JP2019092533A - アダプタおよび医療用マニピュレータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】術具交換の容易性を高めるとともに、係合の確実性を高めやすいアダプタおよび医療用マニピュレータシステムを提供する。【解決手段】動力部１０と術具２０の間に配置される筺体３１と、筺体３１に配置されるものであって、動力部１０の駆動部１１、および、術具２０の従動部２１に対して係合離脱可能であって駆動部１１の動きを従動部２１に伝達可能とする伝達部４１と、筺体３１に対して相対移動可能に配置された操作部６１と、操作部６１の相対移動を術具２０に対して接近離間する方向に変換して伝達部４１に伝える変換部５１と、が設けられていることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、アダプタおよび医療用マニピュレータシステムに関する。

マスタースレーブ型の手術ロボットにおいては、安全性向上や医師の操作習得時間の短縮が求められている。そのために、ロボット鉗子（術具）にはたらく外力を高精度に推定し、隔離された場所でロボットを操作する術者に推定した外力を伝える技術が要望されている（例えば、特許文献１参照。）。

高精度な外力推定を行うためには、手術ロボットにおける機構的なガタを可能な限り小さくすることが求められる。特に、患者の体内で操作される術具と術具に動力を供給する動力部の間のガタを小さくすることが求められる。

このように上記ガタを可能な限り小さくすることで、術者が術具を意図するように正確に動かすことが可能になる。そのため、力覚推定を行わない場合でも安全性の向上につなげることが可能となる。

特許第５８０７９７４号公報

上述の特許文献１に記載された外科手術アダプタでは、外科手術器具（術具）を装着する際に、動力を術具に伝達する機構部の係合をバネ反力により行う構成となっている。

上記構成においてはバネ反力による確実な係合を行うために係合部にガタ（言い換えると隙間）を意図的に設ける必要があり、ガタの発生を抑えることが出来ず、安全性の向上、高精度な力覚推定の妨げになるという問題があった。

また、ロボット鉗子を安全に運用するためには、上記機構部の係合が正常に行われたかどうかの検出が必要となり、センサやスイッチ等のシステムにより機構や配線が煩雑になるという問題もあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、術具交換の容易性を高めるとともに、係合の確実性を高めやすくすることができるアダプタおよび医療用マニピュレータシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様に係るアダプタは、動力部と術具の間に配置される筺体と、前記筺体に配置されるものであって、前記動力部の駆動部、および、前記術具の従動部に対して係合離脱可能であって前記駆動部の動きを前記従動部に伝達可能とする伝達部と、前記筺体に対して相対移動可能に配置された操作部と、前記操作部の相対移動を前記術具に対して接近離間する方向に変換して前記伝達部に伝える変換部と、が設けられていることを特徴とする。

本発明の第２の態様に係る医療用マニピュレータシステムは、駆動部の移動により動力を伝達する動力部と、前記動力部から伝達される駆動力により駆動される術具と、上記本発明の第１の態様に係るアダプタと、が設けられていることを特徴とする。

本発明の第１の態様に係るアダプタおよび第２の態様に係る医療用マニピュレータシステムによれば、操作部における相対移動の方向を変換部によって変換することにより、伝達部が術具に対して接近離間する方向に移動する。そのため、操作部を筺体に対して相対移動させることにより、伝達部が術具に対して接近離間する方向に移動して駆動部および従動部と係合する。

バネ反力を用いて伝達部を駆動部および従動部と係合させる場合と比較して、ガタ（隙間）を設ける必要性を低減することが可能となる。さらに、筺体に対する操作部の相対姿勢によって、伝達部と駆動部および従動部との係合状態を把握することができる。そのため、当該係合が正常に行われているかの検出が容易となる。

上記発明の第１の態様において前記変換部には、前記筺体に沿って延びる板状の部材であるとともに前記伝達部を保持し、前記操作部の動きに応じて前記筺体に対して相対移動する保持部と、前記保持部の相対移動を、前記術具に対して接近離間する方向に規制する規制部と、が設けられていることが好ましい。

このように変換部に保持部および規制部を設けることにより、保持部の筺体に対する相対移動を、伝達部が術具に接近離間する方向に変換しやすくなる。保持部は伝達部を保持するものであるため、伝達部は保持部とともに術具に接近離間する方向へ移動する。そのため、伝達部は、駆動部および従動部と係合離脱可能となる。

上記発明の第１の態様において前記筺体における前記術具と対向する面には、前記術具と係合される係合部が設けられている構成を有することが好ましい。

このように係合部を設けて、術具と筺体とを係合させることにより、術具と筺体との間の相対的な位置関係を所定の位置関係に保ち易くなる。また、係合により術具と筺体が離間しにくくなる。

上記構成において前記筺体には、前記係合部と係合された前記術具における前記筺体に対する相対的な移動を規制する固定部が設けられていることが好ましい。

このように固定部を設けることにより、係合部のみが設けられた場合と比較して、更に術具と筺体との間の相対的な位置関係を所定の位置関係に保ち易くなる。また、係合により術具と筺体が更に離間しにくくなる。

上記発明の第１の態様においては、前記伝達部と前記駆動部との間の係合状態、および、前記伝達部と前記従動部との間の係合状態を維持する維持部が設けられていることが好ましい。

このように維持部を設けることにより、維持部が設けられていない場合と比較して、伝達部と駆動部との間の係合状態が維持されるとともに、伝達部と従動部との間の係合状態が維持されやすくなる。そのため、駆動部から従動部へ駆動力が確実に伝達されやすくなる。

上記発明の第１の態様においては、前記筺体に設けられるものであって、前記術具が配置される清潔領域と、前記動力部が配置される不潔領域と、の間を区画するドレープが設けられていることが好ましい。

このようにドレープを設けることにより、例えば、動力部にアダプタを取りつけた状態で、術具をアダプタから着脱することが可能となる。術具をアダプタから着脱する際に、清潔領域に動力部が晒されることを防ぎやすい。

本発明のアダプタおよび医療用マニピュレータシステムによれば、操作部における相対移動の方向を変換部によって変換し、伝達部が術具に対して接近離間する方向に移動させることにより、術具交換の容易性を高めるとともに、係合の確実性を高めやすくするという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの構成を説明する模式図である。 図１のアダプタの動作を説明する模式図である。 図２のアダプタの動作を説明する部分断面視図である。 図２のアダプタの動作を説明する部分断面視図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの構成を説明する部分断面視図である。 図５のアダプタにおける維持部の動作を説明する部分断面視図である。 本発明の第２の実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの構成を説明する模式図である。 図７のアダプタの動作を説明する模式図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係る医療用マニピュレータシステムの構成を説明する部分断面視図である。 図９のアダプタの動作を説明する部分断面視図である。 図９のアダプタの構成を説明する上面視図である。 図１１における操作側維持部および筺体側係止部の係止状態を説明する部分断面視図である。 図１１における操作側維持部および筺体側係止部の係止状態を説明する部分断面視図である。 本発明の第３の実施形態に係る医療用マニピュレータシステムの構成を説明する部分断面視図である。 図１４のアダプタの動作を説明する部分断面視図である。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る医療用マニピュレータシステム１及びアダプタ３０について、図１から図４を参照しながら説明する。本実施形態の医療用マニピュレータシステム１は、マスタースレーブ型の手術ロボットに用いられるものであって鉗子などの術具２０の操作に用いられるシステムである。なお、医療用マニピュレータシステム１の操作対象である術具は上述の鉗子に限定されるものではなく、その他の種々の術具であってもよい。

医療用マニピュレータシステム１には、図１および図２に示すように、動力を発生させる動力部１０と、伝達される駆動力により駆動される術具２０と、動力部１０および術具２０の間に配置されるアダプタ３０と、が主に設けられている。動力部１０、術具２０およびアダプタ３０は、例えば、医療用マニピュレータシステム１のアーム（図示せず。）に配置されるものである。

動力部１０は、術具２０を操作するのに用いられる駆動力を発生させるものである。動力部１０には、動力の伝達に用いられる駆動部１１が設けられている。駆動部１１は、図１および図２に示すＺ軸方向に沿って往復移動することにより動力を伝達する棒状に形成された部材である。

駆動部１１の端部１２には、アダプタ３０および術具２０に向かって（Ｙ軸の正方向に向かって）棒状にのびる駆動凸部１３が設けられている。本実施形態では、一対の駆動凸部１３がＺ軸方向に沿って間隔をあけて配置されている例に適用して説明する。

本実施形態では、動力部１０が外部から空気などの気体や液体などの流体の供給を受けて駆動力を発生させるものである例に適用して説明する。なお、動力部１０は電動機などの電力の供給を受けて駆動力を発生させるものであってもよい。

術具２０は、例えば、外科手術に用いられる鉗子であり、図１および図２では、Ｚ軸方向に沿って延びて配置されている。当該鉗子は、駆動部１１から伝達される駆動力により先端（Ｚ軸の正方向の端部）に設けられた把持部（図示せず。）が開閉され、屈曲部（図示せず。）が屈曲されるものである。術具２０におけるアダプタ３０が配置される面には、駆動力が伝達される従動部２１が設けられている。

従動部２１は、術具２０に対してＺ軸に沿う方向へ相対的に直線移動可能に配置されている。また従動部２１は、術具２０におけるアダプタ３０が配置される面から、アダプタ３０および動力部１０に向かって（Ｙ軸の負方向に向かって）突出する凸部を有している。従動部２１の凸部におけるＺ軸に沿う方向の寸法は、一対の駆動凸部１３の間隔よりも小さく設定されている。

アダプタ３０は、動力部１０と術具２０の間に配置されるものである。アダプタ３０には、図１から４に示すように、筺体３１と、伝達部４１と、変換部５１と、操作部６１と、ドレープ７１と、が主に設けられている。

筺体３１は、アダプタ３０の外形を構成するものであり、本実施形態では筺体３１が直方体状の形状を有している例に適用して説明する。筺体３１は、一方の面（Ｙ軸の負側の面）に動力部１０に取り付けられるものであるとともに、一方の面とは反対側の他方の面（Ｙ軸の正側の面）で術具２０を保持するものである。筺体３１の内部には、伝達部４１や保持部５２などが筺体３１に対して相対移動可能に配置されている。

筺体３１におけるＺ軸方向に延びる一対の側面には、後述する規制部５３が挿通される４つのガイド溝３２が設けられている。またガイド溝３２は、規制部５３と対応した位置に形成されている。

ガイド溝３２には、Ｚ軸に沿う方向に延びる直線部３２ａと、Ｚ軸の負の方向に向かってＹ軸の正の方向に延びる傾斜部３２ｂとが設けられている。また、直線部３２ａはＺ軸の正側に配置され、傾斜部３２ｂはＺ軸の負側に配置され、両者は一体に形成されている。

筺体３１における操作部６１の操作凸部６３と対向する位置には、操作凸部６３が挿通される貫通孔３３が設けられている。貫通孔３３は、操作凸部６３の動きに対応した円弧状に延びて形成される長孔である。

筺体３１における術具２０と対向する面（Ｙ軸の正側の面）の操作部６１と反対側の端部（Ｚ軸の正側の端部）には、係合部３５が設けられている。係合部３５は、筺体３１からＹ軸の正方向に突出して設けられた部分であり、筺体３１に配置される術具２０と係合されるものである。

伝達部４１は、筺体３１の内部に配置されるものであり、筺体３１に対してＺ軸に沿う方向およびＹ軸に沿う方向へ相対移動可能に配置されるものである。また伝達部４１は、駆動部１１および従動部２１に対して係合離脱可能なものであり、駆動部１１の動きを従動部２１に伝達可能とするものである。

具体的には、伝達部４１における駆動部１１と対向する領域には、伝達部４１がＹ軸に沿う方向に移動することにより、一対の駆動凸部１３のそれぞれが挿入離脱される一対の駆動穴部（図示せず。）が設けられている。当該駆動穴部に駆動凸部１３が挿入された状態では、駆動部１１におけるＺ軸に沿う方向の移動が伝達部４１に伝えられる。

伝達部４１における従動部２１と対向する領域には、伝達部４１がＹ軸に沿う方向に移動することにより、従動部２１の凸部が係合離脱される従動凹部４２が設けられている。従動凹部４２に従動部２１の凸部が係合された状態では、伝達部４１におけるＺ軸に沿う方向の移動が従動部に伝えられる。

変換部５１は、操作部６１の相対移動を術具２０に対して接近離間する方向に変換して伝達部４１に伝えるものである。変換部５１には、保持部５２と、規制部５３と、変換溝５４と、が主に設けられている。

保持部５２は、筺体３１の内部に配置される筺体３１に沿って延びる矩形板状の部材であり、伝達部４１を保持するものである。また保持部５２は、操作部６１の動きに応じて筺体３１に対して相対移動、具体的には、Ｚ軸に沿う方向およびＹ軸に沿う方向に相対移動するものである。

規制部５３は、保持部５２の４つの角の近傍からＸ軸に沿う方向に突出する円柱状の部材である。規制部５３は、筺体３１のガイド溝３２に挿入され、ガイド溝３２に沿って移動することにより、保持部５２の相対移動を術具２０に対して接近離間する方向に規制するものである。

変換溝５４は、保持部５２における操作部６１側、言い換えるとＺ軸の負側に形成されたＹ軸方向に延びる溝である。変換溝５４は、操作部６１の操作凸部６３が挿入される溝である。また、変換溝５４に挿入された操作凸部６３が変換溝５４に沿ってＹ軸方向へ移動可能とするとともに、操作凸部６３におけるＺ軸方向の移動を保持部５２に伝達するものである。

操作部６１は、筺体３１のＺ軸の負側端部から負方向に突出して設けられたＵ字状に形成された部材である。また操作部６１は、筺体３１に対して相対に回動可能に配置されるものであり、相対的な回動により伝達部４１をＹ軸に沿う方向に移動させるものである。

操作部６１におけるＵ字形状における一対の端部（Ｚ軸の正側の端部）には、操作部６１を筺体３１に対して相対的に回動可能に支持する回転軸部６２と、変換溝５４に挿入される操作凸部６３とが設けられている。また、操作部６１におけるＺ軸の負方向の端部（言い換えるとＸ軸方向に延びる部分）は、固定部６４とされている。

ドレープ７１は筺体３１に設けられる膜状の部材である。ドレープ７１は、術具２０が配置される清潔領域ＣＲと、動力部１０が配置される不潔領域ＵＲと、の間を区画するものである。ドレープ７１を構成する材料および形状としては、公知の材料および形状を用いることができ特に限定するものではない。

次に、上記の構成からなる医療用マニピュレータシステム１における取り付け方法について説明する。まず、図３に示すように、動力部１０に対してアダプタ３０が配置される。動力部１０に対してアダプタ３０が配置される際に、駆動部１１の一対の駆動凸部１３が伝達部４１の一対の駆動穴部（図示せず。）に挿入される。

そして配置されたアダプタ３０に対して術具２０が取り付けられる。取り付けの際に、筺体３１の係合部３５に対して、Ｚ軸の負方向側から術具２０が係合される。この係合により、アダプタ３０と術具２０とのＺ軸方向およびＸ軸方向の相対的な位置が定められる。

その後、操作部６１の操作により従動部２１と伝達部４１との係合が行われる。具体的には、操作部６１の固定部６４をＹ軸正方向に移動させる（言い換えると引き上げる）操作を行う。この操作により操作部６１は筺体３１に対して相対的に回動する。

固定部６４は、図４に示すように、術具２０のＺ軸の負側にまで引き上げられる。これにより、術具２０の一部は、係合部３５および固定部６４により挟まれ、Ｚ軸方向へのアダプタ３０に対する相対移動が規制される。

操作部６１の回動に伴い操作凸部６３も回動する。具体的には、操作凸部６３は、回転軸部６２を中心としたＹ軸の負側に凸な円弧を描きながらＺ軸の負側に向かって回動する。操作凸部６３の回動は、変換溝５４を介して変換部５１のＺ軸の負方向への移動として伝達される。

変換部５１がＺ軸の負方向へ移動すると、規制部５３がガイド溝３２の直線部３２ａに位置する間は、変換部５１はＺ軸に沿って負方向へ移動する。その後、規制部５３がガイド溝３２の傾斜部３２ｂに入ると、図４に示すように、変換部５１はＺ軸の負方向へ移動するとともにＹ軸の正方向へ移動する（斜めに移動する）。

変換部５１が術具２０に対して斜めに移動すると、伝達部４１は従動部２１に接近する。この動きにより、伝達部４１の従動凹部４２に従動部２１の凸部が係合され、駆動部１１から伝達部４１を介して従動部２１へ駆動力の伝達が可能となる。

またこの時、伝達部４１および駆動部１１のうち伝達部４１のみがＹ軸の正方向へ移動する。そのため、伝達部４１の一対の駆動穴部から駆動部１１の一対の駆動凸部１３の一部が露出する。

以上により、医療用マニピュレータシステム１におけるアダプタ３０および術具２０の取り付けが完了する。また、アダプタ３０から術具２０の取り外しは、上述の手順を逆に行うことにより行われる。

上記の構成の医療用マニピュレータシステム１およびアダプタ３０によれば、操作部６１における相対的な回動を変換部５１によって変換することにより、伝達部４１が術具２０に対して接近離間する方向に移動する。そのため、操作部６１を筺体３１に対して相対的に回動させることにより、駆動部１１および従動部２１と係合させることが可能となり、術具２０の交換の容易性を高めるとともに、係合の確実性を高めやすくすることができる。

バネ反力を用いて伝達部４１を駆動部１１および従動部２１と係合させる場合と比較して、ガタ（隙間）を設ける必要性を低減することが可能となる。さらに、筺体３１に対する操作部６１の相対的な回動姿勢によって、伝達部４１と駆動部１１および従動部２１との係合状態を把握することができる。そのため、当該係合が正常に行われているかの検出が容易となる。

変換部５１に保持部５２および規制部５３を設けることにより、保持部５２の筺体３１に対する相対的な移動を、伝達部４１が術具２０に接近離間する方向に変換しやすくなる。保持部５２は伝達部４１を保持するものであるため、伝達部４１は保持部５２とともに術具２０に接近離間する方向へ移動する。そのため、伝達部４１は、駆動部１１および従動部２１と係合離脱可能となる。

係合部３５を設けて、術具２０と筺体３１とを係合させることにより、術具２０と筺体３１との間の相対的な位置関係を所定の位置関係に保ち易くなる。また、係合により術具２０と筺体３１が離間しにくくなる。

固定部６４を設けることにより、係合部３５のみが設けられた場合と比較して、更に術具２０と筺体３１との間の相対的な位置関係を所定の位置関係に保ち易くなる。また、係合により術具２０と筺体３１が更に離間しにくくなる。

ドレープ７１を設けることにより、例えば、動力部１０にアダプタ３０を取りつけた状態で、術具２０をアダプタ３０から着脱することが可能となる。術具２０をアダプタ３０から着脱する際に、清潔領域ＣＲに動力部１０が晒されることを防ぎやすい。

〔第１の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の変形例について図５および図６を参照しながら説明する。本変形例の医療用マニピュレータシステムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、術具の構成が異なっている。よって、本変形例においては、図５および図６を用いて術具の構成のみを説明し、その他の構成等の説明を省略する。

本変形例の医療用マニピュレータシステム１Ａには、図５および図６に示すように、動力を発生させる動力部１０と、伝達される駆動力により駆動される術具２０Ａと、動力部１０および術具２０Ａの間に配置されるアダプタ３０と、が主に設けられている。

術具２０Ａは、例えば、外科手術に用いられる鉗子である。術具２０Ａには、従動部２１と、係合部３５と係合された術具２０Ａにおける筺体３１に対する相対的な移動を規制する維持部２２Ａと、が主に設けられている。維持部２２Ａには、ピン部２３Ａと、付勢部２４Ａと、が主に設けられている。

ピン部２３Ａは棒状に形成された部材であり、当接することにより操作部６１の回動を規制するものである。ピン部２３Ａは、術具２０Ａに対してＺ軸に沿う方向に相対移動可能に配置され、ピン部２３ＡのＺ軸の負側の端部は、術具２０Ａの端部よりもＺ軸の負側に突出して配置されている。

付勢部２４Ａは、ピン部２３ＡをＺ軸の負側に向けて付勢する部材である。本実施形態では、付勢部２４Ａがバネである例に適用して説明するが、Ｚ軸の負側に向けて付勢力を与えるものであればよく、バネに限定するものではない。

次に、上記の構成からなる医療用マニピュレータシステム１Ａにおける取り付け方法について説明する。動力部１０に対してアダプタ３０を配置する方法や、アダプタ３０に対して術具２０Ａを取り付ける方法については、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。以下では、係合部３５と係合された術具２０Ａにおける筺体３１に対する相対的な移動を規制する方法について説明する。

動力部１０に配置されたアダプタ３０に対して術具２０Ａが取り付けられた状態では、図５に示すように、操作部６１の固定部６４は、維持部２２Ａにピン部２３ＡよりもＹ軸の負側に配置されている。この状態から、固定部６４を引き上げる操作が行われると、図６に示すように、固定部６４は、ピン部２３ＡよりもＹ軸の正側にまで移動する。

この時、ピン部２３ＡはＺ軸の正側に押し込まれるため、固定部６４は、ピン部２３Ａを超えてＹ軸の正側にまで移動する。押し込まれたピン部２３Ａは、付勢部２４Ａにより押されて再びＺ軸の負側へ突出する。

ピン部２３Ａが術具２０ＡよりもＺ軸の負側へ突出した状態では、ピン部２３Ａと固定部６４が当接し、操作部６１が回動しないように固定される。言い換えると、固定部６４がＹ軸の負側に移動しないように固定される。

操作部６１を回動させる場合には、ピン部２３ＡをＺ軸の正側に押し込みながら操作部６１を回動させる操作を行う。これにより、固定部６４がＹ軸の負側に移動できるようになる。

上記の構成の医療用マニピュレータシステム１Ａによれば、維持部２２Ａを設けることにより、維持部２２Ａが設けられていない場合と比較して、伝達部４１と駆動部１１との間の係合状態が維持されるとともに、伝達部４１と従動部２１との間の係合状態が維持されやすくなる。そのため、駆動部１１から従動部２１へ駆動力が確実に伝達されやすくなる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図７および図８を参照しながら説明する。本実施形態の医療用マニピュレータシステムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、アダプタの構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図７および図８を用いてアダプタの構成を説明し、その他の構成等の説明を省略する。

本実施形態の医療用マニピュレータシステム１Ｂには、図７および図８に示すように、動力を発生させる動力部１０と、伝達される駆動力により駆動される術具２０と、動力部１０および術具２０の間に配置されるアダプタ３０Ｂと、が主に設けられている。

アダプタ３０Ｂは、動力部１０と術具２０の間に配置されるものである。アダプタ３０Ｂには、図７および図８に示すように、筺体３１Ｂと、伝達部４１と、変換部５１Ｂと、操作部６１Ｂと、ドレープ７１と、が主に設けられている。

筺体３１Ｂは、アダプタ３０Ｂの外形を構成するものであり、本実施形態では筺体３１Ｂが直方体状の形状を有している例に適用して説明する。筺体３１Ｂは、一方の面（Ｙ軸の負側の面）に動力部１０に取り付けられるものであるとともに、一方の面とは反対側の他方の面（Ｙ軸の正側の面）で術具２０を保持するものである。筺体３１Ｂの内部には、伝達部４１や保持部５２などが筺体３１Ｂに対して相対移動可能に配置されている。

筺体３１ＢにおけるＺ軸方向に延びる一対の側面には、規制部５３と対応した位置に規制部５３が挿通される４つの第１ガイド溝３２Ｂが設けられている。また第１ガイド溝３２Ｂは、Ｙ軸に沿って延びて、言い換えると、動力部１０や術具２０に接近離間する方向に延びて形成されている。

変換部５１Ｂは、操作部６１Ｂとともに伝達部４１を術具２０に対して接近離間する方向に移動させるものである。変換部５１Ｂには、保持部５２と、規制部５３と、が主に設けられている。

操作部６１Ｂは、Ｕ字状またはＹ字状に形成された部材である。操作部６１Ｂは、筺体３１Ｂの内部にＸ−Ｚ平面に沿って配置されるとともに、筺体３１Ｂおよび変換部５１Ｂに対してＺ軸方向に相対移動可能に配置されている。操作部６１ＢにおけるＺ軸の負方向の端部は、筺体３１Ｂから露出する露出部６２Ｂである。

変換部５１Ｂは、操作部６１ＢにおけるＺ軸の正方向に並行に延びる一対の突出部６３Ｂの間に配置されている。突出部６３Ｂにおける規制部５３と対応した位置には、規制部５３が挿通される４つの第２ガイド溝６４Ｂが設けられている。

第２ガイド溝６４Ｂには、Ｚ軸に沿う方向に延びる直線部６４ａと、Ｚ軸の負の方向に向かってＹ軸の正の方向に延びる傾斜部６４ｂとが設けられている。また、直線部６４ａはＺ軸の正側に配置され、傾斜部６４ｂはＺ軸の負側に配置され、両者は一体に形成されている。

次に、上記の構成からなる医療用マニピュレータシステム１Ｂにおける取り付け方法について説明する。動力部１０に対してアダプタ３０Ｂを配置する方法については、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。以下では、アダプタ３０Ｂに対して術具２０を取り付ける方法について説明する。

動力部１０に配置されたアダプタ３０Ｂに対して術具２０の取り付けが行われる。具体的には、図７に示すように、筺体３１Ｂの係合部３５に対して、Ｚ軸の負方向側から術具２０が係合される。この係合により、アダプタ３０Ｂと術具２０とのＺ軸方向およびＸ軸方向の相対的な位置が定められる。

その後、操作部６１Ｂの操作により従動部２１と伝達部４１との係合が行われる。具体的には、露出部６２ＢをＺ軸の正方向へ押して、筺体３１Ｂおよび変換部５１Ｂに対して操作部６１ＢをＺ軸の正方向へ相対移動させる。

操作部６１ＢのＺ軸の正方向への移動に伴い突出部６３Ｂおよび第２ガイド溝６４ＢもＺ軸の正方向へ移動する。規制部５３は、第２ガイド溝６４Ｂの直線部６４ａを操作部６１Ｂに対して相対的に移動する。

変換部５１Ｂは、規制部５３が第１ガイド溝３２Ｂにも挿入されているので、Ｚ軸に沿う方向への移動は規制されている。そのため、規制部５３が直線部６４ａを移動している間は、筺体３１Ｂに対して相対的に静止している。

操作部６１Ｂが更にＺ軸の正方向へ移動すると、図８に示すように、規制部５３は、第２ガイド溝６４Ｂの傾斜部６４ｂに進入し、傾斜部６４ｂによりＹ軸の正方向へ押し上げられる。つまり、伝達部４１は従動部２１に接近する。この動きにより、伝達部４１の従動凹部４２に従動部２１の凸部が係合され、駆動部１１から伝達部４１を介して従動部２１へ駆動力の伝達が可能となる。

以上により、医療用マニピュレータシステム１Ｂにおけるアダプタ３０Ｂおよび術具２０の取り付けが完了する。また、アダプタ３０Ｂから術具２０の取り外しは、上述の手順を逆に行うことにより行われる。

〔第２の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第２の実施形態の変形例について図９から図１３を参照しながら説明する。本変形例の医療用マニピュレータシステムの基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、操作部の位置を固定する構成が異なっている。よって、本変形例においては、図９から図１３を用いて操作部の位置を固定する構成を説明し、その他の構成等の説明を省略する。

本実施形態の医療用マニピュレータシステム１Ｃには、図９および図１０に示すように、動力を発生させる動力部１０と、伝達される駆動力により駆動される術具２０Ｃと、動力部１０および術具２０の間に配置されるアダプタ３０Ｃと、が主に設けられている。

術具２０Ｃは、例えば、外科手術に用いられる鉗子であり、図９および図１０では、Ｚ軸方向に沿って延びて配置されている。当該鉗子は、駆動部１１から伝達される駆動力により先端（Ｚ軸の正方向の端部）に設けられた把持部（図示せず。）が開閉されるものである。術具２０Ｃにおけるアダプタ３０Ｃが配置される面には、駆動力が伝達される従動部２１と、固定凹部２２Ｃと、が設けられている。固定凹部２２Ｃは、後述するアダプタ３０Ｃの固定凸部５５Ｃが挿入される凹部である。

アダプタ３０Ｃは、動力部１０と術具２０Ｃの間に配置されるものである。アダプタ３０Ｃには、図９から図１１に示すように、筺体３１Ｃと、伝達部４１と、変換部５１Ｃと、操作部６１Ｃと、ドレープ７１と、が主に設けられている。

筺体３１Ｃは、アダプタ３０Ｃの外形を構成するものであり、本実施形態では筺体３１Ｃが直方体状の形状を有している例に適用して説明する。筺体３１Ｃは、一方の面（Ｙ軸の負側の面）に動力部１０に取り付けられるものであるとともに、一方の面とは反対側の他方の面（Ｙ軸の正側の面）で術具２０Ｃを保持するものである。筺体３１Ｃの内部には、伝達部４１や保持部５２などが筺体３１Ｃに対して相対移動可能に配置されている。

筺体３１ＣにおけるＺ軸の負側の端部には、図１１から図１３に示すように、筺体側維持部３４Ｃと、解除部３６Ｃと、が設けられている。筺体側維持部３４Ｃは、後述する操作側維持部６５Ｃとともに、筺体３１Ｃに対する操作部６１Ｃの相対位置を維持させる、言い換えると相対移動を禁止するものである。筺体側維持部３４Ｃには、操作側維持部６５Ｃの爪部６７Ｃが係止離脱可能とされた貫通孔である係止部３５Ｃが設けられている。なお、本実施形態では、係止部３５Ｃが貫通孔である例に適用して説明するが、係止部３５Ｃは貫通孔ではなく凹部であってもよい。

解除部３６Ｃは、筺体側維持部３４Ｃと操作側維持部６５Ｃとの係止を解除する際に用いられるＬ字状に形成されたものである。解除部３６Ｃは、筺体３１ＣにおけるＺ軸に沿って延びる側面のＺ軸の負側の端部に露出して配置されるものである。解除部３６Ｃは、Ｙ軸方向に延びる軸線まわりに筺体３１Ｃに対して相対的にスライド可能に取り付けられている。解除部３６Ｃは、筺体３１Ｃに対してスライドした際に、操作側維持部６５Ｃを押圧する構成を有している。

変換部５１Ｃにおける術具２０Ｃと対向する面であってＺ軸の負側の端部の中央には、術具２０Ｃに向かって突出する固定凸部５５Ｃが設けられている。固定凸部５５Ｃは、術具２０Ｃに設けられた固定凹部２２Ｃと係合離脱可能に構成されたものである。

操作部６１Ｃは、Ｕ字状またはＹ字状に形成された部材である。操作部６１Ｃは、筺体３１Ｃの内部にＸ−Ｚ平面に沿って配置されるとともに、筺体３１Ｃおよび変換部５１Ｃに対してＺ軸方向に相対移動可能に配置されている。

操作部６１ＣにおけるＺ軸の負側の端部における筺体側維持部３４Ｃと対向する位置には、操作側維持部６５Ｃが設けられている。操作側維持部６５Ｃは、Ｚ軸に沿って正方向へ延びる弾性部６６Ｃと、弾性部６６Ｃの正側の端部に設けられた爪部６７Ｃと、が主に設けられている。弾性部６６Ｃは、Ｘ軸方向に弾性変形可能な形状を有している。爪部６７Ｃは、Ｚ軸の負側がＸ軸に沿って延びる壁面を有し、Ｚ軸の正側が傾斜面を有している。

次に、上記の構成からなる医療用マニピュレータシステム１Ｃにおける取り付け方法について説明する。以下では、アダプタ３０Ｃに対して術具２０Ｃを取り付ける方法のうち、第２の実施形態と異なる部分について説明し、共通する部分の説明は省略する。

動力部１０に配置されたアダプタ３０Ｃに対して術具２０Ｃの取り付けが行われた後、操作部６１Ｃの操作により従動部２１と伝達部４１との係合が行われる。具体的には、図９に示すように露出部６２ＢをＺ軸の正方向へ押すことにより、図１０に示すように伝達部４１の従動凹部４２に従動部２１の凸部が係合される。

また、露出部６２ＢをＺ軸の正方向へ押すことにより、保持部５２および固定凸部５５ＣがＹ軸の正側、言い換えると術具２０Ｃ側へ移動する。この移動により固定凸部５５Ｃは、術具２０Ｃの固定凹部２２Ｃと係合する。固定凸部５５Ｃおよび固定凹部２２Ｃの係合と、係合部３５と、によりアダプタ３０Ｃと術具２０ＣはＺ軸方向において固定され相対移動が禁止される。

操作部６１ＣがＺ軸の負側に位置する場合には、図１２に示すように、操作側維持部６５Ｃの爪部６７Ｃは、筺体側維持部３４Ｃの係止部３５Ｃに係合されている。この係止により操作部６１Ｃは、更にＺ軸の負側に相対移動することがない。この状態から、操作部６１Ｃの露出部６２ＢがＺ軸の正方向へ押される。

操作部６１ＣがＺ軸の正方向へ移動すると、爪部６７Ｃの傾斜面に押されて操作側維持部６５Ｃの弾性部６６Ｃが弾性変形して、爪部６７Ｃと係止部３５Ｃとの係合が解除される。爪部６７Ｃは係止部３５Ｃを超えて更にＺ軸の正方向へ移動する。

図１３に示す爪部６７Ｃが係止部３５Ｃを超えた状態は、図１０に示す固定凸部５５Ｃおよび固定凹部２２Ｃが係合した状態に対応する。この時、爪部６７Ｃは筺体側維持部３４Ｃの端部と当接しており、操作部６１ＣはＺ軸の負方向へ相対移動することがない。言い換えると、固定凸部５５Ｃおよび固定凹部２２Ｃの係合が解除されることがない。

固定凸部５５Ｃおよび固定凹部２２Ｃの係合を解除する場合には、解除部３６Ｃを相対的にスライドさせることにより、弾性部６６Ｃを弾性変形させて爪部６７Ｃと筺体側維持部３４Ｃの端部との当接を解除する。併せて、操作部６１Ｃに対してＺ軸の負方向へ付勢するバネ（図示せず。）の付勢力により、操作部６１ＣをＺ軸の負方向へ相対移動させることにより解除が行われる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１４および図１５を参照して説明する。本実施形態の医療用マニピュレータシステムの基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、アダプタの構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１４および図１５を用いてアダプタの構成を説明し、その他の構成等の説明を省略する。

本実施形態の医療用マニピュレータシステム１Ｄには、図１４および図１５に示すように、動力を発生させる動力部１０と、伝達される駆動力により駆動される術具２０と、動力部１０および術具２０の間に配置されるアダプタ３０Ｄと、が主に設けられている。

アダプタ３０Ｄは、動力部１０と術具２０の間に配置されるものである。アダプタ３０Ｄには、図１４および図１５に示すように、筺体３１Ｄと、伝達部４１と、変換部５１Ｄと、操作部６１Ｄと、ドレープ７１と、が主に設けられている。

筺体３１Ｄは、アダプタ３０Ｄの外形を構成するものであり、本実施形態では筺体３１Ｄが直方体状の形状を有している例に適用して説明する。筺体３１Ｄは、一方の面（Ｙ軸の負側の面）に動力部１０に取り付けられるものであるとともに、一方の面とは反対側の他方の面（Ｙ軸の正側の面）で術具２０を保持するものである。筺体３１Ｄの内部には、伝達部４１や保持部５２などが筺体３１Ｄに対して相対移動可能に配置されている。

筺体３１ＤにおけるＺ軸方向に延びる一対の側面であって、保持部５２と対向する内面には２つの第１ガイド部３２Ｄと、２つの第２ガイド部３３Ｄと、設けられている。第１ガイド部３２ＤはＺ軸の正側に配置され、第２ガイド部３３ＤはＺ軸の負側に配置されている。

第１ガイド部３２Ｄは直線状に延びた板状の部材である。第１ガイド部３２Ｄの一方の端部は、筺体３１Ｄの側面の内側に回動可能に配置され、他方の端部は保持部５２に対して回動可能に配置されている。

第２ガイド部３３Ｄは中央で折れ曲がるＬ字状に延びた板状の部材である。第２ガイド部３３Ｄの折れ曲がり部分は筺体３１Ｄの側面の内側に回動可能に配置され、他方の端部は保持部５２に対して回動可能に配置されている。

変換部５１Ｄは保持部５２を有するものである。保持部５２におけるＺ軸の正側におけるＸ軸の正側および負側の端部には、第１ガイド部３２Ｄが回動可能に配置されている。保持部５２におけるＺ軸の負側におけるＸ軸の正側および負側の端部には、第２ガイド部３３Ｄが回動可能に配置されている。

操作部６１Ｄは、筺体３１ＤのＺ軸の負側端部から負方向に突出して設けられた部材である。また操作部６１Ｄは、筺体３１Ｄに対して相対に回動可能に配置されるものであり、相対的な回動により伝達部４１をＹ軸に沿う方向に移動させるものである。

操作部６１Ｄには、操作部６１Ｄの側方に突出して設けられた固定凸部６５Ｄと、筺体３１Ｄおよび操作部６１Ｄに対して相対的に回動可能に配置された棒状に形成された解除部６６Ｄと、が設けられている。

固定凸部６５Ｄは、Ｚ軸の負側に延びて配置されている操作部６１ＤにおけるＹ軸の正側の側面に設けられている。解除部６６Ｄは回動軸が操作部６１Ｄと共用している。また、解除部６６Ｄは、回動軸からＺ軸の正側および負側の両方向に延びて配置されている。

次に、上記の構成からなる医療用マニピュレータシステム１Ｄにおける取り付け方法について説明する。動力部１０に対してアダプタ３０Ｄを配置する方法については、第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。以下では、アダプタ３０Ｄに対して術具２０を取り付ける方法について説明する。

動力部１０に配置されたアダプタ３０Ｄに対して術具２０の取り付けが行われる。具体的には、図１４に示すように、筺体３１Ｄの係合部３５に対して、Ｚ軸の負方向側から術具２０が係合される。この係合により、アダプタ３０Ｄと術具２０とのＺ軸方向およびＸ軸方向の相対的な位置が定められる。

その後、操作部６１Ｄの操作により従動部２１と伝達部４１との係合が行われる。具体的には、Ｚ軸の負側に延びて配置されている操作部６１Ｄにおいて、Ｚ軸の負側の端部をＹ軸の正側に回動させる操作を行う。操作部６１Ｄの端部は、図１５に示すように、術具２０の端部に当接するまで回動される。

術具２０は、Ｚ軸の正側が係合部３５に係合され、Ｚ軸の負側が操作部６１Ｄの端部と当接する。そのため、術具２０はアダプタ３０Ｄに対してＺ軸に沿う方向への相対移動を行うことがない。

操作部６１Ｄが回動されると、操作部６１Ｄの固定凸部６５Ｄが第２ガイド部３３ＤにおけるＺ軸の負側の端部と当接して、第２ガイド部３３Ｄの当該端部をＹ軸の負方向へ押し下げる。当該端部を押し下げられた第２ガイド部３３Ｄは、回動軸を中心として回動してＺ軸の正側の端部がＹ軸の正方向へ移動する。この時、第２ガイド部３３Ｄに押されることにより、解除部６６Ｄも回動する。

第２ガイド部３３Ｄの回動により、保持部５２および伝達部４１はＹ軸の正方向へ移動する。言い換えると、術具２０に近づく方向へ移動する。この時、第１ガイド部３２Ｄは、保持部５２の移動に伴い回動する。この動きにより、伝達部４１の従動凹部４２に従動部２１の凸部が係合され、駆動部１１から伝達部４１を介して従動部２１へ駆動力の伝達が可能となる。

従動凹部４２と従動部２１の凸部との係合を解除する場合には、操作部６１Ｄを図１５に示す姿勢から、図１４に示す姿勢にまで回動させる操作を行う。操作部６１Ｄが図１４に示す姿勢にまで回動されると、解除部６６ＤにおけるＺ軸の負側の端部がＹ軸の負方向へ押し下げられて回動する。

この回動により解除部６６ＤにおけるＺ軸の正側の端部は、Ｙ軸の正方向へ移動し、第２ガイド部３３ＤのＺ軸の負側の端部をＹ軸の正方向へ押し上げ、第２ガイド部３３Ｄは回動する。この回動により、第２ガイド部３３ＤのＺ軸の正側の端部はＹ軸の負方向へ移動する。

この移動に伴い、保持部５２および伝達部４１はＹ軸の負方向へ移動する。言い換えると、術具２０から離れる方向へ移動する。その結果、従動凹部４２と従動部２１の凸部との係合が解除される。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明を上記の実施形態に適用したものに限られることなく、これらの実施形態を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定するものではない。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…医療用マニピュレータシステム、１０…動力部、１１…駆動部、２０，２０Ａ，２０Ｃ…術具、２１…従動部、２２Ａ…維持部、３０，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ…アダプタ、３１，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ…筺体、３５…係合部、４１…伝達部、５１，５１Ｂ，５１Ｄ…変換部、５２…保持部、５３…規制部、６１，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ…操作部、６４…固定部、７１…ドレープ、ＣＲ…清潔領域、ＵＲ…不潔領域

Claims (7)

1. 動力部と術具の間に配置される筺体と、
   前記筺体に配置されるものであって、前記動力部の駆動部、および、前記術具の従動部に対して係合離脱可能であって前記駆動部の動きを前記従動部に伝達可能とする伝達部と、
   前記筺体に対して相対移動可能に配置された操作部と、
   前記操作部の相対移動を前記術具に対して接近離間する方向に変換して前記伝達部に伝える変換部と、
   が設けられていることを特徴とするアダプタ。
2. 前記変換部には、前記筺体に沿って延びる板状の部材であるとともに前記伝達部を保持し、前記操作部の動きに応じて前記筺体に対して相対移動する保持部と、
   前記保持部の相対移動を、前記術具に対して接近離間する方向に規制する規制部と、が設けられていることを特徴とする請求項１記載のアダプタ。
3. 前記筺体における前記術具と対向する面には、前記術具と係合される係合部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のアダプタ。
4. 前記筺体には、前記係合部と係合された前記術具における前記筺体に対する相対的な移動を規制する固定部が設けられていることを特徴とする請求項３記載のアダプタ。
5. 前記伝達部と前記駆動部との間の係合状態、および、前記伝達部と前記従動部との間の係合状態を維持する維持部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のアダプタ。
6. 前記筺体に設けられるものであって、前記術具が配置される清潔領域と、前記動力部が配置される不潔領域と、の間を区画するドレープが設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のアダプタ。
7. 駆動部の移動により動力を伝達する動力部と、
   前記動力部から伝達される駆動力により駆動される術具と、
   請求項１から６のいずれかに記載のアダプタと、
   が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システム。

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