WO2023153166A1 - 湾曲体マニピュレータおよび湾曲体ロボット - Google Patents

湾曲体マニピュレータおよび湾曲体ロボット Download PDF

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WO2023153166A1
WO2023153166A1 PCT/JP2023/001643 JP2023001643W WO2023153166A1 WO 2023153166 A1 WO2023153166 A1 WO 2023153166A1 JP 2023001643 W JP2023001643 W JP 2023001643W WO 2023153166 A1 WO2023153166 A1 WO 2023153166A1
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linear
linear member
bending
curved
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安倫 有満
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Canon Inc
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/005—Flexible endoscopes
    • A61B1/008—Articulations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J3/00—Manipulators of leader-follower type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements
    • B25J3/02—Manipulators of leader-follower type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements involving a parallelogram coupling of the leader and follower units
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes

Definitions

  • the present invention relates to a curved body manipulator having a curved portion curved by a linear member, and a curved body robot having the curved manipulator.
  • a bending portion is provided near the distal end of an elongated bending body manipulator, and the bending portion is bent by pushing and pulling a linear member such as a wire.
  • a linear member such as a wire
  • US Patent Application Publication No. 2021/0121051 discloses a configuration in which a bending body is bent by a wire. Specifically, one end of the wire is connected to the bending body and the other end is connected to the drive rod. A force is applied to the driving rod, and the bending body is bent by the driving rod moving the wire. A drive rod is positioned offset from the center of the flexure, and a wire is bent between the flexure and the drive rod along a groove in the cylinder and connected to the drive rod.
  • the connecting member connected to the linear member receives a force to move the linear member and bend the bending portion
  • the bending of the linear member may affect the bending operation of the bending portion due to the movement of the connecting member.
  • the trajectory of the linear member and the frictional force generated between the linear member and the member that guides the linear member differ depending on whether the linear member is pushed or pulled.
  • the relationship between the movement of the connecting member and the movement of the bending portion may differ depending on whether the linear member is pushed or pulled.
  • One of the objects of the present invention is to suppress bending of the linear member between the connecting member and the curved body.
  • a curved body including a curved portion; a guide member; a plurality of input units connected to the bending portion, each of which: (i) is connected to the bending portion, extends along a direction of extension, and bends the bending portion when moved along the direction of extension; (ii) a fixed portion to which the linear member is fixed; and a force receiving portion, the linear member is movable along a moving direction and perpendicular to the extending direction.
  • a plurality of input units including a connecting member in which the force receiving portion is arranged at a position farther from the linear member than the fixing portion; has the connecting member is guided by the guide member and moved along the moving direction so that the linear member moves along the extending direction when the force receiving portion receives a force;
  • a curved body including a curved portion and having a plurality of holes; a guide member; a plurality of input units connected to the bending portion, each of which: (i) is connected to the bending portion, extends along a direction of extension, and bends the bending portion when moved along the direction of extension; (ii) a fixed portion to which the linear member is fixed; and a force receiving portion, the linear member is movable along a moving direction and perpendicular to the extending direction.
  • a plurality of input units including a connecting member in which the force receiving portion is arranged at a position farther from the linear member than the fixing portion; has the linear member has a fixed portion inserted into one of the plurality of holes and fixed to the fixing portion; the connecting member is guided by the guide member and moved along the moving direction so that the linear member moves along the extending direction when the force receiving portion receives a force;
  • a curved body manipulator wherein the portion to be fixed and one of the plurality of holes at least partially overlap when viewed along the moving direction.
  • the present invention can suppress bending of the linear member between the connecting member and the curved body.
  • FIG. 1 is a perspective view of a curved body manipulator according to Example 1.
  • FIG. 1 is a perspective view of a curved body manipulator according to Example 1.
  • FIG. 1 is a front view of a curved body manipulator according to Example 1.
  • FIG. 4 is a rear view of the curved body manipulator according to Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a curved body manipulator according to Example 1;
  • FIG. 4 is an enlarged view of the curved body manipulator according to Example 1.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the curved body manipulator according to Example 1.
  • FIG. 4 is a schematic front view of a central member according to Example 1.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a central member according to Example 1.
  • FIG. 4 is a schematic rear view of the central member according to Example 1.
  • FIG. 4 is a schematic front view of a tip member and a guide ring according to Example 1.
  • FIG. 4 is a schematic side view of a tip member and a guide ring according to Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic front view of a tubular member according to Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a tubular member according to Example 1;
  • FIG. 4 is a schematic front view of a connection member according to Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a connecting member according to Example 1.
  • FIG. 1 is a schematic front view of a state in which a linear member according to Example 1 is joined to a connecting member;
  • FIG. 4 is a schematic side view of a state in which the linear member according to Example 1 is joined to the connection member;
  • FIG. 4 is an enlarged view of a state in which the linear member according to Example 1 is joined to the connection member;
  • FIG. 4 is an enlarged view of a state in which the linear member according to Example 1 is joined to the connection member;
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the curved body manipulator in a state where the bending portion according to the first embodiment is bent;
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the curved body manipulator with a curved portion according to the first embodiment;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a curved body manipulator according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a curved body manipulator according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a curved body manipulator according to Example 2;
  • FIG. 4 is an enlarged view of a curved body manipulator;
  • FIG. 11 is a schematic front view of a curved body manipulator according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic rear view of a curved body manipulator according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a curved body manipulator according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a curved body manipulator according to Example 2;
  • FIG. 11 is an enlarged view of a curved body manipulator according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a curved body manipulator according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a curved body manipulator according to Example 2;
  • FIG. 4 is an enlarged view of a curved body
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of a tubular member according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic front view of a tubular member according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of each connection member according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of each connection member according to Example 2;
  • FIG. 11 is a schematic perspective view of each connection member according to Example 2;
  • FIG. 10 is a schematic front view of each connection member in a state where hollow members are joined according to Example 2;
  • FIG. 10 is a schematic front view of each connection member in a state where hollow members are joined according to Example 2;
  • FIG. 10 is a schematic front view of each connection member in a state where hollow members are joined according to Example 2;
  • FIG. 10 is a schematic front view of each connection member in a state where hollow members are joined according to Example 2;
  • FIG. 10 is a schematic front view of each connection member in a state where hollow members are joined according to Example 2;
  • FIG. 10 is
  • Example 1 will be described with reference to FIGS. 1A and 1B to 10. FIG.
  • FIG. 1A and 1B are schematic perspective views of the curved body manipulator 10.
  • FIG. 1B the outer skin 12 of the curved body manipulator 10 is hidden.
  • FIG. 2A is a front view of the curved body manipulator 10, and is a view of the curved body manipulator 10 from the side of a curved body 110, which will be described later.
  • FIG. 2B is a rear view of the curved body manipulator 10, and is a view of the curved body manipulator 10 from the side opposite to that of FIG. 2A.
  • the curved body manipulator 10 includes a curved body 110 including a curved portion 13, an exterior member 11 as a frame to which the curved body 110 is attached, and a drive shaft 16 (16a, 16b, 16c).
  • the curved body manipulator 10 according to this embodiment has three drive shafts 16 (16a, 16b, 16c) as a plurality of input units.
  • a curved body can also be called a continuum
  • a curved manipulator can also be called a continuum manipulator.
  • the bending portion 13 includes a tip member 14 and a plurality of guide rings 15 , and the tip member 14 and the plurality of guide rings 15 are covered with the outer skin 12 .
  • a central member 23 is accommodated inside the exterior member 11 .
  • the curved body manipulator 10 has a hollow structure in which a through hole 18 is formed extending from the tip of the curved portion 13 to the rear end of the central member 23 in the z-axis direction.
  • the three drive shafts 16a-16c can be driven independently of each other, and the bending portion 13 is bent by being slid in the z-axis direction manually or by an actuator. In other words, the bending of the bending portion 13 is controlled by the movement of each of the drive shafts 16a-16c, each having degrees of freedom in the z-axis direction.
  • the end supported by the exterior member 10 is called the rear end.
  • the curved body 110 is inserted into the object from the tip opposite to the rear end.
  • the leading end can be called the distal end and the trailing end can be called the proximal end.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view cut through the center of the curved body manipulator 10 and parallel to the yz plane.
  • 3B is an enlarged view of the dashed line area A of FIG. 3A
  • FIG. 3C is an enlarged view of the dashed line area B of FIG. 3A.
  • the bending portion 13 has a tip member 14 and a plurality of guide rings 15 (nine in this embodiment) arranged at predetermined intervals.
  • a tip member 14 is arranged at the tip of the bending portion 13 .
  • the curved body 110 has a tubular member (longitudinal member) 22 having the same cross-sectional shape as the guide ring 15 .
  • the tubular member 22 is arranged on the rear end (proximal end) side of the bending portion 13 at a predetermined distance from the guide ring 15 .
  • Tubular member 22 is inserted into exterior member 11 , supported by exterior member 11 , and fixed to exterior member 11 .
  • the curved body 110 has a cylindrical shape with a through hole 18 formed therein.
  • the curved body 110 is cylindrical.
  • the central axis of the curved body 110 be the central axis CA.
  • the central axis CA coincides with the central axis of the curved body manipulator 10 .
  • a plurality of drive shafts (16a to 16c) are arranged on the circumference so as to surround the central axis CA.
  • Each of the drive shafts 16 a to 16 c has a flexible linear member 20 connected to the distal end member 14 of the bending portion 13 and a connecting member 21 connected to the linear member 20 .
  • the connection member 21 is a member that is less likely to be deformed than the linear member 20 .
  • the deformation of the connecting member 21 is smaller than that of the linear member 20 when the same force acts.
  • the drive shafts 16a to 16c since the drive shafts 16a to 16c have the same structure, the drive shaft 16a will be described as a representative.
  • the connection member (intermediate member) 21 has a joint portion (fixed portion) 21a and a force receiving portion 21b. As will be described later, the linear member 20 is inseparably fixed to the joint portion 21a.
  • the connection member 21 is configured to be movable along the z-axis direction.
  • the force receiving portion 21b is exposed outside the curved manipulator 10 (outside the exterior member 11).
  • the connection member 21 is moved along the z-axis direction by the force receiving portion 21b receiving force (more specifically, external force transmitted from the outside of the curved body manipulator 10).
  • the user can apply force to the force receiving portion 21b manually or using a driving source such as a motor.
  • a portion of the linear member 20 fixed to the joint portion 21a can be called a joint portion (connection portion, fixed portion) 20a.
  • connection member 21 integrally has the joint portion 21a, the force receiving portion 21b, and the connecting portion that connects the joint portion 21a and the force receiving portion 21b.
  • Member 21 may be configured.
  • the direction in which the linear member 20 extends is called the extending direction.
  • the extending direction of the linear member 20 matches the longitudinal direction of the curved body 110 . In the state shown in FIGS. 3A and 3B (where the curved body 110 is straight), the extending direction of the linear member 20 coincides with the z-axis direction.
  • the force receiving portion 21b is arranged at a position farther from the linear member 20 than the joining portion 21a in the direction perpendicular to the stretching direction (the y-axis direction in FIG. 3A).
  • the joint portion 21a is arranged at a position closer to the central axis CA than the force receiving portion 21b.
  • the linear member 20 By moving the connecting member 21 along the z-axis direction as the moving direction, the linear member 20 is integrally moved in the extending direction.
  • the bending portion 13 is bent by moving the linear member 20 in the extending direction.
  • the curved body manipulator 10 includes a plurality of drive shafts (16a-16c). Each drive shaft may also be identified by a number such as "first" or "second".
  • the drive shaft 16a can be called a first drive shaft (first input section).
  • the linear member 20 of the drive shaft 16a can be called a first linear member
  • the connecting member 21 can be called a first connecting member.
  • the extending direction of the first linear member is the first extending direction
  • the moving direction of the first connecting member is the first moving direction
  • the fixing portion of the first connecting member is the first fixing portion
  • the force receiving portion of the first connecting member can be called a first force receiving portion.
  • the drive shaft 16b can be called a second drive shaft (second input section) and the drive shaft 16c can be called a third drive shaft (third input section).
  • FIG. 4A is a schematic front view of the central member 23
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view of the central member 23 taken along line EE
  • FIG. 4C is a schematic rear view of the central member 23.
  • the center member 23 is provided with radially extending grooves (guide grooves) 23a, 23b, 23c having a width W at intervals of 120 degrees, and a through hole 23d is provided in the center. Note that the center in the radial direction coincides with the central axis CA of the curved body 110 .
  • the through hole 23 d forms part of the through hole 18 .
  • the connecting members 21 of the respective drive shafts 16a to 16c are fitted into the grooves 23a, 23b and 23c.
  • the groove 23a corresponds to the drive shaft 23a
  • the groove 23b corresponds to the drive shaft 23b
  • the groove 23c corresponds to the drive shaft 23c. 4A to 4C
  • the grooves 23a are arranged along the y-axis direction. Since the grooves 23a, 23b, and 23c have the same shape, the groove 23a will be described as a representative.
  • the groove 23a has a region L3 having a depth D1 and a region L4 having a depth D2 in the radial direction, where D1>D2.
  • connection member 21 has a plate portion having a plate shape and has a plate thickness (thickness) slightly smaller than the groove width W.
  • the joint portion 21a can move L1 in the positive z-axis direction and L2 in the negative z-axis direction from the neutral position.
  • radial movement of the connecting member 21 is restricted by fitting the exterior member (cover member) 11 so as to cover the central member 23 23a, 23b, and 23c from the outside. Thereby, the movement of the connection member 21 in the circumferential direction (thickness direction) and radial direction is restrained.
  • motion in the z-axis direction is limited to a predetermined range (L1+L2).
  • the central member 23 and the exterior member 11 function as guide members that guide the connection member 21 . Therefore, the central member 23 can be called a first guide member, and the exterior member 11 can be called a second guide member.
  • connection member 21 When the force receiving portion 21b receives force, the connection member 21 is guided by the central member 23 and the exterior member 11 and moved in the movement direction (z-axis direction in this embodiment). As a result, the linear member 20 fixed to the fixing portion 21a moves in the extending direction, and the bending portion 13 bends.
  • the central member 23 and the exterior member 11 allow movement of the connection member 21 in the movement direction, while restricting movement of the connection member 21 in a direction crossing (preferably orthogonal to) the movement direction. Thereby, the connection member 21 is accurately moved in the moving direction.
  • the central member 23 suppresses movement of the connecting member 21 in the circumferential direction around the central axis CA.
  • the central member 23 suppresses the movement of the connection member 21 in the direction intersecting the extending direction of the linear member 20 and suppresses the bending of the linear member 22 .
  • the central member 23 suppresses the rotation of the connection member 21 around the linear member 20 and suppresses the twisting of the linear member 20 .
  • the exterior member 11 and the central member 23 suppress movement of the connecting member 21 in the radial direction about the central axis CA.
  • the exterior member 11 and the central member 23 (the ends of the grooves 23a, 23b, and 23c) suppress the movement of the connecting member 21 in the direction intersecting with the extending direction of the linear member 20, thereby preventing the linear member 22 from bending ( flexion).
  • connection member 21 is prevented from moving in the direction intersecting the moving direction, the linear member 20 is prevented from being bent.
  • FIG. 5A is a schematic front view of the tip member 14 and the guide ring 15
  • FIG. 5B is a schematic side view of the tip member 14 and the guide ring 15.
  • the tip member 14 and the guide ring 15 have an annular shape with a through hole 15d, and have three holes 15a, 15b, 15c at positions with the same radius r from the center.
  • Linear members 20 of the drive shafts 16a to 16c are inserted into the three holes 15a, 15b, 15c, respectively.
  • the through hole 15 d forms part of the through hole 18 .
  • FIGS. 6A and 6B The tubular member 22 of the bending body 110 will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.
  • 6A is a schematic front view of tubular member 22
  • FIG. 6B is a schematic side view of tubular member 22.
  • the tubular member 22 has an annular shape with a through hole 22d.
  • the tubular member 22 is flexible and has three holes 22a, 22b, 22c at positions with the same radius r from its center.
  • the linear members 20 of the drive shafts 16a-16c are inserted into the holes 22a-22c, respectively.
  • the through hole 22 d forms part of the through hole 18 . It can also be said that the tubular member 22 is located at the proximal end of the curved body 110 and the holes 22 a - 22 c are also located at the proximal end of the curved body 110 .
  • the other end (the end on the proximal end side) of the linear member 20 is joined to the connecting member 21 at the joining portion 21 a of the connecting member 21 .
  • the linear member 20 of the drive shaft 16a is arranged so as to pass through the holes 14a, 15a and 22a of the tip member 14, the guide ring 15 and the tubular member 22, respectively.
  • the linear member 20 of the drive shaft 16b is arranged so as to pass through the holes 14b, 15b and 22b of the tip member 14, the guide ring 15 and the tubular member 22, respectively.
  • the linear member 20 of the drive shaft 16c is arranged to pass through the holes 14c, 15c and 22c of the tip member 14, the guide ring 15 and the tubular member 22, respectively.
  • the curved body 110 has a tubular inner skin 19 and a tubular outer skin 12.
  • Inner skin 19 and outer skin 12 are flexible.
  • the tip member 14 and the guide ring 15 are arranged between the inner skin 19 and the outer skin 12 .
  • the tip member 14 and the inner wall surface of the through hole 15 d of the guide ring 15 are joined to the outer peripheral surface (outer surface) of the inner skin 19 .
  • the outer skin 12 is arranged on the outer peripheral surfaces (outer surfaces) of the tip member 14 and the guide ring 15 .
  • Each of the linear members 20 of the drive shafts 16a to 16c has one end (end on the distal end side) fixed to the holes 15a to 15c of the tip member 14, passes through the holes 15a to 15c of the guide ring 15, and passes through the guide ring. It is arranged so as to be slidable with respect to fifteen holes.
  • the linear member 20 passes through the holes 22a to 22c of the tubular member 22 toward the negative direction (proximal side) of the z-axis and reaches the interior of the exterior member 11.
  • a connection member 21 is arranged inside the exterior member 11 .
  • connection member 21 will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
  • 7A is a schematic front view of the connection member 21, and
  • FIG. 7B is a schematic side view of the connection member 21.
  • FIG. 7A is a schematic front view of the connection member 21, and
  • FIG. 7B is a schematic side view of the connection member 21.
  • connection member 21 has a plate portion (sheet portion) 21c having a plate shape (sheet shape).
  • sheet portion 21c having a plate shape
  • the entire connecting member 21 is the plate portion 21 c having a plate shape, but the plate portion 21 c may be a part of the connecting member 21 .
  • the plate shape means that the length in the width direction (width, second length, first surface direction) is equal to the length in the thickness direction (thickness, second 1 length), and the length in the length direction (third length, second surface direction) is greater than or equal to the length in the width direction.
  • the thickness of the plate-like portion of the connection member 21 in this embodiment, the entire connection member 21
  • the thickness direction perpendicular to the thickness direction can be called the planar direction. 7A and 7B
  • the thickness direction of the plate portion 21c of the connection member 21 is the x-axis direction
  • the width direction is the y-axis direction
  • the length direction is the z-axis direction.
  • the connection member 21 has a surface (surface extending in the surface direction) 21c1 perpendicular to the thickness direction.
  • the moving direction of the connecting member 21 is the z-axis direction, and the connecting member 21 is arranged so that the surface 21c1 extends along the moving direction.
  • the central member 23 abuts on the pair of surfaces 21c1 in the groove 23 to guide the connecting member 21. As shown in FIG. In this manner, the central member 23 guides the surface 21c1, so that the connecting member 21 can move stably in the moving direction.
  • connection member 21 has an L shape. As described above, the connection member 21 has the joint portion 21a and the force receiving portion 21b. In the moving direction (z-axis direction) of the connecting member 21, the force receiving portion 21b is arranged at a position away from the joint portion 21a (a position shifted with respect to the joint portion 21a).
  • connection member 21 has a plate portion 21 c arranged near the linear member 20 .
  • the joint portion 21a is arranged at the end of the plate portion 21c.
  • the connection member 21 is arranged so that the surface 21c1 faces in the circumferential direction around the central axis CA, and the surfaces 21c1 are arranged radially from the central axis CA.
  • connection members 21 of the drive shafts 16a to 16c becomes short. Can be placed close together in a small space. Further, the end of the plate portion 21c where the joint portion 21a is arranged has a flat plate shape. Therefore, the connection members 21 can be arranged close to each other in a smaller space.
  • the joint portion 21a is arranged such that the linear member 20 extends linearly between the curved body 110 and the joint portion 21a.
  • a portion of the linear member 20 located between the curved body 110 and the joint portion 21a can be called an intermediate portion 20b.
  • the bending angle of the intermediate portion 20b of the linear member 20 is preferably within 10°, more preferably within 5°, with reference (0°) when the linear member 20 is perfectly straight.
  • FIG. 6A is a diagram viewed along the moving direction of the connecting member 21, or a diagram viewed along the central axis CA or the extension direction of the linear member 20 in a state where the curved body 110 is straightened. can.
  • the linear member 20 of each of the drive shafts 16a-16c is inserted into one of the plurality of holes (22a-22c) of the tubular member 22 of the bending body 110.
  • the linear member 20 is inserted into a hole 22a, which is one of the plurality of holes (22a to 22c) of the tubular member 22 of the bending body 110.
  • FIG. As shown in FIG. As shown in FIG.
  • the hole 22a and the joint portion 21a of the drive shaft 16a, and the hole 22a and the fixed portion 20a of the drive shaft 16a at least partially overlap.
  • the linear member 20 is bent between the bending body 110 and the joint portion 21a, when the connecting member 21 moves the linear member 20 in the moving direction via the joint portion 21a, one portion of the linear member 20 is bent.
  • the portion (intermediate portion 20 b ) also moves in a direction intersecting with the extending direction of the linear member 20 . Further, the trajectory of the linear member 20 and the frictional force between the linear member 20 and the member that guides the linear member 20 differ depending on whether the connecting member 21 pushes the linear member 20 or pulls it.
  • the linear member 20 extends straight from the joint portion 21a to the curved body 110, bending of the linear member 20 is suppressed. 20 is suppressed from moving in a direction crossing the stretching direction. In addition, it is possible to suppress the difference in the trajectory of the linear member 20 and the frictional force between the linear member 20 and the member that guides the linear member 20 depending on whether the connecting member 21 pushes the linear member 20 or pulls it. be.
  • the bending portion 13 is bent by moving the linear member 20 in the extending direction. It can be bent efficiently and accurately.
  • FIG. 8A is a schematic front view of the linear member 20 joined to the connecting member 21
  • FIG. 8B is a schematic side view of the linear member 20 joined to the connecting member 21, and FIG.
  • FIG. 8D is an enlarged view of the dashed line area F.
  • FIG. Note that the configuration shown in FIG. 8D is a modification of the configuration shown in FIG. 8C.
  • the fixed portion 20a of the linear member 20 is joined to the joining portion (connecting portion, fixed portion) 21a of the connecting member 21.
  • the joining material 24 can join them more firmly.
  • connection member 21 can be made of metal such as iron, stainless steel, copper, or aluminum alloy, resin such as polycarbonate, PEEK (polyetheretherketone), or ABS, or ceramics such as alumina or zirconia.
  • resin such as polycarbonate, PEEK (polyetheretherketone), or ABS, or ceramics such as alumina or zirconia.
  • bonding material 24 an epoxy-based adhesive, an ultraviolet curing resin, or the like can be used.
  • the connection member 21 is made of metal, the linear member 20 and the connection member 21 can be joined by welding or brazing. In this case, the joining material 24 can be weld metal or brazing material. can.
  • connection member 21 and the linear member 20 can be joined as shown in FIG. 8D.
  • a through-hole 21c is provided in the joint portion 21a of the connecting member 21 so as to penetrate the joint portion 21a in the z-axis direction, and the linear member 20 is inserted into the through-hole 21c to join the two.
  • the linear member 20 may be fixed using an anaerobic adhesive or an instant adhesive, or the linear member 20 may be fixed by deforming the joint portion 21a. .
  • the drive shafts 16a to 16c can be pushed and pulled independently of each other in the z-axis direction. can be done.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of the curved body manipulator 10 with the bending portion 13 bent.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the curved body manipulator 10 with the bending portion 13 bent.
  • 10 is a cross-sectional view through the center of the curved body manipulator 10.
  • the bending portion 13 can be bent within the yz plane while the curvature of the bending portion 13 is kept constant.
  • Zo be the position of the end of each of the drive shafts 16a to 16c in the z-axis direction when the curved portion 13 is in a horizontal state (linear state)
  • Za to Zc be displacements of the drive shafts 16a to 16c in the z-axis direction, respectively.
  • the bending operation is realized by pulling the driving shaft 16a in the negative z-axis direction Za and pushing the driving shafts 16b and 16c in the positive z-axis direction Zb and Zc.
  • the bending portion 13 of the bending body manipulator 10 of this embodiment has two degrees of freedom of bending and turning.
  • connection member 21 it is possible to efficiently transmit the thrust force from the connection member 21 to the linear member 20 arranged at the curved portion 13 with the radius r.
  • the linear member 20 is linearly arranged from the tubular member 22 to the joint portion (joint portion 21a) to the connection member 21.
  • FIG. Therefore, the path when pushing the linear member 20 and the path when pulling the linear member 20 are the same, so there is a difference between the dynamic characteristics when pushing the linear member 20 and the dynamic characteristics when pulling the linear member 20 less likely to occur.
  • the connecting member 21 is plate-shaped, it can be easily manufactured by machining, injection molding, die casting, press working, surface grinding, etc., and the connecting member 21 can slide smoothly with high accuracy. . Therefore, it is possible to reduce variations in control performance when pushing and pulling the linear member 20 .
  • the configuration of this embodiment it is possible to easily transmit thrust to the linear member 20 arranged in a narrow space.
  • the diameter of the outer skin 12 is about 5 mm
  • the diameter of the inner skin 19 is about 3 mm
  • the force receiving portion 21b for transmitting the force has a radius sufficiently larger than the radius r at which the linear member 20 is arranged. Can be placed on a circle.
  • the actuators such as motors and handles are used to transmit thrust to the drive shafts 16a to 16c, the degree of freedom in designing the arrangement and size of the actuators such as motors and handles is improved, and the force applied to narrow spaces is improved. facilitates the transmission of
  • the curved body manipulator 10 can use the through holes 18 to insert various tools from the central member 23 side toward the curved portion 13 .
  • the linear member 20 and the actuator can be combined. It is possible to electrically insulate between
  • insulation can be achieved by applying an alumite treatment to the vicinity of the force receiving portion 21b.
  • curved body manipulator 110 when used in a medical device, forceps, a biopsy tool, etc. can be inserted into the through hole 18 in addition to the camera to perform medical treatment in a narrow space inside the body.
  • the linear members 20 are linearly arranged, the risk of the linear members 20 buckling is reduced, and the frictional force accompanying the driving of the linear members 20 is reduced or reduced. can be stabilized.
  • Friction force is set properly.
  • the central member 23 and the connecting member 21 can slide smoothly.
  • the central member 23 should be made of a resin material such as polyacetal having high slidability. is preferred. As a result, the magnitudes of the maximum static friction force and the dynamic friction force become close to each other, and the connecting member 21 is stably and slidably supported by the central member 23 .
  • the bending portion 13 can move with two degrees of freedom of bending and turning in response to input with three degrees of freedom using the three drive shafts 16a to 16c.
  • the bending portion 13 can be expanded and contracted in the z-axis direction. This provides a curved body manipulator 10 with a total of three degrees of freedom.
  • Example 2 A curved body manipulator (continuous body manipulator) 50 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 11A, 11B, 11C, 11D to 23A and 23B.
  • FIG. 11A is a schematic perspective view of the curved body manipulator 50
  • FIG. 11B is a schematic perspective view of the curved portion 53 of the curved body manipulator 50 with the outer skin 52 hidden
  • FIG. FIG. 11D is an enlarged view of the dashed line area C
  • FIG. 12A is a schematic front view of the curved body manipulator 50
  • FIG. 12B is a schematic rear view of the curved body manipulator 50
  • FIG. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the curved body manipulator 50 taken through the center of the curved body manipulator 50 and parallel to the yz plane.
  • 14A is a schematic cross-sectional view of the curved body manipulator 50 taken along the line HH in FIG. 13, and FIG. 14B is an enlarged view of the broken line area I.
  • FIG. 14A is a schematic cross-sectional view of the curved body manipulator 50 taken along the line HH in FIG. 13, and FIG. 14B is an enlarged view of the broken line area I.
  • the curved body manipulator 50 includes a curved body 210 including a curved portion 53, an exterior member (frame) 51 to which the curved body 210 is attached, and drive shafts (1a, 1b) as input portions connected to the curved portion 53 of the curved body 210. , 1c, 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 3c).
  • a curved body manipulator 50 according to this embodiment has nine drive shafts (input portions) 1a, 1b, 1c, 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, and 3c as a plurality of drive shafts (input portions).
  • the functions of the drive shafts 1a-1c, 2a-2c, 3a-3c are the same as the drive shafts 16a-16c of the first embodiment. That is, the drive shafts 1a to 1c, 2a to 2c, and 3a to 3c can be driven independently of each other, and the bending portion 53 is bent by being slid in the z-axis direction manually or by an actuator. . In other words, the bending of the bending portion 53 is controlled by the movement of the drive shafts 1a-1c, 2a-2c, 3a-3c each having degrees of freedom in the z-axis direction.
  • the drive shafts 1a-1c, 2a-2c, 3a-3c have connecting members 71, 72, 73 corresponding to the connecting member 21 in the first embodiment.
  • the drive shafts 1a to 1c, 2a to 2c, and 3a to 3c by pushing and pulling the connection members 71 to 73 in the z-axis direction, the linear member 77 corresponding to the linear member 20 in the first embodiment is stretched in the extending direction. driven.
  • the curved portion 53 has three sections, a first section 61, a second section 62 and a third section 63. As shown in FIG. The configurations of the first section 61, the second section 62, and the third section 63 will be described in detail.
  • the first section 61 has a tip member 64 and a plurality of guide rings 65 (nine in this embodiment) arranged at predetermined intervals.
  • the second section 62 has a tip member 66 and a plurality of guide rings 67 (nine in this embodiment) arranged at predetermined intervals.
  • the third section 63 has a tip member 68 and a plurality of guide rings 69 (four in this embodiment) arranged at predetermined intervals.
  • tip members 64, 66, 68 and the guide rings 65, 67, 69 will be described with reference to FIGS. 16A to 16C and 17A to 17C.
  • FIG. 16A is a schematic front view of the tip member 64
  • FIG. 16B is a schematic front view of the tip member 66
  • FIG. 16C is a schematic front view of the tip member 68
  • 17A is a schematic front view of the guide ring 65
  • FIG. 17B is a schematic front view of the guide ring 67
  • FIG. 17C is a schematic front view of the guide ring 69.
  • FIG. 17A is a schematic front view of the guide ring 65
  • FIG. 17B is a schematic front view of the guide ring 67
  • FIG. 17C is a schematic front view of the guide ring 69.
  • the tip member 64 and the guide ring 65, the tip member 66 and the guide ring 67, the tip member 68 and the guide ring 69 have the same cross-sectional shape, and as shown in FIG. different.
  • the tip member 64 has an annular shape with a through hole 64j, and nine holes 64a to 64i located at the same radius r from the center.
  • the guide ring 65 has an annular shape with a through hole 65j, and nine holes 65a to 65i located at the same radius r from the center.
  • the coordinate positions in the xy plane of the nine holes 65a-65i and the through hole 65j are the same as the coordinate positions in the xy plane of the holes 64a-64i and the through hole 64j.
  • the tip member 66 has an annular shape with a through hole 66j, and has six holes 66b, 66c, 66e, 66f, 66h, 66i at the same radial position r from the center. have.
  • the coordinate positions of the six holes 66b, 66c, 66e, 66f, 66h, 66i and the through hole 66j in the xy plane are and are the same as the respective coordinate positions in the xy plane of the through hole 64j.
  • the guide ring 67 has an annular shape with a through hole 67j, and has six holes 67b, 67c, 67e, 67f, 67h, 67i at the same radial position r from the center. have.
  • the coordinate positions in the xy plane of each of the six holes 67b, 67c, 67e, 67f, 67h, 67i and the through hole 67j are , are the same as the respective coordinate positions in the xy plane of the through hole 66j.
  • the tip member 68 has an annular shape with a through hole 68j, and has three holes 68c, 68f, 68i at positions with the same radius r from the center.
  • the coordinate positions in the xy plane of each of the three holes 68c, 68f, 68i and the through hole 68j are the coordinates in the xy plane of the holes 64c, 64f, 64i and the through hole 64j. It is the same as each coordinate position.
  • the guide ring 69 has an annular shape with a through hole 69j, and has three holes 69c, 69f, 69i at positions with the same radius r from the center.
  • the coordinate positions in the xy plane of each of the three holes 69c, 69f, 69i and the through hole 69j are each in the xy plane of the holes 69c, 69f, 69i and the through hole 69j. is the same as the coordinate position of
  • the curved body 210 has a tubular member 70 adjacent to the curved portion 53 .
  • the tubular member 70 is arranged so that a predetermined gap is created between it and the guide ring 65 .
  • the tubular member 70 is made of a flexible material, and as shown in FIG. 13, is partially supported by the exterior member 51 to form the driven bending portion 54 of the bending body 210 .
  • FIG. 18A is a schematic perspective view of the tubular member 70
  • FIG. 18B is a schematic front view of the tubular member 70
  • the tubular member 70 of the curved body 210 has an annular cross-sectional shape with a through hole 70j, and nine holes 70a to 70i located at the same radius r from the center.
  • the xy-plane coordinate positions of the nine holes 70a-70i and the through hole 70j are the same as the xy-plane coordinate positions of the holes 64a-64i and the through hole 64j.
  • the tubular member 70 is arranged at the proximal end of the bending body 210, like the tubular member 22 in the first embodiment.
  • the connecting members 71, 72, 73 have joint portions 71a, 72a, 73a to which the linear member 77 is fixed, and the linear member 77 is fixed to the joint portions 71a, 72a, 73a. It has a fixing portion 77a.
  • the relationship between the joint portions 71a, 72a, 73a, the fixed portion 77a, and the nine holes 70a to 70i is the same as the relationship shown in the first embodiment.
  • the curved body 210 has an inner skin 56 and an outer skin 52 that are tubular and flexible.
  • the inner wall surfaces of the tip members 64 , 66 , 68 , the guide rings 65 , 67 , 69 and the through holes 64 j , 66 j , 68 j , 65 j , 67 j , 69 j , 70 j of the tubular member 70 are joined to the outer peripheral side surface of the inner skin 56 .
  • the outer skin 52 is fixed to the outer peripheral side surface of the curved portion 53 including the tip members 64 , 66 , 68 and the guide rings 65 , 67 , 69 so as to partially cover the outer peripheral side surface of the tubular member 70 .
  • linear members 77 In order to drive the first section 61, the second section 62 and the third section 63, nine linear members 77 are used, three for each section.
  • one ends of the linear members 77 of the drive shafts 1a, 1b, 1c are fixed to the holes 64a, 64d, 64g of the tip member 64, respectively.
  • Each linear member 77 is pushed and pulled in the z-axis direction.
  • Each linear member 77 passes through the holes 65a, 65d, 65g of the guide ring 65 and the holes 70a, 70d, 70g of the tubular member 70 and is guided by these holes.
  • each linear member 77 of the drive shafts 2a, 2b, 2c is fixed to the holes 66b, 66e, 66h of the tip member 66, respectively.
  • Each linear member 77 is pushed and pulled in the z-axis direction.
  • Each linear member 77 passes through holes 67b, 67e, 67h of the guide ring 67, holes 64b, 64e, 64h of the tip member 64 of the first section, and holes 65b, 65e, 65h of the guide ring 65 of the first section. and guided by these holes.
  • Each linear member 77 passes through holes 70b, 70e, and 70h of tubular member 70 and is guided by these holes.
  • one ends of the linear members 77 of the drive shafts 3a, 3b, 3c are fixed to the holes 68c, 68f, 68i of the tip member 68, respectively.
  • Each linear member 77 is pushed and pulled in the z-axis direction.
  • Each linear member 77 passes through holes 69c, 69f and 69i of the guide ring 69, holes 66c, 66f and 66i of the tip member 66 of the second section, and holes 67c, 67f and 67i of the guide ring 67 of the second section. and guided by these holes.
  • the respective linear members 77 are provided with holes 64c, 64f, 64i of the tip member 64 of the first section, holes 65c, 65f, 65i of the guide ring 65 of the first section, and holes 70c, 70f, 70i of the tubular member 70. and guided by these holes.
  • the first section 61 is provided with two degrees of freedom of bending and turning by the same mechanism as described in the first embodiment. It is possible to take action.
  • the second and third sections 62 and 63 can be bent and turned with two degrees of freedom. That is, in this embodiment, the bending portion 53 functions as a manipulator with six degrees of freedom.
  • the drive shaft 3b has a connection member 72 and the drive shaft 2b has a connection member 73.
  • the other seven drive shafts (1a to 1c, 2a, 2c, 3a, 3c) have connecting members 71.
  • the connection members 71 , 72 , 73 have different shapes, they have the same function as the connection member 21 of the first embodiment in terms of the function of moving the linear member 77 .
  • connection members 71-73 corresponding to the drive shafts (1a-1c, 2a-2c, 3a-3c) is as shown in FIG. 14A.
  • connection members 71, 72, and 73 Details of the connection members 71, 72, and 73 will now be described with reference to FIGS. 19A to 19F.
  • 19A is a schematic perspective view of the connection member 71
  • FIG. 19B is a schematic perspective view of the connection member 72
  • FIG. 19C is a schematic perspective view of the connection member 73.
  • FIG. 19D is a schematic front view of the connection member 71 to which the hollow member 75 is joined
  • FIG. 19E is a schematic front view of the connection member 71 to which the hollow member 75 is joined
  • FIG. 2 is a schematic front view of the connecting member 71.
  • FIG. 19A is a schematic perspective view of the connection member 71
  • FIG. 19B is a schematic perspective view of the connection member 72
  • FIG. 19C is a schematic perspective view of the connection member 73.
  • FIG. 19D is a schematic front view of the connection member 71 to which the hollow member 75 is joined
  • FIG. 19E is a schematic front view of
  • connection members 71 to 73 have joint portions 71a to 73a and force receiving portions 71b to 73b, respectively, like the connection member 21 of the first embodiment.
  • the functions of the joint portions 71a to 73a are the same as those of the force receiving portion 21a in the first embodiment, and the functions of the force receiving portions 71b to 73b are the same as the force receiving portion 21b in the first embodiment.
  • connection members 71, 72, 73 have plate portions 71c, 72c, 73c, similarly to the connection member 21 of the first embodiment having the plate portion 21c.
  • the plate portion 71c has a plate shape (flat plate shape) parallel to the plane.
  • the plate portions 72c and 73c of the connection members 72 and 73 are partially bent to form bent portions 72f and 73f.
  • the connection members 72 and 73 have plate shapes bent at angles ⁇ 2 and ⁇ 3, respectively, with respect to the flat plate portions having joint portions 72a and 73a formed at the ends by bending the plate portions 72c and 73c.
  • the connection members 72 and 73 are bent in opposite directions about the z-axis with respect to the yz plane.
  • connection members 71 to 73 is provided with inclined portions 71d, 72d, and 73d, and each of the connection members 71 to 73 has a rectangular part, more specifically, an L-shaped corner that is notched. shape.
  • the inclined portions 71d, 72d, and 73d are inclined toward the central axis CA from the proximal end to the distal end in the direction perpendicular to the central axis CA.
  • the exterior member 51 has a tapered shape in accordance with this inclination.
  • connection members 71 to 73 while securing the rigidity of the connection members 71 to 73 in the z-axis direction, it is possible to minimize the volume of the exterior member 51 considering the movement of the connection members 71 to 73 in the z-axis direction, thereby improving space efficiency. can be enhanced.
  • connection members 71 to 73 is provided with inclined portions 71e to 73e obtained by cutting out a part of the rectangular shape. This makes it easy to avoid interference with the central member 57 when the connecting members 71 to 73 are driven in the negative direction of the z-axis.
  • the curved body manipulator 50 has a central member 57 corresponding to the central member 23 in the first embodiment.
  • the curved body manipulator 50 uses the central member 57 as a guide member to guide the connecting members 71 to 73 in the movement direction (z-axis direction). This makes it possible to stably transmit the thrust input to the force receiving portions 71b to 73b to the joint portions 71a to 73a.
  • FIG. 15A is a schematic perspective view of the central member 57
  • FIG. 15B is a schematic cross-sectional view of a cutting plane passing through the center of the central member 57 and parallel to the yz plane
  • FIG. 15C is a schematic front view of the central member 57
  • 15D is a schematic rear view of central member 57.
  • the central member 57 has nine grooves 57c having regions 57c1 and 57c2, an insertion port 57a with a through hole 57b on the side surface, and a support portion 57e for fitting and supporting a straight pipe 59, which will be described later.
  • the groove 57c is provided along the radial direction. Regions 57c1 and 57c2 have different radial depths, with region 57c1 being deeper than region 57c2.
  • the connection members 71, 72 and 73 are fitted into the regions 57c1 and 57c2 of the groove 57c, and the distal end sides of the connection members 71, 72 and 73 where the joint portions 71a to 73a are arranged are aligned in the z-axis direction by the region 57c1. be guided.
  • the connecting members 71 , 72 , 73 are slidably supported by the central member 57 at surfaces 71 c 1 , 72 c 1 , 73 c 1 perpendicular to the thickness direction.
  • the gap between the width of the groove 57c and the connecting members 71, 72, 73 and the material of the central member 57 and the connecting members 71, 72, 73 are determined by the central member 57. It is designed to be smoothly guided. Further, as in the first embodiment, by covering the side surface of the central member 57 with the inner wall of the exterior member 51, the connecting members 71 to 73 are constrained so as not to move in the radial direction.
  • a hollow member 75 is joined to the joining portions 71a to 73a of the connection members 71 to 73 with a joining material 74 interposed therebetween.
  • the hollow member 75 is a hollow linear member having a through hole 75a therein, and is a pipe made of metal such as stainless steel or a tube made by extrusion molding of plastic.
  • a method for joining the connection members 71 to 73 and the hollow member 75 is the same as the method for joining the connection member 21 and the linear member 20 of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted here.
  • Each linear member 70 is fixed to joints 71a to 73a via a hollow member 75.
  • the fixed portion 77a of the linear member 77 is inserted into the through hole 75a of the hollow member 75, and the linear member 77 and the hollow member 75 are joined by a method such as adhesion, crimping, or welding.
  • the hollow member 75 can also be said to be part of the fixed portion of the connection members 71 to 73 to which the linear member 77 is fixed.
  • thrust in the z-axis direction can be transmitted to the linear member 77 by pushing and pulling the force receiving portions 71b to 73b provided on the connection members 71 to 73 in the z-axis direction.
  • the buckling prevention portion 55 that prevents the linear member 77 from buckling will be described.
  • the curved body manipulator 50 has a buckling prevention portion 55 for preventing the linear member 77 from buckling.
  • the configuration of the buckling prevention portion 55 will be described with reference to FIGS. 20A, 20B, 21A, 21B, 22A, 22B, 23A, and 23B.
  • FIG. 20A is a schematic perspective view showing the configuration of the buckling prevention portion 55.
  • FIG. FIG. 20B is an enlarged view of the dashed line region J showing the configuration of the buckling prevention portion 55, showing an enlarged view of part of the inside of the buckling prevention portion 55.
  • FIG. 21A is a cross-sectional view of the curved body manipulator 50, an enlarged cross-sectional view of the broken line area G in FIG. 13, and FIG. 21B is an enlarged view of the broken line area K.
  • FIG. 22A and 22B are cross-sectional views of the curved body manipulator 50.
  • the curved body manipulator 50 is cut along the MM cross section, and the buckling prevention portion 55 extends from the negative direction of the z-axis toward the positive direction.
  • 22B is an enlarged view of the dashed line area N.
  • the buckling prevention portion 55 has an inner member 79 , an outer member 80 , nine hollow members 75 and elastic members 76 .
  • the nine hollow members 75 and the elastic members 76 respectively correspond to the nine linear members 77 .
  • FIGS. 20A and 20B The relative positional relationship of the hollow member 75, the elastic member 76, and the connecting member 71 with respect to the linear member 77 will be described with reference to FIGS. 20A and 20B, taking the drive shaft 1a as an example.
  • a coil spring-like elastic member 76 is wound around a partial region of a linear member 77 extending from the inside of the hollow member 75 in the z-axis positive direction.
  • a buckling prevention region 78 is formed by the hollow member 75 and the elastic member 76 .
  • the outer diameter of the elastic member 76 is equal to or smaller than the outer diameter of the hollow member 75, and preferably larger than the holes 70a to 70i of the tubular member 70.
  • the inner diameter of the elastic member 76 is preferably equal to or larger than the outer diameter of the linear member 77 .
  • the elastic member 76 is arranged between the hollow member 75 and the tubular member 70 .
  • Elastic member 76 is preferably a compression coil spring.
  • the natural length of the elastic member 76 is such that the end of the elastic member 76 in the positive direction of the z-axis touches the end of the tubular member 70 of the bending body 210 when the bending portion 53 is linear along the z-axis direction.
  • the negative direction end of the z-axis is preferably set to contact the end of the hollow member 75 .
  • FIG. 23A shows a schematic perspective view of the inner member 79
  • FIG. 23B shows a schematic front view of the inner member 79.
  • the inner member 79 has a hollow shape with a through hole 79a inside, and nine U-shaped grooves 79b are provided around the through hole 79a.
  • the buckling prevention region 78 is movable in the z-axis direction inside the groove 79b.
  • a cylindrical outer member 80 is provided outside the buckling prevention region 78 to suppress radial displacement of the buckling prevention region 78 .
  • the inner member 79 is arranged so as to be in contact with the tubular member 70, and arranged so that the inner skin 56 extends from the inside of the tubular member 70 in the z-axis negative direction. Furthermore, a part of the tubular member 70 is fitted in the outer member 80 , and the cylindrical inner wall of the outer member 51 holds the side surface of the outer member 80 , so that the buckling prevention portion 55 is supported by the outer member 51 . .
  • the elastic member 76 fills the gap between the linear member 77 and the groove 79b in the radial direction. Further, by covering the linear member 77 with the elastic member 76, it is possible to suppress buckling even when the linear member 77 receives a load in the compression direction. Even if the linear member 77 were to buckle, the effect of minimizing deflection due to buckling can be expected.
  • the intermediate portions 77b of the linear members 77 are linear.
  • the curved body manipulator 50 according to the present embodiment can insert various tools toward the curved portion 53 as in the first embodiment.
  • the insertion port 57a has a hollow shape with a through hole 57b.
  • a bent pipe 58 is attached to the through hole 57b.
  • a straight pipe 59 is inserted into the bent pipe 58 .
  • a seal structure is formed between the curved pipe 58 and the straight pipe 59 by elastically deforming the curved pipe 58 by the straight pipe 59, and the internal airtightness is ensured.
  • the bent tube 58 is made of a rubber tube or the like
  • the straight tube 59 is made of a stainless steel pipe or the like.
  • One end of the straight pipe 59 is fixed to the support portion 57e, and the other end is fitted inside the inner member 79 in a partial region in the z-axis direction as shown in FIG. 22B. Since the inner member 79 is elastically deformed by the straight pipe 59, a seal structure is formed between the inner member 79 and the straight pipe 59, and airtightness of the inside is ensured.
  • the inner member 79 is placed in contact with the end surface of the tubular member 70, and the side surfaces of the tubular member 70 and the inner member 79 are covered with the outer member 80, whereby the tubular member 70 and the inner member 79 is effective in ensuring airtightness.
  • a highly airtight hollow path can be secured from the curved tube 58 provided in the insertion port 57a to the inner skin 56 through the straight tube 59.
  • a small camera, forceps, a biopsy tool, etc. as in the first embodiment, it is possible to observe and treat an object near the tip of the bending portion 53 .
  • an irrigation suction tube is inserted, and liquid is ejected or sucked from the tip of the bending portion 53 through the irrigation suction tube, thereby cleaning an object near the tip of the bending portion 53 and administering a medicine. It is possible.
  • the present embodiment similarly to the first embodiment, it is possible to efficiently transmit thrust to the linear member 77 arranged in a narrow space.
  • ⁇ 73b can be placed on a circle with a radius much larger than radius r.
  • the connecting members 72 and 73 adjacent in the circumferential direction around the central axis CA have bent portions 72f and 73f.
  • a path for inserting and removing tools can be secured between the connection members 72 and 73, and a space for installing the insertion port 57a can be secured.
  • an elastic member 76 that covers the linear member 77 is arranged between the joints 71 a to 73 a and the tubular member 70 of the bending body 210 in order to suppress the buckling of the linear member 77 .
  • the natural length of the elastic member 76 has been set so that the elastic member 76 is compressed when the connecting members 71 to 73 are at the farthest position from the bending body 210 in the z-axis direction, but this is not the only option. not.
  • the natural length of the elastic member 76 is set so that the length of the elastic member 76 is the same as the natural length when the connecting members 71 to 73 are located away from the bending body 210 in the z-axis direction. good too.
  • a gap may be formed between the elastic member 76 and the hollow member 75 or between the elastic member 76 and the tubular member 70 of the bending body 210 .
  • the elastic modulus of the elastic member 76 sufficiently low so that the restoring force of the elastic member 76 does not displace the drive shafts 1a to 1c, 2a to 2c, and 3a to 3c.
  • a frictional force between the connecting members 71-73 and the groove 57c may be utilized. The frictional force can be adjusted by adjusting the size of the gap between the connecting members 71 to 73 and the groove 57c, the combination of the materials of the two, and the like.
  • the drive shafts 1a to 1c, 2a to 2c, and 3a to 3c are transitioned from being pulled in the negative direction of the z-axis to being pushed in the positive direction. Even in this case, the state in which the linear member 70 is covered with the elastic member 76 is maintained. Therefore, it is possible to prevent the linear member 77 from buckling.
  • the first section 61 is capable of two-degree-of-freedom motion of bending and turning in response to three-degree-of-freedom input using the three drive shafts 1a to 1c.
  • the second section 62 is capable of two-degree-of-freedom motion of bending and turning in response to three-degree-of-freedom input using three drive shafts 2a-2c, and three drive-shafts 3a-3c are used.
  • the third section 63 can move in two degrees of freedom of bending and turning in response to input of three degrees of freedom.
  • the curved body manipulator 50 according to the present embodiment is configured to be capable of motion with six degrees of freedom in response to input with nine degrees of freedom.
  • the inner skin 56 and the outer skin 52 are made of a stretchable material, and the drive shafts 1a to 1c, 2a to 2c, and 3a to 3c are pushed and pulled in the same direction.
  • Each section 1-3 may be stretchable in the z-axis direction.
  • FIG. FIG. 24 is a schematic perspective view of a curved body robot (continuous body robot) 101 in which a curved body manipulator (continuous body manipulator) 100 is incorporated.
  • the curved body manipulator 100 includes a driven curved part 104 that extends in the longitudinal direction (z-axis direction) the driven curved part 54 of the curved body manipulator 50 described in the second embodiment, and a curved part 53 adjacent to the driven curved part 104. .
  • the curved body manipulator 100 of the present embodiment differs from the curved body manipulator 50 of the second embodiment in the length of the driven bending portion 54 and the driven bending portion 104 . Further, the linear member in this embodiment differs in length from the linear member 77 in the second embodiment.
  • a tubular member having the same cross-sectional shape as the tubular member 70 in the second embodiment and being longer than the tubular member 70 can be used.
  • the tubular member may be a single component, or a single tubular member may be formed by joining a plurality of tubular members with different bending stiffnesses. At this time, it is preferable to select the material so that the bending rigidity decreases from the central member 57 toward the curved portion 53 .
  • the ratio between the bending portion 53 and the driven bending portion 104 in the present embodiment is different from the ratio between the bending portion 53 and the driven bending portion 54 of the bending body manipulator 50 in the second embodiment.
  • Section 104 is longer.
  • the total length of the driven bending portion 104 is approximately 500 mm while the total length of the bending portion 53 is approximately 60 mm.
  • the driven bending portion 104 is preferably made of a flexible thermoplastic elastomer or the like.
  • the curved body robot 101 is provided with a curved body manipulator 100 and an actuator unit (driving unit) 90 having a drive source for pushing and pulling the drive shafts 1a to 1c, 2a to 2c, and 3a to 3c.
  • the curved body manipulator 100 is detachably attached to the actuator unit 90 .
  • the actuator unit 90 has a plurality of driving devices 901a, 901b, 901c, 902a, 902b, 902c, 903a, 903b, 903c.
  • Drives 901 a , 901 b , 901 c are detachably connected to force receiving portions 71 b of drive shafts 1 a - 1 c and configured to move connecting member 71 .
  • the drive devices 902a and 902c are detachably connected to the force receiving portions 71b of the drive shafts 2a and 2c, respectively, and configured to move the connecting member 71.
  • the drive 902b is detachably connected to the force receiving portion 73b of the drive shaft 2b and configured to move the connecting member 73. As shown in FIG.
  • the drive devices 903a and 903c are detachably connected to the force receiving portions 71b of the drive shafts 3a and 3c, respectively, and configured to move the connecting member 71.
  • the drive 903b is detachably connected to the force receiving portion 72b of the drive shaft 3b and configured to move the connecting member 72. As shown in FIG.
  • the actuator unit 90 is formed by radially arranging the driving devices 901a, 901b, 901c, 902a, 902b, 902c, 903a, 903b, and 903c around the central axis CA.
  • FIG. 25 is a diagram illustrating a drive device 901a for driving the drive shaft 1a.
  • the drive device 901a Since the drive devices 901a, 901b, 901c, 902a, 902b, 902c, 903a, 903b, and 903c have the same configuration, the drive device 901a will be described as a representative.
  • the driving device 901a has an electromagnetic motor 91.
  • the electromagnetic motor 91 is connected via a coupling 92 to a conversion section 94 supported by two sets of bearings 93 to rotate the conversion section 94 .
  • the conversion unit 94 converts rotational motion about the z-axis into linear motion in the z-axis direction.
  • a ball screw or a lead screw can be used as the conversion portion 94 .
  • a spiral groove is formed in the conversion portion 94 and engages with the tractor 97 .
  • the driving device 901 has a linear guide 95 including a rail 95 a fixed to the housing 96 and a slider 95 b capable of moving on the rail 95 .
  • a tractor 97 is connected to the linear guide 95 via a slider 95b and is movable in the z-axis direction.
  • the upper end of the tractor 97 is engaged with the force receiving portion 71b of the connecting member 71 by a pin 98. As shown in FIG. With the above configuration, it is possible to push and pull the connection member 71 in the z-axis direction by rotating the electromagnetic motor 91 .
  • the attitude of the bending portion 53 can be easily set by the actuator unit 90 that drives the drive shafts 1a-1c, 2a-2c, and 3a-3c.
  • the bending body manipulator 100 can be used as a bronchoscope, for example.
  • the bending body manipulator 100 can be inserted through the mouth to selectively navigate bifurcations in the bronchi.
  • irrigation using an irrigation suction tube, biopsy, minimally invasive ablation treatment, and the like can be performed in a target region deep in the lung.
  • connection members 71 to 73 using a direct acting actuator can also be easily applied.
  • each embodiment shown above can be appropriately combined as necessary.
  • the curved body manipulator and curved body robot shown in each embodiment can be used as a medical device to be inserted into the patient's body.

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Abstract

湾曲体マニピュレータが、湾曲部を含む湾曲体と、ガイド部材と、湾曲部に接続された複数の入力部を有する。複数の入力部のそれぞれが（ｉ）湾曲部に接続され、延伸方向に沿って延び、延伸方向に沿って移動された場合に湾曲部を湾曲させるように構成された線状部材と、（ｉｉ）線状部材が固定された固定部と、力受け部とを有し、移動方向に沿って移動可能であり、延伸方向に直交する方向について、力受け部が固定部よりも線状部材から遠い位置に配置された接続部材と、を有する。力受け部が力を受けた場合に、線状部材を延伸方向に沿って移動するように、接続部材はガイド部材によってガイドされて移動方向に沿って移動される。固定部は、湾曲体と固定部の間で線状部材が直線状に延びるように配置される。

Description

湾曲体マニピュレータおよび湾曲体ロボット
　本発明は、線状部材によって湾曲される湾曲部を有する湾曲体マニピュレータ、および湾曲マニピュレータを有する湾曲体ロボットに関する。
　医療用内視鏡や工業用内視鏡などの分野において、細長く伸びた湾曲体マニピュレータの先端付近に湾曲部が設けられ、ワイヤなどの線状部材を押し引きすることによって、湾曲部の湾曲を操作できるものがある。
　米国特許出願公開第２０２１／０１２１０５１号明細書は、湾曲体がワイヤによって湾曲される構成を開示する。具体的には、ワイヤの一端が湾曲体に接続され、他端が駆動ロッドに接続されている。そして、駆動ロッドに力が付与され、駆動ロッドがワイヤを移動することによって湾曲体が湾曲される。駆動ロッドは湾曲体の中心からオフセットした位置に配置されており、ワイヤは円筒体の溝に沿って湾曲体と駆動ロッドの間で屈曲され、駆動ロッドに接続されている。
米国特許出願公開第２０２１／０１２１０５１号明細書
　線状部材に接続された接続部材が力を受けることで線状部材が移動し、湾曲部が湾曲される構成において、接続部材と湾曲体との間で線状部材が屈曲していると、接続部材の移動による湾曲部の湾曲操作に対し、線状部材の屈曲が影響を及ぼす場合がある。例えば、線状部材を押す場合と引く場合とで、線状部材の軌跡や、線状部材と線状部材を案内する部材との間に生じる摩擦力が異なる。その結果、線状部材を押す場合と引く場合とで、接続部材の動きと湾曲部の動きの関係が異なる場合がある。
　本発明の目的の一つは、接続部材と湾曲体との間における線状部材の屈曲を抑制することである。
　本出願に係る発明の一つは、以下のようなものである。
　湾曲部を含む湾曲体と、
　ガイド部材と、
　前記湾曲部に接続された複数の入力部であって、それぞれが（ｉ）前記湾曲部に接続され、延伸方向に沿って延び、前記延伸方向に沿って移動された場合に前記湾曲部を湾曲させるように構成された線状部材と、（ｉｉ）前記線状部材が固定された固定部と、力受け部とを有し、移動方向に沿って移動可能であり、前記延伸方向に直交する方向について、前記力受け部が前記固定部よりも前記線状部材から遠い位置に配置された接続部材と、を有する複数の入力部と、
　を有し、
　前記力受け部が力を受けた場合に、前記線状部材を前記延伸方向に沿って移動するように、前記接続部材は前記ガイド部材によってガイドされて前記移動方向に沿って移動され、
　前記固定部は、前記湾曲体と前記固定部の間で前記線状部材が直線状に延びるように配置されることを特徴とする湾曲体マニピュレータ。
　本出願に係る発明の一つは、以下のようなものである。
　湾曲部を含み、複数の孔を有する湾曲体と、
　ガイド部材と、
　前記湾曲部に接続された複数の入力部であって、それぞれが（ｉ）前記湾曲部に接続され、延伸方向に沿って延び、前記延伸方向に沿って移動された場合に前記湾曲部を湾曲させるように構成された線状部材と、（ｉｉ）前記線状部材が固定された固定部と、力受け部とを有し、移動方向に沿って移動可能であり、前記延伸方向に直交する方向について、前記力受け部が前記固定部よりも前記線状部材から遠い位置に配置された接続部材と、を有する複数の入力部と、
　を有し、
　前記線状部材は前記複数の孔の一つに挿入され、かつ前記固定部に固定される被固定部を有し、
　前記力受け部が力を受けた場合に、前記線状部材を前記延伸方向に沿って移動するように、前記接続部材は前記ガイド部材によってガイドされて前記移動方向に沿って移動され、
　前記移動方向に沿って見たとき、前記被固定部と前記複数の孔の一つは、少なくとも部分的に重なることを特徴とする湾曲体マニピュレータ。
　本発明は、接続部材と湾曲体との間における線状部材の屈曲を抑制することができる。
実施例１に係る湾曲体マニピュレータの斜視図である。 実施例１に係る湾曲体マニピュレータの斜視図である。 実施例１に係る湾曲体マニピュレータの正面図である。 実施例１に係る湾曲体マニピュレータの背面図である。 実施例１に係る湾曲体マニピュレータの概略断面図である。 実施例１に係る湾曲体マニピュレータの拡大図である。 実施例１に係る湾曲体マニピュレータの拡大図である。 実施例１に係る中心部材の概略正面図である。 実施例１に係る中心部材の概略断面図である。 実施例１に係る中心部材の概略背面図である。 実施例１に係る先端部材とガイドリングの概略正面図である。 実施例１に係る先端部材とガイドリングの概略側面図である。 実施例１に係る管状部材の概略正面図である。 実施例１に係る管状部材の概略側面図である。 実施例１に係る接続部材の概略正面図である。 実施例１に係る接続部材の概略側面図である。 実施例１に係る線状部材が接続部材に接合された状態の概略正面図である。 実施例１に係る線状部材が接続部材に接合された状態の概略側面図である。 実施例１に係る線状部材が接続部材に接合された状態の拡大図である。 実施例１に係る線状部材が接続部材に接合された状態の拡大図である。 実施例１に係る湾曲部が曲がった状態の湾曲体マニピュレータの概略斜視図である。 実施例１に係る湾曲部が曲がった状態の湾曲体マニピュレータの概略断面図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの概略斜視図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの概略斜視図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの概略斜視図である。 湾曲体マニピュレータの拡大図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの概略正面図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの概略背面図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの概略断面図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの概略断面図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの拡大図である。 実施例２に係る中心部材の概略斜視図である。 実施例２に係る中心部材の概略断面図である。 実施例２に係る中心部材の概略正面図である。 実施例２に係る中心部材の概略背面図である。 実施例２に係る各先端部材の概略正面図である。 実施例２に係る各先端部材の概略正面図である。 実施例２に係る各先端部材の概略正面図である。 実施例２に係る各ガイドリングの概略正面図である。 実施例２に係る各ガイドリングの概略正面図である。 実施例２に係る各ガイドリングの概略正面図である。 実施例２に係る管状部材の概略斜視図である。 実施例２に係る管状部材の概略正面図である。 実施例２に係る各接続部材の概略斜視図である。 実施例２に係る各接続部材の概略斜視図である。 実施例２に係る各接続部材の概略斜視図である。 実施例２に係る中空部材が接合された状態の各接続部材の概略正面図である。 実施例２に係る中空部材が接合された状態の各接続部材の概略正面図である。 実施例２に係る中空部材が接合された状態の各接続部材の概略正面図である。 実施例２に係る座屈防止部を説明する概略斜視図である。 実施例２に係る座屈防止部を説明する拡大図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの断面図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの拡大図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの概略断面図である。 実施例２に係る湾曲体マニピュレータの拡大図である。 実施例２に係る内側部材の概略斜視図である。 実施例２に係る内側部材の概略正面図である。 実施例３に係る湾曲体ロボットの概略斜視図である。 実施例３に係る駆動装置を説明する図である。
　以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、実施例中における各座標軸は共通のものである。また、本発明は、各実施例の構成のみに限定されず、各実施例の組み合わせから導かれる実施の形態についても包含するものである。
　［実施例１］
　図１Ａ、図１Ｂ乃至図１０を用いて実施例１について説明する。
　＜湾曲体マニピュレータの構造＞
　湾曲体マニピュレータ１０の構造について説明する。図１Ａ、図１Ｂは、湾曲体マニピュレータ１０の概略斜視図である。図１Ｂでは、湾曲体マニピュレータ１０の外皮１２が非表示とされている。図２Ａは湾曲体マニピュレータ１０の正面図であり、後述する湾曲体１１０側から湾曲体マニピュレータ１０を見た図である。図２Ｂは湾曲体マニピュレータ１０の背面図であり、図２Ａとは反対側から湾曲体マニピュレータ１０を見た図である。
　湾曲体マニピュレータ１０は、湾曲部１３を含む湾曲体１１０と、湾曲体１１０が取り付けられるフレームとしての外装部材１１、湾曲体１１０の湾曲部１３に接続された入力部としての駆動軸１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を有する。本実施例に係る湾曲体マニピュレータ１０は、複数の入力部として、３つの駆動軸１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）を有する。
　なお、湾曲体は連続体とも呼ぶことができ、湾曲マニピュレータは連続体マニピュレータと呼ぶこともできる。
　湾曲部１３は、先端部材１４と複数のガイドリング１５を含み、先端部材１４と複数のガイドリング１５は外皮１２によって覆われている。外装部材１１の内部には、中心部材２３が収容されている。湾曲体マニピュレータ１０は、湾曲部１３の先端から中心部材２３の後端までｚ軸方向に貫く貫通孔１８が形成された中空構造を有する。
　３つの駆動軸１６ａ～１６ｃは、互いに独立して駆動されることができ、手動または、アクチュエータによってｚ軸方向にスライドされることにより、湾曲部１３が湾曲される。言い換えれば、湾曲部１３の湾曲は、それぞれがｚ軸方向の自由度を有する各駆動軸１６ａ～１６ｃの移動によって制御される。
　ここで、湾曲体１１０において、外装部材１０に支持される端部を後端と呼ぶ。湾曲体１１０は、後端とは反対側の先端から対象物に挿入される。湾曲体１１０において、先端を遠位端と呼び、後端を近位端と呼ぶことができる。
　次に、図３Ａ～図３Ｃを用いて、湾曲体マニピュレータ１０の構造について、さらに詳しく説明する。
　図３Ａは、湾曲体マニピュレータ１０の中心を通り、ｙ－ｚ平面に平行な断面で切断した概略断面図である。図３Ｂは、図３Ａの破線領域Ａの拡大図、図３Ｃは図３Ａの破線領域Ｂの拡大図である。
　湾曲部１３は、先端部材１４及び、所定の間隔で配列された複数のガイドリング１５（本実施例では９個）を有する。湾曲部１３の先端には先端部材１４が配置されている。湾曲体１１０は、ガイドリング１５と同一の断面形状を有する管状部材（長手部材）２２を有する。管状部材２２は、ガイドリング１５と所定の間隔をあけて、湾曲部１３に対して後端（近位端）側に配置されている。管状部材２２は外装部材１１の内部に挿入されて、外装部材１１によって支持されており、外装部材１１に対して固定される。
　ここで、湾曲体１１０は、貫通孔１８が形成された円柱形状である。言い換えれば、湾曲体１１０は円筒形状である。湾曲体１１０の中心軸を、中心軸ＣＡとする。湾曲体１１０が直線状になったとき、中心軸ＣＡは、湾曲体マニピュレータ１０の中心軸と一致する。
　複数の駆動軸（１６ａ～１６ｃ）は、中心軸ＣＡを囲むように、円周上に配置されている。駆動軸１６ａ～１６ｃのそれぞれは、湾曲部１３の先端部材１４に接続された可撓性を有する線状部材２０と、線状部材２０に接続された接続部材２１を有する。接続部材２１は、線状部材２０と比較して変形しにくい部材ということができる。つまり、同じ力が作用した際の変形は、線状部材２０よりも接続部材２１のほうが小さい。本実施例において、駆動軸１６ａ～１６ｃは同一構成であるため、代表して駆動軸１６ａについて説明する。
　接続部材（中間部材）２１は接合部（固定部）２１ａと、力受け部２１ｂを有する。後述するように、接合部２１ａには、線状部材２０が分離不能に固定されている。接続部材２１は、ｚ軸方向に沿って移動可能に構成されている。力受け部２１ｂは湾曲体マニピュレータ１０の外側（外装部材１１の外側）に露出されている。力受け部２１ｂが力（より具体的には、湾曲体マニピュレータ１０の外側から伝達される外力）を受けることで、接続部材２１はｚ軸方向に沿って移動される。使用者は、手動またはモータ等の駆動源を用いて力受け部２１ｂに力を付与することができる。接合部２１ａに固定される線状部材２０の一部を、被接合部（被接続部、被固定部）２０ａと呼ぶことができる。
　本実施形態において、接続部材２１は、接合部２１ａ、力受け部２１ｂおよび接合部２１ａと力受け部２１ｂを連結する連結部分を一体的に有しているが、複数の部品を組み合わせて、接続部材２１を構成してもよい。
　線状部材２０が延びる方向を、延伸方向と呼ぶ。線状部材２０の延伸方向は、湾曲体１１０の長手方向と一致する。図３Ａ、図３Ｂに示した状態（湾曲体１１０が直線状の状態）では、線状部材２０の延伸方向はｚ軸方向と一致する。
　延伸方向に直交する方向（図３Ａにおけるｙ軸方向）について、力受け部２１ｂは、接合部２１ａよりも線状部材２０から遠い位置に配置される。一方、湾曲体１１０の中心軸ＣＡに直交する方向（図３Ａにおけるｙ軸方向）について、接合部２１ａは力受け部２１ｂよりも中心軸ＣＡに近い位置に配置される。
　接続部材２１が移動方向としてのｚ軸方向に沿って移動することで、線状部材２０が一体的に延伸方向に移動される。線状部材２０が延伸方向に移動されることにより、湾曲部１３が湾曲される。
　上述したように、湾曲体マニピュレータ１０は複数の駆動軸（１６ａ～１６ｃ）を含んでいる。それぞれの駆動軸を、”第１”や”第２”などの番号によって区別することもできる。例えば、駆動軸１６ａを第１駆動軸（第１入力部）と呼ぶことができる。この場合、駆動軸１６ａの線状部材２０を第１線状部材、接続部材２１を第１接続部材と呼ぶことができる。また、第１線状部材の延伸方向を第１延伸方向、第１接続部材の移動方向を第１移動方向、第１接続部材の固定部を第１固定部、第１接続部材の力受け部を第１力受け部と呼ぶことができる。同様に、駆動軸１６ｂを第２駆動軸（第２入力部）と呼び、駆動軸１６ｃを第３駆動軸（第３入力部）と呼ぶことができる。
　外装部材１１の内部には、中心部材２３が配置され、接続部材２１は、中心部材２３によってその側面をスライド可能に支持される。図４Ａ～図４Ｃを用いて、中心部材２３について説明する。図４Ａは、中心部材２３の概略正面図、図４Ｂは、中心部材２３のＥ－Ｅ切断面における概略断面図、図４Ｃは、中心部材２３の概略背面図である。
　中心部材２３には、半径方向に延びる幅Ｗの溝（ガイド溝）２３ａ、２３ｂ、２３ｃが１２０度おきに設けられ、中心には貫通孔２３ｄが設けられる。なお、半径方向の中心は、湾曲体１１０の中心軸ＣＡと一致する。貫通孔２３ｄは、貫通孔１８の一部を形成する。
　溝２３ａ、２３ｂ、２３ｃには、それぞれの駆動軸１６ａ～１６ｃの接続部材２１が嵌まり込む。溝２３ａは駆動軸２３ａに、溝２３ｂは駆動軸２３ｂに、溝２３ｃは駆動軸２３ｃに対応する。図４Ａ～図４Ｃでは、溝２３ａがｙ軸方向に沿うように配置されている。溝２３ａ、２３ｂ、２３ｃは同一形状であるため、代表して溝２３ａについて説明する。
　溝２３ａは図４Ｂに示すように、半径方向に深さＤ１を有する領域Ｌ３と、深さＤ２を有する領域Ｌ４を有し、Ｄ１＞Ｄ２である。
　後述するように、接続部材２１は板形状を有する板部分を有し、溝幅Ｗに対して僅かに小さい板厚（厚み）を有する。
　図３Ｃに示すように、接続部材２１が力を受けておらず、湾曲体１１０が直線状の場合には、接続部材２１の接合部２１ａが中立位置にある。この状態を中立状態と呼ぶ。
　接合部２１ａは、中立位置からｚ軸正方向にＬ１、ｚ軸負方向にＬ２移動可能である。また、半径方向について、外装部材（カバー部材）１１が中心部材２３の２３ａ、２３ｂ、２３ｃを外側から覆うように嵌まっていることにより、接続部材２１の半径方向の移動が規制されている。これにより、接続部材２１の周方向（厚み方向）、半径方向の運動が拘束される。一方、ｚ軸方向の運動は、所定の範囲（Ｌ１＋Ｌ２）に制限される。
　つまり、中心部材２３と外装部材１１は、接続部材２１をガイドするガイド部材としての機能を有する。したがって、中心部材２３を第１ガイド部材と呼び、外装部材１１を第２ガイド部材と呼ぶことができる。
　力受け部２１ｂが力を受けると、接続部材２１は、中心部材２３と外装部材１１とにガイドされ、移動方向（本実施例ではｚ軸方向）に移動される。その結果、固定部２１ａに固定された線状部材２０は延伸方向に移動し、湾曲部１３が湾曲される。中心部材２３と外装部材１１によって、移動方向への接続部材２１の移動が許容される一方で、移動方向と交差する方向（好ましくは直交する方向）への接続部材２１の移動が規制される。これにより、接続部材２１が移動方向に向けて正確に移動される。
　具体的には、中心部材２３は、中心軸ＣＡの周りの円周方向について、接続部材２１の移動を抑制する。中心部材２３は、接続部材２１が線状部材２０の延伸方向と交差する方向に移動することを抑制し、線状部材２２の曲げを抑制する。また、中心部材２３は、接続部材２１が線状部材２０を中心に回転することを抑制し、線状部材２０のねじれを抑制する。一方、外装部材１１と中心部材２３は、中心軸ＣＡを中心とした半径方向について、接続部材２１の移動を抑制する。外装部材１１と中心部材２３（溝２３ａ、２３ｂ、２３ｃの端部）は、接続部材２１が線状部材２０の延伸方向と交差する方向に移動することを抑制し、線状部材２２の曲げ（屈曲）を抑制する。
　その結果、接続部材２１のスティックスリップが抑制され、接続部材２１は、中心部材２３に対して滑らかにスライド可能である。また、接続部材２１が移動方向と交差する方向に移動することが抑制されるため、線状部材２０が屈曲されることを抑制される。
　図５Ａ、図５Ｂを用いて、先端部材１４とガイドリング１５について説明する。本実施例では、先端部材１４とガイドリング１５は、同一形状を有する。図５Ａは先端部材１４とガイドリング１５の概略正面図、図５Ｂは先端部材１４とガイドリング１５概略側面図である。
　先端部材１４及び、ガイドリング１５は、貫通孔１５ｄを有する円環状の形状を有し、その中心から同一半径ｒの位置に３つの孔１５ａ、１５ｂ、１５ｃを有する。３つの孔１５ａ、１５ｂ、１５ｃのそれぞれには、駆動軸１６ａ～１６ｃのそれぞれの線状部材２０が挿入される。本実施例では、３つの孔１５ａ～１５ｃは、半径ｒの円を等分するように等間隔に配置され、図の角度α１＝α２＝１２０度である。貫通孔１５ｄは、貫通孔１８の一部を形成する。
　図６Ａ、図６Ｂを用いて、湾曲体１１０の管状部材２２について説明する。図６Ａは、管状部材２２の概略正面図、図６Ｂは、管状部材２２の概略側面図である。図６Ａにおいては、接続部材２１、線状部材２０が点線で示されている。
　先端部材１４及び、ガイドリング１５と同様に、管状部材２２は貫通孔２２ｄを有する円環状の形状を有する。管状部材２２は、可撓性を有し、その中心から同一半径ｒの位置に３つの孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃを有する。孔２２ａ～２２ｃのそれぞれには、駆動軸１６ａ～１６ｃのそれぞれの線状部材２０が挿入される。貫通孔２２ｄは、貫通孔１８の一部を形成する。また、管状部材２２は、湾曲体１１０の近位端に配置されており、孔２２ａ～２２ｃも、湾曲体１１０の近位端に配置されているということができる。
　線状部材２０の他端（近位端側の端部）は、接続部材２１の接合部２１ａにおいて接続部材２１に接合される。ここで、駆動軸１６ａの線状部材２０は、先端部材１４、ガイドリング１５、管状部材２２それぞれの孔１４ａ、１５ａ、２２ａの中を通過するように配置される。駆動軸１６ｂの線状部材２０は、先端部材１４、ガイドリング１５、管状部材２２それぞれの孔１４ｂ、１５ｂ、２２ｂの中を通過するように配置される。駆動軸１６ｃの線状部材２０は、先端部材１４、ガイドリング１５、管状部材２２それぞれの孔１４ｃ、１５ｃ、２２ｃの中を通過するように配置される。
　図３Ｂに示すように、湾曲体１１０は、チューブ状の内皮１９と、チューブ状の外皮１２を有する。内皮１９と外皮１２は可撓性を有する。
　先端部材１４及び、ガイドリング１５は、内皮１９と外皮１２の間に配置されている。先端部材１４及び、ガイドリング１５の貫通孔１５ｄの内壁面が、内皮１９の外周面（外側面）に接合される。一方、先端部材１４及び、ガイドリング１５の外周面（外側面）には、外皮１２が配置される。
　駆動軸１６ａ～１６ｃのそれぞれの線状部材２０は、先端部材１４の孔１５ａ～１５ｃに一端（遠位端側の端部）が固定され、ガイドリング１５の孔１５ａ～１５ｃを通り、ガイドリング１５の孔に対し摺動可能となるように配置される。線状部材２０はｚ軸の負方向（近位側）に向かって管状部材２２の孔２２ａ～２２ｃの中を通り、外装部材１１の内部に至る。外装部材１１の内部には、接続部材２１が配置される。
　図７Ａ～図７Ｂを用いて、接続部材２１について説明する。図７Ａは接続部材２１の概略正面図、図７Ｂは接続部材２１の概略側面図である。
　図７Ａ、図７Ｂに示すように、接続部材２１は板形状（シート形状）を有する板部分（シート部分）２１ｃを有している。本実施例においては、接続部材２１の全体が板形状を有する板部分２１ｃであるということができるが、板部分２１ｃは接続部材２１の一部でもよい。
　ここで、板形状とは、互いに直交する厚み方向、幅方向、長さ方向について、幅方向の長さ（幅、第２長さ、第１面方向）が厚み方向の長さ（厚み、第１長さ）よりも長く、長さ方向の長さ（第３長さ、第２面方向）が幅方向の長さ以上あることをいう。つまり、接続部材２１の板状の部分（本実施例では接続部材２１の全体）の厚みとは、互いに直交する３つの方向における長さのうち、一番短い長さを言う。また、厚み方向に直交する方向を面方向と呼ぶことができる。図７Ａ、図７Ｂにおいて、接続部材２１の板部分２１ｃの厚み方向はｘ軸方向、幅方向はｙ軸方向、長さ方向はｚ軸方向である。
　接続部材２１は、厚み方向に直交する面（面方向に広がる面）２１ｃ１を有する。接続部材２１の移動方向はｚ軸方向であり、接続部材２１は、面２１ｃ１が移動方向に沿うように配置されている。中心部材２３は溝２３において一対の面２１ｃ１と当接して、接続部材２１をガイドする。このように、中心部材２３が面２１ｃ１をガイドすることにより、接続部材２１は移動方向に安定して移動できる。
　本実施例において、接続部材２１はＬ字形状を有している。前述したように、接続部材２１は、接合部２１ａと、力受け部２１ｂを有している。接続部材２１の移動方向（ｚ軸方向）において、力受け部２１ｂは、接合部２１ａから離れた位置（接合部２１ａに対してずれた位置）に配置されている。
　一方、接続部材２１は、線状部材２０の近傍に板部分２１ｃが配置されている。接合部２１ａは、板部分２１ｃの端部に配置されている。駆動軸１６ａ～１６ｃにおいて、接続部材２１は、面２１ｃ１が中心軸ＣＡの周りの周方向を向くように配置されており、面２１ｃ１が、中心軸ＣＡから放射線状に配置される。このように駆動軸１６ａ～１６ｃを配置することで、接合部２１ａを中心軸ＣＡの近くに配置することができる。
　接合部２１ａを中心軸ＣＡの近くに配置すると、駆動軸１６ａ～１６ｃの接続部材２１同士の距離が近くなるが、接続部材２１が板部分２１ｃを有していることにより、接続部材２１同士を小さいスペースの中で近接させて配置できる。また、接合部２１ａが配置される板部分２１ｃの端部は、平板形状を有している。したがって、接続部材２１同士をさらに小さいスペースの中で近接させて配置できる。
　図３Ａに示すように、接合部２１ａは、湾曲体１１０と接合部２１ａの間において、線状部材２０が直線状に延びるように配置されている。湾曲体１１０と接合部２１ａの間に位置する線状部材２０の一部を、中間部分２０ｂと呼ぶことができる。このとき、線状部材２０が完全な直線であるときを基準（０°）として、線状部材２０の中間部分２０ｂの屈曲角度は、１０°以内が好ましく、５°以内がより好ましい。
　一方、図６Ａは、接続部材２１の移動方向に沿って見た図、または湾曲体１１０が直線になった状態で中心軸ＣＡもしくは線状部材２０の延伸方向に沿って見た図ということができる。上述のように、駆動軸１６ａ～１６ｃのそれぞれの線状部材２０は、湾曲体１１０の管状部材２２の複数の孔（２２ａ～２２ｃ）の一つに挿入される。例えば駆動軸１６ａについて、線状部材２０は、湾曲体１１０の管状部材２２の複数の孔（２２ａ～２２ｃ）の一つである孔２２ａに挿入される。図６Ａに示すように、孔２２ａと駆動軸１６ａの接合部２１ａ、孔２２ａと駆動軸１６ａの被固定部２０ａとは、少なくとも部分的に重なる。孔２２ｂと駆動軸１６ｂ、孔２２ｃと駆動軸１６ｃの関係も同様である。
　湾曲体１１０と接合部２１ａの間において線状部材２０が屈曲されていると、接続部材２１が接合部２１ａを介して線状部材２０を移動方向に移動させた際、線状部材２０の一部（中間部分２０ｂ）が線状部材２０の延伸方向と交差する方向にも移動する。また、接続部材２１が線状部材２０を押すときと、引っ張るときとで、線状部材２０の軌跡や、線状部材２０を案内する部材との間の摩擦力が異なる。
　一方、接合部２１ａから湾曲体１１０にわたって、線状部材２０が直線状に延びていることにより、線状部材２０の屈曲が抑制され、接続部材２１が移動方向に移動した際に、線状部材２０が延伸方向とは交差する方向に移動することが抑制される。また、接続部材２１が線状部材２０を押すときと、引っ張るときとで、線状部材２０の軌跡や、線状部材２０を案内する部材との間の摩擦力に差異が生じることも抑制される。
　湾曲部１３は、線状部材２０が延伸方向に移動することによって湾曲されるため、接合部２１ａから湾曲体１１０に向けて、直線的に線状部材２０を移動させることによって、湾曲部１３を効率的に、かつ精度よく湾曲させることができる。
　次に、線状部材２０と接続部材２１の接合方法について、図８Ａ～図８Ｄを用いて説明する。図８Ａは、線状部材２０が接続部材２１に接合された状態の概略正面図、図８Ｂは、線状部材２０が接続部材２１に接合された状態の概略側面図、図８Ｃは破線領域Ｆの拡大図、図８Ｄは破線領域Ｆの拡大図である。なお、図８Ｄに示される構成は、図８Ｃに示される構成の変形例である。
　線状部材２０の被固定部２０ａは接続部材２１の接合部（連結部、固定部）２１ａに接合される。線状部材２０と接続部材２１が接する箇所のみを接合することも可能であるが、図８Ｃに示すように、接合材２４によって、両者をより強固に接合することができる。
　線状部材２０としては、ピアノ線、ステンレス系バネ線材、ニッケルチタン合金の線材などで形成されたワイヤを用いることができる。接続部材２１は、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム合金などの金属、ポリカーボネートやＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＡＢＳなどの樹脂やアルミナやジルコニアなどのセラミックスで形成することができる。接合材２４としては、エポキシ系の接着剤や紫外線硬化樹脂などを用いることができる。接続部材２１を金属で形成した場合には、線状部材２０と接続部材２１は溶接や、ろう付けによって接合することができ、この場合、接合材２４は溶接金属や、ろう材を用いることができる。
　また、接続部材２１と線状部材２０は、図８Ｄのように接合することも可能である。接続部材２１の接合部２１ａに対し、接合部２１ａをｚ軸方向に貫く貫通孔２１ｃを設け、貫通孔２１ｃの中に線状部材２０を挿入することにより両者を接合することが可能である。線状部材２０を挿入した後、嫌気性接着剤や瞬間接着剤を用いて線状部材２０を固定してもよいし、接合部２１ａを変形させることで線状部材２０を固定してもよい。
　以上の構成によると、接続部材２１の末端に設けられた力受け部２１ｂにアクチュエータや手動で動かすハンドルを取り付けることで、駆動軸１６ａ～１６ｃを互いに対して独立にｚ軸方向に押し引きすることができる。
　＜湾曲動作＞
　次に、駆動軸１６ａ～１６ｃを駆動することにより湾曲体マニピュレータ１０の湾曲部１３を曲げる湾曲動作について、図９、図１０を用いて説明する。図９は、湾曲部１３が曲がった状態の湾曲体マニピュレータ１０の概略斜視図である。図１０は、湾曲部１３が曲がった状態の湾曲体マニピュレータ１０の概略断面図である。図１０は、湾曲体マニピュレータ１０の中心を通る断面図である。
　駆動軸１６ａ～１６ｃを適切に押し引きすることで、湾曲部１３の曲率を一定に保ちながらｙ－ｚ平面内で湾曲部１３を曲げることができる。湾曲部１３が水平状態（直線状態）であるときの、ｚ軸方向における各駆動軸１６ａ～１６ｃの端部の位置をＺｏとし、各駆動軸１６ａ～１６ｃのｚ軸方向変位を各々Ｚａ～Ｚｃとする。図１０に示した状態では、駆動軸１６ａをｚ軸負方向にＺａ引き、駆動軸１６ｂ、１６ｃをｚ軸正方向にＺｂ、Ｚｃ押すことで湾曲動作を実現している。
　ここで、湾曲部１３の中心を通る曲率半径をＲ、この部分の弧長をＳとすると、次式が得られる。
Ｓ＝Ｒθ　　　（式１）
　駆動軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃのそれぞれに対応する位置での湾曲部１３の曲率半径を各々Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃとすると、図５Ａで示した幾何学的な関係に基づき、次式が得られる。
Ｒａ＝Ｒ－ｒ　　（式２）
Ｒｂ＝Ｒ＋ｒ／２　（式３）
Ｒｃ＝Ｒ＋ｒ／２　（式４）
　駆動軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃの湾曲部１３の弧長と、各駆動軸６ａ、１６ｂ、１６ｃの変位の関係に基づいて、次式が得られる。
Ｒａθ＝Ｓ－Ｚａ　　（式５）
Ｒｂθ＝Ｓ＋Ｚｂ　　（式６）
Ｒｃθ＝Ｓ＋Ｚｃ　　（式７）
　（式１）～（式４）を（式５）～（式７）へ代入することで、各駆動軸の変位が次のように算出される。
Ｚａ＝ｒθ　　（式８）
Ｚｂ＝ｒθ／２　　（式９）
Ｚｃ＝ｒθ／２　　（式１０）
　（式８）～（式１０）より、湾曲部１３をｙ－ｚ平面内で湾曲させる際の各駆動軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃの変位の関係は次式で表すことができる。
Ｚａ＝２Ｚｂ＝２Ｚｃ　（式１１）
　同様に、駆動軸１６ａ、１６ｂ、１６ｃのｚ軸方向変位を適切に設定することで、Ｚ軸を含む任意の平面で湾曲部１３を湾曲することが可能である。すなわち、湾曲部１３の曲率半径Ｒを維持した状態で、ｚ軸周りに旋回動作を行うことができる。従って、本実施例の湾曲体マニピュレータ１０の湾曲部１３は湾曲と旋回の２つの自由度を持つということができる。
　以上、湾曲部１３に半径ｒで配置されている線状部材２０に対し、接続部材２１から効率よく推力を伝達することが可能である。湾曲部１３を湾曲させるために線状部材２０を押し引きする際、線状部材２０は管状部材２２から接続部材２１に接合される箇所（接合部２１ａ）に至るまで直線状に配置される。そのため、線状部材２０を押す場合と引く場合の経路が同じとなるため、線状部材２０を押す場合の動的な特性と、線状部材２０を引く場合の動的な特性とに差が生じにくくなる。
　また、接続部材２１を板状としているため、機械加工、射出成型、ダイカスト、プレス加工、平面研削等で容易に製造することができ、接続部材２１が高精度でスムースにスライド移動することができる。従って、線状部材２０を押すときと引くときの制御性能のばらつきを低減させることが可能である。
　加えて、本実施例の構成によれば、狭小空間に配置された線状部材２０に対して容易に推力を伝達することが可能である。例えば、湾曲体マニピュレータ１０を医療用の経鼻内視鏡として用いる場合、外皮１２の直径が約５ｍｍ、内皮１９の直径が約３ｍｍ、線状部材２０が配置される半径ｒについて、ｒ＝約２ｍｍとなることが想定される。このような狭小空間に配置される複数の線状部材２０に対し、独立に推力を伝達するのは容易ではない。しかし、中心部材２３に案内される接続部材２１を用いて推力を伝達することで、力を伝達するための力受け部２１ｂを線状部材２０が配置される半径ｒよりも十分大きな半径を有する円上に配置することができる。
　従って、モータ等のアクチュエータやハンドルを用いて各駆動軸１６ａ～１６ｃに推力を伝達する際に、モータ等のアクチュエータやハンドルの配置や大きさに関する設計の自由度が向上し、狭小空間への力の伝達が容易になる。
　なお、本実施例に係る湾曲体マニピュレータ１０は、貫通孔１８を利用して中心部材２３側から湾曲部１３に向かって様々なツールを挿入することが可能である。
　例えば、貫通孔１８に小型カメラを挿入することで、湾曲体１１０が挿入される対象の内部の観察を行うことができる。一方、力受け部２１ｂにモータ等のアクチュエータを接続した状態で小型カメラを挿入する場合、カメラの外装が線状部材２０と接触して、カメラの信号線がアクチュエータのグランドとショートすると、ノイズが発生する等の現象が生じる場合がある。
　そこで、本実施例における接続部材２１の材質を非導電材料で形成する、または、導電材料で形成しても表面を非導電性の材料で塗装またはコーティングすることにより、線状部材２０とアクチュエータとの間を電気的に絶縁することが可能である。例えば、接続部材２１をアルミ合金で形成する場合、力受け部２１ｂ近傍にアルマイト処理を施すことで、絶縁が可能である。
　また、湾曲体マニピュレータ１１０を医療装置に用いる場合、カメラの他に、鉗子や生検ツールなどを貫通孔１８に挿入して、体内の狭小空間において医療的な処置を行うことができる。
　上述のように、本実施形態においては、線状部材２０を直線状に配置しているため、線状部材２０が座屈するリスクを低減し、線状部材２０の駆動に伴う摩擦力を低減または安定させることができる。接続部材２０の厚みと中心部材２３の溝（２３ａ～２３ｃ）の幅Ｗの寸法を適切に設定し、接続部材２０と溝（２３ａ～２３ｃ）の間の隙間を適切な大きさとすることで、摩擦力が適切に設定される。
　また、中心部材２３と接続部材２１の材料を適切に選択することにより、溝２３ａ、２３ｂ、２３ｃと接続部材２１との間に出来る隙間を小さく設定しても、溝２３ａ、２３ｂ、２３ｃの内部を接続部材２１が滑らかに摺動することができる。例えば、線状部材２０と接続部材２１とを溶接で接合するために接続部材２１にステンレスなどの金属材料を選択する場合、中心部材２３を摺動性の高いポリアセタールなどの樹脂材料で形成することが好ましい。その結果、最大静止摩擦力と動摩擦力の大きさが近くなり、接続部材２１が中心部材２３によって安定してスライド可能に支持される。
　なお本実施例では、３つの駆動軸１６ａ～１６ｃを用いた３自由度の入力に対し、湾曲部１３が湾曲と旋回の２自由度の運動が可能な構成について説明した。これに対し、内皮１９、外皮１２を伸縮性のある材料で形成し、３つの駆動軸１６ａ～１６ｃを同じ方向に押し引きすることで、湾曲部１３をｚ軸方向に伸縮させることもできる。これにより、合計３自由度の湾曲体マニピュレータ１０が提供される。
　以上説明したように、本実施例によれば、線状部材２０の屈曲を抑制することができる。
　［実施例２］
　図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ～図２３Ａ、図２３Ｂを用いて実施例２に係る湾曲体マニピュレータ（連続体マニピュレータ）５０について説明する。
　図１１Ａは、湾曲体マニピュレータ５０の概略斜視図、図１１Ｂは、湾曲体マニピュレータ５０の湾曲部５３の外皮５２を非表示とした概略斜視図、図１１Ｃは、外皮５２及び、外装部材５１を非表示とした概略斜視図、図１１Ｄは、破線領域Ｃの拡大図である。図１２Ａは湾曲体マニピュレータ５０の概略正面図、図１２Ｂは湾曲体マニピュレータ５０の概略背面図である。図１３は、湾曲体マニピュレータ５０の中心を通り、ｙ－ｚ平面に平行な断面で切断した湾曲体マニピュレータ５０の概略断面図である。図１４Ａは、図１３におけるＨ－Ｈ断面で切断した湾曲体マニピュレータ５０概略断面図、図１４Ｂは、破線領域Ｉの拡大図である。
　湾曲体マニピュレータ５０は、湾曲部５３を含む湾曲体２１０と、湾曲体２１０が取り付けられる外装部材（フレーム）５１、湾曲体２１０の湾曲部５３に接続された入力部としての駆動軸（１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃ、３ａ、３ｂ、３ｃ）を有する。本実施例に係る湾曲体マニピュレータ５０は、複数の駆動軸（入力部）として、９つの駆動軸（入力部）１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、２ｃ、３ａ、３ｂ、３ｃを有する。
　駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃの機能は、実施例１の駆動軸１６ａ～１６ｃと同様である。つまり、駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃは、互いに独立して駆動されることができ、手動または、アクチュエータによってｚ軸方向にスライドされることにより、湾曲部５３が湾曲される。言い換えれば、湾曲部５３の湾曲は、それぞれがｚ軸方向の自由度を有する駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃの移動よって制御される。
　実施例１と同様に、駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃは、実施例１における接続部材２１に相当する接続部材７１、７２、７３を有する。駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃでは、接続部材７１～７３をｚ軸方向に押し引きすることで、実施例１における線状部材２０に相当する線状部材７７を延伸方向に駆動される。
　次に湾曲部５３の構造について説明する。図１１Ｄに示すように、湾曲部５３は、第１セクション６１、第２セクション６２、第３セクション６３の３つのセクションを有する。第１セクション６１、第２セクション６２、第３セクション６３の構成について詳細に説明する。
　第１セクション６１は、先端部材６４及び、所定の間隔で配列された複数のガイドリング６５（本実施例では９個）を有する。同様に、第２セクション６２は、先端部材６６及び、所定の間隔で配列された複数のガイドリング６７（本実施例では９個）を有する。第３セクション６３は、先端部材６８及び、所定の間隔で配列された複数のガイドリング６９（本実施例では４個）を有する。
　各先端部材６４，６６，６８、ガイドリング６５，６７，６９の詳細について、図１６Ａ～図１６Ｃ、図１７Ａ～図１７Ｃを用いて説明する。
　図１６Ａは、先端部材６４の概略正面図、図１６Ｂは、先端部材６６の概略正面図、図１６Ｃは、先端部材６８の概略正面図である。図１７Ａは、ガイドリング６５の概略正面図、図１７Ｂは、ガイドリング６７の概略正面図、図１７Ｃは、ガイドリング６９の概略正面図である。
　ここで、先端部材６４とガイドリング６５，先端部材６６とガイドリング６７，先端部材６８とガイドリング６９の断面形状は同一のものであり、図１１Ｄに示すように、ｚ軸方向の長さが異なる。
　図１６Ａに示すように、先端部材６４は、貫通孔６４ｊを有する円環状の形状を有し、その中心から同一半径ｒの位置に９つの孔６４ａ～６４ｉを有する。本実施例では、９つの孔６４ａ～６４ｉは、半径ｒの円を等分するように等間隔に配置され、図の角度γ＝４０度である。
　図１７Ａに示すように、ガイドリング６５は、貫通孔６５ｊを有する円環状の形状を有し、その中心から同一半径ｒの位置に９つの孔６５ａ～６５ｉを有する。本実施例では、９つの孔６５ａ～６５ｉ及び、貫通孔６５ｊのｘ－ｙ面内の座標位置は、孔６４ａ～６４ｉ及び、貫通孔６４ｊのｘ－ｙ面内の座標位置と同じである。
　図１６Ｂに示すように、先端部材６６は、貫通孔６６ｊを有する円環状の形状を有し、その中心から同一半径位置ｒの位置に６つの孔６６ｂ、６６ｃ、６６ｅ、６６ｆ、６６ｈ、６６ｉを有する。本実施例では、６つの孔６６ｂ、６６ｃ、６６ｅ、６６ｆ、６６ｈ、６６ｉ及び、貫通孔６６ｊの、各々のｘ－ｙ面内の座標位置は、孔６４ｂ、６４ｃ、６４ｅ、６４ｆ、６４ｈ、６４ｉ及び、貫通孔６４ｊのｘ－ｙ面内の各々の座標位置と同じである。
　図１７Ｂに示すように、ガイドリング６７は、貫通孔６７ｊを有する円環状の形状を有し、その中心から同一半径位置ｒの位置に６つの孔６７ｂ、６７ｃ、６７ｅ、６７ｆ、６７ｈ、６７ｉを有する。本実施例では、６つの孔６７ｂ、６７ｃ、６７ｅ、６７ｆ、６７ｈ、６７ｉ及び、貫通孔６７ｊの各々のｘ－ｙ面内の座標位置は、孔６６ｂ、６６ｃ、６６ｅ、６６ｆ、６６ｈ、６６ｉ及び、貫通孔６６ｊのｘ－ｙ面内の各々の座標位置と同じである。
　図１６Ｃに示すように、先端部材６８は、貫通孔６８ｊを有する円環状の形状を有し、その中心から同一半径ｒの位置に３つの孔６８ｃ、６８ｆ、６８ｉを有する。本実施例では、３つの孔６８ｃ、６８ｆ、６８ｉ及び、貫通孔６８ｊの、各々のｘ－ｙ面内の座標位置は、孔６４ｃ、６４ｆ、６４ｉ及び、貫通孔６４ｊのｘ－ｙ面内の各々の座標位置と同じである。
　図１７Ｃに示すように、ガイドリング６９は、貫通孔６９ｊを有する円環状の形状を有し、その中心から同一半径ｒの位置に３つの孔６９ｃ、６９ｆ、６９ｉを有する。本実施例では、３つの孔６９ｃ、６９ｆ、６９ｉ及び、貫通孔６９ｊの各々のｘ－ｙ面内の座標位置は、孔６９ｃ、６９ｆ、６９ｉ及び、貫通孔６９ｊのｘ－ｙ面内の各々の座標位置と同じである。
　湾曲体２１０は、湾曲部５３に隣接する管状部材７０を有する。管状部材７０は、ガイドリング６５との間に所定の隙間が生じるように配置される。管状部材７０は可撓性のある材料で形成され、図１３に示すように、その一部を外装部材５１で支持することにより、湾曲体２１０における従動湾曲部５４を形成している。
　図１８Ａは、管状部材７０の概略斜視図、図１８Ｂは、管状部材７０の概略正面図である。図１８Ｂにおいて、湾曲体２１０の管状部材７０は、貫通孔７０ｊを有する円環状の断面形状を有し、その中心から同一半径ｒの位置に９つの孔７０ａ～７０ｉを有する。本実施例では、９つの孔７０ａ～７０ｉ及び、貫通孔７０ｊのｘ－ｙ面内の座標位置は、孔６４ａ～６４ｉ及び、貫通孔６４ｊのｘ－ｙ面内の座標位置と同じである。管状部材７０は、実施例１における管状部材２２と同様に、湾曲体２１０の近位端に配置されている。
　後述するように、接続部材７１、７２，７３は、線状部材７７が固定される接合部７１ａ、７２ａ、７３ａを有し、線状部材７７は接合部７１ａ、７２ａ、７３ａに固定される被固定部７７ａを有する。接合部７１ａ、７２ａ、７３ａと、被固定部７７ａと、９つの孔７０ａ～７０ｉとの間の関係は、実施例１で示した関係と同じである。
　湾曲体２１０は、チューブ状かつ可撓性を有する内皮５６、外皮５２を有する。先端部材６４，６６，６８、ガイドリング６５，６７，６９、管状部材７０の貫通孔６４ｊ，６６ｊ，６８ｊ、６５ｊ，６７ｊ，６９ｊ、７０ｊの内壁面が内皮５６の外周側面に接合される。一方、先端部材６４，６６，６８及び、ガイドリング６５，６７，６９を含む湾曲部５３の外周側面には、外皮５２が、管状部材７０の外周側面を一部覆うように固定される。
　次に、線状部材７７の配置について説明する。第１セクション６１、第２セクション６２、第３セクション６３を駆動するために各セクションごとに３本、合計９本の線状部材７７が用られる。
　第１セクション６１を湾曲駆動するために、駆動軸１ａ、１ｂ、１ｃの線状部材７７の一端は、それぞれ先端部材６４の孔６４ａ、６４ｄ、６４ｇに固定される。それぞれの線状部材７７は、ｚ軸方向に押し引きされる。それぞれの線状部材７７は、ガイドリング６５の孔６５ａ、６５ｄ、６５ｇ、管状部材７０の孔７０ａ、７０ｄ、７０ｇを通過し、これらの孔によってガイドされる。
　第２セクション６２を湾曲駆動するために、駆動軸２ａ、２ｂ、２ｃの線状部材７７の一端はそれぞれ先端部材６６の孔６６ｂ、６６ｅ、６６ｈに固定される。それぞれの線状部材７７は、ｚ軸方向に押し引きされる。それぞれの線状部材７７は、ガイドリング６７の孔６７ｂ、６７ｅ、６７ｈ、第１セクションの先端部材６４の孔６４ｂ、６４ｅ、６４ｈ、第１セクションのガイドリング６５の孔６５ｂ、６５ｅ、６５ｈを通過し、これらの孔によってガイドされる。また、それぞれの線状部材７７は、管状部材７０の孔７０ｂ、７０ｅ、７０ｈを通過し、これらの孔によってガイドされる。
　第３セクション６３を湾曲駆動するために、駆動軸３ａ、３ｂ、３ｃの線状部材７７の一端はそれぞれ先端部材６８の孔６８ｃ、６８ｆ、６８ｉに固定される。それぞれの線状部材７７は、ｚ軸方向に押し引きされる。それぞれの線状部材７７は、ガイドリング６９の孔６９ｃ、６９ｆ、６９ｉ、第２セクションの先端部材６６の孔６６ｃ、６６ｆ、６６ｉ、第２セクションのガイドリング６７の孔６７ｃ、６７ｆ、６７ｉを通過し、これらの孔によってガイドされる。また、それぞれの線状部材７７は、第１セクションの先端部材６４の孔６４ｃ、６４ｆ、６４ｉ、第１セクションのガイドリング６５の孔６５ｃ、６５ｆ、６５ｉ、管状部材７０の孔７０ｃ、７０ｆ、７０ｉを通過し、これらの孔によってガイドされる。
　上述の構成によると、駆動軸１ａ、１ｂ、１ｃの線状部材７７を押し引きすることによって、実施例１で説明した同様のメカニズムによって、第１セクション６１に対し湾曲と旋回の２自由度の動作を行うことが可能である。同様に、駆動軸２ａ～３ｃの線状部材７７を押し引きすることによって、第２、３セクション６２、６３に対し湾曲と旋回のそれぞれ２自由度の動作を行うことが可能である。つまり、本実施例において、湾曲部５３は６自由度のマニピュレータとして機能する。
　次に、各駆動軸に推力を伝達するための接続部材の配置と形状について説明する。本実施例では、駆動軸３ｂが接続部材７２、駆動軸２ｂが接続部材７３を有する。それ以外の７つの駆動軸（１ａ～１ｃ、２ａ、２ｃ、３ａ、３ｃ）は、接続部材７１を有する。接続部材７１，７２，７３は形状が異なるものの、線状部材７７を移動させる機能については、実施例１の接続部材２１と同様の機能を有している。
　駆動軸（１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃ）のそれぞれに対応する接続部材７１～７３の配置は、図１４Ａに示す通りである。図１４Ａに示す角度β１＝４０度、β２＝β３＝３０度である。
　ここで接続部材７１，７２，７３の詳細について図１９Ａ～図１９Ｆを用いて説明する。図１９Ａは、接続部材７１の概略斜視図、図１９Ｂは、接続部材７２の概略斜視図、図１９Ｃは、接続部材７３の概略斜視図である。また、図１９Ｄは、中空部材７５が接合された接続部材７１の概略正面図、図１９Ｅは、中空部材７５が接合された接続部材７１の概略正面図、図１９Ｆは、中空部材７５が接合された接続部材７１の概略正面図である。
　実施例１の接続部材２１と同様に、接続部材７１～７３は、各々接合部７１ａ～７３ａ、力受け部７１ｂ～７３ｂを有する。接合部７１ａ～７３ａの機能は実施例１における２１ａと同じであり、力受け部７１ｂ～７３ｂの機能は実施例１における力受け部２１ｂと同じである。
　また、実施例１の接続部材２１が板部分２１ｃを有していたのと同様に、接続部材７１、７２、７３は板部分７１ｃ、７２ｃ、７３ｃを有する。板部分７１ｃは平面に平行な板形状（平板形状）を有する。一方、接続部材７２、７３の板部分７２ｃ、７３ｃの一部が折り曲げられ、屈曲部７２ｆ、７３ｆが形成されている。接続部材７２、７３は、板部分７２ｃ、７３ｃを曲げることによって、端部に接合部７２ａ、７３ａが形成された平板部に対して、それぞれ角度δ２、δ３屈曲した板形状を有する。δ２＝δ３＝１０度であり、接続部材７２、７３はｙ－ｚ平面に対してｚ軸周りにそれぞれ逆向きに屈曲している。
　また、各接続部材７１～７３には、傾斜部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄが設けられ、接続部材７１～７３は、矩形形状の一部、より具体的にはＬ字形状の角部が切り欠かれた形状を有している。傾斜部７１ｄ、７２ｄ、７３ｄは、中心軸ＣＡに直交する方向について、近位端から遠位端に向かうにつれて、中心軸ＣＡに近づくように傾斜している。一方、この傾斜に合わせて、外装部材５１はテーパー形状を有する。これにより、接続部材７１～７３のｚ軸方向の剛性を確保しながら、接続部材７１～７３のｚ軸方向の運動を考慮した外装部材５１の体積を最小限とすることができ、スペース効率を高めることができる。
　加えて、各接続部材７１～７３には、矩形形状の一部を切り欠いた傾斜部７１ｅ～７３ｅが設けられる。これによって、各接続部材７１～７３をｚ軸の負の方向に駆動した際に、中心部材５７との干渉を避けることが容易となる。
　実施例１と同様に、接続部材７１～７３が移動方向に移動することにより、線状部材７０は延伸方向に移動し、湾曲部５３が湾曲される。湾曲体マニピュレータ５０は、実施例１における中心部材２３に相当する中心部材５７を有する。湾曲体マニピュレータ５０は、接続部材７１～７３を移動方向（ｚ軸方向）に案内するために、中心部材５７をガイド部材として用いる。これにより、力受け部７１ｂ～７３ｂに入力される推力を、安定して接合部７１ａ～７３ａに伝達することが可能である。
　図１５Ａは、中心部材５７の概略斜視図、図１５Ｂは、中心部材５７の中心を通り、ｙ－ｚ面に平行な切断面における概略断面図、図１５Ｃは、中心部材５７の概略正面図、図１５Ｄは、中心部材５７の概略背面図である。
　中心部材５７は、領域５７ｃ１、５７ｃ２を有する溝５７ｃを９個有し、側面には貫通孔５７ｂが空いた挿入口５７ａ、後述の直管５９を嵌め込み支持するための支持部５７ｅを有する。
　溝５７ｃは半径方向に沿って設けられている。領域５７ｃ１、５７ｃ２は、半径方向の深さが異なり、領域５７ｃ１の方が領域５７ｃ２よりも深い。溝５７ｃの領域５７ｃ１、５７ｃ２に接続部材７１，７２、７３、を嵌め込み、領域５７ｃ１の部分によって、接合部７１ａ～７３ａが配置された接続部材７１，７２、７３の遠位端側がｚ軸方向に案内される。接続部材７１，７２、７３は、厚み方向と直交する面７１ｃ１、７２ｃ１、７３ｃ１が、中心部材５７によってスライド可能に支持される。
　実施例１と同様に、溝５７ｃの幅と接続部材７１，７２、７３との間の隙間、中心部材５７と接続部材７１，７２、７３の材料は、中心部材５７によって接続部材７１～７３が滑らかに案内されるように定められる。また、実施例１と同様に、中心部材５７の側面を外装部材５１の内壁によって覆うことで、接続部材７１～７３の半径方向に移動しないように拘束している。
　次に、先端部材６４，６６，６８に固定された各線状部材７７の他端を、接続部材７１～７３に固定する固定方法について説明する。
　図１９Ｄ～図１９Ｆに示すように、接続部材７１～７３の接合部７１ａ～７３ａには中空部材７５が接合材７４を介して接合される。ここで、中空部材７５とは、内部に貫通孔７５ａを有する中空形状の線状部材であり、ステンレスなどの金属で形成されたパイプやプラスチックの押出成形により形成されたチューブなどである。接続部材７１～７３と中空部材７５との接合方法は、実施例１の接続部材２１と線状部材２０の接合方法と同様であり、ここでは詳細説明を省略する。
　各線状部材７０は、中空部材７５を介して接合部７１ａ～７３ａに固定される。図１４Ｂに示すように、線状部材７７の被固定部７７ａは中空部材７５の貫通孔７５ａに挿入され、接着、カシメ、溶接などの方法によって、線状部材７７と中空部材７５は接合される。中空部材７５は、線状部材７７が固定される接続部材７１～７３の固定部の一部ということもできる。
　以上の構成によって、接続部材７１～７３に設けられた力受け部７１ｂ～７３ｂをｚ軸方向に押し引きすることで、線状部材７７にｚ軸方向の推力を伝達することが可能である。
　＜線状部材の座屈の防止＞
　次に、線状部材７７に座屈を防止する座屈防止部５５の説明をする。図１１Ｃに示すように、湾曲体マニピュレータ５０は、線状部材７７の座屈を防ぐための座屈防止部５５を有する。座屈防止部５５の構成について、図２０Ａ、図２０Ｂ、図２１Ａ、図２１Ｂ、図２２Ａ、図２２Ｂ、図２３Ａ、図２３Ｂを用いて説明する。
　図２０Ａは、座屈防止部５５の構成を示す概略斜視図である。図２０Ｂは、座屈防止部５５の構成を示す、破線領域Ｊの拡大図で、座屈防止部５５の内部の一部を拡大したものである。図２１Ａは、湾曲体マニピュレータ５０の断面図であり、図１３の破線領域Ｇの拡大断面図であり、図２１Ｂは破線領域Ｋの拡大図である。また、図２２Ａ、図２２Ｂは、湾曲体マニピュレータ５０の断面図であり、湾曲体マニピュレータ５０をＭ－Ｍ断面で切断し、座屈防止部５５をｚ軸負の方向から正の方向に向かって、見た時の概略断面図である。図２２Ｂは破線領域Ｎの拡大図である。
　座屈防止部５５は、内側部材７９、外側部材８０、９個の中空部材７５と弾性部材７６を有する。９個の中空部材７５と弾性部材７６のそれぞれは、９個の線状部材７７のそれぞれに対応する。
　図２０Ａ、図２０Ｂを用い、駆動軸１ａを例として、線状部材７７に対する中空部材７５、弾性部材７６、接続部材７１の相対位置関係について説明する。中空部材７５の内部からｚ軸正方向に延びる線状部材７７の一部の領域に対し、コイルバネ状の弾性部材７６が巻き付けられている。中空部材７５と弾性部材７６により、座屈防止領域７８が形成される。
　弾性部材７６の外径は、中空部材７５の外径以下であり、さらに管状部材７０の孔７０ａ～７０ｉよりも大きいことが好ましい。弾性部材７６の内径は、線状部材７７の外径以上であることが好ましい。
　弾性部材７６は、中空部材７５と、管状部材７０の間に配置されている。弾性部材７６は圧縮コイルバネであることが好ましい。弾性部材７６の自然長は、湾曲部５３がｚ軸方向に沿って直線状になった場合、弾性部材７６のｚ軸の正方向の端部が湾曲体２１０の管状部材７０の端部に接し、ｚ軸の負方向の端部が中空部材７５の端部に接するように設定されることが好ましい。また、接続部材７１、７２、７３が移動方向に沿って動く際に、弾性部材７６と管状部材７０の接触、弾性部材７６と中空部材７５の接触が保たれることが好ましい。
　次に、座屈防止領域７８のｚ軸方向の案内機構について説明する。図２３Ａは、内側部材７９の概略斜視図、図２３Ｂは、内側部材７９の概略正面図を示したものである。
　内側部材７９は内部に貫通孔７９ａを持つ中空形状を有しており、貫通孔７９ａの周りに９個のＵ字型の溝７９ｂが設けられている。
　図２１Ｂに示すように、座屈防止領域７８は、溝７９ｂの内部をｚ軸方向に移動可能である。図２２Ｂに示すように、座屈防止領域７８の外側には、円筒形状の外側部材８０が設けられ、座屈防止領域７８が径方向に変位することが抑制される。
　また、内側部材７９は管状部材７０に接するように配置され、管状部材７０の内部から内皮５６がｚ軸負方向に延びるように配置される。さらに、外側部材８０には管状部材７０の一部が嵌め込まれ、外装部材５１の円筒状の内壁が外側部材８０の側面を保持することによって、座屈防止部５５が外装部材５１に支持される。
　以上の構成によって、半径方向について線状部材７７と溝７９ｂとの間に出来る隙間が弾性部材７６で埋められる。また、線状部材７７を弾性部材７６で覆うことにより、線状部材７７が圧縮方向に負荷を受けた状態であっても座屈することを抑制することができる。仮に、線状部材７７が座屈する場合においても、座屈によるたわみを最小限に抑える効果が期待できる。
　また、実施例１と同様に、湾曲体２１０と接続部材７１、７２、７３の間において、線状部材７７の中間部分７７ｂは直線状とされている。
　次に、本実施例におけるツールの挿入方法について説明する。本実施例に係る湾曲体マニピュレータ５０は、実施例１と同様に湾曲部５３に向かって様々なツールを挿入することが可能である。
　図１３、図１５Ａ～図１５Ｄに示すように中心部材５７の側面に設けられた挿入口５７ａを利用して湾曲部５３に向かって様々なツールが挿入される。図１５Ｂに示すように、挿入口５７ａは、貫通孔５７ｂを有する中空形状を有している。貫通孔５７ｂには曲管５８が取り付けられる。曲管５８には直管５９が挿入される。曲管５８が直管５９によって弾性変形されることで曲管５８と直管５９の間にシール構造が形成され、内部の気密性が確保されている。本実施例において、曲管５８はゴムチューブ等で形成され、直管５９はステンレスパイプ等で形成される。
　直管５９は、一端を支持部５７ｅに固定され、図２２Ｂに示すように他端がｚ軸方向の一部の領域において内側部材７９の内部に嵌め込まれる。内側部材７９が直管５９によって弾性変形されることで内側部材７９と直管５９の間にシール構造が形成され、内部の気密性が確保されている。
　一方、図２１Ｂに示すように、管状部材７０の端面に内側部材７９を接するように配置し、管状部材７０と内側部材７９の側面を外側部材８０で被覆することで、管状部材７０と内側部材７９との間の気密性を確保する効果がある。
　以上の構成により、挿入口５７ａに設けられた曲管５８から直管５９を通り内皮５６に至るまで、気密性の高い中空状の経路を確保することができる。この経路を利用して、実施例１と同様に小型カメラや鉗子や生検ツールなどを挿入することで、湾曲部５３の先端付近における対象物の観察や処置が可能である。これに加えて、イリゲーションサクションチューブを挿入し、イリゲーションサクションチューブを通して湾曲部５３の先端から液体を噴射させたり、吸い込んだりすることで、湾曲部５３の先端付近の対象物の洗浄や薬剤の投与を行うことが可能である。
　以上、本実施例では、実施例１と同様に、狭小空間に配置された線状部材７７に効率よく推力を伝達することが可能である。本実施例では、９個の駆動軸を用いて、湾曲部５３に対し、６つの自由度を付与することで、実施例１に比べてより器用な動作を行うことが可能である。従って、例えば、湾曲体マニピュレータ５０を脳外科の手術などに用いられる神経内視鏡として用いる場合、外皮５２の直径が約４ｍｍ、内皮５６の直径が約２ｍｍ、線状部材７７が配置される半径ｒについて、ｒ＝約１．５ｍｍとなることが想定される。このような狭小空間に配置される複数の線状部材７７に対し、中心部材５７に案内される接続部材７１～７３を用いて推力を伝達することで、力を伝達するための力受け部７１ｂ～７３ｂを、半径ｒよりも十分大きな半径を有する円上に配置することができる。
　さらに本実施例によると、中心軸ＣＡの周りの周方向で隣り合う接続部材７２、７３が、屈曲部７２ｆ、７３ｆを有している。そして、接続部材７２，７３の間にツールの出し入れに使用するための経路を確保し、挿入口５７ａを設置するためのスペースを確保することができる。
　本実施例において、線状部材７７の座屈を抑制するために、接合部７１ａ～７３ａと、湾曲体２１０の管状部材７０の間に、線状部材７７を覆う弾性部材７６が配置される。弾性部材７６の自然長は、接続部材７１～７３が、ｚ軸方向で湾曲体２１０から最も離れた位置にある場合に、弾性部材７６が圧縮されるように設定されていたが、これに限定されない。弾性部材７６の自然長は、接続部材７１～７３が、ｚ軸方向で湾曲体２１０から離れた位置にある場合に、弾性部材７６の長さが自然長と同じ長さなるように設定されてもよい。また、弾性部材７６と中空部材７５の間、または弾性部材７６と湾曲体２１０の管状部材７０の間に、隙間が形成されるように設定されてもよい。
　さらに弾性部材７６の弾性係数は十分低く設定することが好ましく、弾性部材７６の復元力によって各駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃが変位しないようにすることが好ましい。各駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃの変位を抑制するために、接続部材７１～７３と溝５７ｃの間の摩擦力を利用してもよい。摩擦力は、接続部材７１～７３と溝５７ｃの間の隙間の大きさや、両者の材料の組み合わせ等によって調整することができる。このように、弾性部材７６を圧縮して配置することで、駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃをｚ軸の負の方向に引っ張った状態から正の方向に押す状態に遷移する際においても、線状部材７０が弾性部材７６に被覆された状態が維持される。したがって、線状部材７７が座屈するのを防止することができる。
　なお本実施例では、３つの駆動軸１ａ～１ｃを用いた３自由度の入力に対して、第１セクション６１は湾曲と旋回の２自由度の運動が可能である。同様に、３つの駆動軸２ａ～２ｃを用いた３自由度の入力に対して、第２セクション６２が湾曲と旋回の２自由度の運動が可能であり、３つの駆動軸３ａ～３ｃを用いた３自由度の入力に対して、第３セクション６３が湾曲と旋回の２自由度の運動が可能である。つまり、本実施例に係る湾曲体マニピュレータ５０は、９自由度の入力に対して、６自由度の運動が可能な構成である。
　これに対し、実施例１と同様に、内皮５６、外皮５２を伸縮性のある材料で形成し、各駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃを同じ方向に押し引きすることで、各セクション１～３がｚ軸方向に伸縮可能であってもよい。つまり、９自由度の入力に対して、合計９自由度の運動が可能な湾曲体マニピュレータとすることも可能である。
　［実施例３］
　図２４、図２５を用いて実施例３について説明する。図２４は、湾曲体マニピュレータ（連続体マニピュレータ）１００が組み込まれた湾曲体ロボット（連続体ロボット）１０１の概略斜視図である。
　湾曲体マニピュレータ１００は、実施例２で説明した湾曲体マニピュレータ５０における従動湾曲部５４を長手方向（ｚ軸方向）に延長した従動湾曲部１０４と、従動湾曲部１０４に隣接する湾曲部５３を備える。
　本実施例の湾曲体マニピュレータ１００は、実施例２の湾曲体マニピュレータ５０に対して、従動湾曲部５４と従動湾曲部１０４の長さが異なる。また、本実施例における線状部材は、実施例２における線状部材７７と長さが異なる。
　また、従動湾曲部１０４には、実施例２における管状部材７０と同一の断面形状を有し、管状部材７０よりも長い管状部材を用いることができる。管状部材は単一の部品でもよいし、複数の曲げ剛性の異なる管状部材を接合することによって、１本の管状部材を形成してもよい。このとき、中心部材５７から湾曲部５３に向かうに従って曲げ剛性が低くなるように材質を選定することが好ましい。
　以上により、本実施例における湾曲部５３と従動湾曲部１０４の比率は、実施例２における湾曲体マニピュレータ５０の湾曲部５３と従動湾曲部５４の比率と異なり、湾曲部５３に比べて、従動湾曲部１０４が長くなっている。本実施例において、湾曲部５３の全長約６０ｍｍに対し、従動湾曲部１０４の全長は約５００ｍｍである。また、従動湾曲部１０４は、可撓性を有する熱可塑性エラストマーなどによって形成することが好ましい。
　湾曲体ロボット１０１は、湾曲体マニピュレータ１００と、駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃを押し引きするための駆動源を有するアクチュエータユニット（駆動ユニット）９０が設けられている。湾曲体マニピュレータ１００は、アクチュエータユニット９０に対して取り外し可能に装着される。
　アクチュエータユニット９０は、複数の駆動装置９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃ、９０２ａ、９０２ｂ、９０２ｃ、９０３ａ、９０３ｂ、９０３ｃを有する。駆動装置９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃは、駆動軸１ａ～１ｃの力受け部７１ｂにそれぞれ取り外し可能に接続され、接続部材７１を移動するように構成される。
　駆動装置９０２ａ、９０２ｃは、駆動軸２ａ、２ｃの力受け部７１ｂにそれぞれ取り外し可能に接続され、接続部材７１を移動するように構成される。駆動装置９０２ｂは、駆動軸２ｂの力受け部７３ｂに取り外し可能に接続され、接続部材７３を移動するように構成される。
　駆動装置９０３ａ、９０３ｃは、駆動軸３ａ、３ｃの力受け部７１ｂにそれぞれ取り外し可能に接続され、接続部材７１を移動するように構成される。駆動装置９０３ｂは、駆動軸３ｂの力受け部７２ｂに取り外し可能に接続され、接続部材７２を移動するように構成される。
　駆動装置９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃ、９０２ａ、９０２ｂ、９０２ｃ、９０３ａ、９０３ｂ、９０３ｃが中心軸ＣＡ周りに放射状に配置されることで、アクチュエータユニット９０が形成されている。
　次に、アクチュエータユニット９０の内部構造について、図２５を用いて説明する。図２５は駆動軸１ａを駆動するための、駆動装置９０１ａを説明する図である。
　駆動装置９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃ、９０２ａ、９０２ｂ、９０２ｃ、９０３ａ、９０３ｂ、９０３ｃは、同一構成であるため、代表して駆動装置９０１ａについて説明する。
　駆動装置９０１ａは電磁モータ９１を有する。電磁モータ９１は、カップリング９２を介して、２組の軸受９３によって支持された変換部９４に接続され、変換部９４を回転させる。変換部９４により、ｚ軸周りの回転運動がｚ軸方向の直線運動に変換される。
　変換部９４として、ボールネジやリードスクリューを用いることができる。具体的には、変換部９４にはらせん状の溝が形成されており、トラクタ９７と係合している。一方、駆動装置９０１は、筐体９６に固定されたレール９５ａ、レール９５を移動可能なスライダ９５ｂを含むリニアガイド９５を有する。トラクタ９７は、スライダ９５ｂを介してリニアガイド９５に接続され、ｚ軸方向に移動可能である。トラクタ９７の上端は、接続部材７１の力受け部７１ｂにピン９８によって係合している。以上の構成によって、電磁モータ９１を回転させることによって接続部材７１をｚ軸方向に押し引きすることが可能となる。
　本実施例によると、各駆動軸１ａ～１ｃ、２ａ～２ｃ、３ａ～３ｃを駆動するアクチュエータユニット９０によって、湾曲部５３の姿勢を容易に設定することが可能である。
　また、湾曲部５３に比べて従動湾曲部１０４を長く設定したことから、例えば、湾曲体マニピュレータ１００を気管支内視鏡として使用することもできる。多自由度の湾曲部５３を有することで、湾曲体マニピュレータ１００を口から挿入し、気管支内の分岐を選択的に進むことができる。その結果、肺の奥深くの対象領域において、カメラによる観察や、イリゲーションサクションチューブを用いた洗浄、生検、低侵襲のアブレーション治療等が可能となる。
　本実施例では、回転型の電磁モータと変換部を用いる例を示したが、直動型のアクチュエータを用いて接続部材７１～７３を直接的に押し引きする機構も容易に適用可能である。
　以上示した各実施例は、必要に応じて適宜組み合わせることができる。また、各実施例に示した湾曲体マニピュレータ、湾曲体ロボットは、患者の体内に挿入する医療装置として使用することができる。
　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
　本願は、２０２２年２月１４日提出の日本国特許出願特願２０２２－０２０１２１を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

Claims (18)

  1. 　湾曲部を含む湾曲体と、
    　ガイド部材と、
    　前記湾曲部に接続された複数の入力部であって、それぞれが（ｉ）前記湾曲部に接続され、延伸方向に沿って延び、前記延伸方向に沿って移動された場合に前記湾曲部を湾曲させるように構成された線状部材と、（ｉｉ）前記線状部材が固定された固定部と、力受け部とを有し、移動方向に沿って移動可能であり、前記延伸方向に直交する方向について、
    　前記力受け部が前記固定部よりも前記線状部材から遠い位置に配置された接続部材と、を有する複数の入力部と、
    　を有し、
    　前記力受け部が力を受けた場合に、前記線状部材を前記延伸方向に沿って移動するように、前記接続部材は前記ガイド部材によってガイドされて前記移動方向に沿って移動され、
    　前記固定部は、前記湾曲体と前記固定部の間で前記線状部材が直線状に延びるように配置されることを特徴とする湾曲体マニピュレータ。
  2. 　湾曲部を含み、複数の孔を有する湾曲体と、
    　ガイド部材と、
    　前記湾曲部に接続された複数の入力部であって、それぞれが（ｉ）前記湾曲部に接続され、延伸方向に沿って延び、前記延伸方向に沿って移動された場合に前記湾曲部を湾曲させるように構成された線状部材と、（ｉｉ）前記線状部材が固定された固定部と、力受け部とを有し、移動方向に沿って移動可能であり、前記延伸方向に直交する方向について、
    　前記力受け部が前記固定部よりも前記線状部材から遠い位置に配置された接続部材と、を有する複数の入力部と、
    　を有し、
    　前記線状部材は前記複数の孔の一つに挿入され、かつ前記固定部に固定される被固定部を有し、
    　前記力受け部が力を受けた場合に、前記線状部材を前記延伸方向に沿って移動するように、前記接続部材は前記ガイド部材によってガイドされて前記移動方向に沿って移動され、
    　前記移動方向に沿って見たとき、前記被固定部と前記複数の孔の一つは、少なくとも部分的に重なることを特徴とする湾曲体マニピュレータ。
  3. 　前記ガイド部材は、前記接続部材が前記移動方向と交差する方向に移動することを規制することを特徴とする請求項１または２に記載の湾曲体マニピュレータ。
  4. 　前記接続部材は、前記ガイド部材にスライド可能に支持されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータ。
  5. 　前記ガイド部材は、前記接続部材が嵌まり込む溝を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータ。
  6. 　前記溝を覆うカバー部材を有し、前記カバー部材は、前記接続部材の移動を規制するように構成されることを特徴とする請求項５に記載の湾曲体マニピュレータ。
  7. 　前記移動方向について、前記力受け部は前記固定部に対してずれた位置に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータ。
  8. 　前記線状部材は中空部材を介して前記固定部に固定されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータ。
  9. 　前記接続部材は、板形状を有する板部分を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータ。
  10. 　前記板部分の一部が折り曲げられていることを特徴とする請求項９に記載の湾曲体マニピュレータ。
  11. 　前記接続部材は、前記板部分の厚み方向に直交する面が前記移動方向に沿うように配置され、
    　前記ガイド部材は、前記面と当接してガイドすることを特徴とする請求項９または１０に記載の湾曲体マニピュレータ。
  12. 　前記固定部は、前記板部分の端部に配置されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータ。
  13. 　前記湾曲体の中心軸に直交する方向について、前記固定部は、前記力受け部よりも前記中心軸に近い位置に配置されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータ。
  14. 　前記接続部材は、Ｌ字形状を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータ。
  15. 　前記接続部材に傾斜部が備えられることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータ。
  16. 　前記固定部と前記湾曲体の間に配置され、前記線状部材を覆う弾性部材を有することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータ。
  17. 　請求項１から１６のいずれか１項に記載の湾曲体マニピュレータと、
    　複数の駆動装置と、を有し、
    　前記複数の駆動装置のそれぞれは、前記力受け部に接続され、前記接続部材を移動するように構成されることを特徴とする湾曲体ロボット。
  18. 　前記複数の駆動装置を有する駆動ユニットを有し、
    　前記湾曲体マニピュレータは、前記駆動ユニットに対して取り外し可能に装着されることを特徴とする請求項１７に記載の湾曲体ロボット。
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