JP6027770B2 - 処置具、マニピュレータ、及び手術支援システム - Google Patents

Description

本発明は、処置具、マニピュレータ、及び手術支援システムに関する。

従来、手術を支援するためのシステムとして、遠隔操作可能なアームに処置具が取り付けられたマニピュレータを備えた手術支援システムが知られている。
マニピュレータには、関節などの可動部が設けられており、可動部が動作することによってマニピュレータは所望の姿勢に変位する。マニピュレータの可動部は、可動部へ動力を伝達する駆動源及び伝達部材と、可動部の変位量を検出する検出手段とによって上記所望の姿勢となるように制御される。

たとえば特許文献１には、湾曲部を有する内視鏡挿入部と、湾曲部を湾曲動作させるための動力を伝達するためのワイヤと、ワイヤの変位量を検出する変位量検出手段とを備えた検出装置が開示されている。
また、特許文献２には、関節を動作させる動力伝達用ワイヤと、関節の変位量を検出するために動力伝達用ワイヤに連結された変位センシング用ワイヤと、変位センシング用ワイヤの移動量を検出するセンサとを備えた変位量検出機構が開示されている。

特開平４−２６３８３１号公報 特開２０１０−２２０６８４号公報

特許文献１に記載の検出装置では、湾曲部を湾曲動作させるための動力によってワイヤが伸びることにより、変位量検出手段によって検出される変位量はワイヤが伸びた分だけずれてしまう。また、特許文献２に記載の変位量検出機構では、関節を動作させるための牽引力により動力伝達用ワイヤが伸びることにより、センサによって検出される移動量は動力伝達用ワイヤが伸びた分だけずれてしまう。
このように、特許文献１，２に記載の構成では、湾曲部や関節などへ動力を伝達するワイヤの伸びの影響により、変位量を検出する精度が落ちるという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、変位量を精度よく検出することができる処置具、マニピュレータ及び手術支援システムを提供することである。

本発明の処置具は、駆動源が発する駆動力により処置部が作動する処置具であって、前記駆動源に連結された線状の駆動力伝達部材と、前記処置部に設けられ、前記駆動力伝達部材が接続され、前記駆動源から前記駆動力伝達部材を介して前記駆動力が伝達され該駆動力を前記処置部の動作に変換する連結部と、前記連結部により移動される線状の作動量検出部材と、を備え、前記連結部は、所定の支点を回動中心として回動可能であり前記所定の支点から第一距離だけ離間した外周に前記駆動力伝達部材が巻き掛けられた第一プーリと、前記第一プーリの回転中心と同軸状に回転中心を有して回動可能であり前記第一プーリよりも直径が大きく前記第一距離よりも長い第二距離だけ前記所定の支点から離間した外周に前記作動量検出部材が巻き掛けられた第二プーリと、を有し、前記駆動力伝達部材は、前記第一プーリに固定され、前記作動量検出部材は、前記第二プーリに固定されていることを特徴とする処置具である。

また、前記駆動力伝達部材をガイドする駆動用ガイド部材と、前記作動量検出部材をガイドする検出用ガイド部材と、前記駆動用ガイド部材及び前記検出用ガイド部材を固定支持する支持部材と、を備えていてもよい。

また、前記支持部材は、前記駆動用ガイド部材から前記第一プーリへ向かう前記駆動力伝達部材が、前記駆動用ガイド部材の先端から前記駆動力伝達部材と前記第一プーリとの接点へ向かう直線状となるように、前記駆動用ガイド部材を固定支持し、前記検出用ガイド部材から前記第二プーリへ向かう前記作動量検出部材が、前記検出用ガイド部材の先端から前記作動量検出部材と前記第二プーリとの接点に向かう直線状となるように、前記検出用ガイド部材を固定支持してもよい。

また、前記支持部材は、前記駆動用ガイド部材と前記第一プーリとの間及び前記検出用ガイド部材と前記第二プーリとの間において前記駆動力伝達部材と前記作動量検出部材とが平行となるように、前記駆動用ガイド部材と前記検出用ガイド部材とを固定支持してもよい。

また、本発明の処置具は、前記駆動力伝達部材及び前記作動量検出部材がともに屈曲される屈曲部が前記処置部と前記駆動源との間に設けられ、前記屈曲部は、前記駆動源側に対して前記処置部側が所定の屈曲軸を中心として回動し、前記駆動力伝達部材及び前記作動量検出部材は、前記屈曲軸近傍において前記屈曲軸との距離が互いに略等しくなるように配置されていてもよい。

また、前記駆動力伝達部材並びに前記作動量検出部材がワイヤであってもよい。

本発明のマニピュレータは、本発明の処置具と、前記処置具が取り付けられたアームと、を備えることを特徴とするマニピュレータである。

本発明の手術支援システムは、本発明の処置具を備える手術支援システムである。

本発明の処置具、マニピュレータ及び手術支援システムによれば、変位量を精度よく検出することができる。

本発明の第１実施形態の手術支援システムの全体図である。 同手術支援システムに設けられた処置具を示す側面図である。 同処置具の断面図である。 同処置具における処置部の先端の拡大断面図である。 同処置具における駆動ワイヤとセンシング用ワイヤとの位置関係を示す模式図である。 本発明の第２実施形態の処置具、マニピュレータ及び手術支援システムにおける処置具の一部の構成を示す模式図である。 同実施形態の変形例の構成を示す模式図である。 本発明の第３実施形態の手術支援システムに設けられた処置具を示す側面図である。 同処置具の断面図である。 同処置具の処置部の拡大図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は底面図である。 同処置部に設けられたセンシングリンクの構成を示す側面図である。 本発明の第４実施形態の処置具、マニピュレータ及び手術支援システムにおける処置具の一部の構成を示す模式図である。 本発明の第５実施形態の処置具の一部の構成を示す模式図である。 同実施形態の変形例を示す模式図である。 同変形例の他の構成例を示す模式図である。 同実施形態の他の変形例を示す模式図である。 本発明の第６実施形態の処置具の一部の構成を示す模式図である。 本発明の他の構成例を示す模式図である。 本発明の他の構成例を示す模式図である。

（第１実施形態）
本発明の処置具、マニピュレータ及び手術支援システムについて説明する。図１は、本発明の第１実施形態の手術支援システムの全体図である。
まず、本実施形態の手術支援システム１の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態の手術支援システム１は、マスターアーム２とスレーブアーム１０とからなる２種のアームを有し、マスターアーム２の動作に追従させるようにしてスレーブアーム１０を遠隔制御するマスタースレーブ方式のシステムである。手術支援システム１には、患者Ｐに対して処置をする処置具２０（図２参照）が取り付けられている。

手術支援システム１は、マスターアーム２と、入力処理回路６と、切替器７と、手術台９と、スレーブアーム１０（マニピュレータ）、スレーブ制御回路１３と、画像処理回路１６と、ディスプレイ１９と、を有している。

マスターアーム２は、複数のリンク機構３を有する。各リンク機構３は、複数のリンク部材４が互いに連結された構造を有している。各リンク機構３を構成するそれぞれのリンク部材４には、例えばインクリメンタルエンコーダ等の位置検出器５が設けられている。

マスターアーム２に設けられた位置検出器５は、各リンク部材４の動作を検出し、検出信号を入力処理回路６へ出力するようになっている。位置検出器５が出力した検出信号は、入力処理回路６に入力され、当該検出信号に基づいて、入力処理回路６においてマスターアーム２の操作量が検出される。

入力処理回路６には、上記マスターアーム２と、マスターアーム２の操作に対応して動作するスレーブアーム１０を選択するための切替器７とが電気的に接続されている。入力処理回路６は、マスターアーム２の操作量を検出し、検出された操作量に応じてスレーブアーム１０を動作させるための信号を生成し、スレーブ制御回路１３へ出力する。
切替器７は、たとえばスレーブアーム１０の各々に対応する複数の押しボタンスイッチ８を有し、押下された押しボタンスイッチ８に対応した選択信号を入力処理回路６へ出力するようになっている。
また、入力処理回路６には、マスターアーム２とスレーブアーム１０との動作比率を変更するスケーリング変更スイッチや、システムを緊急停止させたりするためのフットスイッチ等の操作部材が接続されていてもよい。

手術台９は、観察や処置の対象となる患者Ｐが載置される台である。手術台９の近傍には、スレーブアーム１０が設置されている。本実施形態では、１つの手術台９に対して複数のスレーブアーム１０が配置されている。

各スレーブアーム１０は、それぞれ複数の多自由度関節１１を有している。各多自由度関節１１を湾曲させることによって、手術台９に載置された患者Ｐに対して各スレーブアーム１０の先端側（患者Ｐの体腔に向かう側）に装着される処置具２０等を位置決めする。

各多自由度関節１１は、図示しない動力部によって個別に駆動される。動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）を採用することができる。動力部による多自由度関節１１の動作制御は、スレーブ制御回路１３によって行われる。

また、スレーブアーム１０の姿勢や位置は、動力部に接続された位置検出器１２によって検出される。位置検出器１２は、動力部の駆動量を検知してスレーブ制御回路１３へ検出信号を出力するようになっている。位置検出器１２から発せられた検出信号は、スレーブ制御回路１３に入力され、この検出信号により、スレーブアーム１０の駆動量がスレーブ制御回路１３において検出される。

スレーブアーム１０には、スレーブアーム１０に装着された処置具２０を駆動するための複数の駆動源２１（図２参照）が、多自由度関節１１を動作させる動力部とは別に設けられている。

スレーブアーム１０の遠位端には、スレーブアーム１０と処置具２０とを接続するための手術用動力伝達アダプタ１４が設けられている。手術用動力伝達アダプタ１４は、スレーブアーム１０と処置具２０との間に介在された、スレーブアーム１０からの動力を直動運動によって処置具２０に伝達する機構を備えた部材である。

スレーブ制御回路１３は、例えばＣＰＵやメモリ等を有して構成されている。スレーブ制御回路１３は、スレーブアーム１０の制御を行うための所定のプログラムを記憶しており、入力処理回路６からの制御信号に従って、スレーブアーム１０又は処置具２０の動作を制御する。

具体的には、スレーブ制御回路１３は、入力処理回路６からの制御信号に基づいて、操作者Ｏｐによって操作されたマスターアーム２の操作対象となるスレーブアーム１０または処置具２０（以下、「スレーブアーム１０等」と称する。）を特定し、スレーブアーム１０等を動作させる駆動信号を生成する。さらに、スレーブ制御回路１３は、スレーブアーム１０の動力部へ駆動信号を出力するとともに、当該スレーブアーム１０の動作に従って動力部の位置検出器５から発せられる検出信号に応じて、当該スレーブアーム１０が動作目標に到達するように、駆動信号の大きさや極性を制御する。
これにより、スレーブ制御回路１３は、マスターアーム２の操作対象として特定されたスレーブアーム１０等の動作を制御することができる。

本実施形態の手術支援システム１では、マスターアーム２の操作に対応して動作するスレーブアーム１０を特定してから特定されたスレーブアーム１０を動作させるので、マスターアーム２の数量よりも多くのスレーブアーム１０を切り替えて動作させることができる。たとえば、本実施形態では、２本のマスターアーム２を用いて４本のスレーブアーム１０を操作することができる。なお、マスターアーム２の数とスレーブアーム１０の数とが一致していても構わない。

本実施形態では、複数のスレーブアーム１０のうちの少なくとも１つには、処置対象の画像を取得する観察器具１５が取り付けられている。観察器具１５としては、たとえば医療用内視鏡装置など、公知の観察器具１５を適宜採用することができる。本実施形態では、観察器具１５によって取得された画像は、スレーブ制御回路１３を介して画像処理回路１６へ画像信号として出力される。

画像処理回路１６は、スレーブ制御回路１３から出力された画像信号に対して画像処理を施して、ディスプレイ１９（操作者用ディスプレイ１７や助手用ディスプレイ１８）に表示させる画像データを生成する。
操作者用ディスプレイ１７及び助手用ディスプレイ１８は、例えば液晶ディスプレイで構成されており、画像処理回路１６において生成された画像データに基づく画像を表示する。

図２は、手術支援システム１に設けられた処置具２０を示す側面図である。図３は、処置具２０の断面図である。図４は、処置具２０における処置部の先端の拡大断面図である。
図２及び図３に示すように、処置具２０は、いわゆる外科用手術器であり、駆動源２１と、本体部２４と、屈曲部２８を有する処置部４０と、変位量検出機構５２とを備える。

駆動源２１は、例えばサーボモータを備え、スレーブ制御回路１３によって動作が制御され、処置部４０を作動させる駆動力を発する。駆動源２１にはロッド２２の一端が固定されており、駆動源２１はロッド２２の中心軸線方向へロッド２２を進退移動させる。ロッド２２の他端は、屈曲部２８よりも駆動源２１側の範囲内に位置している。ロッド２２の他端には、可撓性を有する駆動ワイヤ２３の一端が固定されている。駆動ワイヤ２３の他端は、後述する連結部材４２に接続されている。駆動ワイヤ２３と連結部材４２とは、たとえば溶接などによって固定されている。ロッド２２と駆動ワイヤ２３とによって本発明の駆動力伝達部材が構成されており、駆動源２１が発した駆動力は、駆動源２１に連結された駆動力伝達部材を介して処置部４０へと伝達されるようになっている。

本体部２４は、両端が開口された筒状に形成されており、一端が駆動源２１に固定されているとともに他端が屈曲部２８に固定されている。本体部２４の内部には、上述のロッド２２及び駆動ワイヤ２３と、駆動ワイヤ２３が挿通された駆動用ガイド部材２５と、センシング用ワイヤ２６（作動量検出部材）と、センシング用ワイヤ２６が挿通された検出用ガイド部材２７とが設けられている。

駆動用ガイド部材２５は、本体部２４内における駆動ワイヤ２３の経路を規定して駆動ワイヤ２３をガイドする筒状部材である。駆動用ガイド部材２５は、たとえばコイルパイプによって形成されている。
センシング用ワイヤ２６は、後述する固定部４６に一端が固定され、他端が駆動源２１内に配置されたワイヤである。本実施形態では、センシング用ワイヤ２６は金属線材によって構成されている。
検出用ガイド部材２７は、本体部２４内におけるセンシング用ワイヤ２６の経路を規定してセンシング用ワイヤ２６をガイドする筒状部材である。検出用ガイド部材２７は、たとえばコイルパイプや金属パイプによって形成されている。また、検出用ガイド部材２７の内面とセンシング用ワイヤ２６の外面とは、互いの摩擦が小さくなるような表面処理等が施されていてもよい。
駆動用ガイド部材２５と検出用ガイド部材２７とは、互いに干渉しないように離れた位置に設けられており、屈曲部２８においては、互いに平行に配置されている。

屈曲部２８は、略筒状に形成された中間支持部材２９と、互いに９０度ずれた状態で中間支持部材２９の端部にそれぞれ配置された２つの屈曲軸３０（第一屈曲軸３０ａ、第二屈曲軸３０ｂ）とを有している。本実施形態では、処置部４０の先端に近い側に設けられた屈曲軸３０（第一屈曲軸３０ａ）は、処置部４０を開閉動作させるための後述する開閉軸４１ｃと平行となっている。

図５は、処置具２０における駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６との位置関係を示す模式図である。
図３および図５に示すように、第一屈曲軸３０ａと第二屈曲軸３０ｂとのそれぞれの近傍において、互いに平行な駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６との中央線Ｍは、第一屈曲軸３０ａの中心軸線Ｏ１と交差し、且つ第二屈曲軸３０ｂの中心軸線Ｏ２と交差する。このような位置関係にすることで、固定部４６に近い第一屈曲軸３０ａ付近で、駆動ワイヤ、センシング用ワイヤが屈曲方向によって曲げ半径が違うことが避けられ、ワイヤへの屈曲による影響が屈曲方向によって異なることを避けることができる。なお、本明細書においては、駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とを見やすくするために、実際には重なって図示されるべき駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６と紙面上下方向にずらして図示している。

図３に示すように、屈曲部２８は、本体部２４内に配された屈曲用ワイヤ（不図示）、及び駆動源２１とは別に設けられた駆動源（不図示）によって、駆動源２１側に対して処置部４０の先端側が２つの屈曲軸３０を中心として回動するように屈曲される。

また、処置部４０は、開閉軸４１ｃを回動の中心として互いに回動可能な一対のジョー４１と、一対のジョー４１に連結された連結部材（連結部）４２と、一対のジョー４１を開閉軸４１ｃを介して支持し、第一屈曲軸３０ａの中心軸線回りに回動可能に第一屈曲軸３０ａに取り付けられた支持部材４８とを備える。

一対のジョー４１は、たとえば患者Ｐ（図１参照）の組織を把持したり、縫合糸や針を把持したりする目的で設けられている。一対のジョー４１の各々は、開閉軸４１ｃ部分において折れ曲がった形状を有し、対向して配置されている。

図４に示すように、連結部材４２は、一対のジョー４１における屈曲部２８側に位置する端部４１ｂ（一対のジョー４１の基端部）のそれぞれにピン４３によって回動可能に連結された一対のリンク４４と、一対のリンク４４のそれぞれにピン４５によって回動可能に連結された固定部４６とを備える。一対のジョー４１と一対のリンク４４とをそれぞれ連結するピン４３と、一対のリンク４４と固定部４６とを連結するピン４５とは、いずれも開閉軸４１ｃと平行に中心軸線が延びる略円柱状の部材である。

固定部４６には、駆動力伝達部材を構成する駆動ワイヤ２３の端部と、センシング用ワイヤ２６の端部とが共に固定されている。固定部４６と駆動ワイヤ２３との固定位置Ｐ１と、固定部４６とセンシング用ワイヤ２６との固定位置Ｐ２とは、屈曲部２８の第二屈曲軸３０ｂが延びる方向に並んでいる。

本実施形態では、一対のジョー４１と一対のリンク４４とを固定する各ピン４３は、一対のリンク４４と固定部４６とを連結するピン４５よりも屈曲部２８に近い位置に配置されている。このため、固定部４６が屈曲部２８側へ移動すると、各ピン４３の間隔が開くように一対のジョー４１の基端部が移動される。また、一対のジョー４１が閉じられている状態における各ピン４３の距離Ｘ１は、ピン４３とピン４５との間の距離Ｘ２の２倍よりも短く設定されている。このため、固定部４６が屈曲部２８側へ移動されても、ピン４５が各ピン４３よりも屈曲部２８側へ移動されることはない。このとき、ジョー４１の先端４１ａ側において、対向する面によって把持対象物を挟み込む力がかかるようになっている。

さらに、ピン４３、４５によって連結された一対のリンク４４は、トグル機構（倍力機構）を構成している。このため、ジョー４１の先端４１ａ側を閉じるために駆動ワイヤ２３を牽引するときに、駆動ワイヤ２３を介して伝達された駆動力は、当該トグル機構によって減速されて一対のジョー４１へと出力される。その結果、駆動源２１が発する駆動力よりも大きな力でジョー４１を閉じることができる。

一対のリンク４４及び固定部４６は、たとえば一対のジョー４１と同程度の剛性を有する部材であり、駆動ワイヤ２３を介して伝達された駆動力によっては変形しないようになっている。
このように、連結部材４２は、ロッド２２及び駆動ワイヤ２３を介して駆動源２１から伝達された駆動力を処置部４０の動作に変換するリンクとして機能する。

支持部材４８は、開閉軸４１ｃの両端を支持する軸支持部４９と、固定部４６に設けられたピン４５を移動可能に支持する長孔部５０と、駆動用ガイド部材２５及び検出用ガイド部材２７を固定支持するガイド固定部５１とを有している。本実施形態では、支持部材４８には、屈曲部２８の第一屈曲軸３０ａとなる円柱状の突起４８ａが外面に一対形成されており、屈曲部２８の中間支持部材２９には、支持部材４８に形成された突起４８ａが挿通された孔２９ａ（図２参照）が設けられている。

ガイド固定部５１は、駆動用ガイド部材２５から固定部４６へ向かう駆動ワイヤ２３が、駆動用ガイド部材２５の先端から固定位置Ｐ１へ向かう直線状となるように、駆動用ガイド部材２５を固定支持している。また、ガイド固定部５１は、検出用ガイド部材２７から固定部４６へ向かうセンシング用ワイヤ２６が、検出用ガイド部材２７の先端から固定位置Ｐ２へ向かう直線状となるように、検出用ガイド部材２７を固定支持している。
さらに、ガイド固定部５１は、駆動用ガイド部材２５と固定部４６との間及び検出用ガイド部材２７と固定部４６との間において駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とが平行となるように、駆動用ガイド部材２５と検出用ガイド部材２７とを固定支持している。

図３に示すように、変位量検出機構５２は、センシング用ワイヤ２６の基端（固定部４６に固定されていない側の端）の変位量を検出するセンサ５３と、センサ５３によって検出された変位量を出力する図示しない出力部とを備える。変位量検出機構５２のセンサ５３は、金属線材によって構成されたセンシング用ワイヤ２６のセンサ５３に対する位置が変化することによる磁気の変化を検出する磁気センサである。センサ５３によって検出されるセンシング用ワイヤ２６の変位量は、一対のジョー４１の開閉に対応して変化する。このため、センサ５３は、センシング用ワイヤ２６の変位量を検出することによって一対のジョー４１の開閉状態を検出することができる。

変位量検出機構５２の出力部は、センサ５３によって検出された変位量をスレーブ制御回路１３へと出力する。スレーブ制御回路１３では、変位量検出機構５２の出力部から出力された変位量に基づいて駆動源２１の駆動状態を制御する。

次に、処置具２０、スレーブアーム１０（マニピュレータ）及び手術支援システム１の作用について説明する。
手術支援システム１は、スレーブアーム１０に処置具２０が取り付けられた状態で使用される。
手術支援システム１の操作者Ｏｐは、マスターアーム２を操作して、スレーブアーム１０及び処置具２０を遠隔操作する。処置具２０の使用時には、スレーブ制御回路１３によって駆動源２１が駆動され、駆動源２１に接続されたロッド２２が進退移動される。すると、ロッド２２に固定された駆動ワイヤ２３もロッド２２と一体に進退移動されて、駆動ワイヤ２３に固定された固定部４６も進退移動される。固定部４６が進退移動されることによって、一対のジョー４１は開閉動作される。

一対のジョー４１を閉じる動作をさせるときには、駆動ワイヤ２３が駆動源２１によって牽引されるので、駆動ワイヤ２３には牽引力がかかる。牽引力がかかった駆動ワイヤ２３は、牽引力によって僅かに伸びる場合がある。したがって、駆動源２１によって実際に牽引した駆動ワイヤ２３の牽引量と、駆動ワイヤ２３が固定部４６を牽引する牽引量との間には、駆動ワイヤ２３の伸びの分だけズレが生じる可能性がある。特に、一対のジョー４１の先端側において処置対象となる組織が挟み込まれている状態では、組織を把持するための強い牽引力が駆動ワイヤ２３にかかることで、駆動ワイヤ２３の伸びによる上記ズレは一層顕著となる。

駆動ワイヤ２３によって固定部４６が牽引されると、固定部４６に固定されたセンシング用ワイヤ２６は、駆動源２１側へと押される。センシング用ワイヤ２６は固定部４６により移動されるだけであり固定部４６以外には固定されていないから、センシング用ワイヤ２６には、センシング用ワイヤ２６に伸びを生じさせるほどの力はかからない。センシング用ワイヤ２６は、駆動ワイヤ２３の伸びの影響を受けることなく、固定部４６の変位量に応じて移動する。

変位量検出機構５２のセンサ５３は、センシング用ワイヤ２６の変位量を検出し、センサ５３からの出力を受けたスレーブ制御回路１３は、一対のジョー４１の開閉状態を検出する。このとき、スレーブ制御回路１３によって検出された一対のジョー４１の開閉状態は、駆動ワイヤ２３の伸びによって生じる駆動ワイヤ２３の牽引量と固定部４６の移動量とのズレの影響を受けない。すなわち、一対のジョー４１の開閉状態が精度よく検出される。

また、処置具２０の使用時には、屈曲部２８が屈曲された状態で一対のジョー４１を開閉させる場合もある。この場合、駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とは共に屈曲軸３０において屈曲される。本実施形態では、屈曲部２８が屈曲されても屈曲部２８が直線状態であっても、屈曲部２８における駆動ワイヤ２３の経路長とセンシング用ワイヤ２６の経路長とのいずれも変化しない。このため、屈曲部２８の屈曲状態によらず、センシング用ワイヤ２６の変位量を検出することにより一対のジョー４１の開閉状態が精度良く検出される。

以上説明したように、本実施形態の処置具２０、スレーブアーム１０（マニピュレータ）、及び手術支援システム１によれば、一対のジョー４１を開閉動作させる連結部材４２の固定部４６に駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とがそれぞれ個別に固定されているので、駆動ワイヤ２３の伸びの影響を受けずに一対のジョー４１の動作がセンシング用ワイヤ２６の変位に精度良く反映される。その結果、処置部４０に設けられた一対のジョー４１の変位量を精度よく検出することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の処置具、マニピュレータ、及び手術支援システムについて説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態の処置具２０、マニピュレータ（スレーブアーム１０）、及び手術支援システム１と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略する。図６は、本実施形態の処置具、マニピュレータ及び手術支援システムにおける処置具の一部の構成を示す模式図である。

本実施形態では、屈曲部２８を屈曲させるための機構について詳述する。
図６に示すように、第一屈曲軸３０ａは、直径が互いに異なる２枚のプーリ（第一プーリ６１、第二プーリ６２）が同軸状に重ねられた形状を有する多段プーリ６０となっている。第一屈曲軸３０ａは、中間支持部材２９に対しては多段プーリ６０の回転軸回りに回動自在に支持されており、支持部材４８に対しては固定されている。

多段プーリ６０における直径が小さいほうのプーリ（第一プーリ６１）には、多段プーリ６０を回転させるための屈曲用ワイヤ６３が巻き掛けられている。第一プーリ６１の外周面の一部には、屈曲用ワイヤ６３の一部が固定されており、第一プーリ６１と屈曲用ワイヤ６３とがすべらないようになっている。多段プーリ６０における直径が大きいほうのプーリ（第二プーリ６２）の外周には、一端が多段プーリ６０に固定された屈曲検出ワイヤ６４が巻き掛けられている。

屈曲用ワイヤ６３は、第１実施形態で説明した駆動源２１とは別に設けられた駆動源２１Ａに接続されている。本実施形態では、駆動源２１Ａとしては、屈曲用ワイヤ６３が巻き掛けられる回転出力軸を有するサーボモータ等を採用することができる。

屈曲検出ワイヤ６４は、第１実施形態で説明した変位量検出機構５２と同様の変位量検出機構５２Ａによって変位量が検出されるワイヤである。本実施形態では、変位量検出機構５２Ａによって検出された変位量に基づいて、スレーブ制御回路１３において多段プーリ６０の回転量が検出される。

屈曲用ワイヤ６３は、駆動用ガイド部材２５と同様の屈曲用ガイド部材２５Ａに挿通されており、屈曲検出ワイヤ６４は、検出用ガイドと同様の屈曲検出用ガイド部材２７Ａに挿通されている。屈曲用ガイド部材２５Ａと屈曲検出用ガイド部材２７Ａとは、いずれも支持部材４８に固定されている。
さらに、屈曲用ガイド部材２５Ａから出て多段プーリ６０へ向かう屈曲用ワイヤ６３と、屈曲検出用ガイド部材２７Ａから出て多段プーリ６０へ向かう屈曲検出ワイヤ６４とは、何れも略直線的に、多段プーリ６０との接点へ向かって伸びており、各プーリの接線に沿っている。

本実施形態の処置具、マニピュレータ、及び手術支援システムの作用について、屈曲部２８の作用を中心に説明する。
本実施形態では、屈曲用ワイヤ６３が掛け回された第一プーリ６１よりも屈曲検出ワイヤ６４が掛け回された第二プーリ６２の方が直径が大きく形成されている。このため、屈曲用ワイヤ６３によって多段プーリ６０が回転されると、屈曲用ワイヤ６３の変位量よりも屈曲検出ワイヤ６４の変位量の方が大きい。また、第１実施形態と同様に、屈曲検出ワイヤ６４の変位量は、屈曲用ワイヤ６３に牽引力がかかった場合の屈曲用ワイヤ６３の伸びの影響を受けることなく、多段プーリ６０の回転量が反映される。

多段プーリ６０の回転量は、多段プーリ６０が固定された支持部材４８の、中間支持部材２９に対する屈曲角度となっている。すなわち、本実施形態では、屈曲用ワイヤ６３に牽引力がかかった場合の屈曲用ワイヤ６３の伸びの影響を受けることなく、中間支持部材２９に対する支持部材４８の屈曲角度を屈曲検出ワイヤ６４を用いて精度良く検出することができる。

また、本実施形態では、多段プーリ６０の回転軸が支点となり、直径が小さい第一プーリ６１の外周面に屈曲用ワイヤ６３が摩擦力により固定されている。さらに、直径が大きい第二プーリ６２の外周面には、屈曲検出ワイヤ６４が固定されている。このため、屈曲用ワイヤ６３の変位量に対する屈曲検出ワイヤ６４の変位量を大きくすることができ、変位量検出機構５２Ａにおける検出の分解能を高めることができる。また、多段プーリ６０を構成する各プーリの直径の比率を最適化すれば、変位量検出機構５２Ａの検出可能範囲（ダイナミックレンジ）の広い領域を検出に利用することができ、ノイズ等の影響を受けにくく、検出精度を高めることができる。

なお、第二屈曲軸３０ｂに対しても、本実施形態と同様に多段プーリ６０を用いた構成を適用することができる。
さらに、開閉軸４１ｃに対しても、本実施形態と同様に多段プーリ６０を用いた構成を適用することができる。

（変形例）
次に、上記第２実施形態の変形例について説明する。図７は、本変形例の構成を示す模式図である。
本変形例では、第一屈曲軸３０ａ（図２参照）は、第２実施形態で説明した多段プーリ６０ではなく、図７に示すように、第一屈曲軸３０ａの中心軸線と直交する一方向に延びて形成された梃子部７０である点が異なっている。梃子部７０は、第一屈曲軸３０ａの中心軸線Ｏ１が支点となり、梃子部７０の長手方向に支点から等距離（第一距離Ｌ１）となる２点で屈曲用ワイヤ６３と固定されている。さらに、屈曲用ワイヤ６３と梃子部７０との固定点と支点との距離（第一距離Ｌ１）よりも長い第二距離Ｌ２だけ支点（中心軸線Ｏ１）から離れた位置に、屈曲検出ワイヤ６４が固定されている。
本変形例でも第２実施形態と同様の効果を奏する。
また、本変形例の場合には、梃子部７０は棒状であるので、第２実施形態で説明した円板状の多段プーリ６０よりもコンパクトな構成とすることができる。
さらに、本変形例では、屈曲用ワイヤ６３が梃子部７０に固定されているので、上記第２実施形態における第一プーリ６１と屈曲用ワイヤ６３との接触面積よりも小さい接触面積で第一プーリ６１と屈曲用ワイヤ６３とが接触している。このため、摩擦による駆動力の損失が少ない。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の処置具、マニピュレータ及び手術支援システムについて説明する。本実施形態では、上述の各実施形態で説明した処置具２０とは構成が異なる処置具１２０を有している点が異なっている。

図８は、手術支援システム１に設けられた処置具１２０を示す側面図である。図９は、処置具１２０の断面図である。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、処置部４０の拡大図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は底面図である。

図８及び図９に示すように、処置具１２０は、いわゆる外科用手術器であり、駆動源２１、本体部２４、処置部４０、及び変位量検出機構５２を備える。さらに、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、処置部４０は、第１実施形態で説明した連結部４２に代えて、一対のジョー４１に連結された連結部１４２を有している。なお、図９においては、駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とを見やすくするために、実際には重なって図示されるべき駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６と紙面上下方向にずらして図示している。

連結部１４２は、連結部材４２Ａ（第一連結部材）及びセンシングリンク４７（第二連結部材）を有している。
連結部材４２Ａは、第１実施形態で説明した一対のリンク４４と、一対のリンク４４のそれぞれにピン４５によって回動可能に連結された固定部４６Ａとを備える。

固定部４６Ａは、駆動ワイヤ２３の端部が固定されている。また、本実施形態では、固定部４６Ａにはセンシング用ワイヤ２６は固定されていない点で上述の第１実施形態と異なっている。

図１１は、センシングリンク４７の構成を示す側面図である。
図１０（Ｂ）及び図１１に示すように、センシングリンク４７は、ピン４５が挿通される貫通孔を有する剛体であり、ピン４５を介して駆動源２１からの駆動力が伝達される。また、たとえば一対のジョー４１の先端が駆動源２１からの駆動力以外の外力を受けて開閉された場合に、当該外力が、一対のジョー４１、ピン４３、一対のリンク４４、ピン４５、センシングリンク４７にこの順に伝わり、センシングリンク４７が移動される。
図１０（Ｂ）に示すように、センシングリンク４７と固定部４６Ａとはピン４５によって連結されているので、センシングリンク４７と固定部４６Ａとは、僅かな遊びによるズレはあるものの概ね一体に動作する。すなわち、一対のジョー４１を開閉動作させた場合には、センシングリンク４７の変位量は固定部４６Ａの変位量と実質的に等しい。

ガイド固定部５１は、駆動用ガイド部材２５から固定部４６Ａへ向かう駆動ワイヤ２３が、駆動用ガイド部材２５の先端から固定部４６Ａ上の固定位置Ｐ１へ向かう直線状となるように、駆動用ガイド部材２５を固定支持している。また、ガイド固定部５１は、検出用ガイド部材２７からセンシングリンク４７へ向かうセンシング用ワイヤ２６が、検出用ガイド部材２７の先端からセンシングリンク４７上の固定位置Ｐ２へ向かう直線状となるように、検出用ガイド部材２７を固定支持している。
さらに、ガイド固定部５１は、駆動用ガイド部材２５と固定部４６Ａとの間及び検出用ガイド部材２７とセンシングリンク４７との間において駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とが平行となるように、駆動用ガイド部材２５と検出用ガイド部材２７とを固定支持している。

次に、処置具１２０、スレーブアーム１０（マニピュレータ）及び手術支援システム１の作用について、上述の第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

駆動ワイヤ２３によって固定部４６Ａが牽引されると、ピン４５を介して固定部４６Ａと連結されたセンシングリンク４７は、固定部４６Ａと一体に移動する。ピン４５を介して固定部４６Ａとセンシングリンク４７とが連結されていることにより固定部４６Ａとセンシングリンク４７との間には僅かな遊び（クリアランス）があるが、駆動ワイヤ２３にかかる牽引力による駆動ワイヤ２３の伸びに対して当該遊びは十分に小さい。

センシングリンク４７に固定されたセンシング用ワイヤ２６は、駆動源２１側へと押される。センシング用ワイヤ２６はセンシングリンク４７により移動されるだけでありセンシングリンク４７以外には固定されていないから、センシング用ワイヤ２６には、センシング用ワイヤ２６に伸びを生じさせるほどの力はかからない。センシング用ワイヤ２６は、駆動ワイヤ２３の伸びの影響を受けることなく、センシングリンク４７の変位量に応じて移動する。センシングリンク４７の変位量は固定部４６Ａの変位量と実質的に等しいので、本実施形態では、センシング用ワイヤ２６は、固定部４６Ａの変位量に応じて移動しているともいえる。

変位量検出機構５２のセンサ５３は、センシング用ワイヤ２６の変位量を検出し、センサ５３からの出力を受けたスレーブ制御回路１３は、一対のジョー４１の開閉状態を検出する。このとき、スレーブ制御回路１３によって検出された一対のジョー４１の開閉状態は、駆動ワイヤ２３の伸びによって生じる駆動ワイヤ２３の牽引量と固定部４６Ａの移動量とのズレの影響を受けない。すなわち、一対のジョー４１の開閉状態が精度よく検出される。

また、処置具１２０の使用時には、屈曲部２８が屈曲された状態で一対のジョー４１を開閉させる場合もある。この場合、駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とは共に屈曲軸３０において屈曲される。本実施形態では、屈曲部２８が屈曲されても屈曲部２８が直線状態であっても、屈曲部２８における駆動ワイヤ２３の経路長とセンシング用ワイヤ２６の経路長とのいずれも変化しない。このため、屈曲部２８の屈曲状態によらず、センシング用ワイヤ２６の変位量を検出することにより一対のジョー４１の開閉状態が精度良く検出される。

以上説明したように、本実施形態の処置具１２０、スレーブアーム１０（マニピュレータ）、及び手術支援システム１によれば、一対のジョー４１を開閉動作させる連結部材４２Ａの固定部４６Ａに駆動ワイヤ２３が固定され、固定部４６Ａと一体に動作するように固定部４６Ａと連結されたセンシングリンク４７にセンシング用ワイヤ２６が固定されている。このため、駆動ワイヤ２３の伸びの影響を受けずに一対のジョー４１の動作がセンシング用ワイヤ２６の変位に精度良く反映される。その結果、処置部４０に設けられた一対のジョー４１の変位量を精度よく検出することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態の処置具、マニピュレータ、及び手術支援システムについて説明する。図１２は、本実施形態の処置具、マニピュレータ及び手術支援システムにおける処置部の一部の構成を示す模式図である。

本実施形態では、屈曲部２８を屈曲させるための機構について詳述する。
図１２に示すように、第一屈曲軸３０ａは、直径が互いに異なる２枚のプーリ（第一プーリ１６１、第二プーリ１６２）が連結された形状を有するプーリ群１６０となっている。第一屈曲軸３０ａの中心軸線は、第一プーリ１６１の回転中心と一致している。
第一プーリ１６１は、中間支持部材２９に対しては第一プーリ１６１の回転中心回りに回動自在に支持されており、支持部材４８に対しては固定されている。第一プーリ１６１には、プーリ群１６０を回転させるための屈曲用ワイヤ６３が巻き掛けられている。

プーリ群１６０における直径が大きいほうのプーリ（第二プーリ１６２）は、第一プーリ１６１の外周面と摩擦係合する円柱状の係合部１６２ａと、係合部１６２ａと同軸をなす円板状の本体１６２ｂとを有する。本体１６２ｂの外周には、一端が本体１６２ｂに固定された屈曲検出ワイヤ６４が巻き掛けられている。
第二プーリ１６２は、支持部材４８に対して回転自在に連結されている。これにより、第一プーリ１６１が回転されることによって第二プーリ１６２も回転される。

本実施形態では、第一プーリ１６１の回転中心（支点）から屈曲用ワイヤ６３の固定位置（第一プーリ１６１の外周面）までの距離（第一距離Ｌ１１）よりも、第二プーリ１６２の回転中心（支点）から屈曲検出ワイヤ６４の固定位置（本体１６２ｂの外周面）までの距離（第二距離Ｌ１２）が長い。
さらに、第一プーリ１６１の直径は、第二プーリ１６２の係合部１６２ａの直径よりも大きく設定されており、第一プーリ１６１を回転させたとき、第一プーリ１６１の回転角度よりも第二プーリ１６２の回転角度の方が大きくなる。
このため、本実施形態では、屈曲用ワイヤ６３の変位量に対して屈曲検出ワイヤ６４の変位量が大きい。

屈曲用ワイヤ６３は、第１実施形態で説明した駆動源２１とは別に設けられた駆動源２１Ａに接続されている。本実施形態では、駆動源２１Ａとしては、屈曲用ワイヤ６３が巻き掛けられる回転出力軸を有するサーボモータ等を採用することができる。

屈曲検出ワイヤ６４は、第２実施形態で説明した変位量検出機構５２Ａによって変位量が検出されるワイヤである。本実施形態では、変位量検出機構５２Ａによって検出された変位量に基づいて、スレーブ制御回路１３においてプーリ群１６０の回転量が検出される。

屈曲用ワイヤ６３は、駆動用ガイド部材２５と同様の屈曲用ガイド部材２５Ａに挿通されており、屈曲検出ワイヤ６４は、検出用ガイドと同様の屈曲検出用ガイド部材２７Ａに挿通されている。屈曲用ガイド部材２５Ａと屈曲検出用ガイド部材２７Ａとは、いずれも支持部材４８に固定されている。
さらに、屈曲用ガイド部材２５Ａから出て第一プーリ１６１へ向かう屈曲用ワイヤ６３と、屈曲検出用ガイド部材２７Ａから出て第二プーリ１６２の本体１６２ｂへ向かう屈曲検出ワイヤ６４とは、何れも略直線的に、各プーリとの接点へ向かって伸びており、各プーリの接線に沿っている。

本実施形態の処置具、マニピュレータ、及び手術支援システムの作用について、屈曲部２８の作用を中心に説明する。
本実施形態では、屈曲用ワイヤ６３が掛け回された第一プーリ１６１よりも屈曲検出ワイヤ６４が掛け回された第二プーリ１６２の方が直径が大きく形成されている。また、第一プーリ１６１と第二プーリ１６２とは、第一プーリ１６１の回転角度に対して第二プーリ１６２の回転角度の方が大きくなるように係合部６２ａによって係合されている。このため、屈曲用ワイヤ６３によって第一プーリ１６１が回転されると、屈曲用ワイヤ６３の変位量よりも屈曲検出ワイヤ６４の変位量の方が大きくなる。つまり、プーリ群１６０は、屈曲用ワイヤ６３の移動量に対して屈曲検出ワイヤ６４の移動量を増幅する増幅機構となっている。また、第１実施形態と同様に、屈曲検出ワイヤ６４の変位量は、屈曲用ワイヤ６３に牽引力がかかった場合の屈曲用ワイヤ６３の伸びの影響を受けることなく、第二プーリ１６２の回転量が反映される。

第一プーリ１６１の回転量は、第一プーリ１６１が固定された支持部材４８の、中間支持部材２９に対する屈曲角度となっている。また、第一プーリ１６１と第二プーリ１６２とは摩擦係合されている。第二プーリ１６２は、中間支持部材２９に対する支持部材４８の屈曲角度を反映した回転量で回転される。すなわち、本実施形態では、屈曲用ワイヤ６３に牽引力がかかった場合の屈曲用ワイヤ６３の伸びの影響を受けることなく、中間支持部材２９に対する支持部材４８の屈曲角度を屈曲検出ワイヤ６４を用いて精度良く検出することができる。

また、本実施形態では、屈曲用ワイヤ６３の変位量に対する屈曲検出ワイヤ６４の変位量を大きくすることができ、変位量検出機構５２Ａにおける検出の分解能を高めることができる。また、プーリ群１６０を構成する各プーリの直径の比率や、第一プーリ１６１から第二プーリ１６２へ駆動力を伝達する際の減速比を最適化すれば、変位量検出機構５２Ａの検出可能範囲（ダイナミックレンジ）の広い領域を検出に利用することができ、ノイズ等の影響を受けにくく、検出精度を高めることができる。

なお、第二屈曲軸３０ｂに対しても、本実施形態と同様にプーリ群１６０を用いた構成を適用することができる。
さらに、開閉軸４１ｃに対しても、本実施形態と同様にプーリ群１６０を用いた構成を適用することができる。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態の処置具、マニピュレータ及び手術支援システムについて説明する。図１３は、本実施形態の処置具の一部の構成を示す模式図である。

図１３に示すように、本実施形態では、上述の第３実施形態で説明した処置具１２０とは構成が異なる処置具２２０を有している点が異なっている。
処置具２２０は、連結部４２Ａが、固定部４６Ａ及びセンシングリンク４７に代えて、永久磁石１４６Ａを有する固定部１４６と、永久磁石１４７Ａを有するセンシングリンク１４７とを有している。固定部１４６に設けられた永久磁石１４６Ａとセンシングリンク１４７に設けられた永久磁石１４７Ａとは、互いに引き合う向きとなるように磁極が配置されている。また、センシングリンク１４７には、上述の第３実施形態と同様に、センシング用ワイヤ２６が固定されている。

本実施形態では、固定部１４６が駆動ワイヤ２３により進退移動されると、固定部１４６に設けられた永久磁石１４６Ａの磁力によりセンシングリンク１４７に設けられた永久磁石１４７Ａが引き寄せられる。これにより、固定部１４６の移動と連動してセンシングリンク１４７が移動する。すなわち、本実施形態では、固定部１４６とセンシングリンク１４７とは磁力により非接触状態で連結されており、駆動源２１からの駆動力を、磁力を用いて固定部１４６からセンシングリンク１４７へ伝達する。その結果、センシングリンク１４７に固定されたセンシング用ワイヤ２６はセンシングリンク１４７と一体に移動され、上述の第３実施形態と同様に変位量検出機構５２により移動量が検出される。

このような構成であっても、上述の第３実施形態と同様の効果を奏する。また、本実施形態では、固定部１４６とセンシングリンク１４７とが非接触状態で駆動力を伝達することができる。このため、処置具２２０を滅菌する場合に、薬液や滅菌用ガスが侵入するための隙間が大きく、滅菌しやすい。

（変形例５−１）
次に、本実施形態の処置具２２０の変形例について説明する。図１４は、本実施形態の処置具の変形例の構成を示す模式図である。
図１４に示すように、本変形例では、処置部４０は、固定部１４６及びセンシングリンク１４７に代えて、円板状に形成され永久磁石１４６Ａを有する第一プーリ２６１と、円板状に形成され永久磁石１４７Ａを有する第二プーリ２６２を有している。第一プーリ２６１と第二プーリ２６２とは、第２実施形態で説明した第一プーリ６１及び第二プーリ６２と同様に回転中心が同軸状となるように配置されている。また、第一プーリ２６１と第二プーリ２６２とは同径である。

また、本変形例における第一プーリ２６１と第二プーリ２６２とは互いに固定されてはおらず、駆動源２１から発せられ駆動ワイヤ２３を通じて伝達された駆動力を第一プーリ２６１から第二プーリ２６２へ伝達できるように、永久磁石１４６Ａ、１４７Ａが引き合う磁力によって連結されている。
本変形例では、第一プーリ２６１と第二プーリ２６２とは磁力によって非接触状態で連結されている。このような構成であっても、上述の第２実施形態と同様の効果を奏する。

なお、第一プーリ２６１における永久磁石１４６Ａの配置や、第二プーリ２６２における永久磁石１４７Ａの配置は、上述の構成には限られない。例えば図１５に示すように、第一プーリ２６１の周縁に複数の磁石片１４６Ａａが配され、第二プーリ２６２の周縁に複数の磁石片１４７Ａａが配されていてもよい。この場合、第一プーリ２６１上で隣接する磁石片１４６Ａａは互いに磁極の向きが逆に配置されており、第二プーリ２６２上で隣接する磁石片１４７Ａａは互いに磁極の向きが逆に配置されていてもよい（図１５には、磁極の向きの一例が「Ｎ」「Ｓ」で示されている。）。このような構成とすることで、磁石片１４６Ａａと磁石片１４７Ａａとが引き合う力及び反発する力を用いて駆動力を伝達することができる。

また、永久磁石１４６Ａ、１４７Ａに代えて、電磁石が採用されていてもよい。

また、永久磁石１４６Ａ、１４７Ａによる磁力を用いて駆動力を伝達することに代えて、静電気の力によって互いに引き合う静電チャックを採用することもできる。この場合、駆動力を伝達する際に第一プーリと第二プーリとが接するように引き付けられるようになっていてもよいし、駆動力を伝達する際においても第一プーリと第二プーリとが非接触状態となっていてもよい。

（変形例５−２）
次に、本実施形態の他の変形例について説明する。図１６は、本変形例の構成を示す模式図である。
本変形例では、一対のジョー４１のそれぞれに対して、第一プーリ２６１及び第二プーリ２６２の組が設けられている。このような構成を有していると、一対のジョー４１における各ジョーを独立して移動させることができる。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態の処置具、マニピュレータ及び手術支援システムについて説明する。図１７は、本実施形態の処置具の一部の構成を示す模式図である。
本実施形態では、第一プーリ６１及び第二プーリ６２が設けられていた第２実施形態の構成に代えて、駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とが共に固定されたプーリ３６０が設けられた構成となっている。
なお、駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とは、別体のワイヤである必要はなく、一本のワイヤの中間部がプーリ３６０の周縁部に固定されていれば、当該一本のワイヤが駆動ワイヤ２３及びセンシング用ワイヤ２６として機能する。本実施形態では、一本のワイヤＷがピン３６１に巻かれた状態でピン３６１に対してロウ付けあるいは溶接により固定され、ピン３６１がプーリ３６０に嵌め込まれることにより、ワイヤＷがプーリ３６０に固定されている。なお、ワイヤＷとプーリ３６０との固定方法はピン３６１を使用する方法には限られない。例えば、ワイヤＷの外周面をプーリ３６０の外面に溶接、半田付け、あるいはロウ付けによって固定してもよい。

本実施形態では、駆動ワイヤ２３を押し引きすることによってプーリ２６０を回動させて、上述の第２実施形態や第４実施形態と同様に一対のジョー４１を開閉させる。このとき、プーリ３６０にセンシング用ワイヤ２６が固定されているので、センシング用ワイヤ２６はプーリ３６０と一体に移動される。さらに、センシング用ワイヤ２６がプーリ３６０に固定されているので、駆動ワイヤ２３が牽引された場合にも、センシング用ワイヤ２６がプーリ３６０に固定された状態である限りは、センシング用ワイヤ２６には牽引力が伝わらない。本実施形態においても、上述の各実施形態と同様の効果を奏する。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
たとえば、上述の第１実施形態では、第一屈曲軸３０ａの中心軸線と、第二屈曲軸３０ｂの中心軸線との両方に直交するように駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６が引き回されている例が開示されているが、第一屈曲軸３０ａや第二屈曲軸３０ｂが中間支持部材２９の長手方向（軸方向）と直交方向に伸びる柱状部材である場合には、柱状部材（第一屈曲軸３０ａ）の外周に沿って、柱状部材（第一屈曲軸３０ａ）の中心軸線Ｏ１に対してねじれの位置となるように駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とが互いに略等しく近接されて引き回されていてもよい（図１８参照）。この場合には、固定部４６に近い第一屈曲軸３０a付近で、駆動ワイヤ２３、センシング用ワイヤ２６が屈曲方向によって曲げ半径が違うことが避けられ、ワイヤ２３，２６への屈曲による影響が屈曲方向によって異なることを避けることができる。尚、柱状部材に対するワイヤ２３，２６の投影面が垂直になるのも良い。この場合が特に効果がある。

また、上述の第３実施形態では、第一屈曲軸３０ａの中心軸線と、第二屈曲軸３０ｂの中心軸線との両方に直交するように駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６が引き回されている例が開示されているが、第一屈曲軸３０ａや第二屈曲軸３０ｂが中間支持部材２９の長手方向（軸方向）と直交方向に伸びる柱状部材である場合には、柱状部材（第一屈曲軸３０ａ）の外周に沿って、柱状部材（第一屈曲軸３０ａ）の中心軸線Ｏ１に対してねじれの位置となるように駆動ワイヤ２３とセンシング用ワイヤ２６とが互いに略等しく近接されて引き回されていてもよい（図１９参照）。この場合には、固定部４６Ａに近い第一屈曲軸３０ａ付近で、駆動ワイヤ２３、センシング用ワイヤ２６が屈曲方向によって曲げ半径が違うことが避けられ、ワイヤ２３，２６への屈曲による影響が屈曲方向によって異なることを避けることができる。尚、柱状部材に対するワイヤ２３，２６が延びる投影面が垂直になるのも良い。この場合が特に効果がある。

また、上述の第１実施形態では、固定部４６に駆動ワイヤ２３が直接固定されている例を示したが、固定部４６に対して駆動ワイヤ２３が間接的に固定されていても構わない。例えば、固定部４６及び駆動ワイヤ２３に共に固定される中間部材を有していてもよい。また、例えば駆動ワイヤ２３が挿通される貫通孔が固定部４６に形成され、当該貫通孔に駆動ワイヤ２３が挿通された状態で駆動ワイヤ２３の端部が固定部４６に固定されてもよい。

また、上述の第１実施形態では、開閉機構として、トグル機構を例にとって説明したが、いわゆるパンタグラフ機構であってもよい。
また、上述の各実施形態では、処置部の連結部として、処置部である一対のジョー４１に対してリンク４４、固定部４６が設けられたものを例にとって説明したが、処置部と連結部材が一体であっても良い。この場合、例えば一対のジョー４１のうち一方を固定とし、他方が開閉可能とすれば、その他方のジョー４１の基端部が駆動ワイヤ２３、センシング用ワイヤ２６が固定される連結部材を成すことになり、ジョーと連結部材とは一体となる。

また、駆動ワイヤ及びセンシング用ワイヤの材質は、特に限定されない。たとえば、ステンレスやタングステンなどの金属製のワイヤや、ポリアリレートなどの樹脂製のワイヤを採用することができる。樹脂製のワイヤの変位量を磁気式のセンサによって検出する場合には、磁気式のセンサ付近に位置するワイヤに、金属製の細径パイプをかぶせたり、金属をコーティングしたり、金属製のワイヤを接続するなどの加工が施されていればよい。

また、上述の各実施形態では、センシング用ワイヤの変位を検出するセンサとして、磁気式のセンサが採用されている例を示したが、センシング用ワイヤの変位を検出するセンサは、磁気式には限られない。たとえば、センシング用ワイヤの変位を検出するセンサとして、光学式、静電容量式、またはポテンショメータなどを採用することもできる。

また、上述の各実施形態及びその変形例では、処置部に設けられた一対のジョーや屈曲部の動作を検出する例を示したが、スレーブアームの各関節の変位を検出するために本発明の構成を適用することもできる。

また、上述の各実施形態及びその変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。

１ 手術支援システム
２ マスターアーム
３ リンク機構
４ リンク部材
５ 位置検出器
６ 入力処理回路
７ 切替器
８ 押しボタンスイッチ
９ 手術台
１０ スレーブアーム
１１ 多自由度関節
１２ 位置検出器
１３ スレーブ制御回路
１４ 手術用動力伝達アダプタ
１５ 観察器具
１６ 画像処理回路
１９ ディスプレイ
２０，１２０ 処置具
２１，２１Ａ 駆動源
２２ ロッド（駆動力伝達部材）
２３ 駆動ワイヤ（駆動力伝達部材）
２４ 本体部
２５ 駆動用ガイド部材
２６ センシング用ワイヤ（作動量検出部材）
２７ 検出用ガイド部材
２８ 屈曲部
２９ 中間支持部材
３０ 屈曲軸
３０ａ 第一屈曲軸
３０ｂ 第二屈曲軸
４０ 処置部
４１ ジョー
４１ｃ 開閉軸
４２ 連結部（連結部材）
４２Ａ 連結部材（第一連結部材）
４３ ピン
４４ リンク
４５ ピン
４６，４６Ａ 固定部
４８ 支持部材
４７ センシングリンク（第二連結部材）
４９ 軸支持部
５０ 長孔部
５１ ガイド固定部
５２、５２Ａ 変位量検出機構
５３ センサ
６０ 多段プーリ
６１ 第一プーリ
６２ 第二プーリ
６３ 屈曲用ワイヤ（駆動力伝達部材）
６４ 屈曲検出ワイヤ（作動量検出部材）
７０ 梃子部
１４２ 連結部
１４６ 固定部
１４６Ａ 永久磁石
１４６Ａａ 磁石片
１４７ センシングリンク
１４７Ａ 永久磁石
１４７Ａａ 磁石片
１６０ プーリ群
１６１ 第一プーリ
１６２ 第二プーリ
２６１ 第一プーリ
２６２ 第二プーリ
３６０ プーリ
Ｌ１ 第一距離
Ｌ２ 第二距離
Ｌ１１ 第一距離
Ｌ１２ 第二距離
Ｏ１ 中心軸線
Ｏ２ 中心軸線
Ｏｐ 操作者
Ｐ 患者
Ｐ１ 固定位置
Ｐ２ 固定位置

Claims (8)

1. 駆動源が発する駆動力により処置部が作動する処置具であって、
   前記駆動源に連結された線状の駆動力伝達部材と、
   前記処置部に設けられ、前記駆動力伝達部材が接続され、前記駆動源から前記駆動力伝達部材を介して前記駆動力が伝達され該駆動力を前記処置部の動作に変換する連結部と、
   前記連結部により移動される線状の作動量検出部材と、
   を備え、
   前記連結部は、
   所定の支点を回動中心として回動可能であり前記所定の支点から第一距離だけ離間した外周に前記駆動力伝達部材が巻き掛けられた第一プーリと、
   前記第一プーリの回転中心と同軸状に回転中心を有して回動可能であり前記第一プーリよりも直径が大きく前記第一距離よりも長い第二距離だけ前記所定の支点から離間した外周に前記作動量検出部材が巻き掛けられた第二プーリと、
   を有し、
   前記駆動力伝達部材は、前記第一プーリに固定され、
   前記作動量検出部材は、前記第二プーリに固定されている
   ことを特徴とする処置具。
2. 請求項１に記載の処置具であって、
   前記駆動力伝達部材をガイドする駆動用ガイド部材と、
   前記作動量検出部材をガイドする検出用ガイド部材と、
   前記駆動用ガイド部材及び前記検出用ガイド部材を固定支持する支持部材と、
   を備えることを特徴とする処置具。
3. 請求項２に記載の処置具であって、
   前記支持部材は、
   前記駆動用ガイド部材から前記第一プーリへ向かう前記駆動力伝達部材が、前記駆動用ガイド部材の先端から前記駆動力伝達部材と前記第一プーリとの接点へ向かう直線状となるように、前記駆動用ガイド部材を固定支持し、
   前記検出用ガイド部材から前記第二プーリへ向かう前記作動量検出部材が、前記検出用ガイド部材の先端から前記作動量検出部材と前記第二プーリとの接点に向かう直線状となるように、前記検出用ガイド部材を固定支持する
   ことを特徴とする処置具。
4. 請求項２または３に記載の処置具であって、
   前記支持部材は、前記駆動用ガイド部材と前記第一プーリとの間及び前記検出用ガイド部材と前記第二プーリとの間において前記駆動力伝達部材と前記作動量検出部材とが平行となるように、前記駆動用ガイド部材と前記検出用ガイド部材とを固定支持していることを特徴とする処置具。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の処置具であって、
   前記駆動力伝達部材及び前記作動量検出部材がともに屈曲される屈曲部が前記処置部と前記駆動源との間に設けられ、
   前記屈曲部は、前記駆動源側に対して前記処置部側が所定の屈曲軸を中心として回動し、
   前記駆動力伝達部材及び前記作動量検出部材は、前記屈曲軸近傍において前記屈曲軸との距離が互いに略等しくなるように配置されていることを特徴とする処置具。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の処置具であって、
   前記駆動力伝達部材並びに前記作動量検出部材がワイヤであることを特徴とする処置具。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の処置具と、
   前記処置具が取り付けられたアームと、
   を備えることを特徴とするマニピュレータ。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の処置具を備える手術支援システム。

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