WO2016017597A1

WO2016017597A1 - 処置具駆動装置

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Abstract

処置具の複数の張力伝達部材にまとめて一定の初期張力を付与した状態で処置具を取り付けて駆動することを目的として、本発明の処置具駆動装置（１）は、少なくとも一対の張力伝達部材（２）を備える処置具（３）に着脱可能に取り付けられ、張力伝達部材（２）に加える張力によって処置具（３）を駆動する処置具駆動装置（１）であって、各張力伝達部材（２）の一端にそれぞれ着脱可能に取り付けられる可動部材（７）と、処置具（３）を駆動する動力を発生する駆動源と、該駆動源と可動部材（７）との連結または連結解除を切り替えるとともに、連結された状態で、対となる張力伝達部材（２）に取り付けられた２つの可動部材（７）に択一的に張力を加えるように駆動源からの動力を伝達する動力伝達機構（９）と、該動力伝達機構（９）による連結が解除された状態で、２つの可動部材（７）を張力伝達部材（２）に張力が付与される方向に付勢する付勢手段（１０）とを備える。

Description

処置具駆動装置

　本発明は、処置具駆動装置に関する。

　内視鏡の挿入部先端に設けられた湾曲部を湾曲させるためのワイヤを操作部側と湾曲部側とに分離して、コネクタによって１本１本着脱可能に接続するためのワイヤ連結用器具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
　このワイヤ連結用器具は、湾曲部側のワイヤの基端部を第１の保持部に保持させ、操作部側のワイヤの先端に取り付けたコネクタを第２の保持部に保持させて、２つの保持部を近接させて２つのワイヤを接続した後に、保持部を取り外すことで、コネクタによって２つのワイヤを接続状態に維持するようになっている。

特開２０１０－２００８９２号公報

　特許文献１のワイヤ連結用器具は、複数対のワイヤを一度に容易に接続することはできるが、接続直後にワイヤに与えられる初期張力を所定の大きさに設定することは困難である。湾曲部を精度よく駆動するためには、ワイヤに張力が付与されている必要があるため、接続後にワイヤ毎に張力調整を行う必要がある。

　本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、処置具の複数の張力伝達部材にまとめて一定の初期張力を付与した状態で処置具を取り付けて駆動することができる処置具駆動装置を提供する。

　本発明の一態様は、少なくとも一対の張力伝達部材を備える処置具に着脱可能に取り付けられ、前記張力伝達部材に加える張力によって前記処置具を駆動する処置具駆動装置であって、各前記張力伝達部材の一端にそれぞれ着脱可能に取り付けられる可動部材と、前記処置具を駆動する動力を発生する駆動源と、該駆動源と前記可動部材との連結または連結解除を切り替えるとともに、連結された状態で、対となる前記張力伝達部材に取り付けられた２つの前記可動部材に択一的に張力を加えるように前記駆動源からの動力を伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構による連結が解除された状態で、２つの前記可動部材を前記張力伝達部材に張力が付与される方向に付勢する付勢手段とを備える処置具駆動装置である。

　本態様によれば、動力伝達機構による駆動源と可動部材との連結を解除した状態で、処置具に備えられた少なくとも一対の張力伝達部材の一端に可動部材を取り付けると、付勢手段によって可動部材が一方向に付勢される結果、張力伝達部材に張力が付与される。すなわち、連結が解除されている状態では、処置具の張力伝達部材に初期張力が加えられる。この状態で、駆動源と可動部材とを連結すると、動力伝達機構によって駆動源からの動力が可動部材に伝達されるようになり、駆動源の作動によって２つの可動部材に択一的に張力が加えられる結果、処置具の対となる張力伝達部材に択一的に張力が加えられ、処置具を駆動することができる。

　この場合において、駆動源からの動力が可動部材に伝達される状態となる際に、処置具の複数の張力伝達部材に初期張力を与えた状態とすることができる。したがって、複数の張力伝達部材に個別に張力を付与する調整作業を行う必要がなく、手間を省くことができる。また、処置具を取り付けた後の最初の作動時から、時間遅れを生ずることなく精度よく処置具を作動させることができる。

　上記態様においては、前記処置具に着脱可能に連結される中間機構部を備え、該中間機構部が、前記可動部材と、前記動力伝達機構と、前記付勢手段とを備え、前記動力伝達機構が、前記中間機構部に前記駆動源を着脱することにより、該駆動源と前記可動部材との連結または連結解除を切り替えてもよい。

　このようにすることで、駆動源を取り付けていない中間機構部に処置具を取り付けると、処置具に備えられた少なくとも一対の張力伝達部材の一端に中間機構部の可動部材がそれぞれ取り付けられ、付勢手段によって可動部材が一方向に付勢される結果、張力伝達部材に張力が付与される。すなわち、駆動源を取り付けていない状態では、処置具の張力伝達部材に初期張力が加えられる。この状態で、中間機構部に駆動源を取り付けると、動力伝達機構によって駆動源からの動力が可動部材に伝達されるようになり、駆動源の作動によって２つの可動部材に択一的に張力が加えられる結果、処置具の対となる張力伝達部材に択一的に張力が加えられ、処置具を駆動することができる。

　この場合において、駆動源を中間機構部に取り付ける際に、処置具の複数の張力伝達部材に初期張力を与えた状態とすることができる。したがって、複数の張力伝達部材に個別に張力を付与する調整作業を行う必要がなく、手間を省くことができる。また、処置具を取り付けた後の最初の作動時から、時間遅れを生ずることなく精度よく処置具を作動させることができる。

　上記態様においては、前記駆動源がモータであり、２つの前記可動部材が、それぞれ長手方向に移動可能に略平行にかつ歯を対向させて支持された２つのラックギヤであり、前記動力伝達機構が、２つの前記ラックギヤにそれぞれ噛み合い、前記モータの駆動によって２つの前記ラックギヤを逆方向に移動させるピニオンギヤとを備えていてもよい。

　このようにすることで、２つのラックギヤが付勢手段によって一方向に付勢され、処置具の張力伝達部材に張力が付与された状態で、２つのラックギヤに噛み合うピニオンギヤにモータの動力を加えることにより、ラックギヤを逆方向に移動させて対となる張力伝達部材に択一的に張力を付与して処置具を駆動することができる。駆動の際に張力伝達部材に張力が付与されているので、処置具を精度よく制御することができる。

　上記態様においては、前記ピニオンギヤが、２つの前記ラックギヤに対して個別に備えられるとともに、相互に同軸に回転自在に配置され、前記動力伝達機構が、各前記ピニオンギヤに設けられた嵌合孔と、前記モータに固定され、２つの前記ピニオンギヤに設けられた前記嵌合孔に嵌合して２つの前記ピニオンギヤを連結する嵌合軸とを備えていてもよい。

　このようにすることで、２つのピニオンギヤの嵌合孔にモータ側の嵌合軸を嵌合していない状態では、２つのピニオンギヤが自由に回転してこれに噛み合うラックギヤの移動を許容し、２つの張力伝達部材に個別に張力を調節することができる。また、２つのピニオンギヤの嵌合孔にモータ側の嵌合軸を嵌合した状態では、２つのピニオンギヤが連結されることにより、モータの駆動によって２つの張力伝達部材に択一的に張力を付与して処置具を駆動することができる。

　上記態様においては、前記付勢手段は、張力によって２つの前記ピニオンギヤに回転力を付与するように両端がそれぞれ固定された柔軟なワイヤ状部材と、該ワイヤ状部材の途中位置を巻回するプーリ状部材と、該プーリ状部材を径方向に付勢して前記ワイヤ状部材に張力を付与する付勢部材とを備えていてもよい。

　このようにすることで、付勢部材によってプーリ状部材が径方向に付勢されると、プーリ状部材に途中位置を巻回されているワイヤ状部材が牽引されて張力が発生し、２つのピニオンギヤが回転させられる結果、ピニオンギヤに噛み合っているラックギヤが長手方向に移動して、処置具の張力伝達部材に初期張力が付与される。この状態で嵌合孔に嵌合軸を嵌合させて２つのピニオンギヤをモータに連結し、モータを作動させると、ワイヤ状部材は、プーリ状部材を介して長手方向に移動し、一方のピニオンギヤ側に巻き取られ、他方のピニオンギヤ側から繰り出される。このとき、プーリ状部材の位置は変化しないので、ワイヤ状部材に付与される張力はラックギヤの位置によって変動せず、処置具の制御を容易にすることができる。

　上記態様においては、前記駆動源がモータであり、２つの前記可動部材がワイヤ状部材であり、前記動力伝達機構が、２つの前記ワイヤ状部材をそれぞれ巻回する２つのプーリ状部材と、各該プーリ状部材に同軸に固定された従動歯車と、各該従動歯車に同時に噛み合う位置に挿脱可能に設けられ、噛み合った状態で前記モータの駆動によって２つの前記ワイヤ状部材を逆方向に移動させる駆動歯車とを備えていてもよい。

　このようにすることで、２つのワイヤ状部材が付勢手段によって一方向に付勢され、処置具の張力伝達部材に張力が付与された状態で、駆動歯車を２つの従動歯車に噛み合わせて、ワイヤ状部材を巻回するプーリ状部材に動力を加えることにより、２つのワイヤ状部材を逆方向に移動させて対となる張力伝達部材に択一的に張力を付与することができる。駆動の際に張力伝達部材に張力が付与されているので、処置具を精度よく制御することができる。

　駆動歯車を従動歯車に噛み合わせていない状態では、２つのプーリ状部材が自由に回転してワイヤ状部材の移動を許容し、２つの張力伝達部材に個別に張力を調節することができる。また、２つの従動歯車に駆動歯車を噛み合わせた状態では、２つのプーリ状部材が駆動歯車の動きに連動させられることにより、モータの駆動によって２つの張力伝達部材に択一的に張力を付与して処置具を駆動することができる。

　上記態様においては、前記処置具に着脱可能に取り付けられ、複数の前記張力伝達部材を位置決め状態に保持する処置具側支持部を備え、前記中間機構部に、複数の前記可動部材を前記張力伝達部材との連結位置に整列状態に保持する整列機構が設けられ、前記中間機構部への前記処置具の取付時に、前記処置具側支持部による前記張力伝達部材の保持状態を解除して、該張力伝達部材の一端を前記整列機構により整列された前記可動部材に連結する切替機構を備えていてもよい。

　このようにすることで、張力伝達部材を処置具側支持部に位置決め状態に保持した処置具を、整列機構によって可動部材が整列された中間機構部に取り付ける際に、切替機構によって、処置具側支持部による張力伝達部材の保持状態が解除されて張力伝達部材の一端が可動部材に連結されるので、複数の張力伝達部材を一度にまとめて連結することができ、取付時の手間を省くことができる。

　上記態様においては、前記整列機構が、前記付勢手段による付勢力に抗して複数の前記可動部材を移動させるスライダと、前記可動部材が連結位置に配置されるように前記スライダを係止する係止機構とを備え、前記切替機構は、前記張力伝達部材が前記可動部材に連結された状態で前記係止機構によるスライダの係止状態を解除してもよい。

　このようにすることで、スライダを移動させると付勢手段による付勢力に抗して複数の可動部材が移動させられ、係止機構によって連結位置に係止される。そして、処置具側支持部によって支持された処置具を中間機構部に取り付けると、切替機構によって、係止機構によるスライダの係止状態が解除され、可動部材を介して張力伝達部材に付勢手段による張力が付与された状態に可動部材と張力伝達部材とを連結することができる。

　上記態様においては、前記スライダに、前記付勢手段による付勢力と同じ方向に、付勢力を作用させる他の付勢手段を備えていてもよい。
　このようにすることで、係止機構によるスライダの係止状態が解除された後には、スライダは他の付勢手段によって可動部材から離れる方向に移動し、その後の可動部材の移動に影響を与えないようにすることができる。

　本発明によれば、処置具の複数の張力伝達部材にまとめて一定の初期張力を付与した状態で処置具を取り付けて駆動することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る処置具駆動装置を示す平面図である。図１の処置具駆動装置を、駆動部を切り離した状態で示す正面図である。図１の処置具駆動装置に処置具を取り付ける状態を説明する正面図である。図１の処置具駆動装置に処置具を取り付ける際の取付前の状態をそれぞれ説明する部分的な正面図である。図１の処置具駆動装置に処置具を取り付ける際の取付中の状態をそれぞれ説明する部分的な正面図である。図１の処置具駆動装置に処置具を取り付ける際の取付後の状態をそれぞれ説明する部分的な正面図である。図１の処置具駆動装置への処置具のワイヤの取付を説明する取付間の斜視図である。図１の処置具駆動装置への処置具のワイヤの取付を説明する取付後の斜視図である。図１の処置具駆動装置のフックの変形例を示す斜視図である。図１の処置具駆動装置の中間機構部への駆動部の取付前の状態を示す部分的な縦断面図である。図１の処置具駆動装置の中間機構部への駆動部の取付後の状態を示す部分的な縦断面図である。図１の処置具駆動装置の第１の変形例を示す平面図である。図１の処置具駆動装置の第２の変形例を示す平面図である。

　本発明の一実施形態に係る処置具駆動装置１について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る処置具駆動装置１は、２本一対のワイヤ（張力伝達部材）２によって駆動される１以上の関節やエンドエフェクタを備える処置具３を駆動する装置である。

　例えば、処置具３の関節は、一方のワイヤ２を牽引すると一方向に屈曲し、他方のワイヤ２を牽引すると他方向に屈曲するように、２本のワイヤ２に択一的に加える張力によって駆動されるようになっている。

　本実施形態の説明においては、一対のワイヤ２を有する処置具３を簡略化した形態で例示して説明するが、複数対のワイヤ２を有する処置具３に適用してもよい。また、エンドエフェクタとしては、把持鉗子や鋏鉗子等、さらにはカメラ等の観察手段も含まれる。

　本実施形態に係る処置具駆動装置１は、図１および図２に示されるように、処置具３を着脱可能に取り付ける中間機構部４と、該中間機構部４に着脱可能に取り付けられる駆動部５とを備えている。
　処置具３の２本一対のワイヤ２の端部には球体２ａが固定されている。

　中間機構部４は、ベース６と、該ベース６の表面に、相互に平行に配置されて、長手方向に移動可能に支持された２本のラックギヤ７と、該ラックギヤ７の端部を揃えて配置する整列機構８と、該ラックギヤ７にそれぞれ噛み合う２つのピニオンギヤ９と、該ピニオンギヤ９を一方向に回転させるように付勢する付勢手段１０とを備えている。ラックギヤ７を支持する機構については図示を省略している。

　２本のラックギヤ７は、図１に示されるように、平面視では、それらの歯７ａを相互に対向させて配置されており、図２に示されるように、側面視では厚さ方向に異なる位置に配置されている。

　各ラックギヤ７の端部には、図５Ａに示されるように、２本爪のフック１１が取り付けられている。フック１１の２本の爪１１ａはワイヤ２の直径より大きく球体２ａの外径より小さい間隔をあけて配置されている。これにより、図５Ｂに示されるように、爪１１ａの間にワイヤ２を貫通させて、爪１１ａに球体２ａを引っ掛けることにより、ワイヤ２の端部をラックギヤ７に取り付けることができるようになっている。

　なお、フック１１は図５Ａおよび図５Ｂのように容易に外れる構成を採用してもよいし、図６に示されるように、２本爪への球体２ａの入口が狭く、２本爪がバネ性を有して、球体２ａをフック１１に引っ掛けるときには球体２ａによって２本爪を弾性変形させて入口を押し広げて引っ掛けてもよい。このようにすることで、ワイヤが弛んだだけではフック１１から球体２ａが外れないようにすることができる。

　２つのピニオンギヤ（動力伝達機構）９は、図２、図７および図８に示されるように、同軸に配置され、かつ、ベアリング１２によって相対回転自在にベース６に支持されている。各ピニオンギヤ９は異なるラックギヤ７に噛み合うように配置されている。図中、符号１３はスペーサである。

　ピニオンギヤ９には、中央に貫通孔が形成され、該貫通孔の内面には長手方向に沿うスプライン溝が周方向に複数形成されて、スプライン孔（嵌合孔）１４が構成されている。２つのピニオンギヤ９のスプライン孔１４は同一の形状を有している。
　各ピニオンギヤ９の軸方向の一部には、後述する付勢手段１０のワイヤ１５を巻き付けるプーリ部１６が設けられている。

　整列機構８は、ベース６に、ラックギヤ７と平行に設けられたガイドレール１７と、該ガイドレール１７上に直線移動可能に支持されたスライダ１８と、スライダ１８に設けられた突当部材１９とを備えている。スライダ１８には、ベース６の幅方向の一方に突出し操作者によって操作される操作レバー２０が設けられている。

　突当部材１９は、各ラックギヤ７の端部の段差２１に突き当たる位置に配置されている。スライダ１８の移動によって段差２１に突き当てることにより、ラックギヤ７の端部を揃えるようになっている。
　スライダ１８は、図４Ａから図４Ｃに示されるように、係合突起（係止機構）１８ａを備えていて、ラックギヤ７を最もフック１１側に移動させた位置で、係合突起１８ａを可動フック（係止機構）２２に引っ掛けることによりその位置に静止状態に維持されるようになっている。

　付勢手段１０は、２つのピニオンギヤ９に設けられたプーリ部１６に巻かれるワイヤ（ワイヤ状部材）１５と、該ワイヤ１５の長さ方向の途中位置を牽引するための可動プーリ（プーリ状部材）２３と、該可動プーリ２３に一端が固定され、該可動プーリ２３をワイヤ１５に張力を付与する方向（図中矢印Ａの方向）に付勢するスプリング（付勢部材）２４とを備えている。スプリング２４の他端はベース６に固定されている。

　ワイヤ１５の一端は一方のピニオンギヤ９のプーリ部１６に巻き付けられてから固定され、ワイヤ１５の他端は他方のピニオンギヤ９のプーリ部１６に巻き付けられてから固定されている。ワイヤ１５の巻き付け方向は、各ピニオンギヤ９に噛み合っているラックギヤ７がフック１１の設けられている端部とは反対側の端部の方向（矢印Ｂの方向）に移動することとなるように巻かれている。

　すなわち、時計回りにワイヤ１５が巻き付けられたプーリ部１６は、ワイヤ１５に張力が付与されると反時計回りの回転力を受けるので、ピニオンギヤ９を反時計回りに回転させ、これに噛み合うラックギヤ７を矢印Ｂの方向に移動させるようになっている。また、反時計回りにワイヤ１５が巻き付けられたプーリ部１６は、ピニオンギヤ９を時計回りに回転させ、これに噛み合うラックギヤ７を矢印Ｂの方向に移動させるようになっている。

　駆動部５は、モータ２５と、該モータ２５によって回転させられるスプライン軸（嵌合軸）２６とを備えている。また、駆動部５は、図示しない挿脱機構によってスプライン軸２６を長手方向に移動させることができ、図７に示されるように、ピニオンギヤ９のスプライン孔１４からスプライン軸２６を抜き出した状態と、図８に示されるように、スプライン孔１４にスプライン軸２６を挿入した状態とを切り替えることができるようになっている。

　処置具３は、該処置具３を中間機構部４に取り付けるために、ワイヤ２を一時的に支持するワイヤ支持部２７に取り付けられた状態で、中間機構部４に取り付けられるようになっている。ワイヤ支持部２７は、図３から図４Ｃに示されるように、処置具３に着脱可能に取り付けられるフレーム２７ａと、該フレーム２７ａに揺動可能に取り付けられるアーム２７ｂとを備えている。これらの図においては、簡単のために処置具３の一対のワイヤ２の内、一方のワイヤ２のみを示しているが、他のワイヤ２についても同じ方法で支持されている。整列機構８とワイヤ支持部２７とによって、ワイヤ支持部２７によるワイヤ２の支持状態をフック１１との連結状態に切り替える切替機構が構成されている。

　アーム２７ｂの先端には、ワイヤ２の外径より大きく球体２ａの直径より小さい幅のスリット２７ｃと、球体２ａを安定的に接触させる窪み２７ｄとが備えられている。アーム２７ｂを図３に示すように配置した状態で、スリット２７ｃにワイヤ２を通して球体２ａを窪み２７ｄに配置して、ワイヤ２を弛みなく延ばした状態に保持するようになっている。

　アーム２７ｂはフレーム２７ａに対して一方向に揺動可能に設けられており、フレーム２７ａの先端には、アーム２７ｂが揺動することによりアーム２７ｂの先端に支持されている球体２ａが移動すると、その球体２ａに突き当たって球体２ａの移動を阻止し、窪み２７ｄから離脱させるストッパ２７ｅが設けられている。符号２７ｆ，２７ｇは、フレーム２７ａを処置具３に着脱するための突起と溝である。

　また、処置具３は、ベース６に対してベース６の表面に直交する方向に移動させながら取り付けられるようになっており、その移動時に、可動フック２２を押して、該可動フック２２とスライダ１８の係止突起１８ａとの係合状態を解除するようになっている。
　また、ベース６には、図４Ａから図４Ｃに示されるように、処置具３を取り付ける際のベース６の表面に直交する方向への動作によってアーム２７ｂを揺動させるための突当部材６ａが備えられている。

　このように構成された本実施形態に係る処置具駆動装置１の作用について以下に説明する。
　本実施形態に係る処置具駆動装置１に処置具３を取り付けるには、駆動部５が切り離された状態の中間機構部４の操作レバー２０を操作してスライダ１８を移動させる。これにより、スライダ１８に設けられた突当部材１９が段差２１に突き当たって２つのラックギヤ７を整列させつつフック１１側に向かって移動させる。

　ラックギヤ７にはピニオンギヤ９が噛み合っており、ピニオンギヤ９は付勢手段１０に接続されているので、ラックギヤ７が移動するとピニオンギヤ９がプーリ部１６にワイヤ１５を巻き取る方向に回転して可動プーリ２３を移動させ、それによってスプリング２４が伸びて付勢力が増加していく。操作者は、この付勢力に抗して操作レバー２０を移動させることにより、２つのラックギヤ７の端部のフック１１の位置が揃えられる。また、ラックギヤ７が最もフック１１側に移動した位置で、図４Ａに示されるように、スライダ１８に設けられた係合突起１８ａがベース６に設けられた可動フック２２に引っかかることによりスライダ１８がその位置に係止される。

　また、図３に示されるように、処置具３にワイヤ支持部２７を取り付けておく。すなわち、処置具３にフレーム２７ａを取り付け、アーム２７ｂの先端のスリット２７ｃをワイヤ２が通過するようにして、ワイヤ２の先端の球体２ａをアーム２７ｂの先端の窪み２７ｄに収容する。これにより、図３に示されるように、ワイヤ２が弛みなく延びた状態に維持される。

　このようにして準備された処置具３を図４Ａから図４Ｃに示されるように中間機構部４に取り付ける。すなわち、ワイヤ支持部２７によってワイヤ２が弛みなく支持された処置具３をフックが揃えられた中間機構部４に対して近接させ、図４Ａに示されるように、球体２ａをフック１１に引っかかる位置に配置する。この時点で、ベース６に設けられた突当部材６ａがアーム２７ｂに突き当たる。

　そして、図４Ａの矢印Ｃに示されるように、処置具３を中間機構部４にさらに近接させていくと、突当部材６ａによってアーム２７ｂが揺動させられる。アーム２７ｂに支持された球体２ａも一緒に揺動しようとするが、フレーム２７ａに設けられたストッパ２７ｅが球体２ａに突き当たるので、アーム２７ｂの窪みから球体２ａが離脱して、フック１１内に放出される。これと同時に、処置具３が可動フック２２を押すことにより、可動フック２２が矢印Ｄに示されるように揺動して、係合突起１８ａとの係合が解除される。

　これにより、図４Ｃに矢印Ｅで示されるように、付勢手段１０の付勢力によって、ラックギヤ７がフック１１を牽引する方向に移動させられるので、フック１１に球体２ａを係合させたワイヤ２に、付勢力に応じた初期張力が付与される。このとき、２つのラックギヤ７にそれぞれ噛み合う２つのピニオンギヤ９はそれぞれのプーリ部１６に巻かれたワイヤ１５を巻き出す方向に回転させられるが、ワイヤ１５は可動プーリ２３を介して連続しているので、張力をバランスさせるように可動プーリ２３が回転し、処置具３のワイヤ２と付勢手段１０のワイヤ１５の張力が釣り合う位置で停止する。このとき、スライダ１８は図示しないバネによってストッパ３３の位置まで移動し、突当突起１９と段差２１との係合が外れる。

　この状態で、処置具３からフレーム２７ａを取り外すとともに、図７および図８に示されるように、２つのピニオンギヤ９に形成されているスプライン孔１４に駆動部５のスプライン軸２６を挿入して噛み合わせる。これにより、２つのピニオンギヤ９が連結されるとともに、モータ２５の駆動力が２つのピニオンギヤ９に伝達されるようになる。したがって、モータ２５の駆動により、２つのピニオンギヤ９は同一方向に回転し、該ピニオンギヤ９を挟んで平行に配置されているラックギヤ７は互いに逆方向に移動するようになる。

　すなわち、一方のラックギヤ７に接続している処置具３のワイヤ２には張力が付与され、他方のラックギヤ７に接続しているワイヤ２の張力は緩められる。その結果、モータ２５の駆動によって、処置具３の一対のワイヤ２に、択一的に張力を付与することができる。これにより、処置具３の関節等を駆動することができる。

　この場合において、本実施形態に係る処置具駆動装置１によれば、付勢手段１０のワイヤ１５は可動プーリ２３に回し掛けられているので、モータ２５の駆動によるピニオンギヤ９の回転時には、一方のピニオンギヤ９のプーリ部１６に巻き取られるワイヤ１５は他方のピニオンギヤ９のプーリ部１６に同じ長さだけ巻き取られる。したがって、スプライン軸のスプライン孔への挿入後は、可動プーリ２３の位置が変動することはなく、したがって、ラックギヤ７の移動に対して付勢手段１０が切り離された状態とすることができる。

　本実施形態に係る処置具駆動装置１によれば、処置具３を中間機構部４に取り付ける際に、処置具３の一対のワイヤ２に初期張力が自動的に付与されるので、処置具３の複数のワイヤ２の張力を個別に調節する必要がなく、調節に要する手間を省くことができるという利点がある。本実施形態では２本一対のワイヤ２を例に挙げて説明したが、処置具３が複数対のワイヤ２を備える場合においても同様に全てのワイヤ２に同時に初期張力を付与することができ、さらに大幅に手間を削減することができる。

　また、ラックギヤ７に設けたフック１１にワイヤ２の球体２ａを引っ掛けているだけなので、処置具駆動装置１から処置具３を取り外す際にも、フック１１から球体２ａを取り外して簡単に取り外すことができるという利点がある。

　なお、本実施形態においては、処置具３が一対のワイヤ２によって駆動される場合について説明したが、張力伝達部材としてはワイヤ２に限定されるものではなく、ベルトやチューブ、あるいは、張力のみならず押圧力も伝達可能な部材を採用してもよい。
　また、処置具３が複数の関節等を有し、複数対のワイヤ２によって駆動される場合には、関節毎に初期張力を異ならせるように調節されるようにしてもよい。

　また、ワイヤ１５を巻き付ける可動プーリ２３あるいはプーリ部１６は回転しない円筒面を有する柱状体であってもよい。ワイヤ１５を円筒面に沿って滑らせることとすれば同様の効果を得ることができる。

　また、ワイヤ２とラックギヤ７とを連結する構造として球体２ａとフック１１とを例示したが、これに代えて、任意の接続構造を採用してもよい。
　また、本実施形態においては、処置具３のワイヤ２に連結される中間機構部４の可動部材としてラックギヤ７を採用したが、これに代えて、図９に示されるように、プーリ２８に巻かれるワイヤ２９を採用してもよい。この場合には、駆動力伝達機構としては、プーリ２８に固定された従動平歯車３０と、モータ２５により回転させられる駆動平歯車３１とを備えるものを採用すればよい。

　このように構成すると、駆動平歯車３１が従動平歯車３０に噛み合っていない状態では、２つの従動平歯車３０およびそれらに固定されたプーリ２８は回転自在となって、付勢手段１０の付勢力にしたがってワイヤ２９の張力をバランスさせる位置まで自由に回転することができる。そして、張力がバランスした状態で、駆動平歯車３１を２つの従動平歯車３０の間に挿入して噛み合わせることにより、付勢手段１０の付勢力の影響を切り離して、２つのワイヤ２９に択一的に張力を付与することができるようになる。

　また、付勢手段１０として、ピニオンギヤ９に設けられたプーリ部１６に回転力を作用させることとしたが、図１０に示されるように、ラックギヤ７に直接張力を作用させるものを採用してもよい。符号３２は固定プーリである。また、図１０のピニオンギヤ９をなくして、駆動部５のスプライン軸２６に代えてピニオンギヤを採用し、ラックギヤ７間に直接挿脱することにしてもよい。

　１　処置具駆動装置
　２　ワイヤ（張力伝達部材）
　３　処置具
　４　中間機構部
　７　ラックギヤ（可動部材）
　８　整列機構
　９　ピニオンギヤ（動力伝達機構）
　１０　付勢手段
　１４　スプライン孔（嵌合孔）
　１５　ワイヤ（ワイヤ状部材）
　１８　スライダ
　１８ａ　係合突起（係止機構）
　２２　可動フック（係止機構）
　２３　可動プーリ（プーリ状部材）
　２４　スプリング（付勢部材）
　２５　モータ（駆動源）
　２６　スプライン軸（嵌合軸）
　２７　ワイヤ支持部（処置具側支持部）
　２９　ワイヤ（可動部材）
　３０　従動平歯車（従動歯車）
　３１　駆動平歯車（駆動歯車）

Claims

　少なくとも一対の張力伝達部材を備える処置具に着脱可能に取り付けられ、前記張力伝達部材に加える張力によって前記処置具を駆動する処置具駆動装置であって、
　各前記張力伝達部材の一端にそれぞれ着脱可能に取り付けられる可動部材と、
　前記処置具を駆動する動力を発生する駆動源と、
　該駆動源と前記可動部材との連結または連結解除を切り替えるとともに、連結された状態で、対となる前記張力伝達部材に取り付けられた２つの前記可動部材に択一的に張力を加えるように前記駆動源からの動力を伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構による連結が解除された状態で、２つの前記可動部材を前記張力伝達部材に張力が付与される方向に付勢する付勢手段とを備える処置具駆動装置。
　前記処置具に着脱可能に連結される中間機構部を備え、
　該中間機構部が、前記可動部材と、前記動力伝達機構と、前記付勢手段とを備え、
　前記動力伝達機構が、前記中間機構部に前記駆動源を着脱することにより、該駆動源と前記可動部材との連結または連結解除を切り替える請求項１に記載の処置具駆動装置。
　前記駆動源がモータであり、
　２つの前記可動部材が、それぞれ長手方向に移動可能に略平行にかつ歯を対向させて支持された２つのラックギヤであり、
　前記動力伝達機構が、２つの前記ラックギヤにそれぞれ噛み合い、前記モータの駆動によって２つの前記ラックギヤを逆方向に移動させるピニオンギヤを備える請求項２に記載の処置具駆動装置。
　前記ピニオンギヤが、２つの前記ラックギヤに対して個別に備えられるとともに、相互に同軸に回転自在に配置され、
　前記動力伝達機構が、各前記ピニオンギヤに設けられた嵌合孔と、前記モータに固定され、２つの前記ピニオンギヤに設けられた前記嵌合孔に嵌合して２つの前記ピニオンギヤを連結する嵌合軸とを備える請求項３に記載の処置具駆動装置。
　前記付勢手段は、張力によって２つの前記ピニオンギヤに回転力を付与するように両端がそれぞれ固定された柔軟なワイヤ状部材と、該ワイヤ状部材の途中位置を巻回するプーリ状部材と、該プーリ状部材を径方向に付勢して前記ワイヤ状部材に張力を付与する付勢部材とを備える請求項３または請求項４に記載の処置具駆動装置。
　前記駆動源がモータであり、
　２つの前記可動部材がワイヤ状部材であり、
　前記動力伝達機構が、２つの前記ワイヤ状部材をそれぞれ巻回する２つのプーリ状部材と、各該プーリ状部材に同軸に固定された従動歯車と、各該従動歯車に同時に噛み合う位置に挿脱可能に設けられ、噛み合った状態で前記モータの駆動によって２つの前記ワイヤ状部材を逆方向に移動させる駆動歯車とを備える請求項２に記載の処置具駆動装置。
　前記処置具に着脱可能に取り付けられ、複数の前記張力伝達部材を位置決め状態に保持する処置具側支持部を備え、
　前記中間機構部に、複数の前記可動部材を前記張力伝達部材との連結位置に整列状態に保持する整列機構が設けられ、
　前記中間機構部への前記処置具の取付時に、前記処置具側支持部による前記張力伝達部材の保持状態を解除して、該張力伝達部材の一端を前記整列機構により整列された前記可動部材に連結する切替機構を備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の処置具駆動装置。
　前記整列機構が、前記付勢手段による付勢力に抗して複数の前記可動部材を移動させるスライダと、
　前記可動部材が連結位置に配置されるように前記スライダを係止する係止機構とを備え、
　前記切替機構は、前記張力伝達部材が前記可動部材に連結された状態で前記係止機構による前記スライダの係止状態を解除する請求項７に記載の処置具駆動装置。
　前記スライダに、前記付勢手段による付勢力と同じ方向に、付勢力を作用させる他の付勢手段を備える請求項８に記載の処置具駆動装置。