JP2011194129A - 医療用マニピュレータ - Google Patents

Abstract

【課題】使用制限回数に達した作業部を強制的に使用不能とすることが可能な医療用マニピュレータを提供する。
【解決手段】医療用マニピュレータは、エンドエフェクタ及び表示手段４８Ａを含む作業部と、カメラとを含み作業部が着脱自在に装着される操作部とを備える。作業部には、検出制限機構８０が設けられている。検出制限機構８０において、作業部に対する加熱を伴う処理を行うごとにラチェットホイール８４Ａが１歯分ずつ回転し、作業部に対して前記加熱を所定回数行うと、ラチェットホイール８４Ａに設けられた遮蔽部９６が表示手段４８Ａを遮蔽する。これにより、操作部に設けられたカメラが表示手段を読み取ることができなくなることで、作業部が強制的に使用不能とされる。
【選択図】図４

Description

本発明は、入力操作される入力部が設けられた操作部と、グリッパ等のエンドエフェクタをシャフトの先端に有し、操作部に対して着脱可能な作業部とを備えた医療用マニピュレータに関する。

内視鏡下外科手術（または腹腔鏡下手術とも呼ばれる。）においては、患者の腹部等に複数の孔を開け、これらの孔にトラカール（筒状の器具）を挿入した後、各トラカールを通して、腹腔鏡（カメラ）と複数の鉗子を体腔内に挿入する。鉗子の先端部には、エンドエフェクタとして、生体組織を把持するためのグリッパや、鋏、電気メスのブレード等が取り付けられている。腹腔鏡と鉗子を体腔内に挿入したら、腹腔鏡に接続されたモニタに映る腹腔内の様子を見ながら鉗子を操作して手術を行う。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。このため、このような手術方法は、適用分野の拡大が期待されている。

トラカールから挿入される鉗子として、先端部に関節を持たない一般的な鉗子に加えて、先端部に複数の関節を有して先端部の姿勢を変更できる鉗子、いわゆる医療用マニピュレータの開発が行われている（例えば、特許文献１参照）。このような医療用マニピュレータによれば、体腔内で自由度の高い動作が可能であり、手技が容易となり、適用可能な症例が多くなる。

特許文献１にて提案された医療用マニピュレータは、エンドエフェクタ及び関節を有する先端動作部を含む作業部と、先端動作部を動作させるための駆動源を有する操作部とを備えている。作業部は、操作部に対して着脱可能であり、作業部を操作部に装着した状態で駆動源の駆動力が作業部の先端動作部に伝達されて先端動作部が動作するようになっている。

特開２００８−１０４８５５号公報

ところで、上述した作業部には、動力伝達部材として例えばワイヤが設けられており、このワイヤには使用に伴って伸び等の劣化が生じ、先端動作部の動作に支障をきたす可能性がある。このため、作業部の使用回数に上限を設け、設定された使用上限回数（使用制限回数）だけ使用したら、それ以上の使用を強制的に不可能とすることが考えられる。これに関連し、上記の特許文献１では、作業部の使用回数を使用履歴管理テーブルで記憶・管理することが提案されている。

しかしながら、特許文献１では、使用制限回数に達した作業部の使用を強制的に制限する手段については、提案がなされていない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、使用制限回数に達した作業部を強制的に使用不能とすることが可能な医療用マニピュレータを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る医療用マニピュレータは、処置対象に対して作業を行うエンドエフェクタと、個体識別情報を保持するＩＤ保持部とを含む作業部と、入力操作される操作入力部と、前記ＩＤ保持部の前記個体識別情報を検出するＩＤ検出部とを含み、前記作業部が着脱自在に装着される操作部と、を備え、前記作業部が前記操作部に装着されて前記ＩＤ検出部が前記ＩＤ保持部から前記個体識別情報を検出した後に、前記操作入力部に対する操作に基づいて前記作業部が動作可能な状態となり、前記作業部には、前記作業部に対する所定温度以上の加熱を伴う処理の回数が所定回数に達したとき、前記ＩＤ検出部による前記ＩＤ保持部からの前記個体識別情報の検出を阻止する状態となる検出制限機構が設けられる、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、検出制限機構が設けられているので、作業部に対する加熱を伴う処理の回数が所定回数に達すると、ＩＤ検出部がＩＤ保持部から個体識別情報を検出できなくなる。このため、操作入力部を操作しても、作業部は動作しない。すなわち、上記処理の回数が所定回数に達したら、作業部を強制的に使用不能とすることができる。このような加熱を伴う処理は、作業部の使用に付随する処理であるため、加熱を伴う処理の回数に基づいて作業部の使用を制限することで、実質的に作業部の使用回数を制限することができる。

前記ＩＤ保持部は、前記個体識別情報に対応した画像パターンを表示する表示手段であり、前記ＩＤ検出部は、前記表示手段を撮像する撮像手段であり、前記検出制限機構は、前記表示手段の少なくとも一部を遮蔽することにより、前記撮像手段による前記個体識別情報の検出を不可能とするとよい。

上記の構成によれば、表示手段の少なくとも一部を遮蔽するので、撮像手段は画像パターンの少なくとも一部を撮像できず、結果として、個体識別情報の検出が強制的に不可能となる。したがって、簡単な構成で、確実に、個体識別情報の検出を阻止することができる。

前記検出制限機構は、特定の一方向のみに運動が可能な動作部を含む一方向動作機構と、前記作業部に対して所定温度以上の加熱を伴う処理を行うごとに前記動作部を前記特定の方向に所定量だけ動かす感熱駆動部と、前記動作部の動きに基づいて移動し、前記作業部に対する所定温度以上の加熱を伴う処理の回数が前記所定回数に達したとき前記ＩＤ保持部の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部とを有するとよい。

上記の構成によれば、作業部に対して所定温度以上の加熱を伴う処理を行うごとに、感熱駆動部が動作部を所定の方向に動かす。すなわち、一方向動作機構と感熱駆動部により前記処理をカウントするカウンタが構成される。そして、このように前記処理の回数がカウントされ、所定回数に達すると、作業部に基づいて動作する遮蔽部がＩＤ保持部を遮蔽する。したがって、上記のように構成された検出制限機構により、加熱を伴う処理を確実に感知及びカウントするとともに、個体識別情報の検出を好適に阻止することができる。

前記感熱駆動部は、温度変化に応じた部材の性状の変化を利用して機械的作用のみによって動作する機構であるとよい。

上記の構成によれば、一方向動作機構を動作させるための電気的駆動源（モータ等）を作業部に設ける必要がないので、作業部の構成を簡素化できるとともに、作業部を簡便に洗浄及び滅菌することができる。

前記遮蔽部は、前記動作部に一体的に設けられているとよい。

上記の構成によれば、遮蔽部が動作部と一体化しているので、遮蔽部及び動作部を省スペースで配置することができ、結果として検出制限機構をコンパクトに構成することができる。

前記検出制限機構は、前記遮蔽部が前記ＩＤ保持部の少なくとも一部を遮蔽する位置にある状態で前記動作部が前記特定の方向に動くことを阻止するストッパ機構をさらに有するとよい。

上記の構成によれば、動作部がさらに特定の方向に動いて遮蔽部が表示手段を遮蔽しない位置にずれることが防止される。このため、一旦、遮蔽部が表示手段を遮蔽する状態になったら、その後に遮蔽部が移動することがなく、その後の作業部の使用を確実に制限することができる。

本発明に係る医療用マニピュレータによれば、使用制限回数に達した作業部を強制的に使用不能とすることができる。

本発明の一実施形態に係る医療用マニピュレータの斜視図である。 操作部と作業部とが分離した状態の医療用マニピュレータを示す一部省略側面図である。 作業部の一部省略斜視図である。 一構成例に係る検出制限機構の模式構成図であって、１９回目使用時の検出制限機構の状態を示す図である。 図５Ａは、押圧部が後退位置にあるときの一構成例に係る感熱駆動部の概略構成図であり、図５Ｂは、押圧部が進出位置にあるときの一構成例に係る感熱駆動部の概略構成図である。 一構成例に係る検出制限機構の模式構成図であって、２０回目の加熱処理（滅菌処理）時の検出制限機構の状態を示す図である。 一構成例に係る検出制限機構の模式構成図であって、２０回目使用時の検出制限機構の状態を示す図である。 一構成例に係る検出制限機構の模式構成図であって、２１回目の加熱処理（滅菌処理）時の検出制限機構の状態を示す図である。

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

図１は、本発明の一実施形態に係るマニピュレータ１０の斜視図である。マニピュレータ１０は、先端に設けられた先端動作部１２で生体の一部を把持し又は生体に触れて、所定の処置を行うための医療用の器具であり、通常、把持鉗子やニードルドライバ（持針器）等とも呼ばれる。

マニピュレータ１０は、医療用器具を構成するマニピュレータ本体１１と、マニピュレータ本体１１にケーブル２８を介して接続されたコントローラ２９とを備える。マニピュレータ本体１１は、ボディ２１と、ボディ２１から延出するシャフト１８と、シャフトの先端に設けられた先端動作部１２とを有する。

以下の説明では、シャフト１８の延在方向をＺ方向と規定し、さらに、シャフト１８の前方（先端側）をＺ１方向、後方（根元側）をＺ２方向と規定する。また、Ｚ方向に直角な方向であって、マニピュレータ本体１１を図１の姿勢にしたときのマニピュレータ本体１１を基準とした左右方向をＸ方向とし、特に、マニピュレータ本体１１の左側方向をＸ１方向、右側方向をＸ２方向と規定する。また、Ｚ方向に直角な方向であって、マニピュレータ本体１１を図１の姿勢にしたときのマニピュレータ本体１１の上下方向をＹ方向とし、特に、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向と規定する。

なお、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ本体１１が基準姿勢（中立姿勢）である場合を基準として表すものとする。これらの方向は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ本体１１は任意の向きで（例えば、上下を反転させて）使用可能であることは勿論である。

マニピュレータ本体１１は、人手によって把持及び操作される操作部１４と、該操作部１４に対して着脱自在な作業部１６とを有する。操作部１４は、上述したボディ２１の一部を構成し、筐体を構成しＺ１方向及びＹ２方向に略Ｌ字状に延在する左右一対の上部カバー２５ａ、２５ｂと、上部カバー２５ａ、２５ｂ内に収容された駆動部３０と、人手によって操作される複合入力部（操作入力部）２４とを有する。

駆動部３０は、先端動作部１２の姿勢を変更させるための駆動源５０として２つのモータ５０ａ、５０ｂを有し、駆動源５０の駆動力が先端動作部１２に機械的に伝達されることで、エンドエフェクタ１９の姿勢を変更できるように構成されている。

操作部１４の基端側でＹ２方向に延びた部分は、人手によって把持されるグリップハンドル２６として構成されている。複合入力部２４は、グリップハンドル２６の上部の傾斜面に設けられており、回転操作部９０に対する左右方向への回動操作及び傾動操作部９２に対する傾動操作を単独又は複合的に行うことで、その操作に応じた信号がコントローラ２９に送信され、コントローラ２９が駆動部３０の駆動を制御することにより、先端動作部１２の姿勢変更が行われる。

作業部１６は、Ｚ方向で略対称に分割された一対の下部カバー３７ａ、３７ｂを筐体としており、上記の先端動作部１２と、この先端動作部１２を先端に設けた長尺且つ中空のシャフト１８と、このシャフト１８の基端側が固定され、下部カバー３７ａ、３７ｂ内に収容されたプーリボックス３２と、プーリボックス３２の後方に設けられ、トリガ軸３９を支点としてＸ方向の軸心を中心に回動可能に軸支されたトリガレバー３６とを有する。下部カバー３７ａ、３７ｂ、プーリボックス３２及びトリガレバー３６は、上述したボディ２１の一部を構成する。

作業部１６は、操作部１４に設けられた左右一対の着脱レバー４０、４０によって当該操作部１４と連結・固定されると共に、着脱レバー４０の開放操作によって操作部１４から分離可能であり、特別な器具を用いることなく、手術現場で容易に交換作業等を行うことができる。

先端動作部１２は、トリガレバー３６の操作に基づいて開閉動作するエンドエフェクタ１９と、複合入力部２４の操作に基づいてエンドエフェクタ１９の姿勢を変化させる姿勢変更機構１３とを有する。エンドエフェクタ１９は、例えば、生体の一部や縫合用の針を把持するグリッパ、生体の一部を切断するハサミ等として、所定の開閉動作軸を基準に開閉動作可能に構成される。

先端動作部１２及びシャフト１８は細径に構成されており、患者の腹部等に装着された円筒形状のトラカール２０を通して体腔２２内に挿入可能であり、複合入力部２４及びトリガレバー３６の操作によって体腔２２内で患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。

トリガレバー３６は、下部カバー３７ａ、３７ｂ内のＺ２方向側の端部に設けられたトリガ軸３９に軸支されたアーム部３６ａと、このアーム部３６ａのＹ２側に設けられたトリガ操作子３６ｂとを有する。トリガ操作子３６ｂは、指輪部３６ｃと、この指輪部３６ｃのＹ２側に設けられた略円弧状の指掛け突起３６ｄとを有する。

エンドエフェクタ１９の開閉動作は、人手によるトリガレバー３６の操作（押し引き操作）に基づく力が機械的に伝達されることで行われる。具体的には、作業部１６の内部には、ロッド、ワイヤ（動力伝達部材）、プーリ等から構成される伝達機構が設けられており、トリガレバー３６の押し引き操作が、伝達機構によりエンドエフェクタ１９の開閉動作に変換されるようになっている。

姿勢変更機構１３は、先端を指向するロール軸（中立姿勢時にはＺ軸）を基準に回転するロール動作と、Ｙ方向のヨー軸を基準に傾動するヨー動作（傾動動作）とが可能であり、ロール動作と傾動動作とを選択的にまたは複合的に行うことが可能である。従って、先端動作部１２は、エンドエフェクタ１９の開閉動作、ロール動作及びヨー動作からなる３軸の動作が可能である。本実施形態の場合、エンドエフェクタ１９の姿勢変更の動作（ロール動作及びヨー動作）は、回転操作部９０及び傾動操作部９２を有する複合入力部２４の操作に基づいて駆動源５０が駆動し、この駆動源５０の駆動力が先端動作部１２に機械的に伝達されることで行われる。図示例のマニピュレータ本体１１では、回転操作部９０に対して左右方向の回転操作を行うことで、先端動作部１２のロール動作が行われ、傾動操作部９２に対して傾動操作を行うことで、先端動作部１２のヨー動作が行われる。

コントローラ２９は、マニピュレータ本体１１を総合的に制御する制御部であって、グリップハンドル２６の下端部から延在するケーブル２８と接続される。コントローラ２９の機能の一部又は全部は、例えば操作部１４に一体的に搭載することもできる。コントローラ２９は、例えば、第１ポート２７ａ、第２ポート２７ｂ及び第３ポート２７ｃを備えており、３台のマニピュレータ本体１１を独立的に同時に制御することができる。

図２は、操作部１４と作業部１６とが分離した状態のマニピュレータ本体１１を示す一部省略側面図である。図２に示すように、駆動部３０は、上述したモータ５０ａ、５０ｂと、モータ５０ａ、５０ｂの各出力軸５６ａ、５６ｂに対して固定された駆動傘歯車５８ａ、５８ｂと、駆動傘歯車５８ａ、５８ｂと噛み合う２つの従動傘歯車６２ａ、６２ｂと、従動傘歯車６２ａ、６２ｂが固定された駆動軸６０ａ、６０ｂとを有する。駆動軸６０ａ、６０ｂの下端部には、例えば断面波形状の係合凸部６４ａ、６４ｂが設けられている。この構成により、モータ５０ａ（５０ｂ）の回転駆動力が、駆動傘歯車５８ａ（５８ｂ）、従動傘歯車６２ａ（６２ｂ）、駆動軸６０ａ（６０ｂ）及び係合凸部６４ａ（６４ｂ）へと伝達される。

プーリボックス３２には、プーリ７０ａ、７０ｂが設けられている。このプーリ７０ａ、７０ｂは、作業部１６が操作部１４に装着された状態で、駆動軸６０ａ、６０ｂに対して同軸である。プーリ７０ａ、７０ｂの上端には、プーリボックス３２の上面から露出した、例えば断面波形状の係合凹部７４ａ、７４ｂが設けられている。従って、操作部１４と作業部１６との装着時、係合凸部６４ａ、６４ｂと係合凹部７４ａ、７４ｂとが係合し、これにより、駆動軸６０ａ、６０ｂからの回転駆動力をプーリ７０ａ、７０ｂへと伝達することができる。なお、係合凸部６４ａや係合凹部７４ａの係合構造は他の構造であってもよい。

プーリ７０ａ、７０ｂには、それぞれ、動力伝達部材として、図示しないワイヤが巻き掛けられている。これらのワイヤは、シャフト１８内に挿通されており、先端動作部１２（図１参照）に設けられた姿勢変更機構１３に駆動力を伝達する。これにより、駆動軸６０ａ、６０ｂからの回転駆動力が、プーリ７０ａ、７０ｂ、前記ワイヤを介して姿勢変更機構１３に伝達され、エンドエフェクタ１９の姿勢変更が行われる。

なお、トリガレバー３６の操作をエンドエフェクタ１９の開閉動作に変換する機構、及び、駆動源５０の駆動をエンドエフェクタ１９の姿勢変更の動作に変換する機構としては、例えば、特開２００８−１０４８５５号公報や特開２００９−１０６６０６号公報に記載された構成と同様の構成を採用してよい。

操作部１４には、操作部１４と作業部１６の着脱を検出する着脱検出機構４２が設けられている。この着脱検出機構４２は、センサドグとして機能する検出シャフト４３と、検出シャフト４３の一端部（上端部）を検出する検出部４４とを有する。検出シャフト４３は、操作部１４内でＹ方向に移動自在に支持され、図示しないコイルバネによってＹ２方向（図２で下方）に弾性的に付勢されるとともに、図示しないスナップリングによって抜け止めがなされている。

検出部４４は、例えば、対向配置された投光器及び受光器からなるフォトセンサで構成することができ、このようなフォトセンサでは、投光器と受光器との間に検出シャフト４３が進入して光路を遮断することで、検出シャフト４３の存在が検出される。着脱検出機構４２は上記のように構成されているため、作業部１６が操作部１４に装着されると、検出シャフト４３が作業部１６によりＹ１方向に押圧されて移動し、検出部４４により検出シャフト４３の上端が検出される。コントローラ２９は、検出部４４からの信号に基づいて、作業部１６が操作部１４に装着されたことを認識する。

図２に示すように、プーリボックス３２とアーム部３６ａとの間の位置には、トリガ軸３９の両端を支持する一対の支持プレート４５、４５間にＩＤ表示プレート４６が架設して固定されている。

ここで、図３は、作業部１６の一部省略斜視図である。図３に示すように、ＩＤ表示プレート４６の表面には、作業部１６に係る各種情報を保持するＩＤ保持部４８として、作業部１６に係る各種情報の内容に対応した画像パターンを表示する表示手段４８Ａが設けられている。表示手段４８Ａは、下部カバー３７ａ、３７ｂの上面に形成された切欠き部５２を通して、作業部１６の上方に露出している。

表示手段４８Ａとしては、幅の異なる白色及び黒色の線が交互に配列して印刷された一次元バーコード、または桝目に従って白色部及び黒色部が印刷されたＱＲコードのようなマトリクス型二次元コードを採用し得る。図示例の表示手段は、ＱＲコードとして構成されている。表示手段４８Ａには、作業部１６の個体識別情報（ＩＤ）、仕様、タイムスタンプ（製造日等）やシリアルナンバー、使用回数、使用制限回数等の情報が含まれている。表示手段４８Ａが保持している個体識別情報は、作業部１６毎に識別が可能なように異なる値が付与されている。

図２に示すように、操作部１４の内部には、表示手段４８Ａを検出するためのＩＤ検出部５４として、表示手段４８Ａを撮像するためのカメラ（撮像手段）５４Ａが配設されている。また、操作部１４において、作業部１６が操作部１４に装着された状態で表示手段４８Ａに対向する位置に、光を透過する部材からなる撮影窓５６が設けられ、さらに、撮影窓５６を介して表示手段４８Ａからの光（像）をカメラ５４Ａに向けて反射させるミラー５７が設けられている。このため、表示手段４８Ａは、鏡像となってカメラ５４Ａにより撮像される。なお、カメラ５４Ａの近傍には、図示しないＬＥＤが設けられており、表示手段４８Ａは、ミラーを介してＬＥＤにより照明される。このようなＬＥＤは、十分な光量が得られるように複数設けられるとよい。

本実施の形態に係るマニピュレータ１０は、上記のように構成されたＩＤ保持部４８（表示手段４８Ａ）とＩＤ検出部５４（カメラ５４Ａ）とを備えるため、作業部１６が操作部１４に装着されると、コントローラ２９による制御作用下に、ＩＤ検出部５４がＩＤ保持部４８から個体識別情報を検出する。具体的には、カメラ５４Ａが表示手段４８Ａを撮像して、その画像に対応した信号をコントローラ２９に送信する。コントローラ２９は、カメラ５４Ａより送信された信号を解析して作業部１６の個体識別情報を認識する。

これにより、コントローラ２９が作業部１６を識別するので、作業部１６を動作させることが可能な状態となる。すなわち、複合入力部２４に対する操作に基づいて、コントローラ２９がモータ５０ａ、５０ｂを駆動制御し、これにより、先端動作部１２の姿勢変更が行われる。なお、コントローラ２９は、作業部１６の種類（例えば、グリッパやはさみ、電気メス）に応じて、適切に且つ正確にモータ５０ａ、５０ｂ等を駆動制御する。

上述したように、作業部１６の内部には、ワイヤ等の動力伝達部材を含む図示しない動力伝達機構が設けられている。このような動力伝達機構は、作業部１６の使用に伴って負荷を受けるため、作業部１６はある程度の回数使用したら、自動的に使用不可能となることが好ましい。そこで、本発明に係るマニピュレータ１０の作業部１６には、図２及び図３に示すように、作業部１６の使用回数を制限するための手段として、検出制限機構８０が設けられている。

この検出制限機構８０は、作業部１６に対する所定温度以上の加熱を伴う処理（例えば、滅菌処理）を所定回数行った場合に、ＩＤ検出部５４によるＩＤ保持部４８からの個体識別情報の検出を阻止する状態となるものである。上部カバー３７ａ、３７ｂにおいて、検出制限機構８０を覆う箇所には、開口部８１が形成されている。この開口部８１の機能については後述する。なお、開口部８１に代えて、透明な材料からなる窓を設けてもよい。

図４は、一構成例に係る検出制限機構８０の模式構成図である。図４に示すように、検出制限機構８０は、一方向動作機構８２と、感熱駆動部８８と、遮蔽部９６とを備える。

一方向動作機構８２は、感熱駆動部８８によって駆動される動作部８４と、動作部８４の運動方向を規制する係止片８６（爪部）とを有する。図示例の動作部８４は、軸によって回転可能に支持されたラチェットホイール８４Ａとして構成されており、その外周面には周方向に沿って複数の歯８５が所定の同一角度間隔で形成されている。

ラチェットホイール８４Ａの上面には、周方向に沿って複数の数字Ｎが表示されている。この複数の数字Ｎは、ラチェットホイール８４Ａの回転可能方向（図示例では、時計回りの方向）に向かって順に１ずつ小さくなっており、図示例では、１〜１９が表示されている。また、この複数の数字Ｎは、ラチェットホイール８４Ａの歯８５の角度間隔（ピッチ）と同じ角度間隔で表示されている。表示された数字Ｎのうち最大の数字Ｎは、作業部１６に設定された使用制限回数から１を引いた数字であるとよい。

最大の数字Ｎの、ラチェットホイール８４Ａの回転可能方向とは逆方向（図示例で反時計回りの方向）側には、１ピッチ分だけ離れた位置に、作業部１６に対する滅菌回数が上限に達したことを示す第１の表示Ｍ１（図示例では、“ＥＮＤ”の文字）が設けられている。第１の表示Ｍ１の代わりに、作業部１６の最終回の使用、つまり上限回数目の使用であることを示す表示（例えば、“ＬＡＳＴ”の文字）を設けてもよい。

第１の表示Ｍ１の、ラチェットホイール８４Ａの回転可能方向とは逆方向には、１ピッチ分だけ離れた位置に、作業部１６が使用不可能となったことを示す第２の表示Ｍ２（図示例では、“×”の文字）が設けられている。このような数字Ｎ、第１の表示Ｍ１および第２の表示Ｍ２は、作業部１６に対する滅菌回数又は作業部１６の使用回数を示すためのものである。このため、数字Ｎ、表示Ｍ１およびＭ２は、作業部１６の滅菌回数又は使用回数を、上部カバー３７ａ、３７ｂに設けられた開口部８１（図３も参照）を通して観察（視認）できるように動作部８４上に配置されている。

係止片８６は、可撓性を有する板状の部材として構成されている。動作部８４が図４で時計方向への回転力を受けると、係止片８６が弾性変形して撓むことで歯８５を乗り超えることが可能であるので、動作部８４が時計方向に回転することができる。これに対して、動作部８４が図４で反時計方向の回転力を受けた場合、係止片８６が歯８５に食い込むため、動作部８４は反時計方向には回転することができない。このように、動作部８４は、特定の一方向（図示例では、時計回りの方向）のみに運動（回転）が可能となっている。

感熱駆動部８８は、作業部１６に対して所定温度以上（例えば、１００℃以上）の加熱を伴う処理を行うごとに動作部８４を特定の方向（図示例では、時計回りの方向）に所定量だけ動かす機能を有する。上記の加熱を伴う処理は、例えば、オートクレーブのような滅菌処理である。感熱駆動部８８は、作動部を動かすためにラチェットホイール８４Ａの歯８５に係合して押圧する押圧部８９を有している。この押圧部８９は、温度変化に対応してラチェットホイール８４Ａの歯８５に対して進退移動する。これにより、作業部１６に対して滅菌処理などの加熱を伴う処理を行うごとに、ラチェットホイール８４Ａが１歯分だけ回転する。感熱駆動部８８は、温度変化に応じた部材の性状の変化を利用して機械的作用のみによって動作する機構であり、このような機構は、例えば、形状記憶合金やバイメタルを利用して構成することが可能である。

図５Ａ及び図５Ｂを参照し、感熱駆動部８８の一構成例として、形状記憶合金を用いた構成について説明する。図５Ａは、押圧部８９が後退位置にあるときの一構成例に係る感熱駆動部８８の概略構成図であり、図５Ｂは、押圧部８９が進出位置にあるときの一構成例に係る感熱駆動部８８の概略構成図である。感熱駆動部８８は、上記押圧部８９と、フレーム９９と、形状記憶バネ１０６と、バイアスバネ１０８とを有する。フレーム９９は、互いに離間して配置された第１側壁１００と第２側壁１０２とを有し、第１側壁１００および第２側壁１０２に押圧部８９が挿通されて、押圧部８９を進退自在に支持している。押圧部８９には、鍔状部１０４が設けられており、この鍔状部１０４は、第１側壁１００と第２側壁１０２との間に位置している。

形状記憶バネ１０６は、形状記憶合金からなり、第１側壁１００と鍔状部１０４との間に配設されている。形状記憶バネ１０６の構成材料としては、例えば、Ｎｉ−Ｔｉ系の合金が挙げられる。バイアスバネ１０８は、通常のバネ材からなり、第２側壁１０２と鍔状部１０４との間に配設されている。形状記憶バネ１０６とバイアスバネ１０８は、鍔状部１０４を介して互いに押し合う格好でフレーム９９上に配置されている。

感熱駆動部８８の周囲環境が常温または低温である場合には、形状記憶バネ１０６の弾発力よりもバイアスバネ１０８の弾発力のほうが大きいために、バイアスバネ１０８により鍔状部１０４を介して形状記憶バネ１０６が圧縮される。このため、押圧部８９は、図５Ａに示す位置に後退する。感熱駆動部８８が加熱されると、温度が上昇するにつれて、形状記憶バネ１０６の弾発力がバイアスバネ１０８の弾発力よりも大きくなり、押圧部８９は図５Ｂで左側へ移動する。これにより、押圧部８９は、図５Ｂに示す位置に進出する。このように、押圧部８９は、温度変化に応じて進退移動する。

図４に戻り、遮蔽部９６について説明する。遮蔽部９６は、動作部８４の動きに基づいて移動し、作業部１６に対する所定温度以上の加熱を伴う処理の回数が所定回数に達したら、表示手段４８Ａの一部を遮蔽する。

図示例の遮蔽部９６は、動作部８４の歯８５よりも半径方向外側に突出するように動作部８４に一体的に設けられている。また、遮蔽部９６は、係止片８６および押圧部８９と干渉しないように、動作部８４の歯８５に対してラチェットホイール８４Ａの一方面側（図示例では、上面側）にずれて設けられている。また、動作部８４上における遮蔽部９６の位置は、上記処理が所定回数行われたときに表示手段４８Ａの一部を遮蔽するように設定されている。

本実施の形態では、検出制限機構８０には、さらに、遮蔽部９６が表示手段４８Ａの一部を遮蔽する位置にある状態で動作部８４が回転可能方向（図示例では、時計回りの方向）に動くことを阻止するストッパ機構９３が設けられている。具体的には、ストッパ機構９３は、動作部８４に設けられたピン状の突起体９５と、遮蔽部９６が表示手段４８Ａの一部を遮蔽する位置に来たとき、動作部８４の回転可能方向への突起体９５の移動を阻止するストッパ部９４とを有する。

次に、上記のように構成された検出制限機構８０の作用について説明する。なお、以下では、作業部１６の使用制限回数が２０回に設定され、作業部１６に対する加熱を伴う処理として、作業部１６を使用するごとに、その使用前に、滅菌処理を行い、かつ、滅菌処理が２１回行われたときに作業部１６が使用不能となる場合について説明する。

作業部１６に対して、滅菌処理を行うと、そのたびに、感熱駆動部８８によりラチェットホイール８４Ａが１歯分だけ回転させられる。作業部１６の１回目の使用に先立って最初の滅菌処理を行うと、ラチェットホイール８４Ａが１歯分だけ回転させられる。したがって、作業部１６の１回目の使用時には、開口部８１からは数字の「１」が観察される。２回目から１８回目の滅菌処理の際にも、同様にしてラチェットホイール８４Ａが１歯分ずつ回転させられる。

そして、１９回目の滅菌処理が終了し、作業部１６の１９回目の使用時には、検出制限機構８０は、図４に示す状態となっている。このとき、遮蔽部９６は、表示手段４８Ａを遮蔽する位置から外れた位置にある。また、このとき、開口部８１からは、１９回目の滅菌処理が行われたこと又は１９回目の使用を示す数字の「１９」が観察される。

作業部１６に対する２０回目の滅菌処理中、感熱駆動部８８によりラチェットホイール８４Ａが１歯分だけ回転させられるので、検出制限機構８０は、図６に示す状態となる。このとき、遮蔽部９６も、ラチェットホイール８４Ａの回転に伴って移動し、図４に示した位置からさらに表示手段４８Ａに近づくが、表示手段４８Ａを遮蔽する位置からはまだ外れた位置にある。

そして、２０回目の滅菌処理が終了して作業部１６が常温になると、感熱駆動部８８の押圧部８９が後退位置に戻る。このため、作業部１６の２０回目の使用時には、検出制限機構８０は、図７に示す状態となる。このとき、開口部８１からは、滅菌回数が上限に達したことを示す「ＥＮＤ」が観察される。また、数字Ｎが作業部１６の使用回数に関するものとして設けられている場合には、「ＥＮＤ」の代わりに、作業部１６の使用回数が最終回（２０回目）であること示す「ＬＡＳＴ」が観察される。

なお、このように開口部８１から観察される第１の表示Ｍ１が、滅菌回数と使用回数のいずれに関するものであるのかが使用者において容易に認識できるように、カバー３７ａ、３７ｂ（図３参照）における開口部８１の近傍に、その旨の表示を設けておくとよい。

上述したように、遮蔽部９６は、表示手段４８Ａを遮蔽する位置からはまだ外れた位置にあるので、作業部１６を操作部１４に装着すると、カメラにより表示手段４８Ａを撮像し、作業部１６の個体識別情報を認識することができる。

開口部８１から「ＥＮＤ」又は「ＬＡＳＴ」の表示が観察されることで、使用者は、最終回の滅菌が行われこと、あるいは最終回目の使用であることを認識できるため、最終回目の使用をすることで、作業部１６の使用制限回数が上限に達したことを認識できる。

使用制限回数を超えて作業部１６を使用しようとしても、検出制限機構８０の作用により、以下に説明するように作業部１６が強制的に使用不能となる。作業部１６をさらに使用するためには、作業部１６に対して２１回目の滅菌処理を行う必要がある。作業部１６に対する２１回目の滅菌処理中、感熱駆動部８８によりラチェットホイール８４Ａが１歯分だけ回転させられるので、検出制限機構８０は、図８に示す状態となる。このとき、遮蔽部９６も、ラチェットホイール８４Ａの回転に伴って移動し、ついに表示手段４８Ａの一部を遮蔽する位置にくる。また、開口部８１からは、“×”の文字が観察される。

２１回目の滅菌処理が終了して常温に戻ると、感熱駆動部８８の押圧部８９は後退位置に戻るが、表示手段４８Ａの一部は遮蔽部９６により遮蔽されたままである。したがって、この状態で、作業部１６を操作部１４に装着しても、カメラ５４Ａにより表示手段４８Ａを撮像することができず、作業部１６の個体識別情報を認識することができない。表示手段４８Ａから個体識別情報を検出しない限り、コントローラ２９は作業部１６を識別できないため、結局、作業部１６は、使用不能となる。

また、図８に示すように、遮蔽部９６が表示手段４８Ａの一部を遮蔽する位置に来た状態では、ストッパ部９４により突起体９５の移動が規制されることで、ラチェットホイール８４Ａのさらなる回転が阻止される。すなわち、ラチェットホイール８４Ａは、いずれの方向にも回転が不可能となる。このため、一旦、遮蔽部９６が表示手段４８Ａの一部を遮蔽する状態となったら、表示手段４８Ａを遮蔽しない位置に遮蔽部９６が移動することがない。

なお、ＱＲコードでは、３６０度どの向きから読み取っても正確に情報が読み出せるようにするため、３つの角に、大小２つの四角を重ねた形状をした「切り出しシンボル」（ファインダパターン）が配置されている。この切り出しシンボルが読み取ることができないと、ＱＲコード自体が読み取ることができない。そこで、図示例のように表示手段４８ＡがＱＲコードである場合には、いずれかの切り出しシンボルの少なくとも一部を遮蔽するように、遮蔽部９６の配置位置及び大きさを設定するとよい。これにより、確実にＱＲコードの読み取りを阻止することができる。

上述したように、マニピュレータ１０には、検出制限機構８０が設けられているので、作業部１６に対する加熱を伴う処理の回数が所定回数に達すると、ＩＤ検出部５４（カメラ５４Ａ）がＩＤ保持部４８（表示手段４８Ａ）から個体識別情報を検出できなくなる。このため、複合入力部２４を操作しても、作業部１６は動作しない。すなわち、上記処理の回数が所定回数に達したら、作業部１６を強制的に使用不能とすることができる。このように、加熱を伴う処理の回数に基づいて作業部１６の使用を制限するので、実質的に作業部１６の使用回数を制限することができる。

本実施の形態によれば、カメラ５４Ａによる個体識別情報の検出を不可能にする方法として、表示手段４８Ａの少なくとも一部を遮蔽する。このため、カメラ５４Ａは画像パターンの少なくとも一部を撮像できない。結果として、個体識別情報の検出が強制的に不可能となることから、簡単な構成で、確実に、個体識別情報の検出を阻止することができる。

本実施の形態によれば、作業部１６に対して所定温度以上の加熱を伴う処理を行うごとに、感熱駆動部８８が動作部８４を所定の方向に動かす。すなわち、一方向動作機構８２と感熱駆動部８８により前記処理をカウントするカウンタが構成される。そして、このように前記処理の回数がカウントされ、所定回数に達すると、作業部１６に基づいて動作する遮蔽部９６がＩＤ保持部４８を遮蔽する。したがって、上記のように構成された検出制限機構８０により、加熱を伴う処理を確実に感知及びカウントするとともに、個体識別情報の検出を好適に阻止することができる。

また、本実施の形態によれば、感熱駆動部８８は、温度変化に応じた部材の性状の変化を利用して機械的作用のみによって動作する機構であるので、一方向動作機構８２を動作させるための電気的駆動源（モータ等）を作業部１６に設ける必要がない。このため、作業部１６の構成を簡素化できるとともに、作業部１６を簡便に洗浄及び滅菌することができる。

さらに、本実施の形態によれば、遮蔽部９６は、動作部８４に一体的に設けられているので、遮蔽部９６及び動作部８４を省スペースで配置することができ、結果として検出制限機構８０をコンパクトに構成することができる。

また、本実施の形態によれば、使用を阻止する直接的な手段が、個体識別情報の検出をできなくすることであるため、所定回数滅菌後に、機械的（物理的）に作業部１６が操作部１４に装着できなくするような機構部を有する方式に比べ、使用を阻止する直接的手段として新たな機構や部品を必要としないため、よりコンパクトで信頼性の高い構成とすることができる。

またさらに、本実施の形態によれば、ストッパ機構９３を備えるので、動作部８４がさらに特定の方向に動いて遮蔽部９６が表示手段４８Ａを遮蔽しない位置にずれることが防止される。このため、一旦、遮蔽部９６が表示手段４８Ａを遮蔽する状態になったら、その後に遮蔽部９６が移動することがなく、その後の作業部１６の使用を確実に制限することができる。

本実施の形態によれば、開口部８１を通して作業部１６の滅菌回数又は使用回数を示す数字Ｎが観察されるので、マニピュレータ１０の使用者において作業部１６の滅菌回数又は使用回数を容易に把握することができる。また、滅菌回数が上限に達したことを示す第１の表示Ｍ１（又は上限回数目の使用であることを示す表示）が開口部８１を通して観察されるので、使用者において最終回の使用であることを容易に把握することができる。さらに、使用制限回数に達した作業部１６に対して滅菌処理をすると、作業部１６が使用不能となった旨の表示Ｍ２が観察されるので、マニピュレータ１０の使用者において作業部１６が使用不能となったことを容易に把握することができる。

なお、上述した実施形態では、動作部８４がラチェットホイール８４Ａ（回転体）として構成された場合を説明したが、動作部８４は、回転体に限られず、直線的に移動する部材であってもよい。この場合、係止片８６およびストッパ機構９３は、直線的に移動する部材に対応して構成及び配置される。

上述した実施形態では、遮蔽部９６が動作部８４に一体的に設けられた場合を説明したが、設計条件によっては（例えば、動作部８４を表示手段４８Ａの近傍に配置することが困難である等の事情がある場合には）、遮蔽部９６を動作部８４から分離して配置してもよい。この場合、動作部８４と遮蔽部９６との間に適宜の動力伝達機構を設け、動作部８４に連動して遮蔽部９６が移動するように構成する。

上述した実施形態では、ラチェットホイール８４Ａに滅菌回数（又は使用回数）を示す表示を設けた場合を説明したが、滅菌回数（又は使用回数）の代わりに、残りの滅菌回数を示す表示を設けてもよい。例えば、上述した例と同様に、作業部１６の使用制限回数が２０回に設定されている場合では、作業部１６に対して１回滅菌処理したら「１９」を表示し、１９回目の滅菌処理をしたら「１」又は「ＬＡＳＴ」を表示し、２０回目の滅菌処理をしたら「ＥＮＤ」を表示するように構成してもよい。

上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前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において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

１０…医療用マニピュレータ １４…操作部
１６…作業部 １９…エンドエフェクタ
２４…複合入力部 ４８…ＩＤ保持部
４８Ａ…表示手段 ５４…ＩＤ検出部
５４Ａ…カメラ ８０…検出制限機構
８２…一方向動作機構 ８４…動作部
８８…感熱駆動部 ９３…ストッパ機構
９６…遮蔽部

Claims (6)

1. 処置対象に対して作業を行うエンドエフェクタと、個体識別情報を保持するＩＤ保持部とを含む作業部と、
   入力操作される操作入力部と、前記ＩＤ保持部の前記個体識別情報を検出するＩＤ検出部とを含み、前記作業部が着脱自在に装着される操作部と、を備え、
   前記作業部が前記操作部に装着されて前記ＩＤ検出部が前記ＩＤ保持部から前記個体識別情報を検出した後に、前記操作入力部に対する操作に基づいて前記作業部が動作可能な状態となり、
   前記作業部には、前記作業部に対する所定温度以上の加熱を伴う処理の回数が所定回数に達したとき、前記ＩＤ検出部による前記ＩＤ保持部からの前記個体識別情報の検出を阻止する状態となる検出制限機構が設けられる、
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
2. 請求項１記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記ＩＤ保持部は、前記個体識別情報に対応した画像パターンを表示する表示手段であり、
   前記ＩＤ検出部は、前記表示手段を撮像する撮像手段であり、
   前記検出制限機構は、前記表示手段の少なくとも一部を遮蔽することにより、前記撮像手段による前記個体識別情報の検出を不可能とする、
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
3. 請求項２記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記検出制限機構は、
   特定の一方向のみに運動が可能な動作部を含む一方向動作機構と、
   前記作業部に対して所定温度以上の加熱を伴う処理を行うごとに前記動作部を前記特定の方向に所定量だけ動かす感熱駆動部と、
   前記動作部の動きに基づいて移動し、前記作業部に対する所定温度以上の加熱を伴う処理の回数が前記所定回数に達したとき前記ＩＤ保持部の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽部と、を有する、
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
4. 請求項３記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記感熱駆動部は、温度変化に応じた部材の性状の変化を利用して機械的作用のみによって動作する機構である、
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
5. 請求項４記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記遮蔽部は、前記動作部に一体的に設けられている、
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
6. 請求項４または５記載の医療用マニピュレータにおいて、
   前記検出制限機構は、前記遮蔽部が前記ＩＤ保持部の少なくとも一部を遮蔽する位置にある状態で前記動作部が前記特定の方向に動くことを阻止するストッパ機構をさらに有する、
   ことを特徴とする医療用マニピュレータ。

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