JPWO2015194603A1 - 能動鉗子 - Google Patents

Abstract

術者の負担を軽減した内視鏡下手術用の能動鉗子を提供する。本発明を例示する態様の能動鉗子Ｃ２は、操作検出器１２ａ，１２ｂが設けられた本体部１と、本体部１から延びるシャフト部２と、シャフト部２の先端に設けられた処置部３と、処置部３を開閉駆動する駆動手段と、駆動手段の作動を制御する制御部８とを備える。駆動手段は、処置部３を開閉させる空圧アクチュエータ４０と、制御部８から出力される指令信号に基づいて空圧アクチュエータ４０に気体を供給する空圧ユニット５０とを備え、空圧アクチュエータ４０は本体部１に配設され、空圧ユニット５０は本体部と分離してコントローラーＣｂに配設される。

Description

本発明は、内視鏡下において生体組織等に処置を施す内視鏡下手術において用いられる能動鉗子に関するものである。

内視鏡下手術は低侵襲性であり、開腹手術の負担を軽減する手法として医療現場に急速に広まっている。内視鏡下手術は腹部に一般的には４〜５カ所の孔を開けてトロカールを刺し込み、腹腔鏡や手術器具などを挿入し、腹腔にガスを注入して膨らませた状態で生体組織等に処置を施す手術法である。そのため、内視鏡下手術用の鉗子は、トロカールに挿入するシャフト部と、シャフト部の先端側に開閉可能に設けられた処置部と、シャフト部の基端側に設けられて処置部を開閉操作するハンドル部とを備えて構成される。処置部としては、生体組織を把持する把持鉗子や癒着部を剥離する剥離鉗子などが広く用いられ、ハンドル部は、一般的に親指と中指（または人差し指）で操作するはさみ型のものが広く用いられている。術者（補助者を含む、以下同じ）は、腹腔鏡の映像を見ながら処置部を目的の部位に導入し、ハンドル部を操作して生体組織を把持し、他のトロカールから導入した内視鏡下手術器具で生体組織の切断や縫合等の処置を行う。

上記のように、鉗子は生体組織に対して切断や縫合等の処置を行う際に用いられるところ、内視鏡下手術では体内に導入可能な鉗子数が限られており、手術中に把持する部位を頻繁に持ち替えたり、一定の処置が終わるまで継続して把持状態を保持したり、長時間にわたり常時何らかの操作が求められる。さらに、把持部とハンドル部との間には２００〜３５０mm程度のシャフト部が存在し、その先端に位置する把持部において繊細な操作が求められる。そのため、鉗子を操作する術者にとって負担が大きいという問題があった。

一方、処置部を開閉させる動力源として電気モータを用いた内視鏡下手術用の能動鉗子が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。これは、術者が把持するグリップを備えた本体部に電気モータを内蔵し、電気モータの回転駆動力をシャフト部の軸方向への直進駆動力に変換して、先端の処置部を開閉する。グリップ前方には本体部から突出する操作レバーが設けられ、この操作レバーを人差し指等で揺動操作することによって電気モータが駆動されるように構成される。また、シャフト部内部に複数の人工筋アクチュエータを設け、シャフト先端部を屈曲させる構成の医療用マニピュレータが提案されている（特許文献２を参照）。

特開２００９−１８９８３５号公報 特開２０１０−１４９２１０号公報

確かに、上記特許文献１に提案されたような能動鉗子によれば、処置部の開閉が電気モータの動力により行われるため、人力により直接操作する従来の鉗子よりは術者の負担を軽減できるように思われる。しかしながら、電気モータを駆動源とするような従来の鉗子は、所定の駆動力を得るためには電気モータが一定の容積を要することに加えて、駆動力を伝達する機構も複雑になることから本体部が大型化し、長時間にわたる内視鏡下手術における取り回し等の点を総合的に考慮すると、術者の負担は十分には軽減できないという課題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑みて成されたものであり、術者の負担をより軽減可能な内視鏡下手術用の能動鉗子を提供することを目的とする。

本発明を例示する態様の能動鉗子は、術者の操作を検出する操作検出器が設けられた本体部と、本体部から延びるシャフト部と、シャフト部の先端に開閉可能に設けられた処置部と、処置部を開閉駆動する駆動手段と、操作検出器から出力された操作信号に基づいて指令信号を出力し駆動手段の作動を制御する制御部とを備えて構成される。駆動手段は、処置部を開閉させる空圧アクチュエータ（例えば、実施形態における人工筋ユニット４０、ピストン等）と、指令信号に基づいて空圧アクチュエータに気体を供給する空圧ユニットとを備え、空圧アクチュエータは本体部に配設され、空圧ユニットは本体部と分離して別体のコントローラーに配設される。

なお、前記コントローラーに、空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を調整設定する圧力調整手段（例えば、実施形態における電空レギュレータ５３、把持力調整器５４、マニュアル設定のギュレータ等）を備えることが好ましい。

ここで、前記圧力調整手段は、制御部から出力される指令信号に応じて空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を設定する電空レギュレータを有し、制御部は操作検出器から出力された操作信号に基づいた指令信号を電空レギュレータに出力して、空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を制御するように構成することができる。このとき、操作検出器を術者の押圧力を検出する押圧力センサとし、制御部は操作検出器から出力された術者の押圧力に応じた操作信号に基づいた指令信号を電空レギュレータに出力するように構成できる。さらに、制御部は、操作検出器から出力された操作信号が予め設定された所定の押圧力以上の信号であるときに、空圧ユニットに指令信号を出力して空圧アクチュエータに気体を供給させるように構成することができる。このとき、上記の予め設定する「所定の押圧力」は、術者が処置部を開閉動作させる意思を持って操作検出器を意図的に押圧操作したときに生じる押圧力を基準として設定される。また、制御部が出力する指令信号は、操作検出器により検出された術者の押圧力に応じて複数の段階的（例えば２〜５段階等）に設定し、あるいは無段階に設定することができる。なお、空圧ユニットから出力する気体の圧力に最小値と最大値とを設けて、両者の間で処置部の駆動力が段階的または無段階に変化するように設定してもよい。

また、前記圧力調整手段は、術者が予め調整設定した圧力に応じた圧力設定信号を出力する圧力調整器(例えば、実施形態における把持力調整器５４)と、制御部から出力される指令信号に応じて空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を設定する電空レギュレータとを有し、制御部は、圧力調整器から出力された圧力設定信号に基づいた指令信号を電空レギュレータに出力して、空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を制御するように構成しても良い。このとき、圧力調整器において設定される圧力は、複数段の段階的（例えば２〜５段階等）な設定、あるいは無段階とすることができる。また、空圧ユニットから出力する気体の圧力に最小値と最大値とを設けて、両者の間で処置部の駆動力が段階的または無段階に変化するように設定してもよい。

なお、前記コントローラーに、空圧アクチュエータに供給する気体の流量を調整設定する流量調整手段(例えば、実施形態における速度調整器５６、流量調整弁、速度調整器と電磁比例制御弁)を設けることができる。

また、前記空圧アクチュエータは、気体の供給／排出に応じて変形し処置部を開閉させる人工筋ユニットとすることが好ましい。また、前記操作検出器は、タクタイルスイッチ（tactile switch）とすることが好ましい。

また、前記本体部は、前端部にシャフト部が取り付けられシャフト部が延びる前後方向に延びる円柱状ないし楕円柱状のグリップと、グリップの後部が縮径されるとともにシャフト部の軸線に対して傾斜して形成されて後端から空圧アクチュエータと空圧ユニットとを結ぶチューブが導出されるコネクタ部とを有し、記操作部は、シャフト部の軸線を挟んでコネクタ部と反対側のグリップの前方部に設けて構成することができる。

本発明の態様の能動鉗子は、操作検出器を操作する軽い操作力で駆動手段によるパワーアシストを受けて処置部を開閉作動させることができる。さらに、指令信号に基づいて空圧アクチュエータに気体を供給する空圧ユニットが本体部と分離して別体のコントローラーに配設されるため、術者が操作する本体部を小型・軽量に構成することができる。これにより、術者の負担を大幅に軽減した内視鏡下手術用の能動鉗子を提供することができる。

なお、コントローラーに、空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を調整設定する圧力調整手段を設けた構成によれば、供給圧を調整することにより空圧アクチュエータが発生する力すなわち処置部を駆動する駆動力（例えば処置部の把持力）を調整することができる。そのため、本構成の能動鉗子によれば、術者の意図に応じて、生体組織を弱い把持力で優しく把持したり、強い把持力で強固に固定したりすることができる。さらに、空圧アクチュエータを駆動する気体の圧力を調整設定する構成のため、処置部の開閉角度位置にかかわらず把持力等を一定に制御することができる。これにより、処置部に作用する力を検出するための検出器等を付加することなく、簡明な構成で、術者の意図にそった把持力で生体組織を把持可能な能動鉗子を提供することができる。

ここで、圧力調整手段に電空レギュレータを有し、制御部が操作検出器から出力された操作信号に基づいた指令信号を電空レギュレータに出力して空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を制御するような構成によれば、術者は操作検出器に対する操作に応じた駆動力で処置部を動作させることができる。また、操作検出器を押圧力センサとし制御部が術者の押圧力に応じた指令信号を電空レギュレータに出力するよう構成によれば、術者は操作検出器に指を乗せて押圧力を変化させることにより、軽い操作力で押圧力に応じた駆動力で処置部を動作させることができる。これにより、従来のレバー操作式の能動鉗子で課題であった指の疲労を抑制し、かつ術者の意図に応じた動作が可能な能動鉗子を提供することができる。また、操作検出器から出力された操作信号が予め設定された所定の押圧力以上の信号であるときに、制御部が空圧アクチュエータに気体を供給させるような構成によれば、術者が処置部を開閉する意思を持って操作検出器を押圧操作したときにのみ術者の意思に沿って確実に開閉動作し、術者が処置部を開閉する意思を持たずに誤って操作検出器に触れたような場合には処置部は開閉動作しない。従って、安全性が高く操作性が良好な能動鉗子を提供することができる。

また、圧力調整手段に圧力調整器と電空レギュレータとを有し、制御部が圧力調整器から出力された圧力設定信号に基づいた指令信号を電空レギュレータに出力して空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を制御するような構成によれば、術者が圧力調整器を調整することにより、生体組織を弱い把持力で優しく把持したり、強い把持力で強固に固定したりすることができる。

また、コントローラーに空圧アクチュエータに供給する気体の流量を調整する流量調整手段を設けた構成によれば、気体の流量を調整することで空圧アクチュエータの動作速度、すなわち処置部の開閉速度を調整することができる。これにより術者は操作性が良好な能動鉗子を提供することができる。

また、空圧アクチュエータとして人工筋ユニットを用いることにより、本体部を小型・軽量に構成でき、かつ安全性が高い能動鉗子を提供できる。また、操作検出器としてタクタイルスイッチを用いることにより、本体部を小型・軽量に構成でき、かつ明確な操作感により操作性が良好な能動鉗子を提供できる。

また、本体部を、前端部にシャフト部が取り付けられ前後に延びるグリップと、グリップの後部が縮径されるとともにシャフト部の軸線に対して傾斜して形成されて後端から空圧アクチュエータと空圧ユニットとを結ぶチューブが導出されるコネクタ部とにより構成し、操作部は、シャフト部の軸線を挟んでコネクタ部と反対側のグリップの前方部に設けた構成によれば、内視鏡下手術において取り扱いやすく、操作性が良好な能動鉗子を提供することができる。

本発明の態様を例示する第１実施形態の能動鉗子の概要構成図である。 上記能動鉗子におけるハンドピース内部の構成を示す断面図である。 上記能動鉗子におけるハンドピースの外観斜視図である。 上記能動鉗子における、第１構成形態、第２実施例の操作部の断面図である。 人工筋ユニットの概要構成および動作原理を説明するための説明図であり、（ａ）は人工筋ユニットに気体を供給する以前の自然状態、（ｂ）は人工筋ユニットに所定圧力の気体を供給した加圧状態を示す概念図である。 上記能動鉗子のブロック図である。 閉操作検出器により検出された押圧力と電空レギュレータにより設定される供給圧との関係を例示する説明図である。 上記能動鉗子における、第２構成形態の操作部の断面図であり、(ａ)は第１実施例の操作部の断面図、(ｂ)は第２実施例の操作部の断面図を、(ｃ)は第３実施例の操作部の断面図である。 上記能動鉗子における、第３構成形態の操作部の断面図である。 上記能動鉗子における、第４構成形態の操作部の断面図である。 上記能動鉗子における、第５構成形態の操作部の断面図である。 本発明の態様を例示する第２実施形態の能動鉗子の概要構成図である。 上記能動鉗子におけるハンドピース内部の構成を示す断面図である。 上記能動鉗子のブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
本発明の態様を例示する第１実施形態の能動鉗子Ｃ１の概要構成を図１に、能動鉗子Ｃ１におけるハンドピースＣａの内部を表す断面図を図２に、ハンドピースＣａの外観斜視図を図３に示す。能動鉗子Ｃ１は、術者が操作するハンドピースＣａと、別体に設けられたコントローラーＣｂとからなり、両者が信号ケーブル１９およびチューブ５９により接続された状態で使用される。

ハンドピースＣａは、各部材が取り付けられるベースフレームである本体部１と、本体部１から前方に延びるシャフト部２と、シャフト部２の先端に開閉可能に設けられた処置部３と、処置部３を開閉駆動する人工筋ユニット４０などから構成される。コントローラーＣｂは、人工筋ユニット４０に対して気体の供給／排出を行う空圧ユニット５０と、ハンドピースＣａの操作検出器１２（１２ａ，１２ｂ）から出力された操作信号に基づいて空圧ユニット５０に指令信号を出力し、空圧ユニット５０の作動を制御することにより処置部３の開閉作動を制御する制御部８などを備えて構成される。

なお、空圧アクチュエータは、ピストンやエアモータ、人工筋ユニットなど気体の圧力を利用した種々のアクチュエータ用いて構成することができるが、本明細書においては人工筋ユニット４０を用いた構成を主体として説明する。また本明細書では、説明の便宜上、処置部３が設けられたシャフト部２の先端方向（図１および図２における左方向）を前方、シャフト部２の基端方向（同、右方向）を後方と称し、グリップ１５の先端方向を下方、基端方向を上方と称して説明する。

本体部１には、前後に延びる本体上部１０の中央に人工筋ユニット４０、後部に強制開放弁４９が取り付けられている。本体部１の下部には、本体上部１０から下方に突出して術者が握るグリップ１５が形成され、本体上部１０とグリップ１５との間にグリップ１５よりも前方に張り出して操作部１１が形成されている。操作部１１は、平断面視の概略形状が半円筒状に形成される。そして、この操作部１１に、閉操作検出器１２ａと開操作検出器１２ｂとが設けられる。

ここで、操作部１１については後述する構成を含めて複数の構成形態がある。そこで、まず操作検出器としてシート状の押圧力センサを用い、これを操作部１１の外面側に設けた第１構成形態の操作部１１Ａを適用した構成例で、本発明の能動鉗子全体の説明を進めることにする。なお、図１〜３は本構成形態における第１実施例の操作部１１Ａ₁を表している。なお、操作部を示す番号１１に続く符号Ａ〜Ｅは、操作部１１の第１〜第５の構成形態を示し、符号Ａ〜Ｅに付属する下添え字の数字は各構成形態における実施例を示す。

操作部１１Ａ₁では、円筒状の操作部外面の上下中央部に前方に突出して周方向に延びるリブ状の識別突起１１ｔが形成されている。そして、識別突起１１ｔにより上下に仕切られた操作部１１には、上方の第１操作部１１ａに閉操作検出器１２ａが設けられ、下方の第２操作部１１ｂに開操作検出器１２ｂが設けられる。閉操作検出器１２ａおよび開操作検出器１２ｂは、ともに薄いシート状の押圧力センサ１２０であり、短冊状のフレキシブル基板上に長手方向に延びる感圧領域が各操作部の円筒面に沿うように配置されて接着固定される。

押圧力センサ１２０は、例えば、２枚の薄いシート状の電極間に感圧流体が充填された可変抵抗型の押圧力センサであり、感圧領域に作用する押圧力に比例して出力端子間の抵抗が変化するように構成される。このような押圧力センサを用いることにより、軽い操作力で開閉操作ができ、かつ操作力に応じた大きさの検出信号を得ることができる。なお、操作検出器１２ａ，１２ｂは、操作部に作用する押圧力に応じた検出信号が得られるものであれば他の形態の押圧力センサを用いても良い。閉操作検出器１２ａの端子部および開操作検出器１２ｂのリードは、操作部１１を貫通するスリット状の導入部１４ａ，１４ｂを通って本体内部に導入され、リード端部に設けられた端子が信号ケーブル１９および電気コネクタ１８ａを介して制御部８に接続される。リードが相通された導入部１４ａ，１４ｂはシリコーン等の封止剤により封止される。

図４に、本構成形態における第２実施例の操作部１１Ａ₂の断面図を示す。この操作部１１Ａ₂は、図３に示した第１実施例の操作部１１Ａ₁に以下の要素を付加して構成される。図４には第１実施例の操作部１１Ａ₁と同様の構成要素に同一番号を付しており、重複説明を省略する。第１操作部１１ａには閉操作検出器１２ａを覆うように第１被覆部材１３ａが接着固定され、第２操作部１１ｂには開操作検出器１２ｂを覆うように第２被覆部材１３ｂが接着固定される。第１被覆部材１３ａおよび第２被覆部材１３ｂは、ゴム弾性を有する薄いシート状の部材である。手術室で用いられる洗浄剤（強アルカリ性の洗剤）に対する耐性が高く、滅菌温度に耐えるゴム弾性のシート状部材として、例えば、厚さが０．２〜２ｍｍ程度のブチルゴムやエチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコンゴムなどが例示される。

シャフト部２は、中空パイプ状のシース２１、シース２１の内部に前後に摺動可能に支持されたプッシュプルワイヤ２２、シャフト部２を人工筋ユニット４０に着脱自在に取り付けるための雌ねじが形成されたナット２５などを主体として構成される。プッシュプルワイヤ２２の前端側は、図示省略するリンク機構を介して処置部３の処置部材３１，３２に接続され、プッシュプルワイヤ２２の後端側は端末金具２３（図５を参照）を介して人工筋ユニット４０に接続される。

処置部３は、シャフト部２におけるシース２１の先端に揺動自在に軸支された処置部材３１，３２を主体として構成される。処置部材３１，３２の基端部はリンク機構を介してプッシュプルワイヤ２２に接続されており、プッシュプルワイヤ２２が後方（本体部１側）に引き込まれたときに処置部材３１および処置部材３２が互いに接近する方向に揺動して鉗子が閉じ、プッシュプルワイヤ２２が前方に押し出されたときに処置部材３１および処置部材３２が互いに離間する方向に揺動して鉗子が開くようになっている。

シャフト部２は、前後に延びる軸廻りにシース２１を回動自在になっており、シャフト部の基端側に設けられたローテーションノブ２４を術者が回動することによってシース２１を回動し、処置部材３１，３２の揺動開閉面を所望の角度位置に調整設定可能になっている。なお、処置部材３１，３２の形態は、能動鉗子Ｃ１を用いる目的や部位に応じて適宜な形態を採択することができ、例えば、把持鉗子や剥離鉗子、圧挫鉗子、止血鉗子など公知の鉗子の形態にすることができる。

処置部３を開閉駆動する駆動手段は、ハンドピースＣａ側に設けられた人工筋ユニット４０と、コントローラーＣｂ側に設けられた空圧ユニット５０とを主体として構成される。人工筋ユニット４０の概要構成および動作原理を説明するための説明図を図５に、能動鉗子Ｃ１のブロック図を図６に示す。なお、図５における（ａ）は人工筋ユニット４０に気体を供給する以前の自然状態、（ｂ）は人工筋ユニット４０に所定圧力の気体を供給した加圧状態を示す。

人工筋ユニット４０は、円筒状のゴム人工筋４１と、ゴム人工筋４１の前端部に接着固定された摺動部材４２および後端部に接着固定された固定部材４３と、摺動部材４２とプッシュプルワイヤ後端の端末金具２３とを係脱可能に連結する連結金具４４と、ゴム人工筋４１を収容する円筒状のケース４５と、ケース４５の前端部に固定されたフロントキャップ４６と、ケース４５の後端部に固定されたエンドキャップ４７などから構成される。ケース４５は、例えば透明な樹脂材料のパイプを用いて製作され、本体上部１０に窓部１７が開口形成されているため、窓部１７からケース４５を通して内部のゴム人工筋４１の状態を視認可能になっている。

フロントキャップ４６には、中心部に連結金具４４を前後方向に摺動自在に支持する金具支持孔が形成され、外周にはナット２５の雌ねじ部と螺合してシャフト部２を固定する雄ねじ部が形成されている。エンドキャップ４７には、固定部材４３を固定するクリップ等の固定構造が設けられ、後端には継手部材４７ａが設けられている。エンドキャップ４７および固定部材４３の中心部には、ゴム人工筋４１の内側に連通する気体流路が前後に延びて形成されており、人工筋ユニット４０（継手部材４７ａ）に供給された気体が気体流路を通ってゴム人工筋４１の内側に供給され、またゴム人工筋４１の内側に供給された気体が人工筋ユニット４０から気体流路を通って排出可能になっている。

人工筋ユニット４０に気体が供給されず、ゴム人工筋４１の内側の圧力と外側の圧力が同圧の状態では、ゴム人工筋４１は図５（ａ）に示すように周面が直線的な円筒状であり、摺動部材４２はフロントキャップ４６に近接した前端位置に位置している。このとき、シャフト部２では、摺動部材４２に連結金具４４および端末金具２３を介して接続されたプッシュプルワイヤ２２も前端位置にあり、先端の処置部３は処置部材３１，３２が相互に離間して鉗子が開いた開状態になっている。

一方、人工筋ユニット４０に気体が供給され、ゴム人工筋４１の内圧が周囲の圧力よりも高圧になると、ゴム人工筋４１は風船のように膨らみ、図５（ｂ）に示すように周面が曲線的な樽型に変形する。すなわち、ゴム人工筋４１は径方向に膨張し軸方向に縮む。この変形に伴って摺動部材４２は後方（図５における右方）に移動し、その位置は図５（ａ）に示す前端位置から、移動ストロークｓだけ変位して図５（ｂ）に示す加圧位置に移動する。このとき、シャフト部２では、プッシュプルワイヤ２２が後方に引き込まれ、処置部３は処置部材３１，３２が相互に密着して鉗子が閉じた閉状態になる。

人工筋ユニット４０（継手部材４７ａ）は、空圧コネクタ４８を介して強制開放弁４９と着脱可能に接続され、強制開放弁４９と空圧ユニット５０とが空圧コネクタ１８ｂを介してチューブ５９により接続される。強制開放弁４９は手動操作により機械的に動作するマニュアル弁であり、本体上部１０に突出するノブ４９ａが押圧操作されていない通常時に人工筋ユニット４０と空圧ユニット５０とを接続状態とし、ノブ４９ａが押圧操作されたときには人工筋ユニット４０と空圧ユニット５０との接続を遮断するとともに、人工筋ユニット４０内の気体を大気開放する弁である。図６には３ポート２ポジションのマニュアル弁を例示する。

空圧ユニット５０は、外部から供給される気体（例えばＮ₂ガスやＣＯ₂ガス、乾燥エア等）からダスト等を除去するとともに気体を所定の一次圧に設定して出力するフィルタレギュレータ５２、フィルタレギュレータ５２から出力された気体を制御部８から出力される指令信号に応じた供給圧に設定して出力する電空レギュレータ５３、電空レギュレータ５３から出力された気体を制御部８から出力される指令信号に応じて人工筋ユニット４０に供給し、遮断し、あるいは開放するなど、気体の供給状態を切り換える流路切換弁５５などを主体として構成される。流路切換弁５５として３ポート３ポジションの電磁弁を用いた構成を例示する。

流路切換弁５５は、Ｐポート（給気ポート）に電空レギュレータ５３が接続され、Ａポート（機器接続Ａポート）に強制開放弁４９が接続され、Ｒポート（排気ポート）はフィルタを介して大気に開放されている。流路切換弁５５はクローズドセンタの電磁弁であり、制御部８から指令信号が入力されていないときには図示のようにスプールが中立位置にあり、空圧ユニット５０から人工筋ユニット４０への気体の供給が遮断されるとともに、人工筋ユニット４０側の回路も閉止された状態になっている。

制御部８には、その入力部に閉操作検出器１２ａおよび開操作検出器１２ｂが接続され、出力部に電空レギュレータ５３および流路切換弁５５が接続される。制御部８は、これら二つの操作検出器１２ａ，１２ｂから出力される操作信号に基づいて電空レギュレータ５３および流路切換弁５５に指令信号を出力し、人工筋ユニット４０への気体の供給／遮断／開放を以下のように制御する。

閉操作検出器１２ａから出力された閉操作信号、および開操作検出器１２ｂから出力された開操作信号のいずれもが、制御部８に予め設定記憶された所定の押圧力未満の検出信号であるとき、制御部８は流路切換弁５５を駆動する指令信号を出力しない。ここで、制御部８に予め設定される「所定の押圧力」は、術者が処置部３を開動作または閉動作させる意思を持って操作検出器１２ａ，１２ｂを意図的に押圧操作したときに生じる押圧力Ｆ₁であり、例えば、押圧力センサの押圧力検出レンジを０．２〜２０Ｎ（ニュートン）としたときにＦ₁＝２Ｎ程度を基準に設定される。

このとき、流路切換弁５５のスプールは中立位置にあり、流路切換弁５５のＰポート、ＡポートおよびＲポートはいずれも遮断状態になっている。すなわち、空圧ユニット５０から人工筋ユニット４０への気体供給が遮断されるとともに、人工筋ユニット４０側の空圧回路も閉止された状態で保持される。そのため、ハンドピースＣａ先端の処置部３は動作せず、処置部３はそれ以前の状態、例えば処置部材３１，３２が相互に密着して鉗子が閉じた状態に保持される。鉗子が閉じた状態はゴム人工筋４１が膨らんだ状態であり（図５（ｂ）を参照）、人工筋ユニット４０〜流路切換弁５５の空圧回路は、所定圧力の気体で満たされた状態で保持されている。

開操作検出器１２ｂから出力された開操作信号が、予め設定記憶された所定の押圧力Ｆ₁以上の検出信号であるとき、制御部８は流路切換弁５５のスプールを図６における左方に移動させる指令信号を出力する。このとき制御部８から流路切換弁５５に出力される指令信号を開指令信号といい、スプールが左方に移動した位置状態を開位置という。開位置では、流路切換弁５５のＰポートが遮断され、ＡポートとＲポートとが接続された状態になる。これにより、空圧ユニット５０から人工筋ユニット４０への気体供給が遮断され、人工筋ユニット４０側の空圧回路が排気ポートに接続されて人工筋ユニット４０〜流路切換弁５５に保持されていた気体が排気される。

そのため、ゴム人工筋４１が図５（ｂ）の状態から図５（ａ）の状態に変化し、処置部３では処置部材３１，３２が密着した閉状態から処置部材３１，３２が離間した開状態に変化する。開操作検出器１２ｂに対する押圧力が解除されると、制御部８は流路切換弁５５に対する開指令信号の出力を停止する。これにより、流路切換弁５５のスプールが中立位置に戻ってＡポート、ＰポートおよびＲポートがいずれも遮断状態になり、処置部３は鉗子が開いた閉状態に保持される。なお、鉗子が完全に開ききらない状態で開操作検出器１２ｂに対する押圧力を解除した場合も同様であり、処置部材３１，３２を相対角が任意角度の開状態で保持することができる。

閉操作検出器１２ａから出力された閉操作信号が、予め設定記憶された所定の押圧力Ｆ₁以上の検出信号であるとき、制御部８は流路切換弁５５にスプールを図６における右方に移動させる指令信号を出力する。このとき制御部８から流路切換弁５５に出力される指令信号を閉指令信号といい、スプールが右方に移動した位置状態を閉位置という。

また、制御部８は、電空レギュレータ５３に対して閉操作検出器１２ａにより検出された押圧力Ｆに応じた供給圧に設定する指令信号を出力する。このとき制御部８から電空レギュレータ５３に出力する指令信号を閉圧力指令信号という。閉圧力指令信号は、押圧力に応じて複数段階（例えば２〜５段階等）または無段階に設定することができる。図７に、閉操作検出器１２ａにより検出された押圧力Ｆと、電空レギュレータ５３により設定される供給圧Ｐとの関係を例示する。ここで、図７（ａ）は供給圧を３段階に設定した場合の構成例を示し、図７（ｂ）は供給圧を無段階に設定した場合の構成例を示す。両図における横軸は閉操作検出器１２ａにより検出された術者の押圧力Ｆ、縦軸は閉圧力指令信号に基づいて電空レギュレータ５３により設定される供給圧Ｐである。

供給圧を３段階に設定した構成例（図７（ａ））において、制御部８は、閉操作検出器１２ａにより検出された押圧力Ｆが所定の押圧力Ｆ₁を含むＦ₂未満（０≦Ｆ＜Ｆ₂）であるときに、供給圧Ｐを低圧のＰ₁に設定する閉圧力指令信号を電空レギュレータ５３に出力する。また、閉操作検出器１２ａにより検出された押圧力ＦがＦ₂以上でありＦ₃未満（Ｆ₂≦Ｆ＜Ｆ₃）であるときには、供給圧を中圧のＰ₂に設定する閉圧力指令信号を電空レギュレータ５３に出力する。また、閉操作検出器１２ａにより検出された押圧力ＦがＦ₃以上（Ｆ₃≦Ｆ）であるときには、供給圧を高圧のＰ₃に設定する閉圧力指令信号を電空レギュレータ５３に出力する。

なお、押圧力Ｆ₂，Ｆ₃の大きさは、例えば、閉操作検出器１２ａの押圧力検出レンジを０．２Ｎ〜２０Ｎとし、押圧力Ｆ₁を２Ｎとした場合に、Ｆ₂＝１０Ｎ程度、Ｆ₃＝１８Ｎ程度に設定される。また、供給圧Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃の大きさは、各供給圧の気体が人工筋ユニット４０に供給されて鉗子が閉じたときに処置部３に生じる把持力を基準とし、ＪＩＳ Ｔ １４９７１（医療機器−リスクマネジメントの医療機器への適用）に適合する範囲内で、弱・中・鏡の３段階に設定される。

一方、供給圧を無段階に設定した構成例（図７（ｂ））においては、制御部８は、閉操作検出器１２ａにより検出された押圧力Ｆが所定の押圧力Ｆ₁以下（０≦Ｆ＜Ｆ₁）のときに、供給圧Ｐを最低圧のＰ₀に設定する閉圧力指令信号を電空レギュレータ５３に出力する。また、閉操作検出器１２ａにより検出された押圧力ＦがＦ₃以上（Ｆ₃≦Ｆ）であるときには、供給圧を最高圧のＰ₄に設定する閉圧力指令信号を電空レギュレータ５３に出力する。そして、閉操作検出器１２ａにより検出された押圧力ＦがＦ₁〜Ｆ₃の間（Ｆ₁≦Ｆ≦Ｆ₃）にあるときには、最低圧Ｐ₀と最高圧のＰ₄との間で押圧力Ｆに比例した供給圧に設定する閉圧力指令信号を電空レギュレータ５３に出力する。

このように、閉操作検出器１２ａから出力された閉操作信号が所定の押圧力Ｆ₁以上の検出信号であるときに、制御部８は流路切換弁５５に閉指令信号を出力してスプールを閉位置に移動させ、電空レギュレータ５３に閉圧力指令信号を出力して押圧力Ｆに応じた供給圧Ｐの気体を供給させる。閉位置では、流路切換弁５５のＰポートとＡポートとが接続され、Ｒポートが遮断された状態になる。これにより、空圧ユニット５０から人工筋ユニット４０に押圧力に応じた圧力の気体が供給される。

そのため、ゴム人工筋４１は図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態に変化し、処置部３では処置部材３１，３２が離間した開状態から、処置部材３１，３２が密着しまたは両部材間に生体組織等を挟み込んだ閉状態に変化する。この閉状態において処置部材３１，３２で挟み込む力、すなわち処置部３に作用する把持力は、空圧ユニット５０から人工筋ユニット４０に供給される気体の圧力、すなわち供給圧によって定まる。そして、この供給圧は閉操作検出器１２ａに対する術者の押圧力Ｆに応じて複数段階または無段階に設定される。そのため、術者は閉操作検出器１２ａを操作するときの押圧力を加減することによって、処置部３に作用する把持力を適宜に調整することができる。

処置部３が生体組織等を把持した状態を維持するには、閉操作検出器１２ａに対する押圧力を解除（Ｆ₁未満に）すればよい。このとき、流路切換弁５５のスプールは中立位置に戻って流路切換弁５５のＰポート、ＡポートおよびＲポートはいずれも遮断状態になり、人工筋ユニット４０側の空圧回路が閉止された状態に保持される。そのため、処置部３は閉操作検出器１２ａに対する押圧力を解除したときの状態、すなわち生体組織等を把持した状態に保持される。なお、鉗子が完全に閉じきらない状態で閉操作検出器１２ａに対する押圧力を解除した場合も同様であり、処置部材３１，３２を任意角度の閉状態で保持することができる。

なお、閉操作検出器１２ａから出力された閉操作信号、および開操作検出器１２ｂから出力された開操作信号の両方が、制御部８に予め設定記憶された所定の押圧力Ｆ₁以上の検出信号であるとき、制御部８は流路切換弁５５に指令信号を出力しない。このような状態は術者の操作意思が明確ではないからである。

以上のように構成された能動鉗子Ｃ１は、術者の操作を検出する操作検出器１２ａ，１２ｂとしてシート状の押圧力センサを用いているため、術者は操作部に指を乗せた状態でのまま（指の変位を伴わずに）押圧力を変化させるだけで処置部３を開／閉動作させることができる。そのため、処置部を開閉させるために付勢力に抗して操作レバーを揺動操作しなければならなかった従来の鉗子と比較して、術者の疲労を大幅に低減することができる。

さらに、操作検出器１２ａ，１２ｂを本体部１の外面側に配設した第１実施例の構成（図３を参照）によれば、術者の操作力が操作検出器１２ａ，１２ｂに直接的に作用するため高い検出確度を得ることができる。また、操作検出器１２ａ，１２ｂが操作部に露出して配設されるため洗浄や滅菌を容易に行うことができる。

一方、操作検出器１２ａ，１２ｂを本体部１の外面側に被覆部材１３ａ，１３ｂにより覆われた状態で配設した第２実施例の構成（図４を参照）によれば、術者の操作力を操作検出器１２ａ，１２ｂにほぼ直接的に作用させることができ、かつ被覆部材１３ａ，１３ｂの弾性により良好な操作性を得ることができる。また、操作検出器１２ａ，１２ｂが被覆部材１３ａ，１３ｂにより覆われた状態で配設されるため、操作検出器１２ａ，１２ｂへの異物の付着やダストの放出等を抑制することができる。さらに、洗浄や滅菌を容易かつ確実に行うことができ、かつ頻繁に行われるこれらの作業によって操作検出器が損耗を受けるようなことがない。

また、能動鉗子Ｃ１では、術者が握るグリップ１５と本体上部１０との間に、グリップ１５よりも前方に膨出する操作部１１を形成し、この操作部に操作検出器１２ａ，１２ｂを設けている。このような構成により、処置部３を体内に挿入／抜去する際や処置部３の位置を調整する際など、グリップ１５を握って操作をするときに意図せずに操作検出器を押圧操作してしまうようなことがない。一方、処置部３で生体組織を把持するようなときには、グリップ１５を握った状態で操作部１１に指を伸ばし閉操作検出器１２ａを容易に操作することができる。

さらに、操作部１１に識別突起１１ｔを形成し、この識別突起１１ｔを挟んで閉操作検出器１２ａと開操作検出器１２ｂとを配設しているため、視線を操作部１１に移動することなく（ブラインドタッチで）閉操作検出器１２ａおよび開操作検出器１２ｂを正確に識別することができ、これらの操作検出器を誤認操作するような事態を未然に防止することができる。

また、処置部３を開閉駆動する駆動手段のうち、人工筋ユニット４０をハンドピースＣａ側に配設し、空圧ユニット５０を別体のコントローラーＣｂ側に配設しているため、術者が操作するハンドピースを軽量に構成することができ、高頻度で長時間ハンドピースＣａを操作する術者の負担を大幅に軽減することができる。

また、操作検出器１２ａ，１２ｂにより検出された術者の押圧力が予め設定された所定の押圧力Ｆ₁以上であるときに、制御部８が処置部３を開閉動作させる構成のため、術者が処置部３を開閉する意思を持って開閉操作した場合には術者の意思に沿って確実に開閉動作し、術者が誤って操作検出器に触れた様な場合には処置部３は動作しない。これにより安全性が高く操作性が良好な能動鉗子が提供される。

また、制御部８が術者の押圧力に応じた閉圧力指令信号を空圧ユニット５０に出力し、空圧ユニット５０が閉圧力指令信号に基づいた圧力の気体を人工筋ユニット４０に供給する構成により、術者の意図に応じて、生体組織を弱い把持力で優しく把持したり強い把持力で強固に固定したりすることができる。さらに、人工筋ユニット４０に供給する気体の圧力を制御する構成のため、ある供給圧のもとでは処置部３の開閉角度位置にかかわらず把持力を一定にすることができる。これにより、安全性を担保するとともに操作性が良好な能動鉗子を提供することができる。

また、本体部１に手動操作により機械的に動作して処置部３を開かせる強制開放弁４９を設けたことにより、制御部８や空圧ユニット５０に電気的／機械的な異常が発生し、処置部３が意図に反して閉動作した場合や、処置部３が閉状態のままで開操作を受け付けない状況が発生したような場合であっても、処置部３を即座に強制的に開放することができる。さらに、強制開放弁４９が本体部１に設けられているため、高い応答性で迅速に処置部を開放することができる。

このように、以上説明した能動鉗子Ｃ１によれば、患者や術者に対する安全性を担保しつつ、術者の負担を軽減した能動鉗子を提供することができる。

以上では、操作検出器としてシート状の押圧力センサを用い、これを操作部１１の外面側に設けた形態（第１構成形態）の能動鉗子について説明した。以降では、操作検出器としてシート状の押圧力センサを用いこれを操作部１１の内部に設けた形態（第２構成形態）の能動鉗子、操作検出器としてプランジャ型の押圧力センサを用いた形態（第３構成形態）の能動鉗子、操作検出器としてスイッチを用いた形態（第４構成形態）の能動鉗子、操作検出器としてスイッチ及び押圧力センサを用いた形態（第５構成形態）の能動鉗子につて説明する。

なお、操作部１１を除く各部の構成は基本的に同一であることから重複説明は省略し、相違する部分についてのみ説明する。また、各構成形態において閉操作検出器と開操作検出器の構成は基本的には共通であることから、「開」および「閉」を識別せずに操作検出器と表記して説明する。

第２構成形態の操作部１１Ｂは、操作検出器１２としてシート状の押圧力センサを用い、これを操作部１１の内部に設けて構成される。図８(ａ)に本構成形態における第１実施例の操作部１１Ｂ₁の断面図、図８(ｂ)に本構成形態における第２実施例の操作部１１Ｂ₂の断面図、図８(ｃ)に本構成形態における第３実施例の操作部１１Ｂ₃の断面図を示す。

図８(ａ)に示す第１実施例の操作部１１Ｂ₁は、操作部の壁面を前後に貫通して孔部（例えば円孔や三角形、四角形の孔等）が形成され、この孔部に本体部１の内外を隔てる隔離部材として操作ボタン２１０が嵌入されている。操作ボタン２１０は、弾性を有する材料（例えば、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）やブチルゴム、シリコンゴムなど）を用いて製作される。本体部１の内部には、操作ボタン２１０の背後に位置して、押圧力センサ２２０が基板２２５に取り付けられて配設される。押圧力センサ２２０は、記述した押圧力センサ１２ａ，１２ｂと同様に、押圧力に応じて端子間の抵抗が変化する可変抵抗型のセンサである。但し、本構成形態では操作ボタン２１０の形態に合わせて感圧領域が円形（ボタン状）の押圧力センサである。すなわち、押圧力センサ２２０は、本体部１の内外を隔てる隔離部材である操作ボタン２１０を介して本体部１の内部に配設されており、術者の押圧力が操作ボタン２１０を介して押圧力センサ２２０に伝達される。そして、押圧力に応じた操作信号が押圧力センサ２２０から制御部８に出力される。

図８(ｂ)に示す第２実施例の操作部１１Ｂ₂は、操作部の壁面を前後に貫通して孔部（同上）が形成され、この孔部の後面側に、本体部１の内外を隔てる隔離部材として板バネ２３５が取り付けられている。そして、板バネ２３５の前面側に孔部を挿通して前方に突出する操作ボタン２３０が取り付けられ、板バネ２３５の後面側に押圧力センサ２４０が取り付けられている。押圧力センサ２４０は、板バネ２３５に生じる変形（歪み）から押圧力を求めるセンサであり、例えば、半導体歪みゲージ式のセンサや静電容量式のセンサなどが用いられる。操作ボタンは前述したゴム材料の他、各種プラスティック材料や金属材料を用いることができる。このような構成の操作部１１Ｂ₂では、術者が操作ボタン２３０を押圧操作することにより板バネ２３５が弾性変形してその変形量（歪みの大きさ）が押圧力センサ２４０により検出され、板バネ２３５の変形量、すなわち押圧力に応じた操作信号が押圧力センサ２４０から制御部８に出力される。なお、押圧力センサ２４０は、板バネ２３５（または操作ボタン）の変位を電気的、磁気的、または光学的に検出し、検出された変位量から押圧力を求める様な形態であっても良い。

図８(ｃ)に示す第３実施例の操作部１１Ｂ₃は、板バネではなく操作部の壁面の変形量そのもの検出する構成形態である。例えば図示するように、操作部の壁面に、部分的に厚さを薄くして弾性係数を低下させた（押圧力に対する変形量を大きくした）操作領域２５０を形成し、この操作領域２５０の後面側に、押圧力センサ２６０を配設することにより構成される。本体部１の前面側には、操作領域２５０を示すための溝２５１が円形に彫られている。このため、操作領域２５０の近傍を押圧すると、押圧力に応じて操作領域２５０が弾性変形する。押圧力センサ２６０は、操作領域２５０に生じる変形量（歪み）から押圧力を求めるセンサであり、第２実施例と同様のセンサが用いられる。このような構成の操作部１１Ｂ₃では、術者が操作領域２５０を押圧操作することにより操作領域２５０が弾性変形してその変形量（歪みの大きさ）が押圧力センサ２６０により検出され、操作領域の変形量、すなわち押圧力に応じた操作信号が押圧力センサ２６０から制御部８に出力される。

以上のように、押圧力センサを本体部１の内側に配設し、術者の押圧力が隔離部材（操作ボタン２１０、板バネ２３５、操作領域２５０の壁面）を介して押圧力センサに伝達されるようにした本構成形態の構成によれば、押圧力センサが隔離部材を介して本体内部に配設されるため、押圧力センサへの異物の付着やダストの放出を遮断でき、かつ洗浄や滅菌を容易かつ着実に行うことができる。これにより頻繁に行われるこれらの作業によって押圧力センサが損耗を受けるようなことがない。

次に、第３構成形態の操作部１１Ｃについて図９を参照して説明する。操作部１１Ｃは、操作検出器１２としてプランジャ型の押圧力センサ３２０を用いて構成される。プランジャ型の押圧力センサ３２０は、スプリングにより付勢されたプランジャの変位量を検出することによりプランジャに作用する押圧力を検出するセンサである。押圧力センサ３２０は、センサーケース３２１と、センサーケース３２１に前後（図９における左右）に摺動可能に保持されたプランジャ３２２と、プランジャ３２２を前方（同、左方）に付勢するメインスプリング３２３と、センサーケース３２１に対するプランジャ３２２の軸方向の変位量を検出する変位センサ３２５とを主体として構成される。

すなわち、メインスプリング３２３により前方に付勢されたプランジャ３２２が付勢力に抗して後方に押圧移動された場合、プランジャ３２２に作用する押圧力はプランジャ３２２の変位量とメインスプリング３２３のバネ係数との積であり、変位センサ３２５によりプランジャ３２２の変位量を検出することにより、プランジャに作用する押圧力を導出される。プランジャ３２２の先端部には、操作ボタン３２６が軸方向に摺動可能に支持され、操作ボタン３２６を前方に付勢するサブスプリング３２７により付勢されて前端位置に配設される。なお、サブスプリング３２７は、バネ係数がメインスプリング３２３のバネ係数よりも小さいバネである。

操作部の壁面には前後貫通して孔部が形成されており、この孔部の後面側（本体部の内側）に押圧力センサ３２０が取り付けられ、操作ボタン３２６が孔部を挿通して前端部が前方に突出して配設される。このような構成の操作部１１Ｃでは、術者が操作ボタン３２６を押圧操作すると、まずサブスプリング３２７が弾性変形して操作ボタン３２６が後方に移動し（無効ストローク）、プランジャ３２２の前端が操作ボタン３２６の底部と係合するまで軽い操作力で移動する。プランジャ３２２の前端が操作ボタン３２６の底部と係合すると、以降は操作ボタン３２６を押圧操作する際の抵抗力が増大する。

この抵抗力はメインスプリング３２３の反力（バネ力）であり、この反力に抗して操作ボタン３２６を後方に押圧するとメインスプリング３２３が弾性変形してプランジャ３２２が後方に移動する（有効ストローク）。このとき、プランジャ３２２の変位量が変位センサ３２５により検出され、検出された変位量とメインスプリング３２３のバネ係数とから押圧力が導出される。変位センサ３２５として、プランジャ３２２の変位量を電気的、磁気的、あるいは光学的に検出する形式のセンサを用いることができる。変位センサ３２５により検出された変位量とプランジャに作用する押圧力とは比例関係にあり、押圧力に応じた操作信号が押圧力センサ３２０から制御部８に出力される。

術者は押圧操作する操作ボタン３２６の変位によって自己の操作を認識できるとともに、反力が変化することで無効ストロークから有効ストロークに変わる点を確実に認識でき、どの時点から自己の操作が制御部８に認識されるかを明確に把握することができる。また、有効ストロークに入る以前に無効ストローク領域があるため、術者が開閉操作を意図して操作ボタンを押圧しているか否かについても容易に判断することができる。

次に、第４構成形態の操作部１１Ｄについてについて図１０を参照して説明する。本構成形態の操作部１１Ｄは、操作検出器１２として術者の押圧操作を検出するスイッチを用いて構成される。図１０には、本構成形態における第１実施例の操作部１１Ｄ₁として、操作部の壁面に前後貫通する孔部を形成し、本体部１の内側にスイッチ４２０が取り付けた構成を例示する。スイッチ４２０としては、アクチュエータが軸であるプランジャタイプのリミットスイッチ、あるいはアクチュエータがヒンジタイプのリミットスイッチなどが好適に用いられる。図ではアクチュエータがプランジャタイプのリミットスイッチを例示しており、アクチュエータの軸が孔部を挿通して前端部が前方に突出して配設される。そして、アクチュエータが押圧操作されたときに操作信号がスイッチ４２０から制御部８に出力される。術者はクリック感でスイッチ動作を確認できるとともに、軽い操作力で処置部３を開閉作動させることができる。

ここで、操作検出器としてスイッチ４２０を用いた場合、術者の押圧操作を検出することはできるが、押圧力に応じた操作信号を出力することはできない。このため、操作検出器に対する操作に応じて鉗子の把持力（気体の供給圧）を複数段階に設定する制御は困難のようにも思われる。しかし、以下のようなアルゴリズムを採用すれば上記のような設定が可能である。まず、スイッチ４２０では、出力される操作信号は基本的にオン信号またはオフ信号である。従って、操作検出器が押圧操作されていない場合には操作信号はオフ状態である。

そこで、例えば、閉操作信号がオフ状態から連続したオン状態に切り替わったときには、電空レギュレータによる供給圧の設定を低圧に設定する。一方、閉操作信号がオフ状態から、予め設定した所定時間内（例えば０．５秒以内）にオン／オフ／オンになりその後連続したオン状態になったとき、すなわちダブルクリック後にオン状態になったようなときには、電空レギュレータによる供給圧の設定を高圧に設定する。このようなアルゴリズムを採用すれば、オン／オフ機能しか持たない安価なスイッチを用いて、鉗子の把持力を複数段に設定することができる。

次に、第５構成形態の操作部１１Ｅについてについて図１１を参照して説明する。操作部１１Ｅは、操作検出器１２として、術者の押圧操作を検出するスイッチ５２０と、術者の押圧力を検出する押圧力センサ５３０とから構成される。操作部の壁面には前後貫通して孔部が形成され、本体部１の内側にスイッチ５２０と押圧力センサ５３０とが取り付けられる。スイッチ５２０としては、アクチュエータがヒンジタイプのリミットスイッチが好適に用いられ、押圧力センサ５３０としては、第２構成形態第１実施例で説明した押圧力センサ２２０と同様に、感圧領域が円形（ボタン状）の押圧力センサが好適に用いられる。スイッチ５２０のアクチュエータの先端部には操作ボタン５１０が取り付けられ、この操作ボタン５１０が孔部を挿通して前端部が前方に突出して配設される。

本体部１の内部では、操作ボタン５１０の後方に位置して押圧力センサ５３０が取り付けられている。押圧力センサ５３０の前後方向の取り付け位置は、操作ボタン５１０が押圧されて後方に移動し、リミットスイッチの反転位置を僅かに超えたところで操作ボタンの後面（またはアクチュエータの後面）が押圧力センサ５３０に当接するように設定される。このような構成の操作部では、操作ボタン５１０を押圧操作すると、まず軽い操作力で操作ボタン５１０が後方に移動してスイッチ５２０の接点が反転する。このとき、スイッチ５２０の検出信号が制御部８に出力される。さらに押圧操作すると操作ボタン５１０の後面が押圧力センサ５３０に当接し操作反力が増大する。以降は押圧力センサ５３０により押圧力が検出され、押圧力に応じた操作信号が制御部８に出力される。

術者は押圧操作する操作ボタン５１０のクリック感からスイッチ動作を認識できるとともに、反力が変化することで押圧力の検出領域に入ることを確実に認識でき、どの時点から自己の操作が制御部８に認識されるかを明確に把握することができる。また、押圧力の検出領域に入る以前にスイッチ５２０による操作検出が行われるため、術者が開閉操作を意図して操作ボタンを押圧しているか否かについても容易に判断することができる。

従って、以上説明したような能動鉗子Ｃ１によれば、術者及び患者の安全を担保し、術者の負担を軽減した内視鏡下手術に好適な能動鉗子を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の態様を例示する第２実施形態の能動鉗子Ｃ２について、図１２〜図１４を参照して説明する。なお、本実施形態の能動鉗子Ｃ２は、操作部１１の配置を含むハンドピースＣａの形状、および強制開放弁がコントローラーＣｂ側に設けられる点を除いて、基本的には、第１実施形態の能動鉗子Ｃ１と同様に構成される。そこで、以下では、第１実施形態の能動鉗子Ｃ１と同様の構成要素に同一の符号を付して重複説明を省略し、構成が相違する部分を中心に説明する。

図１２は能動鉗子Ｃ２の概要構成、図１３はハンドピースＣａの内部を表す断面図である。図１２に示すように、能動鉗子Ｃ２は、術者が操作するハンドピースＣａと、別体に設けられたコントローラーＣｂとからなり、両者が接続された状態で使用される。なお、第１実施形態と同様に、処置部３が設けられたシャフト部２の先端方向（図１２および図１３における左方向）を前方、シャフト部２の基端方向（同、右方向）を後方と称し、シャフト部２の軸線を挟んで本体部１が屈曲して延びる側（同、下方）を下方、反対側を上方と称して説明する。

ハンドピースＣａは、各部材が取り付けられるベースフレームである本体部１と、本体部１から前方に延びるシャフト部２と、シャフト部２の先端に開閉可能に設けられた処置部３と、処置部３を開閉する人工筋ユニット４０などから構成される。コントローラーＣｂは、人工筋ユニット４０に対して気体の供給／排出を行う空圧ユニット５０と、ハンドピースＣａの操作検出器１２（１２ａ，１２ｂ）から出力された操作信号に基づいて空圧ユニット５０に指令信号を出力し、空圧ユニット５０の作動を制御することにより処置部３の開閉作動を制御する制御部８などを備えて構成される。

本体部１は、前端にシャフト部２が取り付けられ前後に延びる円柱状ないし楕円柱状のグリップ１６と、グリップ１６の後部の径が滑らかに縮小しつつ斜め下方に屈曲して形成されて後端から信号ケーブル１９およびチューブ５９が導出されるコネクタ部１８とから構成される。本実施形態ではコネクタ部１８をグリップ１６の後端に着脱可能とした構成を例示する。図１２および図１３には、グリップ１６の後部を下方に４５度屈曲して形成した構成を例示する。グリップ１６には、下面を中心とする外周面に、術者にとって握りやすく把持位置がずれたり脱落したりしないように山形の指掛け突起１６ａが複数形成されている。

グリップ１６の前方上部に操作部１１が設けられている。操作部１１には閉操作検出器１２ａと開操作検出器１２ｂとが前後に並んで取り付けられている。操作部１１は、既述した第１〜第５構成形態の操作部（１１Ａ〜１１Ｅ）のいずれでも適用することができる。ここでは、操作検出器１２（１２ａ，１２ｂ）として術者の押圧操作を検出するスイッチを用いた第４構成形態（１１Ｄ）の操作部を適用し、図１２および図１３には、スイッチとして防塵・防滴性を備えたシールタイプのタクタイルスイッチ（tactile switch、タクティルスイッチあるいはタクトスイッチなどとも称される）を用いた構成を、第２実施例の操作部１１Ｄ₂として示す。閉操作検出器１２ａおよび開操作検出器１２ｂの回りには、凸状の保護壁１１ｇが両検出器のプランジャの周囲を囲むように突出成型されており、術者がグリップ１６を把持したときに術者の意図に反してスイッチが動作するようなことがないようになっている。

本体部１の内部に、人工筋ユニット４０が前後に延びて取り付けられている。人工筋ユニット４０の基本的な構成は、既に図２および図５を参照して説明した人工筋ユニット４０と同様である。人工筋ユニット４０の前端側は、摺動部材４２に連結金具４４および端末金具２３を介してシャフト部２のプッシュプルワイヤ２２が接続され（図１および図５の関連説明を参照）、人工筋ユニット４０の後端側では、エンドキャップ４７に継手部材４７ｂが接続される。

コネクタ部１８には、閉操作検出器１２ａおよび開操作検出器１２ｂと制御部８とを結ぶ信号ケーブル１９を係脱可能に接続する電気コネクタ１８ａと、継手部材４７ｂと空圧ユニット５０側から延びるチューブ５９を係脱可能に接続する空圧コネクタ１８ｂとが設けられている。グリップ１６の後端には雄ねじ部が形成され、コネクタ部１８におけるナット部材１８ｃの前端には雌ねじ部が形成されている。そのため、電気コネクタ１８ａおよび空圧コネクタ１８ｂを接続し、ナット部材１８ｃ前端の雌ねじ部をグリップ１６後端の雄ねじ部に螺合締結することによって、閉操作検出器１２ａおよび開操作検出器１２ｂと制御部８とが電気的に接続され、人工筋ユニット４０と空圧ユニット５０とが空圧的に接続された状態でロックされる。

能動鉗子Ｃ２のブロック図を図１４に示す。図６と図１４とを対比して理解されるように、本実施形態で例示する能動鉗子Ｃ２は、基本的な構成において第１実施形態の能動鉗子Ｃ１と同様である。一方、以下の点において第１実施形態の能動鉗子Ｃ１と相違する。

まず、強制開放弁４９はハンドピースＣａ側ではなくコントローラーＣｂ側に配設される。これにより、ハンドピースＣａがさらに小型軽量化され、取り扱いやすく術者の疲労をさらに低減した能動鉗子が実現される。

コントローラーＣｂには、第１実施形態の空圧ユニットと同様に、レギュレータ５２、電空レギュレータ５３、流路切換弁５５などが設けられるとともに、人工筋ユニット４０に供給する気体の圧力を調整することにより、鉗子が閉じたときに処置部３に生じる把持力を調整設定する把持力調整器５４と、人工筋ユニット４０に供給する気体の流量を調整することにより、鉗子の閉止速度を調整設定する速度調整器５６とが設けられる。図１４には、把持力調整器５４として可変抵抗器を用い、速度調整器５６としてスピードコントローラーを用いた構成を例示する。把持力調整器５４は制御部８に接続されており、術者が調整設定した把持力に応じた圧力設定信号が制御部８に出力される。速度調整器５６は流路切換弁５５と人工筋ユニット４０との間に介挿される。

制御部８は、把持力調整器５４から出力された圧力設定信号に応じた指令信号を電空レギュレータ５３に出力し、操作検出器１２ａ，１２ｂにおいて検出された操作信号に基づいた指令信号を流路切換弁５５に出力して、人工筋ユニット４０への気体の供給／遮断／開放を以下のように制御する。

閉操作検出器１２ａおよび開操作検出器１２ｂがいずれも押圧操作されていないとき、すなわち、閉操作検出器１２ａから出力される閉操作信号および開操作検出器１２ｂから出力される開操作信号のいずれもがオフの状態のときには、制御部８は電空レギュレータ５３および流路切換弁５５に指令信号を出力しない。そのため、空圧ユニット５０側の空圧回路および人工筋ユニット４０側の空圧回路は遮断されて各々閉止された状態に保持される。このとき、ハンドピースＣａ先端の処置部３は従前の状態、例えば処置部材３１，３２が相互に密着して鉗子が閉じた状態に保持される。

この状態から、開操作検出器１２ｂが押圧操作されて開操作信号がオンになると、制御部８は、開操作検出器１２ｂから出力された開操作信号に基づいて流路切換弁５５に開指令信号を出力する。これにより、流路切換弁５５のスプールが開位置に移動してＡポートとＲポートとが接続され、人工筋ユニット４０〜流路切換弁５５に保持されていた気体が排気される。そのため、ゴム人工筋４１は図５（ｂ）の状態から図５（ａ）の状態に変化し、処置部３では処置部材３１，３２が密着した閉状態から、鉗子が開いて処置部材３１，３２が離間した開状態に変化する。

開操作検出器１２ｂへの押圧操作が解除され開操作信号がオフになると、制御部８は流路切換弁５５に対する開指令信号に対する指令信号をオフにする。これにより、流路切換弁５５のスプールが中立位置に戻ってＡポート（機器接続ポート）、Ｐポート（吸気ポート）およびＲポート（排気ポート）がいずれも遮断状態になり、処置部３は押圧操作を解除したときの状態、すなわち処置部材３１，３２が離間して鉗子が開いた開状態に保持される。鉗子が完全に開ききらない状態で開操作検出器１２ｂに対する押圧力を解除した場合も同様であり、処置部材３１，３２の相対角が任意角度の開状態で保持される。

閉操作検出器１２ａが押圧操作されて閉操作信号がオンになると、制御部８は、開操作検出器１２ａから出力された開操作信号に基づいて流路切換弁５５に閉指令信号を出力する。また、把持力調整器５４において設定された把持力に応じた供給圧Ｐに設定する閉圧力指令信号を電空レギュレータ５３に出力する。これにより、流路切換弁５５のスプールが閉位置に移動して、ＰポートとＡポートとが接続され、空圧ユニット５０から把持力調整器５４において設定された把持力に応じた供給圧Ｐ、速度調整器５６において設定された閉止速度に応じた流量で気体が人工筋ユニット４０に供給される。

そのため、ゴム人工筋４１は図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態に変化し、処置部３では処置部材３１，３２が離間した開状態から、処置部材３１，３２が密着しあるいは両部材間に生体組織等を挟み込んだ閉状態に変化する。このとき、処置部材３１，３２が閉止方向に揺動する速度は速度調整器５６において設定された閉止速度となる。また、処置部材３１，３２が挟み込む力、すなわち処置部３に作用する力は把持力調整器５４において設定された把持力となる。そのため、術者は速度調整器５６を調整することによって処置部３の閉止速度を調整することができ、把持力調整器５４を調整することによって処置部３に作用する把持力を適宜に調整することができる。

ここで、把持力調整器５４の設定に応じて設定される気体の供給圧Ｐは、図７（ｂ）に例示したように、Ｐ₀〜Ｐ₄の間で連続的に変化するように設定することができる。また、把持力調整器５４としてトグルスイッチやロッカースイッチ等を用い、スイッチの状態に応じて供給圧ＰがＨｉとＬｏｗの２段階に変化するように設定することができ、あるいは、複数段のロータリースイッチ等を用い、つまみの角度位置に応じて供給圧Ｐが複数段階に変化するように設定することもできる。

処置部３が生体組織等を把持した状態を維持するには、閉操作検出器１２ａへの押圧力を解除すればよい。このとき、流路切換弁５５のスプールは中立位置に戻ってＡポート、ＰポートおよびＲポートがいずれも遮断状態になり、人工筋ユニット４０側の空圧回路が閉止された状態に保持される。そのため、処置部３は閉操作検出器１２ａに対する押圧力を解除したときの状態、すなわち生体組織等を所定の把持力で把持した状態に保持される。鉗子が完全に閉じきらない状態で閉操作検出器１２ａに対する押圧力を解除した場合も同様であり、処置部材３１，３２を任意角度の閉状態で保持することができる。

以上では、処置部３で発生する把持力を調整する把持力調整手段として、把持力調整器５４と電空レギュレータ５３とを用いた構成を説明したが、電空レギュレータに代えてマニュアル操作のレギュレータを設け、気体の供給圧Ｐをレギュレータにより直接調整設定するように構成しても良い。また、速度調整器５６としてスピードコントローラー（チェック弁付き流量調整弁）を用い、処置部３の閉止速度を調整する構成を例示したが、スピードコントローラーに代えてチェック弁を内蔵しない流量調整弁を設け、処置部３の閉止速度および開放速度の両方を調整するように構成しても良い。

また、処置部３の開閉速度を調整する速度調整手段は、流路切換弁５５として電磁比例制御弁を用い（あるいは流路切換弁５５とは別に電磁比例の流量制御弁を設け）、速度調整器５６として可変抵抗器や上記のような各種スイッチを用いて構成することもできる。制御部８は開操作検出器１２ｂ／閉操作検出器１２ａ，から開操作信号／閉操作信号が出力されたときに、速度調整器５６において設定された開閉速度に応じたバルブ開度となる開指令信号／閉止例信号を流路切換弁５５に出力し、設定された開閉速度に応じた流量で気体を排出／供給させる。電磁比例動作は閉方向のみとしても良い。

さらに、操作検出器１２（１２ａ，１２ｂ）としてタクタイルスイッチを用いた構成形態を例示したが、操作検出器１２は第１実施形態の能動鉗子Ｃ１の操作部１１（１１Ａ〜１１Ｅ）について説明したように、種々の構成形態のものを適用することができ、各構成形態について説明したと同様の効果を得ることができる。また、気体の供給圧を調整設定することにより把持力を調整設定可能な構成として、人工筋ユニットを用いた構成を例示したが、スプリング内蔵型のピストンや複動型のピストン、エアモータなど他の形式の空圧アクチュエータを用いて構成しても良い。

以上説明した第２実施形態の能動鉗子Ｃ２によれば、第１実施形態の能動鉗子Ｃ１（各構成形態を含む）について既述したのと同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の能動鉗子Ｃ２では、以下のような効果を得ることができる。

まず、コントローラーＣｂに、人工筋ユニット４０に供給する気体の圧力を調整する圧力調整手段として、電空レギュレータ５３と把持力調整器５４とが設けられている。そのため、術者は把持力調整器５４を調整することによって、把持する生体組織の部位や目視観察される組織の状態に応じて、把持力を弱くして優しく把持したり、把持力を強くして強固に固定したり、所望の把持力に予め調整設定することができる。また、コントローラーＣｂに、人工筋ユニット４０に供給する気体の流量を調整する流量調整手段として速度調整器５６が設けられている。そのため、術者は速度調整器５６を調整することによって処置部３をゆっくり閉動作させたり、急速に閉動作させたりすることができる。

また、ハンドピースＣａの本体部１を、前後に延びる略円筒形状のグリップ１６と、グリップ１６の後部が縮径されるとともにシャフト部２の軸線に対して斜め下方に傾斜するコネクタ部１８とにより構成し、操作部１１を、グリップ１６の前方上部に設けた構成によれば、内視鏡下手術において取り扱いやすく、操作性が良好な能動鉗子を提供することができる。また、操作検出器１２（１２ａ，１２ｂ）としてタクトスイッチを用いたことにより、術者は自らの行った操作をクリック感によって明確に自認することができ、これにより、安全性が高く操作性が良好な能動鉗子を提供することができる。

Ｃ１ 第１実施形態の能動鉗子
Ｃ２ 第１実施形態の能動鉗子
Ｃａ ハンドピース
Ｃｂ コントローラー
１ 本体部
２ シャフト部
３ 処置部
８ 制御部
１１ 操作部（１１Ａ〜Ｅ 第１〜第５構成形態の操作部、下添え字は実施例）
１２ 操作検出器（１２ａ 閉操作検出器，１２ｂ開操作検出器）
１６ グリップ
１８ コネクタ部
４０ 人工筋ユニット
５０ 空圧ユニット
５３ 電空レギュレータ（圧力調整手段）
５４ 把持力調整器（圧力調整手段）
５６ 速度調整器（流量調整手段）
５９ チューブ
１２０ 押圧力センサ
２２０ 押圧力センサ
２４０ 押圧力センサ
２６０ 押圧力センサ
３２０ 押圧力センサ
５３０ 押圧力センサ

Claims (10)

1. 術者の操作を検出する操作検出器が設けられた本体部と、前記本体部から延びるシャフト部と、前記シャフト部の先端に開閉可能に設けられた処置部と、前記処置部を開閉駆動する駆動手段と、前記操作検出器から出力された操作信号に基づいて指令信号を出力し前記駆動手段の作動を制御する制御部とを備え、
   前記駆動手段は、前記処置部を開閉させる空圧アクチュエータと、前記指令信号に基づいて前記空圧アクチュエータに気体を供給する空圧ユニットとを備え、
   前記空圧アクチュエータは前記本体部に配設され、前記空圧ユニットは前記本体部と分離して別体のコントローラーに配設されることを特徴とする能動鉗子。
2. 前記コントローラーに、前記空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を調整設定する圧力調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の能動鉗子。
3. 前記圧力調整手段は、前記制御部から出力される指令信号に応じて前記空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を設定する電空レギュレータを有し、
   前記制御部は、前記操作検出器から出力された操作信号に基づいた指令信号を前記電空レギュレータに出力して、前記空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を制御することを特徴とする請求項２に記載の能動鉗子。
4. 前記操作検出器は、術者の押圧力を検出する押圧力センサであり、
   前記制御部は、前記操作検出器から出力された術者の押圧力に応じた操作信号に基づいた指令信号を前記電空レギュレータに出力することを特徴とする請求項３に記載の能動鉗子。
5. 前記制御部は、前記操作検出器から出力された操作信号が予め設定された所定の押圧力以上の信号であるときに、前記空圧ユニットに指令信号を出力して前記空圧アクチュエータに気体を供給させることを特徴とする請求項４に記載の能動鉗子。
6. 前記圧力調整手段は、術者が予め調整設定した圧力に応じた圧力設定信号を出力する圧力調整器と、前記制御部から出力される指令信号に応じて前記空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を設定する電空レギュレータとを有し、
   前記制御部は、前記圧力調整器から出力された前記圧力設定信号に基づいた指令信号を前記電空レギュレータに出力して、前記空圧アクチュエータに供給する気体の圧力を制御することを特徴とする請求項２に記載の能動鉗子。
7. 前記コントローラーに、前記空圧アクチュエータに供給する気体の流量を調整設定する流量調整手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の能動鉗子。
8. 前記空圧アクチュエータは、気体の供給／排出に応じて変形し前記処置部を開閉させる人工筋ユニットであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の能動鉗子。
9. 前記操作検出器はタクタイルスイッチであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の能動鉗子。
10. 前記本体部は、前端部に前記シャフト部が取り付けられ前記シャフト部が延びる前後方向に延びる円柱状ないし楕円柱状のグリップと、前記グリップの後部が縮径されるとともに前記シャフト部の軸線に対して傾斜して形成されて後端から前記空圧アクチュエータと前記空圧ユニットとを結ぶチューブが導出されるコネクタ部とを有し、
    前記操作部は、前記シャフト部の軸線を挟んで前記コネクタ部と反対側の前記グリップの前方部に設けられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の能動鉗子。
    

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