JPH06311984A - 手術用マニピュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 手の指に対応した運動をする指部を有し、立
体的な物を確実に掴むことができる手術用マニピュレー
タを提供することを目的とする。 【構成】 手術用マニピュレータは、少なくとも３つの
指部１０を有する先端部１と、指部１０に対応して少な
くとも３つのレバー部２０を有する操作部２と、前端部
にて先端部１を支持し後端部にて操作部２を支持するフ
レーム３０とを有し、指部１０の第１肢節１１の各々と
それに対応したレバー部２０の第１肢節２１とを接続す
る第１のリンク装置と指部１０の第２肢節１３の各々と
それに対応したレバー部２０の第２肢節２３とを接続す
る第２のリンク装置とを有するリンク機構４と、を有す
るように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば腹腔鏡下手術に
使用して好適な手術用マニピュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】腹腔鏡下手術は従来の開腹手術に比べて
手術時間が短く、術後の患者の回復が速い等の利点を有
する。腹腔鏡手術が我が国に導入されてから未だ３年程
しか経過していないが、例えば、胆石摘出手術では、全
体の９５％が腹腔鏡下手術によって行われており、残り
の５％が開腹手術によって行われている。

【０００３】腹腔鏡下手術では、患者の腹部に腹腔鏡を
挿入するための小孔と鉗子等の処理具を挿入するための
３つの小孔が開けられる。処理具挿入用の小孔にはトラ
カール（処理具を挿入するための円筒管）が挿入され、
斯かるトラカールを経由して電気メス、クリップ止め、
手術用マニピュレータ等の処理具が導入される。

【０００４】こうして、腹腔鏡挿入用の小孔より挿入さ
れた腹腔鏡によって患部を観察しながら、処理具を操作
することによって手術がなされる。

【０００５】図５に従来のマニピュレータの例を示す。
この例はピストル式マニピュレータと称され、先端部７
０、中間軸部８０及び操作部９０とよりなる。先端部７
０は２本の爪部７１、７２を有し、斯かる２本の爪部７
１、７２には図示しない付勢装置が設けられており、斯
かる付勢装置によって２本の爪部７１、７２は通常、図
示のように開いた状態に付勢されている。

【０００６】操作部９０は固定レバー９１と可動レバー
９２とを有し、斯かる２つのレバー９１、９２が互いに
閉じるように可動レバー９２を動かすことによって、先
端部７０は２本の爪部７１、７２が閉じるように構成さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図５に示すピストル式
マニピュレータでは、操作部９０の２つのレバー９１、
９２の開閉面に対して先端部７０の２本の爪部７１、７
２の開閉面は直角に配置されており、操作部９０を握っ
て可動レバー９２を人差指で引くことによって先端部７
０は閉じ、可動レバー９２より人差指を離すと先端部７
０が開くように構成されており、手の指の運動と先端部
７０の爪７１、７２の運動とは同一ではない。

【０００８】従って、手の指の運動によって先端部７０
の爪７１、７２の動きを実感的に知ることができない欠
点があった。

【０００９】更に、従来のピストル式マニピュレータは
２本の爪７１、７２を有するように構成されているた
め、立体的な物例えば結石を掴むのが困難であった。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、手の指の運動に
対応した運動をする爪部を有し、立体的な物を確実に掴
むことができる手術用マニピュレータを提供することを
目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によると、例えば
図１に示すように、少なくとも３つの指部１０を有し、
これらの指部１０の各々は先端に配置された指部第１肢
節１１とこの指部第１肢節１１を第１の指部回転軸線１
２０周りに回転可能に支持する指部第２肢節１３とを有
するように構成された先端部１と、これら指部１０に対
応して少なくとも３つのレバー部２０を有し、これらの
レバー部２０の各々は先端に配置されたレバー部第１肢
節２１と、このレバー部第１肢節２１を第１のレバー部
回転軸線１４０周りに回転可能に支持するレバー部第２
肢節２３とを有するように構成された操作部２と、前端
部にてそれら先端部１の指部第２肢節２３を第２の指部
回転軸線１４０周りに回転可能に支持し後端部にてこれ
ら操作部２のレバー部第２肢節２３を第２のレバー回転
軸線２４０周りに回転可能に支持するように構成された
フレーム３と、それら指部第２肢節１１の各々とそれに
対応したこれらレバー部第１肢節２１とを接続する少な
くとも３つの第１のリンク装置４０Ｌと、それら指部第
２肢節１３の各々とそれに対応したこれらレバー部第２
肢節２３とを接続する少なくとも３つの第２のリンク装
置４０Ｒとを有するリンク機構４とを有し、これらの第
１のリンク装置４０Ｌの各々は、指部第１肢節１１と第
２の指部回転軸線１４０周りに回転可能に装着された指
部回転部材４８とを接続する１対の指部リンク部材４１
−１、４１−２と、これらレバー部第１肢節２１と第２
のレバー部回転軸線２４０周りに回転可能に装着された
レバー部回転部材４９とを接続する１対のレバー部リン
ク部材４５−１、４５−２と、その指部回転部材４８と
レバー部回転部材４９とを接続する１対の第１のリンク
部材４３−１、４３−２を含むように構成され、又第２
のリンク装置４０Ｒの各々は、その指部第２肢節１３と
それに対応したこのレバー部第２肢節２３とを接続する
１対の第２のリンク部材４７−１、４７−２を含むよう
に構成され、これら操作部２のレバー部２０の各々の第
１肢節２１が外方に拡がるように又は内方に収束するよ
うに、そのフレーム３の中心軸線に対して所定の回転角
度だけ回転するとそれに対応したこの先端部１の第１肢
節１１が、そのフレーム３の中心軸線に対してその所定
の回転角度だけ回転し、この操作部２の第２肢節２３が
外方に拡がるように又は内方に収束するようにそのフレ
ーム３の中心軸線に対して所定の回転角度だけ回転する
とそれに対応したその先端部１の第２肢節１３がそのフ
レーム３の中心軸線に対してその所定の回転角度だけ回
転するように構成されている。

【００１２】本発明によると、手術用マニピュレータに
おいて、これらレバー部２０の各々には指を固定するた
めの指止め手段５０が設けられている。

【００１３】本発明によると、手術用マニピュレータに
おいて、これらレバー部第１肢節２１及びレバー部第２
肢節２３をこのフレームの中心軸線に対して外方に付勢
するためのばねが設けられている。

【００１４】

【作用】本発明の手術用マニピュレータによれば、先端
部１と操作部２とを接続するリンク機構４はそれぞれ独
立に作動する第１のリンク装置４０Ｌと第２のリンク装
置４０Ｒとを有するから、先端部１の指部第１肢節１１
及び第２肢節１３の運動は操作部２のレバー部第１肢節
２１及び第２肢節２３の運動と同一の運動となり、先端
部１は少なくとも３本の指部１０を有するから、立体的
な物を確実に掴むことができる。

【００１５】本発明の手術用マニピュレータによれば、
操作部２に指止め手段５０が設けられているから、操作
部２の各レバー部２０を容易に保持することができる。

【００１６】本発明の手術用マニピュレータによれば、
指部回転部材４８及びレバー部回転部材４９に付勢手段
が設けられているから、レバー部第１肢節２１及び第２
肢節２３は常に外方に付勢されている。

【００１７】

【実施例】以下に図１〜図７を参照して本発明の実施例
について説明する。

【００１８】図１に本発明の手術用マニピュレータの例
を示す。本例の手術用マニピュレータは先端部１と操作
部２とフレーム３とを有し、先端部１は斯かるフレーム
３の前端部に装着され、操作部２はフレーム３の後端部
に装着されている。本例の手術用マニピュレータは、図
示のように、３つの同一構造の部分構造体を含み、斯か
る部分構造体は中心軸線Ｏ−Ｏ周りに互いに１２０°の
中心角にて隔置されるように、中心軸線Ｏ−Ｏに関して
点対称に配置されている。

【００１９】先端部１は３本の指部１０、１０、１０を
有し、操作部２は其に対応して３本のレバー部２０、２
０、２０を有する。フレーム３は指部及びレバー部に対
応して３枚の板状のフレーム部材３０、３０、３０を含
み、斯かる３枚の板状のフレーム部材３０、３０、３０
は中心軸線Ｏ−Ｏ周りに互いに１２０度間隔にて且つ放
射状に延在するように配置され、中心軸線Ｏ−Ｏにて接
続されている。

【００２０】各フレーム部材３０は中心軸線Ｏ−Ｏに沿
って延在する軸部３０Ａと後端に配置され中心軸線Ｏ−
Ｏに対して直角に半径方向外方に延在する後端部３０Ｂ
とを有する。

【００２１】各指部１０は先端の第１肢節１１とそれに
接続された第２肢節１３とを有し、各指部１０の第２肢
節１３は対応するフレーム部材３０の軸部３０Ａの前端
に装着されている。各レバー部２０は先端の第１肢節２
１とそれに接続された第２肢節２３とを有し、各レバー
部２０の第２肢節２３は対応するフレーム部材３０の後
端部３０Ｂの先端に装着されている。

【００２２】各指部１０の第１肢節１１は第２肢節１３
に回転可能に支持されており、第２肢節１３はフレーム
部材３０に回転可能に支持されており、従って、第１肢
節１１及び第２肢節１３はフレーム３の中心軸線Ｏ−Ｏ
に対して拡がるように又は収縮するように運動すること
ができる。同様に、各レバー部２０の第１肢節２１は第
２肢節２３に回転可能に支持されており、第２肢節２３
はフレーム部材３０に回転可能に支持されており、従っ
て、第１肢節２１及び第２肢節２３はフレーム３の中心
軸線Ｏ−Ｏに対して拡がるように又は収縮するように運
動することができる。

【００２３】後に詳細に説明するように、先端部１の各
指部１０とそれに対応した操作部２のレバー部２０を接
続するリンク機構４が設けられており、斯かるリンク機
構４によって操作部２のレバー部２０の運動はそれに対
応した先端部１の指部１０に伝達される。本例による
と、各指部１０はレバー部２０の運動と略同一の運動を
するように構成されている。

【００２４】尚、操作部２のレバー部２０の各第１肢節
２１には指止め手段５０が装着されており、人の手の指
を係止することができるように構成されている。

【００２５】次に図２、図３及び図４を参照して本例の
手術用マニピュレータの構成を説明する。本例の手術用
マニピュレータは上述のように３つの同一構造の部分構
造体よりなり、斯かる３つの部分構造体は中心軸線Ｏ−
Ｏに沿って接続されている。各図には斯かる部分構造体
の１つが図示されており、以下斯かる部分構造体につい
て説明する。尚、以下の図にて指止め手段５０は省略さ
れている。

【００２６】図２は斯かる部分構造体の平面構成を示
し、図３は下側の部分構造体の右側の側面構成を示し、
図４は上側の部分構造体の左側の側面構成を示す。ここ
に、右側の側面とは、部分構造体を中心軸線Ｏ−Ｏより
上方に延在するように配置し、操作部２より先端部１方
向に見たとき、右側の側面を指し、左側の側面とは、部
分構造体を中心軸線Ｏ−Ｏより上方に延在するように配
置し、操作部２より先端部１方向に見たとき、左側の側
面を指す。

【００２７】部分構造体は指部１０とレバー部２０とフ
レーム部材３０とを有し、更にその左側に配置された第
１のリンク装置と右側に配置された第２のリンク装置と
を有する。図示のように、本例の手術用マニピュレータ
の中心軸線Ｏ−Ｏはフレーム部材３０の長手方向の側面
に沿って延在している。第１の及び第２のリンク装置に
ついては後に詳細に説明する。

【００２８】指部１０は先端の第１肢節１１と斯かる第
１肢節１１に接続された第２肢節１３とを有し、フレー
ム部材３０は指部１０の第２肢節１３に接続されたフレ
ーム軸部３０Ａと後側のフレーム後端部３０Ｂとを有
し、レバー部２０はフレーム後端部３０Ｂに接続された
第２肢節２３と斯かる第２肢節２３に接続された先端の
第１肢節２１とを有する。

【００２９】指部１０の第１肢節１１は第２肢節１３に
対して第１の指部回転軸線１２０周りに回転可能に装着
されており、指部１０の第２肢節１３はフレーム軸部３
０Ａに対して第２の指部回転軸線１４０周りに回転可能
に装着されており、レバー部２０の第１肢節２１は第２
肢節２３に対して第１のレバー部回転軸線２２０周りに
回転可能に装着されており、レバー部２０の第２肢節２
３はフレーム後端部３０Ｂに対して第２のレバー部回転
軸線２４０周りに回転可能に装着されている。

【００３０】指部１０の第１肢節１１は先端の爪状部と
後端の回転部とを有する。爪状部は、３つの指部１０が
閉じて中心軸線Ｏ−Ｏ周りに収束した閉位置にあると
き、円柱の先端に半球が接続された形状の端部が形成さ
れるように、構成されている。即ち、爪状部は先端の１
／３半球面と１／３円柱面とを有する外側面と、中心軸
線Ｏ−Ｏを通る面に沿って配置され斯かる中心軸線Ｏ−
Ｏより半径方向に延在する２つの半径方向面とを有す
る。

【００３１】２つの半径方向面は互いに１２０度の角度
をなすように配置されており、３つの指部１０が閉位置
にあるとき、隣接する爪状部の対応する半径方向面に接
触する。３つの指部１０が閉位置にあるとき、中心軸線
Ｏ−Ｏに沿って中心孔が形成されるように、斯かる２つ
の半径方向面の接続部は面取りされてよい。

【００３２】指部１０の第１肢節１１の後端の回転部
は、縦割りの切り込みを形成する凹部を有し、その先端
は第１の指部回転軸線１２０を中心とする半円柱面状の
側面を有する。

【００３３】指部１０の第２肢節１３は全体的に矩形柱
状の形状を有する。その前端部は左右両面より削り取ら
れて薄肉に形成された凸部を有し、その後端部は左側面
より削り取られて薄肉に形成された断面Ｌ字状の凸部を
有する。前端部の凸部は第１の指部回転軸線１２０を中
心とする半円柱面状の側面を有し、後端部の凸部は第２
の指部回転軸線１４０を中心とする半円柱面状の側面を
有する。

【００３４】例えば、指部１０の第１肢節１１の回転部
と第２肢節１３の前端部に第１の指部回転軸線１２０に
沿った孔を形成し、斯かる孔にピンを装通することによ
って両者を接続するように構成してよい。また、指部１
０の第２肢節２１の回転部とフレーム軸部３０Ａの前端
部に第２の指部回転軸線１４０に沿った孔を形成し、斯
かる孔にピンを装通することによって両者を接続するよ
うに構成してよい。こうして、指部１０の第１肢節１１
は第１の指部回転軸線１２０周りに回転することがで
き、指部１０の第２肢節２１は第２の指部回転軸線１４
０周りに回転することができる。

【００３５】レバー部２０は指部１０に対応した形状に
構成されている。レバー部２０の第２肢節２３の形状は
指部１０の第２肢節１３の形状と略同一であるが、レバ
ー部２０の第２肢節２３の寸法は指部１０の第２肢節１
３の寸法の約１．６倍である。レバー部２０の第１肢節
２１の先端の形状は指部１０の第１肢節１１の先端の爪
状部とは異なる形状を有し、レバー部２０の第１肢節２
１の寸法は指部１０の第１肢節１１の寸法の約１．１倍
である。

【００３６】フレーム部材３０は上述のようにフレーム
軸部３０Ａと斯かるフレーム軸部３０Ａの後端に中心軸
線Ｏ−Ｏより外方に延在する後端部３０Ｂとを有し、矩
形断面の板状部材よりなる。

【００３７】部分構造体の左側に配置された第１のリン
ク装置４０Ｌは、図４に示すように、１対の指部リンク
部材４１−１、４１−２と１対の第１のリンク部材４３
−１、４３−２と１対のレバー部リンク部材４５−１、
４５−２と、更に、第２の指部回転軸線１４０周りに回
転可能に装着された指部回転部材４８と、第２のレバー
部回転軸線２４０周りに回転可能に装着されたレバー部
回転部材４８と、を有する。

【００３８】指部リンク部材４１−１、４１−２は指部
第１肢節１１の回転部と指部回転部材４８との間を接続
するように互いに平行に配置されている。指部リンク部
材４１−１、４１−２の前端部は指部第１肢節１１の回
転部にて第１の指部回転軸線１２０の直径方向両側に配
置された枢動軸線４１０、４２０周りに回転可能に装着
されており、指部リンク部材４１−１、４１−２の後端
部は指部回転部材４８にて第２の指部回転軸線１４０の
直径方向両側に配置された枢動軸線４３０、４４０周り
に回転可能に装着されている。

【００３９】同様に、レバー部リンク部材４５−１、４
５−２はレバー部第１肢節２１の回転部とレバー部回転
部材４９との間を接続するように互いに平行に配置され
ている。レバー部リンク部材４５−１、４５−２の前端
部はレバー部第１肢節２１の回転部にて第１のレバー部
回転軸線２２０の直径方向両側に配置された枢動軸線４
５０、４６０周りに回転可能に装着されており、レバー
部リンク部材４５−１、４５−２の後端部はレバー部回
転部材４９にて第２のレバー部回転軸線２４０の直径方
向両側に配置された枢動軸線４３１、４４１周りに回転
可能に装着されている。

【００４０】第１のリンク部材４３−１、４３−２は指
部回転部材４８とレバー部回転部材４９との間を接続す
るように配置されている。第１のリンク部材４３−１、
４３−２は中心軸線Ｏ−Ｏに平行に配置された前端部及
び後端部と斯かる前端部及び後端部を接続する中間の傾
斜部とを有し、斯かる傾斜部は中心軸線Ｏ−Ｏに対して
所定の角度、例えば３０°だけ傾斜して配置されてい
る。

【００４１】第１のリンク部材４３−１、４３−２の前
端部は指部回転部材４８にて第２の指部回転軸線１４０
の直径方向両側に配置された枢動軸線４３０、４４０周
りに回転可能に装着されており、第１のリンク部材４３
−１、４３−２の後端部はレバー部回転部材４９にて第
２のレバー部回転軸線２４０の直径方向両側に配置され
た枢動軸線４３１、４４１周りに回転可能に装着されて
いる。

【００４２】部分構造体の右側に配置された第２のリン
ク装置４０Ｒは、図３に示すように、１対の第２のリン
ク部材４７−１、４７−２を有する。

【００４３】同様に、第２のリンク部材４７−１、４７
−２は指部第２肢節１３の回転部とレバー部第２肢節２
３の回転部との間を接続するように配置されている。第
２のリンク部材４７−１、４７−２は中心軸線Ｏ−Ｏに
平行に配置された前端部及び後端部と斯かる前端部及び
後端部を接続する中間の傾斜部とを有し、斯かる傾斜部
は中心軸線Ｏ−Ｏに対して所定の角度、例えば３０°だ
け傾斜して配置されている。

【００４４】第２のリンク部材４７−１、４７−２の前
端部は指部第２肢節１３の回転部にて第２の指部回転軸
線１４０の直径方向両側に配置された枢動軸線４７０、
４８０周りに回転可能に装着されており、第２のリンク
部材４７−１、４７−２の後端部はレバー部第２肢節２
３の回転部にて第２のレバー部回転軸線２４０の直径方
向両側に配置された枢動軸線４７１、４８１周りに回転
可能に装着されている。

【００４５】指部回転部材４８及びレバー部回転部材４
９はディスク状部材として形成されており、その直径
は、図３及び図４に示すように、それぞれ指部第２肢節
１３の縦方向の幅及びレバー部第２肢節１３の縦方向の
幅に等しく、その厚さは、図２に示すように、それぞれ
指部第２肢節１３の横方向の幅の略１／３及びレバー部
第２肢節１３の横方向の幅の略１／３に等しい。

【００４６】指部回転部材４８は指部第２肢節１３の後
端の回転部とフレーム軸部３０Ａの前端部との接続部に
形成された凹部にて、第２の指部回転軸線１４０周りに
回転可能に装着されている。指部回転部材４８は例えば
第２の指部回転軸線１４０に沿って形成された孔にピン
を装入することによって装着されてよい。指部回転部材
４８は好ましくは、指部回転部材４８の外面が指部第２
肢節１３及びフレーム軸部３０Ａの外面と共面をなすよ
うに配置される。

【００４７】同様に、レバー部回転部材４９はレバー部
第２肢節２３の後端の回転部とフレーム後端部３０Ｂの
先端部との接続部に形成された凹部にて、第１のレバー
部回転軸線２２０周りに回転可能に装着されている。レ
バー回転部材４９は例えば第２のレバー部回転軸線２２
０に沿って形成された孔にピンを装入することによって
装着されてよい。レバー部回転部材４９は、好ましく
は、レバー部回転部材４９の外面がレバー部第２肢節２
３及びフレーム後端部３０Ｂの外面と共面をなすように
配置される。

【００４８】次に図３〜図７を参照して本例の手術用マ
ニピュレータの動作を説明する。尚、上述のように、本
例の手術用マニピュレータは互いに１２０度の角度にて
隔置された３個の部分構造体を含むが、以下に斯かる部
分構造体の１つについて説明する。

【００４９】尚、図３〜図４は本例の手術用マニピュレ
ータが閉位置にある状態を示し、図５〜図７は開位置に
ある状態を示す。

【００５０】図３及び図５には部分構造体の右側に配置
された第２のリンク装置４０Ｒが示されており、斯かる
第２のリンク装置４０Ｒの動作説明する。

【００５１】図３に示すように、手術用マニピュレータ
が閉位置にあるとき、指部１０の第１肢節１１及び第２
肢節１３は中心軸線Ｏ−Ｏに沿って配置され、レバー部
２０の第１肢節２１及び第２肢節２３は中心軸線Ｏ−Ｏ
に平行に配置されている。

【００５２】ここで図示のように、第２のリンク装置４
０Ｒを含む平面（リンク面）の上に第１の及び第２のリ
ンク線Ｉ、IIを考える。斯かる第１のリンク線Ｉはこの
リンク面上で第２の指部回転軸線１４０に交差し、更に
第２のリンク部材４７−１、４７−２の前端部の各枢動
軸線４７０、４８０に交差する。第２のリンク線IIは同
様に、このリンク面上で第２のレバー部回転軸線２４０
に交差し、更に第２のリンク部材４７−１、４７−２の
後端部の各枢動軸４７１、４８１に交差する。

【００５３】第２のリンク部材４７−１、４７−２の前
端部は指部第２肢節１３の後端の回転部にて枢動軸線４
７０、４８０に沿って形成された孔に装入されたピンに
よって、回転可能に支持されている。従って、第２の指
部回転軸線１４０及び２つの枢動軸線４７０、４８０に
交差する第１のリンク線Ｉは常に指部第２肢節１３の中
心線に対して直交している。即ち、指部第２肢節１３が
第２の指部回転軸線１４０周りに回転すると、斯かる第
１のリンク線Ｉも回転する。

【００５４】同様に、第２のリンク部材４７−１、４７
−２の後端部はレバー部第２肢節２３の後端の回転部に
て枢動軸線４７１、４８１に沿って形成された孔に装入
されたピンによって、回転可能に支持されている。従っ
て、第２のレバー部回転軸線２４０及び２つの枢動軸線
４７１、４８１に交差する第２のリンク線IIは常にレバ
ー部第２肢節２３の中心線に対して直交している。即
ち、レバー部第２肢節２３が第２のレバー部回転軸線２
４０周りに回転すると、斯かる第２のリンク線IIも回転
する。

【００５５】こうして、第２のリンク部材４７−１、４
７−２の前端部の２つの枢動軸線４７０、４８０と後端
部の２つの枢動軸線４７１、４８１とによって、機構学
上の４節の平行四辺形リンクが形成される。斯かる４節
の平行四辺形リンクでは、第２のリンク部材４７−１、
４７−２が互いに反対方向に運動するとき、枢動軸線４
７０、４８０を通る第１のリンク線Ｉと枢動軸線４７
１、４８１を通る第２のリンク線IIとは互いに反対方向
に運動する。しかしながら、２つのリンク線Ｉ、IIは常
に平行を維持する。

【００５６】手術用マニピュレータが閉位置にあると
き、図３に示すように、各リンク線Ｉ、IIは中心軸線Ｏ
−Ｏに垂直に配置されている。このとき、第２のリンク
部材４７−１、４７−２の各前端部、後端部及び傾斜部
は互いに最大距離にて隔置されている。

【００５７】図３の閉位置から図５の開位置に変化する
と、上述の第１の及び第２のリンク線Ｉ、IIは中心軸線
Ｏ−Ｏに対して傾斜して配置され、第１の及び第２のリ
ンク線Ｉ’、II’となる。即ち、レバー部第２肢節２３
が第２のレバー部回転軸線２４０周りに回転すると、第
２のリンク部材４７−１、４７−２の後端部の第２のリ
ンク線IIが回転する。斯かる第２のリンク線IIが回転す
ると第２のリンク部材４７−１、４７−２の前端部の第
１のリンク線Ｉが回転し、指部第２肢節１３が第２の指
部回転軸線１４０周りに回転する。

【００５８】これは上述したように、４節のリンク機構
による。第２のリンク線IIが回転すると、第２のリンク
部材４７−１、４７−２の一方のリンク部材４７−１
（図５で上側のリンク部材）が前方（図５で左方向）に
移動し、他方のリンク部材４７−２（図５で下側のリン
ク部材）が後方（図５で右方向）に移動する。それによ
って第１のリンク線Ｉが回転する。こうして、レバー部
第２肢節２３の回転運動は第２のリンク部材４７−１、
４７−２を経由して指部第２肢節１３に伝達される。こ
のとき、指部第２肢節１３の回転角θ’はレバー部第２
肢節２３の回転角θに等しい。

【００５９】図４及び図６には部分構造体の左側に配置
された第１のリンク装置４０Ｌが示されており、斯かる
第１のリンク装置４０Ｌの動作説明する。

【００６０】ここで図示のように、第１のリンク装置４
０Ｌを含む平面（リンク面）上で４つのリンク線III 、
IV、Ｖ、VIを考える。第３のリンク線III は、斯かるリ
ンク面上で第１の指部回転軸線１２０に交差し、更に指
部リンク部材４１−１、４１−２の前端部の各枢動軸線
４１０、４２０に交差する。第４のリンク線IVは、斯か
るリンク面上で第２の指部回転軸線１４０に交差し、更
に指部リンク部材４１−１、４１−２の後端部の各枢動
軸線４３０、４４０に交差する。第５のリンク線Ｖは、
斯かるリンク面上で第２のレバー部回転軸線２４０に交
差し、更に、レバー部リンク部材４５−１、４５−２の
前端部の各枢動軸線４３１、４４１に交差する。第６の
リンク線VIは、斯かるリンク面上で第１のレバー部回転
軸線２２０に交差し、更に、レバー部リンク部材４５−
１、４５−２の後端部の各枢動軸線４５０、４６０に交
差する。

【００６１】指部リンク部材４１−１、４１−２の前端
部は指部第１肢節１１の後端の回転部にて枢動軸線４１
０、４２０に沿って形成された孔に装入されたピンによ
って、回転可能に支持されている。従って、第１の指部
回転軸線１２０及び２つの枢動軸線４１０、４２０を通
る第３のリンク線III は常に指部第１肢節１１の中心線
に対して直交している。即ち、指部第１肢節１１が第１
の指部回転軸線１２０周りに回転すると、斯かる第３の
リンク線III も回転する。

【００６２】指部リンク部材４１−１、４１−２の後端
部と第１のリンク部材４３−１、４３−２の前端部は指
部回転部材４８にて枢動軸線４３０、４４０に沿って形
成された孔に装入されたピンによって、回転可能に支持
されている。従って、指部回転部材４８が第２の指部回
転軸線１４０周りに回転すると、斯かる第４のリンク線
IVも回転する。

【００６３】こうして、指部リンク部材４１−１、４１
−２の前端部の２つの枢動軸線４１０、４２０と後端部
の２つの枢動軸線４３０、４４０とによって、機構学上
の４節の平行四辺形リンクが形成される。斯かる４節の
平行四辺形リンクでは、指部リンク部材４１−１、４１
−２が互いに反対方向に運動するとき、枢動軸線４１
０、４２０に交差する第３のリンク線III と枢動軸線４
３０、４４０に交差する第４のリンク線IVとは互いに反
対方向に運動する。しかしながら、２つのリンク線III
、IVは常に平行を維持する。

【００６４】レバー部リンク部材４５−１、４５−２の
前端部はレバー部第１肢節２１の後端の回転部にて枢動
軸線４５０、４６０に沿って形成された孔に装入された
ピンによって、回転可能に支持されている。従って、第
１のレバー部回転軸線２２０及び２つの枢動軸線４５
０、４６０に交差する第６のリンク線VIは常にレバー部
第１肢節２１の中心線に対して直交している。即ち、レ
バー部第１肢節２１が第１のレバー部回転軸線２２０周
りに回転すると、斯かる第６のリンク線VIも回転する。

【００６５】レバー部リンク部材４５−１、４５−２の
後端部と第１のリンク部材４３−１、４３−２の後端部
はレバー部回転部材４９にて枢動軸線４３１、４４１に
沿って形成された孔に装入されたピンによって、回転可
能に支持されている。従って、レバー部回転部材４９が
第２のレバー部回転軸線２４０周りに回転すると、斯か
る第５のリンク線Ｖも回転する。

【００６６】こうして、レバー部リンク部材４５−１、
４５−２の前端部の２つの枢動軸線４５０、４６０と後
端部の２つの枢動軸線４３１、４４１とによって、機構
学上の４節の平行四辺形リンクが形成される。斯かる４
節の平行四辺形リンクでは、レバー部リンク部材４５−
１、４５−２が互いに反対方向に運動するとき、枢動軸
線４５０、４６０に交差する第６のリンク線VIと枢動軸
線４３１、４４１に交差する第５のリンク線Ｖとは互い
に反対方向に運動する。しかしながら、２つのリンク線
Ｖ、VIは常に平行を維持する。

【００６７】第１のリンク部材４３−１、４３−２の前
端部は指部回転部材４８にて枢動軸線４３０、４４０に
沿って形成された孔に装入されたピンによって、回転可
能に支持されている。従って、指部回転部材４８が第２
の指部回転軸線１４０周りに回転すると、斯かる第４の
リンク線IVも回転する。

【００６８】同様に、第１のリンク部材４３−１、４３
−２の後端部はレバー部回転部材４９にて枢動軸線４３
１、４４１に沿って形成された孔に装入されたピンによ
って、回転可能に支持されている。従って、レバー部回
転部材４９が第２のレバー部回転軸線２４０周りに回転
すると、斯かる第５のリンク線Ｖも回転する。

【００６９】こうして、第１のリンク部材４３−１、４
３−２の前端部の２つの枢動軸線４３０、４４０と後端
部の２つの枢動軸線４３１、４４１とによって、機構学
上の４節の平行四辺形リンクが形成される。斯かる４節
の平行四辺形リンクでは、第１のリンク部材４３−１、
４３−２が互いに反対方向に運動するとき、枢動軸線４
３０、４４０に交差する第６のリンク線VIと枢動軸線４
３１、４４１に交差する第５のリンク線Ｖとは互いに反
対方向に運動する。しかしながら、２つのリンク線Ｖ、
VIは常に平行を維持する。

【００７０】手術用マニピュレータが閉位置にあると
き、図４に示すように、各リンク線III 、IV、Ｖ、VIは
中心軸線Ｏ−Ｏに垂直に配置されている。このとき、第
１のリンク部材４３−１、４３−２の各前端部、後端部
及び傾斜部は互いに最大距離にて隔置されている。

【００７１】図４の閉位置から図６の第１の開位置に変
化すると、上述の第５のリンク線Ｖは中心軸Ｏ−Ｏに対
して傾斜して配置され、第５のリンク線Ｖ’となる。

【００７２】即ち、レバー部第２肢節２３が第２のレバ
ー部回転軸線２４０周りに回転すると、レバー部回転部
材４９が第２のレバー部回転軸線２４０周りに回転し、
更に、指部回転部材４８が第２の指部回転軸線１４０周
りに回転し、指部第２肢節１３が第２の指部回転軸線１
４０周りに回転する。

【００７３】これは上述したように、４節のリンク機構
による。レバー部回転部材４９が回転すると第５のリン
ク線Ｖが回転し、第１のリンク部材４３−１、４３−２
の一方のリンク部材４３−１（図６で下側のリンク部
材）が前方（図６で左方向）に移動し、他方のリンク部
材４３−２（図６で上側のリンク部材）が後方（図６で
右方向）に移動する。それによって指部回転部材４８が
回転し、第４のリンク線IVが回転する。こうして、レバ
ー部第２肢節２３の回転運動は第２のリンク部材４７−
１、４７−２を経由して指部第２肢節１３に伝達され
る。このとき、指部第２肢節１３の回転角θ’はレバー
部第２肢節２３の回転角θに等しい。

【００７４】尚、レバー部リンク部材４５−１、４５−
２はレバー部第２肢節２３と共に回転運動するが、レバ
ー部リンク部材４５−１、４５−２に含まれる１対のリ
ンク部材は互いに他に対して移動しない。同様に、指部
リンク部材４１−１、４１−２は指部第２肢節１３と共
に回転運動するが、指部リンク部材４１−１、４１−２
に含まれる１対のリンク部材は互いに他に対して移動し
ない。

【００７５】斯かる第１の開位置では、レバー部第１肢
節２１と第２肢節２３は１直線に沿って配置されてお
り、第３の及び第４のリンク線III ’、IV’は斯かるレ
バー部第１肢節２１及び第２肢節２３に対して垂直に配
置されている。また、指部第１肢節１１と第２肢節１３
は１直線に沿って配置されており、第５の及び第６のリ
ンク線Ｖ’、VI’は斯かるレバー部第１肢節２１及び第
２肢節２３に対して垂直に配置されている。

【００７６】次に図７を参照してレバー部第１肢節２１
及び指部第１肢節１１の動作を説明する。図６の第１の
開位置から図７の第２の開位置に変化した場合の第１の
リンク装置４０Ｌの動作を説明する。第２の開位置で
は、レバー部第１肢節２１は中心軸線Ｏ−Ｏに平行とな
るように配置され、それによって指部第１肢節１１も中
心軸線Ｏ−Ｏに平行となるように配置される。

【００７７】レバー部第１肢節２１が第１のレバー部回
転軸線２２０周りに回転すると、斯かる回転運動はレバ
ー部リンク部材４５−１、４５−２を経由してレバー部
回転部材４９に伝達される。斯かるレバー部回転部材４
９は第２のレバー部回転軸線２４０周りに回転し、第５
のリンク線Ｖも回転する。こうして第６のリンク線VI’
は中心軸線Ｏ−Ｏに対して垂直な第６のリンク線VI”と
なり、第５のリンク線Ｖ’は中心軸線Ｏ−Ｏに対して垂
直な第５のリンク線Ｖ”となる。

【００７８】レバー部回転部材４９の回転運動は第１の
リンク部材４３−１、４３−２を経由して指部回転部材
４８に伝達される。斯かる指部回転部材４８は第２の指
部回転軸線１４０周りに回転し、第４のリンク線IV’も
回転する。こうして第４のリンク線IV’は中心軸線線Ｏ
−Ｏに対して垂直な第４のリンク線IV”となる。

【００７９】指部回転部材４８の回転運動は指部リンク
部材４１−１、４１−２を経由して指部第１肢節１１に
伝達される。こうして第３のリンク線III ’は中心軸線
Ｏ−Ｏに対して垂直な第３のリンク線III ”となる。

【００８０】これは上述したように、４節の平行四辺形
のリンク機構による。レバー部第１肢節２１が第１のレ
バー部回転軸線２２０周りに回転すると、レバー部リン
ク部材４５−１、４５−２の一方のリンク部材４５−１
は前進（中心軸線Ｏ−Ｏに近づく方向に）するように移
動し、他方のリンク部材４５−２は後退（中心軸線Ｏ−
Ｏより遠ざかる方向に）するように移動する。それによ
ってレバー部回転部材４９は回転する。

【００８１】レバー部回転部材４９が回転すると第５の
リンク線Ｖ’が回転し、第１のリンク部材４３−１、４
３−２の一方のリンク部材４３−１（図７で下側のリン
ク部材）が後方（図７で右方向）に移動し、他方のリン
ク部材４３−２（図７で上側のリンク部材）が前方（図
７で左方向）に移動する。それによって指部回転部材４
８が回転し、第４のリンク線IV’が回転する。こうし
て、レバー部第１肢節２１の回転運動は、レバー部リン
ク部材４５−１、４５−２、第１のリンク部材４３−
１、４３−２及び指部リンク部材４１−１、４１−２を
経由して指部第１肢節１１に伝達される。このとき、指
部第１肢節１１の回転角λ’はレバー部第１肢節２１の
回転角λに等しい。

【００８２】本例によれば、第１のリンク装置４０Ｌに
含まれる指部回転部材４８及びレバー部回転部材４９は
好ましくは適当な付勢装置、例えばコイルばね（図示な
し）によって所定方向に回転するように付勢されてい
る。それによって、レバー部第１肢節２１及び第２肢節
２３は、常に、中心軸線Ｏ−Ｏに対して外方に付勢され
るように構成されている。従って、本例の手術用マニピ
ュレータは、使用しないときには通常図５及び図６に示
す第１の開位置にある。

【００８３】以上に本例の手術用マニピュレータのリン
ク機構の動作を説明した。各部分構造体の右側に配置さ
れた第２のリンク機構４０Ｒは、図３及び図５を参照し
て説明したように、閉位置から第１の開位置に変化させ
るために設けられ、各部分構造体の左側に配置された第
１のリンク機構４０Ｌは、図４、図６及び図７を参照し
て説明したように、第１の開位置から第２の開位置に変
化させるために設けられている。

【００８４】好ましくは各リンク線Ｉ、II、III 、IV、
Ｖ、VIに交差する各対の枢動軸線４１０及び４２０、４
３０及び４４０、４３１及び４４１、４５０及び４６
０、４７０及び４８０、４７１及び４８１の間の距離を
等しくし、レバー部リンク部材４５−１、４５−２の運
動と指部リンク部材４１−１、４１−２の運動とが等し
くなるように構成する。それによって指部１０の運動は
レバー部３０の運動と等しい運動として得られる。

【００８５】第２のリンク装置４０Ｒと第１のリンク装
置４０Ｌとは互いに独立に運動するように構成されてお
り、それによって上述のように指部第１肢節１１の運動
と指部第２肢節１３の運動とを互いに独立な運動として
得ることができる。

【００８６】斯かる説明は、本例の手術用マニピュレー
タの動作について、閉位置から第１の開位置に変化さ
せ、更に第１の開位置から第２の開位置に変化させる場
合について説明したが、逆に第２の開位置から第１の開
位置に変化させ、更に、第１の開位置から閉位置に変化
させる場合は、各部の動作が逆になるだけで基本的には
同一である。

【００８７】再び図１を参照すると、レバー部第１肢節
２１及び第２肢節２３にはその中央に指止め手段５０が
設けられている。斯かる指止め手段５０は例えば、親
指、人差指、中指を係合させるように構成されている。
こうして、指止め手段５０に係合された親指、人差指、
中指によってレバー部第１肢節２１及び第２肢節２３を
移動させ、指部第１肢節１１及び第２肢節１３を移動さ
せることができる。

【００８８】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、先端部１の指部第１肢
節１１及び第２肢節１３の運動は、操作部２のレバー部
第１肢節２１及び第２肢節２３の運動と同一の運動とし
て得られるから、指部第１肢節１１及び第２肢節１３の
運動を実感的に把握しながら操作することができる利点
がある。

【００９０】本発明によれば、先端部１の指部第１肢節
１１及び第２肢節１３の運動は、操作部２のレバー部第
１肢節２１及び第２肢節２３の運動と同一の運動として
得られるから、指部第１肢節１１及び第２肢節１３の運
動を観察することなしに正確に把握しながら操作するこ
とができる利点がある。

【００９１】本発明によれば、先端部１は３つの指部１
０を有し、各指部１０は先端の指部第１肢節１１及び第
２肢節１３を有するから、立体的な物体を確実に保持す
ることができる利点がある。

【００９２】本発明によれば、操作部２のレバー部第１
肢節２１及び第２肢節２３に指止め手段５０を設けたの
で、指止め手段５０によって保持された３本の指をどの
方向に移動させても、それに対応した指部第１肢節１１
及び第２肢節１３の運動を得ることができる利点があ
る。

【００９３】本発明によれば、操作部２のレバー部第１
肢節２１及び第２肢節２３は常に外方に付勢されるよう
に構成されているから、操作部２を保持する３本の指は
常にレバー部第１肢節２１及び第２肢節２３に所定の力
によって保持されている利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の手術用マニピュレータの実施例を示す
斜視図である。

【図２】本発明の手術用マニピュレータの部分構造体の
平面構成を示す図である。

【図３】本発明の手術用マニピュレータの部分構造体の
右側構成を示す図である。

【図４】本発明の手術用マニピュレータの部分構造体の
左側構成を示す図である。

【図５】本発明の手術用マニピュレータの部分構造体の
右側構成を示す図である。

【図６】本発明の手術用マニピュレータの部分構造体の
左側構成を示す図である。

【図７】本発明の手術用マニピュレータの部分構造体の
左側構成を示す図である。

【図８】従来の手術用マニピュレータの例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ 先端部 ２ 操作部 ３ フレーム ４ リンク機構 １０ 指部 １１ 第１肢節 １３ 第２肢節 ２０ レバー部 ２１ 第１肢節 ２３ 第２肢節 ３０ フレーム部材 ３０Ａ 軸部 ３０Ｂ 後端部 ４０Ｌ 第１リンク装置 ４０Ｒ 第２リンク装置 ４１−１、４１−２ 指部リンク部材 ４３−１、４３−２ 第１のリンク部材 ４５−１、４５−２ レバー部リンク部材 ４７−１、４７−２ 第２のリンク部材 ４８ 指部回転部材 ４９ レバー部回転部材 ５０ 指止め手段 １２０ 第１の指部回転軸線 １４０ 第２の指部回転軸線 ２２０ 第１のレバー部回転軸線 ２４０ 第２のレバー部回転軸線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒木 義博 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも３つの指部を有し該指部の各
   々は先端に配置された指部第１肢節と該指部第１肢節を
   第１の指部回転軸線周りに回転可能に支持する指部第２
   肢節とを有するように構成された先端部と、上記指部に
   対応して少なくとも３つのレバー部を有し該レバー部の
   各々は先端に配置されたレバー部第１肢節と該レバー部
   第１肢節を第１のレバー部回転軸線周りに回転可能に支
   持するレバー部第２肢節とを有するように構成された操
   作部と、前端部にて上記先端部の指部第２肢節を第２の
   指部回転軸線周りに回転可能に支持し後端部にて上記操
   作部のレバー部第２肢節を第２のレバー部回転軸線周り
   に回転可能に支持するように構成されたフレームと、上
   記指部第１肢節の各々とそれに対応した上記レバー部第
   １肢節とを接続する少なくとも３つの第１のリンク装置
   と上記指部第２肢節の各々とそれに対応した上記レバー
   部第２肢節とを接続する少なくとも３つの第２のリンク
   装置とを有するリンク機構と、を有し、 上記第１のリンク装置の各々は上記指部第１肢節と上記
   第２の指部回転軸線周りに回転可能に装着された指部回
   転部材とを接続する１対の指部リンク部材と上記レバー
   部第１肢節と上記第２のレバー部回転軸線周りに回転可
   能に装着されたレバー部回転部材とを接続する１対のレ
   バー部リンク部材と上記指部回転部材と上記レバー部回
   転部材とを接続する１対の第１のリンク部材とを含むよ
   うに構成され、上記第２のリンク装置の各々は上記指部
   第２肢節とそれに対応した上記レバー部第２肢節とを接
   続する１対の第２のリンク部材を含むように構成され、 上記操作部のレバー部の各々の第１肢節が外方に拡がる
   ように又は内方に収束するように上記フレームの中心軸
   線に対して所定の回転角度だけ回転するとそれに対応し
   た上記先端部の指部の第１肢節が上記フレームの中心軸
   線に対して上記所定の回転角度だけ回転し、上記操作部
   の第２肢節が外方に拡がるように又は内方に収束するよ
   うに上記フレームの中心軸線に対して所定の回転角度だ
   け回転するとそれに対応した上記先端部の第２肢節が上
   記フレームの中心軸線に対して上記所定の回転角度だけ
   回転するように構成されていることを特徴とする手術用
   マニピュレータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の手術用マニピュレータに
   おいて、上記レバー部の各々には指を固定するための指
   止め手段が設けられていることを特徴とする手術用マニ
   ピレータ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の手術用マニピュレ
   ータにおいて、上記レバー部第１肢節及びレバー部第２
   肢節を上記フレームの中心軸線に対して外方に付勢する
   ためのばねが設けられていることを特徴とする手術用マ
   ニピュレータ。