WO2020184588A1

WO2020184588A1 - 術具

Info

Publication number: WO2020184588A1
Application number: PCT/JP2020/010394
Authority: WO
Inventors: 広樹新藤
Original assignee: リバーフィールド株式会社
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2020-09-17
Also published as: CN113556990B; JP6809720B2; US20220211456A1; CN113573657A; EP3939535A4; EP3939534A1; EP3939535A1; EP3939535B1; EP3939534A4; EP3939534B1; CN113556990A; JP2020146194A; US20220160446A1; WO2020184589A1

Abstract

術具は、被駆動部と、索状体と、回転体と、が設けられる。被駆動部は、外部から駆動力が伝達される。索状体は、被駆動部の動きを伝達する。回転体は、円周面を有するとともに、被駆動部から延びる索状体が円周面に巻き回わされる。　円周面には、回転体の中心軸線方向に並んで設けられるとともに索状体が巻き回わし可能な複数の溝と、複数の溝のうち、隣接する溝同士をつなぐとともに、隣接する溝にわたって索状体が配置可能とされた少なくとも１つの切欠き部と、が設けられている。

Description

術具

関連出願の相互参照

　本国際出願は、２０１９年３月１３日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１９－０４５６０１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１９－０４５６０１号の全内容を本国際出願に参照により援用する。

　本開示は、術具に関する。

　マスタースレーブ型の手術ロボットにおいて、安全性向上や、医師の操作習得時間の短縮を図るために、隔離された場所でロボットを操作する術者に術具であるロボット鉗子に働く外力を伝える技術が要望されている。術者に伝えられる外力は、アクチュエータの位置や駆動力等の情報に基づいて推定される。

　ロボットの術具を駆動する駆動方法としては、アクチュエータ等の駆動源で発生させた駆動力を、ワイヤを介して術具に伝達して駆動する駆動方法が知られている。（例えば、特許文献１参照。）。ワイヤは駆動源および術具の間に配置され、張力が所定の範囲内に収まるように調整されている。

特許第４９３８７５３号公報

　特許文献１に記載された技術では、ワイヤの一部が円柱または円筒状の調整部材に巻き付けられている。調整部材におけるワイヤを巻き取る方向に加える力であるトルクを調整することにより、ワイヤの張力が調整されている。

　しかしながら、調整部材におけるトルクを調整することにより、ワイヤの張力を調整する方法は、張力を細かく調整することが難しい。また、調整した張力を維持し固定することが難しい。

　ワイヤの張力は、駆動力を術具に伝達する際に発生する摩擦力の大きさに影響を与えると考えられる。そのため、ワイヤが複数設けられた場合、複数のワイヤの張力が異なり、張力にバラつきが発生しやすくなる。つまり、術具を駆動する際に発生する摩擦力がワイヤ毎に異なる、例えば、術具の動作毎に異なることになる。逆に、術具に働く外力を伝える外力推定についても、伝える際に発生する摩擦力が変化することになり、外力推定の精度が悪化しやすい。

　本開示の一局面は、外力推定の精度を高めやすい術具を提供することが好ましい。

　本開示は、以下の手段を提供する。

　本開示の術具は、外部から駆動力が伝達される被駆動部と、前記被駆動部の動きを伝達する索状体と、円周面を有するとともに、前記被駆動部から延びる前記索状体が前記円周面に巻き回わされる回転体と、が設けられ、前記円周面には、前記回転体の中心軸線方向に並んで設けられるとともに前記索状体が巻き回わし可能な複数の溝と、複数の溝のうち、隣接する溝同士をつなぐとともに、前記隣接する溝にわたって前記索状体が配置可能とされた切欠き部と、が設けられている。

　本開示の術具によれば、らせん状の溝が設けられている回転体の場合と比較して、回転体の位相が変化しても、回転体から延びる索状体の中心軸線方向への移動が抑制しやすく、索状体の張力を安定させやすい。言い換えると、索状体が配置される経路長さの変動を抑制しやすく、索状体の張力を安定させやすい。

　被駆動部との間に働く摩擦力も安定させやすく、被駆動部との間に働く摩擦力が不安定な方法と比較して、外力推定の精度向上を図りやすくなる。このように外力推定の精度を高めることにより、術具を用いたより安全な手術が可能となり、合併症の少ない手術が可能となる。更には患者のＱＯＬ（クオリティ・オブ・ライフ）の向上や、医師の術中の負担低減を図りやすくなり、手術ロボットにおけるラーニングカーブの向上に寄与しやすくなる。

　らせん状の溝が設けられた回転体と比較して、回転体の位相による索状体が溝に入り込む中心軸線方向の位置や、溝から出てくる中心軸線方向の位置の変動を抑制しやすい。そのため、索状体を回転体に巻き付ける際に、回転体の位相に注意を払う必要が低くなる。言い換えると、索状体を回転体に巻き付ける作業を行いやすくなる。

　上記発明において前記円周面には、隣接する前記溝を区画する畝状の突起が設けられ、前記切欠き部は前記突起に設けられた凹みであることが好ましい。

　上記発明においては、前記溝は３つ以上設けられ、前記中心軸線方向に離れて配置された複数の前記切欠き部は同じ位相に設けられていることが好ましい。

　上記発明においては、前記溝は３つ以上設けられ、前記中心軸線方向に離れて配置された複数の前記切欠き部は異なる位相に設けられていることが好ましい。

　本開示の術具によれば、索状体が巻き回わし可能な複数の溝と、隣接する溝にわたって索状体が配置可能とされた切欠き部とが設けられているため、術具における外力推定の精度を高めやすいという効果を奏する。

本開示の一実施形態に係る術具の構成を説明する図である。図１の術具におけるアダプタとの係合状態を説明する部分断面視図である。図１の術具における第１ハウジング部および第２ハウジング部の配置位置を説明する斜視図である。図１のハウジング内の構成を説明する上面視図である。図１のハウジング内の構成を説明する部分断面視図である。図６Ａはプーリに設けられる溝および切欠き部の構成を説明する図であり、図６Ｂはプーリからシャフトにのびるワイヤの配置を説明する摸式図である。図７Ａは本実施形態におけるワイヤの動きを説明する模式図であり、図７Ｂはらせん状の溝におけるワイヤの動きを説明する模式図である。

　１…術具、　３…動力伝達部（外部）、　１２…鉗子（動作部）、　２１…第１ハウジング部（支持部）、　２２…第２ハウジング部（支持部）、　２３…プーリ用長孔（長孔）、　３１…駆動子（被駆動部）、　３５…ワイヤ（索状体）、　４１…プーリ（回転体）、　４６…プーリ回転軸（回転軸部）、　４９…先端（凸部）、　５１…固定ブロック（固定部）、　５２…凹部、　５６…固定ねじ（固定子）

　この開示の一実施形態に係る術具１について、図１から図７を参照しながら説明する。本実施形態の術具１は、マスタースレーブ型の手術ロボットに適用される。また、本実施形態の術具１は、手術に用いられる。術具１には、図１に示すように、先端に鉗子１２が配置されたシャフト１１と、手術ロボットに取り付けられるハウジング２０と、を備える。なお、鉗子１２が動作部の一例に相当する。

　シャフト１１は、ハウジング２０から延びる棒状に形成された部材である。本実施形態では、シャフト１１がＺ軸方向に沿って延びる棒状の部材である。シャフト１１におけるハウジング２０に対して反対側の端部である先端には動作部である鉗子１２が設けられている。シャフト１１の内部には、ハウジング２０から鉗子１２に向かって延びる空間が設けられている。当該空間には、後述するワイヤ３５が配置可能とされている。

　なお、以下では、シャフト１１におけるハウジング２０に対して反対側の端部は、Ｚ軸の正側の端部であり、ハウジング２０から鉗子１２に向かう方向とは、Ｚ軸の正方向である。

　ハウジング２０は、図２に示すように手術ロボットのアダプタ２に取り付け、取り外し可能とされる。また、ハウジング２０は、アダプタ２の動力伝達部３を介して、動力部４から鉗子１２を駆動する駆動力が伝達される。なお、動力伝達部３が外部の一例に相当する。

　ハウジング２０は、図３から図５に示すように、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２と、複数の駆動子３１と、ワイヤ３５と、複数のプーリ４１と、複数のプーリ回転軸４６と、複数の固定ブロック５１と、複数の固定ねじ５６と、を備える。

　なお、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２が、それぞれ、第１支持部および第２支持部の一例に相当する。また、複数の駆動子３１、ワイヤ３５、複数のプーリ４１、複数のプーリ回転軸４６、複数の固定ブロック５１および複数の固定ねじ５６が、それぞれ、被駆動部、索状体、回転体、回転軸部、固定部、固定子の一例に相当する。

　第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２は、図４および図５に示すように、ハウジング２０の筐体の少なくとも一部を構成する板状の部材である。本実施形態では、第１ハウジング部２１がハウジング２０におけるアダプタ２と対向する面に配置され、第２ハウジング部２２がハウジング２０におけるアダプタ２とは反対側の面に配置される。さらに第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２は、Ｘ－Ｚ平面と平行に配置されている。

　なお、ハウジング２０においてアダプタ２と対向する面はＹ軸の負側の面であり、アダプタ２とは反対側の面はＹ軸の正側の面である。

　第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間には、図４および図５に示すように、ワイヤ３５、複数のガイドプーリ２６、複数のプーリ４１、複数のプーリ回転軸４６、および、複数の固定ブロック５１が少なくとも配置されている。

　第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２におけるシャフト１１と反対側の端部近傍の領域、すなわち、Ｚ軸の負側の端部近傍の領域には、複数のプーリ４１の配置に用いられる複数のプーリ用長孔２３が設けられている。

　プーリ用長孔２３は、それぞれ第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２におけるシャフト１１側であるＺ軸の正側に向かって延びる貫通孔である。言い換えると、プーリ用長孔２３は、それぞれＺ軸方向に沿って延びる長孔である。また、本実施形態では、３つのプーリ用長孔２３が、Ｘ軸方向に間隔をあけて並んで配置されている。なお、プーリ用長孔２３が設けられる数は、３つに限定されるものではなく、３つよりも多くてもよいし、少なくてもよい。

　第１ハウジング部２１には、複数の駆動子３１が配置される複数の駆動用長孔２４が設けられている。複数の駆動用長孔２４は、それぞれ駆動子３１を第１ハウジング部２１に沿う方向への移動を許容し、第１ハウジング部２１から離れる方向、すなわちＹ軸方向への移動を規制する。

　複数の駆動用長孔２４は、第１ハウジング部２１におけるプーリ用長孔２３よりもシャフト１１側に設けられている。例えば、第１ハウジング部２１におけるＺ軸方向の中央領域に設けられている。

　複数の駆動用長孔２４は、それぞれシャフト１１側、すなわちＺ軸の正側に向かって直線状に延びる貫通孔である。言い換えると、複数の駆動用長孔２４は、それぞれＺ軸方向に沿って延びる長孔である。また、本実施形態では、３つの駆動用長孔２４が、Ｘ軸方向に間隔をあけて並んで配置されている。なお、駆動用長孔２４が設けられる数は、プーリ用長孔２３の数に対応した数であってもよいし、３つよりも多くてもよいし、少なくてもよい。

　本実施形態では、３つの駆動用長孔２４におけるＺ軸方向の長さが等しい。なお、３つの駆動用長孔２４におけるＺ軸方向の長さは、上述のように等しくてもよいし、異なっていてもよい。

　複数のガイドプーリ２６は、複数の駆動子３１からシャフト１１に延びるワイヤ３５を、シャフト１１の内部空間に導く。より具体的には、Ｘ軸方向において、シャフト１１よりも正側、または、負側に離れて配置された複数の駆動子３１から延びるワイヤ３５を、シャフト１１に導く。

　複数のガイドプーリ２６は、図４および図５に示すように、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間であって、シャフト１１側、すなわちＺ軸の正側の端部領域に配置されている。言い換えると、複数のガイドプーリ２６は、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間の空間における駆動用長孔２４とシャフト１１との間に配置されている。

　複数のガイドプーリ２６は、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の少なくとも一方に取り付けられ、Ｙ軸方向に延びる軸線まわりに回転可能とされている。ガイドプーリ２６の形状や構成は、特に限定されない。

　複数の駆動子３１は、それぞれ図４および図５に示すように、アダプタ２の動力伝達部３から駆動力が伝達され、伝達された駆動力をワイヤ３５に伝達する。複数の駆動子３１は、それぞれ動力伝達部３から伝達される駆動力によって駆動用長孔２４に沿って往復移動する。

　それぞれの駆動子３１におけるそれぞれの駆動用長孔２４と対向する面には、それぞれの駆動子３１を第１ハウジング部２１に沿って相対移動可能とするとともに、第１ハウジング部２１から外れる方向への移動を規制する凹凸形状が形成されている。複数の駆動用長孔２４には、それぞれ、駆動子３１の凹凸形状と組み合わせられる凹凸形状が形成されている。なお、当該凹凸形状の形状は、特に限定されない。

　さらにそれぞれの駆動子３１における動力伝達部３と対向する領域には、駆動力の伝達に用いられる凹凸形状が形成されている。駆動子３１のそれぞれに形成される当該凹凸形状は、駆動子３１と動力伝達部３とがＹ軸方向へ係合離間可能な形状でもある。なお、当該凹凸形状の形状は、特に限定されない。

　ワイヤ３５は、複数の駆動子３１に伝達された駆動力を鉗子１２へ伝達する。言い換えると、複数の駆動子３１の動きを鉗子１２へ伝達する。ワイヤ３５を構成する材料や形状は、特に限定されない。

　複数の駆動子３１からＺ軸の負方向へ延びるワイヤ３５は、複数のプーリ４１に巻き付けられる。ワイヤ３５は、複数のプーリ４１に巻き付けられた後に、Ｚ軸の正方向に向かって延び、シャフト１１の内部へ導かれる。なお、ワイヤ３５の端部のうち、駆動子３１に向かって延びる端部が第１索状体端部に相当し、シャフト１１に向かって延びて配置される端部が第２索状体端部の一例に相当する。

　複数の駆動子３１からＺ軸の正方向へ延びるワイヤ３５は、例えば、複数の駆動子３１がＸ軸方向において、シャフト１１よりも正側に離れて配置された場合には、複数のガイドプーリ２６に巻き付けられ、シャフト１１の内部へ導かれる。

　シャフト１１の内部へ導かれたワイヤ３５は、鉗子１２へ駆動力を伝達する。駆動力を伝達する構成は、例えば、シャフト１１の内部へ導かれたワイヤ３５のそれぞれの端部が、鉗子１２に取り付けられる構成であってもよいし、ワイヤ３５のそれぞれの端部がつながってループ状となり、鉗子１２に設けられたプーリに巻き付けられていてもよい。

　複数のプーリ４１は、ワイヤ３５が巻き付けられる円周面を有する円筒状に形成された部材であり、駆動子３１からＺ軸の負方向へ延びるワイヤ３５の向きを、Ｚ軸の正方向へ変える。

　複数のプーリ４１のそれぞれは、プーリ回転軸４６、固定ブロック５１、および、固定ねじ５６を用いてプーリ用長孔２３に配置される。言い換えると、複数のプーリ４１のそれぞれは、鉗子１２が設けられたシャフト１１との間に駆動子３１を挟む位置に配置される。

　複数のプーリ４１のそれぞれは、円筒状に形成される。円筒状に形成されたプーリ４１の中心軸線方向の長さは、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間隔よりも短く形成されている。言い換えると、円筒状に形成されたプーリ４１のＹ軸方向の高さは、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間隔よりも低く形成されている。

　円筒状に形成されたプーリ４１の内部空間は、プーリ回転軸４６が配置される空間であり、プーリ４１とプーリ回転軸４６との間には、プーリ４１を回転軸線Ｌまわりに回転可能に支持するベアリング４４が設けられている。なお、プーリ４１の中心軸線と回転軸線Ｌは一致している。

　円筒状に形成されたプーリ４１の円周面には、図６Ａに示すように、３つの環状に形成された溝４２が、プーリ４１の中心軸線方向、すなわち、Ｙ軸方向に沿って等間隔に並んで設けられている。本実施形態では３つの溝４２のそれぞれの幅が、ワイヤ３５を２つ並べた長さと等しい。なお、３つの溝４２のそれぞれの幅はワイヤ３５を２つ並べた長さよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。

　さらに複数のプーリ４１のそれぞれには、隣接する複数の溝４２をつなぐ２つの切欠き部４３が設けられている。２つの切欠き部４３は、それぞれ隣接する溝４２を区画する畝状の突起の一部が削り落され、ワイヤ３５が一方の溝４２から他方の溝４２に配置できる幅を有している。本実施形態では２つの切欠き部４３が、プーリ４１の円周面における同じ位相に並んで設けられている。なお、２つの切欠き部４３が同じ位相に並んで設けられていてもよいし、異なる位相に設けられていてもよい。

　複数のプーリ回転軸４６は、図５に示すように、複数のプーリ４１を回転可能に支持する円筒状または円柱状に形成された部材である。複数のプーリ回転軸４６のそれぞれには、プーリ４１それぞれが有する内部空間に配置されたベアリング４４に挿通される挿通部４７と、挿通部４７の一方の端部に設けられた拡径部４８と、を備える。挿通部４７の先端４９は、後述する固定ブロック５１の凹部５２に挿入される。挿通部４７の先端４９が凸部の一例に相当する。

　拡径部４８は、ベアリング４４における挿通部４７が挿通される内径よりも大きな径を有する形状である。複数のプーリ回転軸４６はそれぞれ、挿通部４７をベアリング４４に挿通させ、拡径部４８をベアリング４４に当接させた状態において、挿通部４７の端部、および、拡径部４８の端部が複数のプーリ４１のそれぞれから突出する長さを有している。

　複数のプーリ回転軸４６のそれぞれにおいて、拡径部４８側の端面には、複数の固定ねじ５６と螺合するねじ穴５０が設けられている。複数のねじ穴５０は、円筒状または円柱状に形成された複数のプーリ回転軸４６の中心軸線上に設けられている。なお、複数のねじ穴５０は、複数のプーリ回転軸４６を貫通する孔であってもよいし、底を有する穴であってもよい。

　複数の固定ブロック５１は、複数のプーリ回転軸４６とともに複数のプーリ４１を支持する円筒状または円柱状に形成された部材である。固定ブロック５１のそれぞれにおけるプーリ回転軸４６側の端部には、挿通部４７の先端４９が挿入される凹部５２と、反対側の端部には固定ねじ５６と螺合するねじ穴５３と、が設けられている。

　なお、本実施形態では固定ブロック５１に凹部５２を設け、当該凹部５２に挿通部４７の先端４９を挿入するが、挿通部４７に凹部を設けて固定ブロック５１に設けた凸部を当該凹部に挿入する構成であってもよい。

　複数の固定ブロック５１はそれぞれ、複数のプーリ回転軸４６の先端４９と第２ハウジング部２２との間に配置されている。複数の固定ブロック５１は、第２ハウジング部２２に対してＺ軸方向に相対移動可能であるとともに固定可能とされている。また複数の固定ブロック５１は、それぞれプーリ回転軸４６との相対位置がＹ軸方向に沿って変更可能であると共に、プーリ回転軸４６との間でＸ軸方向やＺ軸方向への相対移動は規制されている。

　複数の固定ねじ５６はそれぞれ、図５に示すように、プーリ用長孔２３に挿通されるとともに、プーリ回転軸４６および固定ブロック５１と螺合される雄ネジである。プーリ回転軸４６のねじ穴５０に螺合される固定ねじ５６は、プーリ回転軸４６とともに第１ハウジング部２１を挟む。また、プーリ回転軸４６のねじ穴５０に螺合される固定ねじ５６は、プーリ回転軸４６を第１ハウジング部２１に押し当てて固定する。固定ブロック５１のねじ穴５３に螺合される固定ねじ５６は、固定ブロック５１とともに第２ハウジング部２２を挟む。固定ブロック５１のねじ穴５３に螺合される固定ねじ５６は、固定ブロック５１を第２ハウジング部２２に押し当てて固定する。

　次に、上記の構成からなる術具１における動作について説明する。

　術具１の鉗子１２を駆動する駆動力は、図２に示すように、動力部４からアダプタ２の動力伝達部３を介して、複数の駆動子３１に伝達される。複数の駆動子３１は、図２および図４に示すように、ハウジング２０に対して複数の駆動用長孔２４に沿ってＺ軸方向へ相対的に往復移動する。

　複数の駆動子３１それぞれの移動はワイヤ３５に伝達される。ワイヤ３５は自身が延びる方向に沿って往復移動する。複数の駆動子３１から鉗子１２側、すなわちＺ軸方向の正側に延びるワイヤ３５は、ガイドプーリ２６によりガイドされる方向に沿って往復移動する。複数の駆動子３１から複数のプーリ４１が配置される側、すなわちＺ軸方向の負側に延びるワイヤ３５は、複数のプーリ４１および複数のガイドプーリ２６によりガイドされる方向に沿って往復移動する。

　ワイヤ３５はシャフト１１の内部空間を鉗子１２まで延びており、ワイヤ３５の往復移動は鉗子１２に伝達される。鉗子１２は、ワイヤ３５の往復移動に基づいて開閉動作を行う。本実施形態では、ワイヤ３５の往復移動に基づいて鉗子１２が開閉動作を行うが、その他に、鉗子１２の向きを変更する屈曲動作など、他の動作を行ってもよい。

　次に、ワイヤ３５の張力、すなわちテンションを調整する方法について図４および図５を参照しながら説明する。まず、ワイヤ３５の張力は、ハウジング２０に対する複数のプーリ４１の相対位置を変更することにより行われる。具体的には、複数のプーリ用長孔２３に沿って複数のプーリ４１をＺ軸方向へ移動させることにより張力が調整される。例えば、複数のプーリ４１をシャフト１１から離れる方向、すなわちＺ軸の負方向へ移動させることにより張力が高められ、シャフト１１に近づく方向、すなわちＺ軸の正方向へ移動させることにより張力が弱められる。

　複数のプーリ４１を複数のプーリ用長孔２３に沿って移動させる場合には、複数のプーリ回転軸４６に螺合されている複数の固定ねじ５６が緩められるとともに、固定ブロック５１に螺合されている固定ねじ５６が緩められる。言い換えると、第１ハウジング部２１への複数のプーリ回転軸４６の押し当て力を弱めるとともに、第２ハウジング部２２への固定ブロック５１の押し当て力を弱める。

　これにより、複数のプーリ回転軸４６および複数の固定ブロック５１は、Ｙ軸方向に相対的に接近可能となる。そのため、複数のプーリ回転軸４６と第１ハウジング部２１との間、および、複数の固定ブロック５１と第２ハウジング部２２との間に間隔の形成が可能となる。

　その後、ワイヤ３５の張力が所望の値となる位置へ、複数のプーリ４１の相対的に移動させる。複数のプーリ４１の相対的な位置が定まると、複数のプーリ回転軸４６に螺合されている複数の固定ねじ５６を締めるとともに、複数の固定ブロック５１に螺合されている複数の固定ねじ５６を締める。このとき複数のプーリ回転軸４６および複数の固定ブロック５１は、Ｙ軸方向に相対的に離間する。

　言い換えると、第１ハウジング部２１への複数のプーリ回転軸４６の押し当て力を強めるとともに、第２ハウジング部２２への複数の固定ブロック５１の押し当て力を強める。これにより複数のプーリ回転軸４６と第１ハウジング部２１との間、および、複数の固定ブロック５１と第２ハウジング部２２との間の摩擦力が高まる。つまり、複数のプーリ４１の配置位置が固定される。

　次にプーリ４１へのワイヤ３５の巻き付けについて図６Ａから図７Ｂを参照しながら説明する。例えば、シャフト１１の内部に導くワイヤ３５を、図６Ｂに示すようにＹ軸方向に並んで配置する場合には、ワイヤ３５は図６Ａに示すようにプーリ４１に巻き付けられる。

　具体的には、複数の駆動子３１またはシャフト１１から延びるワイヤ３５は、複数のプーリ４１のそれぞれにおけるＹ軸方向の正側または負側の複数の溝４２に巻かれる。当該複数の溝４２に巻かれたワイヤ３５は、複数の切欠き部４３においてプーリ４１における中央に設けられた複数の溝４２へ導かれて中央の複数の溝４２に巻かれる。さらにワイヤ３５は複数の切欠き部４３を通ってプーリ４１におけるＹ軸方向の負側または正側の溝４２に巻かれ、その後シャフト１１または駆動子３１へ延びる。

　その一方で、シャフト１１の内部に導くワイヤ３５を、図６Ｂに示すようにＹ軸方向における同じ位置で間隔をあけて並べて配置する場合には、ワイヤ３５はプーリ４１における中央に設けられた溝４２にのみ巻かれる。

　図６Ａに示すプーリ４１において駆動子３１の移動に伴いワイヤ３５が往復移動すると、図７Ａに示すように、ワイヤ３５の往復移動に伴いプーリ４１も回転する。また、ワイヤ３５の往復移動に伴いプーリ４１の位相も変化する。この際、ワイヤ３５はＹ軸方向の位置が所定の範囲内に保たれたまま相対移動する。

　言い換えると、ワイヤ３５はＸ－Ｚ平面に沿って形成された溝４２に巻き付けられているため、プーリ４１が回転してもワイヤ３５が溝４２に入り込むＹ軸方向の位置や、溝４２から出てくるＹ軸方向の位置は所定の範囲内に保ち易い。なおプーリ４１は、ワイヤ３５が溝４２に入り込む位置や溝４２から出てくる位置と、切欠き部４３とが重なるまでは回転しない。

　これに対して、例えば、図７Ｂに示すように、プーリ１４１の円周面にワイヤ３５が巻き付けられるらせん状の溝１４２が設けられている場合には、ワイヤ３５の往復移動に伴いワイヤ３５のＹ軸方向の位置が変動する。つまりワイヤ３５の往復移動に伴いプーリ４１が回転すると、らせん状の溝１４２にワイヤ３５が入り込む位置や、出てくる位置がＹ軸方向に移動する。これに伴い、ワイヤ３５のＹ軸方向の位置が変動する。

　上記の構成の術具１によれば、複数の駆動子３１および鉗子１２に対する複数のプーリ４１の配置位置を接近離間可能とすることにより、ワイヤ３５の張力調整、すなわちテンション調整を行うことができる。例えば、特許文献１に記載された張力の調整方法と比較して、張力の細かな調整を行いやすくなり、また、調整後の張力を維持しやすい。さらに、張力の変動を小さくし、安定させることができるため、複数の駆動子３１と鉗子１２との間に働く摩擦力も安定する。そのため、複数の駆動子３１と鉗子１２との間に働く摩擦力が不安定な方法と比較して、外力推定の精度向上を図りやすくなる。

　このように外力推定の精度を高めることにより、術具１を用いたより安全な手術が可能となり、合併症の少ない手術が可能となる。更には患者のＱＯＬの向上や、医師の術中の負担低減を図りやすくなり、手術ロボットにおけるラーニングカーブの向上に寄与しやすくなる。なお、ここでいうＱＯＬとは、クオリティ・オブ・ライフの略であり、以下同様に記載する。

　また、複数のプーリ回転軸４６および複数の固定ブロック５１が、回転軸線Ｌ方向における相対的な位置を変更可能とされているため、プーリ４１の回転が阻害されにくい。例えば、複数のプーリ回転軸４６が第１ハウジング部２１に固定され、複数の固定ブロック５１が第２ハウジング部２２に固定される場合において、プーリ回転軸４６および固定ブロック５１の組み合わせの長さが、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の間隔と異なっていても、相対的な位置を変更することにより当該組合せの長さが調整される。そのため、プーリ回転軸４６により支持されるプーリ４１に固定の影響が伝わりにくく、回転が阻害されにくい。

　本実施形態のように３つのプーリ４１が設けられている場合において、３つのプーリ４１のそれぞれについて配置位置の接近離間をさせやすくなる。言い換えると、ある１つのプーリ４１について配置位置を固定した後でも、他のプーリ４１について配置位置を接近離間させやすい。

　例えば、複数の固定ブロック５１がなくプーリ回転軸４６のみが設けられている場合には、ある１つのプーリ４１について配置位置を固定すると、ある１つのプーリ４１に対応するプーリ回転軸４６のそれぞれの端部は第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２と当接する。このとき、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２が互いに接近し、その間隔がプーリ回転軸４６の長さと同等になる。つまり、他のプーリ４１に対応するプーリ回転軸４６のそれぞれの端部も第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２と当接する。すると、他のプーリ４１の配置位置を接近離間させようとしても、他のプーリ４１に対応するプーリ回転軸４６の端部が第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２と当接する面に働く摩擦力が大きくなりやすいため、接近離間させにくい。

　これに対して、プーリ回転軸４６と固定ブロック５１との相対的な位置が変更可能であると、ある１つのプーリ４１について配置位置を固定しても、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２が互いに接近することがない。つまり、他のプーリ４１に対応するプーリ回転軸４６と第１ハウジング部２１との当接面、および、固定ブロック５１と第２ハウジング部２２との当接面に働く摩擦力が大きくなりにくい。そのため、ある１つのプーリ４１について配置位置を固定した後でも、他のプーリ４１について配置位置を接近離間させやすい。

　さらに、相対的な位置を変更することにより当該組合せの長さが調整されるため、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２に対しても負荷がかかりにくい。例えば、第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の場合、当該負荷により第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２が変形したり、破損したりする可能性がある。このような場合であっても、負荷がかかりにくいため第１ハウジング部２１および第２ハウジング部２２の変形や破損を抑制しやすい。

　複数のプーリ用長孔２３および複数の固定ねじ５６を用いて、複数のプーリ回転軸４６を第１ハウジング部２１に押し当て、複数の固定ブロック５１を第２ハウジング部２２に押し当てることにより、複数の駆動子３１および鉗子１２の少なくとも一方に対する複数のプーリ４１の配置位置を固定することができる。押し当て力を強くすることにより、当該配置位置の固定がより確実に行うことができるとともに、押し当て力を弱めることにより、当該配置位置の変更が行いやすくなる。

　回転軸線Ｌ方向に延びるプーリ回転軸４６の先端４９、および、先端４９と嵌合する固定ブロック５１の凹部５２を用いることにより、プーリ回転軸４６および固定ブロック５１における回転軸線Ｌ方向の相対的な位置関係を変更することができる。また、回転軸線Ｌ方向と交差する方向への相対的な位置関係は、維持することができる。

　複数のプーリ４１および鉗子１２の間に複数の駆動子３１を配置し、複数の駆動子３１の往復移動を複数のプーリ４１に巻き付けられたワイヤ３５により鉗子１２に伝達することにより、ワイヤ３５の張力調整を行いやすくなる。

　らせん状の溝１４２が設けられたプーリ１４１と比較して、プーリ４１の位相が変化しても、ワイヤ３５のＹ軸方向の位置の変動を抑制しやすく、ワイヤ３５の張力を安定させやすい。つまり、ワイヤ３５のＹ軸方向の位置の変動が抑制されるため、ワイヤ３５が配置される経路長さの変動を抑制しやすく、ワイヤ３５の張力を安定させやすい。

　そのため、複数の駆動子３１と鉗子１２との間に働く摩擦力も安定させやすく、複数の駆動子３１と鉗子１２との間に働く摩擦力が不安定な方法と比較して、外力推定の精度向上を図りやすくなる。このように外力推定の精度を高めることにより、術具１を用いたより安全な手術が可能となり、合併症の少ない手術が可能となる。更には患者のＱＯＬの向上や、医師の術中の負担低減を図りやすくなり、手術ロボットにおけるラーニングカーブの向上に寄与しやすくなる。

　らせん状の溝１４２が設けられたプーリ１４１と比較して、複数のプーリ４１の位相によるワイヤ３５が複数の溝４２に入り込むＹ軸方向の位置や、複数の溝４２から出てくるＹ軸方向の位置の変動を抑制しやすい。そのため、ワイヤ３５を複数のプーリ４１に巻き付ける際に、複数のプーリ４１の位相に注意を払う必要が低くなる。言い換えると、ワイヤ３５を複数のプーリ４１に巻き付ける作業を行いやすくなる。

　なお、本開示の技術範囲は上記実施形態に限定されない。また、本開示の技術範囲は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記の実施の形態においては、術具１に鉗子１２が設けられているが、手術に用いられる他の器具が設けられていてもよく、限定するものではない。

Claims

　外部から駆動力が伝達される被駆動部と、
　前記被駆動部の動きを伝達する索状体と、
　円周面を有するとともに、前記被駆動部から延びる前記索状体が前記円周面に巻き回わされる回転体と、
が設けられ、
　前記円周面には、前記回転体の中心軸線方向に並んで設けられるとともに前記索状体が巻き回わし可能な複数の溝と、
　前記複数の溝のうち、隣接する溝同士をつなぐとともに、前記隣接する溝にわたって前記索状体が配置可能とされた少なくとも１つの切欠き部と、が設けられている術具。
　前記円周面に設けられた前記複数の溝のうち、隣接する溝同士の間に、突起が設けられ、
　前記少なくとも１つの切欠き部は前記突起に設けられた凹みである請求項１記載の術具。
　前記複数の溝は３つ以上設けられ、
　前記少なくとも１つの切欠き部は、複数の切欠き部であって、
　前記中心軸線方向に離れて配置された前記複数の切欠き部はそれぞれ同じ位相に設けられている請求項１または２に記載の術具。
　前記複数の溝は３つ以上設けられ、
　前記少なくとも１つの切欠き部は、複数の切欠き部であって、
　前記中心軸線方向に離れて配置された前記複数の切欠き部はそれぞれ異なる位相に設けられている請求項１または２に記載の術具。