JP7023110B2

JP7023110B2 - 手術用ロボット

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Publication number: JP7023110B2
Application number: JP2017526787A
Authority: JP
Inventors: 和俊菅
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK; Medicaroid Corp
Current assignee: Medicaroid Corp; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2022-02-21
Anticipated expiration: 2035-07-09
Also published as: JPWO2017006377A1; EP3320873A1; CN107683120A; US20180370045A1; WO2017006377A1; EP3320873A4; US11198226B2; KR20180022946A

Description

本発明は、手術用ロボットに関する。

従来から医療用のマニピュレータシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。

このマニピュレータシステムは、先端部に縫合糸や針等を把持する把持部を有するマニピュレータと、マニピュレータ本体と、一端にマニピュレータが取り付けられるアームとを有している。アームは、軸方向中間部がジンバル部を介してマニピュレータ本体に取り付けられている。また、アームは、他端がジンバル部を介してマニピュレータ本体に取り付けられている。そして、マニピュレータ本体は、アームの他端のジンバル部を動作させ、アームの軸方向中間部のジンバル部を支点にして、アーム先端を移動させ、マニピュレータの把持部を移動させる。

特開２００４－１２２２８６号公報

しかし、特許文献１に記載のマニピュレータシステムは、マニピュレータの把持部を移動させる機構が大掛かりなものとなり、製造に不利であり、製造コストが高いという問題があった。

上記課題を解決するため、本発明のある態様に係る手術用ロボットは、ロボット本体駆動機構と、中空の可撓シャフトと、前記可撓シャフトの遠位端に連なって設けられ、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて曲げ動作を行う曲げ関節及び前記曲げ関節の遠位端側に設けられた手首関節を含む関節部と、前記手首関節に設けられた鉗子と、前記ロボット本体駆動機構に着脱可能に接続され、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を前記曲げ関節及び前記手首関節に伝達する駆動力伝達機構と、を有するロボット本体と、前記ロボット本体駆動機構を前記可撓シャフトの近位端の軸線周りに回転可能に支持し、長手方向が常に前記軸線と平行に配置される支持台、及び、前記ロボット本体駆動機構を前記軸線周りに回転させるための回転駆動部を備える回転駆動機構と、前記支持台を前記軸線方向に並進可能に支持し、長手方向が前記支持台の長手方向と平行に配置される支持部、及び、前記支持台を前記軸線方向に並進させるための並進駆動部を備える並進駆動機構と、前記支持部を指示する基台と、を備え、前記並進駆動部は、前記ロボット本体の遠位端の前記鉗子を前進または後退させるために、前記支持台、前記ロボット本体駆動機構および前記ロボット本体を一体的に前記軸線方向に並進させ、前記手首関節は、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて前記曲げ関節の遠位端の軸線周りに回転するように構成され、前記鉗子は、前記手首関節によって前記曲げ関節の遠位端の軸線周りに回転可能である。

この構成によれば、回転駆動機構によってロボット本体を可撓シャフトの近位端の軸線周りに回動させることによって、エンドエフェクタを可撓シャフトの遠位端の軸線を中心とする円周方向に移動させることができる。よって、手術用ロボットをコンパクトにすることができ、手術用ロボットの製造コストを安価なものとすることができる。

また、簡素な構成でロボット本体を可撓シャフトの近位端の軸線周りに回動させることができる。更に、エンドエフェクタを可撓シャフトの遠位端の軸線方向に移動させることができる。また、簡素な構成でロボット本体を可撓シャフトの遠位端の軸線方向に並進させることができる。更に、鉗子を用いた作業に手術用ロボットを用いることができる。

前記並進駆動機構は、前記支持部によって支持され前記可撓シャフトの近位端の軸線方向に延在するガイドレールと、前記ガイドレールに沿って移動するスライダと、を含み、前記スライダは前記支持台に取り付けられていてもよい。

前記駆動力伝達機構は、曲げ関節操作ケーブルと、前記ロボット本体駆動機構の駆動力によって前記曲げ関節操作ケーブルを前記曲げ関節操作ケーブルの延在方向に移動させることにより前記曲げ関節の曲げ動作を行う曲げ関節操作ケーブル作動部と、遠位端が前記手首関節に接続されたトルク伝達チューブと、前記ロボット本体駆動機構の駆動力によって前記トルク伝達チューブの近位端を回動させるトルク伝達チューブ回動部と、遠位端が前記鉗子に取り付けられている鉗子操作ケーブルと、前記ロボット本体駆動機構の駆動力によって前記鉗子操作ケーブルを前記鉗子操作ケーブルの延在方向に移動させることにより前記鉗子を動作させる鉗子作動部と、を備えていてもよい。

前記関節部は、第１曲げ関節及び第２曲げ関節を含み、前記第１曲げ関節は、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて所定の向きに曲げ動作を行い、前記第２曲げ関節は、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて前記第１曲げ関節が曲げ動作を行う向きと反対向きに曲げ動作を行ってもよい。

この構成によれば、エンドエフェクタを内側に向かう姿勢とすることができ、作業を容易に行うことができる。

前記駆動力伝達機構は、第１曲げ関節操作ケーブルと、前記ロボット本体駆動機構の駆動力によって前記第１曲げ関節操作ケーブルを前記第１曲げ関節操作ケーブルの延在方向に移動させることにより前記第１曲げ関節の曲げ動作を行う第１曲げ関節操作ケーブル作動部と、第２曲げ関節操作ケーブルと、前記ロボット本体駆動機構の駆動力によって前記第２曲げ関節操作ケーブルを前記第２曲げ関節操作ケーブルの延在方向に移動させることにより前記第２曲げ関節の曲げ動作を行う第２曲げ関節操作ケーブル作動部と、を備えていてもよい。

手術台に設けられた支持レールに取り付け可能に構成されている手術用ロボット支持台を更に有し、前記並進駆動機構は、前記手術用ロボット支持台に支持されていてもよい。

前記鉗子操作ケーブルは、前記トルク伝達チューブに挿通されていてもよい。

前記手術用ロボットは、複数の前記ロボット本体駆動機構と、複数の前記ロボット本体と、前記複数の前記ロボット本体の前記可撓シャフトを集束する集束菅と、を備えていてもよい。

本発明は、手術用ロボットをコンパクトにすることができ、手術用ロボットの製造コストを安価なものとすることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る手術用ロボットを備える手術用ロボットシステムの構成例を概略的に示す図である。図１の手術用ロボットの構成例を示す図である。図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、ロボット本体の関節部を真っ直ぐに伸ばした状態を示す図である。図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、ロボット本体の関節部を曲げた状態を示す図である。図１の手術用ロボットのロボット本体の手首関節の構成例を示す一部破断図である。図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、第１曲げ関節操作ケーブルの構成例を示す図である。図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示す図であり、第２曲げ関節操作ケーブルの構成例を示す図である。図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示すＢ－Ｂ矢視図である。図１の手術用ロボットのロボット本体の遠位端の構成例を示すＣ－Ｃ矢視図である。図１の手術用ロボットの制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。図１の手術用ロボットの動作例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係る手術用ロボット１を備える手術用ロボットシステム１００の構成例を概略的に示す図である。図２は、手術用ロボット１の構成例を示す図である。

図１に示すように、手術用ロボットシステム１００は、術者Ｗが手術台１１１上の患者Ｐの体内に挿入した手術用ロボット１の遠位端に設けられた術具を外部から遠隔的に操作することによって、低侵襲手術を行うシステムである。

手術用ロボットシステム１００は、例えば、１以上の手術用ロボット１と、内視鏡１０１と、を備える。

手術用ロボット１は、手術台１１１に設けられている支持レール１１２に取り付けられた手術用ロボット支持台１１３に支持されている。そして、手術用ロボット１は、細長く形成されたアームを有し、アームの遠位端に術具を有する。そして、この術具によって、患者Ｐの体内の処置部位の処置を行う。本実施の形態において、手術用ロボット１は、アームの遠位端に鉗子を有するロボットである。しかし、アームの遠位端の術具は鉗子に限られるものではなく、種々の術具を適用することができる。

内視鏡１０１は、術者Ｗが患者Ｐの体内を視認するためのものであり、遠位端にビデオカメラ及び照明を有する。そして、内視鏡１０１のビデオカメラによって撮影した画像は、表示装置１１４に表示される。これによって、術者Ｗは、患者Ｐの体内に位置する手術用ロボット１のアームの遠位端及び術具の状態、並びに処置部位の状態を視認しながら、手術用ロボット１を操作し、手術を行うことができる。

そして、図２に示すように、手術用ロボット１は、集束管１０２に挿入され、集束される。集束管１０２は、可撓性を有し、中空の筒状に形成されている。

［ロボット本体の構成例］
図３Ａは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示す図であり、ロボット本体２の関節部を真っ直ぐに伸ばした状態を示す図である。図３Ｂは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示す図であり、ロボット本体２の関節部を曲げた状態を示す図である。

図２に示すように、手術用ロボット１は、ロボット本体２と、駆動部３と、制御器４（図１参照）と、操作部５（図１参照）とを備える。また、本実施の形態において、手術用ロボット１は、案内管６を備える。

図２に示すように、ロボット本体２は、アーム２１と、アーム２１の遠位端２１ｂに設けられたエンドエフェクタと、駆動力伝達機構２４と、を有する。更に、ロボット本体２は、ベース２３を有する。ベース２３は、駆動部３に取り付けることができるように構成されている。そして、ベース２３を駆動部３に取り付けることによって、ロボット本体２を駆動部３に連結することができる。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、アーム２１は、可撓性を有する中空の可撓シャフト２５と、関節部２６とを有する。

可撓シャフト２５は、例えば、筒状体である。そして、図２に示すように、可撓シャフト２５の近位端２５ａは、ベース２３に取り付けられ、固定されている。

可撓シャフト２５は、曲げ方向には可撓性を有する一方で、軸線方向には高い剛性を有する。また、可撓シャフト２５は、軸線周りの回転トルクに対しても剛性を有する。

関節部２６は、近位端（第１曲げ関節２７の近位端２７ａ）が可撓シャフト２５の遠位端２５ｂに連なる。関節部２６は、中空の筒状体であり、内部空間は、可撓シャフト２５の内部空間と連通している。

関節部２６は、第１曲げ関節２７と、第２曲げ関節２８と、接続部２９と、手首関節３０とを有する。第１曲げ関節２７と、第２曲げ関節２８と、接続部２９と、手首関節３０とは、同一軸線上に配設されている。関節部２６は、外周面が図示しないカバーによって覆われ、可撓シャフト２５と略同一の径を有する。

第１曲げ関節２７は、中空の筒状体であり、近位端２７ａが可撓シャフト２５の遠位端２５ｂに連なるように取り付けられている。なお、「連なる」とは、２つのものが直接接続されている場合のみならず、２つのものの間に他のものが介在し、間接的に接続されている場合も含む。

図６Ａは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示すＢ－Ｂ矢視図である。図６Ｂは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示すＣ－Ｃ矢視図である。

第１曲げ関節２７は、関節部２６の軸線方向に一列に連なった複数のコマ部材３１を有する。コマ部材３１は、関節部２６の軸線方向に延在する円柱状に形成されている。そして、コマ部材３１は、コマ部材３１の軸線及び後述する第１曲げ関節２７の曲げ方向と直交する方向から見て（すなわち、後述するピン３１ｆの延在方向から見て）、コマ部材３１の軸線から離れるに従ってコマ部材３１の軸線方向の厚さ寸法が小さくなるテーパー状に形成されている。すなわち、コマ部材３１は、図３Ａにおいて、上方及び下方に向かうに従って薄くなるように形成されている。これによって、第１曲げ関節２７を曲げたときにコマ部材３１の端面と当該端面に対峙する隣接するコマ部材３１の端面との干渉を回避している。

そして、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、コマ部材３１は、第１挿通孔３１ａと、一対の第２挿通孔３１ｂと、一対の第３挿通孔３１ｃとを有する。

第１挿通孔３１ａは、コマ部材３１の軸線上に形成され、後述するトルク伝達チューブ４４が挿通されている。そして、一列に連なった複数のコマ部材３１の第１挿通孔３１ａがアーム２１の延在方向に延在する第１経路Ｒ１を構成している。

一対の第２挿通孔３１ｂは、コマ部材３１の両端面を接続し、コマ部材３１の軸線と平行に延在している。一対の第２挿通孔３１ｂのうち一方は、コマ部材３１の軸線及び後述する第１曲げ関節２７の曲げ方向と直交する方向から見て（すなわち、後述するピン３１ｆの延在方向から見て）、コマ部材３１の軸線に対して一対の第２挿通孔３１ｂのうち他方が位置する側と反対側に位置している。すなわち、図３Ａにおいて、一対の第２挿通孔３１ｂのうち一方は、後述するピン３１ｆよりも上方に形成され、他方は後述するピン３１ｆよりも下方に形成されている。そして、後述する第１曲げ関節操作ケーブル４１の両端部が一対の第２挿通孔３１ｂにそれぞれ挿通されている。そして、一列に連なった複数のコマ部材３１の一対の第２挿通孔３１ｂがアーム２１の延在方向に延在する一対の第２経路Ｒ２を構成している。したがって、一対の第２経路Ｒ２のうち一方は、後述するピン３１ｆの延在方向から見て、コマ部材３１の軸線に対して一対の第２経路Ｒ２のうち他方が位置する側と反対側に位置している。

一対の第３挿通孔３１ｃは、コマ部材３１の両端面を接続し、コマ部材３１の軸線と平行に延在している。一対の第３挿通孔３１ｃのうち一方は、コマ部材３１の軸線及び後述する第１曲げ関節２７の曲げ方向と直交する方向から見て、コマ部材３１の軸線に対して一対の第３挿通孔３１ｃのうち他方が位置する側と反対側に位置している。すなわち、図３Ａにおいて、一対の第３挿通孔３１ｃのうち一方は、後述するピン３１ｆよりも上方に形成され、他方は後述するピン３１ｆよりも下方に形成されている。そして、後述する第２曲げ関節操作ケーブル４２の両端部が一対の第３挿通孔３１ｃにそれぞれ挿通されている。そして、一列に連なった複数のコマ部材３１の一対の第３挿通孔３１ｃがアーム２１の延在方向に延在する一対の第３経路Ｒ３を構成している。したがって、一対の第３経路Ｒ３のうち一方は、後述するピン３１ｆの延在方向から見て、コマ部材３１の軸線に対して一対の第３経路Ｒ３のうち他方が位置する側と反対側に位置している。

また、コマ部材３１の一方の端面からコマ部材３１の延在方向外側に向かって突出する一対の第１突出部３１ｄが形成され、更に、コマ部材３１の他方の端面からコマ部材３１の延在方向外側に向かって突出する一対の第２突出部３１ｅが形成されている。一対の第１突出部３１ｄと隣り合うコマ部材３１の一対の第２突出部３１ｅとは、一直線上に並ぶ一対のピン３１ｆによって連結されている。これによって、各コマ部材３１は、隣接するコマ部材３１に対して一対のピン３１ｆの軸線（揺動軸線）周りに揺動可能に連結されている。そして、コマ部材３１の各揺動軸線は互いに平行となるように構成され、第１曲げ関節２７は、コマ部材３１の軸線及び揺動軸線と直交する方向（以下、曲げ方向ともいう。）に第１曲げ関節２７の遠位端２７ｂが向かうように曲げ動作を行うように構成されている。なお、図３Ａにおいて、コマ部材３１の軸線とは紙面の左右方向に延在する軸線であり、揺動軸線とは紙面の奥行方向に延在する軸線である。

上述の通り、一対の第２経路Ｒ２のうち一方は、後述するピン３１ｆの延在方向から見て、コマ部材３１の軸線に対して一対の第２経路Ｒ２のうち他方が位置する側と反対側に位置しているので、第１曲げ関節２７が曲げ動作を行うと一対の第２経路Ｒ２のうち曲げ方向内側に位置する第２経路Ｒ２の経路長は短くなり、曲げ方向外側に位置する第２経路Ｒ２は長くなる。同様に、一対の第３経路Ｒ３のうち一方は、後述するピン３１ｆの延在方向から見て、コマ部材３１の軸線に対して一対の第３経路Ｒ３のうち他方が位置する側と反対側に位置しているので、第１曲げ関節２７が曲げ動作を行うと一対の第３経路Ｒ３のうち曲げ方向内側に位置する第３経路Ｒ３の経路長は短くなり、曲げ方向外側に位置する第３経路Ｒ３は長くなる。

第２曲げ関節２８は、第１曲げ関節２７と同様の構成であるので、その説明を省略する。

接続部２９は、中空の筒状体であり、第１曲げ関節２７と第２曲げ関節２８とを接続している。

そして、第１曲げ関節２７及び第２曲げ関節２８は、同一平面上において曲げ動作を行うように構成されている。したがって、図３Ａに示すように、第１曲げ関節２７及び第２曲げ関節２８を真っ直ぐに伸ばした状態においては、対象物に向かって前方から対象物を把持することができる。また、図３Ｂに示すように、第１曲げ関節２７及び第２曲げ関節２８を曲げることによって、鉗子２２を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２を中心とする径方向に移動させることができる。そして、この状態から例えば鉗子２２を軸線Ｌ２に向かう側に向けると、対象物に向かって側方から対象物の外周縁を把持することができる。

手首関節３０は、鉗子２２をアーム２１の軸線周りに回動させる。アーム２１（関節部２６）の軸線と直交する平面上に延在する板状体であり、中央部に貫通孔３０ａが設けられている。貫通孔３０ａは、後述する鉗子操作ケーブル４３が挿通される孔であり、アーム２１の軸線上に形成されている。そして、手首関節３０は、図示しない軸受けを介して、アーム２１の軸線周りに回動可能に第２曲げ関節２８の遠位端２８ｂに連なるように取り付けられている。したがって、手首関節３０は、可撓シャフト２５、第１曲げ関節２７、及び第２曲げ関節２８に対して、アーム２１の遠位端２１ｂの軸線周りに回動可能に構成されている。

また、手首関節３０の近位端側の面であって、貫通孔３０ａの周縁部には、後述するトルク伝達チューブ４４の遠位端４４ａが固定されている（図４参照）。したがって、トルク伝達チューブ４４の近位端を回動させることによって、トルク伝達チューブ４４の遠位端４４ａが回動し、これによって手首関節３０が回動する。

エンドエフェクタは、術具であり、本実施の形態において、鉗子２２である。鉗子２２は、手首関節３０に取り付けられている。すなわち、鉗子２２は、関節部２６の遠位端（第２曲げ関節２８の遠位端２８ｂ）に連なる。したがって、トルク伝達チューブ４４の近位端を回動させると、手首関節３０を介して、鉗子２２がアーム２１（関節部２６）の軸線周りに回動するように構成されている。これによって、対象物の姿勢に応じて鉗子２２の姿勢を調整し、対象物を把持することができる。

また、鉗子２２は、操作ケーブル連結部を有する開閉動作作動機構（図示せず）を備える。操作ケーブル連結部は、後述する鉗子操作ケーブル４３の遠位端４３ａが連結される部分である。鉗子２２の開閉動作作動機構は、操作ケーブル連結部が所定方向に動かされると、その移動量に応じて鉗子を所定量開閉する機構である。また、操作ケーブル連結部は、図示しない付勢機構によって、鉗子操作ケーブル４３の近位端から遠位端４３ａに向かう方向に付勢されている。これによって、鉗子操作ケーブル４３を遠位端４３ａから近位端に向かう方向に牽引すると、操作ケーブル連結部は、上記付勢機構の付勢力に抗して鉗子操作ケーブル４３の遠位端４３ａの移動方向に動かされ、例えば閉動作を行い、対象物の把持動作を行う。また、鉗子操作ケーブル４３を近位端から遠位端４３ａに向かう方向に送り出すと、鉗子操作ケーブル４３は撓むが、付勢機構がこの撓みを吸収するように、操作ケーブル連結部を上記鉗子操作ケーブル４３の遠位端４３ａの移動方向とは反対方向に移動させ、例えば開動作を行い、対象物の解放動作を行う。

このように、アーム２１の近位端２１ａから遠位端２１ｂまでの内部空間は連通しており、内部に後述する駆動力伝達機構２４の第１曲げ関節操作ケーブル４１、第２曲げ関節操作ケーブル４２、鉗子操作ケーブル４３、及びトルク伝達チューブ４４が挿通されている。

駆動力伝達機構２４は、駆動部３の後述するロボット本体駆動機構５１の駆動力を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂに連なる機構に伝達する機構である。すなわち、駆動力伝達機構２４は、ロボット本体駆動機構５１と第１曲げ関節２７、ロボット本体駆動機構５１と第２曲げ関節２８、ロボット本体駆動機構５１と手首関節３０、及びロボット本体駆動機構５１と鉗子２２とをそれぞれ接続し、ロボット本体駆動機構５１の駆動力を、第１曲げ関節２７、第２曲げ関節２８、手首関節３０、及び鉗子２２に伝達する機構である。図３及び図４に示すように、駆動力伝達機構２４は、第１曲げ関節操作ケーブル４１と、第１曲げ関節操作ケーブル作動部（図示せず）と、第２曲げ関節操作ケーブル４２と、第２曲げ関節操作ケーブル作動部（図示せず）と、鉗子操作ケーブル４３と、鉗子操作ケーブル作動部（図示せず）と、トルク伝達チューブ４４と、トルク伝達チューブ回動部（図示せず）と、を有する。

図５Ａは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示す図であり、第１曲げ関節操作ケーブル４１の構成例を示す図である。

第１曲げ関節操作ケーブル４１は、図５Ａに示すように、両端部４１ａが第１曲げ関節２７の遠位端２７ｂに位置するコマ部材３１に固定されている。

そして、第１曲げ関節操作ケーブル４１は、一方の端部４１ａから中間部に向かって延びる部分が、第１曲げ関節２７の一対の第２経路Ｒ２のうち一方、及び可撓シャフト２５の内部空間を通り、ベース２３の内部空間まで延びている。また、他方の端部４１ａから中間部に向かって延びる部分が、第１曲げ関節２７の一対の第２経路Ｒ２のうち他方、及び可撓シャフト２５の内部空間を通り、ベース２３の内部空間まで延びている。

第１曲げ関節操作ケーブル作動部は、ベース２３の内部に設けられ、駆動部３の駆動力によって、ベース２３の内部空間に位置する第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部を第１曲げ関節操作ケーブル４１の延在方向に移動させる機構である。そして、駆動部３の駆動力によって第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部が第１曲げ関節操作ケーブル４１の延在方向における一方側に移動すると、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部から何れか一方の端部４１ａに亘る部分が牽引され、当該一方の端部４１ａがアーム２１の近位端２１ａに向かって移動する。これによって、第１曲げ関節２７の一対の第２経路Ｒ２のうち、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部から前記一方の端部４１ａ側の部分が挿通されている一方の経路長が短くなり、第１曲げ関節２７は、当該一方の第２経路Ｒ２が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部から他方の端部４１ａに亘る部分は送り出され、一対の第２経路Ｒ２のうち経路長が長くなった他方の経路に送り込まれる。

一方、駆動部３の駆動力によって第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部が第１曲げ関節操作ケーブル４１の延在方向における他方側に移動すると、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部から他方の端部４１ａに亘る部分が牽引され、当該他方の端部４１ａがアーム２１の近位端２１ａに向かって移動する。これによって、第１曲げ関節２７の一対の第２経路Ｒ２のうち、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部から前記他方の端部４１ａが挿通されている他方の経路長が短くなり、第１曲げ関節２７は、当該他方の第２経路Ｒ２が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第１曲げ関節操作ケーブル４１の中間部から一方の端部４１ａに亘る部分は送り出され、経路長が長くなった一対の第２経路Ｒ２のうち一方の経路に送り込まれる。

図５Ｂは、ロボット本体２の遠位端の構成例を示す図であり、第２曲げ関節操作ケーブル４２の構成例を示す図である。

第２曲げ関節操作ケーブル４２は、図５Ｂに示すように、両端部４２ａが第２曲げ関節２８の遠位端２８ｂに位置するコマ部材３１に固定されている。そして、第２曲げ関節操作ケーブル４２は、一方の端部４２ａから近位端に向かって延びる部分が、第２曲げ関節２８の一対の第３経路Ｒ３のうち一方、接続部２９、第１曲げ関節２７の一対の第３経路Ｒ３のうち一方、及び可撓シャフト２５の内部空間を通り、ベース２３の内部空間まで延びている。また、他方の端部４２ａから中間部に向かって延びる部分が、第２曲げ関節２８の一対の第３経路Ｒ３のうち他方、接続部２９、第１曲げ関節２７の一対の第３経路Ｒ３のうち他方、及び可撓シャフト２５の内部空間を通り、ベース２３の内部空間まで延びている。

第２曲げ関節操作ケーブル作動部は、ベース２３の内部に設けられ、駆動部３の駆動力によって、ベース２３の内部空間に位置する第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部を第２曲げ関節操作ケーブル４２の延在方向に移動させる機構である。そして、駆動部３の駆動力によって第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部が第２曲げ関節操作ケーブル４２の延在方向における一方側に移動すると、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部から何れか一方の端部４２ａに亘る部分が牽引され、当該一方の端部４２ａがアーム２１の近位端２１ａに向かって移動する。これによって、第２曲げ関節２８の一対の第３経路Ｒ３のうち、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部から前記一方の端部４２ａ側の部分が挿通されている一方の経路長が短くなり、第２曲げ関節２８は、当該一方の第３経路Ｒ３が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部から他方の端部４２ａに亘る部分は送り出され、一対の第３経路Ｒ３のうち経路長が長くなった他方の経路に送り込まれる。

一方、駆動部３の駆動力によって第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部が第２曲げ関節操作ケーブル４２の延在方向における他方側に移動すると、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部から他方の端部４２ａに亘る部分が牽引され、当該他方の端部４２ａがアーム２１の近位端２１ａに向かって移動する。これによって、第２曲げ関節２８の一対の第３経路Ｒ３のうち、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部から前記他方の端部４２ａが挿通されている他方の経路長が短くなり、第２曲げ関節２８は、当該他方の第３経路Ｒ３が位置する側に曲がるように曲げ動作を行う。また、第２曲げ関節操作ケーブル４２の中間部から一方の端部４２ａに亘る部分は送り出され、経路長が長くなった一対の第３経路Ｒ３のうち一方の経路に送り込まれる。

鉗子操作ケーブル４３は、上述の通り、遠位端４３ａが鉗子２２に取り付けられている。そして、鉗子操作ケーブル４３は、遠位端４３ａから近位端に向かって延びる部分が、手首関節３０の貫通孔３０ａ（図４参照）、及びトルク伝達チューブ４４の内部空間（関節部２６及び可撓シャフト２５の内部空間）を通り、近位端が、ベース２３の内部空間に位置している。すなわち、鉗子操作ケーブル４３は、トルク伝達チューブ４４に挿通されている。

鉗子操作ケーブル作動部は、ベース２３の内部に設けられ、駆動部３の駆動力によって、ベース２３の内部空間に位置する鉗子操作ケーブル４３の近位端をアーム２１の軸線方向に牽引する機構である。そして、駆動部３の駆動力によって鉗子操作ケーブル４３の近位端が牽引されると、鉗子操作ケーブル４３が鉗子操作ケーブル４３の延在方向に移動し、その結果鉗子２２が動作するように構成されている。

図４は、手首関節３０の構成例を示す一部破断図である。

トルク伝達チューブ４４は、可撓性を有し、筒状に形成されている。そして、トルク伝達チューブ４４は、近位端にかかるトルクを任意の方向に向けた遠位端４４ａに伝達することができるものである。すなわち、トルク伝達チューブ４４は、近位端を回動させることによって、任意の形状に曲げた中間部分を介して、遠位端４４ａを近位端の回動量に応じて回動させるように構成されている。そして、トルク伝達チューブ４４は、図４に示すように、遠位端４４ａが手首関節３０の貫通孔３０ａの周縁部に固定されている。そして、トルク伝達チューブ４４は、遠位端４４ａから近位端に向かって延びる部分が、第２曲げ関節２８の第１経路Ｒ１、接続部２９、第１曲げ関節２７の第１経路Ｒ１、及び可撓シャフト２５の内部空間を通り、トルク伝達チューブ４４の近位端は、ベース２３の内部空間に位置している。

トルク伝達チューブ回動部は、ベース２３の内部に設けられ、駆動部３の駆動力によって、トルク伝達チューブ４４の近位端を回動させる機構である。そして、トルク伝達チューブ４４の近位端が回動すると、トルク伝達チューブ４４の遠位端４４ａが従動して回動し、手首関節３０が回動するように構成されている。

そして、トルク伝達チューブ４４は、可撓性を有しているので、可撓シャフト２５、と共に曲げることができる。

図２に示すように、案内管６は、可撓性の筒状体であり、可撓シャフト２５が挿通されている。そして、図２に示す使用状態において、可撓シャフト２５の遠位端２５ｂは、案内管６の遠位端６ｂから突出している。よって、関節部２６及び鉗子２２は、案内管６の遠位端６ｂから突出した状態にある。また、案内管６の長さ寸法は、可撓シャフト２５の長さ寸法よりも短く形成されている。更に、案内管６は、可撓シャフト２５、関節部２６、及び鉗子２２を挿通することができる大きさに形成されている。したがって、案内管６の近位端６ａから鉗子２２、関節部２６、及び可撓シャフト２５を挿入し、ロボット本体２の遠位端を送り込むことによって、ロボット本体２の遠位端を案内管６の遠位端６ｂに向かって送り込み、案内管６の遠位端６ｂから鉗子２２、関節部２６、及び可撓シャフト２５の遠位端２５ｂを突出させることができる。そして、案内管６は、挿入された各手術用ロボット１及び内視鏡１０１を案内管６の延在方向に滑らかに動かすことができるように構成され、また、挿入された各手術用ロボット１及び内視鏡１０１を案内管６の軸線周りに滑らかに回動させることができるように構成されている。

更に、案内管６は、曲げ方向の剛性が可撓シャフト２５の曲げ方向の剛性よりも大きく構成されている。これによって、可撓シャフト２５をその軸線周りに回動させたときに、案内管６が変形することを防止することができ、可撓シャフト２５の延在方向を維持した状態で、可撓シャフト２５の角度位置を変更することができる。

本実施の形態において、案内管６は、集束管１０２と別体であるが、集束管１０２と一体的に構成されていてもよい。

［駆動部の構成例］
図２に示すように、駆動部３は、ロボット本体２を駆動するロボット本体駆動機構５１と、回転並進ユニット５２とを有する。

ロボット本体駆動機構５１は、駆動力伝達機構２４の第１曲げ関節操作ケーブル作動部、第２曲げ関節操作ケーブル作動部、鉗子操作ケーブル作動部、及びトルク伝達チューブ回動部（何れも図示せず）を個別に駆動するように構成されている。そして、ロボット本体駆動機構５１とロボット本体２のベース２３とは着脱可能に構成されている。したがって、ロボット本体２を交換するときは、ロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１を取り外し、他のロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１に装着することができる。したがって、ロボット本体２の交換を迅速に行うことができる。

そして、ロボット本体２のベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付けることにより、ロボット本体駆動機構５１と駆動力伝達機構２４とが連結され、ロボット本体駆動機構５１の駆動力が駆動力伝達機構２４の第１曲げ関節操作ケーブル作動部、第２曲げ関節操作ケーブル作動部、鉗子操作ケーブル作動部、及びトルク伝達チューブ回動部を介して、第１曲げ関節２７、第２曲げ関節２８、鉗子２２、及び手首関節３０に伝達されるように構成されている。

回転並進ユニット５２は、回転駆動機構５３と、並進駆動機構５４とを有する。

回転駆動機構５３は、ロボット本体２が可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１周りに回動するよう、ロボット本体２を駆動する機構である。本実施の形態において、回転駆動機構５３は、ロボット本体２及びロボット本体駆動機構５１を一体的に可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１周りに回動させる。回転駆動機構５３は、回転駆動機構支持部６１と、回転駆動部６２とを有する。

回転駆動機構支持部６１は、ロボット本体駆動機構５１を可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１周りに回動可能に支持する。回転駆動機構支持部６１は、支持台６０と、図示しない軸受けを介してロボット本体駆動機構５１を可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１周りに回動可能に支持する第１支持部５８と、軸線が可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１と同軸に配設され、ロボット本体駆動機構５１に取り付けられた回動軸６３と、図示しない軸受けを介して回動軸６３を可撓シャフト２５の近位端２５ａをその軸線Ｌ１周りに回動可能に支持する第２支持部５９と、を含む。

回転駆動部６２は、例えばサーボモータであり、駆動軸に主動側ギヤ６４が嵌着されている。そして主動側ギヤ６４は、回転駆動機構支持部６１の回動軸６３に嵌着された従動側ギヤ６５と歯合している。したがって、回転駆動部６２の駆動軸が回動すると、可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１周りにロボット本体駆動機構５１を回動させ、更にこのロボット本体駆動機構５１に取り付けられているロボット本体２を可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１周りに回動させる。

並進駆動機構５４は、ロボット本体２を可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１方向に並進駆動する機構である。本実施の形態において、並進駆動機構５４は、ロボット本体２及びロボット本体駆動機構５１を一体的に可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１方向に並進させる。並進駆動機構５４は、並進駆動機構支持部６６と、ガイドレール機構７１と、ボールねじ機構６７と、並進駆動部６８とを有する。

ガイドレール機構７１は、ガイドレール７２と、ガイドレール７２上を移動するスライダ７３とを有する。ガイドレール７２は、可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１と平行に延在するよう配設された棒状体であり、両端部が並進駆動機構支持部６６に固定されている。スライダ７３は、ガイドレール７２上を摺動するように構成されている。そして、スライダ７３は、回転駆動機構支持部６１の支持台６０に取り付けられている。これによって、回転駆動機構支持部６１は、ガイドレール機構７１に支持され、並進駆動機構支持部６６に対して相対的に可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１方向に進退動するように構成されている。したがって、並進駆動機構支持部６６に取り付けられているロボット本体駆動機構５１及びロボット本体２は、並進駆動機構支持部６６に対して、可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１方向に進退動可能に構成されている。

ボールねじ機構６７は、回転駆動機構支持部６１を並進駆動機構支持部６６に対して相対的に可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１方向に進退動させる。ボールねじ機構６７は、ボールねじ６９と、スライダ７０とを有する。ボールねじ６９は、可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１と平行に延在するよう配設され、両端部が並進駆動機構支持部６６にボールねじ６９の軸線周りに回動可能に支持されている。スライダ７０は、ボールねじ６９の回動によって、ボールねじ６９が延在する方向、すなわち可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１方向に進退動するように構成されている。そして、スライダ７０は、回転駆動機構支持部６１の支持台６０に取り付けられている。

並進駆動部６８は、例えばサーボモータであり、図示しない減速機を介して、駆動軸がボールねじ６９と接続されている。したがって、並進駆動部６８の駆動軸が回動すると、ボールねじ６９が回動し、スライダ７０をボールねじ６９の延在方向、すなわち可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１方向に移動させる。これによって、ロボット本体２及びロボット本体駆動機構５１を一体的に可撓シャフト２５の軸線方向に並進させる。

なお、本実施の形態において、回転駆動機構５３がロボット本体２及びロボット本体駆動機構５１を直接支持し、並進駆動機構５４がロボット本体２、ロボット本体駆動機構５１及び回転駆動機構５３を並進させるように構成されているがこれに限られるものではない。これに代えて、並進駆動機構５４がロボット本体２及びロボット本体駆動機構５１を直接支持し、回転駆動機構５３がロボット本体２、ロボット本体駆動機構５１及び並進駆動機構５４を回動させるように構成してもよい。

そして、本実施の形態において、回転並進ユニット５２は、傾斜ユニット５５に支持されている。傾斜ユニット５５は、手術台１１１に対する可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１の傾斜角度を調整する機構である。

本実施の形態において、傾斜ユニット５５は、基台７５と、ヒンジ７６と、傾斜角度調整部７７とを有する。

基台７５は、手術用ロボット支持台１１３（図１参照）に固定されている。

ヒンジ７６は、上下方向から見て可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１方向と交差する方向、且つ水平方向に延在する軸線周りに並進駆動機構支持部６６を基台７５に対して傾動自在に連結する。

傾斜角度調整部７７は、細長い板状に形成され、基端部が基台７５に水平方向に延在する軸線周りに揺動自在に連結されている。そして、傾斜角度調整部７７の基端部から先端部に向かって延びる部分には、傾斜角度調整部７７の延在方向に一列に並ぶ複数の貫通孔が形成されている。そして、並進駆動機構支持部６６には、図示しないボルトと螺合する図示しない雌ねじが形成されており、傾斜角度調整部７７の何れか一の貫通孔に挿通したボルトと並進駆動機構支持部６６の雌螺子とを螺合させることによって、基台７５に対する並進駆動機構支持部６６の傾斜角度、すなわち手術台１１１に対する可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１の傾斜角度を所定の傾斜角度に保持することができる。これによって、可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１の傾斜角度を適切な角度に調整することができ、アーム２１を円滑に案内管６に送り込んだり、案内管６から引き出したりすることができる。

［制御器及び操作部の構成例］
図８は、制御器４の構成例を示すブロック図である。

ロボット本体２が備える制御器４は、例えば、ＣＰＵ等の演算器を有する制御部８１と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリを有する記憶部８２とを備えている。制御部８１は、集中制御する単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御器で構成されてもよい。制御部８１は、操作部５から受信したデータに基づいて各手術用ロボット１のロボット本体駆動機構５１、回転駆動機構５３の回転駆動部６２、及び並進駆動機構５４の並進駆動部６８の動作を制御し、手術用ロボット１の動作を制御する。また、制御部８１は、内視鏡１０１から受信した画像データを処理し、表示装置１１４に送信する。記憶部８２には所定の制御プログラムが記憶されていて、制御部８１がこれらの制御プログラムを読み出して実行することにより、手術用ロボット１の動作が制御される。

操作部５は、術者Ｗが操作して、手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令を入力するためのものである。操作部５は、制御器４と通信可能に構成されている。そして、操作部５は、術者Ｗによって入力された手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令をデータに変換し、制御部８１に送信する。

［使用例］
次に、手術用ロボット１の使用例を説明する。

図８は、手術用ロボット１の使用例における動作例を示す図である。

まず、図２に示すように、１以上の案内管６を集束管１０２の近位端１０２ａの開口から集束管１０２に挿入し、集束管１０２の遠位端１０２ｂから案内管６の遠位端６ｂが突出するまで送り込む。また、内視鏡１０１についても同様に、集束管１０２の遠位端１０２ｂから内視鏡１０１の遠位端が突出するまで送り込む。

次に、患者Ｐの体表の１以上の手術用ロボット１及び内視鏡１０１を挿入する部位にトロッカー１１０を留置する。

次に、患者Ｐの体表に留置したトロッカー１１０に集束管１０２を挿入し、内視鏡１０１によって患者Ｐの体内を視認し、集束管１０２の遠位端１０２ｂを患者Ｐの処置部位の近傍に位置させる。なお、集束管１０２、内視鏡１０１、及び案内管６は、可撓性を有するので、トロッカー１１０が留置されている部位と処置部位とを通る仮想の直線上に、例えば患者Ｐの臓器が位置する場合であっても、集束管１０２、内視鏡１０１、及び案内管６を湾曲させることによって、この臓器を迂回し集束管１０２の遠位端１０２ｂを処置部位の近傍に導入することができる。

次に、１以上の手術用ロボット１のロボット本体２のアーム２１を案内管６の近位端６ａの開口から案内管６に挿入し、案内管６の遠位端６ｂからアーム２１の遠位端２１ｂが突出するまで送り込む。これによって、１以上の手術用ロボット１及び内視鏡１０１は、集束管１０２によって集束され、これらを一体的に患者Ｐの処置部位の近傍に導入することができる。

次に、ベース２３をロボット本体駆動機構５１に取り付け、ロボット本体２の駆動力伝達機構２４と、ロボット本体駆動機構５１とを連結する。これによって、ロボット本体駆動機構５１の駆動力が駆動力伝達機構２４の第１曲げ関節操作ケーブル作動部、第２曲げ関節操作ケーブル作動部、鉗子操作ケーブル作動部、及びトルク伝達チューブ回動部を介して、第１曲げ関節２７、第２曲げ関節２８、鉗子２２、及び手首関節３０に伝達されるようになる。そして、傾斜ユニット５５を操作し、手術台１１１に対する可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１の傾斜角度を適切な角度に調整する。

次に、術者Ｗは、内視鏡１０１のビデオカメラによって撮影され、表示装置１１４に表示される画像を確認しながら、操作部５を操作する。そして、制御部８１は、操作部５から受信したデータに基づいてロボット本体駆動機構５１、回転駆動機構５３の回転駆動部６２、及び並進駆動機構５４の並進駆動部６８の動作を制御し、手術用ロボット１の動作を制御する。

このとき、制御部８１は、手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令に、鉗子２２を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２を中心とする径方向に移動させる動作命令が含まれていると判定すると、制御部８１は、ロボット本体駆動機構５１を駆動し、第１曲げ関節２７及び第２曲げ関節２８を曲げる。これによって、鉗子２２は、鉗子２２を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２を中心とする径方向に移動する。

また、制御部８１は、手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令に、鉗子２２を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２（図３，図４参照）を中心とする円周方向に移動させる動作命令が含まれると判定すると、制御部８１は、回転並進ユニット５２の回転駆動部６２を駆動し、可撓シャフト２５の近位端をその軸線Ｌ１周りに回動させる。これによって、図８に示すように、可撓シャフト２５は、案内管６の内部空間において、可撓シャフト２５の軸線方向の姿勢を維持した状態で、全体が可撓シャフト２５の軸線周りに回動する。その結果、可撓シャフト２５の遠位端２５ｂに連なる関節部２６は、可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２周りに回動する。すなわち、例えば、第１曲げ関節２７をＢ１方向に曲げ、第２曲げ関節２８をＢ１と反対方向であるＢ２方向に曲げている状態においては、鉗子２２は、可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２を中心とする円周上を移動する。よって、術者Ｗが操作部５を操作することによって、鉗子２２が対象物を把持する位置を変更することができる。

更に、制御部８１は、手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令に、案内管６の遠位端から突出する手術用ロボット１の遠位端の突出量を変化させる動作命令が含まれると判定すると、制御部８１は、回転並進ユニット５２の並進駆動部６８を駆動し、ロボット本体２を可撓シャフト２５の近位端２５ａの軸線Ｌ１方向に移動させる。

これによって、可撓シャフト２５は、案内管６に送り込まれ（挿し込まれ）又は引き出される。アーム２１を案内管６に送り込むことによって、案内管６の遠位端から突出する手術用ロボット１の遠位端の突出量を大きくすることができ、鉗子２２を例えば患者Ｐの処置部位に近づけることができる。また、アーム２１を案内管６から引き出すことによって、案内管６の遠位端から突出する手術用ロボット１の遠位端の突出量を小さくすることができ、鉗子２２を例えば患者Ｐの処置部位から遠ざけることができる。このように、術者Ｗが操作部５を操作することによって、案内管６の遠位端から突出する手術用ロボット１の遠位端の突出量を変化させ、鉗子２２を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２方向に移動させることができる。

そして、上述の通り、手術用ロボット１によって実行されるべき動作命令に、鉗子２２を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２を中心とする径方向に移動させる動作命令が含まれていると判定すると、制御部８１は、ロボット本体駆動機構５１を駆動し、第１曲げ関節２７及び第２曲げ関節２８を曲げるが、このとき、鉗子２２は、可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２方向において可撓シャフト２５に近づく側に移動する。この移動をキャンセルするために、制御部８１は、第１曲げ関節２７及び第２曲げ関節２８を曲げる動作を行ったときに、鉗子２２が可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２方向において可撓シャフト２５に近づく側に移動した距離に応じて、アーム２１を案内管６に送り込んでもよい。これによって、鉗子２２を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２方向と直交する平面上において移動させることができる。

そして、手術中に一の術具を別の術具に交換するときは、ベース２３をロボット本体駆動機構５１から取り外し、案内管６から上記一の術具を備える手術用ロボット１を引き抜く。そして、上記別の術具を備える手術用ロボット１を案内管６に挿し込む。このように、交換する術具以外の術具を備える他の手術用ロボット及び内視鏡１０１を処置部位の近傍に位置させたまま、一部の術具を交換することができるので、術具の交換を速やかに行うことができ、患者Ｐの身体の負担を軽減することができる。また、術者Ｗの作業負担を軽減することができる。

以上に説明したように、本発明の手術用ロボット１は、回転駆動機構５３によってロボット本体２をアーム２１の近位端２１ａの軸線周りに回動させ、鉗子２２を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２を中心とする円周方向に移動させることができる。すなわち、アーム２１の近位端２１ａを３次元空間において並進移動させることなく、鉗子２２を可撓シャフト２５の遠位端２５ｂの軸線Ｌ２を中心とする円周方向に移動させることができるので、アーム２１の近位端２１ａを３次元空間において並進移動させるための大掛かりな装置を要しない。よって、手術用ロボット１をコンパクトなものとすることができ、手術用ロボット１の製造コストを安価なものとすることができる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

Ｌ１軸線
Ｌ２軸線
Ｏ術者
Ｐ患者
Ｗ術者
１手術用ロボット
２ロボット本体
３駆動部
４制御器
５操作部
６案内管
２１アーム
２２鉗子
２２ａ作動軸
２３ベース
２４駆動力伝達機構
２５可撓シャフト
２６関節部
２７第１曲げ関節
２８第２曲げ関節
２９接続部
３０手首関節
３０ａ貫通孔
３１コマ部材
３２操作ケーブル連結部
３３操作ケーブル連結部
４１第１曲げ関節操作ケーブル
４２第２曲げ関節操作ケーブル
４３鉗子操作ケーブル
４４トルク伝達チューブ
５１ロボット本体駆動機構
５２回転並進ユニット
５３回転駆動機構
５４並進駆動機構
５５傾斜ユニット
５８第１支持部
５９第２支持部
６０支持台
６１回転駆動機構支持部
６２回転駆動部
６３回動軸
６４主動側ギヤ
６５従動側ギヤ
６６並進駆動機構支持部
６７ボールねじ機構
６８並進駆動部
６９ボールねじ
７０スライダ
７１ガイドレール機構
７２ガイドレール
７３スライダ
７５基台
７６ヒンジ
７７傾斜角度調整部
８１制御部
８２記憶部
１００手術用ロボットシステム
１１１手術台
１１２支持レール
１１３手術用ロボット支持台

Claims

ロボット本体駆動機構と、
中空の可撓シャフトと、前記可撓シャフトの遠位端に連なって設けられ、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて曲げ動作を行う曲げ関節及び前記曲げ関節の遠位端側に設けられた手首関節を含む関節部と、前記手首関節に設けられた鉗子と、前記ロボット本体駆動機構に着脱可能に接続され、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を前記曲げ関節及び前記手首関節に伝達する駆動力伝達機構と、を有するロボット本体と、
前記ロボット本体駆動機構を前記可撓シャフトの近位端の軸線周りに回転可能に支持し、長手方向が常に前記軸線と平行に配置される支持台、及び、前記ロボット本体駆動機構を前記軸線周りに回転させるための回転駆動部を備える回転駆動機構と、
前記支持台を前記軸線方向に並進可能に支持し、長手方向が前記支持台の長手方向と平行に配置される支持部、及び、前記支持台を前記軸線方向に並進させるための並進駆動部を備える並進駆動機構と、
前記支持部を支持する基台と、を備え、
前記並進駆動部は、前記ロボット本体の遠位端の前記鉗子を前進または後退させるために、前記支持台、前記ロボット本体駆動機構および前記ロボット本体を一体的に前記軸線方向に並進させ、
前記手首関節は、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて前記曲げ関節の遠位端の軸線周りに回転するように構成され、
前記鉗子は、前記手首関節によって前記曲げ関節の遠位端の軸線周りに回転可能である、手術用ロボット。
前記並進駆動機構は、前記支持部によって支持され前記可撓シャフトの近位端の軸線方向に延在するガイドレールと、前記ガイドレールに沿って移動するスライダと、を含み、前記スライダは前記支持台に取り付けられている、請求項１に記載の手術用ロボット。
前記駆動力伝達機構は、曲げ関節操作ケーブルと、前記ロボット本体駆動機構の駆動力によって前記曲げ関節操作ケーブルを前記曲げ関節操作ケーブルの延在方向に移動させることにより前記曲げ関節の曲げ動作を行う曲げ関節操作ケーブル作動部と、遠位端が前記手首関節に接続されたトルク伝達チューブと、前記ロボット本体駆動機構の駆動力によって前記トルク伝達チューブの近位端を回動させるトルク伝達チューブ回動部と、遠位端が前記鉗子に取り付けられている鉗子操作ケーブルと、前記ロボット本体駆動機構の駆動力によって前記鉗子操作ケーブルを前記鉗子操作ケーブルの延在方向に移動させることにより前記鉗子を動作させる鉗子作動部と、を備える、請求項１又は２に記載の手術用ロボット。
前記関節部は、第１曲げ関節及び第２曲げ関節を含み、
前記第１曲げ関節は、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて所定の向きに曲げ動作を行い、
前記第２曲げ関節は、前記ロボット本体駆動機構の駆動力を受けて前記第１曲げ関節が曲げ動作を行う向きと反対向きに曲げ動作を行う、請求項１又は２に記載の手術用ロボット。
前記駆動力伝達機構は、
第１曲げ関節操作ケーブルと、
前記ロボット本体駆動機構の駆動力によって前記第１曲げ関節操作ケーブルを前記第１曲げ関節操作ケーブルの延在方向に移動させることにより前記第１曲げ関節の曲げ動作を行う第１曲げ関節操作ケーブル作動部と、
第２曲げ関節操作ケーブルと、
前記ロボット本体駆動機構の駆動力によって前記第２曲げ関節操作ケーブルを前記第２曲げ関節操作ケーブルの延在方向に移動させることにより前記第２曲げ関節の曲げ動作を行う第２曲げ関節操作ケーブル作動部と、を備える、請求項４に記載の手術用ロボット。
手術台に設けられた支持レールに取り付け可能に構成されている手術用ロボット支持台を更に有し、
前記並進駆動機構は、前記手術用ロボット支持台に支持されている、請求項１乃至５の何れかに記載の手術用ロボット。
前記鉗子操作ケーブルは、前記トルク伝達チューブに挿通されている、請求項３に記載の手術用ロボット。
前記手術用ロボットは、複数の前記ロボット本体駆動機構と、複数の前記ロボット本体と、前記複数の前記ロボット本体の前記可撓シャフトを集束する集束菅と、を備える、請求項１乃至７の何れかに記載の手術用ロボット。