JP3766784B2 - 手術支援装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉗子、剪刀、鑷子などの患部を処置可能な術具をガイド機器で誘導して患部に対して処置する手術支援装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術１としては、術具を患部まで誘導するガイド機器である内視鏡を用いて、患者の身体に設けた挿入孔から、内視鏡の挿入部を身体内部に差し入れ、内視鏡に設けられた術具を誘導する機能を有し、湾曲首振り等の自由度を持つ中空の挿入チャネルにより、挿入チャネル内部に通した術具を患部まで誘導し、誘導した術具により患部の処置を行なう手術方法が知られている。
【０００３】
特に、内視鏡を用いた手術では、内視鏡の挿入チャネルに挿入する術具を術者が手で持って操作し、患部の処置を行なうが、内視鏡自体としては、術者自身が持つ場合や、助手が持つ場合、あるいは、アームなどを用いて内視鏡をベッドに固定する場合などがある。
【０００４】
また、従来技術２（特開平７−３２８０２４号公報）では、内視鏡とは別の挿入孔から挿入して治療を行なう医療用マニピュレータ装置も提案されている。この医療用マニピュレータは、複数の自由度を有して駆動可能なマニピュレータ本体と、このマニピュレータ本体に設けられ、かつ生体内に挿入可能な観察用もしくは処置用の挿入体とを備え、少なくとも前記挿入体がマニピュレータ本体に対して着脱自在に構成されている。
【０００５】
また、従来技術３（特開平１１−９９１２４号公報）としては、中空管の先端部に、単独で一つの湾曲部を構成し、独立して位置および姿勢の制御可能な中空の関節部を有し、前記中空管の後端部に、前記関節部を駆動する駆動部を備え、前記駆動部は、前記関節部の首ふり、前記中空管の回転または並進の少なくとも１つの駆動機構を有し、内部に処置具を誘導するガイドマニピュレータが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガイド機器に術具を挿入して処置を行うとき、ガイド機器は、術者あるいは助手が把持したり、あるいはガイド機器を保持するアーム等でベッドや床に固定して使用される。
【０００７】
このとき、患者の身体内部に一つの挿入孔から複数の医療機器（ガイド機器と術具）が挿入されている関係で、それらが身体内部にある状態のまま、少なくとも一つの医療器具を動かさねばならない状況が発生する。このような状況とは、例えば、術具をガイド機器に挿入した状態で、ガイド機器の持つ自由度や、ガイド機器を保持している手や保持する装置の自由度を利用して、ガイド機器の姿勢や挿入方向を変えて、より処置しやすい状態に変える場合などがあげられる。
【０００８】
このような状況で、治療中、医師の要望に応じてガイド機器を動かすときにはガイド機器と術具の間とで、動きに差異が生じる場合がある。術具およびガイド機器を同時に把持している場合でも、相対姿勢を全くずらさずに複数の医療機器を操作するのは難しく、術具を持つ者とガイド機器を持つ者が異なる場合は、なおさらその動きに差異が生じるのは避け難い。
【０００９】
また、術具が、患部を処置するための可動部と、可動部を駆動させるための力を発生させる駆動部と、可動部と駆動部の間にあり駆動部で発生した駆動力を伝達する駆動力伝達系を有する中間部を持つとき、内視鏡の動きに術具の動きを合わせている途中で、中間部に、たわみやねじりなどの変形が発生し、駆動力伝達系の経路が変化したり、伝達経路自体にねじれなどの変形が発生する可能性がある。このように、術具の中間部において変形が発生すると、駆動力伝達系において発生する、中間部の変形に起因する力が、先端の可動部に伝わって、術者の予想外の動きが可動部に発生することになる。そこで、これらの力の発生を抑えるために、中間部の剛性を高めても、その剛性以上の力が発生すれば、やはり、上記の課題が生じることになる。
【００１０】
また、術具が気体や液体等の流体を用いて患部に作用を及ぼし処置を行なう機能を有し、中間部には気体や液体を術具先端まで導く流路が設けられている場合においても、中間部の捻じれに伴い、流路が変形し、流体の移動を妨げられ、処置具の作用に支障が生じることになる。
【００１１】
また、術者が内視鏡と術具の両方を持っている場合は、長時間の操作によって肉体的負担も生じることになる。その結果、肉体的負担などに起因して発生する手ぶれなどは術具に伝わり、患部を処置する際に、術具の先端に振れが現われると、処置の妨げになる。
【００１２】
また、従来技術２では、処置具は体内に挿入され、かつ上下方向及び左右方向に湾曲可能な挿入部と挿入部の先端に設けられた開閉自在な把持鉗子と挿入部の手元側に設けられ挿入部の湾曲動作と把持鉗子の開閉動作を行なう駆動機構を内蔵した把持部とから構成されている。この構成の場合、把持鉗子が、これを誘導する挿入部にあらかじめ設けられていることから、挿入部と把持鉗子の間に相対姿勢のずれは生じない。しかし、ガイド機器であるところの湾曲可能な挿入部と、術具であるところの把持鉗子が一体となっている場合には、次のような課題が生じることになる。
【００１３】
即ち、術具を患部に誘導するガイド機器の機能を有するマニピュレータの先端に、患部を処置する部位があらかじめ一体として設けられている装置の場合、さまざまな術具を取り替えながら治療を行なう場合に、術具と同時に患者の体内に挿入しているマニピュレータまでも頻繁に取り替える必要が発生する。患者体内からマニピュレータまでも抜き去る場合、術具と一体になっているとはいえ、身体に損傷を与えないように交換するその作業は慎重に行なうことが求められ、容易とはいえず、患部治療中に迅速な処置が妨げられる。
【００１４】
また、術具の種類にあわせて多くのマニピュレータを用意することが必要となる。多くのマニピュレータを手術室に持ち込むと、交換用に用意したマニピュレータによって、手術室内のスペースが使用され、手術中、人や手術機器の移動の妨げになる。手術前後に際しては、多くの台数のマニピュレータを消毒滅菌することになり、手間が増える。
【００１５】
逆に、マニピュレータの台数を制限すると、術具の種類が限定されることになり、術中に、患部の形状、部位、質などにあわせて、適切な術具を使用することができなくなる。患部に合わせた術具が使用できないことにより、患者の安全性や、処置の適切さが低下することも考えられる。
【００１６】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、治療の作業性と患者の安全性をより高めることができるようにした手術支援装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題のうち、少なくとも一つを解決するために、本発明は、ガイド機器もしくはガイド機器と併用する術具に、ガイド機器と術具を固定あるいは拘束する手段を設けることを特徴とする。これにより、ガイド機器を動かすときに、術具から手を放しても、ガイド機器と術具の相対姿勢を保持することが可能となり、安全性を高めることができる。
【００１８】
また、本発明は、ガイド機器と術具の間に固定あるいは拘束する手段を設けることにより、術具を操作する手の振動などを術具の先端に伝わることを抑制できる。即ち、術具はガイド機器に拘束されるため、手の振動はガイド機器との間に設けた拘束する手段のところで抑えられてしまい、術具の先端まで伝わることを防止できる。
【００１９】
また、本発明は、術具が治療を行なう可動部（作用部）を駆動するための駆動部を有し、可動部（作用部）の動きを電気的あるいは機械的に制御する場合、ガイド機器に、術具の駆動部を固定あるいは拘束する手段を設けることを特徴とする。
【００２０】
これにより、ガイド機器の操作により生じる術具先端との相対姿勢の変位を回避するだけでなく、駆動部から可動部までの駆動力を伝達する中間部にねじれなどの変形が発生することを抑えることができる。また、流体の流れによって患部に作用を及ぼす場合には途中の流路の変形を防ぎ、作用の効果が妨げられることを防止できる。
【００２１】
先に課題として述べたように、ガイド機器と術具の相対姿勢の変位による課題は、特に長手方向への突出および撓み、回転方向へのねじれが相対姿勢のずれの結果として発生していると考えられる。これらの相対姿勢を保持するだけで、安全性と操作性を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明は、拘束力の大きさを調整可能な拘束力発生手段を設けることにより、ガイド機器の操作時には術具とガイド機器の相対姿勢を保持できることに加えて、術具を使用する治療中の作業性も向上させることができる。これにより、人が術具を操作して治療を行なうときには、ガイド機器に拘束されること無く、術具のみを操作して治療を行なうことができ、安全性と作業性を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明は、圧力あるは圧力によって生じる摩擦力によって、術具とガイド機器を拘束することにより、拘束力の大きさを適切な力に調整することを容易に実現することができる。これにより、人の手で操作するときの力と、人が術具から手を放したときに、拘束する手段にかかる術具の自重との大きさを考慮して、操作する力より小さく、術具の自重より大きい摩擦力を発生させることが可能となる。このように摩擦力を調整すると、術中に再調整すること無く、術具を操作する治療時にはガイド機器に拘束されること無く操作可能となり、ガイド機器移動時などには術具から手を放しても、ガイド機器と術具の相対姿勢を一定に保つことが可能となることから、作業性を向上させることができる。
【００２４】
拘束時に、術具やガイド機器と接触し、摩擦力を発生させる保持部材を、プラスチックなどの可撓性を有する樹脂や、ゴムやコイルバネあるいは板バネなどの弾性体とすることにより、固定時や拘束力を高めたときに、術具に対して傷などの損傷を与えることを防ぐことができる。ファイバーなどを拘束するとき、平らな金属で圧力をかけるとつぶれてしまうが、柔らかなゴムなどの弾性体を間に挟み、圧力をかけると、ファイバーの周囲から一様に圧力が加わるため、ファイバーがつぶれることを防げる。摩擦力を調整して、術具を滑らせて操作するとき、硬度の低い保持部材で摩擦を受けていることで、術具の表面が削れるなどの損傷を回避できる。
【００２５】
また、本発明は、術具保持機構が、ガイド機器側と術具側に脱着可能に分離できる構造とする。これにより、ガイド機器側の術具保持機構は同じ物を用意し、術具側は、ガイド機器側との脱着を行なう部位のみ統一された形状を用い、術具を保持する部分は、術具の把持する部位や形状あるいは固さや質にあわせて選ぶことが可能となる。これにより、様々な種類の術具を同一の機構に取り付け取り外し可能となり、術具によらず術具交換と、相対姿勢保持の効果を得ることができる。
【００２６】
また、本発明は、術具とガイド機器を拘束するときに、互いの相対姿勢をあらかじめ決めた所定の状態で常に拘束できる位置決め手段を設ける。これにより、ガイド機器の運動する自由度、とくに湾曲首振り方向の自由度が限られている場合に、ガイド機器の首振り方向と術具の向きを常に一定に保つことができる。これにより、常に同じ状態で術具の操作を開始することができ、術具の挿入交換のたびに、術具の向きを再確認する手間が省ける。また、術具交換時に、術具の向きに対する思い違いなどを防ぎ、思い違いに伴い発生する予想外の方向へ動きと組織への接触、損傷を防げる。常に同じ状態から始められることは安全性を高める効果がある。
【００２７】
ところで、上記位置決め手段として、術具側とガイド機器側に互いにかみ合う凹凸を設け、この凹凸のかみ合いで位置決めする手段を設ける。凸部分は、バネ等の弾性体で指示されていると、凹部以外との接触時には、凸部が突出しないように抑えることができ、凹との組み合わせ時には凸部分が突出しかみ合わせが行われるため、位置決め操作が容易にできる。これにより、容易かつ確実に、術具の拘束時に位置決めが可能となる。
【００２８】
また、本発明は、医療用マニピュレータの一つとして、術具を誘導することを目的とし、術具を術中に抜き差し交換できるという利点をもつガイドマニピュレータにおいても、上記で示したような、ガイドマニピュレータと術具を固定あるいは拘束する手段を設けることにより、より安全性と作業性を向上させることができるほか、次の様な効果も期待できる。
【００２９】
まず、術具とガイドマニピュレータの間の拘束力の大きさを調整可能な拘束力発生手段を設けることにより、手術中に、術具の拘束をとき、術具を抜き差しして容易に交換であることに加えて、交換後、拘束力を高めることで、ガイドマニピュレータと術具の相対姿勢を再び一定に保ち、安全に治療を行なうことが可能となる。
【００３０】
これにより、ガイドマニピュレータは必要最低限の台数のみ用意するだけで良く、術中に同じガイドマニピュレータにさまざまな術具を交換装備可能となることにより、先端に術具が固定される医療用マニピュレータに比較して、豊富な種類の術具をすることができ、患部にあわせた術具を選ぶことが可能となる。
【００３１】
また、豊富な術具を用意しても、滅菌消毒や機械的なメンテナンスなどの負担増加は、術具の分だけで済むので、使用者側の負担を低く抑えることができる。
【００３２】
また、本発明は、術具を挿入して誘導する中空状の挿入部と、該挿入部の軸心方向に並進制御可能に構成された並進ベース部と、前記挿入部の後端を固定し、前記並進ベース部上に前記挿入部の軸心回りに回動制御できるように支持された回転ベース部と、該回転ベース部に連結され、前記術具の中間部を保持し、前記術具の作用部を作用させる術具駆動部を取り付けた術具保持機構と、該術具駆動部と前記術具の作用部との間において作用力を伝達する作用力伝達手段とを備えたことを特徴とする手術支援装置である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る手術支援装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。
まず、本発明に係る手術支援装置の一実施の形態について、図１、図２、図３、図４、および図７を用いて説明する。図１は、本発明に係る手術支援装置の概略構成を示す。図２は、ガイドマニピュレータ駆動部４、術具駆動部５、術具８の駆動力伝達機構を備えた中間部８ｂ、および術具保持機構１０を示す。図３は、術具保持機構１０の具体的構成を示す。図７は、挿入部７および術具８の一実施例を示す。
【００３４】
即ち、本発明に係る手術支援装置は、患者の身体内部で患部を直接処置する術具８と、同じく患者の身体内部で術具８を患部まで位置姿勢を誘導する機能を有するガイド機器であるガイドマニピュレータ４と、操作者１がガイドマニピュレータ４および術具８に対して操作入力を行なう操作入力装置２と、各駆動部４ａ、５をコントロールする制御装置３から成り立つ。
【００３５】
ガイドマニピュレータ（ガイド機器）４は、複数の自由度を有し、患者の体内で患部を処理可能な術具８の位置姿勢を誘導する中空形状の挿入部７を有する。この挿入部７は、挿入部の駆動部４ａにより発生する駆動力により位置姿勢を変化させることができる。
【００３６】
即ち、ガイドマニピュレータ（ガイド機器）４に設けられた挿入部７は、図７に示すように、全体が中空形状で構成される。そして、挿入部７において、図２に示す駆動部４ａとは逆の端である先端部には、例えば、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように関節先端部７ａと関節基部７ｂとからなる関節部がある。この作用部である関節先端部７ａには、駆動ワイヤ７ｃ、および駆動ワイヤ７ｄが固定される。駆動ワイヤ７ｃ、７ｄは挿入部７の中空部を通り、図２に示す回転ベース２６に導かれる。さらに、回転ベース２６に導かれた駆動ワイヤ７ｄは、回転ベース２６に設けられている複数のワイヤ誘導プーリー２７ａに導かれて、ワイヤ巻き取り用モータ２７に設けられているワイヤ巻き取りプーリー２７ｂに接続される。一方、駆動ワイヤ７ｃは、回転ベース２６内部にて、いくつかのワイヤ誘導プーリー２７ａで導かれた後、図示していないコイルバネの一端に、弛みが無いように接続される。そして、該コイルバネの反対の他端は、回転ベース２６に固定される。
【００３７】
上記構成により、ワイヤ巻き取り用モータ２７が回転し、駆動ワイヤ７ｄがワイヤ巻き取りプーリー２７ｂに巻き取られると、関節先端部７ａが首振り動作することになる。この時、駆動ワイヤ７ｃは関節先端部７ａの首振り動作に伴い張力が増し、その結果回転ベース２６に他端を固定しているコイルバネが伸び、関節先端部７ａの首振り動作を戻す方向に張力を発生させる。逆に、ワイヤ巻き取り用モータ２７が回転して駆動ワイヤ７ｄが緩むと、駆動ワイヤ７ｃに固定されているコイルバネが縮み、その結果、関節先端部７ａの首振り動作が戻り、図７に示すようにまっすぐな状態に戻る。
【００３８】
さらに、術具８は、先端に、生体を処理するための作用部である例えば可動部８ｄ、８ｅを持ち、該可動部（作用部）８ｄ、８ｅが、可動部（作用部）に対して生体を処理する作用力を発生させるか若しくは該作用力を送り出す術具駆動部５により、作用力を伝達する作用力伝達手段（作用力伝達機構）を介して駆動される。さらに、術具８の可動部（作用部）が、流体や気体などの流体を噴射あるいは吸引する部位の場合、術具の駆動部５は、それらの流体を送り出すあるいは引き出す装置で構成され、作用力伝達手段としては流体を送り出すあるいは引き出す細い流路で構成される。
【００３９】
そして、術具８は、ガイドマニピュレータ（ガイド機器）４の中空挿入部７の内部を通して装備される。この装備の際、挿入部７の位置姿勢と、術具８の可動部（作用部）の位置姿勢が所定の関係となるように、上記ガイド機器４若しくは術具８の少なくとも一方に設けられ、術具８とガイド機器４との間の相対姿勢の変位を固定若しくは拘束する術具保持機構１０を備えている。さらに、術具８は、上記術具保持機構１０により、ガイドマニピュレータ（ガイド機器）４の一部に脱着可能に装着される。即ち、術具保持機構１０によるガイドマニピュレータ４と術具８の固定若しくは拘束は、ガイドマニピュレータの挿入部７が運動した際にも、術具８および術具駆動部５と挿入部７との相対姿勢を一定に保てる部位によって行われる。術具駆動部５は、術具８とガイドマニピュレータ４との拘束力を弱め、術具８と挿入部７の相対姿勢を変化させることができる拘束手段（例えば、術具を固定する術具固定部１７、該術具固定部１７を回転摺動部１５を介して軸心回りに回動可能に支持する回転摺動押え部１６、および拘束力の大きさを調整可能な拘束力発生手段である拘束力調整ネジ１８などから構成される。）をもつ。ガイドマニピュレータ４と術具８の固定若しくは拘束に関する術具保持機構１０、即ち、術具駆動部５とガイドマニピュレータ（ガイド機器）４との相対姿勢の変位を固定または拘束する拘束手段を有する術具保持機構１０については、図２、および図３を用いて後程詳しく説明する。
【００４０】
図１では図示していないが、術具駆動部５と術具８の可動部（例えば、鉗子、はさみ、ピンセットなどから構成される生体を処置するための作用部）との間には、術具駆動部５で発生した作用力（駆動力）を術具８の可動部（作用部）まで伝える作用力伝達手段（作用力伝達機構）（例えば駆動ワイヤ８ｆ〜８ｉ、８ｊ〜８ｋや細い流路など）を有する（例えば内部を通す）中間部８ａがある。ただし、中間部８ａの長さは一定である。
【００４１】
ところで、術具８の一実施例を、図７（ａ）、および（ｂ）に示す。図７（ｂ）は図７（ａ）の上面から見た図である。術具（鉗子）８は、生体を処置するための可動部（作用部）８ｄおよび可動部（作用部）８ｅ、該可動部８ｄ、８ｅを保持する可動部保持部８ｂを先端部に有する中間部８ａ、上記可動部８ｄ、８ｅに対して作用力を発生させる若しくは送り出す術具駆動部５、および上記可動部と術具駆動部５との間で作用力を伝達する作用力伝達機構８ｆ〜８ｉから構成される。可動部８ｄおよび可動部８ｅは、矢印８１で示すように重ね合わされ、可動部保持部８ｂのスリットに矢印８２の方向にはめ込まれる。更に、可動部保持部８ｂの貫通孔８３と可動部８ｄの貫通孔８４および可動部８ｅの貫通孔８５を貫くように、ピン８ｃが矢印８０のようにはめ込まれる。これにより、可動部（作用部）８ｄおよび可動部（作用部）８ｅは、可動部保持部８ｂに対してそれぞれ回転自由に固定される。さらに、可動部８ｄには、作用力伝達機構である駆動ワイヤ８ｆおよび駆動ワイヤ８ｇが固定されている。同様に、可動部８ｅにも、作用力伝達機構である駆動ワイヤ８ｈおよび駆動ワイヤ８ｉが固定されている。これらの駆動ワイヤ８ｆ〜８ｉは、中間部８ａの内部を通って図２に示す術具駆動部（鉗子駆動部）５に導かれる。駆動ワイヤ８ｆと駆動ワイヤ８ｉは途中で一本の駆動ワイヤ８ｊに束ねられ、同様に駆動ワイヤ８ｇと駆動ワイヤ８ｈは一本の駆動ワイヤ８ｋに束ねられる。これらの駆動ワイヤ８ｊと駆動ワイヤ８ｋは、図２に示す如く、更に鉗子駆動部５内部で、いくつかのワイヤ駆動プーリー５ａに導かれて、術具モータ５ｃに取り付けられた巻き取りプーリー５ｂに接続される。このとき、駆動ワイヤ８ｊが巻き取りプーリー５ｂに巻き取られるときには、駆動ワイヤ８ｋが緩み、逆に、駆動ワイヤ８ｋが巻き取りプーリー５ｂに巻き取られるときには駆動ワイヤ８ｊが緩むように、巻き取りプーリー５ｂにそれぞれの駆動ワイヤを巻き付ける向きを反対にして固定する。これにより、術具モータ５ｃの回転により、駆動ワイヤ８ｊもしくは駆動ワイヤ８ｋのどちらかが引かれることになる。駆動ワイヤ８ｊが引かれると、術具８の先端が開き、駆動ワイヤ８ｋが引かれると、術具８の先端が閉じる動きをし、生体を処置することが可能となる。
【００４２】
以上説明したように、術具８は、挿入部７の内部を通して、関節先端部７ａから可動部（作用部）８ｄ、８ｅが外に出るように取り付けられる。このときの外観を図７（ｄ）に示す。中間部８ａの長さは、関節先端部７ａと可動部との相対位置関係が適度になることを考慮して決定されている。
【００４３】
ところで、本発明では、患者の身体内部において、直接患部を処置する部位および、この部位の患部への処置を操作する手段を含めて術具８と称する。更に、機器の一部が術具８とともに患者の体内に挿入され、抜き差し可能に装備された術具８を、患部まで誘導する機能を有する装置をガイド機器４と称する。例えば、内視鏡において、挿入チャネルを有するものは、本発明に係るガイド機器４に含まれる。また、例えば、特開平１１−９９１２４号公報にて提案されているような、術具を患部まで誘導するガイドマニピュレータも本発明に係るガイド機器４に含まれる。また、術具８において患部を処置するとは、物理的な力で患部に作用させることのほかに、電磁波あるいは熱による作用を与えることや、気体や液体などによる作用を含む。これらの作用により患部を処置する部分を作用部と称する。前述の物理的な力や電磁波や熱量、気体、液体の力を伝達する手段を作用力伝達手段と称し、物理的な力や電磁波を発生させたり、熱量を上げたり下げたり、気体や液体を吸引したり送り出したりする部分を駆動部５と称する。
【００４４】
ガイド機器４に術具８を挿入して処置を行なうときは、ガイド機器４は、術者あるいは助手が把持したり、あるいはガイド機器を保持する装置、例えばアームなどで、ベッドや床に固定して使用される。
さらに、操作入力装置２は、操作者１が操作入力を行なうための一つ以上の操作入力手段２ａと、制御装置３から送られてくる情報６ｂを表示するモニタ２ｂとを有する。
【００４５】
ところで、ガイドマニピュレータ４および術具（鉗子）８は、図１では１組しか示されていないが、必要に応じて複数台を同時に使用することもある。制御装置３は、複数のガイドマニピュレータ４および術具８を同時にコントロールできる能力を有するが、要求に応じて、増やしてもよい。また、図では示していないが、患部の状態を観察する内視鏡などの観察手段と、その観察手段から得られた画像情報を処理する画像処理装置、および処理された画像を操作者に提示する手段であるモニタなどの表示装置がある。また、図示していないが、ガイドマニピュレータを支持するための装置がある。
【００４６】
次に、図１に示した装置間のつながりについて説明する。
操作者１は、操作入力装置２に設けられた、操作入力手段である操作レバー２ａを用いて操作入力を行なう。このように操作入力された入力信号６ａは、操作入力装置２から制御装置３に送られる。制御装置３は、操作入力装置２から送られてくる入力信号６ａと、ガイドマニピュレータ４および術具８から送られてくるセンサ信号６ｄ、６ｆを基に、ガイドマニピュレータ４および術具８を駆動する駆動信号６ｃ、６ｅを生成し、これら生成された駆動信号６ｃ、６ｅをそれぞれの駆動部へ送信する。さらに、制御装置３は、同時に、ガイドマニピュレータ４および術具８を駆動する駆動量を検出するセンサ（図示せず）から検出されるセンサ信号６ｄ、６ｆ、並びに、センサ信号６ｄ、６ｆと入力信号６ａとから生成される情報６ｂを、操作入力装置２へと伝える。操作入力装置２は、制御装置３から受け取った情報６ｂを、情報表示手段であるモニタ２ｂに表示し、あるいは操作レバー２ａの制御にフィードバックさせて操作レバー２ａの状態を制御する。
【００４７】
そして、治療を行なうときには、制御装置３から得られる駆動信号６ｃ、６ｅに基いて、ガイドマニピュレータの駆動部４ａおよび術具駆動部（鉗子駆動部）５などを駆動制御することにより、ガイドマニピュレータの挿入部７および術具８を、体壁に設けられた挿入孔から患者の身体内部へ挿入する。即ち、制御装置３は、操作入力装置２から得られる操作者１の操作入力に応じて、ガイドマニピュレータの駆動部４ａを駆動制御し、挿入部７を運動させて、挿入部の内部に通されている術具８を患部まで誘導する。術具８と患部との位置関係が適当な場所へ術具８を誘導した後、制御装置３は、操作入力装置２から得られる操作者１の操作入力に応じて、術具駆動部５を駆動制御し、術具８を操作して、患部を処置する。患部の処置の際にも、制御装置３は、操作入力装置２から得られる操作者１の要求に応じて、挿入部７の駆動制御を行ない、術具８の動きと合わせて、適切な処置を行なう。
【００４８】
次に、上記ガイドマニピュレータ４と術具８の固定部分である術具保持機構１０と術具駆動部５との構造について、図２および図３を用いて具体的に説明する。
【００４９】
図２には、ガイドマニピュレータ４の駆動部４ａと、術具駆動部５と、術具の駆動力伝達機構がある中間部８ａと、術具保持機構１０とを示す。図２では、術具の動きがワイヤの駆動により行われる場合の機構の実施例を図示している。図示したガイドマニピュレータの駆動機構は、挿入部７を３自由度で駆動することが可能である。図２では、そのうちの２自由度（並進ベース２２による挿入部７の軸心方向の動きと回転ベース２６による挿入部７の軸心回りの回転運動）が明らかである。残りの１自由度は、図７（ｃ）に示す挿入部７先端の首降り運動の自由度である。挿入部先端７ａはワイヤ７ｃ、７ｄにより首振りを行なう機構を実施例としてあらわしている。
【００５０】
即ち、ガイドマニピュレータ４の基台となるベース９は、図示していない支持装置によって支持されている。そして、ガイドマニピュレータ４の駆動部４ａには、並進ベース２２が上記ベース９に固定されたガイド２９に沿って挿入部７の長手方向に移動可能に取り付けられている。即ち、並進ベース２２は、ベース９に固定された並進方向を規定するガイド２９によって並進移動可能に支持されている。そして、上記並進ベース２２には、ボールネジ２１に噛み合うナット２１ａが固定されている。上記ボールネジ２１は、ベース９に回転可能に支持され、ベース９に取り付けられた並進モータ２０の回転出力に、一端を連結している。
【００５１】
上記構成により、並進モータ２０を駆動することによって、ボールネジ２１が回転され、このボールネジ２１に噛み合ったナット２１ａを介して並進ベース２２がベース９に固定されたガイド２９に沿って挿入部７の軸心方向に移動してガイドマニピュレータの一自由度が制御されることになる。
【００５２】
さらに、回転ベース２６は、上記並進ベース２２上に設けられた回転支持部材（軸受部材）２８ａ、２８ｂによって、挿入部７の長手方向の中心線を回転中心として回転可能に支持されている。上記回転ベース２６には、挿入部先端７ａの湾曲、首振り動作を行なうワイヤ７ｄを巻き取るプーリー２７ｂとプーリー２７ｂを回転させるワイヤ巻き取り用モータ２７、および挿入部７からワイヤを巻き取るプーリー２７ｂまでワイヤを導くワイヤ誘導プーリーが一つ以上設けられている。図２には、ワイヤ誘導プーリーをいくつか図示しているが、実際には、この他にも適宜設けることになる。
【００５３】
さらに、回転ベース２６は、挿入部７が取り付けられている方向とは反対の側のボス部２４において、術具保持機構１０の一部１１を取り付けて構成する。術具保持機構１０は、回転ベース２６に固定されている部分以外を術具駆動部５に固定し、分離可能に構成している。即ち、術具保持機構１０において、回転ベース２６に固定されている部分と術具駆動部５に固定されている部分とを脱着可能にはめ合わして構成している。この脱着機構部分については、図３にて詳細を説明する。
【００５４】
さらに、術具駆動部５は、図３に示すように、術具の中間部８ａを固定する部分１７、１９を有し、さらに、該中間部８ａを通して先端の可動部８ｄ、８ｅを駆動する駆動ワイヤ８ｊ、８ｋを誘導するワイヤ誘導プーリー５ａと、該誘導された駆動ワイヤ８ｊ、８ｋのどちらかを引き込むために巻き付ける、術具モータ５ｃに取り付けた巻き取りプーリー５ｂとを備えて構成する。
【００５５】
さらに、上記並進ベース２２上には、回転ベース２６を回転させるための回転モータ２３が取り付けられている。そして、回転用モータ２６の回転出力に固定された歯車２３ａと、回転ベース２６に固定された歯車２５とは、駆動力伝達可能に噛み合わされている。
【００５６】
以上説明した構成により、回転用モータ２６を駆動することによって、噛み合わされた歯車２３ａ、および歯車２５を介して回転ベース２６が回転し、該回転ベース２６に固定された挿入部７、回転ベース２６に着脱自在に取り付けられる術具駆動部（鉗子駆動部）５、および該術具駆動部５に固定される術具中間部８を含む術具８を回転して術具８の挿入部７の軸心回りの姿勢（ガイドマニュピュレータの一自由度）が制御されることになる。
【００５７】
次に、術具８および術具駆動部５とガイド機器４との相対姿勢の変位を固定または拘束する拘束手段を有する術具保持機構１０の第１の実施例の構成について、図３を用いて詳細に説明する。
【００５８】
術具保持機構１０の第１の実施例は、大きく分けると脱着凹機構部１０ａ、脱着凸機構部１０ｂ、拘束度調整機構部１０ｃの３つの部分に分けられる。脱着凹機構部１０ａは、ガイドマニピュレータとの結合を行なうフランジ部１１と、脱着凸機構部１０ｂとはめ合わされる羽押え部１２とが、雄ネジ１２ａで固定されて構成される。脱着凸機構部１０ｂは、脱着凹部にはめ合わせる羽部１３と、羽固定部１４とが、雄ネジ１３ａで固定されて構成される。拘束度調整機構部１０ｃは、羽固定部１４に雄ネジ１４ａで固定される回転摺動押え部１６と、該回転摺動押え部１６を回転可能に挟み込み、互いに雄ネジ１５ａで固定される回転摺動部１５および術具固定部１７とで構成される。さらに、上述したように、術具の中間部８ａの一端をネジ１９によって固定する術具固定部（術具８または術具駆動機構５ａ〜５ｃと接触して術具８を保持する術具保持部材）１７には、拘束力調整可能な拘束力発生手段である摺動調整ネジ１８が設けられている。
【００５９】
このように、術具保持機構１０の第１の実施例において、術具駆動部５とガイド機器との相対姿勢の変位を固定または拘束する拘束手段としては、例えば、術具および術具駆動機構を固定する術具固定部１７と、該術具固定部１７を軸心回りに回動可能に支持し、ガイド機器４の挿入部７に装着される回転摺動押え部１６と、拘束力調整可能な拘束力発生手段である摺動調整ネジ１８とで構成される。
【００６０】
従って、拘束力調整可能な拘束力発生手段である摺動調整ネジ１８を締め込むことで、微動調整ネジ１８の先端と回転摺動押え部１６との間にまさつ力又は圧力からなる拘束力を発生させて、術具固定部（術具８または術具駆動機構５ａ〜５ｃと接触して術具８を保持する術具保持部材）１７は、脱着凸機構部１０ｂおよび回転摺動押え部１６とに回転が拘束され、結果、術具８のガイド機器４の挿入部７に対する相対姿勢の変位を固定または拘束することになる。
【００６１】
まず、脱着凹機構部１０ａの構成について説明する。
フランジ部１１は、ガイドマニピュレータ駆動部４ａである回転ベース２６のボス２４とはめ合わせるための貫通孔１１ｅと、術具駆動部５を取り付けたときに、ガイドマニピュレータ駆動部４ａと術具駆動部５との取り付け時の相対姿勢の位置決めを補助するボールプランジャ１１ａをはめ込む一つ以上の穴部１１ｂと、羽押え部１２を固定する雌ネジ部１１ｃとが設けられている。
【００６２】
羽押え部１２には、羽押え部１２をフランジ部１１に固定するための雄ネジ１２ａを通す貫通孔１２ｃが設けられている。また、羽押え部１２のフランジ部を固定する面１２Ｂとは反対の面１２Ａには、羽部１３の形状にあわせて、フランジを固定する面１２Ｂまで貫通孔１２ｆが設けられている。
【００６３】
羽押え部１２の裏面とする図に表記した面１２Ｂは、羽部１３とのはめ合い後に、羽部１３の回転に伴い、突起１３ｃが移動するスペースを、突起１３ｃの厚み以上の深さで、面１２Ｂから段を付けた形状をしている。羽押え部１２の厚みおよび、羽部１３の突起１３ｃの厚みは、この段付きの形状が面１２Ａまで貫通しないように決定される。なお、この段の深さの加工公差は、羽部１３を羽押え部１２に取り付けた際、羽部１３にがたつきが発生しないように決定すればよい。
【００６４】
そして、羽押え部１２は、雄ネジ１２ａを、貫通孔１２ｃを通して雌ネジ部１１ｃとあわせて締めることにより、フランジ部１１に固定されて取り付けられる。
【００６５】
なお、上記フランジ部１１のボス１１ｄの貫通孔１１ｅは、図２に示すように、ガイドマニピュレータ駆動部４ａの回転ベース２６のボス２４に嵌合固定して結合されている。
【００６６】
次に、脱着凸機構部１０ｂの構成について説明する。
突起１３ｃを持つ羽部１３には、中心に術具の中間部８ａを通すための貫通孔１３ｅと、貫通孔１３ｅの周囲に雄ネジ１３ａを通すための貫通孔１３ｄとが設けられている。上記突起１３ｃは、羽固定部１４と向かいう面１３Ａにおいて、羽部の貫通孔１３ｅ周辺の厚みより一段低くなっている。羽部１３の貫通孔１３ｅ周辺の厚みは、羽押え部１２の厚みに公差を考慮した厚さである。突起部１３ｃの厚みは羽押え部１２に設けた段付き部分の厚みに公差を考慮した厚さである。羽部１３のフランジ部１１と向かい合う面１３Ｂにおいて、突起部１３ｃには、フランジ部１１に設けられたボールプランジャ１１ａのボールの径にあわせて、浅い凹部１３ｂが設けられている。
【００６７】
羽固定部１４には、中心に術具の中間部８ａを通すための貫通孔１４ｅと、貫通孔１４ｅの周囲に雄ネジ１３ａを締め込むための雌ネジ部１４ｃと、雄ネジ１４ａを通すための貫通孔１４ｂが設けられている。ところで、羽部１３は、雄ネジ１３ａを貫通孔１３ｄを通して雌ネジ１４ｃで締込むことにより、羽固定部１４に固定される。
【００６８】
以上の構成により、上記羽部１３の突起１３ｃを回して、羽押え部１２の断付き形状に嵌合させ、フランジ部１１に設けられたボールプランジャ１１ａのボールを、突起１３ｃに形成された浅い凹部１３ｂに係合させることによって、羽部１３を固定した羽固定部１４は、上記フランジ部１１に対して装着されて回転止めされることになる。逆に、羽部１３の突起１３ｃを回して、羽押え部１２の断付き形状から外すことによって、羽部１３を固定した羽固定部１４は、上記フランジ部１１から取り外すことが可能となる。
【００６９】
次に、術具保持機構１０における拘束度調整機構１０ｃの構成について説明する。即ち、回転摺動部１５には、術具８の中間部８ａを通すための貫通孔１５ｅと、雄ネジ１５ａを通すための貫通孔１５ｂが設けられている。また、回転摺動部１５が術具固定部１７と向かい合う面１５Ａの円周に沿って、図３に示すような段差１５Ｅが環状に設けられている。段差の幅は、段差の面１５Ｅに貫通孔１５ｂが含まれない程度の幅である。段差の高さは、次に説明するように、回転摺動押え部１６との兼ね合いで決定される。
【００７０】
回転摺動押え部１６には、回転摺動部１５を回転させることができるように、中心に回転摺動部１５の外形形状にあわせた凹部および貫通孔１６ｂと、雄ネジ１４ａを締め付けることによって羽固定部１４に固定するための雌ネジ１６ａとが設けられている。そして、貫通孔１６ｂには、回転摺動部の面１５Ａがはめ込まれ、面１５Ａは、面１６Ａと同一面もしくは所定の公差分だけ面１６Ａより突出するように形成される。貫通孔１６ｂの周囲の凹部には、回転転摺動部１５の段差面１５Ｅが接触する。
【００７１】
術具固定部１７には、術具の中間部８ａとはめ合わせる貫通孔を持つボス部１７ｃと、拘束力の大きさを調整可能な拘束力発生手段である摺動調整ネジ１８を締め込むための雌ネジ１７ｂと、雄ネジ１５ａを締め付けることによって、回転摺動押え部１６に対して回転摺動可能に支持される回転摺動部１５を固定する雌ネジ１７ａとが設けられている。上記雌ネジ１７ｂは、摺動調整ネジ１８を締め込んだときに、回転摺動部１５の段差面１５Ｅと向かい合う術具固定部１７上の位置に設けられている。さらに、摺動調整ネジ１８の有効ネジ部の長さは、術具固定部１７の厚みより長く形成されている。即ち、拘束力の大きさを調整可能な拘束力発生手段である摺動調整ネジ１８を締め付けることによって、該ネジ１８の先端と回転摺動押え部１６との間の摩擦力または圧力からなる拘束力によって、術具固定部（術具または術具の駆動装置と接触する保持部材）１７は、羽固定部１４に固定された回転摺動押え部１６に対して回転止めされることになる。逆に、摺動調整ねじ１８を緩めることによって、術具固定部１７は、羽固定部１４に固定された回転摺動押え部１６に対して回転調整可能となる。
【００７２】
なお、術具固定部１７のボス部１７ｃには、術具を固定するための止めネジ用雌ネジが設けられているので、ボス部１７ｃに通された術具の中間部８ａを止めネジ１９でボス部１７ｃに固定することが可能となる。
【００７３】
さらに、術具固定部１７には、図３では省略したが、図２に示すように、鉗子可動部（術具可動部：術具作用部）８ｄ、８ｅを駆動するための駆動機構５ａ〜５ｃが固定される。鉗子可動部を駆動する駆動機構としては、図２では、作用力伝達手段である駆動ワイヤを誘導するためのプーリー５ａ、駆動ワイヤを巻き取るためのモータ５ｃ、モータ出力軸に取り付けられ、駆動ワイヤを巻きつけるプーリー５ｂ、上記プーリー５ａやモータ５ｃなどの機構を固定するための場所を支えるシャフト５ｅ、および、モータ固定板５ｄなどから構成される。これらシャフト５ｅ、モータ固定板５ｄなどは、鉗子を駆動させるための機構５ａ〜５ｃにあわせて構成し、適宜、術具固定部１７に固定すれば良い。
【００７４】
ところで、拘束力発生手段である摺動調整ネジ１８を外側から締め付けたり、緩めたりすることができるように、摺動調整ネジ１８の全長は、図２に示すように、術具駆動機構に要する長さより長いことが望ましい。
【００７５】
なお、回転摺動部１５と術具固定部１７とは、雄ネジ１５ａを貫通孔１５ｂを通して雌ネジ１７ａに締め込むことにより、回転摺動押え部１６を挟み込むように組み合わせられて連結される。即ち、術具８および術具駆動機構５ａ〜５ｅと接触して固定した術具固定部（保持部材）１７と回転摺動部１５とは、回転摺動押え部１６に対して軸心回りに回転可能に連結される。ただし、摺動調整ネジ１８を締め付けることによって、摺動調整ネジ１８の先端が回転摺動押え部１６を押さえ付けることによってその摩擦により、術具固定部１７は、回転摺動押え部１６に対して回転止めされて連結されることになる。
【００７６】
次に、ガイドマニピュレータ側に取り付けられた脱着凹機構部１０ａと、術具側に取り付けられた脱着凸機構部１０ｂおよび拘束度調整機構部１０ｃとの結合および分離である脱着動作について、図４を用いて説明する。
【００７７】
図４では、図をわかりやすくするため術具側の部品は羽部１３のみ図示しているが、実際にはそれぞれの部品が組み合わされた状態で脱着動作が行われる。
【００７８】
即ち、結合時には、脱着凸機構部１０ｂに連結された拘束度調整機構部１０ｃに取り付けられた中間部８ａを含めて術具８を、フランジ部１１の貫通孔１１ｅにはめ合わされているガイドマニピュレータの回転ベース２６のボス２４に設けた術具誘導孔およびその先の挿入部７の筒状内に挿入し、脱着凸機構部１０ｂの羽部１３の突起１３ｃを脱着凹機構部１０ａの窪み１２ｂにあわせて、矢印５０に示すように両者をはめ合わせる。次に、そのままの状態で、矢印５１に示す方向へ回転スライドさせる。この突起部１３ｃのスライドにより、脱着凹機構部１０ａのボールプランジャ１１ａ（図２および図３にて図示）は、フランジ部１１に押し込めらるが、所定の回転角度で、突起部１３ｃの凹部１３ｂがボールプランジャ１１ａの位置と合致し、押し込めらていたボールプランジャ１１ａが開放されて凹部１３ｂに係合し、脱着凸機構部１０ｂは、脱着凹機構部１０ａに装着されて回転止めさせる。
【００７９】
なお、突起部１３ｃを回転スライドさせるために羽押え部１２に形成された溝は、ボールプランジャ１１ａと凹部１３ｂがかみ合う位置で終端となるように、ボールプランジャの位置、凹部位置、突起部形状、溝形状を決定する。
【００８０】
さらに、術具８および術具駆動機構５ａ〜５ｃなどを固定した脱着凸機構部１０ｂを、ガイドマニピュレータに固定された脱着凹機構部１０ａから取り外すときは、上記と逆の手順で行なえば良い。
【００８１】
以上により、術具側を、ガイドマニピュレータ側へ脱着することが可能となる。
【００８２】
次に、ガイドマニピュレータの挿入部７と術具８の拘束力を調整し、相対姿勢を調整する方法について説明する。
【００８３】
即ち、拘束力の大きさを調整可能な拘束力発生手段である、摺動調整ネジ１８を締め込むことにより、回転摺動部１６と摺動調整ネジ１８先端との間に圧力がかかり、両者の間の摩擦による拘束力が増加し、術具固定部１７は、ガイドマニピュレータの駆動部の脱着凹機構部１０ａに装着される脱着凸機構部１０ｂの羽固定部１４に対して回転止めされ、術具８の挿入部７に対する姿勢を一定に保つことが可能となる。逆に、上記摺動調整ネジ１８をゆるめると、上記の圧力が弱まり、摩擦による拘束力が減少し、術具固定部１７は、ガイドマニピュレータの駆動部の脱着凹機構部１０ａに装着される脱着凸機構部１０ｂの羽固定部１４に対して回転調整が可能となり、術具８の挿入部７に対する姿勢を調整することが可能となる。
【００８４】
上記摩擦を増加させて拘束力を増加させたときには、術具固定部１７は、回転摺動部１６を介して羽固定部（ガイドマニピュレータの挿入部７を有する駆動部に装着される。）１４に固定され、術具８の挿入部７に対する姿勢を一定に保つことが可能となる。逆に、上記摩擦を減少させるに従い、回転方向への拘束度が弱まり、術具固定部１７を上記羽固定部１４に対して回転調整することにより、術具８を挿入部７に対して回転させて、両者の相対姿勢を操作者の要望に応じて変化させることが可能となる。
【００８５】
このように、拘束度を調節することで、自重などの外力では術具駆動部５は回転しないが、人が意図的に回転させようとして力を加えた場合のみ、術具８の挿入部７に対する回転方向の相対姿勢を変えることができる。
【００８６】
また、上記構成により、術中におけるガイドマニピュレータ４と術具８の脱着が容易に行なえるため、術具交換に伴う作業性を向上させることが可能となる。また、ガイドマニピュレータ４の挿入部７の並進・回転の２自由度と同位相で運動する回転ベース２６に術具駆動部５を固定できるため、これらの運動が行われても術具８と挿入部７の相対姿勢を一定に保つことが可能となる。ここでの並進の自由度の方向は、図２で示す並進ベース２２がベース９に対して移動できる方向であり、この並進ベース２２の動きはすなわち回転ベース２６の並進の動きであり、同時に挿入部７の動きになる。また、回転の自由度の方向は、図２で示す回転ベース２６が回転する方向であり、この回転ベース２６の動きはすなわち挿入部７の動きとなる。
【００８７】
また、上記回転および並進方向に対して術具８と挿入部７の相対姿勢が保持されていることで、術具８が挿入部７から飛び出る、あるいは術具８が捻じれたり、撓んだりすることを防ぐことができる。
【００８８】
ところで、脱着凹機構部１０ａに対する脱着凸機構部１０ｂの脱着動作を、よりスムーズに行なうためには、羽部１３は摺動性に優れた樹脂などで加工したり、その面１３Ｂに摺動性を高めるための表面処理を行なうことが望ましい。
【００８９】
次に、術具８および術具駆動部５とガイド機器４との相対姿勢の変位を固定または拘束する拘束手段を有する術具保持機構１０の第２の実施例の構成について、図５を用いて説明する。即ち、図５は、ガイド機器に挿入あるいは装備した術具８をばね圧で保持する例を、一部は断面図を用いて示している。ガイド機器には、あらかじめ、第１の実施例で示した、脱着凹機構部１０ａの機能を有する部位を設けておく。この部位については、第１の実施例で説明済みなので、図５では、術具側の構造のみ説明する。
【００９０】
即ち、脱着凹機構部１０ａにはめ合わせる羽部１３と、術具８の中間部８ａを保持する板バネ３１を固定するばね付きフランジ部３０とを図のように結合させる。羽部１３は第１の実施例で説明したものと同形状である。羽部１３とばね付きフランジ部３０には、術具８を通すための貫通孔３７が、ガイド機器４の挿入部７の術具挿入孔へつながるように設けられている。そして、術具８は、ばね付きフランジ部３０のボス側３０ｃから、ガイド機器４の挿入部７の術具挿入孔へと通すことが可能である。
【００９１】
ところで、拘束力の大きさを調整可能な拘束力発生手段である、複数箇所で折り曲げもしくは曲面加工された２枚の板バネ３１の一端は、ネジ３０ａでばね付きフランジ部３０に固定される。板バネ３１の固定端と反対の端部には、コの字型に加工した取っ手部３３、３４をネジ３３ａ、３４ａで図５のように、互いにかみ合うように設ける。この両取っ手部３３、３４の間に、二つの術具拘束部（術具または術具の駆動装置と接触する保持部材）３６を設ける。このとき、板バネ（拘束力発生手段）３１の作用で術具拘束部（保持部材）３６同士は押し付け合う。フランジ部３０のボス３０ｃには雄ネジ部を設け、この雄ネジ部にナット３５を取り付ける。ナット３５の外径は、ボス部３０ｃの終端で、術具拘束部３６を付けた板バネ３１に触れるくらいがちょうど良い。
【００９２】
このように、術具保持機構１０の第２の実施例において、術具８および術具駆動部５とガイド機器との相対姿勢の変位を固定または拘束する拘束手段としては、例えば、術具および術具駆動機構を軸心回りに回動可能に支持し、術具を拘束する複数の術具拘束部３６と、拘束力調整可能な拘束力発生手段である複数の板バネ部３１と、該複数の板バネ部３１を取り付け、ガイド機器４の挿入部７に回転ベース２６を介して装着されるフランジ部３０とから構成される。
【００９３】
従って、拘束力調整可能な拘束力発生手段である複数の板バネ部３１のバネ力で、複数の術具拘束部３６を閉じることで、術具８または術具駆動機構５ａ〜５ｃと接触して圧力若しくは摩擦力からなる拘束力を発生させて、術具８のガイド機器４の挿入部７に対する相対姿勢の変位を固定または拘束することになる。
【００９４】
この第２の実施例は次のように動作する。
【００９５】
即ち、ガイド機器４への脱着は、図４で示した第１の実施例と同様に、羽部１３の突起１３ｃを、羽押え部１２の脱着凹部にあわせてスライドさせる。羽部１３の形状は第１の実施例と同じであるため、第１の実施例と同じ術具凹機構部１０ａに対して、同様の脱着動作が可能となっている。
【００９６】
取っ手部３３、３４に対して矢印４０の方へ力を加える。すると板バネ３１は矢印４１の方へ互いに広がり、術具拘束部３６はそれぞれの取っ手部とともに移動し、ボス部３０ｃに設けた術具８を通すための貫通孔３７が口を開ける。そこで、術具８をここから貫通孔３７を通して、ガイド機器へ挿入させることができる。次に、取っ手部３３、３４にかけていた力をゆるめると、板バネ３１は矢印４１の逆方向へナット３５に接触する位置までもどり、取っ手部３３、４４も矢印４０の逆方向へと移動する。これにより、再び、術具拘束部３６は互いに押し合う位置にもどり、このとき、貫通孔３７に挿入していた術具８は、術具拘束部３６の間に挟まれて拘束されることになる。
【００９７】
ナット３５を回転させて、ボス部３０ｃに設けたネジ部に締め込んでいくと、板バネとの接触部位が変化する。これにより、板バネの広がりを調整して、術具拘束部３６ａにかかる最大圧力を変えることができる。人が取っ手部３３、３４に力を入れていない通常状態では、術具（中間部８ａ）８と術具拘束部３６との圧力は、ナット３５の位置で規定される最大圧力となる。
【００９８】
以上説明した第２の実施例によれば、次の様な効果を実現することができる。
【００９９】
即ち、この第２の実施例によれば、第１の実施例で示すような脱着機構（１０ｂ、１０ｃ）を有しない術具８を使用する場合にも、ガイド機器４に挿入した術具８を拘束し、ガイド機器４と術具８の相対姿勢を保持することができ、ガイド機器４の移動に伴う、術具の相対位置のずれを防ぐことができる。これにより、患者の安全性とガイド機器の操作性を向上させることができる。
【０１００】
また、第２の実施例によれば、取っ手部３３、３４をつまむことで、術具拘束部３６の圧力が弱まり、術具拘束部３６と術具８との間の圧力が低減される。これにより、術具８のガイド機器４に対して相対姿勢を変える操作が可能になる。
【０１０１】
また、第２の実施例によれば、ナット３５の位置を調整することで、術具８と術具拘束部３６との最大圧力を調整することができるため、人が力を入れて術具８を動かしたときには、ガイド機器４に対して変位を発生させることができるが、それより小さな力、例えば術具８の自重のみの力では、人が手を放してもガイド機器４に対する変位を拘束できる程度の、摩擦力を発生させる大きさの圧力に調整することができる。これにより、術具８を操作させる際に拘束力を弱める操作を省略できるので、より操作性を高めることができる。
【０１０２】
また、第２の実施例によれば、術具拘束部３６を滑り性のよい樹脂などで構成すると、摩擦力を調整し術具を滑らせて行なう操作がより行ないやすくなる。
【０１０３】
また、第２の実施例によれば、術具８に対して最大の圧力をかけるようナット３５の位置や術具拘束部３６の材質を設定しているときでも、術具８を操作したいときには、取っ手部３３、３４をつまむことで、容易に拘束力をゆるめることが可能であり、確実な術具８の保持と、操作者の要望するときのみ術具８の適切な操作性を実現することができる。
【０１０４】
また、第２の実施例によれば、板バネ３１の厚さを変えると、術具８を保持する最大圧力を変えることができる。使用する術具８の種類に応じて、図５に示すような複数の術具保持機構１０ｄを用意しておくと、術具８にあわせたよりよい作業性を実現することができる。脱着操作が容易であることから、術具保持機構１０ｄの交換は短時間で可能である。
【０１０５】
また、第２の実施例によれば、ファイバーなどの比較的破損しやすい術具などを保持する場合は、術具拘束部（術具保持部）３６をゴムなどの弾性を有する素材で構成すると、弾製材は挟む術具の形状にあわせて変形を行ない、術具を包み込むような形状で圧力をかけることができるため、術具に傷を付けたり破損させたりする危険を回避できる。また、軟性のプラスチックなどで術具拘束部（術具保持部）３６を構成すると、術具を滑らせて操作するときなどに、術具が傷つくことを防止できる。これらにより、より術具に対して適切な保持が可能となる。
【０１０６】
なお、第２の実施例において、術具８の駆動機構５ａ〜５ｅが必要な場合には、術具の中間部８ａの後端に取り付ければ良い。
【０１０７】
次に、術具８および術具駆動部５とガイド機器４との相対姿勢の変位を固定または拘束する拘束手段を有する術具保持機構１０の第３の実施例の構成について、図６を用いて説明する。この第３の実施例でも、ガイド機器側に設ける脱着凹部１０ａおよび、これとはめ合わせになる羽部１３は同じ物を用いた場合について説明する。
【０１０８】
羽部１３には、ボス４４ｅを有するフランジ部４４を固定する。フランジ部４４および羽部１３には術具８を通すための貫通孔４４ｇが設けられており、ボス４４ｅには、少なくとも一つ以上の、貫通孔４４ｇに貫通する雌ネジ部４４ｃが設けられている。また、雌ネジ部４４ｃを含むボス部４４ｅの一部には貫通孔４４ｇの内径より一回り大きくな径のザグリ部４４ｄを設ける。これにより、フランジ部４４の断面においては、図６のように術具８を通すための貫通孔４４ｇは段付き形状になっている。このザグリ部４４ｄには可撓性を有する樹脂製のチューブ４５をはめ込む。その後、ボス４４ｅの開口部４４ｆに、内径がチューブ４５の外径より小さいキャップ４６をかぶせる。雌ネジ部４４ｃには雄ネジ４７ｂを締め込む。雄ネジ４７ｂには人がネジを操作するためのネジ頭４７ａがあることが望ましい。
【０１０９】
術具８はキャップ４６の開口部４６ａから挿入する。そして、雄ネジ４７ｂを締め込むと、雄ネジ４７ｂによりチューブ４５に圧力がかかり、場合によってはたわみが発生する。これにより、術具８とチューブ４５の間の摩擦が増大して、術具８を拘束あるいは固定することができる。チューブ４５の素材と雄ネジ４７ｂの締め具合に応じて、摩擦力は調整可能である。術具８にあわせた摩擦力を発生させるために、使用する術具８に応じてチューブ４５を取り替えることが可能である。
【０１１０】
このように、術具保持機構１０の第３の実施例において、術具８および術具駆動部５とガイド機器４との相対姿勢の変位を固定または拘束する拘束手段としては、例えば、術具および術具駆動機構を軸心回りに回動可能に支持し、術具を拘束する術具拘束部であるチューブ４５と、拘束力調整可能な拘束力発生手段である複数の雄ネジ４７ｂと、該複数の雄ネジ４７ｂを取り付け、ガイド機器４の挿入部７に回転ベース２６を介して装着されるフランジ部４４とから構成される。
【０１１１】
従って、拘束力調整可能な拘束力発生手段である複数の雄ネジ４７ｂを締め付けて、術具拘束部であるチューブ４５を撓ませることで、術具８または術具駆動機構５ａ〜５ｃと接触して圧力若しくは摩擦力からなる拘束力を発生させて、術具８のガイド機器４の挿入部７に対する相対姿勢の変位を固定または拘束することになる。
【０１１２】
以上説明した第３の実施例によれば、次の様な効果を実現することができる。
【０１１３】
まず、第３の実施例によれば、ガイド機器４に対して術具８の相対姿勢を固定できるので、ガイド機器４の操作性と患者の安全性を向上させることができる。
【０１１４】
また、第３の実施例によれば、保持部材であるチューブ４５の交換が容易に行なえることにより、術具８にあわせて、術具８と術具保持機構１０ｅの間の摩擦力を調整することが容易に可能となる。
【０１１５】
また、第３の実施例によれば、術具８を拘束する力はネジ４７ｂの締め具合で変化するので、適切な摩擦力が発生するように調整できる。
【０１１６】
また、第３の実施例によれば、摩擦力の調整が容易に可能であることから、自重では動かない程度の拘束力が発生している状態で、人の力によりガイド機器に対する変位を操作者の要望に応じて発生させるときに、術具の操作性を向上させることが可能である。
【０１１７】
また、第３の実施例によれば、摩擦力を発生させているチューブ４５は、はめ込んだ後にキャップをかぶせて落ちないようにしているだけの構造なので、チューブ４５に破損や汚れが発生した場合でも、交換が容易に行なえる。
【０１１８】
また、第３の実施例によれば、チューブ４５の内径に比べて挿入する術具が細い場合、挿入する術具の太さにあわせた内径を有するチューブ４５に交換することが容易にできるので、術具８とチューブ４５との間により適切な摩擦力を発生させることができる。よって、チューブ４５の撓み方によっては適切な摩擦力が発生できない状況は容易に回避できる。あらかじめ術具の外径や発生させたい摩擦力、術具の自重などにより、適切な摩擦力が発生できるチューブ４５を組み込んだ術具保持機構１０ｅを複数用意しておき、術具を取り替えるときに、術具保持機構１０ｅも術具８にあわせた物に交換することで、より安全で適切な操作性を得ることができる。術具保持機構１０ｅの交換は脱着操作が容易あることから、短時間に行なえる。
【０１１９】
なお、上記術具保持機構の第３の実施例において、術具８の駆動機構５ａ〜５ｅが必要な場合には、術具の中間部８ａの後端に取り付ければ良い。
【０１２０】
次に、以上説明した本発明に係る手術支援装置（術具保持機構１０の第１の実施も含む）の実施の形態の効果について説明する。
【０１２１】
まず、本発明に係る手術支援装置によれば、術具駆動部５は、ガイドマニピュレータの挿入部７と相対姿勢を保てる部位（例えば回転ベース２６）に固定され、また、術具駆動部５で発生した駆動力（作用力）を術具８の可動部（作用部）まで伝える作用力伝達手段（駆動力伝達機構：例えば駆動ワイヤ８ｆ〜８ｉ、８ｊ〜８ｋ）を有する（例えば内部を通す）中間部８ａの長さが一定であることから、患者の患部付近まで挿入されたガイドマニピュレータの挿入部７が、患者の身体内部で運動する際に、挿入部７と術具可動部８ｄ、８ｅとの相対姿勢を一定に保つことができる。よって、術具８が挿入部７から突出したりして、身体内部の組織に不用意に接触したり、損傷を与えてしまうようなことが起こらない。よって、従来に比較して、患者への安全性を向上させることができる。
【０１２２】
また、本発明に係る手術支援装置によれば、術具駆動部５がガイドマニピュレータの駆動部４ｂに、挿入部７との相対姿勢を保つように固定されているため、ガイドマニピュレータの挿入部７を操作するときに、術具８も挿入部７にあわせて動かすような手間が無くなるため、操作者１は治療に専念でき、効率よく治療を行なうことができる。
【０１２３】
また、本発明に係る手術支援装置によれば、術具駆動部５が挿入部７とともに運動し、常に、術具可動部５と挿入部７の相対的な位置関係を一定に保てるため、挿入部７がどのように操作されても、その動きにより、術具８の中間部８ａに設けられた駆動力伝達機構に、ねじれや圧縮、引っ張りなどの力が働くことが無く、どのような姿勢でも安定して術具８を操作することが可能となり、治療の作業性および患者への安全性が向上する。また、上記のように、術具８の中間部８ａに、挿入部７の動きに伴う変形、外力が発生しないため、術具可動部８ｄ、８ｅに、駆動信号に伴う動き以外の動きが発生するようなことが起こらず、従来に比較して患者への安全性を向上させることができる。
【０１２４】
また、本発明に係る手術支援装置によれば、術具８の可動部８ｄ、８ｅが、流体や気体などの流体を噴射あるいは吸引する部位であり、術具８の駆動部５がそれら流体を送り出すあるいは引き出す装置である場合、同様の構成により、術具中患部の流体の流路が捻じれたり折れたりして、流体の動きを妨げることが防止できるため、機器の機能を常に有効に発揮することが可能となり、作業性を向上させることが可能となる。
【０１２５】
また、本発明に係る手術支援装置によれば、術具駆動部５がガイドマニピュレータ４の一部（例えば回転ベース２６）に固定され、自動で挿入の動きに合わせて相対姿勢を保つように運動するため、人が術具８を長時間保持する必要がなくなり、治療スタッフの肉体的負担を軽減することができる。
【０１２６】
また、本発明に係る手術支援装置によれば、術具可動部８ｄ、８ｅと挿入部７の相対姿勢が、術具駆動部５固定の際に、常に一定であるように装備されているため、操作開始時に術具８の向きを、要望に応じて修正したりする手間がない。また、挿入部７の自由度方向との関係で術具８がもっとも効果的に患部に作用できる向きに、常に容易に装備できる。よって、治療作業性を向上させることが可能である。あた、術具装備時に思いがけない相対姿勢で術具８が装備されており、操作者の思いもしない向きに可動部が動くような事故が防げるため、患者の安全性を高めることができる。
【０１２７】
また、本発明に係る手術支援装置によれば、術具駆動装置５に設けられた拘束力の大きさを調整可能な拘束力発生手段の一つである拘束力調整ネジ１８をゆるめると、ガイドマニピュレータの挿入部７と、術具８の可動部８ｄ、８ｅとの相対姿勢の拘束力が弱まるため、治療中の要望に応じて、挿入部７と術具可動部８ｄ、８ｅとの相対姿勢を、操作者の操作に応じてずらすこが可能である。これにより、操作者の要望に応じて患部の位置や状態にあわせた治療が可能になり、より、治療の作業性を向上させることができる。
【０１２８】
また、本発明に係る手術支援装置によれば、術具８がガイドマニピュレータ４と脱着可能に拘束されているため、術中、操作者の要望に応じて、術具８を交換することが容易である。また、挿入部７を体内に挿入したまま、挿入部７の内部に通されていた術具８のみ交換することができるので、迅速にかつ容易に術具８の交換が可能である。挿入された術具８は、可動部８ｄ、８ｅと挿入部７の相対姿勢が所定の関係で装備されるので、術具交換後に、異なる術具においても、同様の感覚で操作することができ、治療操作性が向上する。
【０１２９】
また、本発明に係る手術支援装置によれば、術具８の部分は、ガイド機器であるガイドマニピュレータ４に比べて、小型簡易構造で作ることができ、かつ、術具駆動部５が脱着可能に固定可能で、術具交換に要する手間もかからず、異なる術具を装備した際にも、操作感覚が大きく変わること無く操作できるなどの効果により、術具８の種類を豊富にそろえることがより容易になる。これにより、治療において、患部の位置や状態にあわせて、より適切な治療を行なうことが可能になり、治療の作業性と患者の安全性の向上がはかれる。
【０１３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ガイド機器と鉗子等の術具を用いる手術に適した手術支援装置を実現することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る手術支援装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】ガイド機器と術具駆動部の脱着機構および術具駆動部保持機構に関する組み合わせ図である。
【図３】ガイド機器と術具駆動部の脱着機構および術具駆動部保持機構に関する部品構成図である。
【図４】脱着操作の説明図である。
【図５】板バネを用いた術具保持機構の第２の実施例を示す図である。
【図６】雄ネジと樹脂チューブを用いた術具保持機構の第３の実施例を示す図である。
【図７】図１および図２に示す挿入部および術具の一実施例を具体的に示した図である。
【符号の説明】
２…操作入力装置、２ａ…操作レバー、３…制御装置、４…ガイドマニピュレータ（ガイド機器）、５…術具駆動部（鉗子駆動部）、５ａ…ワイヤ駆動プーリー、５ｂ…巻き取りプーリー、５ｃ…術具モータ、６ａ…入力信号、６ｂ…情報、６ｃ、６ｅ…駆動信号、６ｄ、６ｆ…センサ信号、７…挿入部、７ａ…関節先端部、７ｃ、７ｄ…駆動ワイヤ、８…術具（鉗子）、８ａ…中間部、８ｄ、８ｅ…可動部（作用部）、８ｆ〜８ｋ…駆動ワイヤ（作用力伝達手段）、１０…術具保持機構、１０ａ…脱着凹機構部、１０ｂ…脱着凸機構部、１０ｃ…拘束度調整機構部、１１…フランジ部、１２…羽押え部、１３…羽部、１４…羽固定部、１５…回転摺動部、１６…回転摺動押え部、１７…術具固定部（術具保持部材）、１８…摺動調整ネジ（拘束力発生手段）、２６…回転ベース、２７…ワイヤ巻き取り用モータ、３０…ばね付きフランジ部、３１…板バネ（拘束力発生手段）、３３…取っ手部、３４…取っ手部、３６ａ…術具保持部、４５…チューブ（術具保持部材）、４７ｂ…雄ネジ（拘束力発生手段）。

Claims (5)

1. 生体を処置するための作用部と、該作用部に対して生体を処置する作用力を発生させる若しくは送り出す駆動部と、該駆動部からの作用力を前記作用部に伝達する作用力伝達手段と、前記作用部と前記駆動部との間に設けられた中間部とを有し、患部を処置可能な術具と、
   該術具の位置姿勢を誘導するための挿入部と、
   該挿入部の後端を固定し、該挿入部の軸心回りに回動駆動制御できるように構成された回転ベース部と、該回転ベース部を前記挿入部の軸心方向に並進駆動制御できるように支持した並進ベース部と、前記挿入部の先端をワイヤにより首振り動作を行わせる機構とを備えたガイド機器と、
   該ガイド機器の回転ベース部に連結されるガイド機器側と、前記術具の中間部との間の相対姿勢の変位を固定または拘束する拘束手段を有する術具側とを有する術具保持機構と、
   前記ガイド機器及び前記術具の操作指令を入力するための操作入力手段とを備え、
   前記術具保持機構は、前記術具側を前記ガイド機器側に対して脱着可能に分離でき、かつ前記術具側を前記ガイド機器側に係合させて回転止めして所定の位置で周方向に位置決めできるように構成したことを特徴とする手術支援装置。
2. 前記術具側を前記ガイド機器側に対して軸心回りに回転させることによってかみ合わせるように前記術具側と前記ガイド機器側とを互いに凹凸形状で構成したことを特徴とする請求項１記載の手術支援装置。
3. 前記ガイド機器側は脱着凹機構部を有して構成し、前記術具側は脱着凸機構部を有して構成することを特徴とする請求項２記載の手術支援装置。
4. 前記拘束手段は、前記術具の中間部に対して圧力もしくは摩擦力からなる拘束力を発生する拘束力発生手段を有することを特徴とする請求項１記載の手術支援装置。
5. 前記拘束力発生手段として前記術具の中間部を一対のばね圧で挟みつけるように構成したことを特徴とする請求項４記載の手術支援装置。

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