JP2021040987A - 医療用支持アーム、及び医療用システム - Google Patents

Abstract

【課題】内視鏡が手術に適した状態を維持するよう支持アームの動きを制御可能な医療用支持アーム、及び医療用システムを提供する。【解決手段】医療用支持アーム１０は、内視鏡を支持する支持アーム１１と、支持アームを駆動するアクチュエータ１１１ａと、アクチュエータへ加わる負荷を測定する測定部２２と、内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成する生成部２３と、測定された負荷に基づいて三次元情報を補正する補正部２４と、を備える。【選択図】図１１

Description

本開示は、医療用支持アーム、及び医療用システムに関する。

内視鏡手術においては、内視鏡を用いて患者の腹腔内を撮像し、内視鏡が撮像する撮像画像をディスプレイに表示しながら手術が行われる。

例えば、特許文献１には、内視鏡を人体内部に挿入して操作した場合に、観察対象物を常に撮像画像の領域に収めるよう内視鏡の支持アームの動作を制御する技術が開示されている。

特開２０１８−７５２１８号公報

腹腔鏡手術では、気腹をしながら手術を行うので、手術中に内視鏡の挿入口の位置（トロッカ位置）が変化しうる。そのため、内視鏡が手術に適した状態を維持するよう支持アームを制御するのは容易ではない。

そこで、本開示では、適切に支持アームの動きを制御可能な医療用支持アーム、及び医療用システムを提案する。

上記の課題を解決するために、本開示に係る一態様の医療用支持アームは、内視鏡を支持する支持アームと、前記支持アームを駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータへ加わる負荷を測定する測定部と、前記内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成する生成部と、測定された前記負荷に基づいて前記三次元情報を補正する補正部と、を備える。

内視鏡を支持するロボットアームの構成を示す図である。 内視鏡が撮影する体内画像の一例を示す図である。 気腹量が十分な状態で術者が器具を挿入する様子を示す図である。 気腹量が不十分な状態で術者が器具を挿入する様子を示す図である。 手術中に炭酸ガスが抜けて腹壁が下がった様子を示す図である。 本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図６に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係る支持アーム装置の外観を示す概略図である。 本開示の一実施形態に係る斜視鏡の構成を示す模式図である。 斜視鏡と直視鏡を対比して示す模式図である。 本開示の実施形態に係る医療用観察システムの構成の一例を示すブロック図である。 本開示の実施形態に係るロボットアーム装置の具体的構成例を示す図である。 内視鏡が興味エリアを撮像する様子を示す図である。 内視鏡が興味エリアを撮像する様子を示す図である。 術者の興味エリアに内視鏡を保持するための制御処理の一例を示すフローチャートである。 手術中に手術用器具をトラッキングするよう内視鏡の位置を制御するための処理の一例を示すフローチャートである。

以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

また、以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
１．はじめに
１−１．本実施形態の目的等
１−２．本実施形態の概要
２．医療用システムの構成
２−１．第１の構成例（内視鏡システム）
２−２．支持アーム装置の具体的構成例
２−３．内視鏡の具体的構成例
２−４．第２の構成例（医療用観察システム）
３．医療用システムの動作
３−１．アームの制御例（ＳＬＡＭに基づく制御）
３−２．アームの制御例（手術用器具のトラッキングを考慮した制御）
４．変形例
５．むすび

＜＜１．はじめに＞＞
＜１−１．本実施形態の目的等＞
内視鏡手術においては、内視鏡（硬性鏡）を用いて患者の腹腔内を撮像し、内視鏡が撮像する撮像画像をディスプレイに表示しながら手術が行われる。腹腔鏡手術では、気腹をしながら（例えば、ＣＯ_２で腹を膨らませながら）手術を行うので、挿入口（すなわち内視鏡の原点位置）が手術中に変化する。また、腹腔鏡手術においては、カメラヘッドに装着したスコープ（鏡筒）を手術中に変更したり、スコープ先端に付着した汚れを除去することがあるため、トロッカからスコープを抜去した後に再度挿入されるケースがある。そのため、内視鏡の位置（例えば、スコープの先端位置）が手術に適した位置となるよう内視鏡の支持アーム（以下、内視鏡アームともいう。）の動作を制御装置に制御させた場合、制御装置は内視鏡の現在位置を誤認識する可能性がある。例えば、手術器具挿入時には、器具と衝突を避けるように内視鏡アームをトロッカ部まで引く動作を行うが、その際に、内視鏡アームが内視鏡を十分に引ききれずに器具と衝突する可能性がある。

この問題を、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は、内視鏡Ｅを支持するロボットアームＡの構成を示す図である。ロボットアームＡ（コンピュータ支援手術システムの一態様）には、内視鏡Ｅが接続されている。内視鏡Ｅは、例えば、硬性内視鏡である。なお、本実施形態では、内視鏡は、スコープ（鏡筒）とカメラヘッドとを備えるものとするが、内視鏡は、必ずしもカメラヘッドを備えていなくてもよい。例えば、スコープ（鏡筒）の部分のみを内視鏡とみなしてもよい。本実施形態のロボットアームは、例えば、スコープ（鏡筒）が付けられたカメラヘッドを支持する。ロボットアームＡの内部には、各軸アームを制御するモータＭが配置されている。内視鏡Ｅは、トロッカＴを通じて、患者の体内に挿入されており、術者が興味のあるエリアを撮影する。ここで、トロッカＴは、医療用穿刺器と呼ばれる器具である。なお、手術用の器具（例えば、図１に示す器具Ｓ１、Ｓ２）についてもトロッカを通じて患者の体内に挿入される。術者は内視鏡Ｅで撮影された画像を見ながら腹腔鏡手術を行う。

腹腔鏡手術では、硬性内視鏡での撮影視野を確保するために空間が必要であり、その空間を確保するために炭酸ガスを体内に注入（気腹）しながら手術を行う。図１の破線部は、手術中の腹壁の変化を示しており、手術中は腹壁の位置が変化する。気腹の量が不十分になった場合、視野を確保するために再度炭酸ガスが体内に挿入される。

図２は、内視鏡Ｅが撮影する体内画像の一例を示す図である。本実施形態のロボットアームＡは、自律型／半自律型のロボットアームであってよい。そのため、ロボットアームＡを制御する制御装置（例えば、ロボットアームＡの内部或いは外部のプロセッサ）は、例えば、器具Ｓ１及び／又は器具Ｓ２の画像を認識し、器具Ｓ１及び／又は器具Ｓ２を撮影できるように自律的に術者が見たいエリアに内視鏡Ｅを保持する。

ロボットアームＡの制御装置は、例えば、図１に示すトロッカ点Ｐを原点として、内視鏡の画像中の注目点までの距離を算出しながら、体内でＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）を実行する。本実施形態において、トロッカ点とは体内と体外の境界点を意味する。なお、画像中の注目点までの距離を算出するために、制御装置は、単眼カメラからの情報を用いてもよいし、ステレオカメラからの情報を用いてもよい。また、制御装置は、ＴｏＦ（Time of Flight）センサのような測距センサからの情報を用いてもよい。なお、ロボットアームＡは、単眼カメラ、測距センサ等のセンサを予め備えていてもよいし、これらのセンサを着脱できるよう構成されていてもよい。

先に述べたように、腹腔鏡手術では、内視鏡での撮影視野を確保するために気腹をしながら手術が行われる。体内に注入された炭酸ガスは、手術中に体内から抜けるので、手術中、腹壁は常に変化した状態となるため、手術中に体内を全てセンシングし直すのは困難である。そのため、ＳＬＡＭで作成した体内環境ＭＡＰ（つまり、体内の三次元情報）を腹壁の状態の変化に合わせてリアルタイムに一から生成し直すのは困難であると想定される。結果として、ＳＬＡＭで作成した体内環境ＭＡＰは、体内の気腹状態によって、実際の状態と相違が発生することとなる。

本実施形態の問題の理解を容易にするため、手術用器具を体内に挿入する場合を例にとり説明する。手術用器具を体内に挿入する場合には、器具と内視鏡の接触を避けるために、多くの場合、術者からのトリガー（あるいはモード選択）を基に、内視鏡ＥをトロッカＴの位置まで引く。その後に術者は器具を体内に挿入する。図３は、気腹量が十分な状態で術者が器具Ｓ１を挿入する様子を示す図である。

例えば、図３に示すような気腹量が十分な状態でＳＬＡＭ（或いは、ＳＬＡＭのための初期のセンシング）を実施したとする。そして、気腹量が十分な状態で術者が器具Ｓ１を体内に挿入しようとしたとする。この場合、制御装置は、そのＳＬＡＭで生成した体内環境ＭＡＰの情報を基にロボットアームＡを制御するため、図３に示すとおり、トロッカＴの位置まで十分に内視鏡Ｅを引くことができる。結果として、器具Ｓ１を挿入するスペースが十分に確保される。

しかし、上述したように、腹壁の状態は常に変化している。図４は、気腹量が不十分な状態で術者が器具Ｓ１を挿入する様子を示す図である。例えば、図３に示すような気腹量が十分な状態でＳＬＡＭを実施した後、例えば、図４に示すように、体内の炭酸ガスが抜けた状態になったとする。そして、この気腹量が不十分な状態で術者が器具Ｓ１を体内に挿入しようとしたとする。この場合、原点としているトロッカ点Ｐは体内環境ＭＡＰの想定より下がった状態となる。この状態で、トロッカＴの位置まで内視鏡Ｅを引くよう制御装置がロボットアームＡを制御したとしても、ロボットアームＡは十分に内視鏡Ｅを引ききることができない。こうなると、器具Ｓ１と内視鏡Ｅが接触する可能性がある位置に内視鏡Ｅが保持されてしまうこととなる。

＜１−２．本実施形態の概要＞
そこで、本実施形態では、腹壁の状態に合わせて体内環境ＭＡＰ（体内の三次元情報）を補正する。より具体的には、ロボットアームＡの制御装置は、内視鏡を支持するアームを駆動するモータＭへ加わる負荷を測定し、その測定された負荷に基づいて体内ＭＡＰを補正する。

図５は、手術中に炭酸ガスが抜けて腹壁が下がった様子を示す図である。図５の破線部は、体内から炭酸ガスが抜けた後の腹壁およびトロッカＴの位置を示したものである。腹壁が下がると、それに合わせてトロッカＴの位置も下がることとなる。トロッカＴの位置が下がった場合、内視鏡Ｅは、トロッカＴから下向きの力をかけられることとなる。モータＭにとっては、重力方向の力に加えて、さらに下向きの力がかけられることになるので、負荷変動がプラス方向に作用することになる。この負荷変動を捉えることにより、制御装置は、実際のトロッカ点Ｐの現在位置を推測することが可能になる。そこで、制御装置はこの負荷変動に基づいて体内ＭＡＰを補正する。

これにより、精度の高い体内ＭＡＰ（体内の三次元情報）に基づきロボットアームＡの制御が可能になるので、ロボットアームＡは手術に適した位置に内視鏡Ｅを保持できる。

以上、本実施形態の概要を述べたが、以下、本実施形態の医療用支持アーム（例えば、ロボットアームＡ）を備える医療用システムについて詳細に説明する。

＜＜２．医療用システムの構成＞＞
本実施形態の医療用システムの動作を説明する前に、医療用システムの構成（機器構成及び機能構成）を説明する。本実施形態の医療用システムとしては、いくつかの構成例が考え得る。

＜２−１．第１の構成例（内視鏡システム）＞
最初に、本実施形態の医療用システムの一例として内視鏡システムの構成を説明する。

図６は、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム５０００の概略的な構成の一例を示す図である。図６の例では、術者（例えば、医師）５０６７が、内視鏡手術システム５０００を用いて、患者ベッド５０６９上の患者５０７１に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム５０００は、内視鏡５００１と、その他の術具５０１７と、内視鏡５００１を支持する支持アーム装置５０２７と、内視鏡下での手術のための各種の装置が搭載されたカート５０３７と、を備える。

内視鏡５００１は、例えば、図１〜図５に示す内視鏡Ｅに対応し、支持アーム装置５０２７は、例えば、図１〜図５に示すロボットアームＡに対応する。

内視鏡手術では、腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ５０２５ａ〜５０２５ｄと呼ばれる筒状の開孔器具が腹壁に複数穿刺される。そして、トロッカ５０２５ａ〜５０２５ｄから、内視鏡５００１の鏡筒５００３や、その他の術具５０１７が患者５０７１の体腔内に挿入される。図示する例では、その他の術具５０１７として、気腹チューブ５０１９、エネルギー処置具５０２１及び鉗子５０２３が、患者５０７１の体腔内に挿入されている。また、エネルギー処置具５０２１は、高周波電流や超音波振動により、組織の切開及び剥離、又は血管の封止等を行う処置具である。ただし、図示する術具５０１７はあくまで一例であり、術具５０１７としては、例えば攝子、レトラクタ等、一般的に内視鏡下手術において用いられる各種の術具が用いられてよい。

内視鏡５００１によって撮影された患者５０７１の体腔内の術部の画像が、表示装置５０４１に表示される。術者５０６７は、表示装置５０４１に表示された術部の画像をリアルタイムで見ながら、エネルギー処置具５０２１や鉗子５０２３を用いて、例えば患部を切除する等の処置を行う。なお、図示は省略しているが、気腹チューブ５０１９、エネルギー処置具５０２１及び鉗子５０２３は、手術中に、術者５０６７又は助手等によって支持される。

（支持アーム装置）
支持アーム装置５０２７は、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１を備える。図示する例では、アーム部５０３１は、関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃ、及びリンク５０３５ａ、５０３５ｂを備えており、アーム制御装置５０４５からの制御により駆動される。アーム部５０３１によって内視鏡５００１が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡５００１の安定的な位置の固定が実現され得る。

（内視鏡）
内視鏡５００１は、先端から所定の長さの領域が患者５０７１の体腔内に挿入される鏡筒５００３と、鏡筒５００３の基端に接続されるカメラヘッド５００５と、を備える。図示する例では、硬性の鏡筒５００３を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡５００１を図示しているが、内視鏡５００１は、軟性の鏡筒５００３を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。

鏡筒５００３の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡５００１には光源装置５０４３が接続されており、当該光源装置５０４３によって生成された光が、鏡筒５００３の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者５０７１の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡５００１は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。

カメラヘッド５００５の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてＣＣＵ（Camera Control Unit）５０３９に送信される。なお、カメラヘッド５００５には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。

なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド５００５には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒５００３の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。

（カートに搭載される各種の装置）
ＣＣＵ５０３９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡５００１及び表示装置５０４１の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＣＵ５０３９は、カメラヘッド５００５から受け取った画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。ＣＣＵ５０３９は、当該画像処理を施した画像信号を表示装置５０４１に提供する。また、ＣＣＵ５０３９は、カメラヘッド５００５に対して制御信号を送信し、その駆動を制御する。当該制御信号には、倍率や焦点距離等、撮像条件に関する情報が含まれ得る。

表示装置５０４１は、ＣＣＵ５０３９からの制御により、当該ＣＣＵ５０３９によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。内視鏡５００１が例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）又は８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）等の高解像度の撮影に対応したものである場合、及び／又は３Ｄ表示に対応したものである場合には、表示装置５０４１としては、それぞれに対応して、高解像度の表示が可能なもの、及び／又は３Ｄ表示可能なものが用いられ得る。４Ｋ又は８Ｋ等の高解像度の撮影に対応したものである場合、表示装置５０４１として５５インチ以上のサイズのものを用いることで一層の没入感が得られる。また、用途に応じて、解像度、サイズが異なる複数の表示装置５０４１が設けられてもよい。

光源装置５０４３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部を撮影する際の照射光を内視鏡５００１に供給する。

アーム制御装置５０４５は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、所定の制御方式に従って支持アーム装置５０２７のアーム部５０３１の駆動を制御する。アーム制御装置５０４５は、本実施形態の支持アームを制御する制御装置（例えば、ロボットアームＡの制御装置）に対応する。なお、ＣＣＵ５０３９を本実施形態の制御装置とみなすことも可能である。

入力装置５０４７は、内視鏡手術システム５０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置５０４７を介して、内視鏡手術システム５０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、入力装置５０４７を介して、患者の身体情報や、手術の術式についての情報等、手術に関する各種の情報を入力する。また、例えば、ユーザは、入力装置５０４７を介して、アーム部５０３１を駆動させる旨の指示や、内視鏡５００１による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示、エネルギー処置具５０２１を駆動させる旨の指示等を入力する。

入力装置５０４７の種類は限定されず、入力装置５０４７は各種の公知の入力装置であってよい。入力装置５０４７としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、フットスイッチ５０５７及び／又はレバー等が適用され得る。入力装置５０４７としてタッチパネルが用いられる場合には、当該タッチパネルは表示装置５０４１の表示面上に設けられてもよい。

あるいは、入力装置５０４７は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head Mounted Display）等の、ユーザによって装着されるデバイスであり、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。また、入力装置５０４７は、ユーザの動きを検出可能なカメラを含み、当該カメラによって撮像された映像から検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。更に、入力装置５０４７は、ユーザの声を収音可能なマイクロフォンを含み、当該マイクロフォンを介して音声によって各種の入力が行われる。このように、入力装置５０４７が非接触で各種の情報を入力可能に構成されることにより、特に清潔域に属するユーザ（例えば術者５０６７）が、不潔域に属する機器を非接触で操作することが可能となる。また、ユーザは、所持している術具から手を離すことなく機器を操作することが可能となるため、ユーザの利便性が向上する。

処置具制御装置５０４９は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具５０２１の駆動を制御する。気腹装置５０５１は、内視鏡５００１による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者５０７１の体腔を膨らめるために、気腹チューブ５０１９を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ５０５３は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ５０５５は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。

以下、内視鏡手術システム５０００において特に特徴的な構成について、更に詳細に説明する。

（支持アーム装置）
支持アーム装置５０２７は、基台であるベース部５０２９と、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１と、を備える。支持アーム装置５０２７は、アーム制御装置５０４５及び／又はＣＣＵ５０３９として機能する制御装置を備えていてもよい。支持アーム装置５０２７は、本実施形態の支持アーム（例えば、ロボットアームＡ）に対応する。アーム部５０３１を本実施形態の支持アームとみなしてもよい。

図示する例では、アーム部５０３１は、複数の関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃと、関節部５０３３ｂによって連結される複数のリンク５０３５ａ、５０３５ｂと、から構成されているが、図６では、簡単のため、アーム部５０３１の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム部５０３１が所望の自由度を有するように、関節部５０３３ａ〜５０３３ｃ及びリンク５０３５ａ、５０３５ｂの形状、数及び配置、並びに関節部５０３３ａ〜５０３３ｃの回転軸の方向等が適宜設定され得る。例えば、アーム部５０３１は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。これにより、アーム部５０３１の可動範囲内において内視鏡５００１を自由に移動させることが可能になるため、所望の方向から内視鏡５００１の鏡筒５００３を患者５０７１の体腔内に挿入することが可能になる。

関節部５０３３ａ〜５０３３ｃにはアクチュエータが設けられており、関節部５０３３ａ〜５０３３ｃは当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動がアーム制御装置５０４５によって制御されることにより、各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃの回転角度が制御され、アーム部５０３１の駆動が制御される。これにより、内視鏡５００１の位置及び姿勢の制御が実現され得る。この際、アーム制御装置５０４５は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム部５０３１の駆動を制御することができる。

例えば、術者５０６７が、入力装置５０４７（フットスイッチ５０５７を含む）を介して適宜操作入力を行うことにより、当該操作入力に応じてアーム制御装置５０４５によってアーム部５０３１の駆動が適宜制御され、内視鏡５００１の位置及び姿勢が制御されてよい。当該制御により、アーム部５０３１の先端の内視鏡５００１を任意の位置から任意の位置まで移動させた後、その移動後の位置で固定的に支持することができる。なお、アーム部５０３１は、いわゆるマスタースレイブ方式で操作されてもよい。この場合、アーム部５０３１（スレーブ）は、手術室から離れた場所または手術室内に設置される入力装置５０４７（マスターコンソール）を介してユーザによって遠隔操作され得る。

また、力制御が適用される場合には、アーム制御装置５０４５は、ユーザからの外力を受け、その外力にならってスムーズにアーム部５０３１が移動するように、各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃのアクチュエータを駆動させる、いわゆるパワーアシスト制御を行ってもよい。これにより、ユーザが直接アーム部５０３１に触れながらアーム部５０３１を移動させる際に、比較的軽い力で当該アーム部５０３１を移動させることができる。従って、より直感的に、より簡易な操作で内視鏡５００１を移動させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。

ここで、一般的に、内視鏡下手術では、スコピストと呼ばれる医師によって内視鏡５００１が支持されていた。これに対して、支持アーム装置５０２７を用いることにより、人手によらずに内視鏡５００１の位置をより確実に固定することが可能になるため、術部の画像を安定的に得ることができ、手術を円滑に行うことが可能になる。

なお、アーム制御装置５０４５は必ずしもカート５０３７に設けられなくてもよい。また、アーム制御装置５０４５は必ずしも１つの装置でなくてもよい。例えば、アーム制御装置５０４５は、支持アーム装置５０２７のアーム部５０３１の各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃにそれぞれ設けられてもよく、複数のアーム制御装置５０４５が互いに協働することにより、アーム部５０３１の駆動制御が実現されてもよい。

（光源装置）
光源装置５０４３は、内視鏡５００１に術部を撮影する際の照射光を供給する。光源装置５０４３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源を備える。このとき、ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置５０４３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド５００５の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。

また、光源装置５０４３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド５００５の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。

また、光源装置５０４３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察するもの（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ＩＣＧ）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得るもの等が行われ得る。光源装置５０４３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。

（カメラヘッド及びＣＣＵ）
図７を参照して、内視鏡５００１のカメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９の機能についてより詳細に説明する。図７は、図６に示すカメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９の機能構成の一例を示すブロック図である。

図７を参照すると、カメラヘッド５００５は、その機能として、レンズユニット５００７と、撮像部５００９と、駆動部５０１１と、通信部５０１３と、カメラヘッド制御部５０１５と、を有する。また、ＣＣＵ５０３９は、その機能として、通信部５０５９と、画像処理部５０６１と、制御部５０６３と、を有する。カメラヘッド５００５とＣＣＵ５０３９とは、伝送ケーブル５０６５によって双方向に通信可能に接続されている。

まず、カメラヘッド５００５の機能構成について説明する。レンズユニット５００７は、鏡筒５００３との接続部に設けられる光学系である。鏡筒５００３の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド５００５まで導光され、当該レンズユニット５００７に入射する。レンズユニット５００７は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。レンズユニット５００７は、撮像部５００９の撮像素子の受光面上に観察光を集光するように、その光学特性が調整されている。また、ズームレンズ及びフォーカスレンズは、撮像画像の倍率及び焦点の調整のため、その光軸上の位置が移動可能に構成される。

撮像部５００９は撮像素子によって構成され、レンズユニット５００７の後段に配置される。レンズユニット５００７を通過した観察光は、当該撮像素子の受光面に集光され、光電変換によって、観察像に対応した画像信号が生成される。撮像部５００９によって生成された画像信号は、通信部５０１３に提供される。

撮像部５００９を構成する撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）タイプのイメージセンサであり、Ｂａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。なお、当該撮像素子としては、例えば４Ｋ以上の高解像度の画像の撮影に対応可能なものが用いられてもよい。術部の画像が高解像度で得られることにより、術者５０６７は、当該術部の様子をより詳細に把握することができ、手術をより円滑に進行することが可能となる。

また、撮像部５００９を構成する撮像素子は、３Ｄ表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成される。３Ｄ表示が行われることにより、術者５０６７は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部５００９が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット５００７も複数系統設けられる。

また、撮像部５００９は、必ずしもカメラヘッド５００５に設けられなくてもよい。例えば、撮像部５００９は、鏡筒５００３の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。

駆動部５０１１は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部５０１５からの制御により、レンズユニット５００７のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部５００９による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。

通信部５０１３は、ＣＣＵ５０３９との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５０１３は、撮像部５００９から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル５０６５を介してＣＣＵ５０３９に送信する。この際、術部の撮像画像を低レイテンシで表示するために、当該画像信号は光通信によって送信されることが好ましい。手術の際には、術者５０６７が撮像画像によって患部の状態を観察しながら手術を行うため、より安全で確実な手術のためには、術部の動画像が可能な限りリアルタイムに表示されることが求められるからである。光通信が行われる場合には、通信部５０１３には、電気信号を光信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。画像信号は当該光電変換モジュールによって光信号に変換された後、伝送ケーブル５０６５を介してＣＣＵ５０３９に送信される。

また、通信部５０１３は、ＣＣＵ５０３９から、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を受信する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。通信部５０１３は、受信した制御信号をカメラヘッド制御部５０１５に提供する。なお、ＣＣＵ５０３９からの制御信号も、光通信によって伝送されてもよい。この場合、通信部５０１３には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられ、制御信号は当該光電変換モジュールによって電気信号に変換された後、カメラヘッド制御部５０１５に提供される。

なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ５０３９の制御部５０６３によって自動的に設定される。つまり、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡５００１に搭載される。

カメラヘッド制御部５０１５は、通信部５０１３を介して受信したＣＣＵ５０３９からの制御信号に基づいて、カメラヘッド５００５の駆動を制御する。例えば、カメラヘッド制御部５０１５は、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報及び／又は撮像時の露光を指定する旨の情報に基づいて、撮像部５００９の撮像素子の駆動を制御する。また、例えば、カメラヘッド制御部５０１５は、撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報に基づいて、駆動部５０１１を介してレンズユニット５００７のズームレンズ及びフォーカスレンズを適宜移動させる。カメラヘッド制御部５０１５は、更に、鏡筒５００３やカメラヘッド５００５を識別するための情報を記憶する機能を備えてもよい。

なお、レンズユニット５００７や撮像部５００９等の構成を、気密性及び防水性が高い密閉構造内に配置することで、カメラヘッド５００５について、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性を持たせることができる。

次に、ＣＣＵ５０３９の機能構成について説明する。通信部５０５９は、カメラヘッド５００５との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５０５９は、カメラヘッド５００５から、伝送ケーブル５０６５を介して送信される画像信号を受信する。この際、上記のように、当該画像信号は好適に光通信によって送信され得る。この場合、光通信に対応して、通信部５０５９には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。通信部５０５９は、電気信号に変換した画像信号を画像処理部５０６１に提供する。

また、通信部５０５９は、カメラヘッド５００５に対して、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を送信する。当該制御信号も光通信によって送信されてよい。

画像処理部５０６１は、カメラヘッド５００５から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。当該画像処理としては、例えば現像処理、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の公知の信号処理が含まれる。また、画像処理部５０６１は、ＡＥ、ＡＦ及びＡＷＢを行うための、画像信号に対する検波処理を行う。

画像処理部５０６１は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサによって構成され、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、上述した画像処理や検波処理が行われ得る。なお、画像処理部５０６１が複数のＧＰＵによって構成される場合には、画像処理部５０６１は、画像信号に係る情報を適宜分割し、これら複数のＧＰＵによって並列的に画像処理を行う。

制御部５０６３は、内視鏡５００１による術部の撮像、及びその撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部５０６３は、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を生成する。この際、撮像条件がユーザによって入力されている場合には、制御部５０６３は、当該ユーザによる入力に基づいて制御信号を生成する。あるいは、内視鏡５００１にＡＥ機能、ＡＦ機能及びＡＷＢ機能が搭載されている場合には、制御部５０６３は、画像処理部５０６１による検波処理の結果に応じて、最適な露出値、焦点距離及びホワイトバランスを適宜算出し、制御信号を生成する。

また、制御部５０６３は、画像処理部５０６１によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部の画像を表示装置５０４１に表示させる。この際、制御部５０６３は、各種の画像認識技術を用いて術部画像内における各種の物体を認識する。例えば、制御部５０６３は、術部画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具５０２１使用時のミスト等を認識することができる。制御部５０６３は、表示装置５０４１に術部の画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させる。手術支援情報が重畳表示され、術者５０６７に提示されることにより、より安全かつ確実に手術を進めることが可能になる。

カメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９を接続する伝送ケーブル５０６５は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。

ここで、図示する例では、伝送ケーブル５０６５を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド５００５とＣＣＵ５０３９との間の通信は無線で行われてもよい。両者の間の通信が無線で行われる場合には、伝送ケーブル５０６５を手術室内に敷設する必要がなくなるため、手術室内における医療スタッフの移動が当該伝送ケーブル５０６５によって妨げられる事態が解消され得る。

以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム５０００の一例について説明した。なお、ここでは、一例として内視鏡手術システム５０００について説明したが、本開示に係る技術が適用され得るシステムはかかる例に限定されない。例えば、本開示に係る技術は、検査用軟性内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。

＜２−２．支持アーム装置の具体的構成例＞
本実施形態の医療用システム（コンピュータ支援手術システム）は支持アーム装置を備える。以下、本開示の実施の形態に係る支持アーム装置の具体的構成例について詳細に説明する。なお、以下に説明する支持アーム装置の用途は医療用に限定されない。

以下に説明する支持アーム装置は、アーム部の先端に内視鏡を支持する支持アーム装置として構成された例であるが、本実施形態は係る例に限定されない。また、本開示の実施の形態に係る支持アーム装置が医療分野に適用された場合、本開示の実施の形態に係る支持アーム装置は、医療用支持アーム装置として機能し得る。

なお、以下に説明する支持アーム装置は、上述の内視鏡手術システム５０００への適用に限られず、他の医療用システムにも適用され得る。勿論、以下に説明する支持アーム装置は、医療用以外のシステムにも適用されうる。また、支持アーム装置に本実形態の処理を実行する制御部（制御装置）を設置することにより、支持アーム装置それ自体を本実施形態の医療用システムとみなしてもよい。

図８は、本実施形態に係る支持アーム装置４００の外観を示す概略図である。支持アーム装置４００は、例えば、図１〜図５に示すロボットアームＡに対応する。以下、図８を参照しながら、本実施形態に係る支持アーム装置４００の概略構成について説明する。

本実施形態に係る支持アーム装置４００は、ベース部４１０及びアーム部４２０を備える。ベース部４１０は支持アーム装置４００の基台であり、ベース部４１０からアーム部４２０が延伸される。また、図８には図示しないが、ベース部４１０内には、支持アーム装置４００を統合的に制御する制御部が設けられてもよく、アーム部４２０の駆動が当該制御部によって制御されてもよい。当該制御部は、例えばＣＰＵやＤＳＰ等の各種の信号処理回路によって構成される。

アーム部４２０は、複数の能動関節部４２１ａ〜４２１ｆと、複数のリンク４２２ａ〜４２２ｆと、アーム部４２０の先端に設けられた先端ユニットとしての内視鏡装置４２３とを有する。

リンク４２２ａ〜４２２ｆは略棒状の部材である。リンク４２２ａの一端が能動関節部４２１ａを介してベース部４１０と連結され、リンク４２２ａの他端が能動関節部４２１ｂを介してリンク４２２ｂの一端と連結され、さらに、リンク４２２ｂの他端が能動関節部４２１ｃを介してリンク４２２ｃの一端と連結される。リンク４２２ｃの他端は受動スライド機構４３１を介してリンク４２２ｄに連結され、さらに、リンク４２２ｄの他端は受動関節部４３３を介してリンク４２２ｅの一端と連結される。リンク４２２ｅの他端は能動関節部４２１ｄ，４２１ｅを介してリンク４２２ｆの一端と連結される。内視鏡装置４２３は、アーム部４２０の先端、すなわち、リンク４２２ｆの他端に、能動関節部４２１ｆを介して連結される。このように、ベース部４１０を支点として、複数のリンク４２２ａ〜４２２ｆの端同士が、能動関節部４２１ａ〜４２１ｆ、受動スライド機構４３１及び受動関節部４３３によって互いに連結されることにより、ベース部４１０から延伸されるアーム形状が構成される。

かかるアーム部４２０のそれぞれの能動関節部４２１ａ〜４２１ｆに設けられたアクチュエータが駆動制御されることにより、内視鏡装置４２３の位置及び姿勢が制御される。本実施形態において、内視鏡装置４２３は、その先端が施術部位である患者の体腔内に進入して施術部位の一部領域を撮影する。ただし、アーム部４２０の先端に設けられる先端ユニットは内視鏡装置４２３に限定されず、アーム部４２０の先端には先端ユニットとして各種の医療用器具が接続されてよい。このように、本実施形態に係る支持アーム装置４００は、医療用器具を備えた医療用支持アーム装置として構成される。

ここで、以下では、図８に示すように座標軸を定義して支持アーム装置４００の説明を行う。また、座標軸に合わせて、上下方向、前後方向、左右方向を定義する。すなわち、床面に設置されているベース部４１０に対する上下方向をｚ軸方向及び上下方向と定義する。また、ｚ軸と互いに直交する方向であって、ベース部４１０からアーム部４２０が延伸されている方向（すなわち、ベース部４１０に対して内視鏡装置４２３が位置している方向）をｙ軸方向及び前後方向と定義する。さらに、ｙ軸及びｚ軸と互いに直交する方向をｘ軸方向及び左右方向と定義する。

能動関節部４２１ａ〜４２１ｆはリンク同士を互いに回動可能に連結する。能動関節部４２１ａ〜４２１ｆはアクチュエータを有し、当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸に対して回転駆動される回転機構を有する。各能動関節部４２１ａ〜４２１ｆにおける回転駆動をそれぞれ制御することにより、例えばアーム部４２０を伸ばしたり、縮めたり（折り畳んだり）といった、アーム部４２０の駆動を制御することができる。ここで、能動関節部４２１ａ〜４２１ｆは、例えば公知の全身協調制御及び理想関節制御によってその駆動が制御され得る。上述したように、能動関節部４２１ａ〜４２１ｆは回転機構を有するため、以下の説明において、能動関節部４２１ａ〜４２１ｆの駆動制御とは、具体的には、能動関節部４２１ａ〜４２１ｆの回転角度及び／又は発生トルク（能動関節部４２１ａ〜４２１ｆが発生させるトルク）が制御されることを意味する。

受動スライド機構４３１は、受動形態変更機構の一態様であり、リンク４２２ｃとリンク４２２ｄとを所定方向に沿って互いに進退動可能に連結する。例えば受動スライド機構４３１は、リンク４２２ｃとリンク４２２ｄとを互いに直動可能に連結してもよい。ただし、リンク４２２ｃとリンク４２２ｄとの進退運動は直線運動に限られず、円弧状を成す方向への進退運動であってもよい。受動スライド機構１００は、例えばユーザによって進退動の操作が行われ、リンク４２２ｃの一端側の能動関節部４２１ｃと受動関節部４３３との間の距離を可変とする。これにより、アーム部４２０の全体の形態が変化し得る。

受動関節部４３３は、受動形態変更機構の一態様であり、リンク４２２ｄとリンク４２２ｅとを互いに回動可能に連結する。受動関節部４３３は、例えばユーザによって回動の操作が行われ、リンク４２２ｄとリンク４２２ｅとの成す角度を可変とする。これにより、アーム部４２０の全体の形態が変化し得る。

本実施形態に係る支持アーム装置４００は、６つの能動関節部４２１ａ〜４２１ｆを有し、アーム部４２０の駆動に関して６自由度が実現されている。つまり、支持アーム装置４００の駆動制御は制御部による６つの能動関節部４２１ａ〜４２１ｆの駆動制御により実現される一方、受動スライド機構４３１及び受動関節部４３３は、制御部による駆動制御の対象とはなっていない。

具体的には、図８に示すように、能動関節部４２１ａ，４２１ｄ，４２１ｆは、接続されている各リンク４２２ａ，４２２ｅの長軸方向及び接続されている内視鏡装置４２３の撮影方向を回転軸方向とするように設けられている。能動関節部４２１ｂ，４２１ｃ，４２１ｅは、接続されている各リンク４２２ａ〜４２２ｃ，４２２ｅ，４２２ｆ及び内視鏡装置４２３の連結角度をｙ−ｚ平面（ｙ軸とｚ軸とで規定される平面）内において変更する方向であるｘ軸方向を回転軸方向とするように設けられている。このように、本実施形態においては、能動関節部４２１ａ，４２１ｄ，４２１ｆは、いわゆるヨーイングを行う機能を有し、能動関節部４２１ｂ，４２１ｃ，４２１ｅは、いわゆるピッチングを行う機能を有する。

このようなアーム部４２０の構成を有することにより、本実施形態に係る支持アーム装置４００ではアーム部４２０の駆動に対して６自由度が実現されるため、アーム部４２０の可動範囲内において内視鏡装置４２３を自由に移動させることができる。図８では、内視鏡装置４２３の移動可能範囲の一例として半球を図示している。半球の中心点ＲＣＭ（遠隔運動中心）が内視鏡装置４２３によって撮影される施術部位の撮影中心であるとすれば、内視鏡装置４２３の撮影中心を半球の中心点に固定した状態で、内視鏡装置４２３を半球の球面上で移動させることにより、施術部位を様々な角度から撮影することができる。

以上、本実施形態に係る支持アーム装置４００の概略構成について説明した。次に、本実施形態に係る支持アーム装置４００におけるアーム部４２０の駆動、すなわち、能動関節部４２１ａ〜４２１ｆの駆動を制御するための全身協調制御及び理想関節制御について説明する。

なお、支持アーム装置４００のアーム部２２０は複数の関節部を有し、６自由度を持つものとして説明したが、本開示はこれに限定されない。具体的には、アーム部２２０は、先端に内視鏡装置４２３または外視鏡を設けられ構造を有していればよい。例えば、アーム部２２０は、内視鏡装置４２３が患者の体腔内への進入する方向と、後退する方向とに移動するように駆動する１自由度のみを持つ構成であってもよい。

＜２−３．内視鏡の具体的構成例＞
本実施形態の支持アーム装置には内視鏡が設置されうる。以下、本実施形態の内視鏡の例として斜視鏡の基本的構成について説明する。なお、本実施形態の内視鏡は、以下に説明する斜視鏡に限定されない。

図９は、本開示の一実施形態に係る斜視鏡４１００の構成を示す模式図である。図９に示すように、斜視鏡４１００は、カメラヘッド４２００の先端に装着されている。斜視鏡４１００は図６及び図７で説明した鏡筒５００３に対応し、カメラヘッド４２００は、図６及び図７で説明したカメラヘッド５００５に対応する。斜視鏡４１００とカメラヘッド４２００は互いに独立して回動可能とされている。斜視鏡４１００とカメラヘッド４２００の間には、各関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃと同様にアクチュエータが設けられており、斜視鏡４１００はアクチュエータの駆動によってカメラヘッド４２００に対して回転する。

斜視鏡４１００は支持アーム装置５０２７によって支持される。支持アーム装置５０２７は、スコピストの代わりに斜視鏡４１００を保持し、また術者や助手の操作によって斜視鏡４１００を所望の部位が観察できるように移動させる機能を有する。

なお、本実施形態の内視鏡は斜視鏡に限られない。本実施形態の内視鏡は、直視鏡であってもよい。図１０は、斜視鏡４１００と直視鏡４１５０を対比して示す模式図である。直視鏡４１５０では、対物レンズの被写体への向き（Ｃ１）と直視鏡４１５０の長手方向（Ｃ２）は一致する。一方、斜視鏡４１００では、対物レンズの被写体への向き（Ｃ１）は、斜視鏡４１００の長手方向（Ｃ２）に対して所定の角度φを有している。なお、角度φが９０度のときは側視鏡と呼ばれる。本実施形態の内視鏡は、勿論、側視鏡であってもよい。

＜２−４．第２の構成例（医療用観察システム）＞
次に、本実施形態の医療用システムの他の構成例として医療用観察システム１の構成を説明する。なお、上述した支持アーム装置４００及び斜視鏡４１００は、以下に説明する医療用観察システムにも適用され得る。また、以下に説明する医療用観察システムを、上述の内視鏡手術システム５０００の機能構成例、或いは変形例とみなしてもよい。

図１１は、本開示の実施形態に係る医療用観察システム１の構成の一例を示すブロック図である。以下、図１１を参照しながら、本開示の実施形態に係る医療用観察システムの構成について説明する。

図１１に示すように、医療用観察システム１は、ロボットアーム装置１０と、制御部２０と、操作部３０と、表示部４０と、を備える。

図１２は、本開示の実施形態に係るロボットアーム装置１０の具体的構成例を示す図である。ロボットアーム装置１０は、例えば、複数の関節部と複数のリンクを備える多リンク構造体であるアーム部１１（多関節アーム）を備える。ロボットアーム装置１０は、例えば、図１〜図５に示すロボットアームＡ、又は図８に示す支持アーム装置４００に対応する。ロボットアーム装置１０は、制御部２０の制御に従い動作する。ロボットアーム装置１０は、アーム部１１を可動範囲内で駆動させることにより、当該アーム部１１の先端に設けられる先端ユニット（例えば、内視鏡）の位置及び姿勢の制御を行う。アーム部１１は、例えば、図８に示すアーム部４２０に対応する。

アーム部１１は複数の関節部１１１を備える。図１１では、それら複数の関節部を代表して１つの関節部１１１の構成を示している。

関節部１１１は、アーム部１１においてリンク間を互いに回動可能に連結するとともに、制御部２０からの制御によりその回転駆動が制御されることによりアーム部１１を駆動する。関節部１１１は、例えば、図８に示す能動関節部４２１ａ〜４２１ｆに対応する。また、関節部１１１は、アクチュエータを有していてもよい。

関節部１１１は、図１１に示すように、１又は複数の関節駆動部１１１ａと、１又は複数の関節状態検出部１１１ｂと、を備える。

関節駆動部１１１ａは、関節部１１１のアクチュエータにおける駆動機構であり、関節駆動部１１１ａが駆動することにより関節部１１１が回転駆動する。関節駆動部１１１ａは、図１２に図示したモータ５０１_１などに対応する。関節駆動部１１１ａは、アーム制御部２５によってその駆動が制御される。例えば、関節駆動部１１１ａは、モータ及びモータドライバに対応する構成である。関節駆動部１１１ａが駆動することは、例えば、モータドライバが制御部２０からの指令に応じた電流量でモータを駆動することに対応する。

関節状態検出部１１１ｂは、例えば、関節部１１１の状態を検出するセンサである。ここで、関節部１１１の状態とは、関節部１１１の運動の状態を意味していてよい。例えば、関節部１１１の状態には、関節部１１１の回転角度、回転角速度、回転角加速度、発生トルク等の情報が含まれる。関節状態検出部１１１ｂは、図１２に図示のエンコーダ５０２_１等に対応している。

本実施形態においては、関節状態検出部１１１ｂは、例えば、関節部１１１の回転角度を検出する回転角度検出部及び関節部１１１の発生トルク及び外トルクを検出するトルク検出部として機能する。なお、回転角度検出部及びトルク検出部は、それぞれ、アクチュエータのエンコーダ及びトルクセンサであってもよい。関節状態検出部１１１ｂは、検出した関節部１１１の状態を制御部２０に送信する。なお、関節状態検出部１１１ｂは、モータへ加わった負荷を測定する測定部とみなすことも可能である。ここで、負荷とは、例えば、負荷トルクのことである。

図１１に戻り、撮像部１２は、アーム部１１の先端に設けられ、各種の撮像対象物の画像を撮像する。撮像部１２は、例えば、患者の腹腔内の各種の医療用器具、臓器等を含む術野画像を撮像する。具体的には、撮像部１２は、撮影対象を動画や静止画の形式で撮影することのできるカメラ等である。より具体的には、撮像部１２は、広角光学系で構成された広角カメラである。すなわち、術野画像は、広角カメラで撮像された術野画像である。例えば、通常の内視鏡の画角が８０°程度であることに対し、本実施形態に係る撮像部１２の画角は１４０°であってもよい。なお、撮像部１２の画角は８０°を超えていれば１４０°よりも小さくてもよいし、１４０°以上であってもよい。撮像部１２は、撮像した画像に対応する電気信号（画像信号）を制御部２０に送信する。なお、図１１において、撮像部１２はロボットアーム装置に含まれる必要はなく、アーム部１１に支持されていればその態様は限定されない。

光源部１３は、撮像部１２が撮像対象物に光を照射する。光源部１３は、例えば、広角レンズ用のＬＥＤ（Light Emitting Diode）で実現することができる。光源部１３は、例えば、通常のＬＥＤと、レンズとを組み合わせて構成し、光を拡散させてもよい。また、光源部１３は、光ファイバで伝達された光をレンズで拡散させる（広角化させる）構成であってもよい。また、光源部１３は、光ファイバ自体を複数の方向に向けて光を照射することで照射範囲を広げてもよい。なお、図６において、光源部１３は必ずしもロボットアーム装置１０に含まれる必要はなく、アーム部１１に支持される撮像部１２に照射光を導光できればその態様は限定されない。

以下、図１２を用いて、本開示の実施形態に係るロボットアーム装置１０の具体的構成例を説明する。

例えば、図１２に示すように、ロボットアーム装置１０のアーム部１１は、第１関節部１１１_１と、第２関節部１１１_２と、第３関節部１１１_３と、第４関節部１１１_４とを備える。

第１関節部１１１_１は、モータ５０１_１と、エンコーダ５０２_１と、モータコントローラ５０３_１と、モータドライバ５０４_１とを有する。第２関節部１１１_２〜第４関節部１１１_４についても、第１関節部１１１_１と同様の構成を有しているので、以下では、第１関節部１１１_１を例に説明する。

なお、第１関節部１１１_１を含む各関節部は、モータ５０１のブレーキを備えていてもよい。このときブレーキはメカブレーキであってもよい。そして、関節部は、例えば、モータが動作していない場合は、ブレーキによりアーム部１１の現在の状態を維持するよう構成されていてもよい。何らかの原因で、モータへの電源供給が止まっても、メカブレーキでアーム部１１が固定されるので、内視鏡が意図せぬ位置に動くことがない。

モータ５０１_１は、モータドライバ５０４_１の制御に従って駆動して、第１関節部１１１_１を駆動する。モータ５０１_１及び／又はモータドライバ５０４_１は、例えば、図１１に図示の関節駆動部１１１ａに対応する。モータ５０１_１は、例えば、第１関節部１１１_１に付された矢印の方向に第１関節部１１１_１を駆動する。モータ５０１_１は、第１関節部１１１_１を駆動することで、アーム部１１の位置及び姿勢や、鏡筒およびカメラの位置及び姿勢を制御する。なお、本実施形態ではまた、内視鏡の一形態として、鏡筒の先端にカメラ（例えば撮像部１２）を設けてもよい。

エンコーダ５０２_１は、モータコントローラ５０３_１からの制御に従って、第１関節部１１１_１の回転角度に関する情報を検出する。すなわち、エンコーダ５０２_１は、第１関節部１１１_１の姿勢に関する情報を取得する。エンコーダ５０２_１は、モータコントローラ５０３１からの制御に従って、モータのトルクに関する情報を検出する。

制御部２０は、アーム部１１の位置及び姿勢を制御する。具体的には、制御部２０は、モータコントローラ５０３１〜５０３４及びモータドライバ５０４１〜５０４４等を制御して、第１関節部１１１１〜第４関節部１１１４を制御する。これにより、制御部２０は、アーム部１１の位置及び姿勢を制御する。ロボットアーム装置１０に含まれていてもよいし、ロボットアーム装置１０とは別体の装置であってもよい。制御部２０は、例えば、図１〜図５に示すロボットアームＡを制御する制御装置に対応する。或いは、制御部２０は、例えば、図６に示すＣＣＵ５０３９又はアーム制御装置５０４５に対応する。

制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等によって、図示しない記憶部に記憶されたプログラム（例えば、本発明に係るプログラム）がＲＡＭ（Random Access Memory）等を作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部２０は、コントローラ（controller）であり、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現されてもよい。

制御部２０は、図１１に示すように、取得部２１と、測定部２２と、生成部２３と、補正部２４と、アーム制御部２５と、ブレーキ制御部２６と、表示制御部２７と、を備える。制御部２０を構成する各ブロック（取得部２１〜表示制御部２７）はそれぞれ制御部２０の機能を示す機能ブロックである。これら機能ブロックはソフトウェアブロックであってもよいし、ハードウェアブロックであってもよい。例えば、上述の機能ブロックが、それぞれ、ソフトウェア（マイクロプログラムを含む。）で実現される１つのソフトウェアモジュールであってもよいし、半導体チップ（ダイ）上の１つの回路ブロックであってもよい。勿論、各機能ブロックがそれぞれ１つのプロセッサ又は１つの集積回路であってもよい。機能ブロックの構成方法は任意である。なお、制御部２０は上述の機能ブロックとは異なる機能単位で構成されていてもよい。

取得部２１は、例えば、操作部３０を操作するユーザ（例えば、術者或いは術者を補助する者）から指示を取得する。例えば、取得部２１は、内視鏡の退避に関する指示を取得する。

測定部２２は、例えば、アーム部１１の関節１１１を駆動するモータへ加わる負荷（例えば、負荷トルク）を測定する。例えば、測定部２２は、関節部１１１に設置されたセンサ（例えば、トルクセンサとして機能する関節状態検出部１１１ｂ）から関節部１１１に設置されたモータのトルクに関する情報を取得し、取得した情報に基づいてモータへ加わる負荷を測定する。なお、アーム部１１に複数のモータが設置されうる。例えば、アーム部１１が複数の関節部１１１を有しているのであれば、各関節部にそれぞれ１つのモータが設置されることが想定される。勿論、一つの関節に複数のモータが設置されることも想定されうる。アーム部１１に複数のモータが設置されている場合、測定部２２が負荷を測定するモータは、一つのモータであってもよいし、複数のモータであってもよい。

なお、上述したように、モータが動作していない間はメカブレーキによりアーム部１１は現在位置を維持するように固定されている。そのため、測定部２２は、例えば、ブレーキ制御部２６にブレーキを一時的に解除させ、その一時的に解除されている間のモータへの負荷を計測するようにしてもよい。ブレーキの解除は一時的であるので、何らかの原因で、モータへの電源供給が止まっても、内視鏡が意図せぬ位置に動くことがない。そのうえ、ブレーキが解除されている間に負荷を測定しているので、トロッカの移動によるモータへ加わる負荷も精度よく検出できる。

生成部２３は、内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成する。例えば、生成部２３は、体内のセンシング情報に基づき三次元情報を生成する。例えば、生成部２３は、体内を測距する測距センサで取得した体内の情報に基づいて三次元情報を生成する。また、例えば、生成部２３は、体内を撮影する１又は複数のカメラで取得した体内の情報に基づいて三次元情報を生成する。また、例えば、生成部２３は、内視鏡で取得した体内の情報に基づいて三次元情報を生成する。なお、三次元情報は、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）により生成される体内環境マップであってもよい。

補正部２４は、測定部２２で測定されたモータの負荷に基づいて三次元情報を補正する。例えば、補正部２４は、測定された負荷の変動に関する情報に基づいて三次元情報を補正する。このとき、補正部２４は、測定された負荷の変動方向に基づいて三次元情報を補正してもよい。例えば、補正部２４は、測定された負荷が大きくなった場合には、三次元情報を接近方向に補正し、測定された負荷が小さくなった場合には、三次元情報を離隔方向に補正すいてもよい。なお、補正部２４は、ブレーキが解除された際に測定された負荷に基づいて三次元情報を補正してもよい。

アーム制御部２５は、ロボットアーム装置１０を統合的に制御するとともに、アーム部１１の駆動を制御する。具体的には、アーム制御部２５は、関節部１１１の駆動を制御することにより、アーム部１１の駆動を制御する。より具体的には、アーム制御部２５は、関節部１１１のアクチュエータにおけるモータに対して供給される電流量を制御することにより、当該モータの回転数を制御し、関節部１１１における回転角度及び発生トルクを制御する。

アーム制御部２５は、補正された三次元情報に基づいてアームを駆動するモータの動作を制御する。例えば、アーム制御部２５は、内視鏡で撮影された映像から体内に挿入された手術器具を認識し、補正された三次元情報と手術器具の認識結果とに基づいて、内視鏡の撮影箇所が所定の位置（例えば、術者の興味エリア）となるようモータの動作を制御する。なお、アーム制御部２５は、取得部２１がユーザから内視鏡の退避に関する指示を取得した場合に、補正された三次元情報に基づいて内視鏡を体外方向に移動させてもよい。例えば、アーム制御部２５は、取得部２１が内視鏡の退避指示を取得した場合に、トロッカを介して体内に挿入されている内視鏡をトロッカの位置まで移動させてもよい。

ブレーキ制御部２６は、アームを駆動するモータのブレーキを制御する。上述したように、測定部２２は、ブレーキ制御部２６によりブレーキが一時的に解除されている間のモータへの負荷を計測する。ブレーキの解除する時間は、例えば、０．１秒〜１秒の短い時間であってもよい。勿論、ブレーキの解除時間は、０．１秒〜１秒に限定されない。

表示制御部２７は、各種の画像（静止画のみならず映像を含む。）を表示部４０に表示させる。例えば、表示制御部２７は、撮像部１２によって撮像された画像を表示部４０に表示させる。

操作部３０は、ユーザからの各種の操作情報を受け付ける。操作部３０は、例えば、音声を検出するマイク、視線を検出する視線センサ、物理的な操作を受け付けるスイッチやタッチパネルで構成される。操作部３０は、その他の物理的な機構で構成されてもよい。

表示部４０は、各種の画像を表示する。表示部４０は、例えば、ディスプレイである。例えば、表示部４０は、液晶ディスプレイ（LCD：Liquid Crystal Display）または有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）ディスプレイである。表示部４０は、例えば、撮像部１２によって撮像された画像を表示する。

＜＜３．医療用システムの動作＞＞
以上、医療用システムの構成を説明したが、次に、医療用システムの動作を説明する。以下の説明では、内視鏡を支持する支持アームの制御例について説明する。

なお、以下の説明では、本実施形態の医療用システムが医療用観察システム１であるものとするが、以下に説明する動作は、医療用観察システム１のみならず他の医療用システムにも適用可能である。

＜３−１．アームの制御例（ＳＬＡＭに基づく制御）＞
最初に、ＳＬＡＭに基づくロボットアームＡ（例えば、ロボットアーム装置１０又は支持アーム装置４００）の制御例を説明する。

本制御例では、ロボットアームＡの制御装置は、ＳＬＡＭで作成した体内環境ＭＡＰを元に内視鏡Ｅを術者の興味エリアに合わせる。図１３及び図１４は、内視鏡Ｅが興味エリアを撮像する様子を示す図である。

図１３は、気腹が十分な状態で体内ＭＡＰを作成した後に、その体内ＭＡＰの情報を基に術者の興味エリアに内視鏡Ｅを保持している状態を示している。図１３の例では、興味エリアから適切な距離に内視鏡Ｅが位置しているので、表示部に表示される画像は想定通りの大きさの画像となる。

一方、図１４は、気腹が不十分な状態となった様子を示している。ロボットアームＡの制御装置は、気腹が十分な状態でのトロッカ点Ｐの座標を元に内視鏡Ｅの位置を合わせるため、炭酸ガスが体内から抜けて気腹量が変化すると、想定よりも内視鏡Ｅの位置が興味エリアに近くなってしまう。このため、表示部に表示される画像は、想定より拡大された画像となってしまう。

そこで、ロボットアームＡの制御装置は、アームを駆動するモータの負荷に基づいて体内ＭＡＰ（三次元情報）を補正する。なお、以下の説明では、ロボットアーム装置１０の制御部２０が以下の処理を行うものとするが、以下の処理を行う制御装置は制御部２０に限られない。例えば、以下の処理を行う制御装置は、ロボットアームＡの制御装置であってもよいし、図６に示すＣＣＵ５０３９又はアーム制御装置５０４５であってもよい。

以下、図１５を用いて、本発明の実施形態に係る制御処理を説明する。図１５は、術者の興味エリアに内視鏡を保持するための制御処理の一例を示すフローチャートである。以下の説明では、生成部２３がＳＬＡＭにより体内ＭＡＰを生成しているものとする。また、ブレーキ制御部２６がモータにブレーキをかけてアーム部１１が一定の位置に保持されているものとする。

まず、制御部２０は、ＳＬＡＭを基に術者の興味エリアに内視鏡を移動させる（ステップＳ１０１）。このとき、制御部２０は、後述のステップＳ１０５又はステップＳ１０６で補正された体内マップの情報を使用してロボットアーム装置１０を制御してもよい。その後、制御部２０は、モータへ加わる負荷を測定可能にするため、メカブレーキを定期的に解除する（ステップＳ１０２）。

そして、制御部２０は、トロッカ位置が変化することによるモータの負荷変動があるかどうかを検出する（ステップＳ１０３）。負荷変動がない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、制御部２０はステップＳ１０２に処理を戻す。

負荷変動があった場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、制御部２０は、モータの負荷変動がプラスかマイナスかを判別する（ステップＳ１０４）。

モータの負荷変動がプラスだった場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御部２０は、トロッカが下がっていると判断し、体内ＳＬＡＭで作成した体内ＭＡＰの情報が狭くなるように補正を行う（ステップＳ１０５）。

一方、モータの負荷変動がマイナスだった場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、制御部２０は、トロッカが上がっていると判断し、体内ＭＡＰの情報が広くなるように補正を行う（ステップＳ１０６）。

そして、制御部２０は、ステップＳ１０１に戻り、補正された体内マップの情報に基づいてアームを駆動するモータの動作を制御する。

これにより、精度の高い体内ＭＡＰの情報に基づきロボットアーム装置１０の制御が可能になるので、制御部２０は、手術に適した位置に内視鏡を保持できる。

＜３−２．アームの制御例（手術用器具のトラッキングを考慮した制御）＞
次に、手術用器具のトラッキングを考慮した制御例を説明する。

本制御例では、ロボットアームＡの制御装置は、手術中に手術用器具をトラッキングする。なお、以下の説明では、上述の制御例と同様に、ロボットアーム装置１０の制御部２０が以下の処理を行うものとする。勿論、以下の処理を行う制御装置は制御部２０に限られない。

以下、図１６を用いて、本発明の実施形態に係る制御処理を説明する。図１６は、手術中に手術用器具をトラッキングするよう内視鏡の位置を制御するための処理の一例を示すフローチャートである。以下の説明では、生成部２３がＳＬＡＭにより体内ＭＡＰを生成しているものとする。また、ブレーキ制御部２６がモータにブレーキをかけてアーム部１１が一定の位置に保持されているものとする。

まず、制御部２０は、現在のモードが、手術器具のトラッキングモードか、手術器具の挿入準備モードかを判別する（ステップＳ２０１）。手術器具のトラッキングモードとは、手術器具をトラッキングするように内視鏡の位置を制御するモードである。また、手術器具の挿入準備モードとは、器具を体内に挿入するために、内視鏡をトロッカまで引いて器具を挿入するスペースを確保するモードである。なお、制御部２０がモードの判別に使用する情報は、操作部３０を介してユーザから取得した情報であってもよい。

現在のモードが手術器具の挿入準備モードの場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、制御部２０は、体内ＭＡＰの情報に基づき内視鏡をトロッカまで引いて器具を挿入するスペースを確保する（ステップＳ２０２）。このとき、制御部２０は、後述のステップＳ２０８又はステップＳ２０９で補正された体内マップの情報を使用してロボットアーム装置１０を制御してもよい。

一方、現在のモードが手術器具のトラッキングモードの場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、制御部２０は、内視鏡で撮影した画像から手術器具を認識する（ステップＳ２０３）。器具を認識すると、制御部２０は、器具をトラッキングするようにアーム部１１を駆動するモータを制御する（ステップＳ２０４）。このとき、制御部２０は、後述のステップＳ２０８又はステップＳ２０９で補正された体内マップの情報を使用してロボットアーム装置１０を制御してもよい。

その後、器具が一定の位置に安定したら、制御部２０は、モータにブレーキをかけてアーム部１１が一定の位置に保持されるようにする。そして、制御部２０は、モータへ加わる負荷を測定可能にするため、メカブレーキを定期的に解除する（ステップＳ２０５）。

そして、制御部２０は、トロッカ位置が変化することによるモータの負荷変動があるかどうかを検出する（ステップＳ２０６）。負荷変動がない場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、制御部２０はステップＳ２０４に処理を戻す。

負荷変動があった場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、制御部２０は、モータの負荷変動がプラスかマイナスかを判別する（ステップＳ２０７）。

モータの負荷変動がプラスだった場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、制御部２０は、トロッカが下がっていると判断し、体内ＳＬＡＭで作成した体内ＭＡＰの情報が狭くなるように補正を行う（ステップＳ２０８）。

一方、モータの負荷変動がマイナスだった場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、制御部２０は、トロッカが上がっていると判断し、体内ＭＡＰの情報が広くなるように補正を行う（ステップＳ２０９）。

そして、制御部２０は、ステップＳ１０１に戻り、補正された体内マップの情報に基づいてアームを駆動するモータの動作を制御する。

これにより、精度の高い体内ＭＡＰの情報に基づきロボットアーム装置１０の制御が可能になるので、制御部２０は、精度よく手術用器具をトラッキングできる。また、精度の高い体内ＭＡＰの情報に基づきロボットアーム装置１０の制御が可能になるので、制御部２０は、精度よく内視鏡をトロッカまで引くことができる。

＜＜４．変形例＞＞
本実施形態の支持アームを制御する制御装置（例えば、ロボットアームＡの制御装置、ＣＣＵ５０３９、アーム制御装置５０４５、又は制御部２０）は、専用のコンピュータシステム、又は汎用のコンピュータシステムによって実現してもよい。

例えば、上述の制御処理を実行するためのプログラムを、光ディスク、半導体メモリ、磁気テープ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布する。そして、例えば、該プログラムをコンピュータにインストールし、上述の処理を実行することによって制御装置を構成する。このとき、制御装置は、支持アーム（例えば、ロボットアームＡ、支持アーム装置５０２７、支持アーム装置４００、ロボットアーム装置１０等の医療用支持アーム）の外部の装置（例えば、パーソナルコンピュータ）であってもよい。また、制御装置は、支持アームの内部の装置（例えば、支持アームに搭載されたプロセッサ）であってもよい。

また、上記通信プログラムをインターネット等のネットワーク上のサーバ装置が備えるディスク装置に格納しておき、コンピュータにダウンロード等できるようにしてもよい。また、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）とアプリケーションソフトとの協働により実現してもよい。この場合には、ＯＳ以外の部分を媒体に格納して配布してもよいし、ＯＳ以外の部分をサーバ装置に格納しておき、コンピュータにダウンロード等できるようにしてもよい。

また、上記実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。例えば、各図に示した各種情報は、図示した情報に限られない。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

また、上述の実施形態は、処理内容を矛盾させない領域で適宜組み合わせることが可能である。また、上述の実施形態のフローチャートに示された各ステップは、適宜順序を変更することが可能である。

また、例えば、本実施形態は、装置またはシステムを構成するあらゆる構成、例えば、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）等としてのプロセッサ、複数のプロセッサ等を用いるモジュール、複数のモジュール等を用いるユニット、ユニットにさらにその他の機能を付加したセット等（すなわち、装置の一部の構成）として実施することもできる。

なお、本実施形態において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、全ての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。

また、例えば、本実施形態は、１つの機能を、ネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。

＜＜５．むすび＞＞
本実施形態の医療用支持アームは、内視鏡を支持する支持アームと、支持アームを駆動するモータと、を備える。支持アームを制御する制御装置は、内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成するとともに、モータへ加わる負荷を測定する。制御装置は、測定された負荷に基づいて三次元情報を補正する。

これにより、精度の高い三次元情報に基づき指示アームの制御が可能になるので、医療用支持アームは手術に適した位置に内視鏡を保持できる。

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
内視鏡を支持する支持アームと、
前記支持アームを駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータへ加わる負荷を測定する測定部と、
前記内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成する生成部と、
測定された前記負荷に基づいて前記三次元情報を補正する補正部と、
を備える医療用支持アーム。
（２）
補正された前記三次元情報に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するアーム制御部、を備える、
前記（１）に記載の医療用支持アーム。
（３）
前記アーム制御部は、前記内視鏡で撮影された映像から前記体内に挿入された手術器具を認識し、補正された前記三次元情報と前記手術器具の認識結果とに基づいて、前記内視鏡の撮影箇所が所定の位置となるよう前記アクチュエータの動作を制御する、
前記（２）に記載の医療用支持アーム。
（４）
前記内視鏡の退避に関する指示を取得する取得部、を備え、
前記アーム制御部は、前記指示を取得した場合に、補正された前記三次元情報に基づいて前記内視鏡を体外方向に移動させる、
前記（２）又は（３）に記載の医療用支持アーム。
（５）
前記アーム制御部は、前記指示を取得した場合に、トロッカを介して前記体内に挿入されている前記内視鏡を前記トロッカの位置まで移動させる、
前記（４）に記載の医療用支持アーム。
（６）
前記アクチュエータのブレーキを制御するブレーキ制御部、を備え、
前記ブレーキ制御部は前記ブレーキを周期的に解除し、
前記補正部は、前記ブレーキが解除された際に測定された前記負荷に基づいて前記三次元情報を補正する、
前記（１）〜（５）のいずれかに記載の医療用支持アーム。
（７）
前記補正部は、測定された前記負荷の変動に関する情報に基づいて前記三次元情報を補正する、
前記（１）〜（６）のいずれかに記載の医療用支持アーム。
（８）
前記補正部は、測定された前記負荷の変動方向に基づいて前記三次元情報を補正する、
前記（７）に記載の医療用支持アーム。
（９）
前記補正部は、測定された前記負荷が大きくなった場合には、前記三次元情報が狭くなるよう補正し、測定された前記負荷が小さくなった場合には、前記三次元情報が広くなるよう補正する、
前記（８）に記載の医療用支持アーム。
（１０）
前記生成部は、前記内視鏡で取得した体内の情報に基づいて前記三次元情報を生成する、
前記（１）〜（９）のいずれかに記載の医療用支持アーム。
（１１）
前記生成部は、前記体内を測距する測距センサで取得した体内の情報に基づいて前記三次元情報を生成する、
前記（１０）に記載の医療用支持アーム。
（１２）
前記生成部は、前記体内を撮影する１又は複数のカメラで取得した体内の情報に基づいて前記三次元情報を生成する、
前記（１０）に記載の医療用支持アーム。
（１３）
前記三次元情報は、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）により生成される体内マップである、
前記（１）〜（１２）のいずれかに記載の医療用支持アーム。
（１４）
内視鏡を支持する支持アームと、
前記アームを制御するアーム制御装置と、を備え、
前記支持アームは、
該指示アームを駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータへ加わる負荷を測定するセンサと、を備え、
前記アーム制御装置は、
前記内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成する生成部と、
測定された前記負荷に基づいて前記三次元情報を補正する補正部と、を備える、
医療用システム。
（１５）
内視鏡を支持する支持アームを駆動するアクチュエータへ加わる負荷を測定する測定部と、
前記内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成する生成部と、
測定された前記負荷に基づいて前記三次元情報を補正する補正部と、
を備える制御装置。
（１６）
内視鏡を支持する支持アームを駆動するアクチュエータへ加わる負荷を測定し、
前記内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成し、
測定された前記負荷に基づいて前記三次元情報を補正する、
制御方法。
（１７）
コンピュータを、
内視鏡を支持する支持アームを駆動するアクチュエータへ加わる負荷を測定する測定部、
前記内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成する生成部、
測定された前記負荷に基づいて前記三次元情報を補正する補正部、
として機能させるためのプログラム。

１ 医療用観察システム
１０ ロボットアーム装置
１１ アーム部
１１１ 関節部
１１１ａ 関節駆動部
１１１ｂ 関節状態検出部
１２ 撮像部
１３ 光源部
２０ 制御部
２１ 取得部
２２ 測定部
２３ 生成部
２４ 補正部
２５ アーム制御部
２６ ブレーキ制御部
２７ 表示制御部
３０ 操作部
４０ 表示部

Claims (14)

1. 内視鏡を支持する支持アームと、
   前記支持アームを駆動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータへ加わる負荷を測定する測定部と、
   前記内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成する生成部と、
   測定された前記負荷に基づいて前記三次元情報を補正する補正部と、
   を備える医療用支持アーム。
2. 補正された前記三次元情報に基づいて前記アクチュエータの動作を制御するアーム制御部、を備える、
   請求項１に記載の医療用支持アーム。
3. 前記アーム制御部は、前記内視鏡で撮影された映像から前記体内に挿入された手術器具を認識し、補正された前記三次元情報と前記手術器具の認識結果とに基づいて、前記内視鏡の撮影箇所が所定の位置となるよう前記アクチュエータの動作を制御する、
   請求項２に記載の医療用支持アーム。
4. 前記内視鏡の退避に関する指示を取得する取得部、を備え、
   前記アーム制御部は、前記指示を取得した場合に、補正された前記三次元情報に基づいて前記内視鏡を体外方向に移動させる、
   請求項２に記載の医療用支持アーム。
5. 前記アーム制御部は、前記指示を取得した場合に、トロッカを介して前記体内に挿入されている前記内視鏡を前記トロッカの位置まで移動させる、
   請求項４に記載の医療用支持アーム。
6. 前記アクチュエータのブレーキを制御するブレーキ制御部、を備え、
   前記ブレーキ制御部は前記ブレーキを周期的に解除し、
   前記補正部は、前記ブレーキが解除された際に測定された前記負荷に基づいて前記三次元情報を補正する、
   請求項１に記載の医療用支持アーム。
7. 前記補正部は、測定された前記負荷の変動に関する情報に基づいて前記三次元情報を補正する、
   請求項１に記載の医療用支持アーム。
8. 前記補正部は、測定された前記負荷の変動方向に基づいて前記三次元情報を補正する、
   請求項７に記載の医療用支持アーム。
9. 前記補正部は、測定された前記負荷が大きくなった場合には、前記三次元情報が狭くなるよう補正し、測定された前記負荷が小さくなった場合には、前記三次元情報が広くなるよう補正する、
   請求項８に記載の医療用支持アーム。
10. 前記生成部は、前記内視鏡で取得した体内の情報に基づいて前記三次元情報を生成する、
    請求項１に記載の医療用支持アーム。
11. 前記生成部は、前記体内を測距する測距センサで取得した体内の情報に基づいて前記三次元情報を生成する、
    請求項１０に記載の医療用支持アーム。
12. 前記生成部は、前記体内を撮影する１又は複数のカメラで取得した体内の情報に基づいて前記三次元情報を生成する、
    請求項１０に記載の医療用支持アーム。
13. 前記三次元情報は、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization And Mapping）により生成される体内マップである、
    請求項１に記載の医療用支持アーム。
14. 内視鏡を支持する支持アームと、
    前記支持アームを制御するアーム制御装置と、を備え、
    前記支持アームは、
    該支持アームを駆動するアクチュエータと、
    前記アクチュエータへ加わる負荷を測定するセンサと、を備え、
    前記アーム制御装置は、
    前記内視鏡が挿入される体内の三次元情報を生成する生成部と、
    測定された前記負荷に基づいて前記三次元情報を補正する補正部と、を備える、
    医療用システム。