WO2012124635A1

WO2012124635A1 - 医療用処置具およびマニピュレータ

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Publication number: WO2012124635A1
Application number: PCT/JP2012/056156
Authority: WO
Inventors: 亮治兵頭; 岸　宏亮
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2012-09-20
Also published as: CN103402452A; EP2666429A1; JP2012187311A; US20120239011A1; EP2666429A4

Abstract

　この医療用処置具（１）は、少なくとも一方がカバー部材に対して回動可能に支持された第一鉗子片（１１）および第二鉗子片（１２）を有する処置部（１０）と、カバー部材に対して自身の軸線方向に進退することにより一対の鉗子片を回動させて開閉させる操作部材（２０）と、回動可能な鉗子片に先端部（１５Ａ、１７Ａ）が連結され、基端部（１５Ｂ、１７Ｂ）が操作部材に連結されたリンク部材（１５、１７）とを備え、基端部（１５Ｂ、１７Ｂ）の進退軸は、操作部材（２０）の軸線と平行であり、基端部（１５Ｂ、１７Ｂ）の進退軸と先端部（１５Ａ、１７Ａ）との距離は，リンク部材の長さより短く，基端部（１５Ｂ、１７Ｂ）と第一鉗子片（１１）および第二鉗子片（１２）の回動中心とを結んだ線分を進退軸に射影した長さ（Ｌ１）は、先端部（１５Ａ、１７Ａ）と回動中心を結んだ線分を進退軸に射影した長さ（Ｌ２）よりも短いことを特徴とする。

Description

医療用処置具およびマニピュレータ

　本発明は、医療用処置具、及びこれを備えるマニピュレータに関する。本願は、２０１１年３月１１日に、日本に出願された特願２０１１－０５４４３０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、医療の分野において、生体組織や手術器具等を把持して手技を行なう医療用処置具が使用されている。これらの医療用処置具は、例えばマスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムを構成するマニピュレータに取り付けられたり、内視鏡の鉗子用チャンネルに挿通されたりして、患者等の体腔内に導入され、各種の手技に使用される。

　特許文献１には、医療用処置具の一つとして、開閉自在な鉗子部を備える把持鉗子が記載されている。鉗子部には、リンク機構を介してワイヤが接続されている。ワイヤはコイルシースに挿通されている。このワイヤを押し引きして長手方向に進退させると鉗子部が開閉する。

　上記のような把持鉗子においては、縫合針等の用具や、組織等をしっかりと把持できるように、鉗子部の把持力をより強くしたいというニーズがある。これに応えるため、特許文献２では、いわゆるトグル機構（倍力機構、増力機構）を備えたマニピュレータが提案されている。

実公平６－１６９６号公報特開２００７－３０１６９２号公報

　しかし、特許文献２のマニピュレータでは、トグル機構を構成するリンクが長丸穴部と摺動ピンとで連結されている。そして、摺動ピンが長丸穴部内を摺動することによってトグル機構が作動する。このため、摺動ピンと長丸穴部との間に摩擦が生じる。それに起因して、鉗子がスムーズに動かなかったり、操作入力の伝達効率が悪くなったりするという問題がある。

　本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、操作入力が効率よく伝達され、小さい操作入力で大きい把持力を発生させることができる医療用処置具およびマニピュレータを提供することを目的とする。

　本発明の第一の態様によれば、医療用処置具は、少なくとも一方が基体に対して回動可能に支持された一対の処置具片を有する処置部と、前記基体に対して自身の軸線方向に進退することにより前記一対の処置具片を回動させて開閉させる操作部材と、回動可能な前記処置具片に第一の端部が連結され、第二の端部が前記操作部材に連結されたリンク部材とを備える。前記第二の端部の進退軸は、前記操作部材の軸線と平行であり、前記第二の端部の進退軸と第一の端部との距離は、前記リンク部材の長さより短く、前記第二の端部と前記一対の処置具片の回動中心とを結んだ線分を前記進退軸に射影した長さは、前記第一の端部と前記回動中心を結んだ線分を前記進退軸に射影した長さよりも短い。

　本発明の第二の態様によれば、医療用処置具では、前記リンク部材の前記第一の端部は、前記一対の処置具片の回動中心より前記操作部材側で連結されている。

　本発明の第三の態様によれば、医療用処置具は、前記操作部材の進退時に、前記第二の端部と前記回動中心とを結んだ線分を前記進退軸に射影した長さが、前記第一の端部と前記回動中心とを結んだ線分を前記進退軸に射影した長さ以上となることを防止するストッパ部をさらに備える。

　本発明の第四の態様によれば、医療用処置具では、前記ストッパ部が、前記基体に形成されて前記操作部材の進退方向に延びる長穴であり、前記第二の端部と前記操作部材とを連結する接続回動軸が、前記長穴に挿通されている。

　本発明の第五の態様によれば、マニピュレータが、本発明の第一から第四の態様に係る医療用処置具を備える。

　本発明の医療用処置具およびマニピュレータによれば、操作入力が効率よく伝達され、小さい操作入力で大きい把持力を発生させることができる。

本発明の実施形態に係る医療用処置具が適用される医療用マニピュレータシステムの構成の一例を示す図である。本発明の第一実施形態の医療用処置具の先端側を示す図である。本発明の第一実施形態の医療用処置具の先端側内部を示す図である。本発明の第一実施形態の医療用処置具の処置部が開いた状態を示す図である。把持力増大のしくみについて説明するための模式図である。本発明の第二実施形態の医療用処置具の先端側を示す図である。本発明の第二実施形態の医療用処置具の処置部が開いた状態を示す図である。本発明の第三実施形態の医療用処置具の先端側内部を示す図である。本発明の第四実施形態の医療用処置具の先端側を示す図である。本発明の第四実施形態の医療用処置具の先端側を示す図である。

　以下、本発明の第一実施形態について説明するが、その前に本実施形態の医療用処置具（以下、単に「処置具」と称する。）およびマニピュレータが適用される医療用マニピュレータシステムの一例について説明する。

　図１は、医療用マニピュレータシステムの一例を示す図であり、マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムを示している。マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムは、マスターアームとスレーブアームとからなる２種のアームを有する。マスタースレーブ方式の医療用マニピュレータシステムは、マスターアームの動作に追従させるようにしてスレーブアームを遠隔制御するシステムである。このスレーブアームとして本実施形態のマニピュレータを適用することができる。

図１に示す医療用マニピュレータシステムは、手術台１００と、スレーブアーム（マニピュレータ）２００ａ～２００ｄと、スレーブ制御回路４００と、マスターアーム５００ａ、５００ｂと、操作部６００と、入力処理回路７００と、画像処理回路８００と、ディスプレイ９００ａ、９００ｂと、を有している。

　手術台１００は、観察・処置の対象となる患者Ｐが載置される台である。手術台１００の近傍には、複数のスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄが設置されている。なお、スレーブアーム２００ａ～２００ｄを手術台１００に設置するようにしてもよい。

　各スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは、それぞれ複数の多自由度関節を有して構成されている。そして、各多自由度関節を湾曲させることによって、手術台１００に載置された患者Ｐに対してスレーブアーム２００ａ～２００ｄの先端側（患者Ｐの体腔に向かう側とする）に装着される処置具等が位置決めされる。各多自由度関節は、図示しない動力部によって個別に駆動される。動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）が用いることができる。動力部の動作制御は、スレーブ制御回路４００によって行われる。
　スレーブアーム２００ａ～２００ｄは、装着された処置具２４０ａ～２４０ｄを駆動するための複数の動力部も有している（不図示）。この動力部も、例えばサーボモータを用いることができる。動力部の動作制御はスレーブ制御回路４００によって行われる。

　スレーブアーム２００ａ～２００ｄの動力部が駆動された場合には、動力部の駆動量が位置検出器によって検出される。位置検出器からの検出信号はスレーブ制御回路４００に入力され、この検出信号により、スレーブアーム２００ａ～２００ｄの駆動量がスレーブ制御回路４００において検出される。

　手術用動力伝達アダプタ（以下、単に「アダプタ」と称する。）２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、スレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄと処置具２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄとの間に介在してスレーブアーム２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄと処置具２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄとをそれぞれ接続する。アダプタ２２０ａ～２２０ｄは、それぞれが直動機構を有し、対応するスレーブアームの動力部において発生した動力を、直動運動によって対応する処置具に伝達するように構成されている。

　スレーブ制御回路４００は、例えばＣＰＵやメモリ等を有して構成されている。スレーブ制御回路４００は、スレーブアーム２００ａ～２００ｄの制御を行うための所定のプログラムを記憶している。スレーブ制御回路４００は、入力処理回路７００からの制御信号に従って、スレーブアーム２００ａ～２００ｄ又は処置具２４０ａ～２４０ｄの動作を制御する。すなわち、スレーブ制御回路４００は、入力処理回路７００からの制御信号に基づいて、操作者Ｏｐによって操作されたマスターアームの操作対象のスレーブアーム（または処置具）を特定する。続いて、スレーブ制御回路４００は、特定したスレーブアーム等に操作者Ｏｐのマスターアームの操作量に対応した動きをさせるために必要な駆動量を演算する。

　そして、スレーブ制御回路４００は、算出した駆動量に応じてマスターアームの操作対象のスレーブアーム等の動作を制御する。この際、スレーブ制御回路４００は、対応したスレーブアームに駆動信号を入力する。併せて、スレーブ制御回路４００は、対応したスレーブアームの動作に応じて動力部の位置検出器から入力されてくる検出信号を受けて、操作対象のスレーブアームの駆動量が目標の駆動量となるように駆動信号の大きさや極性を制御する。

　マスターアーム５００ａ、５００ｂは複数のリンク機構で構成されている。リンク機構を構成する各リンクには、例えばインクリメンタルエンコーダ等の位置検出器が設けられている。この位置検出器によって各リンクの動作が検知され、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作量が入力処理回路７００において検出される。

　図１の医療用マニピュレータシステムは、２本のマスターアーム５００ａ、５００ｂを用いて４本のスレーブアームを操作するシステムである。したがって、マスターアームの操作対象のスレーブアームを適宜切り替える必要が生じる。このような切り替えは、例えば操作者Ｏｐの操作部６００の操作によって行われる。勿論、マスターアームの本数とスレーブアームの本数とを同数とすることで操作対象を１対１の対応とすれば、このような切り替えは不要である。

　操作部６００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂの操作対象のスレーブアームを切り替えるための切替ボタンや、マスターとスレーブの動作比率を変更するスケーリング変更スイッチ、システムを緊急停止させたりするためのフットスイッチ等の各種の操作部材を有している。操作部６００を構成する何れかの操作部材が、操作者Ｏｐによって操作された場合には、対応する操作部材の操作に応じた操作信号が操作部６００から入力処理回路７００に入力される。

　入力処理回路７００は、マスターアーム５００ａ、５００ｂからの操作信号及び操作部６００からの操作信号を解析する。そして、入力処理回路７００は、操作信号の解析結果に従って本医療用マニピュレータシステムを制御するための制御信号を生成してスレーブ制御回路４００に入力する。

　画像処理回路８００は、スレーブ制御回路４００から入力された画像信号を表示させるための各種の画像処理を施して、操作者用ディスプレイ９００ａ、助手用ディスプレイ９００ｂにおける表示用の画像データを生成する。操作者用ディスプレイ９００ａ及び助手用ディスプレイ９００ｂは、例えば液晶ディスプレイで構成され、観察器具を介して取得された画像信号に従って画像処理回路８００において生成された画像データに基づく画像を表示する。

　以上のように構成された医療用マニピュレータシステムでは、操作者Ｏｐがマスターアーム５００ａ、５００ｂを操作すると、対応するスレーブアームおよびスレーブアームに取り付けられた処置具がマスターアーム５００ａ、５００ｂの動きに対応して動作する。これにより、患者Ｐに対して所望の手技を行うことができる。

　次に本実施形態の処置具１について説明する。図２は、処置具１の先端側を示す図である。図３は、処置具１の先端側内部を示す図である。処置具１を、上述の処置具２４０ａ～２４０ｄとして、スレーブアーム２００ａ～２００ｄに装着することができる。処置具１は、図２および図３に示すように、各種処置を行なうための処置部１０と、処置部１０を操作するための操作部材２０と、操作部材２０が挿通されたシース部３０とを備えている。

　処置部１０は、第１鉗子片１１及び第２鉗子片１２からなる一対の鉗子片（処置具片）を備えている。第１鉗子片１１及び第２鉗子片１２は、鉗子回動軸１３で互いに回動可能に連結されている。第１鉗子片１１及び第２鉗子片１２では、鉗子回動軸１３よりも先端側の領域が、開閉して体内組織や手術器具等の対象物を把持する把持部１４を構成している。

　把持部１４の反対側となる第１鉗子片１１の基端側には、リンク部材１５の先端部（第一の端部）１５Ａが、リンク回動軸１６を介して第１鉗子片１１に対し回動可能に連結されている。同様に、第２鉗子片１２の基端側には、リンク部材１７の先端部（第一の端部）１７Ａが、リンク回動軸１８を介して第２鉗子片１２に対し回動可能に連結されている。
　リンク回動軸１６、１８の軸線は、いずれも鉗子回動軸１３の軸線と平行である。また、各リンク部材１５、１７の各先端部１５Ａ、１７Ａは、鉗子回動軸１３より操作部材２０側で連結されている。

　リンク部材１５、１７の基端部（第二の端部）１５Ｂ、１７Ｂは、接続回動軸１９Ａを介して、接続部材１９に回動可能に接続されている。接続回動軸１９Ａの軸線は、鉗子回動軸１３、およびリンク回動軸１６、１８と平行であり、各リンク部材１５、１７は、接続部材１９に対して相対回動可能である。

　接続部材１９は、金属等で形成され、先端側に接続回動軸１９Ａを有する。接続部材１９の基端側は略円筒状に形成された操作部材接続部１９Ｂである。操作部材接続部１９Ｂ内に操作部材２０の先端部が挿入されて溶接や接着、あるいはかしめ等により一体に接続されている。

　操作部材２０は、長尺の部材であり、基端部における進退操作を先端部に伝達できる程度の剛性を有する。操作部材２０は、先端部が接続部材１９の操作部材接続部１９Ｂに挿入されることにより、処置部１０基端側の接続部材１９と一体に接続されている。

　シース部３０は、筒状に形成されたシース３１を備えている。シース部３０には、操作部材２０が進退可能に挿通されている。本実施形態では、シース３１として可撓性を有する公知のコイルシースが用いられている。
　図２に示すように、シース３１の先端部には、金属等で形成されたカバー部材（基体）３２が取り付けられている。カバー部材３２には、鉗子回動軸１３が固定されている。すなわち、第１鉗子片１１及び第２鉗子片１２は、カバー部材３２に対して回動可能に支持されており、鉗子回動軸１３は、シース部３０に対して移動しないように固定されている。

　また、図２に示すように、カバー部材３２には、操作部材２０の軸線Ｘ１に沿って延びる長穴（ストッパ部）３３が形成されている。長穴３３には、接続回動軸１９Ａが挿通されている。操作部材２０を軸線Ｘ１方向に進退させると、接続回動軸１９Ａと連結された各リンク部材の基端部１５Ｂ、１７Ｂが長穴３３に沿って移動する。以下、操作部材２０の進退時における接続回動軸１９Ａの軌跡を含む直線を、「基端部の進退軸」と称する。

　上記のように構成された処置具１の使用時の動作について、上述のスレーブアーム２００ａ～２００ｄの一つに取り付けた場合を例にとり説明する。
　まず操作者Ｏｐは、所望のスレーブアームに処置具１を装着し、操作部材２０の基端部をスレーブアームのアダプタに接続する。

　操作者Ｏｐが対応するマスターアームに所定の操作を行うと、スレーブ制御回路４００を介してスレーブアームの動力部が駆動される。動力部で発生した動力は、アダプタにより直動運動に変換され、直動運動により操作部材２０が軸線Ｘ１方向に進退する。

　操作部材２０が前進すると、操作部材２０に接続された接続部材１９がシース部３０に対して前進する。しかし、鉗子回動軸１３はカバー部材３２に固定されているので、シース部３０に対して前進しない。これにより、接続回動軸１９Ａが鉗子回動軸１３に接近し、リンク部材１５、１７が各鉗子片１１、１２、および接続部材１９に対して回動する。その結果、第１鉗子片１１および第２鉗子片１２が、鉗子回動軸１３を中心に回動して図４に示すように把持部１４が開く。

　操作部材２０が後退すると、接続回動軸１９Ａが鉗子回動軸１３から離間し、上述した動作と逆の動作で把持部１４が閉じる。したがって、操作部材２０をカバー部材３２に対して軸線Ｘ１方向に進退させることで、把持部１４を開閉させ、対象組織を把持したり、曲針や縫合糸等の処置に必要な用具等を把持したりする等の所望の手技を行うことができる。

　図３は、鉗子回動軸１３よりも先端側で第一鉗子片１１と第二鉗子片１２とが接触し、把持部１４が閉じられた状態を示す。この把持部１４が閉じられた状態において、接続回動軸１９Ａは、各リンク回動軸１６、１８よりも先端側に位置している。すなわち、各リンク部材１５、１７の基端部１５Ｂ、１７Ｂは、先端部１５Ａ、１７Ａよりも先端側に位置している。

　また、各リンク部材１５、１７の基端部１５Ｂ、１７Ｂの進退軸とリンク回動軸１６との距離は，リンク部材１５の長さより短い。同様に、基端部の進退軸とリンク回動軸１８との距離は，リンク部材１７の長さより短い。

　図５に示すように、一対の処置具片の回動中心とリンク部材の基端部とを結んだ線分を基端部の進退軸に射影した長さを長さＬ１とする。また、回動中心とリンク部材の先端部とを結ぶ線分を基端部の進退軸上に射影した長さを長さＬ２とする。この長さＬ１は、長さＬ２よりも短くなるように設定されている。
　これを本実施形態において説明する。本実施形態において、一対の処置具片の回動中心とは、鉗子回動軸１３の中心軸線である。また、リンク部材の基端部は、接続回動軸１９Ａの位置に略等しい位置である。さらに、リンク部材の先端部は、リンク回動軸１６の位置に略等しい。したがって、長さＬ１は、鉗子回動軸の中心軸線と、リンク部材の基端部とを結んだ線分を基端部の進退軸に投影した長さである。本実施形態では、この長さＬ１が長さＬ２よりも短くなるように設定されている。なお、図５の詳細については後述する。

　このような構成により、接続部材１９と各リンク部材１５、１７、および各鉗子片１１、１２は、いわゆるトグル機構として機能する。したがって、把持部１４が閉じられた状態から、さらに操作部材２０に対して、操作部材２０を後退させる方向に操作入力を行うことで、各リンク部材１５、１７および各鉗子片１１、１２が弾性変形する。そして、接続部材１９と連結された各リンク部材の基端部１５Ｂ、１７Ｂは、操作部材２０の軸線Ｘ１に沿って移動する。すなわち、基端部の進退軸は、軸線Ｘ１と平行（略平行を含む。）である。このとき、把持部１４が閉じた外見はほとんど変化しないが、把持部１４に生じる把持力が増大される。

　上述した把持力増大の詳細について説明する。図５は、第一鉗子片１１、鉗子回動軸１３、リンク部材１５、リンク回動軸１６、接続回動軸１９Ａ、および操作部材２０を模式的に示している。図５に示すように、操作部材２０に操作入力Ｆｉを作用させて操作部材２０を後退させると、接続回動軸１９Ａが後退する。すると、基端部の進退軸とリンク部材１５とが基端側でなす角度αが大きくなり、リンク回動軸１６を操作部材２０の軸線から離間させる方向に移動させる力Ｆｂが生じる。力Ｆｂは各鉗子片１１、１２を鉗子回動軸１３回りに回動させる力として作用し、最終的に把持部１４において出力Ｆｏが発生する。
　なお、図５に示す符号ｌａは、各鉗子片において、鉗子回動軸１３より基端側の領域の長さを示す。符号ｌｂは、鉗子回動軸１３より先端側の領域の長さを示す。角度βは、接続回動軸１９Ａの進退軸と、鉗子回動軸１３とリンク回動軸１６とを結ぶ直線とがなす角度を指す。また、第二鉗子片１２等は図示しないが、これらも同様に出力Ｆｏが発生する。

　各鉗子片１１、１２において把持部１４に発生する作用する出力Ｆｏの大きさは、下記数１の式で表される。

　したがって、角度αが９０度に近づくほど、出力Ｆｏは指数関数的に大きくなる。理論上は、出力Ｆｏを無限大にすることができる。しかし、実際には、出力Ｆｏが所定の大きさ以上になると、各リンク部材１５、１７や各鉗子片１１、１２が塑性変形するため、これらの部材の降伏応力によって把持力の上限が規定される。

　カバー部材３２に形成された長穴３３の、形状や操作部材２０の進退方向における寸法は、把持する対象物の形状と上記降伏応力を考慮して設定されている。そのため、対象物を把持した状態で、長穴３３の基端に接続回動軸１９Ａが接触するまで操作部材２０が後退されても各リンク部材１５、１７および各鉗子片１１、１２は塑性変形を生じない。すなわち、長穴３３は、接続回動軸１９Ａに連結された各リンク部材の基端部を操作部材２０の軸線Ｘ１方向に沿って移動させるガイドとして機能する。また、長穴３３は、接続回動軸１９Ａと接触して操作部材２０の最大後退量を規制するストッパとしても機能する。

　以上説明したように、本実施形態の処置具１によれば、処置部１０の各鉗子片１１、１２、各リンク部材１５、１７、および接続部材１９でトグル機構が構成される。このため、本実施形態の処置具１では、把持部１４が閉じた状態からさらに操作部材２０を後退させる操作入力を行うことで、比較的小さな操作入力であっても、把持部１４に生じる把持力を効率よく増大させることができる。

　また、各リンク部材１５、１７は、リンク回動軸１６、１８および接続回動軸１９Ａにより各鉗子片１１、１２および操作部材２０と連結されており、特許文献２に記載のような長穴を介して連結されていない。そのため、各リンク部材１５、１７は、把持力を増大させる際に他の部材に対して摺動することはない。その結果、摺動による摩擦が起こらず、操作入力が効率よく処置部に伝達され、把持力を効率よく増大させることができる。
　ここで、操作入力Ｆｉが作用する接続回動軸１９Ａには、操作部材２０の軸線から離間させるように出力Ｆｏの反力が作用する。しかし、接続回動軸１９Ａは、把持部１４の開閉方向においてリンク回動軸１６、１８のほぼ中間に位置するため、各リンク回動軸に作用する出力Ｆｏの反力は、概ね正反対の方向に作用する。その結果、入力Ｆｉと出力Ｆｏとが打ち消しあってほぼゼロとなる。したがって、長穴３３に挿通された接続回動軸１９Ａが長穴３３の内面に強く押し付けられることはなく、大きな摩擦が発生することが抑制される。

　さらに、上述のように、長穴３３がストッパとしても機能する。これにより、鉗子片やリンク部材が塑性変形したり、接続回動軸１９Ａがリンク回動軸１６、１８よりも基端側に移動したりして上述の長さＬ１が長さＬ２以上となることによるトグル機構の破綻を防止し、好適に使用することができる。

　本実施形態では、ストッパ部が長穴である例を説明したが、これに代えて、カバー部材を貫通しない溝あるいは凹部をストッパ部として設け、溝に接続回動軸１９Ａが挿入された構成としてもよい。

　次に、本発明の第二実施形態について図６および図７を参照して説明する。本実施形態の処置具４１と、上述の処置具１との異なるところは、一対の鉗子片のうち一方だけが回動可能である点である。なお、以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

　図６は、処置具４１の処置部４２およびその周辺を示す図である。処置具４１は、一対の鉗子片のうち、第一鉗子片に相当する鉗子片部４３Ａを有するカバー部材４３を備えている。そして、処置具４１では、第二鉗子片１２のみが鉗子回動軸１３回りに回動可能に形成されている。そのため、処置具４１は、リンク部材１５およびリンク回動軸１６を備えていない。

　操作部材４４は、所定の剛性を有するロッドである。操作部材４４の先端部は接続回動軸１９Ａを介してリンク部材１７と連結されている。鉗子片部４３Ａと第二鉗子片１２とが接触して閉じられた状態におけるリンク部材１７の先端部１７Ａと基端部１７Ｂの位置関係や、リンク部材１７の連結長等は、処置具１と概ね同様に設定されている。

　カバー部材４３には、長穴３３は設けられていない。その代わりに、操作部材４４の基端側には、操作部材４４の後退量を所定値以内に規制する図示しないストッパ部が設けられている。そして、操作部材４４の最大後退量は、第二鉗子片１２やリンク部材１７が塑性変形したり、接続回動軸１９Ａがリンク回動軸１８よりも基端側に移動したりしない値に設定されている。

　上記のように構成された処置具４１は、処置具１同様、操作部材４４を前進させると、図７に示すように把持部４５が開く。そして、把持部４５が閉じた後、さらに操作部材４４を後退させる操作入力を行うことで、把持部４５に生じる把持力を増大させることができる。

　ここで、操作部材４４には、リンク回動軸１８に作用する出力Ｆｏの反力が、接続回動軸１９Ａを操作部材４４の軸線方向から離間させるように作用する。操作部材４４の所定の剛性は、操作部材４４の操作範囲内における最大の反力に対して変形しない程度に設定されている。したがって、把持力を増大させるときにおいても、接続回動軸１９Ａは、反力に抗して操作部材４４の軸線に沿って移動する。

　本実施形態の処置具４１においても、処置具１同様、操作部材を後退させる操作入力を行うことで、比較的小さな操作入力であっても、把持部に生じる把持力を効率よく増大させることができる。

　また、一定の剛性を有する操作部材４４を用いることで、長穴３３のようなガイド機構を備えなくても、接続回動軸１９Ａを操作部材４４の軸線に沿って移動させ、好適にトグル機構を機能させることができる。さらに、鉗子片部４３Ａを有するカバー部材４３を用いることで、部品点数を減少させ、構造を簡素にすることができる。

　以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したり、各実施形態の構成を組み合わせたりすることが可能である。

　上述の実施形態においては、一対の処置具片が共通の回動軸に支持された例を説明した。この他、本発明の第三実施形態として、図８に示す処置具５１のように、一対の鉗子片５２および５３が、それぞれ異なる回動軸５４、５５に支持されてもよい。一対の処置具片の回動中心を分けることにより、図５に示す角度βをより小さくすることができ、把持部に発生する出力Ｆｏを向上させることができる。

　なお、一対の処置具片が閉じる方向への力量が増大されるものに限られない。図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の第四実施形態として、処置部において一対の処置具片が開く方向への力量が増大される実施形態を示している。
　図９Ａに示す処置具６１は、一対の処置具片６２、６３を有する処置部６４を備えている。一対の処置具片の回動中心となる回動軸６５は、各リンク部材１５、１７の基端部１５Ｂ、１７Ｂが接続された接続回動軸１９Ａよりも基端側に位置している。また、各リンク部材１５、１７の先端部１５Ａ、１７Ａは、回動軸６５より一対の処置具片６２、６３の先端側（操作部材２０と反対側）に位置しているが、上述の定義にもとづく長さＬ１は、長さＬ２よりも短く設定されている。

　処置具６１を使用する際は、図９Ａに示すように、処置部６４を生体組織Ｔの隙間等に挿入し、操作部材２０を前進させる。すると、図９Ｂに示すように、一対の処置具片６２、６３が開き、生体組織Ｔを押し広げることができる。長さＬ１が長さＬ２よりも長くならない範囲で、操作部材２０を前進させるほど、処置部６４に発生する力量を増大させることができる。これにより、生体組織Ｔが元の状態に戻ろうとする力に抗して生体組織Ｔを押し広げた状態を好適に保持することができる処置具とすることができる。
　このような処置具は、操作部材を前進させることで力量を増大させるため、軸線方向に圧縮させる力に対して変形しにくい（耐圧縮性が高い）部材を操作部材として用いることが好ましい。
　なお、本実施形態は、例えば図６に示すような一対の鉗子片（処置具片）のうち一方だけが回動可能である場合にも適用可能である。また、例えば図８に示すような一対の鉗子片（処置具片）がそれぞれ異なる回動軸に支持される場合にも適用可能である。

　また、各実施形態の処置具においては、ストッパ部は必須ではない。したがってストッパ部を設けずに、使用者が操作部材の後退量を適宜調節する等によりトグル機構の破綻を防ぎつつ使用してもよい。
この場合、長穴にかえて、操作部材の軸線方向に延びる溝や切欠き等をカバー部材に形成し、ストッパの機能はないが接続回動軸のガイドの機能のみを持たせてもよい。
　ただし、ストッパ部を設けることで、上記を意識せずともトグル機構の破綻を防ぎつつ使用することが可能になり、操作がより容易となるというメリットがある。

本発明によれば、操作入力が効率よく伝達され、小さい操作入力で大きい把持力を発生させることができる医療用処置具およびマニピュレータが得られる。

１、４１、５１、６１　医療用処置具
１０、４２、６４　処置部
１１　第１鉗子片（処置具片）
１２　第２鉗子片（処置具片）
１５、１７　リンク部材
１５Ａ、１７Ａ　先端部（第一の端部）
１５Ｂ、１７Ｂ　基端部（第二の端部）
１９Ａ　接続回動軸
２０、４４　操作部材
３２、４３　カバー部材（基体）
３３　長穴（ストッパ部）
５２、５３　鉗子片（処置具片）
６２、６３　処置具片

Claims

　少なくとも一方が基体に対して回動可能に支持された一対の処置具片を有する処置部と、
　前記基体に対して自身の軸線方向に進退することにより前記一対の処置具片を回動させて開閉させる操作部材と、
　回動可能な前記処置具片に第一の端部が連結され、第二の端部が前記操作部材に連結されたリンク部材と、
　を備え、
　前記第二の端部の進退軸は、前記操作部材の軸線と平行であり、
　前記第二の端部の進退軸と第一の端部との距離は、前記リンク部材の長さより短く、
　前記第二の端部と前記一対の処置具片の回動中心とを結んだ線分を前記進退軸に射影した長さは、前記第一の端部と前記回動中心を結んだ線分を前記進退軸に射影した長さよりも短い医療用処置具。
　前記リンク部材の前記第一の端部が、前記一対の処置具片の回動中心より前記操作部材側で連結されている請求項１に記載の医療用処置具。
　前記操作部材の進退時に、前記第二の端部と前記回動中心とを結んだ線分を前記進退軸に射影した長さが、前記第一の端部と前記回動中心とを結んだ線分を前記進退軸に射影した長さ以上となることを防止するストッパ部をさらに備える請求項１または２に記載の医療用処置具。
　前記ストッパ部は、前記基体に形成されて前記操作部材の進退方向に延びる長穴であり、前記第二の端部と前記操作部材とを連結する接続回動軸が、前記長穴に挿通されている請求項３に記載の医療用処置具。
　請求項１から４のいずれか一項に記載の医療用処置具を備えるマニピュレータ。