JP2009028156A - 医療用マニピュレータ及びその洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業部の駆動部に対する接続部を簡便に洗浄する。
【解決手段】医療用のマニピュレータ１０はモータを備える操作指令部１４と、該操作指令部１４に対して着脱自在な作業部１６とを有する。作業部１６の接続部１５は操作指令部１４に接続され、モータに係合するプーリ５０ａ、５０ｂ、５０ｃを有し、該プーリ５０ａ、５０ｂ、５０ｃを回転自在に保持する。接続部１５は、連結シャフト４８の延在方向に長尺形状であり、第１洗浄孔３１４は、連結シャフト４８の接続されている側と逆側の端部３０４ｃに配置されている。第２洗浄孔３１６は、内腔部３０４における連結シャフト４８の接続されている側の端部３０４ｂ近傍に開口している。端部３０４ｂ及び３０４ｃは略半球状である。
【選択図】図９

Description

本発明は、医療用マニピュレータ及びその洗浄方法に関し、特に、駆動部と該駆動部に対して着脱自在な作業部とを備える医療用マニピュレータと、該医療用マニピュレータの作業部等に対して好適に適用される医療用マニピュレータの洗浄方法に関する。

腹腔鏡下手術においては、患者の腹部等に小さな孔をいくつかあけて内視鏡、鉗子（又はマニピュレータ）等を挿入し、術者が内視鏡の映像をモニタで見ながら手術を行っている。このような腹腔鏡下手術は、開腹を必要としないため患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減されることから、適用分野の拡大が期待されている。

マニピュレータシステムは、例えば特許文献１に記載されているように、マニピュレータ本体と、該マニピュレータ本体を制御するコントローラとから構成される。マニピュレータ本体は、人手によって操作される操作部と、操作部に対して交換自在に着脱される作業部とから構成される。

作業部（器具）は長い連結シャフトと、該連結シャフトの先端に設けられた先端動作部（エンドエフェクタとも呼ばれる。）とを有し、ワイヤによって先端の動作部を駆動するアクチュエータ（モータ）が操作部に設けられている。ワイヤは基端側でプーリに巻き掛けられている。コントローラは、操作部に設けられたモータを駆動して、プーリを介してワイヤを進退駆動する。

作業部は、手技が終了した後に洗浄等の処理を容易に行うことができるように操作部に対して着脱自在に構成されている。また、腹腔鏡下手術では、手技に応じて多様な作業部が用いられ、例えばグリッパ、はさみ、電気メス、超音波メス、医療用ドリル等が挙げられる。これらの作業部を交換する観点からも、該作業部は操作部に対して着脱自在に構成されていると好適である。

作業部は基端側のプーリが操作部に設けられたモータの回転軸に係合するように構成されている。

特開２００４−１０５４５１公報

作業部は操作部から取り外されることによって、洗浄等の処理が相当に容易となるが、回転アクチュエータに係合する従動回転体を回転自在に保持する保持室の洗浄を一層簡便に行うことが望まれている。

また、作業部ではプーリとギアとがワイヤによって接続され、動力伝達がなされているが、簡便且つ確実に動力の伝達をすることが望まれている。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、一層好適な作業部を有する医療用マニピュレータ、該医療用マニピュレータの作業部等に対して好適に適用される作業機構、及び該作業機構の洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明に係る医療用マニピュレータは、回転アクチュエータを備える駆動部と、前記駆動部に対して着脱自在で、前記回転アクチュエータに連動する先端動作部を備える作業部と、を有する医療用マニピュレータであって、前記作業部は、前記駆動部との接続箇所で前記回転アクチュエータに係合する従動回転体と、前記従動回転体を回転自在に保持する保持室と、前記保持室に洗浄剤を流通させる２以上の洗浄孔とを有し、前記作業部は、前記保持室と前記先端動作部とを接続する連結シャフトを有し、前記保持室は、前記連結シャフトの延在方向に長尺形状であり、前記従動回転体は前記保持室の長尺方向に複数が並列しており、前記洗浄孔の少なくとも１つは、前記連結シャフトの接続されている側と逆側に配置され、前記従動回転体の並列軸からずれた位置に設けられていることを特徴とする。

このような２以上の洗浄孔から洗浄剤を流通させることにより、保持室内の内腔部及び前記従動回転体を簡便に洗浄することができる。洗浄孔の少なくとも１つは、連結シャフトの接続されている側と逆側に配置され、従動回転体の並列軸からずれた位置に設けられていることにより、該洗浄孔から流通する洗浄剤は保持室内で回転する流れとなり、洗浄効果が向上する。

前記保持室は長尺形状であって、該保持室の内腔部は、長尺方向の両端部が略半球形であると、内腔部に異物がたまりにくい。

前記保持室における前記従動回転体の端部は、前記保持室の壁に向かって拡径していると、該従動回転体の端部に異物がたまりにくい。

本発明に係る医療用マニピュレータの洗浄方法は、回転アクチュエータを備える駆動部と、前記駆動部に対して着脱自在で、前記回転アクチュエータに連動する先端動作部を備える作業部と、を有する医療用マニピュレータの洗浄方法であって、前記作業部は、前記駆動部との接続箇所で前記回転アクチュエータに係合する従動回転体と、前記従動回転体を回転自在に保持する保持室と、前記保持室に洗浄剤を流通させる１以上の洗浄孔とを有し、前記作業部を前記駆動部から取り外し、前記洗浄孔をチューブの一端に接続して封止し、前記チューブの他端に洗浄剤の吸引及び吐出手段を設け、前記シャフトの先端を洗浄剤に浸し、前記吸引及び吐出手段を動作させることにより、前記シャフトの先端から洗浄剤の吸引及び吐出を繰り返し、該洗浄剤を前記保持室に流通させることを特徴とする。

これにより、洗浄剤がシャフトの中空部を介して吸引及び吐出され、シャフトと保持室とを同時且つ簡便に洗浄することができる。

さらにまた、本発明に係る医療用マニピュレータは、回転アクチュエータを備える駆動部と、前記駆動部に対して着脱自在で、前記回転アクチュエータに連動する先端動作部を備える作業部と、を有する医療用マニピュレータであって、前記回転アクチュエータに連動して進退する線体と、前記線体が巻き掛けられ、前記先端動作部を連動させる回転体と、前記回転体の側面に設けられ、奥に向かって幅狭に形成された凹部と、前記線体に対して側方から被せられ、一部が前記凹部に挿入されて前記線体を固定する固定具とを有し、前記固定具は、断面視で前記線体の三方を囲い、両端片が前記線体の端面より突出しており、該両端片が前記凹部に挿入されることにより内向きに変位して前記線体を押圧して固定することを特徴とする。

このように、固定具の両端片が回転体の凹部に挿入されることにより内向きに変位して線体を押圧して固定することにより、線体を回転体に対して簡便且つ確実に固定することができる。

本発明に係る医療用マニピュレータは、回転アクチュエータを備える駆動部と、前記駆動部に対して着脱自在で、前記回転アクチュエータに連動する先端動作部を備える作業部とを有する医療用マニピュレータであって、前記回転アクチュエータに連動して進退する線体と、前記線体が巻き掛けられ、前記先端動作部を連動させる回転体と、前記回転体の側面に設けられた径が一定の円柱形状の凹部と、前記線体が挿入される貫通孔を備え、一部が前記凹部に嵌合して前記線体を固定する固定具とを有し、前記固定具は前記回転体及び前記線体に溶接されていることを特徴とする。

このように、回転体に径が一定の円柱形状の凹部を設けるとともに、該凹部に嵌合する固定具を用いることにより、回転体に対する線体の位置決めが正確になされる。

本発明に係る医療用マニピュレータでは、洗浄孔から洗浄剤を流通させることにより、保持室内の内腔部及び従動回転体を簡便に洗浄することができる。また、洗浄孔の少なくとも１つは、連結シャフトの接続されている側と逆側に配置され、従動回転体の並列軸からずれた位置に設けられていることにより、該洗浄孔から流通する洗浄剤は保持室内で回転する流れとなり、洗浄効果が向上する。

さらに、本発明に係る医療用マニピュレータでは、固定具の両端片が回転体の凹部に挿入されることにより内向きに変位して線体を押圧して固定する。これにより、線体を回転体に対して簡便且つ確実に固定することができる。

本発明に係る医療用マニピュレータでは、回転体に径が一定の円柱形状の凹部を設けるとともに、該凹部に嵌合する固定具を用いることにより、回転体に対する線体の位置決めが正確になされる。

本発明に係る医療用マニピュレータの洗浄方法では、作業機構を洗浄する際に、保持室の洗浄孔にチューブを介して吸引及び吐出手段を接続し、シャフトの先端を洗浄剤に浸す。これにより、洗浄剤がシャフトの中空部を介して吸引及び吐出され、シャフトと保持室とを同時且つ簡便に洗浄することができる。

以下、本発明に係る医療用マニピュレータ及びその洗浄方法の実施の形態について添付の図１〜図１６を参照しながら説明する。

医療用のマニピュレータ１０は、先端動作部１２に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の処置を行うためのものであり、通常、把持鉗子やニードルドライバ（持針器）等とも呼ばれる。

図１及び図２に示すように、マニピュレータ１０は、人手によって把持及び操作される基端部の操作指令部（駆動部）１４と、該操作指令部１４に対して着脱自在な作業部１６とを有する。

以下の説明では、図１における幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向及び、連結シャフト４８の延在方向をＺ方向と規定する。また、右方をＸ１方向、左方をＸ２方向、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向、前方をＺ１方向、後方をＺ２方向と規定する。さらに、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ１０が中立姿勢（図３に示す状態の姿勢）である場合を基準として表すものとする。これらの方向は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ１０は任意の向きで（例えば、上下を反転させて）使用可能であることはもちろんである。

作業部１６は、作業を行う先端動作部１２と、操作指令部１４のアクチュエータブロック３０に対して接続される接続部（保持室）１５と、これらの先端動作部１２と接続部１５とを連接する長尺で中空の連結シャフト４８とを有する。作業部１６は、アクチュエータブロック３０における所定の操作によって操作指令部１４から離脱可能であって、洗浄、滅菌及びメンテナンス等を行うことができる。接続部１５の構造及びその作用については後述する。

先端動作部１２及び連結シャフト４８は細径に構成されており、患者の腹部等に設けられた円筒形状のトラカール２０から体腔２２内に挿入可能であり、操作指令部１４の操作により体腔２２内において患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。

操作指令部１４は、人手によって把持されるグリップハンドル２６と、該グリップハンドル２６の上部から延在するブリッジ２８と、該ブリッジ２８の先端に接続されたアクチュエータブロック３０とを有する。

図１から明らかなように、接続部１５の下面はアクチュエータブロック３０の上面にほとんど隙間なく当接し、接続部１５の背面（Ｚ２方向の面）はブリッジ２８の前面（Ｚ１方向の面）にほとんど隙間なく当接する。接続部１５の下面及びアクチュエータブロック３０の上面はＸＺ平面であり、接続部１５の背面とブリッジ２８の前面はＸＹ平面である。接続部１５の左右側面とブリッジ２８及びアクチュエータブロック３０の左右側面は、それぞれ連続的なＹＺ平面を構成し、接続部１５の上面とブリッジ２８の上面とは、それぞれ連続的で滑らかな曲面を構成している。これにより、接続部１５は操作指令部１４に対してデザイン上一体的且つコンパクトとなるとともに、接続箇所に無駄な凹凸がほとんどないことから操作性に優れる。

グリップハンドル２６には、指で操作可能なトリガーレバー３２、第１指示レバー３４及び第２指示レバー３６が設けられている。トリガーレバー３２は、人差し指による引き寄せ動作が容易な位置に設けられている。

アクチュエータブロック３０には先端動作部１２が有する３自由度の機構に対応してモータ（アクチュエータ）４０、モータ４２及びモータ４４が連結シャフト４８の延在方向に沿って並列して設けられている。これらのモータ４０、４２及び４４は小型、細径であって、アクチュエータブロック３０はコンパクトな扁平形状に構成されている。アクチュエータブロック３０は、操作指令部１４のＺ１方向端部の下方に設けられている。また、モータ４０、４２及び４４は、操作指令部１４の操作に基づき、コントローラ（制御部）４５の作用下に回転をする。

接続部１５は、樹脂のカバー３７に覆われており、モータ４０、４２及び４４の駆動軸に係合して従動回転するプーリ（従動回転体）５０ａ、５０ｂ及び５０ｃを回転自在に保持している。プーリ５０ａ、プーリ５０ｂ及びプーリ５０ｃには、ワイヤ（線体）５２、ワイヤ５４及びワイヤ５６が巻き掛けられており、連結シャフト４８の中空部分４８ａ（図３参照）を通って先端動作部１２まで延在している。ワイヤ５２、ワイヤ５４及びワイヤ５６はそれぞれ同種、同径のものを用いることができる。

ワイヤ５２、５４、５６は連結シャフト４８の先端でワイヤ受動部１００（図３参照）を介して複合機構部１０２及びエンドエフェクタ１０４に動力を伝達している。

また、カバー１６０と連結シャフト４８との間には、歯車１３４や歯車１３８等が露呈する隙間５１が設けられている。該隙間５１は、連結シャフト４８の中空部分４８ａに連通している。

連結シャフト４８の先端部には先端方向に突出している一対の舌片部５８が連結シャフト４８の中心軸に対面して配設されている。連結シャフト４８の中空部分４８ａは、一対の舌片部５８の間の空間部に連通している。この一対の舌片部５８には、対抗する位置に２組の軸孔６０ａ、６０ａと、６０ｂ、６０ｂとが設けられている。舌片部５８の先端はそれぞれ円弧形状に形成されている。

２つの軸孔６０ａ、６０ａ及び２つの軸孔６０ｂ、６０ｂは中心軸を挟むように設けられている。軸孔６０ａと軸孔６０ｂはＺ方向に並列して設けられ、軸孔６０ｂが軸孔６０ａよりも先端側に配置されている。

図３に示すように、先端動作部１２はＹ方向の第１回転軸（ピボット軸）Ｏｙを中心にして、それよりも先の部分がヨー方向に回動する第１自由度と、第２回転軸Ｏｒを中心にしてロール方向に回動する第２自由度と、第３回転軸Ｏｇを中心として先端のエンドエフェクタ１０４を開閉させる第３自由度とを有する合計３自由度の機構となっている。

エンドエフェクタ１０４は、手術において実際の作業を行う部分であり、第１回転軸Ｏｙ及び第２回転軸Ｏｒは、作業を行いやすいようにエンドエフェクタ１０４の姿勢を変えるためのものである。一般に、エンドエフェクタ１０４を開閉させる第３自由度に係る機構部はグリッパ軸とも呼ばれ、ヨー方向に回動する第１自由度に係る機構部はヨー軸とも呼ばれ、ロール方向に回動する第２自由度に係る機構部はロール軸とも呼ばれる。

先端動作部１２は、ワイヤ受動部１００と、複合機構部１０２と、エンドエフェクタ１０４とを有する。

図３を参照しながら、ワイヤ受動部１００、複合機構部１０２及びエンドエフェクタ１０４について詳細に説明する。

ワイヤ受動部１００は、一対の舌片部５８の間に設けられており、ワイヤ５２、ワイヤ５４及びワイヤ５６のそれぞれの往復動作を回転動作に変換して複合機構部１０２に伝達する部分である。ワイヤ受動部１００は、軸孔６０ａ、６０ａに挿入される軸１１０と、軸孔６０ｂ、６０ｂに挿入される軸（直交軸）１１２と、軸１１０に対して回転自在に軸支される歯車体１１４とを有する。軸１１０及び１１２は、軸孔６０ａ、６０ｂに対して、例えば圧入若しくは溶接により固定される。軸１１２は第１回転軸Ｏｙの軸上に配置される。

歯車体１１４は、筒体１１６と、該筒体１１６の上部に同心状に設けられた歯車１１８とを有する。歯車１１８は筒体１１６よりも大径の平歯車である。

図４に示すように、筒体１１６にはワイヤ固定機構１２０が設けられている。ワイヤ固定機構１２０は、Ｚ２方向の側のやや上方部分で横方向（中立姿勢のＸ方向）に延在する溝１２２と、該溝１２２の中央に挿入固定する固定具１２５とを有する。溝１２２の中央部には、固定具１２５が挿入・固定される凹部１２３が設けられている。溝１２２の向きはワイヤ５６が螺旋状に巻回するのに合わせてやや傾斜していてもよい。

溝１２２の幅及び最大深さは、ワイヤ５６の径と略等しく設定されている。凹部１２３は、側面視で四角形状であり、断面視（図５参照）では、上下面が奥に向かってなだらかに幅狭となり、底面１２３ａに対して円弧状に連接している。

固定具１２５は、当初、断面視でワイヤ５６の三方を囲い、両端片１２５ａがワイヤ５６端面より突出する形状に形成されている。固定具１２５はプレスにより廉価に製造可能である。

固定具１２５は断面コ字状であると、平坦面を工具によって押しやすく、該固定具１２５を凹部１２３に挿入させやすい。固定具１２５は断面Ｕ字状であると、内側面がワイヤ５６に当接しやすく、ワイヤ５６を確実に保持することができる。固定具１２５は、内側面の奥の部分が断面半円形で、外側端部に平坦面を有しているとよい。

図５に示すように、固定具１２５は、端片１２５ａの突出部が凹部１２３に挿入されることにより内向きに変位してワイヤ５６を押圧して固定することができる。換言すれば、固定具１２５は、端片１２５ａが凹部１２３の壁面に沿って変位して、ステープラのようにワイヤ５６を固定することができる。

また、固定具１２５はワイヤ５６に対して側方から装着して凹部１２３に挿入することができ、ワイヤ５６の端部から通すような面倒がなく、簡便にワイヤ５６を固定することができる。固定具１２５を凹部１２３に挿入することにより、ワイヤ５６は一部が溝１２２に嵌り、向きが水平に規定されるとともに筒体１１６に対して固定される。

図６に示すように、固定具１２５を凹部１２３に挿入した後に、溶接により固定具１２５及び筒体１１６に対して固定すると、ワイヤ５６を筒体１１６に対して一層確実に固定することができ、動力を一層確実に伝達することができる。図６におけるハッチング部１２７は、溶接箇所を示す。溶接は、１箇所の溶接、多点又は全周の溶接を行ってもよい。溶接の種類は、各種の方法を用いることができ、例えばレーザ溶接を用いることができる。

図７及び図８に示すように、ワイヤ固定機構１２０の変形例としてのワイヤ固定機構１２０ａは、溝１２２の中央に設けられた径一定円柱形の固定ピン１２４を有する。溝１２２の中央部には、固定ピン１２４が挿入・固定される凹部１２２ａが設けられている。固定ピン１２４には横方向に連通して、ワイヤ５６が貫通可能な孔１２４ａが設けられている。孔１２４ａにワイヤ５６を通しておき、固定ピン１２４を凹部１２２ａに挿入することにより、ワイヤ５６は一部が溝１２２に嵌り、向きが水平に規定されるとともに筒体１１６に対して固定される。この後、図８に示すように、溶接（レーザ溶接等）により固定ピン１２４及びワイヤ５６を筒体１１６に対して確実に固定することができる。

このような変形例に係るワイヤ固定機構１２０ａでは、筒体１１６に径が一定の円柱形状の凹部１２２ａを設けるとともに、該凹部１２２ａに嵌合する固定ピン１２４を用いることにより、筒体１１６に対するワイヤ５６の位置決めが正確になされる。この場合、ワイヤ５６は固定ピン１２４及び筒体１１６の少なくとも一方に溶接されていればよい。

図３に戻り、複合機構部１０２は、エンドエフェクタ１０４の開閉動作機構と、該エンドエフェクタ１０４の姿勢を変化させる複合的な機構部である。

複合機構部１０２は、Ｙ１方向からＹ２方向に向かって順に、軸１１２に対して回転自在に軸支される歯車体１２６と、主軸部材１２８と、歯車体１３０とを有する。ワイヤ５２及び５４についても同様に固定する。

歯車体１２６は、筒体１３２と、該筒体１３２の上部に同心状に設けられた歯車１３４とを有する。歯車１３４は歯車１１８と同じ厚さで、該歯車１１８と噛合するように設定されている。

歯車体１３０は、歯車体１２６とほぼ同形状であって、該歯車体１２６に対して上下反転に配置されている。歯車体１３０は、筒体１３６と、該筒体１３６の下部に同心状に設けられた歯車１３８とを有する。筒体１３６は筒体１３２と略同径、同形状である。歯車１３８は、歯車１３４よりも歯数をやや少なくするこができる。筒体１３６のＺ２方向の側の面には、筒体１１６と同様のワイヤ固定機構１２０が設けられており、ワイヤ５４を固定している。

主軸部材１２８における所定の筒体のＺ２方向の側の面には、筒体１１６と同様のワイヤ固定機構１２０が設けられており、ワイヤ５２を固定している。

主軸部材１２８は、ワイヤ５２の往復動作に伴って第１回転軸Ｏｙを中心としたヨー方向に回転し、支持バー１４４をＸＺ平面上で揺動させることができる。

複合機構部１０２は、さらにエンドエフェクタ１０４の開閉駆動及びロール方向の駆動をする機構部と、該機構部を覆うカバー１６０とを有する。

カバー１６０は、複合機構部１０２及びエンドエフェクタ１０４の各部品を保護するためのものである。カバー１６０は、Ｚ２方向の筒１８０と、該筒１８０の左右側方からＺ１方向に向かって突出している一対の片１８２とを有する。片１８２は、筒１８０の周壁の一部が緩やかな円錐状にＺ１方向に延在している形状である。カバー１６０の下部はカバー固定ピン１６２によってエンドエフェクタ１０４の一部に固定されている。カバー１６０は正面視で連結シャフト４８と同径又は小径に設定されている。

カバー１６０は、複合機構部１０２、エンドエフェクタ１０４を動作に支障のない範囲でほぼ全域にわたり覆うように円筒や円錐形のカバーで構成してもよい。また、ピン１９６を利用してカバー１６０を固定してもよい。

このようなカバー１６０によれば、作業部としての複合機構部１０２及びエンドエフェクタ１０４に異物（生体組織、薬剤、糸等）が入り込むことが防止される。

次に、作業部１６における接続部１５の構造及びその作用について図９〜図１３を参照しながら説明する。なお、以下に説明する図では、接続部１５の構造が理解しやすいように、カバー３７（図１参照）を取り外した状態で示す。

図９に示すように、接続部１５は、接続部本体３００と、側方を覆うカバー３０２とを有する。接続部本体３００の上面には、上方に突出した電極棒３０１が設けられており、該電極棒３０１に規定の電圧を印加することにより先端動作部１２の所定の部材（例えば、電気メス用チップ）に電力を供給することができる。

図１０に示すように、カバー３０２は、両端円弧形状の低い柱状部３０２ａと、該柱状部３０２ａの一端に接続された四角の板部３０２ｂとを有する。柱状部３０２ａの内側面には、凹部（内腔部）３０４ａが設けられている。柱状部３０２ａにおける板部３０２ｂとの接続箇所の外周部には環状溝が設けられており、該環状溝にはＯリング３０３が設けられている。

図９に示すように、カバー３０２は複数のビス３０６によって接続部本体３００に固定される。接続部本体３００は、凹部３０４ａと滑らかに接続される内面を備える内腔部３０４が設けられている（図１２参照）。以下、内腔部３０４は凹部３０４ａを含むものとする。接続部１５は、例えば樹脂又は金属により構成される。

接続部１５及び内腔部３０４は、連結シャフト４８の軸方向（つまり、Ｚ方向）に長尺であり、該長尺な方向に並んでプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃが回転自在に保持されている。プーリ５０ａ〜５０ｃに巻き掛けられたワイヤ５２〜５６は、それぞれ開口３０８を通り、Ｚ１方向に延在している。

内腔部３０４は、Ｚ１方向端部に設けられて連結シャフト４８に連通する開口３０８と、平坦な天面３１０及び底面３１２と、第１洗浄孔３１４及び第２洗浄孔３１６とを有する。第１洗浄孔３１４及び第２洗浄孔３１６には、チューブ３２０（図１２参照）を接続しやすいようにニップル３１５が設けられている。各ニップル３１５には、洗浄に使用しないときに絶縁プラグ３３４（図９参照）で塞いでおくとよい。絶縁プラグ３３４は、例えば螺設して固定される。

絶縁プラグ３３４によれば、電極棒３０１によって電圧が印加される箇所が外部に露呈することを防止できるとともに、内腔部３０４の気密性を維持することができる。ニップル３１５は外に向かって突出している箇所であることから、絶縁プラグ３３４を設けることによって絶縁を図ることができる。前記のカバー３７（図１参照）も絶縁作用を奏する。

また、図１１に示すように、内腔部３０４はＸＹ断面（長尺方向に直交する断面）において、天面３１０及び底面３１２以外の左右面は円弧状であり、しかも天面３１０及び底面３１２に対して滑らかに接続されており、全体として略円形に構成されている。このように、内腔部３０４のＸＹ断面では角がないことから、異物がたまりにくく、汚れにくい。

さらにまた、図１２に示すように、内腔部３０４は、Ｚ１方向及びＺ２方向の端部３０４ｂ及び３０４ｃが略半球形となっている。つまり、内腔部３０４は、ＸＺ断面においても角がないことから異物がたまりにくく、汚れにくい。

また、このような内腔部３０４の形状によれば洗浄剤が溜まる箇所がなくて流れやすく、しかも洗浄剤は所定の箇所に偏って流れることがなく全面に触れやすい。

図１１に戻り、プーリ５０ａ〜５０ｃは、天面３１０及び底面３１２の支持孔３２１及び３２２に挿入されて上下のベアリング３０５ａ及び３０５ｂに軸支されている。プーリ５０ａ〜５０ｃは、天面３１０及び底面３１２にそれぞれ設けられたＯリング（環状シール）３２４によってシールされている。プーリ５０ａ〜５０ｃの下面には、モータ４０〜４２の回転軸が係合する係合孔３２８が設けられている。内腔部３０４は、開口３０８を除いて、Ｏリング３０３及びＯリング３２４によって気密構造となっており、手術中に作業部１６を通じて患者の体腔内のガス（二酸化炭素等）が漏れることを防止し、体腔内圧が一定に保たれるようにする。

プーリ５０ａ〜５０ｃの内腔部３０４内における上下の端部３３０、３３２は、ラッパ形状であり、天面３１０及び底面３１２に向かって拡径し、該天面３１０及び底面３１２に対して滑らかに接続されている。このように、端部３３０、３３２は天面３１０及び底面３１２に向かって拡径する形状であることから、該天面３１０及び底面３１２との接続部に角が発生せず、端部に異物がたまりにくく、汚れにくい。また、この端部３３０及び３３２の周りに十分洗浄剤が触れて洗浄効果が向上する。端部３３０、３３２はラッパ形状でなくとも、例えば円錐形状であってもよい。

第１洗浄孔３１４及び第２洗浄孔３１６は、洗浄剤（圧縮空気等を含む）を流通（注入及び注出）させるための孔であり、洗浄剤を流通させるためのチューブ３２０（図１２参照）を接続することができる。

このような第１洗浄孔３１４及び第２洗浄孔３１６から洗浄剤を流通させることにより、内腔部３０４及び従動回転体のプーリ５０ａ、５０ｃ及び５０ｃを簡便に洗浄することができる。第１洗浄孔３１４及び第２洗浄孔３１６は、図１４に示す洗浄方法において、洗浄剤の吸入口及び吐出口の機能も有する。

第１洗浄孔３１４は、図１２に明らかなように、プーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃが並列する並列軸Ｃ１からＸ１方向にややずれた位置に設けられている。したがって、該第１洗浄孔３１４から注入された洗浄剤は、プーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃに直接的にはほとんど当たらず、矢印Ｆ１で示すように、Ｘ１方向の側面からＺ１方向の端部３０４ｂに沿って、内腔部３０４内で反時計方向に回転する流れが発生し、該内腔部３０４を洗浄することができる。また、この回転する流れによれば、プーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃ洗浄することができる。

第１洗浄孔３１４は、連結シャフト４８の接続されている側と逆側（つまり、Ｚ２側）の端部に配置されている。これにより、第１洗浄孔３１４から注入された洗浄剤は内腔部３０４に流れ込みやすく、開口３０８を通って連結シャフト４８及び先端動作部１２にまで達してこれらの箇所をも有効に洗浄することができる。

また、図１２からも理解されるように、第１洗浄孔３１４及び開口３０８は、それぞれ端部３０４ｃの端部及び端部３０４ｂの中心に設けられていることから、洗浄剤は注入された後、端部３０４ｂの端部にぶつかって適度に乱れて乱流となり洗浄効果が向上する。

第２洗浄孔３１６は、内腔部３０４におけるＸ１方向の面に設けられ、連結シャフト４８の接続されている側（つまり、Ｚ１側）の端部近傍に開口し、プーリ５０ｃを指向する向きＣ２に沿って設けられている。連結シャフト４８の接続されている開口３０８の近傍であって、特にプーリ５０ｃの端部３３０及び３３２は、該連結シャフト４８を通ってくる体液等により汚れやすい傾向がある。第２洗浄孔３１６を内腔部３０４のプーリ５０ｃの中央付近に設けることにより、該箇所を特に重点的に洗浄することができる。また、至近距離から洗浄剤をプーリ５０ｃに直接的に当てて重点的に洗浄することができる。

第２洗浄孔３１６から注入された洗浄剤は、プーリ５０ｃに直接的当たった後、矢印Ｆ２で示すように、Ｘ２方向の側面沿って内腔部３０４内で反時計方向に回転する流れが発生し、該内腔部３０４を洗浄することができる。

ところで、第１洗浄孔３１４から注入された洗浄剤も矢印Ｆ１で示すように反時計方向に流れことから、第２洗浄孔３１６から注入された洗浄剤に対して、流れが反発することがない。つまり、第１洗浄孔３１４はＺ２方向端部に設けられ、第２洗浄孔３１６はＺ１方向端部に設けられ、それぞれ並列軸Ｃ２を基準としてＸ１方向にずれた位置で、且つ開口する向きが略９０°異なることから、それぞれから注入された洗浄剤は同方向の協調的な流れとなり、相乗的に内腔部３０４を洗浄することができる。したがって、第１洗浄孔３１４と第２洗浄孔３１６とから同時に洗浄剤を注入してもよい。

カバー３０２を外して、該カバー３０２及び接続部本体３００を個別に洗浄してもよいことはもちろんである。

なお、図１１及び図１２では、内腔部３０４及びプーリ５０ａ〜５０ｃの形状を理解しやすいように、ワイヤ５２〜５６を省略している。

図１３に示すように、プーリ５０ａ〜５０ｃにおける内腔部３０４の支持孔３２２に挿入された部分の周囲には環状溝３５０が設けられており、該環状溝３５０にＯリング３２４が設けられている。環状溝３５０は支持孔３２２の上端部近傍に設けられ、該環状溝３５０の上端は内腔部３０４に露呈している。つまり、環状溝３５０は、微小寸法αだけ内腔部３０４の底面より内側に出ている。これにより、支持孔３２２におけるプーリ５０ａ〜５０ｃとの間の微小隙間３５２は、すべてＯリング３２４で塞がれることになり、該微小隙間３５２に異物がたまりにくい。

次に、作業部１６を洗浄する方法について図１４及び図１５を参照しながら説明する。

図１４に示すように、接続部１５の第１洗浄孔３１４（図１２参照）にチューブ３２０の一端を接続して、第１洗浄孔３１４とチューブ３２０とをバンド（シール手段）３４０によって液密となるように封止する。封止する手段は、バンド３４０に限らず、適度に液密となる手段であればよい。ここで、封止とは厳密に洗浄剤の漏れを防止するものに限らず、洗浄剤がチューブ３２０を流通することができればよく、多少の漏れがあっても構わない。第２洗浄孔３１６（図１２参照）は塞いでおく。

次に、チューブ３２０の他端にシリンジ（吸引及び吐出手段）３４２を接続し、連結シャフト４８の先端、つまり先端動作部１２を適度に大きい水槽３４３内の洗浄剤（例えば水や酵素洗浄剤等）に浸す。当初、シリンジ３４２のピストン３４４は洗浄剤を満たした状態としておくとよい。シリンジ３４２は、連結シャフト４８及びチューブ３２０の合計内部容量よりも十分に大きい容量を有するものを選ぶとよい。

次いで、ピストン３４４を往復動作させることにより、先端動作部１２から洗浄剤の吐出及び吸引を繰り返す。洗浄剤は、先端動作部１２から吸い込まれ、連結シャフト４８の中空部分４８ａを通り、第１洗浄孔３１４に達する。第１洗浄孔３１４を通った洗浄剤はチューブ３２０を通り、シリンジ３４２内に吸い出される。流体を吐出させる場合には、逆にシリンジ３４２からチューブ３２０、第１洗浄孔３１４、連結シャフト４８、先端動作部１２を通り水槽３４３に吐出される。吐出された洗浄剤は水槽３４３内で希釈され、次のサイクルで吸引をするときには十分に清浄な洗浄剤が吸引される。

このような洗浄方法によれば、シリンジ３４２におけるピストン３４４の連続的な往復動作により、洗浄剤が連結シャフト４８の中空部分４８ａを介して吸引及び吐出され、連結シャフト４８と接続部１５とを同時且つ簡便に洗浄することができ効率的である。

なお、図１４の仮想線で示すように、第１洗浄孔３１４に代えて第２洗浄孔３１６にチューブ３２０を接続して洗浄を行ってもよい。この場合には、第１洗浄孔３１４を塞いでおく。

さらに、二股のチューブ３２０を用いて、第１洗浄孔３１４と第２洗浄孔３１６の両方に接続して洗浄を行ってもよい。

さらにまた、図１５に示すように、第１洗浄孔３１４及び第２洗浄孔３１６に対して独立的な２つのシリンジ３４２を設けてもよい。この場合、２つのピストン３４４は同位相で同期して動かしてもよいし、１本ずつ交互に動かしてもよいし、同じ速度で動かしてもよいし、異なる速度で動かしてもよく、又はこれらの複合的な動作にしてもよい。

また、例えば、ピストン３４４を自動で長時間往復動作させる構成とした場合でも、水槽３４３内に用意された洗浄剤だけが使用され、不用意に多量の洗浄剤を消費することがない。使用された洗浄剤は散失することなく水槽３４３に回収され、散失防止手段又は回収手段が不要で、廃棄処理が簡便である。流体を吸引及び吐出させる手段としてはシリンジ３４２に限らず、例えばシリンダ等を用いて自動で運転させてもよい。

上述したように、本実施の形態に係るマニピュレータ１０では、第１洗浄孔３１４及び第２洗浄孔３１６から洗浄剤を流通させることにより、接続部１５の内腔部３０４を簡便に洗浄することができる。

さらにまた、固定具１２５の両端片１２５ａが筒体１１６の凹部１２３に挿入されることにより内向きに変位してワイヤ５６を押圧して固定する。これにより、ワイヤ５６を筒体１１６に対して簡便且つ確実に固定することができる。

マニピュレータ１０は操作者が直接的に操作する医療用のものとして説明したが、使用用途はこれに限らず、例えば、患者から離れた箇所から電気通信手段等を介して医療の手技を行う遠隔操作機構に好適に適用可能であることはもちろんである。

作業部１６は、人手で操作をする操作指令部１４に接続されるものとして説明したが、例えば図１６に示すような手術用ロボットシステム７００に適用してもよい。

手術用ロボットシステム７００は、多関節型のロボットアーム７０２と、コンソール７０４とを有し、作業部１６はロボットアーム７０２の先端に接続されている。ロボットアーム７０２の先端には前記のアクチュエータブロック３０と同じ機構を設けることにより、作業部１６を接続及び駆動可能である。この場合のマニピュレータ１０は、ロボットアーム７０２と作業部１６とからなる。ロボットアーム７０２は、作業部１６を移動させる手段であればよく、据置型に限らず、例えば自律移動型でもよい。コンソール７０４は、テーブル型、制御盤型等の構成を採り得る。

ロボットアーム７０２は、独立的な６以上の関節（回転軸やスライド軸等）を有すると、作業部１６の位置及び向きを任意に設定できて好適である。先端のアクチュエータブロック３０は、ロボットアーム７０２の先端部７０８と一体化している。

ロボットアーム７０２は、コンソール７０４の作用下に動作し、プログラムによる自動動作や、コンソール７０４に設けられたジョイスティック７０６に倣った操作、及びこれらの複合的な動作をする構成にしてもよい。コンソール７０４は、前記のコントローラ４５の機能を含んでいる。

コンソール７０４には、前記操作指令部１４のうちアクチュエータブロック３０を除いた機構の操作指令部としての２つのジョイスティック７０６と、モニタ７１０が設けられている。図示を省略するが、２つのジョイスティック７０６により、２台のロボットアーム７０２を個別に操作が可能である。２つのジョイスティック７０６は、両手で操作しやすい位置に設けられている。モニタ７１０には、内視鏡による画像等の情報が表示される。

ジョイスティック７０６は、上下動作、左右動作、捻り動作、及び傾動動作が可能であり、これらの動作に応じてロボットアーム７０２を動かすことができる。また、グリップハンドル２６に設けられたトリガーレバー３２、第１指示レバー３４及び第２指示レバー３６により、操作指令部１４と同様の操作が可能である。

ジョイスティック７０６はマスターアームであってもよい。ロボットアーム７０２とコンソール７０４との間の通信手段は、有線、無線、ネットワーク又はこれらの組合わせでよい。

本発明に係る医療用マニピュレータ及びその洗浄方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係るマニピュレータの斜視図である。 作業部と操作指令部とを分離したマニピュレータの側面図である。 本実施の形態に係るマニピュレータにおける作業部の斜視図である。 ワイヤ固定機構の分解斜視図である。 ワイヤ固定機構の断面側面図である。 溶接を併用したワイヤ固定機構の斜視図である。 変形例に係るワイヤ固定機構の分解斜視図である。 変形例に係るワイヤ固定機構の斜視図である。 作業部における操作指令部に対する接続部の分解斜視図である。 接続部のカバーの斜視図である。 作業部における操作指令部に対する接続部の断面背面図である。 作業部における操作指令部に対する接続部の断面平面図である。 作業部における操作指令部に対する接続部の一部拡大断面背面図である。 本実施の形態に係る第１の洗浄方法による作業部の洗浄をする様子を示す説明図である。 本実施の形態に係る第２の洗浄方法による作業部の洗浄をする様子を示す説明図である。 作業部をロボットアームの先端に接続した手術用ロボットシステムの概略斜視図である。

符号の説明

１０…マニピュレータ １２…先端動作部
１４…操作指令部 １５…接続部
１６…作業部 ２６…グリップハンドル
２８…ブリッジ ３０…アクチュエータブロック
３２…トリガーレバー ４０、４２、４４…モータ
４８…連結シャフト ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ…プーリ
５２、５４、５６…ワイヤ １０２…複合機構部
１０４…エンドエフェクタ １２０、１２０ａ…ワイヤ固定機構
１２４…固定ピン １２５…固定具
３００…接続部本体 ３０１…電極棒
３０２…カバー ３０４…内腔部
３０４ｂ、３０４ｃ…端部 ３１４…第１洗浄孔
３１６…第２洗浄孔 ３２０…チューブ
３２８…係合孔 ３３４…絶縁プラグ
７００…手術用ロボットシステム

Claims (13)

1. 回転アクチュエータを備える駆動部と、
   前記駆動部に対して着脱自在で、前記回転アクチュエータに連動する先端動作部を備える作業部と、
   を有する医療用マニピュレータであって、
   前記作業部は、前記駆動部との接続箇所で前記回転アクチュエータに係合する従動回転体と、
   前記従動回転体を回転自在に保持する保持室と、
   前記保持室に洗浄剤を流通させる２以上の洗浄孔と、
   を有し、
   前記作業部は、前記保持室と前記先端動作部とを接続する連結シャフトを有し、
   前記保持室は、前記連結シャフトの延在方向に長尺形状であり、
   前記従動回転体は前記保持室の長尺方向に複数が並列しており、
   前記洗浄孔の少なくとも１つは、前記連結シャフトの接続されている側と逆側に配置され、前記従動回転体の並列軸からずれた位置に設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
2. 請求項１記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記作業部は、前記保持室と前記先端動作部とを接続する連結シャフトを有し、
   前記保持室は、前記連結シャフトの延在方向に長尺形状であり、
   前記従動回転体は前記保持室の長尺方向に複数が並列しており、
   前記洗浄孔の少なくとも１つは、前記保持室の内腔部における前記連結シャフトの接続されている側の端部近傍に配置され、前記連結シャフトの接続されている側に最も近い前記従動回転体を指向して開口していることを特徴とする医療用マニピュレータ。
3. 請求項１又は２記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記保持室は、前記連結シャフトの延在方向に長尺形状であり、
   前記従動回転体は前記保持室の長尺方向に複数が並列しており、
   ２以上の前記洗浄孔のうち第１洗浄孔は、前記連結シャフトの接続されている側と逆側に配置され、
   ２以上の前記洗浄孔のうち第２洗浄孔は、前記保持室の内腔部における前記連結シャフトの接続されている側の端部近傍に配置され、
   前記第１洗浄孔と前記第２洗浄孔は、前記従動回転体の並列軸を基準として同じ方向にずれた位置に設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記保持室は長尺形状であって、該保持室の内腔部は、長尺方向に直交する断面が略円形であることを特徴とする医療用マニピュレータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記保持室は長尺形状であって、該保持室の内腔部は、長尺方向の両端部が略半球形であることを特徴とする医療用マニピュレータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記保持室における前記従動回転体の端部は、前記保持室の壁に向かって拡径していることをことを特徴とする医療用マニピュレータ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記従動回転体における前記保持室の支持孔に挿入された部分の周囲に設けられた環状溝と、
   前記環状溝に設けられ、前記保持室を液密に保つ環状シールと、
   を有し、
   前記環状溝は、一端部が前記保持室に露呈していることを特徴とする医療用マニピュレータ。
8. 回転アクチュエータを備える駆動部と、
   前記駆動部に対して着脱自在で、前記回転アクチュエータに連動する先端動作部を備える作業部と、
   を有する医療用マニピュレータの洗浄方法であって、
   前記作業部は、前記駆動部との接続箇所で前記回転アクチュエータに係合する従動回転体と、
   前記従動回転体を回転自在に保持する保持室と、
   前記保持室に洗浄剤を流通させる１以上の洗浄孔と、
   を有し、
   前記作業部を前記駆動部から取り外し、
   前記洗浄孔をチューブの一端に接続して封止し、
   前記チューブの他端に洗浄剤の吸引及び吐出手段を設け、
   前記シャフトの先端を洗浄剤に浸し、
   前記吸引及び吐出手段を動作させることにより、前記シャフトの先端から洗浄剤の吸引及び吐出を繰り返し、該洗浄剤を前記保持室に流通させることを特徴とする医療用マニピュレータの洗浄方法。
9. 請求項８記載の医療用マニピュレータの洗浄方法において、
   前記洗浄孔は２であり、
   いずれか一方の前記洗浄孔に前記チューブを接続し、他方の前記洗浄孔を塞ぐことを特徴とする医療用マニピュレータの洗浄方法。
10. 請求項８記載の医療用マニピュレータの洗浄方法において、
    前記洗浄孔は２であり、
    前記チューブは２本設けられ、２つの前記洗浄孔に接続することを特徴とする医療用マニピュレータの洗浄方法。
11. 回転アクチュエータを備える駆動部と、
    前記駆動部に対して着脱自在で、前記回転アクチュエータに連動する先端動作部を備える作業部と、
    を有する医療用マニピュレータであって、
    前記回転アクチュエータに連動して進退する線体と、
    前記線体が巻き掛けられ、前記先端動作部を連動させる回転体と、
    前記回転体の側面に設けられ、奥に向かって幅狭に形成された凹部と、
    前記線体に対して側方から被せられ、一部が前記凹部に挿入されて前記線体を固定する固定具と、
    を有し、
    前記固定具は、断面視で前記線体の三方を囲い、両端片が前記線体の端面より突出しており、該両端片が前記凹部に挿入されることにより内向きに変位して前記線体を押圧して固定することを特徴とする医療用マニピュレータ。
12. 請求項１１記載の医療用マニピュレータにおいて、
    前記線体は、溶接により前記固定具及び（又は）前記回転体に対して固定されていることを特徴とする医療用マニピュレータ。
13. 回転アクチュエータを備える駆動部と、
    前記駆動部に対して着脱自在で、前記回転アクチュエータに連動する先端動作部を備える作業部と、
    を有する医療用マニピュレータであって、
    前記回転アクチュエータに連動して進退する線体と、
    前記線体が巻き掛けられ、前記先端動作部を連動させる回転体と、
    前記回転体の側面に設けられた径が一定の円柱形状の凹部と、
    前記線体が挿入される貫通孔を備え、一部が前記凹部に嵌合して前記線体を固定する固定具と、
    を有し、
    前記固定具は前記回転体及び前記線体に溶接されていることを特徴とする医療用マニピュレータ。

Images