WO2024128223A1 - ジョー組立体及びこれを用いた外科用器具 - Google Patents

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WO2024128223A1
WO2024128223A1 PCT/JP2023/044430 JP2023044430W WO2024128223A1 WO 2024128223 A1 WO2024128223 A1 WO 2024128223A1 JP 2023044430 W JP2023044430 W JP 2023044430W WO 2024128223 A1 WO2024128223 A1 WO 2024128223A1
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jaws
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jaw assembly
support portion
movable member
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雄太 石山
貴史 平田
悠暉 早川
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NHK Spring Co Ltd
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NHK Spring Co Ltd
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    • A61B2017/2939—Details of linkages or pivot points
    • A61B2017/294—Connection of actuating rod to jaw, e.g. releasable

Definitions

  • the present invention relates to a jaw assembly for use in a robot, manipulator, etc., and a surgical instrument using the same.
  • a conventional jaw assembly such as that disclosed in Patent Document 1, has a pair of jaws that can be opened and closed relative to each other and are rotatably supported on a sleeve by a pin.
  • a reciprocating actuating wire is connected to each of the pair of jaws, and the reciprocating actuating wire rotates the pair of jaws around a pin, allowing them to be opened and closed.
  • the joint between the jaw, which acts as the force point, and the actuating wire can be positioned away from the pin, which acts as the fulcrum and the center of rotation, making it possible to increase the force acting between the jaws in response to the operation of the actuating wire.
  • the present invention provides a jaw assembly comprising a pair of jaws that can be opened and closed relative to each other, a support part that rotatably supports at least one of the pair of jaws to enable the opening and closing, and a movable member that is rotatably connected to at least one of the pair of jaws rotatably supported on the support part and can move back and forth relative to the support part, the support part having a recess that opens at an edge in a direction intersecting the direction of the reciprocating movement of the movable member, and at least one of the pair of jaws rotatably supported on the support part having a rotating shaft part that rotatably engages with the recess from the outside in the intersecting direction around an axis.
  • the present invention also provides a surgical instrument using the jaw assembly.
  • the present invention improves the force acting between the jaws.
  • FIG. 1 is a front view showing a pair of forceps as a surgical instrument using a jaw assembly according to a first embodiment of the present invention.
  • 2 is a perspective view of the jaw assembly of the forceps of FIG. 1 in a closed position;
  • FIG. FIG. 3 is a perspective view of the jaw assembly of FIG. 2 in an open position.
  • 4 is an exploded perspective view of the jaw assembly of FIG. 2;
  • FIG. 5 is a front view showing the relationship between the rotation center of the jaws and the protrusions of the jaw assembly of FIG. 2.
  • FIG. 6A-6C are perspective views illustrating opening and closing of the jaw assembly of FIG. 7A-7C are front views showing the opening and closing of the jaw assembly of FIG. FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a portion of a jaw assembly according to a second embodiment of the present invention.
  • 9A and 9B are perspective views showing the jaws of the jaw assembly of FIG. 8 from the front and back sides, respectively.
  • 10(A) to (C) show a closed state of a jaw assembly according to a third embodiment of the present invention, where FIG. 10(A) is a perspective view, FIG. 10(B) is a front view, and FIG. 10(C) is a side view.
  • 11(A) to (C) show the jaw assembly of FIGS. 10(A) to (C) in an open state, with FIG. 11(A) being a perspective view, FIG. 11(B) being a front view, and FIG. 11(C) being a side view.
  • the jaw assembly 7 includes a pair of jaws 15, a support portion 13, and a movable member 17.
  • the pair of jaws 15 can be opened and closed relative to each other.
  • the support part 13 rotatably supports at least one of the pair of jaws 15, allowing the pair of jaws 15 to be opened and closed.
  • the movable member 17 is connected to at least one of the pair of jaws 15 rotatably supported by the support part 13 so as to be rotatable relative to the jaws 15, and is a member that can move back and forth relative to the support part 13.
  • both jaws 15 are rotatably connected to the support part 13.
  • the support portion 13 has a recess 25 that opens at an edge in a direction intersecting the direction of reciprocating movement of the movable member 17, and at least one of a pair of jaws 15 rotatably supported on the support portion 13 has a rotating shaft portion 31 that engages with the recess 25 from the outside in the intersecting direction of the recess 25 so as to be rotatable around the axis.
  • the jaw assembly 7 can be configured as a cam type, a link type, or the like.
  • the cam type it is provided with a cam portion 19.
  • the cam portion 19 is provided between the support portion 13 and at least one of the pair of jaws 15 rotatably supported by the support portion 13, and rotates at least one of the pair of jaws 15 rotatably supported by the support portion 13 in response to the reciprocating movement of the movable member 17, thereby opening and closing the pair of jaws 15.
  • the cam portion 19 may maintain the engagement of the rotating shaft portion 31 with the recess 25.
  • At least one of the jaws 15 rotatably supported by the support portion 13 may have a rotation center RC and a connection portion to the movable member 17 positioned apart in a direction intersecting the direction of reciprocating movement of the movable member 17 when at least one pair of jaws 15 is in a closed state.
  • the rotation center RC and the connection portion of each jaw 15 may be positioned on opposite sides of the intersecting direction across the opening/closing center OC of the pair of jaws 15.
  • the movable member 17 may have a pair of openings 17a and one of the protrusions 33 that is the connecting portion, and the pair of jaws 15 may each have the other of the openings 17a and protrusions 33 that engage with one of the pair of openings 17a and protrusions 33.
  • the opening 17a is a long hole that allows relative movement of the protrusion 33 in the cross direction, and may allow the rotating shaft portion 31 to engage with and disengage from the recess 25 before the rotating shaft portion 31 retains its engagement with the recess 25.
  • the jaw assembly 7 can be applied to various robots and manipulators, but can also be used in surgical instruments, for example.
  • FIG. 1 is a front view showing a pair of forceps as a surgical instrument using a jaw assembly according to a first embodiment of the present invention.
  • the forceps 1 of this embodiment is a surgical instrument used in surgical support robots, surgical support manipulators, etc., and includes a shaft 3, a bending portion 5, and a jaw assembly 7.
  • forceps 1 are shown as an example of a surgical instrument, but as long as it opens and closes the jaw 15 described below, it can be a surgical instrument with various functions such as grasping, peeling, cutting, etc.
  • the jaw assembly 7 can be applied to devices such as robots and manipulators that have various functions such as grasping, peeling, cutting, etc.
  • the shaft 3 is formed in a cylindrical shape and is connected to a surgical support robot or a surgical support manipulator, for example, so as to be rotatable around an axis.
  • a bending portion 5 is provided at the tip of the shaft 3.
  • the shape of the shaft 3 is not particularly limited.
  • the bending portion 5 has a joint function and is a portion that allows the forceps 1 to bend and extend.
  • the bending portion 5 is made by stacking multiple wave washers 5a in the axial direction and maintaining the stacked state by welding or the like.
  • the bending portion 5 is not particularly limited as long as it is capable of bending and extending, and it can also be a coil spring, bellows, or the like.
  • the axial direction refers to the direction along the axis of the forceps 1.
  • the bending portion 5 has wires 9 inserted axially at predetermined circumferential intervals, and is bent and extended by manipulating the wires 9.
  • the circumferential direction refers to the direction along the outer periphery of the forceps 1.
  • a core material not shown
  • an operating member 11 that opens and closes the jaw 15, which will be described later.
  • the jaw assembly 7 is supported at the tip of the bending portion 5.
  • Figure 2 is a perspective view showing the jaw assembly of the forceps in Figure 1 in a closed state
  • Figure 3 is a perspective view showing the same in an open state
  • Figure 4 is an exploded perspective view of the jaw assembly in Figure 2.
  • Figure 5 is a front view showing the relationship between the jaw rotation center and the protrusion of the jaw assembly in Figure 2.
  • Figures 6 (A) to (C) are perspective views showing the jaw assembly in Figure 2 when opened and closed
  • Figures 7 (A) to (C) are front views of the same. Note that support portion 13 is omitted in Figures 6 (A) to 7 (C).
  • the jaw assembly 7 includes a support portion 13, a pair of jaws 15, a movable member 17, and a cam portion 19.
  • the support portion 13 is connected to the bending portion 5, and as shown in Figs. 2 to 4, supports the pair of jaws 15 rotatably so that they can be opened and closed.
  • the pair of jaws 15 are both supported by the support portion 13 so that they can be opened from both sides.
  • the support portion 13 is formed in a cylindrical shape as a whole, but is not particularly limited to this.
  • a slit 21 is provided on the tip side in the axial direction of this support portion 13, and support wall portions 23 that support the jaws 15 are defined on one and the other sides of the radial direction (hereinafter, the first radial direction) sandwiching the slit 21.
  • This support portion 13 has recesses 25 that open on both sides in the radial direction (hereinafter, the second radial direction) along the slit 21.
  • the second radial direction is perpendicular to the first radial direction in a plan view.
  • the radial direction refers to the direction along the diameter of the forceps 1, and is a direction that intersects with the reciprocating movement direction of the movable member 17.
  • the recesses 25 are provided in the support wall 23 and are formed in an inverted fan shape, particularly a semicircle, when viewed from the front in the first radial direction.
  • the chord of the fan shape (diameter of the semicircle) of each of the recesses 25 is located at the side edge of the support wall 23 in the second radial direction and opens outward.
  • the inner surface of the recess 25 gradually becomes larger in one radial direction from the side edge of the support wall portion 23 toward the inside in the second radial direction in accordance with the outer peripheral shape of the support portion 13.
  • the shape of the recess 25 is arbitrary, and it is sufficient if it can support the rotating shaft portion 31 described later so as to be able to rotate freely around the axis.
  • the pair of jaws 15 open and close relative to each other as shown in Figures 2 to 7 (C), and in this embodiment are configured as grippers that grip by closing. These jaws 15 are formed in the same shape and are arranged with the front and back reversed in the first radial direction. However, the jaws 15 do not need to be the same shape and may have different shapes. Each jaw 15 has a main body portion 27, an arm 29, and a rotating shaft portion 31.
  • the main body 27 is rod-shaped and performs the opening and closing operation.
  • the main body 27 has a wave-shaped interlocking portion 27a that interlocks with the main body 27 in a closed state in the second radial direction.
  • a rotating shaft portion 31 is provided at the base end of the main body 27 in the axial direction via an arm 29.
  • the arm 29 is formed in a plate shape and has a smaller thickness in the first radial direction than the main body 27.
  • the arm 29 protrudes in the axial direction from the base end of the main body 27 and protrudes from the meshing portion 27a in the second radial direction, which is the intersecting direction.
  • the arm 29 is inserted into the slit 21 of the support portion 13.
  • a rotating shaft portion 31 is provided on one side of the arm 29 in the second radial direction, and a protrusion 33 is provided on the other side.
  • a cam groove 37 of the cam portion 19, which will be described later, is provided between the rotating shaft portion 31 and the protrusion 33.
  • the rotating shaft portion 31 is formed in a sector shape, particularly a semicircular shape, when viewed from the front in the first radial direction.
  • This semicircular rotating shaft portion 31 engages with the recess 25 of the semicircular support portion 13 from the outside in the second radial direction.
  • the rotating shaft portion 31 is supported in the recess 25 so as to be rotatable about its axis by sliding.
  • the configuration of the rotating shaft portion 31 may be rod-shaped or other shapes, so long as it is supported in the recess 25 so as to be rotatable about its axis by sliding.
  • the engagement state of the rotating shaft portion 31 of the jaw 15 with the recess 25 of the support portion 13 is maintained by the cam portion 19, as described below.
  • the dimension of the rotating shaft 31 in the first radial direction gradually increases from both side edges of the support wall 23 toward the inside in the second radial direction.
  • the semicircular shapes of the rotating shaft 31 and the recess 25 have the same radius of curvature and depth in the second radial direction. Therefore, the center of rotation RC is located at the side edge of the support 13 in the second radial direction.
  • the rotation center RC can be positioned outside the support portion 13 in the second radial direction.
  • the recess 25 can be made shallower by making the central angle of the recess 25 smaller than the central angle of the rotating shaft portion 31.
  • the rotation center RC can be positioned outside the support portion 13 in the second radial direction.
  • the recess 25 can be deepened by making the central angle of the recess 25 larger than the central angle of the rotating shaft portion 31.
  • the position of the rotation center RC can be easily set by setting the recess 25 and the rotation shaft portion 31.
  • the protrusion 33 is a connecting part for the movable member 17 described later.
  • the protrusion 33 is provided to protrude from the surface of the arm 29 opposite the rotating shaft portion 31 in the first radial direction.
  • the shape of the protrusion 33 is cylindrical, but is not particularly limited.
  • this protrusion 33 When the pair of jaws 15 are in a closed state, this protrusion 33 is positioned away from the rotation center RC in the second radial direction. In this embodiment, it is positioned on the opposite side of the opening/closing center OC (FIG. 7B) of the body portion 27 of the jaws 15 from the rotation center RC.
  • the opening/closing center OC is the center position when setting the opening/closing angle of the body portion 27 of the jaws 15, and in this embodiment, it is located in the center of the support portion 13 in the second radial direction.
  • the jaw 15 is opened and closed by the movable member 17 via this protrusion 33.
  • the movable member 17 is connected to both of the pair of jaws 15 so as to be rotatable relative to each other, and is capable of reciprocating relative to the support portion 13.
  • the movable member 17 is formed in a plate shape, and is disposed between the arms 29 of the jaws 15 in the first radial direction.
  • the movable member 17 is provided with a pair of openings 17a penetrating in the first radial direction. These openings 17a are arranged side by side in the second radial direction, and the protrusions 33 of the jaw 15 are inserted into each of them in the first radial direction. Note that the protrusions 33 may be provided on the movable member 17, and the openings 17a may be provided on the jaw 15. Therefore, it is sufficient to provide one of the protrusions 33 and the openings 17a on the movable member 17, and the other on the jaw 15.
  • the opening 17a is an elongated hole that is long in the second radial direction. This allows the protrusion 33 to move relative to the recess 25, and allows the rotating shaft 31 to engage with and disengage from the recess 25 before the rotating shaft 31 retains its engagement with the recess 25. Therefore, when engaging the rotating shaft 31 with the recess 25, the protrusion 33 is inserted in advance within the opening 17a, and the protrusion 33 is moved in the second radial direction within the opening 17a, making the operation easy.
  • the movable member 17 is integrally provided with a cylindrical connection portion 17b that is connected to the operating member 11.
  • the movable member 17 is connected to the operating member 11 by this connection portion 17b, and can be moved back and forth by the operating member 11.
  • the movable member 17 exerts a force around the center of rotation RC on the jaws 15 via the protrusion 33, which is the connecting part.
  • the center of rotation RC is shaped so that the rotation shaft portion 31 of the jaws 15 engages with the recess 25 of the support portion 13 from the outside in the second radial direction, the distance L between the protrusion 33 and the center of rotation RC can be lengthened to improve the rotational force of the jaws 15. As a result, it is possible to increase the force acting between the pair of jaws 15 in response to operation.
  • the center of rotation RC is positioned on the side edge of the support portion 13 in the second radial direction, making it possible to position the center of rotation RC as far outward as possible while preventing the forceps 1 and jaw assembly 7 from becoming too large in the second radial direction.
  • the cam portions 19 are provided between the support portion 13 and the pair of jaws 15, and rotate the pair of jaws 15 to open and close in response to the reciprocating movement of the movable member 17.
  • the cam portion 19 can take various forms, but in this embodiment it consists of a cam pin 35 attached to the support portion 13 and a cam groove 37 provided in each jaw 15.
  • the cam pin 35 is attached to the through hole 39 of the support part 13, and the tip thereof protrudes in the first radial direction into the slit 21 of the support part 13. In the slit 21, the tip of the cam pin 35 engages with the cam groove 37.
  • the cam pin 35 has a cylindrical shape, but is not particularly limited to this shape.
  • a cam groove 37 is provided in the arm 29 of each jaw 15.
  • the cam groove 37 is formed in an arc shape around the center of rotation RC.
  • the cam groove 37 is a recessed portion, but it may also be a through hole.
  • the cam pin 35 moves relatively along this cam groove 37, causing the jaw 15 to open and close.
  • cam groove 37 and cam pin 35 of the cam portion 19 regulate the movement of the jaw 15, making it possible to maintain the engagement of the rotating shaft portion 31 with the recessed portion 25.
  • the jaws 15 can be opened and closed by reciprocating the movable member 17 in the axial direction via the operating member 11.
  • the pair of jaws 15 receive a force around the rotation center RC in the opening direction because the rotation center RC and the protrusion 33 are positioned apart in the second radial direction. Furthermore, the pair of jaws 15 receive a force around the rotation center RC in the opening direction more reliably due to the action of the cam portion 19. As a result, the pair of jaws 15 rotate about the rotation center RC, and the main body portions 27 open apart.
  • the rotation shaft portion 31 of the jaw 15 is shaped to engage with the recess 25 of the support portion 13 from the outside in the second radial direction, so the distance between the protrusion 33 and the rotation center RC can be increased to improve the rotation force of the jaw 15. As a result, it is possible to improve the opening force acting between the pair of jaws 15 in response to the operating force of the movable member 17.
  • the forceps 1 allows the jaws 15 to grasp reliably with little operating force.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a part of a jaw assembly according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 9(A) and (B) are perspective views showing the jaws of the jaw assembly in FIG. 8 from the front side and the back side, respectively. Note that in the second embodiment, the same reference numerals are used for configurations corresponding to those in the first embodiment, and duplicated explanations are omitted.
  • the cam pin 35 of the cam portion 19 is omitted, and the protrusion 33 serves as the cam pin 35.
  • the arm 29 of the jaw 15 is provided with a rotating shaft portion 31 on one side in the second radial direction, and a protrusion 33 is provided on the other side on the opposite side in the first radial direction from the surface on which the rotating shaft portion 31 is provided.
  • the arm 29 is provided with a cam groove 37 of the cam portion 19 on one side in the second radial direction on the same surface as the protrusion 33.
  • the cam groove 37 is formed in an arc shape around the rotation center RC of the opposing jaw 15.
  • the tip of the protrusion 33 of the opposing jaw 15 engages with this cam groove 37.
  • the protrusion 33 protrudes from the arm 29 in the first radial direction, and engages with the opening 17a of the movable member 17 at its middle portion.
  • the opening 17a is concave with the outer side in the second radial direction open.
  • the tip of this protrusion 33 protrudes from the movable member 17 and engages with the cam groove 37 of the opposing jaw 15.
  • the rest is the same as in Example 1.
  • the second embodiment can achieve the same effects as the first embodiment.
  • FIGS. 10(A)-(C) show the jaw assembly of Example 3 of the present invention in a closed state, with FIG. 10(A) being a perspective view, FIG. 10(B) being a front view, and FIG. 10(C) being a side view.
  • FIGS. 11(A)-(C) show the jaw assembly of FIGS. 10(A)-(C) in an open state, with FIG. 11(A) being a perspective view, FIG. 11(B) being a front view, and FIG. 11(C) being a side view. Note that in FIGS. 10(B) and 11(B), a portion of the support portion 13 has been omitted to expose the internal structure. Also, in Example 3, configurations corresponding to those in Example 1 are given the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted.
  • the jaw assembly 7 is configured as a link type. That is, the connection portion of each jaw 15 to the movable member 17 is configured by a link 41.
  • the link 41 is rod-shaped.
  • One side of the link 41 in the longitudinal direction is rotatably connected to the other side of the jaw 15 in the second radial direction, and the other side of the link 41 in the longitudinal direction is rotatably connected to the movable member 17.
  • the link 41 does not have to be rod-shaped as long as it is positioned across the jaw 15 and the movable member 17 and can be connected to them.
  • the link 41 rotates around the other longitudinal side connected to the movable member 17 in response to the reciprocating movement of the movable member 17 in the axial direction. This rotation causes the jaw 15 to rotate around the rotating shaft 31 and open and close.
  • the cam pin 35 of the cam portion 19 is shared between the pair of jaws 15. That is, the cam groove 37 is provided penetrating the arm 29 of the jaw 15 in the first radial direction. The cam grooves 37 of the pair of jaws 15 partially overlap in the first radial direction. A common cam pin 35 is inserted into the cam grooves 37 of the pair of jaws 15. Both ends of the cam pin 35 engage with through holes 39 provided in the support portion 13.
  • the rotating shaft portion 31 of each jaw 15 is provided so as to protrude from the main body portion 27 on both sides in the first radial direction.
  • the support wall portions 23 of the support portion 13 each have a recess 25 on both sides in the second radial direction.
  • the rotating shaft portion 31 is rotatably engaged with the recess 25 on both sides in the first radial direction.
  • the rotating shaft portion 31 is supported by both support wall portions 23 of the support portion 13 so as to bridge them in the first radial direction.
  • the other configurations are the same as in embodiment 1.
  • the third embodiment can achieve the same effect as the first embodiment.
  • both sides of the rotating shaft portion 31 in the first radial direction are rotatably engaged with the recessed portion 25, so that the support and operation of the rotating shaft portion 31 is likely to be stable.

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Abstract

ジョーの閉じ力を向上することが可能なジョー組立体を提供する。相互間が開閉される一対のジョー１５と、一対のジョー１５を回転自在に支持して開閉を可能とする支持部１３と、一対のジョー１５に相対回転自在に結合されると共に支持部１３に対して相対的に往復移動可能な可動部材１７とを備え、支持部１３は、可動部材１７の往復移動方向に対する交差方向の両側でそれぞれ開口する凹部２５を備え、一対のジョー１５は、それぞれ凹部２５に交差方向の外側から軸周り回転自在に係合する回転軸部３１を備える。

Description

ジョー組立体及びこれを用いた外科用器具
　本発明は、ロボットやマニピュレーター等に供されるジョー組立体及びこれを用いた外科用器具に関する。
　従来のジョー組立体としては、例えば特許文献１のように、相互間が開閉される一対のジョーをピンによってスリーブに回転自在に支持したものがある。
　このジョー組立体では、一対のジョーにそれぞれ往復移動可能な作動ワイヤーを結合し、作動ワイヤーを往復移動によって一対のジョーをピン周りに回転させて開閉を可能とする。
　また、力点となるジョーと作動ワイヤーとの結合部分と支点となる回転中心であるピンとを離して位置させることができ、作動ワイヤーの操作に応じてジョー間に作用する力を大きくすることが可能となる。
　しかし、かかるジョー組立体では、ピンを配置可能な位置に限界があり、ジョー間に作用する力の向上にも限界があった。
特表２０２０－５０８８２５号公報
　解決しようとする問題点は、ジョー間に作用する力の向上に限界があった点である。
　本発明は、相互間が開閉される一対のジョーと、前記一対のジョーの少なくとも一方を回転自在に支持して前記開閉を可能とする支持部と、前記支持部に回転自在に支持された前記一対のジョーの少なくとも一方に相対回転自在に結合されると共に前記支持部に対して相対的に往復移動可能な可動部材と、を備え、前記支持部は、前記可動部材の往復移動方向に対する交差方向の縁部で開口する凹部を備え、前記支持部に回転自在に支持された前記一対のジョーの少なくとも一方は、前記凹部に前記交差方向の外側から軸周り回転自在に係合する回転軸部を備える、ジョー組立体を提供する。
　また、本発明は、前記ジョー組立体を用いた外科用器具を提供する。
　本発明によれば、ジョー間に作用する力を向上できる。
図１は、本発明の実施例１に係るジョー組立体を用いた外科用器具としての鉗子を示す正面図である。 図２は、図１の鉗子のジョー組立体の閉じ状態を示す斜視図である。 図３は、図２のジョー組立体の開状態を示す斜視図である。 図４は、図２のジョー組立体の分解斜視図である。 図５は、図２のジョー組立体のジョーの回転中心と突起との関係を示す正面図である。 図６（Ａ）～（Ｃ）は、図２のジョー組立体の開閉を示す斜視図である。 図７（Ａ）～（Ｃ）は、図２のジョー組立体の開閉を示す正面図である。 図８は、本発明の実施例２に係るジョー組立体の一部を示す斜視図である。 図９（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図８のジョー組立体のジョーを表面側及び裏面側から示す斜視図である。 図１０（Ａ）～（Ｃ）は、本発明の実施例３に係るジョー組立体の閉じ状態を示し、図１０（Ａ）は斜視図、図１０（Ｂ）は正面図、及び図１０（Ｃ）は側面図である。 図１１（Ａ）～（Ｃ）は、図１０（Ａ）～（Ｃ）のジョー組立体の開状態を示し、図１１（Ａ）は斜視図、図１１（Ｂ）は正面図、及び図１１（Ｃ）は側面図である。
　ジョー間に作用する力を向上するという目的を、以下の構成により実現した。
　図のように、ジョー組立体７は、一対のジョー１５と、支持部１３と、可動部材１７とを備える。
　一対のジョー１５は、相互間が開閉されるものである。支持部１３は、一対のジョー１５の少なくとも一方を回転自在に支持して、一対のジョー１５の開閉を可能とする。可動部材１７は、支持部１３に回転自在に支持された一対のジョー１５の少なくとも一方に相対回転自在に結合されると共に支持部１３に対して相対的に往復移動可能な部材である。
　一対のジョー１５は、片開きの場合、一方のみを支持部１３に回転自在に結合し、両開きの場合、双方を支持部１３に回転自在に結合すればよい。
　支持部１３は、可動部材１７の往復移動方向に対する交差方向の縁部で開口する凹部２５を備え、支持部１３に回転自在に支持された一対のジョー１５の少なくとも一方は、それぞれ凹部２５にこの凹部２５の交差方向の外側から軸周り回転自在に係合する回転軸部３１を備える。
　ジョー組立体７は、カム式やリンク式等として構成することができる。カム式の場合は、カム部１９を備える。カム部１９は、支持部１３と支持部１３に回転自在に支持された一対のジョー１５の少なくとも一方との間に設けられ、可動部材１７の往復移動に応じて支持部１３に回転自在に支持された一対のジョー１５の少なくとも一方を回転させて一対のジョー１５の開閉を行わせる。このカム部１９により、回転軸部３１の凹部２５への係合を保持してもよい。
　支持部１３に回転自在に支持されたジョー１５の少なくとも一方は、回転中心ＲＣと可動部材１７への結合部分とが、少なくとも一対のジョー１５の閉じ状態において可動部材１７の往復移動方向に対する交差方向で離れて位置してもよい。この場合において、各ジョー１５の回転中心ＲＣと結合部分とは、一対のジョー１５の開閉中心ＯＣを挟んで交差方向の反対側に位置してもよい。
　可動部材１７は、一対の開口部１７ａ及び結合部分である突起３３の一方を備え、一対のジョー１５は、それぞれ一対の開口部１７ａ及び突起３３の一方に係合する開口部１７ａ及び突起３３の他方を備えてもよい。
　開口部１７ａは、交差方向に突起３３の相対移動を可能にする長孔であり、回転軸部３１の凹部２５への係合の保持前において、回転軸部３１の凹部２５に対する係脱を許容してもよい。
　ジョー組立体７は、各種のロボットやマニピュレーターに適用可能であるが、例えば外科用器具に用いることが可能である。
［鉗子］
　図１は、本発明の実施例１に係るジョー組立体を用いた外科用器具としての鉗子を示す正面図である。
　本実施例の鉗子１は、手術支援ロボットや手術支援マニピュレーター等に用いられる外科用器具であり、シャフト３と、屈曲部５と、ジョー組立体７とを備える。
　なお、本実施例では、外科用器具の一例として鉗子１を示すが、後述するジョー１５の開閉を行うものであれば、例えば把持、剥離、切断等の各種の機能を持つ外科用器具とすることが可能である。また、ジョー組立体７は、外科用器具以外にも、把持、剥離、切断等の各種の機能を持つロボットやマニピュレーター等の機器に適用することが可能である。
　シャフト３は、円筒状に形成されており、例えば軸周り回転可能に手術支援ロボットや手術支援マニピュレーター等に結合される。シャフト３の先端には、屈曲部５が設けられている。なお、シャフト３の形状は特に限定されるものではない。
　屈曲部５は、関節機能を有し、鉗子１の屈曲伸展を可能とする部分である。本実施例の屈曲部５は、複数のウェーブワッシャー５ａを軸方向に積層すると共に積層状態を溶接等によって保持したものである。なお、屈曲部５は、屈曲や伸展が可能であれば特に限定されるものではなく、コイルばねやベローズ等とすることも可能である。軸方向は、鉗子１の軸心に沿った方向をいう。
　かかる屈曲部５は、ワイヤー９が周方向所定間隔で軸方向に挿通しており、ワイヤー９の操作によって屈曲伸展がなされる。周方向は、鉗子１の外周に沿った方向をいう。屈曲部５内には、軸方向の圧縮を抑制する芯材（図示せず）や後述するジョー１５を開閉させる操作部材１１（図４参照）が設けられている。
　操作部材１１は、プッシュプルケーブルであり、後述する可動部材１７を軸方向に往復移動させる。なお、操作部材１１は、可動部材１７を往復移動させるものであれば、エアーチューブ等とすることも可能である。
　屈曲部５の先端には、ジョー組立体７が支持されている。
　図２は、図１の鉗子のジョー組立体の閉じ状態を示す斜視図であり、図３は、同開状態を示す斜視図である。図４は、図２のジョー組立体の分解斜視図である。図５は、図２のジョー組立体のジョーの回転中心と突起との関係を示す正面図である。図６（Ａ）～（Ｃ）は、図２のジョー組立体の開閉を示す斜視図、図７（Ａ）～（Ｃ）は、同正面図である。なお、図６（Ａ）～図７（Ｃ）では、支持部１３を省略している。
　ジョー組立体７は、支持部１３と、一対のジョー１５と、可動部材１７と、カム部１９とを備える。
　支持部１３は、屈曲部５に結合されており、図２～図４のように、一対のジョー１５を回転自在に支持して開閉可能とする。本実施例の一対のジョー１５は、両開きとして双方が支持部１３に支持されたものとなっている。支持部１３は、全体として円柱状に形成されているが、特に限定されるものではない。この支持部１３には、軸方向の先端側にスリット２１が設けられ、スリット２１を挟んだ径方向（以下、第１径方向）の一側及び他側にジョー１５を支持する支持壁部２３が区画されている。
　この支持部１３は、スリット２１に沿った径方向（以下、第２径方向）の両側でそれぞれ開口する凹部２５を有する。なお、第２径方向は、平面視において第１径方向に直交する。径方向は、鉗子１の径に沿った方向をいい、可動部材１７の往復移動方向に対する交差方向となる。
　凹部２５は、支持壁部２３にそれぞれ設けられ、第１径方向から見た正面視において、逆向きの扇形状、特に半円状に形成されている。これら凹部２５は、扇形状の弦（半円状の直径）が支持壁部２３の第２径方向の側縁に位置して外側に向けて開口する。
　凹部２５の内面は、支持部１３の外周形状に応じて、支持壁部２３の側縁から第２径方向の内側へ向けて漸次第１径方向に大きくなっている。なお、凹部２５の形状は任意であり、後述する回転軸部３１を軸周り回転自在に支持できればよい。
　一対のジョー１５は、図２～図７（Ｃ）のように、相互間が開閉されるものであり、本実施例において、閉じ動作によって把持を行うグリッパとして構成されている。これらジョー１５は、同一形状に形成され、第１径方向での表裏が逆になって配置されている。ただし、ジョー１５は、同一形状である必要はなく、異なる形状を有することもある。各ジョー１５は、本体部２７と、アーム２９と、回転軸部３１とを備えている。
　本体部２７は、棒状に形成され、開閉動作を行う部分である。本体部２７は、第２径方向において、相互間が閉じ状態で噛み合う波形状の噛み合い部２７ａを有する。本体部２７の軸方向の基端には、アーム２９を介して回転軸部３１が設けられている。
　アーム２９は、板状に形成されており、本体部２７よりも第１径方向での厚みが小さい。このアーム２９は、本体部２７の基端から軸方向に突出すると共に交差方向である第２径方向において噛み合い部２７ａから突出する。このアーム２９は、支持部１３のスリット２１内に入れ込まれている。
　アーム２９の第２径方向の一側には、回転軸部３１が設けられ、同他側には、突起３３が設けられている。また、回転軸部３１と突起３３との間には、後述するカム部１９のカム溝３７が設けられている。
　回転軸部３１は、第１径方向から見た正面視において、扇形状、特に半円状に形成されている。この半円状の回転軸部３１は、半円状の支持部１３の凹部２５に第２径方向において外側から係合する。これにより、回転軸部３１は、凹部２５に滑りによって軸周り回転自在に支持される。なお、回転軸部３１の構成は、凹部２５に滑りによって軸周り回転自在に支持されていれば、棒状等の他の形状であってもよい。かかる支持部１３の凹部２５に対するジョー１５の回転軸部３１の係合状態は、後述するようにカム部１９によって保持されている。
　この回転軸部３１は、凹部２５と同様に、支持壁部２３の両側縁から第２径方向の内側へ向けて漸次第１径方向の寸法が大きくなっている。本実施例において、回転軸部３１と凹部２５の半円状は、曲率半径及び第２径方向の深さが一致している。このため、支持部１３の第２径方向の側縁に回転中心ＲＣが位置する。
　なお、凹部２５を回転軸部３１との関係で第２径方向において浅くすることで、第２径方向で支持部１３の外側に回転中心ＲＣを位置させることができる。本実施例では、凹部２５の中心角を回転軸部３１の中心角よりも小さくすることで、凹部２５を浅くできる。
　逆に、凹部２５を回転軸部３１との関係で第２径方向において深くすることで、第２径方向で支持部１３の外側に回転中心ＲＣを位置させることができる。本実施例では、凹部２５の中心角を回転軸部３１の中心角よりも大きくすることで、凹部２５を深くできる。
　従って、凹部２５及び回転軸部３１の設定により、回転中心ＲＣの位置を容易に設定することができる。
　突起３３は、後述する可動部材１７に対する結合部分となるものである。本実施例の突起３３は、第１径方向においてアーム２９の回転軸部３１に対する反対側の面から突出して設けられている。突起３３の形状は、円柱状であるが、特に限定されるものではない。
　この突起３３は、一対のジョー１５の閉じ状態において、回転中心ＲＣに対して第２径方向で離れて位置する。本実施例では、ジョー１５の本体部２７の開閉中心ＯＣ（図７（Ｂ））を挟んで回転中心ＲＣの反対側に位置する。開閉中心ＯＣは、ジョー１５の本体部２７の開閉角度を設定する際の中心となる位置であり、本実施例において支持部１３の第２径方向の中央に位置する。
　この突起３３を介して可動部材１７によってジョー１５が開閉操作される。
　可動部材１７は、一対のジョー１５の双方に相対回転自在に結合されると共に支持部１３に対して相対的に往復移動可能な部材である。可動部材１７は、板状に形成されており、第１径方向においてジョー１５のアーム２９間に配置されている。
　可動部材１７には、第１径方向に貫通した一対の開口部１７ａが設けられている。この開口部１７ａは、第２径方向に並んで配置され、それぞれジョー１５の突起３３が第１径方向で挿入されている。なお、突起３３を可動部材１７に設け、開口部１７ａをジョー１５に設けてもよい。従って、突起３３及び開口部１７ａの一方を可動部材１７に設け、同他方をジョー１５に設ければよい。
　本実施例の開口部１７ａは、第２径方向に長い長孔となっている。これにより、開口部１７ａは、第２径方向に突起３３の相対移動を可能にし、回転軸部３１の凹部２５への係合の保持前において、回転軸部３１の凹部２５に対する係脱を許容する。従って、回転軸部３１を凹部２５に係合させる際には、予め開口部１７ａ内で突起３３を挿入しておき、開口部１７ａ内で突起３３を第２径方向に移動させることで、作業を容易に行わせることが可能となる。
　かかる可動部材１７には、操作部材１１に接続される筒状の接続部１７ｂが一体に設けられている。この接続部１７ｂにより、可動部材１７は、操作部材１１に接続されて、操作部材１１によって往復移動が可能となる。
　この往復移動によって、可動部材１７は、結合部分である突起３３を介してジョー１５に回転中心ＲＣ周りの力を作用させる。このとき、回転中心ＲＣは、ジョー１５の回転軸部３１が支持部１３の凹部２５に第２径方向で外側から係合する形状であるため、突起３３と回転中心ＲＣとの距離Ｌを長くしてジョー１５の回転力を向上することができる。結果として、操作に応じて一対のジョー１５間に作用する力を向上することが可能となる。
　本実施例では、支持部１３の第２径方向の側縁に回転中心ＲＣを位置させ、第２径方向の鉗子１やジョー組立体７の大型化を抑制しつつ、回転中心ＲＣをできるだけ外側に位置させることが可能となる。
　カム部１９は、支持部１３と一対のジョー１５との間にそれぞれ設けられ、可動部材１７の往復移動に応じて一対のジョー１５を回転させて開閉させる。
　カム部１９は、種々の形態を採用可能であるが、本実施例において支持部１３に取り付けられるカムピン３５と、各ジョー１５に設けられたカム溝３７からなっている。
　カムピン３５は、支持部１３の貫通孔３９に取り付けられ、先端が支持部１３のスリット２１内に第１径方向で突出する。スリット２１内では、カムピン３５の先端がカム溝３７内に係合する。カムピン３５は、円柱形状であるが、特に限定されるものではない。
　カム溝３７は、各ジョー１５のアーム２９に設けられている。カム溝３７は、回転中心ＲＣ周りの弧状に形成されている。なお、カム溝３７は、凹部からなるが、貫通孔でもよい。このカム溝３７に沿ってカムピン３５が相対的に移動することにより、ジョー１５に開閉動作を行わせる。
　また、カム部１９のカム溝３７及びカムピン３５がジョー１５の動きを規制するため、回転軸部３１の凹部２５への係合を保持することが可能となる。従って、回転軸部３１の凹部２５への係合を別途保持することが不要となり、構造の簡素化を図ることができる。
　なお、本実施例のように、突起３３と回転中心ＲＣとが第２径方向で離れている場合、カム部１９を省略することも可能である。この場合、ジョー１５の回転軸部３１と支持部１３の凹部２５との係合状態は、可動部材１７によって行ってもよい。
［動作］
　本実施例の鉗子１は、図６（Ａ）～図７（Ｃ）のように、操作部材１１を介して可動部材１７を軸方向に往復移動させることで、ジョー１５を開閉させることができる。
　具体的には、図６（Ａ）及び図７（Ａ）のように、一対のジョー１５の閉じ状態において、可動部材１７は、軸方向で屈曲部５側に位置した退避位置にある。この退避位置の可動部材１７を軸方向で屈曲部５に対する反対側に進出させると、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）並びに図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）のように、結合部分である突起３３が可動部材１７と共に軸方向に進出する。
　このとき、一対のジョー１５は、回転中心ＲＣと突起３３とが第２径方向で離れて位置するため、開く方向の回転中心ＲＣ周りの力を受ける。さらに、一対のジョー１５は、カム部１９の働きによって、より確実に開く方向の回転中心ＲＣ周りの力を受ける。結果として、一対のジョー１５が回転中心ＲＣに対して回転して本体部２７間が開く。
　本実施例では、ジョー１５の回転軸部３１が支持部１３の凹部２５に第２径方向で外側から係合する形状であるため、突起３３と回転中心ＲＣとの距離を長くしてジョー１５の回転力を向上することができる。結果として、可動部材１７の操作力に対する一対のジョー１５間に作用する開き力を向上することが可能となる。
　同様に、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）並びに図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）のように、ジョー１５の開き状態において、軸方向で屈曲部５に対する反対側に偏倚した進出位置にある可動部材１７を屈曲部５側に退避させると、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）並びに図７（Ａ）及び図７（Ｂ）のように、一対のジョー１５が回転中心ＲＣに対して回転して本体部２７間が閉じる。このとき、ジョー１５の回転力を向上することができるため、可動部材１７の操作力に対する一対のジョー１５間に作用する閉じ力を向上することが可能となる。
　従って、鉗子１では、少ない操作力で確実にジョー１５による把持を行うことが可能となる。
　図８は、本発明の実施例２に係るジョー組立体の一部を示す斜視図である。図９（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図８のジョー組立体のジョーを表面側及び裏面側から示す斜視図である。なお、実施例２では、実施例１と対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。
　本実施例では、カム部１９のカムピン３５を省略し、突起３３がカムピン３５の役割を果たす。
　すなわち、ジョー１５のアーム２９には、第２径方向の一側に回転軸部３１が設けられ、同他側には、回転軸部３１が設けられた面とは第１径方向で反対側の面に突起３３が設けられている。また、アーム２９は、突起３３と同一の面において、第２径方向の一側にカム部１９のカム溝３７が設けられている。
　カム溝３７は、相手方のジョー１５の回転中心ＲＣ周りに弧状に形成されている。このカム溝３７に、相手方のジョー１５の突起３３の先端が係合する。突起３３は、アーム２９から第１径方向に突出し、中間部で可動部材１７の開口部１７ａに係合する。開口部１７ａは、第２径方向の外側が解放された凹状となっている。この突起３３の先端が、可動部材１７から突出して、相手方のジョー１５のカム溝３７に係合する。その他は、実施例１と同様である。
　かかる構成の実施例２においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
　図１０（Ａ）～（Ｃ）は、本発明の実施例３に係るジョー組立体の閉じ状態を示し、図１０（Ａ）は斜視図、図１０（Ｂ）は正面図、及び図１０（Ｃ）は側面図である。図１１（Ａ）～（Ｃ）は、図１０（Ａ）～（Ｃ）のジョー組立体の開状態を示し、図１１（Ａ）は斜視図、図１１（Ｂ）は正面図、及び図１１（Ｃ）は側面図である。なお、図１０（Ｂ）及び図１１（Ｂ）では、支持部１３の一部を省略して内部構造を露出させた状態で示す。また、実施例３では、実施例１と対応する構成に同符号を付して重複した説明を省略する。
　本実施例では、ジョー組立体７をリンク式として構成している。すなわち、各ジョー１５は、可動部材１７への結合部分が、リンク４１によって構成されている。
　リンク４１は、本実施例において棒状である。リンク４１の長手方向の一側は、ジョー１５の第２径方向の他側に回転自在に結合され、リンク４１の長手方向の他側は、可動部材１７に回転自在に結合されている。なお、リンク４１は、ジョー１５及び可動部材１７にわたって位置すると共にそれらに対して結合可能であれば、棒状である必要はない。
　かかるリンク４１は、可動部材１７の軸方向での往復移動に応じて、可動部材１７に結合されている長手方向の他側を中心に回転する。この回転によって、ジョー１５が回転軸部３１を中心に回転して開閉する。
　また、本実施例において、カム部１９は、カムピン３５が一対のジョー１５間で共通に用いられている。すなわち、カム溝３７は、ジョー１５のアーム２９に第１径方向で貫通して設けられている。一対のジョー１５のカム溝３７は、第１径方向で部分的に重なっている。これら一対のジョー１５のカム溝３７に共通のカムピン３５が挿通している。カムピン３５の両端は、支持部１３に設けられた貫通孔３９に係合している。
　さらに、本実施例では、各ジョー１５の回転軸部３１が本体部２７に対して第１径方向の両側に突出して設けられている。支持部１３の支持壁部２３は、それぞれ第２径方向の両側に凹部２５を備えている。そして、回転軸部３１は、第１径方向の両側で凹部２５に回転自在に係合している。この結果、回転軸部３１は、支持部１３の両支持壁部２３に第１径方向で橋渡すようにして支持されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
　かかる構成の実施例３でも、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。また、本実施例では、回転軸部３１の第１径方向の両側が凹部２５に回転自在に係合しているため、回転軸部３１の支持及び動作が安定しやすい。
１　鉗子
７　ジョー組立体
１３　支持部
１５　ジョー
１７　可動部材
１７ａ　開口部
１９　カム部
２５　凹部
３１　回転軸部
３３　突起
３５　カムピン
３７　カム溝
ＲＣ　回転中心
ＯＣ　開閉中心

 

Claims (7)

  1. 　相互間が開閉される一対のジョーと、
    　前記一対のジョーの少なくとも一方を回転自在に支持して前記開閉を可能とする支持部と、
    　前記支持部に回転自在に支持された前記一対のジョーの少なくとも一方に相対回転自在に結合されると共に前記支持部に対して相対的に往復移動可能な可動部材と、を備え、
    　前記支持部は、前記可動部材の往復移動方向に対する交差方向の縁部で開口する凹部を備え、
    　前記支持部に回転自在に支持された前記一対のジョーの少なくとも一方は、前記凹部に前記交差方向の外側から軸周り回転自在に係合する回転軸部を備える、
    　ジョー組立体。
  2. 　請求項１のジョー組立体であって、
    　前記支持部と前記支持部に回転自在に支持された前記一対のジョーの少なくとも一方との間に設けられ前記可動部材の往復移動に応じて前記支持部に回転自在に支持された前記一対のジョーの少なくとも一方を回転させて前記開閉を行わせるカム部を備え、
    　前記カム部は、前記凹部に対する前記回転軸部の係合状態を保持する、
    　ジョー組立体。
  3. 　請求項１又は２のジョー組立体であって、
    　前記支持部に回転自在に支持された前記一対のジョーの少なくとも一方は、回転中心と前記可動部材への結合部分とが、少なくとも前記一対のジョーの閉じ状態において前記可動部材の往復移動方向に対する交差方向で離れて位置する、
    　ジョー組立体。
  4. 　請求項３のジョー組立体であって、
    　前記回転中心と前記結合部分とが、少なくとも前記一対のジョーの閉じ状態において前記一対のジョーの開閉中心を挟んで前記交差方向の反対側に位置する、
    　ジョー組立体。
  5. 　請求項１又は２のジョー組立体であって、
    　前記可動部材は、開口部及び突起の一方を備え、
    　前記支持部に回転自在に支持された前記一対のジョーの少なくとも一方は、前記開口部及び突起の一方に係合する前記開口部及び突起の他方を備えた、
    　ジョー組立体。
  6. 　請求項５のジョー組立体であって、
    　前記開口部は、前記交差方向に前記突起の相対移動を可能にする長孔であり、
    　前記回転軸部の前記凹部への係合の保持前において、前記回転軸部の前記凹部に対する係脱を許容する、
    　ジョー組立体。
  7. 　請求項１のジョー組立体を用いた外科用器具。
    　
    　
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