JPH0759788A

JPH0759788A - 鋏持力フィードバック鉗子装置

Info

Publication number: JPH0759788A
Application number: JP5210501A
Authority: JP
Inventors: Masaru Ikeda; 勝池田; Kazuhiro Akiyama; 一弘秋山; Takuya Kawabe; 拓也河邊; Reihou Ou; 麗芳王
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-08-25
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 1995-03-07

Abstract

(57)【要約】【目的】鉗子先端部に加えられた鋏持力を操作者に積極
的に帰還するため、帰還すべく鋏持力を操作部に提供
し、この提供された鋏持力に基づいて鋏顎状部材を操作
することを特徴とする。【構成】歪みゲージ１２からの電気的出力は、歪ゲージ
の信号用増幅器１８、表示装置駆動部１６を介して鋏持
力表示装置１５に伝わる。一方、鋏持力のフィードバッ
ク系としては、鋏持力表示装置１５から、固定把持部１
４、固定把持部指示体１３、主軸１０を経て鋏顎上部材
１１に鋏持力が伝わるようになっている。そして、この
鋏顎上部材１１の鋏持力状態を歪みゲージ１２が検出す
るように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は鋏持力フィードバック
鉗子装置に関し、より詳細には鉗子先端部の鋏顎状部材
に加わる鋏持力を制御可能な鋏持力フィードバック鉗子
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より一般に使用されている鉗子で
は、その鉗子先端部に加えられた力、すなわち鋏持力を
操作者に積極的にフィードバックするようなものは存在
していないものであった。鉗子の鋏持力をフィードバッ
クして操作者へ返すものとしては、工業用に使用されて
いるものがあるが、大規模な据置型のものが一般的であ
り、操作者が手中に持って操作を行えるものは存在して
いないものであった。加えて、このような工業用の鉗子
装置では、医療用処置具として必要な消毒可能な作りに
はなっておらず、且つ先端部が人体内に挿入可能な作り
にはなっていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の鉗
子では、鉗子鋏顎部と操作部の間は単に機械的な動作の
ための伝達部材のみによる構成であり、操作者に鉗子鋏
顎部の接触、鋏持力情報を積極的に帰還することができ
ないものであった。そのため、器官、組織等を固持、ま
たは挟み圧迫する際に熟練を要するという課題を有して
いた。

【０００４】この発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、鉗子鋏顎部に加わる鋏持力を操作部に積極的に帰還
することにより、鋏持力フィードバック機能を有し、ま
た医療用処置具であることから鉗子先端部の消毒を行い
やすくするために先端部の着脱が可能な機能を有する鋏
持力フィードバック鉗子装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわちこの発明は、鉗
子先端部に設けられるもので、開閉自在な一対の鋏顎状
部材と、上記鋏顎状部材の近傍に設けられて上記鋏顎状
部材に加わる鋏持力を検出する検出手段と、この検出手
段によって検出された鋏持力に基づいて、操作者に上記
鋏顎状部材を操作させるために帰還させるべく鋏持力の
帰還情報を提供する帰還鋏持力提供手段と、この帰還鋏
持力提供手段により提供された鋏持力により上記鋏顎状
部材を操作する操作手段とを具備することを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】この発明の鋏持力フィードバック鉗子装置にあ
っては、鋏顎状部材に加わる力が検出手段により検出さ
れ、上記鋏顎状部材の鋏持力を操作者にフィードバック
するため、鋏持力表示装置により鋏持力を表示する。こ
の鋏持力の表示により、操作者は必要な鋏持力にて操作
手段を適宜操作し、鉗子の先端部である鋏顎状部材を動
作させる。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。図１（ａ）は、この発明に係る鋏持力フィード
バック鉗子装置の第１の実施例の全体の構成図であり、
図１（ｂ）は同図（ａ）の制御系のブロック図である。

【０００８】図１（ａ）に於いて、主軸１０の一方の片
側端部には、対に構成されている鋏顎状部材１１が取り
付けられている。この鋏顎状部材１１の一方の側面に
は、小型軽量で、鋏顎状部材１１の動きを妨げないよう
な歪ゲージ１２が取り付けられている。

【０００９】主軸１０の他方の片側端部には、固定把持
部支持体１３が取り付けられており、この固定把持部支
持体１３によって、固定把持部１４が把持されている。
上記固定把持部支持体１３の上部には、例えば発光ダイ
オード（ＬＥＤ）により、鋏顎状部材１１の力の大きさ
を表示するような鋏持力表示装置１５が設けられてい
る。そして、この鋏持力表示装置１５は、表示装置駆動
部１６によって駆動される。尚、上記固定把持部支持体
１３、固定把持部１４、鋏持力表示装置１５及び表示装
置駆動部１６は、操作部１７₁ を構成している。

【００１０】そして、制御系は、図１（ｂ）に示される
ように、歪みゲージ１２からの電気的出力は、歪ゲージ
の信号用増幅器１８、表示装置駆動部１６を介して鋏持
力表示装置１５に伝わる。一方、鋏持力のフィードバッ
クとしては、鋏持力表示装置１５から、固定把持部１
４、固定把持部指示体１３、主軸１０を経て鋏顎上部材
１１に鋏持力が伝わるようになっている。そして、この
鋏顎上部材１１の鋏持力状態を歪みゲージ１２が検出す
るような構成となっている。

【００１１】次に、この第１の実施例の動作を説明す
る。鋏顎上部材１１の動きにより、歪ゲージ１２から出
力された信号は、信号用増幅器１８にて増幅された後、
表示装置駆動部１６に出力される。そして、操作者がど
の程度の鋏持力で鋏顎上部材１１を操作しているかが鋏
持力表示装置１５に表示される。ここで、操作者が固定
把持部１４を動かすことにより、固定把持部支持体１３
が動かされる。すると、この固定把持部支持体１３に取
り付けられている主軸１０の動きに従って、鋏顎状部材
１１の開閉が行われる。

【００１２】ここで、開閉動作によって、鋏顎状部材１
１が対象物を把持したり、または対象物に接触した場
合、そのときの鋏顎状部材１１の開閉力に対する対象物
からの反力に応じて、鋏顎状部材１１が変形する。する
と、歪みゲージ１２が、その変形した大きさを検出し、
電気的信号として出力する。この電気的信号が、再び信
号用増幅器１８を介して表示装置駆動部１６に出力され
る。表示装置駆動部１６は、鋏持力表示装置１５のＬＥ
Ｄを点滅させ、これにより、操作者にどの程度の力が鋏
顎状部材１１に加わっているかという鋏持力情報が表示
される。

【００１３】このようにして、鉗子先端部の鋏顎状部材
１１に歪ゲージ１２を取り付け、そこから得られる信号
を操作者が鋏持力表示装置１５により表示可能な構成に
することにより、ＬＥＤを用いているために構成が簡単
で軽量化を行うことができ、且つ鉗子先端部に加わる力
を操作者に知らせることができる。

【００１４】次に、この発明の第２の実施例を説明す
る。図２（ａ）は第２の実施例の全体の構成図、図２
（ｂ）は制御系のブロック図である。主軸１０の一方の
片側端部には、対に構成されている鋏顎状部材１１が取
り付けられており、鋏顎状部材１１の側面には歪ゲージ
１２を有している。また、主軸１０の他方の片側端部に
は、空気圧制御装置１９を有している。この空気圧制御
装置１９は、円筒状容器２０と、可動で且つ円筒状容器
２０の空気を漏らさない可動板２１及びポンプ２２で構
成されている。このポンプ２２に於いて、可動板２１の
円筒状容器２０との反対側面は、可動把持部２３が接続
され、更に可動板２１は円筒状容器２０の中に挿入され
ている。また、円筒状容器２０は、固定把持部２４と接
続されており、この固定把持部２４を動かすことによ
り、鋏顎状部材１１を開閉することができる。操作部１
７₂ は、上記空気圧制御装置１９と、可動把持部２３に
より構成されている。

【００１５】上記円筒状容器２０にポンプ２２から空気
が送り込まれることにより、圧力で可動板２１が押圧さ
れ、その結果、可動把持部２３が駆動される。また、ポ
ンプ２２より円筒状容器２０内の空気を吸引することに
より、同様に可動板２１が駆動される。

【００１６】次に、このときの制御系の動作を図２
（ｂ）を参照して説明する。歪ゲージ１２から出力され
た信号は、信号用増幅器１８によって関数変換部２５に
適合する値に増幅される。関数変換部２５では、歪ゲー
ジ１２から得られた電圧を空気圧制御装置１９の特性に
合わせるための関数による変換が行われ、空気圧制御装
置１９によりポンプ２２の吸引の制御が行われる。

【００１７】ここで、操作者が固定把持部２４及び可動
把持部２３を把持し、固定把持部２４を動かすことによ
り、円筒状容器２０が動かされる。これにより、この円
筒状容器２０に取り付けられている主軸１０の動きに従
って、鋏顎状部材１１の開閉が行われる。開閉動作によ
って、鋏顎状部材１１が対象物を把持したり、または対
象物に接触した場合、そのときの鋏顎状部材１１の開閉
力に対する対象物からの反力に応じて、鋏顎状部材１１
が変形する。その変形した大きさが、歪ゲージ１２によ
って検出されし、電気的信号として信号用増幅器１８に
出力される。

【００１８】この電気的信号に、関数変換部２５によっ
て対象物の反力に適合するように信号の加工補正が行わ
れ、Ｌｏｇ関数や微分処理等の人間の感覚に合わせたフ
ィードバックのように、適切な帰還になるように信号が
加工され、空気圧制御装置１９に対して帰還が行われて
動作をさせる。空気圧制御装置１９では、入力信号に応
じてポンプ２２の吸引の制御が行われ、可動把持部２３
を動作させる。したがって、空気圧制御装置１９が動作
されることにより、それに連結された可動把持部２３を
通して操作者に力の情報が与えられる。

【００１９】このようにして、鉗子先端部の鋏顎状部材
１１に加わる力を検出できるように歪ゲージ１２を取り
付け、そこから得られる信号によって操作者が把持する
可動把持部２３を空気圧制御装置１９によって駆動でき
るように帰還を行う構成にすることにより、鉗子先端部
に加わる力を目で見ることなく力のトルク情報として操
作者に帰還することが可能となり、空気圧制御装置１９
を用いているので鉗子装置が軽量化される。

【００２０】次に、この発明の第３の実施例について説
明する。図３（ａ）は、この発明の第３の実施例の全体
の構成図である。主軸１０の一方の片側端部には、対に
なっている鋏顎状部材１１が取り付けられ、鋏顎状部材
１１の側面には歪ゲージ１２を有している。主軸１０の
他方の片側端部には、ボイスコイルモータ２７のボイス
コイルモータ支持体２８が取り付けられている。このボ
イスコイルモータ支持体２８は、ボイスコイルモータ駆
動部２９によって連動する可動把持部２３と、ボイスコ
イルモータ支持体２８に固定把持部１４とを有してい
る。ここで、ボイスコイルモータ２７を用いることによ
り、応答性が良く、精度の高い制御を可能とする。尚、
この場合、ボイスコイルモータ２７、ボイスコイルモー
タ支持体２８、ボイスコイルモータ駆動部２９、可動把
持部２３及び固定把持部１４により、操作部１７₃ を構
成している。

【００２１】図３（ｂ）は、このときの制御系のブロッ
ク図である。歪ゲージ１２から出力された信号は、信号
用増幅器１８によって関数変換部２５に適合する値に増
幅される。関数変換部２５では、歪ゲージ１２から得ら
れた電圧をボイスコイルモータ駆動部２９の特性に合わ
せるための関数による電圧の変換が行われ、出力増幅部
３０に向けて信号が出力される。この出力増幅器３０で
は、ボイスコイルモータ２７を駆動するための出力増幅
が行われる。

【００２２】操作者が固定把持部１４及び可動把持部２
３を把持し、固定把持部１４を動かすことにより、ボイ
スコイルモータ支持体２８が動かされる。すると、この
ボイスコイルモータ支持体２８に取り付けられている主
軸１０の動きに従って、鋏顎状部材１１の開閉が行われ
る。開閉動作によって、鋏顎状部材１１が対象物を把持
したり、または対象物に接触した場合、そのときの鋏顎
状部材１１の開閉力に対する対象物からの反力に応じて
鋏顎状部材１１が変形し、その変形した大きさが歪ゲー
ジ１２によって検出され、電気的信号として出力され
る。

【００２３】そして、この電気的信号が関数変換部２５
によって対象物の反力に適合するように信号の加工補正
が行われ、Ｌｏｇ関数や微分処理等の人間の感覚に合わ
せたフィードバックのように適切な帰還になるように信
号が加工されて、ボイスコイルモータ駆動部２９に対し
て帰還が行われて動作される。ボイスコイルモータ２７
は、入力信号に応じて鋏持力のトルク量を出力する。し
たがって、ボイスコイルモータ駆動部２９が動作される
ことにより、それに連結された可動把持部２３を通し
て、操作者に鋏持力のトルク情報が伝えられる。

【００２４】このようにして、鉗子先端部の鋏顎状部材
１１に加わる力を検出できるように歪ゲージ１２を取り
付け、そこから得られる信号によって操作者が把持する
可動把持部２３をボイスコイルモータ駆動部２９によっ
て駆動できるように帰還を行う構成にすることにより、
鉗子先端部に加わる鋏持力を目視することなく鋏持力の
トルク情報として操作者に帰還させることが可能とな
る。

【００２５】次に、この発明の第４の実施例を説明す
る。図４（ａ）は、第４の実施例の全体の構成を示した
ものである。同図に於いて、主軸１０の中程には変位計
３１が取り付けられている。この主軸１０の片側端部に
は、対で構成される鋏顎状部材１１が取り付けられ、鋏
顎状部材１１の側面に歪ゲージ１２を有している。上記
主軸１０の他方の片側端部には、ボイスコイルモータ２
７を支持するボイスコイルモータ支持体２８が取り付け
られている。これらボイスコイルモータ２７及びボイス
コイルモータ支持体２８と共に、操作部１７₃ は、ボイ
スコイルモータ駆動部２９によって連動する可動把持部
２３とボイスコイルモータ支持体２８と、固定把持部１
４を有している。

【００２６】ところで、上記変位計３１は、小型軽量の
もので構成され、主軸１０と一体に取り付けられるよう
なものが好適である。このときの制御系の構成図を図４
（ｂ）に示す。

【００２７】歪ゲージ１２及び変位計３１から出力され
た信号は、それぞれ信号用増幅器１８によって関数変換
部２５に適合する値に増幅される。関数変換部２５で
は、歪ゲージ１２及び変位計３１から得られた電圧をボ
イスコイルモータ駆動部２９の特性に合わせるための関
数による電圧の変換が行われ、出力増幅器３０に向けて
信号が出力される。出力増幅部３０では、ボイスコイル
モータ２７を駆動するための出力増幅が行われる。

【００２８】操作者が固定把持部１４及び可動把持部２
３を把持し、固定把持部１４を動かすことにより、ボイ
スコイルモータ支持体２８が動かされる。そして、この
ボイスコイルモータ支持体２８に取り付けられている主
軸１０の動きに従って、鋏顎状部材１１の開閉を行う。
開閉動作によって、鋏顎状部材１１が対象物を把持する
か、または対象物に接触した場合、そのときの鋏顎状部
材１１の開閉力に対する対象物からの反力に応じて鋏顎
状部材１１が変形する。そして、その鋏顎状部材１１が
変形した大きさを歪ゲージ１２によって検出し、電気的
信号として出力する。また、このときの主軸１０の移動
量を、変位計３１から電気的信号として出力する。

【００２９】ここで、鋏顎状部材１１の開閉の移動量
は、主軸１０の移動量と一対一の対応をなすため、変位
計３１によって主軸１０の移動量を測定することによ
り、鋏顎状部材１１の開閉の移動量が測定できる。鋏顎
状部材１１が対象物を把持するか、または接触したとき
の対象物の硬軟性は、鋏顎状部材１１の移動量及びその
ときの鋏顎状部材１１の歪量の関係によって検出が可能
となる。そのため、歪ゲージ１２が何らかの力を検出し
た時点からの変位計３１の変位量を歪ゲージ１２の歪量
と同時に測定することにより、対象物の硬軟性を検出す
ることができる。

【００３０】これらの電気的信号を、関数変換部２５に
よって対象物の硬軟性に適合するように信号の加工補正
を行い、適切な帰還になるように信号を加工し、ボイス
コイルモータ駆動部２９に対して帰還し動作をさせる。
ボイスコイルモータ駆動部２９が動作することにより、
それに連結された可動把持部２３を通して操作者に対象
物の硬軟の力情報を与える。

【００３１】このようにして、鉗子先端部の鋏顎状部材
１１に加わる力を検出できるように歪ゲージ１２を鋏顎
状部材１１に取り付け、また主軸１０の変位量が測定で
きるように変位計３１を有し、そこから得られる信号に
よって操作者が把持する可動把持部２３をボイスコイル
モータ駆動部２９によって駆動できるように帰還を行う
構成にすることにより、鉗子先端部に加わる力と対象物
の硬軟性を操作者に帰還させることを可能とする。

【００３２】図５（ａ）は、この発明の第５の実施例を
説明する全体の構成図である。鉗子機構部３２₁ に於い
て、主軸１０の一方の片側端部には、その側面に歪ゲー
ジ１２を有する対の構成の鋏顎状部材１１が取り付けら
れている。また、主軸１０の他方の片側端部には、ボイ
スコイルモータ２７ａを有している。

【００３３】一方、操作部３３₁ に於いては、操作把持
部３４には歪ゲージ３５が取け付けられている。更に、
この操作部３３₁ は、ボイスコイルモータ２７ｂ及びこ
のボイスコイルモータ２７ｂによって連動する可動把持
部２３を有する。

【００３４】また、上記鉗子機構部３２₁ と操作部３３
₁ とは、機械的機構では結合されておらず、各々が電気
的信号によって制御装置部３６を経由して接続される。
このときの電気的制御構成図を図５（ｂ）に示す。

【００３５】鉗子機構部３２₁ の歪ゲージ１２から出力
された信号は、制御装置部３６によって操作部３３₁ の
ボイスコイルモータ２７ｂの駆動に適合するように増幅
及び変換がなされ、ボイスコイルモータ２７ｂへ信号が
出力される。また同様に、操作部３３₁ に於ける歪ゲー
ジ３５の信号が、制御装置部３６によって鉗子機構部３
２₁ のボイスコイルモータ２７ａの駆動に適合するよう
に増幅及び変換がなされ、ボイスコイルモータ２７ａへ
出力される。

【００３６】ここで、操作者が操作把持部３４及び可動
把持部２３を把持し、操作把持部３４に力を加えるとす
る。すると、操作把持部３４がたわみ、その力に応じた
電気的信号が歪ゲージ３５から出力される。この信号を
制御装置部３６が受けて、ボイスコイルモータ２７ａが
駆動される。ボイスコイルモータ２７ａでは、入力信号
に応じたトルク量の力が出力される。したがって、歪ゲ
ージ３５の電気的出力に応じてボイスコイルモータ２７
ａが動作されることにより、それに連結された主軸１０
が動作され、そのトルク量に応じた力に従って鋏顎状部
材１１の開閉が行われる。

【００３７】鋏顎状部材１１の開閉動作によって、鋏顎
状部材１１が対象物を把持、または対象物に接触した場
合、そのときの鋏顎状部材１１の開閉力に対する対象物
からの反力に応じて鋏顎状部材１１が変形する。そし
て、その変形した大きさが歪ゲージ１２によって検出さ
れ、電気的信号として出力される。この電気的信号が、
制御装置部３６によって対象物の反力に適合するように
信号の加工補正が行われる。そして、適切な帰還になる
ように信号が加工され、ボイスコイルモータ２７ｂに対
して帰還が行われて動作がなされる。ボイスコイルモー
タ２７ｂは、入力信号に応じて動作されることにより、
それに連結された可動把持部２３を通して操作者に力情
報を与える。

【００３８】このように、鉗子機構部３２₁ と操作部３
３₁ を機械機構的に切り放し、互いの電気的信号により
制御装置部３６によって接続し、操作把持部３４に力を
加えて歪ゲージ３５から出力される信号でボイスコイル
モータ２７ａを駆動して鋏顎状部材１１の開閉を行い、
且つ歪ゲージ１２から得られる信号によって操作者が把
持する可動把持部２３をボイスコイルモータ２７ｂによ
って駆動できるように帰還を行う構成にすることによ
り、操作者の加える力に応じた力によって鉗子先端部に
加えるトルク量の力に応じた力を機械的機構の制御を受
けずに情報として操作者に帰還することができる。そし
て、操作部３３₁ 側に歪ゲージ３５を用いているので、
小型軽量を図ることが可能となる。

【００３９】次に、この発明の第６の実施例について説
明する。図６（ａ）は、第６の実施例の全体の構成を示
した図である。鉗子機構部３２₁ に於いて、主軸１０の
一方の片側端部には、その側面に歪ゲージ１２を有する
対の構成の鋏顎状部材１１が取り付けられている。そし
て、主軸１０の他方の片側端部には、ボイスコイルモー
タ２７ａを有する。

【００４０】一方、操作部３３₂ では、感圧電導ゴム３
７が取り付けられている操作把持部３４を有している。
また、この操作部３３₂ には、ボイスコイルモータ２７
ｂが取り付けられ、ボイスコイルモータ２７ｂによって
連動する可動把持部２３を有している。

【００４１】鉗子機構部３２₁ 及び操作部３３₂ とは、
機械的機構では結合されておらず、各々が電気的信号に
よって制御装置部３６を経由して接続される。このとき
の電気的制御構成図を図６（ｂ）に示す。

【００４２】鉗子機構部３２₁ の歪ゲージ１２から出力
された信号は、制御装置部３６によって操作部３３₂ の
ボイスコイルモータ２７ｂの駆動に適合するように増幅
及び変換がなされ、ボイスコイルモータ２７ｂへ出力さ
れる。また同様に、操作部３３₂ の感圧電導ゴム３７の
信号が、制御装置部３６によって鉗子機構部３２₁ のボ
イスコイルモータ２７ａの駆動に適合するように増幅及
び変換がなされ、ボイスコイルモータ２７ａへ出力され
る。

【００４３】ここで、操作者が操作把持部３４及び可動
把持部２３を把持し、操作把持部３４を動かすことによ
り、その動作に応じた電気的信号が感圧電導ゴム３７か
ら出力される。この信号を制御装置部３６が受けて、ボ
イスコイルモータ２７ａが駆動される。ボイスコイルモ
ータ２７ａでは、入力信号に応じたトルク量の力が出力
される。したがって、感圧電導ゴム３７の電気的出力に
応じてボイスコイルモータ２７ａが動作することによ
り、それに連結された主軸１０が動作され、そのトルク
量に応じた力に従って鋏顎状部材１１の開閉が行われ
る。

【００４４】鋏顎状部材１１の開閉動作によって、鋏顎
状部材１１が対象物を把持するかまたは対象物に接触し
た場合、そのときの鋏顎状部材１１の開閉力に対する対
象物からの反力に応じて、鋏顎状部材１１が変形する。
この変形した大きさが、歪ゲージ１２によって検出さ
れ、電気的信号として出力される。この電気的信号が、
制御装置部３６によって対象物の反力に適合するよう
に、信号の加工補正が行われる。すなわち、適切な帰還
になるように信号が加工され、ボイスコイルモータ２７
ｂに対して帰還が行われて動作させる。ボイスコイルモ
ータ２７ｂは、入力信号に応じて動作することにより、
それに連結された可動把持部２３を通して操作者に力情
報を与える。

【００４５】このように、鉗子機構部３２₁ と操作部３
３₂ を機械機構的に切り放し、互いの電気的信号により
制御装置部３６によって接続し、操作把持部３４を動か
すことにより、感圧電導ゴム３７から出力される信号で
ボイスコイルモータ２７ａを駆動して鋏顎状部材１１の
開閉を行い、且つ歪ゲージ１２から得られる信号によっ
て操作者が把持する可動把持部３４をボイスコイルモー
タ２７ｂによって駆動できるように帰還を行う構成にす
ることにより、鉗子先端部に加えるトルク量の力に応じ
た力を機械的機構の制約を受けずに情報として操作者に
帰還することができる。また、感圧電導ゴム３７を用い
ているので、小型軽量であり、操作把持部３４の部材に
影響を受けないことが可能となる。

【００４６】次に、この発明の第７の実施例を説明す
る。図７（ａ）は、第７の実施例の全体の構成を示した
ものである。鉗子機構部３２₂ に於いて、主軸１０の一
方の片側端部には、側面に歪ゲージ１２を有する対の構
成の鋏顎状部材１１が取り付けられている。そして、主
軸１０の他方の片側端部には、空気圧制御装置１９を有
している。

【００４７】この空気駆動装置１９は、円筒状容器２０
と、可動で且つ円筒状容器２０の空気を漏らさない可動
板２１と、ポンプ２２とから成る。上記可動板２１の円
筒状容器２０との反対側面は、上記主軸１０と接続され
ており、更に可動板２１は円筒状容器２０中に挿入され
ている。そして、円筒状容器２０にポンプ２２から空気
が送り込まれることにより、圧力で可動板２１が押圧さ
れ、その結果、主軸１０が駆動される。また、ポンプ２
２から円筒状容器２０内の空気を吸引することにより、
同様に可動板２１が駆動される。

【００４８】一方、操作部３３₁ は操作把持部３４を有
しており、この操作把持部３４には歪ゲージ３５が取り
付けられている。また、この操作部３３₁ には、ボイス
コイルモータ２７ｂが取け付られており、ボイスコイル
モータ２７ｂによって連動する可動把持部２３を有して
いる。

【００４９】更に、鉗子機構部３２₂ と操作部３３₁ と
は機械的機構では結合されておらず、各々が電気的信号
によって制御装置部３６に接続される。このときの電気
的制御構成図は、図７（ｂ）に示される。

【００５０】鉗子機構部３２₂ の歪ゲージ１２から出力
された信号は、制御装置部３６によって操作部３３₁ の
ボイスコイルモータ２７ｂの駆動に適合するように増幅
及び変換がなされて、ボイスコイルモータ２７ｂへ出力
される。同様に、操作部３３₂ の歪ゲージ３５からの信
号は、制御装置部３６によって鉗子機構部３２₂ の空気
圧制御装置１９の駆動に適合するように増幅及び変換が
なされ、空気圧制御装置１９へ出力される。

【００５１】操作者が操作把持部３４及び可動把持部２
３を把持し、操作把持部３４を動かすことにより、その
動作に応じた電気的信号が歪ゲージ３５から出力され
る。この信号を制御装置部３６が受けて、空気圧制御装
置１９を駆動することにより、ポンプ２２から円筒状容
器２０内に空気が送られる。すると、可動板２１が動作
されることにより主軸１０が動作され、その動きに従っ
て鋏顎状部材１１の開閉が行われる。

【００５２】開閉動作によって鋏顎状部材１１が対象物
を把持、または対象物に接触した場合、そのときの鋏顎
状部材１１の開閉力に対する対象物からの反力に応じ
て、鋏顎状部材１１が変形する。その変形した大きさ
は、歪ゲージ１２によって検出され、電気的信号として
出力される。この電気的信号は、制御装置部３６によっ
て対象物の反力に適合するように信号の加工補正が行わ
れ、適切な帰還になるように加工され、ボイスコイルモ
ータ２７ｂに対して帰還が行われる動作をさせる。ボイ
スコイルモータ２７ｂは、入力信号に応じて動作するこ
とにより、それに連結された可動把持部２３を通して操
作者に力情報を与える。

【００５３】このように、鉗子機構部３２₂ と操作部３
３₁ を機械機構的に切り放し、互いの電気的信号により
制御装置部３６によって接続し、操作把持部３４を動か
すことにより、歪ゲージ３５から出力される信号で空気
圧制御装置１９を駆動して鋏顎状部材１１の開閉を行
い、且つ歪ゲージ１２から得られる信号によって操作者
が把持する可動把持部３４をボイスコイルモータ２７ｂ
により駆動できるように帰還を行う構成にすることによ
り、空気圧制御装置１９を用いているので鉗子機構部３
２₂ の鋏顎状部材１１側にボイスコイルモータを使用す
るよりも軽量化がなされ、また鉗子先端部に加わる力を
機械的機構の制約を受けずに情報として操作者に帰還す
ることを可能とする。

【００５４】図８（ａ）は、この発明の第８の実施例を
示す全体構成図である。同図に於いて、鉗子機構部３２
₁ には、主軸１０の一方の片側端部に、対に構成されて
側面に歪ゲージ１２を有する鋏顎状部材１１が取り付け
られている。また、主軸１０の他方の片側端部には、ボ
イスコイルモータ２７ａを有している。

【００５５】一方、操作部３３₃ に於いては、操作把持
部３４には変位計３８が取り付けられている。また、こ
の操作部３３₃ には、ボイスコイルモータ２７ｂが取り
付けられており、このボイスコイルモータ２７ｂによっ
て連動する可動把持部２３を有する。

【００５６】上記鉗子機構部３２₁ と操作部３３₃ は、
機械的機構では結合されておらず、各々が電気的信号に
よって制御装置部３６を経由して接続される。このとき
の電気的制御構成を図８（ｂ）に示す。

【００５７】鉗子機構部３２₁ の歪ゲージ１２から出力
された信号は、制御装置部３６によって操作部３３₃ の
ボイスコイルモータ２７ｂの駆動に適合するように、増
幅及び変換がなされ、ボイスコイルモータ２７ｂへ出力
される。同様に、操作部３３₃ に於ける変位計３８の信
号が、制御装置部３６によって鉗子機構部３２₁ のボイ
スコイルモータ２７ａの駆動に適合するように増幅及び
変換がなされ、ボイスコイルモータ２７ａへ出力され
る。

【００５８】そして、操作者が操作把持部３４及び可動
把持部２３を把持し、操作把持部３４を移動させること
により、その移動量に応じた電気的信号が変位計３８か
ら出力される。この信号を制御装置部３６が受けて、ボ
イスコイルモータ２７ａが駆動される。ボイスコイルモ
ータ２７ａは、入力信号に応じたトルク量の力を出力す
る。したがって、変位計３８の電気的出力に応じてボイ
スコイルモータ２７ａが動作することにより、それに連
結された主軸１０が動作され、そのトルク量に応じた力
に従って鋏顎状部材１１の開閉が行われる。

【００５９】開閉動作によって鋏顎状部材１１が対象物
を把持、または対象物に接触した場合、そのときの鋏顎
状部材１１の開閉力に対する対象物からの反力に応じ
て、鋏顎状部材１１が変形する。そして、その変形した
大きさが歪ゲージ１２によって検出され、電気的信号と
して出力される。この電気的信号は、制御装置部３６に
よって対象物の反力に適合するように加工補正が行われ
る。すなわち、適切な帰還になるように信号が加工さ
れ、ボイスコイルモータ２７ｂに対して帰還が行われる
動作をさせる。ボイスコイルモータ２７ｂは入力信号に
応じて動作することにより、それに連結された可動把持
部２３を通して操作者に力情報を与える。

【００６０】このようにして、鉗子機構部３２₁ と操作
部３３₃ を機械機構的に切り放し、互いの電気的信号に
より制御装置部３６によって接続し、操作把持部３４を
移動させることにより、変位計３８から出力される信号
でボイスコイルモータ２７ａを駆動して鋏顎状部材１１
の開閉を行い、且つ歪ゲージ１２を取り付け、そこから
得られる信号によって操作者が把持する可動把持部２３
をボイスコイルモータ２７ｂによって駆動できるように
帰還を行う構成にすることにより、操作部側のボイスコ
イルモータ２７ｂによる力の影響を受けずに鉗子機構部
へ操作状況の信号を与えることを可能とする。

【００６１】次に、この発明の第９の実施例を説明す
る。図９（ａ）は、第９の実施例の全体の構成を示した
ものである。鉗子機構部３２₃ に於いて、主軸１０の中
程に変位計３１が取り付けられている。そして、この主
軸１０の一方の片側端部には、対で構成されて側面に歪
ゲージ１２を有する鋏顎状部材１１が取り付けられてい
る。また、主軸１０の他方の片側端部には、ボイスコイ
ルモータ２７ａを有している。

【００６２】これに対し、操作部３３₄ では、操作把持
部３４に変位計３８と歪ゲージ３５が取り付けられてい
る。また、操作部３３₄ には、ボイスコイルモータ２７
ｂが取り付けられており、このボイスコイルモータ２７
ｂによって操作把持部３４が連動する。

【００６３】鉗子機構部３２₃ と操作部３３₄ は、機械
的機構では結合されておらず、各々が電気的信号によっ
て制御装置部３６を経由して接続される。このときの電
気的制御構成が、図９（ｂ）に示される。

【００６４】図９（ｂ）に於いて、鉗子機構部３２₃ の
変位計３１と歪ゲージ１２から出力された信号は、制御
装置部３６によって操作部３３₄ のボイスコイルモータ
２７ｂの駆動に適合するように増幅及び変換がなされ、
ボイスコイルモータ２７ｂに出力される。また同様に、
操作部３３₄ に於ける変位計３８と歪ゲージ３５の信号
を制御装置部３６によって、鉗子機構部３２₃ のボイス
コイルモータ２７ａの駆動に適合するように増幅及び変
換がなされ、ボイスコイルモータ２７ａへ出力される。

【００６５】操作者が操作把持部３４を把持し、操作把
持部３４を移動させることにより、その移動量に応じた
電気的信号が変位計３８から出力される。また操作把持
部３４に力を加えることにより、その力に応じた電気的
信号が歪ゲージ１２から出力される。これらの信号を制
御装置部３６が受けて、鉗子機構部３２₃ のボイスコイ
ルモータ２７ａを駆動する。ボイスコイルモータ２７ａ
は、入力信号に応じたトルク量の力を出力する。そし
て、このボイスコイルモータ２７ａが動作することによ
り、それに連結された主軸１０が動作され、そのトルク
量に応じた力に従って、鋏顎状部材１１の開閉が行われ
る。

【００６６】この開閉動作によって、鋏顎状部材１１が
対象物を把持するかまたは対象物に接触した場合、その
ときの鋏顎状部材１１の開閉力に対する対象物からの反
力に応じて、鋏顎状部材１１が変形する。そして、その
変形量が歪ゲージ１２によって検出されて電気的信号と
して出力される。また、このときの主軸１０の移動量
は、変位計３１から電気的信号として出力される。

【００６７】ここで、鋏顎状部材１１の開閉の移動量
は、主軸１０の移動量と一対一の対応をなすため、主軸
１０の移動量を測定することにより、鋏顎状部材１１の
開閉の移動量を測定することができる。鋏顎状部材１１
の移動量と、そのときの歪量の関係によって対象物の硬
軟性の検出が可能となるため、歪ゲージ１２と変位計３
１の変位量を同時に測定することにより、対象物の硬軟
性を検出することができる。

【００６８】これらの電気的信号は、制御装置部３６に
よって対象物の反力と硬軟性に適合するように加工補正
が行われる。すなわち、適切な帰還になるように信号が
加工され、ボイスコイルモータ２７ｂに対してトルク量
として帰還が行われて動作させ、それに連結された操作
把持部３４を通して操作者に力情報を与える。

【００６９】このように、センサ及びアクチュエータが
それぞれ同じ構成の鉗子機構部３２₃ と操作部３３₄ と
を機械機構的に切り放し、両者を互いの電気的信号によ
り制御装置部３６によって接続したバイラテラル構成に
することにより、操作者の機械的機構の制約を受けずに
操作把持部３４の移動量と力に応じたトルク量の力を鉗
子先端部に発生させ、鉗子先端部に生じた反力と硬軟性
の情報に応じたトルク量の力を機械的機構の制約を受け
ずに情報として操作者に帰還することができる。これに
より、機械的機構以上の強調表現と再生度が高く、精密
で且つ安定した制御を操作部を通して操作者に帰還する
ことを可能とする。

【００７０】次に、この発明の第１０の実施例について
説明する。図１０（ａ）は、第１０の実施例の全体の構
成を示したものである。同図に於いて、鉗子機構部３２
₃ では、主軸１０の中程に変位計３１が取り付けられて
いる。そして、主軸１０の一方の片側端部には、対に構
成されて側面に歪ゲージ１２を有する鋏顎状部材１１が
取り付けられている。また、主軸１０の他方の中程には
鉗子側機械動作結合部材３９を、端部にはボイスコイル
モータ２７ａを有する。

【００７１】一方、操作部３３₅ に於いて、操作把持部
３４は変位計３８と歪ゲージ３５を有する。この操作部
３３₅ には、ボイスコイルモータ２７ｂが取り付けられ
ており、このボイスコイルモータ２７ｂによって操作把
持部３４が連動する。また、操作把持部３４にはソレノ
イド４０が取り付けられており、このソレノイド４０に
よって駆動される操作部側機械動作結合部材４１が、鉗
子機構部３２₃ の機械動作結合部材３９と対向する形で
取り付けられる。

【００７２】鉗子機構部３２₃ と操作部３３₅ 、及びソ
レノイド４０の各々は、制御装置部３６によって電気的
に接続される。図１０（ｂ）は、このときの電気的制御
構成図である。

【００７３】同図に於いて、鉗子機構部３２₃ の変位計
３１と歪ゲージ１２から出力された信号は、制御装置部
３６によって操作部３３₅ のボイスコイルモータ２７ｂ
の駆動に適合するように増幅及び変換がなされ、ボイス
コイルモータ２７ｂへ出力される。同様に、操作部３３
₅ に於ける変位計３８と歪ゲージ３５の信号が、制御装
置部３６によって鉗子機構部３２₃ のボイスコイルモー
タ２７ａの駆動に適合するように増幅及び変換がなさ
れ、ボイスコイルモータ２７ａへ出力される。また、鉗
子機構部３２₃ の歪ゲージ１２からの出力信号は、接触
検出部４２に於いて所定の基準値と比較される。この比
較の結果、ソレノイド４０が駆動される。

【００７４】ところで、鋏顎状部材１１が対象物に接触
していない場合は、鉗子機構部３２₃ の歪ゲージ１２で
は、基底値の信号値が出力される。この信号値が、接触
検出部４２によって基準値と比較され、その結果ソレノ
イド４０が駆動される。このソレノイド４０が駆動され
ることにより、鉗子側機械動作結合部材３９と操作部側
機械動作結合部材４１が機械的に結合される。この結
果、操作把持部３４を動かすことにより、主軸１０を動
かして鋏顎状部材１１の開閉が行われ、従来の機械的な
構成の鉗子と同じ動作を行うことができる。

【００７５】これに対して、鋏顎状部材１１が対象物を
把持するかまたは対象物に接触している場合は、鉗子機
構部３２₃ の歪ゲージ１２から基底値とは異なる信号値
が出力される。そして、この信号値は、接触検出部４２
によって基準値と比較され、その結果ソレノイド４０が
駆動される。ソレノイド４０が駆動されることにより、
鉗子側機械動作結合部材３９と操作部機械動作結合部材
４１が機械的に切り放される。

【００７６】このとき、操作者が操作把持部３４を把持
して移動させることにより、その移動量に応じた電気的
信号が変位計３８から出力される。また、操作把持部３
４に力を加えることにより、その力に応じた電気的信号
が歪ゲージ１２から出力される。制御装置部３６では、
これらの信号を受けて鉗子機構部３２₂ のボイスコイル
モータ２７ａを駆動する。ボイスコイルモータ２７ａ
は、入力信号に応じたトルク量の力を出力する。このボ
イスコイルモータ２７ａが動作することにより、それに
連結された主軸１０が動かされ、そのトルク量に応じた
力に従って鋏顎状部材１１の開閉が行われる。

【００７７】ここで、開閉動作によって鋏顎状部材１１
が対象物を把持するかまたは対象物に接触した場合、そ
のときの鋏顎状部材１１の開閉力に対する対象物からの
反力に応じて鋏顎状部材１１が変形する。その変形量が
歪ゲージ１２によって検出されて、電気的信号として出
力される。また、このときの主軸１０の移動量が、変位
計３１から電気的信号として出力される。

【００７８】ところで、鋏顎状部材１１の開閉の移動量
は、主軸１０の移動量と一対一の対応をなすため、主軸
１０の移動量を測定することによって鋏顎状部材１１の
開閉の移動量を測定することができる。鋏顎状部材１１
の移動量と、そのときの歪量の関係によって、対象物の
硬軟性の検出が可能となるため、歪ゲージ１２と変位計
３１の変位量を同時に測定することにより、対象物の硬
軟性を検出することができる。

【００７９】これらの電気的信号は、制御装置部３６に
よって対象物の反力と硬軟性に適合するように加工補正
が行われる。すなわち、適切な帰還になるように信号が
加工され、ボイスコイルモータ２７ｂに対してトルク量
として帰還が行われて動作させ、それに連結された操作
把持部３４を通して操作者に力情報が与えられる。

【００８０】このように、センサ及びアクチュエータが
それぞれ同じ構成の鉗子機構部３２₃ と操作部３３₅ を
機械機構的に切り放し、両者を互いに電気的信号により
制御装置部３６によって接続してバイラテラル構成に
し、且つ鋏顎状部材１１が対象物に接触しているかどう
かを歪ゲージ１２で検出し、ソレノイド４０を駆動して
鉗子側機械動作結合部材３９と操作部側機械動作結合部
材４１を機械的に結合若しくは分離させる構成にするこ
とにより、操作部３３₅ から鉗子機構部３２₃ に対する
帰還による遅れや発振がなく、また帰還制御を行ってい
ない時には、機械的結合がなされて従来の機械的な構成
の鉗子と同じ動作を行うことができ、更に制御プログラ
ムが簡単になる。加えて、操作者の機械的機構の制約を
受けずに操作把持部３４の移動量と力に応じたトルク量
の力を鉗子先端部に発生させ、鉗子先端部に生じた反力
と硬軟性の情報を応じたトルク量の力を機械的機構の制
約を受けずに情報として操作者に帰還し、機械的機構以
上の強調表現を操作部を通して操作者に帰還することを
可能とする。

【００８１】図１１（ａ）は、この発明の第１１の実施
例の全体の構成を示したものである。鉗子機構部３２₃
に於いて、主軸１０の中程には変位計３１が、そして主
軸１０の一方の片側端部には、対に構成されて側面に歪
ゲージ１２を有する鋏顎状部材１１が取り付けられてい
る。主軸１０の他方の片側端部には、ボイスコイルモー
タ２７ａを有している。

【００８２】一方、操作部３３₆ に於いては、変位計３
８と歪ゲージ３５が取り付けられた操作把持部３４を有
している。また、この操作部３３₆ には、ボイスコイル
モータ２７ｂが取り付けられており、このボイスコイル
モータ２７ｂによって操作把持部３４が連動するように
なっている。また、操作把持部３４には、電磁的制動機
構４３が取り付けられている。

【００８３】上記鉗子機構部３２₃ と操作部３３₆ は、
機械的機構では結合されておらず、各々が電気的信号に
よって制御装置部３６を経由して接続される。図１１
（ｂ）は、このときの電気的制御構成を示した図であ
る。

【００８４】鉗子機観構部３２₃ の変位計３１と歪ゲー
ジ１２から出力された信号は、制御装置部３６によって
操作部３３₆ のボイスコイルモータ２７ｂの駆動に適合
するように増幅及び変換がなされ、ボイスコイルモータ
２７ｂへ出力される。同様に、操作部３３₆ に於ける変
位計３８と歪ゲージ３５からの信号は、制御装置部３６
によって鉗子機構部３２₃ のボイスコイルモータ２７ａ
の駆動に適合するように増幅及び変換がなされ、ボイス
コイルモータ２７ａへ出力される。また、鉗子機構部３
２₃ の歪ゲージ１２の出力信号は、制御装置部３６内で
所定の基準値と比較され、その結果、電磁的制動機構４
３を駆動する。

【００８５】操作者が操作把持部３４を把持してこれを
移動させることにより、その移動量に応じた電気的信号
が変位計３８から出力される。また、操作把持部３４に
力を加えることにより、その力に応じた電気的信号が歪
ゲージ１２から出力される。これらの信号を制御装置部
３６が受けて、鉗子機構部３２₃ のボイスコイルモータ
２７ａが駆動される。ボイスコイルモータ２７ａでは、
入力信号に応じたトルク量の力が出力される。このボイ
スコイルモータ２７ａが動作することにより、それに連
結された主軸１０が動作され、そのトルク量に応じた力
に従って鋏顎状部材１１の開閉が行われる。

【００８６】開閉動作によって鋏顎状部材１１が対象物
を把持、または対象物に接触した場合、そのときの鋏顎
状部材１１の開閉力に対する対象物からの反力に応じて
鋏顎状部材１１が変形する。この変形量が、歪ゲージ１
２によって検出され、電気的信号として出力される。ま
た、このときの主軸１０の移動量は、変位計３１から電
気的信号として出力される。

【００８７】ここで、鋏顎状部材１１の開閉の移動量
は、主軸１０の移動量と一対一の対応をなすため、主軸
１０の移動量を測定することによって、鋏顎状部材１１
の開閉の移動量が測定できる。鋏顎状部材１１の移動量
とそのときの歪量の関係によって対象物の硬軟性の検出
が可能となるため、歪ゲージ１２と変位計３１の変位量
を同時に測定することにより、対象物の硬軟性が検出で
きる。これらの電気的信号は、制御装置部３６によって
対象物の反力と硬軟性に適合するように信号の加工補正
が行われる。そして、適切な帰還になるように信号が加
工され、ボイスコイルモータ２７ｂに対してトルク量と
して帰還が行われて動作させ、それら連結された操作把
持部３４を通して操作者に力情報が与えられる。

【００８８】また、強い力で対象物に接触した場合、鋏
顎状部材１１の反力が大きく、鉗子機構部３２₃ の歪ゲ
ージ１２の出力信号は、制御装置部３６によって基準値
と比較される。そして、上記出力信号の値が基準値を越
えたならば、電磁的制動機構４３が駆動され、操作把持
部３４の動きが停止される。

【００８９】このように、センサ及びアクチュエータが
それぞれ同じ構成の鉗子機構部３２₃ と操作部３３₆ を
機械機構的に切り放し、両者を互いの電気的信号により
制御装置部３６によって接続したバイラテラル構成に於
いて、鋏顎状部材１１の反力を基準値と比較し電磁的制
御機構４３を駆動し、操作把持部３４の動きを停止させ
る構成にすることにより、トルク制御系アクチェエータ
のみを用いた構成では不可能であった確実な制動を可能
とし、変形量の少ない対象物の情報を操作部を通して帰
還することが可能となる。

【００９０】図１２は、この発明の第１２の実施例の全
体の構成を示した図である。同図に於いて、鉗子機構部
３２₄ の内部の主軸１０の一方の片側端部には、対に構
成されて側面に歪ゲージ１２を有する鋏顎状部材１１が
取り付けられている。また、鉗子機構部３２₄ の他方の
片側端部には、鉗子機構部３２₄ の内部の主軸１０と外
径が同じである変位計４６の軸４７が、筒状部材４４及
び変位計接続部材４５によって接続されている。また、
変位計４６の軸４７のもう一方の片側端部には、ボイス
コイルモータ２７を支持するボイスコイルモータ支持体
２８が取り付けられている。更に、操作部１７₄ は、ボ
イスコイルモータ駆動部２９によって連動する可動把持
部２３と、ボイスコイルモータ支持体２８及び固定把持
部１４を有している。

【００９１】図１３は、図１２のＡ−Ａ′線の内側に示
された部分の拡大断面図である。図１３に示されるよう
に、鉗子機構部３２₄ 内の主軸１０は、筒状部材４４、
４８及び４９と、変位計４６の変位計接続部材４５によ
って、変位計４６の軸４７接続されて固定される。

【００９２】図１４は、図１３の分解図である。図１４
に示されるように、鉗子機構部３２₄ 内の主軸１０は、
導電性部材によって構成されるコア部５０と、その回り
に非腐食性絶縁部材によって構成されるコア外部５１の
同軸状の部材を有している。更に、主軸１０は、変位計
４６の軸４７も同様に導電性部材によって構成されるコ
ア部５２と、その回りに絶縁性部材によって構成される
コア外部５３の同軸状の部材を有している。

【００９３】また、鉗子機構部３２₄ 内の主軸１０の螺
子のきられた片側端部には、金等の難腐食性導電性部材
５４を有し、同様に変位計４６の軸４７の螺子のきられ
た片側端部にも、金等の難腐食性導電性部材５５を有し
ている。これら鉗子機構部３２₄ 内の主軸１０の難腐食
性導電性部材５４と、変位計４６の軸４７の難腐食性導
電性部材５５は、その内径が軸１０、４７の外径に等し
く、内径側に螺子のきってある絶縁性の筒状部材４９に
よって接触するように接続されている。

【００９４】更に、筒状部材４８は、その内径が筒状部
材４９の外径及び鉗子機構部３２₄の細端部５６の外径
に等しく、且つその外形が鉗子機構部３２₄ の細端部５
６の外形に等しく形成される。また、筒状部材４４は、
その内径が筒状部材４８の外形及び鉗子機構部３２₄ の
細端部５６の外形に等しく形成される。そして、筒状部
材４４と筒状部材４８は、螺子５８、５９、６０によっ
て溝６１、６２、６３に固定されている。

【００９５】このようにして、筒状部材４４、４８及び
４９によって、鉗子機構部３２₄ と変位計接続部材４５
との接続部分の強化が可能である。また、鉗子機構部３
２₄と変位計接続部材４５での機構的、電気的な切り離
しが可能なことにより、鉗子機構部３２₄ と変位計接続
部材４５での着脱が可能、つまり交換が可能になる。

【００９６】更に、ここで鉗子機構部３２₄ 内の主軸１
０は、導電性部材によって構成されるコア部５０及びコ
ア外部５１と同軸状であること、及び鉗子機構部３２₄
内の主軸１０の螺子のきられた片側端部に金等の難腐食
性導電性部材５４を有することより、鋏顎状部材１１を
含む鉗子機構部３２₄ の洗浄も可能である。

【００９７】次に、この発明の第１３の実施例につい
て、図１２、図１３及び図１５を参照して説明する。鉗
子機構部３２₄ の内部の主軸１０の一方の片側端部に
は、対の構成で側面に歪ゲージ１２を有する鋏顎状部材
１１が取り付けられている。鉗子機構部３２₄の他方の
片側端部には、鉗子機構部３２₄ の内部の主軸１０と外
径が同じである変位計４６の軸４７が、筒状部材４４及
び変位計接続部材４５によって接続されている。また、
変位計４６の軸４７のもう一方の片側端部には、ボイス
コイルモータ２７を支持するボイスコイルモータ支持体
２８が取り付けられている。更に、操作部１７₄ は、ボ
イスコイルモータ駆動部２９によって連動する可動把持
部２３と固定把持部１４を有する。

【００９８】図１３に示されるように、鉗子機構部３２
₄ 内の主軸１０は、筒状部材４４、４８及び４９と、変
位計４６の変位計接続部材４５によって、変位計４６の
軸４７接続されて固定される。

【００９９】図１５は、第１３の実施例に従った図１３
の分解図である。図１５に示されるように、鉗子機構部
３２₄ 内の主軸１０は、導電性部材によって構成される
コア部５０と、その回りに非腐食性絶縁部材によって構
成されるコア外部５１の同軸状の部材を有している。更
に、主軸１０は、変位計４６の軸４７も同様に導電性部
材によって構成されるコア部５２と、その回りに絶縁性
部材によって構成されるコア外部５３の同軸状の部材を
有している。

【０１００】また、鉗子機構部３２₄ 内の主軸１０の螺
子のきられた片側端部には、金等の難腐食性導電性部材
５４を有し、同様に変位計４６の軸４７の螺子のきられ
た片側端部にも、金等の難腐食性導電性部材５５を有し
ている。これら鉗子機構部３２₄ 内の主軸１０の難腐食
性導電性部材５４と、変位計４６の軸４７の難腐食性導
電性部材５５は、その内径側の一部に導電性部材６４を
有して、内径側に螺子のきってある絶縁性の筒状部材６
５によって接続されている。この筒状部材６５は、その
内径が各軸１０、４７の外径に等しく、外形が鉗子機構
部３２₄ の細端部５６の外形及び変位計接続部材４５の
細端部５７の内形に等しく形成される。

【０１０１】更に、筒状部材４８は、その内径が筒状部
材６５の外形及び鉗子機構部３２₄の細端部５６の外形
の外径に等しく、その外形が変位計接続部材４５の細端
部５７の外形に等しい形状となっている。また、筒状部
材４４は、その内径が筒状部材４８の外形及び変位計接
続部材５６の細端部５７の外形に等しく形成される。そ
して、筒状部材４８及び４４は、螺子５８、５９、６０
によって、溝６１、６２、６３に固定されている。

【０１０２】このようにして、筒状部材４４、４８及び
６５により、鉗子機構部３２₄ と変位計接続部材４５と
の着脱及び接続部分の強化が可能である。また、筒状部
材６５の内径側の一部に導電性部材６４を有することに
よって、鉗子機構部３２₄ 内の主軸１０の螺子のきられ
た片側端部に有する難腐食性導電性部材５４と、変位計
４６の軸４７の螺子のきられた片側端部に有する難腐食
性導電性部材５５とが接触する必要がない。このため、
この鋏持力フィードバック鉗子装置の使用時に生じる振
動、衝撃等で、難腐食性導電性部材５４と難腐食性導電
性部材５５の接触部分が分離しても、電気的に接続され
ている状態を保持すること、つまり鋏持力フィードバッ
クが常に可能である。

【０１０３】尚、ここで鉗子機構部３２₄ 内の主軸１０
は、導電性部材によって構成されるコア部５０とその回
りに非腐食性絶縁性部材によって構成されるコア外部５
１と同軸状であること、及び鉗子機構部３２₄ 内の主軸
１０の螺子のきられた片側端部には、金等難腐食性導電
性部材５４を有することにより、鋏顎状部材１１を含む
鉗子機構部３２₄ の洗浄も可能である。

【０１０４】次に、この発明の第１４の実施例を説明す
る。図１６（ａ）は、第１４の実施例の全体の構成を示
したものである。鉗子機構部３２₃ に於いて、主軸１０
の中程に変位計３１が取り付けられている。そして、こ
の主軸１０の一方の片側端部には、対で構成されて側面
に歪ゲージ１２を有する鋏顎状部材１１が取り付けられ
ている。また、主軸１０の他方の片側端部には、ボイス
コイルモータ２７ａを有している。

【０１０５】これに対し、操作部３３₇ では、操作レバ
ー６６に変位計３８と歪ゲージ３５が取り付けられてい
る。また、操作部３３₇ には、ボイスコイルモータ２７
ｂが取り付けられており、このボイスコイルモータ２７
ｂによって操作レバー６６が連動するようになってい
る。

【０１０６】鉗子機構部３２₃ と操作部３３₇ は、機械
的機構では結合されておらず、各々が電気的信号によっ
て制御装置部３６を経由して接続される。更に、鉗子機
構部３２₃ の変位計３１と、ボイスコイルモータ２７ｂ
及び操作部３３₇ は、ケースによって一体化されて把持
部６７₁ を構成している。

【０１０７】図１６（ｂ）は、このときの電気的制御構
成を示した図である。同図に於いて、鉗子機構部３２₃
の変位計３１と歪ゲージ１２から出力された信号は、制
御装置部３６によって操作部３３₇ のボイスコイルモー
タ２７ｂの駆動に適合するように増幅及び変換がなさ
れ、ボイスコイルモータ２７ｂに出力される。また同様
に、操作部３３₇ に於ける変位計３８と歪ゲージ３５の
信号が、制御装置部３６によって、鉗子機構部３２₃ の
ボイスコイルモータ２７ａの駆動に適合するように増幅
及び変換がなされ、ボイスコイルモータ２７ａへ出力さ
れる。

【０１０８】操作者が片方の掌と４本の指で操作部３３
₇ を把持し、同じ手の空いている指で操作レバー６６を
移動させることにより、その移動量に応じた電気的信号
が変位計３８から出力される。また、そのときの操作レ
バー６６に加えられた力に応じた電気的信号が歪みゲー
ジ１２から出力される。これらの信号を制御装置部３６
が受けて、鉗子機構部３２₃ のボイスコイルモータ２７
ａを駆動する。ボイスコイルモータ２７ａは、入力信号
に応じたトルク量の力を出力する。そして、このボイス
コイルモータ２７ａが動作することにより、それに連結
された主軸１０が動作され、そのトルク量に応じた力に
従って、鋏顎状部材１１の開閉が行われる。

【０１０９】この開閉動作によって、鋏顎状部材１１が
対象物を把持するかまたは対象物に接触した場合、その
ときの鋏顎状部材１１の開閉力に対する対象物からの反
力に応じて、鋏顎状部材１１が変形する。そして、その
変形量が歪ゲージ１２によって検出されて電気的信号と
して出力される。また、このとき、鋏顎状部材１１の開
閉の移動量は、主軸１０の移動量と一対一の対応をな
し、変位計３１で主軸１０の移動量を測定することによ
り、鋏顎状部材１１の開閉の移動量を測定することがで
きる。鋏顎状部材１１の移動量と、そのときの歪量の関
係によって対象物の硬軟性の検出が可能となるため、歪
ゲージ１２と変位計３１の変位量を同時に測定すること
により、対象物の硬軟性を検出することができる。

【０１１０】これらの電気的信号は、制御装置部３６に
よって対象物の反力と硬軟性に適合するように加工補正
が行われる。すなわち、適切な帰還になるように信号が
加工され、ボイスコイルモータ２７ｂに対してトルク量
として帰還が行われて動作させ、それに連結された操作
レバー６６を通して操作者に力情報が与えられる。

【０１１１】このように、操作者が操作部３３₇ を把持
し、操作及び力のフィードバックが得られる操作レバー
６６を把持部３３₇ と分離することにより、操作者に鉗
子装置全体の重みによる影響を与えることなく、鉗子先
端部に加わる力を情報として操作者に帰還することを可
能にする。

【０１１２】次に、図１７及び図１８を参照して、この
発明の第１５の実施例を説明する。図１７は、第１５の
実施例に従った鉗子装置の全体の構成を示したものであ
る。鉗子機構部３２₃ に於いて、円筒状部材６８の同芯
円内部に主軸１０を有している。この主軸１０の一方の
片側端部には、対で構成されて側面に歪ゲージ１２を有
する鋏顎状部材１１が取り付けられている。

【０１１３】一方、把持部６７₂ に於いては、把持部主
軸６９の中程に変位計３１が取り付けられている。そし
て、上記把持部主軸６９の他方の片側端部には、ボイス
コイルモータ２７ａを有している。また、把持部６７₂
の操作部３３₇ には、変位計３８と歪ゲージ３５、及び
ボイスコイルモータ２７ｂが取り付けられている操作レ
バー６６を有している。このボイスコイルモータ２７ｂ
によって、操作レバー６６が連動するようになってい
る。更に、変位計３１と、ボイスコイルモータ２７ｂ及
び操作部３３₇ は、ケースによって一体化されて把持部
６７₂ を構成している。

【０１１４】鉗子機構部３２₃ と把持部６７₂ は、機械
的機構により脱着され、それと同時に歪ゲージ１２の電
気的信号も接続される。歪ゲージ１２は、鋏顎状部材１
１に加わる力に応じてその抵抗値が変化するものであ
り、この抵抗値を測定することにより、そのときの力が
判明する。

【０１１５】図１８は、鉗子機構部３２₃ と把持部６７
₂ の分離、接合状態を示したもので、（ａ）は分離状
態、（ｂ）は接合状態を表している。ここで、歪ゲージ
１２からの信号は、主軸１０内部を通る電導線７０によ
り把持部６７₂ との結合点近傍まで導かれるもので、こ
こで鉗子側コイル７１に接続される。同様に、把持部主
軸６９内部の把持部６７₂ 近傍にも、把持部コイル７２
が設けられている。鉗子機構部３２₃ と把持部６７₂ を
機械的機構によって接合することにより、両者のコイル
が対向してトランス形状になる。ここに交流信号を加え
ることにより、両者のコイルの間でカップリングが行わ
れ、電気的信号を受ける。

【０１１６】このように、鉗子機構部３２₃ の歪ゲージ
１２の信号を交流信号にし、主軸１０の内部及び把持部
主軸６９の接点近傍で、各々の軸内にそれぞれ鉗子側コ
イル７１及び把持部コイル７２を設けることにより、鉗
子機構部３２₃ と把持部６７₂ は機械的機構により脱着
され、同時に電気的コネクタを用いず、歪ゲージ１２の
電気的信号も接続され、消毒を容易にして且つ消毒やそ
の他の要因による接点不良を防止することを可能とし、
鉗子先端部に加わる情報として操作者に帰還することを
可能にする。

【０１１７】

【発明の効果】したがってこの発明によれば、従来の技
術に比べ次のような優れた効果がある。鉗子鋏顎部に加
わる力を検出するためのセンサと、センサ出力をフィー
ドバックするための制御装置と、制御装置出力により操
作部に力をフィードバックする力表示装置および操作者
の操作を検出する機構と、それにより鉗子機構部を駆動
する駆動装置と、そのための制御装置とを具備し、手に
取って操作可能なように小型軽量化が可能である。

【０１１８】また、鉗子先端部を着脱可能な機械的構成
にし、またその時に電気的信号の接続を容易にし、かつ
鉗子鋏顎部に加わった力を操作側にフィードバックする
ことが可能となるため、操作者が鉗子鋏顎部に加わる力
の力情報を得ることが可能となりまた、医療用処置具で
あることから鉗子先端部の消毒を行いやすくするための
先端部の脱着が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、この発明に係る鋏持力フィードバッ
ク鉗子装置の第１の実施例の全体の構成図であり、
（ｂ）は同図（ａ）の制御系のブロック図である。

【図２】（ａ）は第２の実施例の全体の構成図、（ｂ）
は同図（ａ）の制御系のブロック図である。

【図３】（ａ）はこの発明の第３の実施例の全体の構成
図、（ｂ）は同図（ａ）の制御系のブロック図である。

【図４】（ａ）はこの発明の第４の実施例の全体の構成
図、（ｂ）は同図（ａ）の制御系のブロック図である。

【図５】（ａ）はこの発明の第５の実施例を説明する全
体の構成図、（ｂ）は同図（ａ）の電気的制御系のブロ
ック構成図である。

【図６】（ａ）はこの発明の第６の実施例を説明する全
体の構成図、（ｂ）は同図（ａ）の電気的制御系のブロ
ック構成図である。

【図７】（ａ）はこの発明の第７の実施例を説明する全
体の構成図、（ｂ）は同図（ａ）の電気的制御系のブロ
ック構成図である。

【図８】（ａ）はこの発明の第８の実施例を説明する全
体の構成図、（ｂ）は同図（ａ）の電気的制御系のブロ
ック構成図である。

【図９】（ａ）はこの発明の第９の実施例を説明する全
体の構成図、（ｂ）は同図（ａ）の電気的制御系のブロ
ック構成図である。

【図１０】（ａ）はこの発明の第１０の実施例を説明す
る全体の構成図、（ｂ）は同図（ａ）の電気的制御系の
ブロック構成図である。

【図１１】（ａ）はこの発明の第１１の実施例を説明す
る全体の構成図、（ｂ）は同図（ａ）の電気的制御系の
ブロック構成図である。

【図１２】この発明の第１２の実施例の全体の構成を示
した図である。

【図１３】図１２のＡ−Ａ′線の内側に示された部分の
拡大断面図である。

【図１４】図１３の分解図である。

【図１５】第１３の実施例に従った図１３の分解図であ
る。

【図１６】（ａ）はこの発明の第１４の実施例を説明す
る全体の構成図、（ｂ）は同図（ａ）の電気的制御系の
ブロック構成図である。

【図１７】第１５の実施例に従った鉗子装置の全体の構
成を示した図である。

【図１８】鉗子機構部３２₃ と把持部６７₂ の分離、接
合状態を示したもので、（ａ）は分離状態、（ｂ）は接
合状態を表した図である。

【符号の説明】

１０…主軸、１１…鋏顎状部材、１２…歪ゲージ、１３
…固定把持部支持体、１４…固定把持部、１５…鋏持力
表示装置、１６…表示装置駆動部、１７₁ 〜１７₃ 、３
３₁ 〜３３₇ …操作部、１８…信号用増幅器、１９…空
気圧制御装置、２０…円筒状容器、２１…可動板、２２
…ポンプ、２３…可動把持部、２４…固定把持部、２５
…関数変換部、２７、２７ａ、２７ｂ…ボイスコイルモ
ータ、２８…ボイスコイルモータ支持体、２９…ボイス
コイルモータ駆動部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者王麗芳東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉗子先端部に設けられるもので、開閉自
在な一対の鋏顎状部材と、上記鋏顎状部材の近傍に設けられて上記鋏顎状部材に加
わる鋏持力を検出する検出手段と、この検出手段によって検出された鋏持力に基づいて、操
作者に上記鋏顎状部材を操作させるために帰還させるべ
く鋏持力の帰還情報を提供する帰還鋏持力提供手段と、この帰還鋏持力提供手段により提供された鋏持力により
上記鋏顎状部材を操作する操作手段とを具備することを
特徴とする鋏持力フィードバック鉗子装置。