JP2017056214A - アダプタ部品 - Google Patents

Abstract

【課題】医療用機器を接続する装置において、不潔部分と清潔部分とを確実に分離する。【解決手段】第１嵌合部は、着脱可能に結合するアダプタ４７とセパレータ４６のいずれか一方の部材に設けられたツメ雄部４６ｂと、着脱可能に結合するアダプタ４７とセパレータ４６のいずれか他方の部材に設けられたツメ雌部４７ｂと、を有し、ツメ雄部４６ｂをツメ雌部４７ｂに挿入して嵌合することにより、アダプタ４７とセパレータ４６とを結合する構造を有し、ツメ雄部４６ｂは、ツメ雌部４７ｂに挿入する先端側に、テーパ形状を有し、ツメ雌部４７ｂは、ツメ雄部４６ｂが挿入される入口側に、テーパ形状を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、医療用機器を接続する装置に用いて好適なアダプタ部品に関する。

従来より、外科手術において、術後の回復が速く、手術の際の傷口が小さい等の利点から開腹手術に代えて内視鏡手術が広く行われている。このような内視鏡手術においては、内視鏡を保持操作するロボットアームを用いた内視鏡操作システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

ここで、患者が存在する空間は全て清潔部分に保つ必要があるため、不潔部分である内視鏡操作システムを清潔部分から隔離する必要がある。このため、従来では、無菌外科手術アダプタ（特許文献２参照）や、外科手術用滅菌ドレープ（特許文献３参照）等が用いられている。

特開２０１４−０９４０３９号公報 特開２００７−１６７６４４号公報 特表２００９−５０９６５３号公報

しかしながら、特許文献１乃至３を含め従来の技術では、不潔部分である内視鏡操作システムを清潔部分から確実に隔離することは困難な状況である。
この点、内視鏡に限定されず、医療用機器を接続する装置一般にあてはまる状況である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、医療用機器を接続する装置において、不潔部分と清潔部分とを確実に分離することを目的とする。

このような課題を解決するために、本発明に係るアダプタ部品は、取付部を有する不潔部分の装置の当該取付部に医療用機器を接続するためのアダプタ部品であって、前記医療用機器を保持するアダプタと、前記アダプタを挿入するための中空の筒の形状を有し、少なくとも当該筒の内側面が清潔部分となっており、当該筒の外側面において前記取付部と接続するセパレータと、前記取付部を含む前記装置を清潔部分から隔離するドレープを接続するための接続部と、前記アダプタと前記セパレータとを着脱可能に結合する第１嵌合部と、前記セパレータと前記取付部とを着脱可能に結合する第２嵌合部と、を備え、前記第１嵌合部の結合の度合は、前記第２嵌合部の結合の度合よりも弱く、前記第１嵌合部は、着脱可能に結合する前記アダプタと前記セパレータのいずれか一方の部材に設けられたツメ雄部と、着脱可能に結合する前記アダプタと前記セパレータのいずれか他方の部材に設けられたツメ雌部と、を有し、前記ツメ雄部を前記ツメ雌部に挿入して嵌合することにより、前記アダプタと前記セパレータとを結合する構造を有し、前記ツメ雄部は、前記ツメ雌部に挿入する先端側に、テーパ形状を有し、前記ツメ雌部は、前記ツメ雄部が挿入される入口側に、テーパ形状を有することを特徴とする。

また、本発明に係るアダプタ部品は、取付部を有する不潔部分の装置の当該取付部に医療用機器を接続するためのアダプタ部品であって、前記医療用機器を保持するアダプタと、前記アダプタを挿入するための中空の筒の形状を有し、少なくとも当該筒の内側面が清潔部分となっており、当該筒の外側面において前記取付部と接続するセパレータと、前記取付部を含む前記装置を清潔部分から隔離するドレープを接続するための接続部と、前記アダプタと前記セパレータとを着脱可能に結合する第１嵌合部と、前記セパレータと前記取付部とを着脱可能に結合する第２嵌合部と、を備え、前記第１嵌合部の結合の度合は、前記第２嵌合部の結合の度合よりも弱く、前記アダプタは、前記セパレータに挿入する先端側に、テーパ形状を有することを特徴とする。

また、本発明に係るアダプタ部品は、取付部を有する不潔部分の装置の当該取付部に医療用機器を接続するためのアダプタ部品であって、前記医療用機器を保持するアダプタと、前記アダプタを挿入するための中空の筒の形状を有し、少なくとも当該筒の内側面が清潔部分となっており、当該筒の外側面において前記取付部と接続するセパレータと、前記取付部を含む前記装置を清潔部分から隔離するドレープを接続するための接続部と、前記アダプタと前記セパレータとを着脱可能に結合する第１嵌合部と、前記セパレータと前記取付部とを着脱可能に結合する第２嵌合部と、を備え、前記第１嵌合部の結合の度合は、前記第２嵌合部の結合の度合よりも弱く、前記アダプタは、前記医療用機器を配置する貫通孔を有して、変形可能な変形可能部と、非変形部と、からなり、前記変形可能部は、前記貫通孔から径方向に外周まで延設された切り欠き部と、前記切り欠き部の間隔を調整する締め付け部材と、を有し、前記締め付け部材が前記切り欠き部の間隔を狭めるように該変形可能部を変形させることにより、前記医療用機器が前記アダプタに保持されることを特徴とする。

本発明によれば、医療用機器を接続する装置において、不潔部分と清潔部分とを確実に分離することができる。

本発明の一実施形態に係るロボットシステムのうち、ロボットアームの外観構成の概略を示す斜視図である。 図１のロボットアームのうち、アダプタセット付近を拡大した部分断面図である。 図１のロボットアームのうち、手術機器が取り付けられたアダプタセットの外観的構成を示す側面図である。 各構成要素が分解された状態のアダプタセットの外観的構成を示す斜視図である。 図４の各構成要素が組み込まれた状態のアダプタセットの外観的構成を示す図である。 アダプタをセパレータに挿入する際の様子を説明するための、アダプタセットの図である。 タイミングプーリー、セパレータ、及びアダプタの結合の様子を説明するための、アダプタセットの図である。 本発明の一実施形態に係るロボットシステムのうち、ロボットアームに対する空気圧サーボ制御を実現するためのハードウェア構成を示すブロック図である。 図８のハードウェア構成により実現されるロボットアームに対する空気圧サーボ制御の制御系の概略を示す機能ブロック図である。 図９の制御系で動作する図８の制御部が実行する空気圧サーボ制御の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るロボットシステム１のうち、ロボットアーム１１の外観構成の概略を示す斜視図である。
本実施形態のロボットシステム１は、内視鏡や鉗子等の手術機器１２を保持操作することが可能な、空気圧駆動のロボットアーム１１を有している。
ロボットアーム１１は、空気圧サーボ制御により駆動され、動作モードとして、受動操作モードと能動操作モードを有している。
受動操作モードとは、本実施形態ではユーザ（手術をする医師等）がスイッチ（後述の図８の切替スイッチ１０３）を押下している間に機能するモードであり、ユーザが、通常の内視鏡等の手術機器を保持している場合とほぼ同様の直感的な感覚で、ロボットアーム１１をあたかも手動操作で移動させる（実際には自重補償制御及び圧力制御を実行している）モードである。
能動操作モードとは、位置制御と圧力制御の自動制御により、指定された目標位置まで、ロボットアーム１１を自動的に移動させるモードである。

ロボットアーム１１は、手術機器１２の先端部を４自由度で移動させるように保持する。即ち、ロボットアーム１１は、手術機器１２を、軸Ａと軸Ｃとの交点における、軸Ｃに対する回転（ロール）、軸Ａに対する回転（ヨー）、及び並行駆動部２３による回転（ピッチ）、並びに、方向Ｂの略平行への移動を可能なように保持する。
具体的には、ロボットアーム１１は、回転駆動部２１と、連結部２２と、並行駆動部２３と、空気圧シリンダ２４と、回転モータ２５と、タイミングベルト２６と、タイミングプーリー２７と、アダプタセット２８とを有している。

回転駆動部２１は、ロボットアーム１１を軸Ａに対して回転駆動させることで、手術機器１２をヨー軸回転させる。
連結部２２は、軸Ａに対する回転に追従して移動するように、回転駆動部２１と並行駆動部２３とを連結する。
並行駆動部２３は、ロボットアーム１１を回転駆動させることで、手術機器１２をピッチ回転させる。
空気圧シリンダ２４は、ロボットアーム１１を方向Ｂに略平行に駆動させることさせる空気圧シリンダである。
回転モータ２５は、回転力（トルク）を発生し、当該回転力をタイミングベルト２６を介してタイミングプーリー２７に伝達する。
タイミングベルト２６は、回転モータ２５とタイミングプーリー２７を繋ぐベルトである。
タイミングプーリー２７は、回転モータ２５からタイミングベルト２６を介して伝達された回転力により、アダプタセット２８にセットされた手術機器１２をロール回転させる。
アダプタセット２８は、当該タイミングプーリー２７を含み、手術機器１２をロボットアーム１１に対して回転可能に取り付ける部材である。

このような構成のロボットアーム１１は、不潔部分からなる装置である。
従って、図１に示すように、不潔部分からなるロボットアーム１１は、ドレープ３１により覆われることによって、手術中の患者が存在する清潔部分から分離されることになる。
しかし、手術機器１２は、清潔部分に存在させる必要がある一方で、回転可能なようにアダプタセット２８に支持される必要もある。従って、何ら手当をしないと、アダプタセット２８を介して手術機器１２が不潔部分に触れるおそれもある。
そこで、本実施形態では、アダプタセット２８において、不潔部分と清潔部分とが完全に分離される工夫がなされている。
以下、図２乃至図７を参照して、このようなアダプタセット２８について具体的に説明する。

図２は、図１のロボットアーム１１のうち、アダプタセット２８付近を拡大した部分断面図を示している。
図３は、図１のロボットアーム１１のうち、手術機器１２が取り付けられたアダプタセット２８の外観的構成を示す側面図を示している。
図４は、各構成要素が分解された状態のアダプタセット２８の外観的構成を示す斜視図を示している。
図５は、図４の各構成要素が組み込まれた状態のアダプタセット２８の外観的構成を示す図を示している。ここで、手術機器１２の先端側（図３の左端側）を、以下「出側」と呼ぶ。この逆側（図３の右端側）を「入側」と呼ぶ。図５（Ａ）は、アダプタセット２８の出側の正面図を示している。図５（Ｂ）は、アダプタセット２８の側面図を示している。図５（Ｃ）は、アダプタセット２８の入側の正面図を示している。

図２乃至図５（特に図４）に示すように、アダプタセット２８は、手術機器１２の出側からみて、出側ドレープベアリング４１と、出側ドレープベアリングカバー４２と、上述のタイミングプーリー２７と、入側ドレープベアリングカバー４４と、入側ドレープベアリング４５と、セパレータ４６と、アダプタ４７と、を組み込むことで構成される。

ここで、図３等に示すドレープ３１には、セパレータ４６の直径より少し大きい程度の孔が２ケ所あけられており、図２に示すように、当該２ケ所の孔のうち、一方の縁が、出側ドレープベアリング４１と出側ドレープベアリングカバー４２とに挟まれ、他方の縁が、入側ドレープベアリングカバー４４と入側ドレープベアリング４５とに挟まれる。
これにより、図１乃至図３に示すように、ロボットアーム１１がドレープ３１に覆われるようになる。即ち、原則として、ロボットアーム１１の不潔部分ＦＡは、清潔部分ＳＡと分離されることになる。
ただし、清潔部分ＳＡに存在すべき手術機器１２は、アダプタセット２８において、不潔部分ＦＡと触れる可能性がある。このため、本実施形態では、セパレータ４６の内側面が清潔部分ＳＡになっている。
これにより、セパレータ４６の内側面及びドレープ３１を境にして（図２の太線を境界線にして）、不潔部分ＦＡと清潔部分ＳＡとを完全分離させることが可能になる。さらに、このことについて図６を参照に詳しく説明する。

図６は、アダプタ４７をセパレータ４６に挿入する際の様子を説明するための、アダプタセット２８の図を示している。
具体的には、図６（Ａ）は、アダプタセット２８の側面図を示している。図６（Ｂ）は、アダプタセット２８の断面図を示している。図６（Ｃ）は、アダプタセット２８の入側の正面図を示している。図６（Ｃ）の線Ａによる断面図が図６（Ｂ）になっている。

図６に示すように、手術機器１２がセットされたアダプタ４７は、入側から出側にむけて、セパレータ４６の内部に挿入される。このようなアダプタ４７の挿入時において、手術機器１２は、セパレータ４６の内部に触れる可能性があるため、ここが不潔部分ＦＡであってはならない。
そこで、セパレータ４６の少なくとも内側面は、上述したように、滅菌がされた清潔部分になっている。これにより、手術機器１２が不潔部分ＦＡに接することなく、アダプタ４７がセパレータ４６に挿入させることが可能になる。
また、アダプタ４７も滅菌された清潔部分のため、アダプタ４７がセパレータ４６に挿入されて組み込まれた後も、図２に示すように、セパレータ４６の内側面及びドレープ３１を境にして（図２の太線を境界線にして）、不潔部分ＦＡと清潔部分ＳＡとが完全分離される。

さらに、本実施形態では手術機器１２は自転（図１の軸Ｃに対して回転）するため、回転モータ２５からの回転力が、タイミングプーリー２７を介して、手術機器１２に伝達される必要がある。このための構成について、図７を参照して説明する。

図７は、タイミングプーリー２７、セパレータ４６、及びアダプタ４７の結合の様子を説明するための、アダプタセット２８の図を示している。
具体的には、図７（Ａ）は、アダプタセット２８の側面図を示している。図７（Ｂ）は、アダプタセット２８の断面図を示している。図７（Ａ）の線Ａによる断面図が図７（Ｂ）になっている。

図７に示すように、タイミングプーリー２７は、入側においてツメ雄部２７ａを有している。セパレータ４６は、タイミングプーリー２７に挿入される際にツメ雄部２７ａに嵌合する、ツメ雌部４６ａを有している。
即ち、ツメ雄部２７ａとツメ雌部４６ａとが嵌合することによって、タイミングプーリー２７とセパレータ４６とが結合する。

図７に示すように、アダプタ４７は、入側においてツメ雌部４７ｂを有している。セパレータ４６は、アダプタ４７に挿入される際にツメ雌部４７ｂに嵌合する、ツメ雄部４６ｂを有している。
即ち、ツメ雌部４７ｂとツメ雄部４６ｂとが嵌合することによって、セパレータ４６とアダプタ４７とが結合する。

ここで、本実施形態では、セパレータ４６とアダプタ４７との結合の度合（ツメ雌部４７ｂとツメ雄部４６ｂとの嵌合の度合）が、タイミングプーリー２７とセパレータ４６との結合の度合（ツメ雄部２７ａとツメ雌部４６ａとの嵌合の度合）よりも緩くなっている。
これにより、手術機器１２の軸方向（図７（Ａ）参照）に力が加わった際に、セパレータ４６とアダプタ４７とが先に外れることになる。
その結果、手術機器１２を突き刺すリスクが低減すると共に、不潔部分ＦＡが清潔部分ＳＡに露出してしまうことを確実に防止することができる。

また、出側ドレープベアリング４１と出側ドレープベアリングカバー４２との夫々の結合部においても、ツメ４１Ｃとツメ４２Ｃの夫々が設けられている。即ち、ツメ４１Ｃとツメ４２Ｃとの嵌め合い構造とすることにより、出側ドレープベアリング４１が抜けないようにしている。また、出側ドレープベアリング４１とセパレータ４６の夫々の内側等の結合部においても、ツメ４１ｅとツメ４６ｅの夫々が設けられる。即ち、ツメ４１ｅとツメ４６ｅとの嵌め合い構造とすることで、出側ドレープベアリング４１とセパレータ４６とが勘合し、その結果、ドレープ３１の挿入口の固定が可能になる。
同様に、入側ドレープベアリング４５と入側ドレープベアリングカバー４４との夫々の結合部においても、ツメ４５ｄとツメ４４ｄの夫々が設けられている。即ち、ツメ４５ｄとツメ４４ｄとの嵌め合い構造とすることにより、入側ドレープベアリング４５が抜けないようにしている。
これにより、ドレープ３１が外れてロボットアーム１１の不潔部分ＦＡが清潔部分ＳＡに露出してしまうことを確実に防止することができる。

以上説明したように、アダプタセット２８は、
不潔部分であるロボットアーム１１の回転機構たるタイミングプーリー２７に接続され、内空構造を有し、内側面が清潔部分となっているセパレータ４６と、
手術機器１２に取り付け固定が可能であって、セパレータ４６の内空に挿入されるアダプタ４７と、
タイミングプーリー２７を含むロボットアーム１１を覆うことで清潔部分から遮断するドレープ３１を取り付けるための、出側ドレープベアリング４１及び入側ドレープベアリング４５を有している。
これにより、不潔部分と清潔部分とを完全に分離することが可能になる。
さらに、セパレータ４６とアダプタ４７とが結合して、回転力を伝達しかつ手術機器１２を固定するために、嵌合部分としてのツメ雌部４７ｂ及びツメ雄部４６ｂが設けられている。
また、セパレータ４６と、ロボットアーム１１の回転機構たるタイミングプーリー２７についても、回転力を伝達する嵌合部分としてのツメ雄部２７ａとツメ雌部４６ａが設けられている。
ここで、本実施形態では、セパレータ４６とアダプタ４７との嵌合の度合を、セパレータ４６とロボットアーム１１との嵌合の度合と比較して緩めている。これにより、手術機器１２に一定以上の押しつけ力が加わると、アダプタ４７がセパレータ４６から外れる機能が実現されている。

次に、図８乃至図１０を参照して、ロボットアーム１１に対する空気圧サーボ制御について説明する。

図８は、本発明の一実施形態に係るロボットシステム１のうち、ロボットアーム１１に対する空気圧サーボ制御を実現するためのハードウェア構成を示すブロック図である。
図８に示すように、ロボットアーム１１に対する空気圧サーボ制御を実現するために、空気圧源１０４と、サーボ弁１０５と、圧力検出部１０６と、入出力部１０７と、制御部１０８とが設けられている。
また、ロボットアーム１１には、位置検出部１０１と、空気圧アクチュエータ１０２と、切替スイッチ１０３とが設けられている。

図９は、図８のハードウェア構成により実現されるロボットアーム１１に対する空気圧サーボ制御の制御系の概略を示す機能ブロック図である。
図９の各機能ブロックは、本実施形態では、図８の制御部１０８内に設けられている。なお、各機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、或いはまた、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより構成してもよい。

図９の制御系では、位置目標入力部２０１は、位置目標を出力する。
この位置目標と、位置制御対象２０４からの現在位置との差分（誤差）が、位置制御器２０２に入力される。位置制御器２０２は、この誤差を０にするような位置制御を実行し、その制御結果として圧力目標を出力する。
ここで、位置検出対象２０４は、本実施形態ではロボットアーム１１である。このため、ロボットアーム１１に備えられた位置検出部１０１からの位置信号が入出力部１０７を介して制御部１０８に入力される。この位置信号又はそれが加工された信号が、図９の現在位置として用いられる。
このように、図９の制御系では、位置制御がメインループ系を構成している。

さらに、図９の制御系では、圧力制御がサブループ系を構成している。
ここで本実施形態では、上述したように受動操作モードと能動操作モードとが選択的に使用可能となっている。
能動操作モード時には、位置制御器２０２の出力が圧力目標として、圧力制御器２０３に入力される。
一方、受動操作モード時には、位置制御器２０２の出力は禁止され（出力が０になり）、自重補償制御器２０５の出力が圧力目標として、圧力制御器２０３に入力される。即ち、自重補償制御器２０５は、現在位置に基づいて自重を補償し、その補償の結果を圧力目標として出力する。

この圧力目標と現在圧力との差分（誤差）が、圧力制御器２０３に入力される。圧力制御器２０３は、この誤差を０にするような圧力制御を実行する。
圧力制御器２０３の制御結果、即ち圧力制御器２０３の出力は、位置制御対象２０４に供給される。ここで、位置制御対象２０４は、本実施形態ではロボットアーム１１である。
具体的には、圧力制御器２０３の出力は、入出力部１０７を介して電圧出力としてサーボ弁１０５に入力される。
サーボ弁１０５は、当該電圧出力に応じた圧力で、空気圧源１０４の空気を空気圧アクチュエータ１０２に提供する。即ち、当該電圧出力に応じた圧力が駆動圧力であり、この駆動圧力に応じて空気圧アクチュエータ１０２が駆動する。この空気圧アクチュエータ１０２は、代表的には図１の空気圧シリンダ２４が該当するが、特にこれだけに限定されず、ロボットアーム１１を空気圧で駆動させるもの全体を含む。
この駆動圧力は、圧力検出部１０６によって検出され、圧力信号として入出力部１０７を介して制御部１０８に入力される。この圧力信号又はそれが加工された信号が、図９の現在圧力として用いられる。

図１０は、図９の制御系で動作する図８の制御部１０８が実行する空気圧サーボ制御の処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、制御部１０８は、現在の位置及び現在の圧力を取得する。
上述したように、制御部１０８は、位置検出部１０１からの位置信号を現在の位置として入出力部１０７を介して取得すると共に、圧力検出部１０６からの圧力信号を現在の圧力として入出力部１０７を介して取得する。

ステップＳ２において、制御部１０８は、受動操作モードか否かを判定する。

本実施形態では、図８の切替スイッチ１０３が押下されている状態のとき、受動操作モードになり、それ以外の状態のとき、能動操作モードになるものとする。
受動操作モードとは、ユーザ（医師等）があたかも手術機器１２を手動操作する感覚で動作するモードであるため、手術機器１２のヘッド（先端の反対側端、即ち入側の端）近傍に、切替スイッチ１０３が設けられるとよい。

切替スイッチ１０３が押下されていない場合、ステップＳ２においてＮＯであると判定されて、即ち能動操作モードであると判定されて、処理はステップＳ３に進む。
ステップＳ３において、制御部１０８は、位置目標と現在の位置から圧力目標値を計算する。
ステップＳ６において、制御部１０８は、圧力目標と現在の圧力から電圧出力値を計算する。
当該電圧出力値は、入出力部１０７を介してサーボ弁１０５に入力される。サーボ弁１０５は、当該電圧出力値に応じた圧力を駆動圧力として、空気圧源１０４の空気を空気圧アクチュエータ１０２に提供する。
このようにして、能動操作モードによる空気圧アクチュエータ１０２の駆動制御が実現される。

これに対して、切替スイッチ１０３が押下されている場合、ステップＳ２においてＹＥＳであると判定されて、即ち受動操作モードであると判定されて、処理はステップＳ４に進む。
ステップＳ４において、制御部１０８は、位置目標を現在の位置に書き換える。即ち、誤差が０になるので、図９の位置制御器２０２の出力は０になるような制御、換言すると差圧が０になるような制御がなされる。
ステップＳ５において、制御部１０８は、位置情報（現在位置）から自重補償に必要な圧力目標値（ピッチ軸）を計算する。即ち、図９の自重補償制御器２０５が圧力目標値（ピッチ軸）を計算する。
ステップＳ６において、制御部１０８は、圧力目標と現在の圧力から電圧出力値を計算する。
当該電圧出力値は、入出力部１０７を介してサーボ弁１０５に入力される。サーボ弁１０５は、当該電圧出力値に応じた圧力を駆動圧力として、空気圧源１０４の空気を空気圧アクチュエータ１０２に提供する。
このようにして、受動操作モードによる空気圧アクチュエータ１０２の駆動制御が実現される。

以上説明したように、本実施形態の空気圧制御の対象となるロボットアーム１１は、内視鏡等の手術機器１２を保持する空気圧駆動の４自由度ロボットアームである。
ここで、本実施形態では、手術機器１２がロボットアーム１１にセットされた際における当該手術機器１２のヘッド（内視鏡ヘッド）の近傍に、切替スイッチ１０３が配置されているものとする。これにより、ユーザ（医師等）は、当該切替スイッチ１０３を押下するだけで、受動操作モードに移行させることができ、当該受動操作モード時には、従来の内視鏡を自分の手で滑らかに動かすのと同等の感覚で、ロボットアーム１１にセットされた手術機器１２を動かすことができる。
この滑らかな動作の実現のために、本実施形態では、空気圧アクチュエータ１０２は空気圧のサーボ弁１０５を用いた空気圧サーボ制御で動作する。つまり、空気圧サーボ制御は、圧力フィードバックによる外力追従制御によって実現されているが、受動操作モードの際には、特に、空気圧アクチュエータ１０２の圧力フィードバック制御によって、自重を補償することで、軽く滑らかな操作の実現が可能になっている。
さらに、切替スイッチ１０３の押下が解除されると、能動操作モードとなり、自動的な位置制御が実現可能になる。

なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば上述の実施形態では、ロボットアーム１１には、内視鏡や鉗子等の手術機器１２がセットされたが、特にこれに限定されず、清潔部分を保つ必要がある回転可能な医療用機器であれば足りる。
また、当該医療用機器を保持するアダプタ４７や、当該アダプタ４７が挿入されるセパレータ４６の形状は、特に円柱状に限定されず、所定の軸に対して回転可能に医療用機器を取り付けることができる形状であれば足りる。ただし、セパレータ４６は、アダプタ４７を挿入するために中空の筒の形状であり、筒の内側面が清潔部になっている必要がある。
また、ロボットアーム１１の回転機構としては、タイミングプーリー２７が採用された画、特にこれに限定されず、セパレータ４６及びアダプタ４７を介して、医療用機器に回転力を伝達可能なものであれば足りる。さらに言えば、ロボットアーム１１である必要も特になく、医療用機器を回転させるための回転機構を有する不潔部分の装置一般に、本発明は適用可能である。
さらにまた、回転機構を含む装置を清潔部分から隔離するドレープ３１を接続するためには、上述の実施形態では、出側ドレープベアリング４１と出側ドレープベアリングカバー４２の組と、入側ドレープベアリング４５と入側ドレープベアリングカバー４４の組とが採用されたが、特にこれに限定されない。

換言すると、本発明が適用されるアダプタ部品（セット）は、次のような構成を取れば足り、各種各様の実施の形態を取ることができる。
即ち、医療用機器を回転させるための回転機構を有する不潔部分の装置に対して、当該医療用機器を接続するためのアダプタ部品であって、
当該医療用機器を保持するアダプタと、
前記アダプタを挿入するための中空の筒の形状を有し、少なくとも当該筒の内側面が清潔部分となっており、当該筒の外側面において前記回転機構と接続するセパレータと、
前記回転機構を含む前記装置を清潔部分から隔離するドレープを接続するための接続部と、
を備えるアダプタ部品であれば足りる。
これにより、不潔部分と清潔部分とを確実に隔離することが可能になる。

さらに、回転機構の回転力を医療用機器に確実に伝達すると好適である。
このためには、前記アダプタと前記セパレータとを嵌合する第１嵌合部と、
前記セパレータと前記回転機構とを嵌合する第２嵌合部と
をさらに備えるとよい。

この場合、前記第１嵌合部の嵌合の度合は、前記第２嵌合部の嵌合の度合よりも弱いとさらに好適である。
医療用機器に一定以上の押しつけ力が加わるとアダプタがセパレータから外れるため、医療用機器を突き刺すリスクが低減すると共に、不潔部分が露出することを確実に防止することができるからである。

また、本発明は、医療用機器を保持操作する空気圧駆動のロボットアームに対して、空気圧サーボ制御を実行する制御システムとして、次のような構成を有すれば足り、各種各様の実施の形態を取ることができる。
即ち、受動操作モードと能動操作モードを切り替える切替部と、
前記能動操作モードのときには、前記ロボットアームの現在位置の位置目標に対する誤差を用いた位置制御の結果に基づいて圧力目標を設定し、当該圧力目標に基づいて圧力制御を実行し、前記受動操作モードのときには、前記ロボットアームの現在位置から自重補償に必要な圧力目標を設定し、当該圧力目標に基づいて圧力制御を実行する制御部と
を備える制御システムであれば足りる。
これにより、受動操作モードでは、ユーザ（医師）が、通常の内視鏡等の医療用機器を保持している場合とほぼ同様な直感的な感覚で、医療用機器がセットされたロボットアームを手動操作できるようになる。

ここで、切替部は、ユーザの接触により操作される部材であり、当該ユーザが医療用機器を操作しながら接触が可能な位置に配置されている。
ユーザにとって、操作性が格段に向上するからである。

ところでこのような、空気圧サーボ制御を実現するための本発明に係る一連の処理は、ソフトウェアにより実行させることも、ハードウェアにより実行させることもできる。

一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムを、コンピュータ等にネットワークを介して、或いは、記録媒体からインストールすることができる。コンピュータは、専用のハードウェアを組み込んだコンピュータであってもよいし、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。

本発明に係る一連の処理を実行するための各種プログラムを含む記録媒体は、情報処理装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布されるリムーバブルメディアでもよく、或いは、情報処理装置本体に予め組み込まれた記録媒体等でもよい。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク、又は光磁気ディスク等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記録媒体としては、例えば、プログラムが記録されているＲＯＭや、ハードディスク等でもよい。

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。

また、本明細書において、システムとは、複数の装置や処理部により構成される装置全体を表すものである。

１ ロボットシステム
１１ ロボットアーム
１２ 手術機器
２１ 回転駆動部
２２ 連結部
２３ 並行駆動部
２４ 空気圧シリンダ
２５ 回転モータ
２６ タイミングベルト
２７ タイミングプーリー
２８ アダプタ
３１ ドレープ
４１ 出側ドレープベアリング
４２ 出側ドレープベアリングカバー
４４ 入側ドレープベアリングカバー
４５ 入側ドレープベアリング
４６ セパレータ
４７ アダプタ
１０１ 位置検出部
１０２ 空気圧アクチュエータ
１０３ 切替スイッチ
１０４ 空気圧源
１０５ サーボ弁
１０６ 圧力検出部
１０７ 入出力部
１０８ 制御部
２０１ 位置目標入力部
２０２ 位置制御器
２０３ 圧力制御器
２０４ 位置検出部
２０５ 自重補償制御器

Claims (3)

1. 取付部を有する不潔部分の装置の当該取付部に医療用機器を接続するためのアダプタ部品であって、
   前記医療用機器を保持するアダプタと、
   前記アダプタを挿入するための中空の筒の形状を有し、少なくとも当該筒の内側面が清
   潔部分となっており、当該筒の外側面において前記取付部と接続するセパレータと、
   前記取付部を含む前記装置を清潔部分から隔離するドレープを接続するための接続部
   と、
   前記アダプタと前記セパレータとを着脱可能に結合する第１嵌合部と、
   前記セパレータと前記取付部とを着脱可能に結合する第２嵌合部と、
   を備え、
   前記第１嵌合部の結合の度合は、前記第２嵌合部の結合の度合よりも弱く、
   前記第１嵌合部は、
   着脱可能に結合する前記アダプタと前記セパレータのいずれか一方の部材に設けられたツメ雄部と、
   着脱可能に結合する前記アダプタと前記セパレータのいずれか他方の部材に設けられたツメ雌部と、を有し、
   前記ツメ雄部を前記ツメ雌部に挿入して嵌合することにより、前記アダプタと前記セパレータとを結合する構造を有し、
   前記ツメ雄部は、前記ツメ雌部に挿入する先端側に、テーパ形状を有し、
   前記ツメ雌部は、前記ツメ雄部が挿入される入口側に、テーパ形状を有する
   ことを特徴とするアダプタ部品。
2. 取付部を有する不潔部分の装置の当該取付部に医療用機器を接続するためのアダプタ部品であって、
   前記医療用機器を保持するアダプタと、
   前記アダプタを挿入するための中空の筒の形状を有し、少なくとも当該筒の内側面が清
   潔部分となっており、当該筒の外側面において前記取付部と接続するセパレータと、
   前記取付部を含む前記装置を清潔部分から隔離するドレープを接続するための接続部
   と、
   前記アダプタと前記セパレータとを着脱可能に結合する第１嵌合部と、
   前記セパレータと前記取付部とを着脱可能に結合する第２嵌合部と、
   を備え、
   前記第１嵌合部の結合の度合は、前記第２嵌合部の結合の度合よりも弱く、
   前記アダプタは、
   前記セパレータに挿入する先端側に、テーパ形状を有する
   ことを特徴とするアダプタ部品。
3. 取付部を有する不潔部分の装置の当該取付部に医療用機器を接続するためのアダプタ部品であって、
   前記医療用機器を保持するアダプタと、
   前記アダプタを挿入するための中空の筒の形状を有し、少なくとも当該筒の内側面が清
   潔部分となっており、当該筒の外側面において前記取付部と接続するセパレータと、
   前記取付部を含む前記装置を清潔部分から隔離するドレープを接続するための接続部
   と、
   前記アダプタと前記セパレータとを着脱可能に結合する第１嵌合部と、
   前記セパレータと前記取付部とを着脱可能に結合する第２嵌合部と、
   を備え、
   前記第１嵌合部の結合の度合は、前記第２嵌合部の結合の度合よりも弱く、
   前記アダプタは、
   前記医療用機器を配置する貫通孔を有して、
   変形可能な変形可能部と、非変形部と、からなり、
   前記変形可能部は、
   前記貫通孔から径方向に外周まで延設された切り欠き部と、
   前記切り欠き部の間隔を調整する締め付け部材と、を有し、
   前記締め付け部材が前記切り欠き部の間隔を狭めるように該変形可能部を変形させることにより、前記医療用機器が前記アダプタに保持される
   ことを特徴とするアダプタ部品。

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