JP6153678B2 - マニピュレータ及びマニピュレータシステム - Google Patents

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Description

本発明は、関節を曲げることで湾曲し、様々な処置等を行うことのできるマニピュレータ及びマニピュレータシステムに関するものである。
例えば、患者の体腔内に処置具を挿入して、処置具先端をワイヤ等で牽引することで湾曲させ、体腔内の臓器を観察したり、治療をおこなったりするマニピュレータが広く用いられている。手術の際には、観察のための内視鏡、組織を把持する鉗子、又は組織を切除する電気メス等の複数の処置具が体腔内に挿入されることが多い。
従来、このようなマニピュレータにおいて、ガイドワイヤをベース部材の間で交差するように配置し、ガイドワイヤの端部を固定することで、ガイドワイヤがベース部材間の関節の動きを拘束しながら、ベース部材が転がり接触して動く構造が開示されている（特許文献１）。このような構造では、関節が曲がる際のベース部材が滑るような動きに対しては、その負荷をガイドワイヤが受けることになるので、ベース部材が滑ることはない。
米国特許第５７８４５４２号明細書
しかしながら、特許文献１に記載のマニピュレータの構造では、少なくとも３つのベース部材で２つの関節を構成する場合、ベース部材の間で交差するガイドワイヤの端部をそれぞれ固定する必要がある。したがって、４本のガイドワイヤを８箇所で固定しなければならず、部品点数が多くなり、構造が複雑化するので、組立に時間がかかっていた。
本発明は上記課題に着目してなされたものであり、部品点数が少なく、簡単な構造で、容易に組み立てることができ、円滑に作動することが可能なマニピュレータ及びマニピュレータシステムを提供する。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータは、
操作部と、
前記操作部の操作によって湾曲する湾曲部と、
を備え、
前記湾曲部は、
第１円弧状部を有する第１リンク部材と、
第２円弧状部を有する第２リンク部材と、
前記第１リンク部材と前記第２リンク部材の間に取り付けられる中間リンク部材と、
前記第１リンク部材と前記中間リンク部材とを連結する第１連結部材と、
前記第２リンク部材と前記中間リンク部材とを連結する第２連結部材と、
前記第１リンク部材の前記第１円弧状部から前記中間リンク部材の前記第１中間円弧状部の間で交差し巻き掛けられ、前記第２リンク部材の前記第２円弧状部から前記中間リンク部材の前記第２中間円弧状部の間で交差し巻き掛けられ、前記第１円弧状部と前記第１中間円弧状部及び前記第２円弧状部と前記第２中間円弧状部が転がり回転するように規定する規定部材と、
を備える
ことを特徴とする。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータは、
前記規定部材は、前記第１リンク部材の前記第１円弧状部と前記中間リンク部材の前記第１中間円弧状部の間で交差し、前記第２リンク部材の前記第２円弧状部と前記中間リンク部材の前記第２中間円弧状部の間で交差する線状部材である。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、
前記線状部材は、前記中間リンク部材に固着される。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、
前記線状部材は、前記第１リンク部材に固着される。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、
前記線状部材は、前記第２リンク部材に固着される。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、
前記線状部材の両端が前記中間リンク部材に固着される。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、
前記線状部材は、第１線状部材と、第２線状部材と、を有し、
前記第１線状部材は、
一端が前記第１リンク部材に固着され、
前記第１円弧状部から前記中間リンク部材の前記第１中間円弧状部に巻き掛けられ、
前記第１中間円弧状部から前記第２中間円弧状部に巻き掛けられ、
前記第２中間円弧状部から前記第２リンク部材の前記第２円弧状部に巻き掛けられ、
他端が前記第２リンク部材に固着され、
前記第２線状部材は、
一端が前記第１リンク部材に固着され、
前記第１円弧状部から前記中間リンク部材の前記第１中間円弧状部に巻き掛けられ、
前記第１中間円弧状部から前記第２中間円弧状部に巻き掛けられ、
前記第２中間円弧状部から前記第２リンク部材の前記第２円弧状部に巻き掛けられ、
他端が前記第２リンク部材に固着され、
前記第１線状部材と前記第２線状部材は、
前記第１リンク部材の前記第１円弧状部と前記中間リンク部材の前記第１中間円弧状部の間で交差し、
前記第２リンク部材の前記第２円弧状部と前記中間リンク部材の前記第２中間円弧状部の間で交差する。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、
前記線状部材は、前記中間リンク部材に形成された溝に配設される。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータでは、
前記中間リンク部材は、前記線状部材のテンションを調整するテンション調整部を有する。
本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムは、
前記湾曲部に処置具及び内視鏡を有する請求項１乃至９に記載のマニピュレータと、
前記内視鏡から得られた画像信号に対して画像処理を行う画像処理部と、
前記画像処理部から送信された映像信号を表示する表示部と、
を備える
ことを特徴とする。
この態様に係るマニピュレータ及びマニピュレータシステムによれば、部品点数が少なく、簡単な構造で、容易に組み立てることができ、円滑に作動することが可能となる。
本実施形態のマニピュレータを示す。 本実施形態のマニピュレータの湾曲部の一部を示す。 第１実施形態のマニピュレータの湾曲部の一部を示す。 第１実施形態のマニピュレータの湾曲部の作動例を示す。 第１実施形態の規定部材の巻き付け方法の他の例を示す。 第２実施形態のマニピュレータの湾曲部の一部の一例を示す。 第２実施形態の規定部材の巻き付け方法の他の例を示す。 第３実施形態のマニピュレータの湾曲部の一部を示す。 第４実施形態のマニピュレータの湾曲部の一部を示す。 第５実施形態のマニピュレータの湾曲部の一部を示す。 第６実施形態のマニピュレータの湾曲部の一部を示す。 第６実施形態の変形例のマニピュレータ１の湾曲部４の一部を示す。 規定部材の取り付けに関する構造の一例を示す。 規定部材のテンション調整に関する構造の一例を示す。 本実施形態のマニピュレータを適用したマニピュレータシステムを示す。 本実施形態のマニピュレータの先端部の一例を示す。 本実施形態のマニピュレータを適用したマニピュレータシステムのシステム構成図を示す。
以下、実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のマニピュレータ１を示す。
本実施形態のマニピュレータ１は、本体部２と、本体部２から延びる長尺部３と、長尺部３に接続される湾曲部４と、湾曲部４を動作させる動力を伝達するワイヤ等の動力伝達部５と、を備える。
本体部２は、動力伝達部５へ伝える動力を発生するモータ及びギヤ等からなる駆動部２ａと、駆動部２ａを操作する駆動操作部２ｂと、を有する。本体部２は、駆動部２ａを収納するケース状の部分である。第１実施形態では、本体部２から動力伝達部５を収納する長尺部３が延びる。長尺部３の先端には、長尺部３に対して屈曲又は湾曲可能な湾曲部４が取り付けられている。動力伝達部５は、ワイヤ等から構成される第１動力伝達部材５ａと第２動力伝達部材５ｂを有し、どちらも一端側が湾曲部４に取り付けられ、長尺部３の内部を挿通し、他端側が駆動部２ａに取り付けられる。
このような構造のマニピュレータ１は、通常時、駆動操作部２ｂを操作することで湾曲部４を湾曲させる。駆動操作部２ｂを操作すると、駆動部２ａが駆動する。駆動部２ａが発生する動力は、第１動力伝達部材５ａまたは第２動力伝達部材５ｂを引っ張る。引っ張られた動力伝達部５は、長尺部３内で移動し、湾曲部４の一方を引っ張る。そして、湾曲部４を湾曲させる。
図２は、第１実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４の一部を示す。
本実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４は、少なくとも１つの関節部１０を有する。関節部１０は、第１リンク部材１１と、第２リンク部材１２と、第１リンク部材１１と第２リンク部材１２の間に取り付けられる中間リンク部材１３と、第１リンク部材１１と中間リンク部材１３を連結する第１連結部材２１と、第２リンク部材１２と中間リンク部材１３を連結する第２連結部材２２と、第１リンク部材１１、第２リンク部材１２、及び中間リンク部材１３に巻き掛けられる線状部材等からなる規定部材３０と、を有する。なお、湾曲部４は、複数の関節部１０から形成されてもよい。
図３は、第１実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４の一部を示す。
第１実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４では、１つの関節部１０に対して２本の規定部材３０が６箇所の固着部５０で第１リンク部材１１、第２リンク部材１２、及び中間リンク部材１３に固着される。
第１リンク部材１１は、第１円弧状部１１ａと、第１端面１１ｂと、一方側第１角部１１ｃと、他方側第１角部１１ｄと、を有する。第２リンク部材１２は、第２円弧状部１２ａと、第２端面１２ｂと、一方側第２角部１２ｃと、他方側第２角部１２ｄと、を有する。また、中間リンク部材１３は、第１円弧状部１１ａに接触する第１中間円弧状部１３ａと、第２円弧状部１２ａに接触する第２中間円弧状部１３ｂと、一方側中間面１３ｃと、他方側中間面１３ｄと、を有する。
連結部材２０は、第１リンク部材１１と中間リンク部材１３とを連結する第１連結部材２１と、第２リンク部材１２と中間リンク部材１３とを連結する第２連結部材２２と、を有する。なお、連結部材２０の各回転中心を結んだ線Ｃに対して一方側をＡ、他方側をＢとする。
固着部５０は、第１リンク部材１１の一方側Ａに形成された第１リンク一方側固着部５１ａと、第１リンク部材１１の他方側Ｂに形成された第１リンク他方側固着部５１ｂと、第２リンク部材１１の一方側Ａに形成された第２リンク一方側固着部５２ａと、第２リンク部材１１の他方側Ｂに形成された第２リンク他方側固着部５２ｂと、中間リンク部材１３の一方側Ａに形成された中間リンク一方側固着部５３ａと、中間リンク部材１３の他方側Ｂに形成された中間リンク他方側固着部５３ｂと、を有する。固着部５０は、かしめ又はロウ付け等により構成される。
例えば、第１リンク部１１の固着部５０は、第１リンク一方側固着部５１ａが一方側第１角部１１ｃで形成され、第１リンク他方側固着部５１ｂが他方側第１角部１１ｄで形成される。同様に、第２リンク部１２の固着部５０は、第２リンク一方側固着部５２ａが一方側第２角部１２ｃで形成され、第２リンク他方側固着部５２ｂが他方側第２角部１２ｄで形成される。また、中間リンク部１３の固着部５０は、中間リンク一方側固着部５３ａが一方側中間面１３ｃで形成され、中間リンク他方側固着部５３ｂが他方側中間面１３ｄで形成される。
図３に示す例では、２本の規定部材３０を用いている。すなわち、規定部材３０は、線状部材等から構成される第１規定部材３１と、第２規定部材３２と、を有する。
第１規定部材３１は、一端が第１リンク部材１１の一方側Ａの第１リンク一方側固着部５１ａに固着され、第１円弧状部１１ａの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回される。続いて、第１規定部材３１は、中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回され、第２中間円弧状部１３ｂの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回される。続いて、第２リンク部材１２の第２円弧状部１２ａの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回され、一方側Ａの第２リンク一方側固着部５２ａに固着される。また、第１規定部材３１は、中間リンク部材１３の他方側Ｂに形成された中間リンク他方側固着部５３ｂに固着される。
第２規定部材３２は、一端が第１リンク部材１１の他方側Ｂの第１リンク他方側固着部５１ｂに固着され、第１円弧状部１１ａの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回される。続いて、第２規定部材３２は、中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回され、第２中間円弧状部１３ｂの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回される。続いて、第２リンク部材１２の第２円弧状部１２ａの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回され、他方側Ｂの第２リンク他方側固着部５２ｂに固着される。また、第２規定部材３１は、中間リンク部材１３の一方側Ａの面に形成された中間リンク一方側固着部５３ａに固着される。
図４は、第１実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４の作動例を示す。
図４は、図１に示した駆動部２ａからの動力が動力伝達部５に伝わり、湾曲部４の先端側が他方側Ｂに湾曲した状態を示している。第１規定部材３１と第２規定部材３２は、それぞれ第１リンク部材１１、第２リンク部材１２、及び中間リンク部材１３の間で交差するように配置され、各固着部５０で固着されている。そのため、第１規定部材３１と第２規定部材３は、少なくとも第１リンク部材１１、第２リンク部材１２、及び中間リンク部材１３間の関節の動きを拘束しながら、滑らずに転がり回転して動く構造となっている。
このように、第１実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４によれば、部品点数が少なく、簡単な構造で、容易に組み立てることが可能となる。
なお、図４に示す例では、２本の規定部材３０を用いたが、１本〜４本で構成してもよい。
図５は、第１実施形態の規定部材３０の巻き付け方法の他の例を示す。
図５（ａ）は規定部材３０が１本の場合、図５（ｂ）は規定部材３０が３本の場合、図５（ｃ）は規定部材３０が４本の場合をそれぞれ示す。
図５（ａ）に示す例では、規定部材３０を掛け回し、一端と他端を６つの固着部５０のいずれかに固着すればよい。図５（ｂ）に示す例では、図３に示した第２規定部材３２を、第１リンク部材１１と中間リンク部材１３を結ぶ部分３２ａと第２リンク部材１２と中間リンク部材１３を結ぶ部分３２ｂの２つに分割し、３本の規定部材３０で形成する。図５（ｃ）に示す例では、図５（ｂ）に示す例の第１規定部材３１を第１リンク部材１１と中間リンク部材１３を結ぶ部分３１ａと第２リンク部材１２と中間リンク部材１３を結ぶ部分３２ｂの２つに分割し、４本の規定部材３０で形成する。
図６は、第２実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４の一部の一例を示す。
第２実施形態の湾曲部４では、規定部材３０が１本〜４本の場合が考えられる。ここでは、規定部材３０が２本の場合について説明する。
第２実施形態の場合、図６（ａ）に示すような第１規定部材３１の一端と第２規定部材３２の一端が共に第１リンク固着部５１で第１リンク部材１１の第１端面１１ｂに固着され、第１規定部材３１の他端と第２規定部材３２の他端が共に第２リンク固着部５２で第２リンク部材１２の第２端面１２ｂに固着される第１の固着形式と、図６（ｂ）に示すような第１規定部材３１の一端と第２規定部材３２の一端が共に中間リンク部材１３の他方側中間面１３ｄに形成された中間リンク他方側固着部５３ｂに固着され、第１規定部材３１の他端と第２規定部材３２の他端が共に中間リンク部材１３の一方側中間面１３ｃに形成された中間リンク一方側固着部５３ａに固着される第２の固着形式と、が考えられる。
例えば、第１の固着形式の場合、第１規定部材３１は、第１リンク部材１１の第１端面１１ｂの第１リンク固着部５１から一方側第１角部１１ｃに掛け回され、第１円弧状部１１ａの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回される。続いて、第１規定部材３１は、中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回され、他方側中間面１３ｄを通り、第２中間円弧状部１３ｂの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回される。続いて、第２リンク部材１２の第２円弧状部１２ａの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回され、一方側第２角部１２ｃに掛け回され、第２端面１２ｂの第２リンク固着部５２に固着される。また、第１規定部材３１は、中間リンク部材１３の他方側中間面１３ｄに形成された中間リンク他方側固着部５３ｂに固着される。
第２規定部材３２は、第１リンク部材１１の第１端面１１ｂの第１リンク固着部５１から他方側第１角部１１ｄに掛け回され、第１円弧状部１１ａの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回される。続いて、第２規定部材３２は、中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回され、一方側中間面１３ｃを通り、第２中間円弧状部１３ｂの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回される。続いて、第２リンク部材１２の第２円弧状部１２ａの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回され、他方側第２角部１２ｄに掛け回され、第２端面１２ｂの第２リンク固着部５２に固着される。また、第２規定部材３１は、中間リンク部材１３の一方側Ａの面に形成された中間リンク一方側固着部５３ａに固着される。
なお、第２の固着形式の場合は、第１規定部材３１と第２規定部材３２の一端と他端の固着位置を中間リンク一方側固着部５３ａと中間リンク他方側固着部５３ｂとし、第１規定部材３１と第２規定部材３２が第１リンク部材１１、第２リンク部材１２、及び中間リンク部材１３の間でそれぞれ交差するように設置すればよい。
このように、第２実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４によれば、部品点数が少なく、簡単な構造で、容易に組み立てることが可能となる。
図７は、第２実施形態の規定部材３０の巻き付け方法の他の例を示す。
図７ａ）は規定部材３０が１本の場合、図７（ｂ）は規定部材３０が３本の場合、図７（ｃ）は規定部材３０が４本の場合をそれぞれ示す。
図７（ａ）に示す例では、規定部材３０を掛け回し、一端と他端を６つの固着部５０のいずれかに固着すればよい。図７（ｂ）に示す例では、図６に示した第２規定部材３２を、第１リンク部材１１と中間リンク部材１３を結ぶ部分３２ａと第２リンク部材１２と中間リンク部材１３を結ぶ部分３２ｂの２つに分割し、３本の規定部材３０で形成する。図７（ｃ）に示す例では、図７（ｂ）に示す例の第１規定部材３１を第１リンク部材１１と中間リンク部材１３を結ぶ部分３１ａと第２リンク部材１２と中間リンク部材１３を結ぶ部分３２ｂの２つに分割し、４本の規定部材３０で形成する。
図８は、第３実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４の一部を示す。
第３実施形態の湾曲部４は、１本又は２本の規定部材３０を、中間リンク部材１３の一方側中間面１３ｃに形成された中間リンク一方側固着部５３ａと他方側中間面１３ｄに形成された中間リンク他方側固着部５３ｂのみに固着する。また、規定部材３０は、第１リンク部材１１の第１端面１１ｂと第２リンク部材１２の第２端面１２ｂで摩擦により固定される。
例えば２本の規定部材３０を用いる場合、第１規定部材３１の一端は、中間リンク部材１３の一方側Ａの面に形成された中間リンク一方側固着部５３ａに固着される。続いて、中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回され、第１リンク部材１１の第１円弧状部１１ａの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回される。続いて、第１規定部材３１は、他方側第１角部１１ｄに掛け回され、第１端面１１ｂを経て、一方側第１角部１１ｃに掛け回される。さらに、第１規定部材３１は、第１円弧状部１１ａの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回され、中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回され、中間リンク部材１３の他方側Ｂの面に形成された中間リンク他方側固着部５３ｂに固着される。
第２規定部材３２の一端は、中間リンク部材１３の一方側Ａの面に形成された中間リンク一方側固着部５３ａに固着される。続いて、中間リンク部材１３の第２中間円弧状部１３ｂの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回され、第２リンク部材１２の第１円弧状部１２ａの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回される。続いて、第２規定部材３２は、他方側第２角部１２ｄに掛け回され、第２端面１２ｂを経て、一方側第２角部１２ｃに掛け回される。さらに、第２規定部材３２は、第２円弧状部１２ａの少なくとも一方側Ａの一部に掛け回され、中間リンク部材１３の第２中間円弧状部１３ｂの少なくとも他方側Ｂの一部に掛け回され、中間リンク部材１３の他方側Ｂの面に形成された中間リンク他方側固着部５３ｂに固着される。
なお、１本の規定部材３０を用いる場合、中間リンク一方側固着部５３ａ又は中間リンク他方側固着部５３ｂのいずれかに一端と他端を固着すればよい。
このように、第３実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４によれば、１本又は２本の規定部材３０を２箇所で固着することにより、簡単な構造で、容易に組み立てることができ、円滑に作動することが可能となる。
図９は、第４実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４の一部を示す。
第４実施形態の湾曲部４では、中間リンク部材１３が円形の回転可能な第１掛け回し部１３１及び第２掛け回し部１３２を有し、１本の規定部材３０が、第１掛け回し部１３１と第２掛け回し部１３２の間で交差するように配設され、その交差する点で固着される。また、規定部材３０は、第１リンク部材１１の第１端面１１ｂと第２リンク部材１２の第２端面１２ｂで摩擦により固定される。すなわち、第４実施形態の湾曲部４では、１本の規定部材３０を１箇所で固着する。
このように、第４実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４によれば、１本の規定部材３０を用いて、固着箇所が１箇所ですみ、より簡単な構造で、容易に組み立てることが可能となる。
図１０は、第５実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４の一部を示す。
第５実施形態の湾曲部４では、中間リンク部材１３の一方側中間面１３ｃに形成された中間リンク一方側固着部５３ａのみに固着する。また、規定部材３０は、第１リンク部材１１の第１端面１１ｂと第２リンク部材１２の第２端面１２ｂで摩擦により固定される。すなわち、第５実施形態の湾曲部４では、１本の規定部材３０を１箇所で固着する。
このように、第５実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４によれば、規定部材３０のテンションを張る作業が一回ですみ、より簡単な構造で、容易に組み立てることが可能となる。また、固着箇所も１箇所ですみ、より容易に組み立てることが可能となる。
図１１は、第６実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４の一部を示す。
第６実施形態の湾曲部４では、中間リンク部材１３が第１掛け回し部１３１と、第２掛け回し部１３２と、を有し、１本の規定部材３０の両端が、第１掛け回し部１３１と第２掛け回し部１３２の間から同じ方向に向くように、それぞれのリンク部材に巻き掛けられたものである。また、規定部材３０は、第１リンク部材１１の第１端面１１ｂと第２リンク部材１２の第２端面１２ｂで摩擦により固定される。すなわち、第６実施形態の湾曲部４では、１本の規定部材３０を１箇所で固着する。
このように、第６実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４によれば、１本の規定部材３０の両端が、同じ方向に向いており、容易にテンションをかけることが可能となる。
図１２は、第６実施形態の変形例のマニピュレータ１の湾曲部４の一部を示す。
図１２に示す例の湾曲部４は、図１１に示した中間リンク部材１３の一方側Ａで第１掛け回し部１３１と第２掛け回し部１３２の間に跨がる規定部材３０に対して、規定部材３０の両端側を引っ掛けて他方側Ｂの方向へ引っ張る構造を有する。このような構造によって１本の規定部材３０の両端が、同じ方向に向いており、容易にテンションをかけることが可能となる。また、第１掛け回し部１３１と第２掛け回し部１３２に規定部材３０が的確に巻き付き均等にテンションを掛けることが可能となる。
図１３は、規定部材３０の取り付けに関する構造の一例を示す。
図１３に示す例は、かしめによる取り付けを示している。中間リンク部材１３は、凹部１３ｅが形成されている。まず、図１３（ａ）に示すように、各関節部１０に規定部材３０が巻き掛けられる。その後、図１３（ｂ）に示すように、凹部１３ｅの位置にあわせて規定部材３０の外側に金属又は樹脂等からなるかしめ用部材６を配置する。そして、図１３（ｃ）に示すように、かしめ用部材６をかしめる。
このようなかしめ構造によれば、容易に規定部材３０のテンションをかけながら同時に固着することが可能となる。
図１４は、規定部材３０のテンション調整に関する構造の一例を示す。
図１４に示す例は、中間リンク部材１３にテンション調整部材７を設けている。テンション調整部材７は、ドライバ等によって回転可能なネジ部７１と、規定部材３０の一端が取り付けられネジ部７１と一体に回転可能な回転部７２と、を有する。図１４に示す例では、規定部材３０は、第１規定部材３１と、第２規定部材３２と、を有する。第１規定部材３１及び第２規定部材３２の一端は、回転部材７２に回転中心に対して対称な位置に取り付けられる。第１規定部材３１は、図８に示した第３実施形態のように第１リンク部材１１に巻き掛けられた後、中間リンク部材１３に他端が固着される。第２規定部材３２は、図８に示した第３実施形態のように第２リンク部材１２に巻き掛けられた後、中間リンク部材１３に他端が固着される。
規定部材３０のテンションを調整する際には、テンション調整部材７のネジ部７１をドライバ等によって回転させる。すると、規定部材３０の一端が取り付けられた回転部７２が回転し、規定部材３０を引っ張る。このような構造によれば、容易にテンションを調整することが可能となる。
図１５は、本実施形態のマニピュレータ１を適用したマニピュレータシステム９０を示す。図１６は、本実施形態のマニピュレータ１の湾曲部４の一例を示す。図１７は、本実施形態のマニピュレータ１を適用したマニピュレータシステム９０のシステム構成図を示す。
本実施形態に係るマニピュレータシステム９０は、図１に示したマニピュレータ１を適用する。マニピュレータシステム９０は、操作者Ｏにより操作される操作部９１、手術台ＢＤ上の患者Ｐの体内、例えば、大腸等の柔らかい臓器内に挿入可能な図１に示した長尺部３、及び長尺部３の先端に設置された内視鏡等を有する図１に示した湾曲部４等を有するマニピュレータ１と、マニピュレータ１を制御する制御部９２と、マニピュレータ１により取得された画像を表示する表示部９３と、を備えている。
操作部９１は、図１５に示すように、操作台に取り付けられた一対の操作ハンドルと、床面上に配置されたフットスイッチ等を有している。操作部９１は、多関節構造を有してもよい。操作部９１は、長尺部３及び湾曲部４と機械的に接続され、長尺部３の湾曲操作を行う。また、操作した操作部９１の角度をエンコーダ等の角度取得部から取得し、その取得した信号によって、制御部９２は、ドライバ９２ａを介して湾曲部４を作動させる。
マニピュレータ１は、図１６に示したように、湾曲部４として内視鏡４ａ及び屈曲または湾曲付処置具４ｂであり得る。また、従来の関節の無い処置具を挿通させる湾曲付ガイドチューブのようなものであっても良い。内視鏡４ａは、体内を照明し、画像を取得するための観察光学系、照明光学系、及び撮像素子等を備えている。観察光学系を経て撮像素子により取得された画像は、制御部９２内の画像処理部９２ｂに出力される。画像処理部９２ｂで処理された画像は、表示部９３に表示される。そして、操作者Ｏは、表示部９３に表示された画像を見ながらマニピュレータ１を操作する。
このようなマニピュレータシステム９０によれば、安定して円滑に作動することが可能となる。
以上、本実施形態のマニピュレータ１によれば、操作部２ｂと、操作部２ｂの操作によって湾曲する湾曲部４と、を備え、湾曲部４は、第１円弧状部１１ａを有する第１リンク部材１１と、第２円弧状部１２ａを有する第２リンク部材１２と、第１リンク部材１１と第２リンク部材１２の間に取り付けられる中間リンク部材１３と、第１リンク部材１１と中間リンク部材１３とを連結する第１連結部材２１と、第２リンク部材１２と中間リンク部材１３とを連結する第２連結部材２２と、第１リンク部材１１の第１円弧状部１１ａから中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａの間で交差し巻き掛けられ、第２リンク部材１２の第２円弧状部１２ａから中間リンク部材１３の第２中間円弧状部１３ｂの間で交差し巻き掛けられ、第１円弧状部１１ａと第１中間円弧状部１３ａ及び第２円弧状部１２と第２中間円弧状部１３ｂが転がり回転するように規定する規定部材３０と、を備えるので、部品点数が少なく、簡単な構造で、容易に組み立てることができ、円滑に作動することが可能となる。
また、本実施形態のマニピュレータ１によれば、規定部材３０は、第１リンク部材１１の第１円弧状部１１ａと中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａの間で交差し、第２リンク部材１２の第２円弧状部１２ａと中間リンク部材１３の第２中間円弧状部１３ｂの間で交差する線状部材３０であるので、より簡単な構造で、容易に組み立てることができ、円滑に作動することが可能となる。
また、本実施形態のマニピュレータ１によれば、線状部材３０は、中間リンク部材１３に固着されるので、的確にテンションがかかり、安定して作動することが可能となる。
また、本実施形態のマニピュレータ１によれば、線状部材３０は、第１リンク部材１１に固着されるので、的確にテンションがかかり、安定して作動することが可能となる。
また、本実施形態のマニピュレータ１によれば、線状部材３０は、第２リンク部材１２に固着されるので、的確にテンションがかかり、安定して作動することが可能となる。
また、本実施形態のマニピュレータ１によれば、線状部材３０の両端が中間リンク部材１３に固着されるので、１本の線状部材３０で構成することが可能であって、より簡単な構造で、容易に組み立てることができ、円滑に作動することが可能となる。
また、本実施形態のマニピュレータ１によれば、線状部材３０は、第１線状部材３１と、第２線状部材３２と、を有し、第１線状部材３１は、一端が第１リンク部材１１に固着され、第１円弧状部１１ａから中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａに巻き掛けられ、第１中間円弧状部１３ａから第２中間円弧状部１３ｂに巻き掛けられ、第２中間円弧状部１３ｂから第２リンク部材１２の第２円弧状部１２ａに巻き掛けられ、他端が第２リンク部材１２に固着され、第２線状部材３２は、一端が第１リンク部材１１に固着され、第１円弧状部１１ａから中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａに巻き掛けられ、第１中間円弧状部１３ａから第２中間円弧状部１３ｂに巻き掛けられ、第２中間円弧状部１３ｂから第２リンク部材１２の第２円弧状部１２ａに巻き掛けられ、他端が第２リンク部材１２に固着され、第１線状部材３１と第２線状部材３２は、第１リンク部材１１の第１円弧状部１１ａと中間リンク部材１３の第１中間円弧状部１３ａの間で交差し、第２リンク部材１２の第２円弧状部１２ａと中間リンク部材１３の第２中間円弧状部１３ｂの間で交差するので、的確にテンションがかかり、安定して作動することが可能となる。
また、本実施形態のマニピュレータ１によれば、線状部材３０は、中間リンク部材１３に形成された溝に配設されるので、ワイヤ３０が中間リンク部材１３から外れることがなく、安定して作動することが可能となる。
また、本実施形態のマニピュレータ１によれば、中間リンク部材１３は、線状部材３０のテンションを調整するテンション調整部７を有するので、より的確にテンションがかかり、安定して作動することが可能となる。
また、本実施形態のマニピュレータシステム９０によれば、湾曲部４に処置具４ｂ及び内視鏡４ａを有する前記マニピュレータ１と、内視鏡４ａから得られた画像信号に対して画像処理を行う画像処理部９２ａと、画像処理部９２ａから送信された映像信号を表示する表示部９３と、を備えるので、円滑に作動することが可能となる。
なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。
例えば、関節部１０は、同軸の関節だけでなく、９０度反転させた軸の関節を組み合わせたものでもよい。
１…マニピュレータ
２…本体部
３…長尺部
４…湾曲部
５…動力伝達部
１０…関節部
１１…第１リンク部材
１２…第２リンク部材
１３…第３リンク部材
２０…連結部材
２１…第１連結部材
２２…第２連結部材
３０…線状部材（規定部材）
３１…第１規定部材
３２…第２規定部材
５０…固着部
９０…マニピュレータシステム
９１…操作部
９２…システム制御部
９３…表示部

Claims (9)

  1. 操作部と、
    前記操作部の操作によって湾曲する湾曲部と、
    を備え、
    前記湾曲部は、
    第１円弧状部を有する第１リンク部材と、
    第２円弧状部を有する第２リンク部材と、
    第１中間円弧状部と、前記第１中間円弧状部と対向する第２中間円弧状部と、を有して、前記第１リンク部材と前記第２リンク部材の間に取り付けられる中間リンク部材と、
    前記第１リンク部材と前記中間リンク部材とを連結する第１連結部材と、
    前記第２リンク部材と前記中間リンク部材とを連結する第２連結部材と、
    前記第１リンク部材の前記第１円弧状部から前記中間リンク部材の前記第１中間円弧状部の間で交差し巻き掛けられ、前記第２リンク部材の前記第２円弧状部から前記中間リンク部材の前記第２中間円弧状部の間で交差し巻き掛けられ、前記第１円弧状部と前記第１中間円弧状部及び前記第２円弧状部と前記第２中間円弧状部が転がり回転するように規定する規定部材と、
    を備える
    ことを特徴とするマニピュレータ。
  2. 前記規定部材は、前記第１リンク部材の前記第１円弧状部と前記中間リンク部材の前記第１中間円弧状部の間で交差し、前記第２リンク部材の前記第２円弧状部と前記中間リンク部材の前記第２中間円弧状部の間で交差する線状部材である
    請求項１に記載のマニピュレータ。
  3. 前記線状部材は、前記中間リンク部材に固着される
    請求項２に記載のマニピュレータ。
  4. 前記線状部材は、前記第１リンク部材に固着される
    請求項３に記載のマニピュレータ。
  5. 前記線状部材は、前記第２リンク部材に固着される
    請求項３又は４に記載のマニピュレータ。
  6. 前記線状部材の両端が前記中間リンク部材に固着される
    請求項２に記載のマニピュレータ。
  7. 前記線状部材は、第１線状部材と、第２線状部材と、を有し、
    前記第１線状部材は、
    一端が前記第１リンク部材に固着され、
    前記第１円弧状部から前記中間リンク部材の前記第１中間円弧状部に巻き掛けられ、
    前記第１中間円弧状部から前記第２中間円弧状部に巻き掛けられ、
    前記第２中間円弧状部から前記第２リンク部材の前記第２円弧状部に巻き掛けられ、
    他端が前記第２リンク部材に固着され、
    前記第２線状部材は、
    一端が前記第１リンク部材に固着され、
    前記第１円弧状部から前記中間リンク部材の前記第１中間円弧状部に巻き掛けられ、
    前記第１中間円弧状部から前記第２中間円弧状部に巻き掛けられ、
    前記第２中間円弧状部から前記第２リンク部材の前記第２円弧状部に巻き掛けられ、
    他端が前記第２リンク部材に固着され、
    前記第１線状部材と前記第２線状部材は、
    前記第１リンク部材の前記第１円弧状部と前記中間リンク部材の前記第１中間円弧状部の間で交差し、
    前記第２リンク部材の前記第２円弧状部と前記中間リンク部材の前記第２中間円弧状部の間で交差する
    請求項２に記載のマニピュレータ。
  8. 前記線状部材は、前記中間リンク部材に形成された溝に配設される
    請求項２に記載のマニピュレータ。
  9. 前記中間リンク部材は、前記線状部材のテンションを調整するテンション調整部を有する
    請求項２に記載のマニピュレータ。

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