JPH08224243A

JPH08224243A - 医療用マニピュレータ

Info

Publication number: JPH08224243A
Application number: JP7033881A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Yoshida; 和博吉田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】医師や患者と干渉することはなく、医師の操作
性を向上させることができる医療用マニピュレータを提
供することにある。【構成】第１の本体１１と第２の本体１３との間で進退
および回転動作を行う垂直軸１２を有し、この垂直軸１
２の内部を挿通して第１の本体１１と第２の本体１３を
接続するケーブル４６を有する医療用マニピュレータに
おいて、前記ケーブル４６の少なくとも一部に伸縮自在
なコイル状部４６ａに形成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、腹壁等の体壁に挿入
孔を開け、この挿入孔を通じて内視鏡や処置具を経皮的
に体腔内に挿入することにより処置を行う内視鏡下手術
に用いられる医療用マニピュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、腹壁等の体壁に挿入孔を開け、こ
の挿入孔を通じて内視鏡や処置具を経皮的に体腔内に挿
入することにより体腔内で様々な処置を行なう内視鏡下
手術が行われている。こうした術式は大きな切開を要し
ない低侵襲なものとして胆のう摘出手術や肺の一部を摘
出除去する手術等で広く行われている。

【０００３】一方、内視鏡や処置具を搭載し、遠隔操作
により内視鏡や処置具を作動し、術者に代わって手術を
行なう手術用マニピュレータが知られている。この手術
用マニピュレータは、通常、内視鏡や処置具を備えるア
ーム部が多関節構造となっており、各関節部をアクチュ
エータにより動作させることで、体腔内における目的部
位に対するアプローチを容易ならしめている。

【０００４】前記手術用マニピュレータとしては、米国
特許第５２７１３８４号に示されているように、ベッド
サイドレールに取付けられる取付部を備え、この取付部
から延在するアームを動作させることによって手術を行
なうものや、米国特許第５１８４６０１号に示されてい
るように、大型の制御装置を備え、この制御装置によっ
て水平関節構造を成すアームが駆動制御されるもの、或
いは、特願平６−２４６５４６号明細書がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、米国特
許第５２７１３８４号は、流体アクチュエータ等に接続
されるケーブルが外部に導出しており、その導出部で回
動及び伸縮時の長さの変化を吸収している。さらに、米
国特許第５１８４６０１号は、内視鏡へ接続されるケー
ブルが、アーム内に収納されておらず、また、アームの
伸縮に伴うケーブルの弛みをアームの外側で取ってい
る。したがって、いずれもケーブルの弛み部が医師や患
者等に接近して操作性が悪いという問題があった。

【０００６】また、特願平６−２４６５４６号明細書
は、水平軸に電力を供給するケーブルの処理をケーブル
を弛ませることで行っており、ケーブルの収納スペース
を取りマニピュレータの小型化の妨げになっていた。ま
た、内視鏡を取り付けると、内視鏡に接続されるケーブ
ル類が患者や医師に接近して操作性が悪いという問題が
あった。

【０００７】この発明は前記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、マニピュレータ動作時
に、ケーブルやマニピュレータ本体等に医師や患者等が
接近することなく、医師の操作性に優れた医療用マニピ
ュレータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】この発明は前
記目的を達成するために、本体部と、先端部と、前記本
体部と前記先端部との間で進退または回転の少なくとも
１つの動作を行う軸と、この軸の内部を挿通して前記本
体部と前記先端部を接続する配線材とを有する医療用マ
ニピュレータにおいて、前記配線材の少なくとも一部を
コイル状に形成したことを特徴とする。内視鏡等に電
力、光、流体等を供給する配線材のコイル状部が軸の進
退の際に伸縮し、軸の進退の際に配線材に必要とされる
弛みを吸収することができる。

【０００９】

【実施例】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〜図５は第１の実施例を示し、図１およ
び図２は全体構成を示す。図１において、１は手術台で
あり、２は患者である。手術台１の両側壁（片側図示せ
ず）にはベッドサイドレール３が設けられ、このベッド
サイドレール３には内視鏡と処置具を搭載したエフェク
ター４を固定した医療用マニピュレータ５がベッド固定
部６を用いて取り付けられている。なお、エフェクター
４の代わりに内視鏡単体や、処置具単体、またはその他
の手術用器具、例えばレーザプローブや、超音波観察装
置、超音波処置装置等を固定してもよい。

【００１０】前記医療用マニピュレータ５は動作機構と
して、第１の動作軸７ａと、第１の動作軸７ａに平行に
直線動作する第２の動作軸７ｂと、この第２の動作軸７
ｂに直交する方向へ動作する第３の動作軸７ｃと、この
第３の動作軸７ｃの先端部に設けた関節部としての結合
部８とから構成される。

【００１１】結合部８は、第３の動作軸７ｃまわりの第
１の回転軸８ａと、この第１の回転軸８ａに直交する第
２の回転軸８ｂと、第２の回転軸８ｂに直交し、第１及
び第２の回転軸８ａ，８ｂの交点を通り、第２の回転軸
８ｂの回転と共に回転する第３の回転軸８ｃとからな
る。

【００１２】前記医療用マニピュレータ５は、医療用マ
ニピュレータ制御装置（図示せず）を介して術者が操作
できる領域内に設置された操作入力手段（図示せず）に
接続されている。前記操作入力手段としては、３次元デ
ジタイザや、ジョイスティックや、キースイッチ等や、
または各関節に位置検出器を設けた多関節のアームでも
よい。

【００１３】前記医療用マニピュレータ５の第１の動作
軸７ａと、第２の動作軸７ｂと、第３の動作軸７ｃは、
例えば電磁モータ等のアクチュエータによって、旋回、
昇降、水平の第１〜第３の動作軸７ａ〜７ｃからなる円
筒座標系マニピュレータの駆動構造を有している。また
同様に、第１〜第３の回転軸８ａ〜８ｃも、例えば電磁
モータ等のアクチュエータによって駆動するようになっ
ている。

【００１４】前記エフェクター４の挿入部４ａの先端部
には観察手段として、ＣＣＤカメラ９が設けられてい
る。このＣＣＤカメラ９によって得られた画像は、画像
表示手段（図示せず）によって観察できるようになって
いる。前記画像表示手段としては、例えば、ＴＶモニタ
ーや、ヘッドマウントディスプレイや、３次元表示ディ
スプレイ等がよい。

【００１５】さらに、ＣＣＤカメラ９に代わって挿入部
４ａにリレーレンズ等の光学系画像伝送手段を有し、挿
入部４ａの基端部にカメラを装着したもので、さらに
は、前記光学系画像伝送手段を２系統有し、挿入部４ａ
の基端部に２台のカメラを装着して、立体観察を可能と
するものでもよい。また、挿入部４ａの先端部には処置
手段として、鉗子１０や電気メス（図示せず）等が設け
られている。

【００１６】前記医療用マニピュレータ５は、垂直方向
に設けられた第１の本体１１と、第１の動作軸７ａと第
２の動作軸７ｂを兼ねる垂直アーム１２と、この垂直ア
ーム１２の上端部に水平方向に設けられた第２の本体１
３と、この第２の本体１３に設けられ第３の動作軸７ｃ
を兼ねる水平アーム１４と、この水平アーム１４の先端
に設けられた前記結合部８から構成されている。

【００１７】第１の本体１１に対して垂直アーム１２
は、ベッドサイドレール３側から第１の本体１１を見た
ときに第１の本体１１の中心に対して左側へオフセット
して設けられている。前記医療用マニピュレータ制御装
置と、前記医療用マニピュレータ５とは医療用マニピュ
レータ５に設けたコネクタ１５によって接続されてい
る。コネクタ１５は前記ベッドサイドレール３側から第
１の本体１１を見たときに、第１の本体１１の前面に取
り付けられている。

【００１８】また前記コネクタ１５は強電用コネクタ１
５ａと弱電用コネクタ１５ｂに分けられている。前記コ
ネクタ１５の取付け位置は、第２の本体１３でもよく、
第１の本体１１と第２の本体１３の両方に取り付けても
構わない。

【００１９】前記結合部８は、手首部１７ａ〜１７ｃか
ら構成されている。前記手首部１７ａは前記手首部１７
ｂを両持ちで支持し、前記手首部１７ｃは前記手首部１
７ｂ上に配置されている。さらに手首部１７ａの上下面
には凹部３５ａと３５ｂが設けられている。

【００２０】前記ベッド固定部６を説明すると、図３に
示されるように構成されている。前記ベッド固定部６
は、互いに対向する爪部１８ａ，１８ｂと、グリップ１
９とから構成されている。前記ベッド固定部６は、前記
第１の本体１１に設けられた溝２２を利用し、ベッド固
定部６と第１の本体１１とをねじ２０と菱形ナット２１
で挟み込むことで固定されている。前記グリップ１９の
先端部にはねじ部１９ａが形成されており、一方の爪部
１８ｂと回転可能に、他方の爪部１８ａと螺合されてい
る。さらに、グリップ１９の回転に伴い、一方の爪部１
８ｂは他方の爪部１８ａの方向へ進退するよう構成され
ている。ベッド固定部６は、第１の本体１１に設けられ
た垂直アーム１２の軸方向に伸びる少なくとも一つの溝
で、少なくとも一つのねじ２０及び菱形ナット２１によ
り第１の本体１１に固定されている。

【００２１】次に、前記第１〜第３の動作軸７ａ〜７ｃ
及び第１の回転軸８ａの駆動機構について図４に基づき
説明する。第１の動作軸７ａの駆動機構は、第１のモー
タ２２ａと、この第１のモータ２２ａの回転軸に平行に
設けられた減速機２３ａと、前記第１のモータ２２ａの
回転を前記減速機２３ａに伝える回転伝達部材２４ａ
と、前記減速機２３ａの端部に設けられた第１の直動自
在な回転伝達要素２５と、この回転伝達要素２５に設け
られた垂直アーム１２から構成されている。

【００２２】なお、本実施例では、前記回転伝達機構２
４ａとしてタイミングベルトを用いているが、歯車、ま
たはベルト、またはチェーンでもよい。例えば、ベルト
としては、スチールベルトを用いることもできる。前記
第１のモータ２２ａは、ベルトのテンションを調整でき
るよう構成され、第１の本体１１に固定されている。ま
た、直動自在な回転伝達要素２５としては、スプライン
２５ａとスプラインナットに設けられた回転伝達機構と
の組み合わせが好ましい。スプラインとしては、ボール
スプライン、インボリュートスプラインを用いることが
できる。本実施例では、スプライン２５ａと、スプライ
ンナットに設けられた第１の歯車２６ａと、この第１の
歯車２６ａと噛み合い、前記垂直アーム１２の端部に設
けた第２の歯車２６ｂとから構成されている。そして、
第１の歯車２６ａと第２の歯車２６ｂは、ギアボックス
２７内に収納されている。

【００２３】次に、第２の動作軸７ｂの駆動機構につい
て説明する。第２のモータ２２ｂと、この第２のモータ
２２ｂに接続されるボールネジ２８ａと、このボールネ
ジ２８ａ上に直動可能なナット２９ａから構成されてい
る。前記ナット２９ａは前記ギアボックス２７に固定さ
れている。本実施例では、ボールネジ２８ａを用いてい
るが、直動駆動機構であれば何でも構わない。例えば、
シリンダーや、ネジでもよい。シリンダーとしては、油
圧、水圧、空圧シリンダー等がよい。ネジとしては、台
形ネジ、送りネジ等がよい。

【００２４】前記第１の本体１１には直動レール（図示
せず）が２本、第２の動作軸７ｂと平行に固定され、レ
ール上を進退するブロック（図示せず）に前記ギアボッ
クス２７が固定されている。また、前記ボールネジ２８
ａは前記直動レールの間に配設されている。前記減速機
２３ａと、前記第２のモータ２２ｂも第１の本体１１に
固定されている。前記直動レールと、前記ボールネジ２
８ａと、前記スプライン２５ａは平行に配置されてい
る。

【００２５】次に、第３の動作軸７ｃの駆動機構につい
て説明する。第３のモータ２２ｃと、この第３のモータ
２２ｃの回転軸に平行に配設されたボールネジ２８ｂ
と、第３のモータ２２ｃの回転を前記ボールネジ２８ｂ
に伝達する回転伝達部材２４ｂと、前記ボールネジ２８
ｂのナット２９ｂが固定されているジョイント３０と、
前記ボールネジ２８ｂに平行に前記ジョイント３０に固
定されている水平アーム１４とから構成されている。

【００２６】また、前記ジョイント３０は、直動レール
３１上を進退するブロック３２に固定されている。前記
ボールネジ２８ｂは前記第２の本体１３と回動可能に固
定され、また直動レール３１も第２の本体１３に固定さ
れている。本実施例では前記回転伝達機構２４ｂとして
タイミングベルトを用いているが、歯車、またはベル
ト、またはチェーンでもよい。例えば、ベルトとして
は、スチールベルトを用いることもできる。前記第３の
モータ２２ｃは、ベルトのテンションを調整できるよう
構成され、第２の本体１３に固定されている。

【００２７】さらに、医療用マニピュレータ５には第１
〜第３の動作軸７ａ〜７ｃの移動範囲の終端を電気的に
検出するセンサがそれぞれに設けられている（一部図示
せず）。図１に示すように、第２の動作軸７ｂの移動範
囲の上端部を検出するセンサ４８ｂは第１の本体１１に
設けられギアボックス２７を検出するようになってい
る。センサ４８ｂより伸びるケーブル５０は、いったん
第１の本体１１の上部で固定されたあと、ケーブル保護
部材４９に固定され、第１の本体１１の下部へと導かれ
ている。

【００２８】また、図４に示すように、第１の動作軸７
ａの動作範囲の終端部を検出するセンサ４８ａは、スプ
ライン２５ａの周りに配置され、第１の本体１１の上端
部の下面に固定されている。そのケーブル５０は、セン
サ４８ｂと同様に前記保護部材に固定され、第１の本体
１１の下部へ導かれている。

【００２９】次に、第１の回転軸８ａの駆動機能につい
て説明する。第４のモータ２２ｄと、この第４のモータ
２２ｄに接続された減速機２３ｂと、この減速機２３ｂ
に接続された第２の直動自在な回転伝達要素３３と、こ
の回転伝達要素３３により回転を伝達され、前記水平ア
ーム１４内に回転自在に支持された中空のシャフト３４
と、前記シャフト３４の端部に設けられた手首部１７ａ
（図２参照）から構成されている。また、前記回転伝達
要素３３は前記シャフト３４内に収納されるように配置
されている。

【００３０】なお、本実施例では、回転伝達要素３３と
して、スプラインを用いているが、これは例えば、ボー
ルスプラインやインボリュートスプライン等がよい。ま
た、前記手首部１７ａの回転を制限するための機械的な
ストッパが第２の本体１３と、前記回転伝達要素３３と
の間に設けられている（図示せず）。

【００３１】前記第３の動作軸７ｃと、前記第１の回転
軸８ａのモータの電力を供給したり、モータの回転位置
を検出したりするための配線材としてのケーブル４６の
途中はコイル状に形成されている。前記ケーブル４６は
中空な垂直アーム１２に挿通され、コイル状部４６ａは
前記スプライン２５ａの周りに配設されている。前記ケ
ーブル４６のコイル状部４６ａの端部はそれぞれ前記ギ
アボックス２７と前記第１の本体１１に固定されてい
る。前記スプライン２５ａと、ケーブル４６のコイル状
部４６ａの間には、伸縮可能な伸縮部材４７が設けら
れ、この伸縮部材４７もそれぞれ前記ギアボックス２７
と第１の本体１１に固定されている。前記伸縮部材４７
は、本実施例では蛇腹を用いているが、スライド式の伸
縮ポールでも構わない。

【００３２】次に、第２〜第３の回転軸８ｂ〜８ｃの駆
動機構について図５に基づき説明する。図５は手首部１
７ａ〜１７ｃの断面を示している。手首部１７ａの内部
には第２の回転軸８ｂ用のモータユニットＡ３６と、第
３の回転軸８ｃ用のモータユニットＢ３７が固定されて
いる。また、手首部１７ｂは、軸受３８を用いて手首部
１７ａによって両持ちに支持されている。

【００３３】第２の回転軸８ｂの動作機構は、前記モー
タユニットＡ３６と、前記手首部１７ａに回転軸８ｂと
軸中心が合うように固定されている減速機３９ａと、モ
ータユニットＡ３６の回転を減速機３９ａに伝達する回
転伝達部材４０ａと、前記減速機３９ａの出力軸に固定
されている手首部１７ｂとから構成されている。

【００３４】モータユニットＡ３６は、モータ４１ａ
と、かさば歯車４２ａとから構成されており、モータ４
１ａの回転を９０度曲げて取り出している。なお、前記
回転伝達機構４０ａとしてタイミングベルトを用いてい
るが、歯車、またはベルト、またはチェーンでもよい。
例えば、ベルトとしては、スチールベルトを用いること
もできる。前記モータユニットＡ３６は、ベルトのテン
ションを調整できるよう手首部１７ａの本体に固定され
ている。

【００３５】第３の回転軸８ｃの動作機構は、モータユ
ニットＢ３７と、一対のかさば歯車４２ｃと、前記モー
タユニットＢ３７からかさば歯車４２ｃへ回転を伝達す
る回転伝達部材４０ｂと、前記かさば歯車４２ｃに固定
された手首部１７ｃとから構成されている。前記かさば
歯車４２ｃは、一方は手首部１７ａに回転自在に固定さ
れ、他方は手首部１７ｃに固定され、その接合部は手首
部１７ｂ内にあるようになっている。前記手首部１７ｃ
の回転中心には、貫通孔５１が設けられており、前記エ
フェクター４と嵌合するようになっている。また、前記
手首部１７ｃは、軸受４３によって手首部１７ｂに対し
て回転自在に支持されている。前記モータユニットＢ３
７は、モータ４１ｂと、このモータ４１ｂに接続される
減速機３９ｂと、前記減速機３９ｂに接続される一対の
かさば歯車４２ｂとから構成されている。

【００３６】前記手首部１７ｂには溝４４が、かさば歯
車４２ｃの回転中心の周上に第２のの回転軸８ｂの回転
範囲となるよう、ある範囲を持って設けられ、その溝４
４には前記手首部１７ａに固定されたストッパ４５の端
部が挿入されている。このストッパ４５はネジや、ピン
等がよい。

【００３７】前記手首部１７ｃの片側には、少なくとも
一つの係合穴５２が設けられており、エフェクター４に
設けられたピン（図示せず）が係合するようになってい
る。このピンと係合穴５２の関係は、逆でも構わない。

【００３８】前述したすべてのモータには、絶対位置検
出器が取り付けられている。また、全ての減速機の減速
比の選定は、モータの最高回転数に対して、十分に減速
されるよう選定されている。

【００３９】また、本実施例では全ての軸をモータで駆
動しているが、第１〜第３の回転軸８ａ〜８ｃを自由関
節にし、モータを取り付ける部分に、位置検出器を取り
付けてもよい。また、減速機による減速が大きく自由関
節を動かす力が必要な場合には減速比が１対１以下とな
るようにしても構わない。位置検出器としては、エンコ
ーダや、ポテンショメータ等がよい。エンコーダとして
は、フルアブソリュートエンコーダや、インクリメンタ
ルエンコーダがよい。また、第１〜第３の回転軸８ａ〜
８ｃを、第１と第２の回転軸８ａ，８ｂの２軸のみに減
らしても構わない。

【００４０】次に、作用について説明する。医療用マニ
ピュレータ５をベッドサイドレール３に取り付ける前
に、ベッド固定部６のねじ２０を弛め、ベッド固定部６
の位置を調整する。そして、医療用マニピュレータ５を
術者の希望する位置へ配置し、ベッドサイドレール３
を、爪部１８ａ，１８ｂで挟み込み、グリップ１９で固
定する。エフェクター４を患者２の腹腔等に挿入し、エ
フェクター４によって得られる観察像が、術者が希望す
るオリエンテーション位置になるように、前記操作入力
手段（図示せず）を術者が操作すると、前記医療用マニ
ピュレータ制御装置（図示せず）にてエフェクター４の
挿入部４ａの位置を計算し、エフェクター４が所望の位
置となるようモータが回転し、医療用マニピュレータ５
が動作する。

【００４１】次に、各動作軸の作用を説明する。まず、
第１の動作軸７ａについて説明する。第１のモータ２２
ａが回転すると、回転伝達部材２４ａにより、減速機２
３ａに回転が伝わり減速される。その結果、スプライン
２５ａが回転して第１の歯車２６ａ、第２の歯車２６ｂ
の順に回転が伝達し、垂直アーム１２が回転する。

【００４２】次に、第２の動作軸７ｂについて説明す
る。第２のモータ２２ｂが回転すると、ボールネジ２８
ａが回転し、ナット２９が固定されているギアボックス
２７を押し引きする、これにより垂直アーム１２が第１
の本体１１に対して進退する。これに伴い、ケーブル４
６のコイル状部４６ａがコイルバネのように伸縮する。

【００４３】次に、第３の動作軸７ｃについて説明す
る。第３のモータ２２ｃが回転すると、回転伝達部材２
４ｂにより、ボールネジ２８ｂに回転が伝達し、ボール
ネジ２８ｂのナット２９ａが固定されているジョイント
３０を押し引きすることにより、前記ジョイント３０に
接続されている水平アーム１４が進退する。

【００４４】次に、第１の回転軸８ａについて説明す
る。第４のモータ２２ｄが回転すると、減速機２３ｂに
より減速され、回転がスプライン３３ａに伝わる。これ
によりシャフト３４が回転し、手首部１７ａが回転す
る。

【００４５】次に、第２の回転軸８ｂについて説明す
る。モータ４１ａが回転すると、かさば歯車４２ａによ
り回転軸が変換され、回転伝達部材４０ａにより、減速
機３９ａに回転が伝わる。減速機３９ａにより減速され
た回転は、手首部１７ｂに伝わり、手首部１７ｂが回転
する。

【００４６】次に、第３の回転軸８ｃについて説明す
る。モータ４１ｂが回転し、減速機３９ｂで減速され
る。その回転は、かさば歯車４２ｂにより回転軸が変換
され、回転伝達部材４０ｂを介してかさば歯車４２ｃに
伝達され、手首部１７ｃが回転する。

【００４７】前述した第１の実施例によれば、円筒座標
系の医療用マニピュレータのため、第３の動作軸７ｃの
水平アーム１４の後端がベッドサイズより水平方向に突
出する部分の長さが少なくて済み、同時に水平アーム１
４の進退が直線状であるため、関節構造を持つアームの
ように、動作に伴い患者や医師と干渉することがない。

【００４８】また、前記ベッド固定部６により前記医療
用マニピュレータ５はベッドサイドレール３への取付け
位置を任意に決められるため、アームの動作に伴い患者
や医師と干渉しない位置へ取り付けることができる。ま
た、医療用マニピュレータ５のベッドサイドレール３へ
の取り付け高さも調整できるため、患者の大きさ等によ
ってベッド固定部６の取り付け高さを変えることによ
り、患者との干渉をなくすことができ安全である。ま
た、ベッド１の任意の位置に取り付けられることから、
内視鏡４の挿入部の先端部の可動範囲を変えることもで
きる。

【００４９】また、コネクタ１５が、強電用と弱電用に
分かれているため、弱電ケーブルに対するノイズによる
影響がなく安全である。垂直アーム１２が、第１の本体
１１の中心線に対しオフセットされているため、ベッド
サイドレール３側より第１の本体１１を見たときには、
左側への突出物が減り、第１の本体１１の左側に立つ医
師への干渉が少なくなる。右側に立つ場合は、反転させ
れば良い。

【００５０】垂直アーム１２の進退の際に、第３の動作
軸７ｃと、第１の回転軸８ａのモータに接続されるケー
ブル４６に必要とされるたるみをケーブル４６のコイル
状部４６ａで吸収しているため、ケーブル４６を破断さ
せるような無理な力が働かない。またコイル状部４６ａ
の中心に駆動要素を配置しているため無駄なスペースを
なくすことができ、医療用マニピュレータ５が小型化で
きるため医師や患者に対し干渉を少なくすることが出来
安全である。

【００５１】本実施例では、垂直アーム１２の進退に伴
うケーブル４６のたるみ吸収に配線材を用いているが、
同様にして、水平アーム１４の進退に伴うケーブルの弛
み吸収に用いてもよい。さらに、センサ４８ｂのケーブ
ル５０がケーブル保護部材４９によって保護されている
ため、破線することがない。このため、電気的なストッ
パの安全性が高まり、医師や患者に安全である。

【００５２】結合部８に凹部３５ａを設けているため、
結合部８とエフェクター４との干渉が減り、動作範囲を
大きく取ることができ、オリエンテーションが付きやす
くなるため術者の操作性が向上する。また、結合部８に
凹部３５ｂを設けているため、患者との干渉を少しでも
減らすことができるため、患者に対し安全である。

【００５３】図６は第２の実施例を示し、配線材として
のケーブル４６の配置が第１の実施例と異なる。前記ケ
ーブル４６を垂直アーム１２に挿通し、前記ケーブル４
６のコイル状部４６ａの中心にボールネジ２８ａが設け
られている。前記ケーブル４６のコイル状部４６ａの端
部はギアボックス２７と第１の本体１１にそれぞれ固定
されている。前記ボールネジ２８ａと、ケーブル４６の
コイル状部４６ａの間には伸縮可能な伸縮部材４７が設
けられ、この伸縮部材４７も前記ギアボックス２７と第
１の本体１１にそれぞれ固定されている。前記伸縮部材
４７は、本実施例では、蛇腹を用いているが、スライド
式の伸縮ポールでも構わない。

【００５４】本実施例によれば、第１の実施例と同様の
作用効果がある。図７は第３の実施例を示し、ケーブル
４６の配置が第１の実施例と異なる。前記垂直アーム１
２は、中空で、歯車取付け部側にケーブル引出し孔５３
が設けられている。前記ケーブル４６は垂直アーム１２
内に挿通し、ケーブル引出し孔５３を通過させ、前記ケ
ーブル４６のコイル状部４６ａの中心に前記垂直アーム
１２を配置させている。前記ケーブル４６のコイル状部
４６ａは前記ギアボックス２７と、前記第１の本体１１
の上端部の下面にそれぞれ固定されている。第１の本体
１１の上端部の下面に達したケーブル４６は前記ケーブ
ル保護部材４９に固定され、第１の本体１１の下部へ導
かれる。

【００５５】本実施例によれば、第１の実施例と同様の
作用効果がある。図８は第４の実施例を示し、第１およ
び第２の動作軸７ａ，７ｂは第１の実施例と同様であ
り、第３の動作軸７ｃが第１の実施例と異なる。すなわ
ち、第３の動作軸７ｃは、一端部を第２の本体１３に固
定し、他端部を水平アーム１４内に収納固定したシリン
ダ５４によって構成されている。

【００５６】前記シリンダ５４の第２の本体１３側は、
中空になっており、ケーブル４６内に設けられたチュー
ブ５５と接続されている。前記シリンダ５４は、空圧、
油圧、水圧等のいずれでもよい。前記チューブ５５はコ
ネクタ１５を介して外部のコンプレッサ（図示せず）に
接続されてもよいし、第１の本体１１内に設けられたコ
ンプレッサ（図示せず）に接続されてもよい。

【００５７】次に、第１の回転軸８ａの動作機構を説明
する。水平アーム１４の先端部に配置されたモータ５６
と、前記モータ５６に接続される減速機５７と、前記減
速機５７に接続される手首部１７ａから構成されてい
る。前記手首部１７ａは前記水平アーム１４に回動自在
に支持されている（図示せず）。

【００５８】したがって、ケーブル４６内に設けられて
チューブ５５を通してシリンダ５４に例えば空気を送気
または脱気すると、シリンダ５４が進退して水平アーム
１４が進退する。また、モータ５６が回転すると、減速
機５７によって減速され、手首部１７ａが回転する。

【００５９】本実施例によれば、第１の回転軸８ａ用の
モータ５６が水平アーム１４内に組み込まれているた
め、第２の本体１３の後端部の突出量が減り、第１の動
作軸７ａの回動時に、医師等との干渉を注意して操作す
る必要がなく医師の操作性が向上する。シリンダ５４を
駆動部品に使用しているため、電気的な駆動機構を第２
の本体１３に搭載する必要がなくなり、医療用マニピュ
レータ５を小型化することができる。

【００６０】図９および図１０は第５の実施例を示し、
結合部８と第３の動作軸７ｃが第１の実施例と異なる。
図９に示すように、本実施例では内視鏡６６を固定した
医療用マニピュレータ５が、ベッド固定部６を用いて取
り付けられている。医療用マニピュレータ５にはその他
の手術用器具を固定してもよい。その他の手術用器具と
しては、第１の実施例に記載のエフェクターや、内視鏡
処置具、レーザプローブ、超音波観察装置や、超音波処
置装置等が考えられる。内視鏡６６は、ホルダー６５に
着脱可能に取り付けられている。

【００６１】医療用マニピュレータ５は、動作機構とし
て、第１の動作軸７ａと、第１の動作軸７ａに平行に直
線動作する第２の動作軸７ｂと、この第２の動作軸７ｂ
に直交する方向へ直線動作する第３の動作軸７ｃと、こ
の第３の動作軸７ｃの先端部に設けた関節部としての結
合部８とから構成されている。結合部８は第３の動作軸
７ｃまわりの第１の回転軸８ａと、第１の回転軸８ａに
直交する第２の回転軸８ｂとから構成されている。

【００６２】図１０は第２の本体１３と結合部８の断面
を示す。まず、第３の動作軸７ｃについて説明する。ボ
ールネジ６０と、このボールネジ６０の全長を越えない
範囲で、前記ボールネジ６０の回転軸に平行に設けられ
たモータ５８と、ボールネジ６０に回転を伝達する回転
伝達部材５９と、前記ボールネジ６０のナット６１が固
定されていて、前記ボールネジ６０が内部に収納される
中空な水平アーム１４と、前記水平アーム１４が固定さ
れているジョイント６２から構成されている。前記水平
アーム１４のジョイント６２側にはケーブル挿入孔６９
が設けられている。

【００６３】次に、第１の回転軸８ａについて説明する
と、前記水平アーム１４と回動自在に軸受６３によって
支持されている手首部６４で構成されている。前記第１
の回動軸８ａは中空に構成されている。次に、第２の回
転軸８ｂについて説明すると、前記手首部６４に回動自
在にホルダー６５が支持されている。前記ホルダー６５
の回動軸は中空に構成されている。

【００６４】前記水平アーム１４、手首部６４、ホルダ
ー６５、内視鏡６６の全体は、前記ジョイント６２と固
定されているブロック６７と、このブロック６７と直動
自在に設けられ、第２の本体１３に固定されている直動
レール６８によって支持されている。

【００６５】次に、ケーブル４６の配置について説明す
ると、前記垂直アーム１２内に挿通されたケーブル４６
は、第２の本体１３の先端部まで導かれ、前記水平アー
ム１４の周りに前記ケーブル４６の第１のコイル状部４
６ｂを配置している。第１のコイル状部４６ｂの端部
は、第２の本体１３の先端側と、前記ジョイント６２ま
たは水平アーム１４のジョイント６２側にそれぞれ固定
されている。前記ケーブル４６は、前記水平アーム１４
に設けられたケーブル挿入孔６９を通して、水平アーム
１４内に導かれている。さらに、前記ケーブル４６の第
２のコイル状部４６ｃが前記ボールネジ６０の周りに設
けられている。前記ボールネジ６０と前記ケーブル４６
の第２のコイル状部４６ｃの間には前記水平アーム１４
またはジョイント６２に固定されたケーブル保護部材７
０が設けられている。前記ケーブル４６の第２のコイル
状部４６ｃの端部は、前記手首部６４の回動軸に設けら
れた孔を通して手首部６４内に導かれ、更にホルダー６
４の回動軸に設けられた孔へと導かれる。

【００６６】前記ケーブル４６は、光ファイバーで構成
されている。前記ホルダー６４は、内視鏡６６の固定部
と、光ファイバーのコネクタ部を兼ねている。本実施例
では、前記ケーブル４６は、第１の本体１１の下方から
導いたが、第２の本体１３にコネクタ１５を設けること
により、医療用マニピュレータ５の外部へ導き出しても
よい。また、ケーブル４６の構成はファイバーだけでは
なく、ファイバーと電線の組み合わせ、またはチューブ
との組み合わせでもよい。

【００６７】医療用マニピュレータ５の固定方法、操作
方法及び第１、第２の動作軸７ａ，７ｂの作用は第１の
実施例に同じである。第３の動作軸７ｃについて説明す
ると、モータ５８の回転は回転伝達部材５９を介してボ
ールネジ６０が回転する。ボールネジ６０の回転によっ
てナット６１が押し引きされ、水平アーム１４が第２の
本体１３に対して進退する。それに伴ってケーブル４６
の第１のコイル状部４６ｂがコイルバネのように伸縮す
る。前記ホルダ６４の回転時には、前記ケーブル４６の
第２のコイル状部４６ｃがケーブル４６のねじりを吸収
するように回転する。前記ケーブル４６のファイバーに
導光された光は、前記ホルダー６４を通して内視鏡６６
に送られ、観察光や処置光として用いられる。

【００６８】本実施例によれば、円筒座標系の医療用マ
ニピュレータ５のため、第３の動作軸７ｃの水平アーム
１４の後端がベッドサイズより水平方向に突出する部分
の長さが少なくて済み、同時に水平アーム１４の進退が
直線状であるため、関節構造を持つアームのように、動
作に伴い患者や医師と干渉することがない。

【００６９】また、前記ベッド固定部６により前記医療
用マニピュレータ５はベッドサイドレール３への取り付
け位置を任意に決められるため、アームの動作に伴い患
者や医師と干渉しない位置へ取り付けることができる。

【００７０】ベッド固定部６の取り付け位置によって、
医療用マニピュレータ５のベッドサイドレール３への取
り付け高さを調整できる。このため、患者の大きさ等に
よって、ベッド固定部６の取り付け位置を変えることに
より、患者との干渉をなくすことができ安全である。

【００７１】また、前述のようにベッドの任意の位置に
取り付けられることから、内視鏡６６の挿入部の先端部
の可動範囲を変えることもできる。また、コネクタ１５
が強電用と弱電用に分かれているため、弱電ケーブルに
対するノイズによる影響が無く安全である。

【００７２】垂直アーム１２が第１の本体１１の中心線
に対してオフセットされているため、ベッドサイドレー
ル３側より第１の本体１１を見たときには、左側への突
出物が減り、第１の本体１１の左側に立つ医師への干渉
が少なくなる。右側に立つ場合は、反転させればよい。

【００７３】内視鏡６６のライトガイドファイバーが水
平アーム１４内に収納されているため、患者や医師と干
渉することがなく、医師の操作を妨げず安全である。ま
た、水平アーム１４内のケーブル４６をコイル状にして
いるため、ファイバーに無理な力が働かず、不自然な姿
勢にならないため、折れることがなく、安定して内視鏡
６６に光を供給させることができる。さらに、内視鏡６
６の固定とライトガイドファイバーの接続が一度にでき
るため、内視鏡６６の着脱が容易である。

【００７４】本実施例ではライトガイドファイバーをア
ーム内に収納しているが、ライトガイドファイバーとＣ
ＣＤ用ケーブルとの組み合わせや、レーザ導光用のファ
イバー等を収納しても構わない。また、先端部に搭載す
るものによっては制御用のケーブルを収納しても構わな
い。これにより、先端部との着脱が容易になり、誤接続
も無くなって安全である。

【００７５】前記実施態様によれば、次の構成が得られ
る。（付記１）本体部と、先端部と、前記本体部と前記先端
部との間で進退または回転の少なくとも１つの動作を行
う軸と、この軸の内部を挿通して前記本体部と前記先端
部を接続する配線材とを有する医療用マニピュレータに
おいて、前記配線材の少なくとも一部をコイル状に形成
したことを特徴とする医療用マニピュレータ。

【００７６】（付記２）前記ケーブルに電線を用いたこ
とを特徴とする付記１に記載の医療用マニピュレータ。（付記３）前記ケーブルに光ファイバーを用いたことを
特徴とする付記１に記載の医療用マニピュレータ。

【００７７】（付記４）前記ケーブルに流体配管を用い
たことを特徴とする付記１に記載の医療用マニピュレー
タ。（付記５）前記先端部で進退及び又は回転を行う軸を保
持したことを特徴とする付記１に記載の医療用マニピュ
レータ。

【００７８】（付記６）前記先端部に内視鏡を搭載した
ことを特徴とする付記１に記載の医療用マニピュレー
タ。（付記７）前記先端部に手術器具を搭載したことを特徴
とする付記１に記載の医療用マニピュレータ。

【００７９】（付記８）前記先端部に内視鏡処置具を搭
載したことを特徴とする付記１に記載の医療用マニピュ
レータ。（付記９）前記先端部にレーザ射出部を搭載したことを
特徴とする付記１に記載の医療用マニピュレータ。

【００８０】（付記１０）前記先端部に超音波発生装置
を搭載したことを特徴とする付記１に記載の医療用マニ
ピュレータ。（付記１１）旋回軸、昇降軸、この昇降軸の先端に設け
られた水平軸の少なくとも３軸を有する円筒座標マニピ
ュレータであることを特徴とする付記１に記載の医療用
マニピュレータ。

【００８１】（付記１２）本体と、この本体に対して旋
回、昇降を行う垂直アームと、前記垂直アームの端部に
設けられた先端部と、前記垂直アームを旋回させる直動
自在な回転伝達要素と、直動駆動要素と、前記本体と前
記先端部とを結び、その一部がコイル状に形成されてい
るケーブルとからなり、前記ケーブルのコイル状部の中
心に前記回転伝達要素を配置したことを特徴とする付記
１に記載の医療用マニピュレータ。

【００８２】（付記１３）本体と、前記本体に対して旋
回、昇降を行う垂直アームと、前記垂直アームの端部に
設けられた先端部と、前記垂直アームを旋回させる直動
自在な回転伝達要素と、直動駆動要素と、前記本体と前
記先端部とを結び、その一部がコイル状に形成されてい
るケーブルとからなり、前記ケーブルのコイル状部の中
心に前記直動駆動要素を配置したことを特徴とする付記
１に記載の医療用マニピュレータ。

【００８３】（付記１４）本体と、前記本体に対して旋
回、昇降を行う垂直アームと、前記垂直アームの端部に
設けられた先端部と、前記本体と前記先端部とを結び、
その一部がコイル状に形成されているケーブルとからな
り、前記ケーブルのコイル状部の中心に前記垂直アーム
を配置したことを特徴とする医療用マニピュレータ。

【００８４】（付記１５）本体と、前記本体に対して水
平動作と回転動作を有する水平アームと、前記水平アー
ムの先端に設けられた先端部と、前記本体と前記先端部
を結び、その一部をコイル状に形成したケーブルと、前
記水平アームを進退させる直動駆動要素とからなり、前
記ケーブルのコイル状部の中心に前記直動駆動要素を配
設したことを特徴とする付記１に記載の医療用マニピュ
レータ。

【００８５】（付記１６）本体と、前記本体に対して水
平動作と回転動作を有する水平アームと、前記水平アー
ム先端にに設けられた先端部と、前記本体と前記先端部
を結び、その一部をコイル状に形成したケーブルと、前
記水平アームを回転させる直動自在な回転駆動要素とか
らなり、前記ケーブルのコイル状部の中心に前記回転駆
動要素を配設したことを特徴とする付記１に記載の医療
用マニピュレータ。

【００８６】（付記１７）本体と、前記本体に対して水
平動作と回転動作を有する水平アームと、前記水平アー
ム先端にに設けられた先端部と、前記本体と前記先端部
を結び、その一部をコイル状に形成したケーブルとから
なり、前記ケーブルのコイル状部の中心に前記水平アー
ムを配設したことを特徴とする医療用マニピュレータ。

【００８７】（付記１８）本体と、少なくとも１つの進
退及びまたは回転を行う軸と、前記軸端部に設けられ、
体内の観察処置を行う先端部と、前記軸内に挿通され、
前記先端部と前記本体とに接続されるケーブルとを有
し、前記先端部と前記軸端部が前記ケーブルと共に着脱
可能としたことを特徴とする付記１に記載の医療用マニ
ピュレータ。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ケーブルをマニピュレータ内に収納しているため、医師
や患者と干渉することはなく、医師の操作性を向上させ
ることができる。また、ケーブルのコイル状部の中心に
駆動要素や軸を配置しているため、無駄なスペースを使
わず、マニピュレータが小型化でき、医師や患者への干
渉を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す医療用マニピュレ
ータの側面図。

【図２】同実施例の医療用マニピュレータの平面図。

【図３】同実施例のベッド固定部の一部を平面図および
側面図。

【図４】同実施例の第１〜第３の動作軸と第１の回転軸
の駆動機構を示す縦断側面図。

【図５】同実施例の手首部の断面図。

【図６】本発明の第２の実施例を示す第１〜第３の動作
軸と第１の回転軸の駆動機構を示す縦断側面図。

【図７】本発明の第３の実施例を示す第１〜第３の動作
軸と第１の回転軸の駆動機構を示す縦断側面図。

【図８】本発明の第４の実施例を示し、第１の動作軸と
第１の回転軸の駆動機構を示す縦断側面図。

【図９】本発明の第５の実施例を示す医療用マニピュレ
ータの平面図および側面図。

【図１０】同実施例の第２の本体と結合部の縦断側面
図。

【符号の説明】

５…医療用マニピュレータ、１１…第１の本体、１２…
垂直アーム、１３…第２の本体、１４…水平アーム、１
７…手首部、４６…ケーブル、４６ａ…コイル状部。

【手続補正書】

【提出日】平成７年５月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８３】（付記１４）本体と、前記本体に対して旋
回、昇降を行う垂直アームと、前記垂直アームの端部に
設けられた先端部と、前記本体と前記先端部とを結び、
その一部がコイル状に形成されているケーブルとからな
り、前記ケーブルのコイル状部の中心に前記垂直アーム
を配置したことを特徴とする付記１記載の医療用マニピ
ュレータ。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８６】（付記１７）本体と、前記本体に対して水
平動作と回転動作を有する水平アームと、前記水平アー
ム先端にに設けられた先端部と、前記本体と前記先端部
を結び、その一部をコイル状に形成したケーブルとから
なり、前記ケーブルのコイル状部の中心に前記水平アー
ムを配設したことを特徴とする付記１記載の医療用マニ
ピュレータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体部と、先端部と、前記本体部と前記
先端部との間で進退または回転の少なくとも１つの動作
を行う軸と、この軸の内部を挿通して前記本体部と前記
先端部を接続する配線材とを有する医療用マニピュレー
タにおいて、前記配線材の少なくとも一部をコイル状に
形成したことを特徴とする医療用マニピュレータ。