JP6815679B2 - 術具 - Google Patents

Description

本発明は、術具に関する。

マスタースレーブ型の手術ロボットにおいて、安全性向上や、医師の操作習得時間の短縮を図るために、隔離された場所でロボットを操作する術者にロボット鉗子（術具）に働く外力を伝える技術が要望されている。術者に伝えられる外力は、アクチュエータの位置や駆動力等の情報に基づいて推定される。

ロボットの術具を駆動する方法としては、アクチュエータ等の駆動源で発生させた駆動力を、ワイヤを介して術具に伝達して駆動するものが知られている。（例えば、特許文献１参照。）。ワイヤは駆動源および術具の間に配置され、張力（テンション）が所定の範囲内に収まるように調整されている。

特許第４９３８７５３号公報

特許文献１に記載された技術では、ワイヤの一部が円柱または円筒状の調整部材に巻き付けられている。調整部材におけるワイヤを巻き取る方向に加える力（トルク）を調整することにより、ワイヤの張力が調整されている。

しかしながら、調整部材におけるトルクを調整することにより、ワイヤの張力を調整する方法は、張力を細かく調整することが難しいという問題があった。また、調整した張力を維持する（固定する）ことが難しいという問題があった。

ワイヤの張力は、駆動力を術具に伝達する際に発生する摩擦力の大きさに影響を与えると考えられる。そのため、複数のワイヤの張力が異なるバラつきが発生しやすくなる。つまり、術具を駆動する際に発生する摩擦力がワイヤ毎に異なる、例えば、術具の動作毎に異なることになる。逆に、術具に働く外力を伝える外力推定についても、伝える際に発生する摩擦力が変化することになり、外力推定の精度が悪化しやすいという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、外力推定の精度を高めやすい術具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の術具は、外部から駆動力が伝達される被駆動部と、前記被駆動部の動きを動作部へ伝達する索状体と、円周面を有するとともに、前記被駆動部から前記動作部へ延びる前記索状体が前記円周面に巻回される回転体と、前記回転体を間に挟んで配置されるとともに、前記回転体を前記被駆動部および前記動作部の少なくとも一方に対して接近離間可能に支持する一対の支持部と、自身の一方の端部が前記一対の支持部の一方に固定可能とされるものであって、前記回転体を回転軸線まわりに回転可能に支持する回転軸部と、前記回転軸部の他方の端部、および、前記一対の支持部の他方の間に配置され、前記回転軸部との相対位置が前記回転軸線方向に変更可能であるとともに、前記他方の支持部に固定可能とされた固定部と、が設けられていることを特徴とする。

本発明の術具によれば、回転体の被駆動部および動作部の少なくとも一方に対する配置位置を接近離間可能とすることにより、索状体の張力（テンション）調整を行うことができる。例えば、特許文献１に記載された張力の調整方法と比較して、張力の細かな調整を行いやすくなり、また、調整後の張力を維持しやすい。さらに、張力の変動を小さくし、安定させることができるため、被駆動部と動作部との間に働く摩擦力も安定する。そのため、外力推定の精度向上を図りやすくなる。

また、回転軸部および固定部が、回転軸線方向における相対的な位置を変更可能とされているため、回転体の回転が阻害されにくい。例えば、回転軸部が一方の支持部に固定され、固定部が他の支持部に固定される場合において、回転軸部および固定部の組み合わせの長さが、一対の支持部の間隔と異なっていても、相対的な位置を変更することにより当該組合せの長さが調整される。そのため、回転軸部に支持される回転体に固定の影響が伝わりにくく、回転が阻害されにくい。

その他に複数の回転体が設けられている場合において、複数の回転体のそれぞれについて配置位置の接近離間をさせやすくなる。言い換えると、ある１つの回転体について配置位置を固定した後でも、他の回転体について配置位置を接近離間させやすい。

例えば、固定部がなく回転軸部のみが設けられている場合には、ある１つの回転体について配置位置を固定すると、ある１つの回転体に対応する回転軸の一方および他方の端部は一対の支持部と当接する。このとき、一対の支持部が互いに接近し、その間隔が回転軸の長さと同等になる。つまり、他の回転体に対応する回転軸の一方および他方の端部も一対の支持部と当接する。すると、他の回転体の配置位置を接近離間させようとしても、他の回転体に対応する回転軸の端部が一対の支持部と当接する面に働く摩擦力が大きくなりやすいため、接近離間させにくい。

これに対して、回転軸部と固定部との相対的な位置が変更可能であると、ある１つの回転体について配置位置を固定しても、一対の支持部が互いに接近することがない。つまり、他の回転体に対応する回転軸と支持部との当接面、および、固定部と支持部との当接面に働く摩擦力が大きくなりにくい。そのため、ある１つの回転体について配置位置を固定した後でも、他の回転体について配置位置を接近離間させやすい。

さらに、相対的な位置を変更することにより当該組合せの長さが調整されるため、一対の支持部に対しても負荷がかかりにくい。例えば、一対の支持部が回転軸線に対して交差する方向に延びる板状の部材である場合、負荷により一対の支持部が変形したり、破損したりする可能性がある。このような場合であっても、負荷がかかりにくいため一対の支持部の変形や破損を抑制しやすい。

上記発明においては、前記一対の支持部は、前記回転体の接近離間方向へ延びる長孔を有し、前記長孔に挿通されるとともに、それぞれ前記回転軸部および前記固定部を前記一方の支持部および前記他方の支持部に押し当て可能とする固定子が設けられていることが好ましい。

このように長孔および固定子を用いて、回転軸部を一方の支持部に押し当て、固定部を他方の支持部に押し当てることにより、回転体の被駆動部および動作部の少なくとも一方に対する配置位置を固定することができる。押し当て力を強くすることにより、当該配置位置の固定がより確実に行うことができるとともに、押し当て力を弱めることにより、当該配置位置の変更が行いやすくなる。

上記発明においては、前記回転軸部および前記固定部の一方は、前記回転軸線方向に延びる凸部を有し、他方は前記凸部と嵌合する凹部を有することが好ましい。
このように回転軸線方向に延びる凸部、および、凸部と嵌合する凹部を用いることにより、回転軸部および固定部における回転軸線方向の相対的な位置関係を変更することができる。また、回転軸線方向と交差する方向への相対的な位置関係は、維持することができる。

上記発明においては、前記被駆動部は、伝達される前記駆動力により直線状に往復移動されるものであり、前記回転体は、前記動作部との間に前記被駆動部を挟む位置に配置され、前記回転体に巻き付けられた前記索状体の一方の端部は前記被駆動部に向かって延び、他方の端部は前記動作部に向かって延びて配置されていることが好ましい。

このように、回転体および動作部の間に被駆動部を配置し、被駆動部の往復移動を回転体に巻き付けられた索状体により動作部に伝達することにより、索状体の張力調整を行いやすくなる。

本発明の術具によれば、回転体の被駆動部および動作部の少なくとも一方に対する配置位置を接近離間可能とし、回転軸部および固定部が、回転軸線方向における相対的な位置を変更可能とすることにより、術具における外力推定の精度を高めやすいという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る術具の構成を説明する図である。 図１の術具におけるアダプタとの係合状態を説明する部分断面視図である。 図１の術具における第１ハウジング部および第２ハウジング部の配置位置を説明する斜視図である。 図１のハウジング内の構成を説明する上面視図である。 図１のハウジング内の構成を説明する部分断面視図である。 図６（ａ）はプーリに設けられる溝および切欠き部の構成を説明する図であり、図６（ｂ）はプーリからシャフトにのびるワイヤの配置を説明する摸式図である。 図７（ａ）は本実施形態におけるワイヤの動きを説明する模式図であり、図７（ｂ）はらせん状の溝におけるワイヤの動きを説明する模式図である。

この発明の一実施形態に係る術具１について、図１から図７を参照しながら説明する。本実施形態の術具１は、マスタースレーブ型の手術ロボットに適用されるものであり、手術に用いられるものである。術具１には、図１に示すように、先端に鉗子（動作部）１２が配置されたシャフト１１と、手術ロボットに取り付けられるハウジング２０と、が主に設けられている。

シャフト１１は、ハウジング２０から延びる棒状に形成された部材である。本実施形態では、シャフト１１がＺ軸方向へ延びる棒状の部材である例に適用して説明する。シャフト１１におけるハウジング２０に対して反対側の端部（Ｚ軸の正側の端部）である先端には動作部である鉗子１２が設けられている。シャフト１１の内部には、ハウジング２０から鉗子１２に向かって延びる（Ｚ軸方向に沿って）空間が設けられている。当該空間には、後述するワイヤ３５が配置可能とされている。

ハウジング２０は、図２に示すように手術ロボットのアダプタ２に取り付け、取り外し可能とされるものであり、アダプタ２の動力伝達部（外部）３を介して、動力部４から鉗子１２を駆動する駆動力が伝達されるものである。

ハウジング２０には、図３から図５に示すように、第１ハウジング部（支持部）２１および第２ハウジング部（支持部）２２と、駆動子（被駆動部）３１と、ワイヤ（索状体）３５と、プーリ（回転体）４１と、プーリ回転軸（回転軸部）４６と、固定ブロック（固定部）５１と、固定ねじ（固定子）５６と、が主に設けられている。

第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２は、図４および図５に示すように、ハウジング２０の筐体の少なくとも一部を構成する板状の部材である。本実施形態では、第１ハウジング部２１がハウジング２０におけるアダプタ２と対向する面（Ｙ軸の負側の面）に配置され、第２ハウジング部２２がハウジング２０におけるアダプタ２とは反対側の面（Ｙ軸の正側の面）に配置されるものである例に適用して説明する。さらに第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２は、Ｘ−Ｚ平面と平行に配置されている例に適用して説明する。

第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間には、図４および図５に示すように、ワイヤ３５、ガイドプーリ２６、プーリ４１、プーリ回転軸４６、および、固定ブロック５１が少なくとも配置されている。

第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２におけるシャフト１１と反対側（Ｚ軸の負側）の端部近傍の領域には、プーリ４１の配置に用いられるプーリ用長孔（長孔）２３が設けられている。

プーリ用長孔２３は、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２におけるシャフト１１側（Ｚ軸の正側）に向かって延びる貫通孔である。言い換えると、Ｚ軸方向に沿って延びる長孔である。また、本実施形態では、３つのプーリ用長孔２３が、Ｘ軸方向に間隔をあけて並んで配置されている例に適用して説明する。なお、プーリ用長孔２３が設けられる数は、３つよりも多くてもよいし、少なくてもよい。

第１ハウジング部２１には、駆動子３１が配置される駆動用長孔２４が設けられている。駆動用長孔２４は、駆動子３１を第１ハウジング部２１に沿う方向への移動を許容し、第１ハウジング部２１から離れる方向（Ｙ軸方向）への移動を規制するものである。

駆動用長孔２４は、第１ハウジング部２１におけるプーリ用長孔２３よりもシャフト１１側に設けられている。例えば、第１ハウジング部２１におけるＺ軸方向の中央領域に設けられている。

駆動用長孔２４は、シャフト１１側（Ｚ軸の正側）に向かって直線状に延びる貫通孔である。言い換えると、Ｚ軸方向に沿って延びる長孔である。また、本実施形態では、３つの駆動用長孔２４が、Ｘ軸方向に間隔をあけて並んで配置されている例に適用して説明する。なお、駆動用長孔２４が設けられる数は、プーリ用長孔２３の数に対応した数であってもよいし、３つよりも多くてもよいし、少なくてもよい。

本実施形態では、３つの駆動用長孔２４におけるＺ軸方向の長さが等しい例に適用して説明する。なお、３つの駆動用長孔２４におけるＺ軸方向の長さは、上述のように等しくてもよいし、異なっていてもよい。

ガイドプーリ２６は、駆動子３１からシャフト１１に延びるワイヤ３５を、シャフト１１の内部空間に導くものである。より具体的には、Ｘ軸方向において、シャフト１１よりも正側、または、負側に離れて配置された駆動子３１から延びるワイヤ３５を、シャフト１１に導くものである。

ガイドプーリ２６は、図４および図５に示すように、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間であって、シャフト１１側（Ｚ軸の正側）の端部領域に配置されている。言い換えると、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間の空間における駆動用長孔２４とシャフト１１との間に配置されている。

ガイドプーリ２６は、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の少なくとも一方に取り付けられ、Ｙ軸方向に延びる軸線まわりに回転可能とされている。ガイドプーリ２６の形状や構成としては、公知の形状は構成を用いることができ、特に限定するものではない。

駆動子３１は、図４および図５に示すように、アダプタ２の動力伝達部３から駆動力が伝達されるものであり、伝達された駆動力をワイヤ３５に伝達するものである。駆動子３１は、動力伝達部３から伝達される駆動力によって駆動用長孔２４に沿って往復移動するものである。

駆動子３１における駆動用長孔２４と対向する面には、駆動子３１を第１ハウジング部２１に沿って相対移動可能とするとともに、第１ハウジング部２１から外れる方向への移動を規制する凹凸形状が形成されている。駆動用長孔２４には、駆動子３１の凹凸形状と組み合わせられる凹凸形状が形成されている。なお、当該凹凸形状としては公知の形状を用いることができ、特に限定するものではない。

さらに駆動子３１における動力伝達部３と対向する領域には、駆動力の伝達に用いられる凹凸形状が形成されている。当該凹凸形状は、駆動子３１と動力伝達部３がＹ軸方向へ係合離間可能な形状でもある。なお、当該凹凸形状としては公知の形状を用いることができ、特に限定するものではない。

ワイヤ３５は、駆動子３１に伝達された駆動力を鉗子１２へ伝達するものである。言い換えると、駆動子３１の動きを鉗子１２へ伝達するものである。ワイヤ３５を構成する材料や形状としては、公知の材料や形状を用いることができ、特に限定するものではない。

駆動子３１からＺ軸の負方向へ延びるワイヤ３５は、プーリ４１に巻き付けられる。ワイヤ３５は、プーリに巻き付けられた後に、Ｚ軸の正方向に向かって延び、シャフト１１の内部へ導かれる。

駆動子３１からＺ軸の正方向へ延びるワイヤ３５は、例えば、駆動子３１がＸ軸方向において、シャフト１１よりも正側に離れて配置されたものである場合には、ガイドプーリ２６に巻き付けられ、シャフト１１の内部へ導かれる。

シャフト１１の内部へ導かれたワイヤ３５は、鉗子１２へ駆動力を伝達する。駆動力を伝達する構成としては、公知の構成を用いることができる。例えば、シャフト１１の内部へ導かれたワイヤ３５のそれぞれの端部が、鉗子１２に取り付けられる構成であってもよいし、ワイヤ３５のそれぞれの端部がつながってループ状となり、鉗子１２に設けられたプーリに巻き付けられていてもよい。

プーリ４１は、ワイヤ３５が巻き付けられる円周面を有する円筒状に形成された部材であり、駆動子３１からＺ軸の負方向へ延びるワイヤ３５の向きを、Ｚ軸の正方向へ変えるものである。

プーリ４１は、プーリ回転軸４６、固定ブロック５１、および、固定ねじ５６を用いてプーリ用長孔２３に配置されるものである。言い換えると、鉗子１２が設けられたシャフト１１との間に駆動子３１を挟む位置に配置されるものである。

円筒状に形成されたプーリ４１の中心軸線方向の長さ、言い換えると、Ｙ軸方向の高さは、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間隔よりも短く（低く）形成されている。

円筒状に形成されたプーリ４１の内部空間は、プーリ回転軸４６が配置される空間であり、プーリ４１とプーリ回転軸４６との間には、プーリ４１を回転軸線Ｌまわりに回転可能に支持するベアリング４４が設けられている。なお、プーリ４１の中心軸線と回転軸線Ｌは一致している。

円筒状に形成されたプーリ４１の円周面には、図６（ａ）に示すように、３つの環状に形成された溝４２が、プーリ４１の中心軸線方向（Ｙ軸方向）に等間隔に並んで設けられている。本実施形態では溝４２の幅が、２つのワイヤ３５を並べた長さと等しい例に適用して説明する。なお、溝４２の幅は２つのワイヤ３５を並べた長さよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。

さらにプーリ４１には、隣接する溝４２をつなぐ２つの切欠き部４３が設けられている。切欠き部４３は、隣接する溝４２を区画する畝状の突起の一部を削り落したものであり、ワイヤ３５が一方の溝４２から他方の溝４２に配置できる幅を有している。本実施形態では２つの切欠き部４３が、プーリ４１の円周面における同じ位相に並んで設けられている例に適用して説明する。なお、２つの切欠き部４３が同じ位相に並んで設けられていてもよいし、異なる位相に設けられていてもよい。

プーリ回転軸４６は、図５に示すように、プーリ４１を回転可能に支持する円筒状または円柱状に形成された部材である。プーリ回転軸４６には、プーリ４１の内部空間に配置されたベアリング４４に挿通される挿通部４７と、挿通部４７の一方の端部に設けられた拡径部４８と、が主に設けられている。挿通部４７の先端（凸部）４９は、後述する固定ブロック５１の凹部５２に挿入されるものである。

拡径部４８は、ベアリング４４における挿通部４７が挿通される内径よりも大きな径を有する形状である。プーリ回転軸４６は、挿通部４７をベアリング４４に挿通させ、拡径部４８をベアリング４４に当接させた状態において、挿通部４７の端部、および、拡径部４８の端部がプーリ４１から突出する長さを有している。

プーリ回転軸４６における拡径部４８側の端面には、固定ねじ５６と螺合するねじ穴５０が設けられている。ねじ穴５０は、円筒状または円柱状に形成されたプーリ回転軸４６の中心軸線上に設けられている。なお、ねじ穴５０は、プーリ回転軸４６を貫通する孔であってもよいし、底を有する穴であってもよい。

固定ブロック５１は、プーリ回転軸４６とともにプーリ４１を支持する円筒状または円柱状に形成された部材である。固定ブロック５１におけるプーリ回転軸４６側の端部には、挿通部４７の先端４９が挿入される凹部５２と、反対側の端部には固定ねじ５６と螺合するねじ穴５３と、が設けられている。

なお、本実施形態では固定ブロック５１に凹部５２を設け、当該凹部５２に挿通部４７の先端４９を挿入する例に適用して説明するが、挿通部４７に凹部を設けて固定ブロック５１に設けた凸部を当該凹部に挿入する構成であってもよい。

固定ブロック５１は、プーリ回転軸４６の先端４９と第２ハウジング部２２との間に配置されている。固定ブロック５１は、第２ハウジング部２２に対してＺ軸方向に相対移動可能であるとともに固定可能とされている。また固定ブロック５１は、プーリ回転軸４６との相対位置がＹ軸方向に沿って変更可能であると共に、プーリ回転軸４６との間でＸ軸方向やＺ軸方向への相対移動は規制されている。

固定ねじ５６は、図５に示すように、プーリ用長孔２３に挿通されるとともに、プーリ回転軸４６および固定ブロック５１と螺合される雄ネジである。プーリ回転軸４６のねじ穴５０に螺合される固定ねじ５６は、プーリ回転軸４６とともに第１ハウジング部２１を挟むものであり、プーリ回転軸４６を第１ハウジング部２１に押し当てて固定するものである。固定ブロック５１のねじ穴５３に螺合される固定ねじ５６は、固定ブロック５１とともに第２ハウジング部２２を挟むものであり、固定ブロック５１を第２ハウジング部２２に押し当てて固定するものである。

次に、上記の構成からなる術具１における動作について説明する。
術具１の鉗子１２を駆動する駆動力は、図２に示すように、動力部４からアダプタ２の動力伝達部３を介して、駆動子３１に伝達される。駆動子３１は、図２および図４に示すように、ハウジング２０に対して駆動用長孔２４に沿ってＺ軸方向へ相対的に往復移動する。

駆動子３１の移動はワイヤ３５に伝達される。ワイヤ３５は自身が延びる方向に沿って往復移動する。駆動子３１から鉗子１２側（Ｚ軸方向の正側）に延びるワイヤ３５は、ガイドプーリ２６によりガイドされる方向に沿って往復移動する。駆動子３１からプーリ４１側（Ｚ軸方向の負側）に延びるワイヤ３５は、プーリ４１およびガイドプーリ２６によりガイドされる方向に沿って往復移動する。

ワイヤ３５はシャフト１１の内部空間を鉗子１２まで延びており、ワイヤ３５の往復移動は鉗子１２に伝達される。鉗子１２は、ワイヤ３５の往復移動に基づいて開閉動作を行う。本実施形態では、ワイヤ３５の往復移動に基づいて鉗子１２が開閉動作を行う例に適用して説明するが、その他に、鉗子１２の向きを変更する屈曲動作など、他の動作を行ってもよい。

次に、ワイヤ３５の張力（テンション）を調整する方法について図４および図５を参照しながら説明する。まず、ワイヤ３５の張力は、ハウジング２０に対するプーリ４１の相対位置を変更することにより行われる。具体的には、プーリ用長孔２３に沿ってプーリ４１をＺ軸方向へ移動させることにより張力が調整される。例えば、プーリ４１をシャフト１１から離れる方向（Ｚ軸の負方向）へ移動させることにより張力が高められ、シャフト１１に近づく方向（Ｚ軸の正方向）へ移動させることにより張力が弱められる。

プーリ４１をプーリ用長孔２３に沿って移動させる場合には、プーリ回転軸４６に螺合されている固定ねじ５６が緩められるとともに、固定ブロック５１に螺合されている固定ねじ５６が緩められる。言い換えると、第１ハウジング部２１へのプーリ回転軸４６の押し当て力を弱めるとともに、第２ハウジング部２２への固定ブロック５１の押し当て力を弱める。

これにより、プーリ回転軸４６および固定ブロック５１は、Ｙ軸方向に相対的に接近可能となる。そのため、プーリ回転軸４６と第１ハウジング部２１との間、および、固定ブロック５１と第２ハウジング部２２との間に間隔の形成が可能となる。

その後ワイヤ３５の張力が所望の値となる位置へ、プーリ４１の相対的に移動させる。プーリ４１の相対的な位置が定まると、プーリ回転軸４６に螺合されている固定ねじ５６を締めるとともに、固定ブロック５１に螺合されている固定ねじ５６を締める。このときプーリ回転軸４６および固定ブロック５１は、Ｙ軸方向に相対的に離間する。

言い換えると、第１ハウジング部２１へのプーリ回転軸４６の押し当て力を強めるとともに、第２ハウジング部２２への固定ブロック５１の押し当て力を強める。これによりプーリ回転軸４６と第１ハウジング部２１との間、および、固定ブロック５１と第２ハウジング部２２との間の摩擦力が高まる。つまり、プーリ４１の配置位置が固定される。

次にプーリ４１へのワイヤ３５の巻き付けについて図６（ａ）から図７（ｂ）を参照しながら説明する。例えば、シャフト１１の内部に導くワイヤ３５を、図６（ｂ）に示すようにＹ軸方向に並んで配置する場合には、ワイヤ３５は図６（ａ）に示すようにプーリ４１に巻き付けられる。

具体的には、駆動子３１またはシャフト１１から延びるワイヤ３５は、プーリ４１におけるＺ軸方向の正側または負側の溝４２に巻かれる。当該溝４２に巻かれたワイヤ３５は、切欠き部４３においてプーリ４１における中央に設けられた溝４２へ導かれて中央の溝４２に巻かれる。さらにワイヤ３５は切欠き部４３を通ってプーリ４１におけるＺ軸方向の負側または正側の溝４２に巻かれ、その後シャフト１１または駆動子３１へ延びる。

その一方で、シャフト１１の内部に導くワイヤ３５を、図６（ｂ）に示すようにＹ軸方向における同じ位置で間隔をあけて並べて配置する場合には、ワイヤ３５はプーリ４１における中央に設けられた溝４２にのみ巻かれる。

図６（ａ）に示すプーリ４１において駆動子３１に移動に伴いワイヤ３５が往復移動すると、図７（ａ）に示すように、ワイヤ３５の往復移動に伴いプーリ４１も回転する（プーリ４１の位相も変化する）。この際、ワイヤ３５はＹ軸方向の位置が所定の範囲内に保たれたまま相対移動する。

言い換えると、ワイヤ３５はＸ−Ｚ平面に沿って形成された溝４２に巻き付けられているため、プーリ４１が回転してもワイヤ３５が溝４２に入り込むＹ軸方向の位置や、溝４２から出てくるＹ軸方向の位置は所定の範囲内に保ち易い。なおプーリ４１は、ワイヤ３５が溝４２に入り込む位置や溝４２から出てくる位置と、切欠き部４３とが重なるまでは回転しないものとする。

これに対して、例えば、図７（ｂ）に示すように、プーリ１４１の円周面にワイヤ３５が巻き付けられるらせん状の溝１４２が設けられている場合には、ワイヤ３５の往復移動に伴いワイヤ３５のＹ軸方向の位置が変動する。つまりワイヤ３５の往復移動に伴いプーリ４１が回転すると、せん状の溝１４２にワイヤ３５が入り込む位置や、出てくる位置がＹ軸方向に移動する。これに伴い、ワイヤ３５のＹ軸方向の位置が変動する。

上記の構成の術具１によれば、駆動子３１および鉗子１２に対するプーリ４１の配置位置を接近離間可能とすることにより、ワイヤ３５の張力（テンション）調整を行うことができる。例えば、特許文献１に記載された張力の調整方法と比較して、張力の細かな調整を行いやすくなり、また、調整後の張力を維持しやすい。さらに、張力の変動を小さくし、安定させることができるため、駆動子３１と鉗子１２との間に働く摩擦力も安定する。そのため、駆動子３１と鉗子１２との間に働く摩擦力が不安定な方法と比較して、外力推定の精度向上を図りやすくなる。

このように外力推定の精度を高めることにより、術具１を用いたより安全な手術が可能となり、合併症の少ない手術が可能となる。更には患者のＱＯＬ（クオリティ・オブ・ライフ）の向上や、医師の術中の負担低減を図りやすくなり、手術ロボットにおけるラーニングカーブの向上に寄与しやすくなる。

また、プーリ回転軸４６および固定ブロック５１が、回転軸線Ｌ方向における相対的な位置を変更可能とされているため、プーリ４１の回転が阻害されにくい。例えば、プーリ回転軸４６が第１ハウジング部２１に固定され、固定ブロック５１が第２ハウジング部２２に固定される場合において、プーリ回転軸４６および固定ブロック５１の組み合わせの長さが、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間隔と異なっていても、相対的な位置を変更することにより当該組合せの長さが調整される。そのため、プーリ回転軸４６に支持されるプーリ４１に固定の影響が伝わりにくく、回転が阻害されにくい。

本実施形態のように３つのプーリ４１が設けられている場合において、３つのプーリ４１のそれぞれについて配置位置の接近離間をさせやすくなる。言い換えると、ある１つのプーリ４１について配置位置を固定した後でも、他のプーリ４１について配置位置を接近離間させやすい。

例えば、固定ブロック５１がなくプーリ回転軸４６のみが設けられている場合には、ある１つのプーリ４１について配置位置を固定すると、ある１つのプーリ４１に対応するプーリ回転軸４６の一方および他方の端部は第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２と当接する。このとき、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２が互いに接近し、その間隔がプーリ回転軸４６の長さと同等になる。つまり、他のプーリ４１に対応するプーリ回転軸４６の一方および他方の端部も第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２と当接する。すると、他のプーリ４１の配置位置を接近離間させようとしても、他のプーリ４１に対応するプーリ回転軸４６の端部が第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２と当接する面に働く摩擦力が大きくなりやすいため、接近離間させにくい。

これに対して、プーリ回転軸４６と固定ブロック５１との相対的な位置が変更可能であると、ある１つのプーリ４１について配置位置を固定しても、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２が互いに接近することがない。つまり、他のプーリ４１に対応するプーリ回転軸４６と第１ハウジング部２１との当接面、および、固定ブロック５１と第２ハウジング部２２との当接面に働く摩擦力が大きくなりにくい。そのため、ある１つのプーリ４１について配置位置を固定した後でも、他のプーリ４１について配置位置を接近離間させやすい。

さらに、相対的な位置を変更することにより当該組合せの長さが調整されるため、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２に対しても負荷がかかりにくい。例えば、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の場合、当該負荷により第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２が変形したり、破損したりする可能性がある。このような場合であっても、負荷がかかりにくいため第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の変形や破損を抑制しやすい。

プーリ用長孔２３および固定ねじ５６を用いて、プーリ回転軸４６を第１ハウジング部２１に押し当て、固定ブロック５１を第２ハウジング部２２に押し当てることにより、プーリ４１の駆動子３１および鉗子１２の少なくとも一方に対する配置位置を固定することができる。押し当て力を強くすることにより、当該配置位置の固定がより確実に行うことができるとともに、押し当て力を弱めることにより、当該配置位置の変更が行いやすくなる。

回転軸線Ｌ方向に延びるプーリ回転軸４６の先端４９、および、先端４９と嵌合する固定ブロック５１の凹部５２を用いることにより、プーリ回転軸４６および固定ブロック５１における回転軸線Ｌ方向の相対的な位置関係を変更することができる。また、回転軸線Ｌ方向と交差する方向への相対的な位置関係は、維持することができる。

プーリ４１および鉗子１２の間に駆動子３１を配置し、駆動子３１の往復移動をプーリ４１に巻き付けられたワイヤ３５により鉗子１２に伝達することにより、ワイヤ３５の張力調整を行いやすくなる。

らせん状の溝１４２が設けられたプーリ１４１と比較して、プーリ４１の位相が変化しても、ワイヤ３５のＹ軸方向の位置の変動を抑制しやすく、ワイヤ３５の張力を安定させやすい。つまり、ワイヤ３５のＹ軸方向の位置の変動が抑制されるため、ワイヤ３５が配置される経路長さの変動を抑制しやすく、ワイヤ３５の張力を安定させやすい。

そのため、駆動子３１と鉗子１２との間に働く摩擦力も安定させやすく、駆動子３１と鉗子１２との間に働く摩擦力が不安定な方法と比較して、外力推定の精度向上を図りやすくなる。このように外力推定の精度を高めることにより、術具１を用いたより安全な手術が可能となり、合併症の少ない手術が可能となる。更には患者のＱＯＬ（クオリティ・オブ・ライフ）の向上や、医師の術中の負担低減を図りやすくなり、手術ロボットにおけるラーニングカーブの向上に寄与しやすくなる。

らせん状の溝１４２が設けられたプーリ１４１と比較して、プーリ４１の位相によるワイヤ３５が溝４２に入り込むＹ軸方向の位置や、溝４２から出てくるＹ軸方向の位置の変動を抑制しやすい。そのため、ワイヤ３５をプーリ４１に巻き付ける際に、プーリ４１の位相に注意を払う必要が低くなる。言い換えると、ワイヤ３５をプーリ４１に巻き付ける作業を行いやすくなる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施の形態においては、術具１に鉗子１２が設けられている例に適用して説明するが、手術に用いられる他の器具が設けられていてもよく、限定するものではない。

１…術具、 ３…動力伝達部（外部）、 １２…鉗子（動作部）、 ２１…第１ハウジング部（支持部）、 ２２…第２ハウジング部（支持部）、 ２３…プーリ用長孔（長孔）、 ３１…駆動子（被駆動部）、 ３５…ワイヤ（索状体）、 ４１…プーリ（回転体）、 ４６…プーリ回転軸（回転軸部）、 ４９…先端（凸部）、 ５１…固定ブロック（固定部）、 ５２…凹部、 ５６…固定ねじ（固定子）

Claims (4)

1. 外部から駆動力が伝達される被駆動部と、
   前記被駆動部の動きを伝達する索状体と、
   円周面を有するとともに、前記被駆動部から延びる前記索状体が前記円周面に巻き回わされる回転体と、
   が設けられ、
   前記円周面には、前記回転体の中心軸線方向に並んで設けられるとともに前記索状体が巻き回わし可能な複数の溝と、
   前記複数の溝のうち、隣接する溝同士をつなぐとともに、前記隣接する溝にわたって前記索状体が配置可能とされた少なくとも１つの切欠き部と、が設けられている術具。
2. 前記円周面に設けられた前記複数の溝のうち、隣接する溝同士の間に、突起が設けられ、
   前記少なくとも１つの切欠き部は前記突起に設けられた凹みである請求項１記載の術具。
3. 前記複数の溝は３つ以上設けられ、
   前記少なくとも１つの切欠き部は、複数の切欠き部であって、
   前記中心軸線方向に離れて配置された前記複数の切欠き部はそれぞれ同じ位相に設けられている請求項１または２に記載の術具。
4. 前記複数の溝は３つ以上設けられ、
   前記少なくとも１つの切欠き部は、複数の切欠き部であって、
   前記中心軸線方向に離れて配置された前記複数の切欠き部はそれぞれ異なる位相に設けられている請求項１または２に記載の術具。

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