JP2003061968A

JP2003061968A - 体腔内手術用マニピュレータ

Info

Publication number: JP2003061968A
Application number: JP2002176285A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Mizuno; 均水野; Shuichi Takayama; 修一高山; Akio Nakada; 明雄中田; Naoki Uchiyama; 直樹内山; Tatsuya Kubota; 達也久保田; Tatsuya Yamaguchi; 達也山口; Yasuhiro Ueda; 康弘植田; Toshimasa Kawai; 利昌河合; Masahiro Kudo; 正宏工藤; Yutaka Fujisawa; 豊藤澤
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2003-03-04
Also published as: JPH07194610A; JP2003019683A; JP3419869B2; JP3587830B2; JP2003052701A; JP2003061979A; JP2003093403A; JP3683554B2; JP2003127076A; JP2003127085A; JP2003079638A

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、触覚センサを用いることなく、より
生体を傷つけない体腔内手術用マニピュレータを提供す
ることを最も主要な特徴とする。【解決手段】体内に挿入される細長い挿入部８２の先端
部側に湾曲変形可能な第１の湾曲部８３と、第２の湾曲
部８４とが配設され、第２の湾曲部８４を湾曲操作する
アングルワイヤ８７，８８を牽引操作する牽引機構８９
が挿入部８２の基端部に配設され、さらにアングルワイ
ヤ８７，８８の途中にワイヤ牽引時のアングルワイヤ８
７，８８の張力を調整して湾曲部８４のコンプライアン
スをコントロールするコンプライアンス設定部９１を設
けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は体内に挿入される細
長い挿入部の先端部側に湾曲変形可能な湾曲部が配設さ
れた体腔内手術用マニピュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、手術の操作性を高め、機能を拡張
するために、例えばロボティックエンドサージェリー等
のようにロボットに医療器具を装着し、患者の診断・処
置を行うものが考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のものでは体腔
内に挿入される医療器具本体の挿入部、例えば処置具の
先端で組織を把持する把持部に触覚センサを設け、組織
を把持する時に組織の損傷を防止するようにしている。
しかしながら、触覚センサのセンサ自体、または触覚セ
ンサの配線が壊れる等の事態が発生した場合には安全性
を確保できないおそれがある。

【０００４】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、センサが単一故障を起こしても、安全
性を確保できる医療器具を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、体内
に挿入される細長い挿入部の先端部側に湾曲変形可能な
湾曲部が配設され、前記湾曲部を湾曲操作するアングル
ワイヤを牽引操作する牽引機構が前記挿入部の基端部に
配設された体腔内手術用マニピュレータにおいて、前記
アングルワイヤの途中にワイヤ牽引時の前記アングルワ
イヤの張力を調整して前記湾曲部のコンプライアンスを
コントロールするコンプライアンス設定部を設けたこと
を特徴とする体腔内手術用マニピュレータである。

【０００６】そして、本請求項１の発明では、アングル
ワイヤのワイヤ牽引時にはアングルワイヤの途中のコン
プライアンス設定部によってワイヤ牽引時のアングルワ
イヤの張力を調整して湾曲部のコンプライアンスをコン
トロールするようにしたものである。

【０００７】請求項２の発明は、前記挿入部は、前記挿
入部の挿入方向に沿って前記湾曲部が複数並設された多
関節型の前記マニピュレータ本体を有することを特徴と
する請求項１に記載の体腔内手術用マニピュレータであ
る。

【０００８】そして、本請求項２の発明では、挿入部の
挿入方向に沿って湾曲部が複数並設された挿入部の多関
節型のマニピュレータ本体におけるアングルワイヤの途
中のコンプライアンス設定部によってワイヤ牽引時のア
ングルワイヤの張力を調整して湾曲部のコンプライアン
スをコントロールするようにしたものである。

【０００９】請求項３の発明は、前記コンプライアンス
設定部は、シリンダと、このシリンダ内に配設されたピ
ストンとを備え、前記アングルワイヤの途中に前記ピス
トンのピストンロッドが介設されるとともに、前記シリ
ンダ内に前記ピストンの作動力を調整するばね部材が配
設され、かつ前記シリンダ内の液圧を変えることで前記
ワイヤ牽引時のコンプライアンスをコントロールする液
圧調整部を有することを特徴とする請求項１に記載の体
腔内手術用マニピュレータである。

【００１０】そして、本請求項３の発明では、コンプラ
イアンス設定部のシリンダ内のピストンの作動力をばね
部材によって調整するとともに、アングルワイヤのワイ
ヤ牽引時には液圧調整部によってシリンダ内の液圧を変
えることでワイヤ牽引時のアングルワイヤの張力を調整
して湾曲部のコンプライアンスをコントロールするよう
にしたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）乃至図３は医療器具の
一例を示すものである。図２は内視鏡下外科手術用の医
療器具のシステム全体の概略構成を示すものである。図
２中で、１は外部装置の本体である。この外部装置本体
１には支持台２上に光源装置３、カメラコントロールユ
ニット（ＣＣＵ）４、触覚検出制御部５、駆動制御部
６、吸引・気腹部７がそれぞれ配設されている。ここ
で、駆動制御部６には複数の外部操作部８ａ，８ｂ，８
ｃが接続されている。さらに、ＣＣＵ４にはＴＶモニタ
９が接続されている。

【００１２】また、１０は例えば手術室内のベッド１１
に装着される医療器具取付け台である。この取付け台１
０には内視鏡１２、第１の処置具１３、第２の処置具１
４等の各種の医療器具が着脱可能に装着される端子部１
５ａ，１５ｂ，１５ｃが設けられている。

【００１３】また、内視鏡１２には体内に挿入される挿
入部１６と、基端部に連結され、体外に配置される体外
配置部１７とが設けられている。さらに、体外配置部１
７にはケーブル１８の一端部が連結されている。このケ
ーブル１８の他端部はコネクタ１９を介して取付け台１
０のコネクタ受けに着脱可能に連結されている。

【００１４】また、第１の処置具１３には体内に挿入さ
れる挿入部２０と、基端部に連結され、体外に配置され
る体外配置部２１とが設けられており、体外配置部２１
にはケーブル２２の一端部が連結され、このケーブル２
２の他端部はコネクタ２３を介して取付け台１０のコネ
クタ受けに着脱可能に連結されている。

【００１５】さらに、第２の処置具１４も第１の処置具
１３と同様に体内に挿入される挿入部２４と、体外に配
置される体外配置部２５とが設けられ、体外配置部２５
にはケーブル２６の一端部が連結され、このケーブル２
６の他端部はコネクタ２７を介して取付け台１０のコネ
クタ受けに着脱可能に連結される構成になっている。

【００１６】また、取付け台１０の端末部には外部接続
部２８，２９が設けられている。これらの外部接続部２
８，２９には外部装置本体１側の接続ケーブル３０，３
１がそれぞれコネクタ３０ａ，３１ａを介して着脱可能
に接続されている。

【００１７】そして、内視鏡１２、第１の処置具１３、
第２の処置具１４は取付け台１０の内部配線および接続
ケーブル３０，３１を介して外部装置本体１側に接続さ
れており、例えば外部操作部８ａによって内視鏡１２の
動作が制御され、外部操作部８ｂによって第１の処置具
１３の動作が制御され、外部操作部８ｃによって第２の
処置具１４の動作が制御されるようになっている。さら
に、内視鏡１２によって撮影される観察画像はＴＶモニ
タ９に表示されるようになっている。

【００１８】また、図１（Ａ）は第１の処置具１３の挿
入部２０の先端部を示すものである。この挿入部２０に
はシース３２と、このシース３２の先端開口部から外部
に突出可能に収容される把持具３３とが設けられてい
る。この把持具３３の先端部には開閉可能な一対の把持
部材３４ａ，３４ｂが設けられている。

【００１９】ここで、少なくとも一方の把持部材３４ａ
の内面にはロバスト性を有する触覚センサ３５が装着さ
れている。この触覚センサ３５には図１（Ｂ）に示すセ
ンサアレイである分布型センサユニット３６によって形
成されている。このセンサユニット３６内には複数のセ
ンサ３７が略マトリックス状に縦方向および横方向にそ
れぞれ並設されている。

【００２０】また、図３に示すように各センサ３７の奇
数行と偶数行をそれぞれ独立の検出回路３８によって独
立して検出し、その検出値から、１つセンサ出力を出す
信号処理回路３９が設けられている。なお、図３中で、
４０は比較回路、４１は演算回路である。

【００２１】ここで、各センサ３７毎の信号はマトリッ
クス状になった各センサ３７を順次スイッチングして読
み出すことにより、図１（Ｃ）に示す様な時系列で出力
される。

【００２２】そして、信号処理回路３９では例えば、そ
れぞれ隣り合う２つのセンサ３７、例えばＣ₁₁とＣ₂₁が
ほぼ同じ値であれば、加算して平均を計算する。また、
一方が断線して出力が適正値より外れていた場合には他
方の出力をセンサ出力とする。これらの判断は比較回路
４０及び演算回路４１によって行なわれる。

【００２３】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、内視鏡下外科手術時にはＴＶモニタ９に表示され
る内視鏡１２からの観察画像を目視しながら第１の処置
具１３、第２の処置具１４が操作される。そして、第１
の処置具１３の挿入部２０の先端部および第２の処置具
１４の挿入部２４の先端部が患者の体腔内の患部等の目
的部位の近くまで導かれる。ここで、第１の処置具１３
および第２の処置具１４がそれぞれ独立に操作され、患
部に対する適正な処置が行なわれる。

【００２４】また、第１の処置具１３の使用時には外部
操作部８ｂの操作によって把持具３３がシース３２の先
端開口部から外部側に突出され、この把持具３３の先端
部の把持部材３４ａ，３４ｂが開閉操作される。

【００２５】さらに、把持部材３４ａ，３４ｂの閉動作
の途中で、患部等の把持対象組織が把持されると把持部
材３４ａの内面の触覚センサ３５によってその感触がた
だちに検出される。この触覚センサ３５の動作時には信
号処理回路３９によって１つセンサ出力が出される。す
なわち、触覚センサ３５のセンサユニット３６内の各セ
ンサ３７の奇数行と偶数行がそれぞれ独立の検出回路３
８によって独立して検出され、その検出値から、１つセ
ンサ出力が出される。

【００２６】そこで、上記構成のものにあっては触覚セ
ンサ３５のセンサユニット３６内に複数のセンサ３７を
略マトリックス状に縦方向および横方向にそれぞれ並設
し、センサ配線及び検出回路３８をそれぞれ独立に設け
るようにしたので、センサユニット３６内の複数のセン
サ３７の中のどこか１ヶ所が断線、センサ破壊等の故障
を起こしても、確実にセンサ出力が得られる。

【００２７】なお、上記実施の形態では触覚センサ３５
のセンサユニット３６内の２つのセンサセルより、セン
サ出力を得たが、更に多くのセルから１つのセンサ出力
を得る構成にしてもよい。

【００２８】また、図４および図５は図１（Ａ）乃至図
３の医療器具の第１の変形例を示すものである。これ
は、図４に示すようにセンサユニット３６内に複数のセ
ンサ３７をまとめて１つのブロックとしたセンサブロッ
ク５１を複数設け、各センサブロック５１内のセルとな
る各センサ３７の出力を加算して、１つの出力を出す構
成にしたものである。

【００２９】図５はその信号処理回路５２を示すもので
ある。ここで、５３は各センサブロック５１内の各セン
サ３７の出力を加算して、１つの出力を出す加算回路、
５４はこの加算回路５３からの出力信号を検出する検出
回路である。

【００３０】そこで、上記構成のものにあっては各セン
サブロック５１内のセンサ３７の数が多ければ、たと
え、１つのセンサ３７がこわれても、出力への影響は最
小限に抑えられる。

【００３１】また、図６は、図１（Ａ）乃至図３の医療
器具の第２の変形例を示すものである。本変形例は図１
（Ａ）乃至図３の医療器具のシステムにおける第１の処
置具１３のシース３２の外表面に３つのロバスト性を有
する分布型の触覚センサ６１、６２、６３を設けたもの
である。

【００３２】ここで、第１の触覚センサ６１はＴＶモニ
タ９上に写し出されている範囲に配置されている。ま
た、第２の触覚センサ６２は端子部１５ｂより先端側に
配置され、第３の触覚センサ６３は端子部１５ｂより根
元側に配置されている。

【００３３】そこで、上記構成のものにあっては第２の
触覚センサ６２にものが当り、出力が出た場合にはＴＶ
モニタ９上に写し出されていない部分、すなわち観察で
きていない組織または、処置具が第１の処置具１３のシ
ース３２の外表面に当っていることが検出されるので、
外科手術の操作が中止される。

【００３４】また、第３の触覚センサ６３に出力が出た
場合には、第１の処置具１３のシース３２の外表面にお
ける端子部１５ｂより根元側の部分に不潔物が当ったこ
とが考えられることや、他の術者が触ってしまったこと
が考えられる為、やはり操作が中止される。

【００３５】また、図６中で、第２の処置具１４には挿
入部２４の先端側に生体組織を持ち上げる湾曲部６４が
配設されている。そして、この湾曲部６４の先端側には
第４の触覚センサ６５、中間側には第５の触覚センサ６
６、根元側には第６の触覚センサ６７がそれぞれ設けら
れている。

【００３６】そして、第４〜第６の各触覚センサ６５〜
６７からの出力状態にもとづいて生体組織の持ち上げ状
況が判断される。ここで、判断の基準となる第４〜第６
の各触覚センサ６５〜６７からの出力の組合せ状態は次
の表１の通りである。

【００３７】

【表１】

【００３８】ここで、（１）の場合には湾曲部６４で持
ち上げる生体組織が大きくて、持ち上げられていない状
態と判断される。また、（２）の場合には第２の処置具
１４の挿入部２４の先端が持ち上げる生体組織の反対側
まで突出できていない状態と判断される。（３）の場合
には第２の処置具１４の挿入部２４の先端の押込みが不
足状態と判断される。（４）の場合には生体組織の持ち
上げがうまくできている状態と判断される。そして、こ
の判断結果により、第１の処置具１３の動作が制御され
る。

【００３９】なお、これは、第２の処置具１４の挿入部
２４の湾曲部６４で生体組織を持ち上げる場合の例を示
したが、エンドＧＩＡ等に設けて、確実にクリップでき
るかどうかの判断に用いても良い。

【００４０】また、図７は手術システム全体の概略構成
を示すものである。この手術システムには術中生体画像
３次元シミュレーションシステムと、画面表示による器
具入力システムとが設けられており、これらをリンクさ
せ、同一システム内で作動させるようになっている。

【００４１】ここで、術中生体画像３次元シミュレーシ
ョンシステムには術前の生体画像情報を３次元で蓄積
し、モニタ７１に表示する手段と、術中の内視鏡画像、
超音波画像を蓄積する手段と、該術前の３次元情報を基
礎として、術中の画像情報をとり込み、生体の弾性係数
を、演算しながら、術中画像情報で得られた部位の情報
と得られていない部分の情報とを該術前に３次元情報で
修正し、これを蓄積し、表示する手段とが設けられてい
る。

【００４２】また、画面表示による器具入力システムは
内視鏡画像上、又は、術中生体画像３次元シミュレーシ
ョンシステムに於て、どちらか一方の画像上の臓器を把
持又は圧排している鉗子に対し、モニタ７２の画像上
で、別位置に指示すると、鉗子を支えるマニピュレータ
が、自動的に該位置に移動するように臓器を痛めない上
限力量内で、作動する構成になっている。

【００４３】そこで、上記構成のものにあっては術中生
体画像３次元シミュレーションシステムによって術前の
生体画像情報（ＣＴ、ＮＭＲ、ＵＳ断層像）を蓄積し、
術中の対象物からの画像、内視鏡画像を合成して、３次
元のシミュレーション画像を形成し、これをモニタ７１
に表示することができる。

【００４４】そのため、術前のＣＴ、ＮＭＲ、又は超音
波診断情報を得て、これをガイドに、術中の穿刺等に用
いる従来技術のように対象臓器が脳のように比較的動か
ないものであれば有効であるが、腹部臓器など、術中の
操作により、動くものについては、不適となるおそれが
なく、術中の操作により、動くものについても良好な処
置を行なうことができる。

【００４５】また、内視鏡画像上、又は、シミュレーシ
ョン画像で鉗子等で臓器をある位置から別の位置に圧排
したい時、画像上で圧排後の臓器位置を指示すると、自
動的に圧排することができる。そのため、体腔内の一部
を手術している途中で、体腔内の器具の位置や、臓器の
位置を確認する等の必要が生じた際に、現状の内視鏡外
科手術のように内視鏡の位置を変えて、視野を変換する
等の措置が不要となり、内視鏡下の手術の能率化を図る
ことができる。

【００４６】また、図８（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１
の実施の形態を示すものである。図８（Ａ）は体腔内手
術を遠隔操作で行う体腔内手術用マニピュレータである
多関節マニピュレータ８１を示すものである。この多関
節マニピュレータ８１には体内に挿入される挿入部８２
の先端部には先端側に配置された第１の湾曲部８３と、
この第１の湾曲部８３の後端部に連結された第２の湾曲
部８４とが設けられている。

【００４７】さらに、挿入部８２の基端部８５には第１
の湾曲部８３および第２の湾曲部８４の駆動装置８６が
設けられている。なお、第１の湾曲部８３および第２の
湾曲部８４の駆動装置８６は略同一構成であるので、図
８（Ａ）には第２の湾曲部８４の駆動装置８６のみを示
す。

【００４８】この駆動装置８６には第２の湾曲部８４の
一対のアングルワイヤ８７，８８を牽引操作する牽引機
構８９の駆動モータ９０が設けられている。さらに、ア
ングルワイヤ８７，８８の途中にはコンプライアンス設
定部９１がそれぞれ設けられている。

【００４９】図８（Ｂ）はこのコンプライアンス設定部
９１の概略構成を示すものである。このコンプライアン
ス設定部９１にはシリンダ９２と、このシリンダ９２内
に配設されたピストン９３とが設けられている。そし
て、このピストン９３のピストンロッド９４が各アング
ルワイヤ８７，８８の途中に介設されている。

【００５０】さらに、シリンダ９２内にはコイルばね９
５が配設されている。また、シリンダ９２の一端部側外
周面に突設された管路連結部９６には連結管路９７の一
端部が連結されている。この連結管路９７の他端部はポ
ンプ９８に連結されている。

【００５１】そして、ポンプ９８によってコンプライア
ンス設定部９１のシリンダ９２内の液圧を変えることで
ワイヤ８７，８８牽引時のコンプライアンスをコントロ
ールできる。

【００５２】例えば、第２の湾曲部８４の湾曲操作時に
挿入部８２の先端部が体腔壁に接触した場合のようにワ
イヤ８７，８８の牽引時に過度の力を与えたくない場合
には、あらかじめシリンダ９２内の圧を下げ、コイルば
ね９５のばね弾性でワイヤ８７，８８の張力を逃がす。

【００５３】また、逆に、ワイヤ８７，８８の牽引時に
力を与えたい場合は、シリンダ９２内の圧を上げる。な
お、図８（Ｂ）ではピストン９３の左側にのみコイルば
ね９５を配設しているが両側に配設してもよい。

【００５４】そこで、上記構成のものにあってはポンプ
９８によってコンプライアンス設定部９１のシリンダ９
２内の液圧を変えることでワイヤ８７，８８牽引時のコ
ンプライアンスをコントロールできるので、マニピュレ
ータ８１に格別に触覚センサを設けることなく生体への
安全性の向上を図ることができる。

【００５５】また、図９（Ａ），（Ｂ）は上記ワイヤ駆
動式の駆動装置８６を屈曲型マニピュレータ１０１に適
用した例を示すものである。ここで、屈曲型マニピュレ
ータ１０１を患部組織Ｈまでアプローチする時には図９
（Ａ）に示すように各関節用のアングルワイヤ８７，８
８に弾性をもたせ柔軟とする。そして、患部組織Ｈの処
置作業時には図９（Ｂ）に示すように屈曲型マニピュレ
ータ１０１の手元側の関節部分１０１ａの弾性を下げて
硬度を上げ、先端作業用関節１０１ｂは弾性を上げてお
くようにしている。

【００５６】さらに、図１０は図８（Ｂ）とは異なる構
成のコンプライアンス設定部１０２を示すものである。
このコンプライアンス設定部１０２には各アングルワイ
ヤ８７，８８の途中に介設されたＳＭＡコイル１０３の
温度変化により、ばね弾性をコントロールする通電制御
部１０４が設けられている。

【００５７】また、図１１は図１０はとは異なる構成の
コンプライアンス設定部１１１を示すものである。これ
は、各アングルワイヤ８７，８８の途中に大径プーリ１
１２および２つの小径プーリ１１３，１１４を介設し、
小径プーリ１１３，１１４間に配設された大径プーリ１
１２の支軸部にＳＭＡコイル１１５の一端を連結し、こ
のＳＭＡコイル１１５の他端を適宜の固定部に固定した
ものである。この場合もＳＭＡコイル１１５の温度変化
により、ばね弾性をコントロールする通電制御部１１６
が設けられている。

【００５８】また、図１２は図１１のコンプライアンス
設定部１１１の変形例を示すものである。これは、図１
１のＳＭＡコイル１１５をコイルばね１２１によって形
成するとともに、大径プーリ１１２を接離可能に吸着す
る電磁チャック１２２を設けたものである。

【００５９】ここで、電磁チャック１２２のＯＦＦ時に
はプーリ１１２に接続したばね１２１の弾性によりアン
グルワイヤ８７，８８の張力がゆるめられる。また、電
磁チャック１２２のＯＮ時にはプーリ１１２が吸着固定
され、アングルワイヤ８７，８８の張力が直接かかる。

【００６０】また、図１４および図１５は安全機構付き
処置ロボット１３１を示すものである。この処置ロボッ
ト１３１には多関節型マニピュレータ１３２が設けられ
ている。このマニピュレータ１３２には複数のアーム部
１３３がそれぞれ関節部１３４を介して回動可能に連結
されている。

【００６１】この場合、アーム部１３３の関節部１３４
の内部には関節回転用モータ１３５が配置されている。
さらに、各アーム部１３３のモータ１３５はケーブル１
３６を介してコントローラ１３７に接続されている。

【００６２】また、最先端のアーム部１３３の先端部に
は処置具支持部材１３８が配設されている。この処置具
支持部材１３８はアーム部１３３の先端部に固定された
電磁石１３９によって離脱可能に吸着されている。この
電磁石１３９はケーブル１４０を介してコントローラ１
３７に接続されている。

【００６３】さらに、処置具支持部材１３８にはねじ部
材によって処置具１４１が着脱可能に取付けられてい
る。この処置具１４１の駆動装置１４２はケーブル１４
３を介してコントローラ１３７に接続されている。

【００６４】また、処置具１４１はトラカール１４４を
通じて体内へ挿入されている。このトラカール１４４の
基端部には図１５に示すように略箱型の処置具受け部材
１４５が固定されている。この処置具受け部材１４５の
軸心部にはトラカール１４４に連通する処置具１４１の
挿通孔が形成されている。

【００６５】さらに、この処置具受け部材１４５の内部
には内箱１４６が図１５中で上下方向に摺動可能に装着
されている。この場合、処置具受け部材１４５の内底部
には内箱１４６を図１５中で上方向に押圧する状態に付
勢するばね部材１４７が配設されている。なお、内箱１
４６の軸心部には処置具１４１の挿通孔が形成されてい
る。

【００６６】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、マニピュレータ１３２の各アーム部１３３の動作
時にはこのアーム部１３３の動きに連動して処置具支持
部材１３８および処置具１４１が動作する。このとき、
あらかじめコントローラ１３７に設定しておいた値の電
流が電磁石１３９に通電され、処置具支持部材１３８は
所定の吸着力でアーム部１３３の電磁石１３９に吸着さ
れている。

【００６７】そして、処置具１４１が体内へ深く挿入さ
れてゆく場合には、処置具１４１の挿入動作にともない
処置具受け部材１４５の内部の内箱１４６がばね部材１
４７のばね力に抗して処置具受け部材１４５の内底部側
に押し込み操作される。

【００６８】ここで、処置具１４１が生体組織Ｈに接触
した際に、処置具１４１が組織Ｈから受ける反力がしき
い値を超え、処置具支持部材１３８のアーム部１３３に
対するすべり力が上記電磁石１３９の電磁力を上回る場
合には処置具支持部材１３８とアーム部１３３との間が
分離する。このとき、処置具１４１を体内に挿入したこ
とにより縮んでいたばね部材１４７の復元力により、処
置具受け部材１４５の内部の内箱１４６が上方へ押出さ
れる。そのため、処置具１４１も上へ押出されるので、
生体組織Ｈに過大な力がかかることが防止される。

【００６９】そこで、上記構成のものにあっては生体組
織Ｈと処置具１４１との間に働く圧力値が異常に高くな
ると、処置具支持部材１３８とアーム部１３３との間が
分離したのち、ばね部材１４７の復元力により、処置具
受け部材１４５の内部の内箱１４６が上方へ押出され、
処置具１４１も上へ押出されて生体組織から離脱するの
で、術者が誤って、処置具１４１から生体組織Ｈに強い
力を与えるおそれがなく、処置の安全性を高めることが
できる。

【００７０】また、使用後は、ねじ部材を取外すことに
より、処置具支持部材１３８から処置具１４１を簡単に
分離することができるので、処置具１４１のみを消毒・
減菌することができ、処置具１４１の消毒・減菌が容易
となる。

【００７１】また、図１６は図１４の処置ロボットの変
形例を示すものである。これは、処置具支持部材１３８
とアーム部１３３との間を固定状態で接続するととも
に、処置具支持部材１３８における処置具受け部材１４
５の内箱１４６と接触する下面と側面に圧力センサ１５
１を接着し、かつこの圧力センサ１５１のセンサ出力線
をアーム部１３３の内部を通り、定電流回路１５２と接
続し、さらにそのセンサ出力をコントローラ１３７に入
力させるようにしたものである。

【００７２】そこで、上記構成のものにあってはマニピ
ュレータ１３２の動作によって処置具１４１が、生体内
へ深く挿入されていく動作中に、処置具支持部材１３８
の下面と側面の圧力センサ１５１が処置具受け部材１４
５の内部の内箱１４６に接触することにより、上記セン
サ出力がコントローラ１３７へ送られる。

【００７３】ここで、あらかじめ、コントローラ１３７
にセンサ出力の上限値を設定しておくことにより、上記
センサ出力値が上限値を超えるような、強い圧力が、処
置具１４１から生体へ加えられた場合、コントローラ１
３７によって駆動装置１４２の電源がＯＦＦになり、ア
ーム部１３３の動きが止まるので、縮んだばね部材１４
７が自然長に復元する力が内箱１４６に働き、この内箱
１４６が上へ押出されることにより、処置具１４１も上
へ押出され、生体組織Ｈに過大な圧力がかかることを防
止できる。

【００７４】また、処置具１４１から生体組織Ｈへ、水
平方向の過大な圧力が加わる状態も処置具支持部材１３
８の側面の圧力センサ１５１により、検出される。その
ため、この場合も水平方向の過大な圧力が加わる状態が
圧力センサ１５１により、検出された時点で、駆動装置
１４２の電源がＯＦＦになり、アーム部１３３の動きが
止まるので、同様に処置具１４１も上へ押出され、生体
組織Ｈに過大な圧力がかかることを防止できる。したが
って、水平方向に過大な圧力が加わることで起こる生体
組織Ｈの挫滅・穿孔などの危険性も回避できる。

【００７５】また、図１７（Ａ）は糸の張力を検出する
ことで、生体組織へのダメージを防止するようにマニピ
ュレータを制御する手段を有する張力検出機構付き手術
装置１６１の全体の概略構成を示すものである。

【００７６】この手術装置１６１には多関節型マニピュ
レータ１６２が設けられている。このマニピュレータ１
６２には複数のアーム部１６３が設けられている。各ア
ーム部１６３には関節と、その回転機構とが設けられて
いる。

【００７７】また、最先端のアーム部１６３の先端部に
は一対の処置具１６４の基端部が連結されている。各処
置具１６４の先端部には生体組織または医用器具を把持
する開閉可能な把持部１６５が設けられている。この場
合、アーム部１６３の先端部には図示しない処置具回転
機構が設けられているとともに、各処置具１６４の先端
部には図示しない把持部開閉機構が設けられている。さ
らに、マニピュレータ１６２には各アーム部１６３と処
置具１６４の動きを制御するロボット駆動制御装置１６
６が接続されている。

【００７８】また、一方の把持部１６５の内面には先端
部側に糸挿通口１６５ａが形成され、この把持部１６５
の内部には糸挿通口１６５ａに連通させた糸挿通路１６
５ｂが処置具１６４との連結部側に向けて延設されてい
る。この処置具１６４の内部には図１７（Ｂ）に示すよ
うに軸心方向に沿って延出される糸挿通用の空洞１６７
ａが設けられている。この空洞１６７ａの基端部には糸
巻き収納室１６７ｂが形成されている。

【００７９】さらに、処置具１６４の把持部１６５が縫
合針１７６を把持した状態で、把持部１６５の糸挿通口
１６５ａから糸挿通路１６５ｂを通り、処置具１６４の
空洞１６７ａに縫合針１７６から導かれる糸１７７が収
納される。また、糸巻き収納室１６７ｂ内にはこの糸１
７７を巻くための糸巻き１６８が配設されている。

【００８０】この糸巻き１６８は中心の棒１６９と、そ
のまわりの筒１７０とによって構成されている。さら
に、アーム部１６３の先端部には糸巻き収納室１６７ｂ
内に連通する凹陥部１７１が形成されている。

【００８１】この凹陥部１７１の内底部の隔壁１７２外
面にはフック１７３が取り付けられている。そして、こ
のフック１７３と、糸巻き１６８の中心の棒１６９との
間は張り糸１７４によって接続されている。

【００８２】さらに、隔壁１７２の内面には歪みゲージ
１７５が接着されている。このゲージ１７５からのゲー
ジ出力線はアーム部１６３の内部を通って定電流回路１
７９に接続されている。この回路１７９には糸巻きロッ
クスイッチ１７８が接続され、このスイッチ１７８は糸
巻き１６８の中心棒１６９に取り付けられた糸巻きロッ
ク機構１８０と接続されている。

【００８３】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、処置具１６４の把持部１６５が針１７６を把持し
て縫合を始める時、糸巻きロックスイッチ１７８がＯＦ
Ｆになっている。そのため、糸巻き１６８は回転し、糸
１７７が組織中の縫合部位へ到達するまで糸１７７が伸
びてゆく。

【００８４】また、縫い目を締めて、糸を結び、縫合作
業を終える時は糸巻きロックスイッチ１７８をＯＮに
し、糸１７７にテンションをかけることによって縫合が
終了する。

【００８５】ここで、縫合作業の途中に目的以外の組織
などに糸１７７がからまってしまった場合、糸１７７に
テンションをかけると、糸１７７に異常な張力が加わる
ことになる。このとき、糸巻き１６８の中心の棒１６９
が糸１７７に引っ張られるため、この棒１６９に接続さ
れている張り糸１７４によってフック１７３が引っ張ら
れる。そのため、隔壁１７２がたわむので、これに接着
されている歪ゲージ１７５の変形から、定電流回路１７
９によりゲージ出力がとり出される。

【００８６】ここで、あからじめ糸巻きロックスイッチ
１７８にゲージ出力の上限値を設定しておけば、この上
限値を超えるような異常に強い張力が糸１７７に加わ
り、生体組織へのダメージを与える危険性のある時に
は、このスイッチ１７８がＯＦＦとなり、糸巻き１６８
が回転するので、糸１７７はフリーの状態に戻る。

【００８７】そこで、上記構成のものにあっては内部に
糸１７７を収納する空洞１６７ａを有する処置具１６４
を設けたので、糸１７７のからみつきが少なくなる。さ
らに、この糸１７７の張力を歪みゲージ１７５によって
検出するとともに、この検出値からマニピュレータ１６
２の動きを制御するようにしたので、糸１７７の張力に
よる生体組織のダメージ発生の危険性が防止できる。

【００８８】また、図１８（Ａ）は図１７（Ａ）の手術
装置の変形例を示すものである。ここでは、図１８
（Ｂ）に示すように一方の把持部１６５の内面における
基端部側に第２の開口部１８１が形成され、処置具１６
４の内部に形成された空洞１６７ａの先端部がこの第２
の開口部１８１に連通されている。さらに、他方の把持
部１６５の内面には第２の開口部１８１と対応する位置
に刃１８２が突設されている。

【００８９】次に、上記構成の作用について説明する。
血管等の結紮の際、図１８（Ａ）に示すように片方の処
置具１６４の内部の糸巻き１６８でロックされた糸１７
７を、他方の処置具１６４の把持部１６５で把持して、
糸１７７にテンションをかけながら、結紮動作を行う。

【００９０】そして、最後、結紮が終わると、糸１７７
を切る必要があるので、あらかじめロボット駆動制御装
置１６６に歪みゲージ出力値を設定しておき、この値を
超えるような強い張力を糸１７７に加えると、ロボット
駆動制御装置１６６が、把持部１６５を閉じるように作
動し、刃１８２が把持部１６５と一緒に下へ動く。この
とき、糸１７７は強いテンションがかけられているの
で、第２の開口部１８１の上面に位置している。そのた
め、把持部１６５が全閉された状態で刃１８２が第２の
開口部１８１を通って糸１７７に接触するので、糸１７
７が切れる。

【００９１】また、目的外の組織などに糸１７７がから
みつき、糸１７７の張力が異常に強くなった場合には、
図１７（Ａ）の場合と同様に、ゲージ出力を取り出し、
ロボット駆動制御装置１６６に上限値を設定しておけ
ば、上記の機構により、糸１７７が切れ、組織へのダメ
ージを防止できる。

【００９２】したがって、上記構成のものにあっては、
把持部１６５が全閉された状態で刃１８２によって糸１
７７を切ることができるので、糸１７７がからみついた
場合の縫い直しが容易にできる。

【００９３】また、図１９は患者の体位変換を検知する
ことで、生体組織への危険を防止させる機構を有する体
位変換検知手段付き手術装置１９１を示すものである。
この手術装置１９１には複数の関節を備えたマニピュレ
ータ１９２が設けられている。このマニピュレータ１９
２には複数のアーム部１９３が設けられている。このア
ーム部１９３には関節と、その関節の内部に回転用もし
くは処置具把持部の開閉用のモータ１９４とが設けられ
ている。

【００９４】また、最先端のアーム部１９３の先端部に
は処置具１９５の基端部が取付けられている。この処置
具１９５は患者の皮膚に穴をあけてはめ込まれたトラカ
ール１９６の中に挿入されている。このトラカール１９
６の外周壁面には圧電フィルム１９７が一周巻き付けら
れて接着されている。

【００９５】このフィルム１９７は増幅回路１９８を介
して手術装置１９１の制御回路１９９に接続されてい
る。この制御回路１９９にはモータ１９４および駆動装
置２００が接続されている。

【００９６】次に、上記構成の作用について説明する。
まず、手術中、術者が患者の体位を変換させる時には、
初めの一瞬、トラカール１９６に生体の皮膚からの圧力
が加わる。このとき、トラカール１９６の外周壁面の皮
膚と接触する部分の圧電フィルム１９７により上記圧力
が検出されると、図２０に示すようなパルス電圧が発生
する。

【００９７】このパルス電圧は増幅回路１９８により増
幅された状態で、制御回路１９９に送信される。このパ
ルス電圧の入力時には制御回路１９９からモータ１９４
の電源をＯＦＦにする信号がモータ１９４に送られ、ア
ーム部１９３の関節がフリー状態に切換えられる。

【００９８】これにより、患者の体位を変えている最中
ではアーム部１９３は関節がフリー状態で保持され、ト
ラカール１９６の動きと連動して動くので、生体へのダ
メージがない。

【００９９】また、患者が所望の体位に変えられて、体
位の変換動作を終える時には、またトラカール１９６に
患者の皮膚からの圧力が加わるので、このときの圧電フ
ィルム１９７からの出力パルスを上記と同様にして、制
御回路１９９に送信するとモータ１９４の電源をＯＮに
する信号がモータ１９４に送られる。そのため、一旦フ
リーになったアーム部１９３を再度固定することができ
るので、術者は再度所望の位置で手術を行なうことがで
きる。

【０１００】そこで、上記構成のものにあっては患者の
体に挿入されるトラカール１９６に設けられた圧電フィ
ルム１９７で検知された出力を利用して、マニピュレー
タ１９２の状態を制御することができるので、患者の体
位変えながら行う手術が、スピーディーに行なえ、ま
た、生体組織のダメージを防止できる。そのため、患者
の体位を変換しても、トラカールの圧力による生体への
ダメージを防止することができる。

【０１０１】また、図２１は図１９の手術装置１９１の
変形例を示すものである。これは、トラカール１９６の
外周壁面に巻きつけられて接着された圧電フィルム１９
７に増幅回路１９８、ブザースイッチ２０１を介してブ
ザー２００を接続したものである。

【０１０２】そして、この場合には術者が患者の体位を
変換させずに、一定の位置で手術を行っている最中に、
万一患者の体が僅かに動いたり、または、術者が誤って
患者の体に接触したり、マニピュレータ１９２のアーム
部１９３が誤動作をしたとき、圧電フィルム１９７には
患者の皮膚から僅かな圧力が働くので、このフィルム１
９７の電圧出力パルスを増幅回路１９８により増幅し、
ブザースイッチ２０１に送ると、パルスの発生時間だけ
ＯＮになり、ブザー２０２の音が鳴り、術者に警告を促
すことができる。なお、上記パルスの大きさによってこ
のブザー２０２の音量も上下する。

【０１０３】そこで、上記構成のものにあってはブザー
２０２によって発生させた音を聞き取ることにより、患
者の体位が僅かでも変化したことが術者にすぐわかる。
また、その音の大きさにより、急激な変化かどうかを判
別でき、生体組織へのダメージを防止せさる一つの目安
となる。

【０１０４】また、図２２は故障時に生体組織に対する
接触状態を容易に解除することが可能な手術用マニピュ
レータ２１１を示すものである。この手術用マニピュレ
ータ２１１には多関節からなるアーム２１２が設けられ
ている。

【０１０５】このアーム２１２の先端部には処置具駆動
ユニット２１３が取付けられている。この処置具駆動ユ
ニット２１３には体内に挿入される挿入部２１４が連結
されている。この挿入部２１４の先端部には湾曲部２１
５を介して処置部２１６が連結されている。この処置部
２１６には例えば持針器、生体組織を採取する生検鉗
子、あるいは生体組織の把持を行う把持鉗子等がある。

【０１０６】また、駆動ユニット２１３には処置部２１
６および湾曲部２１５を動作させるアクチュエータが内
蔵されている。このアクチュエータの動作は、例えばワ
イヤ、ロッド等の機械的伝達要素２１８により、処置部
２１６および湾曲部２１５に伝達されるが、固定ねじ２
１７をゆるめると、図２３（Ａ）のように挿入部２１４
と一緒に機械的伝達要素２１８も分離される構造となっ
ている。なお、アーム２１２及び処置部２１６はアーム
２１２内に内蔵されたアクチュエータにより駆動され、
その位置、速度がコンピュータにより制御される。

【０１０７】そこで、上記構成のものにあっては、手術
用マニピュレータ２１１に挿入部２１６とアーム２１２
側の処置具駆動ユニット２１３とを機械的に分離する固
定ねじ２１７を設けたので、コンピュータ、アクチュエ
ータの故障あるいは、停電等により、手術中に、マニピ
ュレータ２１１が動作しなくなった場合には、固定ねじ
２１７をゆるめることにより、挿入部２１４を分離し、
図２３（Ｂ）に示すように挿入部２１４を体外へ、取り
出すことが可能である。

【０１０８】この際、処置部２１６及び湾曲部２１５は
アクチュエータから分離されているため、機械的に動作
自由の状態となり、取り出すのに都合の良い、一直線の
形状にすることができる。

【０１０９】また、図２４（Ａ）は図２２の手術用マニ
ピュレータ２１１の変形例を示すものである。これは、
マニピュレータ２１１のアーム２１２の先端部に駆動ユ
ニット取付け部２２１を設け、この駆動ユニット取付け
部２２１に処置具駆動ユニット２１３を着脱可能に連結
したものである。

【０１１０】この場合、駆動ユニット取付け部２２１に
おける駆動ユニット２１３の結合部２２２にはアクチュ
エータの電気信号を接続するコネクタ部２２３と、一対
のねじ挿通孔２２４と、一対の位置決めのピン２２５と
が設けられている。

【０１１１】さらに、処置具駆動ユニット２１３におけ
るアーム２１２との結合部２１３ａにはアーム２１２側
のコネクタ部２２３に着脱可能に連結されるコネクタ部
２２７と、アーム２１２側の位置決めピン２２５が挿入
される一対のピン挿通孔２２６と、一対のねじ穴２２８
とが設けられている。

【０１１２】そして、処置具駆動ユニット２１３の結合
部２１３ａとアーム２１２側の結合部２２２との間の連
結時にはアーム２１２側のコネクタ部２２３と駆動ユニ
ット２１３側のコネクタ部２２７との間が連結されると
ともに、位置決めピン２２５がピン挿通孔２２６に挿入
された状態で、固定ねじ２２９がねじ挿通孔２２４を介
してねじ穴２２８に螺着されるようになっている。

【０１１３】また、駆動ユニット２１３は固定ねじ２２
９を外すと、アーム２１２側から分離されるので、故障
等でマニピュレータ２１１が動作しなくなった場合には
アーム２１２側から駆動ユニット２１３を分離させるこ
とにより、挿入部２１４を体外へ取り出すことが可能で
ある。

【０１１４】また、図２５（Ａ）〜（Ｄ）および図２６
（Ａ），（Ｂ）はマニピュレータ２１１のアーム２１２
の先端部に対し、少なくとも２種類以上の処置ユニット
２３１，２３２を交換可能に連結させたものである。

【０１１５】ここで、処置ユニットは処置の目的に応じ
て図２５（Ｂ）に示す持針器２３１、図２５（Ｃ）に示
す把持鉗子２３２等の形状の異なるものがあるが、結合
部２１３ａが共通なため、アーム２１２に対し、交換可
能となっている。なお、把持鉗子２３２には挿入部２３
３の先端部に開閉可能な把持部２３４が設けられてい
る。

【０１１６】さらに、コネクタ部２２３，２２７にはモ
ータ２４２の駆動制御回路２４３の接続ライン用端子２
４４，２４５と、処置ユニット２３１，２３２の種別の
判別ラインの端子２４６がある。

【０１１７】ここで、処置ユニット２３１，２３２側の
判別端子２４６はＶＣＣと、ＡＤ１〜ｎのどれかと短絡
されており、短絡する組み合わせを処置ユニット２３
１，２３２の種別ごとに割り当てられている。また、マ
ニピュレータ２１１の制御部２４１には短絡された判別
ラインを検出するフォトカプラ２４７などからなる検出
回路２４８が設けられている。

【０１１８】このため、処置ユニット２３１または２３
２のコネクタ部２２７をマニピュレータ２１１側のコネ
クタ部２２３に接続すると、処置ユニット２３１または
２３２の種別が認識できる。

【０１１９】そこで、上記構成のものにあっては処置ユ
ニット２３１，２３２の種別を認識することができるの
で、各処置ユニット２３１，２３２の関節数、長さ、関
節のストローク、最大速度、駆動機構の速比等の制御に
要する情報を予めマニピュレータ制御装置２４１内で記
憶されたデータの中から選び出すことが可能となる。そ
のため、手術を１台のマニピュレータ２１１によって行
う場合に、処置の内容に応じてマニピュレータ２１１の
先端の処置ユニット２３１，２３２を適宜交換できるの
で、複数の処置を１台で行うことができる。

【０１２０】また、図２７は医療用ロボットマニピュレ
ータ２５１を示すものである。このマニピュレータ２５
１には電気駆動要素が内蔵され、患者体腔内で観察・処
置を行う為のエンドエフェクタ２５２が着脱可能に取付
けられている。このエンドエフェクタ２５２には患者体
腔内に挿入される挿入部２５４が設けられており、この
挿入部２５４の先端部には湾曲部２５５が設けられてい
る。そして、このエンドエフェクタ２５２の内部には図
２９に示す駆動要素としてのサーボモータ２５３が内蔵
されており、このサーボモータ２５３を駆動する事によ
って図２７中に点線で示す様に先端の湾曲部２５５が湾
曲する様になっている。

【０１２１】また、マニピュレータ２５１には空間的
に、エンドエフェクタ２５２を所望の位置に位置決めす
る為のアーム２５６が設けられている。このアーム２５
６の先端部には図２８に示すようにエンドエフェクタ２
５２の取付け台２５６ａが設けられている。そして、ア
ーム２５６の取付け台２５６ａにエンドエフェクタ２５
２が取り外し可能に取付けられている。

【０１２２】このアーム２５６には各関節に図示しない
駆動用のサーボモータが内蔵されている。これらのサー
ボモータはエンドエフェクタ２５２、アーム２５６の駆
動用モータを制御する為の制御装置２５７に接続されて
いる。そして、この制御装置２５７によって、所望のア
ーム２５６の動作、エンドエフェクタ２５２の動作を行
う事ができる。

【０１２３】また、２５８は入力手段であり、操作者の
入力情報を制御装置２５７に伝達し、それによって、先
端エンドエフェクタ２５２、アーム２５６を操作者によ
って所望の動作をさせる事ができる。なお、この入力装
置については、例えば、ジョイスティックや産業用ロボ
ットで利用されているティーチングペンダント等でも構
わない。

【０１２４】また、図２９はエンドエフェクタ２５２と
アーム２５６との間の駆動用電力供給部を示すものであ
る。この場合、アーム２５６のエンドエフェクタ取付け
台２５６ａには駆動用電力供給コイル２５９が配設さ
れ、エンドエフェクタ２５２にはサーボモータ２５３に
接続されたコイル２６０がコイル２５９と対応する位置
に配置されている。

【０１２５】そして、制御装置２５７から出力されるサ
ーボモータ２５３駆動用電力を、アーム２５６からエン
ドエフェクタ２５２に電磁結合によって供給することが
できるようになっている。

【０１２６】ところで、医療用ロボットを使用し、体腔
内観察、処置を行った後、エンドエフェクタ２５２は体
腔内に挿入される事から、減菌・消毒を行わなければな
らない事がある。そこで、上記構成によって、先端エン
ドエフェクタ２５２を取り外し可能になっている為、そ
の部分が減菌可能となる。

【０１２７】しかも、コイル２５９，２６０による電磁
結合でエネルギーを先端エンドエフェクタ２５２内のサ
ーボモータ２５３に供給し、これを駆動する構造になっ
ている為、取り外しの為にエネルギー供給手段としての
導線及びそれを接続するコネクタ等が不要となり、接続
部の減菌時の保護対策を行う必要がなくなる。

【０１２８】また、電磁結合によるエネルギ供給方式で
あるので、絶縁トランスと同様の機能をするため、患者
漏れ電流による電撃の恐れもなくなる。そのため、減菌
対策および電撃対策が可能となり、衛生的にも電気的に
も安全な医療用ロボットが実現できる。

【０１２９】また、図３０はエンドエフェクタ２５２と
アーム２５６との間の駆動用電力供給部の変形例を示す
ものである。これは、アーム２５６のエンドエフェクタ
取付け台２５６ａの内部に一対の電極２６１、２６２を
配設するとともに、エンドエフェクタ２５２の内部にこ
れらの電極２６１、２６２にそれぞれ対向配置させた一
対の電極２６３、２６４を配設したものである。

【０１３０】これによって、そこの部分で、電気的容量
結合が実現され、その部分に交流を流す事によって、エ
ンドエフェクタ２５２の内部のサーボモータ２５３に電
力を供給する事が可能となる。

【０１３１】そこで、上記構成のものにあってもエンド
エフェクタ２５２とアーム２５６との間の接続部の減菌
保護対策を不要として、かつ、人体に流れやすい直流分
の電力をカットする構成になっているため、電撃の恐れ
が少なくなる。これによって、減菌対策および電撃対策
が可能となり、衛生的にも電気的にも安全な医療用ロボ
ットが実現できる。

【０１３２】また、図３１は術中に停電になっても、診
断処置を続行する事を可能にする医療用ロボットマニピ
ュレータ２５６のシステムを示すものである。これは、
制御装置２５７内にバッテリ部２７２を内蔵させ、制御
装置２５７が通常の電源コンセント（以下メイン電源と
する）２７１からの供給電力によって作動している時に
は、機能しないが、ひとたび、メイン電源２７１が供給
されなくなると、バッテリ部２７２が機能する様にした
ものである。

【０１３３】また、図３２はメイン電源２７１とバッテ
リ部２７２との接続回路を示すものである。ここで、２
７３は電位差検出回路からなる電源検出手段であり、メ
イン電源２７１から電力が供給されているかどうかを検
知する為のものである。また、２７４は電源検出手段２
７３からの検知情報によって予め充電されているバッテ
リ部２７２からの電源によってマニピュレータ２５６を
制御するかを判断する為の制御回路である。さらに、２
７５は制御回路２７４の指令によってメイン電源２７１
とバッテリ部２７２との切り換えを行う為の切り換え手
段である。

【０１３４】上記構成において、術中にメイン電源２７
１からの電源が停電により供給されなくなった時、バッ
テリ部２７２内の電源検出手段２７３から制御回路２７
４に停電である事を知らせる電気信号が出力され、それ
によって制御回路２７４は切り換え手段２７５に切り換
え信号を送り、それによってマニピュレータ制御装置２
５７にバッテリ部２７２からの電源が供給される様にな
る。

【０１３５】また、メイン電源２７１が停電から回復し
た時は、バッテリ部２７２内の電源検出手段２７３から
回復信号が制御回路２７４に出力され、制御回路２７４
から電源切り換え手段２７５がメイン電源２７１に切り
替わる。

【０１３６】これによって、停電が回復したら、すぐに
バッテリ部２７２の駆動を止め、バッテリ部２７２のエ
ネルギを無駄なく利用することができる。そのため、術
中の停電が生じても電力を供給する事が可能となり、手
術を継続的に行う事が可能となる。

【０１３７】また、図３３（Ａ）は術者にとって重要な
視野の自動的な提供およびスコープ保持の省力化が可能
な処置具追従型スコープ２８１を示すものである。ここ
で、２８２は処置具、２８３はこの処置具２８２の先端
部の処置部である。さらに、この処置具２８２には位置
・姿勢検出用の可動コイル２８４が取り付けられてい
る。

【０１３８】また、２８５は垂直多関節型６自由度ロボ
ットである。この垂直多関節型６自由度ロボット２８５
のアームの先端にはスコープ２９２および撮像部２９３
が取り付けられている。

【０１３９】さらに、垂直多関節型６自由度ロボット２
８５のアームには６つの関節２８６〜２９１が設けられ
ている。そして、スコープ２９２の位置及び姿勢は、ロ
ボット２８５の各関節２８６〜２９１の角度から得られ
る。また、処置具２８２の位置・姿勢検出の基準となる
固定発信器２９４はロボット２８５との相対位置関係が
定められた場所に設けられている。

【０１４０】また、図３３（Ｂ）は処置具追従型スコー
プ２８１の処理回路を示すものである。ここで、２９５
は処置具２８２の位置・姿勢検出装置、２９６は先端部
の処置部２８３の位置を算出する先端部位置算出部、２
９７はロボットの各軸の回転角算出部、２９８はモニタ
ドライバーである。この場合、位置・姿勢検出装置２９
５には可動コイル２８４、固定発信器２９４がそれぞれ
接続されている。

【０１４１】次に、上記構成の作用について説明する。
３個のコイルからなる可動コイル２８４と、同じく３個
のコイルからなる固定発信器２９４を用いて、電磁誘導
を用いて固定発信器２９４に対する可動コイル２８４の
相対的な位置および姿勢を求める方法は、特願平３−２
３５０１９号に開示されているように公知である。この
方法を用いて、固定発信器２９４に対する可動コイル２
８４の相対的な位置関係を求められる。

【０１４２】また、可動コイル２８４の処置具２８２へ
の取り付け位置・方向は既知であるから、可動コイル２
８４から処置具２８２の先端の処置部２８３への長さＬ
を用いれば、処置具２８２の先端部の位置が求められ
る。

【０１４３】さらに、ロボット２８５と、固定発信器２
９４の関係も既知であるから、ロボット２８５に対する
処置具２８２の先端の位置および処置具２８２の方向が
求められる。

【０１４４】そのため、スコープ２９２の軸心の延長上
の直線上に処置具２８２の先端部が通るように、ロボッ
ト２８５の各軸の回転角を制御することによってスコー
プ２９２の画像中央に常に処置具２８２の先端を捉える
ことができる。

【０１４５】そこで、上記構成のものにあってはロボッ
ト２８５の各軸の回転角を、処置具２８２の先端とスコ
ープ２９２の先端の距離が一定であるという拘束条件を
付加して決定すると、倍率が常に一定の画像が得られ
る。また、スコープ２９２の軸が指定された空間上の一
点を常に通るような拘束条件を付加することによって、
内視鏡下手術におけるトラカールの使用時にトラカール
部位を余り動かさないようにできる。

【０１４６】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施できることは勿論である。

【０１４７】

【発明の効果】本発明によれば、複数のセンサを備えた
分布型センサユニットを体腔内に挿入される医療器具本
体の挿入部に設け、このセンサユニットから出力される
複数のセンサ出力に基づいて医療器具本体を制御する制
御手段を設けたので、センサが単一故障を起こしても、
安全性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は処置具の把持部を示す斜視図、
（Ｂ）は触覚センサのセンサユニットを示す平面図、
（Ｃ）はセンサユニットからの信号出力を示す図。

【図２】内視鏡下外科手術用の医療器具のシステム全
体の概略構成図。

【図３】信号処理回路を示すブロック図。

【図４】図１（Ａ）乃至図３の医療器具の第１の変形
例を示す触覚センサのセンサユニットの平面図。

【図５】信号処理回路を示すブロック図。

【図６】図１（Ａ）乃至図３の医療器具の第２の変形
例を示すシステム全体の概略構成図。

【図７】術中生体画像３次元シミュレーションシステ
ムを示す概略構成図。

【図８】本発明の第１の実施の形態の体腔内手術用マ
ニピュレータを示すもので、（Ａ）は体腔内手術用マニ
ピュレータ全体の概略構成図、（Ｂ）は多関節マニピュ
レータのコンプライアンス設定部を示す縦断面図。

【図９】屈曲型マニピュレータを示すもので、（Ａ）
は屈曲型マニピュレータを患部組織までアプローチする
状態を示す側面図、（Ｂ）は患部組織の処置作業状態を
示す側面図。

【図１０】コンプライアンス設定部の変形例を示す概
略構成図。

【図１１】コンプライアンス設定部の第２の変形例を
示す概略構成図。

【図１２】コンプライアンス設定部の第３の変形例を
示す概略構成図。

【図１３】コンプライアンス設定部の電磁チャックを
示す概略構成図。

【図１４】安全機構付き処置ロボットの全体の概略構
成を示す斜視図。

【図１５】トラカールの上部構造を示す概略構成図。

【図１６】図１４の処置ロボットの変形例を示す概略
構成図。

【図１７】（Ａ）は張力検出機構付き手術装置の全体
の概略構成図、（Ｂ）は処置具の概略構成図。

【図１８】（Ａ）は図１７（Ａ）の手術装置の変形例
を示す概略構成図、（Ｂ）は処置具の概略構成図。

【図１９】体位変換検知手段付き手術装置を示す概略
構成図。

【図２０】圧電フィルムにより圧力が検出された際に
発生するパルス電圧を示す特性図。

【図２１】図１９の手術装置の変形例を示す概略構成
図。

【図２２】手術用マニピュレータを示す概略構成図。

【図２３】（Ａ）は挿入部と一緒に機械的伝達要素も
分離された状態を示す斜視図、（Ｂ）はアクチュエータ
から分離された処置部２１６及び湾曲部２１５が一直線
の形状に伸ばされた状態を示す斜視図。

【図２４】（Ａ）は図２３の手術用マニピュレータの
変形例を示す概略構成図、（Ｂ）は駆動ユニット側の結
合部を示す平面図。

【図２５】（Ａ）は手術用マニピュレータのアームを
示す斜視図、（Ｂ）は持針器からなる処置ユニットを示
す斜視図、（Ｃ）は把持鉗子からなる処置ユニットを示
す斜視図、（Ｄ）は処置ユニット側の結合部を示す平面
図。

【図２６】（Ａ）は手術用マニピュレータ全体の概略
構成図、（Ｂ）はマニピュレータの制御部の概略構成
図。

【図２７】医療用ロボットマニピュレータ全体の概略
構成図。

【図２８】エンドエフェクタとアームとの連結部を示
す概略構成図。

【図２９】エンドエフェクタとアームとの間の駆動用
電力供給部を示す概略構成図。

【図３０】エンドエフェクタとアームとの間の駆動用
電力供給部の変形例を示す概略構成図。

【図３１】医療用ロボットマニピュレータ全体の概略
構成図。

【図３２】電源検出回路を示す概略構成図。

【図３３】（Ａ）は処置具追従型スコープ全体の概略
構成図、（Ｂ）は処理回路を示す概略構成図。

【符号の説明】

８２挿入部８３第１の湾曲部８４第２の湾曲部８７，８８アングルワイヤ８９牽引機構９１コンプライアンス設定部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年７月１７日（２００２．７．１
７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的は、触覚センサを用いることなく、安全性
を確保でき、より生体を傷つけない体腔内手術用マニピ
ュレータを提供することにある。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１４７】

【発明の効果】本発明によれば、アングルワイヤのワイ
ヤ牽引時にコンプライアンス設定部によってワイヤ牽引
時のアングルワイヤの張力を調整して湾曲部のコンプラ
イアンスをコントロールすることにより、触覚センサを
用いることなく、安全性を確保でき、より生体を傷つけ
ない体腔内手術用マニピュレータを提供することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中田明雄東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者内山直樹東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者久保田達也東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者山口達也東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者植田康弘東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者河合利昌東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者工藤正宏東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者藤澤豊東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者竹端栄東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 4C060 GG08 GG29 GG30 GG32 MM24 4C061 BB01 DD03 GG15 HH26 HH36 HH56 JJ11 WW04 WW13 YY12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体内に挿入される細長い挿入部の先端部
側に湾曲変形可能な湾曲部が配設され、前記湾曲部を湾
曲操作するアングルワイヤを牽引操作する牽引機構が前
記挿入部の基端部に配設された体腔内手術用マニピュレ
ータにおいて、前記アングルワイヤの途中にワイヤ牽引時の前記アング
ルワイヤの張力を調整して前記湾曲部のコンプライアン
スをコントロールするコンプライアンス設定部を設けた
ことを特徴とする体腔内手術用マニピュレータ。
【請求項２】前記挿入部は、前記挿入部の挿入方向に
沿って前記湾曲部が複数並設された多関節型の前記マニ
ピュレータ本体を有することを特徴とする請求項１に記
載の体腔内手術用マニピュレータ。
【請求項３】前記コンプライアンス設定部は、シリン
ダと、このシリンダ内に配設されたピストンとを備え、前記アングルワイヤの途中に前記ピストンのピストンロ
ッドが介設されるとともに、前記シリンダ内に前記ピストンの作動力を調整するばね
部材が配設され、かつ前記シリンダ内の液圧を変えるこ
とで前記ワイヤ牽引時のコンプライアンスをコントロー
ルする液圧調整部を有することを特徴とする請求項１に
記載の体腔内手術用マニピュレータ。