WO2018173276A1 - 処置具用回転機構 - Google Patents

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WO2018173276A1
WO2018173276A1 PCT/JP2017/012106 JP2017012106W WO2018173276A1 WO 2018173276 A1 WO2018173276 A1 WO 2018173276A1 JP 2017012106 W JP2017012106 W JP 2017012106W WO 2018173276 A1 WO2018173276 A1 WO 2018173276A1
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longitudinal axis
distal end
treatment
rotating
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Inventor
岡部　洋
雅浩 藤井
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a rotation mechanism for a treatment instrument.
  • a treatment tool for operating a treatment portion arranged at the distal end of a long member made of a coil sheath to be inserted into the body by pulling the wire the winding direction of the coil sheath and the twisting direction of the wire are matched so that the wire is twisted by the pulling force.
  • a technique is known in which the treatment portion is rotated around the longitudinal axis of the long member by using the return of (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 has a disadvantage that the treatment unit cannot be rotated unless the treatment unit is operated, for example, when the treatment unit is a grasping forceps, unless the grasping forceps are closed. is there. For this reason, this technique cannot be used when changing the direction of the approach to the treatment target part without operating the treatment part.
  • This invention is made in view of the situation mentioned above, Comprising: For the treatment tool which can rotate a treatment part around the longitudinal axis of a long member, without operating the treatment part of the front-end
  • a distal end and a proximal end are disposed in the longitudinal axis direction between a long member having a longitudinal axis and the long member and a treatment instrument disposed on a distal end side of the long member.
  • a treatment instrument disposed on a distal end side of the long member.
  • a cylindrical rotating member that converts rotation into a rotation around the longitudinal axis, the rotating members being spaced apart from each other in the longitudinal axis direction and being substantially parallel to a direction perpendicular to the longitudinal axis
  • the rotation provided between two adjacent mountain folds A rotation mechanism for a treatment instrument having a plurality of valley folds projecting radially inward as the material contracts, wherein the plurality of mountain folds are inclined in the same direction with respect to the longitudinal axis. .
  • the contraction force in the longitudinal axis direction when the contraction force in the longitudinal axis direction is applied to the proximal end of the rotating member by the movement of the long member, the contracting force twists while contracting in the longitudinal axis direction, and the contracting force causes the distal end of the rotating member to move.
  • the treatment tool that is converted into a force that rotates about the longitudinal axis and is fixed to the tip of the rotating member is rotated about the longitudinal axis.
  • the rotating member is folded so that the valley folds protrude inward in the radial direction, and contracts in the longitudinal axis direction by moving in a direction in which the plurality of parallel parts are close to each other.
  • the distal end is displaced in a circumferentially spaced direction with respect to the base end of the mountain fold portion, so that the distal end side of the base end side parallel portion is displaced.
  • the parallel part rotates around the longitudinal axis.
  • a twist about the longitudinal axis occurs in the rotating member, the distal end of the rotating member rotates relative to the proximal end of the rotating member, and the treatment instrument rotates.
  • a power supply member that is connected to the treatment instrument and supplies power for operating the treatment instrument can be provided independently of the mechanism that rotates the treatment instrument about the longitudinal axis. Therefore, the treatment tool can be rotated around the longitudinal axis without operating the treatment tool.
  • the rotating member is continuously arranged in the circumferential direction such that one set of opposite sides is substantially parallel to a direction orthogonal to the longitudinal axis, and the pair of diagonals is less than 90 °.
  • a plurality of parallelogram-shaped unit surfaces, each of the parallel parts is composed of one side of the pair of opposite sides of the plurality of unit surfaces connected to each other in the circumferential direction;
  • a mountain fold part may be comprised from the other 1 set of edge
  • the said rotation member may have the said 3 or more mountain fold part between the said two adjacent parallel parts.
  • a rotation member can be formed in a substantially polygonal cylinder shape.
  • the said parallel part may be provided in the both ends of the said rotation member.
  • the said mountain fold part and the said valley fold part of the said rotation member may be comprised from the material of lower hardness than the material which comprises the other part of the said rotation member, or of the said rotation member It may be formed thinner than other portions.
  • the said rotation member may be formed from the material which has biocompatibility and can be elastically deformed. In this way, the rotating member can be easily deformed between the contracted state and the extended state using elasticity.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a treatment instrument rotation mechanism and a treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the front-end
  • FIG. 1 It is a figure explaining the expansion-contraction operation
  • the treatment apparatus 100 has a long tubular sheath 2, a treatment tool 3 disposed on the distal end side of the sheath 2, and a treatment tool 3 disposed in the sheath 2.
  • the treatment instrument 3 is, for example, a grasping forceps, and is connected to a wire (power supply member) 5 that transmits tension for operating (for example, opening and closing) the treatment instrument 3.
  • the treatment instrument rotating mechanism 1 includes a long tubular long member 6 disposed along the longitudinal axis of the sheath 2 and a tubular distal end portion disposed on the distal end side of the sheath 2 to which the treatment instrument 3 is fixed. 7 and a cylindrical rotating member 8 provided between the elongate member 6 and the distal end portion 7. Inside the distal end portion 7, the rotating member 8 and the long member 6, a passage penetrating in the longitudinal direction from the distal end surface of the distal end portion 7 to the proximal end surface of the elongated member 6 is formed, and the wire 5 of the treatment instrument 3 is formed. Is guided to the operation unit 4 through the passage.
  • the long member 6 is made of, for example, a tubular wire arranged along the longitudinal axis of the sheath 2 and is provided so as to be movable in the longitudinal direction within the sheath 2.
  • the base end portion of the elongate member 6 pulled out from the base end of the sheath 2 is connected to the operation unit 4 so that the elongate member 6 moves in the longitudinal direction within the sheath 2 in accordance with the operation given to the operation unit 4. It has become.
  • the distal end portion 7 is supported by a sheath distal end portion 2 a fixed to the distal end of the sheath 2 so as to be rotatable around the longitudinal axis of the sheath 2.
  • the distal end portion 7 is fitted in the longitudinal direction in a fitting hole 2b formed in the sheath distal end portion 2a, and the outer surface of the distal end portion 7 and the inner surface of the fitting hole 2b are relatively smoothly opposed to each other. It is designed to rotate.
  • the rotating member 8 is a substantially polygonal cylindrical member formed from a single continuous sheet-like member.
  • the rotating member 8 is disposed along the longitudinal axis of the sheath 2, the proximal end of the distal end portion 7 is fixed to the distal end of the rotating member 8, and the distal end of the long member 6 is fixed to the proximal end of the rotating member 8. .
  • the rotating member 8 can be expanded and contracted in the longitudinal direction, contracted by the movement of the long member 6 to the distal end side, and moved by the movement of the long member 6 to the proximal end side. Elongate.
  • the rotating member 8 is configured to generate a twist around its central axis in the process of contraction and to be untwisted in the process of extension, whereby the rotating member 8 is moved from the elongated member 6 to the proximal end.
  • the applied stretching force is converted into rotation around the longitudinal axis of the tip. Since the rotation of the distal end of the rotating member 8 is transmitted to the distal end portion 7 and the treatment instrument 3, the distal end portion 7 and the treatment instrument 3 are integrally rotated around the longitudinal axis of the sheath 2.
  • FIG. 2B shows a state in which the distal end portion 7 and the treatment instrument 3 are rotated by approximately 90 ° from the state shown in FIG. 2A due to the extension of the rotating member 8. A specific structure of the rotating member 8 will be described later.
  • the rotating member 8 is made of a material that is biocompatible and elastically deformable, for example, a resin such as silicone or a metal such as stainless steel.
  • the resin rotating member 8 is manufactured using, for example, a three-dimensional printer, and the metal rotating member 8 is manufactured, for example, by pressing.
  • the operation unit 4 is connected to the proximal end portion of the wire 5 and is connected to the first handle 41 for operating (for example, opening and closing) the treatment instrument 3 and the proximal end portion of the long member 6 to rotate the treatment instrument 3.
  • a second handle 42 for the purpose.
  • the first handle 41 is movable in the longitudinal axis direction, and the treatment instrument 3 is operated when the operator pushes and pulls the first handle 41.
  • the second handle 42 is rotatable around the longitudinal axis of the sheath 2 and is connected to the elongated member 6 via a ball screw that converts the rotational motion of the second handle 42 into a linear motion in the longitudinal axis direction.
  • the rotating member 8 is contracted in the initial state, and when the operator rotates the second handle 42 in one direction, the elongate member 6 moves to the proximal end side and extends the rotating member 8, thereby The treatment tool 3 rotates from the initial position. Further, when the operator rotates the second handle 42 in the reverse direction, the long member 6 moves to the distal end side and contracts the rotary member 8, thereby returning the treatment instrument 3 to the initial position. Rotate to.
  • FIG. 1 shows an operation unit 4 that provides power to the wire 5 and the long member 6 by an operator's manual operation.
  • a control signal from a control device (not shown) is used.
  • an electric drive unit that drives the wire 5 and the long member 6 by an electric motor may be provided.
  • the rotating member 8 has a cylindrical twisted folding structure in origami engineering.
  • FIG. 3 the example of the expanded view of the substantially hexagonal cylindrical rotating member 8 which has a cylindrical twisted folding structure is shown.
  • the solid line is the mountain fold line
  • the broken line is the valley fold line
  • the symbol Z indicates the central axis of the rotating member 8.
  • the rotating member 8 has a parallelogram shape in which a pair of diagonal ⁇ is less than 90 ° (that is, an acute angle), and the pair of opposite sides is arranged to be perpendicular to the central axis Z. It is composed of a plurality of unit surfaces U.
  • FIG. 4 When assembling such a development, as shown in FIG. 4, a plurality of polygonal annular shapes respectively formed from sides perpendicular to the central axis Z of a plurality of unit surfaces U arranged continuously in the circumferential direction.
  • a plurality of straight mountain folds 8b each composed of parallel portions 8a, sides inclined with respect to the central axis Z of the unit surface U, and a plurality of straight lines each composed of the longer diagonal of the unit surface U
  • the rotating member 8 having the shape of the valley-shaped folded portion 8c is obtained. 1 to 5, as an example, a substantially hexagonal cylindrical rotating member 8 having five hexagonal annular parallel parts 8a and six mountain folds 8b and six valley folds 8c per stage. It is shown. Further, in FIGS. 2A and 2B, reference numerals 8b and 8c are attached only to a mountain fold portion and a valley fold portion of one stage in order to prevent the drawing from becoming complicated.
  • the parallel portions 8a are substantially parallel to a direction orthogonal to the central axis Z (that is, the longitudinal axis of the long member 6 and the sheath 2), and are arranged at intervals in the central axis Z direction.
  • the number of parallel parts 8a is two or more, and can be increased to an arbitrary number.
  • the parallel portions 8a are preferably provided at both ends of the rotating member 8 so that the entire length of the rotating member 8 expands and contracts and contributes to the rotation of the tip.
  • a plurality of mountain folded portions 8b are arranged along the parallel portions 8a at intervals in the circumferential direction.
  • Each mountain fold part 8b is inclined with respect to the central axis Z, and connects the corners of two adjacent parallel parts 8a.
  • the folds 8b at all the steps are inclined in the same direction at the same angle with respect to the central axis Z so as to be parallel to each other, and the folds 8b at all the steps of the three-dimensional structure rotary member 8 Are inclined in the same direction at the same angle with respect to the central axis Z.
  • a valley fold 8c that protrudes inward in the radial direction and connects the tip of one mountain fold 8b and the base end of the other mountain fold 8b is provided. .
  • the mountain fold part 8b and the valley fold part 8c have rigidity lower than the rigidity of the other part of the rotating member 8, and when the stretching force in the central axis Z direction acts on the rotating member 8, the mountain fold part 8b and the valley fold part 8c is configured to be preferentially deformed over other parts.
  • the mountain fold portion 8 b and the valley fold portion 8 c are formed of a material having a hardness lower than that of the other portions of the rotating member 8 or are formed thinner than the other portions of the rotating member 8.
  • silicone having a hardness of 23 ° can be used for the mountain fold portion 8b and the valley fold portion 8c
  • silicone having a hardness of 60 ° can be used for the other portions.
  • the rotating member 8 having such a cylindrical torsional fold structure is folded so that the valley folds 8c protrude radially inward, and the inclination angle of the valley folds 8c with respect to the parallel parts 8a approaches 0 °. As the parallel parts 8a move in directions close to each other, the parallel parts 8a contract in the central axis Z direction.
  • the rotation angle around the central axis Z of the tip with respect to the base end of the rotation member 8 is represented by the product of the rotation circumferential length L per unit surface U and the number of steps.
  • the rotation circumferential length L is the amount of movement in the circumferential direction of the tip of the mountain fold portion 8b between the state in which the rotating member 8 is most extended and the state in which it is most contracted. As shown in FIGS. 3 and 4, the rotation circumferential length L is a distance between a set of obtuse angles in a direction perpendicular to the central axis Z when the unit surface U is a rhombus.
  • the amount of rotation generated by the rotating member 8 can be controlled by the size of the acute angle ⁇ of the unit surface U, the length of the side, and the number of steps.
  • the shape of the unit surface U is not limited to the rhombus as shown in FIGS. 3 and 4, and may be parallelograms in which the lengths of two sets of opposite sides are different from each other.
  • the valley fold 8c expands so that the inclination angle of the valley fold 8c with respect to the parallel 8a approaches 90 °, and the parallel 8a moves away from each other.
  • relative rotation around the central axis Z occurs such that one obtuse angle of each unit surface U is spaced apart from the other obtuse angle in the circumferential direction in two adjacent parallel portions 8a.
  • the torsion of the rotating member 8 is unwound in the process of extending, and the distal end of the rotating member 8 rotates about the central axis Z in the opposite direction to the contraction with respect to the proximal end of the rotating member 8.
  • the operation of the treatment instrument rotating mechanism 1 and the treatment apparatus 100 according to the present embodiment configured as described above will be described.
  • the first handle 41 of the operation unit 4 is pushed and pulled to apply power in the longitudinal direction to the wire 5 connected to the treatment tool 3 to operate the treatment tool 3. Can be made.
  • the base end of the rotating member 8 pulled in the longitudinal direction by the long member 6 is moved to the base end side.
  • the rotating member 8 extends by being displaced. In this extension process, the rotating member 8 is untwisted, and the distal end of the rotating member 8 rotates around the longitudinal axis of the sheath 2 with respect to the proximal end of the rotating member 8, and is fixed to the distal end of the rotating member 8. The rotational force around the longitudinal axis is transmitted to 7.
  • the distal end portion 7 Since the distal end portion 7 is supported so as to be rotatable about the longitudinal axis with respect to the sheath distal end portion 2 a, the distal end portion 7 and the treatment instrument 3 fixed to the distal end portion 7 according to the rotational force from the rotating member 8 are provided. Rotate around the longitudinal axis.
  • the rotation angle of the treatment instrument 3 is determined by the amount of extension of the rotating member 8, that is, the amount of movement of the long member 6 toward the proximal end side. Therefore, the rotation angle of the treatment instrument 3 can be controlled by the rotation angle of the second handle 42.
  • the second handle 42 may be rotated in the reverse direction in order to return the treatment instrument 3 to the initial position.
  • the second handle 42 rotates in the reverse direction
  • the long member 6 moves to the distal end side, and the base end of the rotating member 8 pressed in the longitudinal direction by the long member 6 is displaced to the distal end side, thereby rotating the rotating member 8.
  • Contracts When the rotating member 8 is twisted during the contraction process, the distal end of the rotating member 8 rotates in the opposite direction around the longitudinal axis with respect to the proximal end of the rotating member 8, and the distal end portion 7 and the treatment instrument 3 are in the initial positions. Rotate in the opposite direction toward
  • the wire 5 for operating the treatment instrument 3 includes the distal end portion 7 and the rotating member that constitute the treatment instrument rotating mechanism 1. 8 and the inside of the long member 6 are wired to the operation unit 4, and power is separately applied to the long member 6 for rotating the treatment tool 3 and the wire 5 for operating the treatment tool 3.
  • the treatment tool 3 can be rotated around the longitudinal axis without operating the treatment tool 3.
  • the treatment tool 3 is a grasping forceps
  • the grasping forceps can be rotated while the grasping forceps are opened, and the direction of the grasping forceps when approaching the grasping target site can be easily changed. Can do.
  • the rotation mechanism 1 for a treatment tool with high versatility can be provided by using the rotation member 8 as a member which converts the extending force in the longitudinal direction into rotation.
  • the length and outer diameter of the rotation member 8 must be designed in accordance with the dimensions of the treatment apparatus.
  • the rotating member 8 can be easily designed so that the amount of rotation of the tip with respect to the amount of expansion and contraction in the longitudinal direction becomes a desired amount and satisfies the dimensional requirements.
  • the conversion from the telescopic motion to the rotational motion is possible with a single component, and no complicated assembly with other members is required.
  • the outer diameter of the sheath 2 is about 3 mm
  • the maximum outer diameter ⁇ of the rotating member 8 is about 2 mm or less. It is required to be.
  • the maximum outer diameter ⁇ 2 mm
  • the length of one side of the unit surface U is 1 mm.
  • ⁇ is the outer diameter of the wire 5
  • the rotation angle of the treatment tool 3 is preferably 180 ° or more from the viewpoint of the accessibility of the treatment tool 3 to the affected area.
  • the rotation circumferential length L ′ between the point G 1 and the point A 1 only needs to be half of the total circumferential length of the rotating member 8.
  • the rotating circumferential length L ′ is 3 mm.
  • the rotation member 8 having a substantially hexagonal cylindrical shape has been described.
  • the rotation member 8 may be any arbitrary polygonal cylindrical shape having a triangular shape or more. That is, the parallel part 8a is a polygonal ring of a triangle or more, and three or more mountain folds 8b and valley folds 8c may be provided per step.
  • the wire 5 for operating the treatment instrument 3 is arranged inside the distal end portion 7, the rotating member 8 and the long member 6, but instead of this, the wire 5 is You may arrange
  • FIG. 8 the wire 5 connected to the treatment instrument 3 passes through the hole 7 a provided at a position eccentric in the radial direction from the central axis of the distal end portion 7, and then from the inside of the distal end portion 7 to the outside. And may be guided to the operation unit 4 through a cylindrical gap between the rotary member 8 and the long member 6 and the sheath 2.
  • a solid member can be used as the long member 6 instead of a tubular member.
  • the rotating member 8 is contracted in the initial state, and the treatment instrument 3 is rotated using the elimination of the twist when the rotating member 8 is extended.
  • the rotating member 8 may be extended, and the treatment tool 3 may be rotated by using a twist when the rotating member 8 contracts.
  • the rotating member 8 is disposed along the longitudinal direction between the sheath 2 and the sheath tip 2a, and the sheath 2, the rotating member 8, and the sheath tip 2a are mutually connected. Fixed.
  • the long member 6 penetrates through the rotating member 8, and the distal end portion 7 is fixed to the distal end of the long member 6.
  • the distal end portion 7 presses the sheath distal end portion 2a and the rotating member 8 toward the proximal end side by the movement of the long member 6 toward the proximal end side to contract the rotating member 8, and the rotating member is twisted by the rotating member 8 at the time of contraction.
  • the sheath tip 2a fixed to 8 rotates.
  • the distal end portion 7 is configured to rotate integrally with the sheath distal end portion 2a by friction between the outer surface of the distal end portion 7 and the inner surface of the fitting hole 2b.
  • the grasping forceps is illustrated as the treatment tool 3, but any other kind of treatment tool may be employed.
  • a treatment tool having a joint may be adopted as the treatment tool 3 and the joint may be driven by the wire 5.
  • the treatment instrument 3 is indirectly fixed to the distal end of the rotating member 8 via the distal end portion 7. However, instead of this, the distal end portion 7 is omitted and the rotating member is omitted.
  • the treatment tool 3 may be directly fixed to the tip of 8.

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Abstract

処置具用回転機構（１）は、長尺部材（６）と、先端および基端が長尺部材（６）および処置具（３）にそれぞれ固定され、長尺部材（６）から基端に加えられた伸縮力を先端の長手軸回りの回転に変換する筒状の回転部材（８）とを備え、回転部材（８）が、長手軸方向に間隔をあけて配置され長手軸に直交する方向に略平行である複数の環状の平行部（８ａ）と、隣接する平行部（８ａ）間に平行部（８ａ）に沿って周方向に配列され隣接する平行部（８ａ）を接続する直線状の複数の山折部（８ｂ）と、周方向に隣接する山折部（８ｂ）間に設けられ径方向内方に突出する複数の谷折部（８ｃ）とを有し、複数の山折部（８ｂ）が、長手軸に対して相互に同一方向に傾斜する。

Description

処置具用回転機構
　本発明は、処置具用回転機構に関するものである。
　体内に挿入されるコイルシースからなる長尺部材の先端に配置した処置部をワイヤの牽引によって作動させる処置具において、コイルシースの巻き方向とワイヤの撚り方向とを一致させることで、牽引力によるワイヤの撚りの戻りを利用して、処置部を長尺部材の長手軸回りに回転させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実開昭６４－２６０１７号公報
　しかしながら、特許文献１の技術では、処置部を作動させた状態、例えば、処置部が把持鉗子である場合には把持鉗子を閉じた状態としなければ、処置部を回転させることができないという不都合がある。このため、処置部を作動させない状態で処置対象部に対するアプローチの方向を変更する場合にはこの技術は使用できない。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、長尺部材の先端の処置部を作動させることなく、処置部を長尺部材の長手軸回りに回転させることができる処置具用回転機構を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明の一態様は、長手軸を有する長尺部材と、該長尺部材と該長尺部材の先端側に配置される処置具との間に前記長手軸方向に配置されて先端および基端が前記長尺部材および前記処置具にそれぞれ固定され、前記長尺部材の前記長手軸方向の移動によって伸縮可能であるとともに前記長尺部材から前記基端に加えられた伸縮力を前記先端の前記長手軸回りの回転に変換する筒状の回転部材とを備え、該回転部材が、前記長手軸方向に相互に間隔をあけて配置され前記長手軸に直交する方向に略平行である少なくとも２つの環状の平行部と、隣接する２つの前記平行部の間に該平行部に沿って周方向に配列され前記隣接する２つの平行部を接続する直線状の複数の山折部と、前記周方向に隣接する２つの前記山折部の間に設けられ前記回転部材の収縮に伴って径方向内方に突出する複数の谷折部とを有し、前記複数の山折部が、前記長手軸に対して相互に同一方向に傾斜する処置具用回転機構である。
　本態様によれば、長尺部材の移動によって回転部材の基端に長手軸方向の収縮力が加えられると、回転部材が長手軸方向に収縮しながらねじれることで収縮力が回転部材の先端を長手軸回りに回転させる力に変換され、回転部材の先端に固定されている処置具が長手軸回りに回転させられる。
　具体的には、回転部材は、谷折部が径方向内方に突出するように折れて複数の平行部が相互に近接する方向に移動することで長手軸方向に収縮する。このときに、平行部に対する山折部の傾斜角度が小さくなるにつれて山折部の基端に対して先端が周方向に離間する方向に変位することで、基端側の平行部に対して先端側の平行部が長手軸回りに回転する。これにより、回転部材に長手軸回りのねじれが発生して回転部材の基端に対して回転部材の先端が回転し、処置具が回転する。
　一方、長尺部材の移動によって回転部材の基端に長手軸方向の伸長力が加えられると、回転部材が長手軸方向に伸長しながらねじれが解消されることで、伸長力が収縮時とは逆方向の回転力に変換され、処置具が長手軸回りに逆方向に回転させられる。
　この場合に、処置具に接続され該処置具を作動させる動力を供給する動力供給部材を、処置具を長手軸回りに回転させる機構とは独立に設けることができる。したがって、処置具を作動させることなく処置具を長手軸回りに回転させることができる。
　上記態様においては、前記回転部材は、１組の対辺が前記長手軸に直交する方向に略平行となるように前記周方向に連続して配列され、１組の対角が９０°未満である平行四辺形状の複数の単位面を有し、各前記平行部が、前記複数の単位面の前記１組の対辺のうち、前記周方向に相互に接続された一方の辺から構成され、各前記山折部が、各前記単位面の他の１組の辺から構成され、各前記谷折部が、各前記単位面の長い方の対角線から構成されていてもよい。
　このように、折紙工学における円筒ねじり折り構造を回転部材に適用することで、回転部材の設計を容易にすることができる。
　上記態様においては、前記回転部材が、前記隣接する２つの平行部の間に３以上の前記山折部を有していてもよい。
　このようにすることで、回転部材を略多角筒状に形成することができる。
　上記態様においては、前記平行部が、前記回転部材の両端に設けられていてもよい。
　このようにすることで、回転部材の全長の伸縮が先端の回転に変換されるので、伸縮力から先端の回転への変換効率を向上することができる。
　上記態様においては、前記回転部材の前記山折部および前記谷折部が、前記回転部材の他の部分を構成する材質よりも低硬度の材質から構成されていてもよく、または、前記回転部材の他の部分よりも薄肉に形成されていてもよい。
　このようにすることで、回転部材の伸縮時に山折部および谷折部を優先的に変形させることができる。
　上記態様においては、前記回転部材が、生体適合性を有し弾性変形可能な材質から形成されていてもよい。
　このようにすることで、弾性を利用して収縮した状態と伸長した状態との間で容易に回転部材を変形させることができる。
　本発明によれば、長尺部材の先端の処置部を作動させることなく、処置部を長尺部材の長手軸回りに回転させることができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る処置具用回転機構および処置装置の全体構成図である。 回転部材が収縮している状態の図１の処置装置の先端部を示す図である。 回転部材が伸長している状態の図１の処置装置の先端部を示す図である。 図１の処置具用回転機構の回転部材の展開図である。 図３の展開図における１つの単位面を示す図である。 図１の処置具用回転機構の回転部材のねじれ動作を説明する図である。 回転部材の展開図の設計例である。 図６の展開図からなる回転部材の伸縮動作およびねじれ動作を説明する図である。 処置具の作動用のワイヤの配線の変形例を示す図であり、処置装置の先端部を示す図である。 回転部材が伸長している状態の処置具用回転機構の変形例を示す図であり、処置装置の先端部を示す図である。 回転部材が収縮している状態の処置具用回転機構の変形例を示す図であり、処置装置の先端部を示す図である。
　以下、本発明の一実施形態に係る処置具用回転機構１およびこれを備える処置装置１００について、図面を参照して説明する。
　本実施形態に係る処置装置１００は、図１に示されるように、長尺の管状のシース２と、シース２の先端側に配置された処置具３と、シース２内に配置され処置具３を回転させる処置具用回転機構１と、シース２の基端に接続され処置具３を操作するための操作部４とを備えている。
　処置具３は、例えば把持鉗子であり、処置具３を作動（例えば、開閉）させるための張力を伝達するワイヤ（動力供給部材）５が接続されている。
　処置具用回転機構１は、シース２の長手軸に沿って配置された長尺の管状の長尺部材６と、シース２の先端側に配置され処置具３が固定された筒状の先端部７と、長尺部材６と先端部７との間に設けられた筒状の回転部材８とを備えている。先端部７、回転部材８および長尺部材６の内部には、先端部７の先端面から長尺部材６の基端面まで長手方向に貫通する通路が形成されており、処置具３のワイヤ５は、通路内を通って操作部４まで導かれている。
　長尺部材６は、例えば、シース２の長手軸に沿って配置された管状のワイヤからなり、シース２内で長手方向に移動可能に設けられている。シース２の基端から引き出された長尺部材６の基端部は操作部４に接続され、操作部４に与えられた操作に従って長尺部材６がシース２内で長手方向に移動するようになっている。
　先端部７は、シース２の先端に固定されたシース先端部２ａにシース２の長手軸回りに回転可能に支持されている。例えば、先端部７は、シース先端部２ａに形成された嵌合孔２ｂ内に長手軸方向に嵌合しており、先端部７の外面と嵌合孔２ｂの内面が、相互に滑らかに相対回転するようになっている。
　回転部材８は、連続する１枚のシート状の部材から形成された略多角筒状の部材である。回転部材８は、シース２の長手軸に沿って配置され、回転部材８の先端に先端部７の基端が固定され、回転部材８の基端に長尺部材６の先端が固定されている。回転部材８は、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、長手方向に伸縮可能であり、長尺部材６の先端側への移動によって収縮し、長尺部材６の基端側への移動によって伸長する。
　回転部材８は、収縮の過程においてその中心軸回りのねじれを発生し、伸長の過程においてねじれがほどけるように構成されており、これにより、回転部材８は、長尺部材６から基端に加えられた伸縮力を先端の長手軸回りの回転に変換する。回転部材８の先端の回転が先端部７および処置具３に伝達されることで先端部７および処置具３が一体的にシース２の長手軸回りに回転するようになっている。図２Ｂは、回転部材８の伸長によって、先端部７および処置具３が、図２Ａに示される状態から略９０°回転した状態を示している。回転部材８の具体的な構造については、後述する。
　回転部材８は、生体適合性を有し弾性変形可能な材質、例えば、シリコーンのような樹脂またはステンレス鋼のような金属から形成されている。樹脂製の回転部材８は、例えば３次元プリンタを使用して製造され、金属製の回転部材８は、例えばプレス加工によって製造される。
　操作部４は、ワイヤ５の基端部と接続され処置具３を作動（例えば、開閉）させるための第１ハンドル４１と、長尺部材６の基端部と接続され処置具３を回転させるための第２ハンドル４２とを有している。
　第１ハンドル４１は、長手軸方向に移動可能であり、操作者が第１ハンドル４１を押し引きすることで処置具３が作動するようになっている。
　第２ハンドル４２は、シース２の長手軸回りに回転可能であり、第２ハンドル４２の回転運動を長手軸方向の直線運動に変換するボールねじを介して長尺部材６と接続されている。回転部材８は、初期状態において収縮しており、操作者が第２ハンドル４２を一方向に回転させることで、長尺部材６が基端側へ移動して回転部材８を伸長させ、それによって処置具３が初期位置から回転する。また、操作者が第２ハンドル４２を逆方向に回転させることで、長尺部材６が先端側へ移動して回転部材８を収縮させ、それによって処置具３が初期位置へ戻るように逆方向に回転する。
　なお、図１には、操作者の手動操作によってワイヤ５および長尺部材６に動力を与える操作部４が示されているが、操作部４に代えて、図示しない制御装置からの制御信号に応答してワイヤ５および長尺部材６を電動モータによってそれぞれ駆動する電動駆動部が設けられていてもよい。
　次に、回転部材８の具体的な構造について詳細に説明する。
　回転部材８は、折紙工学における円筒ねじり折り構造を有する。図３に、円筒ねじり折り構造を有する略六角筒状の回転部材８の展開図の例を示す。図３において、実線が山折線であり、破線が谷折線であり、符号Ｚは回転部材８の中心軸を示している。図３に示されるように、回転部材８は、１組の対角αが９０°未満（つまり鋭角）であり、１組の対辺が中心軸Ｚに垂直となるように配列する平行四辺形状の複数の単位面Ｕから構成されている。
　このような展開図を組み立てると、図４に示されるように、周方向に連続して配列された複数の単位面Ｕの、中心軸Ｚに垂直な辺からそれぞれ形成される複数の多角環状の平行部８ａと、単位面Ｕの、中心軸Ｚに対して傾斜する辺からそれぞれ構成される複数の直線状の山折部８ｂと、単位面Ｕの長い方の対角線からそれぞれ構成される複数の直線状の谷折部８ｃとを有する回転部材８が得られる。図１から図５には、一例として、六角環状の５個の平行部８ａと、１段当たり６個の山折部８ｂおよび６個の谷折部８ｃとを有する略六角筒状の回転部材８が示されている。また、図２Ａおよび図２Ｂには、図面が煩雑になることを防ぐために、符号８ｂ，８ｃは、１つの段の山折部および谷折部にのみ付している。
　平行部８ａは、中心軸Ｚ（すなわち、長尺部材６およびシース２の長手軸）に直交する方向に略平行であり、中心軸Ｚ方向に相互に間隔をあけて配列している。平行部８ａの数は、２以上であり、任意の数まで増やすことができる。平行部８ａは、回転部材８の全長が伸縮して先端の回転の発生に寄与するように、回転部材８の両端に設けられていることが好ましい。
　中心軸Ｚ方向に隣接する２つの平行部８ａ間の１つの段には、複数の山折部８ｂが、平行部８ａに沿って周方向に間隔をあけて配列している。各山折部８ｂは、中心軸Ｚに対して傾斜しており、隣接する２つの平行部８ａの角同士を接続している。展開図において全ての段における山折部８ｂが、相互に平行となるように中心軸Ｚに対して同一角度で同一方向に傾斜しており、立体構造の回転部材８の全ての段における山折部８ｂが中心軸Ｚに対して同一角度で同一方向に傾斜している。
　周方向に隣接する２つの山折部８ｂの間には、径方向内方に突出し一方の山折部８ｂの先端と他方の山折部８ｂの基端とを接続する谷折部８ｃが設けられている。
　山折部８ｂおよび谷折部８ｃは、回転部材８の他の部分の剛性よりも低い剛性を有し、回転部材８に中心軸Ｚ方向の伸縮力が作用したときに山折部８ｂおよび谷折部８ｃが他の部分よりも優先的に変形するように構成されている。例えば、山折部８ｂおよび谷折部８ｃは、回転部材８の他の部分の材質よりも低い硬度の材質から形成されるか、または、回転部材８の他の部分よりも薄肉に形成される。例えば、シリコーンから形成される回転部材８の場合、山折部８ｂおよび谷折部８ｃに硬度２３°のシリコーンを使用し、その他の部分に硬度６０°のシリコーンを使用することができる。
　このような円筒ねじり折り構造を有する回転部材８は、谷折部８ｃが径方向内方に突出するように折れて平行部８ａに対する谷折部８ｃの傾斜角度が０°に近付き、それに伴って平行部８ａが相互に近接する方向に移動することで、中心軸Ｚ方向に収縮する。この収縮の過程において、中心軸Ｚ方向に隣接する２つ平行部８ａに着目したときに、平行部８ａに対する山折部８ｂの傾斜角度が小さくなるにつれて、山折部８ｂの基端に対して山折部８ｂの先端が周方向に離間して単位面Ｕの先端側の鈍角が基端側の鈍角に周方向に接近し、先端側の平行部８ａには基端側の平行部８ａに対して中心軸Ｚ回りの回転が生じる。
　図３の例では、収縮の過程において、点Ｅ１が点Ｄ２に向かって移動し、点Ｄ２が点Ｃ３に向かって移動し、点Ｃ３が点Ｂ４に向かって移動し、点Ｂ４が点Ａ５に向かって移動する。したがって、回転部材８が最も収縮した状態では、図３および図５に示されるように、点Ｅ１が点Ａ５に一致する。
　回転部材８の基端に対する先端の中心軸Ｚ回りの回転角度は、１単位面Ｕ当たりの回転周長Ｌと段の数との積で表される。回転周長Ｌは、回転部材８が最も伸長した状態と最も収縮した状態との間での山折部８ｂの先端の周方向における移動量である。図３および図４に示されるように、回転周長Ｌは、単位面Ｕがひし形である場合には、中心軸Ｚに垂直な方向における一組みの鈍角間の距離である。このように、単位面Ｕの鋭角αの大きさおよび辺の長さ、ならびに段の数によって、回転部材８が発生する回転量を制御することができる。
　なお、単位面Ｕの形状は、図３および図４に示されるようなひし形に限定されるものではなく、２組の対辺の長さが相互に異なる平行四辺形であってもよい。
　回転部材８が収縮した状態から伸長する過程においては、平行部８ａに対する谷折部８ｃの傾斜角度が９０°に近付くように谷折部８ｃが広がり平行部８ａが相互に離間する方向に移動する。このときに、隣接する２つの平行部８ａには、各単位面Ｕの一方の鈍角が他方の鈍角から周方向に離間するような中心軸Ｚ回りの相対回転が生じる。その結果、伸長する過程で回転部材８のねじれがほどけ、回転部材８の基端に対して回転部材８の先端が、収縮時とは逆方向に中心軸Ｚ回りに回転する。
　次に、このように構成された本実施形態に係る処置具用回転機構１および処置装置１００の作用について説明する。
　本実施形態に係る処置装置１００によれば、操作部４の第１ハンドル４１を押し引きすることで、処置具３に接続されているワイヤ５に長手方向の動力を与えて処置具３を作動させることができる。
　一方、操作部４の第２ハンドル４２を回転させることで長尺部材６を基端側へ移動させると、長尺部材６によって長手方向に牽引された回転部材８の基端が基端側へ変位することで回転部材８が伸長する。この伸長の過程において回転部材８のねじれがほどけ、回転部材８の基端に対して回転部材８の先端がシース２の長手軸回りに回転し、回転部材８の先端に固定されている先端部７に長手軸回りの回転力が伝達される。先端部７は、シース先端部２ａに対して長手軸回りに回転可能に支持されているので、回転部材８からの回転力に従って先端部７および該先端部７に固定されている処置具３が長手軸回りに回転する。
　ここで、処置具３の回転角度は、回転部材８の伸長量、すなわち長尺部材６の基端側への移動量によって決まる。したがって、第２ハンドル４２の回転角度によって処置具３の回転角度を制御することができる。
　処置具３を回転させた後、処置具３を初期位置に戻すためには、第２ハンドル４２を逆方向に回転させればよい。第２ハンドル４２が逆方向に回転すると、長尺部材６が先端側へ移動し、長尺部材６によって長手方向に押圧された回転部材８の基端が先端側へ変位することで回転部材８が収縮する。この収縮の過程において回転部材８にねじれが生じることで、回転部材８の基端に対して回転部材８の先端が長手軸回りに逆方向に回転し、先端部７および処置具３が初期位置へ向かって逆方向に回転する。
　このように、本実施形態に係る処置具用回転機構１および処置装置１００によれば、処置具３を作動させるためのワイヤ５は、処置具用回転機構１を構成する先端部７、回転部材８および長尺部材６の内部を通って操作部４まで配線されており、処置具３を回転させるための長尺部材６と処置具３を作動させるためのワイヤ５に別々に動力を与えることができる。したがって、処置具３を作動させることなく、処置具３を長手軸回りに回転させることができるという利点がある。例えば、処置具３が把持鉗子である場合には、把持鉗子を開いた状態のまま当該把持鉗子を回転させることができ、把持対象部位にアプローチする際の把持鉗子の方向を容易に変更することができる。
　また、長手方向の伸長力を回転に変換する部材として、回転部材８を使用することによって、汎用性の高い処置具用回転機構１を提供することができるという利点がある。すなわち、様々な長さおよび太さの処置装置に処置具用回転機構１を搭載する際には、処置装置の寸法に応じた回転部材８の長さおよび外径の設計が必要となる。回転部材８は、長手方向の伸縮量に対する先端の回転量が所望量となるように、かつ、寸法の要求を満たすように、容易に設計することができる。
　さらに、伸縮運動から回転運動への変換が単一の部品で可能であり、他の部材との複雑な組み立てが不要である。
　図６および図７は、回転部材８の具体的な設計例を示している。
　内視鏡や医療用マニピュレータのチャネル内に挿入して使用される処置装置１００の場合、シース２の外径は３ｍｍ程度であり、回転部材８の最大外径Φは、２ｍｍ程度またはそれ以下であることが要求される。図６および図７の略六角筒状の回転部材８において、最大外径Φ＝２ｍｍであり、単位面Ｕの１辺の長さは１ｍｍである。
　回転部材８と該回転部材８の内部を通る処置具３の作動用のワイヤ５とが長手方向に相対移動することができるように、回転部材８の谷折部８ｃとワイヤ５の外面との間に隙間を確保する必要がある。このような要求を満たすためには、下式を満足すればよい。下式において、φはワイヤ５の外径であり、ｄは単位面Ｕの、中心軸Ｚに垂直な１辺の長さであり、本例においてｄ＝１ｍｍである。
　Φ　－　（ｄ÷２）×２　≧　φ
　また、処置具３の回転角度は、患部への処置具３のアクセス性の観点から、１８０°以上であることが好ましい。１８０°の回転角度を得るためには、点Ｇ１と点Ａ１との間の回転周長Ｌ’が、回転部材８の全周長の半分であればよい。本例の場合、回転部材８の全周長は６ｍｍであるので、回転周長Ｌ’は３ｍｍである。
　本実施形態においては、略六角筒状の回転部材８について説明したが、回転部材８は、三角以上の任意の略多角筒状であればよい。すなわち、平行部８ａが三角以上の多角環状であり、１段当たり３以上の山折部８ｂおよび谷折部８ｃが設けられていればよい。
　本実施形態においては、処置具３を作動させるためのワイヤ５が先端部７、回転部材８および長尺部材６の内部に配置されていることとしたが、これに代えて、ワイヤ５が、先端部７、回転部材８および長尺部材６の外部に配置されていてもよい。
　例えば、図８に示されるように、処置具３に接続されたワイヤ５が、先端部７の中心軸から径方向に偏心した位置に設けられた孔７ａを通って先端部７の内部から外部へ引き出され、回転部材８および長尺部材６とシース２との間の円筒状の隙間を通って操作部４まで導かれていてもよい。本変形例においては、長尺部材６として、管状の部材ではなく、中実の部材を使用することができる。
　本実施形態においては、初期状態において回転部材８が収縮しており、回転部材８の伸長時のねじれの解消を利用して処置具３を回転させることとしたが、これに代えて、初期状態において回転部材８が伸長しており、回転部材８の収縮時のねじれを利用して処置具３を回転させるように構成されていてもよい。
　例えば、図９Ａおよび図９Ｂに示されるように、シース２とシース先端部２ａとの間に回転部材８が長手方向に沿って配置され、シース２、回転部材８およびシース先端部２ａが相互に固定される。長尺部材６は回転部材８内を貫通し、長尺部材６の先端に先端部７が固定されている。長尺部材６の基端側への移動によって先端部７がシース先端部２ａおよび回転部材８を基端側へ押圧して回転部材８を収縮させ、収縮時の回転部材８のねじれによって回転部材８に固定されているシース先端部２ａが回転する。先端部７は、先端部７の外面と嵌合孔２ｂの内面との間の摩擦によってシース先端部２ａと一体的に回転するように構成される。
　本実施形態においては、処置具３として把持鉗子を例示したが、他の任意の種類の処置具を採用してもよい。また、処置具３として、関節を有する処置具を採用し、ワイヤ５によって関節を駆動してもよい。
　また、本実施形態においては、回転部材８の先端に先端部７を介して間接的に処置具３が固定されていることとしたが、これに代えて、先端部７を省略し、回転部材８の先端に直接、処置具３が固定されていてもよい。
１　処置具用回転機構
２　シース
２ａ　シース先端部
２ｂ　嵌合孔
３　処置具
４　操作部
４１，４２　ハンドル
５　ワイヤ
６　長尺部材
７　先端部
８　回転部材
８ａ　平行部
８ｂ　山折部
８ｃ　谷折部
１００　処置装置
Ｕ　単位面

Claims (7)

  1. 　長手軸を有する長尺部材と、
    　該長尺部材と該長尺部材の先端側に配置される処置具との間に前記長手軸方向に配置されて先端および基端が前記長尺部材および前記処置具にそれぞれ固定され、前記長尺部材の前記長手軸方向の移動によって伸縮可能であるとともに前記長尺部材から前記基端に加えられた伸縮力を前記先端の前記長手軸回りの回転に変換する筒状の回転部材とを備え、
    　該回転部材が、
    　前記長手軸方向に相互に間隔をあけて配置され前記長手軸に直交する方向に略平行である少なくとも２つの環状の平行部と、
    　隣接する２つの前記平行部の間に該平行部に沿って周方向に配列され前記隣接する２つの平行部を接続する直線状の複数の山折部と、
    　前記周方向に隣接する２つの前記山折部の間に設けられ前記回転部材の収縮に伴って径方向内方に突出する複数の谷折部とを有し、
    　前記複数の山折部が、前記長手軸に対して相互に同一方向に傾斜する処置具用回転機構。
  2. 　前記回転部材は、１組の対辺が前記長手軸に直交する方向に略平行となるように前記周方向に連続して配列され、１組の対角が９０°未満である平行四辺形状の複数の単位面を有し、
    　各前記平行部が、前記複数の単位面の前記１組の対辺のうち、前記周方向に相互に接続された一方の辺から構成され、
    　各前記山折部が、各前記単位面の他の１組の辺から構成され、
    　各前記谷折部が、各前記単位面の長い方の対角線から構成されている請求項１に記載の処置具用回転機構。
  3. 　前記回転部材が、前記隣接する２つの平行部の間に３以上の前記山折部を有する請求項１または請求項２に記載の処置具用回転機構。
  4. 　前記平行部が、前記回転部材の両端に設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の処置具用回転機構。
  5. 　前記回転部材の前記山折部および前記谷折部が、前記回転部材の他の部分を構成する材質よりも低硬度の材質から構成されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の処置具用回転機構。
  6. 　前記回転部材の前記山折部および前記谷折部が、前記回転部材の他の部分よりも薄肉に形成されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の処置具用回転機構。
  7. 　前記回転部材が、生体適合性を有し弾性変形可能な材質から形成されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の処置具用回転機構。
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