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WO2011034081A1 - 遠隔操作型アクチュエータ - Google Patents

遠隔操作型アクチュエータ Download PDF

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Publication number
WO2011034081A1
WO2011034081A1 PCT/JP2010/065925 JP2010065925W WO2011034081A1 WO 2011034081 A1 WO2011034081 A1 WO 2011034081A1 JP 2010065925 W JP2010065925 W JP 2010065925W WO 2011034081 A1 WO2011034081 A1 WO 2011034081A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gripping
guide
posture
rotation
tip
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/JP2010/065925
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
磯部浩
尾崎孝美
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.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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 NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Publication of WO2011034081A1 publication Critical patent/WO2011034081A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B25J18/06—Arms flexible
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
    • A61B17/28—Surgical forceps
    • A61B17/29—Forceps for use in minimally invasive surgery
    • A61B2017/2926—Details of heads or jaws
    • A61B2017/2927—Details of heads or jaws the angular position of the head being adjustable with respect to the shaft
    • A61B2017/2929—Details of heads or jaws the angular position of the head being adjustable with respect to the shaft with a head rotatable about the longitudinal axis of the shaft
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/302—Surgical robots specifically adapted for manipulations within body cavities, e.g. within abdominal or thoracic cavities
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/305—Details of wrist mechanisms at distal ends of robotic arms

Definitions

  • the present invention relates to a remote control type actuator that is used for medical purposes and can remotely open and close and change the posture of an openable gripper.
  • a plurality of small holes are made in the patient's body surface, and treatment is performed by inserting an endoscope, surgical instrument, etc. through a cylindrical trocar attached to these holes.
  • One of the surgical instruments used in this endoscopic surgical operation is a grasping surgical instrument in which a hook-shaped open / close gripper is provided at the tip of an elongated cylindrical guide part.
  • the grasping surgical instrument grasps blood vessels, nerves, affected tissue and the like with a grasping tool, and can be remotely operated by hand to open and close the grasping tool (for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the thing of patent document 1 can perform the attitude
  • the thing of patent document 2 can perform the attitude
  • the conventional surgical instrument for grasping described above can bend the grasping tool with respect to the guide part, but the guide part itself is limited to a straight one. This is because a shaft and a link for various operations of the gripping tool are inserted into the inside of the guide portion, and thus it is necessary to keep the guide portion straight structurally.
  • the guide portion is curved rather than straight. If the guide part is straight, the guide part may come into contact with a part other than the treatment part when treating the part away from the hole. If the guide part is curved, the part other than the treatment part Can be avoided. That is, when the guide portion is curved, the treatment range for one hole can be widened, rather than being straight.
  • the posture of the gripping tool provided at the tip of the elongated guide portion can be changed by remote operation
  • the remote operation mechanism has a relatively simple configuration, and the shape of the guide portion is not limited.
  • a remotely operated actuator is provided.
  • a remote operation type actuator includes an elongated guide part, a tip member attached to the tip of the guide part via a tip member connecting part so that the posture can be freely changed, and an open / close type provided on the tip member A gripping tool, a rotating member rotatably provided on the tip member, a rotation / opening / closing conversion mechanism for converting a rotating operation of the rotating member into an opening / closing operation of the gripping tool, and applying a rotational force to the rotating member A gripping drive source; and a posture changing drive source for operating the posture of the tip member.
  • the guide portion includes a rotation shaft that transmits the rotation of the gripping drive source to the rotation member, and guide holes that penetrate through both ends, and the tip moves forward and backward by contacting the tip member.
  • a posture operation member for changing the posture of the distal end member is inserted into the guide hole so as to freely advance and retract, and the posture operation member is moved forward and backward by the posture change drive source.
  • the posture operation member a flexible material can be used.
  • the rotation of the rotating member is converted into the opening / closing operation of the gripping tool by the rotation / opening / closing conversion mechanism, and the gripping tool is opened / closed.
  • the gripping tool that opens and closes grips and releases the object to be gripped.
  • the tip of the posture operation member acts on the tip member, so that the posture can be freely changed via the tip member connecting portion at the tip of the guide portion.
  • the leading end member changes its posture.
  • the posture operation member Since the posture operation member is inserted into the guide hole, the posture operation member does not shift in the direction intersecting the longitudinal direction, and can always act properly on the tip member, and the posture change operation of the tip member Is done accurately.
  • the posture operation member has flexibility, the posture changing operation is reliably performed even when the guide portion is curved.
  • the gripping drive source and the posture changing drive source are provided at positions away from the tip member, and the opening and closing of the gripper and the posture change of the tip member are performed by remote control.
  • the guide portion may have a curved portion.
  • both or one of the grip driving source and the posture changing drive source may be provided in a drive unit housing to which a base end of the guide unit is coupled. If either one or both of the gripping drive source and the posture change drive source are provided in the drive unit housing, the number of parts provided outside the drive unit housing is reduced and the configuration of the entire remote operation type actuator is simplified. it can.
  • the gripping drive source and the posture changing drive source may be provided outside the drive unit housing to which the proximal end of the guide unit is coupled. If the gripping drive source and the posture changing drive source are provided outside the drive unit housing, the drive unit housing can be reduced in size. Therefore, the handleability when operating the remote control type actuator with the drive unit housing can be improved.
  • both or one of the grip drive source and the posture change drive source is provided outside the drive unit housing to which the proximal end of the guide portion is coupled, the grip drive source and the posture change drive source It is preferable that the driving force of the driving source provided outside the driving unit housing is transmitted to the rotating shaft or the posture operation member with a flexible cable. If the driving force of the drive source provided outside the drive unit housing is transmitted to the rotary shaft or the attitude control member with a flexible cable, the flexibility of the positional relationship between the drive source provided outside the drive unit housing and the drive unit housing The remote control type actuator is easy to operate.
  • the tip member connecting portion has a spherical or cylindrical guide surface in which the guide portion on the guide portion side and the guided portion on the tip member side have a center of curvature located on the center line of the rotating member.
  • the center of the connecting portion between the rotating member and the rotating shaft is at the same position as the center of curvature of the guide surface. If the center of the joint between the rotating member and the rotating shaft is at the same position as the center of curvature of the guide surface, there will be no force applied to the rotating shaft by changing the posture of the tip member, so the tip member will change posture smoothly. it can.
  • an operation amount detector for detecting the operation amount of the attitude changing drive source
  • an attitude detection means for detecting the attitude of the tip member from the detection value of the operation amount detector. According to this configuration, appropriate tip member posture control can be performed based on the detection result of the posture detection means.
  • the gripping drive source is an electric actuator
  • the gripping force of the gripping tool can be appropriately maintained by controlling the output of the gripping drive source based on the detection result of the gripping force detection means.
  • the guide portion may include an outer pipe serving as an outer shell of the guide portion, and the guide hole may be an inner diameter hole of a guide pipe provided in the outer pipe. If it is this structure, a guide part can be made hollow and weight reduction can be achieved, protecting the inside of a guide part with an outer pipe.
  • the outer diameter surfaces of the plurality of rolling bearings can be supported by the guide pipe.
  • the outer diameter surface of the rolling bearing can be supported without using an extra member.
  • a cooling unit that cools the rolling bearing with a coolant that passes through the inside of the outer pipe may be provided.
  • Rotating members such as rotating members and rotating shafts generate heat due to rotational friction. Accordingly, the rolling bearing is heated.
  • a cooling means is provided, a rolling bearing and other heat generating locations can be cooled with a coolant. If the coolant is allowed to pass through the outer pipe, there is no need to provide a separate coolant supply pipe, and the guide portion can be simplified and reduced in diameter. Furthermore, the effect of lubricating the rolling bearing with the coolant is also obtained. If the cooling liquid is also used for lubrication of the rolling bearing, it is not necessary to use grease or the like generally used for the rolling bearing, and it is not necessary to provide a separate lubricating device.
  • the cooling liquid is preferably water or physiological saline. If the coolant is water or physiological saline, even when the tip member is inserted into the living body and operated, even if the coolant leaks outside the remote operation type actuator, there is little influence on the living body.
  • the gripping tool has a pair of gripping pieces that can be opened and closed in the radial direction
  • the rotation / opening / closing conversion mechanism is a gripping piece that guides both or one of the pair of gripping pieces in the radial direction.
  • the rotating member and the spiral grooved member may be the same member formed integrally with each other.
  • the spiral grooved member integrated therewith rotates.
  • the protrusion of the grip piece guided in the radial direction by the grip piece guide member is slidably engaged with the spiral groove of the spiral groove member. Therefore, with the rotation of the spiral grooved member, the protrusion of the grip piece moves along the spiral groove, and the diameter of the portion where the protrusion in the spiral groove is engaged changes. Since the movement of the gripping piece other than the radial direction is restricted by the gripping piece guide member, the gripping piece moves in the radial direction by the rotation of the spiral grooved member. Thereby, the relative distance in the radial direction of the pair of gripping pieces changes. That is, the pair of gripping pieces opens and closes.
  • the gripping tool has a pair of gripping pieces that can be opened and closed in the radial direction
  • the rotation / opening / closing conversion mechanism is a gripping piece guide member that guides both or one of the pair of gripping pieces in the radial direction.
  • a pinion whose center line is the same as that of the rotating member, and a rack that rotates integrally with the rotating member, and a rack that is provided integrally with the gripping piece guided in the radial direction by the gripping piece guide member and meshes with the pinion. It is good also as composition which becomes.
  • the rotating member and the pinion may be the same member formed integrally with each other. According to this configuration, when the rotating member is rotated, the pinion rotates integrally therewith.
  • the pinion meshes with a rack provided integrally with a gripping piece guided in the radial direction by a gripping piece guide member. Therefore, the rack moves in a direction parallel to the radial direction as the pinion rotates. Thereby, the relative distance in the radial direction of the pair of gripping pieces changes. That is, the pair of gripping pieces opens and closes.
  • the gripping tool has a pair of gripping pieces that can be opened / closed in the radial direction, and the rotation / opening / closing conversion mechanism supports both or one of the pair of gripping pieces so as to be rotatable in the radial direction.
  • the grip piece support member, the center line is the same as the rotation member, the worm rotating integrally with the rotation member, and the grip piece and the rotation center line integrally with the grip piece supported by the grip piece support member. It is good also as a structure comprised by the worm wheel which is made to correspond and meshes with the said worm.
  • the rotating member and the worm may be the same member formed integrally with each other. According to this configuration, when the rotating member is rotated, the worm rotates integrally therewith.
  • the worm meshes with a worm wheel that is integral with a grip piece that is rotatably supported in the radial direction by a grip piece support member. Therefore, with the rotation of the worm, the worm wheel rotates about the rotation center line of the gripping piece, so that the gripping piece integral with the worm wheel also rotates. Thereby, the relative distance in the radial direction of the pair of gripping pieces changes. That is, the pair of gripping pieces opens and closes.
  • the rotation / open / close conversion mechanism is provided with a width suppressing means for mechanically suppressing the open / close width of the pair of gripping pieces.
  • the tip member is attached to the tip of the guide portion so as to be rotatable around the center line of the rotation shaft, and the rotational resistance force at the contact portion generated between the tip member and the tip of the guide portion
  • the grip driving source causes the rotational force received by the rotating member by the rotation of the rotating shaft to exceed the force that prevents rotation by the rotational resistance force.
  • the tip member can be rotated by the gripping drive source.
  • Rotational resistance at the contact portion generated between the tip member and the tip of the guide portion is the friction resistance of the tip member connecting portion and the friction resistance between the posture operation member and the tip member.
  • the rotation operation of the rotating member is converted into the opening / closing operation of the gripper by the rotation / opening / closing conversion mechanism.
  • the rotational force of the rotating member is reduced to the tip.
  • the tip member rotates around the center line of the rotational member.
  • the function stop state of the rotation / opening / closing conversion mechanism is, for example, if the rotation / opening / closing conversion mechanism is provided with a width suppressing unit that mechanically suppresses the opening / closing width of the pair of gripping pieces. This can be realized by mechanically suppressing the opening / closing width of the pair of gripping pieces. In this case, it becomes possible to remotely rotate the tip member around the center line of the rotating member using only existing members.
  • the remote operation type actuator of the present invention has the above-described actions and effects, it is suitable for a surgical instrument used in, for example, endoscopic surgery.
  • (B) is a front view thereof, and (C) is a sectional view thereof taken along IIIC-IIIC.
  • (A) is a side view of a grip piece of the remote control type actuator, and (B) is a plan view thereof. It is a front view of the rotating member of the remote control type actuator. It is a figure which shows the connection structure of the front-end
  • (A) is a sectional view of the remote control type actuator driving mechanism for gripping and attitude changing drive mechanism combined with a control system
  • (B) is a sectional view of the VIIB-VIIB.
  • (A) is a cutaway side view of a tip member and a guide part of a remote control type actuator according to a third embodiment having a different gripping mechanism configuration
  • (B) is a front view thereof
  • (C) is a sectional view thereof taken along VIIIC-VIIIC. is there.
  • (A) is a cutaway side view of a tip member and a guide part of a remote control type actuator according to a fourth embodiment in which the configuration of the gripping mechanism is further different
  • (B) is a front view thereof
  • (C) is a sectional view of IXC-IXC. It is. It is a figure which shows schematic structure at the time of providing a cooling means in the remote control type actuator shown in FIG.
  • FIG. 1 is a cutaway side view of a tip member and a guide part of a remote control type actuator according to a fifth embodiment in which the internal structure of the guide part is different, (B) is a front view thereof, and (C) is a sectional view of the XIC-XIC It is.
  • (A) is a cutaway side view of a tip member and a guide part of a remote operation type actuator according to a sixth embodiment in which the internal structure of the guide part is further different, (B) is a front view thereof, and (C) is a cross section of XIIC-XIIC.
  • FIG. (A) is a cutaway side view of a tip member and a guide part of a remote control type actuator according to a seventh embodiment in which the internal structure of the guide part is further different, (B) is a front view thereof, and (C) is a cross section of XIIIC-XIIIC.
  • FIG. (A) is a cutaway side view of the gripping drive mechanism and attitude changing drive mechanism of the remote control type actuator shown in FIGS. 12 (A) to (C) and FIGS. 13 (A) to (C), It is XIVB-XIVB sectional drawing. It is a figure which shows schematic structure of the remote control type actuator concerning 8th Embodiment of this invention.
  • each remote control type actuator includes a tip member 2 for holding an openable / closable gripping tool 1, an elongated guide portion 3 with the tip member 2 attached to the tip so that the posture can be freely changed, and the guide.
  • the drive unit housing 4a to which the base end of the unit 3 is coupled, and a controller 5 that controls the gripping drive mechanism 4b and the posture change drive mechanism 4c in the drive unit housing 4a are provided.
  • the drive unit housing 4a constitutes the drive unit 4 together with the built-in gripping drive mechanism 4b and the posture changing drive mechanism 4c.
  • FIGS. 3 (A) to 3 (C) show the remote control type actuator of FIG. 1, but when the guide portion 3 has a straight shape as shown in FIG. 1, the guide portion 3 has a curved shape as shown in FIG.
  • the internal structures of the tip member 2 and the guide portion 3 are basically the same.
  • the tip member 2 has a substantially cylindrical housing 11, and a rotating member 13 is rotatably supported by a rolling bearing 12 inside the housing 11. As shown in FIG.
  • the gripping tool 1 is provided on the distal end side of the rotating member 13 via the rotation / opening / closing conversion mechanism 14.
  • the gripping tool 1 and the rotation / opening / closing conversion mechanism 14 constitute a gripping means 80A.
  • the gripping tool 1 has a pair of gripping pieces 81 that can be opened and closed in the radial direction.
  • Each gripping piece 81 is guided in a radial direction along a guide groove 82 a of a gripping piece guide member 82 provided on the inner periphery of the distal end portion of the housing 11.
  • the grip piece guide member 82 is fixed to the housing 11 of the tip member 2 by, for example, press-fitting or welding.
  • the gripping piece 81 is provided with an overhanging portion 81b projecting on both sides in a direction intersecting the direction of the guide groove 82a at the base end of the main body portion 81a.
  • the overhanging portion 81b engages with the back surface of the gripping piece guide member 82, so that the gripping piece 81 is supported so as not to come off to the tip side.
  • the rotation / opening / closing conversion mechanism 14 includes the gripping piece guide member 82, the rotating member 13 as a spiral grooved member, and a protrusion 83 provided on the base end surface of the gripping piece 81.
  • a spiral groove 84 whose center is located on the center line CL of the rotating member 13 is formed as a cam groove for guiding the protrusion 83 on the distal end surface of the rotating member 13.
  • a protrusion 83 of each gripping piece 81 is slidably engaged with the spiral groove 84.
  • the spiral groove 84 in this example is left-handed when viewed from the front end side. In FIG.
  • the portions that are the spiral grooves 84 are left white, and the portions other than the spiral grooves 84 are lattice-shaped hatched.
  • a spiral grooved member (not shown) in which the spiral groove 84 is formed may be provided separately from the rotating member 13. In that case, the spiral grooved member rotates integrally with the rotating member 13.
  • the protrusion 83 of the gripping piece 81 moves along the spiral groove 84, and the diameter of the portion of the spiral groove 84 where the protrusion 83 is engaged is the same. Change. Since the grip piece 81 is restrained from moving in a direction other than the radial direction by the grip piece guide member 82, the grip piece 81 moves in the radial direction by the rotation of the rotating member 13. Thereby, the relative distance in the radial direction of the pair of gripping pieces 81 changes. That is, the pair of gripping pieces 81 opens and closes. In the case of this example, the pair of gripping pieces 81 is opened when the rotating member 13 is rotated clockwise as viewed from the front end side, and the pair of gripping pieces 81 is closed when rotated counterclockwise.
  • an inner diameter side stopper 85 and an outer diameter side stopper 86 for restricting the movement range of the protrusion 83 are provided.
  • the inner diameter side stopper 85 and the outer diameter side stopper 86 are, for example, pins protruding from the bottom of the spiral groove 84 to the tip side.
  • the movement of the protrusion 83 may be restricted by reducing the depth of the spiral groove 84.
  • the protrusion 83 is restricted from moving to the inner diameter side and the outer diameter side from these stoppers 85 and 86. Thereby, the open / close width of the pair of gripping pieces 81 is suppressed. That is, the inner diameter side stopper 85 and the outer diameter side stopper 86 serve as width suppressing means for mechanically suppressing the opening / closing width of the pair of gripping pieces 81.
  • the gripping means 80A opens and closes the gripping tool 1 by moving the pair of gripping pieces 81 in the radial direction, but opens and closes the gripping tool 1 by moving only one gripping piece 81 in the radial direction. It is good also as a structure.
  • the tip member 2 is attached to the tip of the guide portion 3 through the tip member connecting portion 15.
  • the tip member connecting portion 15 is a means for supporting the tip member 2 so that the posture thereof can be freely changed, and includes a spherical bearing.
  • the distal end member connecting portion 15 is a guide composed of a guided portion 11 a formed of an inner diameter reduced portion at the proximal end of the housing 11 and a hook-shaped portion of a retaining member 21 fixed to the distal end of the guide portion 3. Part 21a. As shown in FIG.
  • the guide surfaces F1 and F2 that are in contact with each other 11a and 21a are spherical surfaces in which the center of curvature O is located on the center line CL of the rotating member 13 and the diameter is smaller toward the base end side.
  • the tip member 2 is prevented from being detached from the guide portion 3 and is supported so as to be freely changeable in posture.
  • the guide surfaces F1 and F2 may be cylindrical surfaces having the X axis passing through the point O as the center line. .
  • the guide unit 3 has a rotating shaft 22 that transmits the rotational force of the gripping drive source 41 (FIG. 7A) in the drive unit housing 4 a to the rotating member 13.
  • the rotating shaft 22 is a wire and can be elastically deformed to some extent.
  • the wire may be a single wire or a stranded wire.
  • the rotating member 13 and the rotating shaft 22 are connected via a joint 23 such as a universal joint so that the rotation can be transmitted.
  • the joint 23 includes a groove 13a provided at the closed base end of the rotating member 13, and a protrusion 22a provided at the distal end of the rotating shaft 22 and engaged with the groove 13a.
  • the center of the connecting portion between the groove 13a and the protrusion 22a is at the same position as the center of curvature O of the guide surfaces F1 and F2.
  • the guide unit 3 has an outer pipe 25 that is an outer shell of the guide unit 3, and the rotating shaft 22 is located at the center of the outer pipe 25.
  • the rotating shaft 22 is rotatably supported by a plurality of rolling bearings 26 that are disposed apart from each other in the axial direction.
  • spring elements 27A and 27B for generating a preload on the rolling bearing 26 are provided.
  • the spring elements 27A and 27B are, for example, compression coil springs.
  • the retaining member 21 is fixed to the pipe end portion 25a of the outer pipe 25 by a fixing pin 28, and rotatably supports the distal end portion of the rotary shaft 22 via a rolling bearing 29 at the distal end inner peripheral portion thereof.
  • the pipe end portion 25a may be a separate member from the outer pipe 25 and may be joined by welding or the like.
  • the posture operation member 31 includes a wire 31a and columnar pins 31b provided at both ends thereof.
  • the distal end of the columnar pin 31b on the distal end member 2 side is spherical and is in contact with the proximal end surface of the housing 11 of the distal end member 2.
  • the tip of the columnar pin 31b on the drive unit housing 4a side is also spherical and is in contact with the side surface of the lever 43b (FIG. 7A) described later.
  • a compression coil is provided between the proximal end surface of the housing 11 of the distal end member 2 and the distal end surface of the outer pipe 25 of the guide portion 3 at a position 180 degrees relative to the circumferential position where the posture operation member 31 is located.
  • a restoring elastic member 32 made of a spring is provided. The restoring elastic member 32 acts to urge the tip member 2 toward a predetermined posture.
  • a plurality of reinforcing shafts 34 are arranged on the same pitch circle C as the guide pipe 30, separately from the guide pipe 30. These reinforcing shafts 34 are for ensuring the rigidity of the guide portion 3. The intervals between the guide pipe 30 and the reinforcing shaft 34 are equal.
  • the guide pipe 30 and the reinforcing shaft 34 are in contact with the inner diameter surface of the outer pipe 25 and the outer diameter surface of the rolling bearing 26. Thereby, the outer diameter surface of the rolling bearing 26 is supported.
  • FIG. 7A shows the gripping drive mechanism 4b and the posture changing drive mechanism 4c in the drive unit housing 4a.
  • the gripping drive mechanism 4 b includes a gripping drive source 41 that is controlled by the controller 5.
  • the gripping drive source 41 is an electric motor, for example, and its output shaft 41 a is coupled to the base end of the rotary shaft 22.
  • the posture changing drive mechanism 4 c includes a posture changing drive source 42 controlled by the controller 5.
  • the posture changing drive source 42 is, for example, an electric linear actuator, and the movement of the output rod 42 a that moves in the left-right direction in FIG. 7A is transmitted to the posture operating member 31 through the force transmission mechanism 43.
  • the boost transmission mechanism 43 has a lever 43b that is rotatable around a support shaft 43a.
  • the force of the output rod 42a acts on an action point P1 of the lever 43b that is long from the support shaft 43a.
  • the force is applied to the posture operation member 31 at the force point P ⁇ b> 2 having a short distance, and the output of the posture changing drive source 42 is increased and transmitted to the posture operation member 31.
  • the boost transmission mechanism 43 is provided, a large force can be applied to the posture operation member 31 even with a linear actuator having a small output, and thus the linear actuator can be downsized.
  • the rotary shaft 22 passes through an opening 44 formed in the lever 43b.
  • the grip drive mechanism 4b is provided with a wattmeter 45 that detects the amount of power supplied to the grip drive source 41, which is an electric actuator.
  • the detection value of the supplied wattmeter 45 is output to the gripping force detection means 46.
  • the gripping force detection means 46 detects the gripping force of the gripping tool 1 based on the output of the wattmeter 45.
  • the gripping force detection means 46 has relationship setting means (not shown) in which the relationship between the gripping force and the output signal of the wattmeter 45 is set by an arithmetic expression or a table, and the relationship is determined based on the input output signal.
  • the gripping force is detected using setting means.
  • a signal indicating the detected gripping force is sent to the controller 5.
  • This gripping force detection means 46 may be provided in the controller 5 or may be provided in an external control device.
  • the posture changing drive mechanism 4c is provided with an operation amount detector 47 for detecting the operation amount of the posture changing drive source 42.
  • the detection value of the movement amount detector 47 is output to the posture detection means 48.
  • the attitude detection means 48 detects the tilt attitude of the tip member 2 around the X axis (FIG. 3C) based on the output of the operation amount detector 47.
  • the posture detection means 48 has relationship setting means (not shown) in which the relationship between the tilt posture and the output signal of the operation amount detector 47 is set by an arithmetic expression or a table, and the relationship is determined from the input output signal.
  • the tilting posture is detected using setting means.
  • a signal indicating the detected tilt posture is sent to the controller 5.
  • This posture detection means 48 may be provided in the controller 5 or may be provided in an external control device.
  • the controller 5 includes a gripping operation tool 5a (FIGS. 1 and 2) for outputting an opening / closing command signal for the gripping tool 1 and a posture changing operation tool 5b (FIG. 1, for outputting a posture change command signal for the tip member 2). 2).
  • the controller 5 incorporates an electronic arithmetic circuit (not shown) and a control program (not shown), command signals from the gripping operation tool 5a and the posture changing operation tool 5b, and the gripping force detection means 46. Based on the detection signal from the posture detection means 48, the gripping drive source 41 and the posture change drive source 42 are controlled.
  • this remote control type actuator will be explained. Although the case of the remote operation type actuator of FIG. 1 will be described as an example, the case of the remote operation type actuator of FIG. 2 is almost the same.
  • the gripping operation tool 5 a shown in FIG. 1 is operated, the gripping drive source 41 shown in FIG. 7A rotates, and the rotation is transmitted to the rotating member 13 via the rotating shaft 22.
  • the rotation of the rotating member 13 is converted into an opening / closing operation of the gripping tool 1 by the rotation / opening / closing conversion mechanism 14, so that the gripping tool 1 opens and closes.
  • the power supplied to the gripping drive source 41 which is an electric actuator, is measured by the power supply meter 45, and the gripping force detection means 46 detects the gripping force of the gripper 1 from the measured value.
  • the controller 5 controls the output of the gripping drive source 41 based on the magnitude of the detected gripping force. For example, when the gripping force is too large, the output of the gripping drive source 41 is decreased. Conversely, when the gripping force is too small, the output of the gripping drive source 41 is increased. Thereby, the gripping force of the gripping tool 1 can be kept appropriate.
  • the posture operation member 31 is advanced and retracted by the posture change drive source 42, and the tip of the posture operation member 31 acts on the tip member 2.
  • the tip member 2 attached to the tip of the guide portion 3 via the tip member connecting portion 15 so as to change the posture is changed in posture.
  • the posture operating member 31 is advanced to the distal end side by the posture changing drive source 42, the housing 11 of the distal end member 2 is pushed by the posture operating member 31, and the distal end member 2 is directed downward in FIG.
  • the posture is changed along the guide surfaces F1 and F2 toward the side.
  • the posture operation member 31 when the posture operation member 31 is retracted by the posture changing drive source 42, the housing 11 of the tip member 2 is pushed back by the elastic repulsive force of the restoring elastic member 32, and the tip member 2 is shown in FIG.
  • the posture is changed along the guide surfaces F1 and F2 to the side facing upward.
  • the pressure of the posture operation member 31, the elastic repulsive force of the restoring elastic member 32, and the reaction force from the retaining member 21 act on the tip member connecting portion 15, and the balance of these acting forces
  • the posture of the tip member 2 is determined.
  • the posture of the tip member 2 is detected by the posture detection means 48 from the detection value of the movement amount detector 47. Therefore, the posture of the tip member 2 can be appropriately controlled by remote operation.
  • the posture operation member 31 Since the posture operation member 31 is inserted through the guide hole 30a, the posture operation member 31 does not shift in the direction intersecting the longitudinal direction, and can always act properly on the tip member 2, and the tip member 2 posture change operation is performed accurately. Since most of the posture operation member 31 is made of a flexible wire 31a, the posture changing operation is reliably performed even when the guide portion 3 is curved as shown in FIG. Furthermore, since the center of the connecting portion between the rotating member 13 and the rotating shaft 22 is at the same position as the center of curvature O of the guide surfaces F1 and F2, the force that pushes and pulls the rotating shaft 22 by changing the posture of the tip member 2 is increased. The posture of the tip member 2 can be changed smoothly.
  • the grip drive source 41 and the posture change drive source 42 are provided at positions away from the tip member 2, and the opening and closing of the gripper 1 and the posture change of the tip member 2 are performed by remote control.
  • the rotating shaft 22 that transmits the rotation of the gripping drive source 41 to the rotating member 13 and the attitude operating member 31 that transmits the advance / retreat operation of the attitude changing drive source 42 to the tip member 2 are all or most of the wire 31a. Therefore, the inside of the guide part 3 can be made into a simple structure. Thereby, the outer diameter of the guide part 3 can be reduced.
  • the opening and closing of the gripping tool 1 and the posture change of the tip member 2 may be remotely operated manually.
  • This remote-operated actuator is used for medical purposes as a surgical instrument for grasping in, for example, endoscopic surgery.
  • the distal portion of the remote control type actuator is inserted into the body of the patient. Inserted.
  • the gripping tool 1 can always be held in an appropriate posture, and the gripping tool 1 can accurately grasp the object to be gripped, such as a blood vessel. It can be gripped.
  • the elongated guide portion 3 needs to be provided with the rotating shaft 22 and the posture operation member 31 in a protected state.
  • the rotating shaft 22 is provided at the center of the outer pipe 25, and the outer pipe 25 and the rotating shaft 22 are connected to each other.
  • the guide pipe 30 containing the posture operation member 31 and the reinforcing shaft 34 are arranged side by side in the circumferential direction, so that the rotary shaft 22 and the posture operation member 31 are protected and the interior is hollow. Rigidity can be ensured while reducing weight. Also, the overall balance is good.
  • the outer diameter surface of the rolling bearing 26 that supports the rotating shaft 22 is supported by the guide pipe 30 and the reinforcing shaft 34, the outer diameter surface of the rolling bearing 26 can be supported without using extra members. Moreover, since the preload is applied to the rolling bearing 26 by the spring elements 27A and 27B, the rotating shaft 22 made of a wire can be rotated at a high speed. Therefore, the opening / closing operation
  • a gripping drive source 41 and a posture changing drive source 42 are provided in a common drive unit housing 4a. Therefore, the configuration of the entire remote operation type actuator can be simplified. Only one of the gripping drive source 41 and the posture changing drive source 42 may be provided in the drive unit housing 4a. Further, as will be described later, the gripping drive source 41 and the posture changing drive source 42 may be provided outside the drive unit housing 4a.
  • FIGS. 8A to 8C show a remotely operated actuator according to a third embodiment having a different gripping means configuration.
  • the gripping means 80B includes a gripping tool 1 having a pair of gripping pieces 81 that can be opened and closed in the radial direction, and a rotation / opening / closing conversion mechanism 14 that converts the rotation of the rotating member 13 into an opening / closing operation of the gripping tool 1.
  • a pair of gripping piece guide members 82 having guide grooves 82a parallel to the direction in which the pair of gripping pieces 81 are arranged in the radial direction are provided on the inner periphery of the distal end portion of the housing 11.
  • the grip piece support member 82 is fixed to the housing 11 by welding, for example.
  • the pair of gripping pieces 81 of the gripping tool 1 are each integrally provided with a base portion 81c extending from one side surface of the base end of the main body portion 81a in the arrangement direction, and a guide portion 81d formed on the outer surface of each base portion 81b.
  • the pair of gripping piece guide members 82 are slidably engaged with the guide grooves 82a. As a result, the pair of gripping pieces 81 are guided in the radial direction, and supported so that the gripping pieces 81 do not come off to the distal end side.
  • Rotating member 13 is formed as a pinion having teeth 88 on the outer periphery of the tip.
  • the base portion 81c of the gripping piece 81 is formed as a rack having teeth 89 that mesh with the pinion teeth 88 on the inner surface.
  • the rotation / opening / closing conversion mechanism 14 includes the grip piece guide member 14, the rotation member 13 as a pinion, and a base portion 81c as a rack.
  • a pinion (not shown) having teeth 88 on the outer periphery may be provided separately from the rotating member 13. In that case, the pinion rotates integrally with the rotating member 13.
  • a rack (not shown) having teeth 89 on the inner surface may be provided separately from the gripping piece 81. In this case, the rack is guided in the arrangement direction integrally with the gripping piece 81.
  • the gripping pieces 81 move in the alignment direction due to the meshing of the teeth 88 and 89 of the pinion and rack. Thereby, the relative distance in the radial direction of the pair of gripping pieces 81 changes. That is, the pair of gripping pieces 81 opens and closes.
  • the pair of gripping pieces 81 are closed when the rotating member 13 is rotated clockwise as viewed from the front end side, and the pair of gripping pieces 81 is opened when rotated in the counterclockwise direction.
  • FIGS. 9A to 9C show a remote control type actuator according to a fourth embodiment in which the configuration of the gripping means is further different.
  • the gripping means 80 ⁇ / b> C includes a gripping tool 1 having a pair of gripping pieces 81 that can be opened and closed in the radial direction, and a rotation / opening / closing conversion mechanism 14 that converts the rotation of the rotating member 13 into an opening / closing operation of the gripping tool 1.
  • the pair of gripping pieces 81 of the gripping tool 1 have base portions 81e that are rotatably supported by the respective rotation center shafts 90 that are parallel to each other, so that the distal end side opens and closes in the radial direction.
  • the rotation center shaft 90 is provided between a pair of gripping piece support members 82 provided on the inner periphery of the distal end portion of the housing 11, and is parallel to a straight line perpendicular to the center line CL of the distal end member 2.
  • the gripping piece support member 82 is fixed to the housing 11 by welding, for example.
  • Rotating member 13 is formed as a worm having teeth 91 on the outer periphery of the tip. Further, the base 81 e of the gripping piece 81 is formed as a worm wheel having teeth 92 that mesh with the teeth 91 on an arc-shaped outer peripheral surface centering on the rotation center axis 90.
  • the rotation / open / close conversion mechanism 14 includes the grip piece guide member 82, the rotation member 13 as a worm, and a base 81e as a worm wheel.
  • a worm (not shown) having teeth 91 on the outer periphery may be provided separately from the rotating member 13. In this case, it is assumed that the worm rotates integrally with the rotating member 13.
  • a worm wheel (not shown) having teeth 92 on the outer peripheral surface may be provided separately from the gripping piece 81. In this case, it is assumed that the worm wheel rotates integrally with the gripping piece 81.
  • the gripping piece 81 rotates about the rotation center axis 90 due to the meshing of the teeth 91 and 92 of the worm and the worm wheel. Thereby, the relative distance in the radial direction of the pair of gripping pieces 81 changes. That is, the pair of gripping pieces 81 opens and closes. In this example, the orientation of the worm teeth 91 is not displayed. For example, when the rotary member 13 is rotated clockwise as viewed from the distal end side, the pair of gripping pieces 81 are closed, and when rotated counterclockwise, The gripping piece 81 is opened. In addition, it is good also as a structure which opens and closes the holding
  • This remote control type actuator utilizes the fact that the guide portion 3 is hollow, and includes a cooling means 50 for cooling the guide portion 3 and the rolling bearings 26 and 12 (FIG. 3A, etc.) in the tip member 2.
  • the cooling means 50 includes a cooling liquid supply device 51 provided outside the remote operation type actuator, and a cooling liquid circulation in which the cooling liquid supplied from the cooling liquid supply device 51 circulates in the guide portion 3 and the tip member 2.
  • the coolant circulation pipe 52 includes an outer portion 52a from the coolant supply device 51 to the guide portion 3, and an inner portion 52b that passes through the guide portion 3 and the inside of the tip member 2, and in the inner portion 52b, the guide portion 3
  • the outer pipe 25 (FIG. 3A, etc.) and the housing 11 of the tip member 2 (FIG. 3A, etc.) serve as a coolant circulation pipe 52.
  • cooling means 50 it is possible to cool the rolling bearings 26 and 12 which are the heat generating portions with the coolant. Since the coolant is allowed to pass through the outer pipe 25, there is no need to separately provide a cooling circulation pipe, and the guide portion 3 can be simplified and reduced in diameter. Further, the coolant may be used for lubricating the rolling bearings 26 and 12. By doing so, it is not necessary to use grease or the like generally used for bearings, and it is not necessary to provide a separate lubricating device.
  • the cooling liquid is preferably water or physiological saline. If the coolant is water or physiological saline, there is little influence on the living body even if the coolant leaks outside the remote control actuator when the tip member 2 is inserted into the living body and operated. is there.
  • the coolant is water or physiological saline
  • it is desirable that the material of the parts in contact with the coolant is stainless steel having excellent corrosion resistance.
  • Other parts constituting the remote control type actuator may also be made of stainless steel.
  • FIGS. 11A to 11C show a fifth embodiment in which a mechanism for changing the posture of the tip member 2 is different.
  • the gripping tool 1 and the tip member 2 have the same configuration as that of the embodiment of FIGS. 3 (A) to 3 (C), FIGS. 4 (A), 4 (B) and FIG. 11A to 11C, two guide pipes 30 are provided at circumferential positions in the outer pipe 25 that are 180 degrees in phase with each other, and the guide pipe 30 has an inner diameter hole.
  • a posture operation member 31 similar to the above is inserted into the guide hole 30a so as to freely advance and retract.
  • a plurality of reinforcing shafts 34 are arranged on the same pitch circle C as the guide pipe 30.
  • the restoring elastic member 32 is not provided.
  • the guide surfaces F1 and F2 are spherical surfaces whose center of curvature is the point O, or cylindrical surfaces whose center line is the X axis passing through the point O.
  • the drive unit 4 (not shown) is provided with two posture change drive sources 42 (not shown) for individually moving the two posture operation members 31 forward and backward, and these two posture change drives.
  • the posture of the tip member 2 is changed by driving the sources 42 in opposite directions. For example, when the upper posture operation member 31 in FIG. 11A is advanced to the distal end side and the lower posture operation member 31 is moved backward, the housing 11 of the distal end member 2 is pushed by the upper posture operation member 31. Thus, the posture of the tip member 2 is changed along the guide surfaces F1 and F2 to the side with the tip side facing downward in FIG. Conversely, when both posture operation members 31 are moved back and forth, the housing 11 of the tip member 2 is pushed by the lower posture operation member 31, and the tip member 2 is directed upward in FIG.
  • the posture is changed along the guide surfaces F1 and F2 to the side.
  • the pressure of the two upper and lower posture operating members 31 and the reaction force from the retaining member 21 are acting on the tip member connecting portion 15, and the posture of the tip member 2 is determined by the balance of these acting forces. Is done.
  • the housing 11 of the tip member 2 is pressurized by the two posture operation members 31, so that the posture stability of the tip member 2 is improved as compared with the embodiment in which the pressure is applied by only one posture operation member 31. Can be increased.
  • FIGS. 12A to 12C show a sixth embodiment in which the mechanism for changing the attitude of the tip member 2 is further different.
  • the gripping tool 1 and the tip member 2 have the same configuration as that of the embodiment of FIGS. 3 (A) to 3 (C), FIGS. 4 (A), 4 (B) and FIG. 12A to 12C, three guide pipes 30 are provided at circumferential positions in the outer pipe 25 at a phase of 120 degrees with respect to each other, and the guide pipe 30 has an inner diameter hole.
  • a posture operation member 31 similar to the above is inserted into the guide hole 30a so as to freely advance and retract.
  • a plurality of reinforcing shafts 34 are arranged on the same pitch circle C as the guide pipes 30.
  • the restoring elastic member 32 is not provided.
  • the guide surfaces F1 and F2 are spherical surfaces whose center of curvature is a point O, and the tip member 2 can tilt in any direction.
  • the drive unit 4 is provided with three posture changing drive sources 42 (42U, 42L, 42R) (FIG. 14B) for individually moving the three posture operation members 31 (31U, 31L, 31R) forward and backward.
  • the posture of the tip member 2 is changed by driving these three posture changing drive sources 42 in conjunction with each other.
  • each posture changing drive source 42 is controlled so that the amount of advance / retreat of each posture operation member 31 is appropriate.
  • each posture operation member 31 is moved back and forth, the housing 11 of the tip member 2 is pushed by the left and right posture operation members 31L and 31R, so that the tip member 2 moves to the side where the tip side is upward in FIG. The posture is changed along the guide surfaces F1 and F2.
  • the distal end member 2 is moved by the left posture operation member 31L.
  • the tip member 2 changes its posture along the guide surfaces F1 and F2 to the right, that is, the side facing the back side of the paper surface in FIG.
  • the housing 11 of the tip member 2 is pushed by the right posture operation member 31R, so that the tip member 2 moves along the guide surfaces F1 and F2 toward the left side. Change the posture.
  • the posture operation member 31 at three positions in the circumferential direction, the posture of the tip member 2 can be changed in the directions of the upper, lower, left and right axes (X axis, Y axis).
  • the pressure of the three posture operating members 31 and the reaction force from the retaining member 21 are acting on the tip member connecting portion 15, and the posture of the tip member 2 is determined by the balance of these acting forces.
  • the posture stability of the tip member 2 can be further improved. If the number of posture operation members 31 is further increased, the posture stability of the tip member 2 can be further enhanced.
  • FIGS. 13A to 13C show a further different seventh embodiment.
  • the guide portion 3 of the remote control type actuator has an outer diameter from a circumferential position where the hollow hole 24 of the outer pipe 25 forms a phase of 120 degrees with each other on the outer periphery of the circular hole portion 24a and the circular hole portion 24a. It consists of three groove-like parts 24b recessed to the side. The peripheral wall at the tip of the groove-like portion 24b has a semicircular cross section. And the rotating shaft 22 and the rolling bearing 26 are accommodated in the circular hole 24a, and the attitude
  • the outer pipe 25 has the above-described cross-sectional shape, the thickness t of the outer pipe 25 other than the groove-like portion 24b is increased, and the secondary moment of the outer pipe 25 is increased. That is, the rigidity of the guide part 3 increases. Thereby, the positioning accuracy of the tip member 2 can be improved and the machinability can be improved. Further, since the guide pipe 30 is disposed in the groove-like portion 24b, the guide pipe 30 can be easily positioned in the circumferential direction, and the assemblability is good.
  • the posture change drive mechanism 4c can be configured as shown in FIG. 14B, for example. it can. That is, three posture change drive sources 42 (42U, 42L, 42R) for individually moving the posture operation members 31 (31U, 31L, 31R) forward and backward are arranged in parallel on the left and right sides, and each posture change drive source is provided.
  • a lever 43b (43bU, 43bL, 43bR) corresponding to 42 is provided so as to be rotatable around a common support shaft 43a, and each lever 43b has a long distance from the support shaft 43a at an action point P1 (P1U, P1L, P1R).
  • each posture changing drive source 42 The force of the output rod 42a (42aU, 42aL, 42aR) of each posture changing drive source 42 is applied, and a force is applied to the posture operating member 31 at a force point P2 (P2U, P2L, P2R) having a short distance from the support shaft 43a.
  • P2 force point
  • the rotary shaft 22 passes through an opening 44 formed in the lever 43bU for the upper posture operation member 31U.
  • the guide surfaces F1 and F2 of the tip member connecting portion 15 are spherical.
  • the portion 3 and the tip member 2 are rotatably connected around the center line CL of the rotating member 13 and the restoring elastic member 32 is not provided, the power of the gripping drive source 41 is used.
  • the tip member 2 can be rotated around the center line CL of the rotating member 13. explain in detail.
  • the resistance acts as a rotational resistance, and the tip member 2 is restrained from rotating around the center line CL of the rotating member 13.
  • the rotation operation of the rotating member 13 is converted into the opening / closing operation of the gripping tool 1 by the rotation / opening / closing conversion mechanism 14.
  • the rotation / opening / closing conversion mechanism 14 rotates the rotation member 13 with the function stopped, the rotational force of the rotation member 13 is transmitted to the housing 11 of the tip member 2 via the gripping piece 81.
  • the tip member 2 rotates around the center line CL of the rotating member 13.
  • the rotation / opening / closing conversion mechanism 14 is the same as the configuration shown in FIGS. Yes, as a width restraining means for mechanically restraining the opening / closing width of the pair of gripping pieces 81, the movement range of the projection 83 of the gripping piece 81 is restricted in the vicinity of the inner diameter end and the outer diameter end of the spiral groove 84.
  • An inner diameter side stopper 85 and an outer diameter side stopper 86 are provided.
  • the distal end member 2 when the rotation member 13 is rotated counterclockwise when viewed from the distal end side in a state where the projection 83 is in contact with the inner diameter side stopper 85, that is, in a state where the gripping tool 1 is closed, the distal end member 2 is also moved to the rotation member 13. It rotates counterclockwise around the center line CL.
  • the rotation member 13 when the rotation member 13 is rotated clockwise as viewed from the distal end side in a state where the projection 83 is in contact with the outer diameter side stopper 86, that is, in a state where the gripping tool 1 is fully opened, the distal end member 2 is It rotates clockwise around the center line CL.
  • FIGS. 8A to 8C to 13A to 13C shows an example in which the guide portion 3 has a linear shape.
  • the remote operation type actuator of the present invention includes the posture operation member 31. 2 is applicable, and even if the guide portion 3 is curved, the posture changing operation of the tip member 2 can be performed reliably, so that the guide portion 3 is in a curved shape in the initial state as shown in FIG. Also good. Alternatively, only a part of the guide portion 3 may be curved.
  • the guide portion 3 is curved, when the remote control type actuator is used as a surgical instrument for grasping an endoscopic surgical operation, a surgical instrument insertion hole opened on the patient's body surface, a treatment location, Sites other than the treatment site located between the two can be avoided. That is, when the guide part 3 is curved, the treatment range for one hole may be wider than when the guide part 3 is straight. Accordingly, the number of surgical instrument insertion holes can be minimized, and the burden on the patient can be reduced.
  • the outer pipe 25, the guide pipe 30, and the reinforcing shaft 34 need to have a curved shape.
  • the rotating shaft 22 is preferably made of a material that is easily deformed, and for example, a shape memory alloy is suitable.
  • the grip drive source 41 of the grip drive mechanism 4b and the posture change drive source 42 of the posture change drive mechanism 4c are provided in the drive unit housing 4a.
  • the gripping drive source 41 and the posture changing drive source 42 are provided in a drive source housing 60 different from the drive unit housing 4a.
  • rotation of the output shaft 41a of the gripping drive source 41 provided in the drive source housing 60 is rotated by an inner wire 64 (FIG. 17) of the gripping cable 62 that is a flexible cable. It transmits to the base end of the rotating shaft 22 in the drive part housing 4a.
  • the gripping cable 62 has a structure shown in FIG. 17, for example. That is, a flexible inner wire 64 is rotatably supported by a plurality of rolling bearings 66 at the center of the flexible outer tube 63. Both ends of the inner wire 64 are connected to the output shaft 41 a of the gripping drive source 41 and the base end of the rotary shaft 22, respectively.
  • spring elements 67A and 67B for generating a preload on the rolling bearings 66 are provided.
  • the spring elements 67A and 67B are, for example, compression coil springs.
  • the inner wire 64 can be rotated at a high speed by applying a preload to the rolling bearing 66 by the spring elements 67A and 67B.
  • a commercially available flexible shaft may be used.
  • the posture changing drive mechanism 71 allows the operation of the posture changing drive source 42 provided in the drive source housing 60 to move inside the drive unit housing 4a via the posture changing cable 72, which is a flexible cable. Is transmitted to the drive mechanism 78 of the motor.
  • the drive mechanism unit 78 corresponds to the posture change drive mechanism 4c of the above embodiment except the posture change drive source 42, and instead of the output rod 42a of the posture change drive source 42 in the posture change drive mechanism 4c.
  • an advancing / retreating member 75 is provided that advances and retreats with respect to the drive unit housing 4a in a state where the tip is in contact with the lever 43b.
  • the advance / retreat member 75 is moved forward and backward with respect to the drive unit housing 4a by converting a rotational motion into a straight motion by a screw mechanism 75a such as a ball screw.
  • the posture changing drive source 42 is a rotary actuator, and the rotation of the posture changing drive source 42 is transmitted to the advance / retreat member 75 by the inner wire 74 (FIG. 18) of the posture changing cable 72.
  • the posture changing cable 72 has the same structure as the gripping cable 62, for example, the structure shown in FIG. That is, a flexible inner wire 74 is rotatably supported by a plurality of rolling bearings 76 at the center of the flexible outer tube 73. Both ends of the inner wire 74 are connected to the output shaft 42a and the advance / retreat member 75 of the attitude changing drive source 42, respectively. Between the rolling bearings 76, spring elements 77A and 77B for generating a preload on the rolling bearings 76 are provided.
  • the spring elements 77A and 77B are, for example, compression coil springs.
  • the inner wire 74 can be rotated at a high speed by applying a preload to the rolling bearing 76 by the spring elements 77A and 77B.
  • a commercially available flexible shaft may be used.
  • the controller 5 that controls the gripping drive source 41 and the posture changing drive source 42 is connected to the drive source housing 60.
  • the tip member 2 and the guide part 3 have the same configuration as any one of the above embodiments.
  • the drive unit housing 4a can be reduced in size by providing the gripping drive source 41 and the posture changing drive source 42 outside the drive unit housing 4a. Therefore, it is possible to improve the handleability when operating the remote operation type actuator with the drive unit housing 4a.
  • the medical remote control actuator has been described above, but the present invention can be applied to remote control actuators for other purposes.
  • the present invention can be applied to a remotely operated actuator used for assembling precision machines performed in a special atmosphere.
  • Gripping cable (flexible cable) 72 Cable for posture change (flexible cable) 80A, 80B, 80C ... gripping means 81 ... gripping piece 81c ... base (rack) 81e ... Base (worm wheel) 82 ... gripping piece guide member 83 ... projection 84 ... spiral groove 85 ... stopper on the inner diameter side (width suppressing means) 86: Stopper on the outer diameter side (width suppression means) F1, F2 ... Guide surface

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Abstract

　細長形状のガイド部の先端に設けられた把持具の姿勢を遠隔操作で変更することができ、その遠隔操作機構は比較的簡単な構成であり、かつガイド部の形状を問わない遠隔操作型アクチュエータを提供する。細長形状のガイド部(3)と、その先端に姿勢変更自在に取付けられた先端部材(2)と、先端部材(2)に設けられた開閉式の把持具(1)と、先端部材(2)に回転自在に設けられた回転部材(13)と、回転部材(13)の回転動作を把持具(1)の開閉動作に変換する回転・開閉変換機構(14)とを備える。ガイド部(3)は、回転部材(13)に回転を伝達する回転軸(22)と、両端に貫通したガイド孔(30a)とを内部に有する。先端が先端部材(2)に接して進退動作することにより先端部材(2)を姿勢変更させる姿勢操作部材(31)をガイド孔(30a)内に進退自在に挿通する。

Description

遠隔操作型アクチュエータ 関連出願
　本出願は、２００９年９月１８日出願の特願２００９－２１６５９３の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、医療用等の用途で用いられ、開閉式把持具の開閉操作および姿勢変更を遠隔操作で行える遠隔操作型アクチュエータに関する。
　内視鏡下外科手術では、患者の体表に複数個の小さな穴を開け、これらの穴に取付けた筒状のトラカールに内視鏡、手術器具等を挿通して処置を行う。この内視鏡下外科手術に使用される手術器具の一つに、細長い筒状のガイド部の先端に鋏状の開閉式把持具を設けた把持用手術器具がある。把持用手術器具は、把持具によって血管、神経、患部組織等を把持するものであり、把持具の開閉等を手元で遠隔操作できるようになっている（例えば特許文献１、２）。特許文献１のものは、手動により、把持具の開閉動作の他、把持具の２軸方向の姿勢変更動作、および中心軸回りの回転動作を行える。特許文献２のものは、モータ等を動力源として、把持具の開閉動作の他、把持具の２軸方向の姿勢変更動作を行える。
特開２００４－１５４１６４号公報 特開２００５－１６９０１１号公報
　上記従来の把持用手術器具は、ガイド部に対して把持具を屈曲させることはできるが、ガイド部自体は真っ直ぐなものに限られていた。それは、ガイド部の内部に把持具の各種操作のためのシャフトやリンクが挿通されているため、構造的にガイド部を真っ直ぐに保つ必要があったからである。
　しかし、体表に開けられる穴の数を最小限に抑えるためには、ガイド部が真っ直ぐではなく、湾曲している方が良い場合がある。ガイド部が真っ直ぐであると、穴から離れた箇所を処置するときに、ガイド部が処置箇所以外の部位に接触する可能性があるが、ガイド部が湾曲していれば、処置箇所以外の部位との接触を回避することができる。つまり、ガイド部が湾曲している方が、真っ直ぐであるよりも、一つの穴に対する処置範囲を広くとることができる。
　この発明は、細長形状のガイド部の先端に設けられた把持具の姿勢を遠隔操作で変更することができ、その遠隔操作機構が比較的簡単な構成であり、かつガイド部の形状を問わない遠隔操作型アクチュエータを提供することである。
　この発明にかかる遠隔操作型アクチュエータは、細長形状のガイド部と、このガイド部の先端に先端部材連結部を介して姿勢変更自在に取付けられた先端部材と、この先端部材に設けられた開閉式の把持具と、前記先端部材に回転自在に設けられた回転部材と、前記回転部材の回転動作を前記把持具の開閉動作に変換する回転・開閉変換機構と、前記回転部材に回転力を与える把持用駆動源と、前記先端部材の姿勢を操作する姿勢変更用駆動源とを備える。前記ガイド部は、前記把持用駆動源の回転を前記回転部材に伝達する回転軸と、両端に貫通したガイド孔とを内部に有し、先端が前記先端部材に接して進退動作することにより前記先端部材を姿勢変更させる姿勢操作部材を前記ガイド孔内に進退自在に挿通し、この姿勢操作部材を前記姿勢変更用駆動源で進退動作させる。姿勢操作部材として、可撓性を有する材料を用いることができる。
　この構成によれば、把持用駆動源により回転軸を介して回転部材を回転させると、この回転部材の回転が回転・開閉変換機構により把持具の開閉動作に変換されて、把持具が開閉する。開閉する把持具で、被把持物の把持および解放が行われる。また、姿勢変更用駆動源により姿勢操作部材を進退させると、この姿勢操作部材の先端が先端部材に対し作用することにより、ガイド部の先端に先端部材連結部を介して姿勢変更自在に取付けられた先端部材が姿勢変更する。姿勢操作部材はガイド孔に挿通されているため、姿勢操作部材が長手方向と交差する方向に位置ずれすることがなく、常に先端部材に対し適正に作用することができ、先端部材の姿勢変更動作が正確に行われる。姿勢操作部材が可撓性を有する場合は、ガイド部が湾曲した形状でも姿勢変更動作が確実に行われる。把持用駆動源および姿勢変更用駆動源は、先端部材から離れた位置に設けられており、上記把持具の開閉および先端部材の姿勢変更は遠隔操作で行われる。
　この発明において、前記ガイド部は湾曲した箇所を有していてもよい。姿勢操作部材を可撓性のものとすることで、ガイド部に湾曲した箇所があってもガイド孔内で進退させることが可能になる。
　この発明において、前記把持用駆動源および前記姿勢変更用駆動源の両方またはいずれか一方を、前記ガイド部の基端が結合された駆動部ハウジング内に設けてもよい。把持用駆動源および姿勢変更用駆動源の両方またはいずれか一方を駆動部ハウジング内に設ければ、駆動部ハウジングの外部に設けられる部品点数を減らして、遠隔操作型アクチュエータ全体の構成を簡略にできる。
　また、前記把持用駆動源および前記姿勢変更用駆動源を、前記ガイド部の基端が結合された駆動部ハウジング外に設けてもよい。把持用駆動源および姿勢変更用駆動源を駆動部ハウジング外に設ければ、駆動部ハウジングを小型化できる。そのため、駆動部ハウジングを持って遠隔操作型アクチュエータを操作する際の取扱性を向上させられる。
　前記把持用駆動源および前記姿勢変更用駆動源の両方またはいずれか一方を、前記ガイド部の基端が結合された駆動部ハウジング外に設ける場合、前記把持用駆動源および前記姿勢変更用駆動源のうち前記駆動部ハウジング外に設けた駆動源の駆動力を、前記回転軸または前記姿勢操作部材へ可撓性ケーブルで伝達するのが良い。駆動部ハウジング外に設けた駆動源の駆動力を、回転軸または姿勢操作部材へ可撓性ケーブルで伝達すれば、駆動部ハウジング外に設けた駆動源と駆動部ハウジングとの位置関係についての融通性が高く、遠隔操作型アクチュエータを操作しやすい。
　この発明において、前記先端部材連結部は、前記ガイド部側の案内部と前記先端部材側の被案内部とが、前記回転部材の中心線上に曲率中心が位置する球面状または円筒状の案内面で接する場合、前記回転部材と前記回転軸との連結箇所の中心が前記案内面の曲率中心と同位置であるのが良い。回転部材と回転軸との連結箇所の中心が案内面の曲率中心と同位置であると、先端部材の姿勢変更によって回転軸に対して押し引きする力がかからないので、先端部材が円滑に姿勢変更できる。
　この発明において、前記姿勢変更用駆動源の動作量を検出する動作量検出器を設け、この動作量検出器の検出値から前記先端部材の姿勢を検出する姿勢検出手段を設けるのが良い。この構成によれば、姿勢検出手段の検出結果に基づき適正な先端部材姿勢制御を行うことができる。
　この発明において、前記把持用駆動源が電動アクチュエータである場合には、この電動アクチュエータへの供給電力を計測して前記把持具の把持力を検出する把持力検出手段を設けるのが良い。この構成によれば、把持力検出手段の検出結果に基づき、把持用駆動源の出力を制御することにより、把持具の把持力を適正に保つことができる。
　この発明において、前記ガイド部が、このガイド部の外郭となる外郭パイプを有し、前記ガイド孔を、前記外郭パイプ内に設けられたガイドパイプの内径孔とすることができる。
　この構成であれば、外郭パイプによりガイド部の内部を保護しつつ、ガイド部を中空状にして軽量化を図れる。
　上記構成において、前記外郭パイプ内に前記回転軸を回転自在に支持する複数の転がり軸受を設ける場合、これら複数の転がり軸受の外径面を前記ガイドパイプで支持することができる。ガイドパイプを転がり軸受の支持に利用することで、余分な部材を用いずに転がり軸受の外径面を支持できる。
　前記ガイド部内の前記回転軸を回転自在に支持する前記転がり軸受を設ける場合、前記外郭パイプの内部を通過する冷却液により前記転がり軸受を冷却する冷却手段を設けてもよい。回転部材、回転軸等の回転する部材は、回転摩擦により発熱する。それに伴い、転がり軸受が加熱される。冷却手段を設ければ、転がり軸受や他の発熱箇所を冷却液により冷却することができる。外郭パイプの内部に冷却液を通過させれば、冷却液供給用の管を別に設ける必要がなく、ガイド部を簡素化および小径化できる。さらに、前記冷却液により転がり軸受を潤滑する効果も得られる。冷却液を転がり軸受の潤滑に兼用させれば、転がり軸受に一般的に使用されているグリス等を使用しなくてもよく、しかも別に潤滑装置を設けなくて済む。
　前記冷却液は、水もしくは生理食塩水であるのが望ましい。冷却液が水もしくは生理食塩水であれば、先端部材を生体内に挿入して操作する場合に、仮に冷却液が遠隔操作型アクチュエータの外部に漏れても、生体に与える影響が少ない。
　この発明において、前記把持具は互いに径方向に開閉自在な一対の把持片を有し、前記回転・開閉変換機構は、前記一対の把持片の両方またはいずれか一方を径方向に案内する把持片案内部材と、前記回転部材と一体に回転し、この回転部材の中心線上に中心が位置する渦巻き状の溝が形成された渦巻き溝付き部材と、前記把持片案内部材により径方向に案内された把持片に設けられ、前記渦巻き状の溝に摺動自在に係合する突起とでなる構成とすることができる。前記回転部材と前記渦巻き溝付き部材とは、互いに一体に形成された同一部材であってもよい。
　この構成によれば、回転部材を回転させると、それと一体の渦巻き溝付き部材が回転する。渦巻き溝付き部材の渦巻き状の溝には、把持片案内部材により径方向に案内された把持片の突起が摺動自在に係合している。そのため、渦巻き溝付き部材の回転に伴い、上記把持片の突起が渦巻き状の溝に沿って移動し、渦巻き状の溝における突起が係合している箇所の径が変化する。把持片は把持片案内部材によって径方向以外の移動が拘束されているため、渦巻き溝付き部材の回転により、把持片は径方向に移動する。それにより、一対の把持片の径方向の相対距離が変る。すなわち、一対の把持片が開閉する。
　また、前記把持具は互いに径方向に開閉自在な一対の把持片を有し、前記回転・開閉変換機構は、前記一対の把持片の両方またはいずれか一方を径方向に案内する把持片案内部材と、中心線が前記回転部材と同一で、この回転部材と一体に回転するピニオンと、前記把持片案内部材により径方向に案内された把持片と一体に設けられ、前記ピニオンと噛み合うラックとでなる構成としてもよい。前記回転部材と前記ピニオンとは、互いに一体に形成された同一部材であってもよい。この構成によれば、回転部材を回転させると、それと一体にピニオンが回転する。ピニオンは、把持片案内部材により径方向に案内される把持片と一体に設けたラックに噛み合っている。そのため、ピニオンの回転に伴い、ラックが径方向と平行な方向に移動する。それにより、一対の把持片の径方向の相対距離が変る。すなわち、一対の把持片が開閉する。
　さらに、前記把持具は互いに径方向に開閉自在な一対の把持片を有し、前記回転・開閉変換機構は、前記一対の把持片の両方またはいずれか一方を径方向に回動自在に支持する把持片支持部材と、中心線が前記回転部材と同一で、この回転部材と一体に回転するウォームと、前記把持片支持部材に支持された把持片と一体にこの把持片と回動中心線を一致させて設けられ、前記ウォームと噛み合うウォームホイールとでなる構成としてもよい。前記回転部材と前記ウォームとは、互いに一体に形成された同一部材であってもよい。この構成によれば、回転部材を回転させると、それと一体にウォームが回転する。ウォームは、把持片支持部材により径方向に回動自在に支持された把持片と一体のウォームホイールに噛み合っている。そのため、ウォームの回転に伴い、ウォームホイールが上記把持片の回動中心線の回りに回動することで、ウォームホイールと一体の把持片も回動する。それにより、一対の把持片の径方向の相対距離が変る。すなわち、一対の把持片が開閉する。
　この発明において、前記回転・開閉変換機構に、前記一対の把持片の開閉幅を機械的に抑制する幅抑制手段を設けるのが望ましい。一対の把持片の開閉幅を機械的に抑制する幅抑制手段を設けることで、故障等により把持具が規定動作範囲以上に開閉することを防げる。それにより、把持具で患者に損傷を与えることを無くすことができ、安全性が高まる。
　この発明において、前記先端部材が、前記ガイド部の先端に前記回転軸の中心線回りに回動自在に取付けられ、かつ前記ガイド部の先端との間に生じる接触部位での回転抵抗力により前記回転軸の中心線回りの回転が規制されている場合、前記回転軸の回転によって前記回転部材が受ける回転力が、前記回転抵抗力により回転を阻止する力を超えるように前記把持用駆動源により前記回転軸を回転させることにより、前記把持用駆動源によって前記先端部材を回転させることが可能になる。
　先端部材がガイド部の先端との間に生じる接触部位での回転抵抗力とは、先端部材連結部の摩擦抵抗や姿勢操作部材と先端部材との摩擦抵抗のことである。通常では、回転部材の回転動作は回転・開閉変換機構により把持具の開閉動作に変換させられるが、回転・開閉変換機構が機能停止状態で回転部材を回転させると、回転部材の回転力が先端部材全体に伝達され、その回転力が上記回転抵抗力を超えた時点で先端部材が回転部材の中心線回りに回転する。回転・開閉変換機構の機能停止状態は、例えば、回転・開閉変換機構に、一対の把持片の開閉幅を機械的に抑制する幅抑制手段が設けられている場合であれば、幅抑制手段により一対の把持片の開閉幅を機械的に抑制した状態にすることにより実現できる。この場合、既存の部材だけで、先端部材を回転部材の中心線回りに遠隔操作で回転させることが可能になる。
　この発明の遠隔操作型アクチュエータは、上記の作用・効果を有するため、例えば内視鏡下手術で使用する手術器具に好適である。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の第１実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータの概略構成を示す図である。 この発明の第２実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータの概略構成を示す図である。 （Ａ）は図１に示す遠隔操作型アクチュエータの先端部材およびガイド部の破断側面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はそのIIIＣ－IIIＣ断面図である。 （Ａ）は同遠隔操作型アクチュエータの把持片の側面図、（Ｂ）はその平面図である。 同遠隔操作型アクチュエータの回転部材の正面図である。 同遠隔操作型アクチュエータの先端部材と回転軸との連結構造を示す図である。 （Ａ）は同遠隔操作型アクチュエータの把持用駆動機構および姿勢変更用駆動機構の破断断面図に制御系を組み合わせて表示した図、（Ｂ）はそのVIIＢ－VIIＢ断面図である。 （Ａ）は把持機構の構成が異なる第３実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータの先端部材およびガイド部の破断側面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はそのVIIIＣ－VIIIＣ断面図である。 （Ａ）はさらに把持機構の構成が異なる第４実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータの先端部材およびガイド部の破断側面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はそのIXＣ－IXＣ断面図である。 図１に示す遠隔操作型アクチュエータに冷却手段を設けた場合の概略構成を示す図である。 （Ａ）はガイド部の内部構造が異なる第５実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータの先端部材およびガイド部の破断側面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はそのXIＣ－XIＣ断面図である。 （Ａ）はさらにガイド部の内部構造が異なる第６実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータの先端部材およびガイド部の破断側面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はそのXIIＣ－XIIＣ断面図である。 （Ａ）はさらにガイド部の内部構造が異なる第７実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータの先端部材およびガイド部の破断側面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）はそのXIIIＣ－XIIIＣ断面図である。 （Ａ）は図１２（Ａ）～（Ｃ）および図１３（Ａ）～（Ｃ）に示す遠隔操作型アクチュエータの把持用駆動機構および姿勢変更用駆動機構の破断側面図、（Ｂ）はそのXIVＢ－XIVＢ断面図である。 この発明の第８実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータの概略構成を示す図である。 同遠隔操作型アクチュエータの把持用駆動機構および姿勢変更用駆動機構の構成を示す図である。 同把持用駆動機構の把持用ケーブルの断面図である。 同姿勢変更用駆動機構の姿勢変更用ケーブルの断面図である。
　図１および図２は、この発明の第１および第２実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータの概略構成を示す図である。これらの図において、各遠隔操作型アクチュエータは、開閉式の把持具１を保持する先端部材２と、この先端部材２が先端に姿勢変更自在に取付けられた細長形状のガイド部３と、このガイド部３の基端が結合された駆動部ハウジング４ａと、この駆動部ハウジング４ａ内の把持用駆動機構４ｂおよび姿勢変更用駆動機構４ｃを制御するコントローラ５とを備える。駆動部ハウジング４ａは、内蔵の把持用駆動機構４ｂおよび姿勢変更用駆動機構４ｃと共に駆動部４を構成する。
　図３（Ａ）～（Ｃ）ないし図６と共に、先端部材２およびガイド部３の内部構造について説明する。図３（Ａ）～（Ｃ）は図１の遠隔操作型アクチュエータについて示すが、図１のようにガイド部３が真っ直ぐな形状である場合も、図２のようにガイド部３が湾曲した形状である場合も、先端部材２およびガイド部３の内部構造は基本的に同じである。
　図３（Ａ）に示すように、先端部材２は、略円筒状のハウジング１１を有し、このハウジング１１の内部に、転がり軸受１２により回転部材１３が回転自在に支持されている。そして、回転部材１３の先端側に、回転・開閉変換機構１４を介して把持具１が設けられている。把持具１と回転・開閉変換機構１４とで把持手段８０Ａを構成する。
　把持具１は、互いに径方向に開閉自在な一対の把持片８１を有する。各把持片８１は、ハウジング１１の先端部の内周に設けた把持片案内部材８２の案内溝８２ａに沿って、径方向に進退自在に案内されている。把持片案内部材８２は、先端部材２のハウジング１１に対して、例えば圧入または溶接により固定されている。図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、把持片８１は、本体部８１ａの基端に前記案内溝８２ａの方向と交差する方向の両側に張り出す張出部８１ｂが設けられ、この張出部８１ｂが把持片案内部材８２の裏面に係合することで、把持片８１が先端側へ抜けないように支持されている。
　回転・開閉変換機構１４は、前記把持片案内部材８２と、渦巻き溝付き部材としての前記回転部材１３と、把持片８１の基端面に設けた突起８３とでなる。図５に示すように、回転部材１３の先端面には、突起８３を案内するカム溝として、この回転部材１３の中心線ＣＬ上に中心が位置する渦巻き状の溝８４が形成されており、この渦巻き状の溝８４に各把持片８１の突起８３が摺動自在に係合している。この例の渦巻き状の溝８４は、先端側から見て左巻きである。なお、図５では、視覚的に分かりやすいように、渦巻き状の溝８４である部分は白地のままとし、渦巻き状の溝８４以外の部分は格子状のハッチングを付けてある。渦巻き状の溝８４が形成された渦巻き溝付き部材（図示せず）を、回転部材１３と別体で設けてもよい。その場合、渦巻き溝付き部材は、回転部材１３と一体に回転するものとする。
　把持用駆動機構４ｂにより回転部材１３を回転させると、把持片８１の突起８３が渦巻き状の溝８４に沿って移動し、渦巻き状の溝８４における突起８３が係合している箇所の径が変化する。把持片８１は把持片案内部材８２によって径方向以外の移動が拘束されているため、回転部材１３の回転により、把持片８１は径方向に移動する。それにより、一対の把持片８１の径方向の相対距離が変る。すなわち、一対の把持片８１が開閉する。この例の場合、先端側から見て回転部材１３を右回りに回転させると一対の把持片８１が開き、左回りに回転させると一対の把持片８１が閉じる。
　渦巻き状の溝８４の内径端の近傍および外径端の近傍に、突起８３の移動範囲を規制する内径側ストッパ８５、外径側ストッパ８６がそれぞれ設けられている。内径側ストッパ８５および外径側ストッパ８６は、例えば渦巻き状の溝８４の底部から先端側に突出させたピンとされる。あるいは、渦巻き状の溝８４の溝深さを浅くすることで、突起８３の移動を規制してもよい。
　内径側ストッパ８５および外径側ストッパ８６を設けることにより、これらストッパ８５，８６よりも内径側および外径側へ突起８３が移動することが規制される。それにより、一対の把持片８１の開閉幅が抑制される。すなわち、内径側ストッパ８５および外径側ストッパ８６は、一対の把持片８１の開閉幅を機械的に抑制する幅抑制手段としての役割をする。
　この把持手段８０Ａは、一対の把持片８１が共に径方向に移動することで把持具１を開閉させるが、いずれか一方の把持片８１だけが径方向に移動させることで把持具１を開閉させる構成としてもよい。
　先端部材２は、先端部材連結部１５を介してガイド部３の先端に取付けられる。先端部材連結部１５は、先端部材２を姿勢変更自在に支持する手段であり、球面軸受からなる。具体的には、先端部材連結部１５は、ハウジング１１の基端の内径縮径部からなる被案内部１１ａと、ガイド部３の先端に固定された抜け止め部材２１の鍔状部からなる案内部２１ａとで構成される。図３（Ａ）に示すように、両者１１ａ，２１ａの互いに接する各案内面Ｆ１，Ｆ２は、回転部材１３の中心線ＣＬ上に曲率中心Ｏが位置し、基端側ほど径が小さい球面とされている。これにより、ガイド部３に対して先端部材２が抜け止めされるとともに、姿勢変更自在に支持される。この例は、曲率中心Ｏを通るＸ軸回りに先端部材２が姿勢変更する構成であるため、案内面Ｆ１，Ｆ２が、点Ｏを通るＸ軸を中心線とする円筒面であってもよい。
　ガイド部３は、駆動部ハウジング４ａ内の把持用駆動源４１（図７（Ａ））の回転力を前記回転部材１３へ伝達する回転軸２２を有する。この例では、回転軸２２はワイヤとされ、ある程度の弾性変形が可能である。ワイヤの材質としては、例えば金属、樹脂、グラスファイバー等が用いられる。ワイヤは単線であっても、撚り線であってもよい。図６に示すように、回転部材１３と回転軸２２とは、自在継手等の継手２３を介して回転伝達可能に接続されている。継手２３は、回転部材１３の閉塞した基端に設けられた溝１３ａと、回転軸２２の先端に設けられ前記溝１３ａに係合する突起２２ａとで構成される。上記溝１３ａと突起２２ａとの連結箇所の中心は、前記案内面Ｆ１，Ｆ２の曲率中心Ｏと同位置である。
　ガイド部３は、このガイド部３の外郭となる外郭パイプ２５を有し、この外郭パイプ２５の中心に前記回転軸２２が位置する。回転軸２２は、それぞれ軸方向に離れて配置された複数の転がり軸受２６によって回転自在に支持されている。各転がり軸受２６間には、これら転がり軸受２６に予圧を発生させるためのばね要素２７Ａ，２７Ｂが設けられている。ばね要素２７Ａ，２７Ｂは、例えば圧縮コイルばねである。転がり軸受２６の内輪に予圧を発生させる内輪用ばね要素２７Ａと、外輪に予圧を発生させる外輪用ばね要素２７Ｂとがあり、これらが交互に配置されている。前記抜け止め部材２１は、固定ピン２８により外郭パイプ２５のパイプエンド部２５ａに固定され、その先端内周部で転がり軸受２９を介して回転軸２２の先端部を回転自在に支持している。パイプエンド部２５ａは、外郭パイプ２５と別部材とし、溶接等により結合してもよい。
　外郭パイプ２５の内径面と回転軸２２の間には、両端に貫通する１本のガイドパイプ３０が設けられ、このガイドパイプ３０の内径孔であるガイド孔３０ａ内に、姿勢操作部材３１が進退自在に挿通されている。この例では、姿勢操作部材３１は、ワイヤ３１ａと、その両端に設けた柱状ピン３１ｂとでなる。先端部材２側の柱状ピン３１ｂの先端は球面状で、先端部材２のハウジング１１の基端面に当接している。駆動部ハウジング４ａ側の柱状ピン３１ｂの先端も球面状で、後記レバー４３ｂ（図７（Ａ））の側面に当接している。
　上記姿勢操作部材３１が位置する周方向位置に対し１８０度の位相の位置には、先端部材２のハウジング１１の基端面とガイド部３の外郭パイプ２５の先端面との間に、例えば圧縮コイルばねからなる復元用弾性部材３２が設けられている。この復元用弾性部材３２は、先端部材２を所定姿勢側へ付勢する作用をする。
　また、外郭パイプ２５の内径面と回転軸２２の間には、前記ガイドパイプ３０とは別に、このガイドパイプ３０と同一ピッチ円Ｃ上に、複数本の補強シャフト３４が配置されている。これらの補強シャフト３４は、ガイド部３の剛性を確保するためのものである。ガイドパイプ３０と補強シャフト３４の配列間隔は等間隔とされている。ガイドパイプ３０および補強シャフト３４は、外郭パイプ２５の内径面におよび前記転がり軸受２６の外径面に接している。これにより、転がり軸受２６の外径面を支持している。
　図７（Ａ）は、駆動部ハウジング４ａ内の把持用駆動機構４ｂおよび姿勢変更用駆動機構４ｃを示す。把持用駆動機構４ｂは、コントローラ５により制御される把持用駆動源４１を備える。把持用駆動源４１は、例えば電動モータであり、その出力軸４１ａが前記回転軸２２の基端に結合させてある。姿勢変更用駆動機構４ｃは、コントローラ５により制御される姿勢変更用駆動源４２を備える。姿勢変更用駆動源４２は、例えば電動リニアアクチュエータであり、図７（Ａ）の左右方向に移動する出力ロッド４２ａの動きが、増力伝達機構４３を介して前記姿勢操作部材３１に伝達される。
　増力伝達機構４３は、支軸４３ａ回りに回動自在なレバー４３ｂを有し、このレバー４３ｂにおける支軸４３ａからの距離が長い作用点Ｐ１に出力ロッド４２ａの力が作用し、支軸４３ａからの距離が短い力点Ｐ２で姿勢操作部材３１に力を与える構成であり、姿勢変更用駆動源４２の出力が増力して姿勢操作部材３１に伝達される。増力伝達機構４３を設けると、小さな出力のリニアアクチュエータでも姿勢操作部材３１に大きな力を与えることができるので、リニアアクチュエータの小型化が可能になる。前記回転軸２２は、レバー４３ｂに形成された開口４４を貫通させてある。
　把持用駆動機構４ｂには、電動アクチュエータである把持用駆動源４１に供給される電力量を検出する供給電力計４５が設けられている。この供給電力計４５の検出値は、把持力検出手段４６に出力される。把持力検出手段４６は、供給電力計４５の出力により、把持具１の把持力を検出する。把持力検出手段４６は、上記把持力と供給電力計４５の出力信号との関係を演算式またはテーブル等により設定した関係設定手段（図示せず）を有し、入力された出力信号から前記関係設定手段を用いて把持力を検出する。検出された把持力を示す信号は、コントローラ５に送られる。この把持力検出手段４６は、コントローラ５に設けられたものであっても、あるいは外部の制御装置に設けられたものであってもよい。
　また、姿勢変更用駆動機構４ｃには、姿勢変更用駆動源４２の動作量を検出する動作量検出器４７が設けられている。この動作量検出器４７の検出値は、姿勢検出手段４８に出力される。姿勢検出手段４８は、動作量検出器４７の出力により、先端部材２のＸ軸（図３（Ｃ））回りの傾動姿勢を検出する。姿勢検出手段４８は、上記傾動姿勢と動作量検出器４７の出力信号との関係を演算式またはテーブル等により設定した関係設定手段（図示せず）を有し、入力された出力信号から前記関係設定手段を用いて傾動姿勢を検出する。検出された傾動姿勢を示す信号は、コントローラ５に送られる。この姿勢検出手段４８は、コントローラ５に設けられたものであっても、あるいは外部の制御装置に設けられたものであってもよい。
　コントローラ５には、把持具１の開閉指令信号を出力する把持用操作具５ａ（図１、図２）と、先端部材２の姿勢変更指令信号を出力する姿勢変更用操作具５ｂ（図１、図２）とが設けられている。コントローラ５は、電子演算回路（図示せず）と制御プログラム（図示せず）とを内蔵し、前記把持用操作具５ａおよび姿勢変更用操作具５ｂからの指令信号と、前記把持力検出手段４６および姿勢検出手段４８からの検出信号とに基づき、把持用駆動源４１および姿勢変更用駆動源４２を制御する。
　この遠隔操作型アクチュエータの動作を説明する。図１の遠隔操作型アクチュエータの場合を例にとって説明するが、図２の遠隔操作型アクチュエータの場合もほぼ同様である。図１の把持用操作具５ａを操作すると、図７（Ａ）の把持用駆動源４１が回転し、その回転が回転軸２２を介して回転部材１３に伝達される。回転部材１３の回転が、回転・開閉変換機構１４により把持具１の開閉動作に変換されることで、把持具１が開閉する。この動作中、電動アクチュエータである把持用駆動源４１への供給電力を供給電力計４５で計測し、その計測値から把持力検出手段４６が把持具１の把持力を検出する。コントローラ５は、検出された把持力の大きさに基づき、把持用駆動源４１の出力を制御する。例えば、把持力が大きすぎる場合は把持用駆動源４１の出力を低下させ、逆に把持力が小さすぎる場合は把持用駆動源４１の出力を増加させる。これにより、把持具１の把持力を適正に保つことができる。
　また、図１の姿勢変更用操作具５ｂを操作すると、姿勢変更用駆動源４２により姿勢操作部材３１が進退させられて、姿勢操作部材３１の先端が先端部材２に対し作用する。それにより、ガイド部３の先端に先端部材連結部１５を介して姿勢変更自在に取付けられた先端部材２が姿勢変更する。例えば、姿勢変更用駆動源４２により姿勢操作部材３１を先端側へ進出させると、姿勢操作部材３１によって先端部材２のハウジング１１が押されて、先端部材２は図３（Ａ）において先端側が下向きとなる側へ案内面Ｆ１，Ｆ２に沿って姿勢変更する。逆に、姿勢変更用駆動源４２により姿勢操作部材３１を後退させると、復元用弾性部材３２の弾性反発力によって先端部材２のハウジング１１が押し戻され、先端部材２は図３（Ａ）において先端側が上向きとなる側へ案内面Ｆ１，Ｆ２に沿って姿勢変更する。その際、先端部材連結部１５には、姿勢操作部材３１の圧力、復元用弾性部材３２の弾性反発力、および抜け止め部材２１からの反力が作用しており、これらの作用力の釣り合いにより先端部材２の姿勢が決定される。先端部材２の姿勢は、動作量検出器４７の検出値から、姿勢検出手段４８によって検出される。そのため、遠隔操作で先端部材２の姿勢を適正に制御できる。
　姿勢操作部材３１はガイド孔３０ａに挿通されているため、姿勢操作部材３１が長手方向と交差する方向に位置ずれすることがなく、常に先端部材２に対し適正に作用することができ、先端部材２の姿勢変更動作が正確に行われる。姿勢操作部材３１は大半が可撓性のワイヤ３１ａからなるため、図２のようなガイド部３が湾曲した形状でも姿勢変更動作が確実に行われる。さらに、回転部材１３と回転軸２２との連結箇所の中心が案内面Ｆ１，Ｆ２の曲率中心Ｏと同位置であるため、先端部材２の姿勢変更によって回転軸２２に対して押し引きする力がかからず、先端部材２が円滑に姿勢変更できる。
　把持用駆動源４１および姿勢変更用駆動源４２は、先端部材２から離れた位置に設けられており、上記把持具１の開閉および先端部材２の姿勢変更は遠隔操作で行われる。把持用駆動源４１の回転を回転部材１３へ伝達する回転軸２２、および姿勢変更用駆動源４２の進退動作を先端部材２へ伝達する姿勢操作部材３１は、いずれも全体または大半がワイヤ３１ａからなるため、ガイド部３の内部を簡素な構成とすることができる。それにより、ガイド部３の外径を小さくすることが可能になっている。なお、把持用駆動源４１や姿勢変更用駆動源４２を設ける代わりに、把持具１の開閉や先端部材２の姿勢変更を手動により遠隔操作してもよい。
　この遠隔操作型アクチュエータは、例えば内視鏡下外科手術における把持用手術器具として医療用等の用途で使用されるものであり、手術時には、ガイド部３の中間部よりも先が患者の体内に挿入される。このため、上記のように先端部材２の姿勢を遠隔操作で変更できれば、常に把持具１を適正な姿勢に保持した状態に保ことができ、把持具１により血管等の被把持物を精度良く把持することができる。
　細長形状であるガイド部３には、回転軸２２および姿勢操作部材３１を保護状態で設ける必要があるが、外郭パイプ２５の中心部に回転軸２２を設け、外郭パイプ２５と回転軸２２との間に、姿勢操作部材３１を収容したガイドパイプ３０と補強シャフト３４とを円周方向に並べて配置した構成としたことにより、回転軸２２および姿勢操作部材３１を保護し、かつ内部を中空して軽量化を図りつつ剛性を確保できる。また、全体のバランスも良い。
　回転軸２２を支持する転がり軸受２６の外径面を、ガイドパイプ３０と補強シャフト３４とで支持させたため、余分な部材を用いずに転がり軸受２６の外径面を支持できる。また、ばね要素２７Ａ，２７Ｂにより転がり軸受２６に予圧がかけられているため、ワイヤからなる回転軸２２を高速回転させることができる。そのため、把持具１の開閉動作を迅速に行える。ばね要素２７Ａ，２７Ｂは隣合う転がり軸受２６間に設けられているので、ガイド部３の径を大きくせずにばね要素２７Ａ，２７Ｂを設けることができる。
　この実施形態では、把持用駆動源４１および姿勢変更用駆動源４２が共通の駆動部ハウジング４ａ内に設けられている。そのため、遠隔操作型アクチュエータ全体の構成を簡略にできる。把持用駆動源４１および姿勢変更用駆動源４２のいずれか一方だけを駆動部ハウジング４ａ内に設けてもよい。また、後で説明するように、把持用駆動源４１および姿勢変更用駆動源４２を駆動部ハウジング４ａの外に設けてもよい。
　図８（Ａ）～（Ｃ）は、把持手段の構成が異なる第３実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータを示す。この把持手段８０Ｂは、互いに径方向に開閉自在な一対の把持片８１を有する把持具１と、回転部材１３の回転を把持具１の開閉動作に変換する回・開閉変換機構１４とでなる。
　ハウジング１１の先端部の内周には、径方向である一対の把持片８１の並び方向と平行な案内溝８２ａを有する一対の把持片案内部材８２が設けられている。この把持片支持部材８２は、例えば溶接によりハウジング１１に固定される。把持具１の一対の把持片８１は、それぞれ本体部８１ａの基端の一側面から前記並び方向に延びる基部８１ｃが一体に設けられ、各基部８１ｂの外側面に形成されたガイド部８１ｄが、前記一対の把持片案内部材８２の案内溝８２ａにそれぞれ摺動自在に係合している。これにより、一対の把持片８１が径方向に案内されると共に、把持片８１が先端側へ抜けないように支持される。
　回転部材１３は、先端部の外周に歯８８を有するピニオンとして形成されている。また、把持片８１の基部８１ｃは、内側面に上記ピニオンの歯８８と噛み合う歯８９を有するラックとして形成されている。回転・開閉変換機構１４は、前記把持片案内部材１４と、ピニオンとしての回転部材１３と、ラックとしての基部８１ｃとで構成される。外周に歯８８を有するピニオン（図示せず）を、回転部材１３と別体で設けてもよい。その場合、ピニオンは、回転部材１３と一体に回転するものとする。また、内側面に歯８９を有するラック（図示せず）を、把持片８１と別体で設けてもよい。その場合、ラックは、把持片８１と一体に前記並び方向に案内されるものとする。
　把持用駆動機構４ｂにより回転部材１３を回転させると、ピニオンとラックのそれぞれの歯８８，８９の噛み合いにより、把持片８１が並び方向に移動する。それにより、一対の把持片８１の径方向の相対距離が変る。すなわち、一対の把持片８１が開閉する。この例の場合、先端側から見て回転部材１３を右回りに回転させると一対の把持片８１が閉じ、左回りに回転させると一対の把持片８１が開く。なお、いずれか一方の把持片８１だけを径方向に移動させることで把持具１を開閉させる構成としてもよい。
　図９（Ａ）～（Ｃ）は、さらに把持手段の構成が異なる第４実施形態にかかる遠隔操作型アクチュエータを示す。この把持手段８０Ｃは、互いに径方向に開閉自在な一対の把持片８１を有する把持具１と、回転部材１３の回転を把持具１の開閉動作に変換する回転・開閉変換機構１４とでなる。
　把持具１の一対の把持片８１は、その基部８１ｅが、互いに平行な各回動中心軸９０に回動自在に支持されて、先端側が径方向に開閉するようになっている。回動中心軸９０は、ハウジング１１の先端部の内周に設けた一対の把持片支持部材８２間に架け渡して設けてあり、先端部材２の中心線ＣＬに垂直な直線と平行である。把持片支持部材８２は、例えば溶接によりハウジング１１に固定されている。
　回転部材１３は、先端部の外周に歯９１を有するウォームとして形成されている。また、把持片８１の基部８１ｅは、前記回動中心軸９０を中心とする円弧状の外周面に上記歯９１と噛み合う歯９２を有するウォームホイールとして形成されている。回転・開閉変換機構１４は、前記把持片案内部材８２と、ウォームとしての回転部材１３と、ウォームホイールとしての基部８１ｅとで構成される。外周に歯９１を有するウォーム（図示せず）を、回転部材１３と別体で設けてもよい。その場合、ウォームは、回転部材１３と一体に回転するものとする。また、外周面に歯９２を有するウォームホイール（図示せず）を、把持片８１と別体で設けてもよい。その場合、ウォームホイールは、把持片８１と一体に回動するものとする。
　把持用駆動機構４ｂにより、回転部材１３を回転させると、ウォームとウォームホイールのそれぞれの歯９１，９２の噛み合いにより、把持片８１が回動中心軸９０回りに回動する。それにより、一対の把持片８１の径方向の相対距離が変る。すなわち、一対の把持片８１が開閉する。この例の場合、ウォームの歯９１の向きは表示されていないが、例えば先端側から見て回転部材１３を右回りに回転させると一対の把持片８１が閉じ、左回りに回転させると一対の把持片８１が開く。なお、いずれか一方の把持片８１だけを回動させることで把持具１を開閉させる構成としてもよい。
　この遠隔操作型アクチュエータは、ガイド部３が中空状であることを利用して、ガイド部３および先端部材２内の転がり軸受２６，１２（図３（Ａ）等）を冷却する冷却手段５０を図１０のように設けることができる。すなわち、冷却手段５０は、遠隔操作型アクチュエータの外部に設けた冷却液供給装置５１と、この冷却液供給装置５１から供給される冷却液がガイド部３および先端部材２内で循環する冷却液循環管５２とで構成される。冷却液循環管５２は、冷却液供給装置５１からガイド部３までの外部分５２ａと、ガイド部３および先端部材２の内部を通る内部分５２ｂとでなり、内部分５２ｂでは、ガイド部３の外郭パイプ２５（図３（Ａ）等）および先端部材２のハウジング１１（図３（Ａ）等）が冷却液循環管５２になっている。
　このような冷却手段５０を設ければ、冷却液により、発熱箇所である転がり軸受２６，１２を冷却することができる。外郭パイプ２５内に冷却液を通過させるため、冷却循環用の管を別に設ける必要がなく、ガイド部３を簡素化および小径化できる。また、前記冷却液を転がり軸受２６，１２の潤滑に兼用させてもよい。そうすれば、軸受に一般的に使用されているグリス等を使用しなくてもよく、しかも別に潤滑装置を設けなくて済む。
　上記冷却液は、水もしくは生理食塩水であるのが望ましい。冷却液が水もしくは生理食塩水であれば、先端部材２を生体内に挿入して操作する場合に、仮に冷却液が遠隔操作型アクチュエータの外部に漏れても、生体に与える影響が少ないからである。冷却液を水もしくは生理食塩水とする場合、冷却液と接する部品の材質は、耐腐食性に優れたステンレスであるのが望ましい。この遠隔操作型アクチュエータを構成する他の各部品も、ステンレス製であってもよい。
　図１１（Ａ）～（Ｃ）は、先端部材２の姿勢を変更する機構が異なる第５実施形態を示す。把持具１および先端部材２は図３（Ａ）～（Ｃ）、図４（Ａ），（Ｂ）および図５の実施形態と同じ構成である。図１１（Ａ）～（Ｃ）の遠隔操作型アクチュエータは、外郭パイプ２５内の互いに１８０度の位相にある周方向位置に２本のガイドパイプ３０を設け、そのガイドパイプ３０の内径孔であるガイド孔３０ａ内に前記同様の姿勢操作部材３１が進退自在に挿通してある。２本のガイドパイプ３０間には、ガイドパイプ３０と同一ピッチ円Ｃ上に複数本の補強シャフト３４が配置されている。復元用弾性部材３２は設けられていない。案内面Ｆ１，Ｆ２は、曲率中心が点Ｏである球面、または点Ｏを通るＸ軸を中心線とする円筒面である。
　駆動部４（図示せず）には、２つの姿勢操作部材３１をそれぞれ個別に進退操作させる２つの姿勢変更用駆動源４２（図示せず）が設けられており、これら２つの姿勢変更用駆動源４２を互いに逆向きに駆動することで先端部材２の姿勢変更を行う。例えば、図１１（Ａ）における上側の姿勢操作部材３１を先端側へ進出させ、かつ下側の姿勢操作部材３１を後退させると、上側の姿勢操作部材３１によって先端部材２のハウジング１１が押されることにより、先端部材２は図１１（Ａ）において先端側が下向きとなる側へ案内面Ｆ１，Ｆ２に沿って姿勢変更する。逆に、両姿勢操作部材３１を逆に進退させると、下側の姿勢操作部材３１によって先端部材２のハウジング１１が押されることにより、先端部材２は図１１（Ａ）において先端側が上向きとなる側へ案内面Ｆ１，Ｆ２に沿って姿勢変更する。その際、先端部材連結部１５には、上下２つの姿勢操作部材３１の圧力、および抜け止め部材２１からの反力が作用しており、これらの作用力の釣り合いにより先端部材２の姿勢が決定される。この構成では、２つの姿勢操作部材３１で先端部材２のハウジング１１に加圧されるため、１つ姿勢操作部材３１だけで加圧される前記実施形態に比べ、先端部材２の姿勢安定性を高めることができる。
　図１２（Ａ）～（Ｃ）は、先端部材２の姿勢を変更する機構がさらに異なる第６実施形態を示す。把持具１および先端部材２は図３（Ａ）～（Ｃ）、図４（Ａ），（Ｂ）および図５の実施形態と同じ構成である。図１２（Ａ）～（Ｃ）の遠隔操作型アクチュエータは、外郭パイプ２５内の互いに１２０度の位相にある周方向位置に３本のガイドパイプ３０を設け、そのガイドパイプ３０の内径孔であるガイド孔３０ａ内に前記同様の姿勢操作部材３１が進退自在に挿通してある。３本のガイドパイプ３０間には、ガイドパイプ３０と同一ピッチ円Ｃ上に複数本の補強シャフト３４が配置されている。復元用弾性部材３２は設けられていない。案内面Ｆ１，Ｆ２は曲率中心が点Ｏである球面であり、先端部材２は任意方向に傾動可能である。
　駆動部４には、３つの姿勢操作部材３１（３１Ｕ，３１Ｌ，３１Ｒ）をそれぞれ個別に進退操作させる３つの姿勢変更用駆動源４２（４２Ｕ，４２Ｌ，４２Ｒ）（図１４（Ｂ））が設けられており、これら３つの姿勢変更用駆動源４２を互いに連係させて駆動することで先端部材２の姿勢変更を行う。
　例えば、図１２（Ｃ）における上側の１つの姿勢操作部材３１Ｕを先端側へ進出させ、かつ他の２つの姿勢操作部材３１Ｌ，３１Ｒを後退させると、上側の姿勢操作部材３１Ｕによって先端部材２のハウジング１１が押されることにより、先端部材２は図１２（Ａ）において先端側が下向きとなる側へ案内面Ｆ１，Ｆ２に沿って姿勢変更する。このとき、各姿勢操作部材３１の進退量が適正になるよう、各姿勢変更用駆動源４２が制御される。各姿勢操作部材３１を逆に進退させると、左右の姿勢操作部材３１Ｌ，３１Ｒによって先端部材２のハウジング１１が押されることにより、先端部材２は図１２（Ａ）において先端側が上向きとなる側へ案内面Ｆ１，Ｆ２に沿って姿勢変更する。
　また、上側の姿勢操作部材３１Ｕは静止させた状態で、左側の姿勢操作部材３１Ｌを先端側へ進出させ、かつ右側の姿勢操作部材３１Ｒを後退させると、左側の姿勢操作部材３１Ｌによって先端部材２のハウジング１１が押されることにより、先端部材２は右向き、すなわち図１２（Ａ）において紙面の裏側向きとなる側へ案内面Ｆ１，Ｆ２に沿って姿勢変更する。左右の姿勢操作部材３１Ｌ，３１Ｒを逆に進退させると、右の姿勢操作部材３１Ｒによって先端部材２のハウジング１１が押されることにより、先端部材２は左向きとなる側へ案内面Ｆ１，Ｆ２に沿って姿勢変更する。
　このように姿勢操作部材３１を円周方向の３箇所に設けることにより、先端部材２を上下左右の２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の方向に姿勢変更することができる。その際、先端部材連結部１５には、３つの姿勢操作部材３１の圧力、および抜け止め部材２１からの反力が作用しており、これらの作用力の釣り合いにより先端部材２の姿勢が決定される。この構成では、３つの姿勢操作部材３１で先端部材２のハウジング１１に加圧されるため、さらに先端部材２の姿勢安定性を高めることができる。姿勢操作部材３１の数をさらに増やせば、先端部材２の姿勢安定性をより一層高めることができる。
　図１３（Ａ）～（Ｃ）はさらに異なる第７実施形態を示す。この遠隔操作型アクチュエータのガイド部３は、外郭パイプ２５の中空孔２４が、中心部の円形孔部２４ａと、この円形孔部２４ａの外周における互いに１２０度の位相をなす周方向位置から外径側へ凹んだ３つの溝状部２４ｂとでなる。溝状部２４ｂの先端の周壁は、断面半円形である。そして、円形孔部２４ａに回転軸２２と転がり軸受２６とが収容され、各溝状部２４ｂに姿勢操作部材３１（３１Ｕ，３１Ｌ，３１Ｒ）が収容されている。
　外郭パイプ２５を上記断面形状としたことにより、外郭パイプ２５の溝状部２４ｂ以外の箇所の肉厚ｔを厚くなり、外郭パイプ２５の断面２次モーメントが大きくなる。すなわち、ガイド部３の剛性が高まる。それにより、先端部材２の位置決め精度を向上させられるとともに、切削性を向上させられる。また、溝状部２４ｂにガイドパイプ３０を配置したことにより、ガイドパイプ３０の円周方向の位置決めを容易に行え、組立性が良好である。
　図１２（Ｃ）および図１３（Ｃ）のように姿勢操作部材３１が周方向の３箇所に設けられている場合、姿勢変更駆動機構４ｃを例えば図１４（Ｂ）のように構成することができる。すなわち、各姿勢操作部材３１（３１Ｕ，３１Ｌ，３１Ｒ）をそれぞれ個別に進退操作させる３つの姿勢変更用駆動源４２（４２Ｕ，４２Ｌ，４２Ｒ）を左右並列に配置すると共に、各姿勢変更用駆動源４２に対応するレバー４３ｂ（４３ｂＵ，４３ｂＬ，４３ｂＲ）を共通の支軸４３ａ回りに回動自在に設け、各レバー４３ｂにおける支軸４３ａからの距離が長い作用点Ｐ１（Ｐ１Ｕ，Ｐ１Ｌ，Ｐ１Ｒ）に各姿勢変更用駆動源４２の出力ロッド４２ａ（４２ａＵ，４２ａＬ，４２ａＲ）の力が作用し、支軸４３ａからの距離が短い力点Ｐ２（Ｐ２Ｕ，Ｐ２Ｌ，Ｐ２Ｒ）で姿勢操作部材３１に力を与える構成としてある。これにより、各姿勢変更用駆動源４２の出力が増力して対応する姿勢操作部材３１に伝達させることができる。なお、回転軸２２は、上側の姿勢操作部材３１Ｕ用のレバー４３ｂＵに形成された開口４４を貫通させてある。
　図１１（Ａ）～（Ｂ）ないし図１３（Ａ）～（Ｂ）の第５～第７実施形態のように、先端部材連結部１５の案内面Ｆ１，Ｆ２が球面状であるなど、ガイド部３と先端部材２とを回転部材１３の中心線ＣＬ回りに回転自在に連結する構成のものであって、かつ復元用弾性部材３２が設けられていない場合、把持用駆動源４１の動力で先端部材２を回転部材１３の中心線ＣＬ回りに回転させることが可能である。詳しく説明する。先端部材２が姿勢停止状態では、先端部材２とガイド部３の先端との間に、先端部材連結部１５の案内面Ｆ１，Ｆ２間の摩擦抵抗や姿勢操作部材３１と先端部材２との摩擦抵抗が回転抵抗力として作用して、先端部材２が回転部材１３の中心線ＣＬ回りに回転しないように拘束されている。通常では、把持用駆動源４１により回転部材１３を回転させた場合、回転部材１３の回転動作は回転・開閉変換機構１４により把持具１の開閉動作に変換させられる。しかし、回転・開閉変換機構１４が機能停止状態で回転部材１３を回転させると、回転部材１３の回転力が把持片８１を介して先端部材２のハウジング１１に伝達される。そして、ハウジング１１の回転力が上記回転抵抗力を超えた時点で、先端部材２が回転部材１３の中心線ＣＬ回りに回転する。
　図１１（Ａ）～（Ｃ）ないし図１３（Ａ）～（Ｃ）の各実施形態では、回転・開閉変換機構１４が図３（Ａ）～（Ｃ）ないし図５に示す構成と同じであり、一対の把持片８１の開閉幅を機械的に抑制する幅抑制手段として、渦巻き状の溝８４の内径端の近傍および外径端の近傍に、把持片８１の突起８３の移動範囲を規制する内径側ストッパ８５、外径側ストッパ８６がそれぞれ設けられている。この場合、突起８３が内径側ストッパ８５に当接した状態、すなわち把持具１が閉じた状態で、回転部材１３を先端側から見て左回りに回転させると、先端部材２も回転部材１３の中心線ＣＬ回りに左回りに回転する。また、突起８３が外径側ストッパ８６に当接した状態、すなわち把持具１が全開の状態で、回転部材１３を先端側から見て右回りに回転させると、先端部材２も回転部材１３の中心線ＣＬ回りに右回りに回転する。
　図８（Ａ）～（Ｃ）ないし図１３（Ａ）～（Ｃ）の各実施形態はガイド部３が直線形状である例を示すが、この発明の遠隔操作型アクチュエータは、姿勢操作部材３１が可撓性を有する場合も適用可能であり、ガイド部３が湾曲した形状でも先端部材２の姿勢変更動作が確実に行われるので、図２のようにガイド部３を初期状態で湾曲形状としてもよい。あるいは、ガイド部３の一部分のみを湾曲形状としてもよい。ガイド部３が湾曲形状であれば、遠隔操作型アクチュエータが内視鏡下外科手術の把持用手術器具として使用される場合、患者の体表に開けられた手術器具挿入用の穴と処置箇所との間に位置する処置箇所以外の部位を避けることができる。つまり、ガイド部３が湾曲している方が、真っ直ぐであるよりも、一つの穴に対する処置範囲を広くとることができることがある。それにより、手術器具挿入用の穴の数を最小限に抑えることができ、患者の負担を軽減できる。
　ガイド部３を湾曲形状とする場合、外郭パイプ２５、ガイドパイプ３０、および補強シャフト３４を湾曲形状とする必要がある。また、回転軸２２は変形しやすい材質を用いるのが良く、例えば形状記憶合金が適する。
　図１５～図１８は、把持用駆動機構および姿勢変更用駆動機構の構成が異なる第８実施形態を示す。前記各実施形態は、把持用駆動機構４ｂの把持用駆動源４１および姿勢変更用駆動機構４ｃの姿勢変更用駆動源４２が駆動部ハウジング４ａ内に設けられているのに対し、図１５～図１８の実施形態は、把持用駆動源４１および姿勢変更用駆動源４２が駆動部ハウジング４ａとは別の駆動源ハウジング６０に設けられている。
　この実施形態の把持用駆動機構６１は、駆動源ハウジング６０に設けた把持用駆動源４１の出力軸４１ａの回転を、可撓性ケーブルである把持用ケーブル６２のインナワイヤ６４（図１７）により、駆動部ハウジング４ａ内の回転軸２２の基端へ伝達する。把持用ケーブル６２は、例えば図１７に示す構造をしている。すなわち、可撓性のアウタチューブ６３の中心に、可撓性のインナワイヤ６４が、複数の転がり軸受６６によって回転自在に支持されている。そして、インナワイヤ６４の両端が、把持用駆動源４１の出力軸４１ａおよび回転軸２２の基端にそれぞれ繋がれている。各転がり軸受６６間には、これら転がり軸受６６に予圧を発生させるためのばね要素６７Ａ，６７Ｂが設けられている。ばね要素６７Ａ，６７Ｂは、例えば圧縮コイルばねである。転がり軸受６６の内輪に予圧を発生させる内輪用ばね要素６７Ａと、外輪に予圧を発生させる外輪用ばね要素６７Ｂとがあり、これらが交互に配置されている。このように、ばね要素６７Ａ，６７Ｂにより転がり軸受６６に予圧をかけることにより、インナワイヤ６４を高速回転させることができる。市販されているフレキシブルシャフトを使用しても良い。
　また、この実施形態の姿勢変更用駆動機構７１は、駆動源ハウジング６０に設けた姿勢変更用駆動源４２の動作を、可撓性ケーブルである姿勢変更用ケーブル７２を介して駆動部ハウジング４ａ内の駆動機構部７８へ伝達する。駆動機構部７８は、前記実施形態の姿勢変更用駆動機構４ｃから姿勢変更用駆動源４２を除いたものに相当し、姿勢変更用駆動機構４ｃにおける姿勢変更用駆動源４２の出力ロッド４２ａの代わりに、先端がレバー４３ｂに当接した状態で駆動部ハウジング４ａに対して進退する進退部材７５が設けられている。進退部材７５は、例えばボールねじ等のねじ機構７５ａにより回転運動を直進運動に変換させることで、駆動部ハウジング４ａに対して進退させる。その場合、姿勢変更用駆動源４２はロータリアクチュエータであって、この姿勢変更用駆動源４２の回転を、姿勢変更用ケーブル７２のインナワイヤ７４（図１８）により進退部材７５へ伝達する。
　姿勢変更用ケーブル７２は、前記把持用ケーブル６２と同じ構造であり、例えば図１８に示す構造をしている。すなわち、可撓性のアウタチューブ７３の中心に、可撓性のインナワイヤ７４が、複数の転がり軸受７６によって回転自在に支持されている。そして、インナワイヤ７４の両端が、姿勢変更用駆動源４２の出力軸４２ａおよび進退部材７５にそれぞれ繋がれている。各転がり軸受７６間には、これら転がり軸受７６に予圧を発生させるためのばね要素７７Ａ，７７Ｂが設けられている。ばね要素７７Ａ，７７Ｂは、例えば圧縮コイルばねである。転がり軸受７６の内輪に予圧を発生させる内輪用ばね要素７７Ａと、外輪に予圧を発生させる外輪用ばね要素７７Ｂとがあり、これらが交互に配置されている。このように、ばね要素７７Ａ，７７Ｂにより転がり軸受７６に予圧をかけることにより、インナワイヤ７４を高速回転させることができる。市販されているフレキシブルシャフトを使用しても良い。
　図１５に示すように、把持用駆動源４１および姿勢変更用駆動源４２を制御するコントローラ５は、駆動源ハウジング６０に接続されている。先端部材２およびガイド部３は、前記各実施形態のいずれかと同じ構成である。
　この実施形態のように、把持用駆動源４１および姿勢変更用駆動源４２を駆動部ハウジング４ａの外部に設けることにより、駆動部ハウジング４ａを小型化することができる。そのため、駆動部ハウジング４ａを持って遠隔操作型アクチュエータを操作する際の取扱性を向上させることができる。
　以上、医療用の遠隔操作型アクチュエータについて説明したが、この発明はそれ以外の用途の遠隔操作型アクチュエータにも適用できる。例えば、特殊な雰囲気下で行われる精密機械の組立等に用いる遠隔操作型アクチュエータに適用できる。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
１…把持具
２…先端部材
３…ガイド部
４ａ…駆動部ハウジング
５…コントローラ
１１ａ…被案内部
１２，２６…転がり軸受
１３…回転部材（渦巻き溝付き部材、ピニオン、ウォーム）
１４…回転・開閉変換機構
１５…先端部材連結部
２１ａ…案内部
２２…回転軸
２５…外郭パイプ
３０…ガイドパイプ
３０ａ…ガイド孔
３１…姿勢操作部材
４１…把持用駆動源
４２…姿勢変更用駆動源
４５…供給電力計
４６…把持力検出手段
４７…動作量検出器
４８…姿勢検出手段
５０…冷却手段
６２…把持用ケーブル（可撓性ケーブル）
７２…姿勢変更用ケーブル（可撓性ケーブル）
８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ…把持手段
８１…把持片
８１ｃ…基部（ラック）
８１ｅ…基部（ウォームホイール）
８２…把持片案内部材
８３…突起
８４…渦巻き状の溝
８５…内径側のストッパ（幅抑制手段）
８６…外径側のストッパ（幅抑制手段）
Ｆ１，Ｆ２…案内面

Claims (18)

  1. 　細長形状のガイド部と、このガイド部の先端に先端部材連結部を介して姿勢変更自在に取付けられた先端部材と、この先端部材に設けられた開閉式の把持具と、前記先端部材に回転自在に設けられた回転部材と、前記回転部材の回転動作を前記把持具の開閉動作に変換する回転・開閉変換機構と、前記回転部材に回転力を与える把持用駆動源と、前記先端部材の姿勢を操作する姿勢変更用駆動源とを備え、
    　前記ガイド部は、前記把持用駆動源の回転を前記回転部材に伝達する回転軸と、両端に貫通したガイド孔とを内部に有し、先端が前記先端部材に接して進退動作することにより前記先端部材を姿勢変更させる姿勢操作部材を前記ガイド孔内に進退自在に挿通し、この姿勢操作部材を前記姿勢変更用駆動源で進退動作させる遠隔操作型アクチュエータ。
  2. 　請求項１において、前記ガイド部は、湾曲した箇所を有する遠隔操作型アクチュエータ。
  3. 　請求項１において、前記把持用駆動源および前記姿勢変更用駆動源の両方またはいずれか一方を、前記ガイド部の基端が結合された駆動部ハウジング内に設けた遠隔操作型アクチュエータ。
  4. 　請求項１において、前記把持用駆動源および前記姿勢変更用駆動源を、前記ガイド部の基端が結合された駆動部ハウジング外に設けた遠隔操作型アクチュエータ。
  5. 　請求項１において、前記把持用駆動源および前記姿勢変更用駆動源の両方またはいずれか一方を、前記ガイド部の基端が結合された駆動部ハウジング外に設け、前記把持用駆動源および前記姿勢変更用駆動源のうち前記駆動部ハウジング外に設けた駆動源の駆動力を、前記回転軸または前記姿勢操作部材へ可撓性ケーブルで伝達する遠隔操作型アクチュエータ。
  6. 　請求項１において、前記先端部材連結部は、前記ガイド部側の案内部と前記先端部材側の被案内部とが、前記回転部材の中心線上に曲率中心が位置する球面状または円筒状の案内面で接し、前記回転部材と前記回転軸との連結箇所の中心が前記案内面の曲率中心と同位置である遠隔操作型アクチュエータ。
  7. 　請求項１において、前記姿勢変更用駆動源の動作量を検出する動作量検出器を設け、この動作量検出器の検出値から前記先端部材の姿勢を検出する姿勢検出手段を設けた遠隔操作型アクチュエータ。
  8. 　請求項１において、前記把持用駆動源は電動アクチュエータであり、この電動アクチュエータへの供給電力を計測して前記把持具の把持力を検出する把持力検出手段を設けた遠隔操作型アクチュエータ。
  9. 　請求項１において、前記ガイド部が、このガイド部の外郭となる外郭パイプを有し、前記ガイド孔が、前記外郭パイプ内に設けられたガイドパイプの内径孔である遠隔操作型アクチュエータ。
  10. 　請求項９において、前記外郭パイプ内に前記回転軸を回転自在に支持する複数の転がり軸受を設け、これら複数の転がり軸受の外径面を前記ガイドパイプで支持した遠隔操作型アクチュエータ。
  11. 　請求項１０において、前記外郭パイプの内部を通過する冷却液により前記転がり軸受を冷却する冷却手段を設けた遠隔操作型アクチュエータ。
  12. 　請求項１１において、前記冷却液は、水もしくは生理食塩水である遠隔操作型アクチュエータ。
  13. 　請求項１において、前記把持具は互いに径方向に開閉自在な一対の把持片を有し、前記回転・開閉変換機構は、前記一対の把持片の両方またはいずれか一方を径方向に案内する把持片案内部材と、前記回転部材と一体に回転し、この回転部材の中心線上に中心が位置する渦巻き状の溝が形成された渦巻き溝付き部材と、前記把持片案内部材により径方向に案内された把持片に設けられ、前記渦巻き状の溝に摺動自在に係合する突起とでなる遠隔操作型アクチュエータ。
  14. 　請求項１において、前記把持具は互いに径方向に開閉自在な一対の把持片を有し、前記回転・開閉変換機構は、前記一対の把持片の両方またはいずれか一方を径方向に案内する把持片案内部材と、中心線が前記回転部材と同一で、この回転部材と一体に回転するピニオンと、前記把持片案内部材により径方向に案内された把持片と一体に設けられ、前記ピニオンと噛み合うラックとでなる遠隔操作型アクチュエータ。
  15. 　請求項１において、前記把持具は互いに径方向に開閉自在な一対の把持片を有し、前記回転・開閉変換機構は、前記一対の把持片の両方またはいずれか一方を径方向に回動自在に支持する把持片支持部材と、中心線が前記回転部材と同一で、この回転部材と一体に回転するウォームと、前記把持片支持部材に支持された把持片と一体にこの把持片と回動中心線を一致させて設けられ、前記ウォームと噛み合うウォームホイールとでなる遠隔操作型アクチュエータ。
  16. 　請求項１において、前記回転・開閉変換機構に、前記一対の把持片の開閉幅を機械的に抑制する幅抑制手段を設けた遠隔操作型アクチュエータ。
  17. 　請求項１において、前記先端部材は、前記ガイド部の先端に前記回転軸の中心線回りに回動自在に取付けられ、かつ前記ガイド部の先端との間に生じる接触部位での回転抵抗力により前記回転軸の中心線回りの回転が規制され、前記回転軸の回転によって前記回転部材が受ける回転力が、前記回転抵抗力により回転を阻止する力を超えるように前記把持用駆動源により前記回転軸を回転させることにより、前記把持用駆動源によって前記先端部材を回転させることを可能にした遠隔操作型アクチュエータ。
  18. 　請求項１において、内視鏡下手術で使用する医療用の遠隔操作型アクチュエータ。
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