WO2018235203A1 - マニピュレータとその関節構造 - Google Patents

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WO2018235203A1
WO2018235203A1 PCT/JP2017/022894 JP2017022894W WO2018235203A1 WO 2018235203 A1 WO2018235203 A1 WO 2018235203A1 JP 2017022894 W JP2017022894 W JP 2017022894W WO 2018235203 A1 WO2018235203 A1 WO 2018235203A1
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joint
shafts
rolling
disposed
shaft
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PCT/JP2017/022894
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香由 木村
修哉 城ケ崎
裕行 高山
紀明 山中
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オリンパス株式会社
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    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears

Definitions

  • the present invention relates to a manipulator and its joint structure.
  • a first member and a second member swinging relative to the first member are brought into rolling contact with gears fixed to both members, and the two axes of both gears are connected by a link, so that two axes
  • a joint structure of a manipulator in which a pulley is disposed, and a wire for driving a distal end side mechanism is spanned between pulleys so as to meander a wire see, for example, Patent Document 1.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is an object of the present invention to provide a manipulator capable of improving rigidity against bending force applied to the shaft of a pulley and applying sufficient traction to a wire and its joint structure.
  • One aspect of the present invention includes two swinging members swingably connected via rolling contact, and two or more mutually parallel shafts constituting two or more bending joints between the swinging members.
  • a pulley rotatably supported about the longitudinal axis of each of the shafts, and a pulley on which a wire is wound and which is bridged between the two adjacent shafts so as to be pivotally mounted about the longitudinal axis of each of the shafts
  • a manipulator comprising: at least one link member, the link member including two supporting portions disposed at positions sandwiching the pulley in the longitudinal direction, and a connecting portion connecting the supporting portions to each other Joint structure.
  • one bending joint portion formed by the shaft of the one rocking member causes one or more of the one rocking member to move relative to the one rocking member.
  • the link member is rocked, and the other rocking member is rocked with respect to the link member by another bending joint portion formed by the shaft of the other rocking member.
  • the pulley on which the wire is wound is pushed radially by the pulling force, and a bending force acts on the shaft supporting the pulley.
  • the link member which is bridged between the two shafts and pivotally attached about the longitudinal axis of each shaft is disposed on the both sides in the longitudinal direction of the pulley and the support portion The bending force acts between the support points of the two supporting portions of the link member integrated by the connecting portion. That is, since the shaft is supported in a double beam shape and is subjected to a bending force between two supporting points, the rigidity against the bending force can be improved and a sufficient pulling force can be applied to the wire.
  • the rocking members are provided with rolling portions to be in rolling contact with each other, the shaft is disposed at two positions of the rolling centers of the rolling portions, and a single link member is provided. It is also good. In this way, when the two rocking members roll their rolling parts into rolling contact and are rocked relative to each other, the length of the single link member stretched across the two shafts rolls. It is rocked while maintaining contact.
  • the swing angle of the entire joint is distributed by the swing angles of the two bending joints formed by the two shafts, and the respective swing angles are suppressed to be small, and the interference between the swing members is relatively large while being suppressed. It can be rocked at an angle.
  • each above-mentioned rocking member makes rolling contact mutually
  • the above-mentioned shaft is arranged in three rolling centers of each above-mentioned rolling part and these middle,
  • two link members pivotally connected to each other, each link member being swingably attached to the shaft disposed at the rolling center of one of the swing members.
  • the rolling portion of the other swinging member may be in rolling contact.
  • the distal shaft supported by the distal link member is translated by the distal link member about the longitudinal axis of the intermediate shaft while maintaining the distance between the shafts. Since the link member on the base end is in rolling contact with the rolling portion of the swinging member on the tip end, when the shaft on the tip end is translated, it is swung against the swinging member on the tip end by rolling contact.
  • the swing angle of the entire joint is distributed by the swing angles of the three bending joints constituted by the three shafts, and the respective swing angles are suppressed to a small value, and between the swing members It can be rocked at a relatively large angle while suppressing interference.
  • each of the support portions may be disposed at a position where one of the swinging members is sandwiched in the longitudinal axis direction.
  • the rocking member is disposed between the supporting portions of the link member whose rigidity is enhanced by connecting the two supporting portions by the connecting portion, and the bending force applied to the rocking member is also rigid. Can be received in an elevated position.
  • a first joint and a second joint including the grasping portion at the distal end of the elongated insertion portion and having the above-described joint structure disposed in series between the insertion portion and the grasping portion.
  • a manipulator comprising a joint, wherein the most distal end of the first joint is pivotable at an angle larger than that of the second joint in a direction opposite to the proximal second joint.
  • the proximal second joint is bent in a direction away from the visual field, and the distal first joint is It can be bent back in the field of view, and it is avoided that the field of vision of the endoscope is occupied by the manipulator, and the grasping portion of the tip of the manipulator and the target region grasped by the grasping portion are observed. It can be made easy.
  • a third joint which is adjacent to the first joint or the second joint and which can be rocked in a direction perpendicular to the rocking direction of the first joint and the second joint;
  • the following conditional expression may be satisfied.
  • X1 distance between the first joint and the second joint
  • X2 distance between the first joint and the proximal end of the grip portion
  • X3 the third joint and the first joint or the second It is the distance to the closer one of the joints.
  • the angle of the tip of the curved needle gripped by the grip portion is changed from the first joint to the third joint, and punctured at an angle of 80 ° to 90 ° with respect to the target site,
  • the needle can be moved along a trajectory that is rotated according to the curvature of the needle.
  • the second joint may be rockable by 45 ° or more.
  • shaft of a pulley is improved, and it is effective in the ability to apply sufficient traction force to a wire.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram which shows the use condition of the manipulator of FIG. 1 inserted in the overtube of FIG. 7 with the endoscope.
  • FIG. 1 It is a schematic perspective view which shows the modification of the axial structure of the manipulator of FIG.
  • FIG. 1 It is a typical perspective view which shows the other modification of the axial structure of the manipulator of FIG.
  • FIG. 11 shows an example of the link member with which the joint structure of FIG. 11 is equipped.
  • FIG. 12 is a partially broken side view showing a link member provided with a modification of the connecting portion in the joint structure of FIGS. 2 and 11; It is a front view of the link member of FIG. FIG. 12 is a partially broken side view showing a link member provided with another modification of the connecting portion in the joint structure of FIGS. 2 and 11; FIG. 12 is a longitudinal cross-sectional view showing a link member provided with another modification of the connecting portion in the joint structure of FIGS. 2 and 11;
  • the manipulator 100 according to a first embodiment of the present invention and its joint structure 1 will be described below with reference to the drawings.
  • the manipulator 100 according to the present embodiment includes the grip portion 120 at the tip of the elongated insertion portion 110 and a plurality of joints 131, 132, 133 between the insertion portion 110 and the grip portion 120. In series.
  • the joints 131, 132, and 133 are configured such that the first member (swinging member) 2 disposed on the distal end side with respect to the second member (swinging member) 3 disposed on the proximal end side It is a bending joint that is pivoted about axes A, B and C perpendicular to the axis.
  • a first joint 131 which swings the first member 2 relative to the second member 3 about a predetermined axis A in order from the front end side, and a second which swings the axis B parallel to the axis A of the first joint 131
  • the joint 132 and the third joint 133 pivoted about the axis C disposed in a positional relationship of torsion with the axis B of the second joint 132 are provided.
  • the gripping portion 120 relatively swings the pair of gripping pieces 121 about the axis D orthogonal to the longitudinal axis to open and close the opposing gripping surfaces, thereby gripping an object, for example, a curved needle, between the gripping surfaces. It is supposed to
  • the first joint 131 and the second joint 132 can mutually bend the first member 2 in opposite directions with respect to the second member 3, and the following conditional expression (1) is satisfied.
  • X2 ⁇ X1> X3 (1)
  • X1 distance between the first joint 131 and the second joint 132
  • X2 distance between the first joint 131 and the proximal end of the grip portion 120
  • X3 third joint 133 and first joint 131 or second joint It is the distance to the near side of 132.
  • the joint structure 1 of each joint 131, 132, 133, as shown in FIGS. 2 to 5, includes a first member 2, a second member 3, and two bending joints 4 between them.
  • a parallel shaft 51, 52, a single link member 6, and pulleys 71, 72 rotatably mounted on the shafts 51, 52 are provided.
  • reference numeral 8 is a collar for rotatably attaching the pulleys 71 and 72 to the shafts 51 and 52, respectively.
  • reference numeral 9 is a stopper for fixing the shafts 51 and 52 to the link member 6.
  • the 1st member 2 is provided with the 1st gear part (rolling part) 21 formed in a part of peripheral direction around shaft 51 arranged at one end, as shown in Drawing 3 and Drawing 5.
  • the second member 3 includes a second gear portion (rolling portion) 31 which is formed in a part of the circumferential direction around the shaft 52 disposed at one end and which meshes with the first gear portion 21. Further, the second member 3 is formed on the opposite side of the second gear portion 31 so as to be able to swing in the direction orthogonal to the rotation axis of the second gear portion 31, the second gear portion 31 and the gear portion And a connecting portion 33 that connects the two.
  • the link member 6 is rotatably mounted around the shafts 51 and 52 as shown in FIGS. 2 and 3. Further, the link member 6 includes two flat plate-like support portions 61 rotatably attached to both ends of the two shafts 51 and 52, and both end portions in the width direction in the vicinity of the longitudinal center of the support portion 61. And a connecting portion 62 to be connected.
  • the link member 6 has a ring-shaped closed cross-sectional shape near the center in the longitudinal direction, so that the two support portions 61 do not move relative to each other. It is designed to support with high rigidity.
  • circumferential grooves in which wires 10a and 10b for driving a mechanism disposed on the distal end side of the joints 131, 132 are wound around the pulleys 71 and 72, respectively. 11 are provided.
  • the number of circumferential grooves 11 varies depending on the number of mechanisms disposed on the tip side.
  • one wire 10a is wound so as to meander alternately in the circumferential groove 11 of one of the two pulleys 71 and 72
  • the other wire 10b is of the two pulleys 71 and 72.
  • the other circumferential groove 11 is wound so as to meander alternately in the opposite direction to the one wire 10a.
  • the connecting portions 33 and 62 of the second member 3 and the link member 6 pass through the two operation wires 11a and 11b whose front end is fixed to the first member 2 Through holes 33a and 62a are provided.
  • the operation wires 11a and 11b are provided for each of the joints 131, 132, and 133.
  • the second member 3 is swung with respect to the first member 2 by the sum of the swing angle of the link member 6 with respect to the first member 2 and the swing angle of the second member 3 with respect to the link member 6 Be
  • the relative swing angle between the adjacent first member 2 and the link member 6 and between the link member 6 and the second member 3 is kept small to avoid interference, while the second member 3 with respect to the first member 2 is avoided.
  • the link member 6 is long by the two supporting portions 61 supporting the both ends of the two shafts 51 and 52 and the connecting portion 62 connecting them.
  • the cross section at the central position in the direction is configured as a closed ring. This significantly increases the stiffness compared to the prior art joint structure without the coupling portion 62.
  • the pulleys 71 and 72 are disposed on the shafts 51 and 52 disposed between the two supporting portions 61 of the link member 6 thus having high rigidity.
  • the bending force acts on the shafts 51 and 52 from different directions by the plurality of wires 10a and 10b, but the highly rigid link member 6 prevents the shafts 51 and 52 from falling down.
  • the shafts 51 and 52 and the link member 6 can be maintained in a healthy state even if a large pulling force is applied to the wires 10a and 10b. Therefore, a large gripping force can be generated by the gripping unit 120, and an object such as a curved needle can be gripped more reliably.
  • the first member 2 and the second member 3 are disposed between the two supporting portions 61 of the link member 6, the first member 2 is provided. Even when external forces in various directions act on the grip portion 120, the high rigidity of the link member 6 can advantageously prevent the shafts 51 and 52 from falling down more reliably.
  • the first joint 131 and the second joint 132 are bent in opposite directions, so that the following effects can be obtained. That is, as shown in FIG. 7, the manipulator 100 according to the present embodiment is inserted into each of two lumens 142 among the three lumens 141 and 142 provided in the overtube 140 and is inserted into the other lumen 141. It is used with the endoscope 150.
  • the second joint 132 is curved in a direction out of the field of view of the endoscope 150 projected from the tip of the overtube 140, and in a direction to return the grip 120 into the field of view.
  • the manipulator 100 is prevented from blocking the field of view of the endoscope 150, and treatment is performed on the target site while observing the grasping unit 120 and the target site using the endoscope 150. be able to.
  • the grip portion 120 can always be captured within the field of view of the endoscope 150, and the length of the hard portion is kept to the shortest.
  • the first joint 131 and the second joint 132 can move the grip 120 to a desired position.
  • the manipulator 100 according to the present embodiment is applied to a needle holder that operates a curved needle, the posture of the curved needle is changed using the first joint 131, the second joint 132, and the third joint 133, and the target site is obtained.
  • the posture of the curved needle can be adjusted to be 80 ° to 90 °, and the target tissue can be sutured by rotating the needle in accordance with the curvature of the needle.
  • first joint 131 and the second joint 132 are flexed joints bent in opposite directions along the same plane, but instead of this, the first joint 131 to the third joint 133
  • the arrangements may be interchanged as shown in FIGS.
  • the joint structure 101 includes three shafts 51, 52, 53 parallel to each other, and two link members 63, 64.
  • the shafts 51, 52 and 53 will be referred to as the first shaft 51, the second shaft 52 and the third shaft 53 from the tip side.
  • the link members 63 and 64 will be referred to as the first link member 63 and the second link member 64 from the front end side.
  • the first link member 63 and the second link member 64 are pivotably connected to each other by a second shaft 52.
  • the first link member 63 is rotatably attached to the first shaft 51 and the second shaft 52, and has a gear portion (rolling portion) 63a meshing with the second gear portion 31 of the second member 3 at one end.
  • the second link member 64 is rotatably mounted around the second shaft 52 and the third shaft 53, and is a gear that meshes with the first gear portion 21 of the first member 2.
  • a portion (rolling portion) 64a is provided at one end.
  • the first link member 63 penetrates the first shaft 51 and the second shaft 52 in the thickness direction, and the gear portion at one end A first gear portion 21 of the first member 2 and a plurality of pulleys 71 and 72 are axially interposed between a flat plate-like first support portion (support portion) 63 b having a 63 a and the first support portion 63 b.
  • a second support portion (support portion) 63c which is disposed and attached to the end portions of the first shaft 51 and the second shaft 52, and a connecting portion 63d connecting these are provided.
  • the reference numeral 65 is disposed so as to penetrate the first shaft 51 in the plate thickness direction and sandwich a single pulley 71 between the first shaft 51 and the first support portion 63 b in the axial direction. Is a flat support member attached to the In FIG. 12, the first support portion 63b and the second support portion 63c are shown separately, and the connection portion 63d is not shown.
  • the second link member 64 also has the same structure as the first link member 63, and the second shaft 52 and the third shaft 53 are penetrated in the thickness direction, and a flat plate-shaped first member having a gear portion 64a at one end
  • the second gear 52 and the plurality of pulleys 72 and 73 of the second member 3 are axially interposed between the support 64 b and the first support 64 b, and the second shaft 52 and the third shaft 53 are disposed.
  • reference numeral 66 is disposed to penetrate the third shaft 53 in the plate thickness direction and sandwich a single pulley 73 between the third shaft 53 and the second support portion 64 c in the axial direction. Is a flat support member attached to the
  • through holes 63 e and 64 e through which the two operation wires 11 a and 11 b pass are formed in the connecting portions 63 d and 64 d of the first link member 63 and the second link member 64. It is equipped. Further, as shown in FIG. 17, one wire 10a is wound so as to meander alternately in the circumferential groove 11 of one of the three pulleys 71, 72, 73, and the other wire 10b is three. The other circumferential groove 11 of the pulleys 71, 72, 73 is wound so as to meander alternately in the opposite direction to the one wire 10a.
  • the first member 2 is swung relative to the second member 3 by pulling one of the two operation wires 11a and 11b. Then, the gear portion 64a of the second link member 64 meshing with the first gear portion 21 provided in the first member 2 rolls around the longitudinal axis of the first shaft 51, and the second member provided in the second member 3 The gear portion 63 a of the first link member 63 meshing with the gear portion 31 rolls around the longitudinal axis of the third shaft 53.
  • the second shaft 52 is translated about the longitudinal axis of the third shaft 53 by the swing of the second link member 64, and the second shaft 52 is translated by the swing of the first link member 63. It is further translated about the longitudinal axis of Thus, the second link member 64 with respect to the second member 3, the first link member 63 with respect to the second link member 64, and the first member 2 swing in the same direction with respect to the first link member 63. .
  • the first member 2 has a swing angle of the second link member 64 with respect to the second member 3 with respect to the second member 3, a swing angle of the first link member 63 with respect to the second link member 64, and the first It is swung only by the sum of the swing angle of the first member 2 with respect to the link member 63.
  • the second member 3 can be swung at a large swing angle with respect to the first member 2. That is, the second member 3 is largely rocked with respect to the first member 2 while suppressing the rocking angle between the adjacent first member 2, the link members 63, 64 or the second member 3 small to avoid interference. It has the advantage of being able to
  • the link members 63 and 64 are positioned so as to axially sandwich the first gear portion 21 or the second gear portion 31 and the plurality of pulleys 71, 72 and 73. Since the flat support portions 63b, 63c, 64b and 64c are disposed and the support portions 63b, 63c, 64b and 64c are connected by the connecting portions 63d and 64d, the link members 63 and 64 have high rigidity. Thus, there is an advantage that the falling of the shafts 51, 52, 53 due to the wires 10a, 10b can be prevented.
  • the two flat plate-like support portions 61, 63b, 63c, 64b, 64c spaced apart are connected by the connecting portions 62, 63d, 64d at both ends in the width direction, thereby forming a ring shape.
  • the cross section is configured to improve the rigidity, instead, as shown in FIG. 21 and FIG. 22, a flat connection portion connecting the two support portions 61 between the two shafts 51 and 52 67 may be adopted.
  • the connecting portion 67 may be provided with a plurality of guide holes 68 through which the plurality of wires 10a and 10b pass.
  • two supporting portions 61 may be connected by a pin (connecting portion) 69.
  • the number of wires 10a and 10b passing each joint 131, 132 and 133 and the number of pulleys 71, 72 and 73 around which the wires 10a and 10b are wound are disposed distal to the joints.
  • the number of wires 10a and 10b and the number of pulleys 71, 72 and 73 decrease as the number of joints disposed on the tip end side is determined by the number of movable parts.
  • two wires 10 a and 10 b may be provided for opening and closing the gripping portion 120. Also two are enough. Therefore, four or six pulleys 71, 72, 72 as shown in FIGS. 4 and 14 are unnecessary, and instead of the pulleys 71, 72, 72, a support 61, as shown in FIG.
  • the thickness of 63b, 63c, 64b, 64c may be thick.
  • the rigidity of the link members 6, 63, 64 can be further improved, and the shafts 51, 52, 53 can be more reliably prevented from falling.
  • the link members 6, 63, 64 are integrally formed by the two supporting portions 61, 63b, 63c, 64b, 64c and the connecting portions 62, 63d, 64d, 67.
  • integral link members 6, 63, 64 are configured by connecting and bonding members divided in the longitudinal axis direction of the shafts 51, 52, 53 in assembly. You may The structure of the connecting portions 62, 63d, 64d, 67 may be arbitrary. The connection may be performed by a snap fit method that can be connected by one touch.
  • the manipulator 100 which has the holding part 120 as an end effector of a tip was illustrated, it may replace with this and may employ

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Abstract

プーリの軸にかかる曲げ力に対する剛性を向上し、ワイヤに十分な牽引力を加えることを目的として、本発明に係るマニピュレータの関節構造（１）は、転がり接触を介して揺動可能に連結される２つの揺動部材（２，３）と、揺動部材（２，３）間に２以上の屈曲関節部（４）を構成する相互に平行な２以上のシャフト（５１，５２）と、各シャフト（５１，５２）の長手軸回りに回転可能に支持されてワイヤが巻き掛けられるプーリ（７１，７２）と、隣接する２つのシャフト（５１，５２）間に掛け渡されて各シャフト（５１，５２）の長手軸回りに揺動可能に取り付けられる１以上のリンク部材（６）とを備え、リンク部材（６）が、プーリ（７１，７２）を長手軸方向に挟む位置にそれぞれ配置される２つの支持部（６１）と、支持部（６１）どうしを相互に連結する連結部（６２）とを備える。

Description

マニピュレータとその関節構造
　本発明は、マニピュレータとその関節構造に関するものである。
　第１部材と、該第１部材に対して揺動する第２部材とを、両部材に固定された歯車によって転がり接触させるとともに、両歯車の２つの軸線どうしをリンクによって連結し、２つの軸線にプーリを配置して、先端側機構を駆動するためのワイヤを蛇行させるようにプーリ間に掛け渡したマニピュレータの関節構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許３９１２２５１号公報
　しかしながら、特許文献１の関節構造は、プーリを回転可能に支持する軸がその長手方向に間隔をあけて配置された別個のプレートの孔を貫通することによって支持されているのみであるため、ワイヤに加えた牽引力によってプーリが牽引される場合に、軸に加わる曲げ力に対する剛性が低いという不都合がある。このため、大きな牽引力を必要とする用途、例えば、持針器、エネルギデバイスあるいは自動縫合器等においては、十分な牽引力を加えることができないという不都合がある。
　本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、プーリの軸にかかる曲げ力に対する剛性を向上し、ワイヤに十分な牽引力を加えることができるマニピュレータとその関節構造を提供することを目的としている。
　本発明の一態様は、転がり接触を介して揺動可能に連結される２つの揺動部材と、該揺動部材間に２以上の屈曲関節部を構成する相互に平行な２以上のシャフトと、各該シャフトの長手軸回りに回転可能に支持されてワイヤが巻き掛けられるプーリと、隣接する２つの前記シャフト間に掛け渡されて各該シャフトの前記長手軸回りに揺動可能に取り付けられる１以上のリンク部材とを備え、該リンク部材が、前記プーリを前記長手軸方向に挟む位置にそれぞれ配置される２つの支持部と、該支持部どうしを相互に連結する連結部とを備えるマニピュレータの関節構造である。
　本態様によれば、２つの揺動部材を相対的に揺動させる場合に、一方の揺動部材のシャフトにより構成された一の屈曲関節部により、一方の揺動部材に対して１以上のリンク部材が揺動させられ、他方の揺動部材のシャフトにより構成された他の屈曲関節部により、リンク部材に対して他方の揺動部材が揺動させられる。これにより、２以上の屈曲関節部の揺動角度は当該関節全体の揺動角度を分配することによって小さく抑えられ、揺動部材間の干渉を抑えながら比較的大きな角度で揺動させることができる。そして、各シャフトに設けたプーリにワイヤを蛇行させて掛け渡すことにより、ワイヤの経路長変化を抑制しながら大きな揺動角度を確保することができる。
　この場合において、ワイヤの基端に牽引力が加えられると、ワイヤが巻き掛けられているプーリが牽引力によって径方向に押され、プーリを支持しているシャフトに曲げ力が作用する。
　本態様によれば、２つのシャフト間に掛け渡されて各シャフトの長手軸回りに揺動可能に取り付けられたリンク部材が、プーリの長手軸方向の両側に配置された支持部とこれら支持部を連結する連結部とを備えるので、曲げ力は、連結部により一体化されたリンク部材の２つの支持部による支持点の間に作用する。すなわち、シャフトを両持ち梁状に支持して２つの支持点間において曲げ力を受けるので、曲げ力に対する剛性を向上し、ワイヤに十分な牽引力を加えることができる。
　上記態様においては、各前記揺動部材が相互に転がり接触させられる転がり部を備え、前記シャフトが、各前記転がり部の転がり中心の２箇所に配置され、単一の前記リンク部材を備えていてもよい。
　このようにすることで、２つの揺動部材がそれらの転がり部を転がり接触させて、相互に揺動させられる際に、２つのシャフトに掛け渡された単一のリンク部材の長さによって転がり接触が維持されつつ揺動させられる。関節全体の揺動角度が２つのシャフトにより構成される２つの屈曲関節部の揺動角度によって分配されて、それぞれの揺動角度が小さく抑えられ、揺動部材間の干渉を抑えながら比較的大きな角度で揺動させることができる。
　また、上記態様においては、各前記揺動部材が相互に転がり接触させられる転がり部を備え、前記シャフトが、各前記転がり部の転がり中心およびこれらの中間の３箇所に配置され、中間の前記シャフトにより相互に揺動可能に連結される２つの前記リンク部材を備え、各該リンク部材が、いずれか一方の前記揺動部材の前記転がり中心に配置される前記シャフトに揺動可能に取り付けられるとともに、他方の前記揺動部材の前記転がり部に転がり接触させられていてもよい。
　このようにすることで、基端側に配置されている揺動部材の転がり中心に配置されたシャフトの長手軸回りに基端側のリンク部材が揺動させられると、基端側のリンク部材に支持された中間のシャフトが、基端側のリンク部材によってシャフト間距離を保ちながら基端側のシャフトの長手軸回りに並進移動させられる。中間のシャフトに支持された先端側のリンク部材は基端側の揺動部材の転がり部に転がり接触しているので、中間のシャフトが並進移動させられると転がり接触によって基端側の揺動部材に対して揺動させられる。
　これにより、先端側のリンク部材に支持された先端側のシャフトが、先端側のリンク部材によってシャフト間距離を保ちながら中間のシャフトの長手軸回りに並進移動させられる。基端側のリンク部材は先端側の揺動部材の転がり部に転がり接触しているので、先端側のシャフトが並進移動させられると、転がり接触によって先端側の揺動部材に対して揺動させられる。
　このようにすることで、関節全体の揺動角度が３つのシャフトにより構成される３つの屈曲関節部の揺動角度によって分配されて、それぞれの揺動角度が小さく抑えられ、揺動部材間の干渉を抑えながら比較的大きな角度で揺動させることができる。
　また、上記態様においては、各前記支持部が、いずれかの前記揺動部材を前記長手軸方向に挟む位置に配置されていてもよい。
　このようにすることで、２つの支持部が連結部により連結されることにより剛性が高められたリンク部材の支持部間に揺動部材を配置して、揺動部材にかかる曲げ力についても剛性が高められた位置で受けることができる。
　また、本発明の他の態様は、細長い挿入部の先端に把持部を備えるとともに、前記挿入部と前記把持部との間に直列に配置される上記の関節構造を有する第１関節および第２関節を備え、最も先端側に配置された前記第１関節が、基端側の前記第２関節とは逆方向に該第２関節より大きな角度で揺動可能であるマニピュレータである。
　本態様によれば、マニピュレータの把持部を観察可能な視野を有する内視鏡とともに使用されることにより、基端側の第２関節を視野から離れる方向に屈曲させ、先端側の第１関節を視野内に戻る方向に屈曲させることができ、マニピュレータによって内視鏡の視野が占有されてしまうことを回避してマニピュレータの先端の把持部と、該把持部によって把持される対象部位等を観察し易くすることができる。
　上記態様においては、前記第１関節または前記第２関節に隣接し、前記第１関節および前記第２関節の揺動方向に対して直交する方向に揺動可能な第３関節とを備え、以下の条件式を満足していてもよい。
　Ｘ２≧Ｘ１＞Ｘ３
　ここで、Ｘ１：前記第１関節と前記第２関節との距離、Ｘ２：前記第１関節と前記把持部の基端までの距離、Ｘ３：前記第３関節と前記第１関節または前記第２関節の近い方との距離である。
　このようにすることで、把持部によって把持した湾曲針の先端の角度を、第１関節から第３関節を用いて変更し、対象部位に対して８０°から９０°の角度で穿刺させ、湾曲針の曲率に合わせて回転させるような軌跡で針を移動させることができる。
　この場合において、剛性の高いリンク部材によってシャフトの曲げ剛性が高められているので、大きな牽引力を加えて把持部によって湾曲針をしっかりと把持することができる。
　また、上記態様においては、前記第２関節が、４５°以上揺動可能であってもよい。
　本発明によれば、プーリの軸にかかる曲げ力に対する剛性を向上し、ワイヤに十分な牽引力を加えることができるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態に係るマニピュレータの軸構成の一例を示す模式的な斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るマニピュレータの関節構造を示す部分的な斜視図である。 図２の関節構造を示す分解斜視図である。 図２の関節構造を示す部分的な縦断面図である。 図２の関節構造の歯車部、プーリおよびワイヤの位置関係を示す部分的な側面図である。 図５の関節構造において第２部材に対して第１部材を揺動させた状態を示す側面図である。 図１のマニピュレータを適用するオーバーチューブの一例を示す横断面図である。 図７のオーバーチューブに内視鏡とともに挿入した図１のマニピュレータの使用状態を示す模式図である。 図１のマニピュレータの軸構成の変形例を示す模式的な斜視図である。 図１のマニピュレータの軸構成の他の変形例を示す模式的な斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るマニピュレータの関節構造を示す部分的な斜視図である。 図１１の関節構造を示す分解斜視図である。 図１１の関節構造に備えられるリンク部材の一例を示す斜視図である。 図１１の関節構造を示す部分的な縦断面図である。 図１１の関節構造における第１リンク部材の歯車部と第２部材の第２歯車部との噛み合いを説明する部分的な側面図である。 図１１の関節構造における第２リンク部材の歯車部と第１部材の第１歯車部との噛み合いを説明する部分的な側面図である。 図１１の関節構造におけるプーリおよびワイヤの位置関係を示す部分的な側面図である。 図１１の関節構造において第２部材に対して第１部材を揺動させた状態を示す斜視図である 図１１の関節構造において第２部材に対して第１部材を揺動させた状態を示す側面図である。 図１１の関節構造において第２部材に対して第１部材を揺動させたときのワイヤの状態を示す側面図である。 図２および図１１の関節構造における連結部の変形例を備えるリンク部材を示す一部を破断した側面図である。 図２１のリンク部材の正面図である。 図２および図１１の関節構造における連結部の他の変形例を備えるリンク部材を示す一部を破断した側面図である。 図２および図１１の関節構造における連結部の他の変形例を備えるリンク部材を示す縦断面図である。
　本発明の第１の実施形態に係るマニピュレータ１００とその関節構造１について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係るマニピュレータ１００は、図１に示されるように、細長い挿入部１１０の先端に把持部１２０を備えるとともに、挿入部１１０と把持部１２０との間に複数の関節１３１，１３２，１３３を直列に備えている。
　各関節１３１，１３２，１３３は、基端側に配置される第２部材（揺動部材）３に対して、先端側に配置される第１部材（揺動部材）２をマニピュレータ１００の長手軸に直交する軸線Ａ，Ｂ，Ｃ回りに揺動させる屈曲関節である。先端側から順に、第２部材３に対して第１部材２を所定の軸線Ａ回りに揺動させる第１関節１３１、第１関節１３１の軸線Ａと平行な軸線Ｂ回りに揺動させる第２関節１３２および第２関節１３２の軸線Ｂとねじれの位置関係に配置される軸線Ｃ回りに揺動させる第３関節１３３とを備えている。
　把持部１２０は、一対の把持片１２１を長手軸に直交する軸線Ｄ回りに相対的に揺動させることにより、対向する把持面を開閉して、把持面間に物体、例えば、湾曲針を把持するようになっている。
　第１関節１３１と第２関節１３２とは相互に第２部材３に対して第１部材２を逆方向に屈曲させることができ、以下の条件式（１）を満足している。
　Ｘ２≧Ｘ１＞Ｘ３　　　　（１）
　ここで、Ｘ１：第１関節１３１と第２関節１３２との距離、Ｘ２：第１関節１３１と把持部１２０の基端までの距離、Ｘ３：第３関節１３３と第１関節１３１または第２関節１３２の近い方との距離である。
　各関節１３１，１３２，１３３の関節構造１は、図２から図５に示されるように、第１部材２と、第２部材３と、これらの間に２つの屈曲関節部４を構成する２本の平行なシャフト５１，５２と、単一のリンク部材６と、各シャフト５１，５２に回転可能に取り付けられたプーリ７１，７２とを備えている。図３および図４において、符号８は、各シャフト５１，５２にプーリ７１，７２を回転可能に取り付けるカラ－である。図３において、符号９は、各シャフト５１，５２をリンク部材６に固定する止め具である。
　第１部材２は、図３および図５に示されるように、一端に配置されたシャフト５１回りの周方向の一部に形成された第１歯車部（転がり部）２１を備えている。第２部材３は、一端に配置されたシャフト５２回りの周方向の一部に形成され、第１歯車部２１に噛み合う第２歯車部（転がり部）３１を備えている。また、第２部材３は、第２歯車部３１の反対側に第２歯車部３１の回転軸と直交する方向に揺動可能に形成された歯車部３２と、第２歯車部３１と歯車部３２とを連結する連結部３３とを備えている。
　リンク部材６は、図２および図３に示されるように、シャフト５１，５２回りに回転可能に取り付けられている。また、リンク部材６は、２本のシャフト５１，５２の両端にそれぞれ回転可能に取り付けられる２つの平板状の支持部６１と、該支持部６１の長手方向の中央近傍において幅方向の両端どうしを連結する連結部６２とを備えている。
　これにより、リンク部材６は、図３に示されるように、その長手方向の中央近傍にリング状の閉じた横断面形状を有しており、２つの支持部６１が相対的に移動しないように高い剛性で支持するようになっている。
　各プーリ７１，７２には、図４および図５に示されるように、各関節１３１，１３２，１３３より先端側に配置されている機構を駆動するためのワイヤ１０ａ，１０ｂが巻き掛けられる周溝１１が設けられている。周溝１１の数は先端側に配置されている機構の数に応じて異なる。図５に示す例では、一のワイヤ１０ａは、２つのプーリ７１，７２のいずれかの周溝１１に交互に蛇行するように巻き掛けられ、他のワイヤ１０ｂは、２つのプーリ７１，７２の他の周溝１１に一のワイヤ１０ａとは逆方向に交互に蛇行するように巻き掛けられている。
　また、第２部材３およびリンク部材６の連結部３３，６２には、図３および図５に示されるように、先端が第１部材２に固定される２本の操作ワイヤ１１ａ，１１ｂを貫通させる貫通孔３３ａ，６２ａが備えられている。操作ワイヤ１１ａ，１１ｂは、関節１３１，１３２，１３３毎に備えられている。２本の操作ワイヤ１１ａ，１１ｂのいずれかを基端側において牽引することにより、牽引力によってワイヤ１０ａ，１０ｂの先端が接続されている第１部材２にシャフト５１の長手軸回りの正逆方向のモーメントを作用させることができるようになっている。
　このように構成された本実施形態に係るマニピュレータ１００とその関節構造１の作用について、以下に説明する。
　本実施形態に係る関節構造１によれば、第２部材３に対して第１部材２を揺動させる際には、２つの操作ワイヤ１１ａ，１１ｂのいずれかによって、第２部材３側から第１部材２を牽引することにより、第１部材２を２方向に揺動させることができる。
　この場合に、第２部材３に設けられた第２歯車部３１に噛み合っている第１部材２の第１歯車部２１が、シャフト５１の長手軸回りに転がるので、図６に示されるように、シャフト５２の位置がシャフト５１の長手軸回りに並進移動して、リンク部材６がシャフト５１の長手軸回りに回転するとともに、第１部材２が、リンク部材６の先端においてシャフト５２の長手軸回りに回転する。
　これにより、第２部材３に対する第１部材２の揺動角度は、第２部材３のリンク部材６に対する揺動角度とリンク部材６の第１部材２に対する揺動角度の２つに分割される。
　すなわち、第２部材３は第１部材２に対して、第１部材２に対するリンク部材６の揺動角度と、リンク部材６に対する第２部材３の揺動角度とを合計した角度だけ揺動させられる。
　その結果、隣接する第１部材２とリンク部材６およびリンク部材６と第２部材３の相対的な揺動角度を小さく抑えて干渉を回避しながら、第１部材２に対して第２部材３を大きな揺動角度で揺動させることができるという利点がある。
　この場合において、本実施形態に係る関節構造１によれば、リンク部材６が２本のシャフト５１，５２の両端を支持する２つの支持部６１と、これらを連結する連結部６２とにより、長手方向の中央位置における横断面が閉じたリング状に構成されている。これにより、連結部６２のない先行例の関節構造と比較して、剛性が大幅に増大する。そして、このように高剛性となったリンク部材６の２つの支持部６１の間に配置されているシャフト５１，５２にプーリ７１，７２が配置されている。
　その結果、プーリ７１，７２に巻き掛けたワイヤ１０ａ，１０ｂに牽引力が付与されてワイヤ１０ａ，１０ｂが、図５に矢印で示されるように、プーリ７１，７２を径方向に押すことにより、プーリ７１，７２を支持しているシャフト５１，５２に曲げ力が作用しても、シャフト５１，５２がその両端において支持部６１により支持されているので、シャフト５１，５２は両持ち梁状となり、片持ち梁状の先行例と比較して、曲げに対する剛性が大幅に向上し、シャフト５１，５２の倒れを防止することができるという利点がある。
　すなわち、図５に示すように、シャフト５１，５２には複数のワイヤ１０ａ，１０ｂによって異なる方向から曲げ力が作用することになるが、高剛性のリンク部材６によってシャフト５１，５２の倒れが防止されるので、ワイヤ１０ａ，１０ｂに大きな牽引力を付与してもシャフト５１，５２およびリンク部材６が健全な状態に維持することができる。したがって、把持部１２０によって大きな把持力を発生することができ、湾曲針等の物体をより確実に把持することができる。
　また、本実施形態に係る関節構造１によれば、リンク部材６の２つの支持部６１の間に第１部材２および第２部材３を配置しているので、第１部材２に備えられた把持部１２０に種々の方向の外力が作用した場合であっても、リンク部材６の高い剛性によってシャフト５１，５２の倒れをより確実に防止することができるという利点もある。
　また、本実施形態に係るマニピュレータ１００によれば、第１関節１３１と第２関節１３２とを相互に逆方向に屈曲させることとしたので、以下の効果がある。すなわち、本実施形態に係るマニピュレータ１００は、図７に示されるようにオーバーチューブ１４０に備えられた３つのルーメン１４１，１４２の内２つのルーメン１４２にそれぞれ挿入され、他のルーメン１４１に挿入された内視鏡１５０ととともに使用される。
　この場合に、図８に示されるように、オーバーチューブ１４０の先端から突出させた内視鏡１５０の視野内から外れる方向に第２関節１３２を湾曲させ、把持部１２０を視野内に戻す方向に第１関節１３１を湾曲させることにより、マニピュレータ１００が内視鏡１５０の視野を阻むことを防止して、把持部１２０および対象部位を内視鏡１５０により観察しながら対象部位に対して処置を行うことができる。
　そして、本実施形態に係るマニピュレータ１００が条件式（１）を満足するので、把持部１２０を内視鏡１５０の視野内に常に捕捉でき、硬質部分の長さを最短に抑えて、狭い体腔内での動作を可能にするとともに、第１関節１３１および第２関節１３２によって所望の位置に把持部１２０を移動させることができる。
　本実施形態に係るマニピュレータ１００を、湾曲針を操作する持針器に適用する場合、第１関節１３１、第２関節１３２および第３関節１３３を用いて湾曲針の姿勢を変更し、対象部位に対して８０°から９０°となるように湾曲針の姿勢を調整し、針の曲率に合わせて針を回転させることにより対象組織を縫合することができる。
　なお、本実施形態においては、第１関節１３１と第２関節１３２とを同一平面に沿って逆方向に屈曲させる屈曲関節としたが、これに代えて、第１関節１３１から第３関節１３３の配置を図９および図１０に示されるように入れ替えてもよい。
　次に、本発明の第２の実施形態に係るマニピュレータとその関節構造１０１について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係るマニピュレータ１００とその関節構造１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
　本実施形態に係る関節構造１０１は、図１１および図１２に示されるように、相互に平行な３つのシャフト５１，５２，５３と、２つのリンク部材６３，６４とを備えている。
　ここで、説明を明確にするために、シャフト５１，５２，５３を先端側から第１シャフト５１、第２シャフト５２および第３シャフト５３という。また、リンク部材６３，６４を先端側から第１リンク部材６３および第２リンク部材６４という。
　第１リンク部材６３および第２リンク部材６４は第２シャフト５２によって相互に揺動可能に連結されている。
　また、第１リンク部材６３は、第１シャフト５１および第２シャフト５２に回転可能に取り付けられているとともに、第２部材３の第２歯車部３１と噛み合う歯車部（転がり部）６３ａを一端に備えている。
　また、第２リンク部材６４は、図１５に示されるように、第２シャフト５２および第３シャフト５３回りに回転可能に取り付けられているとともに、第１部材２の第１歯車部２１と噛み合う歯車部（転がり部）６４ａを一端に備えている。
　本実施形態に係る関節構造１０１においては、図１１から図１６に示されるように、第１リンク部材６３は、第１シャフト５１および第２シャフト５２を板厚方向に貫通させ、一端に歯車部６３ａを有する平板状の第１支持部（支持部）６３ｂと、該第１支持部６３ｂとの間に第１部材２の第１歯車部２１および複数のプーリ７１，７２を軸方向に挟んで配置され、第１シャフト５１および第２シャフト５２の端部に取り付けられる第２支持部（支持部）６３ｃと、これらを連結する連結部６３ｄとを備えている。図１２中、符号６５は、第１シャフト５１を板厚方向に貫通させ、第１支持部６３ｂとの間に単一のプーリ７１を軸方向に挟んで配置され、第１シャフト５１の端部に取り付けられる平板状の支持部材である。
　図１２においては、第１支持部６３ｂと第２支持部６３ｃとを分離して示し、連結部６３ｄの図示を省略している。
　また、第２リンク部材６４も第１リンク部材６３と同等の構造を有し、第２シャフト５２および第３シャフト５３を板厚方向に貫通させ、一端に歯車部６４ａを有する平板状の第１支持部６４ｂと、該第１支持部６４ｂとの間に第２部材３の第２歯車部３１および複数のプーリ７２，７３を軸方向に挟んで配置され、第２シャフト５２および第３シャフト５３の端部に取り付けられる第２支持部６４ｃと、これらを連結する連結部６４ｄとを備えている。図１２中、符号６６は、第３シャフト５３を板厚方向に貫通させ、第２支持部６４ｃとの間に単一のプーリ７３を軸方向に挟んで配置され、第３シャフト５３の端部に取り付けられる平板状の支持部材である。
　また、第１リンク部材６３および第２リンク部材６４の連結部６３ｄ，６４ｄには、図１１および図１３に示されるように、２本の操作ワイヤ１１ａ，１１ｂを貫通させる貫通孔６３ｅ，６４ｅが備えられている。
　また、図１７に示されるように、一のワイヤ１０ａは、３つのプーリ７１，７２，７３のいずれかの周溝１１に交互に蛇行するように巻き掛けられ、他のワイヤ１０ｂは、３つのプーリ７１，７２，７３の他の周溝１１に一のワイヤ１０ａとは逆方向に交互に蛇行するように巻き掛けられている。
　このように構成された本実施形態に係るマニピュレータの関節構造１０１によれば、２つの操作ワイヤ１１ａ，１１ｂのいずれかを牽引することによって、第２部材３に対して第１部材２を揺動させると、第１部材２に設けられた第１歯車部２１に噛み合う第２リンク部材６４の歯車部６４ａが、第１シャフト５１の長手軸回りに転がり、第２部材３に設けられた第２歯車部３１に噛み合う第１リンク部材６３の歯車部６３ａが、第３シャフト５３の長手軸回りに転がる。
　これにより、図１８から図２０に示されるように、第２シャフト５２および第３シャフト５３に揺動可能に取り付けられている第２リンク部材６４が第３シャフト５３の長手軸回りに揺動するとともに、第１シャフト５１および第２シャフト５２に揺動可能に取りつけられている第１リンク部材６３が第２シャフト５２の長手軸回りに揺動する。
　第２リンク部材６４の揺動により、第２シャフト５２が第３シャフト５３の長手軸回りに並進移動し、第１リンク部材６３の揺動により第１シャフト５１が、並進移動した第２シャフト５２の長手軸回りにさらに並進移動させられる。これにより、第２部材３に対して第２リンク部材６４、第２リンク部材６４に対して第１リンク部材６３、および第１リンク部材６３に対して第１部材２が同一方向に揺動する。
　すなわち、第１部材２は第２部材３に対して、第２部材３に対する第２リンク部材６４の揺動角度と、第２リンク部材６４に対する第１リンク部材６３の揺動角度と、第１リンク部材６３に対する第１部材２の揺動角度とを合計した角度だけ揺動させられる。
　その結果、各リンク部材６３，６４の揺動角度は小さくても、第１部材２に対して第２部材３を大きな揺動角度で揺動させることができる。すなわち、隣接する第１部材２、リンク部材６３，６４あるいは第２部材３間の揺動角度を小さく抑えて干渉を回避しながら、第１部材２に対して第２部材３を大きく揺動させることができるという利点がある。
　また、本実施形態に係る関節構造１０１においても、各リンク部材６３，６４が、第１歯車部２１または第２歯車部３１と複数のプーリ７１，７２，７３とを軸方向に挟んだ位置に平板状の支持部６３ｂ，６３ｃ，６４ｂ，６４ｃを配置して両支持部６３ｂ，６３ｃ，６４ｂ，６４ｃを連結部６３ｄ，６４ｄにより連結しているので、リンク部材６３，６４を高剛性に構成して、ワイヤ１０ａ，１０ｂによるシャフト５１，５２，５３の倒れを防止することができるという利点がある。
　なお、上記各実施形態においては、間隔をあけた２つの平板状の支持部６１，６３ｂ，６３ｃ，６４ｂ，６４ｃを幅方向の両端において連結部６２，６３ｄ，６４ｄにより連結することでリング状の横断面を構成して、剛性を向上したが、これに代えて、図２１および図２２に示されるように、２つのシャフト５１，５２間において２つの支持部６１を連結する平板状の連結部６７を採用してもよい。この場合には、連結部６７に、複数のワイヤ１０ａ，１０ｂを貫通させる複数のガイド孔６８を設ければよい。
　また、図２３に示されるように、２つの支持部６１をピン（連結部）６９によって連結することにしてもよい。
　また、上述したように、各関節１３１，１３２，１３３を通過するワイヤ１０ａ，１０ｂの本数およびワイヤ１０ａ，１０ｂを巻き掛けるプーリ７１，７２，７３の数は、当該関節よりも先端側に配置されている可動部の数によって定まるため、先端側に配置されている関節ほど、ワイヤ１０ａ，１０ｂおよびプーリ７１，７２，７３の本数が少なくなる。
　例えば、図１に示す例では先端に把持部１２０のみが配置されている第１関節１３１では、ワイヤ１０ａ，１０ｂは把持部１２０の開閉用に２本備えられていれば足り、プーリ７１，７２も２つでよい。したがって、図４および図１４に示されるような４個または６個のプーリ７１，７２，７２は不要であり、プーリ７１，７２，７２に代えて、図２４に示されるように支持部６１，６３ｂ，６３ｃ，６４ｂ，６４ｃの厚さを厚く構成してもよい。これにより、リンク部材６，６３，６４の剛性をさらに向上して、シャフト５１，５２，５３の倒れをより確実に防止することができる。
　また、上記各実施形態においては、リンク部材６，６３，６４として２つの支持部６１，６３ｂ，６３ｃ，６４ｂ，６４ｃと連結部６２，６３ｄ，６４ｄ，６７とにより一体的に構成されたものを例示したが、これに代えて、シャフト５１，５２，５３の長手軸方向に２分割された部材を組立の際に連結して接着することにより、一体的なリンク部材６，６３，６４を構成してもよい。連結部６２，６３ｄ，６４ｄ，６７の構造は任意でよい。ワンタッチで連結できるスナップフィット方式により連結することにしてもよい。
　また、先端のエンドエフェクタとして把持部１２０を有するマニピュレータ１００を例示したが、これに代えて、他の任意のエンドエフェクタを採用してもよい。
　１，１０１　関節構造
　２　第１部材（揺動部材）
　３　第２部材（揺動部材）
　４　屈曲関節部
　６　リンク部材
　１０ａ，１０ｂ　ワイヤ
　２１　第１歯車部（転がり部）
　３１　第２歯車部（転がり部）
　５１　第１シャフト（シャフト）
　５２　第２シャフト（シャフト）
　５３　第３シャフト（シャフト）
　６１　支持部
　６２，６３ｄ，６４ｄ，６７　連結部
　６３　第１リンク部材（リンク部材）
　６３ａ，６４ａ　歯車部（転がり部）
　６３ｂ，６４ｂ　第１支持部（支持部）
　６３ｃ，６４ｃ　第２支持部（支持部）
　６４　第２リンク部材（リンク部材）
　６９　ピン（連結部）
　７１，７２，７３　プーリ
　１００　マニピュレータ
　１１０　挿入部
　１２０　把持部
　１３１　第１関節
　１３２　第２関節
　１３３　第３関節

Claims (7)

  1. 　転がり接触を介して揺動可能に連結される２つの揺動部材と、
    　該揺動部材間に２以上の屈曲関節部を構成する相互に平行な２以上のシャフトと、
    　各該シャフトの長手軸回りに回転可能に支持されてワイヤが巻き掛けられるプーリと、
    　隣接する２つの前記シャフト間に掛け渡されて各該シャフトの前記長手軸回りに揺動可能に取り付けられる１以上のリンク部材とを備え、
    　該リンク部材が、前記プーリを前記長手軸方向に挟む位置にそれぞれ配置される２つの支持部と、該支持部どうしを相互に連結する連結部とを備えるマニピュレータの関節構造。
  2. 　各前記揺動部材が相互に転がり接触させられる転がり部を備え、
    　前記シャフトが、各前記転がり部の転がり中心の２箇所に配置され、
    　単一の前記リンク部材を備える請求項１に記載のマニピュレータの関節構造。
  3. 　各前記揺動部材が相互に転がり接触させられる転がり部を備え、
    　前記シャフトが、各前記転がり部の転がり中心およびこれらの中間の３箇所に配置され、
    　中間の前記シャフトにより相互に揺動可能に連結される２つの前記リンク部材を備え、
    　各該リンク部材が、いずれか一方の前記揺動部材の前記転がり中心に配置される前記シャフトに揺動可能に取り付けられるとともに、他方の前記揺動部材の前記転がり部に転がり接触させられる請求項１に記載のマニピュレータの関節構造。
  4. 　各前記支持部が、いずれかの前記揺動部材を前記長手軸方向に挟む位置に配置されている請求項１から請求項３のいずれかに記載のマニピュレータの関節構造。
  5. 　細長い挿入部の先端に把持部を備えるとともに、
    　前記挿入部と前記把持部との間に直列に配置される請求項１から請求項４のいずれかに記載の関節構造を有する第１関節および第２関節を備え、
    　最も先端側に配置された前記第１関節が、基端側の前記第２関節とは逆方向に該第２関節より大きな角度で揺動可能であるマニピュレータ。
  6. 　前記第１関節または前記第２関節に隣接し、前記第１関節および前記第２関節の揺動方向に対して直交する方向に揺動可能な第３関節とを備え、
    　以下の条件式を満足する請求項５に記載のマニピュレータ。
    　Ｘ２≧Ｘ１＞Ｘ３
    　ここで、
    　Ｘ１：前記第１関節と前記第２関節との距離、
    　Ｘ２：前記第１関節と前記把持部の基端までの距離、
    　Ｘ３：前記第３関節と前記第１関節または前記第２関節の近い方との距離
    である。
  7. 　前記第２関節が、４５°以上揺動可能である請求項６に記載のマニピュレータ。
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