JP6867472B2 - 手術システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の手術器具の可撓性のシャフトが挿入される集束管を把持する把持部を備えた手術システムに関する。

近年、内視鏡手術などの分野においてロボット手術システムが用いられている。ロボット手術システムにおける医療用処置具では、たとえば、ジョーなどを有するエンドエフェクタにワイヤ等の細長要素を係合させる。そして、歯車などで構成された駆動機構の駆動により細長要素の引き込み、または送り出しを行うことにより、エンドエフェクタを駆動させる。

また、このような医療用処置具を安定的に保持および固定するために、位置決め機構が用いられている。たとえば、特許文献１には、医療用処置具の位置決め装置であって、医療用処置具を把持して、当該医療用処置具の挿入位置および向きを調整することのできる装置が記載されている。

特表２０１６−５２８９４６号公報 国際公開第２０１７／００６３７４号

しかしながら、特許文献１に記載の装置のように、医療用処置具の位置および向きを調整することのできる機構を備える場合、装置全体が大型になる傾向があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、複数の手術器具の位置および向きを調整することのできる小型の手術システムを提供することである。

上記目的を達成するための本発明のある局面に係る手術システムは、細長に形成され可撓性を有する第１シャフト、前記第１シャフトの先端側に設けられた第１エンドエフェクタ、および前記第１シャフトの基端部側に設けられ、前記第１エンドエフェクタを駆動するための第１駆動機構を含む第１手術器具と、細長に形成され可撓性を有する第２シャフト、前記第２シャフトの先端側に設けられた第２エンドエフェクタ、および前記第２シャフトの基端部側に設けられ、前記第２エンドエフェクタを駆動するための第２駆動機構を含む第２手術器具と、患者に挿入されるように構成され、内部に前記第１シャフトおよび前記第２シャフトが挿入される集束管と、前記集束管を把持するように構成された把持部と、前記第１手術器具および前記第２手術器具における各々の一部を取り付けるように構成されたベース部と、前記ベース部の高さを変更可能な上下運動機構と、前記上下運動機構に連動して、前記ベース部の角度を変更可能な角度変更機構とを備える。

本発明によれば、複数の手術器具の位置および向きを調整することのできる小型の手術システムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る手術システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る医療用処置具の構成を示す斜視図である。 集束管の内部に案内管が挿入されている状態を示す斜視図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を示す断面斜視図である。 本発明の実施の形態に係る案内管の構成を示す斜視図である。 図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る手術器具の概略構成を示す図である。 図７に示す手術器具における先端部の構成を示す図である。 図８に示す手首部の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る把持機構の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る把持機構の動きを説明する図である。 図１０に示す把持機構における角度変更機構の詳細な構成を示す拡大斜視図である。 図１０に示す把持機構における角度変更機構の詳細な構成を示す側面図である。 図１０に示す把持機構における角度変更機構の動作を説明するための側面図である。 図１０に示す上下運動機構の一部の詳細な構成を示す平面図である。 図１０に示す上下運動機構の動作を説明するための図である。 図１６に示す上下運動機構における第３腕部の詳細な構成を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る把持機構の変形例の構成を示す図である。

＜手術システム＞
図１は、本発明の実施の形態に係る手術システムの構成を示す図である。

図１を参照して、手術システム２０１は、医療用処置具１０１と、制御器４と、指令入力部５と、把持機構３０１とを備える。術者Ｗが、医療用処置具１０１を遠隔操作することにより、内視鏡手術などを行うことができる。

医療用処置具１０１は、たとえば、１または複数の手術器具１と、１または複数の内視鏡８と、手術器具１および内視鏡８の先端が挿入される１または複数の案内管（挿入管）１１と、１または複数の案内管１１が挿入される集束管（挿入管）１２とを含む。手術器具１および内視鏡８は、たとえば治療台７に取り付けられた把持機構３０１に支持される。

手術器具１、内視鏡８、案内管１１および指令入力部５は、制御器４に電気的に接続される。指令入力部５は、術者Ｗにより操作されると、制御器４を介して手術器具１、内視鏡８および案内管１１に動作指令を与える。これにより、術者Ｗは、手術器具１、内視鏡８および案内管１１を遠隔操作することができる。

＜医療用処置具＞
図２は、本発明の実施の形態に係る医療用処置具の構成を示す斜視図である。図２では、医療用処置具１０１の一部が患者の体内に挿入された状態であって、医療用処置具１０１を透視した状態を示している。患者の体表を二点鎖線で示し、患者の体表に形成された切開部Ｘを実線で示している。

図２を参照して、手術器具１は、細長に形成された可撓性シャフト２と、可撓性シャフト２の先端に設けられた先端部２０とを有する。図２では、可撓性シャフト２の一部および先端部２０は、案内管１１を挿通し、案内管１１から露出している。

また、内視鏡８は、細長に形成された可撓性シャフト２と、可撓性シャフト２の先端に設けられたカメラ８１とを有する。図２では、可撓性シャフト２の一部およびカメラ８１は、案内管１１を挿通し、案内管１１から露出している。

案内管１１は、たとえば、ポリプロピレン、塩化ビニル等の軟性プラスチックにより形成されている。また、案内管１１は、図示しないワイヤ部材と、ワイヤ部材を動作させる案内管屈曲調整機構１０３とを有する。

案内管屈曲調整機構１０３は、たとえば、人手でワイヤ部材の引っ張り量を調整し、さらに、ねじ止めを行うことにより当該ワイヤ部材の動きを固定したり、ワイヤ部材が係合された図示しないモータおよび歯車を用いて電動でワイヤ部材の引っ張り量を調整したりする機構である。このように、ワイヤ部材の引っ張り量を調整することにより、案内管１１における屈曲部３１が屈曲する。

集束管１２は、たとえば、ポリプロピレン、塩化ビニル等の軟性プラスチックにより形成されている。集束管１２は、その内径が案内管１１の外径よりも大きい筒形状であり、可撓性を有する。

集束管１２は、たとえば腹腔鏡内手術が行われる場合、患者の体表に形成された切開部Ｘから体腔へ挿入される。なお、集束管１２は、切開部Ｘから挿入される代わりに、口腔などの自然孔から患者の体内へ挿入されてもよい。すなわち、医療用処置具１０１は、腹腔鏡手術に限らず、自然開口部越経管腔的内視鏡手術などに用いられてもよい。

また、集束管１２は、たとえば、自己の基端側、すなわち体表に挿入されない側の外壁を把持機構３０１により把持されることにより、位置および向きが固定される。

腹腔鏡手術の場合、たとえば、集束管１２は、患者の体表に形成された切開部Ｘから体腔へ挿入されるため、口腔などの自然孔から挿入される場合と比較して、位置および向きが固定されにくい。このため、集束管１２を上記のように把持する把持機構３０１は、腹腔鏡手術に用いられる医療用処置具を把持する場合に特に有用である。

図３は、集束管の内部に案内管が挿入されている状態を示す斜視図である。図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を示す断面斜視図である。

図３および図４を参照して、集束管１２は、案内管１１の挿入を案内する１または複数のガイド部２１を有する。ガイド部２１は、たとえば、集束管１２の内壁において集束管１２の軸方向に延設された蟻溝であって、図４に示すように、集束管１２の内周面から外周面へ向かう方向へ徐々に広がった略台形の断面形状を有する。

なお、上述のとおり、集束管１２は可撓性を有し、適当な角度に屈曲させて体腔へ挿入することができる。

図５は、本発明の実施の形態に係る案内管の構成を示す斜視図である。

図５を参照して、案内管１１は、可撓性を有する軸部３０と、屈曲部３１と、案内管先端部３２と、案内管基端部３３とを含む。また、案内管１１は、軸部３０の外周面において、案内管１１の軸方向に断続的に延設された係合部３４を含む。

図３および図４に示す集束管１２の内部に案内管１１が挿入された状態において、少なくとも屈曲部３１の一部および案内管先端部３２が集束管１２から露出する。

図６は、図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った断面を示す断面図である。

図６を参照して、係合部３４は、たとえば、案内管１１の内周面から外周面へ向かう方向へ徐々に広がった略台形の断面形状を有する。

係合部３４は、図３および図４に示す集束管１２の内部に案内管１１が挿入される際、集束管１２におけるガイド部２１に摺動可能に係合される。これにより、集束管１２の内部に案内管１１が挿入された状態において、医療用処置具１０１の位置または向きが変更された場合であっても、案内管１１と集束管１２との位置関係を保つことができる。

また、上述のとおり、係合部３４が、案内管１１の軸方向に断続的に延設されている構成により、屈曲した集束管１２に対して案内管１１を容易に挿抜することができる。なお、係合部３４は、軸部３０の軸方向に連続的に設けられてもよい。

また、図５に示すように、案内管１１を操作する操作要素として、ワイヤ部材５１ａ，５１ｂが設けられている。ワイヤ部材５１ａは、係合部３４の内部を挿通し、第１端側が案内管先端部３２に固定されている。また、ワイヤ部材５１ｂは、軸部３０の内部を挿通し、第１端側が案内管先端部３２に固定されている。そして、案内管屈曲調整機構１０３が、ワイヤ部材５１ａの第２端側、またはワイヤ部材５１ｂの第２端側の引き込み、または送り出しを行うことにより、屈曲部３１を屈曲させる。

なお、医療用処置具１０１の位置または角度の調整時において集束管１２と案内管１１との位置関係を正確に維持することを要しないような場合、集束管１２は、上記のようなガイド部２１を有していなくてもよく、また、案内管１１は、上記のような係合部３４を有していなくてもよい。

また、再び図５を参照して、案内管１１を操作する操作要素として、ワイヤ部材５１ａ，５１ｂが設けられているが、ワイヤ部材５１ａ，５１ｂの代わりに、たとえば、屈曲可能に連結された複数のロッド、複数の平板、またはロッドと平板との組み合わせが用いられてもよい。

また、上記操作要素として、ワイヤ部材５１ａと、複数のロッドまたは複数の平板との組み合わせが用いられてもよい。たとえば、上記操作要素のうち、係合部３４に挿通している部分がワイヤ部材５１ａであり、係合部３４と案内管先端部３２とをつなぐ露出部分が、屈曲可能に連結された複数のロッドなどであってもよい。

＜手術器具＞
［概略構成］
図７は、本発明の実施の形態に係る手術器具の概略構成を示す図である。

図７に示すように、手術器具１は、先端部２０と、可撓性シャフト２と、手術器具駆動機構２７とを有する。先端部２０は、把持鉗子等のエンドエフェクタ２２と、多関節部２４とを有する。エンドエフェクタ２２は、第１ジョー２２ａと、第２ジョー２２ｂと、手首部２３とを有する。多関節部２４は、第１多関節部２４ａと、第２多関節部２４ｂとを有する。

なお、エンドエフェクタ２２は、把持鉗子に限らず、メスまたはフックなどであってもよい。

第１ジョー２２ａ、第２ジョー２２ｂ、手首部２３、第１多関節部２４ａ、および第２多関節部２４ｂには、後述するワイヤまたはケーブルなどの細長要素がそれぞれ固定されている。

可撓性シャフト２は、先端部２０側の端部とは反対側の端部に基端部２ａを有する。基端部２ａは、自己の可撓性シャフト２が回転可能なように、手術器具駆動機構２７に連結される。

手首部２３は、特定方向に延びる形状を有する。具体的には、手首部２３は、自己の長手方向における第１端に第１ジョー２２ａおよび第２ジョー２２ｂが連結され、第２端に多関節部２４が連結されている。また、手首部２３は、自己の長手方向に延びる先端軸Ｚ１まわりに回転可能である。

手術器具駆動機構２７は、たとえば、後述する複数の駆動プーリを内蔵しており、複数の駆動プーリには、それぞれ、第１ジョー２２ａ、第２ジョー２２ｂ、手首部２３、第１多関節部２４ａおよび第２多関節部２４ｂに固定された複数のワイヤが巻かれている。そして、各駆動プーリに巻かれたワイヤが動作することにより、第１ジョー２２ａ、第２ジョー２２ｂ、手首部２３、第１多関節部２４ａ、および第２多関節部２４ｂが独立して駆動する。

また、手術器具駆動機構２７は、たとえば、図示しない第１外部モータと、図示しない第２外部モータとを内蔵している。そして、第１外部モータの駆動により、基端部２ａの長手方向に延びる軸である基端軸Ｚ２を中心に手術器具駆動機構２７が回転する。また、第２外部モータの駆動により、手術器具駆動機構２７が基端軸Ｚ２に沿って移動する。

したがって、本発明の実施の形態に係る手術器具１は、たとえば、図７の矢印で示されるように７自由度で動作可能に構成される。なお、手術器具１は、たとえば、第１多関節部２４ａおよび第２多関節部２４ｂが一体形成されるなど、３自由度〜６自由度で動作可能に構成されてもよい。

［先端部の構成］
（多関節部）
図８は、図７に示す手術器具における先端部の構成を示す図であり、（ａ）は、先端部における多関節部の詳細な構成を示し、（ｂ）は、（ａ）に示す多関節操作ワイヤが第１多関節部に固定された状態を示し、（ｃ）は、（ａ）に示す多関節操作ワイヤが第２多関節部に固定された状態を示す。

図８（ａ）に示すように、先端部２０における第１多関節部２４ａおよび第２多関節部２４ｂは、それぞれ、ピン２８を介して先端軸Ｚ１に沿って一列に連なった複数のコマ部材２９ａ，２９ｂを有する。

コマ部材２９ａ，２９ｂは、先端軸Ｚ１の延びる方向に延在する円柱状に形成されている。また、コマ部材２９ａ，２９ｂは、円柱部分の両端がテーパー状に形成されている。

また、コマ部材２９ａおよびコマ部材２９ｂには、先端軸Ｚ１に沿って延びる多関節操作ワイヤ４１ａが挿通されている。また、コマ部材２９ｂには、先端軸Ｚ１に沿って延びる多関節操作ワイヤ４１ｂが挿通されている。

図８（ｂ）に示すように、多関節操作ワイヤ４１ａの両端部は、第１多関節部２４ａの先端側固定点４５ａ１，４５ａ２に固定されている。また、図８（ｃ）に示すように、多関節操作ワイヤ４１ｂの両端部は、第２多関節部２４ｂの先端側固定点４５ｂ１，４５ｂ２に固定されている。

そして、図７に示す手術器具駆動機構２７が、多関節操作ワイヤ４１ａの一端を引き込むことにより、第１多関節部２４ａが屈曲する。また、手術器具駆動機構２７が、多関節操作ワイヤ４１ｂの一端を引き込むことにより、第２多関節部２４ｂが屈曲する。このように、第１多関節部２４ａおよび第２多関節部２４ｂが互いに独立して屈曲する構成により、多関節部２４を、Ｓ字カーブなどの複雑な形状に屈曲させることができる。

（手首部）
図９は、図８に示す手首部の構成を示す図である。

図９を参照して、多関節部２４の内部には、トルク伝達チューブ４８が挿通している。より詳細には、トルク伝達チューブ４８は、図７に示す多関節部２４および可撓性シャフト２の内部を挿通し、第１端が手首部２３に固定され、第２端が手術器具駆動機構２７に回転可能に連結されている。

そして、手術器具駆動機構２７が、基端軸Ｚ２を中心にトルク伝達チューブ４８を回転させることにより、トルク伝達チューブ４８に固定された手首部２３、ならびに手首部２３に連結された第１ジョー２２ａおよび第２ジョー２２ｂが先端軸Ｚ１を中心に回転する。

なお、手首部２３は、トルク伝達チューブ４８の代わりにワイヤを用いて回転させてもよい。この場合、手首部２３を回転させるための機構は、たとえば、特許文献２（国際公開第２０１７／００６３７４号）に記載のように構成される。

すなわち、手首部２３の内部には、中心を先端軸Ｚ１が通る円の周方向において図示しない溝が形成されている。そして、トルク伝達チューブ４８の代わりに、第１のワイヤおよび第２のワイヤが用いられ、第１のワイヤが上記溝の一部を通り、第２のワイヤが上記溝の一部であって第１のワイヤが通っていない部分を通る。

そして、手術器具駆動機構２７が、第１のワイヤまたは第２のワイヤを引き込むことにより、手首部２３、ならびに手首部２３に連結された第１ジョー２２ａおよび第２ジョー２２ｂを、先端軸Ｚ１を中心に回転させることができる。

（ジョー）
また、図９に示すように、手首部２３の内部には、２つのジョー操作ワイヤ４６，４７が挿通されている。ジョー操作ワイヤ４６は、図７に示す手術器具駆動機構２７と第１ジョー２２ａとを連結する。また、ジョー操作ワイヤ４７は、図７に示す手術器具駆動機構２７と第２ジョー２２ｂとを連結する。

より詳細には、ジョー操作ワイヤ４６の第１端４６ａおよび第２端４６ｂが、第１ジョー２２ａに固定されている。そして、手術器具駆動機構２７が、第１端４６ａまたは第２端４６ｂを引き込むことにより、第１ジョー２２ａが、手首部２３に設けられた連結軸４９を中心に回転する。

また、ジョー操作ワイヤ４７の第１端４７ａおよび第２端４７ｂが、第２ジョー２２ｂに固定されている。そして、手術器具駆動機構２７が、第１端４７ａまたは第２端４７ｂを基端軸Ｚ２に沿って引き込むか、または送り出すことにより、第２ジョー２２ｂが連結軸４９を中心に回転する。

［把持機構］
（全体構成）
図１０は、本発明の実施の形態に係る把持機構の構成を示す図である。図１１は、本発明の実施の形態に係る把持機構の動きを説明する図である。

図１０および図１１を参照して、把持機構３０１は、ベース部１２１と、角度変更機構１２２と、上下運動機構１２３と、把持部１２４と、操作部１２８と、水平位置調整機構１３０とを含む。

ベース部１２１は、角度変更機構１２２に連結される第１支持部１３１と、枠部１３２と、１または複数の取付部１３３とを有する。枠部１３２は、第１支持部１３１に取り付けられた棒状の部材であり、たとえば、周方向に延びて一部が開放された形状を有する。

具体的には、枠部１３２は、複数の位置において屈曲した略Ｕ字形状を有する。なお、枠部１３２の形状は、円弧形状等であってもよい。

取付部１３３は、枠部１３２における任意の位置に設けられ、図２に示す手術器具１を取り付け可能である。取付部１３３は、枠部１３２に対して角度を調整できるように取り付けられている。

このように、枠部１３２が一部開放された形状を有する構成により、取付部１３３に対する手術器具１の取り付け作業を容易に行うことができる。また、枠部１３２が閉鎖された形状を有する場合と比較して、把持機構３０１を小型化することができる。

把持部１２４は、角度変更機構１２２に連結される第２支持部１３９と、受け部１４０とを有する。受け部１４０は、たとえば環形状を有し、図２に示す集束管１２を環内に取り付け可能である。

角度変更機構１２２は、ベース部１２１および把持部１２４の角度を変更可能である。上下運動機構１２３は、角度変更機構１２２に連動して、ベース部１２１および把持部１２４の高さを変更可能である。

具体的には、図１１において「ポジション例１」および「ポジション例２」に示すように、角度変更機構１２２は、ベース部１２１において、第１支持部１３１の相対的な高さが変更されるように、ベース部１２１の角度を変更する。すなわち、角度変更機構１２２は、ベース部１２１に取り付けられた手術器具１の長手方向と水平面とのなす角度θが変化するように、ベース部１２１の角度を変更する。

また、角度変更機構１２２は、把持部１２４において、第２支持部１３９の相対的な高さが変更されるように、把持部１２４の角度を変更する。すなわち、角度変更機構１２２は、把持部１２４に取り付けられた集束管１２の長手方向と水平面とのなす角度θが変化するように、把持部１２４の角度を変更する。

集束管１２は、可撓性を有するので屈曲させることが可能であり、受け部１４０により規定される集束管１２の把持姿勢によって角度θが決定され、集束管１２を含む医療用処置具１０１の体腔への挿入方向がおおよそ決定される。集束管１２は、標準姿勢では直線状に延びているため、この標準姿勢において、集束管１２の先端の体腔への挿入角度は、集束管１２の長手方向と水平面とのなす角度θとほぼ一致する。

このように、手術器具駆動機構２７から先端部２０までの医療用処置具１０１全体の姿勢を維持しながら、患者へのアクセス高さおよび角度、すなわち医療用処置具１０１の位置および挿入方向を調整することができる。

上下運動機構１２３は、角度θが小さくなるほど、ベース部１２１、角度変更機構１２２および把持部１２４の位置が低くなるように、ベース部１２１、角度変更機構１２２および把持部１２４の高さを変更する。

このような構成により、把持機構３０１は、患者の体表に対する手術器具１の挿入角度に応じて、適切な高さで手術器具１および集束管１２を把持することができる。

また、角度変更機構１２２および上下運動機構１２３は、操作部１２８に与えられる力を、ベース部１２１および把持部１２４の角度を変更する力、ならびに、ベース部１２１および把持部１２４の高さを変更する力にそれぞれ変換する。すなわち、角度変更機構１２２および上下運動機構１２３は、共通の部分に対する力を用いて動作する。

このような構成により、把持機構３０１により把持される医療用処置具１０１の角度および高さを変更するための操作が容易になる。また、把持機構３０１の構造をシンプルにすることができるため、把持機構３０１を小型化することができる。

以下、角度変更機構１２２、水平位置調整機構１３０および上下運動機構１２３の詳細な構成について説明する。

（角度変更機構の詳細な構成）
図１２は、図１０に示す把持機構における角度変更機構の詳細な構成を示す拡大斜視図である。図１３は、図１０に示す把持機構における角度変更機構の詳細な構成を示す側面図である。図１４は、図１０に示す把持機構における角度変更機構の動作を説明するための側面図である。

図１２〜図１４を参照して、角度変更機構１２２は、一端がベース部１２１における第１支持部１３１に連結されている２つの第１連結部１３４と、第１腕部１３５と、第１支持部１３１を第１腕部１３５に対して回転可能に連結する第２連結部１３６とを有する。２つの第１連結部１３４および第２連結部１３６は、水平面に対して略平行に延びる。

２つの第１連結部１３４の他端はナット部１４４に連結される。２つの第１連結部１３４の延びる方向は、ボールねじ１４３の延びる方向と平行である。また、２つの第１連結部１３４の延びる方向は、第２連結部１３６の回動軸と９０度の角度で交差する。

第１連結部１３４は、矢印Ａ１または矢印Ａ２に示す方向、すなわち第１連結部１３４の長手方向に沿って移動可能に設けられている。第１連結部１３４の移動に伴い、第１支持部１３１は、第２連結部１３６を中心に回転する。

これにより、第１支持部１３１に連結された把持部１２４、枠部１３２および取付部１３３もまた、第２連結部１３６を中心に、矢印Ｂ１または矢印Ｂ２に示す方向へ回転する。そして、取付部１３３に手術器具１が取り付けられている場合、手術器具１は、取付部１３３の回転に伴い、水平面に対する角度が変更される。

より詳細には、操作部１２８は、回転部１４１と、ハンドル１４２とを有する。回転部１４１は、水平面に対して略平行な第１軸Ｓ１を中心に回転可能に設けられている。回転部１４１にハンドル１４２が連結されており、たとえば術者が、ハンドル１４２を操作することにより、回転部１４１を回転させることができる。

また、角度変更機構１２２は、さらに、ボールねじ１４３と、ナット部１４４とを有する。ナット部１４４には、第１連結部１３４が連結されている。

ボールねじ１４３は、回転部１４１に連結されており、回転部１４１の回転運動をナット部１４４の直線運動に変換する。具体的には、ナット部１４４は、孔の内周面に溝が形成されており、当該溝が、ボールねじ１４３の外周に形成された溝と係合している。そして、回転部１４１が回転すると、ボールねじ１４３は第１軸Ｓ１を中心に回転し、ボールねじ１４３に係合されたナット部１４４は、矢印Ａ１または矢印Ａ２に示す方向に直線運動する。

たとえば、ナット部１４４が、図１３に示す状態において、矢印Ａ１に示す方向へ直線運動したとする。この場合、ナット部１４４および第１連結部１３４は、回転部１４１へ近づく方向へ移動する。そして、第１連結部１３４に連結されたベース部１２１および把持部１２４は、第２連結部１３６を中心に矢印Ｂ１に示す上方向へ回転し、図１４に示すような状態となる。

同様に、ナット部１４４が、図１３に示す状態において、矢印Ａ２に示す方向へ直線運動した場合には、ナット部１４４および第１連結部１３４は、回転部１４１から遠ざかる方向へ移動する。そして、第１連結部１３４に連結されたベース部１２１および把持部１２４は、第２連結部１３６を中心に矢印Ｂ２に示す下方向へ回転する。

（水平位置調整機構および上下運動機構の詳細な構成）
再び図１０を参照して、水平位置調整機構１３０は、支柱部１２５と、第２腕部１２６と、第１支点部１２７とを含む。

上下運動機構１２３は、第３腕部１３７と、連結基部１６６とを有する。連結基部１６６は、第３腕部１３７を第２腕部１２６に対して回転可能に連結する。第３腕部１３７の第１端は、角度変更機構１２２を介してベース部１２１および把持部１２４が接続され、第３腕部１３７の第２端が連結基部１６６に連結されている。

第３腕部１３７が連結基部１６６を中心に回転すると、第３腕部１３７に接続されたベース部１２１および把持部１２４の高さが変更される。

また、第１支点部１２７は、支柱部１２５に対して第２腕部１２６を回転可能に連結する。第２腕部１２６は、第１端が連結基部１６６を介して第３腕部１３７に連結され、第２端が第１支点部１２７を介して支柱部１２５に連結される。

そして、第２腕部１２６が、水平面に沿う矢印Ｄに示す方向に回転する、すなわち第１支点部１２７を中心に回転すると、第２腕部１２６に連結された上下運動機構１２３、上下運動機構１２３に連結された角度変更機構１２２、ならびに角度変更機構１２２に連結されたベース部１２１および把持部１２４が、矢印Ｄに示す方向に回転する。

また、第３腕部１３７は、第２腕部１２６に対して、水平面に沿う矢印Ｇの方向に回転する。したがって、ベース部１２１および把持部１２４は、矢印Ｄに示す回転および矢印Ｇに示す回転の組み合わせにより、水平方向における位置が調整される。

再び図１２を参照して、上下運動機構１２３は、さらに、第１歯車１５１と、第２歯車１５２と、第３歯車１５３と、第４歯車１５４と、歯車連結部１５５と、固定部１５６とを有する。第１歯車１５１、第２歯車１５２、第３歯車１５３および第４歯車１５４の各々の回転軸は、いずれも第１軸Ｓ１に対して平行である。

第４歯車１５４は、回転部１４１に連結されている。たとえば術者が、ハンドル１４２を操作することにより回転部１４１を回転させると、第４歯車１５４は、第１軸Ｓ１を中心に回転する。

第３歯車１５３は、第４歯車１５４に係合しており、第４歯車１５４の回転に伴い、第１軸Ｓ１に平行な第２軸Ｓ２を中心に回転する。第２歯車１５２は、第３歯車１５３における主表面の略中央に連結されており、第３歯車１５３の回転に伴い、第２軸Ｓ２を中心に回転する。

すなわち、術者がハンドル１４２を操作することにより回転部１４１を回転させると、第２歯車１５２、第３歯車１５３および第４歯車１５４が回転する。

また、第１歯車１５１は、第２歯車１５２に係合し、かつ第３腕部１３７に固定されている。歯車連結部１５５は、第２歯車１５２における主表面の略中央と、第１歯車１５１における主表面の略中央とを連結する。

図１５は、図１０に示す上下運動機構の一部の詳細な構成を示す平面図である。

図１５を参照して、固定部１５６には、ボールねじ１４３が連結されている。また、固定部１５６には、第１軸Ｓ１に沿って延びる第１軸部１５７を介して第４歯車１５４が連結され、第２軸Ｓ２に沿って延びる第２軸部１５８を介して第２歯車１５２および第３歯車１５３が連結されている。

また、再び図１３を参照して、固定部１５６には、第１腕部１３５を介して第３腕部１３７が連結されている。

図１６は、図１０に示す上下運動機構の動作を説明するための図である。図１６では、上下運動機構１２３の一部の構成を図示している。

図１６を参照して、たとえば、第１歯車１５１、第２歯車１５２、および第３腕部１３７が、図１６において実線で示す位置にある状態において、術者がハンドル１４２を操作することにより、第２歯車１５２が矢印Ｅ１に示す方向へ回転したとする。

ここで、上述のとおり、第２歯車１５２は、固定部１５６に連結されているため、水平方向における位置が変わることなく回転する。このため、第２歯車１５２に係合する第３歯車１５３、および第３歯車１５３が固定された第３腕部１３７は、連結基部１６６を中心として、矢印Ｃ１に示す方向へ回転する。これにより、固定部１５６は、鉛直方向に沿う矢印Ｆ１の方向へ移動する。

そして、固定部１５６が矢印Ｆ１に示す方向へ移動することにより、図１２に示す角度変更機構１２２、ベース部１２１および把持部１２４が、矢印Ｆ１に示す方向へ移動する。

図１７は、図１６に示す上下運動機構における第３腕部の詳細な構成を説明するための図である。図１７では、第３腕部１３７の内部の構成を示している。

図１７を参照して、図示しない上下運動機構１２３は、さらに、第３腕部１３７の長手方向に沿って延び、かつ互いに平行な２つの平行リンク部材１６１，１６２と、ジョイント部材１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃ，１６４ｄと、２つの平行リンク部材１６１，１６２を連結する追加リンク（リンク連結部材）１６５とを有する。平行リンク部材１６１および平行リンク部材１６２は、長手方向における長さが同等である。

ジョイント部材１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃ，１６４ｄは、それぞれ、軸Ｙａ，Ｙｂ，Ｙｃ，Ｙｄの方向に延びる。軸Ｙａ，Ｙｂ，Ｙｃ，Ｙｄは、互いに平行である。

平行リンク部材１６１，１６２は、それぞれ、図１０に示す第２腕部１２６に回転可能に連結される連結基部１６６に対して、軸Ｙａ，Ｙｂを中心に回転可能に連結されている。軸Ｙａおよび軸Ｙｂは、鉛直方向に沿って、距離ｇを隔てて設けられている。

追加リンク１６５は、平行リンク部材１６１，１６２の連結基部１６６の反対側の端部に設けられている。より詳細には、追加リンク１６５は、平行リンク部材１６１に対して上側回転軸Ｙｃを中心に回転可能に連結され、平行リンク部材１６２に対して下側回転軸Ｙｄを中心に回転可能に連結されている。上側回転軸Ｙｃおよび下側回転軸Ｙｄは、鉛直方向に沿って、距離ｇを隔てて設けられている。また、追加リンク１６５は、第１腕部１３５を介して、図１０に示すベース部１２１に接続されている。

平行リンク部材１６１，１６２は、軸Ｙａと軸Ｙｂと間の距離ｇ、および軸Ｙｃと軸Ｙｄとの間の距離ｇを維持しながら、連結基部１６６に対して回転する。

このように、平行リンク部材１６１，１６２の回転にかかわらず、軸Ｙａおよび軸Ｙｂを通る平面と、軸Ｙｃおよび軸Ｙｄを通る平面とが平行である状態が保たれることにより、追加リンク１６５に連結された第１腕部１３５の主表面（以下、「平面Ｐ１」と称する。）が水平面に沿う状態が維持される。

ここで、再び図１２を参照して、角度変更機構１２２の変更対象である角度を規定する平面、すなわち矢印Ｂ１または矢印Ｂ２を含む平面を平面Ｐ２とする。平面Ｐ２は、平面Ｐ１と交差する。

上述のとおり、第３腕部１３７が回転する際、平面Ｐ１が水平面に沿う状態が維持される。このため、第１腕部１３５を有する角度変更機構１２２、ならびに角度変更機構１２２に連結されたベース部１２１および把持部１２４の角度であって、平面Ｐ１において規定される角度は維持される。

すなわち、第３腕部１３７は、２つの平行リンク部材１６１，１６２の並ぶ方向である矢印Ｖ１の方向、に沿った平面視におけるベース部１２１および把持部１２４の角度を維持しながら回転する。

そして、第３腕部１３７が回転すると、上述のとおり、ベース部１２１および把持部１２４の高さが変更されると共に、ベース部１２１および把持部１２４の角度であって、平面Ｐ２において規定される角度が変更される。

すなわち、角度変更機構１２２は、２つの第１連結部１３４の並ぶ方向である矢印Ｖ２の方向、に沿った平面視におけるベース部１２１および把持部１２４の角度を変更する。

［変形例］
図１８は、本発明の実施の形態に係る把持機構の変形例の構成を示す図である。

図１８を参照して、把持機構３０１は、図１０に示すベース部１２１の代わりに、ベース部１７１を含む構成であってもよい。

具体的には、ベース部１７１は、第１支持部１８１と、枠部１８２と、１または複数の取付部１８３とを有する。枠部１８２は、第１支持部１８１に取り付けられた部材であり、たとえば輪状に周回する。取付部１８３は、枠部１８２における任意の位置に設けられ、図２に示す手術器具１を取り付けることができる。

なお、枠部１８２は、たとえば、輪状に周回する代わりに、矩形状に周回してもよい。

以上の説明では、軟性部を有する手術器具１、案内管１１、および集束管１２を用いる医療用処置具１０１を把持する把持機構を例として説明した。しかしながら、上述した把持機構は、軟性部を有する手術器具１、案内管１１、および集束管１２を用いる医療用処置具１０１に適用されるものに限定されず、広く医療用処置具を駆動する機構に適用できることは言うまでもない。

例えば、手術器具１において可撓性シャフト２ではなく硬性シャフトを用いる場合は、本把持機構において把持部１２４を含まない構成とすることも可能である。また、案内管１１や集束管１２を用いずに体表に複数の孔をあけて手術を行う腹腔鏡手術等にも、本把持機構を適用することが可能である。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態の特徴は、以下の通り要約される。

［１］医療用処置具を把持する把持機構であって、
前記医療用処置具を取り付け可能なベース部と、
前記ベース部の高さを変更可能な上下運動機構と、
前記上下運動機構に連動して、前記ベース部の角度を変更可能な角度変更機構とを備える、把持機構。

［２］前記把持機構は、さらに、
操作部を備え、
前記角度変更機構および前記上下運動機構は、前記操作部に与えられる力を、前記ベース部の角度を変更する力、および前記ベース部の高さを変更する力にそれぞれ変換する、［１］に記載の把持機構。

［３］前記ベース部は、前記角度変更機構に連結される第１支持部を含み、
前記角度変更機構は、前記上下運動機構が前記ベース部の位置を低くするほど、前記ベース部において前記第１支持部の位置が低くなるように、前記ベース部の角度を変更する、［１］または［２］に記載の把持機構。

［４］前記角度変更機構は、前記第１支持部の鉛直方向における端部を中心に前記第１支持部を回転させることにより、前記ベース部の角度を変更する、［３］に記載の把持機構。

［５］前記角度変更機構は、
第１連結部と、
鉛直方向に沿った平面視において前記第１連結部と交差する第２連結部とを含み、
前記第１支持部は、鉛直方向における第１端側が前記第１連結部に連結され、鉛直方向における第２端が前記第２連結部に連結され、
前記第１連結部が自己の長手方向に沿って動くことにより、前記第１支持部が前記第２連結部を中心に回転し、前記ベース部の角度が変更される、［３］または［４］に記載の把持機構。

［６］前記上下運動機構は、
腕部を含み、
前記腕部の第１端側に、前記角度変更機構を介して前記ベース部が設けられ、
前記腕部が、自己の第２端を中心に回転することにより、前記ベース部の高さが変更される、［１］から［５］のいずれか１つに記載の把持機構。

［７］前記上下運動機構は、さらに、
前記腕部の第１端側に設けられ、かつ前記腕部に対して固定された第１歯車と、
前記第１歯車に係合する第２歯車とを含み、
前記第１歯車および前記第２歯車の各々の回転面は、前記腕部の回転面に対して平行であり、
前記第２歯車が回転することにより、前記第１歯車および前記腕部が、前記腕部における前記第２端を中心に回転する、［６］に記載の把持機構。

［８］前記上下運動機構は、さらに、
前記腕部の長手方向に沿って延び、かつ互いに平行な２つのリンク部材と、
前記２つのリンク部材を連結するジョイント部材とを含み、
前記ジョイント部材は、前記角度変更機構を介して前記ベース部に接続され、前記腕部の回転に伴い、前記角度変更機構の変更対象である前記角度を規定する平面、とは異なる平面において規定される角度を維持しながら、前記腕部における前記第２端を中心に回転する、［６］または［７］に記載の把持機構。

［９］前記医療用処置具は、
手術器具と、
前記手術器具が挿入される挿入管とを備え、
前記把持機構は、さらに、
前記挿入管を把持する挿入管把持部を備える、［１］から［８］のいずれか１つに記載の把持機構。

［１０］前記挿入管把持部は、前記角度変更機構に連結される第２支持部を含み、
前記上下運動機構は、さらに、前記挿入管把持部の高さを変更可能であり、
前記角度変更機構は、前記上下運動機構が前記挿入管把持部の位置を低くするほど、前記挿入管把持部において前記第２支持部の位置が低くなるように、前記挿入管把持部の角度を変更する、［９］に記載の把持機構。

［１１］前記ベース部は、周方向に延びて一部が開放された形状を有する、［１］から［１０］のいずれか１つに記載の把持機構。

［１２］前記ベース部は、矩形状または輪状に周回する、［１］から［１０］のいずれか１つに記載の把持機構。

［１３］前記把持機構は、さらに、
鉛直方向に延びる支柱部を備え、
前記ベース部、前記上下運動機構、および前記角度変更機構は、前記支柱部を中心に回転可能である、［１］から［１２］のいずれか１つに記載の把持機構。

１ 手術器具
１１ 案内管（挿入管）
１２ 集束管（挿入管）
１０１ 医療用処置具
３０１ 把持機構
１２１ ベース部
１２２ 角度変更機構
１２３ 上下運動機構
１２４ 把持部
１２５ 支柱部
１２８ 操作部
１３０ 水平位置調整機構
１３１ 第１支持部
１３４ 第１連結部
１３６ 第２連結部
１３７ 第３腕部
１３９ 第２支持部
１５１ 第１歯車
１５２ 第２歯車
１６１，１６２ 平行リンク部材
１６５ 追加リンク（リンク連結部材）

Claims (13)

1. 手術システムであって、
   細長に形成され可撓性を有する第１シャフト、前記第１シャフトの先端側に設けられた第１エンドエフェクタ、および前記第１シャフトの基端部側に設けられ、前記第１エンドエフェクタを駆動するための第１駆動機構を含む第１手術器具と、
   細長に形成され可撓性を有する第２シャフト、前記第２シャフトの先端側に設けられた第２エンドエフェクタ、および前記第２シャフトの基端部側に設けられ、前記第２エンドエフェクタを駆動するための第２駆動機構を含む第２手術器具と、
   患者に挿入されるように構成され、内部に前記第１シャフトおよび前記第２シャフトが挿入される集束管と、
   前記集束管を把持するように構成された把持部と、
   前記第１手術器具および前記第２手術器具における各々の一部を取り付けるように構成され、水平面に平行な回動軸を中心として回動するベース部と、
   前記ベース部の高さを変更可能な上下運動機構と、
   前記上下運動機構に連動して、前記ベース部の角度を変更可能な角度変更機構と、
   前記角度変更機構および前記上下運動機構に連結された操作部とを備え、
   前記角度変更機構および前記上下運動機構は、前記操作部に与えられる力を、前記ベース部の角度を変更する力、および前記ベース部の高さを変更する力にそれぞれ変換するように構成され、
   前記角度変更機構は、前記操作部によって与えられる力を、前記ベース部の角度を変更する力として、前記回動軸に直交する方向で且つ水平面に平行する方向の力に変換する機構を有し、
   前記上下運動機構は、前記操作部によって与えられる力を、前記ベース部の高さを変更する力として、円弧に沿って上下運動する力に変換する機構を有し、
   前記角度変更機構は、前記上下運動機構の動作によって前記ベース部の高さが低くなるほど、前記第１手術器具の長手方向と水平方向とのなす角度が小さくなるように前記ベース部の角度を変更する、手術システム。
2. 前記操作部によって与えられる力を前記回動軸に直交する方向で且つ水平面に平行する方向の力に変換する機構は、ボールねじとナット部とを含み、
   前記操作部に与えられた力が、前記回動軸に直交する方向で且つ水平面に平行する方向に延びた前記ボールねじを回転させることにより、前記ボールねじに係合する前記ナット部が、前記ボールねじの延びる方向に沿って直線運動し、前記ナット部の直線運動により、前記ナット部に連結された前記ベース部が前記回動軸を中心に回転する、請求項１に記載の手術システム。
3. 前記上下運動機構は、
   第１端および第２端を有する腕部を含み、
   前記第１端側に、前記角度変更機構を介して前記ベース部が設けられ、
   前記腕部が、前記第２端を中心に回転することにより、前記ベース部の高さが変更される、請求項１または請求項２に記載の手術システム。
4. 前記上下運動機構は、さらに、
   前記腕部の長手方向に沿って延び、かつ互いに平行な２つのリンク部材と、
   前記２つのリンク部材を連結するリンク連結部材とを含み、
   前記リンク連結部材は、前記角度変更機構を介して前記ベース部に接続され、前記腕部の回転に伴い、前記角度変更機構の変更対象である前記角度を規定する平面、とは異なる平面において規定される角度を維持しながら、前記腕部における前記第１端を中心に回転する、請求項３に記載の手術システム。
5. 前記ベース部は、前記第１手術器具および前記第２手術器具の各々における基端側を取り付けるように構成され、
   前記角度変更機構は、前記ベース部および前記把持部の角度を変更するように構成されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の手術システム。
6. 前記角度変更機構は、前記ベース部の角度を変更することにより、前記第１手術器具の長手方向が水平方向となす角を変更する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の手術システム。
7. 前記集束管は、前記第１手術器具の前記第１シャフトが挿通される第１案内管と、前記第２手術器具の前記第２シャフトが挿通される第２案内管とを含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の手術システム。
8. 前記集束管は、前記第１案内管および前記第２案内管の挿入を案内するガイド部を含む、請求項７に記載の手術システム。
9. 前記手術システムは、さらに、
   第３手術器具を備え、
   前記第３手術器具は、
   細長に形成され可撓性を有する第３シャフトおよび前記第３シャフトの先端に設けられたカメラを有する内視鏡を含み、
   前記ベース部は、前記内視鏡の一部を取り付けるように構成され、
   前記集束管は、前記第３シャフトが挿入されるように構成されている、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の手術システム。
10. 前記ベース部は、周方向に延びて一部が開放された形状を有する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の手術システム。
11. 前記ベース部は、矩形状または輪状に形成される、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の手術システム。
12. 前記手術システムは、さらに、
    鉛直方向に延びる支柱部を備え、
    前記ベース部、前記上下運動機構、および前記角度変更機構は、前記支柱部を中心に回転可能である、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の手術システム。
13. 前記手術システムは、さらに、
    水平面に平行な面における前記ベース部の位置を変更可能な水平位置調整機構を備える、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の手術システム。

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