WO2012086055A1 - マニピュレータおよびレーザ装置 - Google Patents

Abstract

レーザ装置のマニピュレータ（１０）は、ハンドピースを有すると共に関節（２０）により回動可能に支持機構（１１）に支持されるアーム機構と、該アーム機構の自重モーメント（Ｍｗ）を打ち消すバランスモーメント（Ｍｂ）を発生させるバネ（４１）を有するバランス部材（４０）と、バランスモーメント（Ｍｂ）により、自重モーメント（Ｍｗ）によるアーム機構の回動が防止されているバランス状態が維持されないバランス異常状態のとき、アーム機構の回動を阻止するロック機構（５０）とを備える。バランス異常状態のときには、ロック機構（５０）により、バランス状態が維持されないことにより発生するアーム機構の回動に起因するハンドピースの操作性の低下による影響を回避または軽減することができる。

Description

マニピュレータおよびレーザ装置

　本発明は、操作者により操作される操作対象部を支持するアーム機構と、関節により回動可能なアーム機構の自重により発生する自重モーメントを打ち消すバランスモーメントを発生させるバランス部材とを備えるマニピュレータ、および、該マニピュレータを備えるレーザ装置に関する。そして、該レーザ装置は、例えば歯科診療に使用される。

　例えば、レーザ装置において、操作者が操作する操作対象部（ハンドピース）を有すると共に関節により回動可能に支持されるアーム機構と、該アーム機構の自重により発生する自重モーメントを打ち消すバランスモーメントを発生させるバランス部材とを備えるマニピュレータにおいて、操作者が操作するスイッチで作動するロック機構により、アーム機構を固定するものは知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

実公平３－１９３６６号公報 特開昭５９－３７９４２号公報

　関節により回動可能とされたアーム機構の自重により発生する自重モーメントを打ち消すバランスモーメントを発生するバランス部材を備えるマニピュレータにおいて、バランス部材に異常が発生して、バランスモーメントが減少し、アーム機構に対するバランスモーメントによるバランス機能が失われた場合、アーム機構が自重モーメントにより回動する。
　このため、操作者が操作対象部を操作しているとき、アーム機構のバランス状態が維持できない状態になると、アーム機構の自重または自重モーメントの基づく荷重が操作対象部に作用するために、操作対象部による操作性が著しく低下して、操作対象部による作業の円滑な遂行が阻害される原因になる。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、アーム機構の自重により発生する自重モーメントを打ち消すバランスモーメントを発生させるバランス部材を備えるマニピュレータにおいて、バランスモーメントにより自重モーメントとのバランス状態が維持されないバランス異常状態のときに、バランス状態が維持されないことにより発生するアーム機構の回動に起因する操作対象部の操作性の低下による影響を回避または軽減することを目的とする。
　また、本発明は、さらに、前記バランス状態が維持されないことにより発生するアーム機構の回動に起因する操作対象部の操作性の低下による影響が回避または軽減されたマニピュレータを備えるレーザ装置を提供することを目的とする。

　請求の範囲第１項に記載の発明は、操作者により操作される操作対象部（３７）を有すると共に関節（２０）により回動可能に支持されるアーム機構（３０）と、前記アーム機構（３０）の自重により発生する自重モーメント（Ｍｗ）を打ち消すバランスモーメント（Ｍｂ）を発生させるバランス部材（４０）とを備え、前記アーム機構（３０）は、前記バランスモーメント（Ｍｂ）により、前記自重モーメント（Ｍｗ）による前記アーム機構（３０）の回動が防止されているバランス状態を維持するマニピュレータ（１０，１１０）において、前記バランス状態が維持されないバランス異常状態のとき、前記バランス状態が維持されないことにより発生する前記アーム機構（３０）の回動を阻止するロック機構（５０）を備えることを特徴とするマニピュレータ（１０，１１０）である。

　これによれば、バランスモーメントによるアーム機構の自重モーメントとのバランス状態が維持されないバランス異常状態のときに、アーム機構の回動がロック機構により阻止されるので、操作者が操作対象部を操作している際に、アーム機構が回動することに基づく荷重が操作対象部に作用することを抑制することができる。この結果、バランス異常状態のときのアーム機構の回動に起因する操作対象部の操作性の低下が抑制され、該操作性の低下による影響を回避または軽減することができる。このため、例えば、バランス異常状態のときのアーム機構の回動に起因して操作対象部が暴れることにより、予期しない方向へレーザ光が照射される恐れを回避できる。

　請求の範囲第２項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載のマニピュレータ（１０，１１０）において、前記バランス異常状態を検出するバランス状態検出手段（４２，８４，４２ａ）を備え、前記ロック機構（５０）は、前記バランス状態検出手段（４２，８４，４２ａ）により前記バランス異常状態が検出されたときに、前記アーム機構（３０）の回動を阻止すべく作動するものである。
　これによれば、マニピュレータがバランス異常状態を検出するバランス状態検出手段を備えるので、バランス異常状態が検出されたときに、自動的に、かつ速やかにロック機構を作動させて、自重モーメントによるアーム機構の回動を阻止することが可能になる。

　請求の範囲第３項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載のマニピュレータ（１０，１１０）において、前記バランス異常状態のときに、前記アーム機構（３０）の回動を阻止するための作動を前記ロック機構（５０）に開始させるトリガ部材（７０）を備え、前記ロック機構（５０）は、非作動位置と作動位置との間で移動可能なストッパ部材（５１）と、前記作動位置を占める前記ストッパ部材（５１）と当接可能な回動制限部（６０）とを有して、前記ストッパ部材（５１）と前記回動制限部（６０）との当接により前記自重モーメント（Ｍｗ）による前記アーム機構（３０）の回動を阻止し、前記トリガ部材（７０）は、前記バランス異常状態のときに、前記非作動位置から前記作動位置への前記ストッパ部材（５１）の移動を開始させるものである。
　これによれば、自重モーメントによるアーム機構の回動を阻止するために、非作動位置と、回動制限部と当接する作動位置との間で移動可能であるストッパ部材を備えるロック機構において、トリガ部材を使用することにより、ストッパ部材の移動開始時期を、簡単に、かつ確実に制御することができる。

　請求の範囲第４項に記載の発明は、請求の範囲第１項または請求の範囲第３項に記載のマニピュレータ（１０，１１０）において、前記バランス異常状態は、前記バランス部材（４０）の破損を含む前記バランス部材（４０）の異常に起因する前記バランスモーメント（Ｍｂ）の減少であるものである。
　これによれば、バランス部材に異常が発生して、バランスモーメントが減少するときに、自重モーメントによるアーム機構の回動をロック機構により阻止することができて、自重モーメントによるアーム機構の回動に起因する操作対象部の操作性の低下を抑制できる。

　請求の範囲第５項に記載の発明は、請求の範囲第３項に記載のマニピュレータ（１０，１１０）において、前記ロック機構（５０）は、前記ストッパ部材（５１）を作動位置に向けて付勢する付勢部材（５５；５７，５８）を備えるものである。
　これによれば、付勢部材の付勢力により、非作動位置から作動位置に向かうストッパ部材の移動を速めることができるので、ストッパ部材と回動制限部との当接時期を早めることができる。この結果、バランス異常状態の発生時期からアーム機構の回動阻止までの時間を短縮できて、アーム機構の回動阻止を迅速化でき、その分、アーム機構の回動に起因する操作対象部の操作性の低下による影響を一層軽減できる。

　請求の範囲第６項に記載の発明は、請求の範囲第５項に記載のマニピュレータ（１０，１１０）において、前記付勢部材（５５；５７，５８）はバネ（５５）または磁石（５７，５８）であるものである。
　これによれば、付勢部材がバネまたは磁石により構成されるので、簡単な構造により、ストッパ部材を作動位置に向けて付勢することができる。

　請求の範囲第７項に記載の発明は、請求の範囲第３項に記載のマニピュレータ（１０，１１０）において、前記トリガ部材（７０）は、前記ストッパ部材（５１）との当接により前記ストッパ部材（５１）を前記非作動位置に保持し、前記ストッパ部材（５１）との当接の解除により前記ストッパ部材（５１）に前記作動位置への移動を開始させ、前記ロック機構（５０）は、前記バランス異常状態のときに、前記トリガ部材（７０）と前記ストッパ部材（５１）とを互いに離隔させる離隔力を発生する離隔力発生部材（５６）を備えるものである。
　これによれば、バランス異常状態のときには、離隔力発生部材が発生する離隔力により、ストッパ部材に対するトリガ部材の離隔を迅速化および確実化できるので、バランス異常状態の発生時に、非作動位置から作動位置へのストッパ部材の移動開始時期を早めることができる。この結果、バランス異常状態の発生時期からアーム機構の回動阻止までの時間を短縮できて、アーム機構の回動阻止を迅速化できる。

　請求の範囲第８項に記載の発明は、請求の範囲第１項または請求の範囲第３項に記載のマニピュレータ（１０，１１０）において、前記ロック機構（５０）は、前記自重モーメント（Ｍｗ）による前記アーム機構（３０）の回動を規制する一方、前記自重モーメント（Ｍｗ）による前記アーム機構（３０）の回動方向とは反対方向への前記アーム機構（３０）の回動を許容するラチェット機能を有するものである。
　これによれば、バランス異常状態において自重モーメントによるアーム機構の回動がロック機構により阻止されている場合にも、ロック機構のラチェット機能により、アーム機構を自重モーメントの方向とは反対方向に回動させることができるので、アーム機構を、自重モーメントによる伸展状態よりもコンパクトな収縮状態にすることができる。この結果、バランス異常状態のマニピュレータをコンパクトな形態とすることができて、マニピュレータまたはマニピュレータを備える装置の修理などのための搬送や運搬が容易になる。

　請求の範囲第９項に記載の発明は、請求の範囲第３項に記載のマニピュレータ（１０，１１０）において、前記バランス部材（４０）は、前記バランスモーメント（Ｍｂ）を前記アーム機構（３０）に伝達する伝達部材（４２，８４，４２ａ）を有し、前記伝達部材（４２，８４，４２ａ）は前記トリガ部材（７０）を兼ねるものである。
　これによれば、バランス部材の構成部材である伝達部材がトリガ部材を兼ねるので、バランス部材およびトリガ部材を備えるマニピュレータの構造を簡単化および小型化することができる。

　請求の範囲第１０項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載のマニピュレータ（１０，１１０）において、前記バランス部材（４０）は、前記バランスモーメント（Ｍｂ）を発生させるバネ（４１）または錘（８１）を有するものである。
　これによれば、自重モーメントを打ち消すためのバランスモーメントが、バネのバネ力、または錘の重量により生成されるマニピュレータにおいて、例えばバネまたは錘に異常が発生してバランス異常状態が生じた場合にも、バランス状態が維持されないことに起因する操作対象部の操作性の低下による影響を回避または軽減することができる。

　請求の範囲第１１項に記載の発明は、請求の範囲第１項または請求の範囲第３項に記載のマニピュレータ（１０，１１０）と、レーザ発生器（４）とを備えるレーザ装置（１，１０１）であって、前記操作対象部（３７）は、前記レーザ発生器（４）が発生したレーザ光を照射対象部位に照射するレーザ照射部（３８）を有するハンドピース（３７）であり、前記マニピュレータ（１０，１１０）は、前記レーザ光を前記ハンドピース（３７）まで導くレーザ装置（１，１０１）である。
　これによれば、マニピュレータにバランス異常状態が発生したときのアーム機構の回動に起因するハンドピースの操作性の低下が抑制され、該レーザ照射部を有するハンドピースの操作性の低下による影響を回避または軽減することができるレーザ装置が得られる。

　本発明によれば、アーム機構の自重により発生する自重モーメントを打ち消すバランスモーメントを発生させるバランス部材を備えるマニピュレータにおいて、バランスモーメントにより自重モーメントとのバランス状態が維持されないバランス異常状態のときに、バランス状態が維持されないことにより発生するアーム機構の回動に起因する操作対象部の操作性の低下による影響を回避または軽減することができる。
　また、本発明によれば、前記バランス状態が維持されないことにより発生するアーム機構の回動に起因する操作対象部の操作性の低下による影響が回避または軽減されたマニピュレータを備えるレーザ装置を得ることができる。

本発明の第１実施形態を示し、マニピュレータを備えるレーザ装置の全体斜視図である。 図１のマニピュレータのアーム機構の回動中心線を含む平面での一部を省略した断面図であり、図５のＩＩ－ＩＩ線断面図に相当する。 図１のマニピュレータの、カバーが外された状態での要部斜視図である。 図１のマニピュレータのロック機構を中心とした要部斜視図であり、（ａ）は、ロック機構の非作動状態を示し、（ｂ）は、ロック機構の作動状態を示す。 図２のＶ－Ｖ線断面図である。 図５のＶＩ－ＶＩ線断面図であり、（ａ）は、ロック機構の非作動状態を示し、（ｂ）は、ロック機構の作動状態を示す。 図１のマニピュレータのロック機構によるアーム機構の回動停止位置を説明する模式図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例を示し、（ａ）は、図６（ａ）に相当する図であり、（ｂ）は、図６（ｂ）に相当する図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例を示し、（ａ）は、図６（ａ）に相当する図であり、（ｂ）は、図６（ｂ）に相当する図であり、（ｃ）は、（ａ）のｃ部分の拡大図である。 本発明の第２実施形態を示し、図１に相当する図である。 図１０のレーザ装置の断面図を示し、（ａ）は、図２の要部に相当する図であって、（ｂ）のａ－ａ線断面図に相当し、（ｂ）は、（ａ）のｂ－ｂ線断面図であって、ロック機構の非作動状態を示し、（ｃ）は、（ｂ）の要部に相当し、ロック機構の作動状態を示す。 本発明の第２実施形態の変形例を示し、図５に相当する図である。

　以下、本発明の実施形態を、図１～図１２を参照して説明する。
　本発明の実施形態において、マニピュレータ１０，１１０（図１，図１０参照）を備える装置としてのレーザ装置１，１０１（図１，図１０参照）は、医療用装置としての歯科診療用装置である。

　図１～図７は、本発明の第１実施形態を説明する図である。
　レーザ装置１の全体斜視図である図１を参照すると、第１実施形態に係るレーザ装置１は、操作者（例えば、術者）が操作する操作対象部としてのハンドピース３７を有するマニピュレータ１０と、マニピュレータ１０を支持するベース部材としての装置本体２とを備える。

　装置本体２は、ハウジング３と、レーザ光を発生するレーザ発生器４と、レーザ発生器４の作動を制御する制御装置５と、レーザ発生器４によるレーザ光に関する各種設定（例えば、レーザ光の出力の大きさ、出力パターン、出力時間など）を行うために操作者により操作される操作設定部としての操作パネル６と、操作者が行う作業の開始および停止としてのレーザ光の照射および停止のための操作制御部であるフットスイッチ７と、レーザ装置１の移動などのために把持される把持部８と、ハウジング３を支持する脚部としての４つのキャスタ９とを備える。
　操作者は、マニピュレータ１０のハンドピース３７を手で操作する一方、フットスイッチ７を足で操作する。

　レーザ発生器４および制御装置５を収納するハウジング３は、操作パネル６およびマニピュレータ１０が設けられる上壁３ａと、上部に把持部８が設けられる前壁３ｂとを有する。
　操作パネル６およびフットスイッチ７からの各操作信号が入力信号として入力される制御装置５は、中央演算処理装置、入出力装置および記憶装置などを有するコンピュータを備え、前記入力信号に基づいてレーザ発生器４を制御する。

　図１、マニピュレータ１０の要部断面図である図２、およびマニピュレータ１０の要部斜視図である図３を参照すると、多関節型のマニピュレータ１０は、ハウジング３の上壁３ａにおいて上方に突出して設けられた支持基部としての支持管１２とアーム側関節２０とを有する支持機構１１と、アーム側関節２０により回動中心線Ｌ１を中心に回動可能に支持機構１１に支持されるアーム機構３０と、該アーム機構３０の自重に基づいて発生する自重モーメントＭｗを打ち消すバランスモーメントＭｂを発生させるバランス部材４０と、バランスモーメントＭｂによる自重モーメントＭｗとのバランス状態が維持されない状態であるバランス異常状態のときにアーム機構３０の回動を阻止するロック機構５０と、該バランス異常状態のときにロック機構５０の作動を開始させるためのトリガ部材７０と、を備える。

　ここで、バランス状態とは、自重モーメントＭｗとバランスモーメントＭｂとが釣り合う状態、または、バランスモーメントＭｂが、自重モーメントＭｗと釣り合うときに比べてハンドピース３７の操作性が損なわれない程度に自重モーメントＭｗよりも僅かに大きい状態であるほぼ釣り合う状態である。このため、バランス状態では、バランスモーメントＭｂにより、自重モーメントＭｗの作用によるアーム機構３０の、支持機構１１に対する回動が防止されている。

　そして、バランス状態にあるアーム機構３０が自然状態でのアーム機構３０の収納位置Ｐａ（図１に示される位置であり、図７参照。）を安定的に占めるように、該収納位置Ｐａは、アーム機構３０の第１アーム３１と、支持機構１１または装置本体２に設けられる位置規制部（例えば、支持機構１１の支持軸１５の位置規制部１５ａ（図５参照））との当接により規定されてもよい。

　また、アーム機構３０の自然状態とは、アーム機構３０が操作者により拘束されていない（例えば、ハンドピース３７を含めてアーム機構３０が把持されていない）ときの状態、すなわちアーム機構３０が操作者により操作されていないときの状態である。
　さらに、アーム機構３０の収納位置Ｐａとは、レーザ装置１が使用されないときに、自然状態にあるアーム機構３０が占める初期位置（図１，図７に示されている。）である。そして、操作者がアーム機構３０を操作する（例えば、ハンドピース３７を操作する）とき、アーム機構３０は、収納位置Ｐａから回動し、許容回動範囲Ａ（図７参照）において、収納位置Ｐａを除く任意の操作位置を占める。

　このように、バランス部材４０により発生するバランスモーメントＭｂがアーム機構３０の自重モーメントＭｗを打ち消すことから、操作者がアーム機構３０のハンドピース３７を操作する際に、操作者がハンドピース３７を通じてアーム機構３０自体の重量を支える必要は殆どない。このため、アーム機構３０自体の重量またはアーム機構３０の自重モーメントＭｗに起因してハンドピース３７に作用する荷重によるハンドピース３７の操作性の低下が回避されて、ハンドピース３７の良好な操作性が確保される。

　図１、図２を参照すると、アーム機構３０を装置本体２に支持させるための支持機構１１は、支持管１２およびアーム側関節２０のほかに、上壁３ａに固定された支持管１２に対して回動中心線Ｌ０を中心に相対的に回動可能に連結されるベース側関節１３と、バランス部材４０およびロック機構５０を囲んでそれらを径方向外方から覆う円筒状のカバー１６とを有する。
　なお、特に断らない限り、径方向は、回動中心線Ｌ１を中心とする径方向であるとし、中心線方向は、回動中心線Ｌ１に平行な方向であるとする。また、回動中心線Ｌ１を中心とする回動方向は、回動中心線Ｌ１を中心とする周方向である。

　ベース側関節１３は、支持管１２に回動可能に連結される関節本体部１４と、回動中心線Ｌ０を中心に関節本体部１４と一体に回動するように連結される支持部材としての支持軸１５とを有する。関節本体部１４および支持軸１５は、この実施形態では、別個の部材が着脱可能に結合手段（例えば、ネジ）により、回動中心線Ｌ１を中心とした相対回動が不能に結合されて一体化されるが、一体成形により１つの部材により構成されてもよい。

　アーム側関節２０は、アーム機構３０が回動中心線Ｌ１を中心に一体に回動するように連結される関節本体部２１と、関節本体部２１と一体に回動するように連結される軸部２２と、ロック機構５０のストッパブロック５１を支持するストッパ支持部２３とを有する。関節本体部２１、軸部２２およびストッパ支持部２３は、この実施形態では、別個の部材が着脱可能に結合手段（例えば、ネジ）により、回動中心線Ｌ１を中心とした相対回動が不能に結合されて一体化されるが、少なくとも２つの部材または全体が一体成形された部材により構成されてもよい。

　中空の支持軸１５の内側に該支持軸１５と同軸に配置される軸部２２は、１対の軸受１７を介して、支持軸１５に回動中心線Ｌ１を中心に回動可能に支持される被支持部である。ストッパ支持部２３は、軸部２２に摺動可能に嵌合される一方、結合手段としての結合用ネジ（図示されず）により軸部２２に固定されて、アーム機構３０の第１アーム３１と一体に回動可能である。

　カバー１６は、中心線方向での両端部１６ａ，１６ｂのうちの一方の端部１６ａで関節本体部１４に固定され、他方の端部１６ｂで関節本体部２１に接触する位置、または関節本体部２１との間に微小な空隙を形成して非接触となる位置に配置されて、支持軸１５、軸部２２およびストッパ支持部２３を径方向外方で囲む。

　図１を参照すると、アーム機構３０は、支持機構１１を介して装置本体２に支持されるアーム機構本体３０ａと、アーム機構本体３０ａに連結されるハンドピース３７とを有する。アーム機構３０の自由端部でもある先端部を構成するハンドピース３７は、アーム機構本体３０ａの自由端部でもあると共に先端部を構成する後記第２中間関節３４ｂを取付部として、該第２中間関節３４ｂに着脱可能に取り付けられて、操作者により、把持されて操作される。

　１以上のアームまたは１以上の関節を有するアーム機構本体３０ａ、この実施形態では複数の関節を有する多関節型のアーム機構本体３０ａは、アーム側関節２０により回動中心線Ｌ１を中心に回動可能に支持機構１１を介して装置本体２に支持される基端側アームとしての第１アーム３１と、先端側アームとしての第２アーム３２と、第１アーム３１と第２アーム３２とを連結する第１連結機構３３と、第２アーム３２とハンドピース３７とを連結する第２連結機構３４とを有する。関節本体部２１と第１アーム３１とは、回動中心線Ｌ２を中心とした相対回動が不能に結合されて一体化される。

　第１連結機構３３は、第１アーム３１の中心軸線を回動中心線Ｌ２として第２アーム３２を回動可能とする第１中間関節３３ａと、該第１中間関節３３ａの回動中心線に交差する直線、ここでは直交する直線を回動中心線として第２アーム３２を回動可能とする別の第１中間関節３３ｂとを有する。また、第２連結機構３４は、第２アーム３２の中心軸線を回動中心線としてハンドピース３７を回動可能とする第２中間関節３４ａと、該第２中間関節３４ａの回動中心線に交差する直線、ここでは直交する直線を回動中心線としてハンドピース３７を回動可能とする別の第２中間関節３４ｂとを有する。

　そして、アーム機構３０が収納位置Ｐａ（図７参照）にあるとき、図１に示されるように、第２アーム３２は、第１中間関節３３ｂにより、該第２アーム３２の自重およびハンドピース３７の自重で、鉛直方向に延びており、またハンドピース３７は、第２中間関節３４ｂにより、ハンドピース３７の自重で鉛直方向に延びている。

　図１，図２を参照すると、支持管１２、支持軸１５、第１，第２アーム３１，３２、各関節１３，２０および各連結機構３３，３４は、いずれも管状部材により構成されて、レーザ発生器４で発生したレーザ光を、マニピュレータ１０においてハンドピース３７に導く導光路１８（図２、図５にその一部が示されている。）を形成する導光路形成部材である。各関節１３，２０，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂには、導光路１８においてレーザ光を偏向させる反射ミラー（図２には、関節１３，２０における反射ミラー１９が示されている。）が配置される。したがって、マニピュレータ１０は導光路形成用マニピュレータである。

　ハンドピース３７は、その先端部にレーザ照射部３８（図１参照）を有する。レーザ照射部３８は、レーザ発生器４から放射されて、マニピュレータ１０の内部に設けられた導光路１８を通じて伝達されたレーザ光を、照射対象部位である患者の治療部位に照射する。操作者の操作に応じて、マニピュレータ１０の各アーム３１，３２およびハンドピース３７が各関節１３，２０，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂにより適度な角度を占め、レーザ照射部３８を所望の位置および向きに設定することができる。

　図２、図３を参照すると、バランス部材４０は、バランスモーメントＭｂを生成するためのバランス力としてのバネ力を発生するバランス力発生部材としてのバランス力発生用のバネ４１と、捩りコイルバネから構成されるバネ４１を両関節１３，２０の間で各関節１３，２０に保持するための１対の保持部材４２，４８とを有する。
　バネ４１および環状の各保持部材４２，４８は、それらの外周側に配置されて両関節本体部１４，２１に保持されるカバー１６（図２では、二点鎖線で示される。）により覆われる。

　１対の保持部材４２，４８の一方の保持部材である可動保持部材４２には、バネ４１の一方の被保持部としての一端部４１ａが係止される。可動保持部材４２は、軸部２２に回動可能に支持される被支持部としての嵌合部４３と、嵌合部４３から径方向外方に突出すると共に一端部４１ａが係止される係止部４６が設けられた押圧部４４とを有する。嵌合部４３は、軸部２２の外周に摺動可能に嵌合されると共に、中心線方向でアーム側関節２０の関節本体部２１とバネ４１との間に、中心線方向での移動が規制された状態で支持される。

　可動保持部材４２は、押圧部４４において、バランスモーメントＭｂの作用によりストッパ支持部２３の当接部２４と当接し、該当接部２４を、自重モーメントＭｗの方向（自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の第１アーム３１の回動方向でもあり、以下、「自重モーメント方向」という。）とは反対の方向（バランスモーメントＭｂの方向であり、以下、「反自重モーメント方向」という。）に押圧することで、ストッパ支持部２３、軸部２２および関節本体部２１を通じて、バランスモーメントＭｂをアーム機構３０の第１アーム３１に伝達する伝達部材である。

　また、１対の保持部材４２，４８の他方の保持部材である固定保持部材４８には、バネ４１の他方の被保持部としての他端部４１ｂが係止される。中心線方向でベース側関節１３の関節本体部１５とバネ４１との間に配置される固定保持部材４８は、バネ４１の初期バランス力としての初期バネ力が調整可能となるように、支持軸１５に摺動により回動可能に、かつ中心線方向に移動可能に支持される一方、結合手段としての結合用ネジ（図示されず）により支持軸１５に対して移動不能に固定される。前記初期バネ力は、ハンドピース３７の重量等に応じて、マニピュレータ１０のバランス状態が得られるように調整される。

　そして、バランス部材４０が正常であるとき、すなわち、バランス部材４０が、ハンドピース３７を含めたアーム機構３０の自重による自重モーメントＭｗを打ち消すバランスモーメントＭｂを発生させているときの状態であるバランス正常状態では、マニピュレータ１０のバランス状態が維持される。
　一方、バランス部材４０に異常が発生して、バランス状態が維持されない状態であるバランス異常状態となる場合には、マニピュレータ１０のバランス状態が維持されないことに起因して、操作者によるハンドピース３７の操作性の低下を招来する。

　例えば、各保持部材４２，４８における破損などによる各保持部材４２，４８からのバネ４１の外れ、バネ４１の破断、または経年変化による前記結合用ネジの緩みに起因する固定保持部材４８の回動など、バランス部材４０に異常が発生した場合には、バランスモーメントＭｂが減少する（バランスモーメントＭｂが消失する場合を含む。）ために、自重モーメントＭｗに基づく荷重が、操作者が操作しているハンドピース３７に作用することになって、ハンドピース３７の円滑な操作や所望の操作が困難になる。
　そこで、ロック機構５０は、マニピュレータ１０がバランス異常状態にあるときに、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動を阻止する。これにより、バランス異常状態に起因するハンドピース３７の操作性の低下による影響を、回避すること、または限定的なものとすることができる。

　図２、図３、マニピュレータ１０のロック機構５０を中心とした要部斜視図である図４、および、図２のＶ－Ｖ線断面図である図５を参照すると、支持機構１１に設けられるロック機構５０は、トリガ部材７０と当接可能なストッパ部材としてのストッパブロック５１と、ストッパブロック５１と当接（または、係合）可能な回動制限部６０と、ストッパブロック５１をトリガ部材７０と当接する非作動位置から回動制限部６０と当接する作動位置（または、回動制限部６０）に向けて付勢する付勢力をストッパブロック５１に作用させるストッパ用付勢部材としてのストッパ用のバネ５５と、トリガ部材７０とストッパブロック５１とを回動方向で互いに離隔させる離隔力としてのバネ力をトリガ部材７０およびストッパ支持部２３の少なくとも一方に、この実施形態ではトリガ部材７０およびストッパ支持部２３の両者に作用させる離隔用のバネ５６とを有する。離隔力発生部材としてのバネ５６は、圧縮コイルバネから構成される。

　ここで、ストッパブロック５１の作動位置（図４（ｂ）に示される位置である。）とは、ストッパブロック５１が、回動制限部６０との当接により自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の第１アーム３１の回動を阻止する位置であり、非作動位置（図３、図４（ａ）に示される位置である。）とは、ストッパブロック５１が、トリガ部材７０との当接により作動位置への移動が阻止された位置である。そして、ストッパブロック５１が作動位置を占めるとき、ロック機構５０は作動状態になり、ストッパブロック５１が非作動位置を含む、作動位置以外の位置を占めるとき、ロック機構５０は非作動状態になる。

　ストッパブロック５１を移動可能に支持するストッパ支持部２３は、軸部２２の外周側において、中心線方向で可動保持部材４２に隣接して配置される環状の部材であり、ストッパブロック５１と回動制限部６０との、回動方向および中心線方向での相対的な位置が調整可能となるように、回動可能および中心線方向に移動可能に軸部２２に支持される一方、結合手段としての結合ネジ（図示されず）により軸部２２に対して移動不能（したがって、回動不能でもある。）に固定される。
　このように、関節本体部２１および軸部２２に対してストッパ支持部２３が回動方向に位置調整可能であることにより、ストッパブロック５１と回動制限部６０との、回動方向での相対的な位置の設定の自由度、および、収納位置Ｐａに対する回動制限部６０の、回動方向での位置の設定の自由度を大きくすることができる。

　ストッパ支持部２３は、可動保持部材４２の押圧部４４と回動方向で対向および当接する当接部２４と、ストッパブロック５１をストッパ支持部２３に対して移動可能、ここでは回動可能に支持する支持部としての支持ピン２６とを有する。このため、ストッパブロック５１は、ストッパ支持部２３を介して軸部２２および関節本体部２１と共に回動中心線Ｌ１を中心にして回動する。そして、ストッパブロック５１は、ストッパ支持部２３に対して、概ね径方向に沿った回動中心線を中心に回動し、ストッパブロック５１の非作動位置と作動位置との間での移動方向（以下、「ストッパ移動方向」という。）の主たる方向は、中心線方向である。

　回動方向で押圧部４４と当接する当接面２５を有する当接部２４は、中心線方向でバネ４１に向かって突出する突出部から構成され、ストッパブロック５１が収容される収容空間２７を形成する。収容空間２７は、自重モーメントＭｗの方向（または、自重モーメントＭｗによる第１アーム３１およびアーム側関節２０の回動方向）でトリガ部材７０に向かって開放し、中心線方向で回動制限部６０に向かって開放する。当接部２４は、ストッパブロック５１を径方向外方から覆う覆い部でもあることから、ストッパブロック５１またはバネ５５が径方向外方に過度に移動したとしても、ストッパブロック５１またはバネ５５がカバー１６と干渉することを防止できる。

　当接部２４は、押圧部４４との当接により、可動保持部材４２を通じて伝達されるバランスモーメントＭｂを、軸部２２および関節本体部２１を通じてアーム機構３０の第１アーム３１に作用させる。したがって、ストッパ支持部２３、軸部２２および関節本体部２１は、すなわちアーム側関節２０は、バランスモーメントＭｂをバランス部材４０からアーム機構３０に伝達する伝達部である。

　このように、ストッパブロック５１は、第１アーム３１と一体に回動するアーム側関節２０と、支持機構１１においてアーム側関節２０を回動可能に支持する支持軸１５を有するベース側関節１３との、一方の部材としてのアーム側関節２０におけるストッパ支持部２３に設けられる。一方、回動制限部６０は、アーム側関節２０およびベース側支持軸１５の他方の部材としてのベース側関節１３における支持軸１５に設けられる。
　したがって、ロック機構５０は、支持機構１１において、アーム側関節２０とベース側関節１３とに亘って設けられる。

　ほぼ直方体形状のストッパブロック５１は、トリガ部材７０により移動が規制された位置である非作動位置において、回動制限部６０と当接することなく収容空間２７に収容される。さらに、ストッパブロック５１は、バネ５５により付勢されることでトリガ部材７０と係合する係合部としての爪５２を有する。ストッパブロック５１において自重モーメント方向に突出している爪５２がトリガ部材７０と係合することで、ストッパブロック５１は、確実に、かつ容易に非作動位置に保持される。
　別の例として、爪５２が設けられなくてもよく、この場合には、バランス異常状態のときに、爪５２がない分、当接部２４に対する自重モーメント方向へのトリガ部材７０の少ない回動量で、ストッパブロック５１の作動を開始させることができて、ロック機構５０による回動阻止機能をより早期に発揮させることが可能になる。

　捩りコイルバネから構成されるバネ５５は、径方向でストッパブロック５１および収容空間２７を貫通して当接部２４に保持される支持ピン２６を囲んで、かつ径方向でストッパブロック５１とストッパ支持部２３の当接部２４との間にストッパブロック５１と直列に配置される。そして、バネ５５は、図５において反時計方向にストッパブロック５１を付勢するように、一端部でストッパ支持部２３に係止され、他端部でストッパブロック５１に係止される。

　図５のＶＩ－ＶＩ線断面図である図６を併せて参照すると、回動制限部６０は、１以上、ここでは複数である所定数としての４つの局所制限部としての凹部６１，６２，６３，６４から構成される。支持軸１５の先端部に中心線方向でストッパブロック５１と対向可能な位置に設けられる各凹部６１～６４は、ストッパ移動方向に移動するストッパブロック５１に対応して、中心線方向に開放するように凹んでいる。そして、非作動位置から作動位置に向かって回動するストッパブロック５１が、凹部６１～６４内に進入して、自重モーメント方向での各凹部６１～６４における当接部位としての側壁６６に当接することにより、支持機構１１および装置本体２に対する、自重モーメントＭｗによる第１アーム３１、ひいてはハンドピース３７を含むアーム機構３０の回動が阻止される。

　図４、図６、および、マニピュレータ１０のロック機構５０によるアーム機構３０の回動停止位置を説明する模式図である図７を参照すると、前記所定数としての４つの凹部６１～６４は、回動方向に所定の回動角度θ１，θ２，θ３での間隔をおいて設けられる。この実施形態では、各回動角度θ１～θ３は等しい角度（例えば、２５°）であるが、全てが異なる角度である場合を含めて、２以上の異なる角度であってもよい。

　したがって、アーム機構３０の第１アーム３１は、支持機構１１に対し、最大回動位置Ｐｂに達するまでに、予め設定された許容回動範囲Ａ（例えば、９０°）において、凹部６１～６４に対応して前記所定数（ここでは、４つ）の回動停止位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で回動が阻止される。なお、最大回動位置Ｐｂは、支持機構１１または装置本体２に設けられる位置規制部（例えば、支持機構１１の支持軸１５の位置規制部１５ｂ（図５参照））との当接により規定される。
　そして、収納位置Ｐａに最も近い回動停止位置Ｐ１は、収納位置Ｐａから回動角度θ１，θ２，θ３よりも小さい第１設定角度（例えば、７．５°）だけ自重モーメント方向に回動した位置にあり、最大回動位置Ｐｂに最も近い回動停止位置Ｐ４は、最大回動位置Ｐｂから回動角度θ１～θ３よりも小さい第２設定角度（例えば、７．５°）だけ反自重モーメント方向に回動した位置にある。

　このように、許容回動範囲Ａ内で、各凹部６１～６４により複数の回動停止位置Ｐ１～Ｐ４が設定されることにより、バランス異常状態が発生した後には、最寄りの回動停止位置Ｐ１～Ｐ４で回動を阻止することができるので、ストッパブロック５１と回動制限部６０との当接によりアーム機構３０の回動を阻止するロック機構５０において、操作性低下の影響を、迅速に回避すること、または最小限化する（すなわち、最小限に近づける）ことが可能になる。

　図３、図４、図６を参照すると、押圧部４４と当接部２４とを、および、トリガ部材７０とストッパブロック５１とを、回動方向で互いに離隔させるバネ５６は、押圧部４４に設けられた孔からなる収容室４７内に収容され、押圧部４４および当接部２４の当接面４５，２５同士が当接するバランス正常状態のときに、該バネ５６の一方の端部が当接面２５と当接した状態で、かつ圧縮状態で、収容室４７内に収容される。そして、バネ５６は、バランス異常状態のときに、当接面４５，２５同士の当接、および、トリガ部材７０とストッパブロック５１および爪５２との当接を解除する。

　トリガ部材７０は、この実施形態では、可動保持部材４２の押圧部４４と一体成形された部材、または可動保持部材４２が兼ねる部材である。このため、トリガ部材７０とストッパブロック５１との当接および非当接を含む動作は、回動方向での可動保持部材４２とストッパブロック５１との当接および非当接を含む動作と等価である。
　トリガ部材７０は、バランス正常状態のときに、ストッパブロック５１との当接によりストッパブロック５１を非作動位置に保持する一方、バランス異常状態のときに、ストッパブロック５１との当接解除によりストッパブロック５１に作動位置への移動を開始させる。

　そして、バランス正常状態においては、アーム機構３０が操作位置を占めるとき、バランスモーメントＭｂにより、押圧部４４およびトリガ部材７０と、当接部２４およびストッパブロック５１とは、互いに当接状態を維持して、回動中心線Ｌ１を中心に一体に回動する。
　一方、バランス異常状態においては、アーム機構３０が操作位置を占めるとき、アーム機構３０を操作している操作者がアーム機構３０を拘束していることに基づいて、押圧部４４およびトリガ部材７０と当接部２４およびストッパブロック５１との間には、当接部２４に対する自重モーメント方向への可動保持部材４２およびトリガ部材７０の相対的な移動に基づく離隔が生じ、また、トリガ部材７０と当接部２４との間で作用するバネ５６のバネ力、および、ストッパブロック５１を介してトリガ部材７０に作用するバネ５５のバネ力に基づく離隔が生じる。

　このように、可動保持部材４２は、バランス正常状態およびバランス異常状態に対応して、回動方向において当接部２４に対して当接および離隔を行うことから、当接部２４との当接および離隔に基づいてバランス正常状態およびバランス異常状態を検出するバランス状態検出手段でもある。

　また、ストッパブロック５１は、作動位置を占めるときに、各凹部６１～６４に中心線方向で当接可能であり、かつ各側壁６６と自重モーメント方向で当接可能なストッパ部５３と、ストッパブロック５１が作動位置を占めている状態で反自重モーメント方向に向かうにつれてストッパ移動方向で回動制限部６０から遠ざかる方向に傾斜する傾斜面５４とを有する。該傾斜面５４は、ストッパブロック５１においてストッパ移動方向で回動制限部６０と対向する対向面である。
　この構造により、ロック機構５０は、自重モーメント方向へのアーム機構３０の回動を規制する一方、ストッパブロック５１がストッパ支持部２３と共に反自重モーメント方向に回動するときには、該ストッパブロック５１は、各凹部６１～６４における反自重モーメント側の部位である他方の側壁６７との当接によりバネ５５のバネ力に抗して非作動位置に向かって回動可能であることから、アーム機構３０において、反自重モーメント方向への第１アーム３１の回動、つまり収納位置Ｐａへの回動を許容するラチェット機能を有する。この結果、ロック機構５０により自重モーメント方向へのアーム機構３０の回動が阻止されるバランス異常状態のときにも、回動が阻止された位置からアーム機構３０を反自重モーメント方向に回動させることができる。

　図４，図６を参照して、ロック機構５０の動作を中心に説明する。図４（ａ），図６（ａ）に示されるように、マニピュレータ１０がバランス正常状態であるとき、可動保持部材４２は、バランスモーメントＭｂの作用により、押圧部４４の当接面４５においてストッパ支持部２３の当接部２４の当接面２５と当接して、該当接部２４を押圧し、アーム側関節２０およびアーム機構３０にバランスモーメントＭｂを伝達する。また、ロック機構５０のストッパブロック５１は、自重モーメント方向でトリガ部材７０と当接し、爪５２がストッパ移動方向でトリガ部材７０に係合することにより、非作動位置を占める。

　図４（ｂ），図６（ｂ）に示されるように、マニピュレータ１０がバランス異常状態である（例えば、バネ４１が破断したとき。）とき、バランスモーメントＭｂが消失するため、可動保持部材４２は、バネ５５，５６のバネ力により、当接部２４およびストッパブロック５１に対して自重モーメント方向に相対的に回動し、押圧部４４と当接部２４とが回動方向で離隔する。そして、トリガ部材７０と爪５２との係合が解除されてストッパブロック５１が作動を開始して、支持ピン２６を中心として回動し、回動制限部６０において最寄りの凹部６１～６４（図４（ｂ），図６（ｂ）では、凹部６２）に当接し、側壁６６との当接により、アーム機構３０の第１アーム３１が自重モーメント方向へ回動することが阻止される。
　その後、操作者が収納位置Ｐａに向かう方向への力をアーム機構３０に加えることで、ロック機構５０のラチェット機能により、アーム機構３０が収納位置Ｐａまで戻される。

　次に、前述のように構成された実施形態の作用および効果について説明する。
　操作者により操作されるハンドピース３７を有すると共にアーム側関節２０により回動可能に支持機構１１に支持されるアーム機構３０と、アーム機構３０の自重モーメントＭｗを打ち消すバランスモーメントＭｂを発生させるバランス部材４０とを備え、アーム機構３０は、バランスモーメントＭｂにより、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動が防止されているバランス状態を維持するレーザ装置１のマニピュレータ１０は、バランス状態が維持されないバランス異常状態のとき、バランス状態が維持されないことにより発生するアーム機構３０の回動を阻止するロック機構５０を備える。

　この構造により、バランスモーメントＭｂによるアーム機構３０の自重モーメントＭｗとのバランス状態が維持されないバランス異常状態のときに、アーム機構３０の第１アーム３１の回動がロック機構５０により阻止されるので、操作者がハンドピース３７を操作している際に、アーム機構３０が回動することに基づく荷重がハンドピース３７に作用することを抑制することができる。この結果、マニピュレータ１０がバランス異常状態のときに、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動に起因するハンドピース３７の操作性の低下が抑制され、該操作性の低下による影響を回避または軽減することができる。そして、照射対象部位に照射するハンドピース３７の操作性の低下による影響を回避または軽減することができるレーザ装置１が得られる。このため、例えば、バランス異常状態のときのアーム機構３０の回動に起因してハンドピース３７が暴れることにより、予期しない方向へレーザ光が照射される恐れを回避できる。

　そして、マニピュレータ１０のバランス部材４０が、バランスモーメントＭｂを発生させるバネ４１と、該バネ４１を保持する１対の保持部材４２，４８とを有することにより、バランスモーメントＭｂがバネ４１のバネ力により生成されるマニピュレータ１０において、バネ４１または１対の保持部材４２，４８に異常が発生してバランス異常状態が生じた場合にも、バランス状態が維持されないことに起因するハンドピース３７の操作性の低下による影響を回避または軽減することができる。

　マニピュレータ１０は、ストッパ支持部２３の当接部２４に対する回動方向での当接および離隔に応じてバランス正常状態およびバランス異常状態を検出するバランス状態検出手段を兼ねる可動保持部材４２を備え、バランスモーメントＭｂの減少に起因して可動保持部材４２の押圧部４４が当接部２４から回動方向に相対的に離隔してバランス異常状態が検出されたときに、ロック機構５０がアーム機構３０の第１アーム３１の回動を阻止すべく作動する。
　この構造により、マニピュレータ１０がバランス異常状態を検出するバランス状態検出手段を備えるので、バランス異常状態が検出されたときに、自動的に、かつ速やかにロック機構５０を作動させて、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動を阻止することが可能になる。また、ロック機構５０の可動保持部材４２がバランス状態検出手段を兼ねるので、ロック機構５０およびバランス状態検出手段を備えるマニピュレータ１０の構造が簡単化される。

　マニピュレータ１０は、バランス異常状態のときに、アーム機構３０の回動を阻止するための作動をロック機構５０に開始させるトリガ部材７０を備え、ロック機構５０は、非作動位置と作動位置との間で移動可能なストッパブロック５１と、作動位置を占めるストッパブロック５１と当接可能な回動制限部６０とを有することにより、ストッパブロック５１と回動制限部６０との当接により自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動を阻止し、トリガ部材７０は、バランス異常状態のときに、非作動位置から作動位置へのストッパ部材の移動を開始させる。
　この構造により、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動を阻止するために、非作動位置と、回動制限部６０と当接する作動位置との間で移動可能であるストッパブロック５１を備えるロック機構５０において、トリガ部材７０を使用することにより、ストッパブロック５１の移動開始時期を、簡単に、かつ確実に制御することができる。

　バランス異常状態は、バランス部材４０の破損、各保持部材４２，４８における破損などによる各保持部材４２，４８からのバネ４１の外れ、経年変化による固定保持部材４８の回動を含むバランス部材４０の異常に起因するバランスモーメントＭｂの減少である。
　これにより、バランス部材４０に異常が発生して、バランスモーメントＭｂが減少するときに、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動をロック機構５０により阻止することができて、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動に起因するハンドピース３７の操作性の低下を抑制できる。

　ロック機構５０は、ストッパブロック５１を作動位置に向けて付勢するストッパ用バネ５５を備えることから、該バネ５５の付勢力であるバネ力により、非作動位置から作動位置に向かうストッパブロック５１の移動を速めることができるので、ストッパブロック５１と回動制限部６０との当接時期を早めることができる。この結果、バランス異常状態の発生時期からアーム機構３０の回動阻止までの時間を短縮できて、アーム機構３０の回動阻止を迅速化でき、その分、アーム機構３０の回動に起因するハンドピース３７の操作性の低下による影響を一層軽減できる。

　ストッパブロック５１を作動位置に向けるための付勢力をストッパブロック５１に作用させる付勢部材がバネ５５により構成されるので、簡単な構造により、ストッパブロック５１を作動位置に向けて付勢することができる。

　トリガ部材７０は、ストッパブロック５１との当接によりストッパブロック５１を非作動位置に保持し、ストッパブロック５１との当接の解除によりストッパブロック５１に作動位置への移動を開始させ、ロック機構５０は、バランス異常状態のときに、トリガ部材７０とストッパブロック５１とを互いに離隔させる離隔力をトリガ部材７０およびストッパブロック５１に作用させる離隔用バネを備える。
　この構造により、バランス異常状態のときには、離隔力発生部材が発生する離隔力により、ストッパブロック５１に対するトリガ部材７０の離隔を迅速化および確実化できるので、バランス異常状態の発生時に、非作動位置から作動位置へのストッパブロック５１の移動開始時期を早めることができる。この結果、バランス異常状態の発生時期からアーム機構３０の回動阻止までの時間を短縮できて、アーム機構３０の回動阻止を迅速化できる。

　さらに、トリガ部材７０（または押圧部４４）とストッパブロック５１（または当接部２４）との間には、ストッパブロック５１を介してトリガ部材７０に作用するストッパ用バネ５５のバネ力が、トリガ部材７０（または押圧部４４）とストッパブロック５１（または当接部２４）と回動方向に離隔させるように作用しているので、バランス異常状態のときに、このバネ５５のバネ力により、ストッパブロック５１に対するトリガ部材７０の離隔を迅速化および確実化することができる。この結果、バランス異常状態の発生時に、非作動位置から作動位置へのストッパブロック５１の移動開始時期を早めることができるので、この点でも、アーム機構３０の回動阻止を迅速化できる。

　ロック機構５０は、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動を規制する一方、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動方向（すなわち、自重モーメント方向）とは反対方向（すなわち、反自重モーメント方向）へのアーム機構３０の回動を許容するラチェット機能を有する。
　この構造により、バランス異常状態において自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動がロック機構５０により阻止されている場合にも、ロック機構５０のラチェット機能により、アーム機構３０を反自重モーメント方向に回動させることができるので、アーム機構３０を、自重モーメントＭｗによる伸展状態よりもコンパクトな収縮状態まで、例えば収納位置Ｐａまで、回動させることができる。この結果、バランス異常状態のマニピュレータ１０をコンパクトな形態（例えば、収納位置Ｐａを占めるときのアーム機構３０の形態）とすることができて、マニピュレータ１０またはマニピュレータ１０を備えるレーザ装置１の修理などのための搬送や運搬が容易になる。

　バランス部材４０は、バランスモーメントＭｂをアーム機構３０に伝達する伝達部材としての可動保持部材４２を有し、該可動保持部材４２はトリガ部材７０を兼ねる。この構造により、バランス部材４０の構成部材である可動保持部材４２がトリガ部材７０を兼ねるので、バランス部材４０およびトリガ部材７０を備えるマニピュレータ１０の構造を簡単化および小型化することができる。

　次に、図８～図１２を参照して、本発明の第１実施形態の変形例と、本発明の第２実施形態およびその変形例とを説明する。第２実施形態および各変形例において、第１実施形態と同一の部分についての説明は省略または簡略にし、異なる点を中心に説明する。なお、第１実施形態の部材等と同一の、または該部材等に対応する部材等については、必要に応じて同一の符号が付されている。

　第１実施形態の第１変形例を示す図８を参照すると、ロック機構５０は、第１実施形態のロック機構５０におけるバネ５５の代わりに、付勢部材としての１対の磁石５７，５８を有する。各磁石５７，５８は、この実施形態では、永久磁石により構成されるが、別の例として電磁石から構成されてもよい。
　そして、１対の磁石５７，５８において、一方の磁石５７は、ストッパブロック５１に固定されて設けられるストッパ側磁石であり、他方の磁石５８はストッパ支持部２３に固定されて設けられる固定側磁石である。両磁石５７，５８は、中心線方向でストッパ支持部２３とストッパブロック５１との間において、同じ極同士（例えば、Ｎ極同士）が中心線方向またはストッパ移動方向で対向するように配置される。それゆえ、１対の磁石５７，５８は、磁気力としての磁気反発力を、ストッパブロック５１を非作動位置から作動位置に向けて付勢する付勢力とする。

　そして、図８（ａ）に示されるように、１対の磁石５７，５８は、バランス正常状態では、両磁石５７，５８の磁気反発力によるトリガ部材７０と爪５２との係合により、ストッパブロック５１が非作動位置を占める状態で、中心線方向で最も近接した位置を占め、両磁石５７，５８の反発力を付勢力として、ストッパブロック５１を作動位置に向けて付勢している。
　また、図８（ｂ）に示されるように、バランス異常状態では、可動保持部材４２およびトリガ部材７０が当接部２４およびストッパブロック５１に対して自重モーメント方向に相対的に回動することで、トリガ部材７０と爪５２との係合が解除されて、ストッパブロック５１が支持ピン２６を中心に回動して、作動位置に向けて移動を開始する。そして、ストッパブロック５１は、自重モーメント方向で最寄りの凹部６１～６４（図８（ｂ）では、凹部６２）において回動制限部６０と当接し、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動を阻止する。

　第１実施形態の第２変形例を示す図９を参照すると、ロック機構５０は、第１実施形態の第１変形例と同様に、磁気反発力を付勢力とする１対の磁石５７，５８と、第１実施形態の支持ピン２６の代わりに、ストッパブロック５１を、非作動位置と作動位置との間で中心線方向に平行に直線的に移動するように、すなわちストッパ移動方向が回動中心線Ｌ１（図２参照）に平行となるように、移動可能に支持する支持部としてのガイド部材である１対のガイドピン２８とを有する。
　なお、図９において、ストッパブロック５１と後記する１対の磁石５７，５８は、図５のＶＩ－ＶＩ線断面とは異なる断面になっている。

　ストッパブロック５１は、作動位置を占めるときに、各凹部６１～６４に中心線方向で当接可能であり、かつ各側壁６６と自重モーメント方向で当接可能なストッパ部としての爪５９を有する。
　ロック機構５０は、第１実施形態での離隔用バネ５６（図４，図５参照）を有している。また、ロック機構５０がラチェット機能を有するようにするために、図９（ｃ）に二点鎖線で示されるように、爪５９が傾斜面５９ａを有しているか、または、各凹部６１～６４の側壁６７が傾斜面（図９（ａ）では、代表して、凹部６２の側壁６７の傾斜面６７ａが示されている。）を有していてもよい。傾斜面５９ａおよび傾斜面６７ａは、傾斜面５４と同様に、ラチェット機能を実現するための面である。

　そして、図９（ａ）に示されるように、１対の磁石５７，５８は、バランス正常状態では、両磁石５７，５８の磁気反発力によるトリガ部材７０と爪５２との係合により、ストッパブロック５１が非作動位置を占める状態で、中心線方向で最も近接した位置を占め、両磁石５７，５８の反発力を付勢力として、ストッパブロック５１を作動位置に向けて付勢している。
　また、図９（ｂ）に示されるように、バランス異常状態では、当接部２４およびストッパブロック５１に対して可動保持部材４２およびトリガ部材７０が自重モーメント方向に相対的に回動することで、トリガ部材７０と爪５２との係合が解除されて、ストッパブロック５１が、１対のガイドピン２８に案内されて中心線方向に平行に、作動位置に向けて移動を開始し、自重モーメント方向で最寄りの凹部６１～６４（（図９（ｂ）では、凹部６２）において回動制限部６０と当接し、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動を阻止する。

　そして、これら第１，第２変形例によれば、第１実施形態と同様の作用および効果が奏されるほか、次の作用および効果が奏される。
　すなわち、ストッパブロック５１を非作動位置から回動制限部６０と当接する作動位置（または、回動制限部６０）に向けて付勢する付勢部材である１対の磁石５７，５８が、中心線方向でストッパ支持部２３とストッパブロック５１との間に配置されるので、ロック機構５０を径方向で小型化でき、ひいてはロック機構５０が設けられる支持機構１１を径方向で小型化できる。

　本発明の第２実施形態であるレーザ装置１０１を全体斜視図である図１０、および、レーザ装置１０１のマニピュレータ１１０のロック機構５０を中心とする要部断面図である図１１を参照すると、レーザ装置１０１は、ハンドピース３７を有するマニピュレータ１１０と、第１実施形態と同様の装置本体２とを備える。多関節型のマニピュレータ１１０は、支持機構１１とアーム機構３０と、第１実施形態のバネ４１の代わりに、バランス力発生部材としての錘８１を有するバランス部材４０と、ロック機構５０と、トリガ部材７０（図１１（ａ）では二点鎖線で示される。）と、を備える。

　バランス部材４０は、バランスモーメントＭｂを生成するためのバランス力としての重量を発生する錘８１のほかに、錘８１をストッパ支持部２３に回動中心線Ｌ１を中心に回動可能に支持するための可動保持部材８４を有する。錘８１は、錘本体８２と、錘本体８２と可動保持部材８４とを連結すると共に可動保持部材８４に保持される被保持部としての軸状の連結部８３とを有する。なお、連結部８３は、カバー１６に設けられた回動方向に長いスリット（図示されず）を径方向に貫通して、カバー１６に対して回動中心線Ｌ１を中心に回動可能になっている。

　可動保持部材８４は、ストッパ支持部２３に回動可能に支持されると共に連結部８３が結合される嵌合部８５と、嵌合部８５から中心線方向に突出する押圧部８６（図１１（ａ）では二点鎖線で示される。）とを有する。嵌合部８５は、ストッパ支持部２３に、その外周に摺動可能に嵌合されると共に、中心線方向での移動が規制された状態で支持される。
　そして、可動保持部材８４は、バランス正常状態およびバランス異常状態を検出するバランス状態検出手段でもあり、また、バランスモーメントＭｂをアーム機構３０（図１０参照）の第１アーム３１に伝達する伝達部材でもある。

　このレーザ装置１０１において、例えば、可動保持部材８４における破損、または錘８１の連結部８３の破断など、バランス部材４０に異常が発生した場合には、バランス異常状態となる。
　そして、マニピュレータ１１０がバランス異常状態にあるときに、自重モーメントＭｗによるアーム機構３０の回動を阻止するためのロック機構５０は、ストッパブロック５１と、支持軸１５の外周部に設けられた回動制限部６０と、中心線方向でストッパ支持体２３とストッパブロック５１との間に配置されたバネ５５と、押圧部８６に保持されるバネ５６とを有する。

　ストッパ支持部２３は、可動保持部材８４の押圧部８６と回動方向で対向および当接する当接部２４と、中心線方向に平行に配置される支持ピン２６とを有する。このため、ストッパブロック５１は、ストッパ支持部２３に対して、回動中心線Ｌ１に平行な回動中心線を中心にして回動する。したがって、非作動位置と作動位置との間でのストッパブロック５１の移動方向であるストッパ移動方向の主たる方向は、径方向である。

　当接部２４により形成される収容空間２７は、自重モーメントＭｗの方向でトリガ部材７０に向かって開放し、径方向で回動制限部６０に向かって開放し、さらに中心線方向にも開放する。回動制限部６０は、径方向外方に開放する所定数の凹部６１～６４から構成される。
　そして、ストッパブロック５１は、作動位置を占めるとき（図１１（ｃ）参照）、各凹部６１～６４に径方向で当接可能であり、かつ各側壁６６と自重モーメント方向で当接可能なストッパ部５３と、傾斜面５４とを有する。このため、ロック機構５０はラチェット機能を有する。

　図１１を参照して、ロック機構５０の動作を中心に説明する。図１１（ｂ）に示されるように、マニピュレータ１０がバランス正常状態であるとき、可動保持部材８４は、バランスモーメントＭｂの作用により、押圧部８６の当接面８７においてストッパ支持部２３の当接部２４の当接面２５と当接して、該当接部２４を押圧し、アーム側関節２０およびアーム機構３０の第１アーム３１にバランスモーメントＭｂを伝達する。また、ロック機構５０のストッパブロック５１は、自重モーメント方向でトリガ部材７０と当接し、爪５２がストッパ移動方向で径方向内方に向かってトリガ部材７０に係合することにより、非作動位置を占める。

　図１１（ｃ）に示されるように、マニピュレータ１０がバランス異常状態である（例えば、バネ４１が破断したとき。）とき、バランスモーメントＭｂがほぼ消失するため、可動保持部材８４は、バネ５６のバネ力により、当接部２４およびストッパブロック５１に対して自重モーメント方向に相対的に回動し、押圧部８６と当接部２４とが回動方向で離隔する。そして、トリガ部材７０と爪５２との係合が解除されてストッパブロック５１が作動を開始して、支持ピン２６を中心として回動し、回動制限部６０において最寄りの凹部６１～６４（図１１（ｃ）では、凹部６２）に当接し、側壁６６との当接により、アーム機構３０の第１アーム３１が自重モーメント方向へ回動することが阻止される。

　第２実施形態の変形例を示す図１２を参照すると、ロック機構５０は、第１実施形態のロック機構５０と同様である。
　バランス部材４０は、錘本体８２と、錘本体８２と可動保持部材８４とを連結する連結部８３とを有する錘８１と、第１実施形態の可動保持部材４２に対応する可動保持部材４２ａとを有する。このレーザ装置１０１において、例えば、可動保持部材４２ａにおける破損、または錘８１の連結部８３の破断など、バランス部材４０に異常が発生した場合には、バランス異常状態となる。

　可動保持部材４２ａは、軸部２２に回動可能に支持される嵌合部４３と、嵌合部４３から径方向外方に突出する押圧部４４ａとを有する。押圧部４４ａには、第１実施形態の押圧部４４とは異なり係合部４６が設けられず、連結部８３が結合される。そして、可動保持部材４２ａは、バランス正常状態およびバランス異常状態を検出するバランス状態検出手段でもあり、また、バランスモーメントＭｂをアーム機構３０（図１参照）の第１アーム３１に伝達する伝達部材でもある。
る。
　ロック機構５０、ストッパ支持部２３およびトリガ部材７０の各構造は、第１実施形態と同様である。

　そして、第２実施形態およびその変形例によれば、バランス力発生部材として錘８１を備えるマニピュレータ１１０およびレーザ装置１０１において、第１実施形態と同様の作用および効果が奏される。
　例えば、マニピュレータ１１０のバランス部材４０が、バランスモーメントＭｂを発生させる錘８１と、該錘８１を保持する可動保持部材８４，４２ａとを有することにより、バランスモーメントＭｂが錘８１の重量により生成されるマニピュレータ１１０において、錘８１または保持部材４２ａに異常が発生してバランス異常状態が生じた場合にも、バランス状態が維持されないことに起因するハンドピース３７の操作性の低下による影響を回避または軽減することができる。

　以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
　各実施形態および各変形例において、離隔用バネ５６の代わりに、離隔力として磁気反発力を発生する１対の磁石が使用されてもよい。
　第２実施形態およびその変形例において、ストッパ用のバネ５５の代わりに磁気力としての磁気反発力を付勢力とする１対の磁石が、ストッパ用付勢部材として使用されてもよい。これによっても、簡単な構造で、ストッパブロック５１を作動位置に向けて付勢することができる。
　また、ストッパ用付勢部材として磁石が使用される場合、磁石の配置に応じて、付勢力として、磁気吸引力が利用されてもよい。

　アーム機構本体３０ａは、１つまたは３以上のアームを有するものでもよい。
　回動制限部６０を構成する１以上の局所制限部は、凸部により構成されてもよい。また、ストッパブロック５１が支持軸１５に設けられ、回動制限部６０がアーム側関節２０に設けられてもよい。

　バランス状態検出手段が、センサ（例えば、ストッパとアーム側部材との接触・非接触を検出する接触スイッチ、アーム側部材に対するストッパの変位を検出する変位センサ、または、押圧部が当接部２４を押圧する押圧力を検出する力センサ（例えば圧電素子から構成される。））から構成され、ロック機構は、該センサからの信号に基づいて制御装置５により制御されて作動する電気駆動式または圧力（例えば、空気圧または油圧）駆動式のものでもよい。これによっても、マニピュレータ１０，１１０がバランス異常状態を検出するバランス状態検出手段を備えるので、バランス異常状態が検出されたときに、自動的に、かつ速やかにロック機構を作動させることが可能になる。

　トリガ部材７０は、可動保持部材４２，８４，４２ａとは別個の部材により構成されてもよい。
　収容室４７は、押圧部４４に設けられる代わりに、バネ５６が当接部２４に収納されるように、当接面２５に開口して当接部２４に設けられてもよく、また、バネ５６が押圧部４４および当接部２４に跨って収納されるように、押圧部４４および当接部２４に設けられてもよい。
　バランス力発生部材は、制御装置５により作動が制御される電気駆動式または圧力駆動式のアクチュエータであってもよい。この場合、該アクチュエータに異常が発生して、バランスモーメントＭｂが減少または増加することで、バランス状態が維持できないバランス異常状態において、アーム機構３０の第１アーム３１の回動がロック機構５０により阻止されてもよい。
　導光路１８は、マニピュレータ１０，１１０に支持される光ファイバにより形成されてもよい。
　マニピュレータ１０，１１０を備えるレーザ装置は、歯科診療以外の医療に使用されるレーザ装置であってもよい。また、マニピュレータ１０，１１０を備える装置は、歯科診療を含む医療において、レーザ装置以外に、操作対象部としてのライト、ミラー、プローブ、穿孔工具、切削工具または研削工具などを備える装置であってもよく、さらに、医療以外の装置（例えば、操作対象部としての工具を備える工作機械）であってもよい。例えば、マニピュレータ１０，１１０は、歯科診療に使用される装置において、操作対象部としての無影灯を有するバランスアームであってもよく、また、操作対象部としてのテーブル（例えば、操作パネル、モニタ、歯科用施術器具を保持するホルダ、または、操作スイッチなどが設けられドクターテーブル。）を有するバランスアームであってもよい。

１，１０１　レーザ装置
１０，１１０　マニピュレータ
２０　　　関節
３０　　　アーム機構
３７　　　ハンドピース（操作対象部）
３８　　　レーザ照射部
４０　　　バランス部材
４１　　　バネ
４２，４２ａ，８４　可動保持部材（バランス状態検出手段、伝達部材）
５０　　　ロック機構
５１　　　ストッパブロック（ストッパ部材）
５５　　　バネ（付勢部材）
５６　　　バネ（離隔力発生部材）
５７，５８　磁石（付勢部材）
６０　　　回動制限部
７０　　　トリガ部材
８１　　　錘
Ｍｗ　　　自重モーメント
Ｍｂ　　　バランスモーメント

Claims (11)

1. 　操作者により操作される操作対象部を有すると共に関節により回動可能に支持されるアーム機構と、前記アーム機構の自重により発生する自重モーメントを打ち消すバランスモーメントを発生させるバランス部材とを備え、前記アーム機構は、前記バランスモーメントにより、前記自重モーメントによる前記アーム機構の回動が防止されているバランス状態を維持するマニピュレータにおいて、
   　前記バランス状態が維持されないバランス異常状態のとき、前記バランス状態が維持されないことにより発生する前記アーム機構の回動を阻止するロック機構を備えることを特徴とするマニピュレータ。
2. 　前記バランス異常状態を検出するバランス状態検出手段を備え、前記ロック機構は、前記バランス状態検出手段により前記バランス異常状態が検出されたときに、前記アーム機構の回動を阻止すべく作動することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマニピュレータ。
3. 　前記バランス異常状態のときに、前記アーム機構の回動を阻止するための作動を前記ロック機構に開始させるトリガ部材を備え、
   　前記ロック機構は、非作動位置と作動位置との間で移動可能なストッパ部材と、前記作動位置を占める前記ストッパ部材と当接可能な回動制限部とを有して、前記ストッパ部材と前記回動制限部との当接により前記自重モーメントによる前記アーム機構の回動を阻止し、
   　前記トリガ部材は、前記バランス異常状態のときに、前記非作動位置から前記作動位置への前記ストッパ部材の移動を開始させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマニピュレータ。
4. 　前記バランス異常状態は、前記バランス部材の破損を含む前記バランス部材の異常に起因する前記バランスモーメントの減少であることを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第３項に記載のマニピュレータ。
5. 　前記ロック機構は、前記ストッパ部材を作動位置に向けて付勢する付勢部材を備えることを特徴とする請求の範囲第３項記載のマニピュレータ。
6. 　前記付勢部材はバネまたは磁石であることを特徴とする請求の範囲第５項記載のマニピュレータ。
7. 　前記トリガ部材は、前記ストッパ部材との当接により前記ストッパ部材を前記非作動位置に保持し、前記ストッパ部材との当接の解除により前記ストッパ部材に前記作動位置への移動を開始させ、
   　前記ロック機構は、前記バランス異常状態のときに、前記トリガ部材と前記ストッパ部材とを互いに離隔させる離隔力を発生する離隔力発生部材を備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のマニピュレータ。
8. 　前記ロック機構は、前記自重モーメントによる前記アーム機構の回動を規制する一方、前記自重モーメントによる前記アーム機構の回動方向とは反対方向への前記アーム機構の回動を許容するラチェット機能を有することを特徴とする請求の範囲第１項または請求の範囲第３項に記載のマニピュレータ。
9. 　前記バランス部材は、前記バランスモーメントを前記アーム機構に伝達する伝達部材を有し、
   　前記伝達部材は前記トリガ部材を兼ねることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のマニピュレータ。
10. 　前記バランス部材は、前記バランスモーメントを発生させるバネまたは錘を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のマニピュレータ。
11. 　請求の範囲第１項または請求の範囲第３項に記載のマニピュレータと、レーザ発生器とを備えるレーザ装置であって、
    　前記操作対象部は、前記レーザ発生器が発生したレーザ光を照射対象部位に照射するレーザ照射部を有するハンドピースであり、
    　前記マニピュレータは、前記レーザ光を前記ハンドピースまで導くことを特徴とするレーザ装置。

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