JP6895007B2 - 医療用処置具 - Google Patents

Description

本発明は、医療用処置具に関する。

近年、内視鏡手術の分野において手術ロボットが用いられている。手術ロボットは、マニピュレータを含む患者側装置と、操作装置とを備える。そして、マニピュレータに適当な医療用処置具を装着し、この医療用処置具を操作装置によって遠隔から操作することにより、手術を実施する。このような手術ロボットに用いられる医療用処置具の例として、たとえば特許文献１には、駆動機構として複数のスプールを用いて、ワイヤ等の軟質部材の巻き取り、または送り出しを行うことにより、把持鉗子などの先端部を動作させるものが開示されている。

米国特許第６３９４９９８号明細書

このような手術ロボットは、設置のために広いスペースを要することから、小型化が望まれている。そして、手術ロボットの小型化を実現するために、手術ロボットの先端に取り付けられる医療用処置具の小型化が望まれている。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、小型の駆動機構を備える医療用処置具を提供することである。

上記目的を達成するための本発明のある局面に係る医療用処置具は、患者側装置に設けられたマニピュレータに取付けられる医療用処置具であって、先端部と、シャフトと、前記先端部を支持し、前記シャフトの先端側に支持される手首部材と、前記手首部材を操作するための細長要素と、前記シャフトの基端側に設けられ、前記細長要素を駆動するための駆動機構と、を備え、前記駆動機構は、基体と、アクチュエータによる回転を伝達する伝達部材と係合し、前記伝達部材の回転によって回転軸を中心に回転する被伝達部材と、前記被伝達部材の回転に伴って前記回転軸を中心に回転可能な複数の回転部材と、前記複数の回転部材を前記回転軸と平行な方向に押圧した状態で固定する押圧部材と、ベアリング部と、を備え、前記複数の回転部材に含まれる第１回転部材は、前記基体に前記ベアリング部を介して回転可能に配置され、前記複数の回転部材に含まれる前記第１回転部材とは異なる第２回転部材は、前記細長要素の一端側が巻き付けられ、前記複数の回転部材の各々には、前記回転軸と平行な方向に延びる挿通孔が形成されており、前記押圧部材は、各前記回転部材における前記挿通孔に挿入されて、前記複数の回転部材を固定するように構成されている。

本発明によれば、医療用処置具の小型化を実現することができる。

本発明の手術用システムの構成を示す図である。 本発明の医療用処置具の構成を示す図である。 図２に示す医療用処置具における先端部の構成を示す斜視図である。 図２に示す医療用処置具における先端部の構成を示す側面図である。 本発明の医療用処置具における先端部側のワイヤの巻き掛けの一例を示す図である。 本発明の駆動機構の構成を示す斜視図である。 図６に示す駆動機構における駆動部材の構成を示す斜視図である。 図７に示す駆動部材の構成を示す断面図である。 図７に示す駆動部材におけるローテーション部およびプーリ部の構成を示す斜視図である。 図７に示す下側ベアリングおよび上側ベアリングの構成を示す分解斜視図である。 本発明の駆動機構の製造方法の手順を定めたフローチャートの一例を示す図である。 本発明の駆動部材における被伝達部材の構成を示す斜視図である。 図１２に示す被伝達部材と係合する伝達部材の構成を示す斜視図である。

［手術用システム］
図１は、本発明の手術用システムの構成を示す図である。

図１を参照して、手術用システム３００は、たとえば、術者Ｑが患者側装置１を用いて人間または動物などの処置対象Ｒに内視鏡外科手術を施すためのシステムである。手術用システム３００は、患者側装置１と、患者側装置１を操作するための操作装置２とを備える。

術者Ｑは、患者側装置１に対する動作指令を操作装置２へ入力し、操作装置２は、入力された動作指令を含む指令信号を患者側装置１へ送信する。そして、患者側装置１は、操作装置２から送信された指令信号を受信し、受信した指令信号に含まれる動作指令に基づいて、自己の先端に接続された内視鏡アセンブリ４ａおよび医療用処置具４ｂを動作させる。

より詳細には、操作装置２は、操作用マニピュレータ５ａおよび操作ペダル５ｂを有する操作入力部５と、内視鏡アセンブリ４ａにより撮影された画像を表示するモニタ５ｃとを含む。操作用マニピュレータ５ａおよび操作ペダル５ｂは、術者Ｑが動作指令を入力するための機器である。

術者Ｑは、モニタ５ｃにおいて表示される画像により患部を視認しながら、操作用マニピュレータ５ａおよび操作ペダル５ｂを操作することにより、操作装置２へ動作指令を入力する。操作装置２は、入力された動作指令を含む指令信号を、有線または無線により患者側装置１へ送信する。

患者側装置１は、ポジショナ７と、ポジショナ７の先端部に取り付けられたプラットホーム８と、プラットホーム８に着脱可能に取り付けられた複数のマニピュレータ３と、内視鏡アセンブリ４ａと、医療用処置具４ｂと、患者側装置１の動作を制御するコントローラ６とを含む。

内視鏡アセンブリ４ａおよび医療用処置具４ｂは、マニピュレータ３に取り付けられる。医療用処置具４ｂは、把持鉗子（グラスパ）、持針器（ニードルドライバ）、またはシザーズなどである。

コントローラ６は、操作装置２からの指令信号を受信し、受信した指令信号に基づいて、内視鏡アセンブリ４ａおよび医療用処置具４ｂを動作させる。

具体的には、コントローラ６は、指令信号を受信して、当該指令信号に含まれる動作指令に基づいて、まず、ポジショナ７を動作させてプラットホーム８の位置決めを行う。また、コントローラ６は、処置対象Ｒの体表に留置された図示しないカニューレに対する内視鏡アセンブリ４ａおよび医療用処置具４ｂの位置が所定の初期位置となるように、マニピュレータ３の位置決めを行う。

そして、コントローラ６は、動作指令に基づいて、内視鏡アセンブリ４ａおよび医療用処置具４ｂを駆動するための制御信号を、マニピュレータ３経由で内視鏡アセンブリ４ａおよび医療用処置具４ｂへ出力する。そして、内視鏡アセンブリ４ａおよび医療用処置具４ｂは、コントローラ６から受けた制御信号に従って動作する。

なお、コントローラ６は、ポジショナ７に内蔵されていなくてもよく、ポジショナ７とは独立した制御装置であってもよい。

［医療用処置具］
（全体構成）
図２は、本発明の医療用処置具の構成を示す図である。

図２を参照して、医療用処置具４ｂは、先端部１１と、シャフト１２と、先端部１１を操作するためのワイヤまたはケーブルなどの細長要素１４と、細長要素１４を駆動する駆動機構１５とを含む。以下、細長要素１４として、ワイヤを例に説明する。

先端部１１は、たとえば、２つのジョー２１，２２を有する。これら２つのジョー２１，２２は、同一の形状に形成されることにより、製造コストを低く抑えることができる。シャフト１２は、医療用処置具４ｂの長手方向に延びる筒形状を有し、矢印Ａの方向に回転可能に設けられる。すなわち、シャフト１２は、自己の長手方向の軸を中心に回転可能に設けられる。

ワイヤ１４は、たとえばタングステンまたはステンレスにより形成されており、十分な強度、屈曲性、および耐久性を有する。ステンレスはタングステンに比べて柔らかいが延びやすく、タングステンはステンレスに比べて硬いが延びにくいという性質を有する。

駆動機構１５は、図１に示す患者側装置１におけるマニピュレータ３に取り付けられる。駆動機構１５は、患者側装置１からの制御信号をマニピュレータ３経由で受けて、当該制御信号に従って、ワイヤ１４を医療用処置具４ｂの長手方向に沿って動かしたり、シャフト１２を矢印Ａの方向に回転させたりする。駆動機構１５の詳細な構成については、後述する。

（先端部）
図３は、図２に示す医療用処置具における先端部の構成を示す斜視図である。

図３を参照して、先端部１１は、ジョー２１およびジョー２２に加えて、さらに、手首部２３を有する。手首部２３は、第１連結部３１を介してシャフト１２の端部１２ａに取り付けられる。また、手首部２３は、第１連結部３１を中心に矢印Ｂの方向に旋回可能である。

ジョー２１，２２は、第２連結部３２を介して手首部２３に取り付けられる。また、ジョー２１，２２は、それぞれ、指部２４ａ，２４ｂと、プーリ部２５ａ，２５ｂとを有する。指部２４ａ，２４ｂは、第２連結部３２を中心に矢印Ｃの方向に旋回可能に設けられ、プーリ部２５ａ，２５ｂは、第２連結部３２を中心に回転可能に設けられる。

第１連結部３１の延びる方向と、第２連結部３２の延びる方向とは、異なる方向であることが好ましい。ここでは、第１連結部３１の延びる方向と、第２連結部３２の延びる方向とのなす角が９０度であるとする。以下、第１連結部３１の延びる方向をＹ軸方向とし、第２連結部３２の延びる方向をＸ軸方向とし、シャフト１２の長手方向をＺ軸方向とする。

図４は、図２に示す医療用処置具における先端部の構成を示す側面図である。

図４を参照して、ジョー２１，２２のそれぞれの自由端２１ａ，２２ａは、矢印Ｃ１および矢印Ｃ２に示すように、第２連結部３２を中心に旋回することにより、互いに近づいたり、離れたり、同じ方向へ旋回したりすることができる。

また、先端部１１は、ジョー２１，２２および手首部２３に加えて、さらに、第１プーリ部４１と、第２プーリ部４２と、第３プーリ部４３と、第４プーリ部４４と、第５プーリ部４５とを有する。第１プーリ部４１、第２プーリ部４２、第３プーリ部４３および第４プーリ部４４の各々は、内側プーリと外側プーリとを有する。

また、第１プーリ部４１、第２プーリ部４２、および第５プーリ部４５は、第１連結部３１を介して端部１２ａに取り付けられており、第１連結部３１を中心に回転可能に設けられる。また、第３プーリ部４３は、第３連結部３３を介して手首部２３に取り付けられており、第３連結部３３を中心に回転可能に設けられる。第４プーリ部４４は、第４連結部３４を介して手首部２３に取り付けられており、第４連結部３４を中心に回転可能に設けられる。

第１プーリ部４１の回転面と第３プーリ部４３の回転面とは、略同一平面上にあり、第２プーリ部４２の回転面と第４プーリ部４４の回転面とは、略同一平面上にある。

（先端部側のワイヤの巻き掛け）
図５は、本発明の医療用処置具における先端部側のワイヤの巻き掛けの一例を示す図である。図５において、矢印Ｚ１はシャフト１２の長手方向に延びるＺ軸の正の方向を示し、矢印Ｚ２はＺ軸の負の方向を示す。

ここでは、医療用処置具４ｂは、３つのワイヤ１４を含むとする。３つのワイヤ１４を、それぞれ、ワイヤ１４１，１４２，１４３とする。また、ワイヤ１４１，１４２，１４３は、それぞれ、第１の細長要素１４１ａ，１４２ａ，１４３ａと、第２の細長要素１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂとを有する。

図５を参照して、医療用処置具４ｂの組立時において、ワイヤ１４１は、第１プーリ部４１の外側プーリおよび第３プーリ部４３の外側プーリに巻き掛けられた後、ジョー２２におけるプーリ部２５ｂに巻き掛けられ、さらに、第４プーリ部４４の内側プーリおよび第２プーリ部４２の内側プーリに巻き掛けられる。また、ワイヤ１４１は、たとえば、ジョー２２における指部２４ｂに形成された図示しない部材に固定される。このため、ジョー２２は、ワイヤ１４１の駆動に応じて動作する。

ワイヤ１４２は、第１プーリ部４１の内側プーリおよび第３プーリ部４３の内側プーリに巻き掛けられた後、ジョー２１におけるプーリ部２５ａに巻き掛けられ、さらに、第４プーリ部４４の外側プーリおよび第２プーリ部４２の外側プーリに巻き掛けられる。また、ワイヤ１４２は、たとえば、ジョー２１における指部２４ａに形成された図示しない部材に固定される。このため、ジョー２１は、ワイヤ１４２の駆動に応じて動作する。

ワイヤ１４３は、第５プーリ部４５に巻き掛けられる。また、ワイヤ１４３は、たとえば、手首部２３に形成された図示しない部材に固定される。このため、手首部２３は、ワイヤ１４３の駆動に応じて動作する。

（先端部の動作）
ワイヤ１４１における第１の細長要素１４１ａが矢印Ｚ１の方向に引かれると、ジョー２２が第２連結部３２を中心に矢印Ｃ２ａの方向、すなわち第２連結部３２を中心とする円の周方向であって、ジョー２１へ近づく方向に旋回する。また、ワイヤ１４１における第２の細長要素１４１ｂが矢印Ｚ１の方向に引かれると、ジョー２２が第２連結部３２を中心に矢印Ｃ２ｂの方向、すなわち第２連結部３２を中心とする円の周方向であって、ジョー２１から離れる方向に旋回する。

また、ワイヤ１４２における第１の細長要素１４２ａが矢印Ｚ１の方向に引かれると、ジョー２１が第２連結部３２を中心に矢印Ｃ１ａの方向、すなわち第２連結部３２を中心とする円の周方向であって、ジョー２２から離れる方向に旋回する。また、ワイヤ１４２における第２の細長要素１４２ｂが矢印Ｚ１の方向に引かれると、ジョー２１が第２連結部３２を中心に矢印Ｃ１ｂの方向、すなわち第２連結部３２を中心とする円の周方向であって、ジョー２２へ近づく方向に旋回する。

また、第２の細長要素１４１ｂおよび第１の細長要素１４２ａが矢印Ｚ１の方向に同時に引かれると、第２連結部３２を中心とする円の周方向であって、ジョー２１およびジョー２２が互いに離れる方向に旋回する。また、第１の細長要素１４１ａおよび第２の細長要素１４２ｂが矢印Ｚ１の方向に同時に引かれると、第２連結部３２を中心とする円の周方向であって、ジョー２１およびジョー２２が互いに近づく方向に旋回する。

また、第１の細長要素１４１ａおよび第１の細長要素１４２ａが矢印Ｚ１の方向に同時に引かれると、ジョー２１およびジョー２２の両方が、第２連結部３２を中心とする円の周方向であって、矢印Ｄ１の方向に旋回する。すなわち、ジョー２１が矢印Ｃ１ａの方向に旋回し、ジョー２２が矢印Ｃ２ａの方向に旋回する。

また、第２の細長要素１４１ｂおよび第２の細長要素１４２ｂが矢印Ｚ１の方向に同時に引かれると、ジョー２１およびジョー２２の両方が、第２連結部３２を中心とする円の周方向であって、矢印Ｄ２の方向に旋回する。すなわち、ジョー２１が矢印Ｃ１ｂの方向に旋回し、ジョー２２が矢印Ｃ２ｂの方向に旋回する。

また、第１の細長要素１４３ａが矢印Ｚ１の方向へ引かれると、図３および図４に示す手首部２３が、第１連結部３１を中心に矢印Ｂ２の方向、すなわち、第１連結部３１を中心とする円の周方向、かつＹ軸の正から負の方向へ見て反時計周りに旋回する。また、第２の細長要素１４３ｂが矢印Ｚ１の方向へ引かれると、手首部２３が、第１連結部３１を中心に矢印Ｂ１の方向、すなわち、第１連結部３１を中心とする円の周方向、かつＹ軸の正から負の方向へ見て時計周りに旋回する。

このように、ワイヤ１４１，１４２，１４３の駆動に応じて、ジョー２１、ジョー２２、および手首部２３が独立して駆動する。

［駆動機構］
図６は、本発明の駆動機構の構成を示す斜視図である。

図６を参照して、駆動機構１５は、ハウジング１０と、ハウジング１０内において回転可能に設けられた複数の駆動部材１０１と、ハウジング１０内において回転可能に設けられた第１歯車１０２と、第１歯車１０２と係合する第２歯車１０３と、図示しない駆動伝達システムと、図示しないアクチュエータとを有する。図６では、駆動機構１５の内部の構造を説明するため、ハウジング１０の上部が外された状態を示している。

駆動伝達システムは、後述する複数の伝達部材を有する。複数の駆動部材１０１、および第１歯車１０２の各々は被伝達部材１２２を有し、複数の伝達部材は、これら複数の被伝達部材１２２とそれぞれ係合する。

複数の駆動部材１０１、および第１歯車１０２の各々は、基体１６の表面に対して垂直の方向、すなわちＸ軸方向に延びる回転軸を中心に回転可能に設けられる。第２歯車１０３は、シャフト１２の長手方向、すなわちＺ軸方向に延びる回転軸を中心に回転可能に設けられる。シャフト１２は、第２歯車１０３と係合しており、第２歯車１０３の回転に伴い矢印Ａの方向に回転する。

アクチュエータは、図１に示す患者側装置１からマニピュレータ３経由で制御信号を受けて、当該制御信号に従って、複数の伝達部材を回転させる。各々の伝達部材は、回転することにより、複数の駆動部材１０１、および第１歯車１０２のうち自己に対応する部材を回転させる。

より詳細には、駆動機構１５は、３つの駆動部材１０１を有する。３つの駆動部材１０１を、それぞれ駆動部材１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃとする。駆動部材１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃは、たとえば、基体１６に形成された図示しない複数の貫通孔にそれぞれ挿入されている。また、図５に示すワイヤ１４１，１４２，１４３は、それぞれ、駆動部材１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃに巻き付けられる。

そして、アクチュエータが、駆動部材１０１Ａに対応する伝達部材を回転させることにより、駆動部材１０１Ａが回転すると、駆動部材１０１Ａに巻き付けられたワイヤ１４１がＺ軸方向に沿って動く。これにより、図３に示す指部２４ｂが、矢印Ｃの方向に旋回する。

また、アクチュエータが、駆動部材１０１Ｂに対応する伝達部材を回転させることにより、駆動部材１０１Ｂが回転すると、駆動部材１０１Ｂに巻き付けられたワイヤ１４２がＺ軸方向に沿って動く。これにより、図３に示す指部２４ａが、矢印Ｃの方向に旋回する。

また、アクチュエータが、駆動部材１０１Ｃに対応する伝達部材を回転させることにより、駆動部材１０１Ｃが回転すると、駆動部材１０１Ｃに巻き付けられたワイヤ１４３がＺ軸方向に沿って動く。これにより、図３に示す手首部２３が、矢印Ｂの方向に旋回する。

また、アクチュエータが、第１歯車１０２に対応する伝達部材を回転させることにより、第１歯車１０２が回転すると、第１歯車１０２と係合した第２歯車１０３がＺ軸方向に延びる回転軸を中心に回転する。そして、シャフト１２が、第２歯車１０３の回転に伴い矢印Ａの方向に回転する。以下、駆動部材１０１の詳細な構成について説明する。

［駆動部材］
図７は、図６に示す駆動機構における駆動部材の構成を示す斜視図である。また、図８は、図７に示す駆動部材の構成を示す断面図である。

図７および図８を参照して、駆動部材１０１は、基体１６に取り付けられるローテーション部（第１の回転部材）１１１と、第１プーリ部（第２の回転部材）１３１と第２プーリ部（第３の回転部材）１５１とを有するプーリ部１１２と、ベアリング部１１３と、押圧部材１１４と、棒形状を有する中空部材１１５と、押圧部材１１４とプーリ部１１２との間に設けられるスプリングワッシャ１１６とを有する。以下、各部材の構成について説明する。

（ローテーション部およびプーリ部）
図９は、図７に示す駆動部材におけるローテーション部およびプーリ部の構成を示す斜視図である。ここでは、Ｘ軸方向を上下方向とする。また、Ｘ軸の正の方向を上方向とし、Ｘ軸の負の方向を下方向とする。

図９を参照して、ローテーション部１１１は、筒部１２１と、筒部１２１の下端１２１ａに連結された被伝達部材１２２とを有する。被伝達部材１２２は、伝達部材と係合する。そして、被伝達部材１２２が当該伝達部材の回転に伴い回転することにより、駆動部材１０１の全体が回転軸を中心に回転する。

筒部１２１は、被伝達部材１２２と反対側の上端１２１ｂの面に放射状に広がる凹凸が形成されている。すなわち、筒部１２１における上端１２１ｂは、フェースギアとして形成されている。

また、筒部１２１の内部には、自己のローテーション部１１１の回転軸と平行な方向、すなわち上下方向に延びる挿通孔１２４が形成されている。そして、挿通孔１２４の外周の一部には、係合溝１２３が形成されている。

第１プーリ部１３１および第２プーリ部１５１は、たとえば、同一の形状に形成されており、上下方向において互いに反対の向きに取り付けられる。第１プーリ部１３１および第２プーリ部１５１が同一の形状に形成されていることにより、製造が容易になり、コストを削減することができる。

より詳細には、第１プーリ部１３１は、第１プーリ筒部１３２と、第１プーリ筒部１３２の下端１３２ａ付近に連結された第１プーリフランジ部１３３とを有する。第１プーリ筒部１３２における下端１３２ａの面および上端１３２ｂの面には、いずれも凹凸が形成されている。すなわち、第１プーリ筒部１３２における下端１３２ａおよび上端１３２ｂは、フェースギアとして形成されている。また、第１プーリ筒部１３２の外周面には、らせん状に凹凸が形成されており、当該凹凸にワイヤ１４が巻き付けられる。

また、第１プーリ筒部１３２には、自己の第１プーリ部１３１の回転軸と平行な方向、すなわち上下方向に延びる挿通孔１３４が形成されている。

第２プーリ部１５１は、第１プーリ部１３１と同様に、第２プーリ筒部１５２と、第２プーリ筒部１５２の上端１５２ｂ付近に連結された第２プーリフランジ部１５３とを有する。第２プーリ筒部１５２における下端１５２ａの面および上端１５２ｂの面には、いずれも凹凸が形成されている。すなわち、第２プーリ筒部１５２における下端１５２ａおよび上端１５２ｂは、フェースギアとして形成されている。また、第２プーリ筒部１５２の外周面には、らせん状に凹凸が形成されており、当該凹凸にワイヤ１４が巻き付けられる。

また、第２プーリ筒部１５２には、自己の第２プーリ部１５１の回転軸と平行な方向、すなわち上下方向に延びる挿通孔１５４が形成されている。

第１プーリ筒部１３２における挿通孔１３４、第２プーリ筒部１５２における挿通孔１５４、および上述したローテーション部１１１の筒部１２１における挿通孔１２４は、略同一の径を有する。

また、ローテーション部１１１の上端１２１ｂに形成された凹凸と、第１プーリ部１３１の下端１３２ａに形成された凹凸とが係合する。また、第１プーリ部１３１の上端１３２ｂに形成された凹凸と、第２プーリ部１５１の下端１５２ａに形成された凹凸とが係合する。

（ベアリング部）
図７および図８に示すように、ベアリング部１１３は、下側ベアリング１６１と、上側ベアリング１６２と、ワッシャ１１７とを有する。下側ベアリング１６１および上側ベアリング１６２は、ローテーション部１１１における筒部１２１の外周面に取り付けられる。すなわち、ローテーション部１１１は、下側ベアリング１６１または上側ベアリング１６２を介して基体１６に取り付けられるため、円滑に回転することができる。

ワッシャ１１７は、上側ベアリング１６２と、第１プーリ部１３１における第１プーリフランジ部１３３との間に設けられる。下側ベアリング１６１および上側ベアリング１６２には一般的なベアリングを用いることができるが、たとえば以下に説明するような構成のベアリングを採用してもよい。

図１０は、図７に示す下側ベアリングおよび上側ベアリングの構成を示す分解斜視図である。ここでは、下側ベアリング１６１の構成について説明する。上側ベアリング１６２は、下側ベアリング１６１と同様の構成である。

下側ベアリング１６１は、内輪部材１７１と、外輪部材１７２と、複数のボールを有する第１ボールグループ１７３と、複数のボールを有する第２ボールグループ１７４と、第１リテイナー１７５と、第２リテイナー１７６とを有する。内輪部材１７１、外輪部材１７２、第１リテイナー１７５、および第２リテイナー１７６は、リング形状を有する。

外輪部材１７２の内径は、内輪部材１７１の外径よりも大きい。そして、外輪部材１７２は、自己の中心軸と、内輪部材１７１の中心軸とが一致した状態で、内輪部材１７１を内部に収容する。

第１ボールグループ１７３における複数のボールは、第１リテイナー１７５の円周方向において等間隔に配置された状態で、第１リテイナー１７５に収容される。第２ボールグループ１７４における複数のボールは、第２リテイナー１７６の円周方向において等間隔に配置された状態で、第２リテイナー１７６に収容される。

第１ボールグループ１７３におけるボール、および第２ボールグループ１７４におけるボールは同じ個数であり、各ボールは同一の大きさを有する。また、第１リテイナー１７５および第２リテイナー１７６は同一の形状を有し、互いに中心軸が一致した状態で当接されて、内輪部材１７１と外輪部材１７２との間に設けられる。

なお、下側ベアリング１６１は、第１リテイナー１７５または第２リテイナー１７６が配置される構成、すなわちリテイナーが１列配置される構成であってもよい。しかしながら、上記のように、リテイナーが２列配置される構成により、リテイナーが１列配置される場合と比較して、駆動部材１０１の回転に伴いリテイナーにかかる荷重が分散されるため、下側ベアリング１６１の耐久性が向上し、医療用処置具４ｂの使用回数および使用時間を増大させることができる。

また、第１ボールグループ１７３における各ボールと、第２ボールグループ１７４における各ボールとは、第１リテイナー１７５および第２リテイナー１７６の周方向において交互に配置される。さらに、第１ボールグループ１７３における各ボールの一部分は、第２リテイナー１７６に収容され、第２ボールグループ１７４における各ボールの一部分は、第１リテイナー１７５に収容される。

このような構成により、Ｘ軸方向における下側ベアリング１６１の幅が大きくなることを防ぐことができる。このため、下側ベアリング１６１をローテーション部１１１に取り付けた状態において、ローテーション部１１１と下側ベアリング１６１との接触部分における摩擦が大きくなることを防ぐことができる。

（ベアリング部の取り付け位置）
再び図７および図８を参照して、たとえば、下側ベアリング１６１は、筒部１２１の下端１２１ａ近辺に取り付けられ、上側ベアリング１６２は、筒部１２１の上端１２１ｂ近辺に取り付けられる。Ｘ軸方向におけるベアリング部１１３の長さ、すなわちＸ軸方向における、下側ベアリング１６１の下端１６１ａから、上側ベアリング１６２の上端１６２ｂまでの長さＬ１は、駆動部材１０１の全体的なサイズからみて比較的長く形成されている。したがって、Ｘ軸方向における、下側ベアリング１６１の下端１６１ａから、上側ベアリング１６２の上端１６２ｂまでの長さＬ１は、ローテーション部１１１の筒部１２１の長さと同程度である。

より詳細には、Ｘ軸方向における上側ベアリング１６２の上端１６２ｂから第２プーリ部１５１における第２プーリフランジ部１５３の上端までの長さ（すなわちプーリ部１１２と同程度の長さ）をＬ２とし、長さＬ１と長さＬ２との合計をＬとする。この場合、長さＬ１は、長さＬの１／４以上である。

好ましくは、長さＬ１は、長さＬの１／３以上であり、より好ましくは、長さＬ１は、長さＬの略１／２である。長さＬの略１／２の長さとは、たとえば、（Ｌ×１／２）〜（Ｌ×１／２±Ｌ×０.１）に含まれる長さである。

具体的には、たとえば、長さＬ１＝９.５ｍｍ、長さＬ２＝９.８ｍｍ、長さＬ＝１９.３ｍｍに形成されている。また、駆動部材１０１は、長さＬ１が長さＬの１／３弱の長さとなるように、たとえば、Ｌ１＝６.４ｍｍ、長さＬ２＝１２.９ｍｍ、長さＬ＝１９.３ｍｍに形成されてもよい。

ここで、従来は、細長要素１４の駆動に耐えうるように駆動部材１０１を回転可能に取り付けるためには、たとえば、特許文献１のＦｉｇ．２２に参照符号「１３８」で示されるような支持部材を用いて、駆動部材１０１の下端側および上端側の両方を、ベアリングを介して支持部材に対して固定していた。

これに対して、本発明の実施の形態に係る駆動部材１０１では、下側ベアリング１６１および上側ベアリング１６２は、ローテーション部１１１における筒部１２１の下端１２１ａおよび上端１２１ｂにそれぞれ取り付けられる。

そして、上述のとおり、下側ベアリング１６１の下端１６１ａから、上側ベアリング１６２の上端１６２ｂまでの長さＬ１は、上述のとおり、長さＬの１／４以上と長く形成されているため、下側ベアリング１６１および上側ベアリング１６２により、駆動部材１０１の傾きおよびガタつきを防ぎ、駆動部材１０１を支持することができる。

この結果、第２プーリ部１５１の上端１５２ｂ側に支持部材を設ける必要がなく、駆動機構１５を小型化および軽量化することができる。そして、駆動機構１５の小型化および軽量化を実現することにより、医療用処置具４ｂを小型化および軽量化することができる。

なお、下側ベアリング１６１および上側ベアリングの取り付け位置は、上記のような位置に限定されない。また、ベアリング部１１３は、下側ベアリング１６１および上側ベアリングを有する構成に限定されず、１つ、または３つ以上のベアリングを有する構成であってもよい。

（押圧部材および中空部材）
図８に示すように、押圧部材１１４および中空部材１１５は、プーリ部１１２およびローテーション部１１１の内部に収容される。

より詳細には、中空部材１１５は、Ｘ軸方向における長さが、Ｌ２以上かつＬ未満である。また、中空部材１１５は、ローテーション部１１１における挿通孔１２４、第１プーリ部１３１における挿通孔１３４、および第２プーリ部１５１における挿通孔１５４に挿入される。中空部材１１５の外径は、挿通孔１２４、挿通孔１３４、および挿通孔１５４の径よりもわずかに小さく形成されている。

押圧部材１１４は、たとえばネジまたはボルトであり、長さが、Ｌ２以上かつＬ未満であり、かつ中空部材１１５よりも長い。また、押圧部材１１４は、下端部側に形成された係合溝１１４ａと、係合溝１１４ａと反対側の上端部側に連結されたフランジ部１１４ｂとを有する。係合溝１１４ａは、たとえば螺旋状に形成されたネジ山である。

押圧部材１１４は、ローテーション部１１１における挿通孔１２４、第１プーリ部１３１における挿通孔１３４、および第２プーリ部１５１における挿通孔１５４に挿入される。より詳細には、押圧部材１１４は、挿通孔１２４、挿通孔１３４および挿通孔１５４に挿入された中空部材１１５の内部に、スプリングワッシャ１１６を介して収容され、端部である係合溝１１４ａが中空部材１１５から露出する。

押圧部材１１４の径は、中空部材１１５の内部において回転可能な大きさに形成されている。そして、押圧部材１１４における係合溝１１４ａが、ローテーション部１１１の内部に形成された係合溝１２３と係合する。これにより、押圧部材１１４におけるフランジ部１１４ｂが、スプリングワッシャ１１６を介して、ローテーション部１１１およびプーリ部１１２を回転軸の延びる方向、すなわち下方向へ押圧する。

そして、このように、押圧部材１１４がローテーション部１１１およびプーリ部１１２を下方向へ押圧することにより、ローテーション部１１１および第１プーリ部１３１のフェースギア同士の係合状態、ならびに第１プーリ部１３１および第２プーリ部１５１のフェースギア同士の係合状態が固定される。

ここで、従来は、テンションをかけながらワイヤ１４をプーリ部１１２に固定するために、たとえば特許文献１のＦｉｇ．２３に参照符号「１７８」または「１８０」で示される環などの部材を用いて軸にネジ止めしていた。

これに対して、本発明の実施の形態に係る駆動部材１０１は、テンションをかけながらワイヤ１４を巻き付けたプーリ部１１２、およびローテーション部１１１のフェースギア同士が係合する構成であるので、プーリ部１１２をローテーション部１１１に対して固定するためのネジなどを用いる必要がない。このため、ネジの挿入部分を設ける必要がなく、駆動機構１５を小型化および軽量化することができる。そして、駆動機構１５の小型化および軽量化を実現することにより、医療用処置具４ｂを小型化および軽量化することができる。

また、このような構成により、ネジなどを用いてプーリ部１１２を固定する場合と比較して、ローテーション部１１１と第１プーリ部１３１との係合状態、および第１プーリ部１３１と第２プーリ部１５１との係合状態が強く固定されるため、医療用処置具４ｂの耐久性および安全性を向上させることができる。

［駆動機構の製造方法］
図１１は、本発明の駆動機構の製造方法の手順を定めたフローチャートの一例を示す図である。ここでは、ワイヤ１４１が巻き付けられる駆動部材１０１の製造方法の手順について説明する。ワイヤ１４２が巻き付けられる駆動部材１０１の製造方法の手順、およびワイヤ１４３が巻き付けられる駆動部材１０１の製造方法の手順も同様である。

図１１を参照して、まず、作業者は、ローテーション部１１１における筒部１２１の下端１２１ａに、下側ベアリング１６１を取り付ける（ステップＳ１）。次に、作業者は、基体１６に上側ベアリング１６２を取り付ける（ステップＳ２）。

次に、作業者は、基体１６に形成された貫通孔に筒部１２１を挿入することにより、下側ベアリング１６１および上側ベアリング１６２を介して、基体１６にローテーション部１１１を取り付ける（ステップＳ３）。

次に、作業者は、ローテーション部１１１における筒部１２１の上端１２１ｂにワッシャ１１７を取り付ける（ステップＳ４）。

次に、作業者は、ローテーション部１１１の回転軸、および中空部材１１５の中心軸を合わせ、中空部材１１５をローテーション部１１１における挿通孔１２４に挿入することにより、ローテーション部１１１に中空部材１１５を取り付ける（ステップＳ５）。

次に、作業者は、中空部材１１５の中心軸、および第１プーリ部１３１の中心軸を合わせ、中空部材１１５が第１プーリ部１３１における挿通孔１３４を通るように、ローテーション部１１１に第１プーリ部１３１を取り付ける（ステップＳ６）。

次に、作業者は、ワイヤ１４１の第１の細長要素１４１ａを、第１プーリ部１３１の外周面に巻き付ける（ステップＳ７）。そして、作業者は、ワイヤ１４１の第１の細長要素１４１ａを巻き付けた第１プーリ部１３１の下端１３２ａに形成された凹凸と、ローテーション部１１１の上端１２１ｂに形成された凹凸とを係合させた状態で第１プーリ部１３１を押さえる（ステップＳ８）。これにより、第１プーリ部１３１が回転軸まわりに回転することを防止することができる。

次に、作業者は、ワイヤ１４１の第２の細長要素１４１ｂを、第２プーリ部１５１に巻き付けながら（ステップＳ９）、中空部材１１５の中心軸、および第２プーリ部１５１の中心軸を合わせ、中空部材１１５が第２プーリ部１５１における挿通孔１５４を通るように、第１プーリ部１３１に第２プーリ部１５１を取り付ける（ステップＳ１０）。そして、作業者は、ワイヤ１４１の第２の細長要素１４１ｂを巻き付けた第２プーリ部１５１の下１５２ａに形成された凹凸と、第１プーリ部１３１の上端１３２ｂに形成された凹凸とを係合させる。

このように、ローテーション部１１１および第１プーリ部１３１の各々のフェースギア同士を係合させ、さらに、第１プーリ部１３１および第２プーリ部１５１の各々のフェースギア同士を係合させることにより、第１プーリ部１３１および第２プーリ部１５１が意図しない回転を行うことを防ぐことができる。このため、ネジなどの部材を用いる必要なく、ワイヤ１４１のテンションを維持しながらの組み立て作業を簡易化することができる。

次に、作業者は、第２プーリ部１５１にスプリングワッシャ１１６を取り付ける（ステップＳ１１）。次に、作業者は、スプリングワッシャ１１６を介して、中空部材１１５の内部に押圧部材１１４を挿入する。このとき、押圧部材１１４の端部である係合溝１１４ａは、中空部材１１５から露出する（ステップＳ１２）。

そして、作業者は、たとえば、押圧部材１１４を中空部材１１５の内部において回転させることにより、押圧部材１１４における係合溝１１４ａと、ローテーション部１１１における係合溝１２３とを係合させる。すなわち、作業者は、押圧部材１１４をローテーション部１１１に対してネジ止めする（ステップＳ１３）。これにより、押圧部材１１４が、ローテーション部１１１およびプーリ部１１２を下方向へ押圧し、ローテーション部１１１と第１プーリ部１３１との係合状態、および第１プーリ部１３１と第２プーリ部１５１との係合状態が固定される。

また、このとき、スプリングワッシャ１１６が、押圧部材１１４により下方向へ押圧され、自己の復元力により、押圧部材１１４を上方向へ押圧する。これにより、ローテーション部１１１と第１プーリ部１３１との係合状態、および第１プーリ部１３１と第２プーリ部１５１との係合状態がより強く固定される。

なお、駆動部材の製造方法は、上記のような手順に限定されない。たとえば、中空部材１１５の取り付け（ステップＳ５）の後に、ワッシャ１１７の取り付け（ステップＳ４）を行ってもよい。また、たとえば、第２プーリ部１５１の取り付け（ステップＳ１０）の後に、中空部材１１５の取り付け（ステップＳ５）を行ってもよい。

なお、図７および図８に示す駆動部材１０１は、中空部材１１５を含まない構成であってもよい。しかしながら、駆動部材１０１が中空部材１１５を含む場合、第１プーリ部１３１に第１の細長要素１４１ａを巻き付ける際、および第２プーリ部１５１に第２の細長要素１４１ｂを巻き付ける際、中空部材１１５を中心として第１プーリ部１３１および第２プーリ部１５１を一定の位置で回転させることができる。このため、作業性を向上させることができる。

また、プーリ部１１２は、複数の部材を備える構成に限定されない。すなわち、第１プーリ部（第２の回転部材）１３１および第２プーリ部（第３の回転部材）１５１は一体に構成されてもよい。しかしながら、第１プーリ部１３１および第２プーリ部１５１が別体に構成される場合、ワイヤ１４１の第１の細長要素１４１ａおよび第２の細長要素１４１ｂを異なる複数の回転部材に巻き付けて、各回転部材を互いに反対方向へ回転させることにより、ワイヤ１４１のテンションの調節を容易に行うことができる。

また、ローテーション部１１１、第１プーリ部１３１、および第２プーリ部１５１が、一体に構成されてもよい。また、ローテーション部１１１および第１プーリ部１３１が一体に構成されてもよい。しかしながら、駆動部材１０１がＸ軸方向において分割可能に構成される場合、すなわち、ローテーション部１１１と第１プーリ部１３１とが別体に構成される場合、係合溝１２３を形成するための工具をローテーション部１１１の内部に挿入しやすいため、係合溝１２３の形成作業を簡易化することができる。

また、押圧部材１１４は、ローテーション部１１１と係合する代わりに、プーリ部１１２と係合する構成であってもよい。しかしながら、ローテーション部１１１における筒部１２１は、プーリ部１１２における第１プーリ筒部１３２および第２プーリ筒部１５２よりも外径が大きい。すなわち、筒部１２１は、第１プーリ筒部１３２および第２プーリ筒部１５２よりも肉厚である。このため、上述のように、押圧部材１１４が、肉厚であるローテーション部１１１と係合する構成は、プーリ部１１２と係合する場合と比較して、係合部分の耐久性を高めることができる。

［被伝達部材］
上述のとおり、駆動部材１０１におけるローテーション部１１１の被伝達部材１２２が、伝達部材と係合し、伝達部材に伴い回転する。以下、被伝達部材１２２と伝達部材との係合部分の詳細な構成について説明する。

図１２は、本発明の駆動部材における被伝達部材の構成を示す斜視図である。また、図１３は、図１２に示す被伝達部材と係合する伝達部材の構成を示す斜視図である。

図１２を参照して、駆動部材１０１におけるローテーション部１１１は、上述のとおり、伝達部材２２０と係合する被伝達部材１２２を有する。被伝達部材１２２は、回転可能なディスク部２０１を有する。ディスク部２０１の主表面には、被係合部２０２が形成されている。また、伝達部材２２０は、被伝達部材１２２における被係合部２０２と係合可能な係合部２２１を有する。

被伝達部材１２２における被係合部２０２は、たとえば溝または窪みであり、ディスク部２０１の主表面において、当該主表面の中心を通るいずれの直線に対しても非対称であり、かつ連続するパターンに形成されている。また、伝達部材２２０における係合部２２１は、たとえば突起であり、被係合部２０２と同様に、伝達部材２２０の主表面において、当該主表面の中心を通るいずれの直線に対しても非対称であり、かつ連続するパターンに形成されている。

このような構成により、図２に示す先端部１１を動作させるための被伝達部材１２２の向きを、３６０度のうちの一意に決めることができる。

仮に、被伝達部材１２２に、ディスク部２０１の主表面の中心を通る直線に対して対象のパターンの溝または窪みが形成され、伝達部材２２０に、自己の主表面の中心を通る直線に対して対象のパターンの突起が形成されているとする。この場合、伝達部材２２０に対する被伝達部材１２２の向きが一意に決まらず、被伝達部材１２２は、１８０度回転した場合でも伝達部材２２０と係合可能である。そして、被伝達部材１２２が１８０度異なる向きで伝達部材２２０と係合してしまうと、先端部１１が所望の動きとは異なる動きをしてしまう。

このため、被伝達部材１２２の向きは、３６０度のうちの一意に決まる必要があり、本発明の実施の形態では、被伝達部材１２２にはディスク部２０１の主表面の中心を通るいずれの直線に対しても非対称である溝または窪みが形成され、伝達部材２２０には自己の主表面の中心を通るいずれの直線に対しても非対称である突起が形成されている。

伝達部材２２０は、手術開始前の初期状態において、自己の主表面における係合部２２１の向きが所定の向きとなるように設けられる。そして、作業者は、被係合部２０２の向きが係合部２２１の向きと合うように、ローテーション部１１１の回転軸を中心にローテーション部１１１を回転させる。そして、作業者は、被係合部２０２の向きと、係合部２２１の向きとが合った状態で、被係合部２０２と係合部２２１とを係合させる。

なお、先端部１１が、図３および図４に示すような基本姿勢である状態において、複数の被伝達部材１２２の各々の被係合部２０２の向きが揃うように、製造時において調整されている。

また、係合部２２１および被係合部２０２のパターンは、たとえば直線形状である。さらに、たとえば、係合部２２１のパターンは伝達部材２２０の主表面の中心を通り、被係合部２０２のパターンはディスク部２０１の主表面の中心を通る。

また、係合部２２１は、自己の伝達部材２２０の主表面と直交する方向であるＸ軸方向において、被伝達部材１２２への方向、すなわち上方向へ向かって徐々に幅が狭まる。また、被係合部２０２は、ディスク部２０１の主表面と直交する方向であるＸ軸方向において、伝達部材２２０への方向、すなわち下方向へ向かって徐々に幅が広がる。すなわち、係合部２２１および被係合部２０２がテーパー状に形成されている。

また、伝達部材２２０は、被伝達部材１２２側、すなわち図１３に示すＸ軸の正の方向へ、バネなどにより付勢されている。このため、被係合部２０２と係合部２２１との位置関係に多少のずれがあっても、取り付け時に当該ずれが修正されて、係合部２２１が被係合部２０２に嵌まり込む構成となっている。これにより、係合部２２１と被係合部２０２とを係合させる作業をより簡易化することができる。

なお、係合部２２１は、突起の代わりに、溝または窪みであってもよい。また、係合部２２１が溝または窪みである場合、被係合部２０２は、係合部２２１に係合可能な突起に形成される。

また、被係合部２０２の形状は、ディスク部２０１の回転面において、ディスク部２０１の中心を通るいずれの直線に対しても非対称であり、かつ連続するパターンに形成されていればよく、上記のような形状に限定されない。たとえば、被係合部２０２のパターンは、直線形状でなくてもよい。また、たとえば、被係合部２０２のパターンは、ディスク部２０１の中心を通らなくてもよい。たとえば、被係合部２０２のパターンは、英語の「Ｖ」字のような形状であってもよい。

また、係合部２２１と被係合部２０２とが直接的に接触して伝達部材２２０の回転を被伝達部材１２２に伝達する必要はなく、たとえば、アダプタを介して伝達部材２２０の回転を被伝達部材１２２に伝達する構成であってもよい。この場合、アダプタは、たとえば、２つの面を含むディスクを備え、一方の面に係合部２２１と係合する被係合部が設けられ、他方の面に被係合部２０２と係合する係合部が設けられる。

本パートで説明した特徴は、以下のように要約できる。

［１］アクチュエータによる回転を回転部材に伝達する伝達部材、と係合する被伝達部材であって、回転可能なディスク部と、前記ディスク部の表面に形成された被係合部とを備え、前記被係合部は、前記ディスク部の中心を通るいずれの直線に対しても非対称であり、かつ連続するパターンに形成された、突起、溝または窪みである、被伝達部材。

［２］前記パターンは、直線形状である、［１］に記載の被伝達部材。

［３］前記パターンは、前記ディスク部の中心を通る、［１］または［２］に記載の被伝達部材。

［４］前記被係合部は、溝または窪みであり、前記表面と直交する方向において、前記伝達部材への方向へ向かって幅が広がる、［１］から［３］のいずれか１つに記載の被伝達部材。

［５］前記被係合部は、突起であり、前記表面と直交する方向において、前記伝達部材への方向へ向かって幅が狭まる、［１］から［４］のいずれか１つに記載の被伝達部材。

［６］［１］から［５］のいずれか１つに記載の被伝達部材と、前記被係合部と係合する係合部を含む前記伝達部材とを備える、駆動力伝達システム。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

４ｂ 医療用処置具
１０ ハウジング
１４，１４１，１４２，１４３ ワイヤ（細長要素）
１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ 第１の細長要素
１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂ 第２の細長要素
１５ 駆動機構
１６ 基体
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ 駆動部材
１１１ ローテーション部（回転部材）
１１２ プーリ部（回転部材）
１１３ ベアリング部
１１４ 押圧部材
１１５ 中空部材
１２２ 被伝達部材
１３１ 第１プーリ部（回転部材）
１５１ 第２プーリ部（回転部材）
１６１ 下側ベアリング
１６２ 上側ベアリング
２０１ ディスク部
２０２ 被係合部
２２０ 伝達部材

Claims (6)

1. 患者側装置に設けられたマニピュレータに取付けられる医療用処置具であって、
   先端部と、
   シャフトと、
   前記先端部を支持し、前記シャフトの先端側に支持される手首部材と、
   前記手首部材を操作するための細長要素と、
   前記シャフトの基端側に設けられ、前記細長要素を駆動するための駆動機構と、を備え、
   前記駆動機構は、
   基体と、
   アクチュエータによる回転を伝達する伝達部材と係合し、前記伝達部材の回転によって回転軸を中心に回転する被伝達部材と、
   前記被伝達部材の回転に伴って前記回転軸を中心に回転可能な複数の回転部材と、
   前記複数の回転部材を前記回転軸と平行な方向に押圧した状態で固定する押圧部材と、
   ベアリング部と、を備え、
   前記複数の回転部材に含まれる第１回転部材は、前記基体に前記ベアリング部を介して回転可能に配置され、
   前記複数の回転部材に含まれる前記第１回転部材とは異なる第２回転部材は、前記細長要素の一端側が巻き付けられ、
   前記複数の回転部材の各々には、前記回転軸と平行な方向に延びる挿通孔が形成されており、
   前記押圧部材は、各前記回転部材における前記挿通孔に挿入されて、前記複数の回転部材を固定するように構成されている、医療用処置具。
2. 前記ベアリング部は、複数のベアリングを有し、
   前記第１回転部材は、前記基体に複数の前記ベアリングを介して回転可能に配置される、請求項１に記載の医療用処置具。
3. 前記被伝達部材は、
   前記回転軸を中心に回転可能なディスク部を含み、
   前記ディスク部の表面に前記伝達部材と係合する被係合部が形成される、請求項１または請求項２に記載の医療用処置具。
4. 前記複数の回転部材は、前記第１回転部材および前記第２回転部材とは異なる第３回転部材を含み、
   前記第３回転部材は、前記細長要素の他端側が巻き付けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の医療用処置具。
5. 前記基体は、前記回転軸の延びる方向に設けられた貫通孔を有しており、前記貫通孔内に配置された前記回転部材の前記回転軸の延びる方向の長さは、前記方向における前記複数の回転部材の合計の長さの１／４以上である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の医療用処置具。
6. 前記方向における前記貫通孔内に配置された前記回転部材の長さは、前記方向における前記複数の回転部材の合計長さの１／３以上である、請求項５に記載の医療用処置具。

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