WO2014162511A1

WO2014162511A1 - 医療用マニピュレータ

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Publication number: WO2014162511A1
Application number: PCT/JP2013/060051
Authority: WO
Inventors: 坂口雄紀; 石田伸司
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2014-10-09
Anticipated expiration: 2015-10-02
Also published as: EP2982328A1; US20160022355A1; EP2982328B1; EP2982328A4; US10039595B2

Abstract

　医療用マニピュレータ（１０）のスリップリング機構（９６）は、駆動シャフト（６６）とともに回転する回転軸体（９８）と、回転軸体（９８）と同軸状に配置された回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）と、回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）に接触するとともにエンドエフェクタ（１２）に電気的に接続された導通部材（１１８ａ、１１８ｂ）と、回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）との間に導通部材（１１８ａ、１１８ｂ）を挟圧状態で保持する保持部材（１２０ａ、１２０ｂ）と、回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）に相対的に回転摺動可能な状態で接触する接触端子（１０４ａ、１０４ｂ）とを有する。

Description

医療用マニピュレータ

　本発明は、スリップリング機構を備えた医療用マニピュレータに関する。

　外科的治療では、患者に対し開腹や開胸を行わずに、小さな孔を開けて鉗子や鋏等を挿入し、体内の病変した生体組織等に所望の処置を施す手術（いわゆる内視鏡手術）が行われている。近年では、この種の手技において、鉗子や鋏の他に、生体内でより自由度の高い動作を行うことができる医療用マニピュレータが使用されている。

　例えば、特開２０１１－７２５７０号公報には、電気メスとして構成された医療用マニピュレータが開示されている。この医療用マニピュレータにおいて、ハンドルから延出したシャフトの先端には、シャフトに対する姿勢変更及び開閉動作が可能であるとともに、処置対象を把持して通電可能なグリッパが設けられる。医療用マニピュレータを用いた手術では、グリッパを含む先端動作部を生体内に挿入し、グリッパにより生体組織を把持して通電し、生体組織を焼灼する。

　グリッパの姿勢変更動作には、グリッパの長手方向の軸線を中心に回転するロール動作と、シャフトに対して首振り動作する傾動動作とがある。ロール動作が可能なグリッパを備えた医療用マニピュレータにおいて、グリッパに通電するために、例えば、スリップリング機構を採用することができる。

　一般に、スリップリング機構では、回転部位と、非回転部位とを電気的に導通させるために、回転部位側にリング状の回転端子が設けられ、非回転部位側に回転端子に接触する接触端子が設けられる。医療用マニピュレータにスリップリング機構を採用することを考えた場合、回転端子には、回転端子とグリッパとの間の通電経路を構成する部材が、電気的に導通可能な状態で接続される必要がある。

　ここで、例えば、回転端子と、前記通電経路を構成する部材との接続に、半田付けや接着剤等の接合手段を用いた場合、スリップリング機構の組立作業が煩雑となる。また、医療用マニピュレータを手術に使用した後、当該医療用マニピュレータに施す滅菌処理の種類によっては、半田付けや接着剤等による接合強度が低下し、電気的導通状態を維持できなくなる可能性もある。

　このような課題を考慮し、本発明は、組立てが簡単であり電気的導通状態を良好に維持することができるスリップリング機構を備えた医療用マニピュレータを提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するため、本発明は、ロール動作可能なエンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに少なくとも回転駆動力を伝達する駆動シャフトと、前記駆動シャフトに連結されたスリップリング機構と、を備え、前記スリップリング機構は、前記駆動シャフトとともに回転する回転軸体と、前記回転軸体と同軸状に配置された回転端子と、前記回転端子に接触するとともに前記エンドエフェクタに電気的に接続された導通部材と、前記回転端子との間に前記導通部材を挟圧状態で保持する保持部材と、前記回転端子に相対的に回転摺動可能な状態で接触する接触端子と、を有することを特徴とする。

　上記の構成によれば、導通部材が回転端子と保持部材とによって挟圧状態で保持されるため、半田付け、接着剤等の接合手段を用いることなく、スリップリング機構を簡単に組み立てることができる。また、このような構造であるため、スリップリング機構を含む医療用マニピュレータに対して滅菌処理を施した場合でも、導通部材と回転端子との電気的導通状態を好適に維持することができる。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記導通部材には、屈曲端部が設けられ、前記保持部材には、フランジ部が設けられ、前記導通部材の前記屈曲端部が、前記回転端子の端面と、前記フランジ部との間に挟まれてもよい。この構成によれば、導通部材の屈曲端部が、回転端子の端面と、フランジ部との間に軸方向に挟まれた状態で保持されるため、導通部材と回転端子との電気的導通状態を一層好適に確保することができる。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記スリップリング機構は、前記回転端子、前記導通部材及び前記保持部材に軸方向の荷重を与える加圧部材を有してもよい。この構成によれば、導通部材と回転端子との電気的導通状態を一層好適に確保することができる。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記加圧部材は、螺合によって前記回転軸体に固定されてもよい。この構成によれば、簡単な構造で効果的に、導通部材が回転端子と保持部材との間に挟圧保持される。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記回転軸体は、前記駆動シャフトとともに軸方向に変位可能であり、前記スリップリング機構は、前記接触端子を保持する端子ホルダを有し、前記端子ホルダは、前記回転軸体に対して相対回転可能且つ前記回転軸体と一体的に前記軸方向に変位可能であってもよい。この構成によれば、回転軸体の軸線方向への変位に伴って、接触端子を保持する端子ホルダも一緒に変位するため、回転端子が軸線方向に変位する際、回転端子と接触端子の軸線方向の位置関係は変化しない。従って、回転端子の軸方向への変位に伴って接触端子が回転端子に引っ掛かることがない。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記スリップリング機構には、前記回転端子、前記導通部材及び前記保持部材をそれぞれ含む第１リングユニットと第２リングユニットとが、前記回転軸体の前記軸方向に沿って配置され、前記第１リングユニットと前記第２リングユニットにそれぞれ対応して２つの前記接触端子が設けられてもよい。この構成によれば、バイポーラ電気メスとして機能する医療用マニピュレータに好適に対応できる。

　上記の医療用マニピュレータにおいて、前記スリップリング機構には、前記回転端子、前記導通部材及び前記保持部材をそれぞれ含む第１リングユニットと第２リングユニットとが、前記回転軸体の軸方向に沿って配置され、前記第１リングユニットと前記第２リングユニットにそれぞれ対応して２つの前記接触端子が設けられ、前記端子ホルダは、前記第１リングユニットと前記第２リングユニットを共通に収容するケースと、２つの前記接触端子を保持する保持部とを有してもよい。この構成によれば、第１リングユニットと第２リングユニットとを単一のケースで収容するため、構造を簡素化できる。

本発明の一実施形態に係る医療用マニピュレータの一部省略斜視図である。図１に示した医療用マニピュレータの先端動作部の斜視図である。図１に示した医療用マニピュレータのハンドルの一部省略縦断面図である。図１に示した医療用マニピュレータに設けられたスリップリング機構の斜視図である。図４に示したスリップリング機構の分解斜視図である。図４に示したスリップリング機構の縦断面図である。図６におけるＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。図３におけるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。図９Ａは、スリップリング機構の組立方法を説明する第１の図であり、図９Ｂは、スリップリング機構の組立方法を説明する第２の図であり、図９Ｃは、スリップリング機構の組立方法を説明する第３の図であり、図９Ｄは、スリップリング機構の組立方法を説明する第４の図である。図１０Ａは、スリップリング機構の組立方法を説明する第の５図であり、図１０Ｂは、スリップリング機構の組立方法を説明する第６の図であり、図１０Ｃは、スリップリング機構の組立方法を説明する第７の図であり、図１０Ｄは、スリップリング機構の組立方法を説明する第８の図である。図１１Ａは、スリップリング機構の組立方法を説明する第９の図であり、図１１Ｂは、スリップリング機構の組立方法を説明する第１０の図である。

　以下、本発明に係る医療用マニピュレータについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

　図１は、本発明の一実施形態に係る医療用マニピュレータ１０（以下、「マニピュレータ１０」と略称する。）の一部省略斜視図である。以下の説明では、マニピュレータ１０及びその構成要素に関して、図中のＸ方向を前後方向とし、Ｙ方向を左右方向とし、Ｚ方向を上下方向とする。特に、Ｘ１方向を前方とし、Ｘ２方向を後方とする。

　マニピュレータ１０は、先端に設けられたグリッパ１２（エンドエフェクタ）で生体の一部を把持し又は生体に触れて、所定の処置を行うための医療機器である。本実施形態では、マニピュレータ１０は、処置対象となる生体組織に通電して所定の処置（例えば、熱による焼灼等）を行う電気メスとして機能する。処置対象となる生体組織としては、例えば、腫瘍（病変部）、筋肉、血管、或いは神経等が挙げられる。

　マニピュレータ１０は、ハンドル１４と、ハンドル１４から延出した連結シャフト１６と、連結シャフト１６の先端に設けられグリッパ１２を含む先端動作部１８と、ハンドル１４に着脱可能な駆動ユニット２２とを備える。ハンドル１４、連結シャフト１６及び先端動作部１８によりマニピュレータ本体１１が構成される。

　本実施形態に係るマニピュレータ１０では、先端動作部１８に所定の動作をさせるためのモータ２０（駆動源）は、マニピュレータ本体１１ではなく、駆動ユニット２２に設けられる。マニピュレータ本体１１から駆動ユニット２２が取り外された状態では、駆動ユニット２２に搭載されたモータ２０の駆動力が先端動作部１８に伝達されない。一方、ハンドル１４に駆動ユニット２２が装着された状態でモータ２０が駆動すると、モータ２０の駆動力が先端動作部１８に伝達される。

　駆動ユニット２２は、ハウジング２４と、ハウジング２４内に配置されたモータ２０（駆動源）と、モータ２０の出力軸２１に固定された駆動カップリング２６（駆動部材）とを有する。駆動ユニット２２の基端側には、動力線及び信号線を含むケーブル２８が接続されている。

　図３は、ハンドル１４の一部省略縦断面図である。図３に示すように、ハンドル１４に駆動ユニット２２が装着された状態で、モータ２０の出力軸２１に固定された駆動カップリング２６は、ハンドル１４側に設けられた従動カップリング３０（従動部材）に嵌合（噛合）する。駆動カップリング２６と従動カップリング３０とが嵌合した状態で、モータ２０が駆動すると、モータ２０の回転駆動力が、駆動カップリング２６と従動カップリング３０を介してハンドル１４側へと伝達される。

　ハンドル１４には、筐体３２の内側面における左右両側に、ハンドル１４の長手方向（前後方向）に沿って延在するガイドレール（図示せず）が設けられる。図１に示すように、ハウジング２４の左右両側の側面には、駆動ユニット２２の長手方向に沿って延在する溝状のガイド受部３４が設けられる。

　ハンドル１４に対して駆動ユニット２２を装着する際には、前記ガイドレールとガイド受部３４とによるガイド作用下に、ハンドル１４に対して駆動ユニット２２をスムーズに移動させることができる。従って、ハンドル１４に対して駆動ユニット２２を正確な位置関係で確実且つ容易に装着することができる。なお、ガイドレールとガイド受部３４を設けずに、装着穴３３を形成するハンドル１４内の内壁面と、駆動ユニット２２のハウジング２４の外壁面とにより、上記と同様のガイド作用が得られるように構成してもよい。

　図１に示すように、駆動ユニット２２には、ハンドル１４に駆動ユニット２２が装着された状態で、ハンドル１４から駆動ユニット２２が離脱しないように規制するロック機構３６が設けられる。本図示例のロック機構３６は、ハンドル１４に設けられた係合部３８と、駆動ユニット２２に設けられたレバー装置４０とからなる。

　レバー装置４０は、レバー部材４２と、操作タブ４４と、レバー付勢部材（図示せず）とを有する。レバー部材４２は、ハウジング２４に対して揺動可能であり係合爪４３が設けられる。操作タブ４４は、レバー部材４２の基端に設けられる。レバー付勢部材は、係合爪４３の突出方向（図示例では下方）に向けてレバー部材４２を弾性的に付勢する。

　ハンドル１４に駆動ユニット２２が装着されることに伴って、レバー部材４２に設けられた係合爪４３が、ハンドル１４内に設けられた係合部３８に係合することにより、ハンドル１４に対する駆動ユニット２２の離脱が阻止される。一方、レバー部材４２の係合爪４３と前記係合部３８との係合が解除されることにより、ハンドル１４に対して駆動ユニット２２が離脱可能となる。

　ハンドル１４の上部側には、後方に開放した装着穴３３が設けられており、当該装着穴３３に駆動ユニット２２を挿入し、ハンドル１４に対して装着することができる。すなわち、駆動ユニット２２は、ハンドル１４の基端側から着脱可能となっている。駆動ユニット２２がハンドル１４に装着された状態で、駆動ユニット２２に設けられた操作タブ４４は、操作者が触れて操作できるように、ハンドル１４の左右両側の側面に設けられた開口３２ｃを介して露出している。

　図３に示すように、ハンドル１４にはハンドル側端子部材４６が設けられ、駆動ユニット２２にはユニット側端子部材４８が設けられる。ハンドル側端子部材４６と、ユニット側端子部材４８は、それぞれ複数ずつ設けられる。ハンドル１４に対して駆動ユニット２２が装着された状態では、当該ハンドル側端子部材４６と、駆動ユニット２２に設けられたユニット側端子部材４８とが接触する。この構成により、傾動用スイッチ５４の操作状態がコントローラ５０によって検出され、コントローラ５０がモータ２０を適切に駆動制御できる。

　上記のように構成されたマニピュレータ１０は、マニピュレータ本体１１については、所定回数使用した後に廃棄し、一方、駆動ユニット２２については、接続するマニピュレータ本体１１を変えて何度も使用する、という利用形態を採ることができる。

　図１に示すように、マニピュレータ１０は、駆動ユニット２２を、ケーブル２８を介してコントローラ５０に接続した状態で使用される。コントローラ５０は、モータ２０への電力供給、駆動制御等を行うものであり、外部電源から電力を受ける。

　次に、マニピュレータ本体１１の構成について、より詳細に説明する。図２に示すように、グリッパ１２は、開閉動作可能であり、生体組織を把持し、通電することにより生体組織を焼灼する部分である。本図示例のグリッパ１２は、グリッパ軸Ｏｇを基準として、互いに反対方向に揺動可能な第１グリッパ部材１２ａと第２グリッパ部材１２ｂとを有する。なお、グリッパ部材のうち一方が固定部、他方が可動部として構成されてもよい。

　グリッパ１２を含む先端動作部１８は、連結シャフト１６に対して複数の自由度で姿勢変更が可能である。本実施形態では、先端動作部１８は、連結シャフト１６の軸線に対して左右方向（Ｙ方向）に反るように傾動する「傾動動作」（首振り動作）と、当該先端動作部１８の長手方向の軸線（ロール軸線Ｏｒ）を中心に回転する「ロール動作」とを行うことができる。本実施形態において、先端動作部１８の傾動動作は、左右方向に首振りを行うヨー動作であるが、このヨー動作に代えて、上下方向に首振りを行うピッチ動作であってもよい。

　連結シャフト１６は、長尺で細径の管状部材であり、ハンドル１４と先端動作部１８とを連結する。なお、図１では、連結シャフト１６の一部が省略され、実際よりも短く描出されている。連結シャフト１６の中空部には、グリッパ１２の開閉動作、先端動作部１８のロール動作及び傾動動作をするのに必要な動力を、ハンドル１４側から先端動作部１８に伝達するための動力伝達機構を構成する複数の部材が挿通及び配置されている。

　連結シャフト１６の長手方向の途中箇所には１つ又は複数の関節が設けられ、当該関節で傾動動作が可能に構成されてもよい。また、連結シャフト１６の長手方向の途中箇所又は連結シャフト１６の基端部で、ロール動作が可能に構成されてもよい。

　ハンドル１４は、マニピュレータ１０の使用時に操作者が把持して、入力操作部（本実施形態では、後述するレバー５２、傾動用スイッチ５４、回転ノブ５６）を手指で触れて操作することにより、連結シャフト１６の先端部に連結された先端動作部１８を駆動する部分である。

　ハンドル１４は、本実施形態では、使用者が片手で握り易いように拳銃型に構成されている。ハンドル１４は、左カバー３２ａと右カバー３２ｂとからなる筐体３２を有し、当該筐体３２内に、ハンドルフレーム１５（図３、図８参照）、駆動部品等が配置される。ハンドル１４には、開閉操作部を構成するレバー５２と、傾動操作部を構成する傾動用スイッチ５４と、ロール操作部を構成する回転ノブ５６とが設けられる。

　グリッパ１２の開閉動作は、ハンドル１４に設けられたレバー５２の操作が先端動作部１８に機械的に伝達されることによって行われる。すなわち、本図示例では、レバー５２は手動用操作部として構成されており、グリッパ１２の開閉動作は、モータ駆動ではなく、操作者の操作力に基づくマニュアル駆動となっている。

　レバー５２はグリップ５８に対して前後方向に変位自在に設けられる。図３に示すように、グリップ５８内で、レバー５２にはレバーアーム６０が固定される。レバーアーム６０は、その上端部において、ハンドルフレーム１５に揺動可能に連結される。

　一方、ハンドル１４内では、ハンドル１４の前後方向に延在する中空状の駆動シャフト６６が回転可能に支持される。駆動シャフト６６の外側には、駆動シャフト６６とともに軸方向に移動可能且つ回転可能なスライドシャフト６８が固定される。スライドシャフト６８の基端寄りの部分には、環状溝７１を有する係合リング７０が固定される。レバーアーム６０に設けられた突起（図示せず）が、係合リング７０の環状溝７１内に挿入される。

　駆動シャフト６６の先端側部分は、連結シャフト１６内に挿通配置される。図２に示すように、駆動シャフト６６の先端部には、可撓性を有する中空チューブ７２が連結される。中空チューブ７２は、連結シャフト１６の先端に連結された湾曲部７４の内部に、回転可能且つ軸方向に移動可能に挿通される。

　グリップ５８に対してレバー５２を前方に押し出すと、レバーアーム６０に設けられた突起と係合リング７０との係合作用によって、係合リング７０が前方に変位させられる。係合リング７０の前方への変位に伴って、スライドシャフト６８、駆動シャフト６６及び中空チューブ７２が前方に変位する。先端動作部１８では、このときの中空チューブ７２の動きが変換されてグリッパ１２が開く。

　逆に、グリップ５８に対してレバー５２を後方に引き寄せると、レバーアーム６０に設けられた突起と係合リング７０との係合作用によって、係合リング７０が後方に変位させられる。係合リング７０の後方への変位に伴って、スライドシャフト６８、駆動シャフト６６及び中空チューブ７２が後方に変位する。先端動作部１８では、このときの中空チューブ７２の動きが変換されてグリッパ１２が閉じる。

　なお、グリッパ１２の開閉動作がモータ駆動によって行われる構成を採用してもよい。

　先端動作部１８は、連結シャフト１６の先端に連結された湾曲部７４によって左右方向の傾動動作（ヨー動作）が可能である。図２に示すように、湾曲部７４は、複数の関節部材７６が互いに所定角度範囲で回動可能に連結されてなる。湾曲部７４における左右側部には、一対の駆動ベルト７８ａ、７８ｂが複数の関節部材７６に挿通して配置される。これらの関節部材７６が同軸状に並んだ状態では湾曲部７４は直線状を呈するが、隣接する関節部材７６同士が互いに傾いた際には、湾曲部７４は全体として湾曲形状を呈する。

　先端動作部１８の傾動動作は、図１に示す傾動用スイッチ５４の操作状態に応じて駆動制御されるモータ２０の駆動力が先端動作部１８に機械的に伝達されることによって行われる。本実施形態の場合、傾動用スイッチ５４は、スイッチ軸５５を中心に所定角度範囲内で回転可能に設けられる。傾動用スイッチ５４を平面視で時計方向に回転操作すると、先端動作部１８は右方向に傾動する。傾動用スイッチ５４を平面視で反時計方向に回転操作すると、先端動作部１８は左方向に傾動する。

　具体的には、ハンドル１４に設けられた傾動用スイッチ５４を操作するとその操作状態に応じて、コントローラ５０がモータ２０を駆動制御する。モータ２０の駆動力は、図３に示す駆動カップリング２６及び従動カップリング３０を介して、ハンドル１４側へと伝達される。

　ハンドル１４において、従動カップリング３０の回転は、互いに噛み合う２つの傘歯車８０、８２と、傘歯車８２に同軸に連結された歯車軸８４を介して、ラック部を有する一対のスライド部材８６ａ、８６ｂへと伝達される。なお、図３では、一方（右側）のスライド部材８６ｂのみを図示している。

　スライド部材８６ａ、８６ｂは、ハンドル１４内で前後方向にスライド可能であり、歯車軸８４に設けられた歯車８５の左右それぞれの位置で歯車８５と噛み合う。歯車８５の回転に伴って、スライド部材８６ａ、８６ｂは、互いに逆方向に変位する。互いに逆方向に変位するスライド部材８６ａ、８６ｂの動きが、連結シャフト１６内に挿通配置された図示しない伝達部材を介して、先端動作部１８の駆動ベルト７８ａ、７８ｂ（図２参照）に伝達される。一対の駆動ベルト７８ａ、７８ｂのうち、一方が基端方向に引っ張られ、他方が先端方向に押されることで、湾曲部７４が左方向又は右方向に傾動する。

　先端動作部１８は、湾曲部７４よりも先端側の部分において、ロール軸線Ｏｒを中心としてロール動作が可能である。ロール動作は、ハンドル１４に設けられた回転ノブ５６に対する回転操作に基づく駆動力が、先端動作部１８に機械的に伝達されることによってなされる。

　図３において、具体的には、回転ノブ５６の回転に伴って、回転ノブ５６の内側に配置されたスライドシャフト６８と、このスライドシャフト６８の内側に固定された駆動シャフト６６とが回転する。スライドシャフト６８は、回転ノブ５６に対して軸方向に移動可能であるが、相対回転は不可能となっている。

　駆動シャフト６６は、スライドシャフト６８に対して、相対軸方向移動及び相対回転が不可能に固定されている。駆動シャフト６６は、ハンドル１４内で回転可能に支持されるとともに、先端側部分が連結シャフト１６内に挿通配置される。

　図２に示すように、駆動シャフト６６の先端部には、中空チューブ７２が連結される。中空チューブ７２は、湾曲部７４の湾曲に追従可能な可撓性を有し、湾曲部７４に追従して湾曲しても回転することができるトルクチューブとして構成されている。

　中空チューブ７２の回転に伴って、グリッパ保持部材８８と、このグリッパ保持部材８８に保持されたグリッパ１２が、ロール軸線Ｏｒを中心に回転する。すなわち、回転ノブ５６に入力された回転操作に基づく回転駆動力は、スライドシャフト６８、駆動シャフト６６、中空チューブ７２及びグリッパ保持部材８８を介してグリッパ１２へと伝達される。

　このように、回転ノブ５６に入力された回転駆動力は、回転角度範囲に制限がないスライドシャフト６８、駆動シャフト６６及び中空チューブ７２を介してグリッパ１２へと伝達される。また、導線９４ａ、９４ｂは、中空チューブ７２及び駆動シャフト６６内を延在し、中空チューブ７２及び駆動シャフト６６と一体的に回転する。従って、マニピュレータ１０では、先端動作部１８は、回転角度範囲に制限なく連続的にロール動作が可能となっている。従って、グリッパ１２は、ロール動作による姿勢の変動を何度でも行うことができる。図３では、詳細な図示を省略するが、回転ノブ５６には（図示例では、回転ノブ５６の基端部）には、径方向外方に突出する複数のラッチ用歯部５７が、周方向に間隔をおいて設けられる。ハンドル１４内に設けられた板バネ状のラッチ片５９の一部が、ラッチ用歯部５７に当接する。回転ノブ５６を回転させると、複数のラッチ用歯部５７による凹凸形状がラッチ片５９に対して相対移動する。これにより、ラッチ片５９が弾性変形する。この結果、適度なクリック感が得られ、回転ノブ５６の回転操作を感覚的に行うことができる。

　本実施形態では、回転ノブ５６は手動用操作部として構成されており、先端動作部１８のロール動作は、モータ駆動ではなく、操作者の操作力に基づくマニュアル駆動となっている。なお、先端動作部１８のロール動作がモータ駆動によって行われる構成を採用してもよい。

　マニピュレータ１０は、ハンドル１４に通電コネクタ９０を接続し、電気メスとして使用することができる。通電コネクタ９０は、通電ケーブル９２を介して図示しない高周波電源装置に接続されており、当該高周波電源装置により、グリッパ１２に対して高周波電圧の通電がなされる。

　図２において、第１グリッパ部材１２ａと第２グリッパ部材１２ｂには、グリッパ保持部材８８の内部で、それぞれ、図示しない導通部品を介して導線９４ａ、９４ｂの一端が接続される。導線９４ａ、９４ｂは、中空チューブ７２内及び駆動シャフト６６内に挿通配置される。図３に示すように、各導線９４ａ、９４ｂの他端は、駆動シャフト６６の基端を越えて基端方向に延在し、ハンドル１４内に設けられたスリップリング機構９６に接続される。

　スリップリング機構９６は、中空チューブ７２及び駆動シャフト６６の回転時においてもハンドル１４内での導通経路を維持し、グリッパ１２への継続的な給電を行うための機構である。図４は、スリップリング機構９６の斜視図である。図５は、スリップリング機構９６の分解斜視図である。図６は、スリップリング機構９６の縦断面図である。図７は、図６におけるＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。図８は、図３におけるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。

　本実施形態において、スリップリング機構９６は、回転軸体９８と、第１リングユニット１００と、第２リングユニット１０２と、２つの接触端子１０４ａ、１０４ｂと、端子ホルダ１０６と、加圧部材１０８とを有する。

　回転軸体９８は、駆動シャフト６６とともに回転する。本図示例において、回転軸体９８は、駆動シャフト６６の基端に同軸に連結固定される。回転軸体９８には、太径部１１０と、この太径部１１０から基端方向に突出した支持軸部１１２が設けられる。当該支持軸部１１２の基端部には雄ネジ部１１３が形成される。

　回転軸体９８には、軸方向に延在する配線孔１１４が設けられる。配線孔１１４は、支持軸部１１２に設けられた長孔状の側孔１１５に連通する。駆動シャフト６６を越えて基端方向に延出した導線９４ａ、９４ｂが、配線孔１１４及び側孔１１５を介して、後述する導通部材１１８ａ、１１８ｂに接続される。

　第１リングユニット１００は、回転端子１１６ａと、導通部材１１８ａと、保持部材１２０ａとを有する。回転端子１１６ａは、中空円筒型であり、回転軸体９８と同軸に配置される。回転端子１１６ａは、金属等の導電性材料により構成される。例えば、耐腐食性が高い材料（ステンレス鋼等）により回転端子１１６ａが構成されると、スリップリング機構９６を含むマニピュレータ本体１１に対して、水蒸気を利用した滅菌処理を施した場合にも、回転端子１１６ａにおける酸化被膜の発生を好適に抑制することができる。

　導通部材１１８ａは、金属等の導電性材料により構成された部材であり、回転端子１１６ａに接触する。本図示例において具体的には、導通部材１１８ａは、板状体を屈曲形成することによって構成されたものである。導通部材１１８ａの一端側には、導線９４ａが結合保持される。導通部材１１８ａの他端側には、屈曲端部１１９が設けられる。

　保持部材１２０ａは、樹脂等の絶縁材料により構成され、全体として略中空円筒型に形成された部材であり、内側には回転軸体９８の支持軸部１１２が挿通される。保持部材１２０ａのうち、回転端子１１６ａの内側に挿入される筒部１２１には切欠部１２２が設けられる。導線９４ａは切欠部１２２に通されて、導通部材１１８ａに接続される。筒部１２１の基端側には、径方向外方に膨出し且つ周方向に延在する環状のフランジ部１２３が設けられる。回転端子１１６ａの端面と、保持部材１２０ａのフランジ部１２３との間に、導通部材１１８ａの屈曲端部１１９が挟持される。

　第２リングユニット１０２は、第１リングユニット１００と同様に構成される。すなわち、第２リングユニット１０２は、第１リングユニット１００における回転端子１１６ａ、導通部材１１８ａ及び保持部材１２０ａと同一構成の回転端子１１６ｂと、導通部材１１８ｂと、保持部材１２０ｂとを有する。

　第１リングユニット１００と第２リングユニット１０２とは、回転軸体９８の支持軸部１１２において、軸方向に隣接して配置される。このため、第１リングユニット１００における保持部材１２０ａのフランジ部１２３と、第２リングユニット１０２における回転端子１１６ｂの端面とが接触している。

　加圧部材１０８は、回転軸体９８に固定されており、第１リングユニット１００及び第２リングユニット１０２に対して軸方向の荷重を与える。本図示例の加圧部材１０８は、回転軸体９８に設けられた雄ネジ部１１３に螺合するナット１０８Ａである。加圧部材１０８が回転軸体９８に装着され、締め付けられた状態では、第１リングユニット１００と第２リングユニット１０２は、回転軸体９８とナット１０８Ａとの間に挟まれる。このため、第１リングユニット１００において導通部材１１８ａが回転端子１１６ａと保持部材１２０ａとの間に挟圧状態で保持され、第２リングユニット１０２において導通部材１１８ｂが回転端子１１６ｂと保持部材１２０ｂとの間に挟圧状態で保持される。

　スリップリング機構９６において、回転軸体９８、第１リングユニット１００、第２リングユニット１０２及び加圧部材１０８は、一体的に回転する。また、導通部材１１８ａ、１１８ｂに結合された導線９４ａ、９４ｂも、回転軸体９８、第１リングユニット１００、第２リングユニット１０２及び加圧部材１０８と一体的に回転する。なお、以下、スリップリング機構９６において、回転軸体９８、第１リングユニット１００、第２リングユニット１０２及び加圧部材１０８をまとめて、「ロータ部９７」ともいう。

　２つの接触端子１０４ａ、１０４ｂは、金属等の導電性材料により構成され、回転端子１１６ａ、１１６ｂに相対的に回転摺動可能な状態で接触する。本図示例の接触端子１０４ａ、１０４ｂの各々は、軸部１３６と、軸部１３６に対して拡径した頭部１３８とを有するピン形状である。各頭部１３８が回転端子１１６ａ、１１６ｂの外周面に接触した状態で端子ホルダ１０６に保持される。端子ホルダ１０６は、第１リングユニット１００と第２リングユニット１０２とを覆う中空円筒状のケース１２６と、ケース１２６の周方向の一部から突出した保持部１２８とを有する。

　図６に示すように、ケース１２６の基端には、径方向内方に突出する内方突出部１２７が設けられる。内方突出部１２７は、第２リングユニット１０２の保持部材１２０ｂと加圧部材１０８とによって形成された環状凹部１３０内に配置される。これにより、回転軸体９８に対する端子ホルダ１０６の軸方向の位置決めがなされる。

　保持部１２８には、２つの保持孔１２９ａ、１２９ｂが設けられ、これらの保持孔１２９ａ、１２９ｂにそれぞれ接触端子１０４ａ、１０４ｂが挿入状態で配置される。保持孔１２９ａ、１２９ｂには、さらに付勢部材１３２ａ、１３２ｂ（図示例では、コイルバネ）と固定部品１３４ａ、１３４ｂが配置される。

　付勢部材１３２ａ、１３２ｂは、それぞれ一端が接触端子１０４ａ、１０４ｂの頭部１３８に当接し、他端が固定部品１３４ａ、１３４ｂに当接しており、弾性圧縮された状態で保持孔１２９ａ、１２９ｂに保持される。図示例の固定部品１３４ａ、１３４ｂは、リング状であり、保持部１２８に固定される。なお、保持部１２８に対する固定部品１３４ａ、１３４ｂの固定手段としては、例えば、ネジ嵌合、接着等を採用し得る。

　付勢部材１３２ａ、１３２ｂの弾発力によって、接触端子１０４ａ、１０４ｂはそれぞれ回転端子１１６ａ、１１６ｂの外周面に押し付けられ、当該外周面に常時接触する。回転端子１１６ａ、１１６ｂの表面に異物の付着や酸化被膜が形成されても、回転端子１１６ａ、１１６ｂの回転に伴って、異物や酸化被膜が削り取られ接点が活性化（リフレッシュ）される。接触端子１０４ａ、１０４ｂは、端子ホルダ１０６の外側で、ハンドル１４に設けられた通電端子（図１に示す通電コネクタ９０に接続される端子）に繋がる導線１４０ａ、１４０ｂ（図６参照）に接続される。図３におけるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面図である図８に示すように、導線１４０ａは、固定ピン１０５ａを介して接触端子１０４ａに固定される。接触端子１０４ａに設けられた穴１０９に固定ピン１０５ａが挿入及び固定される。固定ピン１０５ａに設けられた横孔に導線１４０ａが挿入及び固定される。接触端子１０４ａと固定ピン１０５ａとを相互固定する手段、及び、固定ピン１０５ａと導線１４０ａとを相互固定する手段としては、例えば、溶接、接着剤による接合や、ネジの押付けによる接続等を採用し得る。固定ピン１０５ａを用いずに、接触端子１０４ａと導線１４０ａとが直接固定されてもよい。なお、導線１４０ｂも同様に、別の固定ピン１０５ｂ（図６参照）を介して接触端子１０４ｂに固定される。

　図８に示すように、端子ホルダ１０６は、ハンドル１４内に設けられたハンドルフレーム１５（図３も参照）によって、回転が阻止され且つ軸方向（Ｘ方向）に変位可能な状態で支持される。なお、図８では、ハンドルフレーム１５の外側の部材については、図示を省略している。

　駆動シャフト６６の回転に伴ってスリップリング機構９６のロータ部９７が回転する際、ハンドル１４内で端子ホルダ１０６は、ハンドルフレーム１５との間のガタ分しか回転しない。すなわち、端子ホルダ１０６は、ハンドルフレーム１５との間のガタ分は回転するが、ハンドルフレーム１５が回転止めとして機能することにより、ガタ分以上は回転することがない。一方、グリッパ１２の開閉動作のために駆動シャフト６６が軸方向に変位することに伴って回転軸体９８が軸方向に変位する際、端子ホルダ１０６及びこれに保持された接触端子１０４ａ、１０４ｂは、回転軸体９８に追従して軸方向に変位する。

　次に、スリップリング機構９６の組立方法を説明する。図９Ａに示すように、回転端子１１６ａの中空部に回転軸体９８の支持軸部１１２を挿入する。次に、図９Ｂに示すように、導通部材１１８ａに結合された導線９４ａを、回転軸体９８に設けられた側孔１１５を介して配線孔１１４に挿通するとともに、導通部材１１８ａを回転端子１１６ａに配置する。

　次に、図９Ｃに示すように、保持部材１２０ａを回転端子１１６ａに挿入して嵌合させ、これにより、導通部材１１８ａの屈曲端部１１９を、回転端子１１６ａの端面と、保持部材１２０ａのフランジ部１２３との間に挟み込む。

　次に、図９Ｄに示すように、回転端子１１６ｂの中空部に、第１リングユニット１００が組み付けられた状態の回転軸体９８の支持軸部１１２を挿入する。次に、図１０Ａに示すように、導通部材１１８ｂに結合された導線９４ｂを、側孔１１５を介して配線孔１１４に挿通するとともに、導通部材１１８ｂを回転端子１１６ｂに配置する。

　次に、図１０Ｂに示すように、保持部材１２０ｂを回転端子１１６ｂに挿入して嵌合させ、これにより、導通部材１１８ｂの屈曲端部１１９を、回転端子１１６ｂの端面と、保持部材１２０ｂのフランジ部１２３との間に挟み込む。

　次に、図１０Ｃに示すように、第１リングユニット１００と第２リングユニット１０２をケース１２６で覆うように端子ホルダ１０６を装着する。このとき、ケース１２６の基端に設けられた内方突出部１２７が保持部材１２０ｂのフランジ部１２３に当接することで、回転軸体９８に対する端子ホルダ１０６の軸方向の位置決めがなされる。

　次に、図１０Ｄに示すように、回転軸体９８に対して加圧部材１０８を固定し、回転軸体９８と加圧部材１０８との間に、第１リングユニット１００と第２リングユニット１０２とを挟み込む。本実施形態の場合、具体的には、回転軸体９８に設けられた雄ネジ部１１３に、ナット１０８Ａを螺合し、締め付けて固定する。図１１Ａは、図１０ＤにおけるＸＩＡ－ＸＩＡ線に沿った断面図である。

　次に、図１１Ｂに示すように、端子ホルダ１０６の保持孔１２９ａ、１２９ｂに接触端子１０４ａ、１０４ｂを頭部１３８側からそれぞれ挿入する。次に、図６に示すように、付勢部材１３２ａ、１３２ｂと固定部品１３４ａ、１３４ｂをそれぞれ保持孔１２９ａ、１２９ｂに挿入及び固定することで、接触端子１０４ａ、１０４ｂを端子ホルダ１０６に組み付けた状態とする。以上により、スリップリング機構９６の組立てが完了する。

　本実施形態に係るマニピュレータ１０は、基本的には上記のように構成されるものであり、次に、その作用及び効果を説明する。

　スリップリング機構９６によれば、駆動シャフト６６が回転する際、回転軸体９８、第１リングユニット１００、第２リングユニット１０２及び加圧部材１０８が一体的に回転する。このとき、端子ホルダ１０６及び端子ホルダ１０６に保持された接触端子１０４ａ、１０４ｂは、回転しないが、回転端子１１６ａ、１１６ｂの外周面に接触した状態が維持される。従って、高周波電源装置からの出力を、導線９４ａ、９４ｂを介してグリッパ１２に好適に供給することができる。

　特に、本実施形態に係るスリップリング機構９６によれば、導通部材１１８ａ（１１８ｂ）が回転端子１１６ａ（１１６ｂ）と保持部材１２０ａ（１２０ｂ）とによって挟圧状態で保持される。このため、半田付け、接着剤等の接合手段を用いることなく、スリップリング機構９６を簡単に組み立てることができる。

　また、このような構造であるため、スリップリング機構９６を含む医療用マニピュレータ１０に対して滅菌処理を施した場合でも、導通部材１１８ａ（１１８ｂ）と回転端子１１６ａ（１１６ｂ）との電気的導通状態を好適に維持することができる。

　本実施形態の場合、導通部材１１８ａ（１１８ｂ）の屈曲端部１１９が、回転端子１１６ａ（１１６ｂ）の端面と、保持部材１２０ａ（１２０ｂ）のフランジ部１２３との間に軸方向に挟まれた状態で保持される。このため、導通部材１１８ａ（１１８ｂ）と回転端子１１６ｂ（１１６ｂ）との電気的導通状態を一層好適に確保することができる。

　本実施形態の場合、スリップリング機構９６は、回転端子１１６ａ（１１６ｂ）、導通部材１１８ａ（１１８ｂ）及び保持部材１２０ａ（１２０ｂ）に軸方向の圧縮荷重を与える加圧部材１０８を有するため、導通部材１１８ａ（１１８ｂ）と回転端子１１６ａ（１１６ｂ）との電気的導通状態を一層好適に確保することができる。

　本実施形態の場合、加圧部材１０８は、螺合によって回転軸体９８に固定される。この構成によれば、簡単な構造で効果的に、導通部材１１８ａ（１１８ｂ）が回転端子１１６ａ（１１６ｂ）と保持部材１２０ａ（１２０ｂ）との間に挟圧保持される。

　本実施形態の場合、端子ホルダ１０６は、回転軸体９８に対して相対回転可能且つ回転軸体９８と一体的に軸方向に変位可能である。この構成によれば、回転軸体９８の軸線方向への変位に伴って、接触端子１０４ａ、１０４ｂを保持する端子ホルダ１０６も一緒に変位する。このため、回転端子１１６ａ（１１６ｂ）が軸方向に変位する際、回転端子１１６ａ（１１６ｂ）と接触端子１０４ａ（１０４ｂ）の軸方向の位置関係は変化しない。従って、回転端子１１６ａ（１１６ｂ）の軸方向への変位に伴って接触端子１０４ａ（１０４ｂ）が回転端子１１６ａ（１１６ｂ）に引っ掛かる事態が生じない。

　本実施形態の場合、スリップリング機構９６には、回転端子１１６ａ、１１６ｂ、導通部材１１８ａ、１１８ｂ及び保持部材１２０ａ、１２０ｂをそれぞれ含む第１リングユニット１００と第２リングユニット１０２とが、軸方向に沿って配置され、第１及び第２リングユニット１００、１０２ごとに接触端子１０４ａ、１０４ｂが設けられる。この構成によれば、バイポーラ式の電気メスとして機能する医療用マニピュレータ１０に好適に対応できる。

　本実施形態の場合、端子ホルダ１０６は、第１リングユニット１００と第２リングユニット１０２を共通に収容するケース１２６と、２つの接触端子１０４ａ、１０４ｂを保持する保持部１２８とを有する。この構成によれば、第１リングユニット１００と第２リングユニット１０２とを単一のケース１２６で収容するため、構造を簡素化できる。

　本実施形態においてスリップリング機構９６は、第１リングユニット１００と第２リングユニット１０２とを共通に収容する１つの端子ホルダ１０６が設けられる。しかしながら、スリップリング機構９６の変形例では、第１リングユニット１００と第２リングユニット１０２とを個別に収容する２つの端子ホルダが設けられてもよい。

　本実施形態では、マニピュレータ１０は、第１グリッパ部材１２ａと第２グリッパ部材１２ｂとに異なる極性の通電を行うバイポーラ式の電気メスとして構成されている。しかしながら、マニピュレータ１０の変形例では、第１グリッパ部材１２ａと第２グリッパ部材１２ｂのいずれか一方に通電するモノポーラ式の電気メスとして構成されてもよい。この場合、グリッパ１２に給電するための通電経路は１つで済むため、第１リングユニット１００（及びこれに接触する接触端子１０４ａ）と第２リングユニット１０２（及びこれに接触する接触端子１０４ａ）のうち一方をなくした構成となる。

　上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

Claims

　ロール動作可能なエンドエフェクタ（１２）と、
　前記エンドエフェクタ（１２）に少なくとも回転駆動力を伝達する駆動シャフト（６６）と、
　前記駆動シャフト（６６）に連結されたスリップリング機構（９６）と、を備え、
　前記スリップリング機構（９６）は、
　前記駆動シャフト（６６）とともに回転する回転軸体（９８）と、
　前記回転軸体（９８）と同軸状に配置された回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）と、
　前記回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）に接触するとともに前記エンドエフェクタ（１２）に電気的に接続された導通部材（１１８ａ、１１８ｂ）と、
　前記回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）との間に前記導通部材（１１８ａ、１１８ｂ）を挟圧状態で保持する保持部材（１２０ａ、１２０ｂ）と、
　前記回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）に相対的に回転摺動可能な状態で接触する接触端子（１０４ａ、１０４ｂ）と、を有する、
　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０）。
　請求項１記載の医療用マニピュレータ（１０）において、
　前記導通部材（１１８ａ、１１８ｂ）には、屈曲端部（１１９）が設けられ、
　前記保持部材（１２０ａ、１２０ｂ）には、フランジ部（１２３）が設けられ、
　前記導通部材（１１８ａ、１１８ｂ）の前記屈曲端部（１１９）が、前記回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）の端面と、前記フランジ部（１２３）との間に挟まれる、
　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０）。
　請求項２記載の医療用マニピュレータ（１０）において、
　前記スリップリング機構（９６）は、前記回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）、前記導通部材（１１８ａ、１１８ｂ）及び前記保持部材（１２０ａ、１２０ｂ）に軸方向の荷重を与える加圧部材（１０８）を有する、
　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０）。
　請求項３記載の医療用マニピュレータ（１０）において、
　前記加圧部材（１０８）は、螺合によって前記回転軸体（９８）に固定される、
　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０）。
　請求項１記載の医療用マニピュレータ（１０）において、
　前記回転軸体（９８）は、前記駆動シャフト（６６）とともに軸方向に変位可能であり、
　前記スリップリング機構（９６）は、前記接触端子（１０４ａ、１０４ｂ）を保持する端子ホルダ（１０６）を有し、
　前記端子ホルダ（１０６）は、前記回転軸体（９８）に対して相対回転可能且つ前記回転軸体（９８）と一体的に前記軸方向に変位可能である、
　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０）。
　請求項１～４のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータ（１０）において、
　前記スリップリング機構（９６）には、前記回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）、前記導通部材（１１８ａ、１１８ｂ）及び前記保持部材（１２０ａ、１２０ｂ）をそれぞれ含む第１リングユニット（１００）と第２リングユニット（１０２）とが、前記回転軸体（９８）の軸方向に沿って配置され、
　前記第１リングユニット（１００）と前記第２リングユニット（１０２）にそれぞれ対応して２つの前記接触端子（１０４ａ、１０４ｂ）が設けられる、
　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０）。
　請求項５記載の医療用マニピュレータ（１０）において、
　前記スリップリング機構（９６）には、前記回転端子（１１６ａ、１１６ｂ）、前記導通部材（１１８ａ、１１８ｂ）及び前記保持部材（１２０ａ、１２０ｂ）をそれぞれ含む第１リングユニット（１００）と第２リングユニット（１０２）とが、前記回転軸体（９８）の軸方向に沿って配置され、
　前記第１リングユニット（１００）と前記第２リングユニット（１０２）にそれぞれ対応して２つの前記接触端子（１０４ａ、１０４ｂ）が設けられ、
　前記端子ホルダ（１０６）は、前記第１リングユニット（１００）と前記第２リングユニット（１０２）を共通に収容するケース（１２６）と、２つの前記接触端子（１０４ａ、１０４ｂ）を保持する保持部（１２８）とを有する、
　ことを特徴とする医療用マニピュレータ（１０）。