JP2009018027A - 内視鏡下手術具の操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡下手術具の操作装置の構造を簡素化する。
【解決手段】術者が持つ操縦部４の水平面上での動きを、体表面５０の穴を通して体腔内に挿入された手術具５の体腔外の基端部７に、逆方向の動きとして伝達し、操縦部の垂直方向の動きを基端部に同方向の動きとして伝達するように、各種機械要素を組み合わせることにより内視鏡下手術具の操作装置を構成する。操縦部の水平面上での動きを基端部に逆方向の動きとして伝達する部分が、対称運動機構として構成され、操縦部の垂直方向の動きを基端部に同方向の動きとして伝達する部分が、対称運動機構から分離された別個の直線運動機構として構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、腹腔鏡、胸腔鏡等の内視鏡下で手術をする際に使用される内視鏡、鉗子、マニピュレータ等の手術具を遠隔操作するための装置に関する。

従来、胆のう摘出手術等が内視鏡下での外科手術により行われている（例えば、特許文献１参照）。図１０に示すように、この内視鏡下手術は、患者の体表面５０に穴を開け、その穴にトロカール５０ａを取り付け、このトロカール５０ａを通して手術具５１を体腔内に挿入することにより行われる。術者は手術具５１と同様にして体腔内に挿入された図示しない内視鏡からの画像をモニタに映し出して、このモニタの画像を見ながら手術具５１を操作する。

ところが、このような内視鏡下手術では、トロカール５０ａから体腔外に出た手術具５１のシャフト５２における基端部５４の運動と、体腔内に入った先端部５３の運動の各成分とに注目すると、シャフト軸方向（ｚ方向）の運動成分はほぼ同じ方向を持つが、シャフト５２に垂直な方向の運動成分は基端部５４の運動がｘ、ｙ方向であるのに対し先端部５３の運動は−ｘ、−ｙ方向となり、互いに逆方向となる。このような手術具５１の患部近傍での動きに対して体腔外での手操作部の動きが逆であるということが一因となり、術者にとって手術具５１の操作性が悪く、熟練が必要となる等の問題があった。

従来、このような逆運動問題を解決するために外科手術用ロボットシステムが提案されている（例えば、特許文献２，３参照。）。図１１に示すように、この外科手術用ロボットシステムは、情報６３，６４をやり取りするマスター・ロボット６１とスレーブ・ロボット６０とを具備し、術者がマスター・ロボット６１に手術具５１の先端部５３の運動として希望する運動指令を与えると、図示しないロボット制御部が手術具５１の基端部５４の逆運動を計算してスレーブ・ロボット６０に運動指令を与えるようになっている。符号６２は術者の手を示す。

すなわち、手術具の体腔外に出た基端部５４にスレーブ・ロボット６０が逆運動成分を持つ運動を与えるので、体腔内の先端部５３は術者の指令した運動と同じ運動を自動的に行うことになり、術者にとって手術具５１の操作性が向上することになる。

ところが、この外科手術用ロボットシステムでは、マスター・ロボット６１やスレーブ・ロボット６０が大きな体積を占め、また、両ロボット６１，６０は６自由度以上の複雑な運動機構を備えるものであり、ロボットの制御のためのセンサ、アクチュエータ、ソフトウエア等も設けなければならないものであるから、システム全体が大きな設置スペースを必要とすると共に極めて複雑で高額なものとなる。また、安全性の保障、消毒方法など付帯的な負担も大きい。

本発明者は、この問題点を解決することができる手段として、機械要素のみを用いた手術具の操作装置を案出した（非特許文献１参照。）。

図１２に示すように、この操作装置は、上記マスター・ロボット６１やスレーブ・ロボット６０に代えて歯車やリンクの機械要素からなる硬い伝動機構を用いるもので、手術台１等に水平面上で旋回可能に連結された基台６を有し、この基台６上に一対の噛み合う歯車３５，３５を垂直に保持し、この一対の歯車３５，３５に他の一対の噛み合う歯車３６，３６を同軸で重ね合わせ、一方の重なり合う歯車３５，３６に四本のリンク２０，２１，２０ａ，２０ｂからなる平行運動機構を連結し、他方の重なり合う歯車３５，３６に他の四本のリンク２２，２３，２２ａ，２２ｂからなる平行運動機構を連結することにより構成される。各平行運動機構からはそれぞれ一本ずつリンク２０，２２が互いに反対方向に長く伸び、一方のリンク２０の先端に術者の握る操縦部２が設けられ、他方のリンク２２の先端には手術具１０のシャフト１１の基端部３が連結される。

この操作装置によれば、術者が操縦部２をｘ、ｙ、ｚ方向に移動させると、基端部３が−ｘ、−ｙ、ｚ方向に運動し、手術具１０のシャフト１１は体表面５０の穴に取り付けられたトロカール５０ａを支点に動作する結果、シャフト１１の先端部１２は術者の操作する方向と同じｘ、ｙ、ｚ方向に移動することになる。

また、本発明者は、図１２に示した操作装置の変形例として図１３に示す操作装置を案出した。

この操作装置は、垂直面内をZ方向に平行移動できるように構成された五本のリンク３２，３３ａ，３３ｂ，３４，３７を有し、これらのリンク３２，３３ａ，３３ｂ，３４，３７同士は互いに水平な枢軸３８で連結される。これら五本のリンク３２，３３ａ，３３ｂ，３４，３７のうち、上位のリンク３２の両端が枢軸３８を越えて互いに反対方向に突出し、その一方の突出端に手術具１０の基端部３が連結され、他方の突出端に操縦桿３９が連結される。この操縦桿３９は手術具１０のシャフト１１と平行に垂下し、操縦桿３９の下端に術者が把持する操縦部２が設けられる。

また、下位の左右二本のリンク３３ａ，３３ｂの間は、回転と滑りを許す継手４４で接続される。左右のリンク３３ａ，３３ｂは水平な枢軸４０を介して基台４１に連結される。この基台４１は、水平かつ上記上下のリンク３２，３３ａ，３３ｂに平行に伸びる軸受４２で支持されることにより、上記上下のリンク３２，３３ａ，３３ｂに垂直な面内で回動可能である。この基台４１の軸線の上記操縦桿３９へと伸びる延長部には、操縦桿３９が貫通するトロカール状の筒部材４３が取り付けられる。この筒部材４３は患者に取り付けられるトロカール５０ａと左右対称的に設けられる。

これにより、術者が操縦桿３９の操縦部２をｘ、ｙ方向に移動させると、手術具５の基端部３が−ｘ、−ｙ方向に移動し、その結果手術具１０の先端部１２は術者の操縦方向と同じであるｘ、ｙ方向に移動することになる。また、術者が操縦桿３９の操縦部２をｚ、−ｚ方向に移動させると、上記継手４４の作用で左右のリンク部３３ａ，３３ｂが枢軸４０の周りを回転するので、手術具１０の基端部３もｚ、−ｚ方向に移動する。従って、手術具１０の先端部１２も操縦部２と同様にｚ、−ｚ方向に移動する。

特開２００６−１５０１０５号公報（図８） 特開２００２−１５９５０９号公報 特開２００７−２９２３２号公報 島地重幸ほか４名、"腹腔鏡下外科手術における術具操作逆運動問題の一提案"日本機械学会東北支部第４１期総会・講演会予稿集、２００６年３月１４日、Ａ−４１

本発明者が公表した図１２に示す手術具操作装置は、線対称機構を用いており、歯車３５，３６が線対称運動を得るために主要な働きをしている。したがって、手術具に術者の動作を正確に伝達するには歯車３５，３６のバックラッシを小さくする必要があるが、このバックラッシを小さくしようとすると機構全体が大きくなり、重くなるという問題が生じる。また、この線対称機構は歯車機構を介して手術具１０を垂直方向に運動させるようになっているので、手術具１０のシャフト１１の伸び方向すなわちｚ方向に大きな空間を必要とするという問題がある。

また、図１３に示す手術具操作装置は、図１２に示した手術具操作装置の有する歯車を省略してなるものであるが、依然として手術具のシャフトの伸び方向すなわちｚ方向に大きな空間を必要とする。

本発明はこのような諸問題点を解決することができる手段を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。

すなわち、請求項１に係る発明は、体表面（５０）の穴を通して体腔内に挿入された手術具（５）のシャフト（８）に略垂直な面を水平面とし、術者が持つ操縦部（４）の水平面上での動きを、上記シャフト（８）の体腔外の基端部（７）に、逆方向の動きとして伝達し、上記操縦部（４）の上記水平面に垂直な方向の動きを上記基端部（７）に同方向の動きとして伝達するように、各種機械要素を組み合わせることにより構成された内視鏡下手術具の操作装置において、上記操縦部（４）の上記水平面上での動きを上記基端部（７）に逆方向の動きとして伝達する部分が、対称運動機構として構成され、上記操縦部（４）の垂直方向の動きを上記基端部（７）に同方向の動きとして伝達する部分が、上記対称運動機構から分離された別個の直線運動機構として構成されたことを特徴とする内視鏡下手術具の操作装置である。

請求項２に記載されるように、請求項１に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、操縦部（４）の水平面上での動きを基端部（７）に逆方向の動きとして伝達する部分は、対称運動機構として水平面上に展開配置されたものとすることができる。

請求項３に記載されるように、請求項１又は請求項２に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、対称運動機構はリンク機構とすることができる。

請求項４に記載されるように、請求項３に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、リンク機構をパンタグラフとし、操縦部（４）の動きを基端部（７）に拡大又は縮小して伝達するものとすることができる。

請求項５に記載されるように、請求項１又は請求項２に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、対称運動機構が巻掛け伝動機構であり、一方のプーリ（５７）に操縦部（４）が連結され、他方のプーリ（５９）に基端部（７）が連結されたものとすることができる。

請求項６に記載されるように、請求項３又は請求項４に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、リンク機構の対称軸又は対称の中心を通る二本のリンク（１６，１７）が対称軸又は対称の中心を境に操縦部（４）側と基端部（７）側とに分断され、対称軸又は対称の中心には内外二重の支軸が設けられ、分断された一方のリンク（１６）が一方の支軸（２４ａ）の上下に段違いに連結され、分断された他方のリンク（１７）が他方の支軸（２４ｂ）の上下に段違いに連結され、外側の支軸（２４ｂ）が軸受（２６）を介して直線運動機構の水平アーム（２７）に連結されることにより、上記操縦部（４）と上記基端部（７）とが上記対称軸又は対称の中心を反対側に越えることができるものとすることができる。

請求項７に記載されるように、請求項５に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、巻掛け伝動機構の対称軸又は対称の中心を通り両端にプーリ（５７，５９）が軸支されたリンク（６６ａ，６６ｂ）が対称軸又は対称の中心を境に操縦部（４）側と基端部（７）側とに分断され、対称軸又は対称の中心には内外二重の支軸（２４ａ，２４ｂ）が設けられ、上記分断されたリンク（６６ａ，６６ｂ）が一方の支軸（２４ｂ）の上下に段違いに連結され、他方の支軸（２４ａ）の上下には上記両端のプーリ（５７，５９）と結ばれる中間プーリ（８６，８５）がそれぞれ固定され、上記外側の支軸（２４ｂ）が軸受（２６）を介して直線運動機構の水平アーム（２７）に連結されることにより、上記操縦部（４）と上記基端部（７）とが上記対称軸又は対称の中心を反対側に越えることができるものとすることができる。

請求項８に記載されるように、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の内視鏡下手術具の操作装置において、操縦部（４）における捩り運動を基端部（７）へと伝達して手術具に捩り運動をさせる捩り伝動機構が対称運動機構に付設されたものとすることができる。

請求項９に記載されるように、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の内視鏡下手術具の操作装置において、手術具を多自由度のマニピュレータとすることができる。

本発明によれば、内視鏡下外科手術において、内視鏡に取り付けられたカメラによりモニタの画面に映し出される体腔内における手術具の先端部の動きは、術者の持つ操縦部（４）の動きとほぼ同じ動きとなり、術者は自分の手を見ながら手術を行うのとほぼ同等の感覚で手術を行うことが出来る。また、操縦部（４）の垂直面上での動きを基端部（７）に同方向の動きとして伝達する各種機械要素が、対称運動機構を垂直方向に移動させる直線運動機構として対称運動機構から分離されたことから、装置構造が簡素化される。

また、対称運動機構や直線運動機構を介して手術具を動かすので、手術具と操縦部（４）との間で力が容易に伝達され、従って手術具の体腔内の先端部が患部に接触した時の感覚が術者に伝わって手術をしやすくなるという効果がある。

また、操縦部（４）の水平面上での動きを基端部（７）に逆方向の動きとして伝達する各種機械要素が、対称運動機構として水平面上に展開配置されるようにした場合は、水平面に垂直な方向での装置の大きさを小さくすることができる。

発明を実施するための形態

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図１に示すように、この内視鏡下手術具操作装置は、体表面５０の穴を通して体腔内に挿入された手術具５のシャフト８に略垂直な面を水平面とし、術者が手６２で操作する操縦部４の、この水平面上での動きを、シャフト８の体腔外の基端部７に、逆方向の動きとして伝達し、操縦部４の上記水平面に垂直な方向の動きを基端部７に、同方向の動きとして伝達するように、各種機械要素を組み合わせることにより構成される。

なお、手術具の運動姿勢における手術具５のシャフト８の平均的な方向は必ずしも鉛直方向とは限らないので、ここでは、その平均的な手術具シャフト方向に概ね垂直な面を水平面と呼び、この水平面に垂直な方向を垂直方向と呼んで、この装置を説明することにする。

操縦部４には、術者が手６２で把持するレバー４ａ等が設けられる。術者が手６２で操縦部４に力を加えると、操縦部４はｘ、ｙ、ｚ方向に自在に移動する。

手術具５は、この場合いくつかの運動自由度を持つマニピュレータであり、そのシャフト８の先端部９は一対の顎を持つ鉗子片となっており、シャフト８の体腔外に出た箇所にある手術具５の基端部７には、手術具５の先端部９に各種運動を与える駆動部が設けられる。

体表面５０の穴には筒状のトロカール５０ａが取り付けられ、このトロカール５０ａからシャフト８の先端部９が体腔内に挿入される。シャフト８の基端部７は体腔外にあって自在継手１３を介してこの操作装置の操縦部４と反対側に連結される。

上記操縦部４の水平面上での動きを基端部７に水平面上での逆方向の動きとして伝達する各種機械要素は、点対称運動機構として水平面上に展開配置される。具体的には、各種機械要素は各種リンクであり、点対称運動機構はこれらのリンクを使用したリンク機構として構成される。

このリンク機構は、二つの平行四辺形が点対称形に連結された形状となるように、六本のリンク１４，１５，１６，１７，１８，１９が概ね同一の水平面上に配置され、対称の中心である二本のリンク１６，１７の交差部が水平面に直交する垂直な支軸２４で支持され、隣り合うリンク１４，１５，１６，１７，１８，１９同士が互いにピン状の枢軸２５で連結されることにより構成される。また、点対称の位置関係にある二本のリンク１４，１８は枢軸２５を越えて互いに反対方向に突出し、そのうち一方のリンク１８の突出端に操縦部４が設けられ、他方のリンク１４の突出端に手術具５が連結される。これにより、術者が操縦部４を水平面内でｘ、ｙ方向に移動させると、このリンク機構が点対称的に動作し、手術具５の基端部７が−ｘ、−ｙ方向に移動し、その結果手術具５の先端部９は術者の操縦方向と同じであるｘ、ｙ方向に移動することになる。

また、この点対称運動機構としてのリンク機構は、対称の中心を境に操縦部４側と基端部７側とに二分割され、対称の中心である支軸２４の上下に段違いに連結される。すなわち、リンク機構の対称の中心を通る二本のリンク１６，１７が対称の中心を境に操縦部側と基端部側とに分断され、対称の中心に内外二重の支軸２４ａ，２４ｂが設けられる。そして、分断された一方のリンク１６ａ，１６ｂが一方の支軸２４ａの上下に段違いに連結され、分断された他方のリンク１７ａ，１７ｂが他方の支軸２４ｂの上下に段違いに連結される。したがって、対称の中心を通る二本のリンク１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂはそれぞれ支軸２４ａ，２４ｂにより連結されて分断前と同様に一体化されることとなり、術者が操縦部４を水平面内でｘ、ｙ方向に移動させると、手術具５の基端部７が逆方向である−ｘ、−ｙ方向に移動することになる。

なお、通常の場合には、操縦部４と基端部７が共に支軸２４の軸心を通過し得るようにリンクの長さが決定される。

上記操縦部４の垂直面上での動きを上記基端部７に同方向の動きとして伝達する各種機械要素が、上記点対称運動機構を垂直方向に移動させる直線運動機構として構成される。すなわち、上記外側の支軸２４ｂが、軸受２６を介して直線運動機構の水平アーム２７に連結される。もちろんこの軸受２６に対する内外の支軸２４ａ，２４ｂの垂直方向での移動は公知の手段により止められている。

直線運動機構は、必ずしも厳密な直線運動をするものである必要はなく、例えば近似直線運動をする各種リンクを組み合わせてなる平行運動機構を垂直面上に配置することにより構成される。この平行運動機構は、垂直方向に往復角運動可能な揺動リンク２８を有し、この揺動リンク２８に上記水平アーム２７が固着される。また、この揺動リンク２８とこの平行運動機構のベースとなる固定リンク２９との間には水平な筒軸３０，３０を介して自重バランスのための引張スプリング３１が掛け渡され、この引張スプリング３１により水平アーム２７から先が常時一定の高さに保持される。固定リンク２９は例えば手術台に固定される。これにより、術者が引張スプリング３１の引張力に抗して操縦部４をｚ、−ｚ方向に移動させると、手術具５も同様にｚ、−ｚ方向に移動することになる。

この直線運動機構によれば上記水平アーム２７から先は近似直線運動をすることになるが、他の直線運動機構を採用することにより真正直線運動をさせることも可能である。

このように、点対称運動機構としてのリンク機構を、対称の中心を境に操縦部４側と基端部７側とに分断して上下に段違いに配置し、中間の支軸２４を水平アーム２７で支持したから、上記操縦部４と上記基端部７とが対称の中心すなわち支軸２４を反対側に越えることができ、したがって手術具５を広範囲にわたって移動させることができ、手術の操作領域が増大することとなる。

次に、上記構成の内視鏡下手術具操作装置の作用について説明する。

この操作装置の直線運動機構における固定リンク２９が手術台に連結される。

手術台上の患者の体表面５０に穴があけられ、そこにトロカール５０ａが取り付けられる。このトロカール５０ａに手術具５のシャフト８が通され、先端部９が体腔内に挿入される。そして、手術具５の基端部７が点対称運動機構のリンク１４の端に自在継手１３を介して連結される。

また、図示しないが内視鏡が同様にして患者の体腔内に挿入され、内視鏡からの画像がモニタに映し出される。

手術に際して術者が手６２で操縦部４のレバー４ａを持って操縦部４をｘ、ｙ方向に移動させると、点対称運動機構を介して手術具５の基端部７が−ｘ、−ｙ方向に移動し、手術具５のシャフト８がトロカール５０ａを支点に旋回運動をする。これにより、手術具５の先端部９が術者の操作方向であるｘ、ｙ方向と同方向に移動し、術者の手６２の動きと同様な運動をする。

また、術者が操縦部４のレバー４ａを持って操縦部４をｚ、−ｚ方向に移動させると、点対称運動機構の全体が直線運動機構を介してｚ、−ｚ方向に移動し、手術具５の先端部９も術者の操作方向であるｚ、−ｚ方向と同方向に移動し、術者の手６２の動きと同様な運動をする。

これにより、モニタを通して術者が見る手術具５の体腔内における先端部９の動きは、術者の手６２の動きと同じになり、術者による手術具５の操作性が向上し、手術が円滑に進行する。

なお、手術具５の先端部９である鉗子片の屈曲動作、開閉動作等は、操縦部４に取り付けられた図示しないスイッチ等を術者が操作することにより生じる電気信号等が基端部７に伝達されることにより行われる。

＜実施の形態２＞
図２に示すように、この実施の形態２では、実施の形態１と同様に、操縦部４の水平面上での動きを基端部７に逆方向の動きとして伝達する部分が、垂直な支軸６７の中心を対称の中心とする点対称運動機構として水平面上に展開配置されるが、実施の形態１と異なり、この点対称運動機構が六本のリンク４６，４７，４８，４９，５５，５６からなるパンタグラフとして構成される。そして、中央部の二本のリンク４７，４９における交差部が対称の中心として垂直な支軸６７で支持される。

これにより、操縦部４を長いリンク４６側に設定し、基端部７を短いリンク５６側に設定すると、操縦部４の動きが基端部７に縮小して伝達されることになる。逆に操縦部４を短いリンク５６側に設定し、基端部７を長いリンク４６側に設定すると、操縦部４の動きが基端部７に拡大して伝達されることになる。

なお、通常の場合には、操縦部４と基端部７が共に支軸６７の軸心を通過し得るようにリンクの長さが決定される。

上記垂直な支軸６７に、実施の形態１と同様に直線運動機構のアーム２７を連結することにより、術者が操縦部４をｚ、−ｚ方向に移動させると、手術具５も同様にｚ、−ｚ方向に移動することになる。

その他、実施の形態２において実施の形態１におけると同一の部分には同一の符号を付して示すこととし、重複した説明を省略する。

＜実施の形態３＞
図３に示すように、この実施の形態３では、実施の形態１、２と異なり、対称運動機構が巻掛け伝動機構として構成され、一方のプーリ５７に操縦部４を有するレバー５８が連結され、他方のプーリ５９に基端部７を有するレバー６５が操縦部４と点対称的に連結される。両プーリ５７，５９は水平リンク６６の両端に水平回転可能に軸支され、水平リンク６６はその中心で垂直な支軸６８により回転可能に軸支される。プーリ５７，５９間にはワイヤ、ベルト等の無端巻掛け部材６９が平行掛けで掛け渡される。

これにより、手術に際して術者が手６２で操縦部４をｘ、ｙ方向に移動させると、点対称運動機構を介して手術具５の基端部７が−ｘ、−ｙ方向に移動し、手術具５のシャフト８がトロカール５０ａを支点に旋回運動をする。これにより、手術具５の先端部９が術者の操作方向であるｘ、ｙ方向と同方向に移動し、術者の手６２の動きと同様な運動をする。

なお、通常の場合には、操縦部４と基端部７が共に支軸６８の軸心を通過し得るようにリンクの長さが決定される。

上記垂直な支軸６８に、実施の形態１と同様に直線運動機構のアーム２７を連結することにより、術者が操縦部４をｚ、−ｚ方向に移動させると、手術具５も同様にｚ、−ｚ方向に移動することになる。

その他、実施の形態３において他の実施の形態１，２と同一の部分には同一の符号を付して示すこととし、重複した説明を省略する。

＜実施の形態４＞
図４に示すように、この実施の形態４では、実施の形態１と同様に、操縦部４の水平面上での動きを基端部７に水平面上での逆方向の動きとして伝達する点対称運動機構がリンク機構として水平面上に展開配置されるが、実施の形態１と異なり、このリンク機構は、四本のリンク７０，７１，７２，７３が一つの平行四辺形を作るように、水平面上に配置されることにより構成される。

具体的には、隣り合うリンク７０，７１，７２，７３同士が枢軸２５を介して互いに回動可能に連結され、一本のリンク７１の中央部が水平面に直交する垂直な支軸７５で支持されることにより構成される。そして、リンク７１の両側の各リンク７０，７３は枢軸２５を越えて互いに反対方向に突出し、支軸７５を対称の中心として点対称の位置関係にある一方のリンク７０の突出端に操縦部４が設けられ、他方のリンク７３の突出端に手術具５の基端部７が連結される。これにより、術者が操縦部４を水平面内でｘ、ｙ方向に移動させると、このリンク機構が点対称的に動作し、手術具５の基端部７が−ｘ、−ｙ方向に移動し、その結果手術具５の先端部９は術者の操縦方向と同じであるｘ、ｙ方向に移動することになる。

なお、通常の場合には、操縦部４と基端部７が共に支軸７５の軸心を通過し得るようにリンクの長さが決定される。

また、上記垂直な支軸７５に実施の形態１における直線運動機構のアーム２７を連結することにより、術者が操縦部４をｚ、−ｚ方向に移動させると、手術具５の先端部９も同様にｚ、−ｚ方向に移動することになる。

その他、実施の形態４において実施の形態１〜３と同一の部分には同一の符号を付して示すこととし、重複した説明を省略する。

＜実施の形態５＞
図５に示すように、この実施の形態５では、実施の形態３における無端巻掛け部材６９に、一対の移動子７４，７６が垂直な支軸６８の軸心を対称の中心とした点対称的配置で連結される。移動子７４，７６はプーリ５７，５９を保持するリンク６６に対しコロ等の転動体７７を介して接する。もちろん移動子７４，７６はリンク６６に摺接するスライダであってもよい。この一対の移動子７４，７６にそれぞれレバー５８，６５を介して操縦部４と基端部７がそれぞれ設けられる。

これにより、手術に際して術者が手６２で操縦部４を持ってｘ、ｙ方向に移動させると、点対称運動機構を介して手術具５の基端部７が−ｘ、−ｙ方向に移動し、手術具５のシャフト８がトロカール５０ａを支点に旋回運動をする。これにより、手術具５の先端部９が術者の操作方向であるｘ、ｙ方向と同方向に移動し、術者の手６２の動きと同様な運動をする。

また、上記垂直な支軸６８に実施の形態１における直線運動機構のアーム２７を連結することにより、術者が操縦部４をｚ、−ｚ方向に移動させると、手術具５も同様にｚ、−ｚ方向に移動することになる。

その他、実施の形態５において他の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して示すこととし、重複した説明を省略する。

＜実施の形態６＞
図６に示すように、この実施の形態６では、実施の形態４における点対称運動機構であるリンク機構に、操縦部４における捩り運動を基端部７へと伝達して手術具５に捩り運動をさせる捩り伝動機構が付設される。

この捩り伝動機構は、操縦部４を有するリンク７０と、中間リンク７１と、基端部７を有するリンク７３とを有し、操縦部４と、上記三本のリンク７０，７１，７３における各連結部の枢軸２５と、基端部７とにはプーリ７８，７９，８０，８１がそれぞれ取り付けられ、隣り合うプーリ７８，７９，８０，８１間にはワイヤ等の無端巻掛け部材８２，８３，８４が順に掛け渡される。

これにより、手術に際して術者が手６２で操縦部４をｘ、ｙ方向に移動させると、点対称運動機構を介して手術具５の基端部７が−ｘ、−ｙ方向に移動し、手術具５のシャフト８がトロカール５０ａを支点に旋回運動をする。これにより、手術具５の先端部９が術者の操作方向であるｘ、ｙ方向と同方向に移動し、術者の手６２の動きと同様な運動をする。そして、術者が操縦部４のプーリ７８を回すと、この捩り運動が無端巻掛け部材８２，８３，８４及び他のプーリ７９，８０を介して基端部７のプーリ８１へと伝達される。その結果、手術具５が捩り運動を行い、術者の意図する角度だけ先端部９がシャフト８の軸心を中心に回転する。

なお、通常の場合には、操縦部４と基端部７が共に支軸７５の軸心を通過し得るようにリンクの長さが決定される。

また、上記垂直な支軸７５に実施の形態１における直線運動機構のアーム２７を連結することにより、術者が操縦部４をｚ、−ｚ方向に移動させると、手術具５も同様にｚ、−ｚ方向に移動することになる。

その他、実施の形態６において実施の形態１〜５と同一の部分には同一の符号を付して示すこととし、重複した説明を省略する。

＜実施の形態７＞
図７及び図８に示すように、この実施の形態７では、実施の形態３と同様に点対称運動機構が巻掛け伝動機構として構成されるが、実施の形態３と異なり、巻掛け伝動機構の対称の中心を通り両端にプーリ５７，５９が軸支された水平リンク６６ａ，６６ｂが対称の中心を境に基端部７側と操縦部４側とに分断され、対称の中心には内外二重の支軸２４が設けられ、上記分断された水平リンク６６ｂ，６６ａが外側の支軸２４ｂの上下に段違いに連結され、内側の支軸２４ａの上下には上記両端のプーリ５９，５７と結ばれる中間プーリ８６，８５がそれぞれ固定される。

また、一方のプーリ５７には、基端部７を有するレバー５８が枢軸８７を介して一体的に連結され、他方のプーリ５９には、操縦部４が接続されるレバー６５が枢軸８８を介して一体的に連結される。両プーリ５７，５９と両中間プーリ８５，８６との間には、ワイヤ、ベルト等の無端巻掛け部材６９ａ，６９ｂがそれぞれ平行掛けで掛け渡される。

また、上記外側の支軸２４ｂが軸受２６を介して、直線運動機構の水平アーム２７に連結される。この直線運動機構は真正直線運動機構であり、概ね手術具５のシャフト８の軸方向、すなわち垂直方向に移動可能な移動子４５を有し、この移動子４５にアーム２７が連結される。移動子４５は図示しないスプリング等による付勢力でその自重がバランスされ、常時一定の高さに保持される。

これにより、手術に際して術者が手６２で操縦部４のレバー４ａを持って操縦部４をｘ、ｙ方向に移動させると、点対称運動機構を介して手術具５の基端部７が−ｘ、−ｙ方向に移動し、手術具５のシャフト８がトロカール５０ａを支点に旋回運動をする。そして、手術具５の先端部９が術者の操作方向であるｘ、ｙ方向と同方向に移動し、術者の手６２の動きと同様な運動をする。また、術者が操縦部４をｚ、−ｚ方向に移動させると、手術具５も同様にｚ、−ｚ方向に移動する。

なお、通常の場合には、操縦部４と基端部７が共に支軸２４の軸心を通過し得るようにリンクの長さが決定される。

図８から明らかなように、この対称運動機構は直線運動機構の水平アーム２７を境に、操縦部４側と基端部７側とが上下に段違いになっているので、操縦部４と基端部７とが支軸２４である対称の中心を反対側に越えることができる。

図７及び図８に示すように、この実施の形態７では、実施の形態６と同様に、操縦部４における捩り運動を基端部７へと伝達して手術具５に捩り運動をさせる捩り伝動機構が対称運動機構に付設される。

この捩り伝動機構は、操縦部４を有するレバー６５の先端に軸支されたプーリ８１と、基端部７をレバー５８に接続する枢軸９４に取り付けられたプーリ７８と、上記段違いの水平リンク６６ａ，６６ｂの両側に軸支されたプーリ５７，５９の枢軸８７，８８にそれぞれ軸受を介して保持された遊びプーリ７９，８０と、上記内側の支軸２４ａの軸心を回転自在に貫通する中央支軸２４ｃの下端と下端にそれぞれ固定される伝動プーリ９０，９１とを具備する。そして、各プーリ７８，７９，９０，９１，８０，８１間にワイヤ等の無端巻掛け部材８２，９２，９３，８４が順に掛け渡される。

これにより、術者が手６２で操縦部４における他のレバー４ｂを持ってプーリ８１にｚ軸の回りに捩り運動を与えると、この捩り運動が無端巻掛け部材８４，９３，９２，８２及び各種プーリ８１，８０，９１，９０，７９を介して基端部７のプーリ７８へと伝達される。その結果、手術具５が捩り運動を行い、先端部９が術者の意図する角度だけシャフト８の軸を中心に回転する。

なお、図９は図８に示した伝動機構の変形例を示し、この変形例では水平リンク６６ａ，６６ｂが内側の支軸２４ａに連結され、操縦部４と基端部７に点対称運動を伝えるためのプーリ５７，５９が外側の支軸２４ｂに固定される。

その他、実施の形態７において他の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して示すこととし、重複した説明を省略する。

本発明は上述したように構成されるが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内において種々変更可能である。例えば、手術具は多自由度のマニピュレータの他、鉗子、内視鏡、電気メス等であってもよい。

本発明の実施の形態１に係る内視鏡下手術具の操作装置の概略を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る内視鏡下手術具の操作装置の概略を示すスケルトン図である。 本発明の実施の形態３に係る内視鏡下手術具の操作装置の概略を示すスケルトン図である。 本発明の実施の形態４に係る内視鏡下手術具の操作装置の概略を示すスケルトン図である。 本発明の実施の形態５に係る内視鏡下手術具の操作装置の概略を示すスケルトン図である。 本発明の実施の形態６に係る内視鏡下手術具の操作装置の概略を示す平面図である。 本発明の実施の形態７に係る内視鏡下手術具の操作装置の概略を示す斜視図である。 図７に示す内視鏡下手術具の操作装置のリンクに沿った垂直断面図である。 図８に示す内視鏡下手術具の操作装置の変形例における垂直断面図である。 従来の内視鏡下外科手術を示す説明図である。 従来の外科手術用ロボットシステムを示す説明図である。 従来の内視鏡下手術具操作装置の一例を示す説明図である。 従来の内視鏡下手術具操作装置の他の例を示す説明図である。

符号の説明

４：操縦部
５：手術具
７：基端部
８：シャフト
１６，１７，６６ａ，６６ｂ：リンク
２４ａ，２４ｂ：支軸
２６：軸受
２７：水平アーム
５０：体表面
５７，５９：プーリ
８６，８５：中間プーリ

Claims (9)

1. 体表面の穴を通して体腔内に挿入された手術具のシャフトに略垂直な面を水平面とし、術者が持つ操縦部の、この水平面上での動きを、上記シャフトの体腔外の基端部に、逆方向の動きとして伝達し、上記操縦部の上記水平面に垂直な方向の動きを上記基端部に同方向の動きとして伝達するように、各種機械要素を組み合わせることにより構成された内視鏡下手術具の操作装置において、上記操縦部の上記水平面上での動きを上記基端部に逆方向の動きとして伝達する部分が、対称運動機構として構成され、上記操縦部の垂直方向の動きを上記基端部に同方向の動きとして伝達する部分が、上記対称運動機構から分離された別個の直線運動機構として構成されたことを特徴とする内視鏡下手術具の操作装置。
2. 請求項１に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、操縦部の水平面上での動きを基端部に逆方向の動きとして伝達する部分が、対称運動機構として水平面上に展開配置されたことを特徴とする内視鏡下手術具の操作装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、対称運動機構がリンク機構であることを特徴とする内視鏡下手術具の操作装置。
4. 請求項３に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、リンク機構がパンタグラフであり、操縦部の動きを基端部に拡大又は縮小して伝達するようにしたことを特徴とする内視鏡下手術具の操作装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、対称運動機構が巻掛け伝動機構であり、一方のプーリに操縦部が連結され、他方のプーリに基端部が連結されたことを特徴とする内視鏡下手術具の操作装置。
6. 請求項３又は請求項４に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、リンク機構の対称軸又は対称の中心を通る二本のリンクが対称軸又は対称の中心を境に操縦部側と基端部側とに分断され、対称軸又は対称の中心には内外二重の支軸が設けられ、分断された一方のリンクが一方の支軸の上下に段違いに連結され、分断された他方のリンクが他方の支軸の上下に段違いに連結され、外側の支軸が軸受を介して直線運動機構の水平アームに連結されることにより、上記操縦部と上記基端部とが上記対称軸又は対称の中心を反対側に越えることができるようにしたことを特徴とする内視鏡下手術具の操作装置。
7. 請求項５に記載の内視鏡下手術具の操作装置において、巻掛け伝動機構の対称軸又は対称の中心を通り両端にプーリが軸支されたリンクが対称軸又は対称の中心を境に操縦部側と基端部側とに分断され、対称軸又は対称の中心には内外二重の支軸が設けられ、上記分断されたリンクが一方の支軸の上下に段違いに連結され、他方の支軸の上下には上記両端のプーリと結ばれる中間プーリがそれぞれ固定され、上記外側の支軸が軸受を介して直線運動機構の水平アームに連結されることにより、上記操縦部と上記基端部とが上記対称軸又は対称の中心を反対側に越えることができるようにしたことを特徴とする内視鏡下手術具の操作装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の内視鏡下手術具の操作装置において、操縦部における捩り運動を基端部へと伝達して手術具に捩り運動をさせる捩り伝動機構が対称運動機構に付設されたことを特徴とする内視鏡下手術具の操作装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の内視鏡下手術具の操作装置において、手術具が多自由度のマニピュレータであることを特徴とする内視鏡下手術具の操作装置。

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