JP2023061245A - 手術支援ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】操作部によりロボットアームを容易に操作しながら、操作部を容易に交換することが可能な手術支援ロボットを提供する。【解決手段】この医療用マニピュレータ１は、手術器具４が取り付けられるロボットアーム６０と、ロボットアーム６０に取り付けられ、ロボットアーム６０を操作する操作部８０とを備える。操作部８０は、ロボットアーム６０による手術器具４の移動を操作するためのジョイスティック８２を含むとともに、操作部８０は、ロボットアーム６０に対して着脱可能である。【選択図】図１４

Description

この開示は、手術支援ロボットに関し、特に、ロボットアームを操作する操作部を備える手術支援ロボットに関する。

従来、ロボットアームを操作する操作部を備える手術支援ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、関節式プローブと、手術用器具と、アームとを備えるロボットシステムが開示されている。手術用器具は、関節式プローブの先端に設けられている。また、アームは、関節式プローブおよび手術用器具を移動するように構成されている。また、ロボットシステムには、ジョイスティックが設けられている。操作者がジョイスティックを操作することによって、手術用器具を操作するための信号が出力される。また、ジョイスティックの倒れ方に応じて手術用器具の変位、速度および加速度が操作される。なお、ジョイスティックは、アームから離間した位置に配置されている。たとえば、ジョイスティックは、コンソールや、患者が載置されるテーブルに固定されている。

特開２０１９－１６２４２７号公報

しかしながら、上記特許文献１のようなロボットシステムでは、手術時には、アームから離間した位置に配置されているジョイスティックが操作されることにより、手術用器具が操作される。一方、手術前の準備の段階では、アームを移動させて、手術用器具を患者の近傍まで移動させる。この場合、上記特許文献１のようなロボットシステムでは、ジョイスティックが、アームから離間した位置に配置されているため、手術用器具を患者の近傍まで移動させるようにジョイスティックによりアームを正確な位置まで移動させる操作がしにくい。また、ジョイスティックが、コンソールや、患者が載置されるテーブルに対して交換を前提としていない状態で固定されているため、ジョイスティックが故障した場合、ジョイスティックの交換に手間がかかるという問題点がある。

この開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この開示の１つの目的は、操作部によるロボットアームの操作性を向上しながら、操作部を容易に交換することが可能な手術支援ロボットを提供することである。

上記目的を達成するために、この開示の一の局面による手術支援ロボットは、手術器具が取り付けられるロボットアームと、ロボットアームに取り付けられ、ロボットアームを操作する操作部とを備え、操作部は、ロボットアームによる手術器具の移動を操作するためのジョイスティックを含むとともに、操作部は、ロボットアームに対して着脱可能である。

この開示の一の局面による手術支援ロボットでは、上記のように、操作部は、ロボットアームによる手術器具の移動を操作するためのジョイスティックを含むとともに、ロボットアームに対して着脱可能である。これにより、ロボットアームから離間して設けられた操作部によりロボットアームを操作する場合と異なり、操作者は、ロボットアームの近傍において操作部を操作することができるので、ロボットアームを正確な位置まで移動させるための操作を容易に行うことができる。これにより、操作部によるロボットアームの操作性を向上させることができる。また、操作部がロボットアームに対して着脱可能であるので、操作部が故障した場合でも、故障した操作部をロボットアームから取り外して、新たな操作部をロボットアームに取り付けることができる。これらにより、操作部によるロボットアームの操作性を向上しながら、操作部を容易に交換することができる。また、ジョイスティックは比較的故障しやすいため、ジョイスティックを含む操作部を着脱可能に構成することは、操作部の交換を容易に行う点において特に有効である。

本開示によれば、上記のように、操作部によるロボットアームの操作性を向上しながら、操作部を容易に交換することができる。

第１実施形態による手術支援システムの構成を示す図である。 第１実施形態による医療用マニピュレータの構成を示す図である。 第１実施形態による遠隔操作装置の操作部の構成を示す斜視図である。 第１実施形態による操作ハンドルの構成を示す図である。 第１実施形態によるフットペダルの構成を示す図である。 第１実施形態による医療用マニピュレータのアームの構成を示す図である。 鉗子を示す図である。 第１実施形態による医療用台車の構成を示す斜視図である。 第１実施形態による医療用マニピュレータの操作部の構成を示す斜視図である。 内視鏡を示す図である。 ピボット位置教示器具を示す図である。 ロボットアームの並進移動を説明するための図である。 ロボットアームの回転移動を説明するための図である。 第１実施形態による操作部と先端側リンク部とが分離された状態を操作部側から見た斜視図である。 第１実施形態による操作部と先端側リンク部とが分離された状態を先端側リンク部側から見た斜視図である。 第１実施形態によるロボットアームの先端側リンク部の斜視図である。 第１実施形態による操作部の斜視図である。 第１実施形態による先端側リンク部の接続部の接続状態を示す図である。 第１実施形態による操作部の分解斜視図である。 第１実施形態による操作部を開口端側から見た図である。 第１実施形態による医療用マニピュレータの制御ブロック図である。 第１実施形態によるロボットアームの制御ブロック図である。 第１実施形態による医療用台車およびポジショナの制御ブロック図である。 第１実施形態による遠隔操作装置の操作部の制御ブロック図である。 第２実施形態による操作部と先端側リンク部とが接続された状態を示す斜視図である。 第２実施形態による操作部と先端側リンク部とが分離された状態を操作部側から見た斜視図である。 第２実施形態による操作部と先端側リンク部とが分離された状態を先端側リンク部側から見た斜視図である。 第２実施形態による先端側リンク部と第１アダプタと第１ドレープとを示す斜視図である。 第２実施形態による第１アダプタ示す斜視図である。 第２実施形態による操作部と第２アダプタと第２ドレープとを示す斜視図である。 第２実施形態による第２アダプタ示す斜視図である。 第３実施形態による操作部と先端側リンク部とが接続された状態を示す図である。 第３実施形態による操作部の断面図である。 第３実施形態による中間部材に接続部を取り付ける状態を示す図である。 第３実施形態による操作部に中間部材を取り付ける状態を示す図である。

以下、本開示を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１～図２４を参照して、第１実施形態による手術支援システム１００の構成について説明する。手術支援システム１００は、患者Ｐ側装置である医療用マニピュレータ１と、医療用マニピュレータ１を操作するための操作者側装置である遠隔操作装置２とを備えている。医療用マニピュレータ１は医療用台車３を備えており、移動可能に構成されている。遠隔操作装置２は、医療用マニピュレータ１から離間した位置に配置されており、医療用マニピュレータ１は、遠隔操作装置２により遠隔操作されるように構成されている。医師などの操作者は、医療用マニピュレータ１に所望の動作を行わせるための指令を遠隔操作装置２に入力する。遠隔操作装置２は、入力された指令を医療用マニピュレータ１に送信する。医療用マニピュレータ１は、受信した指令に基づいて動作する。また、医療用マニピュレータ１は、滅菌された滅菌野である手術室内に配置されている。

遠隔操作装置２は、たとえば、手術室の中または手術室の外に配置されている。遠隔操作装置２は、図３に示すアーム１２１および操作ハンドル２１を含む操作部１２０と、フットペダル２２と、タッチパネル２３と、モニタ２４と、支持アーム２５と、支持バー２６とを含む。操作部１２０は、医師などの操作者が指令を入力するための操作用のハンドルを構成する。

また、図３に示すように、操作部１２０は、医師などの操作者から見て、左側に配置され、操作者の左手により操作される操作部１２０Ｌと、右側に配置され、操作者の右手により操作される操作部１２０Ｒと、を含んでいる。なお、操作部１２０Ｌと操作部１２０Ｒとの構成は、同様である。

操作部１２０は、略Ｌ字状のアーム１２１を含む。アーム１２１は、第１リンク部１２１ａと、第２リンク部１２１ｂと、第３リンク部１２１ｃとを有する。第１リンク部１２１ａの上端側は、鉛直方向に沿ったＡ１軸回りに回動可能に遠隔操作装置２の本体に取り付けられている。第２リンク部１２１ｂの上端側は、水平方向に沿ったＡ２軸回りに回動可能に第１リンク部１２１ａの下端側に取り付けられている。第３リンク部１２１ｃの一方端側は、水平方向に沿ったＡ３軸回りに回動可能に第２リンク部１２１ｂの下端側に取り付けられている。第３リンク部１２１ｃの他方端側には、Ａ４軸回りに回動可能に操作ハンドル２１が取り付けられている。

アーム１２１は、操作ハンドル２１を所定の３次元操作範囲内で移動可能に支持する。具体的には、アーム１２１は、上下方向、左右方向および前後方向に、操作ハンドル２１を移動可能に支持する。アーム１２１の３次元的な操作に対応するように、ロボットアーム６０が３次元的に移動される。

操作ハンドル２１は、手術器具４を操作するように構成されている。また、操作ハンドル２１は、手術器具４に対する操作量を受け付ける。操作ハンドル２１は、医師などの操作者から見て、左側に配置され、操作者の左手により操作される操作ハンドル２１Ｌと、右側に配置され、操作者の右手により操作される操作ハンドル２１Ｒと、を含んでいる。

また、図４に示すように、操作ハンドル２１は、リンク部２１ａ、リンク部２１ｂ、リンク部２１ｃ、医師などの操作者が操作するリンク部２１ｄとを含む。リンク部２１ａは、Ａ４軸周りに回動する。リンク部２１ｂは、リンク部２１ａに対して、Ａ５軸周りに回動する。リンク部２１ｃは、リンク部２１ｂに対して、Ａ６軸周りに回動する。リンク部２１ｄは、リンク部２１ｃに対して、Ａ７軸周りに回動する。

また、操作ハンドル２１には、一対のグリップ部材２１ｆがリンク部２１ｄに設けられており、グリップ部材２１ｆには円筒状の指挿入部２１ｅが設けられている。操作者は、一対の指挿入部２１ｅに指を挿入して操作ハンドル２１を操作する。一対のグリップ部材２１ｆは、それぞれの基端がリンク部２１ｄに対して回動可能に接続されており、一対のグリップ部材２１ｆ間の角度を大きくしたり小さくしたりすることにより、後述するジョー部材１０４ａとジョー部材１０４ｂとの開き角度が変更される。

また、操作ハンドル２１は、操作ハンドル２１によって受け付けられた操作量に対してロボットアーム６０および手術器具４の移動量が変更される。この変更を、スケーリングという。たとえば、移動量の倍率が１／２倍に設定されている場合、手術器具４は、操作ハンドル２１の移動距離の１／２の移動距離を移動するよう制御される。これによって、精細な手術を精確に行うことができる。

図５に示すように、フットペダル２２は、手術器具４に関する機能を実行するように複数設けられている。また、複数のフットペダル２２は、基台部２８に配置されている。フットペダル２２は、切替ペダル２２ａと、クラッチペダル２２ｂと、カメラペダル２２ｃと、切開ペダル２２ｄと、凝固ペダル２２ｅとを含んでいる。切替ペダル２２ａと、クラッチペダル２２ｂと、カメラペダル２２ｃと、切開ペダル２２ｄと、凝固ペダル２２ｅとは、操作者の足により操作される。また、切開ペダル２２ｄは、右側のロボットアーム６０用の切開ペダル２２ｄＲと、左側のロボットアーム６０用の切開ペダル２２ｄＬとを含む。また、凝固ペダル２２ｅは、右側のロボットアーム６０用の凝固ペダル２２ｅＲと、左側のロボットアーム６０用の凝固ペダル２２ｅＬとを含む。

切替ペダル２２ａは、操作ハンドル２１で動作させるロボットアーム６０を切り替えるように構成されている。第１実施形態では、クラッチペダル２２ｂは、ロボットアーム６０と操作ハンドル２１との操作接続を一時切断するクラッチ操作を実行するように構成されている。クラッチペダル２２ｂが操作者によって踏み込まれている間、操作ハンドル２１による操作が、ロボットアーム６０に伝達されなくなる。また、カメラペダル２２ｃが操作者によって踏み込まれている間、操作ハンドル２１によって、内視鏡６が取り付けられたロボットアーム６０を操作することが可能になる。切開ペダル２２ｄまたは凝固ペダル２２ｅが操作者によって踏み込まれている間、電気手術装置が起動する。

図１に示すように、モニタ２４は、内視鏡６によって取り込まれた画像を表示するためのスコープ型表示装置である。支持アーム２５は、モニタ２４の高さを医師などの操作者の顔の高さに合わせるようにモニタ２４を支持する。タッチパネル２３は、支持バー２６に配置されている。モニタ２４近傍に設けられたセンサにより操作者の頭部を検知することにより医療用マニピュレータ１は遠隔操作装置２による操作が可能になる。操作者は、モニタ２４により患部を視認しながら、操作ハンドル２１およびフットペダル２２を操作する。これにより、遠隔操作装置２に指令が入力される。遠隔操作装置２に入力された指令は、医療用マニピュレータ１に送信される。

また、医療用台車３には、入力装置３３が設けられている。入力装置３３は、主に施術前に手術の準備を行うために、ポジショナ４０、アームベース５０、および、複数のロボットアーム６０の移動や姿勢の変更の操作を受け付けるように構成されている。

図１および図２に示す医療用マニピュレータ１は、手術室内に配置されている。医療用マニピュレータ１は、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０と、複数のロボットアーム６０とを備えている。アームベース５０は、ポジショナ４０の先端に取り付けられている。アームベース５０は、比較的長い棒形状を有する。つまり、アームベース５０は、長尺形状を有する。また、複数のロボットアーム６０は、各々のロボットアーム６０の基端が、アームベース５０に取り付けられている。複数のロボットアーム６０は、折り畳まれた収納姿勢をとることが可能に構成されている。アームベース５０と、複数のロボットアーム６０とは、滅菌ドレープにより覆われて使用される。また、ロボットアーム６０は、手術器具４を支持する。

ポジショナ４０は、たとえば、７軸多関節ロボットにより構成されている。また、ポジショナ４０は、医療用台車３上に配置されている。ポジショナ４０は、アームベース５０を移動させる。具体的には、ポジショナ４０は、アームベース５０の位置を３次元に移動させるように構成されている。

また、ポジショナ４０は、ベース部４１と、ベース部４１に連結された複数のリンク部４２とを含む。複数のリンク部４２同士は、関節部４３により連結されている。

図１に示すように、複数のロボットアーム６０の各々の先端には、手術器具４が取り付けられている。手術器具４は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、手術部位の画像を取り込むための図１０に示される内視鏡６などを含む。

図６に示すように、インストゥルメントには、ロボットアーム６０のホルダ７１に設けられたサーボモータＭ２によって駆動される被駆動ユニット４ａが設けられている。また、インストゥルメントの先端には、鉗子４ｂが設けられている。また、インストゥルメントの先端には、鉗子４ｂ以外に、関節を有する器具として、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステーブルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、スネアワイヤ、および、クリップアプライヤーなどが配置される。また、インストゥルメントの先端には、関節を有しない器具として、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および、吸引オリフィスなどが配置される。また、手術器具４は、被駆動ユニット４ａと鉗子４ｂとを接続するシャフト４ｃを含む。被駆動ユニット４ａと、シャフト４ｃと、鉗子４ｂとは、Ｚ方向に沿って配置されている。

また、図７に示すように、インストゥルメントは、ジョー部材１０４ａおよび１０４ｂの基端側を先端側でＪＴ１１軸周りに回転可能に支持する第１支持体４ｅと、第１支持体４ｅの基端側を先端側でＪＴ１０軸周りに回転可能に支持する第２支持体４ｆと、第２支持体４ｆの基端側に接続されるシャフト４ｃとを含む。被駆動ユニット４ａと、シャフト４ｃと、第２支持体４ｆと、第１支持体４ｅと、鉗子４ｂとは、Ｚ方向に沿って配置されている。ＪＴ１１軸は、シャフト４ｃが延びる方向であるＺ方向に対して直交する。また、ＪＴ１０軸は、シャフト４ｃが延びる方向においてＪＴ１１軸と離間しかつシャフト４ｃが延びる方向およびＪＴ１１軸に対して直交する。なお、ジョー部材１０４ａおよび１０４ｂは、それぞれ、第１ジョー部材および第２ジョー部材の一例である。

第１支持体４ｅには、ＪＴ１１軸の軸線周りに回転するように鉗子４ｂが取り付けられている。また、第２支持体４ｆは、第１支持体４ｅをＪＴ１０軸について回転可能に支持している。つまり、第２支持体４ｆにはＪＴ１０軸の軸線周りに回転するように第１支持体４ｅが取り付けられている。また、第１支持体４ｅの先端側であるＺ１側の部分は、Ｕ字形状を有している。第１支持体４ｅのＵ字形状の先端側の部分のＪＴ１１軸の軸線における中央部にツールセンタポイントとしてのＴＣＰ１が設定されている。

また、手術器具４としての鉗子４ｂは、シャフト４ｃの回転軸としてのＪＴ９軸と、ジョー部材１０４ａおよびジョー部材１０４ｂの開閉軸としてのＪＴ１２軸とを備えている。なお、シャフト４ｃの回転軸は、シャフト４ｃが延びる方向に沿った軸である。なお、ロボットアーム６０のホルダ７１に設けられたサーボモータＭ２は、複数設けられており、複数のサーボモータＭ２によって、被駆動ユニット４ａの回転体が駆動される。これにより、Ｊ９軸～Ｊ１２軸周りに、手術器具４が駆動される。なお、サーボモータＭ２は、たとえば、４個設けられている。

また、図１０に示すように、内視鏡６のＴＣＰ２は、内視鏡６の先端に設定されている。

また、図８に示すように、医療用台車３には、表示部３３ａが配置されている。表示部３３ａは、医療用台車３の入力装置３３に配置されている。医療用台車３の表示部３３ａの近傍には、ポジショナ４０の移動を操作するジョイスティック３３ｂが配置されている。表示部３３ａに表示される動作モードを選択し、ジョイスティック３３ｂを操作することによりポジショナ４０を３次元的に操作できる。そして、ロールイン時は、ジョイスティック３３ｂが操作されることによりアームベース５０が２次元平面上を移動するようにポジショナ４０が移動される。

また、医療用台車３のジョイスティック３３ｂの近傍には、ポジショナ４０の移動を許可または不許可とするイネーブルスイッチ３３ｃが配置されている。そして、イネーブルスイッチ３３ｃが押下されポジショナ４０の移動が許可された状態でジョイスティック３３ｂが操作されることにより、ポジショナ４０が移動される。具体的には、イネーブルスイッチ３３ｃは、入力装置３３において、表示部３３ａの下方でかつ、ジョイスティック３３ｂに隣り合うように配置されている。

医療用台車３は、操作者による操舵を受け付ける操作ハンドル３５を含む。そして、医療用台車３は、受け付けた操舵に基づいて、ロボット本体部１ａを移動させる。操作ハンドル３５は、医療用台車３の表示部３３ａの近傍に配置されている。そして、操作ハンドル３５は、看護師、技師などの操作者が把持するとともに回動されることにより医療用台車３の移動を操作するスロットル部３５ａを有する。具体的には、操作ハンドル３５は、入力装置３３の下方に配置されている。スロットル部３５ａは、操作ハンドル３５の片方に配置されている。そして、スロットル部３５ａが、手前側から奥側に回動されることにより、医療用台車３が前進する。また、スロットル部３５ａが、奥側から手前側に回動されることにより、医療用台車３が後進する。また、スロットル部３５ａの回動量に応じて医療用台車３の速度が変更される。また、操作ハンドル３５は、Ｒ方向で示される左右に回動可能に構成されており、操作ハンドル３５の回動とともに医療用台車３が回動する。

医療用台車３の操作ハンドル３５に、医療用台車３の移動を許可または不許可とするイネーブルスイッチ３５ｂが配置されている。そして、イネーブルスイッチ３５ｂが押下され医療用台車３の移動が許可された状態で操作ハンドル３５のスロットル部３５ａが操作されることにより、医療用台車３が移動される。

次に、ロボットアーム６０の構成について詳細に説明する。

図６に示すように、ロボットアーム６０は、アーム部６１と、アーム部６１の先端に設けられる並進移動機構部７０とを含む。アーム部６１は、ベース部６２、リンク部６３および関節部６４を含む。ロボットアーム６０は、ロボットアーム６０の根元側のアームベース５０に対して先端側を３次元に移動させるように構成されている。また、アーム部６１は、７軸多関節ロボットアームから構成されている。なお、複数のロボットアーム６０は、互いに同様の構成を有する。

図６に示すように、ロボットアーム６０は、回転軸としてのＪＴ１～ＪＴ７軸と、直動軸としてのＪ８軸とを備えている。ＪＴ１～ＪＴ７軸は、アーム部６１の関節部６４の回転軸に対応する。また、ＪＴ７軸は、並進移動機構部７０の基端側リンク部７２に対応する。ＪＴ８軸は、並進移動機構部７０の先端側リンク部７３を基端側リンク部７２に対してＺ方向に沿って相対的に移動させる軸に対応する。すなわち、図１５に示すサーボモータＭ１は、ロボットアーム６０のＪＴ１～ＪＴ７軸に対応するように設けられている。また、サーボモータＭ３は、ＪＴ８軸に対応するように設けられている。

並進移動機構部７０は、アーム部６１の先端に設けられるとともに手術器具４が取り付けられている。また、並進移動機構部７０は、手術器具４を患者Ｐに挿入する方向に並進移動させる。また、並進移動機構部７０は、手術器具４をアーム部６１に対して相対的に並進移動させるように構成されている。具体的には、並進移動機構部７０には、手術器具４を保持するホルダ７１が設けられている。ホルダ７１には、図１５に示すサーボモータＭ２が収容されている。

図９に示すように、医療用マニピュレータ１は、ロボットアーム６０に取り付けられ、ロボットアーム６０を操作する操作部８０を備えている。操作部８０は、イネーブルスイッチ８１と、ジョイスティック８２とスイッチ部８３とを含む。イネーブルスイッチ８１は、ジョイスティック８２およびスイッチ部８３によるロボットアーム６０の移動を許可または不許可とする。また、イネーブルスイッチ８１は、看護師、助手などの操作者が操作部８０を把持して押下されることによりロボットアーム６０による手術器具４の移動を許可する状態となる。イネーブルスイッチ８１及びジョイスティック８２は、操作部８０において操作者の片手の指で操作可能な範囲に離間して配置される。

スイッチ部８３は、手術器具４の長手方向に沿った手術器具４を患者Ｐに挿入する方向側に手術器具４を移動させるスイッチ部８３ａと、手術器具４を患者Ｐに挿入する方向と反対側に手術器具４を移動させるスイッチ部８３ｂとを含む。スイッチ部８３ａとスイッチ部８３ｂとは、共に、押しボタンスイッチから構成されている。

図９に示すように、操作部８０は、ロボットアーム６０に取り付けられた手術器具４の移動の図１３に示される支点となるピボット位置ＰＰを教示するピボットボタン８５を含む。ピボットボタン８５は、操作部８０の外表面８０ｂに、イネーブルスイッチ８１に隣り合うように設けられている。そして、図１０に示される内視鏡６または図１１に示されるピボット位置教示器具７の先端が、患者Ｐの体表面Ｓに挿入されたトロカールＴの挿入位置に対応する位置まで移動された状態で、ピボットボタン８５が押下されることによりピボット位置ＰＰが教示され、記憶部３２に記憶される。なお、ピボット位置ＰＰの教示において、ピボット位置ＰＰは、１つの点として設定され、ピボット位置ＰＰの教示は、手術器具４の方向を設定するものではない。ピボットボタン８５は、ピボット位置教示部の一例である。

また、図１に示すように、複数のロボットアーム６０のうちの一つの、たとえば、ロボットアーム６０ｃの先端には内視鏡６が取り付けられ、残りの、たとえば、ロボットアーム６０ａ、６０ｂおよび６０ｄの先端には、内視鏡６以外の手術器具４が取り付けられる。具体的には、手術において、４つのロボットアーム６０のうちの１つのロボットアーム６０に内視鏡６が取り付けられ、３つのロボットアーム６０に内視鏡６以外の手術器具４としての鉗子４ｂなどが取り付けられる。そして、内視鏡６が取り付けられているロボットアーム６０に対して、内視鏡６が取り付けられた状態でピボット位置ＰＰが教示される。また、内視鏡６以外の手術器具４が取り付けられるロボットアーム６０に対して、ピボット位置教示器具７が取り付けられた状態でピボット位置ＰＰが教示される。なお、内視鏡６は、互いに隣り合うように配置されている４つのロボットアーム６０のうちの、中央に配置される２つのロボットアーム６０ｂおよび６０ｃのうちのいずれかに取り付けられる。すなわち、ピボット位置ＰＰは、複数のロボットアーム６０毎に個別に設定される。

図９に示すように、操作部８０の外表面８０ｂには、ロボットアーム６０の位置を最適化するためのアジャストメントボタン８６が設けられている。内視鏡６が取り付けられたロボットアーム６０に対するピボット位置ＰＰの教示後、アジャストメントボタン８６が押下されることにより、他のロボットアーム６０およびアームベース５０の位置が最適化される。

図９に示すように、操作部８０は、ロボットアーム６０に取り付けられた手術器具４を図１２に示される並進移動させるモードと、図１３に示される回転移動させるモードとを切り替えるモード切替ボタン８４を含む。また、モード切替ボタン８４の近傍には、モードインジケータ８４ａが設けられている。モードインジケータ８４ａは、切り替えられたモードを表示する。具体的には、モードインジケータ８４ａが点灯は、回転移動モードを表し、消灯は、並進移動モードを表す。

また、モードインジケータ８４ａは、ピボット位置ＰＰが教示されたことを表示するピボット位置インジケータを兼ねている。

図１２に示すように、ロボットアーム６０を並進移動させるモードでは、手術器具４の先端４ｄが、Ｘ－Ｙ平面上において移動するように、ロボットアーム６０が移動される。また、図１３に示すように、ロボットアーム６０を回転移動させるモードでは、ピボット位置ＰＰが教示されていない時は、鉗子４ｂを中心に回転移動し、ピボット位置ＰＰが教示されている時は、ピボット位置ＰＰを支点として手術器具４が回転移動するように、ロボットアーム６０が移動される。なお、手術器具４のシャフト４ｃがトロカールＴに挿入された状態で、手術器具４が回転移動される。

ここで、第１実施形態では、図１４および図１５に示すように、操作部８０は、ロボットアーム６０に対して着脱可能である。具体的には、操作部８０は、ロボットアーム６０の並進移動機構部７０の先端側リンク部７３に着脱可能に取り付けられている。先端側リンク部７３は、略Ｌ字形状を有する。略Ｌ字形状の先端側リンク部７３の一方端には、手術器具４が着脱可能に取り付けられている。操作部８０は、略Ｌ字形状の先端側リンク部７３の他方端に着脱可能に取り付けられている。

第１実施形態では、操作部８０とロボットアーム６０とを接続するための締結部材８０１が設けられている。締結部材８０１は、操作部８０の外表面８０ｂから接続部７１０の被締結部７１２を締結する。具体的には、締結部材８０１は、ネジなどからなる。操作部８０は、略直方体形状を有する。略直方体形状の操作部８０のＸ方向側の側面に、イネーブルスイッチ８１、スイッチ部８３、ピボットボタン８５、および、アジャストメントボタン８６が配置されている。締結部材８０１は、操作部８０のＸ方向側の両側面に配置されている。締結部材８０１は、操作部８０のＸ方向側の一方の側面に２つずつ配置されている。作業者は、操作部８０の外表面８０ｂから締結部材８０１をドライバなどで回転させる。これにより、操作部８０とロボットアーム６０の先端側リンク部７３とが接続される。

第１実施形態では、図１６に示すように、ロボットアーム６０は、ロボットアーム６０の操作部８０が取り付けられる側に配置され操作部８０を接続するための接続部７１０を含む。締結部材８０１は、操作部８０の外表面８０ｂから接続部７１０を締結する。具体的には、接続部７１０は、ロボットアーム６０の並進移動機構部７０の先端側リンク部７３の、操作部８０に接続される側の端部に配置されている。図１８に示すように、接続部７１０は、先端側リンク部７３の筐体７３ａの内側から、複数の締結部材７０２により先端側リンク部７３の筐体７３ａに固定されている。接続部７１０は、アルミニウムなどの金属から形成されている。なお、図１８では、先端側リンク部７３の筐体７３ａのＹ１側の部分と、筐体７３ａの内部に配置されている電気部品などが省略されている。

第１実施形態では、図１６および図１７に示すように、接続部７１０は、操作部８０の内部に挿入され、締結部材８０１により締結される被締結部７１２を含む。操作部８０は、挿入される被締結部７１２をガイドする挿入ガイド８０２を含む。具体的には、接続部７１０は、略平板状の本体部７１１と、本体部７１１から操作部８０側に突出する被締結部７１２とを含む。被締結部７１２は、Ｘ方向に沿って一対配置されている。被締結部７１２は、締結部材８０１が締結される孔部７１３を有する。１つの被締結部７１２に２つの孔部７１３が配置されている。挿入ガイド８０２は、操作部８０の筐体８０３の内部に一対配置されている。挿入ガイド８０２は、溝形状を有する。挿入ガイド８０２は、Ｚ方向に沿って延びる。

第１実施形態では、被締結部７１２は、挿入ガイド８０２にガイドされる被ガイド部７１４を含む。被ガイド部７１４は、接続部７１０の一対の被締結部７１２に各々設けられている。被ガイド部７１４は、挿入ガイド８０２側に突出する凸形状を有する。凸形状の被ガイド部７１４は、Ｚ方向に沿って延びる。凸形状の被ガイド部７１４が、溝形状の挿入ガイド８０２に係合する。これにより、被ガイド部７１４は、挿入ガイド８０２にガイドされる。

第１実施形態では、接続部７１０は、接続部７１０の外縁部に配置され操作部８０の端部に当接する段差部７１５を含む。具体的には、接続部７１０の略平板状の本体部７１１の外縁部に段差部７１５が形成されている。段差部７１５は、本体部７１１の全周に亘って形成されている。接続部７１０が操作部８０に挿入され、段差部７１５が操作部８０の筐体８０３の開口端８０３ａに当接する。これにより、Ｚ方向における操作部８０と先端側リンク部７３との位置が決められる。

操作部８０の溝形状の挿入ガイド８０２が配置される部分のＹ方向の両側には、筐体８０３の内側に突出する一対の凸部８０４が配置されている。一対の凸部８０４の間に挿入ガイド８０２が形成されている。一対の凸部８０４は、筐体８０３の内側のＸ１側とＸ２側とにそれぞれ配置されている。図１９に示すように、凸部８０４には、締結部材８０１が貫通する孔部８０５が形成されている。接続部７１０の段差部７１５が操作部８０の筐体８０３の開口端８０３ａに当接するまで接続部７１０の一対の被締結部７１２が操作部８０の筐体８０３の内部に挿入される。この状態で、凸部８０４の孔部８０５と、被締結部７１２の孔部７１３とが対向する。そして、締結部材８０１が回転しながら、凸部８０４の孔部８０５と、被締結部７１２の孔部７１３とに挿入されることにより、操作部８０と接続部７１０とが締結される。なお、操作部８０と接続部７１０とが締結された後、孔部８０５には、シールが貼付される。これにより、操作部８０の外部から締結部材８０１および孔部８０５を視認することはできない。

第１実施形態では、図２０に示すように、操作部８０とロボットアーム６０との間の信号を中継するための中継基板８１０を含む。中継基板８１０は、操作部８０から延びる第１信号線８０６が接続される第１コネクタ部８１１と、ロボットアーム６０から延びる第２信号線７２０が接続される第２コネクタ部８１２とを含む。具体的には、中継基板８１０は、操作部８０の孔部８０５の奥側において締結部材８０７により締結されている。中継基板８１０は、矩形形状を有し、締結部材８０７により四隅が固定されている。中継基板８１０は、Ｙ方向に沿うように配置されている。

第１実施形態では、図１９に示すように、第１コネクタ部８１１および第２コネクタ部８１２は、中継基板８１０においてロボットアーム６０側に配置されている。中継基板８１０は、操作部８０から延びる第１信号線８０６をロボットアーム６０側に通すための切欠き部８１３を含む。具体的には、第１コネクタ部８１１および第２コネクタ部８１２は、中継基板８１０のＺ１側の面に配置されている。中継基板８１０において、第１コネクタ部８１１および第２コネクタ部８１２は、Ｙ方向において互いに離間している。中継基板８１０において、第１コネクタ部８１１は、Ｙ１側に配置され、第２コネクタ部８１２は、Ｙ２側に配置されている。中継基板８１０において、切欠き部８１３は、Ｙ１側に形成されている。第１信号線８０６の先端には、図１７に示す第１信号線コネクタ部８０６ａが接続されている。第２信号線７２０の先端には、図１６に示す第２信号線コネクタ部７２０ａが接続されている。第１信号線８０６は、操作部８０の奥側から切欠き部８１３を介してロボットアーム６０側に通される。そして、第１信号線８０６の第１信号線コネクタ部８０６ａと、第１コネクタ部８１１とが接続される。図１６に示すように、第２信号線７２０は、一対の被締結部７１２の間に配置されている。第２信号線７２０の第２信号線コネクタ部７２０ａと、第２コネクタ部８１２とが接続される。

（操作部の取付方法）
まず、ロボットアーム６０の第２信号線７２０の第２信号線コネクタ部７２０ａと、操作部８０の内部に配置されている中継基板８１０の第２コネクタ部８１２とが接続される。なお、第１信号線８０６の第１信号線コネクタ部８０６ａと中継基板８１０の第１コネクタ部８１１とは予め接続されている。次に、接続部７１０の被締結部７１２を操作部８０の内部に挿入する。そして、締結部材８０１を、操作部８０の外表面８０ｂ側から操作部８０の孔部８０５および被締結部７１２の孔部７１３に締結する。これにより、操作部８０がロボットアーム６０の先端側リンク部７３に取り付けられる。先端側リンク部７３からの操作部８０の取り外しは、取付方法と逆の手順で行われる。

図２１に示すように、手術支援システム１００は、手術支援システム１００の全体を制御する制御装置１３０を備えている。制御装置１３０は、医療用マニピュレータ１の内部に配置されている。ロボットアーム６０には、ロボットアーム６０を制御するアーム制御部３１ａが配置されている。アーム制御部３１ａは、複数のロボットアーム６０の各々に配置されている。医療用台車３には、ポジショナ４０および医療用台車３を制御するポジショナ制御部３１ｂが配置されている。操作部１２０には、操作部１２０を制御する操作制御部１１０が配置されている。操作制御部１１０は、操作部１２０Ｌと操作部１２０Ｒとの各々に配置されている。制御装置１３０は、ポジショナ制御部３１ｂ、アーム制御部３１ａ、および、操作制御部１１０の各々と通信する。制御装置１３０は、ポジショナ制御部３１ｂ、アーム制御部３１ａ、および、操作制御部１１０の各々を制御する。

図２２に示すように、アーム部６１には、複数の関節部６４に対応するように、複数のサーボモータＭ１と、エンコーダＥ１と、減速機とが設けられている。エンコーダＥ１は、サーボモータＭ１の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータＭ１の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。

ロボットアーム６０には、サーボモータＭ１を制御するためのサーボ制御部Ｃ１が配置されている。また、サーボ制御部Ｃ１には、サーボモータＭ１の回転角を検出するためのエンコーダＥ１が電気的に接続されている。

図２２に示すように、並進移動機構部７０には、手術器具４の被駆動ユニット４ａに設けられた回転体を回転させるためのサーボモータＭ２と、手術器具４を並進移動させるためのサーボモータＭ３と、エンコーダＥ２およびエンコーダＥ３と、減速機とが設けられている。エンコーダＥ２およびエンコーダＥ３は、それぞれ、サーボモータＭ２およびサーボモータＭ３の回転角を検出するように構成されている。減速機は、それぞれ、サーボモータＭ２およびサーボモータＭ３の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。

ロボットアーム６０には、手術器具４を駆動するサーボモータＭ２を制御するためのサーボ制御部Ｃ２が配置されている。また、サーボ制御部Ｃ２には、サーボモータＭ２の回転角を検出するためのエンコーダＥ２が電気的に接続されている。また、ロボットアーム６０には、並進移動機構部７０を並進移動するサーボモータＭ３を制御するためのサーボ制御部Ｃ３が配置されている。また、サーボ制御部Ｃ３には、サーボモータＭ３の回転角を検出するためのエンコーダＥ３が電気的に接続されている。

遠隔操作装置２の操作部１２０に受け付けられた操作量は、操作制御部１１０を介して、制御装置１３０に入力される。制御装置１３０は、受け付けられた操作量とエンコーダＥ１～Ｅ３により検出された回転角とに基づいてロボットアーム６０と手術器具４を駆動する位置指令を生成する。生成された位置指令はアーム制御部３１ａを介して、サーボ制御部Ｃ１～Ｃ３に入力される。サーボ制御部Ｃ１～Ｃ３は、アーム制御部３１ａを介して制御装置１３０から入力された位置指令と、エンコーダＥ１～Ｅ３により検出された回転角とに基づいて、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータＭ１～Ｍ３に出力する。これにより、遠隔操作装置２の操作部１２０に受け付けられた操作に沿うように、ロボットアーム６０が移動される。

図２２に示すように、制御装置１３０は、操作部８０のジョイスティック８２に受け付けられた操作に基づいてロボットアーム６０を操作するように構成されている。具体的には、アーム制御部３１ａは、ジョイスティック８２から入力された入力信号を制御装置１３０に出力する。制御装置１３０は受け取った入力信号と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、アーム制御部３１ａを介して、位置指令をサーボ制御部Ｃ１に出力する。サーボ制御部Ｃ１は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータＭ１に出力する。これにより、ジョイスティック８２に入力された動作指令に沿うように、ロボットアーム６０が移動される。

制御装置１３０は、操作部８０のスイッチ部８３からの入力信号に基づいてロボットアーム６０を操作する。具体的には、アーム制御部３１ａは、スイッチ部８３から入力された入力信号を制御装置１３０に出力する。制御装置１３０は受け取った入力信号と、エンコーダＥ１またはＥ３により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、アーム制御部３１ａを介して、位置指令をサーボ制御部Ｃ１またはＣ３に出力する。サーボ制御部Ｃ１またはＣ３は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１またはＥ３により検出された回転角とに基づいて、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータＭ１またはＭ３に出力する。これにより、スイッチ部８３に入力された動作指令に沿うように、ロボットアーム６０が移動される。

図２３に示すように、ポジショナ４０には、ポジショナ４０の複数の関節部４３に対応するように、複数のサーボモータＭ４と、エンコーダＥ４と、減速機とが設けられている。エンコーダＥ４は、サーボモータＭ４の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータＭ４の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。

医療用台車３は、駆動輪としての前輪と、操作ハンドル３５によって操舵される後輪とを有する。なお、後輪は、前輪よりも操作ハンドル３５に近い側に配置されている。また、医療用台車３には、医療用台車３の複数の前輪の各々を駆動するサーボモータＭ５と、エンコーダＥ５と、減速機とブレーキが配置されている。減速機は、サーボモータＭ５の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。また、医療用台車３の操作ハンドル３５には、図８に示すポテンショメータＰ１が配置されており、スロットル部３５ａの捻りに応じてポテンショメータＰ１で検出した回転角に基づき、前輪のサーボモータＭ５は駆動される。また、医療用台車３の後輪は、双輪形式であり、操作ハンドル３５の左右の回動に基づき、後輪は操舵される。また、医療用台車３の操作ハンドル３５には、図２に示すポテンショメータＰ２が配置されており、医療用台車３の後輪には、サーボモータＭ５ａとエンコーダＥ５ａと減速機が配置されている。減速機は、サーボモータＭ５ａの回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。操作ハンドル３５の左右の回動に応じてポテンショメータＰ２で検出した回転角に基づき、サーボモータＭ６は駆動される。すなわち、操作ハンドル３５の左右の回動による後輪の操舵は、サーボモータＭ５ａによりパワーアシストされるように構成されている。

医療用台車３は、前輪が駆動されることにより、前後方向に移動する。また、医療用台車３の操作ハンドル３５が回動されることにより、後輪が操舵されて、医療用台車３が左右方向に回動する。

図２３に示すように、ポジショナ４０には、ポジショナ４０を移動するサーボモータＭ４を制御するためのサーボ制御部Ｃ４が配置されている。また、サーボ制御部Ｃ４には、サーボモータＭ４の回転角を検出するためのエンコーダＥ４が電気的に接続されている。また、医療用台車３には、医療用台車３の前輪を駆動するサーボモータＭ５を制御するためのサーボ制御部Ｃ５が配置されている。サーボ制御部Ｃ５には、サーボモータＭ５の回転角を検出するためのエンコーダＥ５が電気的に接続されている。医療用台車３の後輪の操舵をパワーアシストするサーボモータＭ５ａを制御するためのサーボ制御部Ｃ５ａが配置されている。サーボ制御部Ｃ５ａには、サーボモータＭ５ａの回転角を検出するためのエンコーダＥ５ａが電気的に接続されている。

図２１示すように、入力装置３３から準備位置の設定などに関する動作情報が、ポジショナ制御部３１ｂを介して、制御装置１３０に入力される。制御装置１３０は、入力装置３３から入力された動作情報と、エンコーダＥ４により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、ポジショナ制御部３１ｂを介して、位置指令をサーボ制御部Ｃ４に出力する。サーボ制御部Ｃ４は、ポジショナ制御部３１ｂから入力された位置指令と、エンコーダＥ４により検出された回転角とに基づいて、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータＭ４に出力する。これにより、入力装置３３に入力された動作指令に沿うように、ポジショナ４０が移動される。同様に、入力装置３３からの動作情報に基づいて、制御装置１３０は、医療用台車３を移動させる。

図２４に示すように、遠隔操作装置２は、操作制御部１１０を備えている。操作部１２０には、アーム１２１および操作ハンドル２１を含む操作部１２０の回転軸であるＡ１～Ａ７軸に対応するように設けられたサーボモータＭ６ａ～Ｍ６ｇを制御するためのサーボ制御部Ｃ６ａ～６ｇが配置されている。また、サーボ制御部Ｃ６ａ～６ｇには、サーボモータＭ６ａ～６ｇの回転角を検出するためのエンコーダＥ６ａ～Ｅ６ｇが電気的に接続されている。なお、サーボモータＭ６ａ～Ｍ６ｇ、サーボ制御部Ｃ６ａ～６ｇ、および、エンコーダＥ６ａ～Ｅ６ｇは、操作部１２０Ｌと、操作部１２０Ｒとに各々設けられている。

制御装置１３０は、操作制御部１１０を介して、操作部１２０の姿勢に応じて、サーボモータＭ６ａ～Ｍ６ｇの回転軸Ａ１～Ａ７に発生する重力トルクを打ち消すようなトルクを発生するように、サーボモータＭ６ａ～Ｍ６ｇを制御する。これにより、操作者は、比較的小さい力で操作部１２０を操作することが可能になる。

制御装置１３０は、操作制御部１１０を介して、操作部１２０の操作に応じて、サーボモータＭ６ａ～Ｍ６ｇの回転軸Ａ１～Ａ７にトルクを発生させ、操作者の操作をアシストするようにサーボモータＭ６ａ～Ｍ６ｇを制御する。これにより、操作者は、比較的小さい力で操作部１２０を操作することが可能になる。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、操作部８０は、ロボットアーム６０による手術器具４の移動を操作するためのジョイスティック８２を含むとともに、ロボットアーム６０に対して着脱可能である。これにより、ロボットアーム６０から離間して設けられた操作部８０によりロボットアーム６０を操作する場合と異なり、操作者は、ロボットアーム６０の近傍において操作部８０を操作することができるので、ロボットアーム６０を正確な位置まで移動させるための操作を容易に行うことができる。これにより、操作部８０によるロボットアーム６０の操作性を向上させることができる。また、操作部８０がロボットアーム６０に対して着脱可能であるので、操作部８０が故障した場合でも、故障した操作部８０をロボットアーム６０から取り外して、新たな操作部８０をロボットアーム６０に取り付けることができる。これらにより、操作部８０によるロボットアーム６０の操作性を向上しながら、操作部８０を容易に交換することができる。また、ジョイスティック８２は比較的故障しやすいため、ジョイスティック８２を含む操作部８０を着脱可能に構成することは、操作部８０の交換を容易に行う点において特に有効である。

第１実施形態では、上記のように、イネーブルスイッチ８１及びジョイスティック８２は、操作部８０において操作者の片手の指で操作可能な範囲に離間して配置される。これにより、ロボットアーム６０の移動方向および移動速度を操作するジョイスティック８２が、イネーブルスイッチ８１を押下した状態で操作者の指により操作可能であるので、操作者の操作部８０を操作する指とイネーブルスイッチ８１を押下する指との間隔が、略一定に保持される。つまり、ロボットアーム６０が比較的高速に移動した場合でも、操作者の操作部８０を把持する指と操作部８０を操作する指との間隔が、略一定に保持される。これにより、ロボットアーム６０が比較的高速に移動した場合でも、操作者の指の操作部８０に対する状態が変化しにくいので、操作部８０によるロボットアーム６０の方向が変化しにくい。その結果、ロボットアーム６０が比較的高速に移動する場合でも、ジョイスティック８２の方向が変化することに起因するロボットアーム６０の振動を抑制することができる。

第１実施形態では、上記のように、操作部８０は、ロボットアーム６０に取り付けられた手術器具４の移動の支点となるピボット位置ＰＰを教示するためのピボットボタン８５を含む。これにより、ピボットボタン８５を含む操作部８０が故障した場合でも、操作部８０の交換を容易に行うことができるとともに、ピボット位置ＰＰの教示を行う際の操作性を向上させることができる。

第１実施形態では、上記のように、締結部材８０１は、操作部８０の外表面８０ｂから被締結部７１２を締結する。これにより、操作部８０をロボットアーム６０に対して締結する作業および締結を解除する作業を、操作部８０の外部から行うことができるので、操作部８０のロボットアーム６０からの着脱を容易に行うことができる。

第１実施形態では、上記のように、ロボットアーム６０は、ロボットアーム６０の操作部８０が取り付けられる側に配置され操作部８０を接続するための接続部７１０を含み、締結部材８０１は、操作部８０の外表面８０ｂから被締結部７１２を締結する。これにより、締結部材８０１により操作部８０と接続部７１０とを接続することによって、操作部８０をロボットアーム６０に容易に取り付けることができる。また、締結部材８０１の被締結部７１２に対する締結状態を解除することによって、操作部８０をロボットアーム６０から容易に取り外すことができる。

第１実施形態では、上記のように、接続部７１０は、操作部８０の内部に挿入され、締結部材８０１により締結される被締結部７１２を含み、操作部８０は、挿入される被締結部７１２をガイドする挿入ガイド８０２を含む。これにより、被締結部７１２を操作部８０の内部に挿入する際に、挿入ガイド８０２により被締結部７１２がガイドされるので、被締結部７１２を容易に挿入することができる。これによっても、操作部８０の交換作業を容易に行うことができる。

第１実施形態では、上記のように、被締結部７１２は、挿入ガイド８０２にガイドされる被ガイド部７１４を含む。これにより、被ガイド部７１４が操作部８０の挿入ガイド８０２にガイドされるので、被締結部７１２をより容易に挿入することができる。

第１実施形態では、上記のように、接続部７１０は、接続部７１０の外縁部に配置され操作部８０の端部に当接する段差部７１５を含む。これにより、操作部８０の端部を段差部７１５に当接させることにより、接続部７１０の操作部８０に対する位置決めを精度良く行うことができる。

第１実施形態では、上記のように、中継基板８１０は、操作部８０から延びる第１信号線８０６が接続される第１コネクタ部８１１と、ロボットアーム６０から延びる第２信号線７２０が接続される第２コネクタ部８１２とを含む。これにより、操作部８０から延びる第１信号線８０６とロボットアーム６０から延びる第２信号線７２０とを、それぞれ、中継基板８１０に配置される第１コネクタ部８１１と第２コネクタ部８１２とに接続するだけで、第１信号線８０６と第２信号線７２０とを中継基板８１０を介して容易に電気的に接続することができる。このため、操作部８０の交換作業を容易に行うことができる。

第１実施形態では、上記のように、第１コネクタ部８１１および第２コネクタ部８１２は、中継基板８１０においてロボットアーム６０側に配置されており、中継基板８１０は、操作部８０から延びる第１信号線８０６をロボットアーム６０側に通すための切欠き部８１３をさらに含む。これにより、操作部８０の奥側から延びる第１信号線８０６を、切欠き部８１３を介して、中継基板８１０のロボットアーム６０側に配置されている第１コネクタ部８１１に接続することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態の操作部１８０について説明する。

図２５～図２７に示すように、ロボットアーム６０と操作部１８０との間には、アダプタ２００が配置されている。操作部１８０は、アダプタ２００を介してロボットアーム６０に着脱可能に取り付けられている。具体的には、アダプタ２００は、ロボットアーム６０側に配置される第１アダプタ２１０と、第１アダプタ２１０に接続され、操作部１８０側に配置される第２アダプタ２２０とを含む。第１アダプタ２１０と第２アダプタ２２０とが接続されることにより、操作部１８０とロボットアーム６０とは、機械的および電気的に接続されている。ロボットアーム６０を周囲から隔離するための第１ドレープ３１０と、操作部１８０を周囲から隔離するための第２ドレープ３２０とが配置されている。第１ドレープ３１０は、袋状のフィルムにより構成されたドレープ本体３１１と、樹脂製のマウントカバー３１２とを含んでいる。第２ドレープ３２０は、袋状のフィルムにより構成されたドレープ本体３２１と、樹脂製のマウントカバー３２２とを含んでいる。なお、図２５以外の図面では、ドレープ本体３１１およびドレープ本体３２１は、省略されている。

詳細には、図２８に示すように、ロボットアーム６０の並進移動機構部７０の先端側リンク部７３の端面７３１には、端子７３２ａおよび７３２ｂが配置されている。端面７３１の四隅には、それぞれ、凸部７３３が配置されている。図２９に示すように、第１アダプタ２１０の先端側リンク部７３側の面２１１には、端子２１２ａおよび２１２ｂが配置されている。面２１１の四隅には、それぞれ、孔部２１３が配置されている。図２８に示すように、第１ドレープ３１０には、２つの孔部３１１ａおよび３１１ｂが形成されている。先端側リンク部７３の端子７３２ａは、第１ドレープ３１０の孔部３１１ａを介して、第１アダプタ２１０の端子２１２ａに接続されている。先端側リンク部７３の端子７３２ｂは、第１ドレープ３１０の孔部３１１ｂを介して、第１アダプタ２１０の端子２１２ｂに接続されている。先端側リンク部７３の凸部７３３は、第１ドレープ３１０の孔部３１１ａまたは３１１ｂを介して、第１アダプタ２１０の孔部２１３に係合されている。

第１アダプタ２１０の操作部１８０側の面２１４には、Ｘ方向に沿って延びる凹凸部２１５ａおよび２１５ｂが形成されている。凹凸部２１５ａおよび２１５ｂのＺ２側には、それぞれ、端子２１２ａおよび２１２ｂの先端部が露出している。

図３０に示すように、操作部１８０の端面１８１には、端子１８２ａおよび１８２ｂが配置されている。端面１８１の四隅には、それぞれ、凸部１８３が配置されている。図３１に示すように、第２アダプタ２２０の操作部１８０側の面２２１には、端子２２２ａおよび２２２ｂが配置されている。面２２１の四隅には、それぞれ、孔部２２３が配置されている。図３０に示すように、第２ドレープ３２０には、２つの孔部３２１ａおよび３２１ｂが形成されている。操作部１８０の端子１８２ａは、第２ドレープ３２０の孔部３２１ａを介して、第２アダプタ２２０の端子２２２ａに接続されている。操作部１８０の端子１８２ｂは、第２ドレープ３２０の孔部３２１ｂを介して、第２アダプタ２２０の端子２２２ｂに接続されている。操作部１８０の凸部１８３は、第２ドレープ３２０の孔部３２１ａまたは孔部３２１ｂを介して、第２アダプタ２２０の孔部２２３に係合されている。

第２アダプタ２２０の先端側リンク部７３側の面２２４には、Ｘ方向に沿って延びる凹凸部２２５ａおよび２２５ｂが形成されている。凹凸部２２５ａおよび２２５ｂのＺ１側には、それぞれ、端子２２２ａおよび２２２ｂの先端部が露出している。

第１アダプタ２１０の凹凸部２１５ａおよび２１５ｂと、第２アダプタ２２０の凹凸部２２５ａおよび２２５ｂとが接続されることにより、操作部１８０がロボットアーム６０の先端側リンク部７３に取り付けられる。これにより、第１アダプタ２１０の端子２１２ａおよび２１２ｂは、それぞれ、第２アダプタ２２０の端子２２２ａおよび２２２ｂに接続される。その結果、操作部１８０とロボットアーム６０とは、機械的および電気的に接続される。また、第１アダプタ２１０の凹凸部２１５ａおよび２１５ｂと、第２アダプタ２２０の凹凸部２２５ａおよび２２５ｂとの接続状態を解除することにより、操作部１８０がロボットアーム６０の先端側リンク部７３から取り外される。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、操作部１８０は、アダプタ２００を介してロボットアーム６０に着脱可能に取り付けられている。これにより、アダプタ２００により、容易に、ロボットアーム６０と操作部１８０とを着脱することができる。また、ロボットアーム６０が複数設けられている場合でも、１つの操作部１８０を複数のロボットアーム６０の間で付け替えて使用することができる。これにより、複数のロボットアーム６０の全てに操作部１８０を配置する場合と異なり、医療用マニピュレータ１の構成を簡略化することができる。

第２実施形態では、上記のように、アダプタ２００は、ロボットアーム６０側に配置される第１アダプタ２１０と、第１アダプタ２１０に接続され、操作部１８０側に配置される第２アダプタ２２０とを含む。ロボットアーム６０を周囲から隔離するための第１ドレープ３１０と、操作部１８０を周囲から隔離するための第２ドレープ３２０とが配置されている。これにより、不潔領域に配置されるロボットアーム６０を第１ドレープ３１０により覆うことができ、不潔領域に配置される操作部１８０を第１ドレープ３１０とは別個の第２ドレープ３２０により覆うことができるので、清潔領域に配置される手術器具４と、不潔領域に配置されるロボットアーム６０および操作部１８０とが接触するのを抑制しながら、手術中に操作部１８０を交換すること、および、１つの操作部１８０を複数のロボットアーム６０の間で付け替えることができる。

［第３実施形態］
第３実施形態について説明する。

第３実施形態では、図３２および図３３に示すように、ロボットアーム６０の並進移動機構部７０の先端側リンク部７３に、ロボットアーム６０を操作する操作部９００が取り付けられている。操作部９００は、操作者が把持する把持部としての筐体９０１を含む。また、操作部９００は、操作者が筐体９０１に加えられた力に基づいて、ロボットアーム６０の移動方向および移動速度を制御するための信号を出力する力センサ９０２を含む。また、操作部９００は、筐体９０１と力センサ９０２との間に設けられ、筐体９０１から力センサ９０２に加えられる力を緩和する緩衝部材９０３を含む。

緩衝部材９０３は、ゴム部材を含む。これにより、緩衝部材９０３が弾性を有するので、力センサ９０２に対して筐体９０１は、傾斜可能である。すなわち、操作者が筐体９０１を把持して筐体９０１を傾斜させるように力を加える。これにより、緩衝部材９０３が変形して、力センサ９０２に対して筐体９０１が傾斜する。

力センサ９０２は、たとえば、歪ゲージ式のセンサから構成されている。力センサ９０２は、３方向の力の大きさを検出する。すなわち、筐体９０１が傾斜されることにより、力センサ９０２は、２次元内（Ｘ－Ｙ平面内）の方向の力の大きさを検出する。また、筐体９０１が、Ｚ１方向に押下されるか、または、Ｚ２方向に引っ張られることにより、Ｚ方向の力の大きさを検出する。なお、力センサ９０２として、６方向の力の大きさを検出する力センサを用いてもよい。

操作部９００は、ロボットアーム６０の移動を許可するイネーブルスイッチ９０４を含む。そして、力センサ９０２は、操作者がロボットアーム６０の移動を許可する状態となるように操作部９００を把持してイネーブルスイッチ９０４を押下した状態で、筐体９０１に加えられた力に基づいて、ロボットアーム６０の移動方向および移動速度を制御するための信号を出力する。

図３４および図３５に示すように、操作部９００は、ロボットアーム６０に対して着脱可能である。具体的には、略Ｌ字形状の先端側リンク部７３の一方端には、図６に示すように手術器具４が着脱可能に取り付けられている。操作部９００は、略Ｌ字形状の先端側リンク部７３の他方端に着脱可能に取り付けられている。

具体的には、図３５に示すように、操作部９００とロボットアーム６０との間には、中間部材９１０が配置されている。中間部材９１０は、締結部材９１１により操作部９００に固定されている。締結部材９１１は、操作部９００の台座部９０５を締結する。中間部材９１０は、円筒形状を有している。

図３４に示すように、中間部材９１０は、ロボットアーム６０に対して、締結部材９１２により固定されている。締結部材９１２は、中間部材９１０の外表面９１０ａからロボットアーム６０の接続部７１０の被締結部７１２を締結する。作業者は、中間部材９１０の外表面９１０ａから締結部材９１２をドライバなどで回転させる。これにより、中間部材９１０とロボットアーム６０の先端側リンク部７３とが接続される。締結部材９１２の締結状態が解除されることにより、ロボットアーム６０から操作部９００および中間部材９１０が取り外される。

接続部７１０は、被締結部７１２を含む。中間部材９１０は、挿入される被締結部７１２の被ガイド部７１４をガイドする挿入ガイド９１３を含む。図３２に示すように、中間部材９１０と接続部７１０とが締結された後、締結部材９１２には、シール９１４が貼付される。

［第３実施形態の効果］
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、操作部９００は、ロボットアーム６０に対して着脱可能である。これにより、操作部９００が故障した場合でも、故障した操作部９００をロボットアーム６０から取り外して、新たな操作部９００をロボットアーム６０に取り付けることができる。これらにより、操作部９００を容易に交換することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、操作部８０および１８０にピボットボタン８５が配置されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作部８０および１８０にピボットボタン８５が配置されていない操作部８０および１８０に対して、本開示を適用することも可能である。

上記第１実施形態では、操作部８０とロボットアーム６０とは、ネジなどからなる締結部材８０１により着脱可能に固定されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作部８０とロボットアーム６０とを、スナップフィットなどの締結部材８０１以外の機構によって、着脱可能に固定してもよい。

上記第１実施形態では、ロボットアーム６０に被締結部７１２が配置され、締結部材８０１が操作部８０の外表面８０ｂから被締結部７１２を締結する例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作部８０に被締結部７１２を配置し、締結部材８０１がロボットアーム６０の外表面から被締結部７１２を締結する機構によって、操作部８０とロボットアーム６０とを着脱可能に固定してもよい。

上記第１実施形態では、操作部８０の挿入ガイド８０２が溝形状を有し、接続部７１０の被ガイド部７１４が凸形状を有する例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作部８０の挿入ガイド８０２が凸形状を有し、接続部７１０の被ガイド部７１４が溝形状を有していてもよい。

上記第１実施形態では、接続部７１０の外縁部に段差部７１５が形成されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作部８０の開口端８０３ａに段差部が形成されていてもよい。

上記第１実施形態では、中継基板８１０の同じ側の表面に第１コネクタ部８１１と第２コネクタ部８１２とが配置されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、中継基板８１０において第１コネクタ部８１１と第２コネクタ部８１２とが異なる表面に配置されていてもよい。

上記第１実施形態では、中継基板８１０の切欠き部８１３にて第１信号線８０６をロボットアーム６０側に通す例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、中継基板８１０の切欠き部８１３にて第２信号線７２０を操作部８０側に通してもよい。

上記第１実施形態では、中継基板８１０に第１信号線８０６をロボットアーム６０側に通すための切欠き部８１３が形成されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、中継基板８１０に第１信号線８０６をロボットアーム６０側に通すための貫通孔が形成されていてもよい。

上記第１実施形態では、操作部８０とロボットアーム６０とが信号線により電気的に接続されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、通信線により操作部８０とロボットアーム６０が接続されていてもよい。

また、上記第２実施形態では、第１アダプタ２１０と第１ドレープ３１０とが別体であり、第２アダプタ２２０と第２ドレープ３２０とが別体である例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、第１アダプタ２１０と第１ドレープ３１０とが一体であり、第２アダプタ２２０と第２ドレープ３２０とが一体であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、操作部８０および１８０の断面が略矩形形状を有している（操作部８０および１８０が略角柱形状を有している）例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作部８０および１８０が略円筒形状を有していてもよい。

また、上記第１から第３実施形態では、操作部８０、１８０および９００が並進移動機構部７０に設けられている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作部８０が、アーム部６１に設けられていてもよい。

また、上記第１から第３実施形態では、ロボットアーム６０が４つ設けられている例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットアーム６０の数は、少なくとも１つ以上設けられていれば他の任意の数であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、アーム部６１およびポジショナ４０が７軸多関節ロボットから構成されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、アーム部６１およびポジショナ４０が７軸多関節ロボット以外の軸構成の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。７軸多関節ロボット以外の軸構成とは、例えば、６軸や８軸である。

また、上記第１および第２実施形態では、医療用マニピュレータ１が、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０とを備えている例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０は必ずしも必要なく、医療用マニピュレータ１が、ロボットアーム６０だけで構成されてもよい。

また、上記第３実施形態では、操作部９００が締結部材９１２によりロボットアーム６０に着脱可能に取り付けられている例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、第２実施形態のように、操作部９００をアダプタ２００を介してロボットアーム６０に着脱可能に取り付けてもよい。

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

１ 医療用マニピュレータ（手術支援ロボット）
４ 手術器具
６０ ロボットアーム
８０ 操作部
８０ｂ 外表面
８１ イネーブルスイッチ
８２ ジョイスティック
８５ ピボットボタン（ピボット位置教示部）
１８０ 操作部
２００ アダプタ
２１０ 第１アダプタ
２２０ 第２アダプタ
３１０ 第１ドレープ
３２０ 第２ドレープ
７１０ 接続部
７１２ 被締結部
７１４ 被ガイド部
７１５ 段差部
７２０ 第２信号線
８０１ 締結部材
８０２ 挿入ガイド
８０６ 第１信号線
８１０ 中継基板
８１１ 第１コネクタ部
８１２ 第２コネクタ部
８１３ 切欠き部
ＰＰ ピボット位置

Claims (12)

1. 手術器具が取り付けられるロボットアームと、
   前記ロボットアームに取り付けられ、前記ロボットアームを操作する操作部とを備え、
   前記操作部は、前記ロボットアームによる前記手術器具の移動を操作するためのジョイスティックを含むとともに、前記ロボットアームに対して着脱可能である、手術支援ロボット。
2. 前記操作部は、前記ロボットアームに取り付けられた前記手術器具の移動の支点となるピボット位置を教示するためのピボット位置教示部をさらに含む、請求項１に記載の手術支援ロボット。
3. 前記操作部は、押下されることにより前記ロボットアームの移動を許可するイネーブルスイッチをさらに含み、
   前記イネーブルスイッチ及び前記ジョイスティックは、前記操作部において操作者の片手の指で操作可能な範囲に離間して配置される、請求項１または２に記載の手術支援ロボット。
4. 前記操作部と前記ロボットアームとを接続するための締結部材と被締結部とをさらに備え、
   前記締結部材は、前記操作部または前記ロボットアームの外表面から前記被締結部を締結する、請求項１～３のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。
5. 前記ロボットアームは、前記ロボットアームの前記操作部が取り付けられる側に配置され前記操作部を接続するための接続部を含み、
   前記締結部材は、前記操作部の前記外表面から前記接続部を締結する、請求項４に記載の手術支援ロボット。
6. 前記接続部は、前記操作部の内部に挿入され、前記締結部材により締結される前記被締結部を含み、
   前記操作部は、挿入される前記被締結部をガイドする挿入ガイドを含む、請求項５に記載の手術支援ロボット。
7. 前記被締結部は、前記挿入ガイドにガイドされる被ガイド部を含む、請求項６に記載の手術支援ロボット。
8. 前記接続部は、前記接続部の外縁部に配置され前記操作部の端部に当接する段差部を含む、請求項５～７のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。
9. 前記操作部と前記ロボットアームとの間の信号を中継するための中継基板をさらに備え、
   前記中継基板は、前記操作部から延びる第１信号線が接続される第１コネクタ部と、前記ロボットアームから延びる第２信号線が接続される第２コネクタ部とを含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。
10. 前記中継基板は、前記操作部から延びる前記第１信号線、または前記ロボットアームから延びる前記第２信号線を通すための切欠き部をさらに含む、請求項９に記載の手術支援ロボット。
11. 前記ロボットアームと前記操作部との間に配置されるアダプタをさらに備え、
    前記操作部は、前記アダプタを介して前記ロボットアームに着脱可能に取り付けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。
12. 前記アダプタは、前記ロボットアーム側に配置される第１アダプタと、前記第１アダプタに接続され、前記操作部側に配置される第２アダプタとを含み、
    前記ロボットアームを周囲から隔離するための第１ドレープと、
    前記操作部を周囲から隔離するための第２ドレープと、をさらに備える、請求項１１に記載の手術支援ロボット。
    
    
    

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