JP4680164B2

JP4680164B2 - マニピュレータ

Info

Publication number: JP4680164B2
Application number: JP2006280355A
Authority: JP
Inventors: 繁大森; 秀一上之原; 誠神野; 貴光砂押
Original assignee: TRUMO KABUSHIKI KAISHA; Toshiba Corp
Current assignee: TRUMO KABUSHIKI KAISHA; Toshiba Corp
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: JP2008093270A

Description

本発明は、人手によって把持される操作部と、該操作部から延在する連結部と、該連結部の先端に設けられ、操作部の操作に基づいて回動する作業部とを有するマニピュレータに関する。

内視鏡下外科手術（又は腹腔鏡下手術とも呼ばれる。）においては、体表面に複数の孔を開け、器具の通過ポートとしてトラカール（筒状の器具)を挿入した後、シャフトを有する鉗子器具の先端部をトラカールを通じて体腔内に挿入して患部の手術を行っている。鉗子器具の先端部には、作業部として、生体組織を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。

鉗子器具による内視鏡下外科手術は、作業空間である体腔内が狭くしかもトラカールを支点として鉗子器具を操作するため、一定のトレーニングが必要となる。また、従来使用されている鉗子では先端の作業部に関節が無いため、自由度が小さく、先端作業部はシャフトの延長線上での動作しか行うことができない。したがって、通常のトレーニングで実施可能な症例には限度があり、他の様々な症例に対して適用するためには相当に高度なトレーニング及び習熟が必要になる。

このような観点から、従来の鉗子器具を改良し、作業部に複数の関節を有する鉗子の開発が行われている（例えば、引用文献１参照）。このような鉗子（又はマニピュレータ）では、従来の鉗子器具のような制約や不自由がなく、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなる。

また、複数の関節を有する作業部に対してロボット技術を導入した内視鏡下外科手術システムが開発されている。つまり、産業用ロボット分野で開発されたマスター・スレーブ方式の遠隔操作システムが応用され、術者（医師)は患者が横たえられた手術ベッドから離れた所に設置された作業ステーション(マスターコンソール)に座り、モニターを見ながら操作ハンドルを操ることにより手術が行われる。手術ベッドには、鉗子器具が取り付けられたロボットアーム(スレーブマニピュレー夕)がセットされ、錨子器具のシャフトはトラカールから体腔内へ挿入される。術者が操作ハンドルを動かすことによって、その動きが電気信号に変換され、コンピュータを介して患部に到達させた鉗子器具の先端作業部が動かされる。

鉛子器具は、先端作業部は複数の関節が設けられているため、術者の手首の動きを反映した自由度の高い動きが可能となる。また、ロボットアームの動作により、体腔内における鉗子器具先端部の位置決めも操作ハンドルで可能となるため、トラカールを支点とすることによる自由度の制約も低減する。

特開２００２−１０２２４８号公報

マスター・スレーブ式のロボットを用いた手術では以下のような問題があることが指摘されている。すなわち、１．ロボットアームで構成されたスレーブマニピュレー夕の位置決め固定が事前に必要であるため、手術前の準備に時間が掛かる。２．同様の理由において、症例ごとにロボットアームの位置を術前に決めておく必要があり、手術プロトコル作成の上で作業負担が増えるとともに、一部の症例には適用できない。３．手術中に不測の事態が生じ、関胸、開腹手術に移行する必要が生じた場合、ロボットアームを撤去するのに時間がかかり、結果として手術時間が長くなって患者に対する侵襲が大きくなる懸念がある。４．装置が複雑且つ大掛かりであり、コスト高である。

このような観点から、マスター・スレーブ式に頼らず、鉗子自体をさらに改良し、先端作業部をコンパクトに構成するとともに自由度を増して種々の症例に適用可能で且つ容易に操作可能なマニピュレータの開発がなされている。

このようなマニピュレータの開発では、先端作業部の開発はもとより、対応する操作手段の開発が重要である。なぜなら、作業部の自由度が増すとそれだけ入力部の数も増えて操作が複雑となり、例えばヨー方向操作とロール方向操作の操作確認や、プラス方向操作とマイナス方向操作の操作確認の時間がかかり、容易な手技の実現という目的に反することになるからである。

特に、内視鏡下外科手術では長時間の細かい作業が要求されることがあり、複合的な関節操作であっても術者の感覚に合った容易な操作性の要請が高い。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、作業部の複合動作の操作が容易で、術者の感覚に合った容易な操作性を有するマニピュレータを提供することを目的とする。

本発明に係るマニピュレータは、人手によって把持されるグリップハンドルを含む操作部と、前記操作部に設けられ、指で操作される第１入力部及び第２入力部を備える複合入力部と、前記操作部から延在する連結部と、前記連結部の先端に設けられた作業部と、を有するマニピュレータであって、前記作業部は、前記第１入力部の操作に基づいて、先端部の延在方向の軸線を中心として回動可能な回転機構と、前記第２入力部の操作に基づいて、前記連結部の基端側から先端側に延在する軸線と非平行に回動可能なピボット軸とを有し、前記第１入力部は、前記回転機構に対して駆動指令を与えるために時計方向及び反時計方向に回動可能なリング部材を有し、前記第２入力部は、前記ピボット軸における回動に対して駆動指令を与えるために、左右押し込み方向に傾動可能であり、且つ前記リング部材の内側に配置されて該リング部材に対して独立的に操作可能な傾動パッドを有し、前記複合入力部の正面視で、前記リング部材は、前記傾動パッドを少なくとも傾動する方向について囲い、且つ前記傾動パッドの前記左右押し込み方向での中心点に対して同軸状に配置されると共に、前記リング部材の回動方向が前記回転機構の回動方向に対応し、前記傾動パッドの傾動方向が前記ピボット軸の回動方向に対応していることを特徴とする。

なお、複合入力部の正面視とは、第１入力部の回転軸の延在方向から見た状態として規定することができる。また、左右とは、グリップハンドルを下に向けた状態を基準として規定することができる。

このようなマニピュレータの複合入力部によれば、第１入力部と第２入力部が集中配置されていることから指の移動量が少なくて済むとともに、第１入力手段と第２入力手段とを１本の指で操作する複合動作の操作が容易である。ここでいう複合動作とは、全くの同時に２以上の動作を行う場合に限らず、短時間に複数の動作を切り替えて行う場合を含む。

また、この複合入力部によれば、第１入力部の回転動作と回転機構の回転動作とが対応するとともに、第２入力部の傾動動作とピボット軸の傾動動作とが対応し、術者の感覚に合った容易な操作性が実現可能である。

また、第１入力部と第２入力部が独立的に設けられていることにより、回転機構とピボット軸に対応する操作を混同することなく行うことができる。

第１入力手段及び第２入力部は、回転機構及びピボット軸の正逆両方向の動作に対応しており、入力手段が不必要に多くなることがなく、操作部を簡便に構成することができ、操作も容易となる。

前記複合入力部の正面視で、前記第２入力部は、傾動する方向に直交する方向の幅が１２ｍｍ〜２２ｍｍのいずれかに設定されているとよい。このような設定によれば、第２入力部が親指の自然な配置と動作範囲とに適し、操作が容易となる。

前記回転部材は、回転軸の延在方向から見て、リング形状に形成されていてもよい。リング形状によれば、捻り回転に対応した入力手段であることが視覚的に容易に認識され、操作方法を容易に習得可能であり、しかも忘れにくい。

前記作業部は、前記回転機構及び前記ピボット軸以外の第３回動機構を備え、前記複合入力部は、指で操作され、前記第３回動機構に対して駆動指令を与えるために上下方向に傾動可能な第３入力部を備え、前記第２入力部と前記第３入力部とは一体的に構成され、前記複合入力部の正面視で、前記第１入力部は、前記第２入力部及び前記第３入力部を囲う構成としてもよい。

本発明に係るマニピュレータによれば、複合入力部に第１入力部と第２入力部が集中配置されていることから指の移動量が少なくて済むとともに、第１入力手段と第２入力手段とを１本の指で操作する複合動作の操作が容易である。

第１入力部は、第２入力部を少なくとも傾動する方向について囲い、且つ第２入力部の中心点に対して同軸状にバランスよく配置されていることから、操作性が高く、操作方法を容易に習得可能である。

複合入力部によれば、手元を見ることなく触覚で第１入力部及び第２入力部の位置を確認可能であり操作性が高く、例えば、長時間の細かい手技にも好適に適用可能である。

また、前記作業部は、前記回転機構及び前記ピボット軸以外の第３回動機構を備え、前記複合入力部は、指で操作され、前記第３回動機構に対して駆動指令を与えるために上下方向に傾動可能な第３入力部を備え、前記第２入力部と前記第３入力部とは一体的に構成され、前記複合入力部の正面視で、前記第１入力部は、前記第２入力部及び前記第３入力部を囲うように構成してもよい。

以下、本発明に係るマニピュレータについて実施の形態を挙げ、添付の図１〜図２２を参照しながら説明する。本形態に係るマニピュレータ１０（図１参照、、医療用であって内視鏡下外科手術等に用いられるものである。

マニピュレータ１０は、先端の作業部１２に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の処置を行うためのものであり、通常、把持鉗子やニードルドライバ（持針器）などとも呼ばれる。

図１及び図２に示すように、マニピュレータ１０は、人手によって把持及び操作される基端部の操作指令部（操作部）１４と、先端部で作業を行う作業部１２と、これらの作業部１２と操作指令部１４とを接続する長尺な連結部１６とを有する。作業部１２及び連結部１６は細径に構成されており、患者の腹部等に設けられた円筒形状のトラカール２０から体腔２２内に挿入可能であり、操作指令部１４の操作により体腔２２内において患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。

なお、以下の説明では、図１及び図２における幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向及び、連結部１６の延在方向をＺ方向と規定する。また、右方をＸ１方向、左方をＸ２方向、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向、前方をＺ１方向、後方をＺ２方向と規定する。さらに、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ１０が中立姿勢である場合を基準として表すものとする。これらの方向の定義は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ１０は任意の向きで（例えば、上下を反転させて）使用可能であることはもちろんである。

操作指令部１４は、人手によって把持されるグリップハンドル２６と、該グリップハンドル２６の上部から延在するブリッジ２８と、該ブリッジ２８の先端に接続されたアクチュエータブロック３０とを有する。グリップハンドル２６の下端部はアクチュエータブロック３０の下端部と接続されていてもよい。

グリップハンドル２６は、ブリッジ２８の端部からＹ２方向に向かって延在しており、人手によって把持されるのに適した長さであり、入力手段としてのトリガーレバー３２と、複合入力部３４とを有する。トリガーレバー３２は、ブリッジ２８のやや下方でＺ１方向にやや突出したレバーであり、人差し指による引き寄せ動作が容易な位置に設けられている。

複合入力部３４は、作業部１２に対してロール方向（軸回転方向）及びヨー方向（左右方向）の回転指令を与える複合的な入力手段である。複合入力部３４は、正面視（図１４参照）で円形で、グリップハンドル２６の上端部とブリッジ２８との接続部の平面部３９に設けられており、図２から明らかなように、親指による操作が容易な位置に配置されている。

平面部３９は、複合入力部３４の径よりもやや大きい径の略円環形であり、複合入力部３４の操作をしないときには親指を当てておき、複合入力部３４に触れることなくグリップハンドル２６を確実に保持することができる。平面部３９及び複合入力部３４の表面部は、その法線がＺ２方向とＹ１方向の略中間の方向を指向しており、親指の腹部Ｔを自然に当てることができる。ここで、腹部Ｔとは、親指の第１関節（最も先端の関節）より先の部分で手のひら側の部分をいうものとする。複合入力部３４の詳細な構成については後述する。

アクチュエータブロック３０には作業部１２が有する３自由度の機構に対応してモータ４０、モータ４２及びモータ４４が連結部１６の延在方向に沿って並列して設けられている。これらのモータ４０、４２及び４４は小型、細径であって、アクチュエータブロック３０はコンパクトな扁平形状に構成されている。アクチュエータブロック３０は、操作指令部１４のＺ１方向端部の下方に設けられている。また、モータ４０、４２及び４４は、操作指令部１４の操作に基づき、コントローラ４５の作用下に回転をする。

コントローラ４５は、マニピュレータ１０の電気的な制御をするものであり、グリップハンドル２６の下端部のコネクタとケーブル４５ａで接続されている。

連結部１６は、アクチュエータブロック３０に対して接続される接続部４６と、該接続部４６からＺ１方向に向かって延在する中空の連結シャフト４８とを有する。接続部４６には、モータ４０、４２及び４４の駆動軸に接続される駆動プーリ５０ａ、駆動プーリ５０ｂ及び駆動プーリ５０ｃが回転自在に設けられている。駆動プーリ５０ａ、駆動プーリ５０ｂ及び駆動プーリ５０ｃには、ワイヤ５３、５２、ワイヤ５３及びワイヤ５４が巻き掛けられており、連結シャフト４８の中空部分４８ａ（図３参照）を通って作業部１２まで延在している。ワイヤ５２、ワイヤ５４及びワイヤ５６はそれぞれ同種、同径のものを用いることができる。

連結部１６は、接続部４６における所定の操作によって操作指令部１４から離脱可能であって、洗浄、滅菌及びメンテナンス等を行うことができる。また、接続部４６から先の部分は交換可能であって、手技に応じて連結部１６の長さの異なるもの、又は作業部１２の機構が異なるものを装着することができる。

図３に示すように、作業部１２はＹ方向の第１回転軸Ｏｙを中心にして、それよりも先の部分がヨー方向に回動する第１自由度の機構（傾動機構、ピボット軸）と、第２回転軸Ｏｒを中心にしてロール方向に回動する第２自由度の機構（ロール回転機構）と、第３回転軸Ｏｇを中心として先端のグリッパ（開閉機構）５９を開閉させる第３自由度とを有する合計３自由度の機構となっている。

第１自由度の機構である第１回転軸Ｏｙは、連結部１６の基端側から先端側に延在する軸線Ｃと非平行に回動可能に設定するとよい。第２自由度の機構である第２回転軸Ｏｒは作業部１２における先端部（つまりグリッパ５９）の延在方向の軸線を中心として回動可能な回転機構とし、先端部をロール回転可能に設定するとよい。

作業部１２は、ワイヤ５２、ワイヤ５３及びワイヤ５４によって駆動され、各ワイヤ５２、５３及び５４は、それぞれ対応する筒体６０ｃ、６０ｂ、６０ａに巻き掛けられている。

作業部１２では、ワイヤ５２及び５４の作用下に歯車５５が回転し、図示しないフェイスギアを回転させることによって先端部をロール方向に回転させることができる。また、ワイヤ５４の作用下に歯車５１が回転し、ファイスギア５７及び歯車５８を介してグリッパ５９を開閉させることができる。さらに、ワイヤ５２、５３、５４の作用下に主軸部材６２を介して先端部をヨー方向に回転させることができる。

このような作業部１２では、ピッチ方向（上下方向）の自由度の機構は設けられていないが、図４に示すように、グリップハンドル２６を水平方向に向けてマニピュレータ１０全体を９０°傾斜させることにより、ヨー方向の動作がピッチ方向の動作になるため実用上の不都合はない。

図５に示すように、複合入力部３４は、シャトルリング（第１入力部）１００と、略円筒形状のベース体１０２と、ゴムパッド１０４と、基板１０６と、Ｏリング１０８とを有する。以下、複合入力部３４の中心軸をＪとし、手前方向をＪ１方向、奥の方向をＪ２方向とする。シャトルリング１００はベース体１０２に対してＪ１方向から内腔部に挿入され、ゴムパッド１０４はＪ２方向から挿入される。

シャトルリング１００は、作業部１２に対してロール方向の回転指令を与える入力手段であり、シャトルリング１００の操作量が大きいほど、作業部１２の回転速度が速まるように設定されている。また、シャトルリング１００の非操作時には、作業部１２はロール方向に関して停止している。

シャトルリング１００は、Ｊ１方向側面の左右対称位置に設けられたノブ（指当て部）１１０ａ及び１１０ｂと、内面の上下に設けられた係合片１１２ａ、１１２ｂと、Ｊ２方向側面の左右対称位置でやや上方寄りに設けられた突起１１４ａ、１１４ｂと、Ｊ２方向側面の左右対称位置でやや下方に設けられた細いストッパ１１６ａ、１１６ｂとを有する。

シャトルリング１００の内径Ｄ１（つまり２つのノブ１１０ａとノブ１１０ｂとの間隔。図１４参照）は２５ｍｍ（ノブ１１０ａ又はノブ１１０ｂから回転中心までの距離Ｄ２（図１４参照）が１２．５ｍｍ）に設定されている。該内径Ｄ１は、後述するパッド１３２を配置可能な幅を確保するとともに、無理なく操作可能なように親指の動作範囲に収めることが好ましい。このような観点から、内径Ｄ１は２０ｍｍ〜４０ｍｍ（距離Ｄ２が１０ｍｍ〜２０ｍｍ）のいずれかに設定されているとよく、より好ましくは、２５ｍｍ〜３０ｍｍ（距離Ｄ２が１２．５ｍｍ〜１５ｍｍ）のいずれかに設定されているとよい。

シャトルリング１００は、幅Ｄ３（図１４参照）が親指を当てるのに適した５ｍｍに設定され、外径が３５ｍｍ（＝Ｄ１＋Ｄ３×２＝２５＋５×２）である。幅Ｄ３は親指を当てるのに適した５ｍｍ〜１０ｍｍに設定するとよい。

ノブ１１０ａ及び１１０ｂは、親指の腹部Ｔを当てるのに適するようにＪ１方向にやや膨出した形状であって、例えば、高さを１ｍｍ〜５ｍｍ、周方向長さＤ５（図１４参照）を３ｍｍ〜１０ｍｍに設定するとよい。ノブ１１０ａ及びノブ１１０ｂは、軸Ｊを中心として左右対称の位置に設けられている。

突起１１４ａ及び１１４ｂは、傾斜面１１８を有する形状となっている。

ベース体１０２のＪ１方向の内腔部には内筒１２０と、２つのガイド孔１２２と、突起１１４ａ及び１１４ｂが挿通する孔１２３と、係合片１１２ａ及び１１２ｂが周方向に移動自在に係合する係合部（図示せず）が設けられている。内筒１２０と外筒１２６との間隔は幅Ｄ３に略等しく、シャトルリング１００を回動自在に保持することができる。ガイド孔１２２にはストッパ１１６ａ及び１１６ｂが挿入され、シャトルリング１００はストッパ１１６ａ及び１１６ｂがガイド孔１２２の各端部に当接するまでの範囲内で回動可能である。

シャトルリングの動作範囲は、中立位置を基準として±１０°に設定されている。シャトルリング１００の動作範囲は、操作性を考慮して（例えば、微妙な操作が可能なように）ある程度の移動距離を確保するとともに、無理なく操作可能なように腹部Ｔの動作範囲に収めることが好ましい。このような観点から、シャトルリング１００の動作範囲は±５°〜±２０°のいずれかに設定されているとよく、より好ましくは、±５°〜±１０°のいずれかに設定されているとよい。

また、図６に示すように、ベース体１０２は、Ｊ２方向の面に２つのばね１２４ａ、１２４ｂが設けられている。シャトルリング１００が正面視で時計方向（図６の反時計方向）に回動することにより、ストッパ１１６ａはばね１２４ａを圧縮し、反時計方向に復帰させる力が作用し、逆に正面視で反時計方向（図６の時計方向）に回動することにより、ストッパ１１６ｂはばね１２４ｂを圧縮し、時計方向に復帰させる力が作用する。これにより、シャトルリング１００の非操作時にはばね１２４ａとばね１２４ｂにより押し戻され（又は弾性力がが平衡し）、シャトルリング１００は中立状態（図１４に示す状態）に維持される。

ベース体１０２のＪ２方向端部にはＯリング１０８が当接して配置されるフランジ１２８が設けられている。

図５、図７及び図８に示すように、ゴムパッド１０４は、薄い円形シート１３０と、該円形シート１３０からＪ１方向に突出したパッド（第２入力部）１３２と、円形シート１３０において左右対称に設けられ、Ｊ１方向に突出した受け突起１３４ａ及び１３４ｂと、上部に設けられた逃げ部１３６とを有する。円形シート１３０には、複数のビス孔１３８が設けられている。

パッド１３２は、作業部１２に対してヨー方向の傾動指令を与える入力手段であり、パッド１３２の操作量が大きいほど、作業部１２の傾動速度が速まるように設定されている。また、パッド１３２の非操作時には、作業部１２はヨー方向に関して停止している。

パッド１３２は、正面視で上面及び下面が平行で左右両端が円弧形状の突起である。左右の円弧形状は、内筒１２０及びシャトルリング１００の内面に対応した径に設定されている（図１４参照）。

パッド１３２のＪ１方向の端面１３３は、中央部がやや窪み、左右に向かって緩やかに傾斜した湾曲面となっている。端面１３３の中央部には低い膨出部１３５が設けられており、左部分１３３ａの部分と右部分１３３ｂの部分とを触覚により容易に区別して認識することができる。左部分１３３ａ及び右部分１３３ｂの幅Ｄ４は親指を当てるのに適した５ｍｍに設定されている。該幅Ｄ４（図１４参照）は幅Ｄ３と同様に５ｍｍ〜１０ｍｍに設定するとよい。

また、パッド１３２の幅Ｄ６（つまり傾動する方向に直交する方向の幅）は、１７ｍｍに設定されている。この幅Ｄ６は、親指の自然な配置と動作範囲とに適し、操作が容易となるように１２ｍｍ〜２２ｍｍのいずれかに設定されているとよい。

図８に示すように、パッド１３２は、Ｊ１方向側の略半分が中実であり、残余のＪ２方向側の略半分は、Ｊ２方向に向かう突起１３７が形成されており、該突起１３７の周囲には外壁との間に隙間が設けられている。突起１３７のＪ２方向の端面１３９は、円形シート１３０よりも僅かにＪ１寄りとなるように形成されており、基板１０６との間には狭い隙間１４０が設けられている。

隙間１４０（及び後述する隙間１４５、隙間１６０、隙間１８７、隙間１８８）は、例えば1ｍｍ程度に設定するとよい。

パッド１３２と円形シート１３０との接続部には、折り返し部１４２が設けられており、パッド１３２は端面１３３を指で操作することにより、左右押し込み方向に容易に傾動可能である。また、パッド１３２は、非操作時には、折り返し部１４２の弾性力により中立位置に自動的に復帰可能である。

受け突起１３４ａ及び１３４ｂは、下方よりも上方が高い傾斜面１４１（図１０参照）を有する形状となっている。受け突起１３４ａ及び１３４ｂは、突起１１４ａ及び１１４ｂよりも僅かに上方に配置されており、中立状態で、各傾斜面１１８と各傾斜面１４１が対向している。

受け突起１３４ａ及び１３４ｂの裏面側には浅い凹部１４３ａ及び１４３ｂが設けられており、基板１０６との間には狭い隙間１４５が設けられている。凹部１４３ａ及び１４３ｂには、狭い隙間１４５を確保するために、基板１０６に対して点状に接触する小突起１４７が設けられている。

基板１０６は六角形状であって、Ｊ１方向の面には、回動検出用第１感圧センサ１４４ａと、回動検出用第２感圧センサ１４４ｂと、傾動検出用第１感圧センサ１４６ａと、傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂとが設けられている。これらの各センサ１４４ａ、１４４ｂ、１４６ａ、１４６ｂは、微細なプリントパターンにより形成されており、直接露呈されないように薄い樹脂シート１４８で覆われている。

各センサ１４４ａ、１４４ｂ、１４６ａ、１４６ｂは、シャトルリング１００の回動量及びパッド１３２の傾動量を検出可能なものであればよく、例えば抵抗式（コンダクティブプラスチック等）、半導体式、光学式等であってもよい。各センサ１４４ａ、１４４ｂ、１４６ａ、１４６ｂは必ずしも回動量及び傾動量を連続的に検出可能なものに限らず、オン・オフ式スイッチを用い、中立位置か又は回動（傾動）の方向のみ検出するようにしてもよい。

回動検出用第１感圧センサ１４４ａ及び回動検出用第２感圧センサ１４４ｂは、受け突起１３４ａ及び１３４ｂの裏面側（つまり、凹部１４３ａ、１４３ｂ）に対向する位置に設けられている。傾動検出用第１感圧センサ１４６ａ及び傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂは、パッド１３２の端面１３９における左部分１３９ａ及び右部分１３９ｂに対向する位置に設けられている。

基板１０６のＪ２方向の面には、各センサ１４４ａ、１４４ｂ、１４６ａ及び１４６ｂの検出信号を調整してコントローラ４５に供給するための複数の電子部品が表面実装されている（図１０参照）。基板１０６には、コントローラ４５に接続するためのコネクタ１５０と、グリップハンドル２６にビス止めするための複数のビス孔１５２とが設けられている。コネクタ１５０のＪ１方向にやや突出したターミナル端は、逃げ部１３６内に収まり、円形シート１３０を損傷することがない。各ビス孔１３８と各ビス孔１５２とは対応する位置に設けられており、ビス１５４が挿通して円形シート１３０と基板１０６とを一体的に固定することができる（図１０参照）。

図８に示すように、指をパッド１３２から離しているときには、該パッド１３２は前記の折り返し部１４２の弾性力により中立位置に復帰している。

図９に示すように、親指の腹部Ｔを左部分１３３ａに当てて押し下げてパッド１３２を左方向に傾動させる場合、突起１３７の端面１３９の左部分１３９ａが基板１０６に当接し、傾動検出用第１感圧センサ１４６ａを押圧する。突起１３７は、左部分１３３ａが押し下げられるほど傾動検出用第１感圧センサ１４６ａを強く押圧することから、該傾動検出用第１感圧センサ１４６ａの信号によりパッド１３２の傾動量を検出することができる。

また、右部分１３３ｂを押し下げパッド１３２を右方向に傾動させる場合には、右部分１３９ｂが傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂを押圧することから、左方向の傾動と同様に傾動量の検出が可能である。

なお、図８から理解可能なように、傾動検出用第１感圧センサ１４６ａと傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂとは適度な距離Ｒだけ離間しており、しかも、パッド１３２が中立位置にあるときには端面１３９と基板１０６との間には狭い隙間１４０が設けられている。

したがって、パッド１３２が微小量傾動しても傾動検出用第１感圧センサ１４６ａ及び傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂには押圧力が加わらず、中立位置を示す信号を出力し続けることになり、不感帯が存在することになる。これにより、端面１３３の中央部の膨出部１３５を意図せずに押し下げるような場合であっても、傾動検出用第１感圧センサ１４６ａと傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂとの離間配置により、傾動検出用第１感圧センサ１４６ａ及び傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂは中立信号を出力し続ける。

このような傾動方向の不感帯の存在により、指をパッド１３２から離しているときには、傾動検出用第１感圧センサ１４６ａ及び傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂは確実に中立位置を示す信号を出力し、作業部１２が術者の意思に反してヨー方向に傾動することが防止できる。また、微小角度の範囲内でパッド１３２を傾動させ、又は中央の膨出部１３５を押し下げても作業部１２がヨー方向に回動することがなく、いわゆる遊びが存在することになり、操作性が向上する。このような適度な不感帯を得るためには、距離Ｒを２〜８ｍｍに設定するとよい。

図１０に示すように、指をシャトルリング１００から離しているときには、該シャトルリング１００は前記のばね１２４ａ、１２４ｂの弾性力により中立位置に復帰している。また、突起１１４ａ、１１４ｂが、受け突起１３４ａ及び１３４ｂに当接すると、ゴムの弾性力により戻り方向に力を受けることになり、この作用によってもシャトルリング１００は中立位置に復帰可能となっている。

図１１に示すように、親指の腹部Ｔをノブ１１０ａに当てて押し出してシャトルリング１００を時計方向に回転させる場合、突起１１４ａの傾斜面１１８が傾斜面１４１に乗り上げながら受け突起１３４ａを押し倒すように変形させ、該受け突起１３４ａの裏面部が基板１０６に当接し、回動検出用第１感圧センサ１４４ａを押圧する。受け突起１３４ａは、突起１１４ａが押し出されるほど回動検出用第１感圧センサ１４４ａを強く押圧することから、該回動検出用第１感圧センサ１４４ａの信号によりシャトルリング１００の回動量を検出することができる。

なお、指をノブ１１０ｂに当てて引き込むように操作することによってもシャトルリング１００は時計方向に回転し、同様の検出が可能である。

また、ノブ１１０ｂを押しだし、又はノブ１１０ａを引き込み、シャトルリング１００を反時計方向に回転させる場合には、突起１１４ｂが受け突起１３４ｂを押し下げて、回動検出用第２感圧センサ１４４ｂを押圧することから、時計方向の回動と同様に回動量の検出が可能である。

図１０から理解可能なように、シャトルリング１００が中立位置にあるときには、傾斜面１１８と傾斜面１４１との間には狭い隙間１６０が設けられるとともに、円形シート１３０と基板１０６との間には狭い隙間１４５が設けられている。したがって、シャトルリング１００が微小量回動しても回動検出用第１感圧センサ１４４ａ及び回動検出用第２感圧センサ１４４ｂには押圧力が加わらず、中立位置を示す信号を出力し続けることになり、不感帯が存在することになる。

このような回動方向の不感帯の存在により、指をシャトルリング１００から離しているときには、回動検出用第１感圧センサ１４４ａ及び回動検出用第２感圧センサ１４４ｂは確実に中立位置を示す信号を出力し、作業部１２が術者の意思に反してロール方向に回動することが防止できる。また、微小角度の範囲内ではシャトルリング１００を回動させても作業部１２がロール方向に回動することがなく、いわゆる遊びが存在することになり、操作性が向上する。

図１２に示すように、連結シャフト４８の延在方向の軸線Ｃと、シャトルリング１００の回転面（つまり、複合入力部３４及び平面部３９の面）とのなす角θ１は４５°に設定されている。角θ１は、シャトルリング１００が親指の自然な配置と動作範囲とに適するように３５°〜５５°のいずれかに設定されているとよい。

図１３に示すように、シャトルリング１００の回転軸である軸Ｊの延在方向から見て、該シャトルリング１００の左右中心線１７０と連結シャフト４８の延在方向の軸線Ｃとは同一線上に設定されていている。これにより、術者は、シャトルリング１００の操作と作業部１２のロール回転機構の動作とがあたかも同心状で直接的になされる感覚が得られ、操作が一層容易となる。

また、このような構成によれば、マニピュレータ１０が全体として左右対称形状となり、右手でも左手でも違和感なく使用可能である。なお、図１３は、術者の視点からみた様子が理解可能なように遠近法で示している。

図１４に示すように、複合入力部３４では、軸Ｊを中心としてパッド１３２とシャトルリング１００が同軸上に集中的且つコンパクトに配置されている。

また、シャトルリング１００によれば、左右のいずれかのノブ１１０ａ及び１１０ｂに対して、例えば親指を当てて、押し上げるようして回転動作をさせることにより、作業部１２を同方向にロール回転させることができる。つまり、作業部１２のロール回転機構の動作とシャトルリング１００の動作が、同方向の回転動作同士で対応しており、直感的で容易な操作が可能になる。さらに、シャトルリング１００は１つでロール回転機構の正逆両方向の回転に対応しており、入力手段が不必要に多くなることがなく、操作部を簡便に構成することができ、操作も容易となる。

シャトルリング１００はリング形状であることから、ロール回転に対応した入力手段であることが視覚的に容易に認識され、操作方法を容易に習得可能であり、しかも忘れにくい。設計条件によってはロール回転の入力手段はリング形状に限らず、軸Ｊを中心とした円弧回転手段であればよく、例えばノブ１１０ａ及び１１０ｂのみが表面に露呈している構成や、一部が開いたＣ字形状の構成としてもよい。

複合入力部３４では、シャトルリング１００とパッド１３２が集中的に配置されているが、機構的には独立的に設けられていることから、シャトルリング１００とパッド１３２に対応する操作を混同することなく行うことができ、操作が容易となる。

また、パッド１３２は、シャトルリング１００の内側に設けられ、コンパクトにまとめられており、指の移動量が少なくて済む。パッド１３２は、１つでヨー方向の左右両方向の回転に対応しており、入力手段が不必要に多くなることがなく、操作部を簡便に構成することができ、操作も容易となる。

また、ノブ１１０ａ、１１０ｂ及びパッド１３２はＸ方向に並んで設けられており、しかも適度な径（Ｄ１＋Ｄ３×２＝３５ｍｍ）であるシャトルリング１００に設けられていることから、親指の腹部Ｔの動作範囲内であり操作性が高い。

具体的には、グリップハンドル２６を把持したときに、親指の腹部Ｔはパッド１３２の中央の膨出部１３５の付近に自然と配置される。また、親指の第２関節（中央の関節）及び第３関節（根元側の関節）を動かすことによる概略の動作範囲を角度θ２としたときに、腹部Ｔの移動する円弧状の範囲１６２の中にノブ１１０ａ、１１０ｂ及びパッド１３２が配置されている。したがって、親指の無理のない動作によりノブ１１０ａ、１１０ｂ及びパッド１３２を集中的に操作することができる。

さらに、シャトルリング１００は、前記のストッパ１１６ａ、１１６ｂにより動作範囲が適度に広い±１０°に設定されていることから、微妙な操作が可能であるとともに、腹部Ｔで無理なく操作可能である。

複合入力部３４の表面部は、ノブ１１０ａ、１１０ｂ及び膨出部１３５のみが僅かに膨出しているだけで、平面部３９とほぼ同一面上に形成されている。したがって、腹部ＴをＸ方向に移動させる場合、略同一面上に沿わせればよく、操作が容易である。

手技を行う際には、例えば以下のように複合入力部３４の操作をするとよい。すなわち、まず基本姿勢として親指の腹部Ｔを膨出部１３５に軽く当てておく。

作業部１２を左ヨー方向に動作させる場合には、腹部Ｔを膨出部１３５から左部分１３３ａに移動させ、該左部分１３３ａを押し下げる。このとき、左部分１３３ａは膨出部１３５のない場所であり、且つノブ１１０ａよりも右側の部分であることから、手元を見なくとも触覚により位置の確認が容易である。右ヨー方向に動作される場合には、逆に右部分１３３ｂを押し下げればよく、この場合も左部分１３３ａと同様に位置の確認が容易である。

作業部１２をロール動作させる場合には、腹部Ｔをやや膨出部１３５から左側に移動させるとノブ１１０ａに当たることから、該ノブ１１０ａを上方向に押し上げ、又は下に引き下げればよい。この場合、親指を複合入力部３４の面に沿って左側に移動させれば自然とノブ１１０ａに触れるので、位置の確認が容易である。作業部１２のロール動作は、ノブ１１０ｂによって行うことも可能であり、該ノブ１１０ｂはノブ１１０ａと同様に、腹部Ｔの移動により容易に位置確認がなされる。また、ノブ１１０ａ及び１１０ｂは、適度に膨出した形状であり、押し上げ、及び下に引き下げが容易であり、軽い力で操作可能である。

複合入力部３４の操作をしないときには、親指を平面部３９に当てておいてもよい。例えば、平面部３９の左端部に親指を当てておいた場合で、作業部１２をロール動作又はヨー動作させようとするときには、平面部３９及び複合入力部３４の面に沿わせて右に移動させれば、自然とノブ１１０ａ、左部分１３３ａ、右部分１３３ｂ及びノブ１１０ｂに触れて、手元を見ずに位置確認が可能である。

また、ノブ１１０ａ、ノブ１１０ｂとパッド１３２は隣接配置されていることから、１本の親指で作業部１２のロール動作とヨー動作の複合的な動作を行うこともできる。例えば、作業部１２を左ヨー方向に動作させるとともに時計方向にロール動作させる場合には、親指を左部分１３３ａとノブ１１０ａとに跨ぐように置き、左部分１３３ａを押し下げるとともにノブ１１０ａを上へ押し上げればよい。また、作業部１２を右ヨー方向に動作させるとともに時計方向にロール動作させる場合には、親指を右部分１３３ｂとノブ１１０ｂとに跨ぐように置き、右部分１３３ｂを押し下げるとともにノブ１１０ｂを下へ引き下げればよい。

このようなマニピュレータ１０は、患部に対する位置決め固定が容易であり、手術前の準備に時間が短く、しかも症例ごとに柔軟な位置決めが可能であり手術プロトコル作成の上で作業負担が少なく、多くの症例に適用可能である。また、手術中に不測の事態が生じ、関胸、開腹手術に移行する必要が生じた場合にも、マニピュレータ１０を撤去するのにはほとんど時間が係らず、結果として手術時間が不用意に長くなることがなく、患者にとって低侵襲である。さらに、遠隔操作装置等と比較して、装置が簡便であり、低コストである。

また、マニピュレータ１０によれば、複合入力部３４にシャトルリング１００とパッド１３２が集中配置されていることから指の移動量が少なくて済むとともに、シャトルリング１００とパッド１３２とを１本の指で操作する複合動作の操作が容易である。

さらに、複合入力部３４によれば、シャトルリング１００の回転動作と作業部１２のロール回転動作とが対応するとともに、パッド１３２の傾動動作と作業部１２のヨー方向の傾動動作とが対応し、術者の感覚に合った容易な操作性が実現可能である。

シャトルリング１００は、パッド１３２の全体を囲い、且つパッド１３２の中心点（軸Ｊ）に対して同軸状にバランスよく配置されていることから、操作性が高く、操作方法を容易に習得可能である。このような配置のバランスによる効果は、シャトルリング１００がパッド１３２を少なくとも傾動する方向について囲んでいることにより得られる。

複合入力部３４によれば、手元を見ることなく触覚でシャトルリング１００及びパッド１３２の位置を確認可能であり操作性が高く、例えば、長時間の細かい手技にも好適に適用可能である。

次に、マニピュレータ１０及びその各部分の変形例について図１５Ａ〜図２２を参照しながら説明する。以下、マニピュレータ１０と同様の箇所については同符号を付して詳細な説明を省略する。

図１５Ａ〜図１６に示すシャトルリング１００ａ〜１００ｃは、シャトルリング１００の変形に係る入力手段であり、シャトルリング１００と同様の良好な操作性が得られる。

図１５Ａに示すシャトルリング１００ａは、前記の２つのノブ１１０ａ及び１１０ｂに換えて凹部（指当て部）１９０ａ及び１９０ｂが設けられている。凹部１９０ａ及び１９０ｂは、親指の腹部Ｔを当てるのに適するようにＪ２方向にやや窪んだ形状であって、例えば、深さを１ｍｍ〜５ｍｍ、周方向長さを３ｍｍ〜１０ｍｍに設定するとよい。凹部１９０ａ及び凹部１９０ｂは、軸Ｊを中心として左右対称の位置に設けられている。

図１５Ｂに示すシャトルリング１００ｂは、前記のノブ１１０ａに代えて上下一対の小ノブ１９２ａ及び１９３ａが設けられ、前記のノブ１１０ｂに代えて上下一対の小ノブ１９２ｂ及び１９３ｂが設けられている。小ノブ１９２ａと小ノブ１９３ａは上下対称位置に設けられており、その間の部分は凹部（指当て部）１９４ａを形成している。同様に、小ノブ１９２ｂと小ノブ１９３ｂは上下対称位置に設けられており、その間の部分は凹部（指当て部）１９４ｂを形成している。

凹部１９４ａ及び１９４ｂは、親指の腹部Ｔを当てるのに適するようにＪ２方向にやや窪んだ形状であって、例えば、前記の凹部１９０ａ及び１９０ｂと同様の位置及び形状にするとよい。

図１６に示すシャトルリング１００ｃは、前記の２つの突起１１４ａ及び１１４ｂに換えて１本の細い突起１８０が設けられている。突起１８０の左右にはゴム体１８２ａ及び１８２ｂが折り返し部１８４を介してグリップハンドル２６のベース部１８６に取り付けられている。各ゴム体１８２ａ及び１８２ｂは、折り返し部１８４の屈曲作用により周方向に弾性的に変位可能である。

各ゴム体１８２ａ及び１８２ｂから見て突起１８０と反対側には、回動検出用第１感圧センサ１４４ａ及び回動検出用第２感圧センサ１４４ｂが設けられている。中立状態では、突起１８０とゴム体１８２ａ及び１８２ｂとの間にはそれぞれ狭い隙間１８７が設けられ、ゴム体１８２ａ及び１８２ｂと回動検出用第１感圧センサ１４４ａ及び回動検出用第２感圧センサ１４４ｂとの間には狭い隙間１８８が設けられている。

シャトルリング１００ｃを時計方向に回転させると、突起１８０は図１６の左方向に変位し、ゴム体１８２ａを介して回動検出用第１感圧センサ１４４ａを押圧することになり、シャトルリング１００ｃの時計方向の回動量が検出可能である。また、シャトルリング１００ｃを反時計方向に回転させると、突起１８０は図１６の右方向に変位し、ゴム体１８２ｂを介して回動検出用第２感圧センサ１４４ｂを押圧することになり、シャトルリング１００ｃの反時計方向の回動量が検出可能である。この場合、隙間１８７及び１８８が存在することにより、不感帯が設けられ、術者の意思に反して作業部１２が動作することがない。また、不感帯がいわゆる遊びとして作用し、操作性がよい。

図１７Ａ〜図１７Ｃに示すパッド２００ａ〜２００ｃは、前記のパッド１３２の変形例に係る入力手段であり、パッド１３２と同様の良好な操作性が得られる。

図１７Ａに示すように、パッド２００ａは、前記の膨出部１３５がなく、代わりに、左部分１３３ａ及び右部分１３３ｂに、外方向を指し示す低い三角形状の突起２０２ａ及び２０２ｂが設けられている。このような突起２０２ａ及び２０２ｂによれば、膨出部１３５がなくとも、左部分１３３ａ及び右部分１３３ｂの位置を触覚により認識可能である。また、三角形状の指し示す向きを視覚又は触覚により確認して、対応する作業部１２のヨー方向傾動方向が認識可能である。

図１７Ｂに示すように、パッド２００ｂは、膨出部１３５が屋根型であって、左部分１３３ａの左端半円の板状部２０４ａ及び右部分１３３ｂの右端半円の板状部２０４ｂと滑らかに接続されている。板状部２０４ａ及び２０４ｂには浅く緩やかな形状の凹部２０６が設けられている。このようなパッド２００ｂでは、膨出部１３５により左部分１３３ａと右部分１３３ｂの区別が可能であるとともに、板状部２０４ａ及び２０４ｂによっても左部分１３３ａと右部分１３３ｂの位置が認識可能である。また、凹部２０６により指が当てやすくなっており、操作性が向上する。

図１７Ｃに示すように、パッド２００ｃは、前記のパッド２００ａに対して、縦方向のスイッチ部２０８を付加した入力手段である。スイッチ部２０８は、横方向のスイッチ部と交差して十字形状を形成している。スイッチ部２０８には、上側及び下側に、外方向を指し示す低い三角形状の突起２０２ｃ及び２０２ｄが設けられている。

このようなパッド２００ｃによれば、ヨー方向以外の動作機構（例えば、グリッパ５９の開閉動作機構や、ピッチ方向の動作機構）に対しても複合入力部３４において集中的な操作が可能となる。この場合、例えば後述する電気メスを備える作業部２２０（図２２参照）に適用し、横方向のスイッチ部２０９をヨー軸動作に割り当て、縦方向のスイッチ部２０８をピッチ軸動作に割り当てると、各スイッチの延在方向及び倒し込み方向と、軸の動作方向が一致し、直感的な操作が可能となり好適である。

また、この場合、図１８Ａに示すように、傾動検出用第１感圧センサ１４６ａと傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂを左右に配列するとともに、傾動検出用第３感圧センサ１４６ｃと傾動検出用第４感圧センサ１４６ｄを上下に配列する。パッド２００ｃは、これに対応させてＪ２方向の端面１３９を十字形状にして、上下方向（正逆方向）に傾動する際に、傾動量及び（又は）押圧力を傾動検出用第３感圧センサ１４６ｃと傾動検出用第４感圧センサ１４６ｄで検出する。

傾動検出用第１感圧センサ１４６ａと傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂとの間で左右方向の隙間は前記と同様に距離Ｒとし、傾動検出用第３感圧センサ１４６ｃと傾動検出用第４感圧センサ１４６ｄとの間で上下方向の隙間も距離Ｒとするとよい。これにより、上下方向の傾動動作についても適切な不感帯が得られる。

また、図１８Ｂに示すように、傾動検出用第１感圧センサ１４６ａ、傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂ、傾動検出用第３感圧センサ１４６ｃ及び傾動検出用第４感圧センサ１４６ｄをそれぞれ略９０°の円弧形状として、左右と上下とに配列して円環形状を構成するようにしてもよい。この場合、Ｊ２方向の端面１３９は円形にしておくとよい。

傾動検出用第１感圧センサ１４６ａ、傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂ、傾動検出用第３感圧センサ１４６ｃ及び傾動検出用第４感圧センサ１４６ｄによって形成される円環形状の内径は距離Ｒとするとよい。これにより、上下左右の方向の傾動動作について適切な不感帯が得られる。

このような図１７Ｃ、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すような操作手段によれば、パッド２００ｃは、第１回動軸（例えば、ピボット軸）に対して駆動指令を与えるために、左右押し込み方向に傾動するとともに、第２回動軸（例えば、グリッパ５９）に対して駆動指令を与えるために、上下の押し込み方向に傾動する部材となる。

パッド２００ｃにおける十字の縦方向のスイッチ部２０８は複合入力部３４における第３入力部として規定される。該スイッチ部２０８は第２入力部としてのパッド２００ｃにおける横方向部分（以下、スイッチ部２０９と呼ぶ。）と一体的に構成されており、操作性がよい。

また、図１９に示すように、複合入力部３４の正面視で、第１入力部としてのシャトルリング１００は、スイッチ部２０８及びスイッチ部２０９を囲うように配置され、且つ中心軸をＪに対して同軸状にバランスよく配置されている。したがって、操作性が高く、操作方法を容易に習得可能である。特に、スイッチ部２０８をグリッパ５９の開閉動作に対応させると、該グリッパ５９は中立姿勢で上下方向に開閉する機構であることから、スイッチ部２０８の上下方向の傾動と対応がよく、直感的で容易な操作が可能になる。

さらに、図１８Ａ及び図１８Ｂで示すような、傾動検出用第１感圧センサ１４６ａ、傾動検出用第２感圧センサ１４６ｂ、傾動検出用第３感圧センサ１４６ｃ及び傾動検出用第４感圧センサ１４６ｄの配置によれば、左右方向及び上下方向に限らず、任意の斜めの方向の傾動動作も検出可能である。例えば、図１８Ａ及び図１８Ｂにおける左斜め上方に傾動が発生した場合、傾動検出用第１感圧センサ１４６ａ及び傾動検出用第３感圧センサ１４６ｃによる２つの検出信号のベクトル和により傾動量及び（又は）押圧力が検出可能であるとともに、該ベクトルの向きにより傾動方向を検出することができる。

図２０及び図２１に示すように、グリップハンドル２１０は、前記のグリップハンドル２６に相当する把持手段であり、グリップハンドル２６よりもＹ１方向に変位した位置に設けられている。換言すれば、ノブ１１０ａ及びノブ１１０ｂの回転中心点Ｏが、連結シャフト４８の延在方向の軸線Ｃからずれた位置に設けられている。回転中心点Ｏと軸線Ｃとの距離Ｄ７は３０ｍｍに設定されている。

このように回転中心点Ｏを軸線Ｃからずれた位置に配置することにより、複合入力部３４も同様にずれた位置に配置されることになり、人手の把持位置もＹ１方向に移動し、手首が軸線Ｃに近い位置となる。これにより、マニピュレータ１０をトラカール２０を軸心として回転させる場合に、手首の移動が軸心Ｃを中心とした公転的な回転ではなく、自転に近い回転となる。つまり、手首を大きく円弧状に移動させることなく、手首を捻るだけで足り、操作がさらに容易となる。このような操作性向上の観点から、距離Ｄ７は、２０ｍｍ〜５０ｍｍのいずれかに設定されているとよい。

図２２に示すように、作業部２２０は、前記の作業部１２に相当する作業手段であり、生体に対して高周波通電して所定の箇所を凝固・切開処置するための、いわゆる電気メスである。作業部２２０は、前記のグリッパ５９に代えて、Ｚ１方向に突出し、先端がＹ１方向にやや屈曲した電極部材２２２が設けられている。また、グリッパ５９の動作機構に代えて、軸Ｏｐを基準としたピッチ動作機構が設けられている。つまり、作業部２２０は電極部材２２２をヨー軸、ピッチ軸及びロール軸方向に姿勢変化させることができる。作業部２２０を用いる場合、生体とマニピュレータ１０との間に電圧を印加する電源２２４（図１参照）を用いる。

このような作業部２２０に対しても複合入力部３４が適用可能である。すなわち、電極部材２２２のロール回転に対してはシャトルリング１００の回動動作を対応させ、ヨー方向動作及びピッチ方向動作に対しては図１９に示したパッド２００ｃのスイッチ部２０８の傾動動作を対応させるとよい。

もちろん、複合入力部３４に対応可能な作業部はこれに限らず、ロール動作機構を有する作業部に対して好適に適用可能である。例えば、前記のようにヨー軸、ロール軸及びグリッパ軸からなる構成以外にも、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸及び電気メスからなる構成、ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸及びグリッパ軸からなる構成等でもよい。これらの構成では、グリッパ軸又は電気メスが最先端に設けられていればよく、その他の軸構成の順序は限定されない。ただし、以下に説明するように前立腺摘出術等に用いる場合には、グリッパ軸を先端軸とし、ロール軸は先端から２番目の軸として構成されているとよい。

次に、マニピュレータ１０を用い、前立腺摘出術に内視鏡下外科手術を適用する例について図２３及び図２４を参照しながら説明する。

図２３は、前立腺摘出術において、尿道を剥離、切断する際に行う処置の一部として、連結シャフト４８の先端の作業部１２とグリッパ５９とを体腔内の処置が必要な部位の近傍まで挿入した後、針糸を用いて結紮作業を行う場面を示している。この場合、マニピュレータ１０が挿入される体腔２２内には、体腔内壁２３４、前立腺２３６及び背後に尿道を有するＤＶＣ(Dorsal Vein Complex)２３８がある。この部分の体腔２２は、図２３からも諒解されるように、狭くて奥行きが深い空間となっている。

前立腺を切除する前処置として、ＤＶＣ２３８を結紮し、止血しておくことが不可欠である。ＤＶＣ２３８を結紮するためには、狭く深い体腔２２内において、糸２３２が接続された湾曲針２３０をＤＶＣ２３８の背面を通過させることが必要である。このような手技は、従来の鉗子では困難である。

マニピュレータ１０を用いてこの手技を行う場合、まずトラカール２０から作業部１２を体腔２２内に挿入し、作業部１２とグリッパ５９の姿勢を図４で示した方法によって上向きにする。つまり、図４に示すように、パッド１３２の操作によりグリッパ５９を右方向に向けておき、グリップハンドル２６を略水平に設定して、グリッパ５９を略上向きにする。次いで、湾曲針２３０をグリッパ５９に対して略直角に把持する。作業部１２は、ＤＶＣ２３８のやや右側に配置させておき、グリッパ５９とＤＶＣ２３８が略平行となるようにする。

次いで、シャトルリング１００の操作に基づいて、図２４に示すように、作業部１２のグリッパ５９をロール回転させると、把持された湾曲針２３０はＤＶＣ２３８に刺さる。グリッパ５９を十分に回転させると、やがて湾曲針２３０の先端部２３０ａが略反対側（表面側）から突き出てくる。この動作は、ロール回転によるものであり、ノブ１１０ａ又は１１０ｂの押しだし又は引き込みによるシャトルリング１００の操作に基づいて容易に行われる。

なお、この動作は、主体的にはシャトルリング１００の操作に基づくロール回転だけで可能であるが、症例や状況に応じてヨー動作や連結シャフト４８の抜き差し若しくは上下左右の動作等を同時複合的に行ってもよいことはもちろんである。

この後、グリッパ５９を一度開き、表面側から突き出た先端部２３０ａを把持し直して引き抜くことにより、湾曲針２３０は適切にＤＶＣ２３８を貫通し初回の貫通処理が終了する。この貫通処理とこれに続く糸２３２の結紮処理をＤＶＣ２３８の長手方向に沿って複数回行うことにより、ＤＶＣ２３８内の所定の血管が止血される。

すなわち、マニピュレータ１０によれば、作業部１２における先端部のグリッパ５９を、その延在方向の軸線を中心として回動可能な機構を有するとともに、該機構はシャトルリング１００の操作に基づいてロール回転する。したがって、第１回転軸Ｏｙの回動作用下における主軸部材６２（図３参照）がどのような向きであっても、図２５Ａ、図２５Ｂ及び図２５Ｃに示すように、グリッパ５９は先端から見て自転するように回転し、湾曲針２３０をすくい上げる動作が容易になされる。このように、シャトルリング１００の操作に基づくすくい上げ動作を行うことにより、湾曲針２３０をＤＶＣ２３８の背面を通過させて表面から抜き取ることが容易に実施可能となる。

なお、マニピュレータ１０及び作業部１２及び２２０は、医療用のものとして説明したが、使用用途はこれに限らず、例えば、エネルギー機器等の狭隘部補修の用途に適用可能であることはもちろんである。

本発明に係るマニピュレータは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係るマニピュレータを斜め前方からみた斜視図である。本実施の形態に係るマニピュレータを斜め後方からみた斜視図である。作業部の一部分解斜視図である。９０°傾けた状態のマニピュレータの斜視図である。複合入力部の分解斜視図である。ベース体及びシャトルリングの裏面を示す図である。ゴムパッドを斜め後方から見た斜視図である。中立状態のゴムパッド及びその周辺部の断面側面図である。パッドを操作した状態のゴムパッド及びその周辺部の断面側面図である。中立状態のシャトルリング及びその周辺部の断面側面図である。ノブを操作した状態のシャトルリング及びその周辺部の断面側面図である。マニピュレータの側面図である。シャトルリングの回転軸の延在方向から見たマニピュレータの平面図である。複合入力部の表面部を示す図である。図１５Ａは、第１の変形例に係るシャトルリングの斜視図であり、図１５Ｂは、第２の変形例に係るシャトルリングの斜視図である。第３の変形例に係るシャトルリング及びその周辺を示す断面側面図である。図１７Ａは、第１の変形例に係るパッドを備えるゴムパッドの斜視図であり、図１７Ｂは、第２の変形例に係るパッドを備えるゴムパッドの斜視図であり、図１７Ｃは、第３の変形例に係るパッドを備えるゴムパッドの斜視図である。図１８Ａは、４つの傾動検出用感圧センサが十字形状に設けられた状態を示す平面図であり、図１８Ｂは、４つの傾動検出用感圧センサが円環状にに設けられた状態を示す平面図である。図１７Ｃの第３の変形例に係るパッドを備えるゴムパッドを備える複合入力部の表面部を示す図である。複合入力部が上方にずれた位置に配置されたマニピュレータの斜視図である。複合入力部が上方にずれた位置に配置されたマニピュレータの側面図である。変形例に係る作業部の斜視図である。湾曲針を把持したグリッパを傾動させた状態で、体腔内のＤＶＣの近傍に配置した状態を示す模式図である。グリッパで保持した湾曲針をＤＶＣ背面に通過させる様子を示す模式図である。図２５Ａは、シャトルリングの操作に基づくすくい上げ動作の初期の状態を示す図であり、図２５Ｂは、シャトルリングの操作に基づくすくい上げ動作の中盤の状態を示す図であり、図２５Ｃは、シャトルリングの操作に基づくすくい上げ動作の終盤の状態を示す図である。

符号の説明

１０…マニピュレータ１２、２２０…作業部
１４…操作指令部（操作部）１６…連結部
２６、２１０…グリップハンドル３２…トリガーレバー
３４…複合入力部４８…連結シャフト
５９…グリッパ
１００、１００ａ〜１００ｃ…シャトルリング（第１入力部）
１０２…ベース体１０４…ゴムパッド
１０６…基板１１０ａ、１１０ｂ…ノブ
１１４ａ、１１４ｂ…突起
１３２、２００ａ〜２００ｃ…パッド（第２入力部）
１３４ａ、１３４ｂ…受け突起
１４４ａ、１４４ｂ、１４６ａ〜１４６ｄ…感圧センサ
１７０…左右中心線

Claims

人手によって把持されるグリップハンドルを含む操作部と、
前記操作部に設けられ、指で操作される第１入力部及び第２入力部を備える複合入力部と、
前記操作部から延在する連結部と、
前記連結部の先端に設けられた作業部と、
を有するマニピュレータであって、
前記作業部は、前記第１入力部の操作に基づいて、先端部の延在方向の軸線を中心として回動可能な回転機構と、
前記第２入力部の操作に基づいて、前記連結部の基端側から先端側に延在する軸線と非平行に回動可能なピボット軸とを有し、
前記第１入力部は、前記回転機構に対して駆動指令を与えるために時計方向及び反時計方向に回動可能なリング部材を有し、
前記第２入力部は、前記ピボット軸における回動に対して駆動指令を与えるために、左右押し込み方向に傾動可能であり、且つ前記リング部材の内側に配置されて該リング部材に対して独立的に操作可能な傾動パッドを有し、
前記複合入力部の正面視で、前記リング部材は、前記傾動パッドを少なくとも傾動する方向について囲い、且つ前記傾動パッドの前記左右押し込み方向での中心点に対して同軸状に配置されると共に、前記リング部材の回動方向が前記回転機構の回動方向に対応し、前記傾動パッドの傾動方向が前記ピボット軸の回動方向に対応していることを特徴とするマニピュレータ。
請求項１記載のマニピュレータにおいて、
前記リング部材及び前記傾動パッドは、前記グリップハンドルを片手で把持した状態で、親指によって操作可能な位置に設置されていることを特徴とするマニピュレータ。
請求項１又は２記載のマニピュレータにおいて、
前記複合入力部の正面視で、前記傾動パッドは、傾動する方向に直交する方向の幅が１０ｍｍ〜２５ｍｍのいずれかに設定されると共に、前記リング部材は、前記傾動パッドの傾動する方向に対応した部位に、指当て用の凸部又は凹部が設けられていることを特徴とするマニピュレータ。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のマニピュレータにおいて、
前記作業部は、前記回転機構及び前記ピボット軸以外の第３回動機構を備え、
前記複合入力部は、指で操作され、前記第３回動機構に対して駆動指令を与えるために上下方向に傾動可能な第３入力部を備え、
前記第２入力部と前記第３入力部とは一体的に構成され、
前記複合入力部の正面視で、前記第１入力部は、前記第２入力部及び前記第３入力部を囲っていることを特徴とするマニピュレータ。