that the member of the bent portion is made of a strong metal member such as SUS. However, if the hinge member having the above structure in Patent Document 1 is made of metal so that the outer diameter is 3.8 mm or less, it is difficult to process with high accuracy and the manufacturing cost is high. The inventors have found a problem.

本発明は、上記の点に鑑み、内視鏡チャンネルに挿入可能な細さでありながら、屈曲と粘膜組織牽引による荷重に十分耐えることができる屈曲可能な処置具のジョイント部材、当該ジョイント部材を用いた処置具、また、当該処置具の屈曲制御方法を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a joint member of a flexible treatment tool that is thin enough to be inserted into an endoscopic channel but can sufficiently withstand a load due to bending and traction of mucosal tissue. It is an object of the present invention to provide a treatment tool used and a method for controlling bending of the treatment tool.

(構成1)
互いに略共軸に並設されて屈曲可能な処置具を構成する略筒状のジョイント部材であって、前記ジョイント部材の軸方向の一端側に凹部が形成され、前記ジョイント部材の前記軸方向の他端側に凸部が形成され、互いに隣接する2つのジョイント部材における一方のジョイント部材の前記凹部が、他方のジョイント部材の前記凸部と摺接するようになっており、前記ジョイント部材は、管状部材と、前記管状部材に対して前記軸方向と垂直方向に横断して配置された板状部材と、を備え、前記板状部材は、前記板状部材を前記軸方向に貫通する屈曲用貫通孔、及び、前記板状部材を前記軸方向に貫通するデバイス用貫通孔を備える、ジョイント部材。
(Structure 1)
It is a substantially tubular joint member that is arranged side by side on substantially the same axis and constitutes a bendable treatment tool. A recess is formed on one end side of the joint member in the axial direction, and the joint member is formed in the axial direction. A convex portion is formed on the other end side, and the concave portion of one joint member in two joint members adjacent to each other is in sliding contact with the convex portion of the other joint member, and the joint member is tubular. A member and a plate-shaped member arranged so as to cross the tubular member in a direction perpendicular to the axial direction, and the plate-shaped member penetrates the plate-shaped member in the axial direction for bending. A joint member including a hole and a through hole for a device that penetrates the plate-shaped member in the axial direction.

(構成2)
前記ジョイント部材の軸方向の一端側に、前記ジョイント部材の径方向に対向するように一対の前記凹部が形成され、前記ジョイント部材の軸方向の他端側に、前記ジョイント部材の径方向に対向するように一対の前記凸部が形成されている構成1に記載のジョイント部材。
(Structure 2)
A pair of the recesses are formed on one end side of the joint member in the axial direction so as to face the radial direction of the joint member, and on the other end side of the joint member in the axial direction, they face each other in the radial direction of the joint member. The joint member according to the configuration 1, wherein the pair of the convex portions is formed so as to be formed.

(構成3)
一対の前記凹部を結ぶ線と、一対の前記凸部を結ぶ線が、略平行である構成2に記載のジョイント部材。
(Structure 3)
The joint member according to the configuration 2, wherein the line connecting the pair of the concave portions and the line connecting the pair of the convex portions are substantially parallel.

(構成4)
一対の前記凹部を結ぶ線と、一対の前記凸部を結ぶ線の相対角度が、略90°である構成2に記載のジョイント部材。
(Structure 4)
The joint member according to the configuration 2, wherein the relative angle between the line connecting the pair of the concave portions and the line connecting the pair of the convex portions is approximately 90 °.

(構成5)
一対の前記凹部を結ぶ線と、一対の前記凸部を結ぶ線の相対角度が、略120°である構成2に記載のジョイント部材。
(Structure 5)
The joint member according to the configuration 2, wherein the relative angle between the line connecting the pair of the concave portions and the line connecting the pair of the convex portions is approximately 120 °.

(構成6)
互いに隣接する2つのジョイント部材が摺接することによる屈曲を、一方側への屈曲に制限する屈曲制限部材を有する構成5に記載のジョイント部材。
(Structure 6)
The joint member according to the configuration 5 having a bending limiting member that limits bending due to sliding contact between two joint members adjacent to each other to bending to one side.

(構成7)
一対の前記凸部が前記管状部材の外周部の一部として構成されており、前記板状部材が一対の前記凸部と係合する切り欠き部を有することにより、前記板状部材が一対の前記凸部に係合されている構成2から6の何れかに記載のジョイント部材。
(Structure 7)
The pair of convex portions are formed as a part of the outer peripheral portion of the tubular member, and the plate-shaped member has a notch portion that engages with the pair of the convex portions, so that the plate-shaped member is paired. The joint member according to any one of configurations 2 to 6, which is engaged with the convex portion.

(構成8)
前記板状部材が、前記切り欠き部から前記屈曲用貫通孔又は前記デバイス用貫通孔に至るスリットを備える構成7に記載のジョイント部材。
(Structure 8)
The joint member according to the configuration 7, wherein the plate-shaped member includes a slit from the notch to the bending through hole or the device through hole.

(構成9)
前記管状部材の外周部における、互いに隣接する2つのジョイント部材が摺接することによる屈曲の屈曲内側となる箇所において、駆動部材の直径より幅広となるスリットが形成されている構成1から8の何れかに記載のジョイント部材。
(Structure 9)
Any of configurations 1 to 8 in which a slit wider than the diameter of the driving member is formed at a portion of the outer peripheral portion of the tubular member that is inside the bending due to sliding contact between two joint members adjacent to each other. The joint member described in.

(構成10)
前記ジョイント部材の軸方向の一端側に、前記ジョイント部材の径方向に対向するように前記凹部と前記凸部が形成され、前記ジョイント部材の軸方向の他端側に、前記ジョイント部材の径方向に対向するように前記凸部と前記凹部が形成されている構成1に記載のジョイント部材。
(Structure 10)
The concave portion and the convex portion are formed on one end side in the axial direction of the joint member so as to face the radial direction of the joint member, and the radial direction of the joint member is formed on the other end side in the axial direction of the joint member. The joint member according to the configuration 1, wherein the convex portion and the concave portion are formed so as to face each other.

(構成11)
前記ジョイント部材の軸方向の一端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線と、他端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線が、略平行である構成10に記載のジョイント部材。
(Structure 11)
The joint member according to the configuration 10, wherein the line connecting the concave portion and the convex portion on one end side in the axial direction of the joint member and the line connecting the concave portion and the convex portion on the other end side are substantially parallel.

(構成12)
前記ジョイント部材の軸方向の一端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線と、他端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線の相対角度が、略90°である構成10に記載のジョイント部材。
(Structure 12)
The joint according to the configuration 10, wherein the relative angle between the line connecting the concave portion and the convex portion on one end side in the axial direction of the joint member and the line connecting the concave portion and the convex portion on the other end side is approximately 90 °. Element.

(構成13)
前記ジョイント部材の軸方向の一端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線と、他端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線の相対角度が、略120°である構成10に記載のジョイント部材。
(Structure 13)
The joint according to the configuration 10, wherein the relative angle between the line connecting the concave portion and the convex portion on one end side in the axial direction of the joint member and the line connecting the concave portion and the convex portion on the other end side is approximately 120 °. Element.

(構成14)
互いに隣接する2つのジョイント部材が摺接することによる屈曲の角度を、30°未満に制限する屈曲角度制限部材を有する構成1から13の何れかに記載のジョイント部材。
(Structure 14)
The joint member according to any one of configurations 1 to 13, which has a bending angle limiting member that limits the bending angle due to sliding contact between two joint members adjacent to each other to less than 30 °.

(構成15)
前記屈曲角度制限部材が、前記凸部若しくは前記管状部材若しくは前記板状部材に形成された突起であり、当該突起が、隣接するジョイント部材の屈曲に伴い、当該隣接するジョイント部材と突き当たることにより、互いに隣接する2つのジョイント部材の屈曲の角度が30°未満に制限される構成14に記載のジョイント部材。
(Structure 15)
The bending angle limiting member is a protrusion formed on the convex portion, the tubular member, or the plate-shaped member, and the protrusion abuts against the adjacent joint member as the adjacent joint member bends. The joint member according to the configuration 14, wherein the bending angle of two joint members adjacent to each other is limited to less than 30 °.

(構成16)
前記凹部及び前記凸部が、前記管状部材の外周部の一部として一体的に構成されている構成1から15の何れかに記載のジョイント部材。
(Structure 16)
The joint member according to any one of configurations 1 to 15, wherein the concave portion and the convex portion are integrally formed as a part of an outer peripheral portion of the tubular member.

(構成17)
構成1から16の何れかに記載のジョイント部材を相互に組み付けることによって形成された処置具。
(Structure 17)
A treatment tool formed by assembling the joint members according to any one of configurations 1 to 16 to each other.

(構成18)
軸方向の一端側に凹部、他端側に凸部が形成された複数の管状部材と、屈曲用貫通孔とデバイス用貫通孔とを有する板状部材と、を備え、互いに隣接する前記管状部材における一方の管状部材の前記凹部が、他方の管状部材の前記凸部と摺接することで、屈曲可能に構成され、前記管状部材の少なくとも1つに対して、前記板状部材が、前記管状部材の軸方向と垂直方向に横断して配置されている、処置具。
(Structure 18)
The tubular member having a plurality of tubular members having a concave portion formed on one end side in the axial direction and a convex portion formed on the other end side, and a plate-shaped member having a through hole for bending and a through hole for a device, which are adjacent to each other. The concave portion of one tubular member in the above is flexibly configured by sliding contact with the convex portion of the other tubular member, and the plate-shaped member is formed on the tubular member with respect to at least one of the tubular members. A treatment tool that is arranged across the axial direction of the.

(構成19)
前記板状部材に前記屈曲用貫通孔が複数形成され、当該複数の前記屈曲用貫通孔のそれぞれに挿通された複数の駆動部材を備えた構成17又は18に記載の処置具であって、複数の基本屈曲軸を有し、当該各基本屈曲軸に対応した前記駆動部材を備えた処置具の屈曲制御方法であって、前記処置具の屈曲部の基端部において処置具の軸方向に略直交する平面上の、前記基本屈曲軸に対応する座標軸を有する多次元斜交座標系において、入力された屈曲指示に基づく目標位置を前記座標軸に沿う座標軸ベクトルにベクトル分解するステップと、前記座標軸ベクトルに基づいて、各座標軸に対応する前記基本屈曲軸に対応する前記駆動部材の牽引量を算出するステップと、を有する、処置具の屈曲制御方法。
(Structure 19)
The treatment tool according to the configuration 17 or 18, wherein a plurality of the bending through holes are formed in the plate-shaped member, and a plurality of driving members inserted into the plurality of bending through holes are provided. It is a bending control method of a treatment tool having the basic bending shafts of the above and provided with the driving member corresponding to each of the basic bending shafts, and is substantially axial to the treatment tool at the base end portion of the bending portion of the treatment tool. In a multidimensional oblique coordinate system having coordinate axes corresponding to the basic bending axes on orthogonal planes, a step of vector-decomposing a target position based on an input bending instruction into a coordinate axis vector along the coordinate axes, and the coordinate axis vector. A method for controlling bending of a treatment tool, comprising a step of calculating a traction amount of the driving member corresponding to the basic bending axis corresponding to each coordinate axis based on the above.

(構成20)
複数の前記基本屈曲軸が、相互に120°の相対角度を有する3つの基本屈曲軸であり、前記多次元斜交座標系が、相互に120°の相対角度を有する3つの座標軸で表される斜交座標系である、構成19に記載の処置具の屈曲制御方法。
(Structure 20)
The plurality of basic bending axes are three basic bending axes having a relative angle of 120 ° to each other, and the multidimensional oblique coordinate system is represented by three coordinate axes having a relative angle of 120 ° to each other. The method for controlling bending of the treatment tool according to the configuration 19, which is an oblique coordinate system.

(構成21)
前記牽引量の算出において、前記処置具の屈曲前後の前記駆動部材の経路長の変化量を算出するステップと、前記処置具の屈曲時に前記駆動部材にかかる荷重による前記駆動部材の伸び量を算出するステップと、前記経路長の変化量と前記駆動部材の伸び量に基づいて、前記牽引量を算出するステップと、を有する、構成19又は20に記載の処置具の屈曲制御方法。
(Structure 21)
In the calculation of the traction amount, the step of calculating the amount of change in the path length of the driving member before and after the bending of the treatment tool and the extension amount of the driving member due to the load applied to the driving member when the treatment tool is bent are calculated. The bending control method for a treatment tool according to the configuration 19 or 20, further comprising a step of calculating the traction amount based on the amount of change in the path length and the amount of elongation of the driving member.

本発明によれば、内部が基本的に中空である管状部材と、板状部材とによって構成されているため、強度を保ちながらジョイント部材の重量を軽く形成することができる。また、屈曲用貫通孔が板状部材に形成されているため、ワイヤ等の駆動部材と屈曲用貫通孔の接触範囲を小さくすることができ、摺動摩擦抵抗を小さくすることが可能となる。これらにより、内視鏡チャンネルに挿入可能な細さでありながら、組織牽引による荷重に十分耐えることができる屈曲可能な処置具を構成することができる。 According to the present invention, since it is composed of a tubular member whose inside is basically hollow and a plate-shaped member, the weight of the joint member can be lightly formed while maintaining the strength. Further, since the bending through hole is formed in the plate-shaped member, the contact range between the driving member such as a wire and the bending through hole can be reduced, and the sliding friction resistance can be reduced. As a result, it is possible to construct a flexible treatment tool that is thin enough to be inserted into the endoscopic channel and can sufficiently withstand the load due to tissue traction.

本発明にかかる実施形態の処置具の概略を示す斜視図A perspective view showing an outline of the treatment tool of the embodiment according to the present invention. 実施形態の処置具の屈曲部の屈曲状態を示す図The figure which shows the bending state of the bending part of the treatment tool of embodiment ジョイント部材を示す斜視図Perspective view showing a joint member 管状部材を示す正面図Front view showing a tubular member 管状部材を示す側面図Side view showing a tubular member 板状部材を示す上面図Top view showing a plate-shaped member 2つのジョイント部材間における摺接(屈曲)状態を示す図The figure which shows the sliding contact (bending) state between two joint members 基端部材を示す正面図Front view showing the base end member 基端部材を示す側面図Side view showing the base end member 先端部材を示す正面図Front view showing the tip member 先端部材を示す側面図Side view showing the tip member 処置具の主に屈曲部の構造を示す断面図Cross-sectional view showing the structure of the bent portion mainly of the treatment tool 処置具の基本屈曲軸と駆動部材(ワイヤ)の位置関係を示す説明図Explanatory drawing showing the positional relationship between the basic bending shaft of the treatment tool and the driving member (wire) 屈曲制限部材を備えたジョイント部材の例を示す図The figure which shows the example of the joint member provided with the bending limiting member. エンドエフェクタとして、把持鉗子を備えた処置具の例を示す図The figure which shows the example of the treatment tool provided with the grasping forceps as an end effector. 基本屈曲軸が直行するジョイント部材の例を示す図The figure which shows the example of the joint member which the basic bending axis is orthogonal 基本屈曲軸が並行であるジョイント部材の例を示す図The figure which shows the example of the joint member which the basic bending axis is parallel 一端側に凹部と凸部が形成され、他端側に凸部と凹部が形成されているジョイント部材の例を示す図The figure which shows the example of the joint member which the concave part and the convex part are formed on one end side, and the convex part and the concave part are formed on the other end side. ジョイント部材の摺接(屈曲)状態における、内部の駆動部材(ワイヤ)の状態を示す図The figure which shows the state of the internal drive member (wire) in the sliding contact (bending) state of a joint member. 駆動部材(ワイヤ)との接触抑止用のスリットが形成されているジョイント部材の例を示す図The figure which shows the example of the joint member which formed the slit for suppressing the contact with a drive member (wire). ジョイント部材の別の例を示す図The figure which shows another example of a joint member 操作部及び電動駆動機の概略を示す正面図Front view showing the outline of the operation unit and the electric drive 電動駆動機の構成の概略を示すブロック図Block diagram showing the outline of the configuration of the electric drive 処置具の屈曲制御のアルゴリズムの基本的なフローを示す図The figure which shows the basic flow of the bending control algorithm of a treatment tool 処置具の屈曲制御のために、所定の座標系上において目標位置を表現する点についての説明図Explanatory drawing about the point expressing the target position on a predetermined coordinate system for bending control of a treatment tool. 処置具の屈曲制御のために、所定の座標系上において目標位置を表現する点についての説明図Explanatory drawing about the point expressing the target position on a predetermined coordinate system for bending control of a treatment tool. 多次元斜交座標系におけるベクトル分解についての説明図Explanatory diagram of vector decomposition in multidimensional oblique coordinate system 屈曲部の屈曲における駆動部材(ワイヤ)の経路長の変化に関する説明図Explanatory drawing about change of path length of drive member (wire) in bending of bending part 駆動部材(ワイヤ)の牽引量に関する説明図Explanatory drawing about traction amount of drive member (wire)

以下、本発明の実施態様について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. It should be noted that the following embodiment is an embodiment of the present invention, and does not limit the present invention to the scope thereof.

<実施形態1>
図1は、本発明にかかる実施形態の処置具の概略を示す斜視図である。また、図2は屈曲部とエンドエフェクタ部分を示す斜視図である。なお、後に説明するように、屈曲部1やシース部2は、ポリマーチューブ等によって被覆されているものであるが、図1や図2等においては、屈曲部の構造が理解できるように、ポリマーチューブ等による被覆が無い状態の図としている。
本実施形態の処置具Tは、その基本態様として、エンドエフェクタ5と、エンドエフェクタ5を所望の方向に屈曲させるための屈曲部1と、ジョイント部材の屈曲用貫通孔を通り、屈曲部1を屈曲させるための駆動部材(駆動ワイヤ)やエンドエフェクタを駆動させるコアワイヤを内部に備える管状のシース部2と、駆動ワイヤ、コアワイヤを牽引すること等によって屈曲等の操作を行う操作部3と、を備えている。なお、ここでは、駆動部材の具体例として駆動ワイヤを用いているが、駆動部材を金属性のワイヤに限定するものではない。
処置具Tは、内視鏡チャンネルに挿入されて使用されるものであり、屈曲部1やシース部2の外径は3.8mm以下、さらに好ましくは2.6mm以下に形成されている。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a treatment tool according to an embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is a perspective view showing a bent portion and an end effector portion. As will be described later, the bent portion 1 and the sheath portion 2 are covered with a polymer tube or the like, but in FIGS. 1 and 2, the polymer can be understood so that the structure of the bent portion can be understood. The figure shows a state in which there is no coating with a tube or the like.
As its basic embodiment, the treatment tool T of the present embodiment passes through the end effector 5, the bending portion 1 for bending the end effector 5 in a desired direction, and the bending through hole of the joint member, and passes through the bending portion 1. A tubular sheath portion 2 having a drive member (drive wire) for bending and a core wire for driving an end effector inside, and an operation portion 3 for performing operations such as bending by pulling the drive wire and the core wire. I have. Although the drive wire is used as a specific example of the drive member here, the drive member is not limited to the metallic wire.
The treatment tool T is used by being inserted into the endoscopic channel, and the outer diameter of the bent portion 1 and the sheath portion 2 is formed to be 3.8 mm or less, more preferably 2.6 mm or less.

図2に示されるように、屈曲部1は、その基端側と先端側にそれぞれ設けられる基端部材11、先端部材13と、相互に摺接しつつ屈曲するように組み合わせられる複数のジョイント部材12と、によって構成される。
以下で説明するように、ジョイント部材12は、その軸方向の一端側における屈曲軸(凸部を結ぶ線)の方向と他端側の屈曲軸(凹部を結ぶ線)の方向が異なっている。このようなジョイント部材12が連設されることにより、多関節化され、図2に示されるように全体として任意の方向へ屈曲可能となるものである。
As shown in FIG. 2, the bent portion 1 is a plurality of joint members 12 that are combined with the base end member 11 and the tip end member 13 provided on the base end side and the tip end side, respectively, so as to bend while sliding with each other. And.
As will be described below, in the joint member 12, the direction of the bending axis (line connecting the convex portions) on one end side in the axial direction and the direction of the bending axis (line connecting the concave portions) on the other end side are different. By connecting such joint members 12 in succession, the joint members 12 are made multi-joint and can be bent in an arbitrary direction as a whole as shown in FIG.

図3は、ジョイント部材12を示す斜視図である。
ジョイント部材12は、その軸方向ADの一端側にジョイント部材の径方向に対向するように凹部C11、C12が形成され、他端側にジョイント部材の径方向に対向するように凸部P11、P12が形成されている。互いに隣接する2つのジョイント部材12における一方のジョイント部材の凹部C11、C12が、他方のジョイント部材の凸部P11、P12と摺接するようになっている(図7参照)。
ジョイント部材12は、管状部材121と、管状部材121に対して軸方向ADと垂直方向に横断して配置された板状部材122と、を備える。なお、“軸方向ADと垂直方向に横断して配置され”とは、板状部材122が軸方向ADに対して垂直に設けられることに限定しているものではなく、「“軸方向ADと垂直の方向において”横断」するもの、即ち、管状部材121の内部を横断しているものであればよいもの(軸方向ADに縦断するものを除く意)である。
FIG. 3 is a perspective view showing the joint member 12.
The joint member 12 has recesses C11 and C12 formed on one end side of the axial direction AD so as to face the radial direction of the joint member, and convex portions P11 and P12 on the other end side so as to face the radial direction of the joint member. Is formed. The concave portions C11 and C12 of one joint member in the two joint members 12 adjacent to each other are in sliding contact with the convex portions P11 and P12 of the other joint member (see FIG. 7).
The joint member 12 includes a tubular member 121 and a plate-shaped member 122 arranged so as to cross the tubular member 121 in the direction perpendicular to the axial direction AD. Note that "arranged across the axial direction AD" is not limited to the plate-shaped member 122 being provided perpendicular to the axial direction AD, but "" axial direction AD and ". Anything that "crosses" in the vertical direction, that is, one that crosses the inside of the tubular member 121 (excluding those that traverse in the axial direction AD).

図4、5は、管状部材121を示す正面図と側面図である。
管状部材121は、基本態様が円筒状(中空)の部材であり、その一端側に凹部C11、C12が形成され、他端側に凸部P11、P12が形成されている。
凹部C11、C12は、円筒状の外周部の一部を略円弧状に切り欠くようにして形成される。図7に示されるように、凹部C11、C12の両サイドの基端面TSは、所定の角度β[deg]の傾斜をつけてカットされる。図7からも理解されるように屈曲動作時に隣接するジョイント部材と干渉しないようにするものである。
2つの隣接するジョイント部材同士は、一方のジョイント部材の凹部C11、C12と、他方のジョイント部材の凸部P11、P12により摺接し、ある屈曲角度α[deg]で屈曲する。屈曲角度αは、2つの隣接するジョイント部材同士の中心軸が一致する真直状態から、先端側にある一方のジョイント部材が基端側のジョイント部材に対して摺動する角度であり、基端側のジョイント部材の中心軸(図7のL3)と先端側にあるジョイント部材の中心軸(図7のL4)の成す角度で表される。
凸部P11、P12も円筒状の外周部の一部として形成され、図7に示されるように、凹部C11、C12と摺接するように形成された略円弧(上部付近をカットした円弧)状の突起部分を有し、その根元部分において以下に説明する板状部材122と係合する。
凸部P11、P12が上部付近をカットした円弧状の形状に形成されているのは、凹部C11、C12との接触範囲を減少させることにより、摺動抵抗を低減させるものである。
また、凸部P11、P12には、板状部材122を係合させると共に、互いに隣接する2つのジョイント部材が摺接することによる屈曲の角度を、30°未満に制限する屈曲角度制限部材としても機能する突起ALが設けられている。図7に示されるように、隣接するジョイント部材の屈曲に伴い、当該隣接するジョイント部材と突起ALが突き当たることにより、互いに隣接する2つのジョイント部材の屈曲の角度が30°未満に制限されるものである。なお、ここでは屈曲角度制限部材としての突起ALが凸部P11、P12に設けられているものを例としているが、突起ALは、ジョイント部材の構成の相違に応じて、管状部材の別の個所や、板状部材等に設けられるものであってもよい。
ジョイント部材1つあたりの屈曲角度を大きくするためには凸部P11、P12の円弧部分をより長く(円弧の中心角がより大きくなるように)形成することで実現できる。ジョイント部材一つ当たりの屈曲角度が大きくなると、屈曲部の屈曲Rを小さくできるので、軟性内視鏡のような焦点距離が数ミリの光学系を持つ内視鏡を使った場合でも、焦点が合うレンズから近い範囲で屈曲処置具を動かすことができる。ただし、ジョイント部材1つあたりの屈曲角度をあまり大きくし過ぎると屈曲部を被覆するチューブが二つのジョイント部材の間に挟まれ屈曲部の動きを阻害したり、凸部P11、P12の円弧部分の中心角を大きくすることにより凸部P11、P12の根元部分が細くなり、強度不足が生じる場合があるため、本実施形態では突起ALによってこれを30°未満に制限している。なお、これらの弊害のおそれが無い場合には、ジョイント部材1つあたりの屈曲角度を45°や30°等にしてもよい。
また、屈曲角度を22.5°にするものであってもよい。
屈曲角度が45°である場合には、後に説明する同一の“基本屈曲軸”が2回現れる構成で、屈曲部を90°に屈曲させることができる。同様に、屈曲角度が30°、22.5°の場合は、それぞれ同一の“基本屈曲軸”が3回、4回現れる構成で、屈曲部を90°に屈曲させることができる。
また、凸部P11、P12・凹部C11、C12双方の円弧部分を、その中心角が180度以上となるように形成することで、凹部C11、C12と凸部P11、P12が軸方向(図3のAD方向)に外れることを抑止することができる。
管状部材121は、たとえば規格品であるSUSパイプをレーザーカット加工することで、安価でありながら高い加工精度での製作が可能である。このようにパイプ部材から製作することで円周方向の厚みを均一にできる。例えば、肉厚が0.2mmといった薄肉に形成するような場合においても、0.2mmのパイプ部材に基づいて製作することによって、容易に、凸部P11、P12含む全体を均一な厚さに形成することができる。厚さを均一に形成できることにより、安定した強度を得ることができ、粘膜組織を把持するために必要な荷重をかけても変形しない凹部や凸部を形成することができる。また、高い加工精度での製作が可能であることにより、結果として、凹凸部が嵌合し摺動して動く時の摺動抵抗が低減し、屈曲部の駆動ワイヤの押し引きによる制御精度を上げることができる。
4 and 5 are a front view and a side view showing the tubular member 121.
The tubular member 121 is basically a cylindrical (hollow) member, and recesses C11 and C12 are formed on one end side thereof, and convex portions P11 and P12 are formed on the other end side thereof.
The recesses C11 and C12 are formed so as to cut out a part of the outer peripheral portion of the cylinder in a substantially arc shape. As shown in FIG. 7, the base end surface TSs on both sides of the recesses C11 and C12 are cut with an inclination of a predetermined angle β [deg]. As can be understood from FIG. 7, the joint members are prevented from interfering with each other during the bending operation.
The two adjacent joint members are slidably contacted by the concave portions C11 and C12 of one joint member and the convex portions P11 and P12 of the other joint member, and are bent at a certain bending angle α [deg]. The bending angle α is an angle at which one joint member on the distal end side slides with respect to the joint member on the proximal end side from a straight state in which the central axes of two adjacent joint members coincide with each other. It is represented by the angle formed by the central axis of the joint member (L3 in FIG. 7) and the central axis of the joint member on the tip side (L4 in FIG. 7).
The convex portions P11 and P12 are also formed as a part of the cylindrical outer peripheral portion, and as shown in FIG. 7, have a substantially arc shape (an arc cut near the upper portion) formed so as to be in sliding contact with the concave portions C11 and C12. It has a protruding portion, and engages with the plate-shaped member 122 described below at the root portion thereof.
The convex portions P11 and P12 are formed in an arc shape with the vicinity of the upper portion cut off in order to reduce the sliding resistance by reducing the contact range with the concave portions C11 and C12.
Further, the convex portions P11 and P12 are engaged with the plate-shaped member 122, and also function as a bending angle limiting member that limits the bending angle due to sliding contact between two joint members adjacent to each other to less than 30 °. A protrusion AL is provided. As shown in FIG. 7, as the adjacent joint member bends, the adjacent joint member and the protrusion AL abut each other, so that the bending angle of the two joint members adjacent to each other is limited to less than 30 °. Is. Here, a protrusion AL as a bending angle limiting member is provided on the convex portions P11 and P12 as an example, but the protrusion AL is a different part of the tubular member depending on the difference in the configuration of the joint member. Or, it may be provided on a plate-shaped member or the like.
In order to increase the bending angle per joint member, it can be realized by forming the arc portions of the convex portions P11 and P12 to be longer (so that the central angle of the arc is larger). When the bending angle per joint member is large, the bending R of the bent portion can be reduced, so that even when an endoscope having an optical system with a focal length of several millimeters such as a flexible endoscope is used, the focal point is focused. The flexion treatment tool can be moved within a range close to the matching lens. However, if the bending angle per joint member is made too large, the tube covering the bent portion is sandwiched between the two joint members to hinder the movement of the bent portion, or the arc portions of the convex portions P11 and P12. By increasing the central angle, the root portions of the convex portions P11 and P12 may become thin, resulting in insufficient strength. Therefore, in the present embodiment, the protrusion AL limits this to less than 30 °. If there is no risk of these adverse effects, the bending angle per joint member may be 45 °, 30 °, or the like.
Further, the bending angle may be set to 22.5 °.
When the bending angle is 45 °, the bent portion can be bent to 90 ° by the configuration in which the same "basic bending axis" described later appears twice. Similarly, when the bending angle is 30 ° and 22.5 °, the same "basic bending axis" appears three times and four times, respectively, and the bent portion can be bent to 90 °.
Further, by forming the arc portions of both the convex portions P11 and P12 and the concave portions C11 and C12 so that the central angles thereof are 180 degrees or more, the concave portions C11 and C12 and the convex portions P11 and P12 are in the axial direction (FIG. 3). It is possible to prevent the vehicle from deviating in the AD direction.
The tubular member 121 can be manufactured with high processing accuracy at a low cost by, for example, laser-cutting a standard SUS pipe. By manufacturing from the pipe member in this way, the thickness in the circumferential direction can be made uniform. For example, even when the wall thickness is as thin as 0.2 mm, the entire body including the convex portions P11 and P12 can be easily formed to have a uniform thickness by manufacturing based on the 0.2 mm pipe member. can do. Since the thickness can be uniformly formed, stable strength can be obtained, and concave portions and convex portions that do not deform even when a load required for gripping the mucosal tissue is applied can be formed. In addition, since it is possible to manufacture with high processing accuracy, as a result, the sliding resistance when the uneven portion is fitted and slides and moves is reduced, and the control accuracy by pushing and pulling the drive wire of the bent portion is improved. Can be raised.

図6は、板状部材122を示す上面図である。
板状部材122は、基本態様が円形状のプレートであり、中央部にデバイス用貫通孔H1を備え、その周辺部に6つの屈曲用貫通孔H2を備えている。デバイス用貫通孔H1は、エンドエフェクタである鉗子の開閉を制御するコアワイヤや、エンドエフェクタである高周波ナイフの電極ワイヤ、粘膜下への溶液注射のための溶液流路などが挿通される孔である。屈曲用貫通孔H2は、屈曲部を屈曲させるためのワイヤなどに代表される駆動部材が挿通される孔である。本実施形態の処置具Tでは、後に説明するように、相互に120°の相対角度を有する3本の“基本屈曲軸”を有しており、それぞれの“基本屈曲軸”に対応した3本の駆動ワイヤを備えている。従って、板状部材122の屈曲用貫通孔H2において駆動ワイヤが通る孔は3つであるが、図6に示されるように、点対称の位置で60°間隔に6つの屈曲用貫通孔H2を設けることにより、板状部材122を共通化できるものである。3本の“基本屈曲軸”に対応した個別の板状部材122(3種類)を用いる場合には、屈曲用貫通孔H2は3つで構わない。この場合、部品の共通化ができない代わりに、屈曲用貫通孔H2が6つの時に比べ、屈曲用貫通孔H2を大きく形成してより太い駆動ワイヤを採用することができるため、屈曲部において持ち上げることができる荷重を大きくすることが可能となる。
板状部材122の両サイドには、管状部材121の凸部P11、P12と係合する切り欠き部1221が形成されている。また、一方の切り欠き部1221には、切り欠き部1221からデバイス用貫通孔H1に至るスリットS1が形成されている。当該スリットS1があることによって、管状部材121の凸部P11、P12に対して板状部材122を嵌め込む際の作業性が向上されるものである。なお、ここではスリットS1が切り欠き部1221からデバイス用貫通孔H1に至るものを例としているが、ジョイント部材の構成の相違に応じて、切り欠き部から屈曲用貫通孔に至るスリットとしてもよい。
板状部材122は、たとえば規格品であるSUS板をレーザーカットやプレス加工することによって製作可能であり、安価に精度良く加工することが可能である。これにより安定した強度を得ることができ、粘膜組織を把持するために必要な荷重をかけても変形しないデバイス用貫通孔・屈曲貫通孔を形成することができる。孔径を精度良く加工できるため、孔径と駆動ワイヤまたはコアワイヤの径のクリアランスを小さくすることができ、ワイヤ径を最大限まで大きくすることができる。
FIG. 6 is a top view showing the plate-shaped member 122.
The plate-shaped member 122 is basically a circular plate, has a device through hole H1 in a central portion, and has six bending through holes H2 in a peripheral portion thereof. The device through hole H1 is a hole through which a core wire for controlling the opening and closing of forceps, which is an end effector, an electrode wire for a high-frequency knife, which is an end effector, and a solution flow path for injecting a solution under the mucosa are inserted. .. The bending through hole H2 is a hole through which a driving member represented by a wire for bending the bent portion is inserted. As will be described later, the treatment tool T of the present embodiment has three "basic bending axes" having relative angles of 120 ° to each other, and three corresponding to each "basic bending axis". It is equipped with a drive wire. Therefore, although there are three holes through which the drive wire passes in the bending through holes H2 of the plate-shaped member 122, as shown in FIG. 6, six bending through holes H2 are formed at 60 ° intervals at point-symmetrical positions. By providing the plate-shaped member 122, the plate-shaped member 122 can be shared. When individual plate-shaped members 122 (three types) corresponding to three "basic bending shafts" are used, the number of bending through holes H2 may be three. In this case, instead of being unable to standardize the parts, the bending through hole H2 can be formed larger than when the bending through hole H2 is six, and a thicker drive wire can be adopted. It is possible to increase the load that can be generated.
Notch portions 1221 that engage with the convex portions P11 and P12 of the tubular member 121 are formed on both sides of the plate-shaped member 122. Further, a slit S1 from the notch portion 1221 to the device through hole H1 is formed in one of the notch portions 1221. The presence of the slit S1 improves workability when the plate-shaped member 122 is fitted into the convex portions P11 and P12 of the tubular member 121. Here, the slit S1 extends from the notch portion 1221 to the device through hole H1 as an example, but it may be a slit from the notch portion to the bending through hole depending on the difference in the configuration of the joint member. ..
The plate-shaped member 122 can be manufactured, for example, by laser-cutting or pressing a standard SUS plate, and can be processed inexpensively and with high accuracy. As a result, stable strength can be obtained, and through holes and bending through holes for devices that do not deform even when a load required for gripping the mucosal tissue is applied can be formed. Since the hole diameter can be processed with high accuracy, the clearance between the hole diameter and the diameter of the drive wire or the core wire can be reduced, and the wire diameter can be maximized.

ジョイント部材12は、上記の管状部材121と板状部材122を嵌合させることで構成される。両者の嵌合において溶接や接着などの工程は不要である。
本実施形態のジョイント部材12は、図3に示されるように、一対の凹部C11、C12を結ぶ線L1と、一対の凸部P11、P12を結ぶ線L2の相対角度が、略120°である。
従って、当該構成のジョイント部材12を連設することにより、各ジョイント部材12は120°ずつ回転しながら設けられていくことになる。これにより、屈曲部1が真っ直ぐの状態において、ジョイント部材12が3つ連設される毎に同一方向の屈曲軸が現れることとなり、この同一方向の屈曲軸を本発明においては“基本屈曲軸”と呼ぶ。本実施形態の屈曲部1においては、相互に120°の相対角度を有する3本の“基本屈曲軸”を備えることになる。
なお、“一対の凹部C11、C12を結ぶ線L1”と、“一対の凸部P11、P12を結ぶ線L2ジョイント部材12”は、それぞれ、ジョイント部材12を連設した際におけるジョイント部材12の基端側と先端側の屈曲軸である。本実施形態のごとく、一対の凸部P11、P12や一対の凹部C11、C12が、略円弧状に形成される場合、L1とL2は、各円弧の略中心を通る直線である。
The joint member 12 is configured by fitting the tubular member 121 and the plate-shaped member 122. No steps such as welding or bonding are required to fit the two.
In the joint member 12 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the relative angle between the line L1 connecting the pair of concave portions C11 and C12 and the line L2 connecting the pair of convex portions P11 and P12 is approximately 120 °. ..
Therefore, by connecting the joint members 12 having the above configuration in succession, each joint member 12 is provided while rotating by 120 °. As a result, in a state where the bent portion 1 is straight, a bent shaft in the same direction appears every time three joint members 12 are connected in series, and this bent shaft in the same direction is referred to as a "basic bent shaft" in the present invention. Called. The bent portion 1 of the present embodiment includes three "basic bent axes" having a relative angle of 120 ° to each other.
The "line L1 connecting the pair of concave portions C11 and C12" and the "line L2 joint member 12 connecting the pair of convex portions P11 and P12" are the bases of the joint member 12 when the joint members 12 are connected, respectively. It is a bending axis on the end side and the tip side. When the pair of convex portions P11 and P12 and the pair of concave portions C11 and C12 are formed in a substantially arc shape as in the present embodiment, L1 and L2 are straight lines passing through the substantially center of each arc.

図8、9は、基端部材11を示す正面図と側面図である。
基端部材11は、基本態様が円筒状(中空)の部材であり、その一端側に凸部P21、P22が形成されている。凸部P21、P22は、ジョイント部材12(管状部材121)の凹部C11、C12と嵌合するものであり、基端部材11の凸部P21、P22及び突起ALは、ジョイント部材12(管状部材121)の凸部P11、P12及び突起ALと同様の構成である。
基端部材11は、ジョイント部材12とシース部2との間を接続する部材である。シース部2のコイルチューブの端面と基端部材11の基端側の端面は溶接などにより接合される。シース部2においてマルチルーメンチューブを用いた場合、ジョイント部材12に備えられる板状部材122の屈曲用貫通孔H2の位置と、シース部2内の駆動ワイヤ貫通用の穴の位置が一致するように、シース部2内のマルチルーメンチューブの側面と基端部材11の内壁を接着剤などで固定すると好適である。マルチルーメンチューブが基端部材11に接着材などで固定されることで、処置具全体が屈曲した際等においても、マルチルーメンチューブが基端部材11に対して回転せず、シース部2から基端部材11の間で、駆動ワイヤがねじれることによる摩擦抵抗の上昇を防ぐことができる。基端部材11に形成されている孔H3は、当該接着のための接着剤の注入口である。
基端部材11の内径を、マルチルーメンチューブの外径より大きくすることで、マルチルーメンチューブを基端部材11の内腔まで導入でき、駆動ワイヤの位置を確認しながら、基端部材11と接着しやすい。
8 and 9 are a front view and a side view showing the base end member 11.
The base end member 11 is a member whose basic embodiment is cylindrical (hollow), and convex portions P21 and P22 are formed on one end side thereof. The convex portions P21 and P22 are fitted to the concave portions C11 and C12 of the joint member 12 (tubular member 121), and the convex portions P21 and P22 and the protrusion AL of the base end member 11 are the joint member 12 (tubular member 121). ) Has the same configuration as the convex portions P11, P12 and the protrusion AL.
The base end member 11 is a member that connects between the joint member 12 and the sheath portion 2. The end face of the coil tube of the sheath portion 2 and the end face of the base end member 11 on the base end side are joined by welding or the like. When a multi-lumen tube is used in the sheath portion 2, the position of the bending through hole H2 of the plate-shaped member 122 provided in the joint member 12 and the position of the drive wire penetrating hole in the sheath portion 2 are aligned with each other. It is preferable to fix the side surface of the multi-lumen tube in the sheath portion 2 and the inner wall of the base end member 11 with an adhesive or the like. Since the multi-lumen tube is fixed to the base end member 11 with an adhesive or the like, the multi-lumen tube does not rotate with respect to the base end member 11 even when the entire treatment tool is bent, and the base is formed from the sheath portion 2. It is possible to prevent an increase in frictional resistance due to twisting of the drive wire between the end members 11. The hole H3 formed in the base end member 11 is an injection port of the adhesive for the adhesion.
By making the inner diameter of the base end member 11 larger than the outer diameter of the multi-lumen tube, the multi-lumen tube can be introduced into the lumen of the base end member 11, and the multi-lumen tube is adhered to the base end member 11 while checking the position of the drive wire. It's easy to do.

図10、11は、先端部材13を示す正面図と側面図である。
先端部材13は、基本態様が円筒状(中空)の部材であり、その一端側に凹部C31、C32が形成されている。凹部C31、C32は、ジョイント部材12(管状部材121)の凸部P11、P12と嵌合するものであり、先端部材13の基端側の構成は、ジョイント部材12(管状部材121)の基端側の構成と同様である。
先端部材13には、板状部材122が取り付けられるものであり、そのための切り欠き部131と係合凹部132が形成されている。係合凹部132は、この部分において板状部材122の切り欠き部1221と係合するものである。切り欠き部131は、板状部材122を先端部材13の内部に導入可能なように、先端部材13の側面に形成された三角状の切り欠きである。
先端部材13は、エンドエフェクタを取り付けるための部材であり、エンドエフェクタを固定するため、先端側の外縁部の端面は、円周形状が好ましい。エンドエフェクタが電極メスの場合は、耐熱性と絶縁性を兼ねたフッ素樹脂、ジルコニアやアルミナなどのセラミックスなどで作製したピン4(図12参照)を端面に固定することが好ましい。
10 and 11 are a front view and a side view showing the tip member 13.
The tip member 13 is a member whose basic embodiment is cylindrical (hollow), and recesses C31 and C32 are formed on one end side thereof. The recesses C31 and C32 are fitted to the convex portions P11 and P12 of the joint member 12 (tubular member 121), and the configuration on the base end side of the tip member 13 is the base end of the joint member 12 (tubular member 121). It is the same as the configuration on the side.
A plate-shaped member 122 is attached to the tip member 13, and a notch 131 and an engaging recess 132 for that purpose are formed. The engaging recess 132 engages with the notch 1221 of the plate-shaped member 122 at this portion. The notch 131 is a triangular notch formed on the side surface of the tip member 13 so that the plate-shaped member 122 can be introduced into the tip member 13.
The tip member 13 is a member for attaching an end effector, and in order to fix the end effector, the end face of the outer edge portion on the tip side preferably has a circumferential shape. When the end effector is an electrode female, it is preferable to fix a pin 4 (see FIG. 12) made of a fluororesin having both heat resistance and insulating properties, ceramics such as zirconia and alumina, to the end face.

図12は、処置具Tの主に屈曲部1の構造を示す断面図である。
前述したごとく、屈曲部1は、連設された複数のジョイント部材12と、その基端側及び先端側に設けられる基端部材11と先端部材13によって構成される。
先端部材13にはエンドエフェクタ(図12の例では電極メス5)が設けられ、電極メス5の電極ワイヤCWが、各板状部材122の中央部に設けられたデバイス用貫通孔H1に挿通される。
また、各板状部材122の屈曲用貫通孔H2には、3本の駆動ワイヤ(図12では、W1とW2の2本を描画)がそれぞれ挿通される。3本の駆動ワイヤW1〜W3は、先端部材13に設けられる板状部材122を挿通した後、駆動ワイヤW1〜W3を通したSUSチューブ8をかしめること等によって固定される。
屈曲部1及びシース部2は、ポリマーチューブPTによって被覆することが好ましい。柔軟なポリマーチューブを用いることで、曲げ半径の最小化や屈曲時の駆動ワイヤW1〜W3への負荷低減を実現できる。また、係合している2つのジョイント部材12の凹部・凸部が管状部材の径方向にズレたり外れたりすることを抑制することができる。なお、駆動ワイヤにSUSワイヤなどの剛性のある部材を用いることによっても、係合している2つのジョイント部材12の凹部・凸部が管状部材の径方向へズレたり外れたりすることを抑制することができる。
屈曲部1及びシース部2の被覆において、シース部2の被服には密度の高いフッ素樹脂を用い、屈曲部1にかかる部分は多孔質になるようにチューブの樹脂密度にグラデーションを付けたフッ素樹脂チューブを用いると、特に電極メス等で必要な電気的絶縁性を保持し、且つ屈曲部の屈曲を妨げず先端を最小Rで屈曲できるので好適である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of the bent portion 1 of the treatment tool T.
As described above, the bent portion 1 is composed of a plurality of joint members 12 that are continuously provided, and a proximal end member 11 and a distal end member 13 that are provided on the proximal end side and the distal end side thereof.
An end effector (electrode female 5 in the example of FIG. 12) is provided on the tip member 13, and the electrode wire CW of the electrode female 5 is inserted into a device through hole H1 provided in the center of each plate-shaped member 122. To.
Further, three drive wires (two of W1 and W2 are drawn in FIG. 12) are inserted into the bending through holes H2 of each plate-shaped member 122, respectively. The three drive wires W1 to W3 are fixed by inserting the plate-shaped member 122 provided in the tip member 13 and then crimping the SUS tube 8 through which the drive wires W1 to W3 are passed.
The bent portion 1 and the sheath portion 2 are preferably covered with a polymer tube PT. By using the flexible polymer tube, it is possible to minimize the bending radius and reduce the load on the drive wires W1 to W3 at the time of bending. Further, it is possible to prevent the concave and convex portions of the two engaged joint members 12 from being displaced or disengaged in the radial direction of the tubular member. By using a rigid member such as a SUS wire for the drive wire, it is possible to prevent the concave and convex portions of the two engaged joint members 12 from being displaced or disengaged in the radial direction of the tubular member. be able to.
In the coating of the bent portion 1 and the sheath portion 2, a high-density fluororesin is used for the coating of the sheath portion 2, and the fluororesin in which the resin density of the tube is graded so that the portion applied to the bent portion 1 becomes porous. It is preferable to use a tube because it can maintain the electrical insulation required for an electrode knife or the like and can bend the tip with a minimum radius without hindering the bending of the bent portion.

電極ワイヤCW及び駆動ワイヤW1〜W3は、シース部2の内部を通り、操作部3に至る。
シース部2は、SUSなどでできた平コイルやライナーブレードチューブであるコイルコイルチューブと、コイルチューブの内部に挿通されるルーメンチューブと、ルーメンチューブの内部に挿通される駆動ワイヤと、デバイス用貫通孔を通る電極ワイヤなどによって構成される。ルーメンチューブは、摺動摩擦抵抗の低いフッ素樹脂で作製したマルチルーメンチューブや複数のシングルルーメンチューブが用いられる。ルーメンチューブの中を駆動ワイヤや電極ワイヤが挿通される。こうすることで、駆動ワイヤを押し引きした時の駆動ワイヤの摩擦や意図しない駆動ワイヤの蛇行、ワイヤの折れを防ぐことができ、屈曲部の制御性を向上することができる。電極ワイヤやコアワイヤは駆動ワイヤより太径であることが多いため、ルーメンチューブの内部に挿通されても良いし、そのままコイルチューブ内に配置されても良い。ルーメンチューブに挿通することで、駆動ワイヤと同様ワイヤの折れの防止や押し引きの制御性の向上が期待できる。シングルルーメンチューブを複数使用する場合は、シングルルーメンチューブ自体のシース内の蛇行を防ぐため、コイルチューブ内にダミーのワイヤなどを詰めても良い。このようにすることで、シングルルーメンチューブの場合でもシース内でのワイヤの経路を一意に規定することができる。シングルルーメンチューブには、SUSなどでできた丸線コイル、平線コイル、内面平コイルなどを使用すると、駆動ワイヤを牽引してもルーメンチューブやシース部の圧縮が防げるので屈曲部の制御性が向上する。また電極ワイヤが挿通されるシングルルーメンチューブには、PTFEチューブを使用しても良い。電極ワイヤの摺動抵抗を軽減し、且つ絶縁の効果も得られる。
The electrode wire CW and the drive wires W1 to W3 pass through the inside of the sheath portion 2 and reach the operation portion 3.
The sheath portion 2 includes a flat coil made of SUS or the like, a coil coil tube which is a liner blade tube, a lumen tube inserted inside the coil tube, a drive wire inserted inside the lumen tube, and a penetration for a device. It is composed of an electrode wire passing through the hole and the like. As the lumen tube, a multi-lumen tube or a plurality of single lumen tubes made of a fluororesin having a low sliding friction resistance is used. Drive wires and electrode wires are inserted through the lumen tube. By doing so, it is possible to prevent friction of the drive wire when the drive wire is pushed and pulled, unintentional meandering of the drive wire, and breakage of the wire, and it is possible to improve the controllability of the bent portion. Since the electrode wire and the core wire often have a larger diameter than the drive wire, they may be inserted into the lumen tube or may be arranged in the coil tube as they are. By inserting it into the lumen tube, it can be expected to prevent the wire from breaking and improve the controllability of pushing and pulling, as with the drive wire. When a plurality of single lumen tubes are used, a dummy wire or the like may be packed in the coil tube in order to prevent meandering in the sheath of the single lumen tube itself. By doing so, the path of the wire in the sheath can be uniquely defined even in the case of a single lumen tube. If a round wire coil, flat wire coil, inner flat coil, etc. made of SUS etc. are used for the single lumen tube, compression of the lumen tube and sheath part can be prevented even if the drive wire is pulled, so the controllability of the bent part can be improved. improves. Further, a PTFE tube may be used as the single lumen tube through which the electrode wire is inserted. The sliding resistance of the electrode wire is reduced, and the effect of insulation can be obtained.

図13は、本実施形態の処置具Tにおける、基本屈曲軸BA1〜BA3と駆動ワイヤW1〜W3の位置関係を示す概念説明図である。同図は、屈曲部1における断面的な視点での説明図である。
前述のごとく、本実施形態の処置具Tでは、相互に120°の相対角度を有する3本の基本屈曲軸BA1〜BA3を有しており、それぞれの基本屈曲軸BA1〜BA3に対応した3本の駆動ワイヤW1〜W3を備えている。即ち、基本屈曲軸BA1に対応するのが駆動ワイヤW1であり、基本屈曲軸BA2に対応するのが駆動ワイヤW2、基本屈曲軸BA3に対応するのが駆動ワイヤW3である。それぞれの基本屈曲軸に対応する各駆動ワイヤは、基本屈曲軸から最も離れた位置に配され、従って、基本屈曲軸に対して大きなモーメントを発生させるものである。
図13の例において、屈曲部1を上側に屈曲させたい場合には、駆動ワイヤW1を引けばよく、屈曲部1を下側に屈曲させたい場合には、駆動ワイヤW2とW3を同量だけ引くことにより、合成成分として下側に屈曲させることができる。このように、各駆動ワイヤW1〜W3の牽引量に応じて、各基本屈曲軸BA1〜BA3における屈曲が合成され、全体として任意の方向に屈曲部1を屈曲させることができる。
なお、屈曲角度の制御を正確にすると共に、制御を容易にするためには、各基本屈曲軸BA1〜BA3に対する屈曲制御を独立したものにすることが好ましい。図13において、駆動ワイヤW1を引いた場合、基本的には基本屈曲軸BA1における屈曲をさせるものとなるが、基本屈曲軸BA2や3に対しても屈曲を生じさせることになる。即ち、駆動ワイヤW1を引くことによって、図13の中段において右斜め上に屈曲させると共に、下段において左斜め上に屈曲させることになる。このような各基本屈曲軸における屈曲の発生は、屈曲角度の制御を複雑にする要因となる。また、駆動ワイヤに対応する基本屈曲軸ではない基本屈曲軸における屈曲、即ち、ワイヤW1を引いた場合における基本屈曲軸BA2やBA3における屈曲は、モーメントが小さく、動作に不確実性が生じるため、正確な屈曲制御を難しくする要因ともなる。
これを防止するために、図14に例示したように、互いに隣接する2つのジョイント部材が摺接することによる屈曲を、一方側への屈曲に制限する屈曲制限部材BLを設けるようにしてもよい。屈曲制限部材BLを設けることにより、図13の上段においては基本屈曲軸BA1回りに下側に屈曲することがなく、中段においては基本屈曲軸BA2回りに右斜め上側に屈曲することがなく、下段においては基本屈曲軸BA3回りに左斜め上側に屈曲することがない。前述の例で言えば、駆動ワイヤW1を引いた場合に、基本屈曲軸BA1における屈曲のみとすることができるものである。これにより、各基本屈曲軸BA1〜BA3に対する屈曲制御を独立したものとすることができ、屈曲角度の制御を正確かつ容易にすることができる。
FIG. 13 is a conceptual explanatory view showing the positional relationship between the basic bending shafts BA1 to BA3 and the drive wires W1 to W3 in the treatment tool T of the present embodiment. The figure is an explanatory view from a cross-sectional viewpoint in the bent portion 1.
As described above, the treatment tool T of the present embodiment has three basic bending axes BA1 to BA3 having relative angles of 120 ° to each other, and three corresponding to the respective basic bending axes BA1 to BA3. Drive wires W1 to W3 are provided. That is, the drive wire W1 corresponds to the basic bending shaft BA1, the drive wire W2 corresponds to the basic bending shaft BA2, and the drive wire W3 corresponds to the basic bending shaft BA3. Each drive wire corresponding to each basic bending axis is arranged at the position farthest from the basic bending axis, and therefore generates a large moment with respect to the basic bending axis.
In the example of FIG. 13, when it is desired to bend the bent portion 1 upward, the drive wire W1 may be pulled, and when it is desired to bend the bent portion 1 downward, the drive wires W2 and W3 should be bent by the same amount. By pulling, it can be bent downward as a synthetic component. In this way, the bends in the basic bending shafts BA1 to BA3 are combined according to the traction amount of the drive wires W1 to W3, and the bent portion 1 can be bent in an arbitrary direction as a whole.
In order to control the bending angle accurately and facilitate the control, it is preferable to make the bending control for each of the basic bending axes BA1 to BA3 independent. In FIG. 13, when the drive wire W1 is pulled, the basic bending shaft BA1 is basically bent, but the basic bending shafts BA2 and 3 are also bent. That is, by pulling the drive wire W1, the drive wire W1 is bent diagonally upward to the right in the middle stage of FIG. 13 and is bent diagonally upward to the left in the lower stage. The occurrence of bending at each of the basic bending axes becomes a factor that complicates the control of the bending angle. Further, bending on a basic bending shaft that is not the basic bending shaft corresponding to the drive wire, that is, bending on the basic bending shafts BA2 and BA3 when the wire W1 is pulled, has a small moment and causes uncertainty in operation. It also becomes a factor that makes accurate bending control difficult.
In order to prevent this, as illustrated in FIG. 14, a bending limiting member BL may be provided to limit bending due to sliding contact between two joint members adjacent to each other to bending to one side. By providing the bending limiting member BL, the upper part of FIG. 13 does not bend downward around the basic bending axis BA1, and the middle part does not bend diagonally upward to the right around the basic bending axis BA2, and the lower part. In, it does not bend diagonally upward to the left around the basic bending axis BA3. In the above example, when the drive wire W1 is pulled, only the bending on the basic bending axis BA1 can be performed. As a result, the bending control for each of the basic bending axes BA1 to BA3 can be made independent, and the control of the bending angle can be made accurate and easy.

以上のごとく、本実施形態の処置具Tによれば、ジョイント部材12が、内部が基本的に中空である管状部材121と、管状部材121とは別体に形成される板状部材122とによって構成されているため、重量を軽く形成することができる。
また、屈曲用貫通孔H2が板状部材122に形成されているため、駆動ワイヤW1〜W3との接触範囲を小さくすることができ、駆動ワイヤW1〜W3と屈曲用貫通孔H2の間に生じる摩擦抵抗を小さくすることが可能となる。
これらにより、ワイヤ牽引力のロスを軽減することでき、処置具が持ち上げる荷重を最大化することができる。
また、上述したごとく、管状部材121や板状部材122を、SUSパイプやSUS板レーザーカットすることで安価に作製可能である。さらに板状部材はプレスによる作製とすることでさらに製造コストを下げることが可能である。ジョイント部材の組み立ては、物理的な嵌合のみで可能であり、溶接や接着などの工程が不要である。同時に、SUSパイプやSUS板等の汎用品から様々な外径寸法や肉厚を選択でき、ジョイント部材12の外径や内径を自在に変更できる。このため、医療用処置具に好ましい単回使用(使い捨て)製品としても、多種多様な仕様の処置具を現実的なコストで提供することが可能である。
また、上述したごとく、管状部材121や板状部材122を高い精度で作成することができ、これにより安定した強度を得ることができるため、粘膜組織を把持するために必要な荷重をかけても変形し難いジョイント部材(処置具が持ち上げる荷重を最大化することができるジョイント部材)とすることができる。
上記の点は、基端部材11や先端部材13についても同様である。
As described above, according to the treatment tool T of the present embodiment, the joint member 12 is composed of a tubular member 121 whose inside is basically hollow and a plate-shaped member 122 formed separately from the tubular member 121. Since it is configured, the weight can be lightly formed.
Further, since the bending through hole H2 is formed in the plate-shaped member 122, the contact range with the driving wires W1 to W3 can be reduced, and the bending through hole H2 is formed between the driving wires W1 to W3 and the bending through hole H2. It is possible to reduce the frictional resistance.
As a result, the loss of wire traction force can be reduced, and the load lifted by the treatment tool can be maximized.
Further, as described above, the tubular member 121 and the plate-shaped member 122 can be manufactured at low cost by laser-cutting the SUS pipe or the SUS plate. Further, the manufacturing cost can be further reduced by manufacturing the plate-shaped member by a press. Assembling of the joint member is possible only by physical fitting, and steps such as welding and bonding are not required. At the same time, various outer diameter dimensions and wall thicknesses can be selected from general-purpose products such as SUS pipes and SUS plates, and the outer diameter and inner diameter of the joint member 12 can be freely changed. Therefore, even as a single-use (disposable) product preferable for medical treatment tools, it is possible to provide treatment tools with a wide variety of specifications at a realistic cost.
Further, as described above, the tubular member 121 and the plate-shaped member 122 can be produced with high accuracy, and thus stable strength can be obtained. Therefore, even if a load required for gripping the mucosal tissue is applied. It can be a joint member that is not easily deformed (a joint member that can maximize the load lifted by the treatment tool).
The above points are the same for the base end member 11 and the tip end member 13.

また、本実施形態の処置具Tによれば、一対の凹部を結ぶ線(図3のL1)と、一対の凸部を結ぶ線(図3のL2)の相対角度が略120°となるようにすることにより、駆動ワイヤを3本とすることができるようにしているため、任意の方向に屈曲可能なものとしては、可及的に駆動ワイヤの数を少なくすることができる。 Further, according to the treatment tool T of the present embodiment, the relative angle between the line connecting the pair of concave portions (L1 in FIG. 3) and the line connecting the pair of convex portions (L2 in FIG. 3) is approximately 120 °. Since the number of drive wires can be increased to three, the number of drive wires can be reduced as much as possible so that the drive wires can be bent in any direction.

本実施形態では、エンドエフェクタとして電極メス5を例としているが、これに限定されるものではなく、例えば図15に示したように鉗子6等を使用することができる。エンドエフェクタは経内視鏡的処置を行う部分であり、生検鉗子、把持鉗子、高周波スネア、高周波ナイフ、局注針、剥離鉗子などの各種機能を持つものを利用することができる。 In the present embodiment, the electrode scalpel 5 is taken as an example of the end effector, but the present invention is not limited to this, and for example, forceps 6 or the like can be used as shown in FIG. The end effector is a part for performing transendoscopic treatment, and those having various functions such as biopsy forceps, grasping forceps, high-frequency snare, high-frequency knife, local injection needle, and peeling forceps can be used.

また、本実施形態では、一対の凹部を結ぶ線(図3のL1)と、一対の凸部を結ぶ線(図3のL2)の相対角度が略120°となるようにし、駆動ワイヤを3本とするものを例としているが、凹部を結ぶ線と凸部を結ぶ線の相対角度は任意に設定可能である。即ち、本発明における、「ジョイント部材を、内部が基本的に中空である管状部材と、板状部材とによって構成する。」という概念は、任意の本数の駆動ワイヤを有するものに対して利用することができる。例えば、図16に示したように、凹部を結ぶ線L1と、凸部を結ぶ線L2の相対角度が略90°となるようにしてもよい。この場合、基本的には駆動ワイヤの数は4本となるが、3本の駆動ワイヤによって駆動させることも可能である。
屈曲部を任意の方向に屈曲可能とする必要が無い場合(例えば、シース部での回転を可能とする場合等)には、図17に示したように、凹部を結ぶ線L1と、凸部を結ぶ線L2の相対角度が略平行となるようにしてもよい。
また、一つの処置具に使用するジョイント部材として、凹部を結ぶ線L1と、凸部を結ぶ線L2の相対角度が同一のものを使用しなければならないものではなく、凹部を結ぶ線L1と、凸部を結ぶ線L2の相対角度が異なるジョイント部材を混ぜて使用することも可能である。
Further, in the present embodiment, the relative angle between the line connecting the pair of concave portions (L1 in FIG. 3) and the line connecting the pair of convex portions (L2 in FIG. 3) is set to be approximately 120 °, and the drive wire is set to 3. Although a book is used as an example, the relative angle between the line connecting the concave portion and the line connecting the convex portion can be set arbitrarily. That is, the concept of "a joint member is composed of a tubular member whose inside is basically hollow and a plate-shaped member" in the present invention is used for a member having an arbitrary number of drive wires. be able to. For example, as shown in FIG. 16, the relative angle between the line L1 connecting the concave portions and the line L2 connecting the convex portions may be approximately 90 °. In this case, the number of drive wires is basically four, but it is also possible to drive by three drive wires.
When it is not necessary to make the bent portion bendable in an arbitrary direction (for example, when it is possible to rotate at the sheath portion), as shown in FIG. 17, the line L1 connecting the concave portions and the convex portion are formed. The relative angles of the lines L2 connecting the two may be substantially parallel.
Further, as the joint member used for one treatment tool, it is not necessary to use a joint member having the same relative angle between the line L1 connecting the concave portion and the line L2 connecting the convex portion, but the line L1 connecting the concave portion and the joint member. It is also possible to mix and use joint members having different relative angles of the line L2 connecting the convex portions.

本実施形態では、ジョイント部材の軸方向の一端側に一対の凹部が形成され、他端側に一対の凸部が形成されるものと例としているが、これに限定されるものではなく、例えば図18に示したように、ジョイント部材の軸方向の一端側にジョイント部材の径方向に対向するように凹部C41と凸部P41を形成し、他端側にジョイント部材の径方向に対向するように凸部P42と凹部C42を形成してもよい。
この場合において、ジョイント部材の軸方向の一端側の凹部と凸部を結ぶ線と、他端側の凹部と凸部を結ぶ線の相対角度を、任意に設定可能な点は上述と同様である。
本実施形態では凸部が管状部材に形成されているものを例としたが、凸部が板状部材側に形成されるものであっても構わない。板状部材の外周部を一部延出するようにして平面的に形成した凸部を、90°屈曲させることによって、板状部材から垂直に立設した凸部を形成することができる(SUS板等をプレス加工することで製造可能)。
また、強度及び動作に問題がなければ、凸部と凹部を1つずつだけ形成するものであってもよい。
In the present embodiment, it is assumed that a pair of concave portions are formed on one end side in the axial direction of the joint member and a pair of convex portions are formed on the other end side, but the present invention is not limited to this, for example. As shown in FIG. 18, a concave portion C41 and a convex portion P41 are formed on one end side of the joint member in the axial direction so as to face the radial direction of the joint member, and the concave portion C41 and the convex portion P41 are formed on the other end side so as to face the radial direction of the joint member. The convex portion P42 and the concave portion C42 may be formed on the surface.
In this case, the relative angle between the line connecting the concave portion and the convex portion on one end side in the axial direction of the joint member and the line connecting the concave portion and the convex portion on the other end side can be arbitrarily set as described above. ..
In the present embodiment, the convex portion is formed on the tubular member as an example, but the convex portion may be formed on the plate-shaped member side. By bending the convex portion formed in a plane so as to partially extend the outer peripheral portion of the plate-shaped member by 90 °, it is possible to form a convex portion vertically erected from the plate-shaped member (SUS). Can be manufactured by pressing a plate, etc.).
Further, if there is no problem in strength and operation, only one convex portion and one concave portion may be formed.

ここで、図19は、ジョイント部材の摺接(屈曲)状態における、内部の駆動ワイヤの状態を示す図である。
同図に示されるように、管状部材121の外周部の下端側において、管状部材121の内面と駆動ワイヤW1が干渉する状態となっている。このような干渉が生じると、屈曲動作が妨げられると共に、駆動ワイヤ牽引力のロスが生じてしまう。
これを防止するため、図20に例示したように、管状部材の外周部における、互いに隣接する2つのジョイント部材が摺接することによる屈曲の屈曲内側となる箇所において、駆動ワイヤの直径より幅広となるスリットS2を形成するようにしてもよい。スリットS2により、管状部材の側面と駆動ワイヤとの干渉を抑止することができる。
Here, FIG. 19 is a diagram showing a state of an internal drive wire in a sliding contact (bending) state of the joint member.
As shown in the figure, the inner surface of the tubular member 121 and the drive wire W1 interfere with each other on the lower end side of the outer peripheral portion of the tubular member 121. When such interference occurs, the bending operation is hindered and the drive wire traction force is lost.
In order to prevent this, as illustrated in FIG. 20, the diameter of the tubular member becomes wider than the diameter of the drive wire at the portion inside the bending due to the two joint members adjacent to each other sliding in contact with each other. The slit S2 may be formed. The slit S2 can suppress interference between the side surface of the tubular member and the drive wire.

本実施形態では、凸部P11、P12に、板状部材122を係合させると共に、互いに隣接する2つのジョイント部材が摺接することによる屈曲の角度を制限する突起ALが設けられているものを例としているが、突起ALを設けないようにすることもできる。
例えば、図21(a)に例示したように、凸部P51がその根元部分に対して円弧状に広がる形状であることを利用して、凸部P51の根元で板状部材122の切り欠き部1221と係合させるようにしてもよい。ジョイント部材の屈曲角度の制限は、凹部C11、C12の両サイドの基端面TSの傾斜角度β(図7参照)等によって調節することができる。
図21(a)において、板状部材122との係合力が不足する場合には、図21(b)に示したように、凸部P61の根元部分に係合凹部P61Rを設けるようにしてもよい。係合凹部P61Rは、先端部材13に設けた係合凹部132と同様のものである。
In the present embodiment, there is an example in which the convex portions P11 and P12 are provided with a protrusion AL that engages the plate-shaped member 122 and limits the bending angle due to sliding contact between two joint members adjacent to each other. However, it is also possible not to provide the protrusion AL.
For example, as illustrated in FIG. 21A, the notch portion of the plate-shaped member 122 at the root of the convex portion P51 is utilized by utilizing the fact that the convex portion P51 has a shape that spreads in an arc shape with respect to the root portion thereof. It may be engaged with 1221. The limitation of the bending angle of the joint member can be adjusted by the inclination angle β (see FIG. 7) of the base end surface TS on both sides of the recesses C11 and C12.
In FIG. 21 (a), when the engaging force with the plate-shaped member 122 is insufficient, as shown in FIG. 21 (b), the engaging recess P61R may be provided at the root of the convex portion P61. Good. The engaging recess P61R is the same as the engaging recess 132 provided in the tip member 13.

本実施形態においては、各ジョイント部材に板状部材が備えられているものを例としたが、本発明をこれに限るものではない。板状部材の主な機能は、駆動ワイヤやエンドエフェクタを制御するコアワイヤを孔に通すことで、各ワイヤと他の部材(他のワイヤや嵌合する別のジョイント部材)との干渉を抑止することや、係合している2つのジョイント部材12の凹部・凸部の径方向(屈曲軸に沿った方向)のズレや外れを抑制するものである。各ワイヤの剛性が十分であること等により、各部材間の干渉や、2つのジョイント部材12の径方向のズレが比較的おこり難いような場合には、例えばジョイント部材1つおきに板状部材が備えられるようなものであっても構わない。 In the present embodiment, each joint member is provided with a plate-shaped member as an example, but the present invention is not limited thereto. The main function of the plate-shaped member is to pass the drive wire and the core wire that controls the end effector through the hole to prevent interference between each wire and other members (another wire or another joint member to be fitted). In addition, it suppresses the displacement and disengagement of the concave and convex portions of the two engaged joint members 12 in the radial direction (direction along the bending axis). If the rigidity of each wire is sufficient and interference between the members or the radial deviation of the two joint members 12 is relatively unlikely to occur, for example, every other joint member is a plate-shaped member. It does not matter if it is provided with.

なお、本実施形態のごとく、板状部材の屈曲用貫通孔は、上下に別のジョイント部材を連設した際に管状部材の管の中心軸と並行に貫通するような配置にすると、駆動ワイヤと屈曲用貫通孔の摩擦を低減することができると共に、係合している2つのジョイント部材12の凹部と凸部の径方向のズレを軽減することができる。本実施形態のごとく、屈曲用貫通孔を、凹部と凸部の成す角度に合わせて点対称に形成することで上下に重ねるジョイント部材を全て同一のものにすることも可能であるが、複数の板状部材を用意するものであっても構わない。管状部材と板状部材が別になっているため、板状部材の変更(屈曲用貫通孔の位置を変更した複数の板状部材を用意すること)による対応を、容易にすることができる。 As in the present embodiment, if the bending through hole of the plate-shaped member is arranged so as to penetrate in parallel with the central axis of the tube of the tubular member when another joint member is connected vertically, the drive wire And the friction of the bending through hole can be reduced, and the radial deviation between the concave portion and the convex portion of the two engaged joint members 12 can be reduced. As in the present embodiment, it is possible to make all the joint members to be stacked vertically the same by forming the bending through holes point-symmetrically according to the angle formed by the concave portion and the convex portion. A plate-shaped member may be prepared. Since the tubular member and the plate-shaped member are separate, it is possible to easily respond by changing the plate-shaped member (preparing a plurality of plate-shaped members in which the positions of the bending through holes are changed).

<実施形態2>
実施形態2として、電動駆動機による処置具の屈曲制御方法について説明する。
本実施形態における処置具は、実施形態1と同様であるため、ここでの説明を簡略化若しくは省略する。
<Embodiment 2>
As the second embodiment, a method of controlling bending of the treatment tool by the electric drive machine will be described.
Since the treatment tool in the present embodiment is the same as that in the first embodiment, the description here will be simplified or omitted.

図22は、処置具の操作部3及び電動駆動機7の概略を示す正面図である。
本実施形態の処置具の操作部3は、電動操作できる電動駆動機7と機械的に接合される。
操作部3から突出している各ダイヤル31は屈曲貫通孔を通る各駆動ワイヤやデバイス用貫通孔を通るコアワイヤを押し引き・回転させるものであり、電動駆動機7によって駆動される。
操作部3のダイヤル31と、電動駆動機7側にこのダイヤル31と嵌合するプーリー75を備えることにより、電動駆動部7の各プーリー75を各モーター74で回転させることで、屈曲処置具のダイヤルを駆動させるものである。
電動駆動機7には、例えばジョイスティックによって構成される入力部72が備えられており、ユーザからの屈曲方向の指示の入力を受ける。電動駆動機7では、以下で説明する制御方法により、ユーザからの入力に応じて各モーター74を駆動し、ユーザの指示通りに屈曲部を屈曲させるものである。なお、電動だけではなく手動による操作(操作部3のダイヤル31への直接の操作)も可能である。
FIG. 22 is a front view showing an outline of the operation unit 3 and the electric drive 7 of the treatment tool.
The operation unit 3 of the treatment tool of the present embodiment is mechanically joined to the electric drive 7 that can be electrically operated.
Each dial 31 protruding from the operation unit 3 pushes, pulls, and rotates each drive wire passing through the bending through hole and the core wire passing through the through hole for the device, and is driven by the electric drive machine 7.
By providing the dial 31 of the operation unit 3 and the pulley 75 that fits the dial 31 on the electric drive unit 7 side, each pulley 75 of the electric drive unit 7 is rotated by each motor 74, so that the bending treatment tool can be used. It drives the dial.
The electric drive 7 is provided with an input unit 72 composed of, for example, a joystick, and receives an input of an instruction in a bending direction from a user. In the electric drive 7, each motor 74 is driven in response to an input from the user by a control method described below, and the bent portion is bent as instructed by the user. It should be noted that not only electric operation but also manual operation (direct operation to the dial 31 of the operation unit 3) is possible.

図23は、電動駆動機7の構成の概略を示すブロック図である。
図23に示されるように、電動駆動機7は、入力部72と、モーター74と、当該モーター74を駆動するドライバ73と、各種の演算処理や各ドライバ73の制御等を行う演算部71等を備える。各モーターの回転軸には回転位置や回転数を検知するためのデバイス(ポテンショメータやエンコーダなど)が設けられており、当該デバイスの検知結果によるフィードバック制御(PID制御など)が行われる。
演算部71では、入力部72から目標屈曲状態が、入力された屈曲指示に基づく目標位置であるXY座標として入力されると、以下で説明するように、当該XY座標に基づいてワイヤ牽引量を計算する。これによって得られたワイヤ牽引量を、これに対応するモータープーリー角度に変換し、当該プーリー角度をフィードバック制御の目標角度とすることで、所望の屈曲制御が行われるものである。
FIG. 23 is a block diagram showing an outline of the configuration of the electric drive device 7.
As shown in FIG. 23, the electric drive 7 includes an input unit 72, motors 74 U to W , drivers 73 U to W for driving the motors 74 U to W , various arithmetic processes, and each driver 73. It is provided with a calculation unit 71 and the like that control U to W. A device (potentiometer, encoder, etc.) for detecting the rotation position and the number of rotations is provided on the rotation shaft of each motor, and feedback control (PID control, etc.) is performed based on the detection result of the device.
When the target bending state is input from the input unit 72 as XY coordinates, which is the target position based on the input bending instruction, the calculation unit 71 calculates the wire traction amount based on the XY coordinates as described below. calculate. The desired bending control is performed by converting the wire traction amount obtained thereby into a motor pulley angle corresponding to the wire traction amount and setting the pulley angle as a target angle for feedback control.

次に、ワイヤ牽引量の算出方法について説明する。
図24は、処置具の屈曲制御における駆動ワイヤの牽引量の算出のアルゴリズムの概念的なフローを示す図である。
駆動ワイヤの牽引量の算出アルゴリズムは、目標屈曲状態をXY座標として取得するステップと、このXY座標で表されたベクトルを、n次元の(本実施形態では3次元)多次元斜交座標系における座標軸に沿う座標軸ベクトルにベクトル分解するステップと、得られた各軸のベクトル量に所定のゲインを掛けることで各基本屈曲軸回りの関節屈曲角度を算出するステップと、各基本屈曲軸回りの関節屈曲角度に基づいて各基本屈曲軸に対応する駆動ワイヤの経路長の変化量を算出するステップ(図24の分岐下側の処理)と、各基本屈曲軸回りの関節屈曲角度に基づいて各基本屈曲軸に対応する駆動ワイヤにかかる荷重を算出し、当該荷重に基づいて駆動ワイヤの伸び量を算出するステップ(図24の分岐上側の処理)と、駆動ワイヤの経路長の変化量と駆動ワイヤの伸び量を加算することで、駆動ワイヤの牽引量の算出するステップと、を有する。
Next, a method of calculating the wire traction amount will be described.
FIG. 24 is a diagram showing a conceptual flow of an algorithm for calculating a traction amount of a drive wire in bending control of a treatment tool.
The calculation algorithm of the traction amount of the drive wire is a step of acquiring the target bending state as XY coordinates and a vector represented by the XY coordinates in an n-dimensional (three-dimensional in this embodiment) multidimensional oblique coordinate system. A step of vector decomposition into a coordinate axis vector along the coordinate axes, a step of calculating the joint flexion angle around each basic flexion axis by multiplying the obtained vector amount of each axis by a predetermined gain, and a step of calculating the joint flexion angle around each basic flexion axis. The step of calculating the amount of change in the path length of the drive wire corresponding to each basic flexion axis based on the flexion angle (processing on the lower side of the branch in FIG. 24) and each basic based on the joint flexion angle around each basic flexion axis. The step of calculating the load applied to the drive wire corresponding to the bending axis and calculating the elongation amount of the drive wire based on the load (processing on the upper side of the branch in FIG. 24), the amount of change in the path length of the drive wire, and the drive wire. It has a step of calculating the traction amount of the drive wire by adding the elongation amount of the drive wire.

図25は、屈曲部1の屈曲制御のために、所定の座標系上において目標位置を表現する(目標屈曲状態(入力部72に対するユーザの入力)をXY座標として取得する)ことの説明図である。
ここでは、入力部72として、アナログジョイスティックを用いたものを例とし、スティックを倒した方向と量に応じて、屈曲部1を屈曲させるものを例とする。図25は、スティックの状態、即ちユーザ操作によってスティックが倒れた状態をモデル化している。即ち、ユーザが屈曲部1を所望の方向に屈曲させようとして、入力部72のスティックを操作したことにより、スティックが傾いている状態を示している。
図25は入力部72のスティックの倒れ状態をモデル化したものであるが、これは同時に、屈曲部1を屈曲させようとする状態をモデル化したものでもある。スティックを倒した方向と量に応じて、屈曲部1を屈曲させるものだからである。即ち、図25におけるXY平面は、屈曲部の基端部において処置具の軸方向に略直交する平面に該当するものである。
FIG. 25 is an explanatory diagram of expressing a target position on a predetermined coordinate system (acquiring a target bending state (user's input to the input unit 72) as XY coordinates) for bending control of the bending portion 1. is there.
Here, as the input unit 72, an analog joystick is used as an example, and a bending unit 1 is bent according to the direction and amount of tilting the stick. FIG. 25 models the state of the stick, that is, the state in which the stick is tilted by a user operation. That is, the user operates the stick of the input unit 72 in an attempt to bend the bent portion 1 in a desired direction, so that the stick is tilted.
FIG. 25 models the tilted state of the stick of the input unit 72, but at the same time, it also models the state in which the bent portion 1 is to be bent. This is because the bent portion 1 is bent according to the direction and amount of tilting the stick. That is, the XY plane in FIG. 25 corresponds to a plane substantially orthogonal to the axial direction of the treatment tool at the base end portion of the bent portion.

まず、ユーザから入力された屈曲指示であるスティックを倒した方向と量を、図25に示したように、目標座標(X、Y)として取得する。
本実施形態では、屈曲制御において、最大屈曲角度を設定している。即ち、入力に対して一定のリミッタを設ける処理としている。
図26(a)及び以下の数1に示されるように、XY座標(X、Y)に基づく入力の大きさ(屈曲の大きさに相当)をMagとし、リミッタをMagMaxとした場合に、入力MagがMagMaxを超えていたら、入力MagをMagMaxで置換することで、リミッタを設けているものである。さらに、上記によりリミッタが掛けられた入力Magを、MagMaxを用いて正規化することで、その大きさを0以上、1以下としたベクトルrにする処理を行う(図26(b))。当該正規化は以降の処理(計算)の便宜のために行っているものである。また、図26及び以下の数1に示されるθはベクトルrを極座標表現するものである。
当該処理によって得られたXY座標上のベクトルrは、その長さがスティックを倒した量(リミッタ付)、即ち屈曲させる角度の大きさを示し、θがスティックを倒した方向、即ち屈曲させる方向を示すものである。
First, as shown in FIG. 25, the direction and amount of tilting the stick, which is a bending instruction input from the user, are acquired as target coordinates (X 0 , Y 0).
In the present embodiment, the maximum bending angle is set in the bending control. That is, the process is such that a constant limiter is provided for the input.
As shown in FIG. 26 (a) and the following equation 1, when the input size (corresponding to the bending size) based on the XY coordinates (X 0 , Y 0 ) is Mag and the limiter is Mag Max. the input Mag is when I exceeds the Mag Max, the input Mag by substituting Mag Max, in which are provided a limiter. Further, the input Mag to which the limiter is applied as described above is normalized by using Mag Max to obtain a vector r whose size is 0 or more and 1 or less (FIG. 26 (b)). The normalization is performed for the convenience of subsequent processing (calculation). Further, θ shown in FIG. 26 and the following equation 1 represents the vector r in polar coordinates.
The vector r on the XY coordinates obtained by the processing indicates the amount of tilting the stick (with a limiter), that is, the magnitude of the bending angle, and θ is the direction in which the stick is tilted, that is, the bending direction. Is shown.

Figure 2021058224
Figure 2021058224

次に、ベクトルrを、基本屈曲軸に対応する座標軸を有する多次元斜交座標系において、その座標軸に沿う座標軸ベクトルにベクトル分解する。
図27は多次元斜交座標系におけるベクトル分解についての説明図である。図27(a)は前述のXY座標系を示し、図27(b)は多次元斜交座標系を示す。
“多次元斜交座標系”とは、基本屈曲軸に対応する座標軸を有するXY平面上のn次元の座標系であり、本実施形態では基本屈曲軸が相互に120°の相対角度を有する3本の基本屈曲軸であるので、XY平面上において相互に120°の相対角度を有する3本の座標軸(U,V,W)を有する座標系となる。
図27(b)に示されるように、ベクトルrを、多次元斜交座標系において、その座標軸に沿う座標軸ベクトルにベクトル分解する。当該ベクトル分解は、基本屈曲軸として存在するn個(本実施形態では3個)の各回転方向に対し、目標屈曲状態を良く近似する。すなわち良好な操作性を得るための回転量が得られる。
表1には、ベクトルrのθと、座標軸ベクトル(D,D,D)の関係を示した。
Next, in the multidimensional oblique coordinate system having the coordinate axes corresponding to the basic bending axes, the vector r is vector-decomposed into the coordinate axis vectors along the coordinate axes.
FIG. 27 is an explanatory diagram of vector decomposition in a multidimensional oblique coordinate system. FIG. 27 (a) shows the above-mentioned XY coordinate system, and FIG. 27 (b) shows a multidimensional Cartesian coordinate system.
The "multidimensional oblique coordinate system" is an n-dimensional coordinate system on the XY plane having a coordinate axis corresponding to the basic bending axis, and in the present embodiment, the basic bending axes have a relative angle of 120 ° to each other 3 Since it is the basic bending axis of the book, it is a coordinate system having three coordinate axes (U, V, W) having relative angles of 120 ° to each other on the XY plane.
As shown in FIG. 27 (b), the vector r is vector-decomposed into a coordinate axis vector along the coordinate axes in the multidimensional oblique coordinate system. The vector decomposition closely approximates the target bending state with respect to each of the n (three in the present embodiment) rotation directions existing as the basic bending axes. That is, the amount of rotation for obtaining good operability can be obtained.
Table 1 shows the θ of the vector r, the coordinate axis vector (D U, D V, D W) a relationship.

Figure 2021058224
Figure 2021058224

前述のごとく、分解ベクトルである各座標軸ベクトルD,D、Dは、各基本屈曲軸において傾ける必要がある角度に対応する値を有するものであり、従って、各座標軸ベクトルD,D、Dに所定の定数G(deg)を掛けることで、各基本屈曲軸における関節屈曲角度T(deg)を得ることができる。これを表したものが数2である。 As described above, each coordinate axis vector D U , DV , D W , which is a decomposition vector, has a value corresponding to an angle that needs to be tilted at each basic bending axis, and therefore, each coordinate axis vector D U , D. By multiplying V and D W by a predetermined constant G (deg), the joint flexion angle T (deg) at each basic flexion axis can be obtained. The number 2 expresses this.

Figure 2021058224
Figure 2021058224

各基本屈曲軸において、関節屈曲角度T(deg)を得るためには、関節屈曲角度に応じた引っ張り荷重が駆動ワイヤに印加されることになる。関節屈曲角度とワイヤ荷重はほぼ比例関係にあるため、関節屈曲角度T(deg)を係数H(deg/N)で割ることで、ワイヤ荷重F(N)を得ることができる。これを表したものが数3である。 In order to obtain the joint flexion angle T (deg) at each basic flexion axis, a tensile load corresponding to the joint flexion angle is applied to the drive wire. Since the joint flexion angle and the wire load are substantially proportional to each other, the wire load F (N) can be obtained by dividing the joint flexion angle T (deg) by the coefficient H (deg / N). The number 3 expresses this.

Figure 2021058224
Figure 2021058224

荷重による駆動ワイヤの伸び量は、荷重に比例するため、ワイヤ荷重F(N)による駆動ワイヤの伸び量L(mm)は、係数k(N/mm)を用い、数4によって得られる。 Since the amount of elongation of the drive wire due to the load is proportional to the load, the amount of elongation L (mm) of the drive wire due to the wire load F (N) is obtained by Equation 4 using the coefficient k (N / mm).

Figure 2021058224
Figure 2021058224

一方、各基本屈曲軸において、関節屈曲角度T(deg)を得るためには、各基本屈曲軸に対応する駆動ワイヤ、即ち、基本屈曲軸に対して、屈曲の内側に位置する駆動ワイヤを所定量だけ牽引する必要がある。同時に、基本屈曲軸に対して、屈曲の外側に位置する駆動ワイヤを所定量送り出す必要がある。図28に、屈曲部の屈曲における駆動ワイヤの経路長の変化(即ち、駆動ワイヤを牽引若しくは送り出す量)に関する説明図を示した。
同図に示される通り、例えば基本屈曲軸BA1の関節屈曲角度T(deg)において、基本屈曲軸BA1に対応する駆動ワイヤW1(基本屈曲軸に対して、屈曲の内側に位置する駆動ワイヤ)の経路長の減少分は、M×2×Rtan(T/M/2)として近似し算出する。同時に、基本屈曲軸BA1に対して、屈曲の外側に位置する駆動ワイヤW2、W3の経路長の増加分は、M×2×R/2×tan(T/M/2)となる。なお、Rは基本屈曲軸BA1から駆動ワイヤW1までの距離に該当し、Mは関節数(=ジョイント部材12の数+基端部材+先端部材−1=ジョイント部材12の数+1)である。これ(経路長の増減P(mm))を表したものが数5である。
On the other hand, in order to obtain the joint flexion angle T (deg) in each basic flexion axis, a drive wire corresponding to each basic flexion axis, that is, a drive wire located inside the flexion with respect to the basic flexion axis is provided. It is necessary to pull only a fixed amount. At the same time, it is necessary to feed a predetermined amount of drive wires located outside the bending with respect to the basic bending axis. FIG. 28 shows an explanatory diagram regarding a change in the path length of the drive wire (that is, an amount of pulling or sending out the drive wire) when the bent portion is bent.
As shown in the figure, for example, at the joint flexion angle T (deg) of the basic flexion axis BA1, the drive wire W1 (the drive wire located inside the flexion with respect to the basic flexion axis) corresponds to the basic flexion axis BA1. The decrease in the route length is calculated by approximating it as M × 2 × Rtan (T / M / 2). At the same time, the increase in the path lengths of the drive wires W2 and W3 located outside the bending with respect to the basic bending axis BA1 is M × 2 × R / 2 × tan (T / M / 2). R corresponds to the distance from the basic bending axis BA1 to the drive wire W1, and M is the number of joints (= number of joint members 12 + base end member + tip member-1 = number of joint members 12 + 1). Equation 5 represents this (increase / decrease in path length P (mm)).

Figure 2021058224
Figure 2021058224

ここで、tanα≒αの近似を用いると、数5は数6となる。 Here, using the approximation of tan α≈α, the number 5 becomes the number 6.

Figure 2021058224
Figure 2021058224

上記によって得られた駆動ワイヤの伸び量L(mm)及び経路長の増減P(mm)と、これに対して必要となるワイヤ牽引量W(mm)との関係を示したものが図29である。即ち、
ワイヤ牽引量W(mm)=駆動ワイヤの伸び量L(mm)+経路長の増減P(mm)
である。これに基づき、ワイヤ牽引量W(mm)を表したものが数7である。
FIG. 29 shows the relationship between the elongation amount L (mm) of the drive wire and the increase / decrease P (mm) of the path length obtained by the above and the wire traction amount W (mm) required for this. is there. That is,
Wire traction amount W (mm) = drive wire elongation amount L (mm) + path length increase / decrease P (mm)
Is. Based on this, the number 7 represents the wire traction amount W (mm).

Figure 2021058224
Figure 2021058224

即ち、目標座標(X、Y)に基づいて、ベクトル分解をすることで得られる座標軸ベクトル(D,D、D)に基づいて、数7の計算を行うことにより、各駆動ワイヤのワイヤ牽引量W〜Wを算出することができる。
なお、上記計算で使用する係数の設定値の具体例を表2に示した。これは一例であり、各係数は個別具体的な装置の仕様等に応じて適宜定めればよい。
That is, based on the target coordinates (X 0, Y 0), coordinate axes vectors obtained by the vector resolution (D U, D V, D W) based on, by making the number 7 calculations, each drive it is possible to calculate the wire pulling distance W U to W-W of the wire.
Table 2 shows specific examples of the coefficient setting values used in the above calculation. This is an example, and each coefficient may be appropriately determined according to the specific specifications of the device and the like.

Figure 2021058224
Figure 2021058224

演算部71では、上記算出方法によって各駆動ワイヤのワイヤ牽引量W〜Wを算出し、ワイヤ牽引量W〜Wをプーリー角度に変換(個別具体的な装置の仕様に応じて定められる係数を乗算する等)する。そして、当該プーリー角度を目標角度としてフィードバック制御を行うことで、入力部72から入力された屈曲指示に対応した屈曲制御を実行するものである。
なお、ここでは、アナログジョイスティックを例とし、入力部72に対する入力を、屈曲方向及びその大きさの指示として扱っているものを例としているが、屈曲させる方向の指示のみを受け付けるもの等としてもよい。例えば方向キーなどのデジタルな入力手段を使用する場合、目標位置を方向のみで扱うと共に1制御サイクルにおいて屈曲させる角度(曲げる大きさ)を一定値として動作させてもよい。即ち、方向キーを入力している時間に応じて屈曲させる角度を調整させるような処理としてもよい。
また、例えばジョイスティックを倒す速さを検知可能な入力部とし、当該倒す速さに応じて、1制御サイクルにおいて屈曲させる角度を変化させるようにしてもよい。当該処理は、数2等において、倒す速さに応じたゲインを乗算する等すればよい。
The arithmetic unit 71 calculates the wire pulling distance W U to W-W of the drive wire by the above calculation method, according to the specifications of the conversion wire pulling distance W U to W-W in the pulley angle (individual specific apparatus defined Multiply the resulting coefficients, etc.). Then, by performing feedback control with the pulley angle as the target angle, bending control corresponding to the bending instruction input from the input unit 72 is executed.
Here, an analog joystick is taken as an example, and an example in which the input to the input unit 72 is treated as an instruction of the bending direction and its size is taken as an example, but an instruction of only the bending direction may be accepted. .. For example, when a digital input means such as a direction key is used, the target position may be handled only in the direction, and the bending angle (bending size) may be set as a constant value in one control cycle. That is, it may be a process of adjusting the bending angle according to the time when the direction key is input.
Further, for example, an input unit capable of detecting the speed at which the joystick is tilted may be used, and the bending angle may be changed in one control cycle according to the tilting speed. In the process, the gain may be multiplied according to the speed of defeating in Equation 2 or the like.

以上のごとく、本実施形態の屈曲制御方法によれば、実施形態1のごとく120°間隔で制御ワイヤが配置されているような、非直交ワイヤ配置型の処置具の屈曲制御においても、逆運動学を使った複雑な演算を必要とせず簡便な演算にて、操作性良く屈曲動作させることができる。
本実施形態では、基本屈曲軸(及びこれに対応する制御ワイヤ)が120°間隔であるもの(多次元斜交座標系が3次元であるもの)を例として説明したが、本発明における“多次元斜交座標系”へのベクトル分解に基づく各制御ワイヤの牽引量の算出の概念は、n次元のものに適用することができる。
As described above, according to the bending control method of the present embodiment, even in the bending control of the non-orthogonal wire arrangement type treatment tool in which the control wires are arranged at 120 ° intervals as in the first embodiment, the reverse motion is performed. It is possible to perform bending operation with good operability by simple calculation without the need for complicated calculation using science.
In the present embodiment, the basic bending axes (and the control wires corresponding thereto) are spaced at 120 ° intervals (the multidimensional oblique coordinate system is three-dimensional) as an example, but the “many” in the present invention has been described. The concept of calculating the traction amount of each control wire based on the vector decomposition into the "dimensional oblique coordinate system" can be applied to the n-dimensional one.

1...屈曲部
11...基端部材
12...ジョイント部材
121...管状部材
122...板状部材
H1...デバイス用貫通孔
H2...屈曲用貫通孔
1221...切り欠き部
S1...スリット
P11,12...凸部
C11,12...凹部
AL...突起(屈曲角度制限部材)
BL...屈曲制限部材
S2...スリット(駆動部材の直径より幅広となるスリット)
BA1〜3...基本屈曲軸
13...先端部材
131...切り欠き部
132...係合凹部
2...シース部
3...操作部
31...ダイヤル
5...電極メス(エンドエフェクタ)
7...電動駆動機
71...演算部
72...入力部
73...ドライバ
74...モーター
75...プーリー
CW...電極ワイヤ(コアワイヤ)
8...SUSチューブ
PT...ポリマーチューブ
T...処置具
W1〜3...駆動ワイヤ(駆動部材)
1. 1. .. .. Bent part
11. .. .. Base end member 12. .. .. Joint member 121. .. .. Tubular member 122. .. .. Plate-shaped member H1. .. .. Through hole for device H2. .. .. Bending through hole 1221. .. .. Notch S1. .. .. Slits P11, 12. .. .. Convex parts C11, 12. .. .. Recess AL. .. .. Protrusion (bending angle limiting member)
BL. .. .. Bending limiting member S2. .. .. Slit (slit that is wider than the diameter of the drive member)
BA1-3. .. .. Basic bending axis 13. .. .. Tip member 131. .. .. Notch 132. .. .. Engagement recess 2. .. .. Sheath part 3. .. .. Operation unit 31. .. .. Dial 5. .. .. Electrode female (end effector)
7. .. .. Electric drive 71. .. .. Calculation unit 72. .. .. Input unit 73 U to W. .. .. Driver 74 U ~ W. .. .. Motor 75. .. .. Pulley CW. .. .. Electrode wire (core wire)
8. .. .. SUS tube PT. .. .. Polymer tube T.I. .. .. Treatment tools W1-3. .. .. Drive wire (drive member)

Claims (21)

互いに略共軸に並設されて屈曲可能な処置具を構成する略筒状のジョイント部材であって、
前記ジョイント部材の軸方向の一端側に凹部が形成され、前記ジョイント部材の前記軸方向の他端側に凸部が形成され、互いに隣接する2つのジョイント部材における一方のジョイント部材の前記凹部が、他方のジョイント部材の前記凸部と摺接するようになっており、
前記ジョイント部材は、管状部材と、前記管状部材に対して前記軸方向と垂直方向に横断して配置された板状部材と、を備え、前記板状部材は、前記板状部材を前記軸方向に貫通する屈曲用貫通孔、及び、前記板状部材を前記軸方向に貫通するデバイス用貫通孔を備える、ジョイント部材。
It is a substantially tubular joint member that constitutes a flexible treatment tool that is juxtaposed with each other substantially on the same axis.
A concave portion is formed on one end side of the joint member in the axial direction, a convex portion is formed on the other end side of the joint member in the axial direction, and the concave portion of one joint member in two joint members adjacent to each other is formed. It is designed to be in sliding contact with the convex portion of the other joint member.
The joint member includes a tubular member and a plate-shaped member arranged so as to cross the tubular member in a direction perpendicular to the axial direction, and the plate-shaped member has the plate-shaped member in the axial direction. A joint member including a through hole for bending that penetrates through the plate and a through hole for a device that penetrates the plate-shaped member in the axial direction.
前記ジョイント部材の軸方向の一端側に、前記ジョイント部材の径方向に対向するように一対の前記凹部が形成され、
前記ジョイント部材の軸方向の他端側に、前記ジョイント部材の径方向に対向するように一対の前記凸部が形成されている請求項1に記載のジョイント部材。
A pair of the recesses are formed on one end side of the joint member in the axial direction so as to face each other in the radial direction of the joint member.
The joint member according to claim 1, wherein a pair of the convex portions are formed on the other end side of the joint member in the axial direction so as to face each other in the radial direction of the joint member.
一対の前記凹部を結ぶ線と、一対の前記凸部を結ぶ線が、略平行である請求項2に記載のジョイント部材。 The joint member according to claim 2, wherein the line connecting the pair of the concave portions and the line connecting the pair of the convex portions are substantially parallel. 一対の前記凹部を結ぶ線と、一対の前記凸部を結ぶ線の相対角度が、略90°である請求項2に記載のジョイント部材。 The joint member according to claim 2, wherein the relative angle between the line connecting the pair of the concave portions and the line connecting the pair of the convex portions is approximately 90 °. 一対の前記凹部を結ぶ線と、一対の前記凸部を結ぶ線の相対角度が、略120°である請求項2に記載のジョイント部材。 The joint member according to claim 2, wherein the relative angle between the line connecting the pair of the concave portions and the line connecting the pair of the convex portions is approximately 120 °. 互いに隣接する2つのジョイント部材が摺接することによる屈曲を、一方側への屈曲に制限する屈曲制限部材を有する請求項5に記載のジョイント部材。 The joint member according to claim 5, further comprising a bending limiting member that limits bending due to sliding contact between two joint members adjacent to each other to bending to one side. 一対の前記凸部が前記管状部材の外周部の一部として構成されており、前記板状部材が一対の前記凸部と係合する切り欠き部を有することにより、前記板状部材が一対の前記凸部に係合されている請求項2から6の何れかに記載のジョイント部材。 The pair of convex portions are formed as a part of the outer peripheral portion of the tubular member, and the plate-shaped member has a notch portion that engages with the pair of the convex portions, so that the plate-shaped member is paired. The joint member according to any one of claims 2 to 6, which is engaged with the convex portion. 前記板状部材が、前記切り欠き部から前記屈曲用貫通孔又は前記デバイス用貫通孔に至るスリットを備える請求項7に記載のジョイント部材。 The joint member according to claim 7, wherein the plate-shaped member includes a slit from the notch to the bending through hole or the device through hole. 前記管状部材の外周部における、互いに隣接する2つのジョイント部材が摺接することによる屈曲の屈曲内側となる箇所において、駆動部材の直径より幅広となるスリットが形成されている請求項1から8の何れかに記載のジョイント部材。 Any of claims 1 to 8 in which a slit wider than the diameter of the driving member is formed at a portion of the outer peripheral portion of the tubular member that is inside the bending due to sliding contact between two joint members adjacent to each other. Joint member described in Crab. 前記ジョイント部材の軸方向の一端側に、前記ジョイント部材の径方向に対向するように前記凹部と前記凸部が形成され、
前記ジョイント部材の軸方向の他端側に、前記ジョイント部材の径方向に対向するように前記凸部と前記凹部が形成されている請求項1に記載のジョイント部材。
The concave portion and the convex portion are formed on one end side of the joint member in the axial direction so as to face the radial direction of the joint member.
The joint member according to claim 1, wherein the convex portion and the concave portion are formed on the other end side of the joint member in the axial direction so as to face the radial direction of the joint member.
前記ジョイント部材の軸方向の一端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線と、他端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線が、略平行である請求項10に記載のジョイント部材。 The joint member according to claim 10, wherein the line connecting the concave portion and the convex portion on one end side in the axial direction of the joint member and the line connecting the concave portion and the convex portion on the other end side are substantially parallel. 前記ジョイント部材の軸方向の一端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線と、他端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線の相対角度が、略90°である請求項10に記載のジョイント部材。 The tenth aspect of the present invention, wherein the relative angle between the line connecting the concave portion and the convex portion on one end side in the axial direction of the joint member and the line connecting the concave portion and the convex portion on the other end side is approximately 90 °. Joint member. 前記ジョイント部材の軸方向の一端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線と、他端側の前記凹部と前記凸部を結ぶ線の相対角度が、略120°である請求項10に記載のジョイント部材。 The tenth aspect of the present invention, wherein the relative angle between the line connecting the concave portion and the convex portion on one end side in the axial direction of the joint member and the line connecting the concave portion and the convex portion on the other end side is approximately 120 °. Joint member. 互いに隣接する2つのジョイント部材が摺接することによる屈曲の角度を、30°未満に制限する屈曲角度制限部材を有する請求項1から13の何れかに記載のジョイント部材。 The joint member according to any one of claims 1 to 13, further comprising a bending angle limiting member that limits the bending angle due to sliding contact between two joint members adjacent to each other to less than 30 °. 前記屈曲角度制限部材が、前記凸部若しくは前記管状部材若しくは前記板状部材に形成された突起であり、当該突起が、隣接するジョイント部材の屈曲に伴い、当該隣接するジョイント部材と突き当たることにより、互いに隣接する2つのジョイント部材の屈曲の角度が30°未満に制限される請求項14に記載のジョイント部材。 The bending angle limiting member is a protrusion formed on the convex portion, the tubular member, or the plate-shaped member, and the protrusion abuts against the adjacent joint member as the adjacent joint member bends. The joint member according to claim 14, wherein the bending angle of two joint members adjacent to each other is limited to less than 30 °. 前記凹部及び前記凸部が、前記管状部材の外周部の一部として一体的に構成されている請求項1から15の何れかに記載のジョイント部材。 The joint member according to any one of claims 1 to 15, wherein the concave portion and the convex portion are integrally formed as a part of an outer peripheral portion of the tubular member. 請求項1から16の何れかに記載のジョイント部材を相互に組み付けることによって形成された処置具。 A treatment tool formed by assembling the joint members according to any one of claims 1 to 16 to each other. 軸方向の一端側に凹部、他端側に凸部が形成された複数の管状部材と、
屈曲用貫通孔とデバイス用貫通孔とを有する板状部材と、を備え、
互いに隣接する前記管状部材における一方の管状部材の前記凹部が、他方の管状部材の前記凸部と摺接することで、屈曲可能に構成され、
前記管状部材の少なくとも1つに対して、前記板状部材が、前記管状部材の軸方向と垂直方向に横断して配置されている、処置具。
A plurality of tubular members having a concave portion on one end side in the axial direction and a convex portion on the other end side,
A plate-shaped member having a through hole for bending and a through hole for a device,
The concave portion of one tubular member in the tubular member adjacent to each other is configured to be bendable by sliding contact with the convex portion of the other tubular member.
A treatment tool in which the plate-shaped member is arranged so as to cross at least one of the tubular members in a direction perpendicular to the axial direction of the tubular member.
前記板状部材に前記屈曲用貫通孔が複数形成され、当該複数の前記屈曲用貫通孔のそれぞれに挿通された複数の駆動部材を備えた請求項17又は18に記載の処置具であって、複数の基本屈曲軸を有し、当該各基本屈曲軸に対応した前記駆動部材を備えた処置具の屈曲制御方法であって、
前記処置具の屈曲部の基端部において処置具の軸方向に略直交する平面上の、前記基本屈曲軸に対応する座標軸を有する多次元斜交座標系において、入力された屈曲指示に基づく目標位置を前記座標軸に沿う座標軸ベクトルにベクトル分解するステップと、
前記座標軸ベクトルに基づいて、各座標軸に対応する前記基本屈曲軸に対応する前記駆動部材の牽引量を算出するステップと、
を有する、処置具の屈曲制御方法。
The treatment tool according to claim 17 or 18, wherein a plurality of the bending through holes are formed in the plate-shaped member, and a plurality of driving members inserted into the plurality of bending through holes are provided. A method for controlling bending of a treatment tool having a plurality of basic bending shafts and having the driving member corresponding to each of the basic bending shafts.
A target based on an input bending instruction in a multidimensional oblique coordinate system having a coordinate axis corresponding to the basic bending axis on a plane substantially orthogonal to the axial direction of the treatment tool at the base end portion of the bending portion of the treatment tool. A step of vector-decomposing a position into a coordinate axis vector along the coordinate axes,
A step of calculating the traction amount of the driving member corresponding to the basic bending axis corresponding to each coordinate axis based on the coordinate axis vector, and
A method for controlling bending of a treatment tool.
複数の前記基本屈曲軸が、相互に120°の相対角度を有する3つの基本屈曲軸であり、前記多次元斜交座標系が、相互に120°の相対角度を有する3つの座標軸で表される斜交座標系である、請求項19に記載の処置具の屈曲制御方法。 The plurality of basic bending axes are three basic bending axes having a relative angle of 120 ° to each other, and the multidimensional oblique coordinate system is represented by three coordinate axes having a relative angle of 120 ° to each other. The method for controlling bending of a treatment tool according to claim 19, which is an oblique coordinate system. 前記牽引量の算出において、
前記処置具の屈曲前後の前記駆動部材の経路長の変化量を算出するステップと、
前記処置具の屈曲時に前記駆動部材にかかる荷重による前記駆動部材の伸び量を算出するステップと、
前記経路長の変化量と前記駆動部材の伸び量に基づいて、前記牽引量を算出するステップと、
を有する、請求項19又は20に記載の処置具の屈曲制御方法。
In calculating the traction amount,
A step of calculating the amount of change in the path length of the driving member before and after bending of the treatment tool, and
A step of calculating the amount of elongation of the drive member due to a load applied to the drive member when the treatment tool is bent, and
A step of calculating the traction amount based on the amount of change in the path length and the amount of elongation of the driving member, and
The method for controlling bending of a treatment tool according to claim 19 or 20.
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