JP2003340752A - 医療用マニピュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 術者の負担を軽減させる操作性の良いマスタ
スレーブ方式で動作する医療用マニピュレータを提供す
る。 【解決手段】 マスタスレーブ方式で動作する医療用マ
ニピュレータであって、複数の自由度で作業を行うスレ
ーブ部（３）と、スレーブ部を操作指令するマスタ部
（２）と、スレーブ部の複数の自由度の中の特定した特
定自由度の動作に対し所定拘束条件に従って拘束及びそ
の解除を指令する拘束指令部（２２）と、拘束指令部の
指令によって特定自由度の拘束が開始されてから拘束が
解除されるまでの間にマスタ部の姿勢とスレーブ部の姿
勢との間に生じる姿勢差を検出する姿勢差検出手段
（６）と、姿勢差検出手段で検出した姿勢差に基づき、
マスタ部の姿勢とスレーブ部の姿勢とが所定の姿勢関係
を有するようにスレーブ部の姿勢を調整する姿勢調整部
（８）と、を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医療用マニピュレ
ータに係り、特にマスタ部とスレーブ部とを有しマスタ
スレーブ方式で動作する医療用マニピュレータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、胆のう摘出手術などの腹腔鏡下手
術においては、患者の腹部に小さな穴をあけ、その部分
にトラカールを取り付け、トラカールを介して内視鏡や
鉗子を挿入し、術者が内視鏡の映像をモニタで見ながら
手術を行っている。このような手術方法は開腹を必要と
しないため患者への負担が少なく術後の回復や退院まで
の日数が大幅に低減される。このように腹腔鏡下手術は
患者への負担が少ないという点で優れ適用分野の拡大が
期待されるものである。しかしその反面、術者にとって
は直接患部が見られない、開閉グリッパしか設けられて
いない操作性に乏しい鉗子を使用し、必ずしも手術に適
したものとはいえず、術者の熟練した技術を要するもの
であった。

【０００３】そこで鉗子先端に姿勢の自由度を与え、複
数の自由度を持つ操作部（マスタ部）を術者が操作し、
複数の自由度を持つ先端の作業部（スレーブ部）が操作
部の動きに合わせて動作するマスタスレーブ方式によっ
て腹腔鏡下手術を行うことが研究され導入されつつあ
る。

【０００４】マスタスレーブ方式の医療用マニピュレー
タのひとつとして、マスタ部とスレーブ部とが離れたと
ころに位置する遠隔操作型がある。スレーブアームを患
者の側に複数配し、患者から離れた所にあるマスタ部を
操作し、医療用マニピュレータ先端の位置と姿勢を制御
するものである。このシステムは複雑で大掛かりなもの
となりコストやメンテナンス性が必ずしもよくない。ま
た患者の側に術者が直接近づいて手術を行うことができ
ず、緊急時の対処ができないため安全性に対し問題があ
る。

【０００５】もうひとつ、マスタスレーブ方式の医療用
マニピュレータ構造として、マスタ部とスレーブ部が一
部の共通軸を持ち簡素なシステムで導入しやすい一体型
の医療用マスタスレーブマニピュレータがある。先に挙
げた遠隔操作型のマニピュレータに対して、この一体型
マニピュレータは術者が患者の側に立ち、直接マニピュ
レータを操作するので、安全性の問題が大幅に軽減す
る。

【０００６】これらマスタスレーブ方式の医療用マニピ
ュレータは、従来の鉗子が操作性の劣る原因が鉗子の先
端部に自由度が少ないことにあると判断し開発されてき
たものである。自由度が増えたことで従来では不可能で
あった方向からも作業を行うことが可能となった。しか
しながら、自由度が多くなったとしてもこれらの自由度
を適切に操作制御できない場合も生じ、必ずしも操作性
が向上したとは言えなかった。操作性が良くないと手術
の正確さや安全性に関して問題が残る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】マスタスレーブ方式に
よって医療用マニピュレータを操作するにあたり、術者
の思い通りにスレーブを操作できない場合が生じること
がある。例えば、術者が意図しない動きをマニピュレー
タの先端部が動作してしまう場合等であり、このような
ことは、術者が作業に不必要なマスタ部の操作軸を無意
識に動作させていた場合に生じる。

【０００８】通常のマスタスレーブ方式では、マスタ部
の座標系とスレーブ部の座標系との間に一定の関係が維
持されており、マスタ部の姿勢とスレーブ部の姿勢との
間には対応する自由度の間で常に一定の関係が一義的に
定められている。これに対し、マスタ部の位置とスレー
ブ部の位置に関しては、マスタ部の位置とは独立にスレ
ーブ部の位置を任意に停止したり移動したりすることが
行われ、スレーブ部の姿勢のみをマスタスレーブ方式に
よって操作することで操作性を向上させることが行われ
てきた。しかしながら、マスタ部とスレーブ部との位置
情報を切り離すという従来のこの方法では、マスタ部と
スレーブ部が離れて位置する遠隔操作型には有効である
が、一体型のマスタスレーブ方式ではマスタ部とスレー
ブ部の位置関係が拘束されているため有効ではない。ま
た、一体型と遠隔操作型の両者において、姿勢軸どうし
の干渉に関する問題は解決されていない。

【０００９】マスタ部とスレーブ部との姿勢を規定する
軸において違った動作比を与え、操作性を向上させよう
とする試みがある。これは操作する手が無理な姿勢とな
らないように、あらかじめマスタ部の動作比に対してス
レーブ部の動作比を大きくしておくもの、また反対に、
マニピュレータに微細な動作を行わせるために、マスタ
部の動作に対しスレーブ部の動作比を小さくしておくも
のとがある。前者においては動作比が大きい軸が不必要
な動作軸である場合にかえって操作性を悪化させてしま
う。後者に対しては、ある範囲内の動作においては相対
的に不必要な動作軸の影響が減少するが、任意の姿勢で
の作業を実現するために必要以上にマスタ部を動作させ
なければならないといった問題を生じる。

【００１０】また、スレーブ部に冗長軸を設けることで
隣接するマニピュレータ同士が干渉しないように制御す
る方法や、スレーブ部の冗長軸を一時的に固定する方法
があるが、これはマニピュレータ全体の姿勢を制御する
ものであって、先端の姿勢に対して行われるものではな
い。

【００１１】こういった問題に対し、スレーブ部の姿勢
の自由度を拘束する方法が提案されている。作業空間に
対して拘束条件を決定し、マスタスレーブ動作中に拘束
指令を与え、予め決めたその拘束条件に従ってスレーブ
を動作させるものである。この方法では、作業対象とマ
スタスレーブマニピュレータがある座標系に固定されて
いる必要があり、その座標系をもとに拘束条件を決定し
ているため、確かに、脳外科手術のように術部を完全に
固定する作業においては有効ではあるが、腹部のように
固定できない術部を作業対象とした場合には有効ではな
い。また、一体型の医療用マニピュレータのようなスレ
ーブ部とマスタ部との位置関係が固定されている器具を
使用し、その器具の動作が術部の座標系に対して任意に
変化する場合、拘束条件を術部に対して設定するのは現
実的ではない。また予め拘束条件を設定するための手続
きに時間がかかり、手術の迅速性が失われるといった問
題があった。さらには、いったん拘束条件を決めた後、
術部が動いてしまったことなどにより、拘束条件の変更
が必要な場合にも同じ問題が生じていた。

【００１２】任意の方向からの作業を実現する可能性を
持ったマスタスレーブ方式の医療用マニピュレータであ
っても、それを操作する術者の手の姿勢が任意の方向を
とるように動作させることは人間工学的に不可能であ
る。特に、一体型の医療用マニピュレータにおいては、
マスタ部のジンバル中心を空間のある位置に固定したま
ま姿勢自由度を操作することは困難であり、スレーブ部
の位置に対し意図しない動きを誘発することとなる。こ
の解決手段として、制御軸ごとに動作レバーやボタンを
割り当てたコントローラで操作する手段がある。この方
法では複数の軸を同時に操作することが困難であり、ま
た、マスタ部とスレーブ部との姿勢関係が著しく異なる
ため、直感的に操作できず操作性が悪いといった問題が
生じていた。

【００１３】そこで、本発明の目的は、上記に述べた従
来技術の有する問題を解消し、マスタスレーブ方式の医
療マニピュレータの操作中に、特定したスレーブ部の特
定自由度を所定拘束条件の下に制御的に拘束とその解除
を行い、スレーブ部の操作可能な自由度数を変化させる
とともに、その間にマスタ部の自由度を拘束せずにお
き、マスタ部とスレーブ部との姿勢関係が一致しない状
況を一時的に作り出すことで、操作性が向上した医療用
マニピュレータを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の医療用マニピュレータは、マスタスレーブ
方式で動作する医療用マニピュレータであって、複数の
自由度で作業を行うスレーブ部と、前記スレーブ部を操
作指令するマスタ部と、前記スレーブ部の前記複数の自
由度の中の特定した特定自由度の動作に対し所定拘束条
件に従って拘束及びその解除を指令する拘束・解除司令
部と、前記拘束・解除司令部の指令によって前記特定自
由度の拘束が開始されてから拘束が解除されるまでの間
に前記マスタ部の姿勢と前記スレーブ部の姿勢との間に
生じる姿勢差を検出する姿勢差検出手段と、前記姿勢差
検出手段で検出した姿勢差に基づき、前記マスタ部の姿
勢と前記スレーブ部の姿勢とが所定の姿勢関係を有する
ように前記スレーブ部の姿勢を調整する姿勢調整部と、
を備えることを特徴とする。

【００１５】また、前記マスタ部と前記スレーブ部とを
一体的に接続する連結部を有し、一体型の医療用マニピ
ュレータであることを特徴とする。

【００１６】また、前記拘束・解除司令部の指令に基づ
いて前記特定自由度が拘束されている時間に渡って、前
記特定自由度に対応する前記マスタ部の自由度の動作は
継続することを特徴とする。

【００１７】また、前記所定拘束条件は、部分的に動作
を可能にする非完全拘束条件であることを特徴とする。

【００１８】また、前記特定自由度と前記所定拘束条件
を表示する拘束状態表示部を備えることを特徴とする。

【００１９】また、前記拘束・解除司令部は、複数の前
記特定自由度の指令を可能であり、特定する複数の前記
特定自由度を段階的または同時に指令可能であることを
特徴とする。

【００２０】また、前記特定自由度の拘束開始から拘束
解除までの手順を術者に教示する教示手段を備えること
を特徴とする。

【００２１】また、前記拘束・解除司令部は、まず拘束
する前記特定自由度を選択し、その後に選択された前記
特定自由度の拘束と解除を指定可能であることを特徴と
する。

【００２２】本発明において、拘束・解除司令部により
スレーブ部の特定自由度の動作を所定拘束条件に従って
拘束及びその解除を指令し、姿勢差検出手段により特定
自由度の拘束が開始されてから拘束が解除されるまでの
間にマスタ部の姿勢とスレーブ部の姿勢との間に生じる
姿勢差を検出し、特定自由度の拘束が解除されると姿勢
調整部によりマスタ部の姿勢とスレーブ部の姿勢との間
に所定の姿勢関係を有するようにスレーブ部の姿勢を調
整する。

【００２３】本発明によれば、マスタ部の意図しない動
きによってスレーブ部が意図しない動作をしてしまうこ
とを防止でき、また、特定自由度の拘束解除後にマスタ
部とスレーブ部との間に生じる姿勢差を補完することを
簡易に行うことができるので術者は次の作業へスムーズ
に移行でき、作業の迅速性を向上させ、安全性の高い医
療用マニピュレータを提供することができる。

【００２４】また、特定自由度が拘束されている時間に
渡って、特定自由度に対応するマスタ部の自由度の動作
を継続でき、実作業を行うスレーブ部の特定自由度に対
してのみ拘束するのであって実際に手が動作させるマス
タ部の対応する自由度を拘束しないことで、手技を無理
なく行うことができるとともに他の軸への悪影響を無く
することができる。また、スレーブ部の特定自由度に対
応するマスタ部の自由度を術者が任意の姿勢に動作させ
ることで、手技の行いやすい姿勢にして作業を続けるこ
とができる。

【００２５】また、拘束条件を部分的に動作を可能にす
る非完全拘束条件とすることにより、定められた所定の
範囲で動作することを許されるので、拘束動作中でも、
許容動作範囲でスレーブ部の姿勢を微調整することがで
き、術部が動いてしまうためにスレーブ部とマスタ部と
の間で相対姿勢関係が多少くずれた場合においても、あ
るいは医療用マニピュレータをベース等に固定せずに使
用する場合においても、拘束条件を新たに修正せずとも
所望の動作を実現することができる。

【００２６】

【発明の実施形態】以下に図面を参照して、本発明の医
療用マニピュレータの実施の形態について説明する。こ
こでは、一体型の医療用マニピュレータを例にとって説
明する。なお、本願発明は、一体型の医療用マニピュレ
ータに限らず、分離型の医療用マニピュレータに対して
も適用できるのはいうまでもない。

【００２７】図１及び図２に示すように、マスタスレー
ブ方式で動作する一体型の医療用マニピュレータ１は、
主に機械的動作を行うマニピュレータ本体部１ａと、マ
ニピュレータ本体部１ａに対し種々の駆動制御を行う制
御部１ｂとから構成されている。

【００２８】マニピュレータ本体部１ａには、操作者
（術者）２０が操作を指令するマスタ部２と、マスタ部
２の動きにしがって複数の自由度で作業を行う作業部と
して機能するスレーブ部３と、マスタ部２とスレーブ部
３とを一体的に接続する連結部４と、マスタ部２の姿勢
を検出する角度検出器１１と、スレーブ部３の姿勢を検
出する角度検出器１２と、スレーブ部３を駆動するモー
タ１３が設けられている。

【００２９】制御部１ｂには、マニピュレータ本体部１
ａを駆動制御するために種々の制御演算を行う制御演算
部２１と、術者２０がスレーブ部３の複数の自由度の中
から特定した特定自由度の動作を所定拘束条件に従って
拘束及びその解除を指令する拘束・解除司令部２２と、
制御演算部２１における演算結果に基づいてモータ１３
を駆動するためのモータ駆動回路等からなる駆動部２３
とが設けられている。拘束・解除司令部２２による指令
はスイッチによって行うことも可能であり、その指令を
フットスイッチにより行う場合には手技の妨げにならな
いようにできる。

【００３０】また、医療用マニピュレータ１には、拘束
・解除司令部２２の指令によって特定自由度の拘束が開
始されてから拘束が解除されるまでの間にマスタ部２の
姿勢とスレーブ部３の姿勢との間に生じる姿勢差を検出
する姿勢差検出手段６と、姿勢差検出手段６で検出した
姿勢差に基づき、マスタ部２の姿勢とスレーブ部３の姿
勢とが所定の姿勢関係を有するようにスレーブ部３の姿
勢を調整する姿勢調整部８とが設けられている。ここ
で、マスタ部２の姿勢とスレーブ部３の姿勢とが所定の
姿勢関係を有するとは、マスタ部２の姿勢とスレーブ部
３の姿勢とは予め定めた既知の関係になることをいう。

【００３１】姿勢差検出手段６は、角度検出器１１と角
度検出器１２と制御演算部２１の一部とから構成されて
いる。姿勢調整部８は、制御演算部２１の一部と駆動部
２３とモータ１３とから構成されている。

【００３２】拘束・解除司令部２２の指令に基づいて特
定自由度が指定されると、制御部１ｂはその特定自由度
に対応するスレーブ部３の動作を拘束するが、この一
方、スレーブ部３の特定自由度に対応するマスタ部２の
自由度の動作は、拘束されることなく継続される。この
ため、スレーブ部３の特定自由度とこれに対応するマス
タ部２の自由度との間には、特定自由度が拘束されてい
る間に姿勢差が生じる。そして、拘束・解除司令部２２
の指令によって特定自由度の拘束が開始されてから拘束
が解除されるまでの間にマスタ部２の姿勢とスレーブ部
３の姿勢との間には対応関係が失われる。これに対し、
次のようにして、生じた姿勢差の回復が図られる。

【００３３】特定自由度の拘束が開始されてから拘束が
解除されるまでの間のマスタ部２とスレーブ部３の各々
の姿勢情報を角度検出器１１と角度検出器１２とによっ
て検出し、検出された姿勢情報より制御演算部２１にお
いてマスタ部２とスレーブ部３の姿勢差を演算する。制
御演算部２１において演算されたマスタ部２とスレーブ
部３の姿勢差の情報に基づき、拘束した期間に生じたマ
スタ部２とスレーブ部３とにおける姿勢差を補完するた
めに必要な駆動情報を制御演算部２１において演算す
る。この駆動情報に基づき、姿勢調整部８における駆動
部２３及びモータ１３によってスレーブ部３が、マスタ
部２とスレーブ部３との間に一定の姿勢関係が回復され
るように、駆動される。

【００３４】特定自由度の拘束が開始されてから拘束が
解除されるまでの間における特定自由度を拘束する拘束
条件は、その特定自由度に対応する動作が完全に禁止さ
れるようにした完全拘束条件であってもよく、あるいは
後述するように、部分的に特定自由度の動作を可能にす
る非完全拘束条件であってもよい。拘束条件を部分的に
動作を可能にする非完全拘束条件とすることにより、定
められた所定の範囲で動作することを許されるので、拘
束動作中でも、許容動作範囲でスレーブ部の姿勢を微調
整することができる。また、術部が動いてしまうために
スレーブ部３とマスタ部２との間で相対姿勢関係が多少
くずれた場合においても、あるいは医療用マニピュレー
タ１をベース等に固定せずに使用する場合においても、
拘束条件を新たに修正せずとも所望の動作を実現するこ
とができる。

【００３５】また、図２に示すように、医療用マニピュ
レータ１はどの自由度が特定自由度であるかと、その特
定自由度を拘束する拘束条件の内容を表示する拘束状態
表示部３０を備えている。これによって、術者２０は、
スレーブ部３の作業部のどの軸がどのように拘束されて
いるかについて、確実に認識することができる。拘束状
態表示部３０によって、完全拘束状態と非完全拘束状態
との区別、及びそれらの拘束状態と非拘束状態との区別
を術者２０に呈示することも可能である。また、拘束状
態を腹腔鏡映像に表示させることや術者の視界にあるラ
イトで知らせることで動作する自由度の認識誤りによる
誤操作を防ぐこともできる。

【００３６】また、拘束・解除司令部２２は、拘束対象
である複数の特定自由度を指定することも可能である。
この場合、特定する複数の特定自由度を段階的に加える
ようにしてもよく、あるいは拘束する複数の特定自由度
を同時に指定するようにしてもよい。これによって、術
者２０のより高い操作性を確保することが可能になる。

【００３７】また、特定自由度の拘束開始から拘束解除
までの手順を術者２０に教示する教示手段を備えるよう
にしてもよい。この教示手段による教示内容は、拘束状
態表示部３０に表示するようにすればよい。

【００３８】また、拘束・解除司令部２２は、まず拘束
する特定自由度を選択し、その後に選択された特定自由
度の拘束と解除を指定することも可能である。この場
合、特定自由度を選択することと、選択された特定自由
度の拘束と解除の指定とが分離されているので、ある特
定自由度を選択した状態で、その拘束と解除とを頻繁に
繰り返すことができる。

【００３９】スレーブ部３は術部に処置を施すための自
由度を有し、先端の姿勢が変化することができるととも
に、先端に取り付けられたグリッパの開閉自由度をあわ
せ持ち、それぞれ術者２０の指令に応じて動作する。ス
レーブ部３はワイヤやロッド、及びギヤなどで構成され
る動力伝達部を介してモータ１３の動力が伝わることで
動作する。

【００４０】医療用マニピュレータ１がマスタスレーブ
方式で動作しているとき、通常、マスタ部２とスレーブ
部３との姿勢関係は一致している。しかし、グリッパの
ように姿勢３軸以外に付加された軸に関しては、その軸
に係る姿勢に合わせた機構がマスタ部２に設けられてい
るとは限らない。この場合、例えば、スイッチ等により
グリッパの開閉動作を指令することもある。

【００４１】次に、マスタスレーブ動作中にスレーブ３
の任意の軸を制御的に拘束する手続きを説明する。

【００４２】術者２０がマスタスレーブ方式で医療用マ
ニピュレータ１を操作している最中でもスレーブ部３の
特定自由度を停止させることができる。術者２０が拘束
・解除司令部２２を操作すると、制御演算部２１へスレ
ーブ部３の特定自由度の拘束の指令が伝わる。この指令
は通常、フットスイッチで行われるが、手元のスイッチ
やキーボード入力、タッチパネル、音声入力等を用いた
ものであっても構わない。また、拘束状態表示部３０に
よって、術者２０にスレーブ部３の拘束制御状態を認識
させることができる。拘束状態表示部３０は、拘束状態
であるか否か、どの自由度が拘束されているかといった
拘束情報を、内視鏡モニタに表示したりライトを点灯し
たりすることで呈示することが可能である。制御演算部
２１は、拘束・解除司令部２２から拘束指令が入力され
るとこの入力時点におけるスレーブ部３の特定自由度の
姿勢を基準とし、姿勢差検出手段６による検出結果に基
づき、マスタ部２とスレーブ部３との間の姿勢差を演算
する。姿勢調整部８は、拘束・解除司令部２２によって
拘束の解除の指令が発せられると、制御演算部２１にお
ける演算結果に基づき、マスタ部２とスレーブ部３との
間の姿勢差が解消されるようにスレーブ部３を駆動す
る。

【００４３】次に、拘束条件が、部分的に特定自由度の
動作を可能にする非完全拘束条件である場合について、
図１０を参照して説明する。なお、以下に述べる非完全
拘束条件の下でも、角度検出器１１と角度検出器１２と
によって常にマスタ部２とスレーブ部３の姿勢を検出し
ているので、姿勢差検出手段６は完全拘束条件の下であ
る場合と同様にマスタ部２とスレーブ部３との間の姿勢
差を検出することができる。

【００４４】拘束指令部２２から拘束指令が入力された
時点での特定自由度の姿勢角度を基準姿勢θ_Ｂとし、拘
束されるスレーブ部３の特定自由度の範囲を決定する特
定自由度に対応するマスタ部２の両端の姿勢角度をαお
よびβとし、基準姿勢に対して α≦θ_Ｂ≦β 式（１） となるように定める。マスタ部の姿勢角度θ_ｍに対応す
るスレーブ部の姿勢角度をｆ(θ_ｍ)と定義すれば、スレ
ーブ部３は式（１）に対して ｆ(α)≦ｆ(θ_Ｂ)≦ｆ(β) 式（２） と定められる。

【００４５】スレーブ部３の特定自由度の基準姿勢が式
（２）を満たさない場合、すなわち姿勢角度ｆ(θ_Ｂ)が
姿勢角度ｆ(α)より小さいかあるいは姿勢角度ｆ(β)よ
り大きい場合には、特定自由度をその限度の姿勢角度に
完全拘束する。スレーブ部３の特定自由度の基準姿勢ｆ
(θ_Ｂ)が式（２）を満たす場合は、決められた条件のも
とで特定自由度を拘束する制御指令を生成する。ここ
で、決められた条件とは、マスタ部２からの入力情報と
スレーブ部３の姿勢を制御する出力情報との関係を与え
るものであり、通常のマスタスレーブ動作においてはこ
の入力と出力の両者の比は１対１であるのに対し、式
（１）を満たす非完全拘束領域下では両者の比を１：γ
とする。このγの値を１より小さくすることで、非完全
拘束領域下でのスレーブ部３の動きに制限をかけ、術者
２０に対しても拘束感を出すことができる。さらにマス
タ部２からの比較する入力信号にはフィルタ処理を施
し、手ぶれなどにより発生する高い周波数入力をカット
する。また同時に、姿勢角度θ_Ｂ の変化分の大きさによ
って、その変化分がある値より大きいものは意味のある
動きと解釈しカットせずに非完全拘束条件下で動作させ
る。拘束条件下での操作であるから術者２０はその操作
に慎重になっており、ある時間に渡って大きな振れ（変
化分）を続けていたらそれは意味があると解釈すべきで
ある。ただし、振れの往復回数が少ない場合は意図しな
いことがあるので、その場合は入力をカットしてスレー
ブ部３を動作させる。非完全拘束領域を決める姿勢角度
αおよびβや値γを予め術者２０によって任意に与える
ことができ、また、操作中も制御部１ｂに姿勢角度αお
よびβや値γを入力することで作業状況に合わせて適宜
変化させることできる。これらの値を導入することで、
スレーブ部３は拘束・解除司令部２２から拘束指令を発
したの後も式（１）を満たす範囲で動作することが許可
され、作業対象が微動しても、マニピュレータの位置関
係が変化しても、拘束条件設定に誤差が合っても、その
状況に応じて拘束条件を変更することなくスレーブ部３
を所望な姿勢へ誘導することができる。

【００４６】また、基準姿勢θ_Ｂ については、はじめ
に決められた非拘束領域内での動きの入力情報を記憶し
て蓄え、その動きに統計処理を施しある傾向を見出すこ
とができる。この結果が当初の基準姿勢と異なる場合に
は、当初の基準姿勢を統計処理で見い出された方向へず
らすことで、ずらした場合の基準姿勢を新たな基準姿勢
とする。このように基準姿勢を変化させることで自動的
に拘束条件誤差を吸収し、より高度に操作性を向上させ
ることができる。

【００４７】スレーブ部３の特定自由度の軸が制御的に
拘束されている間、その特定自由度に対応するマスタ部
２の自由度に係る姿勢を任意に動かしても、スレーブ部
３の動作は影響されない。このため、マスタ部２の対応
する自由度が意図せずに動いてもスレーブ部３が意図し
ない動作をすることが起こらなくなる。なお、意図せず
動くということは、人間工学的にいえば、その軸が動く
ことにより生じる姿勢が、手のとる姿勢として安定して
いるからである。すなわち、スレーブ部３の軸を拘束し
たとき、その拘束に合わせてマスタ部２も同時に拘束し
両者の姿勢を一致させようとすると、術者２０は無理な
動きを強いられることとなり、操作性が悪化することに
なる。スレーブ部３を拘束中であってもマスタ部２を拘
束しない機能を備えることによって、術者２０の手技を
無理なく実現でき、より正確で安全な処置を可能にする
ことができる。

【００４８】また、図３に示すように、このマスタ部が
非拘束であることを利用し、スレーブ部３を拘束する前
に作業方向を決定した時点でこのままの姿勢から作業を
続けることが困難と判断された場合、スレーブ部３の拘
束後に、作業をしやすい姿勢までスレーブ部３の拘束さ
れる軸に対応するマスタ部２の軸を動作させることで、
安定した処置を実現することができる。図３においてマ
スタ部２が示されており、マスタ部２の第１操作軸４５
はスレーブ部３の拘束される特定自由度に対応する自由
度の軸である。術者２０は、操作部４１を把持しなが
ら、操作部４４を第１操作軸４５の回りや第２操作軸４
２の回りに回転するように力を加え、スレーブ部３に操
作指令を送る。図３の（ａ）は無理な姿勢を示し、図３
の（ｂ）は楽な姿勢を示す。

【００４９】また、スレーブ部３による目的の動作が終
了すると、術者２０が拘束・解除司令部２２へ拘束の解
除の指令を送ることにより、前述したように、制御演算
部２１における演算結果に基づき、マスタ部２とスレー
ブ部３との間の姿勢差が解消されるようにスレーブ部３
が駆動され、再びマスタ部２とスレーブ部３との間の姿
勢関係が一致している通常のマスタスレーブ方式で動作
することが可能になる。

【００５０】次に、以下に上述の実施形態の種々の実施
例について説明する。

【００５１】［実施例１］ここでは、マスタスレーブ方
式で動作する一体型の医療用マニピュレータ１を操作
し、腹腔鏡下手術で難しいとされる縫合作業に、本発明
を適用した例を述べる。縫合作業は、図４に示すように
グリッパ５２に保持された糸５３のついた彎曲針５１を
術部５０に円弧軌道を描くように刺入・刺出することで
達成される。この彎曲針５１の刺入中において、刺入方
向以外に誤って誘導すると、必要以上に術部の細胞組織
を傷つけてしまうため、刺入方向はより正確であること
が求められる。また、より正確に誘導することで彎曲針
５１に余計な外力が加わりにくくなり、誤った誘導を軽
減する。

【００５２】マスタスレーブ方式の医療用マニピュレー
タ１を用いることで、任意の方向への縫合が可能とな
る。このことは彎曲針５１を円弧軌道に沿って誘導する
のに一見適しているようではあるが、実際はそうではな
い。この原因のひとつは、スレーブ部３を円軌道に沿っ
て誘導しても彎曲針５１が操作者の意図した通りに誘導
できているとは限らないからである。なぜなら、刺入中
に針に外力が加わることで、スレーブ部３の姿勢に対し
彎曲針５１の姿勢が変化してしまうからである。

【００５３】このようなとき、刺入中の彎曲針５１の変
動を認識し、その変化を修正しようとマニピュレータを
操作すればよいと考えられる。その方法のひとつに、彎
曲針５１を持っている力覚を術者２０に提示する方法が
ある。しかしこの方法を実現するためには作業部である
スレーブ部３に力覚センサを装着しなければならず、医
療器具の洗浄・滅菌処理に対して適しているとは言えな
い。また力覚センサを使用して微細な針の回転や位置ず
れを検出するのは困難である。さらに付け加えるなら
ば、彎曲針５１の先端は細胞組織の中を通過しているの
で、その際の位置を腹腔鏡の映像では確認することがで
きず、視覚による修正も困難である。従って、縫合を行
う医療用マニピュレータ１に要求されることは、刺入中
に彎曲針５１が変動しない強い把持力と、より簡易に彎
曲針５１を円弧軌道上に誘導する機能を備えていること
である。前述した通り、任意の方向へマスタ部２を正確
に円弧軌道で誘導することは、術者２０が意図せず動か
す動作軸が存在し困難である。

【００５４】そこで、図５に示すように彎曲針５１をヨ
ー軸５６に対し直角に把持し、先端のロール軸５７を使
うことで円弧軌道誘導を直感的かつ容易にする。このと
き、ヨー軸５６を制御的に拘束することで彎曲針誘導に
関係のない軸が意図せず動作してしまうことを防ぐこと
ができる。

【００５５】なお、実際の作業で彎曲針５１を直角に把
持することは困難である。直角に把持できていない状態
でヨー軸５６を完全に拘束すると、ロール軸５７だけの
動作となり、本来の目的である彎曲針５１を正確に円弧
軌道で誘導することができない。そこで彎曲針５１を完
全には直角に把持できなくとも、その誤差を修正する動
作が必要である。それはヨー軸５６の動作を非完全拘束
することによって可能になる。そこで、この非完全拘束
の範囲を式（１）に示されるように、決める姿勢角度α
およびβを定めることで、その範囲ではヨー軸５６の動
作を許可し、彎曲針５１を術部５０に対して正確に誘導
するようにする。手ぶれのような高い周波数の入力はカ
ットされ、直角に把持できなかった姿勢を修正する比較
的ゆっくりとした動作のみを伝えることを可能にする。

【００５６】ここで、仮に刺入中に通常のマスタ部２と
スレーブ部３の間の姿勢関係が一致しているマスタスレ
ーブ動作に戻りたい場合は、グリッパ５２をいったん開
いて彎曲針５１を放し、術部５０から少し離れたところ
でスレーブ部３の拘束を解除し、自動姿勢合わせ動作に
より復帰する。刺入中にこのような事が発生するような
緊急時でもっとも危険なことは、彎曲針５１を誤って動
作させ周辺の組織を傷つけることであるが、マニピュレ
ータは彎曲針５１を放すのでこの点において有効な方法
である。

【００５７】刺入方向によっては、その開始姿勢がすで
に手にとって無理な姿勢となることがある。このような
とき、ヨー軸５６を制御的に拘束した後、その状態のま
ま、マスタ部２においてヨー軸５６（図３における第１
操作軸４５に相当する）を動作させ、それ以降の刺入動
作、ここではロール軸動作が行いやすい姿勢へ手を誘導
する。その後あらためてロール軸（図３における第２操
作軸４２に相当する）を操作し縫合作業を完遂する。

【００５８】［実施例２］ここでは、医療用マニピュレ
ータ１を操作し、胆管６０から結石６１を取り出す処置
について説明する。図６に示すように、この処置は胆管
６０に沿って把持鉗子６２で絞るようにして結石６１を
送り出す。この際、胆管６０に沿ってマニピュレータを
誘導し、胆管６０に必要以上の外力を加え損傷させては
ならない。従来の鉗子では自由度の不足により困難な作
業であった。医療用マニピュレータを使用することで胆
管６０に余分な力を与えず処置することを可能とした反
面、胆管６０と垂直方向にさらに余分な外力を与えてし
まう可能性を秘めることとなり安全性に問題が生じる。

【００５９】そこで、胆管６０の長手方向に垂直な方向
への動きに対しスレーブ部３の動作軸を制御的に拘束す
る。胆管６０に沿った拘束条件を設定する際に、胆管６
０の正確な位置情報が必要となってくるが、それを認識
し、拘束条件へ変換することは容易ではない。まして胆
管６０などの内臓をある位置に固定しておくこと自体困
難であり、手術全体の効率を著しく低下させてしまう。
このような状況に適した拘束方法は、胆管６０のある程
度の変動に対しても順応できる拘束であることであっ
て、そのための手続きにおいて術者２０の負担を与えな
いものである。そこである範囲を持ち高い外乱入力はカ
ットする非完全拘束状態で操作するのである。

【００６０】これにより、胆管６０の微妙な曲がり具合
にも作業中の胆管６０の動きにも、迅速に対応でき、か
つ余計な損傷を与える動きが拘束されることで、胆管６
０を損傷せずより安全に結石６１を取り出すことができ
るようになる。

【００６１】［実施例３］ここでは図７を参照して、医
療用マニピュレータ１を操作し、血管等のや組織７０を
切断する処置を行う場合の説明をする。切断面７１を決
定した後、スレーブ部のグリッパ７２（はさみ）を操作
し対象の組織７０を切断する。切断においては、周辺の
損傷を最小に抑えるために切断中に、その切断面７１が
ぶれることが無いように注意する。医療用マニピュレー
タを使用することで、任意の切断面７１を実現できるよ
うになった反面、グリッパ軸以外の姿勢軸が可動である
ため、切断面７１がぶれやすくなるという問題が生じ
る。

【００６２】そこで切断面７１を決定した後、グリッパ
軸以外のスレーブ部３の制御軸を拘束することで、上記
で述べた問題を解消する。このときマスタ部２は拘束さ
れないので、切断操作で手に余分な力がかかりマスタ部
２側の意図しない自由度を動作させても、スレーブ部３
に対し不必要な変動を与えることがない。

【００６３】これは先端部に自由度を持ち、電気メスや
超音波メスの機能を備えた医療用マニピュレータに関し
ても同様であり、切断面７１に対しスレーブ部３の姿勢
を固定し作業を行うことで、組織７０の損傷を最小にで
きるために有効である。

【００６４】また、超音波メスのように自らが振動する
部分を持つような器具の場合、その振動が術者２０の手
に伝わりさらに器具を振動させてしまうといった悪循環
が起きることがある。このような器具を大きく速く動作
させることは通常ないので、非完全拘束の領域を広めに
設定し、周波数カット能力の範囲を広げることで速い動
きと振動を抑制し、操作性のよい器具を提供することが
できる。

【００６５】［実施例４］医療用マニピュレータを操作
する上で、針や組織を把持したまま長時間手技を続ける
のは、術者２０にとって負担となる。そこで対象をつか
んだ後、スレーブ部３のグリッパ軸のみ制御的に拘束す
る。

【００６６】把持動作において制御したいのは、その把
持力であることが多い。スレーブ部３の作業部の把持力
をマスタ部２のグリッパ（例えば、図３における操作部
４１に相当）の軸の開閉角度と対応させ、開閉角度の大
きさにより把持力の大きさを指令するものである。組織
をつかむ作業においては、把持力が小さいと把持できず
大きすぎると組織を破壊してしまうので、適切な大きさ
の力で把持しなければならない。そのためにはマスタ部
２のグリッパ角度を適切な値で保持しておかねばならな
いが、この角度を維持しながら他の作業と併せて行うこ
とは困難である。そこでマスタ部２のグリッパ角度とス
レーブ部３の把持力との関係を調べておくか、グリッパ
角度の大きさを検出するセンサの出力をスレーブ部３の
把持力に変換するかすることで、スレーブ部３の把持力
を知り、その把持力の値に対して非完全拘束を行う。こ
れは、入力情報はマスタ部２の角度であるのに対し、出
力情報がスレーブ部３が行う作業における力情報である
例である。このように、非完全拘束条件を力情報で表現
することにより、現実の実作業に適合した拘束条件を構
築することが可能になるとともに、非完全拘束であるた
めに把持力の大きさの微調整も可能になる。把持対象の
部位によっては、その変形具合から把持力の大きさを拘
束した後、微調整が必要である場合があり、このような
場合の要求に対しては、完全拘束で対応することは困難
であり、上述のように非完全拘束によりある程度の範囲
に渡って部分的に拘束することが有用である。これによ
り、掴むといった、手に力がかかる動作を持続させる必
要がなくなり、術者２０の負担を軽減させることができ
る。

【００６７】［実施例５］従来の鉗子での操作に慣れた
術者２０にとって、医療用マニピュレータ１を導入して
も、すぐにその操作に精通するのもではない。そのよう
な状態で手術を行うのは安全上問題がある。そこでスレ
ーブ部３のグリッパ軸以外の自由度をすべて拘束し、医
療用マニピュレータ１を従来鉗子と同じ自由度にするこ
とで、従来鉗子を操作している感覚でマニピュレータを
操作することを可能とする。

【００６８】また、医療用マニピュレータ１の操作練習
において、熟練度に合わせて自由度拘束の数を徐々に減
らすということが可能であり、効果的な訓練装置を提供
することができる。さらに、作業中またはその練習中
に、予め作業を決めておくことで、その作業を行う時点
で拘束すべき軸を内視鏡映像やマニピュレータ制御器に
呈示する。例えば、医療用マニピュレータ１を用いた縫
合練習の際、刺入位置に来た後、マニピュレータの拘束
手順が内視鏡映像に呈示される。そこにはヨー軸を固定
する手順が記載され、その手順を踏むごとに次の手順を
示して縫合完了まで操作を導く。このように、その拘束
の操作手順を教示することで、術者２０は効率よく操作
を習得することができ、また術中の誤動作を未然に防ぐ
ことができる。

【００６９】［実施例６］医療用マニピュレータ１の先
端部が術中に腹腔鏡視野から外れることがある。現在の
処置に対して、一時的に不要となったマニピュレータを
体内に退避しておく必要があるときに頻繁に起こる現象
である。このとき術者２０は視野内の作業に集中し、視
野から外れたマニピュレータに対しては注意力が低下す
る。

【００７０】このようなときに発生する事故、すなわち
マニピュレータを誤動作させ周辺の組織を損傷するとい
った事故を未然に防ぐために、スレーブ部３のグリッパ
軸以外の自由度を拘束する。グリッパ軸は緊急時に対象
を離すときに有効であるため拘束しない。こうすること
で、術者２０は視野内の作業に集中できる。

【００７１】［実施例７］医療用マニピュレータ１をト
ラカール５へ挿入するときやトラカール５から抜くとき
に、スレーブ部３の先端部が任意の姿勢をとれるとする
と、図８に示すように、領域７５の部分がトラカール５
を通過できない。このような状態でトラカール５を通過
させようとすると、マニピュレータが損傷したり、トラ
カール５が抜けたりするといった事故を招く恐れがあ
る。これはトラカール５内をスレーブ部３の先端部が通
過中でも同様であり、スレーブ部３とトラカール５の内
壁がこすれて、同様の事故が発生しうる。このような場
合に対し、トラカール５から抜くと決定したならば、ス
レーブ部３の姿勢をトラカール５を通過可能な姿勢に操
作し、自由度を拘束する。これにより安全にトラカール
５を通過させることができる。

【００７２】［実施例８］図９において、マスタスレー
ブ方式で動作する一体型の医療用マニピュレータ本体と
それを支持する支持装置８０とを備えた医療用マニピュ
レータ１が示されている。この医療用マニピュレータ１
によれば、術者２０はマニピュレータ本体の体感重量を
軽減でき操作性を向上させることができる。図９に示す
支持装置８０の各軸８１，８２，８３にはアクチュエー
タが取り付けられ任意の角度に制御できるように構成さ
れている。医療用マニピュレータ本体は、その一部で支
持装置８０に支持され、さらに位置が決まっているトラ
カール５を通過していることから、この支持装置８０は
一体型マニピュレータのスレーブ部３の先端部の位置を
制御する働きを併せ持つ。マニピュレータが作業できる
領域には制限があり、その領域で操作すると体内に損傷
を与える恐れが著しく高い危険領域が存在することがあ
る。そのような危険領域にスレーブ部３の先端部が入り
込まないように、支持装置８０の自由度を選択的に拘束
することで、先端位置の自由度を拘束することができ
る。ただし拘束条件は患者の体に固定されたトラカール
５の位置をもとに算出されているため、拘束条件を非完
全拘束で設定し、患者の体が動くことが発生しても対応
できる状態を保ち手術の安全を図ることができる。

【００７３】［実施例９］前述の実施例１で説明した医
療用マニピュレータを使用した縫合作業において、刺入
方向を決定しヨー軸５６を拘束した後に、さらにグリッ
パ５２のグリッパ軸を制御的に拘束することで、術者２
０は残りのロール軸５７の操作に集中することができ、
かつ術者２０の楽な姿勢でマスタ部２を操作できる。こ
れによって、より操作性を向上させることができる。こ
のように複数の自由度の拘束を作業に応じて段階的に行
うことにより安定した処置を実現することができる。ま
た、複数の自由度を拘束する場合に、各々の自由度を作
業のどの段階において拘束するかは術者２０の意思によ
って決定することが可能であるため、その術者２０の扱
いやすい自由度の数を場面に応じて提供するようにして
もよい。なお、複数の自由度の拘束やその解除は、段階
的ではなく同時的に行うことも可能である。

【００７４】［実施例１０］医療用マニピュレータが普
及するにつれ、作業に応じた自由度数、術者２０の好み
に合った自由度数といった要求が出てくる。この要求に
対し、共通のマニピュレータ本体を使用し、その機能を
変化させることで対応する方法について説明する。

【００７５】スレーブ部３の先端部に任意の姿勢を実現
するためには、ロール、ピッチ、ヨーの３軸が必要であ
る。これに把持する機能を有するグリッパ軸を付加する
と、その自由度があらたに必要となる。これはマスタ部
２に対しても同様である。しかし作業内容や術者２０の
扱い方などの違いから、必ずしも全ての自由度が必要と
は限らず、かえって手技の阻害になる場合が考えられ
る。だからといって、その作業目的に応じて自由度の組
み合わせ構成の異なる医療用マニピュレータを持ち替え
て作業を行うのは手術の迅速性を損なう。さらに、種々
の自由度の組み合わせ構成の医療用マニピュレータをそ
ろえることは利用者側に経済的負担を課すことになる。
そのため汎用でありかつ上記の要求が満たされる医療用
マニピュレータが望まれる。

【００７６】そこで、姿勢３自由度とグリッパ軸のよう
な付加自由度をすでに持ち合わせたマニピュレータを基
本型としたものに、あらかじめスイッチにより拘束自由
度を任意に指定させる機能を備えるようにする。マニピ
ュレータ本体には４つのスイッチが装着されており、そ
れぞれのスイッチはロール、ピッチ、ヨーの３軸及びグ
リッパ軸の自由度に対応している。このスイッチがＯＮ
の状態であると、それを認識した制御部１ｂはその自由
度を拘束する。スイッチのＯＮ／ＯＦＦの操作はその軸
の種類、軸数に関わらず術者２０が任意に行うことがで
きる。このようにして、同じマニピュレータであるにも
関わらず、自由度数が異なり、マニピュレータとして違
う機能を備えたものを提供することができる。拘束自由
度の指定は、スイッチの代わりに、制御部１ｂに直接入
力したり、接点数が違うものを本体の所定の箇所にはめ
込み、その接点数の違いで自由度の拘束指定を制御部１
ｂに識別させることもできる。この接点カバーの色をそ
の接点数に応じて変えることで、術者２０は、色と機能
との関連でそのマニピュレータの動きを判断するので、
自分が操作しているマニピュレータの動きに対しての誤
認識を減少させることができる。この自由度数の変更要
求は、操作性が向上することで処置を安全に行うために
必要であるからで、それに応えたマニピュレータを提供
することができる。

【００７７】さらには、スレーブ部３の先端部を取り替
えることのできる医療用マニピュレータにおいて、その
自由度の配置を取り付け接点によって自動的に制御部１
ｂに認識させることで、マスタ部２側が共通であり、自
由度数の違う種々のスレーブ部３の先端部を交換可能に
することができる。

【００７８】［実施例１１］スレーブ部３側はロール
軸、ヨー軸、グリッパ軸の３軸を有し、マスタ部２側は
それに加えてピッチ軸の計４自由度を有している医療用
マニピュレータにおいて、その構成を実現するために、
実施例１０で述べたように、ピッチ軸を見かけ上拘束
し、ピッチ軸に対応するマスタ部２からの指令を止め
る。

【００７９】このマニピュレータを操作しロール軸を９
０度回転させた姿勢で処置を続けようとすると、手の姿
勢がすでに９０度ひねられた状態にあるので、操作性が
低下する。ここで、ある自由度を拘束することで作業が
成り立つならば、その自由度を拘束し、手の負担が軽い
姿勢にて作業を続ける方法は実施例１に示した。しか
し、どの自由度も作業を続けるために必要である場合、
この方法は成立しない。

【００８０】ここで、処置を困難にしているスレーブ部
３の姿勢は、初期の状態に対しヨー軸とピッチ軸が入れ
替わった姿勢と見なすことができる。そこで、一時的に
グリッパ軸以外の自由度を拘束し、マスタ部２を操作し
手に負担のない姿勢、つまり初期姿勢に戻した後、術者
２０の指令により、マスタ部２とスレーブ部３のヨー軸
とピッチ軸の対応関係を入れ替える。その後に拘束を解
除することで、自由度数を減少させることなく、手の姿
勢の負担が軽減された状態で処置を続行することが可能
となる。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、マスタ部の意図しない動きによってスレーブ部が
意図しない動作をしてしまうことを防止でき、また、特
定自由度の拘束解除後にマスタ部とスレーブ部との間に
生じる姿勢差を補完することを簡易に行うことができる
ので術者は次の作業へスムーズに移行でき、作業の迅速
性を向上させ、安全性の高い医療用マニピュレータを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である一体型の医療用マニ
ピュレータの概略構成を示す図。

【図２】マスタスレーブ方式で動作する医療用マニピュ
レータの構成を示すブロック図。

【図３】マスタ部の操作において手の姿勢によって作業
が困難性の有無を示し、（ａ）は無理な姿勢を示し、
（ｂ）は楽な姿勢を示す。

【図４】彎曲針を用いた縫合作業の流れを表した図。

【図５】縫合作業時にスレーブ部が彎曲針を刺入方向に
対し直角に把持している様子を表した図。

【図６】胆管内の結石を、医療用マニピュレータを操作
して取り出す作業を表した図。

【図７】医療用マニピュレータを操作して血管切断作業
を行う様子を表した図。

【図８】医療用マニピュレータのスレーブ部の姿勢によ
ってトラカールから抜くことが不可能であることを表し
た図。

【図９】医療用マニピュレータ本体が支持装置に装着さ
れた医療用マニピュレータ１の構成を表した図。

【図１０】非完全拘束状態における入力と出力の関係を
表した図。

【符号の説明】

１ 医療用マニピュレータ １ａ マニピュレータ本体部 １ｂ 制御部 ２ マスタ部 ３ スレーブ部 ４ 連結部 ６ 姿勢差検出手段 ８ 姿勢調整部 １１ 角度検出器 １２ 角度検出器 ２１ 制御演算部 ２２ 拘束・解除司令部 ３０ 拘束状態表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北 島 政 樹 東京都新宿区信濃町35番地 慶應義塾大学 医学部内 (72)発明者 森 川 康 英 東京都新宿区信濃町35番地 慶應義塾大学 医学部内 (72)発明者 小 澤 壯 治 東京都新宿区信濃町35番地 慶應義塾大学 医学部内 (72)発明者 古 川 俊 治 東京都新宿区信濃町35番地 慶應義塾大学 医学部内 (72)発明者 中 澤 和 夫 神奈川県横浜市港北区日吉３−14−１ 慶 應義塾大学理工学部内 Ｆターム(参考） 3C007 AS35 BS09 JT06 MT01 MT11

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マスタスレーブ方式で動作する医療用マニ
   ピュレータであって、 複数の自由度で作業を行うスレーブ部と、 前記スレーブ部を操作指令するマスタ部と、 前記スレーブ部の前記複数の自由度の中の特定した特定
   自由度の動作に対し所定拘束条件に従って拘束及びその
   解除を指令する拘束・解除司令部と、 前記拘束・解除司令部の指令によって前記特定自由度の
   拘束が開始されてから拘束が解除されるまでの間に前記
   マスタ部の姿勢と前記スレーブ部の姿勢との間に生じる
   姿勢差を検出する姿勢差検出手段と、 前記姿勢差検出手段で検出した姿勢差に基づき、前記マ
   スタ部の姿勢と前記スレーブ部の姿勢とが所定の姿勢関
   係を有するように前記スレーブ部の姿勢を調整する姿勢
   調整部と、を備えることを特徴とする医療用マニピュレ
   ータ。
2. 【請求項２】前記マスタ部と前記スレーブ部とを一体的
   に接続する連結部を有し、一体型の医療用マニピュレー
   タであることを特徴とする請求項１に記載の医療用マニ
   ピュレータ。
3. 【請求項３】前記拘束・解除司令部の指令に基づいて前
   記特定自由度が拘束されている時間に渡って、前記特定
   自由度に対応する前記マスタ部の自由度の動作は継続す
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の医療用マ
   ニピュレータ。
4. 【請求項４】前記所定拘束条件は、部分的に動作を可能
   にする非完全拘束条件であることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれかに記載の医療用マニピュレータ。
5. 【請求項５】前記特定自由度と前記所定拘束条件を表示
   する拘束状態表示部を備えることを特徴とする請求項１
   乃至４のいずれかに記載の医療用マニピュレータ。
6. 【請求項６】前記拘束・解除司令部は、複数の前記特定
   自由度の指令を可能であり、特定する複数の前記特定自
   由度を段階的または同時に指令可能であることを特徴と
   する請求項１乃至５のいずれかに記載の医療用マニピュ
   レータ。
7. 【請求項７】前記特定自由度の拘束開始から拘束解除ま
   での手順を術者に教示する教示手段を備えることを特徴
   とする請求項１乃至６のいずれかに記載の医療用マニピ
   ュレータ。
8. 【請求項８】前記拘束・解除司令部は、まず拘束する前
   記特定自由度を選択し、その後に選択された前記特定自
   由度の拘束と解除を指定可能であることを特徴とする請
   求項１乃至７のいずれかに記載の医療用マニピュレー
   タ。