JP4145309B2

JP4145309B2 - 処置具

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Inventors: 章弘堀井; 均水野
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Description

この発明は、内視鏡下外科手術に用いられる処置具に関する。

近年、胆のう摘出、虫垂切除、大腸切除等の手術が内視鏡を用いることにより低侵襲に行われるようになった。この術式は一般に内視鏡下外科手術と呼ばれ、トラカールと呼ばれる案内管を腹腔等の体腔内に刺入し、このトラカールをガイドとして光学視管や処置具を体腔内に挿入し、処置を行うものである。

前記処置具は、挿入部の先端側に処置部を有し、手元側に操作部を有した構造であるが、挿入部の先端部の湾曲を可変させることができるものとして、例えば特許文献１が知られている。これはあらかじめ湾曲形状を記憶させた超弾性チューブを固定された外筒管に出入りさせることで、湾曲を可変する方法である。また、前記特許文献１には、超弾性チューブの外側に回転用のチューブを設けることで、処置具の先端部を回転する方法が開示されている。さらに、ＥＰＯ５５７８０６Ａ２には関節構造をリンク構造を用いて湾曲させる方法が開示されている。

また、処置具マニピュレータを遠隔的に操作して手術する手術装置が、特許文献３、特許文献４に開示されている。この手術装置の構成は、手術処置機能を持った処置用マニピュレータと、この処置用マニピュレータを遠隔位置から操作するための情報入力手段、あるいは遠隔操作手段から構成されている。

処置具の先端部を湾曲および回転させ、体腔内での処置性を向上させる方法が前記特許文献１に開示されている。また、体腔外に第２の湾曲部を用いて体腔外の操作性を向上させる方法が文献「ＩｎｓｔｒｍｅｎｔｓｆｏｒＥｎｄｏｓｃｏｐｉｃＳｕｒｇｅｒｙ」に示されている。また、体腔内に複数の湾曲手段を設け、処置性を向上させる方法が、特許文献５に開示されている。

さらに、従来、内視鏡などの体腔内医療器具の湾曲手段として、複数の節輪を連結した湾曲管構造が用いられており、これは特許文献６に開示されている。この特許文献６には超弾性合金に切り欠きを多数設けることにより、一体の部材で製造可能な湾曲構造が開示されている。

また、内視鏡下外科手術を遠隔的に操作するための遠隔操作手段として、複数関節の握り装置からなる医療用のマスターマニピュレータが、特許文献７に開示されている。さらに、ワイヤを用いた３次元的な位置の入力装置が特許文献８に開示されている。
ＵＳＰ５２５４１３０号明細書ＥＰＯ５５７８０６Ａ２号明細書ＵＳＰ５２１７００３号明細書特開平７−１３６１７３号公報特開平５−０７６４８２号公報特公平５−２９４５２号公報特開平７−３２８０１４号公報ＵＳＰ５３０５４２９号明細書

しかしながら、前述した技術には次のような問題がある。
まず、特許文献１は、処置具の先端部の湾曲を可変させるために、あらかじめ湾曲形状を記憶させた超弾性チューブを固定された外筒管に出入りさせているため、超弾性チユーブと外筒管の摩擦のために、処置具操作中に湾曲を自在に可変させることは困難である。また、操作に必要な剛性を超弾性チューブに持たせるためには、外筒管による抑制によって発生する応力が大きくなり超弾性チューブの寿命は著しく短くなってしまい長期使用が困難である。

それに対して湾曲に関節構造を用いた特許文献２の例では、高剛性を保ちながら自在に湾曲させることが可能であるが、先端処置具を駆動するためのワイヤの経路が不確定であり、そのため処置具を開く力によって剥離を行おうとしても、ワイヤが座屈し、力が伝達されない。処置具を閉じる場合にも、ワイヤのたるみにより直接的な操作感が伝達されない。

また、前記特許文献１では、超弾性チューブの外側に回転部材を設けることにより、先端処置具の回転を行っている。しかし、独立した回転部材のために、処置具の外径が大きくなってしまう。

特許文献４に開示されている処置用マニピュレータは、先端部の湾曲および処置具の開閉を動力によって実現している。このような動力処置具では、駆動部の駆動量と処置部の開閉量の関係が一意的である。すなわちガタやゆるみの無い伝達構造が必要となる。しかし、駆動部と処置部の間に可動の湾曲部を有する伝達構造では、ガタやゆるみの無い構造を実現することが困難であった。

前記特許文献１に示されるような湾曲処置具を用いることによって、先端部が湾曲していない場合に比較して体腔内で対象へのアプローチの自由度が高くなる。しかし、体腔外では直線状であるため、他の処置具や、観察用硬性鏡などと干渉する可能性がある。そこで文献「ＩｎｓｔｒｍｅｎｔｓｆｏｒＥｎｄｏｓｃｏｐｉｃＳｕｒｇｅｒｙ」に体外に第２の湾曲部を設ける技術が示されているが、本文献のようなボールジョイントによる湾曲構造では処置具の開閉や先端部の回転を行うための伝達構造を実現することが困難である。

さらに、特許文献６に開示されている、複数の節輪を連結した湾曲管構造では、湾曲管内部の内蔵物の形状や硬さ、湾曲管と内蔵物との摩擦力などによって湾曲形状が一定しないため、先端部の微妙な位置決めが難しく、湾曲操作性が悪いという不具合が生じている。

また特許文献６に示されている、超弾性合金に切り欠きを多数設けることにより、一体の部材で製造可能な湾曲構造では、安価に製作できる利点がある。しかし、切り欠き部に応力集中が発生するため、寿命が短く、また２箇所の繋ぎ目のみで力を受けるため湾曲部の剛性が低いという欠点がある。

特許文献７に開示されている、内視鏡下外科手術を遠隔的に操作するための医療用のマスターマニピュレータは、複数の関節から成り立っているために、術者の身体と干渉し、自由な操作を妨げたり、関節を構成する部材の重量のために機敏な操作を入力することが困難である。また、力を操作者にフィードバックするためには、関節に駆動源を設ける必要があり、全体の構造が大きく、複雑になる。

それに対し、特許文献８に開示されている３次元的な位置の入力装置では、糸によって３次元的な位置検出を行っているため、重量が軽く、機敏な操作に追従する。また、力覚を提示する場合にも、全体の構造が大きく、複雑になることがない。しかしながら、内視鏡下外科手術においては操作者は術者であり、従来の手術機器と同様の操作性であることが重要である。

この発明は、前述した諸々の事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、高剛性と自在な湾曲を実現しながら、処置具開閉の駆動力を確実に伝達し、先端処置具からの直接的な操作感を伝達することができ、操作性に優れた処置具を提供することにある。

この発明に係る処置具は、前記目的を達成するために、先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための、湾曲状態を変化させる湾曲部を有する挿入部と、前記先端処置具を駆動させる操作部と、この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材とを具備し、前記連結部材は、フレキシブルな外装部材と、この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材とを備え、前記外装部材は、少なくともスプリングを有する複数層からなり、前記スプリングは平角スプリングであり、前記外装部材は、前記平角スプリングと、この平角スプリングの外側に配設された樹脂コーティングとを備え、前記平角スプリングと前記樹脂コーティングとは一体的であり、前記連結部材の外装部材は、圧縮力を前記平角スプリングで受け、伸長力を前記樹脂コーティングで受けるようにしたことを特徴とする。
また、この発明に係る処置具は、前記目的を達成するために、先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための、湾曲状態を変化させる湾曲部を有する挿入部と、前記先端処置具を駆動させる操作部と、この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材とを具備し、前記連結部材は、フレキシブルな外装部材と、この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材とを備え、前記外装部材は、少なくともスプリングを有する複数層からなり、前記スプリングは平角スプリングであり、前記外装部材は、前記平角スプリングと、この平角スプリングの外側に配設されたブレードと、このブレードの外側に配設された樹脂コーティングとを備え、前記平角スプリングと前記ブレードと前記樹脂コーティングとは一体的であり、前記外装部材を圧縮する力に関しては、前記平角スプリングが密着することで座屈を防止し、前記外装部材を伸長する力に関しては、前記平角スプリングの収縮力と前記ブレードおよび前記樹脂コーティングによって伸びを抑制し、前記外装部材を回転する力に関しては、少なくとも前記ブレードと前記樹脂コーティングとにより左右両回転とも伝達されるようにしたことを特徴とする。

また、この発明に係る処置具は、前記発明を達成するために、先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための、湾曲可能な湾曲部を有する挿入部と、前記先端処置具を駆動させ、かつ、前記湾曲部を湾曲操作させる操作部と、この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材とを具備し、前記連結部材は、フレキシブルな外装部材と、この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材とを具備し、前記湾曲部は、複数の円筒状コマからなり、隣り合うコマが２箇所以上の支持部と、少なくとも１つの伸縮部とを備え、前記外装部材は、少なくともスプリングを有する複数層からなり、前記スプリングは平角スプリングであり、前記平角スプリングと前記樹脂コーティングとは一体的であり、前記連結部材の外装部材は、圧縮力を前記平角スプリングで受け、伸長力を前記樹脂コーティングで受けるようにしたことを特徴とする。
また、この発明に係る処置具は、前記発明を達成するために、先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための、湾曲可能な湾曲部を有する挿入部と、前記先端処置具を駆動させ、かつ、前記湾曲部を湾曲操作させる操作部と、この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材とを具備し、前記連結部材は、フレキシブルな外装部材と、この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材とを具備し、前記湾曲部は、複数の円筒状コマからなり、隣り合うコマが２箇所以上の支持部と、少なくとも１つの伸縮部とを備え、前記外装部材は、少なくともスプリングを有する複数層からなり、前記スプリングは平角スプリングからなり、前記外装部材は、前記平角スプリングと、この平角スプリングの外側に配設されたブレードと、このブレードの外側に配設された樹脂コーティングとを備え、前記平角スプリングと前記ブレードと前記樹脂コーティングとは一体的であり、前記外装部材を圧縮する力に関しては、前記平角スプリングが密着することで座屈を防止し、前記外装部材を伸長する力に関しては、前記平角スプリングの収縮力と前記ブレードおよび前記樹脂コーティングによって伸びを抑制し、前記外装部材を回転する力に関しては、少なくとも前記ブレードと前記樹脂コーティングとにより左右両回転とも伝達されるようにしたことを特徴とする。

これらによれば、湾曲状態を自在に変化させることが可能な湾曲部を備えているにも関わらず、高剛性であることにより、処置具開閉の駆動力を確実に伝達できる、すなわち、高剛性と自在な湾曲を実現しながら、処置具開閉の駆動力を確実に伝達し、先端処置具からの直接的な操作感を伝達することができ、操作性に優れた処置具を提供することができる。

この発明によれば、高剛性と自在な湾曲を実現しながら、処置具開閉の駆動力を確実に伝達し、先端処置具からの直接的な操作感を伝達することができ、操作性に優れた処置具を提供することができる。

以下、この発明の各実施例を図面に基づいて説明する。
図１ないし図４は第１の実施例を示し、図１は処置具の斜視図、図２は処置具の縦断側面図、図３はアウターケーシングとインナーケーブルの構成図、図４は処置具の作用説明図である。処置具は、先端に設けられた先端処置具１、この処置具１を位置決めする湾曲部２、先端処置具１と湾曲部２を操作する操作部３および操作部３と湾曲部２を接続する挿入部４とから構成されている。

前記処置具１は枢支ピン５ａを支点として回動自在な１対の鉗子片５ｂによって鉗子５が構成されており、１対の鉗子片５ｂの基端部は連結ピン６ａを介してリンク６に連結されている。鉗子５およびリンク６は鉗子回転シャフト７に開閉自在に支持されており、この鉗子回転シャフト７の中央には鉗子回転シャフト７に対して進退自在で、リンク６を進退させて鉗子５を開閉する開閉ロッド８が設けられている。

前記湾曲部２は、多数の湾曲駒９が関節状に接続された湾曲管１０と、前記鉗子回転シャフト７を湾曲管１０に回転自在に固定する鉗子支持部１１とから構成されている。湾曲管１０の内側には湾曲ワイヤ１２、１３が挿通されており、この一端は湾曲管１０の端部に固定され、他端は挿入パイプ１４の内部を挿通し、この挿入パイプ１４に対して回転可能に固定された湾曲操作ノブ１５に固定されている。湾曲管１０の操作部３側端部は、挿入パイプ１４に固定されており、挿入パイプ１４は操作握り１６に固定されている。

前記湾曲部２の内腔には、管状のフレキシブルな外装部材であるアウターケーシング１７が設けられ、更にその内部にはフレキシブルな棒状の内装部材であるインナーケーブル１８が設けられている。アウターケーシング１７は、湾曲管１０およびインナーケーブル１８に対して回転自在であり、インナーケーブル１８はアウターケーシング１７に対して進退自在である。アウターケーシング１７の先端処置具１側端部は、鉗子回転シャフト７に固定されており、操作部３側端部は中空の回転伝達軸１９に固定されている。

前記回転伝達軸１９は挿入パイプ１４に対して回転自在な回転操作リング２０に固定されている。インナーケーブル１８の先端処置具１側端部は開閉ロッド８に固定され、操作部３側端部には挿入パイプ１４に挿通された直動ロッド２１に固定されている。直動ロッド２１は、操作握り１６に対して支点を中心に回動可能な操作ハンドル２２に固定されている。

前記アウターケーシング１７とインナーケーブル１８について説明を加えると、図３に示すように構成されている。すなわち、アウターケーシング１７は、ステンレス製の平角スプリング２３およびこの平角スプリング２３の外側に設けられたステンレス製のブレード２４と、それらの外側に施されたフッ素樹脂による樹脂コーティング２５より構成されている。インナーケーブル１８は、ステンレス製の芯線２６と、その周囲によられた芯線２６よりも細いステンレス製の側線２７とから構成されている。

インナーケーブル１８は、芯線２６と側線２７によるより線構造を取ることで、フレキシブルに湾曲することが可能である。前記鉗子５を閉じようとした場合に発生するインナーケーブル１８を伸長する力に関しては、より線が密に寄り合うことで伸長を防止し、鉗子５を開こうとする場合に発生する、インナーケーブル１８を圧縮する力に関しては、中心の太い芯線２６によって座屈を防止する。

アウターケーシング１７は平角スプリング２３、ブレード２４、樹脂コーティング２５によるフレキシブルな構造により湾曲が可能である。鉗子５を閉じようとした場合に発生するアウターケーシング１７を圧縮する力に関しては、平角スプリング２３が密着することで座屈を防止する。鉗子５を開こうとする場合に発生する、アウターケーシング１７を伸長する力に関しては、平角スプリング２３の収縮力とブレード２４および樹脂コーティング２５によって伸びを抑制する。また、回転力は、主としてブレード２４と樹脂コーティング２５により左右両回転とも伝達される。

次に、前述のように構成された処置具の作用について説明する。操作部３の湾曲操作ノブ１５を操作することにより、湾曲ワイヤ１２，１３が軸方向に差動的に動作して湾曲管１０が湾曲し、湾曲部２が湾曲する。また、回転操作リング２０を回転すると、その回転力は回転伝達軸１９、アウターケーシング１７、鉗子回転シャフト７と伝達されて鉗子５の全体が回転する。さらに、操作握り１６及び操作ハンドル２２を開閉することにより、直動ロッド２１が回転伝達軸１９に対して進退し、インナーケーブル１８がアウターケーシング１７に対して進退し、開閉ロッド８が鉗子回転シャフト７に対して進退して鉗子５が開閉する。

したがって、図４に示すように湾曲部２の湾曲時に鉗子５を生体組織Ａの剥離のために開こうとした場合、図４（ａ）に示すように直動ロッド２１を先端側へ押そうとする力によって、インナーケーブル１８に撓もうとする力が働くが、図４（ｂ）に示すように、インナーケーブル１８がアウターケーシング１７により拘束されているために、鉗子５を開く力が先端に確実に伝達される。

また、インナーケーブル１８が、アウターケーシング１７により拘束されているために湾曲部２の湾曲による経路の長さ変化がなく、湾曲している場合としない場合で同じ操作感で鉗子５の開閉操作を行うことができる。

また、湾曲部２による湾曲とアウターケーシング１７による回転を同時に行えるため、鉗子５に縫合針を保持して行う縫合などの複雑な操作を行うことが容易になる。さらに、湾曲部２を関節を有する構造によっているため、操作力が小さく、繰り返しの使用に対して耐久性が高い。

図５は第２の実施例を示し、アウターケーシング１７およびインナーケーブル１８の他の実施例である。図５（ａ）ないし図５（ｃ）はアウターケーシング１７の構成で、図５（ｄ）、図５（ｅ）はインナーケーブル１８の構成である。

図５（ａ）に示すアウターケーシング１７は、平角スプリング２８とその外側に施されたフッ素樹脂による樹脂コーティング２９により構成されている。そして、圧縮力は平角スプリング２８で受け、伸長力は樹脂コーティング２９で受けるようになっている。

図５（ｂ）に示すアウターケーシング１７は、一層多条巻きのスプリング３０で構成されている。そして、圧縮力および引張り力に対しては、スプリング３０自身の剛性で受ける。回転力はスプリング３０が締まる方向に対して伝達されるが、緩む方向の回転伝達力は比較的小さい。

図５（ｃ）に示すアウターケーシング１７は、多層多条巻きのスプリング３１で構成されている。スプリング３１の巻き方向を層ごとに変えることにより、左右両方向の力の伝達を可能にしている。

図５（ｄ）に示すインナーケーブル１８は、芯線３２と側線３３よりなる、より線で構成されている。この構成によれば、座屈への耐力が小さいが湾曲性が良いという特徴がある。

図５（ｅ）に示すインナーケーブル１８は、芯線３４及び巻き線３５で構成されている。座屈力に対しては、巻き線３４が受けるという構造になっている。

図６および図７は第３の実施例を示し、湾曲部２に構造として湾曲管１０の代わりに３節のリンク湾曲部４０により構成したものであり、第１の実施例と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。

図６は処置具の斜視図、図７はリンク湾曲部４０の構造を示す。このリンク湾曲部４０は、第１リンク４１と第２リンク４２とは左右対称的に配置され円環状をなしている。第１リンク４１の端部と第２リンク４２の中心は、リンク湾曲部４０の両端に固定されている。第１リンク４１と第２リンク４２にはそれぞれ湾曲ワイヤ４３，４４が連結されており、湾曲ワイヤ４３，４４の移動量に対して線形な湾曲形状が得られる。

図８は第４の実施例を示し、第３の実施例の第１リンク４１と第２リンク４２の内側に、円環状に配置した第３リンク４５および第４リンク４６を用いても同様に構成できる。

第３および第４の実施例によれば、第１の実施例の効果に加えて、湾曲形状が外力や湾曲部２の内蔵物の影響を受けず湾曲ワイヤ４３，４４の移動量によって一意的に定まるという効果がある。また、本構造は、処置具の湾曲部のみならず、内視鏡などの体腔内で用いる医療機器に広く用いることができることは自明である。

図９は第５実施例を示す。第１の実施例における湾曲管１０の代わりに、薄肉円筒体５０の周壁を部分的に欠如した、伸縮可能な伸縮部４７および可倒可能な可倒部４８によって湾曲コマ４９を連接した多段湾曲管５０ａを構成したものである。可倒部４８は、その両端部に２つの弧状の切り欠きを設けた２つの脆弱部５１により構成されている。

それぞれの湾曲コマ４９は、可倒部４８を支点として可倒する。可倒による変形は脆弱部５１に集中するが、脆弱部５１は弧状の切り欠き形状であるため、応力集中による破壊を防いでいる。また、可倒部４８を２つの脆弱部５１から実現しているために、一つの脆弱部５１当たりの変形量が小さい。伸縮部４７は、その両端部に４つの弧状の切り欠きを設けた４つの脆弱部５１よりなっている。伸縮部４７は、可倒部４８と同様の脆弱部５１を関節とするリンク構造を形成しているため、軸方向に伸縮可能な構造となっている。

また、脆弱部５１は弾性を有するため、リンク構造全体として伸縮方向に対しばね性を持っており、外力が加わらないときは、多段湾曲管５０ａが元の形状に戻るという性質を持っている。可倒部４８と伸縮部４７はそれぞれ対向しており、それぞれの段ごとに可倒部４８と伸縮部４７の配置を入れ換えることによって、上下左右２自由度に湾曲することが可能になる。

本実施例によれば、第１の実施例の効果に加えて、湾曲構造を一体成型や、一体加工により製造することができ、従来に比して低いコストで製造できるという効果を持つ。また、湾曲コマ４９の接続部を可倒部４８と伸縮部４７の４箇所で結合しているため、湾曲構造全体の剛性が高い。また、切り欠き部を設けることで湾曲を実現しているにも拘らず、応力集中しにくい構造を取ることで、高寿命を実現している。また、本構造は、処置具の湾曲部のみならず、内視鏡などの体腔内で用いる医療機器に広く用いることができることは自明である。

図１０および図１１は第６の実施例を示し、第１の実施例と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施例の処置具は、第１の実施例の構成に加え、挿入部４の操作部３側に更にもう一つの第２の湾曲部５２を設けている。第２の湾曲部５２は、通常は形状を保つが外力によって湾曲形状が変更可能な中空のベローズ５３と、このベローズ５３の内側に第１の実施例と同様のアウターケーシング５４とインナーケーブル５５が設けられている。

アウターケーシング５４は、回転操作リング２０に固定された第１の回転伝達軸５６と、第１の湾曲部２のアウターケーシング１７に固定されている第２の回転伝達軸５７とを接続している。インナーケーブル５５は、操作ハンドル２２に固定された第１の直動ロッド５８と、第１の湾曲部２のインナーケーブル１８に固定されている第２の直動ロッド５９とを接続している。

本実施例では、第２の湾曲部５２として半固定のものを用いているが、第１の実施例と同様の可動の湾曲部を用いることも可能である。したがって、回転操作リング２０を回転させると、その回転力が第１の回転伝達軸５６、アウターケーシング５４、第２の回転伝達軸５７によって伝達され、鉗子５を回転させることができる。操作ハンドル２２を開閉すると、第１の直動ロッド５８、インナーケーブル５５、第２の直動ロッド５９によって伝達される鉗子５を開閉させることができる。

本実施例によれば、第１の実施例に示された効果に加え、内視鏡外科手術では、図１１に示されるように、皮膚６０に筒状のトラカール６１を挿入し、トラカール６１をガイドとして処置具としての鉗子６２を挿入する。手術時には、複数の鉗子６３や観察用の内視鏡６４が複数のトラカール６１から挿入される。このような状況で体外に第２の湾曲部５２を持つことにより、術者の操作が行いやすくなり、また鉗子６２の方向を変えるために体表に新たに操作用の孔を開ける必要が減少すると考えられる。

図１２〜図１４は第７の実施例を示す。本実施例は、図１２に示すように、術者が操作する操作入力装置６５、モータコントロールユニット６６および処置用マニピュレータ６７を備えている。操作入力装置６５は術者の手６８の位置、姿勢、把持の情報を読取り、この情報に基づきモータコントロールユニット６６は、位置、姿勢情報に基づき、処置用マニピュレータ６７を制御させることができる。処置用マニピュレータ６７の先端部は手術台６９上に固定された患者７０の体内に挿入されたトラカール７１を挿通されており、患部の処置を行うことができる。処置用マニピュレータ６７は、円筒座標系に基づいて動作する３自由度のロボットアーム７２および上下および回転の２自由度を持つ自在関節７３と、先端部を動作させる挿入部７４および挿入部７４を回転させるホルダ７５とから構成されている。

前記操作入力装置６５は、図１３に示すように、立方体形状の枠体７６の角部頂点の部分に、それぞれプーリ７７が配置され、それぞれのプーリ７７にはワイヤ７８が掛けられている。６本のワイヤ７８は対角面を形成する３本ずつのグループ７９、８０に分けられ、それぞれのグループ７９，８０は棒状の操作部８１の２ヶ所の近傍のフランジ部８２、８３に取り付けられている。操作部８１の終端には把持用のハンドル８４が取り付けられている。それぞれのワイヤ７８の終端にはモータ８５とエンコーダ８６が取り付けられ、ワイヤ７８の引き込み量を計測すると同時に、ワイヤ７８に自由に張力を与えられるようになっている。

前記ハンドル８４には把持力を測定する力センサ８７が設けられている。エンコーダ８６の出力より求められるそれぞれのワイヤ７８の長さから操作部８１の３次元位置と姿勢が求まる。それぞれのワイヤ７８の張力を可変することで操作部８１には反力が伝達される。モータ８５の代わりにばねを用いても、位置・姿勢入力装置として用いることができる。力センサ８７の代わりに把持用ハンドル８４の開閉角度を検出するエンコーダを設けても、操作入力とすることができる。

図１４は処置具の構成を示す。挿入部９０は、鉗子を有する先端部９１と湾曲部９２および駆動部９３とから構成されている。湾曲部９２は、上下・左右２自由度に湾曲する湾曲管９４とこの湾曲管９４を操作する上下用、左右用それぞれ対向する２本ずつ２組の操作ワイヤ９５、９６および第１の実施例と同様のアウターケーシング９７およびインナーケーブル９８とから構成されている。

アウターケーシング９７は鉗子支持部９９および駆動部９３の挿入パイプ１００に固定され、インナーケーブル９８は、鉗子開閉ロッド１０１および駆動部９３の直動ロッド１０２に固定されている。操作ワイヤ９５、９６は、モータ１０３、エンコーダ１０４およびボールネジ１０５とプーリ１０６により構成される直動アクチュエータ１０７のボールネジナット１０８に接続固定されている。直動ロッド１０２も、同様のモータ１０３、エンコーダ１０４およびボールネジ１０５により構成される直動アクチュエータ１０７のボールネジナット１０８に接続固定されている。

したがって、術者は、操作入力装置６５を操作し、処置用マニピュレータ６７を動作させて患者７０の処置を行う。操作入力装置６５により得られた術者の手６８の位置・姿勢・把持状態の情報は、コントロールユニット６６に入力され、ロボットアーム７２の操作量、ホルダ７５の挿入部７４の回転量、挿入部７４の湾曲部９２の湾曲量および鉗子１０９の開閉角度に変換される。駆動部９３では、モータ１０３の回転によりボールネジナット１０８が進退し、その進退に応じて操作ワイヤ９５、９６が差動的に駆動され、湾曲部９２が上下左右に湾曲する。また、同様に直動ロッド１０２もモータ１０３の回転により進退し、鉗子開閉ロッド１０１を介して鉗子１０９が開閉する。

本実施例では、湾曲部９２の前後における直動ロッド１０２と鉗子開閉ロッド１０１の動作を、アウターケーシング９７とインナーケーブル９８を用いることにより一致させ、モータ１０３とエンコーダ１０４により高精度の鉗子１０９の開閉の制御を可能とし、その結果、高度なマスタースレーブ制御による鉗子１０９の遠隔操作を可能にしている。

前述した実施態様によれば、次の構成が得られる。
（付記１）先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための湾曲部を有する挿入部と、前記先端処置具を駆動させる操作部と、この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材とを有する処置具において、前記連結部材は、フレキシブルな外装部材と、この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材とで構成されたことを特徴とする処置具。

（付記２）先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための湾曲部を有する挿入部と、前記先端処置具を駆動させる操作部と、この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材とを有する処置具において、独立した湾曲可能な複数の湾曲手段を有する前記湾曲部と、フレキシブルな外装部材とこの外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材とで構成された前記連結部材しを具備したことを特徴とする処置具。

（付記３）前記外装部材が、湾曲部に対して回転することにより前記先端処置具を回転させ、かつ内装部材が軸方向に進退運動することにより前記先端処置具を開閉することを特徴とする付記１または２記載の処置具。

（付記４）前記内装部材が、湾曲部に対して回転または軸方向に進退運動することにより前記先端処置具を回転または開閉することを特徴とする付記１または２記載の処置具。

（付記５）前記外装部材は、円筒状の弾性金属バネで形成されていることを特徴とする付記１記載の処置具。

（付記６）前記外装部材は、円筒状の弾性金属バネおよび樹脂層とで形成されていることを特徴とする付記１記載の処置具。

（付記７）前記外装部材は、円筒状の弾性金属バネ、金属ブレートおよび樹脂層で形成されていることを特徴とする付記１記載の処置具。

（付記８）前記外装部材は、多条巻き金属コイルバネを有することを特徴とする付記１記載の処置具。

（付記９）前記内装部材は、より線ワイヤを有することを特徴とする付記１記載の処置具。

（付記１０）前記内装部材は、芯材とより線とからなり、芯材の径がより線の径より太いことを特徴とする付記１記載の処置具。

（付記１１）前記湾曲手段の湾曲量がワイヤの張力により可変されることを特徴とする付記１記載の処置具。

（付記１２）前記湾曲手段がモータによって駆動されることを特徴とする付記１記載の処置具。

（付記１３）先端処置具がモータによって駆動されることを特徴とする付記１記載の処置具。

（付記１４）先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための湾曲部を有する挿入部と、前記先端処置具を駆動させる操作部と、この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材とを有する処置具において、前記湾曲部は、複数の円筒状コマからなり、隣り合うコマが２箇所以上の支持部と、少なくとも１つの伸縮部を具備することを特徴とする処置具。

（付記１５）先端処置具と、この先端処置具を体腔内に挿入するための挿入部と、前記先端処置具を駆動させる操作部と、この操作部の操作と離れた場所で制御を行う操作制御手段とを有する操作制御入力装置において、前記操作制御手段は、６本以上のワイヤと、各々の前記ワイヤに接続されたワイヤ牽引手段と、ワイヤの移動量を検出するワイヤ移動量検出手段とから構成されていることを特徴とする操作制御入力装置。

（付記１６）独立して可動な複数の湾曲構造を有し、その湾曲構造の少なくとも一つが、湾曲手段と、その内側にフレキシブルな外装部材と、この外装部材に対して進退するフレキシブルな内装部材とからなり、この内装部材の進退に応じて先端処置具を駆動する駆動部とから構成したことを特徴とする処置具。

（付記１７）前記外装部材は、湾曲手段に対して回転自在であり、前記外装部材の回転により先端処置具を回転させることを特徴とする付記１４記載の処置具。

（付記１８）前記湾曲部は、複数の湾曲コマからなり、少なくとも３節を有するリンクを湾曲コマの中に含むことを特徴とする付記１４記載の処置具。

（付記１９）前記湾曲部は、少なくとも３節を有するリンクを構成する湾曲コマが円環状をなす付記１４記載の処置具。

（付記２０）前記湾曲部は、複数の湾曲コマからなり、それぞれの湾曲コマが湾曲コマと一体の部材からなる２つ以上の脆弱部からなる関節部と、３つ以上の脆弱部からなる伸縮部によって接続されていることを特徴とする付記１４記載の処置具。

（付記２１）前記湾曲部は、脆弱部の両端部に弧状の切り込みを有することを特徴とする付記２０記載の処置具。

前述した付記１、３〜１１によれば、先端部に、高剛性で自在な湾曲を有し、また手元操作部の操作感覚を処置具に確実に伝達し、また先端処置具の回転を実現することで、内視鏡下外科手術用処置具の操作性を向上させることができる。

付記１２，１３によれば、処置部に駆動力を伝達することで、動力を用いた精密な処置を実現する。

付記２によれば、第２の湾曲部を持つ処置具を実現することで、内視鏡下外科手術用処置具の操作性を向上させることができる。

付記１４〜１６によれば、外力や内蔵物の摩擦によって影響を受けない、操作量に対して線形な湾曲形状を得ることで、処置具先端の位置決めを精密に行える。

付記１７〜２１によれば、剛性が高くて、寿命の長い湾曲構造を安価に製造できる。

この発明の第１の実施例を示す処置具の斜視図。同実施例の処置具の縦断側面図。同実施例のアウターケーシングとインナーケーブルの構成図。同実施例の作用説明図。この発明の第２の実施例のアウターケーシングとインナーケーブルの構成図。この発明の第３の実施例を示す処置具の斜視図。同実施例の湾曲部の構成図。この発明の第４の実施例の湾曲部の構成図。この発明の第５の実施例の湾曲部の構成図。この発明の第６の実施例の処置具の斜視図および第２の湾曲部の内部構成を示す構成図。同実施例の作用説明図。この発明の第７の実施例の操作制御入力装置の構成図。同実施例の操作入力装置の構成図。同実施例の処置具の内部構造を示す斜視図。

符号の説明

１…処置部、２…湾曲部、３…操作部、４…挿入部、５…鉗子、１７…アウターケーシング（外装部材）、１８…インナーケーブル（内装部材）。

Claims

先端処置具と、
この先端処置具を体腔内に挿入するための、湾曲状態を変化させる湾曲部を有する挿入部と、
前記先端処置具を駆動させる操作部と、
この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材と
を具備し、
前記連結部材は、
フレキシブルな外装部材と、
この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材と
を備え、
前記外装部材は、少なくともスプリングを有する複数層からなり、
前記スプリングは平角スプリングであり、
前記外装部材は、前記平角スプリングと、この平角スプリングの外側に配設された樹脂コーティングとを備え、
前記平角スプリングと前記樹脂コーティングとは一体的であり、
前記連結部材の外装部材は、圧縮力を前記平角スプリングで受け、伸長力を前記樹脂コーティングで受けるようにしたことを特徴とする処置具。
先端処置具と、
この先端処置具を体腔内に挿入するための、湾曲状態を変化させる湾曲部を有する挿入部と、
前記先端処置具を駆動させる操作部と、
この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材と
を具備し、
前記連結部材は、
フレキシブルな外装部材と、
この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材と
を備え、
前記外装部材は、少なくともスプリングを有する複数層からなり、
前記スプリングは平角スプリングであり、
前記外装部材は、前記平角スプリングと、この平角スプリングの外側に配設されたブレードと、このブレードの外側に配設された樹脂コーティングとを備え、
前記平角スプリングと前記ブレードと前記樹脂コーティングとは一体的であり、
前記外装部材を圧縮する力に関しては、前記平角スプリングが密着することで座屈を防止し、
前記外装部材を伸長する力に関しては、前記平角スプリングの収縮力と前記ブレードおよび前記樹脂コーティングによって伸びを抑制し、
前記外装部材を回転する力に関しては、少なくとも前記ブレードと前記樹脂コーティングとにより左右両回転とも伝達されるようにしたことを特徴とする処置具。
先端処置具と、
この先端処置具を体腔内に挿入するための、湾曲可能な湾曲部を有する挿入部と、
前記先端処置具を駆動させ、かつ、前記湾曲部を湾曲操作させる操作部と、
この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材と
を具備し、
前記連結部材は、
フレキシブルな外装部材と、
この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材と
を具備し、
前記湾曲部は、複数の円筒状コマからなり、隣り合うコマが２箇所以上の支持部と、少なくとも１つの伸縮部とを備え、
前記外装部材は、少なくともスプリングを有する複数層からなり、
前記外装部材は、前記スプリングと、このスプリングの外側に配設された樹脂コーティングとを備え、
前記スプリングは平角スプリングであり、
前記平角スプリングと前記樹脂コーティングとは一体的であり、
前記連結部材の外装部材は、圧縮力を前記平角スプリングで受け、伸長力を前記樹脂コーティングで受けるようにしたことを特徴とする処置具。
先端処置具と、
この先端処置具を体腔内に挿入するための、湾曲可能な湾曲部を有する挿入部と、
前記先端処置具を駆動させ、かつ、前記湾曲部を湾曲操作させる操作部と、
この操作部と前記先端処置具とを連結する連結部材と
を具備し、
前記連結部材は、
フレキシブルな外装部材と、
この外装部材の内部で軸方向に移動可能な内装部材と
を具備し、
前記湾曲部は、複数の円筒状コマからなり、隣り合うコマが２箇所以上の支持部と、少なくとも１つの伸縮部とを備え、
前記外装部材は、少なくともスプリングを有する複数層からなり、
前記スプリングは平角スプリングからなり、
前記外装部材は、前記平角スプリングと、この平角スプリングの外側に配設されたブレードと、このブレードの外側に配設された樹脂コーティングとを備え、
前記平角スプリングと前記ブレードと前記樹脂コーティングとは一体的であり、
前記外装部材を圧縮する力に関しては、前記平角スプリングが密着することで座屈を防止し、
前記外装部材を伸長する力に関しては、前記平角スプリングの収縮力と前記ブレードおよび前記樹脂コーティングによって伸びを抑制し、
前記外装部材を回転する力に関しては、少なくとも前記ブレードと前記樹脂コーティングとにより左右両回転とも伝達されるようにしたことを特徴とする処置具。