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WO2017126100A1 - 医療器具 - Google Patents

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Publication number
WO2017126100A1
WO2017126100A1 PCT/JP2016/051829 JP2016051829W WO2017126100A1 WO 2017126100 A1 WO2017126100 A1 WO 2017126100A1 JP 2016051829 W JP2016051829 W JP 2016051829W WO 2017126100 A1 WO2017126100 A1 WO 2017126100A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axis
rotation transmission
gear
pulley
transmission unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/051829
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
利博 吉井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to PCT/JP2016/051829 priority Critical patent/WO2017126100A1/ja
Priority to JP2017525129A priority patent/JP6177486B1/ja
Publication of WO2017126100A1 publication Critical patent/WO2017126100A1/ja
Priority to US16/039,552 priority patent/US20180318024A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B34/37Leader-follower robots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/008Manipulators for service tasks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00Joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J3/00Manipulators of leader-follower type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements
    • B25J3/04Manipulators of leader-follower type, i.e. both controlling unit and controlled unit perform corresponding spatial movements involving servo mechanisms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H19/00Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/001Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for conveying reciprocating or limited rotary motion
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B2034/301Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B2034/305Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/71Manipulators operated by drive cable mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a medical instrument.
  • a master-slave type medical manipulator including a master manipulator operated by an operator and a slave manipulator that operates based on a signal emitted from the master manipulator is known.
  • Such a medical manipulator is attached with a medical instrument for performing a treatment on a treatment target site by remote operation.
  • This medical instrument includes an end effector provided at the tip, and a joint for changing the direction of the end effector.
  • Patent Document 1 discloses a double joint joint structure applicable to the joint portion of this medical instrument.
  • Patent Document 2 discloses a medical instrument having a double joint joint.
  • This medical instrument includes a gripping portion (end effector) that grips a suture thread, a needle, and the like, a distal end portion that is located on the proximal end side of the gripping portion, an intermediate portion that forms a second joint with the distal end portion, and an intermediate portion A root portion forming a first joint.
  • the gripping portion has a pair of blades to which drive wires are attached via blade pulleys.
  • the distal end portion has a semicircular gear portion provided on the proximal end side and penetrating the first shaft.
  • the root portion has a semicircular gear portion that is provided on the distal end side and through which the second shaft passes.
  • the intermediate part is formed so that the tip part and the root part can rotate around the axes of the first and second axes.
  • the gear portion at the tip portion and the gear portion at the root portion are engaged with each other.
  • the intermediate portion is disposed adjacent to these gear portions, and has an intermediate plate through which the first and second shafts pass, respectively.
  • a wire is fixed to the intermediate plate. By pulling this wire to the proximal end side, the intermediate plate rotates about the second axis and the gear portion at the tip and the gear portion at the root engage with each other. The direction of the tip part and the grip part with respect to the root part changes while holding.
  • the intermediate portion has a pulley rotatable around the first axis and a pulley rotatable around the second axis, which are arranged so as to sandwich the intermediate plate and the gear portion.
  • a drive wire for operating the pair of blades is hung so as to be guided from the pulley of the first shaft to the pulley of the second shaft.
  • the path length of the drive wire does not change even when the tip portion is bent with respect to the root portion, so that the pair of blades can be operated without interfering with other joints. Can do.
  • the above problem may also occur when the axis is tilted due to some external force applied to the double joint joint. There is. That is, it can be said that the above problem may occur when a disturbance is applied to the double joint joint.
  • an object of the present invention is to provide a medical instrument having a double joint joint that is resistant to disturbance.
  • a medical instrument includes an end effector, a first arm portion connected to the end effector, and a first joint portion connected to a proximal end side of the first arm portion. And a second arm part connected to the base end side of the first joint part, and a main body connected to the base end side of the second arm part.
  • the first joint portion is provided apart from the first axis, the second axis provided parallel to the first axis, and spaced apart from the first axis and the second axis.
  • a third shaft disposed in parallel with the first shaft and the second shaft, and a first rotation transmission portion rotatable about the first shaft, the first arm portion having A first connecting member fixed; a second rotation transmitting portion rotatable about the second axis; the second connecting member fixed to the second arm; and the first axis And a third connection member rotatable about the second axis, and a third rotation transmitting portion rotatable about the third axis.
  • the first rotation transmission unit and the second rotation transmission unit are connected to rotate in conjunction with each other.
  • the third connecting member is provided at an end portion of the third connecting member, and the third rotation member rotates around the first shaft or the second shaft in conjunction with the third rotation transmission unit. It has the 4th rotation transmission part connected to the transmission part.
  • the third axis is disposed on the proximal side with respect to the second axis, and the position is relative to the second axis. It may be fixed.
  • the fourth rotation transmission unit may be connected to the third rotation transmission unit so as to rotate about the second axis in conjunction with the third rotation transmission unit.
  • the first rotation transmission unit has a fan-shaped first part centered on the first axis
  • the first You may have the 1st gear part by which the tooth
  • the second rotation transmission portion may include a second gear portion having a sector-shaped second portion centered on the second axis and having teeth formed on an arc of the second portion.
  • the first gear portion and the second gear portion may mesh with each other.
  • the fourth rotation transmission portion may include a third gear portion having a fan-shaped third portion centered on the second axis and having teeth formed on an arc of the third portion.
  • the third rotation transmission portion may include a fourth gear portion that is formed in a columnar shape around the third axis and in which teeth are formed on an outer peripheral surface around the third axis.
  • the third gear portion and the fourth gear portion may mesh with each other.
  • a pitch circle diameter of the fourth gear part may be smaller than a pitch circle diameter of the third gear part.
  • the first joint portion is rotatable about the third axis, and the rotation And an operation member wound around the body.
  • the rotating body may be connected to rotate integrally with the fourth gear portion.
  • the outer diameter of the rotating body may be larger than the pitch circle diameter of the fourth gear portion.
  • the first rotation transmission portion is a first member extending in a direction along the first axis. It may be divided into a part and a second part.
  • the second rotation transmission unit may be divided into a third part and a fourth part in a direction along the second axis.
  • the third connection member is disposed between the first portion and the second portion of the first rotation transmission portion, and between the third portion and the fourth portion of the second rotation transmission portion. It may be arranged.
  • the second arm portion is connected to the first joint portion.
  • a third arm, a second joint connected to the proximal end of the third arm, and a fourth arm connecting the proximal end of the second joint and the main body. May be.
  • the second joint portion is provided apart from the fourth axis, the fourth axis, and a fifth axis disposed in parallel with the fourth axis, and the fourth axis and the fifth axis.
  • a sixth axis that is disposed on the tip side of the fourth axis and parallel to the fourth axis and the fifth axis, and whose position is fixed with respect to the fourth axis;
  • a fifth rotation transmission portion rotatable about an axis; a fourth connection member fixed to the third arm portion; and a sixth rotation transmission portion rotatable about the fifth axis.
  • the fifth rotation transmission unit and the sixth rotation transmission unit may be connected to rotate in conjunction with each other.
  • the sixth connection member is provided at an end of the sixth connection member, and is connected to the seventh rotation transmission unit so as to rotate about the fourth axis in conjunction with the seventh rotation transmission unit. You may have an 8th rotation transmission part.
  • the fifth rotation transmission portion has a sector-shaped fourth portion centered on the fourth axis
  • the fourth You may have the 5th gearwheel part by which the tooth
  • the sixth rotation transmission portion may include a sixth gear portion having a fan-shaped fifth portion centered on the fifth axis and having teeth formed on an arc of the fifth portion.
  • the fifth gear portion and the sixth gear portion may mesh with each other.
  • the eighth rotation transmission portion may include a sixth gear portion having a sector-shaped sixth portion centered on the fourth axis and teeth formed on an arc of the sixth portion.
  • the seventh rotation transmission portion may include an eighth gear portion that is formed in a columnar shape around the sixth axis, and teeth are formed on an outer peripheral surface around the sixth axis.
  • the seventh gear portion and the eighth gear portion may mesh with each other.
  • the pitch circle diameter of the eighth gear portion may be smaller than the pitch circle diameter of the seventh gear portion.
  • the third axis is disposed on a distal end side with respect to the first axis, and the position is relative to the first axis. It may be fixed.
  • the fourth rotation transmission unit may be connected to the third rotation transmission unit so as to rotate about the first axis in conjunction with the third rotation transmission unit.
  • the first rotation transmission unit has a fan-shaped first part centered on the first axis
  • the second rotation transmission portion may include a second gear portion having a sector-shaped second portion centered on the second axis and having teeth formed on an arc of the second portion.
  • the first gear portion and the second gear portion may mesh with each other.
  • the fourth rotation transmission portion may include a third gear portion having a sector-shaped third portion centered on the first axis and having teeth formed on an arc of the third portion.
  • the third rotation transmission portion may include a fourth gear portion that is formed in a columnar shape around the third axis and in which teeth are formed on an outer peripheral surface around the third axis.
  • the third gear portion and the fourth gear portion may mesh with each other.
  • a pitch circle diameter of the fourth gear portion may be smaller than a pitch circle diameter of the third gear portion.
  • the first joint portion is a rotating body that is rotatable about the third axis. And an operation member wound around the rotating body.
  • the rotating body may be connected to rotate integrally with the fourth gear portion.
  • the outer diameter of the rotating body may be larger than the pitch circle diameter of the fourth gear portion.
  • the first rotation transmission portion is along the first axis. It may be divided into a first part and a second part in the direction.
  • the second rotation transmission unit may be divided into a third part and a fourth part in a direction along the second axis.
  • the third connection member is disposed between the first portion and the second portion of the first rotation transmission portion, and between the third portion and the fourth portion of the second rotation transmission portion. It may be arranged.
  • the influence of disturbance applied to the double joint joint can be reduced.
  • FIG. 1 is an overall view of a medical manipulator used with a medical instrument according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows the front end side of the said medical device. It is a top view which shows the structure of the end effector of the said medical device.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3. It is a figure which shows the structure of the front-end
  • FIG. 1 is an overall view showing an example of a medical manipulator 100 used with the medical instrument according to the present embodiment.
  • the medical manipulator 100 has a master-slave type remote operation system.
  • the medical manipulator 100 includes a master manipulator 101, a slave manipulator 104, and a control device 106.
  • the master manipulator 101 functions as a master that transmits the operation movement of the operator Op to the slave manipulator 104.
  • the master manipulator 101 includes a display unit 102 such as a liquid crystal display, and a master arm 103 that is held and operated by the operator Op.
  • the master arm 3 has a known configuration capable of multi-axis operation. An operation performed on the master arm 103 is input to the control device 106.
  • the control device 106 includes a master control unit (not shown) that receives input from the master manipulator 101 and a slave control unit (not shown) that outputs a drive signal to the slave manipulator 104. Based on the input from the master manipulator 101, the master control unit generates an operation command for operating the slave manipulator 104, and outputs the operation command to the slave control unit. The slave control unit generates a drive signal for driving the slave manipulator 104 based on the operation command output from the master control unit, and outputs the drive signal to the slave manipulator 104.
  • the slave manipulator 104 is installed on the operating table 108 on which the patient P is placed.
  • the slave manipulator 104 includes a slave arm 105 that operates according to the drive signal output from the slave control unit.
  • the slave arm 105 is configured with a plurality of multi-degree-of-freedom joints and can perform multi-axis operation. Each multi-degree-of-freedom joint is individually driven by a power unit (not shown).
  • a power unit for example, a motor (servo motor) having a servo mechanism including an incremental encoder, a speed reducer, and the like can be used.
  • a flexible endoscope 110 is attached to the slave manipulator 104.
  • the endoscope 110 is supported by the distal end portion of the slave arm 105 and is inserted into the body of the patient P.
  • the endoscope 110 is provided with a channel (not shown) through which a medical instrument can be inserted.
  • the medical instrument according to the present embodiment is used by being inserted into a channel from an insertion port 111 provided on the proximal end side of the endoscope 110.
  • the endoscope 110 is provided with observation means for acquiring an in-vivo image. The video acquired by the observation unit is displayed on the display unit 102.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the distal end side of the medical instrument 1.
  • the medical instrument 1 is formed in a long shape along the longitudinal axis O1.
  • the tip side the side closer to the treatment target site during use is referred to as the “tip side”, and the opposite side of the tip side is referred to as the “base end side”.
  • the end portion on the distal end side is referred to as “distal end portion”, and the end portion on the proximal end side is referred to as “proximal end portion”.
  • two directions orthogonal to the longitudinal axis O1 and orthogonal to each other are referred to as an X1 direction and a Y1 direction.
  • the direction opposite to the X1 direction is referred to as the X2 direction
  • the direction opposite to the Y1 direction is referred to as the Y2 direction.
  • the medical instrument 1 includes an end effector 10, a distal arm portion (first arm portion) 20 connected to the end effector 10, and a distal joint connected to the proximal end side of the distal arm portion 20.
  • the intermediate arm portion 40 includes an arm portion (third arm portion) 60 connected to the distal end joint portion 30 and an intermediate joint portion (second joint) connected to the proximal end side of the arm portion 60.
  • the arm portion 80 has a proximal end joint portion 90.
  • the end effector 10 the distal arm portion 20, the distal joint portion 30, the arm portion 60, the intermediate joint portion 70, the proximal joint portion 90 (arm portion 80), and the main body 50 are along the longitudinal axis O1. They are arranged in this order from the distal end side to the proximal end side. Further, the distal joint portion 30, the intermediate joint portion 70, and the proximal joint portion 90 each perform a bending operation independently.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the end effector 10 and the distal arm 20.
  • 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the end effector 10 includes a first gripping piece 11A and a second gripping piece 11B, and has a pair of gripping pieces 11 that can be opened and closed.
  • a plurality of convex portions and concave portions are alternately formed on the surface 12A of the first gripping piece 11A facing the second gripping piece 11B.
  • the surface 12B facing the first gripping piece 11A has a plurality of convex portions and concave portions so as to face the plurality of convex portions and concave portions of the surface 12A of the first gripping piece 11A. Is formed.
  • a connecting member 15A is provided on the proximal end side of the first gripping piece 11A. 11 A of 1st holding pieces are being fixed to the front-end
  • a connection member 15B is provided on the proximal end side of the second gripping piece 11B.
  • a gear portion 16 is provided at the proximal end portion of the connection member 15B. The gear portion 16 is rotatably attached to a rotation shaft 22 that extends in the X1 direction and engages with the tip arm portion 20 in the tip arm portion 20.
  • the gear portion 16 is formed with a circular hole 16A penetrating the gear portion 16 in the X1 direction about an axis O20A orthogonal to the longitudinal axis O1 and parallel to the X1 direction.
  • a rotation shaft 22 formed in a cylindrical shape extending in the X1 direction with the axis O20A as a central axis is inserted into the circular hole 16A. Both ends of the rotating shaft 22 are respectively supported by the distal end portion 21 ⁇ / b> A of the main body portion 21.
  • the rotation shaft 22 is supported by the gear portion 16 so as to be relatively rotatable about the shaft O20A via the circular hole 16A.
  • the gear portion 16 and the second gripping piece 11B connected to the gear portion 16 are rotatable with respect to the rotation shaft 22 about the axis O20A.
  • the gear portion 16 has a fan-shaped portion centering on the axis O20A on the base end side with respect to the circular hole 16A, and teeth are formed on an arc of the fan-shaped portion.
  • the gear portion 16 is configured to mesh with a gear portion 24 provided on the distal arm portion 20.
  • the distal arm portion 20 includes a main body portion 21, a gear portion 24, a pulley 25, and a pulley 26.
  • the main body 21 has a substantially cylindrical outer shape with the longitudinal axis O1 as the central axis.
  • a housing space 27 that penetrates the main body 21 in the Y1 direction is formed between the distal end 21A and the base end 21B of the main body 21.
  • the connecting member 15A of the first gripping piece 11A is fixed to the portion 21Aa on the Y1 direction side of the distal end portion 21A.
  • a notch 21C is formed in a portion 21Ab on the Y2 direction side of the tip 21A.
  • the cutout portion 21C penetrates the distal end portion 21A in the direction along the longitudinal axis O1 and communicates with the accommodation space 27.
  • the cutout portion 21C is open in the Y2 direction and is formed to extend in the Y1 direction from the axis O20A.
  • the end surface 21Ca on the Y1 direction side of the notch 21C is formed so as to go in the Y1 direction from the distal end side toward the proximal end side.
  • the end surface 21Ca regulates the rotation range of the second gripping piece 11B by contacting the end surface 21Ca and the side surface 16B on the Y1 direction side of the gear portion 16.
  • the dimension in the X1 direction of the notch 21C is set larger than the dimension in the X1 direction of the connection member 15B of the second gripping piece 11B and the gear part 16. Further, a through-hole having the axis O20A as the central axis is formed in the tip portion 21A on both sides in the X1 direction across the notch portion 21C. Both ends of the rotation shaft 22 are rotatably supported by these through holes.
  • the accommodation space 27 is formed in a rectangular shape when viewed from the Y1 direction.
  • the gear portion 24, the pulley 25, the pulley 26, and the gear portion 16 of the second gripping piece 11B are arranged.
  • a through-hole having a central axis on an axis O20B orthogonal to the longitudinal axis O1 and parallel to the X1 direction is formed in the side portion 21E of the main body portion 21 serving as a side wall portion on the X1 direction side of the accommodation space 27.
  • a through-hole having the axis O20B as a central axis is formed in the side portion 21F of the main body portion 21 that is the side wall portion on the X2 direction side of the accommodation space 27.
  • both ends of a rotating shaft 23 formed in a columnar shape extending in the X1 direction with the axis O20B as a central axis are inserted and supported rotatably. Yes.
  • the gear portion 24 is formed with a circular hole 24A that penetrates the gear portion 24 in the X1 direction around the axis O20B.
  • a rotation shaft 23 is inserted into the circular hole 24A so as to be relatively rotatable about the axis O20B.
  • the gear portion 24 is formed in a columnar shape centered on the axis O20B. Teeth are formed on the outer peripheral surface of the gear portion 24 around the axis O20B. Since the gear portion 24 meshes with the gear portion 16 of the second gripping piece 11B, the second gripping piece 11B can be rotated about the axis O20A by rotating the gear portion 24 about the axis O20B.
  • the pulley 25 is formed in a disk shape having the axis O20B as a central axis, and has a circular hole (not shown) that penetrates the pulley 25 in the X1 direction with the axis O20B as a center.
  • a pulley groove 25A is formed on the outer peripheral surface of the pulley 25 around the axis O20B.
  • the pulley 26 has the same configuration as the pulley 25.
  • a rotation shaft 23 is inserted into the circular hole of the pulley 25 and the circular hole of the pulley 26 so as to be relatively rotatable about the axis O20B.
  • the pulley 25 is provided adjacent to the gear portion 24 in the X1 direction, and is fixed to the gear portion 24 so as to rotate together with the gear portion 24.
  • the pulley 26 is provided adjacent to the gear portion 24 in the X2 direction, and is fixed to the gear portion 24 so as to rotate together with the gear portion 24.
  • An operation wire 25W is wound around the pulley groove 25A of the pulley 25.
  • One end of the operation wire 25W is fixed to the pulley groove 25A by a fixing portion (not shown).
  • the other end of the operation wire 25 ⁇ / b> W is connected to a power transmission unit (not shown) provided on the proximal end side of the medical instrument 1.
  • the operation wire 25W is wound around the pulley groove 25A in the counterclockwise direction when viewed from the X2 direction as it goes from the other end to the one end of the operation wire 25W.
  • An operation wire 26 ⁇ / b> W is wound around the pulley groove 26 ⁇ / b> A of the pulley 26.
  • One end of the operation wire 26W is fixed to the pulley groove 26A by a fixing portion 26B.
  • the other end of the operation wire 26W is connected to the power transmission unit.
  • the operation wire 26W is wound around the pulley groove 26A in the clockwise direction as viewed from the X2 direction as it goes from the other end to the one end of the operation wire 26W.
  • a notch 21Ha and a notch 21Hb for passing the operation wire 25W and the operation wire 26W are formed in the base end 21B of the main body 21.
  • the notch 21Ha is formed in a portion on the X1 direction side at the end of the base end portion 21B on the Y1 direction side.
  • An operation wire 25W is passed through the notch 21Ha.
  • the notch 21Hb is formed in a portion on the X2 direction side at the end of the base end portion 21B on the Y2 direction side.
  • An operation wire 26W is passed through the notch 21Hb.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the distal joint portion 30 of the medical device 1 in a partial cross section.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of the distal joint 30.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating configurations of the intermediate connection member 34 and the rotation transmission unit 35 of the distal joint 30.
  • the distal joint portion 30 is a double joint joint that is bent around the Y1 direction.
  • the distal joint portion 30 includes an axis (first axis) O30A, an axis (second axis) O30B, and an axis (third axis) O30C.
  • the axis O30B is provided to be separated from the axis O30A and is disposed in parallel with the axis O30A.
  • the shaft O30B is disposed closer to the base end side than the shaft O30A.
  • the shaft O30C is provided to be separated from the shaft O30A and the shaft O30B, and is disposed in parallel with the shaft O30A and the shaft O30B. Further, the shaft O30C is disposed on the proximal side with respect to the shaft O30B, and the position thereof is fixed with respect to the shaft O30B.
  • the axis O30A, the axis O30B, and the axis O30C are orthogonal to the longitudinal axis O1 and parallel to the Y1 direction.
  • the distal joint 30 includes a distal connection member (first connection member) 31, a proximal connection member (second connection member) 32, an intermediate connection member (third connection member) 34, and a rotation transmission unit (first connection member). Three-rotation transmission part) 35.
  • the distal end connection member 31 is fixed to the proximal end side of the proximal end portion 21B of the main body portion 21 (see FIG. 4).
  • the distal end connection member 31 includes a rotation transmission portion (first rotation transmission portion) 31A provided on the proximal end side.
  • the rotation transmitting unit 31A is configured to be rotatable about an axis O30A.
  • the rotation transmitting portion 31A is formed with a circular hole 31B that penetrates the rotation transmitting portion 31A in the Y1 direction around the axis O30A.
  • a rotation shaft 33A formed in a cylindrical shape extending in the Y1 direction with the axis O30A as a central axis is inserted into the circular hole 31B.
  • the rotation shaft 33A is supported by the rotation transmitting portion 31A so as to be relatively rotatable about the axis O30A via the circular hole 31B.
  • the rotation transmitting unit 31A can rotate with respect to the rotation shaft 33A around the axis O30A.
  • the rotation transmission part 31A is divided into an upper rotation transmission part (first part) 31Aa and a lower rotation transmission part (second part) 31Ab in the direction along the axis O30A, that is, the Y1 direction (or Y2 direction).
  • the upper rotation transmission unit 31Aa and the lower rotation transmission unit 31Ab are arranged in parallel to each other so as to be separated from each other in the Y1 direction and sandwich the longitudinal axis O1.
  • the upper rotation transmission portion 31Aa is disposed on the Y1 direction side with respect to the longitudinal axis O1
  • the lower rotation transmission portion 31Ab is disposed on the Y2 direction side with respect to the longitudinal axis O1.
  • the upper rotation transmission portion 31Aa is formed with a circular hole 31Ba penetrating the upper rotation transmission portion 31Aa in the Y1 direction around the axis O30A, and the lower rotation transmission portion 31Ab is provided with the shaft O30A.
  • a circular hole 31Bb that penetrates the lower rotation transmission portion 31Ab in the Y1 direction is formed at the center.
  • a rotation shaft 33A is inserted through the circular hole 31Ba and the circular hole 31Bb.
  • the rotation transmission part 31A has a fan-shaped part (first part) 31Cs around the axis O30A, and has a gear part (first gear part) 31C in which teeth are formed on the arc of the fan-shaped part 31Cs.
  • the gear portion 31C the upper rotation transmission portion 31Aa has a fan-shaped portion (first portion) 31Cas centered on the axis O30A, and the upper gear portion (first portion) on which the teeth are formed on the arc of the fan-shaped portion 31Cas. (Gear part) 31Ca.
  • the lower rotation transmission portion 31Ab has a fan-shaped portion (first portion) 31Cbs centered on the axis O30A, and a lower gear portion (first gear) in which teeth are formed on an arc of the fan-shaped portion 31Cbs. Part) 31Cb.
  • the gear portion 31C is configured to mesh with a gear portion (second gear portion) 32C of a rotation transmission portion 32A described later.
  • the upper gear portion 31Ca meshes with the upper gear portion 32Ca of the gear portion 32C
  • the lower gear portion 31Cb meshes with the lower gear portion 32Cb of the gear portion 32C. Accordingly, the rotation transmission unit 31A and the rotation transmission unit 32A are connected so as to rotate in conjunction with each other.
  • the proximal connection member 32 is provided on the distal end side of the intermediate arm 40 and is fixed to the intermediate arm 40.
  • the intermediate arm portion 40 is fixed to the distal end portion 61 of the arm portion 60.
  • the proximal end connection member 32 includes a rotation transmission portion (second rotation transmission portion) 32A provided on the distal end side.
  • the rotation transmitting unit 32A is configured to be rotatable about an axis O30B. More specifically, similarly to the rotation transmission portion 31A, the rotation transmission portion 32A is formed in the Y1 direction through the rotation transmission portion 32A in the Y1 direction around the axis O30B formed in the rotation transmission portion 32A, and in the Y1 direction with the axis O30B as the central axis.
  • a rotating shaft 33B formed in an extending columnar shape is inserted and supported so as to be rotatable with respect to the rotation transmitting portion 32A.
  • the rotation transmission part 32A is divided into an upper rotation transmission part (third part) 32Aa and a lower rotation transmission part (fourth part) 32Ab in the direction along the axis O30B, that is, the Y1 direction (or Y2 direction).
  • the upper rotation transmission unit 32Aa and the lower rotation transmission unit 32Ab are arranged in the same manner as the upper rotation transmission unit 31Aa and the lower rotation transmission unit 31Ab of the rotation transmission unit 31A, respectively.
  • a circular hole 32Ba is formed in the upper rotation transmission portion 32Aa
  • a circular hole 32Bb is formed in the lower rotation transmission portion 32Ab.
  • the rotation transmission part 32A has a fan-shaped part (second part) 32Cs around the axis O30B, and has a gear part (second gear part) 32C in which teeth are formed on the arc of the fan-shaped part 32Cs.
  • the gear portion 32C the upper rotation transmission portion 32Aa has an upper gear portion (second gear portion) 32Ca
  • the lower rotation transmission portion 32Ab has a lower gear portion (second gear portion) 32Cb.
  • the fan-shaped portion 32Cs the upper gear portion 32Ca has a fan-shaped portion (second portion) 32Cas
  • the lower gear portion 32Cb has a fan-shaped portion (second portion) 32Cbs.
  • the pitch circle diameter of the gear portion 31C (upper gear portion 31Ca and lower gear portion 31Cb) is the same as the pitch circle diameter of the gear portion 32C (upper gear portion 32Ca and lower gear portion 32Cb).
  • the dimension of the gear part 31C in the Y1 direction is the same as the dimension of the gear part 32C in the Y1 direction. That is, the dimension of the upper gear part 31Ca in the Y1 direction is equal to the dimension of the upper gear part 32Ca in the Y1 direction, and the dimension of the lower gear part 31Cb in the Y1 direction is equal to the dimension of the lower gear part 32Cb in the Y1 direction.
  • the intermediate connecting member 34 is configured to be rotatable about the axis O30A and rotatable about the axis O30B.
  • the intermediate connection member 34 is a plate-like member having a substantially oval shape when viewed from the Y1 direction.
  • a circular hole 34A that penetrates the intermediate connecting member 34 in the Y1 direction around the axis O30A is formed on the distal end side of the intermediate connecting member 34.
  • a rotation shaft 33A is inserted through the circular hole 34A.
  • the rotation shaft 33A is supported by the intermediate connection member 34 so as to be relatively rotatable about the shaft O30A via the circular hole 34A.
  • the intermediate connecting member 34 is rotatable with respect to the rotation shaft 33A about the axis O30A.
  • a circular hole 34B that penetrates the intermediate connecting member 34 in the Y1 direction around the axis O30B is formed on the proximal end side of the intermediate connecting member 34.
  • a rotation shaft 33B is inserted through the circular hole 34B.
  • the rotation shaft 33B is supported by the intermediate connection member 34 so as to be relatively rotatable about the axis O30B via the circular hole 34B. That is, the intermediate connecting member 34 can be rotated with respect to the rotation shaft 33B about the axis O30B.
  • the distal end side of the intermediate connection member 34 is disposed between the upper rotation transmission portion 31Aa and the lower rotation transmission portion 31Ab of the rotation transmission portion 31A.
  • the proximal end side of the intermediate connection member 34 is disposed between the upper rotation transmission portion 32Aa and the lower rotation transmission portion 32Ab of the rotation transmission portion 32A. Therefore, the intermediate connection member 34 is disposed so as to include the longitudinal axis O1. Further, the dimension of the intermediate connecting member 34 in the Y1 direction is larger than the dimension between the upper rotation transmission part 31Aa and the lower rotation transmission part 31Ab and the dimension between the upper rotation transmission part 32Aa and the lower rotation transmission part 32Ab. small.
  • the intermediate connection member 34 has a rotation transmission part (fourth rotation transmission part) 34 ⁇ / b> C provided at the base end part (end part) of the intermediate connection member 34.
  • the rotation transmission unit 34C is connected to the rotation transmission unit 35 so as to rotate about the axis O30B in conjunction with the rotation transmission unit 35.
  • the rotation transmitting portion 34C has a fan-shaped portion (third portion) 34Ds centered on the axis O30B, and a gear portion (third gear portion) in which teeth are formed on an arc of the fan-shaped portion 34Ds. ) 34D.
  • the gear portion 34D is configured to mesh with a gear portion (fourth gear portion) 35B of the rotation transmission portion 35 described later.
  • the rotation transmission unit 35 is transmitted to the rotation transmission unit 34C via the gear unit 35B and the gear unit 34D. Accordingly, the rotation transmission unit 34C can rotate around the axis O30B in conjunction with the rotation transmission unit 35.
  • a pulley 36A and a pulley 36B are provided on both sides of the rotation transmitting portion 31A in the Y1 direction.
  • the pulley 36A is formed in a disk shape having the axis O30A as a central axis, and has a circular hole that passes through the pulley 36A in the Y1 direction with the axis O30A as a center.
  • a pulley groove is formed on the outer peripheral surface of the pulley 36A around the axis O30A.
  • the pulley 36B is configured similarly to the pulley 36A.
  • the rotation shaft 33A is inserted into the circular hole of the pulley 36A and the circular hole of the pulley 36B so as to be relatively rotatable about the axis O30A.
  • the pulley 36A is disposed on the Y1 direction side of the upper rotation transmission portion 31Aa, and the pulley 36B is disposed on the Y2 direction side of the lower rotation transmission portion 31Ab. Therefore, the rotation transmission unit 31A is disposed between the pulley 36A and the pulley 36B in the Y1 direction.
  • An operation wire 25W extending from the pulley 25 is wound around the pulley groove of the pulley 36A.
  • An operation wire 26W extending from the pulley 26 is wound around the pulley groove of the pulley 36B.
  • a pulley 36C and a pulley 36D are provided on both sides of the rotation transmitting portion 32A in the Y1 direction.
  • the pulley 36C and the pulley 36D are configured in the same manner as the pulley 36A except that the shaft O30B is used as a central axis instead of the shaft O30A.
  • the rotation shaft 33B is inserted into the circular hole of the pulley 36C and the circular hole of the pulley 36D so as to be relatively rotatable about the axis O30B.
  • the pulley 36C is disposed on the Y1 direction side of the upper rotation transmission portion 32Aa, and the pulley 36D is disposed on the Y2 direction side of the lower rotation transmission portion 32Ab. Therefore, the rotation transmission unit 32A is disposed between the pulley 36C and the pulley 36D in the Y1 direction.
  • An operation wire 25W extending from the pulley 36A is wound around the pulley groove of the pulley 36C.
  • An operation wire 26W extending from the pulley 36B is wound around the pulley groove of the pulley 36D.
  • the pulley 36A and the pulley 36C are arranged at the same position in the Y1 direction.
  • the pulley 36B and the pulley 36D are disposed at the same position in the Y1 direction.
  • the operation wire 25W is wound from the X1 direction side of the pulley 36A to the X2 direction side of the pulley 36C so as to intersect the longitudinal axis O1 between the pulley 36A and the pulley 36C when viewed from the Y2 direction.
  • the operation wire 26W is wound from the X2 direction side of the pulley 36B to the X1 direction side of the pulley 36D so as to intersect the longitudinal axis O1 between the pulley 36B and the pulley 36D when viewed from the Y2 direction.
  • a support member 37A is provided on the Y1 direction side of the pulley 36A and the pulley 36C.
  • the support member 37A is a plate-like member having a substantially oval shape when viewed from the Y1 direction.
  • the support member 37A is formed with a circular hole 37Aa that penetrates the support member 37A in the Y1 direction around the axis O30A, and a circular hole 37Ab that penetrates the support member 37A in the Y1 direction around the axis O30B.
  • a rotation shaft 33A is inserted into the circular hole 37Aa so as to be relatively rotatable about the axis O30A.
  • a rotation shaft 33B is inserted into the circular hole 37Ab so as to be relatively rotatable about the axis O30B.
  • a support member 37B is provided on the Y2 direction side of the pulley 36B and the pulley 36D.
  • the support member 37B has the same configuration as the support member 37A.
  • a rotation shaft 33A is inserted into the circular hole 37Ba of the support member 37B so as to be relatively rotatable about the axis O30A.
  • a rotation shaft 33B is inserted into the circular hole 37Bb of the support member 37B so as to be relatively rotatable about the axis O30B.
  • Both ends of the rotating shaft 33A are supported by the support member 37A and the support member 37B via the circular hole 37Aa and the circular hole 37Ba, respectively.
  • both ends of the rotation shaft 33B are supported by the support member 37A and the support member 37B via the circular hole 37Ab and the circular hole 37Bb, respectively.
  • the rotation shaft 33A includes the support member 37A, the pulley 36A, the rotation transmission unit 31A (the upper rotation transmission unit 31Aa and the lower rotation transmission unit 31Ab), the intermediate connection member 34, the pulley 36B, and the support member 37B.
  • the shafts O30A are pivotally connected to each other.
  • the rotation shaft 33B includes a support member 37B, a pulley 36C, a rotation transmission unit 32A (upper rotation transmission unit 32Aa and lower rotation transmission unit 32Ab), an intermediate connection member 34, a pulley 36D, and a support member 37B. They are connected so as to be rotatable relative to each other around O30B.
  • the distance between the shaft O30A and the shaft O30B is held constant by the support member 37A, the intermediate connection member 34, and the support member 37B.
  • the rotation transmission unit 35 is configured to be rotatable about an axis O30C. Specifically, a circular hole 35A that penetrates the rotation transmitting portion 35 in the Y1 direction around the axis O30C is formed. A rotation shaft 33C formed in a cylindrical shape extending in the Y1 direction with the axis O30C as a central axis is inserted into the circular hole 35A. The rotation shaft 33C is supported by the rotation transmission unit 35 so as to be relatively rotatable about the axis O30C via a circular hole 35A. In other words, the rotation transmission unit 35 can rotate with respect to the rotation shaft 33C around the axis O30C.
  • the rotation transmission part 35 is formed in a columnar shape centered on the axis O30C, and has a gear part (fourth gear part) 35B in which teeth are formed on the outer peripheral surface around the axis O30C. As described above, the gear portion 35B meshes with the gear portion 34D. The pitch circle diameter of the gear portion 35B is smaller than the pitch circle diameter of the gear portion 34D. For this reason, the rotational speed of the gear part 34D is decelerated more than the rotational speed of the gear part 35B, and the torque of the gear part 34D can be increased more than the torque of the gear part 35B.
  • the distal joint portion 30 includes a pulley (rotary body) 38 that can rotate around an axis O30C, and an operation wire (operation member) 38W that is wound around the pulley 38.
  • the pulley 38 is connected to rotate integrally with the gear portion 35B.
  • a pulley (rotating body) 38A and a pulley (rotating body) 38B are provided as the pulley 38.
  • an operation wire (operation member) 38AW and an operation wire (operation member) 38BW are provided as the operation wire 38W.
  • the pulley 38A is formed in a disc shape having the axis O30C as a central axis, and has a circular hole (not shown) penetrating the pulley 38A in the Y1 direction around the axis O30C.
  • a pulley groove 38Aa is formed on the outer peripheral surface of the pulley 38A around the axis O30C.
  • the pulley 38B has the same configuration as the pulley 38A.
  • a rotation shaft 33C is inserted into the circular hole of the pulley 38A and the circular hole of the pulley 38B so as to be relatively rotatable about the axis O30C.
  • the pulley 38A is provided adjacent to the gear portion 35B in the Y1 direction, and is fixed to the gear portion 35B so as to rotate together with the gear portion 35B.
  • the pulley 38B is provided adjacent to the gear portion 35B in the Y2 direction, and is fixed to the gear portion 35B so as to rotate together with the gear portion 35B.
  • An operation wire 38AW is wound around the pulley groove 38Aa of the pulley 38A.
  • One end of the operation wire 38AW is fixed to the pulley groove 38Aa by a fixing portion 38Ab (see FIG. 8).
  • the other end of the operation wire 38AW is connected to a power transmission unit (not shown) provided on the proximal end side of the medical instrument 1.
  • the operation wire 38AW is wound around the pulley groove 38Aa in the counterclockwise direction as viewed from the Y2 direction as it goes from the other end to the one end of the operation wire 38AW.
  • An operation wire 38BW is wound around the pulley groove 38Ba of the pulley 38B.
  • One end of the operation wire 38BW is fixed to the pulley groove 38Ba by a fixing portion 38Bb.
  • the other end of the operation wire 38BW is connected to a power transmission unit (not shown) provided on the proximal end side of the medical instrument 1.
  • the operation wire 38BW is wound around the pulley groove 38Ba in the clockwise direction as viewed from the Y2 direction as it goes from the other end to the one end of the operation wire 38BW.
  • the outer diameters of the pulley 38A and the pulley 38B are larger than the pitch circle diameter of the gear portion 35B. Therefore, the tension
  • the arm portion 60 is formed in a cylindrical shape having the longitudinal axis O1 as a central axis.
  • An accommodation space 61 ⁇ / b> A extending along the longitudinal axis O ⁇ b> 1 is formed inside the distal end portion 61 of the arm portion 60.
  • the accommodation space 61 ⁇ / b> A is disposed on the proximal end side of the proximal connection member 32 fixed to the distal end portion 61.
  • the accommodation space 61A communicates with a space formed between the upper rotation transmission portion 32Aa and the lower rotation transmission portion 32Ab of the rotation transmission portion 32A in a direction along the longitudinal axis O1 through the opening 61Aa.
  • a circular hole 61Ba and a circular hole 61Bb are formed in the distal end portion 61 so as to penetrate the distal end portion 61 about the axis O30C.
  • the circular hole 61Ba and the circular hole 61Bb communicate with the accommodation space 61A, respectively, and are arranged with the accommodation space 61A interposed therebetween.
  • the rotation transmission unit 35, the pulley 38A, and the pulley 38B are disposed in the accommodation space 61A.
  • the gear portion 34D of the rotation transmission portion 34C is disposed in the accommodation space 61A through the opening 61Aa and meshes with the gear portion 35B of the rotation transmission portion 35.
  • Both ends of the rotation shaft 33C are respectively supported by the circular hole 61Ba and the circular hole 61Bb so as to be relatively rotatable about the axis O30C.
  • the rotation shaft 33C is supported by the distal end portion 61 by the circular hole 61Ba and the circular hole 61Bb, and the rotation shaft 33B is supported by the rotation transmission portion 32A of the proximal end connecting member 32 fixed to the distal end portion 61. Yes. Therefore, the position of the axis O30C is fixed with respect to the axis O30B.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which the distal joint portion 30 is straight.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which the distal joint portion 30 is bent.
  • 8 and 9 are views of the distal joint portion 30 as viewed from the Y2 direction.
  • the configuration of the distal joint portion 30 is shown in a simplified manner.
  • the Ya2 direction opposite to the Ya1 direction is set as the rotation direction around the Y1 direction.
  • the gear portion 35B fixed to the pulley 38A is counterclockwise as viewed from the Y2 direction, that is, Ya1. Rotate around the axis O30C in the direction. Since the gear portion 35B meshes with the gear portion 34D of the intermediate connecting member 34, the gear portion 34D rotates about the axis O30B in the Ya2 direction as the gear portion 35B rotates. That is, the intermediate connection member 34 rotates about the axis O30B in the Ya2 direction with respect to the proximal end connection member 32.
  • the rotation shaft 33A that is, the shaft O30A
  • the intermediate connecting member 34 also rotates around the shaft O30B in the Ya2 direction.
  • the gear portion 31C of the distal end connecting member 31 is engaged with the gear portion 32C of the proximal end connecting member 32
  • the gear portion 31C rotates about the axis O30A in the Ya2 direction as the intermediate connecting member 34 rotates.
  • the tip connecting member 31 rotates about the axis O30A in the Ya2 direction with respect to the intermediate connecting member 34.
  • the radius of the pitch circle of the gear portion 31C is Ra
  • the radius of the pitch circle of the gear portion 32C is Rb
  • the radius of the pitch circle of the gear portion 34D is Rc
  • the radius of the pitch circle of the gear portion 35B is Rd.
  • Equation (2) is as follows.
  • the bending of the joint does not affect the path length of the operation wire.
  • the path length between the point Pa and the point Pb shown in FIG. 8 is a state where the tip joint portion 30 as shown in FIG. 9 is bent. Is equal to the path length between points Pa and Pb. For this reason, the tip joint part 30 can be bent independently of the operation of the pair of gripping pieces 11.
  • the distal joint portion 30 Since the distal joint portion 30 is configured as described above, it has resistance to disturbances such as when an external force that tilts the joint axis acts. For example, when the force for gripping the object with the pair of gripping pieces 11 is large, the tension applied to the operation wire 26W also increases. This tension causes the rotation shaft 33A and the rotation shaft 33B to tilt so as to widen the interval between the rotation shaft 33A and the rotation shaft 33B via the pulley 36B and the pulley 36D around which the operation wire 26W is wound. Acts on the rotation shaft 33A and the rotation shaft 33B.
  • the gear portion of the distal end connecting member through which one rotating shaft is inserted and the gear portion of the proximal connecting member through which the other rotating shaft is inserted are engaged with each other and supported.
  • the posture of the rotating shaft is maintained against the force acting on the rotating shaft as described above and the moment caused by this force.
  • the rotation transmission portion 31A of the distal end connection member 31 further includes an upper rotation transmission portion 31Aa having an upper gear portion 31Ca and a lower gear portion 31Cb.
  • the rotation transmission portion 32A of the base end connecting member 32 is divided into an upper rotation transmission portion 32Aa having an upper gear portion 32Ca and a lower rotation transmission portion 32Ab having a lower gear portion 32Cb.
  • the intermediate connection member 34 is disposed between the upper rotation transmission portion 31Aa and the lower rotation transmission portion 31Ab, and is disposed between the upper rotation transmission portion 32Aa and the lower rotation transmission portion 32Ab.
  • the dimension in the Y1 direction of the gear part 31C of the rotation transmission part 31A and the dimension in the Y1 direction of the gear part 32C of the rotation transmission part 32A can be substantially increased. That is, the upper gear portion 31Ca and the upper gear portion 32Ca are arranged to move to the Y1 direction side according to the dimension in the Y1 direction of the space in which the intermediate connecting member 34 is arranged, and the lower gear portion 31Cb and the lower gear portion are arranged.
  • the 32Cb is arranged to move to the Y2 direction side according to the size of the space.
  • the overall dimension of the gear portion 31C in the Y1 direction and the overall dimension of the gear portion 32C in the Y1 direction are large.
  • the upper gear portion 31Ca and the upper gear portion 32Ca are meshed with each other at a position closer to the ends of the rotation shaft 33A and the rotation shaft 33B in the Y1 direction, and the Y2 direction of the rotation shaft 33A and the rotation shaft 33B.
  • the lower gear portion 31Cb and the lower gear portion 32Cb are meshed with each other at a position closer to the end portion.
  • the posture of the rotation shaft 33A and the rotation shaft 33B is more reliably maintained by the gear portion 31C and the gear portion 32C against the moment acting on the rotation shaft 33A and the rotation shaft 33B by the above-described force. be able to.
  • the tip joint 30 has a structure that is resistant to disturbance.
  • the intermediate connection member 34 is disposed between the upper rotation transmission portion 31Aa and the lower rotation transmission portion 31Ab, and between the upper rotation transmission portion 32Aa and the lower rotation transmission portion 32Ab.
  • the central portion in the Y1 direction of the rotation shaft 33A and the rotation shaft 33B is supported. Therefore, when the intermediate connection member 34 is rotated about the axis O33B by the gear portion 35B, the rotation shaft 33A is moved by the force that the intermediate connection member 34 applies to the rotation shaft 33A to move the rotation shaft 33A. The moment acting so as to be inclined with respect to the rotation shaft 33B can be reduced.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the intermediate joint 70.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of the intermediate joint 70.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating configurations of the intermediate connection member 74 and the rotation transmission unit 75 of the intermediate joint 70.
  • the intermediate joint portion 70 is a double joint joint that is bent around the Y1 direction.
  • the intermediate joint portion 70 includes an axis (first axis, fourth axis) O70A, an axis (second axis, fifth axis) O70B, and an axis (third axis, sixth axis) O70C.
  • the shaft O70B is provided apart from the shaft O70A and is disposed in parallel with the shaft O70A. Further, the shaft O70B is disposed closer to the base end side than the shaft O70A.
  • the shaft O70C is provided apart from the shaft O70A and the shaft O70B, and is disposed in parallel with the shaft O70A and the shaft O70B.
  • the shaft O70C is disposed on the tip side of the shaft O70A, and the position thereof is fixed with respect to the shaft O70A.
  • the axis O70A, the axis O70B, and the axis O70C are orthogonal to the longitudinal axis O1 and parallel to the Y1 direction.
  • the intermediate joint portion 70 includes a distal end connection member (first connection member, fourth connection member) 71, a proximal end connection member (second connection member, fifth connection member) 72, and an intermediate connection member (third connection). Member, sixth connection member) 74 and a rotation transmission part (third rotation transmission part, seventh rotation transmission part) 75.
  • the rotation transmission portion 35 is disposed on the proximal end side with respect to the intermediate connection member 34
  • the rotation transmission portion 75 is disposed on the distal end side with respect to the intermediate connection member 74. Has been placed.
  • the distal end connection member 71 is fixed to the proximal end side of the proximal end portion 62 of the arm portion 60.
  • the distal end connection member 71 has a rotation transmission portion (first rotation transmission portion, fifth rotation transmission portion) 71A provided on the proximal end side.
  • the rotation transmitting portion 71A is configured to be rotatable about an axis O70A.
  • the rotation transmitting portion 71A is formed with a circular hole 71B that penetrates the rotation transmitting portion 71A in the Y1 direction around the axis O70A.
  • a rotation shaft 73A formed in a cylindrical shape extending in the Y1 direction with the axis O70A as the central axis is inserted into the circular hole 71B.
  • the rotation shaft 73A is supported by the rotation transmitting portion 71A so as to be relatively rotatable about the shaft O70A via the circular hole 71B.
  • the rotation transmitting portion 71A is rotatable with respect to the rotation shaft 73A about the axis O70A.
  • the rotation transmission portion 71A is configured so that the upper rotation transmission portion (first portion, fifth portion) 71Aa and the lower rotation transmission portion (second portion, sixth portion) 71Ab in the direction along the axis O70A, that is, the Y1 direction (or Y2 direction). It is divided into and.
  • the upper rotation transmission unit 71Aa and the lower rotation transmission unit 71Ab are arranged in parallel to each other so as to be separated from each other in the Y1 direction and sandwich the longitudinal axis O1.
  • the upper rotation transmission portion 71Aa is disposed on the Y1 direction side with respect to the longitudinal axis O1
  • the lower rotation transmission portion 71Ab is disposed on the Y2 direction side with respect to the longitudinal axis O1.
  • the upper rotation transmission portion 71Aa is formed with a circular hole 71Ba penetrating the upper rotation transmission portion 71Aa in the Y1 direction around the axis O70A, and the lower rotation transmission portion 71Ab is provided with the shaft O70A.
  • a circular hole 71Bb that penetrates the lower rotation transmission portion 71Ab in the Y1 direction is formed at the center.
  • a rotation shaft 73A is inserted through the circular hole 71Ba and the circular hole 71Bb.
  • the rotation transmitting portion 71A has a fan-shaped portion (first portion, fourth portion) 71Cs centered on the axis O70A, and a gear portion (first gear portion, 5th gear part) 71C.
  • the gear portion 71C the upper rotation transmission portion 71Aa has an upper gear portion (first gear portion, fifth gear portion) 71Ca
  • the lower rotation transmission portion 71Ab has a lower gear portion (first gear portion, fifth gear). Part) 71Cb.
  • the fan-shaped portion 71Cs the upper gear portion 71Ca has a fan-shaped portion (first portion, fourth portion) 71Cas
  • the lower rotation transmission portion 71Ab is a fan-shaped portion (first portion, fourth portion) 71Cbs.
  • the gear portion 71C is configured to mesh with a gear portion (second gear portion, sixth gear portion) 72C of a rotation transmission portion 72A described later.
  • the upper gear portion 71Ca meshes with the upper gear portion 72Ca of the gear portion 72C
  • the lower gear portion 71Cb meshes with the lower gear portion 72Cb of the gear portion 72C. Accordingly, the rotation transmission unit 71A and the rotation transmission unit 72A are connected so as to rotate in conjunction with each other.
  • the proximal end connection member 72 is provided on the distal end side of the arm portion 80 and is fixed to the arm portion 80.
  • the arm portion 80 is fixed to the distal end portion 91 of the proximal end joint portion 90.
  • the proximal end connection member 72 has a rotation transmission portion (second rotation transmission portion, sixth rotation transmission portion) 72A provided on the distal end side.
  • the rotation transmitting portion 72A is configured to be rotatable about an axis O70B.
  • the rotation transmitting portion 72A is formed with a circular hole 72B that penetrates the rotation transmitting portion 72A in the Y1 direction around the axis O70B.
  • a rotation shaft 73B formed in a cylindrical shape extending in the Y1 direction with the axis O70B as the central axis is inserted into the circular hole 72B.
  • the rotation shaft 73B is supported by the rotation transmitting portion 72A so as to be relatively rotatable about the axis O70B through the circular hole 72B.
  • the rotation transmitting portion 72A is rotatable with respect to the rotation shaft 73B around the axis O70B.
  • the rotation transmission unit 72A includes an upper rotation transmission unit (third portion, seventh portion) 72Aa and a lower rotation transmission portion (fourth portion, eighth portion) in the direction along the axis O70B, that is, the Y1 direction (or Y2 direction). 72Ab.
  • the upper rotation transmission unit 72Aa and the lower rotation transmission unit 72Ab are arranged in the same manner as the upper rotation transmission unit 71Aa and the lower rotation transmission unit 71Ab of the rotation transmission unit 71A, respectively.
  • As the circular hole 72B a circular hole 72Ba is formed in the upper rotation transmission portion 72Aa, and a circular hole 72Bb is formed in the lower rotation transmission portion 72Ab.
  • the rotation transmitting portion 72A has a fan-shaped portion (second portion, fifth portion) 72Cs centered on the axis O70B, and a gear portion (second gear portion, Sixth gear portion) 72C.
  • the gear portion 72C As the gear portion 72C, the upper rotation transmission portion 72Aa has an upper gear portion (second gear portion, sixth gear portion) 72Ca, and the lower rotation transmission portion 72Ab has a lower gear portion (second gear portion, sixth gear). Part) 72Cb.
  • the fan-shaped portion 72Cs the upper gear portion 72Ca has a fan-shaped portion (second portion, fifth portion) 72Cas, and the lower gear portion 72Cb has a fan-shaped portion (second portion, fifth portion) 72Cbs. Have.
  • the pitch circle diameter of the gear portion 71C (upper gear portion 71Ca and lower gear portion 71Cb) is the same as the pitch circle diameter of the gear portion 72C (upper gear portion 72Ca and lower gear portion 72Cb).
  • the dimension of the gear part 71C in the Y1 direction is the same as the dimension of the gear part 72C in the Y1 direction. That is, the dimension of the upper gear part 71Ca in the Y1 direction is equal to the dimension of the upper gear part 72Ca in the Y1 direction, and the dimension of the lower gear part 71Cb in the Y1 direction is equal to the dimension of the lower gear part 72Cb in the Y1 direction.
  • the intermediate connecting member 74 is configured to be rotatable about the axis O70A and rotatable about the axis O70B.
  • the intermediate connection member 74 is configured in the same manner as the intermediate connection member 34 of the distal joint 30 except that the rotation transmission portion 74C is provided on the distal end side.
  • a rotation shaft 73A is inserted into a circular hole 74A formed on the distal end side of the intermediate connection member 74, and is supported so as to be relatively rotatable about the axis O70A.
  • a rotation shaft 73B is inserted into a circular hole 74B formed on the proximal end side of the intermediate connection member 74, and is supported so as to be relatively rotatable about the axis O70B.
  • the distal end side of the intermediate connection member 74 is disposed between the upper rotation transmission portion 71Aa and the lower rotation transmission portion 71Ab of the rotation transmission portion 71A.
  • the proximal end side of the intermediate connection member 74 is disposed between the upper rotation transmission portion 72Aa and the lower rotation transmission portion 72Ab of the rotation transmission portion 72A.
  • the intermediate connection member 74 has a rotation transmission part (fourth rotation transmission part, eighth rotation transmission part) 74C provided at the tip (end) of the intermediate connection member 74.
  • the rotation transmission unit 74C is connected to the rotation transmission unit 75 so as to rotate about the axis O70A in conjunction with the rotation transmission unit 75.
  • the rotation transmitting portion 74C has a fan-shaped portion (third portion, sixth portion) 74Ds centered on the axis O70B, and a gear portion having teeth formed on an arc of the fan-shaped portion 74Ds ( (Third gear portion, seventh gear portion) 74D.
  • the gear portion 74D is configured to mesh with a gear portion (fourth gear portion, eighth gear portion) 75B of a rotation transmission portion 75 described later. For this reason, the rotational motion of the rotation transmission unit 75 is transmitted to the rotation transmission unit 74C via the gear unit 75B and the gear unit 74D. Accordingly, the rotation transmission unit 74C can rotate around the axis O70A in conjunction with the rotation transmission unit 75.
  • a pulley 76Ai, a pulley 76Aj, and a pulley 76Ak are provided in this order along the Y1 direction on the Y1 direction side of the upper rotation transmitting portion 71Aa of the rotation transmitting portion 71A.
  • a pulley 76Bi, a pulley 76Bj, and a pulley 76Bk are provided in this order along the Y2 direction on the Y2 direction side of the lower rotation transmitting portion 71Ab of the rotation transmitting portion 71A.
  • a pulley 76Ci, a pulley 76Cj, and a pulley 76Ck are provided in this order along the Y1 direction.
  • a pulley 76Di, a pulley 76Dj, and a pulley 76Dk are provided in this order along the Y2 direction on the Y2 direction side of the lower rotation transmitting portion 72Ab of the rotation transmitting portion 72A.
  • Pulley 76Ai, pulley 76Aj, pulley 76Ak, pulley 76Bi, pulley 76Bj, pulley 76Bk, pulley 76Ci, pulley 76Cj, pulley 76Ck, pulley 76Di, pulley 76Dj, and pulley 76Dk include pulley 36A, pulley 36B, A pulley having the same configuration as the pulley 36C or the pulley 36D can be used.
  • the rotating shaft 73A is relatively around the axis O70A. It is inserted through to be rotatable.
  • the rotation shaft 73B is relatively around the axis O70B. It is inserted through to be rotatable.
  • An operation wire 78AW extending from a pulley 78A described later is wound around the pulley groove of the pulley 76Ai and the pulley groove of the pulley 76Ci.
  • An operation wire 38AW extending from the pulley 38A of the distal joint portion 30 is wound around the pulley groove of the pulley 76Aj and the pulley groove of the pulley 76Cj.
  • An operation wire 25W extending from the pulley 36A of the distal joint portion 30 is wound around the pulley groove of the pulley 76Ak and the pulley groove of the pulley 76Ck.
  • An operation wire 78BW extending from a pulley 78B described later is wound around the pulley groove of the pulley 76Bi and the pulley groove of the pulley 76Di.
  • An operation wire 38BW extending from the pulley 38B of the distal joint portion 30 is wound around the pulley groove of the pulley 76Bj and the pulley groove of the pulley 76Dj.
  • An operation wire 26W extending from the pulley 36B of the distal joint portion 30 is wound around the pulley groove of the pulley 76Bk and the pulley groove of the pulley 76Dk.
  • the pulley 76Ai and the pulley 76Ci, the pulley 76Aj and the pulley 76Cj, the pulley 76Ak and the pulley 76Ck, the pulley 76Bi and the pulley 76Di, the pulley 76Bj and the pulley 76Dj, and the pulley 76Bk and the pulley 76Dk Are arranged at the same position in the Y1 direction.
  • the pulley 76Aj and the pulley 76Cj are arranged at the same position as the pulley 38A in the Y1 direction.
  • the pulleys 76Ak and 76Ck are disposed at the same position in the Y1 direction as the pulleys 36A and 36C.
  • the pulley 76Bj and the pulley 76Dj are disposed at the same position as the pulley 38B in the Y1 direction.
  • the pulley 76Bk and the pulley 76Dk are disposed at the same position as the pulley 36B and the pulley 36D in the Y1 direction. Since it is configured as described above, the operation wires 25W, 26W, 38AW, and 38BW extending from the distal joint portion 30 to the intermediate joint portion 70 can be driven more smoothly.
  • the operation wire 78AW is wound from the X2 direction side of the pulley 76Ai to the X1 direction side of the pulley 76Ci so as to intersect the longitudinal axis O1 between the pulley 76Ai and the pulley 76Ci when viewed from the Y2 direction.
  • the operation wire 38AW is wound from the X1 direction side of the pulley 76Aj to the X2 direction side of the pulley 76Cj so as to intersect the longitudinal axis O1 between the pulley 76Aj and the pulley 76Cj when viewed from the Y2 direction.
  • the operation wire 25W is wound around the pulley 76Ak and the pulley 76Ck similarly to the operation wire 78AW wound around the pulley 76Ai and the pulley 76Ci.
  • the operation wire 78BW is wound around the pulley 76Bi and the pulley 76Di in the same manner as the operation wire 38AW wound around the pulley 76Aj and the pulley 76Cj.
  • the operation wire 38BW is wound around the pulley 76Bj and the pulley 76Dj in the same manner as the operation wire 78AW wound around the pulley 76Ai and the pulley 76Ci.
  • the operation wire 26W is wound around the pulley 76Bk and the pulley 76Dk in the same manner as the operation wire 38AW wound around the pulley 76Aj and the pulley 76Cj.
  • a support member 77A is provided on the Y1 direction side of the pulley 76Ak and the pulley 76Ck.
  • the support member 77A can have the same configuration as the support member 37A of the distal joint portion 30.
  • a support member 77B is provided on the Y2 direction side of the pulleys 76Bk and 76Dk.
  • the support member 77B can have the same configuration as the support member 37B of the distal joint portion 30.
  • the rotation shaft 73A is inserted into the circular hole 77Aa of the support member 77A and the circular hole 77Ba of the support member 77B so as to be relatively rotatable about the axis O70A.
  • a rotation shaft 73B is inserted into the circular hole 77Ab of the support member 77A and the circular hole 77Bb of the support member 77B so as to be relatively rotatable about the axis O70B.
  • Both ends of the rotation shaft 73A are supported by the support member 77A and the support member 77B through the circular hole 77Aa and the circular hole 77Ba.
  • both ends of the rotation shaft 73B are supported by the support member 77A and the support member 77B via the circular hole 77Ab and the circular hole 77Bb.
  • the rotation shaft 73A includes the support member 77A, the pulley 76Ai, the pulley 76Aj, the pulley 76Ak, the rotation transmission unit 71A (the upper rotation transmission unit 71Aa and the lower rotation transmission unit 71Ab), the intermediate connection member 74, and the pulley 76Bi.
  • the pulley 76Bj, the pulley 76Bk, and the support member 77B are connected so as to be rotatable relative to each other about the axis O70A.
  • the rotation shaft 73B includes a support member 77A, a pulley 76Ci, a pulley 76Cj, a pulley 76Ck, a rotation transmission unit 72A (an upper rotation transmission unit 72Aa and a lower rotation transmission unit 72Ab), an intermediate connection member 74, a pulley 76Di, and a pulley.
  • 76Dj, pulley 76Dk, and support member 77B are connected so as to be rotatable relative to each other about an axis O70B. The distance between the shaft O70A and the shaft O70B is held constant by the support member 77A, the intermediate connection member 74, and the support member 77B.
  • the rotation transmission unit 75 is configured to be rotatable about an axis O70C. Specifically, a circular hole 75A that penetrates the rotation transmitting portion 75 in the Y1 direction around the axis O70C is formed. A rotation shaft 73C formed in a cylindrical shape extending in the Y1 direction with the axis O70C as a central axis is inserted into the circular hole 75A. The rotation shaft 73C is supported by the rotation transmitting portion 75 so as to be relatively rotatable about the axis O70C via the circular hole 75A. In other words, the rotation transmission unit 75 can rotate with respect to the rotation shaft 73C around the axis O70C.
  • the rotation transmission unit 75 has a gear portion (fourth gear portion, eighth gear portion) 75B that is formed in a cylindrical shape centering on the axis O70C, and teeth are formed on the outer peripheral surface around the axis O70C. As described above, the gear portion 75B is engaged with the gear portion 74D. The pitch circle diameter of the gear portion 75B is smaller than the pitch circle diameter of the gear portion 74D. For this reason, the rotational speed of the gear part 74D is decelerated more than the rotational speed of the gear part 75B, and the torque of the gear part 74D can be increased more than the torque of the gear part 75B.
  • the intermediate joint portion 70 includes a pulley (rotary body) 78 that can be rotated around an axis O70C, and an operation wire (operation member) 78W that is wound around the pulley 78.
  • the pulley 78 is connected to rotate integrally with the gear portion 75B.
  • a pulley (rotating body) 78A and a pulley (rotating body) 78B are provided as the pulley 78.
  • As the operation wire 78W an operation wire (operation member) 78AW and an operation wire (operation member) 78BW are provided.
  • a pulley having the same configuration as the pulley 38A or the pulley 38B of the distal joint portion 30 can be used.
  • a rotation shaft 73C is inserted into a circular hole (not shown) of the pulley 78A and a circular hole (not shown) of the pulley 78B so as to be relatively rotatable about the axis O70C.
  • the pulley 78A is provided adjacent to the gear portion 75B in the Y1 direction, and is fixed to the gear portion 75B so as to rotate together with the gear portion 75B.
  • the pulley 78A is disposed at the same position in the Y1 direction as the pulley 76Ai and the pulley 76Ci.
  • the pulley 78B is provided adjacent to the gear portion 75B in the Y2 direction, and is fixed to the gear portion 75B so as to rotate together with the gear portion 75B.
  • the pulley 78B is disposed at the same position in the Y1 direction as the pulley 76Bi and the pulley 76Di.
  • An operation wire 78AW is wound around the pulley groove 78Aa of the pulley 78A.
  • One end of the operation wire 78AW is fixed to the pulley groove 78Aa by a fixing portion 78Ab.
  • the other end of the operation wire 78AW is connected to the power transmission unit of the medical instrument 1.
  • the operation wire 78AW is wound around the pulley groove 78Aa in the counterclockwise direction when viewed from the Y2 direction as it goes from the other end to the one end of the operation wire 78AW.
  • An operation wire 78BW is wound around the pulley groove 78Ba of the pulley 78B.
  • One end of the operation wire 78BW is fixed to the pulley groove 78Ba by a fixing portion (not shown).
  • the other end of the operation wire 78BW is connected to the power transmission unit of the medical instrument 1.
  • the operation wire 78BW is wound around the pulley groove 78Ba in the clockwise direction as viewed from the Y2 direction as it goes from the other end to the one end of the operation wire 78BW.
  • the outer diameters of the pulley 78A and the pulley 78B are larger than the pitch circle diameter of the gear portion 75B. Therefore, the tension
  • An accommodation space 62A extending along the longitudinal axis O1 is formed in the base end portion 62 of the arm portion 60.
  • the accommodation space 62 ⁇ / b> A is disposed on the distal end side of the distal end connection member 71 fixed to the proximal end portion 62.
  • the accommodation space 62A communicates with a space formed between the upper rotation transmission portion 71Aa and the lower rotation transmission portion 71Ab of the rotation transmission portion 71A in a direction along the longitudinal axis O1 through the opening 62Aa.
  • the base end portion 62 is formed with a circular hole 62Ba and a circular hole 62Bb that pass through the base end portion 62 about the axis O70C.
  • the circular hole 62Ba and the circular hole 62Bb communicate with the accommodation space 62A, respectively, and are arranged with the accommodation space 62A interposed therebetween.
  • the rotation transmission unit 75, the pulley 78A, and the pulley 78B are disposed in the accommodation space 62A.
  • the gear portion 74D of the rotation transmission portion 74C is disposed in the accommodation space 62A through the opening 62Aa and meshes with the gear portion 75B of the rotation transmission portion 75.
  • Both ends of the rotation shaft 73C are supported by the circular hole 62Ba and the circular hole 62Bb, respectively, so as to be relatively rotatable about the axis O70C.
  • the rotation shaft 73C is supported by the base end portion 62 by the circular hole 62Ba and the circular hole 62Bb, and the rotation shaft 73A is supported by the rotation transmission portion 71A of the distal end connection member 71 fixed to the base end portion 62. ing. Therefore, the position of the axis O70C is fixed with respect to the axis O70A.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which the intermediate joint portion 70 is straight.
  • FIG. 14 is a view showing a state in which the intermediate joint portion 70 is bent.
  • 13 and 14 are views of the intermediate joint portion 70 viewed from the Y2 direction.
  • the configuration of the intermediate joint portion 70 is simplified.
  • the rotation shaft 73B that is, the shaft O70B, together with the intermediate connection member 74, also rotates around the shaft O70A in the Ya1 direction.
  • the gear portion 72C of the proximal end connection member 72 is engaged with the gear portion 71C of the distal end connection member 71, the gear portion 72C rotates around the axis O70B in the Ya1 direction as the intermediate connection member 74 rotates. Move. That is, the proximal end connection member 72 rotates about the axis O70B in the Ya1 direction with respect to the intermediate connection member 74.
  • the intermediate joint 70 is bent in the Ya1 direction with respect to the distal end connecting member 71, in other words, in a state bent in the Ya2 direction with respect to the proximal connecting member 72.
  • the operation wire 78BW is pulled toward the proximal end side.
  • the gear portion 75B fixed to the pulley 78B rotates around the axis O70C in the Ya1 direction, contrary to the above-described operation.
  • each member moves in a direction opposite to the above-described operation, whereby the intermediate joint portion 70 bends in the Ya1 direction.
  • the radius of the pitch circle of the gear portion 71C is Re
  • the radius of the pitch circle of the gear portion 72C is Rf
  • the radius of the pitch circle of the gear portion 74D is Rg
  • the radius of the pitch circle of the gear portion 75B is Rh.
  • the gear portion 75B rotates about the axis O70C in the Ya2 direction by an angle ⁇ h
  • the gear portion 74D rotates about the axis O70A about the axis O70A about the axis O70A by the angle ⁇ g. Is expressed by the following equation.
  • Equation (7) is as follows.
  • the bending of the joint does not affect the path length of the operation wire.
  • the rotation transmission part 71A (upper rotation transmission part 71Aa and lower rotation transmission part 71Ab) of the distal end connection member 71 and the rotation transmission part 72A (upper rotation transmission part 72Aa and lower part of the proximal end connection member 72).
  • the side rotation transmitting portion 72Ab) and the intermediate connecting member 74 are arranged in the same manner as the configuration of the distal joint portion 30. Therefore, the intermediate joint portion 70 has resistance to disturbances, such as when the external force for tilting the joint axis is applied to the distal joint portion 30.
  • the proximal joint 90 is a double joint that bends around the Y1 direction.
  • the joint structure of the proximal joint 90 is the same as the joint structure obtained by rotating the distal joint 30 by 90 degrees about the longitudinal axis O1, and thus detailed description thereof is omitted.
  • two pulleys are provided on each rotation shaft.
  • each rotation is performed to guide the operation wires 25 W, 26 W, 38 AW, 38 BW, 78 AW, and 78 BW, respectively.
  • the proximal end side of the proximal end joint portion 90 is connected to the main body 50.
  • the main body 50 includes a flexible elongated portion 51 (see FIG. 2) formed in a cylindrical shape extending along the longitudinal axis O1, a power transmission portion (not shown) provided at the proximal end of the elongated portion 51,
  • a power transmission portion (not shown) provided at the proximal end of the elongated portion 51.
  • the operation wires for driving the operation wires 25W, 26W, 38AW, 38BW, 78AW, 78BW and the proximal joint 90 are inserted through the long portion 51 and connected to the power transmission unit.
  • the power transmission unit has a drive source that generates a drive force for driving each operation wire.
  • the distal joint portion 30, the intermediate joint portion 70, and the proximal joint portion 90 can be bent by appropriately driving the operation wires by the power transmission portion.
  • the distal joint portion 30, the intermediate joint portion 70, and the proximal joint portion 90 have the above-described configuration, it is possible to reduce the influence of disturbance applied to the joint, A double joint joint that is resistant to disturbance can be constructed.
  • the axis O30C is disposed on the proximal side with respect to the axis O30B. For this reason, another joint can be provided adjacent to the distal end side of the distal joint portion 30.
  • the shaft O70C is disposed on the distal end side with respect to the shaft O70A.
  • another joint for example, the proximal joint 90 can be provided adjacent to the proximal end of the intermediate joint 70.
  • the distance between the joints can be shortened as described above.
  • a joint having the configuration of the intermediate joint portion 70 may be disposed at the position of the distal joint portion 30, and a joint having the configuration of the distal joint portion 30 may be disposed at the position of the intermediate joint portion 70.
  • the pitch circle diameter of the gear portion 35B is smaller than the pitch circle diameter of the gear portion 34D in the distal joint portion 30, the tension applied to the operation wire 38AW and the operation wire 38BW to rotate the gear portion 34D is reduced. Can do.
  • the outer diameters of the pulley 38A and the pulley 38B are larger than the pitch circle diameter of the gear portion 35B, it is possible to further reduce the tension applied to the operation wire 38AW and the operation wire 38BW for rotating the gear portion 34D. it can.
  • the force applied to the joint on the proximal end side of the distal joint portion 30, for example, the rotation shaft 73A and the rotation shaft 73B of the intermediate joint portion 70 via the pulleys 76Aj, 76Bj, 76Cj, and 76Dj can be reduced.
  • the medical instrument 1 is described as being inserted into the channel of the endoscope 110.
  • an external guide tube is attached to the endoscope 110, and the medical instrument 1 is attached to the channel of the guide tube. May be inserted.
  • the endoscope 110 is described as a flexible endoscope, but the endoscope 110 may be a rigid endoscope.
  • the medical instrument 1 is the grasping forceps and the end effector 10 has the pair of grasping pieces 11 has been described, but the present invention is not limited thereto.
  • the end effector 10 may have other treatment tools such as a high-frequency knife.
  • the pitch circle diameter of the gear portion 35B is smaller than the pitch circle diameter of the gear portion 34D in the tip joint portion 30, but the pitch circle diameter of the gear portion 35B is equal to the pitch circle diameter of the gear portion 34D. May be equal. That is, the gear portion 34D may not be decelerated.
  • the pitch circle diameter of the gear portion 75B has been described as being smaller than the pitch circle diameter of the gear portion 74D, but the pitch circle diameter of the gear portion 75B is equal to the pitch circle diameter of the gear portion 74D. Also good. That is, the gear portion 74D may not be decelerated.
  • the rotation transmission unit 31 ⁇ / b> A and the rotation transmission unit 32 ⁇ / b> A are connected to rotate in conjunction with each other by the gear unit 31 ⁇ / b> C and the gear unit 32 ⁇ / b> C, and the rotation transmission unit 31 ⁇ / b> A.
  • the rotational motion may be transmitted by bringing two rollers on which teeth are not formed into frictional contact, or the rotational motion may be transmitted using a wire and a pulley.
  • the elongate portion 51 of the main body 50 has been described as being soft, but the elongate portion 51 may be rigid.

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Abstract

 この医療器具は、第一軸を中心に回動可能な第一回転伝達部を有し、第一腕部に固定された第一接続部材と、第二軸を中心に回動可能な第二回転伝達部を有し、第二腕部に固定された第二接続部材と、第一軸を中心に回動可能でありかつ前記第二軸を中心に回動可能な第三接続部材と、第三軸を中心に回動可能な第三回転伝達部と、を有する関節部を備える。第一回転伝達部と第二回転伝達部とは、互いに連動して回動するように接続されている。第三接続部材は、第三接続部材の端部に設けられ、第三回転伝達部と連動して第一軸または第二軸を中心に回動するように第三回転伝達部に接続された第四回転伝達部を有する。

Description

医療器具
 本発明は、医療器具に関する。
 従来、医療用マニピュレータとして、操作者によって操作されるマスタマニピュレータと、マスタマニピュレータから発せられる信号に基づいて動作するスレーブマニピュレータと、を備えたマスタスレーブ型の医療用マニピュレータが知られている。このような医療用マニピュレータには、遠隔操作によって処置対象部位に対する処置をするための医療器具が取り付けられる。この医療器具は、先端に設けられたエンドエフェクタと、エンドエフェクタの向きを変化させるための関節部と、を備える。特許文献1には、この医療器具の関節部に適用可能なダブルジョイント関節構造が開示されている。
 特許文献2には、ダブルジョイント関節を有する医療器具が開示されている。この医療器具は、縫合糸や針などを把持する把持部(エンドエフェクタ)と、把持部の基端側に位置する先端部と、先端部とともに第2関節を形成する中間部と、中間部とともに第1関節を形成する根元部と、を備える。把持部は、ブレードプーリを介して駆動ワイヤが取り付けられた一対のブレードを有する。先端部は、基端側に設けられ、第一の軸が貫通している半円形の歯車部を有する。根元部は、先端側に設けられ、第二の軸が貫通している半円形の歯車部を有する。中間部は、第一および第二の軸の各軸を中心に先端部および根元部が回動可能なように形成されている。この中間部では、先端部の歯車部と根元部の歯車部とがかみ合っている。中間部は、これらの歯車部に隣接して配置され、第一および第二の軸がそれぞれ貫通している中間プレートを有する。中間プレートにはワイヤが固定されており、このワイヤを基端側に引くことで中間プレートが第二の軸を中心に回動するとともに先端部の歯車部と根元部の歯車部とがかみ合い動作をしながら根元部に対する先端部および把持部の向きが変化する。
 また、中間部は、中間プレートおよび歯車部を挟むように配置された、第一の軸回りに回転自在なプーリおよび第二の軸回りに回転自在なプーリを有する。一対のブレードを操作する駆動ワイヤは、第一の軸のプーリから第二の軸のプーリへ導かれるように掛けられている。上述のように構成されたダブルジョイント関節では、先端部が根元部に対して屈曲された場合でも駆動ワイヤの経路長が変化しないため、一対のブレードを他の関節と干渉せずに操作することができる。
米国特許第5784542号明細書 日本国特開2006-116194号公報
 特許文献2に記載の医療器具において、把持部の一対のブレードに大きな力を加えるためには、駆動ワイヤに大きな張力を加える必要がある。このとき、中間部のプーリに駆動ワイヤが掛けられているため、プーリをそれぞれ支持する第一の軸および第二の軸にもプーリを介して駆動ワイヤの張力に対応する力が加えられる。駆動ワイヤの張力が大きい場合には、その張力により第一の軸および第二の軸が相対的に傾いてしまう可能性がある。この場合、先端部の歯車部の歯と根元部の歯車部の歯とが互いに傾いた状態でかみ合うため、歯車部間での摩擦力が大きくなってしまう。その結果、ブレードの制御性や操作性が低下してしまう。
 この問題は、複数のダブルジョイント関節を有する医療器具でも起こる可能性がある。一般にダブルジョイント関節では減速比が通常の関節よりも小さいため、ダブルジョイント関節を屈曲させるにはダブルジョイント関節を操作する操作ワイヤに大きな張力を加える必要がある。先端側に設けられたダブルジョイント関節の操作ワイヤは、その関節の基端側に設けられたダブルジョイント関節に配置されたプーリに掛けられている。このため、先端側のダブルジョイント関節の操作ワイヤに大きな張力が加えられた場合には、基端側のダブルジョイント関節において上記の問題が生じる可能性がある。
 上述したような把持部の駆動ワイヤを操作した場合やダブルジョイント関節の操作ワイヤを操作した場合のほか、何らかの外力がダブルジョイント関節に加わって軸が傾くことによっても、上記の問題が起こる可能性がある。すなわち、上記の問題は、ダブルジョイント関節に対して外乱が加えられた場合に発生する可能性があると言える。
 上記の事情を踏まえ、本発明は、外乱に強いダブルジョイント関節を有する医療器具を提供することを目的とする。
 本発明の第一の態様によれば、医療器具は、エンドエフェクタと、前記エンドエフェクタに接続された第一腕部と、前記第一腕部の基端側に接続された第一関節部と、前記第一関節部の基端側に接続された第二腕部と、前記第二腕部の基端側に接続された本体と、を備える。前記第一関節部は、第一軸と、前記第一軸と離間して設けられ、前記第一軸と平行に配置された第二軸と、前記第一軸および前記第二軸と離間して設けられ、前記第一軸および前記第二軸と平行に配置された第三軸と、前記第一軸を中心に回動可能な第一回転伝達部を有し、前記第一腕部に固定された第一接続部材と、前記第二軸を中心に回動可能な第二回転伝達部を有し、前記第二腕部に固定された第二接続部材と、前記第一軸を中心に回動可能でありかつ前記第二軸を中心に回動可能な第三接続部材と、前記第三軸を中心に回動可能な第三回転伝達部と、を有する。前記第一回転伝達部と前記第二回転伝達部とは、互いに連動して回動するように接続されている。前記第三接続部材は、前記第三接続部材の端部に設けられ、前記第三回転伝達部と連動して前記第一軸または前記第二軸を中心に回動するように前記第三回転伝達部に接続された第四回転伝達部を有する。
 本発明の第二の態様によれば、前記第一の態様に係る医療器具において、前記第三軸は、前記第二軸よりも基端側に配置され、前記第二軸に対して位置が固定されていてもよい。前記第四回転伝達部は、前記第三回転伝達部と連動して前記第二軸を中心に回動するように前記第三回転伝達部に接続されていてもよい。
 本発明の第三の態様によれば、前記第二の態様に係る医療器具において、前記第一回転伝達部は、前記第一軸を中心とした扇形の第一部位を有し、前記第一部位の円弧上に歯が形成された第一歯車部を有してもよい。前記第二回転伝達部は、前記第二軸を中心とした扇形の第二部位を有し、前記第二部位の円弧上に歯が形成された第二歯車部を有してもよい。前記第一歯車部と前記第二歯車部とは、互いにかみ合っていてもよい。前記第四回転伝達部は、前記第二軸を中心とした扇形の第三部位を有し、前記第三部位の円弧上に歯が形成された第三歯車部を有してもよい。前記第三回転伝達部は、前記第三軸を中心とした円柱状に形成され、前記第三軸回りの外周面に歯が形成された第四歯車部を有してもよい。前記第三歯車部と前記第四歯車部とは、互いにかみ合っていてもよい。
 本発明の第四の態様によれば、前記第三の態様に係る医療器具において、前記第四歯車部のピッチ円直径は、前記第三歯車部のピッチ円直径よりも小さくてもよい。
 本発明の第五の態様によれば、前記第三または前記第四の態様に係る医療器具において、前記第一関節部は、前記第三軸を中心に回動可能な回転体と、前記回転体に巻き付けられた操作部材と、をさらに有してもよい。前記回転体は、前記第四歯車部と一体に回動するように接続されていてもよい。
 本発明の第六の態様によれば、前記第五の態様に係る医療器具において、前記回転体の外径は、前記第四歯車部のピッチ円直径よりも大きくてもよい。
 本発明の第七の態様によれば、前記第二から前記第六の態様のうちのいずれか一態様に係る医療器具において、前記第一回転伝達部は、前記第一軸に沿う方向に第一部分と第二部分とに分割されていてもよい。前記第二回転伝達部は、前記第二軸に沿う方向に第三部分と第四部分とに分割されていてもよい。前記第三接続部材は、前記第一回転伝達部の前記第一部分と前記第二部分との間に配置され、かつ前記第二回転伝達部の前記第三部分と前記第四部分との間に配置されていてもよい。
 本発明の第八の態様によれば、前記第二から前記第七の態様のうちのいずれか一態様に係る医療器具において、前記第二腕部は、前記第一関節部に接続された第三腕部と、前記第三腕部の基端側に接続された第二関節部と、前記第二関節部の基端側と前記本体とを接続している第四腕部と、を有してもよい。前記第二関節部は、第四軸と、前記第四軸と離間して設けられ、前記第四軸と平行に配置された第五軸と、前記第四軸および前記第五軸と離間して設けられ、前記第四軸より先端側であって前記第四軸および前記第五軸と平行に配置され、前記第四軸に対して位置が固定されている第六軸と、前記第四軸を中心に回動可能な第五回転伝達部を有し、前記第三腕部に固定された第四接続部材と、前記第五軸を中心に回動可能な第六回転伝達部を有し、前記第四腕部に固定された第五接続部材と、前記第四軸を中心に回動可能でありかつ前記第五軸を中心に回動可能な第六接続部材と、前記第六軸を中心に回動可能な第七回転伝達部と、を有してもよい。前記第五回転伝達部と前記第六回転伝達部とは、互いに連動して回動するように接続されていてもよい。前記第六接続部材は、前記第六接続部材の端部に設けられ、前記第七回転伝達部と連動して前記第四軸を中心に回動するように前記第七回転伝達部に接続された第八回転伝達部を有してもよい。
 本発明の第九の態様によれば、前記第八の態様に係る医療器具において、前記第五回転伝達部は、前記第四軸を中心とした扇形の第四部位を有し、前記第四部位の円弧状に歯が形成された第五歯車部を有してもよい。前記第六回転伝達部は、前記第五軸を中心とした扇形の第五部位を有し、前記第五部位の円弧上に歯が形成された第六歯車部を有してもよい。前記第五歯車部と前記第六歯車部とは、互いにかみ合っていてもよい。前記第八回転伝達部は、前記第四軸を中心とした扇形の第六部位を有し、前記第六部位の円弧上に歯が形成された第七歯車部を有してもよい。前記第七回転伝達部は、前記第六軸を中心とした円柱状に形成され、前記第六軸回りの外周面に歯が形成された第八歯車部を有してもよい。前記第七歯車部と前記第八歯車部とは、互いにかみ合っていてもよい。
 本発明の第十の態様によれば、前記第九の態様に係る医療器具において、前記第八歯車部のピッチ円直径は、前記第七歯車部のピッチ円直径よりも小さくてもよい。
 本発明の第十一の態様によれば、前記第一の態様に係る医療器具において、前記第三軸は、前記第一軸よりも先端側に配置され、前記第一軸に対して位置が固定されていてもよい。前記第四回転伝達部は、前記第三回転伝達部と連動して前記第一軸を中心に回動するように前記第三回転伝達部に接続されていてもよい。
 本発明の第十二の態様によれば、前記第十一の態様に係る医療器具において、前記第一回転伝達部は、前記第一軸を中心とした扇形の第一部位を有し、前記第一部位の円弧上に歯が形成された第一歯車部を有してもよい。前記第二回転伝達部は、前記第二軸を中心とした扇形の第二部位を有し、前記第二部位の円弧上に歯が形成された第二歯車部を有してもよい。前記第一歯車部と前記第二歯車部とは、互いにかみ合っていてもよい。前記第四回転伝達部は、前記第一軸を中心とした扇形の第三部位を有し、前記第三部位の円弧上に歯が形成された第三歯車部を有してもよい。前記第三回転伝達部は、前記第三軸を中心とした円柱状に形成され、前記第三軸回りの外周面に歯が形成された第四歯車部を有してもよい。前記第三歯車部と前記第四歯車部とは、互いにかみ合っていてもよい。
 本発明の第十三の態様によれば、前記第十二の態様に係る医療器具において、前記第四歯車部のピッチ円直径は、前記第三歯車部のピッチ円直径よりも小さくてもよい。
 本発明の第十四の態様によれば、前記第十二または前記第十三の態様に係る医療器具において、前記第一関節部は、前記第三軸を中心に回動可能な回転体と、前記回転体に巻き付けられた操作部材と、をさらに有してもよい。前記回転体は、前記第四歯車部と一体に回動するように接続されていてもよい。
 本発明の第十五の態様によれば、前記第十四の態様に係る医療器具において、前記回転体の外径は、前記第四歯車部のピッチ円直径よりも大きくてもよい。
 本発明の第十六の態様によれば、前記第十一から前記第十五の態様のうちのいずれか一態様に係る医療器具において、前記第一回転伝達部は、前記第一軸に沿う方向に第一部分と第二部分とに分割されていてもよい。前記第二回転伝達部は、前記第二軸に沿う方向に第三部分と第四部分とに分割されていてもよい。前記第三接続部材は、前記第一回転伝達部の前記第一部分と前記第二部分との間に配置され、かつ前記第二回転伝達部の前記第三部分と前記第四部分との間に配置されていてもよい。
 上記した医療器具によれば、ダブルジョイント関節に加えられる外乱の影響を低減することができる。
本発明の一実施形態に係る医療器具とともに使用される医療用マニピュレータの全体図である。 前記医療器具の先端側を示す斜視図である。 前記医療器具のエンドエフェクタの構成を示す平面図である。 図3のA-A線における断面図である。 前記医療器具の先端関節部の構成を一部断面で示す図である。 前記先端関節部の分解斜視図である。 前記先端関節部の中間接続部材および回転伝達部の構成を示す斜視図である。 前記先端関節部が真っ直ぐな状態を示す図である。 前記先端関節部が屈曲した状態を示す図である。 前記医療器具の中間関節部の構成を一部断面で示す図である。 前記中間関節部の分解斜視図である。 前記中間関節部の中間接続部材および回転伝達部の構成を示す斜視図である。 前記中間関節部が真っ直ぐな状態を示す図である。 前記中間関節部が屈曲した状態を示す図である。
 以下、本発明の一実施形態について、図1から図15を参照して説明する。
 図1は、本実施形態に係る医療器具とともに使用される医療用マニピュレータ100の一例を示す全体図である。医療用マニピュレータ100は、マスタスレーブ型の遠隔操作システムを有する。医療用マニピュレータ100は、マスタマニピュレータ101と、スレーブマニピュレータ104と、制御装置106と、を備える。
 マスタマニピュレータ101は、術者Opの操作の動きをスレーブマニピュレータ104に伝達するマスタとして機能する。マスタマニピュレータ101は、液晶ディスプレイなどの表示部102と、術者Opが把持して操作を行うマスタアーム103と、を備える。マスタアーム3は、多軸動作可能な公知の構成を有する。マスタアーム103に対してなされる操作は、制御装置106に入力される。
 制御装置106は、マスタマニピュレータ101からの入力を受け付けるマスタ制御部(不図示)と、スレーブマニピュレータ104へ駆動信号を出力するスレーブ制御部(不図示)と、を備える。マスタ制御部は、マスタマニピュレータ101からの入力に基づいて、スレーブマニピュレータ104を動作させるための操作指令を生成し、スレーブ制御部に出力する。スレーブ制御部は、マスタ制御部から出力された操作指令に基づいて、スレーブマニピュレータ104を駆動させるための駆動信号を生成し、スレーブマニピュレータ104に出力する。
 スレーブマニピュレータ104は、患者Pが載置される手術台108に設置されている。スレーブマニピュレータ104は、スレーブ制御部から出力された駆動信号に従って動作するスレーブアーム105を備える。スレーブアーム105は、複数の多自由度関節を有して構成されており、多軸動作可能である。各多自由度関節は、図示しない動力部によって個別に駆動される。動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器などを備えたサーボ機構を有するモータ(サーボモータ)などを用いることができる。
 スレーブマニピュレータ104には、軟性の内視鏡110が取り付けられている。内視鏡110は、スレーブアーム105の先端部に支持されて、患者Pの体内に挿入される。内視鏡110には、医療器具を挿通可能なチャンネル(不図示)が設けられている。本実施形態に係る医療器具は、内視鏡110の基端側に設けられた挿入口111からチャンネルに挿通されて使用される。また、内視鏡110には、体内の映像を取得する観察手段が設けられている。観察手段により取得された映像は、表示部102に表示される。
 次に、本実施形態に係る医療器具1について説明する。図2は、医療器具1の先端側を示す斜視図である。医療器具1は、長手軸O1に沿って長尺に形成されている。
 以下の説明では、医療器具1の長手軸O1において、使用時に処置対象部位に近い側を「先端側」と称し、先端側の反対側を「基端側」と称する。また、部材において先端側の端部を「先端部」と称し、基端側の端部を「基端部」と称する。加えて、長手軸O1に直交しかつ互いに直交する2つの方向を、X1方向およびY1方向と称する。また、X1方向と反対の方向をX2方向と称し、Y1方向と反対の方向をY2方向と称する。
 図2に示すように、医療器具1は、エンドエフェクタ10と、エンドエフェクタ10に接続された先端腕部(第一腕部)20と、先端腕部20の基端側に接続された先端関節部(第一関節部)30と、先端関節部30の基端側に接続された中間腕部(第二腕部)40と、中間腕部40の基端側に接続された本体50と、を備える。また、本実施形態では、中間腕部40は、先端関節部30に接続された腕部(第三腕部)60と、腕部60の基端側に接続された中間関節部(第二関節部)70と、中間関節部70の基端側と本体50とを接続している腕部(第四腕部)80と、を有する。腕部80は、基端関節部90を有する。医療器具1において、エンドエフェクタ10、先端腕部20、先端関節部30、腕部60、中間関節部70、基端関節部90(腕部80)、および本体50は、長手軸O1に沿って先端側から基端側にこの順で配置されている。また、先端関節部30、中間関節部70、および基端関節部90は、それぞれ独立して屈曲動作を行う。
 図3は、エンドエフェクタ10および先端腕部20の構成を示す平面図である。図4は、図3のA-A線における断面図である。本実施形態では、医療器具1が把持鉗子である例を示している。エンドエフェクタ10は、第一把持片11Aおよび第二把持片11Bから構成され、開閉可能な一対の把持片11を有する。第一把持片11Aのうち第二把持片11Bに対向する面12Aには、複数の凸部および凹部が交互に形成されている。同様に、第二把持片11Bにおいて第一把持片11Aに対向する面12Bには、第一把持片11Aの面12Aの複数の凸部および凹部と対向するように、複数の凸部および凹部が形成されている。
 第一把持片11Aの基端側には、接続部材15Aが設けられている。第一把持片11Aは、接続部材15Aを介して先端腕部20に固定されている。第二把持片11Bの基端側には、接続部材15Bが設けられている。接続部材15Bの基端部には、歯車部16が設けられている。歯車部16は、先端腕部20内で、X1方向に延びて先端腕部20と係合している回動軸22に回動可能に取り付けられている。歯車部16には、長手軸O1に直交しかつX1方向に平行な軸O20Aを中心に歯車部16をX1方向に貫通する円孔16Aが形成されている。円孔16Aには、軸O20Aを中心軸としてX1方向に延びる円柱状に形成された回動軸22が挿通されている。回動軸22の両端は、本体部21の先端部21Aにそれぞれ支持されている。回動軸22は、歯車部16により、円孔16Aを介して軸O20Aを中心に相対的に回動可能に支持されている。すなわち、歯車部16および歯車部16に接続されている第二把持片11Bは、軸O20Aを中心に回動軸22に対して回動可能である。第一把持片11Aに対して第二把持片11Bが回動することにより、一対の把持片11はY1方向およびY2方向に開閉する。また、歯車部16には、円孔16Aよりも基端側において軸O20Aを中心とした扇形の部位を有し、扇形の部位の円弧上に歯が形成されている。歯車部16は、先端腕部20に設けられた歯車部24とかみ合うように構成されている。
 先端腕部20は、本体部21と、歯車部24と、プーリ25と、プーリ26と、を有する。本体部21は、長手軸O1を中心軸とした略円柱状の外形を有する。本体部21の先端部21Aと基端部21Bとの間には、Y1方向に本体部21を貫通する収容空間27が形成されている。先端部21AのY1方向側の部分21Aaには、第一把持片11Aの接続部材15Aが固定されている。先端部21AのY2方向側の部分21Abには、切り欠き部21Cが形成されている。切り欠き部21Cは、先端部21Aを長手軸O1に沿う方向に貫通し、収容空間27と連通している。切り欠き部21Cは、Y2方向に開口しており、また軸O20AよりもY1方向に延びて形成されている。切り欠き部21CのY1方向側の端面21Caは、先端側から基端側に向かうにしたがってY1方向に向かうように形成されている。この端面21Caは、端面21Caと歯車部16のY1方向側の側面16Bとが当接することにより、第二把持片11Bの回動範囲を規制している。切り欠き部21CのX1方向の寸法は、第二把持片11Bの接続部材15Bおよび歯車部16のX1方向の寸法よりも大きく設定されている。また、先端部21Aには、切り欠き部21Cを挟んだX1方向の両側に軸O20Aを中心軸とする貫通孔が形成されている。回動軸22の両端は、これらの貫通孔により回動可能に支持されている。
 収容空間27は、Y1方向から見て矩形状に形成されている。収容空間27には、歯車部24と、プーリ25と、プーリ26と、第二把持片11Bの歯車部16が配置されている。収容空間27のX1方向側の側壁部となる本体部21の側部21Eには、長手軸O1に直交しかつX1方向に平行な軸O20Bを中心軸とする貫通孔が形成されている。また、収容空間27のX2方向側の側壁部となる本体部21の側部21Fには、軸O20Bを中心軸とする貫通孔が形成されている。側部21Eの貫通孔および側部21Fの貫通孔には、軸O20Bを中心軸としてX1方向に延びる円柱状に形成された回動軸23の両端がそれぞれ挿通されて回動可能に支持されている。
 歯車部24には、軸O20Bを中心に歯車部24をX1方向に貫通する円孔24Aが形成されている。円孔24Aには、回動軸23が軸O20B回りに相対的に回動可能に挿通されている。歯車部24は、軸O20Bを中心とした円柱状に形成されている。歯車部24の軸O20B回りの外周面には、歯が形成されている。歯車部24は第二把持片11Bの歯車部16とかみ合っているため、歯車部24を軸O20B回りに回動させることで第二把持片11Bを軸O20A回りに回動させることができる。
 プーリ25は、軸O20Bを中心軸とする円板状に形成され、軸O20Bを中心にプーリ25をX1方向に貫通する円孔(不図示)を有している。プーリ25において軸O20B回りの外周面には、プーリ溝25Aが形成されている。また、プーリ26は、プーリ25と同様の構成を有している。プーリ25の円孔およびプーリ26の円孔には、回動軸23が軸O20B回りに相対的に回動可能に挿通されている。プーリ25は、歯車部24にX1方向に隣接して設けられ、歯車部24とともに回動するように歯車部24に固定されている。プーリ26は、歯車部24にX2方向に隣接して設けられ、歯車部24とともに回動するように歯車部24に固定されている。
 プーリ25のプーリ溝25Aには、操作ワイヤ25Wが巻き付けられている。操作ワイヤ25Wの一端は、固定部(不図示)によりプーリ溝25Aに固定されている。操作ワイヤ25Wの他端は、医療器具1の基端側に設けられた不図示の動力伝達部に接続されている。操作ワイヤ25Wは、操作ワイヤ25Wの他端から一端に向かうにしたがって、X2方向から見て反時計回りにプーリ溝25Aに巻き付けられている。また、プーリ26のプーリ溝26Aには、操作ワイヤ26Wが巻き付けられている。操作ワイヤ26Wの一端は、固定部26Bによりプーリ溝26Aに固定されている。操作ワイヤ26Wの他端は、動力伝達部に接続されている。操作ワイヤ26Wは、操作ワイヤ26Wの他端から一端に向かうにしたがって、X2方向から見て時計回りにプーリ溝26Aに巻き付けられている。
 上述の構成により、操作ワイヤ25Wを基端側に引くとプーリ25とともに歯車部24がX2方向から見て時計回りに回動する。この歯車部24の回動に伴い、歯車部24とかみ合っている歯車部16は、第二把持片11BとともにX2方向から見て反時計回りに回動する。これにより、一対の把持片11が開く。また、操作ワイヤ26Wを基端側に引くとプーリ26とともに歯車部24がX2方向から見て反時計回りに回動する。この歯車部24の回動に伴い、歯車部16は、第二把持片11BとともにX2方向から見て時計回りに回動する。これにより、一対の把持片11が閉じる。このように、操作ワイヤ25Wおよび操作ワイヤ26Wの操作により、一対の把持片11が開閉動作する。
 本体部21の基端部21Bには、操作ワイヤ25Wおよび操作ワイヤ26Wを通すための切り欠き部21Haおよび切り欠き部21Hbが形成されている。切り欠き部21Haは、基端部21BのY1方向側の端部においてX1方向側の部分に形成されている。切り欠き部21Haには、操作ワイヤ25Wが通されている。また、切り欠き部21Hbは、基端部21BのY2方向側の端部においてX2方向側の部分に形成されている。切り欠き部21Hbには、操作ワイヤ26Wが通されている。
 図5は、医療器具1の先端関節部30の構成を一部断面で示す図である。図6は、先端関節部30の分解斜視図である。図7は、先端関節部30の中間接続部材34および回転伝達部35の構成を示す斜視図である。先端関節部30は、Y1方向回りに屈曲するダブルジョイント関節である。先端関節部30は、軸(第一軸)O30Aと、軸(第二軸)O30Bと、軸(第三軸)O30Cと、を有する。軸O30Bは、軸O30Aと離間して設けられ、軸O30Aと平行に配置されている。また、軸O30Bは、軸O30Aよりも基端側に配置されている。軸O30Cは、軸O30Aおよび軸O30Bと離間して設けられ、軸O30Aおよび軸O30Bと平行に配置されている。また、軸O30Cは、軸O30Bよりも基端側に配置され、軸O30Bに対して位置が固定されている。本実施形態では、軸O30A、軸O30B、および軸O30Cは、長手軸O1に直交しかつY1方向に平行である。
 また、先端関節部30は、先端接続部材(第一接続部材)31と、基端接続部材(第二接続部材)32と、中間接続部材(第三接続部材)34と、回転伝達部(第三回転伝達部)35と、を有する。
 先端接続部材31は、本体部21の基端部21Bの基端側に固定されている(図4参照)。先端接続部材31は、基端側に設けられた回転伝達部(第一回転伝達部)31Aを有する。回転伝達部31Aは、軸O30Aを中心に回動可能に構成されている。回転伝達部31Aには、軸O30Aを中心に回転伝達部31AをY1方向に貫通する円孔31Bが形成されている。円孔31Bには、軸O30Aを中心軸としてY1方向に延びる円柱状に形成された回動軸33Aが挿通されている。回動軸33Aは、回転伝達部31Aにより、円孔31Bを介して軸O30Aを中心に相対的に回動可能に支持されている。すなわち、回転伝達部31Aは、軸O30Aを中心に回動軸33Aに対して回動可能である。
 回転伝達部31Aは、軸O30Aに沿う方向、すなわちY1方向(またはY2方向)において上側回転伝達部(第一部分)31Aaと下側回転伝達部(第二部分)31Abとに分割されている。上側回転伝達部31Aaと下側回転伝達部31Abとは、Y1方向に離間しかつ長手軸O1を挟むように互いに平行に配置されている。上側回転伝達部31Aaは長手軸O1よりもY1方向側に配置され、下側回転伝達部31Abは長手軸O1よりもY2方向側に配置されている。また、円孔31Bとして、上側回転伝達部31Aaには、軸O30Aを中心に上側回転伝達部31AaをY1方向に貫通する円孔31Baが形成され、下側回転伝達部31Abには、軸O30Aを中心に下側回転伝達部31AbをY1方向に貫通する円孔31Bbが形成されている。円孔31Baおよび円孔31Bbには、回動軸33Aが挿通されている。
 回転伝達部31Aは、軸O30Aを中心とした扇形の部位(第一部位)31Csを有し、扇形の部位31Csの円弧上に歯が形成された歯車部(第一歯車部)31Cを有する。歯車部31Cとして、上側回転伝達部31Aaは、軸O30Aを中心とした扇形の部位(第一部位)31Casを有し、扇形の部位31Casの円弧上に歯が形成された上側歯車部(第一歯車部)31Caを有する。また、下側回転伝達部31Abは、軸O30Aを中心とした扇形の部位(第一部位)31Cbsを有し、扇形の部位31Cbsの円弧上に歯が形成された下側歯車部(第一歯車部)31Cbを有する。歯車部31Cは、後述する回転伝達部32Aの歯車部(第二歯車部)32Cとかみ合うように構成されている。具体的には、上側歯車部31Caは歯車部32Cの上側歯車部32Caとかみ合い、下側歯車部31Cbは歯車部32Cの下側歯車部32Cbとかみ合っている。これによって、回転伝達部31Aと回転伝達部32Aとは、互いに連動して回動するように接続されている。
 基端接続部材32は、中間腕部40の先端側に設けられ、中間腕部40に固定されている。本実施形態では、中間腕部40のうち腕部60の先端部61に固定されている。基端接続部材32は、先端側に設けられた回転伝達部(第二回転伝達部)32Aを有する。回転伝達部32Aは、軸O30Bを中心に回動可能に構成されている。具体的には、回転伝達部31Aと同様に、回転伝達部32Aに形成された軸O30Bを中心に回転伝達部32AをY1方向に貫通する円孔32Bに、軸O30Bを中心軸としてY1方向に延びる円柱状に形成された回動軸33Bが挿通され、回転伝達部32Aに対して回動可能に支持されている。
 回転伝達部32Aは、軸O30Bに沿う方向、すなわちY1方向(またはY2方向)において上側回転伝達部(第三部分)32Aaと下側回転伝達部(第四部分)32Abとに分割されている。上側回転伝達部32Aaおよび下側回転伝達部32Abは、それぞれ回転伝達部31Aの上側回転伝達部31Aaおよび下側回転伝達部31Abと同様な態様で配置されている。また、円孔32Bとして、上側回転伝達部32Aaには円孔32Baが形成され、下側回転伝達部32Abには円孔32Bbが形成されている。
 回転伝達部32Aは、軸O30Bを中心とした扇形の部位(第二部位)32Csを有し、扇形の部位32Csの円弧上に歯が形成された歯車部(第二歯車部)32Cを有する。歯車部32Cとして、上側回転伝達部32Aaは上側歯車部(第二歯車部)32Caを有し、下側回転伝達部32Abは下側歯車部(第二歯車部)32Cbを有する。なお、扇形の部位32Csとして、上側歯車部32Caは扇形の部位(第二部位)32Casを有し、下側歯車部32Cbは扇形の部位(第二部位)32Cbsを有する。
 本実施形態では、歯車部31C(上側歯車部31Caおよび下側歯車部31Cb)のピッチ円直径は、歯車部32C(上側歯車部32Caおよび下側歯車部32Cb)のピッチ円直径と同一である。また、歯車部31CのY1方向の寸法は、歯車部32CのY1方向の寸法と同一である。すなわち、上側歯車部31CaのY1方向の寸法と上側歯車部32CaのY1方向の寸法とは等しく、下側歯車部31CbのY1方向の寸法と下側歯車部32CbのY1方向の寸法とは等しい。
 中間接続部材34は、軸O30Aを中心に回動可能でありかつ軸O30Bを中心に回動可能に構成されている。本実施形態では、中間接続部材34は、Y1方向から見て略長円形状を有する板状の部材である。中間接続部材34の先端側には、軸O30Aを中心に中間接続部材34をY1方向に貫通する円孔34Aが形成されている。円孔34Aには、回動軸33Aが挿通されている。回動軸33Aは、中間接続部材34により、円孔34Aを介して軸O30Aを中心に相対的に回動可能に支持されている。すなわち、中間接続部材34は、軸O30Aを中心に回動軸33Aに対して回動可能である。また、中間接続部材34の基端側には、軸O30Bを中心に中間接続部材34をY1方向に貫通する円孔34Bが形成されている。円孔34Bには、回動軸33Bが挿通されている。回動軸33Bは、中間接続部材34により、円孔34Bを介して軸O30Bを中心に相対的に回動可能に支持されている。すなわち、中間接続部材34は、軸O30Bを中心に回動軸33Bに対して回動可能である。
 本実施形態では、中間接続部材34の先端側は、回転伝達部31Aの上側回転伝達部31Aaと下側回転伝達部31Abとの間に配置されている。中間接続部材34の基端側は、回転伝達部32Aの上側回転伝達部32Aaと下側回転伝達部32Abとの間に配置されている。よって、中間接続部材34は長手軸O1を含むように配置されている。また、中間接続部材34のY1方向の寸法は、上側回転伝達部31Aaと下側回転伝達部31Abとの間の寸法および上側回転伝達部32Aaと下側回転伝達部32Abとの間の寸法よりも小さい。
 中間接続部材34は、中間接続部材34の基端部(端部)に設けられた回転伝達部(第四回転伝達部)34Cを有する。回転伝達部34Cは、回転伝達部35と連動して軸O30Bを中心に回動するように回転伝達部35に接続されている。本実施形態では、回転伝達部34Cは、軸O30Bを中心とした扇形の部位(第三部位)34Dsを有し、扇形の部位34Dsの円弧上に歯が形成された歯車部(第三歯車部)34Dを有する。歯車部34Dは、後述する回転伝達部35の歯車部(第四歯車部)35Bとかみ合うように構成されている。このため、歯車部35Bおよび歯車部34Dを介して回転伝達部35の回転運動が回転伝達部34Cに伝達される。これによって、回転伝達部34Cは、回転伝達部35と連動して軸O30Bを中心に回動することができる。
 回転伝達部31AのY1方向における両側には、プーリ36Aおよびプーリ36Bが設けられている。プーリ36Aは、軸O30Aを中心軸とする円板状に形成され、軸O30Aを中心にプーリ36AをY1方向に貫通する円孔を有している。プーリ36Aにおいて軸O30A回りの外周面には、プーリ溝が形成されている。また、プーリ36Bは、プーリ36Aと同様に構成されている。
 プーリ36Aの円孔およびプーリ36Bの円孔には、回動軸33Aが軸O30A回りに相対的に回動可能に挿通されている。プーリ36Aは、上側回転伝達部31AaのY1方向側に配置されており、プーリ36Bは、下側回転伝達部31AbのY2方向側に配置されている。よって、回転伝達部31Aは、Y1方向においてプーリ36Aとプーリ36Bとの間に配置されている。プーリ36Aのプーリ溝には、プーリ25から延びる操作ワイヤ25Wが巻き掛けられている。プーリ36Bのプーリ溝には、プーリ26から延びる操作ワイヤ26Wが巻き掛けられている。
 回転伝達部32AのY1方向における両側には、プーリ36Cおよびプーリ36Dが設けられている。プーリ36Cおよびプーリ36Dは、軸O30Aに代えて軸O30Bを中心軸とした点を除いて、プーリ36Aと同様に構成されている。
 プーリ36Cの円孔およびプーリ36Dの円孔には、回動軸33Bが軸O30B回りに相対的に回動可能に挿通されている。プーリ36Cは、上側回転伝達部32AaのY1方向側に配置されており、プーリ36Dは、下側回転伝達部32AbのY2方向側に配置されている。よって、回転伝達部32Aは、Y1方向においてプーリ36Cとプーリ36Dとの間に配置されている。プーリ36Cのプーリ溝には、プーリ36Aから延びる操作ワイヤ25Wが巻き掛けられている。プーリ36Dのプーリ溝には、プーリ36Bから延びる操作ワイヤ26Wが巻き掛けられている。
 プーリ36Aとプーリ36Cとは、Y1方向において同じ位置に配置されている。同様に、プーリ36Bとプーリ36Dとは、Y1方向において同じ位置に配置されている。操作ワイヤ25Wは、Y2方向から見てプーリ36Aとプーリ36Cとの間で長手軸O1と交差するように、プーリ36AのX1方向側からプーリ36CのX2方向側に巻き掛けられている。操作ワイヤ26Wは、Y2方向から見てプーリ36Bとプーリ36Dとの間で長手軸O1と交差するように、プーリ36BのX2方向側からプーリ36DのX1方向側に巻き掛けられている。
 プーリ36Aおよびプーリ36CのY1方向側には、支持部材37Aが設けられている。支持部材37Aは、Y1方向から見て略長円形状を有する板状の部材である。支持部材37Aには、軸O30Aを中心に支持部材37AをY1方向に貫通する円孔37Aaと、軸O30Bを中心に支持部材37AをY1方向に貫通する円孔37Abと、が形成されている。円孔37Aaには、回動軸33Aが軸O30Aを中心に相対的に回動可能に挿通されている。円孔37Abには、回動軸33Bが軸O30Bを中心に相対的に回動可能に挿通されている。
 プーリ36Bおよびプーリ36DのY2方向側には、支持部材37Bが設けられている。支持部材37Bは、支持部材37Aと同一の構成を有している。支持部材37Bの円孔37Baには、回動軸33Aが軸O30Aを中心に相対的に回動可能に挿通されている。支持部材37Bの円孔37Bbには、回動軸33Bが軸O30Bを中心に相対的に回動可能に挿通されている。
 回動軸33Aの両端は、円孔37Aaおよび円孔37Baを介して支持部材37Aおよび支持部材37Bにそれぞれ支持されている。同様に、回動軸33Bの両端は、円孔37Abおよび円孔37Bbを介して支持部材37Aおよび支持部材37Bにそれぞれ支持されている。
 上述した構成により、回動軸33Aは、支持部材37A、プーリ36A、回転伝達部31A(上側回転伝達部31Aaおよび下側回転伝達部31Ab)、中間接続部材34、プーリ36B、および支持部材37Bを、軸O30Aを中心に互いに相対的に回動可能に接続している。同様に、回動軸33Bは、支持部材37B、プーリ36C、回転伝達部32A(上側回転伝達部32Aaおよび下側回転伝達部32Ab)、中間接続部材34、プーリ36D、および支持部材37Bを、軸O30Bを中心に互いに相対的に回動可能に接続している。また、軸O30Aと軸O30Bとの間の距離は、支持部材37A、中間接続部材34、および支持部材37Bにより、一定に保持されている。
 回転伝達部35は、軸O30Cを中心に回動可能に構成されている。具体的には、軸O30Cを中心に回転伝達部35をY1方向に貫通する円孔35Aが形成されている。円孔35Aには、軸O30Cを中心軸としてY1方向に延びる円柱状に形成された回動軸33Cが挿通されている。回動軸33Cは、回転伝達部35により、円孔35Aを介して軸O30Cを中心に相対的に回動可能に支持されている。すなわち、回転伝達部35は、軸O30Cを中心に回動軸33Cに対して回動可能である。
 回転伝達部35は、軸O30Cを中心とした円柱状に形成され、軸O30C回りの外周面に歯が形成された歯車部(第四歯車部)35Bを有する。上述したように、歯車部35Bは歯車部34Dとかみ合っている。また、歯車部35Bのピッチ円直径は、歯車部34Dのピッチ円直径よりも小さい。このため、歯車部34Dの回転数は歯車部35Bの回転数よりも減速されるとともに、歯車部34Dのトルクを歯車部35Bのトルクよりも増加させることができる。
 また、先端関節部30は、軸O30Cを中心に回動可能なプーリ(回転体)38と、プーリ38に巻き付けられた操作ワイヤ(操作部材)38Wと、を有する。プーリ38は、歯車部35Bと一体に回動するように接続されている。本実施形態では、プーリ38として、プーリ(回転体)38Aおよびプーリ(回転体)38Bが設けられている。操作ワイヤ38Wとして、操作ワイヤ(操作部材)38AWおよび操作ワイヤ(操作部材)38BWが設けられている。
 プーリ38Aは、軸O30Cを中心軸とする円板状に形成され、軸O30Cを中心にプーリ38AをY1方向に貫通する円孔(不図示)を有している。プーリ38Aにおいて軸O30C回りの外周面には、プーリ溝38Aaが形成されている。プーリ38Bは、プーリ38Aと同様の構成を有している。プーリ38Aの円孔およびプーリ38Bの円孔には、回動軸33Cが軸O30C回りに相対的に回動可能に挿通されている。プーリ38Aは、歯車部35BにY1方向に隣接して設けられ、歯車部35Bとともに回動するように歯車部35Bに固定されている。プーリ38Bは、歯車部35BにY2方向に隣接して設けられ、歯車部35Bとともに回動するように歯車部35Bに固定されている。
 プーリ38Aのプーリ溝38Aaには、操作ワイヤ38AWが巻き付けられている。操作ワイヤ38AWの一端は、固定部38Ab(図8参照)によりプーリ溝38Aaに固定されている。操作ワイヤ38AWの他端は、医療器具1の基端側に設けられた不図示の動力伝達部に接続されている。操作ワイヤ38AWは、操作ワイヤ38AWの他端から一端に向かうにしたがって、Y2方向から見て反時計回りにプーリ溝38Aaに巻き付けられている。また、プーリ38Bのプーリ溝38Baには、操作ワイヤ38BWが巻き付けられている。操作ワイヤ38BWの一端は、固定部38Bbによりプーリ溝38Baに固定されている。操作ワイヤ38BWの他端は、医療器具1の基端側に設けられた不図示の動力伝達部に接続されている。操作ワイヤ38BWは、操作ワイヤ38BWの他端から一端に向かうにしたがって、Y2方向から見て時計回りにプーリ溝38Baに巻き付けられている。
 上述の構成により、操作ワイヤ38AWを基端側に引くとプーリ38Aとともに歯車部35BがY2方向から見て反時計回りに回動する。また、操作ワイヤ38BWを基端側に引くとプーリ38Bとともに歯車部35BがY2方向から見て時計回りに回動する。
 本実施形態では、プーリ38Aおよびプーリ38Bの外径は、歯車部35Bのピッチ円直径よりも大きい。これにより、歯車部35Bを回動させるために必要な操作ワイヤ38AWおよび操作ワイヤ38BWの張力を小さくすることができる。
 腕部60は、長手軸O1を中心軸とする円筒状に形成されている。腕部60の先端部61の内部には、長手軸O1に沿って延びる収容空間61Aが形成されている。収容空間61Aは、先端部61に固定された基端接続部材32の基端側に配置されている。収容空間61Aは、回転伝達部32Aの上側回転伝達部32Aaと下側回転伝達部32Abとの間に形成された空間と、開口61Aaを介して長手軸O1に沿う方向に連通している。また、先端部61には、軸O30Cを中心に先端部61を貫通する円孔61Baおよび円孔61Bbが形成されている。円孔61Baおよび円孔61Bbは、それぞれ収容空間61Aと連通し、収容空間61Aを挟んで配置されている。
 回転伝達部35、プーリ38A、およびプーリ38Bは、収容空間61Aに配置されている。回転伝達部34Cの歯車部34Dは、開口61Aaを通過して収容空間61A内に配置され、回転伝達部35の歯車部35Bとかみ合っている。回動軸33Cの両端は、軸O30Cを中心に相対的に回動可能に円孔61Baおよび円孔61Bbにそれぞれ支持されている。回動軸33Cは、円孔61Baおよび円孔61Bbにより先端部61に支持されており、回動軸33Bは、先端部61に固定された基端接続部材32の回転伝達部32Aに支持されている。したがって、軸O30Cは、軸O30Bに対して位置が固定されている。
 上述した構成を備える先端関節部30の動作について、図8および図9を参照して説明する。図8は、先端関節部30が真っ直ぐな状態を示す図である。図9は、先端関節部30が屈曲した状態を示す図である。図8および図9は、先端関節部30をY2方向から見た図である。なお、図8および図9では、先端関節部30の構成を簡略化して示している。また、図8および図9に示すように、Y1方向回りの回転方向として、Ya1方向とYa1方向とは反対のYa2方向を設定する。
 図8に示すように、先端関節部30が真っ直ぐな状態で、操作ワイヤ38AWを基端側に引くと、プーリ38Aに固定された歯車部35BがY2方向から見て反時計回りに、すなわちYa1方向に軸O30Cを中心に回動する。歯車部35Bは中間接続部材34の歯車部34Dとかみ合っているため、歯車部35Bの回動に伴って、歯車部34DがYa2方向に軸O30Bを中心に回動する。すなわち、中間接続部材34は、基端接続部材32に対してYa2方向に軸O30Bを中心に回動する。このとき、中間接続部材34とともに回動軸33A、すなわち軸O30Aも、Ya2方向に軸O30Bを中心に回転移動する。また、先端接続部材31の歯車部31Cは基端接続部材32の歯車部32Cとかみ合っているため、中間接続部材34の回動に伴って、歯車部31CがYa2方向に軸O30Aを中心に回動する。すなわち、先端接続部材31は、中間接続部材34に対してYa2方向に軸O30Aを中心に回動する。上述した動作により、図9に示すように、先端関節部30がYa2方向に屈曲した状態になる。この状態から先端関節部30を真っ直ぐな状態にする場合、または先端関節部30を真っ直ぐな状態からYa1方向に屈曲させる場合には、操作ワイヤ38BWを基端側に引く。これにより、プーリ38Bに固定された歯車部35Bが上述の動作とは逆にYa2方向に軸O30Cを中心に回動する。そして、各部材が上述の動作とはそれぞれ逆方向に動作することで、先端関節部30がYa1方向に屈曲する。
 上述の先端関節部30の屈曲動作について、さらに詳細に説明する。ここで、歯車部31Cのピッチ円の半径をRaとし、歯車部32Cのピッチ円の半径をRbとし、歯車部34Dのピッチ円の半径をRcとし、歯車部35Bのピッチ円の半径をRdとする。歯車部35Bが軸O30Cを中心にYa1方向に角度θdだけ回動したときに、歯車部34Dが基端接続部材32に対して軸O30Bを中心にYa2方向に角度θcだけ回動した場合、角度θcは次式で表される。
 θc=θd×Rd/Rc   ・・・(1)
 このとき、歯車部31Cが中間接続部材34に対して軸O30Aを中心にYa2方向に回動する角度をθa、歯車部32Cが中間接続部材34に対して軸O30Bを中心にYa1方向に回動する角度をθbとすると、角度θaは次式で表される。
 θa=θb×Rb/Ra   ・・・(2)
 本実施形態では、歯車部31Cのピッチ円直径と歯車部32Cのピッチ円直径とは等しい。また、角度θbの大きさは角度θcの大きさと同一である。よって、(2)式は次のようになる。
 θa=θb=θc   ・・・(3)
 したがって、先端接続部材31が基端接続部材32に対して回動する角度θ1は、次式で表される。
 θ1=θa+θc=2θc   ・・・(4)
 すなわち、先端接続部材31が基端接続部材32に対して回動する角度θ1は、中間接続部材34が基端接続部材32に対して回動する角度θcの2倍となる。
 また、歯車部34Dが回動する際のトルクをTcとし、歯車部35Bが回動する際のトルクをTdとすると、トルクTcは次式で表される。
 Tc=Td×Rc/Rd   ・・・(5)
 本実施形態では、歯車部35Bのピッチ円直径は歯車部34Dのピッチ円直径よりも小さいため、Rc/Rd(減速比)>1となる。このように減速比を大きくすることで、歯車部34DのトルクTcに対して歯車部35BのトルクTdを小さくすることができる。よって、歯車部35Bを回動させる際に操作ワイヤ38AWおよび操作ワイヤ38BWに加わる張力を小さくすることができる。
 なお、ダブルジョイント関節では、関節の屈曲は操作ワイヤの経路長に影響しない。例えば、プーリ36Aおよびプーリ36Cに巻き掛けられた操作ワイヤ25Wにおいて、図8に示されるPa点とPb点との間の経路長は、図9に示されるような先端関節部30が屈曲した状態でのPa点とPb点との経路長と等しい。このため、一対の把持片11の操作とは独立して、先端関節部30を屈曲させることができる。
 先端関節部30は上述のように構成されているため、関節の軸を傾ける外力が作用する場合など外乱に対する耐性を有する。例えば、一対の把持片11で対象物を把持する力が大きい場合、操作ワイヤ26Wに加わる張力も大きくなる。この張力により、操作ワイヤ26Wが巻き掛けられたプーリ36Bおよびプーリ36Dを介して、回動軸33Aと回動軸33Bとの間隔を広げるように回動軸33Aおよび回動軸33Bを傾かせる力が、回動軸33Aおよび回動軸33Bに作用する。回動軸33Aおよび回動軸33Bが傾いて、互いに非平衡の位置関係に配置された場合、歯車部31Cと歯車部32Cとが互いに傾いた状態でかみ合うため、歯車部間での摩擦力が大きくなる。この結果、エンドエフェクタ10の制御性や操作性が低下してしまう。
 従来のダブルジョイント関節では、主として、一方の回動軸が挿通された先端接続部材の歯車部と他方の回動軸が挿通された基端接続部材の歯車部とが互いにかみ合って支持することにより、上述したような回動軸に働く力およびこの力によるモーメントに対抗し、回動軸の姿勢を維持している。上述した点を踏襲しつつ、本実施形態に係る先端関節部30では、さらに、先端接続部材31の回転伝達部31Aは、上側歯車部31Caを有する上側回転伝達部31Aaと下側歯車部31Cbを有する下側回転伝達部31Abとに分割され、基端接続部材32の回転伝達部32Aは、上側歯車部32Caを有する上側回転伝達部32Aaと下側歯車部32Cbを有する下側回転伝達部32Abとに分割されている。中間接続部材34は、上側回転伝達部31Aaと下側回転伝達部31Abとの間に配置され、かつ上側回転伝達部32Aaと下側回転伝達部32Abとの間に配置されている。これにより、回転伝達部31Aの歯車部31CのY1方向の寸法および回転伝達部32Aの歯車部32CのY1方向の寸法を、実質的に大きくすることができる。すなわち、上側歯車部31Caおよび上側歯車部32Caは、中間接続部材34が配置される空間のY1方向の寸法に応じてY1方向側に移動して配置され、下側歯車部31Cbおよび下側歯車部32Cbは、前記空間の寸法に応じてY2方向側に移動して配置されている。その結果、歯車部31Cの全体としてのY1方向の寸法および歯車部32Cの全体としてのY1方向の寸法は大きくなっている。また、回動軸33Aおよび回動軸33BのY1方向の端部により近い位置で、上側歯車部31Caと上側歯車部32Caとが互いにかみ合っており、回動軸33Aおよび回動軸33BのY2方向の端部により近い位置で、下側歯車部31Cbと下側歯車部32Cbとが互いにかみ合っている。よって、歯車部31Cおよび歯車部32Cにより、上述した力により回動軸33Aおよび回動軸33Bに作用するモーメントに対抗して、回動軸33Aおよび回動軸33Bの姿勢をより確実に維持することができる。このように、先端関節部30は外乱に強い構成を有している。
 加えて、本実施形態では、中間接続部材34は、上側回転伝達部31Aaと下側回転伝達部31Abとの間、および上側回転伝達部32Aaと下側回転伝達部32Abとの間に配置されており、同時に、回動軸33Aおよび回動軸33BのY1方向の中央部分を支持している。したがって、歯車部35Bにより中間接続部材34が軸O33Bを中心に回動されたときに、中間接続部材34が回動軸33Aを移動させるために回動軸33Aに加える力により回動軸33Aを回動軸33Bに対して傾けるように働くモーメントを小さくすることができる。
 続いて、中間関節部70について図10から図14を参照して説明する。図10は、中間関節部70の構成を一部断面で示す図である。図11は、中間関節部70の分解斜視図である。図12は、中間関節部70の中間接続部材74および回転伝達部75の構成を示す斜視図である。
 中間関節部70は、Y1方向回りに屈曲するダブルジョイント関節である。中間関節部70は、軸(第一軸、第四軸)O70Aと、軸(第二軸、第五軸)O70Bと、軸(第三軸、第六軸)O70Cと、を有する。軸O70Bは、軸O70Aと離間して設けられ、軸O70Aと平行に配置されている。また、軸O70Bは、軸O70Aよりも基端側に配置されている。軸O70Cは、軸O70Aおよび軸O70Bと離間して設けられ、軸O70Aおよび軸O70Bと平行に配置されている。また、軸O70Cは、軸O70Aよりも先端側に配置され、軸O70Aに対して位置が固定されている。本実施形態では、軸O70A、軸O70B、および軸O70Cは、長手軸O1に直交しかつY1方向に平行である。
 また、中間関節部70は、先端接続部材(第一接続部材、第四接続部材)71と、基端接続部材(第二接続部材、第五接続部材)72と、中間接続部材(第三接続部材、第六接続部材)74と、回転伝達部(第三回転伝達部、第七回転伝達部)75と、を有する。先端関節部30では、回転伝達部35は中間接続部材34よりも基端側に配置されているのに対して、中間関節部70では、回転伝達部75は中間接続部材74よりも先端側に配置されている。
 先端接続部材71は、腕部60の基端部62の基端側に固定されている。先端接続部材71は、基端側に設けられた回転伝達部(第一回転伝達部、第五回転伝達部)71Aを有する。回転伝達部71Aは、軸O70Aを中心に回動可能に構成されている。回転伝達部71Aには、軸O70Aを中心に回転伝達部71AをY1方向に貫通する円孔71Bが形成されている。円孔71Bには、軸O70Aを中心軸としてY1方向に延びる円柱状に形成された回動軸73Aが挿通されている。回動軸73Aは、回転伝達部71Aにより、円孔71Bを介して軸O70Aを中心に相対的に回動可能に支持されている。すなわち、回転伝達部71Aは、軸O70Aを中心に回動軸73Aに対して回動可能である。
 回転伝達部71Aは、軸O70Aに沿う方向、すなわちY1方向(またはY2方向)において上側回転伝達部(第一部分、第五部分)71Aaと下側回転伝達部(第二部分、第六部分)71Abとに分割されている。上側回転伝達部71Aaと下側回転伝達部71Abとは、Y1方向に離間しかつ長手軸O1を挟むように互いに平行に配置されている。上側回転伝達部71Aaは長手軸O1よりもY1方向側に配置され、下側回転伝達部71Abは長手軸O1よりもY2方向側に配置されている。また、円孔71Bとして、上側回転伝達部71Aaには、軸O70Aを中心に上側回転伝達部71AaをY1方向に貫通する円孔71Baが形成され、下側回転伝達部71Abには、軸O70Aを中心に下側回転伝達部71AbをY1方向に貫通する円孔71Bbが形成されている。円孔71Baおよび円孔71Bbには、回動軸73Aが挿通されている。
 回転伝達部71Aは、軸O70Aを中心とした扇形の部位(第一部位、第四部位)71Csを有し、扇形の部位71Csの円弧上に歯が形成された歯車部(第一歯車部、第五歯車部)71Cを有する。歯車部71Cとして、上側回転伝達部71Aaは上側歯車部(第一歯車部、第五歯車部)71Caを有し、下側回転伝達部71Abは下側歯車部(第一歯車部、第五歯車部)71Cbを有する。なお、扇形の部位71Csとして、上側歯車部71Caは扇形の部位(第一部位、第四部位)71Casを有し、下側回転伝達部71Abは扇形の部位(第一部位、第四部位)71Cbsを有する。歯車部71Cは、後述する回転伝達部72Aの歯車部(第二歯車部、第六歯車部)72Cとかみ合うように構成されている。具体的には、上側歯車部71Caは歯車部72Cの上側歯車部72Caとかみ合い、下側歯車部71Cbは歯車部72Cの下側歯車部72Cbとかみ合っている。これによって、回転伝達部71Aと回転伝達部72Aとは、互いに連動して回動するように接続されている。
 基端接続部材72は、腕部80の先端側に設けられ、腕部80に固定されている。本実施形態では、腕部80の基端関節部90の先端部91に固定されている。基端接続部材72は、先端側に設けられた回転伝達部(第二回転伝達部、第六回転伝達部)72Aを有する。回転伝達部72Aは、軸O70Bを中心に回動可能に構成されている。具体的には、回転伝達部72Aには、軸O70Bを中心に回転伝達部72AをY1方向に貫通する円孔72Bが形成されている。円孔72Bには、軸O70Bを中心軸としてY1方向に延びる円柱状に形成された回動軸73Bが挿通されている。回動軸73Bは、回転伝達部72Aにより、円孔72Bを介して軸O70Bを中心に相対的に回動可能に支持されている。すなわち、回転伝達部72Aは、軸O70Bを中心に回動軸73Bに対して回動可能である。
 回転伝達部72Aは、軸O70Bに沿う方向、すなわちY1方向(またはY2方向)において上側回転伝達部(第三部分、第七部分)72Aaと下側回転伝達部(第四部分、第八部分)72Abとに分割されている。上側回転伝達部72Aaおよび下側回転伝達部72Abは、それぞれ回転伝達部71Aの上側回転伝達部71Aaおよび下側回転伝達部71Abと同様な態様で配置されている。また、円孔72Bとして、上側回転伝達部72Aaには円孔72Baが形成され、下側回転伝達部72Abには円孔72Bbが形成されている。
 回転伝達部72Aは、軸O70Bを中心とした扇形の部位(第二部位、第五部位)72Csを有し、扇形の部位72Csの円弧上に歯が形成された歯車部(第二歯車部、第六歯車部)72Cを有する。歯車部72Cとして、上側回転伝達部72Aaは上側歯車部(第二歯車部、第六歯車部)72Caを有し、下側回転伝達部72Abは下側歯車部(第二歯車部、第六歯車部)72Cbを有する。なお、扇形の部位72Csとして、上側歯車部72Caは扇形の部位(第二部位、第五部位)72Casを有し、下側歯車部72Cbは扇形の部位(第二部位、第五部位)72Cbsを有する。
 本実施形態では、歯車部71C(上側歯車部71Caおよび下側歯車部71Cb)のピッチ円直径は、歯車部72C(上側歯車部72Caおよび下側歯車部72Cb)のピッチ円直径と同一である。また、歯車部71CのY1方向の寸法は、歯車部72CのY1方向の寸法と同一である。すなわち、上側歯車部71CaのY1方向の寸法と上側歯車部72CaのY1方向の寸法とは等しく、下側歯車部71CbのY1方向の寸法と下側歯車部72CbのY1方向の寸法とは等しい。
 中間接続部材74は、軸O70Aを中心に回動可能でありかつ軸O70Bを中心に回動可能に構成されている。本実施形態では、中間接続部材74は、回転伝達部74Cが先端側に設けられている点を除いて、先端関節部30の中間接続部材34と同様に構成されている。中間接続部材74の先端側に形成された円孔74Aには、回動軸73Aが挿通され、軸O70Aを中心に相対的に回動可能に支持されている。また、中間接続部材74の基端側に形成された円孔74Bには、回動軸73Bが挿通され、軸O70Bを中心に相対的に回動可能に支持されている。
 本実施形態では、中間接続部材74の先端側は、回転伝達部71Aの上側回転伝達部71Aaと下側回転伝達部71Abとの間に配置されている。中間接続部材74の基端側は、回転伝達部72Aの上側回転伝達部72Aaと下側回転伝達部72Abとの間に配置されている。
 中間接続部材74は、中間接続部材74の先端部(端部)に設けられた回転伝達部(第四回転伝達部、第八回転伝達部)74Cを有する。回転伝達部74Cは、回転伝達部75と連動して軸O70Aを中心に回動するように回転伝達部75に接続されている。本実施形態では、回転伝達部74Cは、軸O70Bを中心とした扇形の部位(第三部位、第六部位)74Dsを有し、扇形の部位74Dsの円弧上に歯が形成された歯車部(第三歯車部、第七歯車部)74Dを有する。歯車部74Dは、後述する回転伝達部75の歯車部(第四歯車部、第八歯車部)75Bとかみ合うように構成されている。このため、歯車部75Bおよび歯車部74Dを介して回転伝達部75の回転運動が回転伝達部74Cに伝達される。これによって、回転伝達部74Cは、回転伝達部75と連動して軸O70Aを中心に回動することができる。
 回転伝達部71Aの上側回転伝達部71AaのY1方向側には、プーリ76Ai、プーリ76Aj、およびプーリ76Akが、Y1方向に沿ってこの順で設けられている。回転伝達部71Aの下側回転伝達部71AbのY2方向側には、プーリ76Bi、プーリ76Bj、およびプーリ76Bkが、Y2方向に沿ってこの順で設けられている。回転伝達部72Aの上側回転伝達部72AaのY1方向側には、プーリ76Ci、プーリ76Cj、およびプーリ76Ckが、Y1方向に沿ってこの順で設けられている。回転伝達部72Aの下側回転伝達部72AbのY2方向側には、プーリ76Di、プーリ76Dj、およびプーリ76Dkが、Y2方向に沿ってこの順で設けられている。プーリ76Ai、プーリ76Aj、プーリ76Ak、プーリ76Bi、プーリ76Bj、プーリ76Bk、プーリ76Ci、プーリ76Cj、プーリ76Ck、プーリ76Di、プーリ76Dj、およびプーリ76Dkには、先端関節部30のプーリ36A、プーリ36B、プーリ36C、またはプーリ36Dと同様の構成を有するプーリを用いることができる。
 プーリ76Aiの円孔、プーリ76Ajの円孔、プーリ76Akの円孔、プーリ76Biの円孔、プーリ76Bjの円孔、およびプーリ76Bkの円孔には、回動軸73Aが軸O70A回りに相対的に回動可能に挿通されている。プーリ76Ciの円孔、プーリ76Cjの円孔、プーリ76Ckの円孔、プーリ76Diの円孔、プーリ76Djの円孔、およびプーリ76Dkの円孔には、回動軸73Bが軸O70B回りに相対的に回動可能に挿通されている。
 プーリ76Aiのプーリ溝およびプーリ76Ciのプーリ溝には、後述するプーリ78Aから延びる操作ワイヤ78AWが巻き掛けられている。プーリ76Ajのプーリ溝およびプーリ76Cjのプーリ溝には、先端関節部30のプーリ38Aから延びる操作ワイヤ38AWが巻き掛けられている。プーリ76Akのプーリ溝およびプーリ76Ckのプーリ溝には、先端関節部30のプーリ36Aから延びる操作ワイヤ25Wが巻き掛けられている。
 プーリ76Biのプーリ溝およびプーリ76Diのプーリ溝には、後述するプーリ78Bから延びる操作ワイヤ78BWが巻き掛けられている。プーリ76Bjのプーリ溝およびプーリ76Djのプーリ溝には、先端関節部30のプーリ38Bから延びる操作ワイヤ38BWが巻き掛けられている。プーリ76Bkのプーリ溝およびプーリ76Dkのプーリ溝には、先端関節部30のプーリ36Bから延びる操作ワイヤ26Wが巻き掛けられている。
 本実施形態では、図10に示されるように、プーリ76Aiおよびプーリ76Ci、プーリ76Ajおよびプーリ76Cj、プーリ76Akおよびプーリ76Ck、プーリ76Biおよびプーリ76Di、プーリ76Bjおよびプーリ76Dj、ならびにプーリ76Bkおよびプーリ76Dkは、それぞれY1方向において同じ位置に配置されている。
 加えて、プーリ76Ajおよびプーリ76Cjは、プーリ38AとY1方向において同じ位置に配置されている。プーリ76Akおよびプーリ76Ckは、プーリ36Aおよびプーリ36CとY1方向において同じ位置に配置されている。プーリ76Bjおよびプーリ76Djは、プーリ38BとY1方向において同じ位置に配置されている。プーリ76Bkおよびプーリ76Dkは、プーリ36Bおよびプーリ36DとY1方向において同じ位置に配置されている。上述のように構成されているため、先端関節部30から中間関節部70にまたがる操作ワイヤ25W、26W、38AW、38BWをよりスムーズに駆動させることができる。
 また、操作ワイヤ78AWは、Y2方向から見てプーリ76Aiとプーリ76Ciとの間で長手軸O1と交差するように、プーリ76AiのX2方向側からプーリ76CiのX1方向側に巻き掛けられている。操作ワイヤ38AWは、Y2方向から見てプーリ76Ajとプーリ76Cjとの間で長手軸O1と交差するように、プーリ76AjのX1方向側からプーリ76CjのX2方向側に巻き掛けられている。操作ワイヤ25Wは、プーリ76Aiおよびプーリ76Ciに巻き掛けられた操作ワイヤ78AWと同様に、プーリ76Akおよびプーリ76Ckに巻き掛けられている。操作ワイヤ78BWは、プーリ76Ajおよびプーリ76Cjに巻き掛けられた操作ワイヤ38AWと同様に、プーリ76Biおよびプーリ76Diに巻き掛けられている。操作ワイヤ38BWは、プーリ76Aiおよびプーリ76Ciに巻き掛けられた操作ワイヤ78AWと同様に、プーリ76Bjおよびプーリ76Djに巻き掛けられている。操作ワイヤ26Wは、プーリ76Ajおよびプーリ76Cjに巻き掛けられた操作ワイヤ38AWと同様に、プーリ76Bkおよびプーリ76Dkに巻き掛けられている。
 プーリ76Akおよびプーリ76CkのY1方向側には、支持部材77Aが設けられている。支持部材77Aは、先端関節部30の支持部材37Aと同様の構成とすることができる。また、プーリ76Bkおよびプーリ76DkのY2方向側には、支持部材77Bが設けられている。支持部材77Bは、先端関節部30の支持部材37Bと同様の構成とすることができる。
 支持部材77Aの円孔77Aaおよび支持部材77Bの円孔77Baには、回動軸73Aが軸O70Aを中心に相対的に回動可能に挿通されている。支持部材77Aの円孔77Abおよび支持部材77Bの円孔77Bbには、回動軸73Bが軸O70Bを中心に相対的に回動可能に挿通されている。
 回動軸73Aの両端は、円孔77Aaおよび円孔77Baを介して支持部材77Aおよび支持部材77Bに支持されている。同様に、回動軸73Bの両端は、円孔77Abおよび円孔77Bbを介して支持部材77Aおよび支持部材77Bに支持されている。
 上述した構成により、回動軸73Aは、支持部材77A、プーリ76Ai、プーリ76Aj、プーリ76Ak、回転伝達部71A(上側回転伝達部71Aaおよび下側回転伝達部71Ab)、中間接続部材74、プーリ76Bi、プーリ76Bj、プーリ76Bk、および支持部材77Bを、軸O70Aを中心に互いに相対的に回動可能に接続している。同様に、回動軸73Bは、支持部材77A、プーリ76Ci、プーリ76Cj、プーリ76Ck、回転伝達部72A(上側回転伝達部72Aaおよび下側回転伝達部72Ab)、中間接続部材74、プーリ76Di、プーリ76Dj、プーリ76Dk、および支持部材77Bを、軸O70Bを中心に互いに相対的に回動可能に接続している。また、軸O70Aと軸O70Bとの間の距離は、支持部材77A、中間接続部材74、および支持部材77Bにより、一定に保持されている。
 回転伝達部75は、軸O70Cを中心に回動可能に構成されている。具体的には、軸O70Cを中心に回転伝達部75をY1方向に貫通する円孔75Aが形成されている。円孔75Aには、軸O70Cを中心軸としてY1方向に延びる円柱状に形成された回動軸73Cが挿通されている。回動軸73Cは、回転伝達部75により、円孔75Aを介して軸O70Cを中心に相対的に回動可能に支持されている。すなわち、回転伝達部75は、軸O70Cを中心に回動軸73Cに対して回動可能である。
 回転伝達部75は、軸O70Cを中心とした円柱状に形成され、軸O70C回りの外周面に歯が形成された歯車部(第四歯車部、第八歯車部)75Bを有する。上述したように、歯車部75Bは歯車部74Dとかみ合っている。また、歯車部75Bのピッチ円直径は、歯車部74Dのピッチ円直径よりも小さい。このため、歯車部74Dの回転数は歯車部75Bの回転数よりも減速されるとともに、歯車部74Dのトルクを歯車部75Bのトルクよりも増加させることができる。
 また、中間関節部70は、軸O70Cを中心に回動可能なプーリ(回転体)78と、プーリ78に巻き付けられた操作ワイヤ(操作部材)78Wと、を有する。プーリ78は、歯車部75Bと一体に回動するように接続されている。本実施形態では、プーリ78として、プーリ(回転体)78Aおよびプーリ(回転体)78Bが設けられている。操作ワイヤ78Wとして、操作ワイヤ(操作部材)78AWおよび操作ワイヤ(操作部材)78BWが設けられている。
 プーリ78Aおよびプーリ78Bには、先端関節部30のプーリ38Aまたはプーリ38Bと同様の構成を有するプーリを用いることができる。プーリ78Aの円孔(不図示)およびプーリ78Bの円孔(不図示)には、回動軸73Cが軸O70C回りに相対的に回動可能に挿通されている。プーリ78Aは、歯車部75BにY1方向に隣接して設けられ、歯車部75Bとともに回動するように歯車部75Bに固定されている。プーリ78Aは、プーリ76Aiおよびプーリ76CiとY1方向において同じ位置に配置されている。また、プーリ78Bは、歯車部75BにY2方向に隣接して設けられ、歯車部75Bとともに回動するように歯車部75Bに固定されている。プーリ78Bは、プーリ76Biおよびプーリ76DiとY1方向において同じ位置に配置されている。
 プーリ78Aのプーリ溝78Aaには、操作ワイヤ78AWが巻き付けられている。操作ワイヤ78AWの一端は、固定部78Abによりプーリ溝78Aaに固定されている。操作ワイヤ78AWの他端は、医療器具1の動力伝達部に接続されている。操作ワイヤ78AWは、操作ワイヤ78AWの他端から一端に向かうにしたがって、Y2方向から見て反時計回りにプーリ溝78Aaに巻き付けられている。また、プーリ78Bのプーリ溝78Baには、操作ワイヤ78BWが巻き付けられている。操作ワイヤ78BWの一端は、固定部(不図示)によりプーリ溝78Baに固定されている。操作ワイヤ78BWの他端は、医療器具1の動力伝達部に接続されている。操作ワイヤ78BWは、操作ワイヤ78BWの他端から一端に向かうにしたがって、Y2方向から見て時計回りにプーリ溝78Baに巻き付けられている。
 上述の構成により、操作ワイヤ78AWを基端側に引くとプーリ78Aとともに歯車部75BがY2方向から見て時計回りに回動する。また、操作ワイヤ78BWを基端側に引くとプーリ78Bとともに歯車部75BがY2方向から見て反時計回りに回動する。
 本実施形態では、プーリ78Aおよびプーリ78Bの外径は、歯車部75Bのピッチ円直径よりも大きい。これにより、歯車部75Bを回動させるために必要な操作ワイヤ78AWおよび操作ワイヤ78BWの張力を小さくすることができる。
 腕部60の基端部62の内部には、長手軸O1に沿って延びる収容空間62Aが形成されている。収容空間62Aは、基端部62に固定された先端接続部材71の先端側に配置されている。収容空間62Aは、回転伝達部71Aの上側回転伝達部71Aaと下側回転伝達部71Abとの間に形成された空間と、開口62Aaを介して長手軸O1に沿う方向に連通している。また、基端部62には、軸O70Cを中心に基端部62を貫通する円孔62Baおよび円孔62Bbが形成されている。円孔62Baおよび円孔62Bbは、それぞれ収容空間62Aと連通し、収容空間62Aを挟んで配置されている。
 回転伝達部75、プーリ78A、およびプーリ78Bは、収容空間62Aに配置されている。回転伝達部74Cの歯車部74Dは、開口62Aaを通過して収容空間62A内に配置され、回転伝達部75の歯車部75Bとかみ合っている。回動軸73Cの両端は、軸O70Cを中心に相対的に回動可能に円孔62Baおよび円孔62Bbにそれぞれ支持されている。回動軸73Cは、円孔62Baおよび円孔62Bbにより基端部62に支持されており、回動軸73Aは、基端部62に固定された先端接続部材71の回転伝達部71Aに支持されている。したがって、軸O70Cは、軸O70Aに対して位置が固定されている。
 上述した構成を備える中間関節部70の動作について、図13および図14を参照して説明する。図13は、中間関節部70が真っ直ぐな状態を示す図である。図14は中間関節部70が屈曲した状態を示す図である。図13および図14は、中間関節部70をY2方向から見た図である。なお、図13および図14では、中間関節部70の構成を簡略化して示している。
 図13に示すように、中間関節部70が真っ直ぐな状態で、操作ワイヤ78AWを基端側に引くと、プーリ78Aに固定された歯車部75BがY2方向から見て時計回りに、すなわちYa2方向に軸O70Cを中心に回動する。歯車部75Bは中間接続部材74の歯車部74Dとかみ合っているため、歯車部75Bの回動に伴って、歯車部74DがYa1方向に軸O70Aを中心に回動する。すなわち、中間接続部材74は、先端接続部材71に対してYa1方向に軸O70Aを中心に回動する。このとき、中間接続部材74とともに回動軸73B、すなわち軸O70Bも、Ya1方向に軸O70Aを中心に回転移動する。また、基端接続部材72の歯車部72Cは先端接続部材71の歯車部71Cとかみ合っているため、中間接続部材74の回動に伴って、歯車部72CがYa1方向に軸O70Bを中心に回動する。すなわち、基端接続部材72は、中間接続部材74に対してYa1方向に軸O70Bを中心に回動する。上述した動作により、図14に示すように、中間関節部70は先端接続部材71に対してYa1方向に屈曲した状態、言い換えると基端接続部材72に対してYa2方向に屈曲した状態になる。この状態から中間関節部70を真っ直ぐな状態にする場合、または中間関節部70を真っ直ぐな状態からYa1方向に屈曲させる場合には、操作ワイヤ78BWを基端側に引く。これにより、プーリ78Bに固定された歯車部75Bが上述の動作とは逆にYa1方向に軸O70Cを中心に回動する。そして、各部材が上述の動作とはそれぞれ逆方向に動作することで、中間関節部70がYa1方向に屈曲する。
 上述の中間関節部70の屈曲動作について、さらに詳細に説明する。ここで、歯車部71Cのピッチ円の半径をReとし、歯車部72Cのピッチ円の半径をRfとし、歯車部74Dのピッチ円の半径をRgとし、歯車部75Bのピッチ円の半径をRhとする。歯車部75Bが軸O70Cを中心にYa2方向に角度θhだけ回動したときに、歯車部74Dが先端接続部材71に対して軸O70Aを中心にYa1方向に角度θgだけ回動した場合、角度θgは次式で表される。
 θg=θh×Rh/Rg   ・・・(6)
 このとき、歯車部71Cが中間接続部材74に対して軸O70Aを中心にYa2方向に回動する角度をθeとし、歯車部72Cが中間接続部材74に対して軸O70Bを中心にYa1方向に回動する角度をθfとすると、角度θeは次式で表される。
 θf=θe×Re/Rf   ・・・(7)
 本実施形態では、歯車部71Cのピッチ円直径と歯車部72Cのピッチ円直径とは等しい。また、角度θeの大きさは角度θgの大きさと同一である。よって、(7)式は次のようになる。
 θf=θe=θg   ・・・(8)
 したがって、基端接続部材72が先端接続部材71に対して回動する角度、言い換えると先端接続部材71が基端接続部材72に対して回動する角度θ2は、次式で表される。
 θ2=θg+θf=2θg   ・・・(9)
 すなわち、先端接続部材71が基端接続部材72に対して回動する角度θ2は、中間接続部材74が先端接続部材71に対して回動する角度θgの2倍となる。
 また、歯車部74Dが回動する際のトルクをTgとし、歯車部75Bが回動する際のトルクをThとすると、トルクTgは次式で表される。
 Tg=Th×Rg/Rh   ・・・(10)
 本実施形態では、歯車部75Bのピッチ円直径は歯車部74Dのピッチ円直径よりも小さいため、Rg/Rh(減速比)>1となる。このように減速比を大きくすることで、歯車部74DのトルクTgに対して歯車部75BのトルクThを小さくすることができる。よって、歯車部75Bを回動させる際に操作ワイヤ78AWおよび操作ワイヤ78BWに加わる張力を小さくすることができる。
 なお、中間関節部70においても、先端関節部30と同様に、関節の屈曲は操作ワイヤの経路長に影響しない。
 また、中間関節部70において、先端接続部材71の回転伝達部71A(上側回転伝達部71Aaおよび下側回転伝達部71Ab)、基端接続部材72の回転伝達部72A(上側回転伝達部72Aaおよび下側回転伝達部72Ab)、および中間接続部材74は、先端関節部30の構成と同様に配置されている。よって、中間関節部70は、先端関節部30は同様に、関節の軸を傾ける外力が作用する場合など外乱に対する耐性を有する。
 基端関節部90は、Y1方向回りに屈曲するダブルジョイント関節である。基端関節部90の関節構造は、先端関節部30を長手軸O1回りに90度回転させた関節構造と同様であるため、その詳細な説明を省略する。なお、先端関節部30では、各回動軸に二つのプーリが設けられていたが、基端関節部90では、操作ワイヤ25W、26W、38AW、38BW、78AW、78BWをそれぞれ案内するために各回動軸に六つのプーリが設けられている。基端関節部90の基端側は、本体50に接続されている。
 本体50は、長手軸O1に沿って延びる円筒状に形成された軟性の長尺部51(図2参照)と、長尺部51の基端に設けられた動力伝達部(不図示)と、を有する。操作ワイヤ25W、26W、38AW、38BW、78AW、78BWおよび基端関節部90を駆動させるための操作ワイヤは、長尺部51の内部を挿通し、動力伝達部に接続されている。動力伝達部は、各操作ワイヤを駆動する駆動力を発生する駆動源を有する。動力伝達部により各操作ワイヤを適宜駆動することで、先端関節部30、中間関節部70、および基端関節部90を屈曲させることができる。
 本実施形態に係る医療器具1によれば、先端関節部30、中間関節部70、および基端関節部90は上述の構成を有するため、関節に加えられる外乱の影響を低減することができ、外乱に強いダブルジョイント関節を構成することができる。
 先端関節部30において、軸O30Cは軸O30Bよりも基端側に配置されている。このため、先端関節部30の先端側に他の関節を隣接して設けることができる。また、中間関節部70において、軸O70Cは軸O70Aよりも先端側に配置されている。このため、中間関節部70の基端側に他の関節、例えば基端関節部90を隣接して設けることができる。本実施形態に係る医療器具1では、上述のように各関節間の距離を短くすることができる。なお、中間関節部70の構成を有する関節が先端関節部30の位置に配置されてもよいし、先端関節部30の構成を有する関節が中間関節部70の位置に配置されてもよい。
 先端関節部30において、歯車部35Bのピッチ円直径は歯車部34Dのピッチ円直径よりも小さいため、歯車部34Dを回動させるために操作ワイヤ38AWおよび操作ワイヤ38BWに加えられる張力を低減することができる。加えて、プーリ38Aおよびプーリ38Bの外径は歯車部35Bのピッチ円直径よりも大きいため、歯車部34Dを回動させるために操作ワイヤ38AWおよび操作ワイヤ38BWに加えられる張力をさらに低減することができる。これにより、先端関節部30の基端側の関節、例えば中間関節部70の回動軸73Aおよび回動軸73Bにプーリ76Aj、76Bj、76Cj、76Djを介して加わる力を低減することができる。
 なお、本実施形態では、医療器具1は内視鏡110のチャンネルに挿通されて使用されるとして説明したが、内視鏡110に外付けのガイドチューブを取り付け、ガイドチューブのチャンネルに医療器具1を挿通させてもよい。また、本実施形態では、内視鏡110は軟性の内視鏡であるとして説明したが、内視鏡110は硬性の内視鏡であってもよい。
 本実施形態では、医療器具1が把持鉗子でありエンドエフェクタ10が一対の把持片11を有する例を説明したが、これに限られない。エンドエフェクタ10は、高周波ナイフなど他の処置具を有していてもよい。
 本実施形態では、先端関節部30において、歯車部35Bのピッチ円直径は歯車部34Dのピッチ円直径よりも小さいとして説明したが、歯車部35Bのピッチ円直径は歯車部34Dのピッチ円直径と等しくてもよい。すなわち、歯車部34Dは減速されていなくてもよい。同様に、中間関節部70において、歯車部75Bのピッチ円直径は歯車部74Dのピッチ円直径よりも小さいとして説明したが、歯車部75Bのピッチ円直径は歯車部74Dのピッチ円直径と等しくてもよい。すなわち、歯車部74Dは減速されていなくてもよい。
 本実施形態では、先端関節部30において、回転伝達部31Aと回転伝達部32Aとは、歯車部31Cおよび歯車部32Cにより、互いに連動して回動するように接続されており、回転伝達部31Aと回転伝達部32Aとの間の回転運動の伝達を行っているが、これに限られない。歯が形成されていない二つのローラを摩擦接触させることで回転運動を伝達してもよいし、ワイヤとプーリを用いて回転運動を伝達してもよい。また、その他回転運動を伝達する公知の方法を用いてもよい。なお、回転伝達部34Cと回転伝達部35との間の回転運動の伝達、および中間関節部70についても同様である。
 本実施形態では、本体50の長尺部51は軟性であるとして説明したが、長尺部51は硬性であってもよい。
 以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
 上記した本発明の実施形態によれば、外乱に強いダブルジョイント関節を有する医療器具を提供することができる。
 1 医療器具
 10 エンドエフェクタ
 20 先端腕部(第一腕部)
 30 先端関節部(第一関節部)
 31 先端接続部材(第一接続部材)
 31A 回転伝達部(第一回転伝達部)
 32 基端接続部材(第二接続部材)
 32A 回転伝達部(第二回転伝達部)
 34 中間接続部材(第三接続部材)
 34C 回転伝達部(第四回転伝達部)
 35 回転伝達部(第三回転伝達部)
 40 中間腕部(第二腕部)
 50 本体
 60 腕部(第三腕部)
 70 中間関節部(第二関節部)
 71 先端接続部材(第一接続部材、第四接続部材)
 71A 回転伝達部(第一回転伝達部、第五回転伝達部)
 72 基端接続部材(第二接続部材、第五接続部材)
 72A 回転伝達部(第二回転伝達部、第六回転伝達部)
 74 中間接続部材(第三接続部材、第六接続部材)
 74C 回転伝達部(第四回転伝達部、第八回転伝達部)
 75 回転伝達部(第三回転伝達部、第七回転伝達部)
 80 腕部(第四腕部)
 90 基端関節部
 100 医療用マニピュレータ
 O1 長手軸
 O30A 軸(第一軸)
 O30B 軸(第二軸)
 O30C 軸(第三軸)
 O70A 軸(第一軸、第四軸)
 O70B 軸(第二軸、第五軸)
 O70C 軸(第三軸、第六軸)

Claims (16)

  1.  エンドエフェクタと、
     前記エンドエフェクタに接続された第一腕部と、
     前記第一腕部の基端側に接続された第一関節部と、
     前記第一関節部の基端側に接続された第二腕部と、
     前記第二腕部の基端側に接続された本体と、
     を備え、
     前記第一関節部は、
      第一軸と、
      前記第一軸と離間して設けられ、前記第一軸と平行に配置された第二軸と、
      前記第一軸および前記第二軸と離間して設けられ、前記第一軸および前記第二軸と平行に配置された第三軸と、
      前記第一軸を中心に回動可能な第一回転伝達部を有し、前記第一腕部に固定された第一接続部材と、
      前記第二軸を中心に回動可能な第二回転伝達部を有し、前記第二腕部に固定された第二接続部材と、
      前記第一軸を中心に回動可能でありかつ前記第二軸を中心に回動可能な第三接続部材と、
      前記第三軸を中心に回動可能な第三回転伝達部と、
     を有し、
     前記第一回転伝達部と前記第二回転伝達部とは、互いに連動して回動するように接続され、
     前記第三接続部材は、前記第三接続部材の端部に設けられ、前記第三回転伝達部と連動して前記第一軸または前記第二軸を中心に回動するように前記第三回転伝達部に接続された第四回転伝達部を有する
     医療器具。
  2.  請求項1に記載の医療器具であって、
     前記第三軸は、前記第二軸よりも基端側に配置され、前記第二軸に対して位置が固定されており、
     前記第四回転伝達部は、前記第三回転伝達部と連動して前記第二軸を中心に回動するように前記第三回転伝達部に接続されている
     医療器具。
  3.  請求項2に記載の医療器具であって、
     前記第一回転伝達部は、前記第一軸を中心とした扇形の第一部位を有し、前記第一部位の円弧上に歯が形成された第一歯車部を有し、
     前記第二回転伝達部は、前記第二軸を中心とした扇形の第二部位を有し、前記第二部位の円弧上に歯が形成された第二歯車部を有し、
     前記第一歯車部と前記第二歯車部とは、互いにかみ合っており、
     前記第四回転伝達部は、前記第二軸を中心とした扇形の第三部位を有し、前記第三部位の円弧上に歯が形成された第三歯車部を有し、
     前記第三回転伝達部は、前記第三軸を中心とした円柱状に形成され、前記第三軸回りの外周面に歯が形成された第四歯車部を有し、
     前記第三歯車部と前記第四歯車部とは、互いにかみ合っている
     医療器具。
  4.  請求項3に記載の医療器具であって、
     前記第四歯車部のピッチ円直径は、前記第三歯車部のピッチ円直径よりも小さい
     医療器具。
  5.  請求項3または4に記載の医療器具であって、
     前記第一関節部は、
      前記第三軸を中心に回動可能な回転体と、
      前記回転体に巻き付けられた操作部材と、
     をさらに有し、
     前記回転体は、前記第四歯車部と一体に回動するように接続されている
     医療器具。
  6.  請求項5に記載の医療器具であって、
     前記回転体の外径は、前記第四歯車部のピッチ円直径よりも大きい
     医療器具。
  7.  請求項2から6のいずれか一項に記載の医療器具であって、
     前記第一回転伝達部は、前記第一軸に沿う方向に第一部分と第二部分とに分割され、
     前記第二回転伝達部は、前記第二軸に沿う方向に第三部分と第四部分とに分割され、
     前記第三接続部材は、前記第一回転伝達部の前記第一部分と前記第二部分との間に配置され、かつ前記第二回転伝達部の前記第三部分と前記第四部分との間に配置されている
     医療器具。
  8.  請求項2から7のいずれか一項に記載の医療器具であって、
     前記第二腕部は、
      前記第一関節部に接続された第三腕部と、
      前記第三腕部の基端側に接続された第二関節部と、
      前記第二関節部の基端側と前記本体とを接続している第四腕部と、
     を有し、
     前記第二関節部は、
      第四軸と、
      前記第四軸と離間して設けられ、前記第四軸と平行に配置された第五軸と、
      前記第四軸および前記第五軸と離間して設けられ、前記第四軸より先端側であって前記第四軸および前記第五軸と平行に配置され、前記第四軸に対して位置が固定されている第六軸と、
      前記第四軸を中心に回動可能な第五回転伝達部を有し、前記第三腕部に固定された第四接続部材と、
      前記第五軸を中心に回動可能な第六回転伝達部を有し、前記第四腕部に固定された第五接続部材と、
      前記第四軸を中心に回動可能でありかつ前記第五軸を中心に回動可能な第六接続部材と、
      前記第六軸を中心に回動可能な第七回転伝達部と、
     を有し、
     前記第五回転伝達部と前記第六回転伝達部とは、互いに連動して回動するように接続され、
     前記第六接続部材は、前記第六接続部材の端部に設けられ、前記第七回転伝達部と連動して前記第四軸を中心に回動するように前記第七回転伝達部に接続された第八回転伝達部を有する
     医療器具。
  9.  請求項8に記載の医療器具であって、
     前記第五回転伝達部は、前記第四軸を中心とした扇形の第四部位を有し、前記第四部位の円弧上に歯が形成された第五歯車部を有し、
     前記第六回転伝達部は、前記第五軸を中心とした扇形の第五部位を有し、前記第五部位の円弧上に歯が形成された第六歯車部を有し、
     前記第五歯車部と前記第六歯車部とは、互いにかみ合っており、
     前記第八回転伝達部は、前記第四軸を中心とした扇形の第六部位を有し、前記第六部位の円弧上に歯が形成された第七歯車部を有し、
     前記第七回転伝達部は、前記第六軸を中心とした円柱状に形成され、前記第六軸回りの外周面に歯が形成された第八歯車部を有し、
     前記第七歯車部と前記第八歯車部とは、互いにかみ合っている
     医療器具。
  10.  請求項9に記載の医療器具であって、
     前記第八歯車部のピッチ円直径は、前記第七歯車部のピッチ円直径よりも小さい
     医療器具。
  11.  請求項1に記載の医療器具であって、
     前記第三軸は、前記第一軸よりも先端側に配置され、前記第一軸に対して位置が固定されており、
     前記第四回転伝達部は、前記第三回転伝達部と連動して前記第一軸を中心に回動するように前記第三回転伝達部に接続されている
     医療器具。
  12.  請求項11に記載の医療器具であって、
     前記第一回転伝達部は、前記第一軸を中心とした扇形の第一部位を有し、前記第一部位の円弧上に歯が形成された第一歯車部を有し、
     前記第二回転伝達部は、前記第二軸を中心とした扇形の第二部位を有し、前記第二部位の円弧上に歯が形成された第二歯車部を有し、
     前記第一歯車部と前記第二歯車部とは、互いにかみ合っており、
     前記第四回転伝達部は、前記第一軸を中心とした扇形の第三部位を有し、前記第三部位の円弧上に歯が形成された第三歯車部を有し、
     前記第三回転伝達部は、前記第三軸を中心とした円柱状に形成され、前記第三軸回りの外周面に歯が形成された第四歯車部を有し、
     前記第三歯車部と前記第四歯車部とは、互いにかみ合っている
     医療器具。
  13.  請求項12に記載の医療器具であって、
     前記第四歯車部のピッチ円直径は、前記第三歯車部のピッチ円直径よりも小さい
     医療器具。
  14.  請求項12または13に記載の医療器具であって、
     前記第一関節部は、
      前記第三軸を中心に回動可能な回転体と、
      前記回転体に巻き付けられた操作部材と、
     をさらに有し、
     前記回転体は、前記第四歯車部と一体に回動するように接続されている
     医療器具。
  15.  請求項14に記載の医療器具であって、
     前記回転体の外径は、前記第四歯車部のピッチ円直径よりも大きい
     医療器具。
  16.  請求項11から15のいずれか一項に記載の医療器具であって、
     前記第一回転伝達部は、前記第一軸に沿う方向に第一部分と第二部分とに分割され、
     前記第二回転伝達部は、前記第二軸に沿う方向に第三部分と第四部分とに分割され、
     前記第三接続部材は、前記第一回転伝達部の前記第一部分と前記第二部分との間に配置され、かつ前記第二回転伝達部の前記第三部分と前記第四部分との間に配置されている
     医療器具。
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