JP6673684B2 - 遠隔操作装置及び遠隔手術システム - Google Patents

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Description

本発明は、遠隔操作装置及び遠隔手術システムに関する。
従来から手術用マニピュレーターを操作するためのハンドルを備える低侵襲手術システムが知られている。
例えば特許文献１に示すシステムは、立った状態で操作するハンドルを備えるキャビネットを含み、術者は、立った状態でハンドルを操作することにより、ロボットアームを操作する。
また、例えば特許文献２に示す装置は、座った状態で操作するハンドルを備え、術者は、座った状態でハンドルを操作することにより、エンドエフェクタを操作する。
米国特許出願公開第２０１１／００８７２３８号明細書 米国特許出願公開第２０１４／０１９５０１０号明細書
しかし、特許文献１に記載のシステム及び特許文献２の記載の装置は、立った状態又は座った状態のいずれか一方の姿勢でハンドルを操作する必要があり、必ずしも術者の思い通りの姿勢をとることができないという問題があった。
本発明のある態様に係る遠隔操作装置は、手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を手術マニピュレータに対して送信し、且つ内視鏡カメラプローブが撮影した画像を受信する遠隔操作装置であって、所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、別個に区画された左眼用表示部及び右眼用表示部を有し前記内視鏡カメラプローブが撮影した画像を表示する表示部と、前記操作ハンドルおよび前記表示部を支持する支持機構と、姿勢操作部とを備え、前記支持機構は、立位で操作するのに適した第１高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持する第１形態と、座位で操作するのに適した第２高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持する第２形態との間で遷移可能に構成されており、前記支持機構は、操作者により前記姿勢操作部を介して入力された前記支持機構を前記第２形態に遷移させる姿勢変更指令に応じて、前記操作ハンドルを前記第１高さ位置から前記第２高さ位置に移動させると共に、前記表示部を前記第２形態において操作者が顔を近づけて視認するのに適した高さに移動させるように構成されている。
本発明は、以上に説明した構成を有し、術者の好みに応じた姿勢で遠隔操作装置を操作することができるとができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１に係る遠隔手術システムの構成例を示す斜視図である。 図１の遠隔手術システムの遠隔操作装置の構成例を示す斜視図である。 図１の遠隔手術システムの座位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を模式的に示す側面図である。 図１の遠隔手術システムの立位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を模式的に示す側面図である。 図１の遠隔手術システムの制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。 図１の遠隔手術システムの遠隔操作装置の姿勢操作部の構成例を示す図である。 図１の遠隔手術システムの立位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を示す側面図である。 図１の遠隔手術システムの座位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を示す側面図である。 図１の遠隔手術システムの別の座位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を示す側面図である。 図１の遠隔手術システムを操作する術者のモデルを示す図であり、大柄な術者のモデルを示す図である。 図１の遠隔手術システムを操作する術者のモデルを示す図であり、小柄な術者のモデルを示す図である。 図１の遠隔手術システムの遠隔操作装置の姿勢操作部の変形例を示す図である。 図１の遠隔手術システムの制御系統の変形例を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る遠隔手術システムの遠隔操作装置の構成例を示す側面図である。 図１１の遠隔手術システムの制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る遠隔手術システムの座位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る遠隔手術システムの立位適応形態をとる遠隔操作装置及び外部表示装置の構成例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３の変形例に係る遠隔手術システムの立位適応形態をとる他の表示部を有した遠隔操作装置の構成例を示す斜視図である。
本発明のある態様に係る遠隔操作装置は、手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を手術マニピュレータに対して送信する遠隔操作装置であって、所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、該操作ハンドルを支持する支持機構とを備え、前記支持機構は、前記遠隔操作装置が設置される床面から８５ｃｍ以上の第１高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持する第１形態と、前記第１高さ位置から前記操作ハンドルを移動させて４８ｃｍ以上下方の第２高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持する第２形態との間で遷移可能に構成されていてもよい。
この構成によれば、遠隔操作装置に第１形態をとらせることにより、術者は遠隔操作装置を起立した状態で操作することができる。また、遠隔操作装置に第２形態をとらせることにより、術者は遠隔操作装置を椅子に座った状態で操作することができる。このように、術者は、遠隔操作装置を操作する姿勢を立位と座位で変更することができ、術者の好みに応じた姿勢で遠隔操作装置を操作することができる。
前記遠隔操作装置が前記第１形態をとる状態において、前記支持機構は、前記遠隔操作装置が設置される床面から９９ｃｍ以上の第１高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させることができるように前記操作ハンドルを保持していてもよい。
この構成によれば、体格差を有する多くの術者が立位で操作ハンドルを快適に操作することができる。
前記遠隔操作装置が前記第２形態をとる状態において、前記支持機構は、前記第１高さ位置から前記操作ハンドルを移動させて５０ｃｍ以上下方の第２高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持していてもよい。
この構成によれば、体格差を有する多数の術者が立位及び座位で操作ハンドルを快適に操作することができる。
本発明の別の態様に係る遠隔操作装置は、手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を手術マニピュレータに対して送信する遠隔操作装置であって、所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、該操作ハンドルを支持する支持機構とを備え、前記支持機構は、前記遠隔操作装置が設置される床面から所定の高さ以上に設定された清潔区域に前記操作ハンドルの前記操作領域が収まるように前記操作ハンドルを保持する第１形態と、前記清潔区域よりも下方の区域に前記操作ハンドルの前記操作領域の少なくとも一部が位置するように前記操作ハンドルを保持する第２形態との間で遷移可能に構成されている。
この構成によれば、遠隔操作装置を手術の形態に応じて第１形態及び第２形態との間で遷移させることができる。すなわち、遠隔操作装置に第１形態をとらせることにより、操作ハンドル及び術者の手の汚染を防止することができるため、術者は、必要に応じて清潔操作を行うことなく操作ハンドルをそのまま術具に持ち替えて手術を行うことができる。また、遠隔操作装置を第１形態と第２形態との間で形態を遷移させることにより、術者は遠隔操作装置を操作する姿勢を変更することができ、術者の好みに応じた姿勢で遠隔操作装置を操作することができる。
前記清潔区域は、床面から７０ｃｍ以上に設定されていてもよい。
この構成によれば、操作ハンドル及び術者の手の汚染を好適に防止することができる。
前記遠隔操作装置が前記第２形態をとる状態における前記操作ハンドルの前記操作領域の下限の高さ位置は、前記遠隔操作装置が前記第１形態をとる状態における前記操作ハンドルの前記操作領域の下限の高さ位置よりも４８ｃｍ以上下方であってもよい。
この構成によれば、体格差を有する多数の術者が立位及び立位で操作ハンドルを快適に操作することができる。
本発明の別の態様に係る遠隔操作装置は、手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を手術マニピュレータに対して送信する遠隔操作装置であって、支持脚と、水平方向に延在する第１軸を介して基端部が前記支持脚に取り付けられ前記第１軸周りに揺動可能な下側支持部と、水平方向に延在する第２軸を介して基端部が前記下側支持部の先端部に取り付けられ前記第２軸周りに揺動可能な上側支持部とを含む支持機構と、前記下側支持部の後方に位置するように前記下側支持部に取り付けられ、前記手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、を備える。
この構成によれば、下側支持部及び上側支持部を揺動させることによって、操作ハンドル及び表示部の高さ位置を変更することができ、術者は遠隔操作装置を操作する姿勢を変更することができる。これによって、術者の好みに応じた姿勢で遠隔操作装置を操作することができる。
前記下側支持部は、前記支持脚から斜め上前方に延びる起立角度位置と前記起立角度位置から前方に回動した倒伏角度位置との間で揺動可能であり、前記上側支持部は、前記起立角度位置に位置する前記下側支持部の先端部から斜め上後方に延びる拡開角度位置と、該拡開角度位置よりも前記下側支持部と成す角の角度が小さい縮閉角度位置との間で揺動可能であってもよい。
この構成によれば、下側支持部を起立角度位置と倒伏角度位置との間で揺動させると共に、上側支持部を拡開角度位置と縮閉角度位置との間で揺動させることによって、操作ハンドル及び表示部の高さ位置を変更することができ、術者は遠隔操作装置を操作する姿勢を変更することができる。これによって、術者の好みに応じた姿勢で遠隔操作装置を操作することができる。
前記第１軸と前記第２軸は、略平行であってもよい。
この構成によれば、遠隔操作装置を好適に構成することができる。
前記操作ハンドルは、所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記支持機構は、前記下側支持部が前記起立角度位置に位置し且つ前記上側支持部が前記拡開角度位置に位置する第１形態において、前記遠隔操作装置が設置される床面から８５ｃｍ以上の第１高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持し、且つ前記下側支持部が倒伏角度位置に位置し且つ前記上側支持部が縮閉角度位置に位置する第２形態において、前記第１高さ位置から４８ｃｍ以上下方の第２高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持していてもよい。
この構成によれば、遠隔操作装置に第１形態をとらせることにより、術者は遠隔操作装置を起立した状態で操作することができる。また、遠隔操作装置に第２形態をとらせることにより、術者は遠隔操作装置を椅子に座った状態で操作することができる。このように、術者は、遠隔操作装置を操作する姿勢を変更することができ、術者の好みに応じた姿勢で遠隔操作装置を操作することができる。
前記操作ハンドルは、所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記支持機構は、前記下側支持部が前記起立角度位置に位置し且つ前記上側支持部が前記拡開角度位置に位置する第１形態において、前記遠隔操作装置が設置される床面から所定の高さ以上に設定された清潔区域に前記操作ハンドルの前記操作領域が収まるように前記操作ハンドルを保持し、且つ前記下側支持部が倒伏角度位置に位置し且つ前記上側支持部が縮閉角度位置に位置する第２形態において、該清潔区域よりも下方の区域に前記操作ハンドルの前記操作領域の少なくとも一部が位置するように前記操作ハンドルを保持していてもよい。
この構成によれば、手術マニピュレータを用いた処置と術者による手技による処置とを切り替えながら行う手術においては、遠隔操作装置に第１形態をとらせることにより、操作ハンドル及び術者の手の汚染を防止することができるため、術者は、必要に応じて清潔操作を行うことなく操作ハンドルをそのまま術具に持ち替えて手術を行うことができる。
前記清潔区域は、床面から７０ｃｍ以上に設定されていてもよい。
この構成によれば、操作ハンドル及び術者の手の汚染を好適に防止することができる。
本発明の別の態様に係る遠隔操作装置は、手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を手術マニピュレータに対して送信し、且つ内視鏡カメラプローブが撮影した画像を受信する遠隔操作装置であって、前記手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、前記内視鏡カメラプローブが撮影した画像を表示する表示部と、前記操作ハンドル及び前記表示部を支持する支持機構とを備え、操作者が立位で操作するのに適応した第１形態と、前記操作者が座位で操作するのに適応した第２形態とで、相互に形態を変形することが可能なように構成され、前記支持機構は、前記第１形態と前記第２形態のそれぞれにおいて、前記操作ハンドルに対する前記表示部の相対的な位置を変更可能に前記表示部を支持する。
この構成によれば、術者の立位又は座位の姿勢に応じて、表示部の位置を変更することができる。
前記表示部は、水平方向に延在する軸線周りに回動可能に前記支持機構に取り付けられていてもよい。
この構成によれば、術者の立位又は座位の姿勢に応じて、表示部の位置を更に好適に変更することができる。
本発明の他の態様に係る遠隔操作装置は、手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を手術マニピュレータに対して送信し、且つ内視鏡カメラプローブが撮影した画像を受信する遠隔操作装置であって、内視鏡カメラプローブが撮影した画像を受信し、当該受信した画像を表示する表示装置を備え、作者が立位で操作するのに適応した第１形態と、前記操作者が座位で操作するのに適応した第２形態とで、相互に形態を変形することが可能なように構成され、前記第１の表示装置は前記第１形態において前記操作者が視認するのに適した高さに設けられ、前記第２形態においては前記表示装置とは異なる他の表示装置が用いられるように構成されている。
この構成によれば、遠隔操作装置を操作する術者は、表示部に代えて表示装置と他の表示装置を視認しながら操作ハンドルを操作することができる。これによって、長時間表示装置を見ながら手術を行うことにより術者が疲労を感じた場合、表示装置に代えて他の表示装置を見ながら手術を行うことにより、術者の疲労を緩和することができる。
前記他の表示装置が角度調整可能に取り付けられていてもよい。
この構成によれば、遠隔操作装置を更に好適に構成することができる。
本発明のある態様に係る遠隔手術システムは、前記遠隔操作装置と、前記遠隔操作装置の外部に設置された前記他の表示装置とを含む。
この構成によれば、遠隔手術システムの遠隔操作装置を操作する術者は、表示部に代えて表示装置と他の表示装置を視認しながら操作ハンドルを操作することができる。これによって、長時間表示装置を見ながら手術を行うことにより術者が疲労を感じた場合、表示装置に代えて他の表示装置を見ながら手術を行うことにより、術者の疲労を緩和することができる。
本発明の別の態様に係る遠隔操作装置は、手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を前記手術マニピュレータに対して送信する遠隔操作装置であって、所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を入力するための操作ハンドルを備え、操作者が立位で操作するのに適応した第１形態と、前記操作者が座位で操作するのに適応した第２形態とで、相互に形態を変形することが可能なように構成され、前記第１形態及び前記第２形態との間で形態を変形する場合には、前記操作ハンドルによる操作が無効化される、若しくは前記動作態様指令の送信が無効化されるように構成されている。
この構成によれば、第１形態と第２形態との間で形態を遷移させたときに、手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令が手術マニピュレータに対して送信され、手術マニピュレータが勝手に動作することを防止することができる。
本発明の別の態様に係る遠隔手術システムは、手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を前記手術マニピュレータに対して送信する遠隔操作装置と、前記手術マニピュレータを含み、前記動作態様指令に応答して前記手術マニピュレータを動作させる患者側手術装置と、を含む遠隔手術システムであって、前記遠隔操作装置は、所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、該操作ハンドルを支持する支持機構とを備え、前記支持機構は、前記遠隔操作装置が設置される床面から８５ｃｍ以上の第１高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させることができるように前記操作ハンドルを保持する第１形態と、前記第１高さ位置から前記操作ハンドルを移動させて４８ｃｍ以上下方の第２高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持する第２形態との間で遷移可能に構成されている。
この構成によれば、遠隔操作装置に第１形態をとらせることにより、術者は遠隔操作装置を起立した状態で操作することができる。また、遠隔操作装置に第２形態をとらせることにより、術者は遠隔操作装置を椅子に座った状態で操作することができる。このように、術者は、遠隔操作装置を操作する姿勢を立位と座位で変更することができ、術者の好みに応じた姿勢で遠隔操作装置を操作することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
（本発明に関連する知見）
手術室において、手術の傷口及び医療機器が病原菌及び異物により汚染されることを防ぐため、清潔操作が行われる。この清潔操作においては、清潔区域及び清潔区域以外の区域である汚染区域が設定される。そして、塵や埃等の異物が落ちている可能性が高い床面から一定の高さまでの区域は、原則、汚染区域として扱い、清潔領域から除外される。この区域は、通常、床面から７０ｃｍの高さまでの区域である。
術者を含む手術チームのメンバーは、手術中、清潔区域に殺菌されている物体のみが位置するよう配慮し、且つ、汚染区域に位置している物体を清潔区域に移動させるときは、この物体に滅菌処理を施す。同様に、術者を含む手術チームのメンバーがその手を汚染区域に位置させたときは、清潔区域に位置している物体に直接接触する前に、手の滅菌処理を行う。
本発明は、このような清潔操作に関する知見に関連するものである。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係る遠隔手術システム１００の構成例を示す斜視図である。
［遠隔手術システムの構成例］
図１に示すように、遠隔手術システム１００は、低侵襲手術を実施するシステムである。遠隔手術システム１００は、患者側手術装置１と遠隔操作装置２とを含む。患者側手術装置１によって実行されるべき動作態様指令が外科医等の術者Ｏにより遠隔操作装置２に入力されると、遠隔操作装置２は動作態様指令を患者側手術装置１に送信する。そして、患者側手術装置１は、遠隔操作装置２から送信された動作態様指令に応答して、術具等を取り扱う。このように、遠隔手術システム１００は、遠隔操作装置２からインストゥルメントアーム３等を遠隔的に操作することによって、低侵襲手術を実施するシステムである。
［患者側手術装置の構成例］
患者側手術装置１は、遠隔手術システム１００と患者Ｐとのインターフェースを構成する。患者側手術装置１は、患者が横たわる手術台１１１の傍らに配置される。
患者側手術装置１は、１以上のインストゥルメントアーム３と、１以上のカメラアーム４と、各インストゥルメントアーム及び各カメラアーム４を支持し、位置決めを行っているポジショナ５を含む。インストゥルメントアーム３及びカメラアーム４が手術マニピュレータを構成する。また、ポジショナ５は、手術室の床の上に載置された基台７に支持されている。インストゥルメントアーム３は、通常、２つ以上設けられている。また、カメラアーム４は、通常、１つ設けられている。
インストゥルメントアーム３は、先端部に設けられたホルダがインストゥルメント１２を保持している。インストゥルメント１２は、長軸状のシャフトの先端部にエンドエフェクタを備えている。エンドエフェクタとして、例えば、鉗子、高周波ナイフ、スネアワイヤが挙げられるがこれに限られるものではなく、各種の処置具を適用することができる。遠隔手術システム１００を用いた手術において、インストゥルメントアーム３は、患者Ｐの体表に留置したスリーブ（カニューレスリーブ）を介して患者Ｐの体内に導入され、インストゥルメント１２のエンドエフェクタが手術部位の近傍に配置される。
カメラアーム４は、先端部に内視鏡カメラプローブ１３（図４参照）が取り付けられている。内視鏡カメラプローブ１３は、患者Ｐの体内の手術部位を撮影するものであり、撮影した画像は、遠隔操作装置２に対して出力される。本実施の形態において、内視鏡カメラプローブ１３は、３次元画像を撮影することができる３Ｄ内視鏡である。遠隔手術システム１００を用いた手術において、カメラアーム４は、患者Ｐに体表に留置したトロッカーを介して患者Ｐの体内に導入され、内視鏡カメラプローブ１３が手術部位の近傍に配置される。
［遠隔操作装置の構成例］
遠隔操作装置２は、遠隔手術システム１００と術者Ｏとのインターフェースを構成し、インストゥルメントアーム３、インストゥルメント１２、カメラアーム４、内視鏡カメラプローブ１３（図４参照）を術者Ｏが操作するための装置である。すなわち、遠隔操作装置２は、術者Ｏによって入力されたインストゥルメントアーム３、インストゥルメント１２、カメラアーム４、及び内視鏡カメラプローブ１３によって実行されるべき動作態様指令を患者側手術装置１に対して送信することができるように構成されている。また、遠隔操作装置２は、内視鏡カメラプローブ１３によって撮影された画像を表示することができるように構成されている。遠隔操作装置２は、例えば、手術台１１１の傍らに設置されるが、別室などに設置することも可能である。
ここで、インストゥルメントアーム３によって実行されるべき動作態様とは、例えば、インストゥルメント１２の移動及び位置決めである。この位置決めには、インストゥルメント１２の姿勢決めが含まれていてもよい。
そして、インストゥルメント１２によって実行されるべき動作態様とは、インストゥルメント１２の機能によって実現される動作の態様である。例えば、インストゥルメント１２が鉗子である場合には、インストゥルメント１２によって実行されるべき動作態様とは、把持動作及びその解放動作である。また、インストゥルメント１２が高周波ナイフである場合には、インストゥルメント１２によって実行されるべき動作態様とは、高周波ナイフの振動動作であり、具体的には高周波ナイフに対する電流の供給である。更に、インストゥルメント１２がスネアワイヤである場合には、インストゥルメント１２によって実行されるべき動作態様とは、束縛動作及びその解放動作であり、さらにスネアワイヤに電流を供給することによって手術対象部位を焼き切る動作が含まれていてもよい。
また、カメラアーム４によって実行されるべき動作態様とは、例えば、内視鏡カメラプローブ１３の移動及び位置決めである。この位置決めには、内視鏡カメラプローブ１３の姿勢決めが含まれてもよい。
更に、内視鏡カメラプローブ１３によって実行されるべき動作態様とは、例えば、内視鏡カメラプローブ１３のズーム倍率の設定である。
以下では、説明の便宜上、遠隔操作装置２を操作する術者Ｏから見て前方向及び後方向をそれぞれ単に前及び後ということがあり、遠隔操作装置２を操作する術者Ｏから見て左方向及び右方向をそれぞれ単に左及び右ということがある。
遠隔操作装置２は、患者側手術装置１によって実行されるべき動作態様指令をインストゥルメントアーム３に対して送信する。また、遠隔操作装置２は、内視鏡カメラプローブ１３が撮影した画像を受信する。
図２は、遠隔操作装置２の構成例を示す斜視図である。
図２に示すように、遠隔操作装置２は、支持機構３１と、遠隔操作部３２と、表示部３３と、制御器６（図４参照）とを備える。また、遠隔操作装置２は、操作対象切替操作部３４を含む操作べダル３６と、姿勢操作部３５とを備える。
支持機構３１は、支持脚４１と、下側支持部４２と、上側支持部４３と、関節駆動部４４（図４参照）とを備える。
図３Ａは、後述する立位適応形態をとる遠隔操作装置２の構成例を模式的に示す側面図である。図３Ｂは、後述する座位適応形態をとる遠隔操作装置２の構成例を模式的に示す側面図である。
図２、図３Ａ、及び図３Ｂに示すように、支持脚４１は、前後方向に延びる左右一対の脚である。遠隔操作装置２を手術室に設置したときは、支持脚４１が手術室の床面に接地する。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、下側支持部４２は、基端部４２ａが支持脚４１の長手方向中央部付近に取り付けられている。そして、下側支持部４２の基端部４２ａは、水平方向（術者Ｏから見て左右方向）に延在する軸線（第１軸Ｌ１）周りに揺動可能に支持脚４１に取り付けられ、少なくとも図３Ａに示す支持脚４１から斜め上前方に延びる起立角度位置Ｐ１とこの起立角度位置Ｐ１から前方に回動した図３Ｂに示す倒伏角度位置Ｐ２との間の任意の角度位置に下側支持部４２を位置させることができるように構成されている。この支持脚４１と下側支持部４２の基端部４２ａとが接続されている部分が第１関節ＪＴ１を構成し、起立角度位置Ｐ１及び倒伏角度位置Ｐ２は、第１関節ＪＴ１の関節角度により規定される。
上側支持部４３は、基端部４３ａが下側支持部４２の先端部４２ｂに取り付けられている。そして、上側支持部４３の基端部４３ａは、水平方向（術者Ｏから見て左右方向）に延在する軸線（第２軸Ｌ２）周りに揺動可能に下側支持部４２の先端部４２ｂに取り付けられ、少なくとも図３Ａに示す起立角度位置Ｐ１に位置する下側支持部４２の先端部４２ｂから斜め上後方に延びる拡開角度位置Ｐ３と、この拡開角度位置Ｐ３よりも下側支持部４２と成す角の角度が小さい図３Ｂに示す縮閉角度位置Ｐ４との間の任意の角度位置に上側支持部４３を位置させることができるように構成されている。この下側支持部４２の先端部４２ｂと上側支持部４３の基端部４３ａとが接続されている部分が第２関節ＪＴ２を構成し、拡開角度位置Ｐ３及び縮閉角度位置Ｐ４は、第２関節ＪＴ２の関節角度により規定される。
また、上側支持部４３の先端部４３ｂには、表示部３３が術者Ｏに向かって取り付けられている。表示部３３は、水平方向（術者Ｏから見て左右方向）に延在する軸線（第３軸Ｌ３）周りに回動可能に構成されている。この上側支持部４３の先端部４３ｂと表示部３３とが接続されている部分が第３関節ＪＴ３を構成する。
上記第１〜第３軸Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は互いに略平行であることが好ましい。
図４は、遠隔手術システム１００の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。
図４に示すように、関節駆動部４４は、第１関節駆動部４５、第２関節駆動部４６、及び第３関節駆動部４７を含む。第１関節駆動部４５は、第１関節ＪＴ１の支持脚４１に対する下側支持部４２の角度位置を変更する。第２関節駆動部４６は、第２関節ＪＴ２の下側支持部４２に対する上側支持部４３の角度位置を変更する。第３関節駆動部４７は、第３関節ＪＴ３の上側支持部４３に対する表示部３３の角度位置を変更する。
図２、図３Ａ、図３Ｂ、及び図４に示すように、遠隔操作部３２は、インストゥルメントアーム３及びカメラアーム４によって実行されるべき動作態様指令を入力するために操作する操作部であり、操作アーム５１を含む。
遠隔手術システム１００は、インストゥルメントアーム３及びカメラアーム４の動作の制御においては、マスタスレーブ型のシステムを構成する。すなわち、操作アーム５１は、マスタスレーブ型のシステムにおけるマスタ側の操作部を構成し、インストゥルメントアーム３及びカメラアーム４はスレーブ側の動作部を構成する。そして、操作アーム５１のハンドル（操作ハンドル）５２を術者Ｏが動かすと、遠隔手術システム１００は、ハンドル５２の動きをインストゥルメントアーム３の先端部（インストゥルメント１２のエンドエフェクタ）又はカメラアーム４の先端部（内視鏡カメラプローブ１３）がトレースして移動するようにインストゥルメントアーム３又はカメラアーム４の動作を制御する。なお、遠隔手術システム１００は、マスタスレーブ型のシステムに限定されるものではない。
本実施の形態において、遠隔手術システム１００においては、設定された動作倍率に応じてインストゥルメントアーム３の動作を制御するよう構成されている。例えば、動作倍率が１／２倍に設定されている場合、インストゥルメント１２のエンドエフェクタは、ハンドル５２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。
操作アーム５１は、下側支持部４２の後方（内側）に位置するように下側支持部４２に取り付けられている。すなわち、操作アーム５１は、基端部５１ａが下側支持部４２に取り付けられ、術者Ｏに向かって延び、先端部にハンドル５２が設けられている。基端部５１ａとハンドル５２との間には複数の関節が設けられ、ハンドル５２は操作アーム５１の基端部５１ａに対して所定の３次元の操作領域Ａ（図３Ａ及び図３Ｂ参照）内で動かすことができるように構成されている。すなわち、ハンドル５２は、基端部５１ａに対して、上下方向、左右方向、及び前後方向に動かすことができるように構成されている。基端部５１ａとハンドル５２との間の各関節には、各関節の位置関係を検知する図示しない検知部が設けられている。この検知部は、例えばエンコーダやレゾルバであり、基端部５１ａに対するハンドル５２の相対的な位置を検知するためのものである。
また、ハンドル５２は、基端部５１ａに対して、中立位置（center position）Ｃから例えば上方又は下方にそれぞれ略１５ｃｍ（合計略３０ｃｍ）動かすことができるように構成されている。この場合、動作倍率が１／２であれば、インストゥルメントアーム３は上下方向に合計略１５ｃｍ動かすことができるように構成され、遠隔手術システム１００の操作性を良好に保つことができる。
そして、上述の通り、操作アーム５１は、基端部５１ａが下側支持部４２に取り付けられ、術者Ｏに向かって延びるように設けられているので、下側支持部４２を起立角度位置Ｐ１から倒伏角度位置Ｐ２に向かって動かすことによって、操作アーム５１を支持脚４１又は操作べダル３６に対して斜め下前方に移動させることができる。また、操作アーム５１を倒伏角度位置Ｐ２から起立角度位置Ｐ１に向かって動かすことによって、操作アーム５１を支持脚４１又は操作べダル３６に対して斜め上後方に移動させることができる。
なお、本実施の形態において、操作アーム５１の基端部５１ａは、側面視における下側支持部４２の延在方向にスライド可能に下側支持部４２に取り付けられている。この操作アーム５１の基端部５１ａと下側支持部４２とが接続されている部分が第４関節ＪＴ４を構成する。したがって、支持脚４１に対する下側支持部４２の角度位置を変更したときに、操作アーム５１を下側支持部４２に対してスライドさせることによって、操作アーム５１の高さを微調整することができる。
表示部３３は、内視鏡カメラプローブ１３が撮影した画像を表示することができるものである。
本実施の形態において、表示部３３は、例えば、３次元ディスプレイであり、術者Ｏの両眼に対してそれぞれ異なる画像を表示することによって、内視鏡カメラプローブ１３が撮影した画像を術者Ｏが立体的に視認することができるように構成されている。表示部３３は、別個に区画された左眼用表示部３３ａ及び右眼用表示部３３ｂを備える。そして、術者Ｏが、表示部３３に顔を近づけ、左眼によって左眼用表示部３３ａを視認し、これと同時に右眼によって右眼用表示部３３ｂを視認することによって、術者Ｏの両眼に対してそれぞれ異なる画像を表示するように構成されている。
なお、内視鏡カメラプローブ１３が撮影した画像を術者Ｏが立体的に視認するため、偏光グラスを用いる方式、アクティブシャッターグラスを用いる方式等の公知の立体視の方式を適用してもよい。
そして、上述の通り、上側支持部４３の先端部４３ｂには、表示部３３が術者Ｏに向かって取り付けられているので、上側支持部４３を拡開角度位置Ｐ３から縮閉角度位置Ｐ４に向かって動かすことによって、表示部３３を下方に移動させることができる。また、上側支持部４３を縮閉角度位置Ｐ４から拡開角度位置Ｐ３に向かって動かすことによって、表示部３３を上方に移動させることができる。
操作対象切替操作部３４は、操作アーム５１によって制御される対象をインストゥルメントアーム３とカメラアーム４との間で切り替える操作対象切替指令を入力することができる操作部である。操作対象切替操作部３４は、支持脚４１に取り付けられた操作ペダルである。したがって、手術中に視野を変更したい時は、操作対象切替操作部３４を操作して、操作アーム５１によって制御される対象をインストゥルメントアーム３からカメラアーム４に切り替え、操作アーム５１を操作することによって内視鏡カメラプローブ１３を移動させることができる。内視鏡カメラプローブ１３を移動させた後は、操作対象切替操作部３４を再度操作して、操作アーム５１によって制御される対象をカメラアーム４からインストゥルメントアーム３に復帰させ、手術を続行することができる。
図５は、姿勢操作部３５の構成例を示す図である。
姿勢操作部３５は、支持機構３１の姿勢を立位と座位で変更する姿勢変更指令を入力することができる操作部である。図２及び図５に示すように、姿勢操作部３５は、複数の操作ボタンを有し、上側支持部４３に取り付けられている。
図５に示すように、姿勢操作部３５は、立位適応形態遷移ボタン６１、及び座位適応形態遷移ボタン６２を含む。また、姿勢操作部３５は、高さ位置調節ボタン６３、及び前後位置調節ボタン６４を含む。
立位適応形態遷移ボタン６１は、支持機構３１を立位適応形態（第１形態）に遷移させる指令を入力するボタンである。座位適応形態遷移ボタン６２は、支持機構３１を座位適応形態（第２形態）に遷移させる指令を入力するボタンである。立位適応形態及び座位適応形態の詳細は後述する。
高さ位置調節ボタン６３は、下側支持部４２に対する上側支持部４３の角度位置を変更する指令を入力するボタンである。下側支持部４２に対する上側支持部４３の角度位置が変更されることによって、上述の通り、表示部３３の高さ位置を変更することができる。前後位置調節ボタン６４は、支持脚４１に対する上側支持部４３の角度位置を変更する指令を入力するボタンである。支持脚４１に対する下側支持部４２の角度位置を変更することによって、上述の通り、表示部３３及び操作アーム５１の前後方向の位置を変更することができる。
［制御器の構成例］
図４に示すように、制御器６は、例えば、ＣＰＵ等の演算器を有する制御部６６と、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリを有する記憶部６７とを備えている。制御器６は、集中制御する単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御器で構成されてもよい。
制御部６６は、遠隔操作部３２に入力された動作態様指令を、操作対象切替操作部３４の切替状態に応じて、インストゥルメントアーム３によって実行されるべき動作態様指令であるか、又は及びカメラアーム４によって実行されるべき動作態様指令であるかを判定する。そして、制御部６６は、遠隔操作部３２に入力された動作態様指令がインストゥルメントアーム３によって実行されるべき動作態様指令であると判断すると、当該動作態様指令をインストゥルメントアーム３に対して送信する。これによって、遠隔操作装置２は、患者側手術装置１のインストゥルメントアーム３を制御し、インストゥルメント１２の移動及び位置決めを行う。
また、制御部６６は、遠隔操作部３２に入力された動作態様指令がカメラアーム４によって実行されるべき動作態様指令であると判定すると、当該動作態様指令をカメラアーム４に対して送信する。これによって、遠隔操作装置２は、患者側手術装置１のカメラアーム４を制御し、内視鏡カメラプローブ１３の移動及び位置決めを行う。
更に、制御部６６は、姿勢操作部３５に入力された姿勢変更指令に応じて、関節駆動部４４を制御し、第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、及び第３関節ＪＴ３の関節角度を制御する。
また、制御部６６は、内視鏡カメラプローブ１３から受信した内視鏡カメラプローブ１３が撮影した画像を処理し、表示部３３が当該画像を表示するよう制御する。
記憶部６７には所定の制御プログラムが記憶されていて、制御部６６がこれらの制御プログラムを読み出して実行することにより、遠隔手術システム１００の動作が制御される。また、立位適応形態に係る第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、及び第３関節ＪＴ３の関節角度、並びに座位適応形態に係る第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、及び第３関節ＪＴ３の関節角度に係る情報が記憶されている。
なお、立位適応形態と座位適応形態に係る関節角度に係る情報は、遠隔操作装置２のデフォルト値として記憶され、術者Ｏが毎回使用時に調整するようにしてもよいし、デフォルト値を変更して、立位適応形態と座位適応形態に係る関節角度に係る情報を異なる値に設定できるようにしてもよい。また、異なる術者Ｏが同じ遠隔操作装置２を利用できるように、術者Ｏごとに立位適応形態と座位適応形態に係る関節角度を記憶させるようにしてもよい。
［立位適応形態の構成例］
図６Ａは、立位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を示す側面図である。
図６Ａに示すように、本実施形態に係る立位適応形態とは、下側支持部４２が起立角度位置Ｐ１に位置し、且つ上側支持部４３が拡開角度位置Ｐ３に位置する形態である。下側支持部４２の起立角度位置Ｐ１は、起立した状態の術者Ｏがその腕を略直角に曲げた状態で中立位置Ｃに位置するハンドル５２を把持するために適した高さ位置に操作アーム５１が位置するように設定される。
また、上側支持部４３の拡開角度位置Ｐ３は、起立した状態の術者Ｏが表示部３３を視認するために適した高さ位置に表示部３３が位置するように設定される。
なお、立位適応形態とは、更に起立した状態の術者Ｏが表示部３３を視認するために適した向きに表示部３３が向く形態であってもよい。この場合、上側支持部４３に対する表示部３３の角度位置、すなわち第３関節ＪＴ３の関節角度は、表示部３３が起立した状態の術者Ｏが表示部３３を視認するために適した向きに向くように設定される。
手術室において、床面から７０ｃｍの高さＨまでの区域が汚染区域として設定されている場合、人間工学における人間モデルに基づいて設計すると、立位適応形態においては、ハンドル５２の操作領域Ａは、全体が床面から７０ｃｍ以上の清潔区域に収まるよう構成することができる。したがって、インストゥルメントアーム３を用いた処置と術者Ｏによる手技による処置とを切り替えながら行う手術においては、遠隔操作装置２に立位適応形態をとらせることにより、操作ハンドル及び術者の手の汚染を防止することができ、術者は起立した状態のまま、改めて清潔操作を行うことなく素早く操作ハンドルをそのまま術具に持ち替えて手術を行うことができる。
［座位適応形態の構成例］
図６Ｂは、座位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を示す側面図である。
図６Ｂに示すように、座位適応形態とは、下側支持部４２が倒伏角度位置Ｐ２に位置し、且つ上側支持部４３が縮閉角度位置Ｐ４に位置する形態である。下側支持部４２の倒伏角度位置Ｐ２は、椅子に座った状態の術者Ｏがその腕を略直角に曲げた状態で中立位置Ｃに位置するハンドル５２を把持するために適した高さ位置に操作アーム５１が位置するように設定される。
また、上側支持部４３の縮閉角度位置Ｐ４は、椅子に座った状態の術者Ｏが表示部３３を視認するために適した高さ位置に表示部３３が位置するように設定される。
なお、座位適応形態とは、更に椅子に座った状態の術者Ｏが表示部３３を視認するために適した向きに表示部３３が向く形態であってもよい。この場合、上側支持部４３に対する表示部３３の角度位置、すなわち第３関節ＪＴ３の関節角度は、表示部３３が椅子に座った状態の術者Ｏが表示部３３を視認するために適した向きに向くように設定される。
遠隔手術システム１００を用いた長時間に及ぶ手術においては、術者Ｏは座位で手術を行うことにより、術者Ｏの疲労の蓄積を緩和することができる。
なお、手術室において、床面から７０ｃｍの高さＨまでの区域が汚染区域として設定されている場合、人間工学における人間モデルに基づいて設計すると、座位適応形態においては、ハンドル５２の操作領域Ａは、少なくとも一部が汚染区域に位置する。したがって、座位適応形態をとる遠隔操作装置２のハンドル５２を操作した後、術者Ｏが患者Ｐに対して直接手技を施す場合は、清潔操作において、手を滅菌する必要が生じる。
このように、術者Ｏは、遠隔操作装置２を操作する姿勢を立位と座位で変更することができ、術者の好みに応じた姿勢で遠隔操作装置を操作することができる。
なお、立位適応形態におけるハンドル５２の前後方向の位置は、操作対象切替操作部３４のペダルの近傍に起立した状態の術者Ｏがその腕を略直角に曲げた状態で中立位置Ｃに位置するハンドル５２を把持するために適した位置に操作アーム５１が位置するように設定されてもよい。また、立位適応形態における表示部３３の前後方向の位置は、操作対象切替操作部３４のペダルの近傍に起立した状態の術者Ｏが表示部３３を視認するために適した位置に表示部３３が位置するように設定されてもよい。
さらに、座位適応形態におけるハンドル５２の前後方向の位置は、操作対象切替操作部３４のペダルの近傍に術者Ｏの足が位置するように椅子に座った状態の術者Ｏがその腕を略直角に曲げた状態で中立位置Ｃに位置するハンドル５２を把持するために適した位置に操作アーム５１が位置するように設定されてもよい。また、座位適応形態における表示部３３の前後方向の位置は、操作対象切替操作部３４のペダルの近傍に術者Ｏの足が位置するように椅子に座った状態の術者Ｏが表示部３３を視認するために適した位置に表示部３３が位置するように設定されてもよい。
立位適応形態及び座位適応形態のこのような設定により、術者Ｏは移動することなく、その場で起立及び着座することによって、遠隔操作装置２を操作することができ、姿勢の変更を素早くおこなうことができる。
図７は、別の座位適応形態をとる遠隔操作装置の構成例を示す側面図である。
なお、術者Ｏの好みに応じて、姿勢操作部３５を操作することにより、術者Ｏは、図７に示す別の座位適応形態で遠隔操作装置２を操作することもできる。
［遠隔操作装置の具体的な設計］
遠隔操作装置２の寸法等を具体的に設計するために、「１９８８ ＡＮＴＨＲＯＰＯＭＥＴＲＩＣ ＳＵＲＶＥＹ ＯＦ Ｕ.Ｓ. ＡＲＭＹ ＰＥＲＳＯＮＮＥＬ:ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＳＵＭＭＡＲＹ ＳＴＡＴＩＳＴＩＣＳ（１９８８）」に記載されている測定データを用いた。
遠隔操作装置２を設計するためにJIS規格を参考にすることができ、例えば、「ＪＩＳ Ｚ８５０３−４:２００６（ＩＳＯ １１０６４−４:２００４）人間工学―コントロールセンターの設計―第４部：ワークステーションの配置及び寸法」では５パーセンタイルと９５パーセンタイルの人間モデルを使用することが規定されている。
操作領域Ａは、中立位置Ｃから上方及び下方にそれぞれ１５ｃｍ、すなわち操作領域Ａの高さ方向の寸法は３０ｃｍと定義している。これは、腹腔鏡手術時の術具の操作性を良好に保つために設定された術具の動作領域の高さ方向の寸法及びハンドル５２の動作倍率に基づいて定義されている。この設定された術具の動作領域の高さ方向の寸法は１５ｃｍであり、ハンドル５２の動作倍率の１／２である。したがって、上記術具の動作領域の高さ方向の寸法及びハンドル５２の動作倍率に基づいて導かれる操作領域Ａの高さ方向の寸法は３０ｃｍとなる。
図８Ａは、術者Ｏのモデルを示す図であり、大柄な術者のモデルＯ１を示す図である。図８Ｂは、術者Ｏのモデルを示す図であり、小柄な術者のモデルＯ２を示す図である。
図８Ａに示すように、大柄な術者のモデルＯ１として、ドイツ人男性の身体データを用いた。ランダムに選択した１００人のドイツ人男性のモデルうち、上から５番目のモデルＯ１が起立した状態（立位）で腕を直角に曲げて操作領域Ａの中立位置Ｃに位置するハンドル５２を握る場合のハンドル５２の高さ位置は約１１８ｃｍであり、操作領域Ａの高さ位置の下限及び上限は、それぞれ約１０３ｃｍ及び１３３ｃｍである。一方、着席した状態で腕を直角に曲げて操作領域Ａの中立位置Ｃに位置するハンドル５２を握る場合のハンドル５２の高さ位置は約７０ｃｍであり、操作領域Ａの高さ位置の下限及び上限は、それぞれ約５５ｃｍ及び８５ｃｍである。
一方、図８Ｂに示すように、小柄な術者のモデルＯ２としては、日本人女性の身体データを用いた。ランダムに選択した１００人の日本人女性のモデルのうち、下から５番目のモデルＯ２が起立した状態で腕を直角に曲げて操作領域Ａの中立位置Ｃに位置するハンドル５２を握る場合のハンドル５２の高さ位置は約９９ｃｍであり、操作領域Ａの高さ位置の下限及び上限は、それぞれ約８４ｃｍ及び１１４ｃｍである。一方、着席した状態で腕を直角に曲げて操作領域Ａの中立位置Ｃに位置するハンドル５２を握る場合のハンドル５２の高さ位置は６４ｃｍであり、操作領域Ａの高さ位置の下限及び上限は、それぞれ約４９ｃｍ及び７９ｃｍである。
以上のデータに基づき、体格の異なる複数の術者Ｏが問題なく立位と座位の姿勢を取ることができるハンドル５２の高さ位置は以下の通りである。
まず、立位適応形態における操作領域Ａの中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置は、立位の小柄な術者のモデルＯ２に対応する約９９ｃｍ以上に設定することが好ましい。これによって、ほとんどの術者Ｏが立位でハンドル５２を快適に操作することができる。この場合、中立位置Ｃから下方に１５ｃｍ動かすことができるように構成されているハンドル５２において、立位適応形態におけるハンドル５２の操作領域Ａの高さ位置の下限は、上述の通り８４ｃｍ以上である。
また、立位適応形態における中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置は、８５ｃｍ以上に設定することが好ましい。これによって、中立位置Ｃから下方に１５ｃｍ動かすことができるように構成されているハンドル５２において、立位適応形態におけるハンドル５２の操作領域Ａの高さ位置の下限は７０ｃｍ以上となり、ハンドル５２の操作領域Ａを清潔区域に収めることができる。よって、術者Ｏは、必要に応じて清潔操作を行うことなく、操作ハンドルをそのまま術具に持ち替えて手術を行うことができる。すなわち、術者Ｏが立位で遠隔操作装置２を操作した場合には、術者Ｏが遠隔操作装置２の操作を中断して即座に患者の直接施術でき、また術者Ｏが遠隔操作装置２を操作しながら平行して患者にアクセスでき、手技による処置を施すことができる。また、上述したとおり、立位の小柄な術者のモデルＯ２に対応する操作領域Ａの高さ位置の下限は約８４ｃｍであるので、操作領域Ａの高さ位置の下限を７０ｃｍに設定することで体格差を有する更に多数の術者Ｏが立位でハンドル５２を快適操作に操作することができる。
次に、座位適応形態における操作領域Ａの中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置は、座位の小柄な術者Ｏ２のモデルに対応する約６４ｃｍ以上に設定することが好ましい。これによって、ほとんどの術者Ｏが座位でハンドル５２を快適に操作することができる。
次に、遠隔操作装置２を立位適応形態と座位適応形態との間で遷移させたときのハンドル５２の高さ位置の変位（調整幅）は、立位の小柄な術者のモデルＯ２に対応した中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置約９９ｃｍと座位の小柄な術者のモデルＯ２に対応した中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置約６４ｃｍとの差である約３５ｃｍ以上を確保しておくことが好ましい。
また、遠隔操作装置を立位適応形態と座位適応形態との間で遷移させたときのハンドル５２の高さ位置の変位は、立位の大柄な術者のモデルＯ１に対応した中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置約１１８ｃｍ（本モデルにおいて、立位適応形態における中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置が最大となる位置）と座位の大柄な術者のモデルＯ１に対応した中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置約７０ｃｍとの差である約４８ｃｍ以上を確保しておくことが好ましい。
このように、立位適応形態と座位適応形態との間で遷移させたときのハンドル５２の高さ位置の調整幅は、立位適応形態における術者の体格に合わせるために確保しておくことが望ましい調整幅（例えば、大柄な術者のモデルＯ１に対応した中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置と小柄な術者のモデルＯ２に対応した中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置との差の約１９ｃｍ）や、座位適応形態における術者の体格に合わせるために確保しておくことが望ましい調整幅（例えば、大柄な術者のモデルＯ１に対応した中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置と小柄な術者のモデルＯ２に対応した中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置との差の約６ｃｍ）よりも大きくなる。
なお、ハンドル５２の位置を立位の大柄な術者のモデルＯ１に対応した中立位置に位置するハンドル５２の高さ位置約１１８ｃｍよりも更に高く設定した場合は、この調整幅はさらに拡大することとなる。
そして、立位適応形態におけるハンドル５２の位置の高さ位置から５０ｃｍ以上を確保しておくことが好ましい。
更に、遠隔操作装置を立位適応形態と座位適応形態との間で遷移させたときのハンドル５２の高さ位置の変位は、立位の大柄な術者のモデルＯ１に対応した中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置約１１８ｃｍと座位の小柄な術者のモデルＯ２に対応した中立位置Ｃに位置するハンドル５２の高さ位置約６４ｃｍとの差である約５４ｃｍ以上を確保しておくことが好ましい。
なお、操作領域Ａの定義に関しても、今回は上下幅を３０ｃｍとして考えたが、２０ｃｍ、２５ｃｍや３５ｃｍにするなど、ハンドル５２の大きさなども加味して設計の変更を加えてもよい。
［動作例］
次に、遠隔操作装置２の動作例を説明する。
遠隔操作装置２を立位適応形態から座位適応形態に遷移させる場合、術者Ｏは、座位適応形態遷移ボタン６２を押し、支持機構３１を座位適応形態に遷移させる指令を入力する。
支持機構３１を座位適応形態に遷移させる指令が入力されると、制御部６６は、記憶部６７から座位適応形態に係る第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、及び第３関節ＪＴ３の関節角度に係る情報を読み出す。
そして、制御部６６は、第１関節駆動部４５を制御して下側支持部４２を動かして、下側支持部４２の角度位置を起立角度位置Ｐ１から倒伏角度位置Ｐ２に変更する。これによって、ハンドル５２は下方に移動し、起立した状態（立位）から椅子に座った状態（座位）に姿勢を変更することにより下方に移動する術者Ｏの手の高さ位置に適応するようにハンドル５２の高さ位置を調整することができる。また、表示部３３も下方に移動し、起立した状態から椅子に座った状態に姿勢を変更することにより下方に移動する術者Ｏの目の高さ位置に適応するように表示部３３の高さ位置を調整することができる。
また、制御部６６は、第２関節駆動部４６を制御して上側支持部４３を動かして、上側支持部４３の角度位置を拡開角度位置Ｐ３から縮閉角度位置Ｐ４に変更する。これによって、表示部３３は更に下方に移動し、起立した状態から椅子に座った状態に姿勢を変更することにより下方に移動する術者Ｏの目の位置に更に適応するように表示部３３の高さ位置を調整することができる。
次に、遠隔操作装置２を座位適応形態から立位適応形態に遷移させる場合、術者Ｏは、立位適応形態遷移ボタン６１を押し、支持機構３１を立位適応形態に遷移させる指令を入力する。
支持機構３１を立位適応形態に遷移させる指令が入力されると、制御部６６は、記憶部６７から立位適応形態に係る第１関節ＪＴ１、第２関節ＪＴ２、及び第３関節ＪＴ３の関節角度に係る情報を読み出す。
そして、制御部６６は、第１関節駆動部４５を制御して下側支持部４２を動かして、下側支持部４２の角度位置を倒伏角度位置Ｐ２から起立角度位置Ｐ１に変更する。これによって、ハンドル５２は上方に移動し、椅子に座った状態から起立した状態に姿勢を変更することにより上方に移動する術者Ｏの手の高さ位置に適応するようにハンドル５２の高さ位置を調整することができる。また、表示部３３も上方に移動し、椅子に座った状態から起立した状態に姿勢を変更することにより上方に移動する術者Ｏの目の高さ位置に適応するように表示部３３の高さ位置を調整することができる。
また、制御部６６は、第２関節駆動部４６を制御して上側支持部４３を動かして、上側支持部４３の角度位置を縮閉角度位置Ｐ４から拡開角度位置Ｐ３に変更する。これによって、表示部３３を更に上方に移動させることができ、椅子に座った状態から起立した状態に姿勢を変更することにより上方に移動する術者Ｏの目の位置に更に適応するように表示部３３の高さ位置を調整することができる。
また、立位適応形態と座位適応形態の変更は、立位適応形態遷移ボタン６１及び座位適応形態遷移ボタン６２によって実現したが、例えば、下側支持部４２及び上側支持部４３のそれぞれを手動で形態を変更できるようにしてもよい。この場合、下側支持部４２及び上側支持部４３のぞれぞれにレバーなどの把持部、及び支持脚４１に対する下側支持部４２の角度位置及び下側支持部４２に対する上側支持部４３の角度位置を固定するための固定部７１を設け、更に、図９に示すように、例えば姿勢操作部３５に固定部７１に姿勢を固定させる指令を入力するための固定ボタン６８と、固定部７１による姿勢の固定を解除させる指令を入力するための固定解除ボタン６９を設けてもよい。
そして、図１０に示すように、固定ボタン６８及び固定解除ボタン６９を含む固定操作部７０に入力された指令は、制御部６６に入力され、制御部６６は、固定部を制御する。
これによって、固定ボタン６８及び固定解除ボタン６９の操作により、姿勢の固定及びその解除を行った上で把持部を掴んで手動で形態を変形させることができる。上記固定部７１として、例えば、ブレーキ機構、ラッチ機構を適用することができる。
以上に説明したように、本発明の遠隔操作装置２は、立位適応形態と座位適応形態との間で遷移可能に構成されているので、遠隔操作装置２に立位適応形態をとらせることにより、術者Ｏは遠隔操作装置２を起立した状態で操作することができる。また、遠隔操作装置２に座位適応形態をとらせることにより、術者Ｏは遠隔操作装置２を椅子に座った状態で操作することができる。このように、術者Ｏは、遠隔操作装置２を操作する姿勢を立位と座位で変更することができ、術者の好みに応じた姿勢で遠隔操作装置を操作することができる。
（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２に係る遠隔手術システム２００の遠隔操作装置２０２を示す側面図である。
上記実施の形態１において、支持機構３１の立位適応形態と座位適応形態との間の遷移は、回動関節である第１関節ＪＴ１及び第２関節ＪＴ２の関節角度を調整することにより行っている。
これに対し、本実施の形態において、支持機構２３１は、第１関節ＪＴ１が支持脚４１と下側支持部４２との間に設けられたスライド機構（直動関節）２０１によって構成されている。
スライド機構２０１は、支持脚４１に対する下側支持部４２の高さ位置を変更するための機構であり、支持脚４１に対し下側支持部４２を上下方向（鉛直方向）にスライド可能に支持脚４１及び下側支持部４２を接続する機構である。そして、第１関節駆動部２４５は、スライド機構２０１を動かして支持脚４１に対する下側支持部４２の高さ位置を変更する。
図１２は、遠隔手術システム２００の制御系統の構成例を概略的に示すブロック図である。
本実施形態に係る制御器の構成を、図１２に示す。実施の形態１と同様の機能を果たす部分については同じ符号を用いている。
本実施形態において、制御部６６は、姿勢操作部３５に入力された姿勢変更指令に応じて、関節駆動部４４を制御し、支持脚４１に対する下側支持部４２の高さ位置、第２関節ＪＴ２、及び第３関節ＪＴ３の関節角度を制御する。
記憶部６７には所定の制御プログラムが記憶されていて、制御部６６がこれらの制御プログラムを読み出して実行することにより、遠隔手術システム２００の動作が制御される。また、立位適応形態に係る第１関節ＪＴ１の支持脚４１に対する下側支持部４２の高さ位置、第２関節ＪＴ２の関節角度、及び第３関節ＪＴ３の関節角度、並びに座位適応形態に係る第１関節ＪＴ１の支持脚４１に対する下側支持部４２の高さ位置、第２関節ＪＴ２の関節角度、及び第３関節ＪＴ３の関節角度に係る情報が記憶されている。
なお、本実施形態において、支持機構２３１は、支持脚４１、スライド機構２０１、下側支持部４２、及び上側支持部４３により構成される例を示したが、下側支持部４２と上側支持部４３は一体として支持部とし、第２関節ＪＴ２を無くしても構わない。さらに、表示部の角度を調節するための第３関節ＪＴ３を無くすことも可能である。これらの場合、立位姿勢と座位姿勢の適応形態を、一体化した支持部の上下移動によってのみ変更することとなる。
次に、本実施形態に係る遠隔操作装置２の動作例を説明する。
遠隔操作装置２を立位適応形態から座位適応形態に遷移させる場合、術者Ｏは、座位適応形態遷移ボタン６２を押し、支持機構２３１を座位適応形態に遷移させる指令を入力する。
支持機構２３１を座位適応形態に遷移させる指令が入力されると、制御部６６は、記憶部６７から座位適応形態に係る（下側）支持部の高さ（場合によっては、第２関節ＪＴ２、及び第３関節ＪＴ３の関節角度）に係る情報を読み出す。
そして、制御部６６は、第１関節駆動部２４５を制御して（下側）支持部を動かして、（下側）支持部の高さを立位適応形態の高さから座位適応形態の高さに変更する。これによって、ハンドル５２は下方に移動し、起立した状態から椅子に座った状態に姿勢を変更することにより下方に移動する術者Ｏの手の高さ位置に適応するようにハンドル５２の高さ位置を調整することができる。また、表示部３３も下方に移動し、起立した状態から椅子に座った状態に姿勢を変更することにより下方に移動する術者Ｏの目の高さ位置に適応するように表示部３３の高さ位置を調整することができる。
次に、遠隔操作装置２を座位適応形態から立位適応形態に遷移させる場合、術者Ｏは、立位適応形態遷移ボタン６１を押し、支持機構２３１を立位適応形態に遷移させる指令を入力する。
支持機構２３１を立位適応形態に遷移させる指令が入力されると、制御部６６は、記憶部６７から座位適応形態に係る（下側）支持部の高さ（場合によっては、第２関節ＪＴ２、及び第３関節ＪＴ３の関節角度）に係る情報を読み出す。
そして、制御部６６は、第１関節駆動部２４５を制御して（下側）支持部を動かして、（下側）支持部の高さを座位適応形態の高さから立位適応形態の高さに変更する。これによって、ハンドル５２は上方に移動し、椅子に座った状態から起立した状態に姿勢を変更することにより上方に移動する術者Ｏの手の高さ位置に適応するようにハンドル５２の高さ位置を調整することができる。また、表示部３３も上方に移動し、椅子に座った状態から起立した状態に姿勢を変更することにより上方に移動する術者Ｏの目の高さ位置に適応するように表示部３３の高さ位置を調整することができる。
なお、本実施形態においても、立位適応形態と座位適応形態の変更を手動で形態を変更できるようにしてもよい。
（実施の形態３）
図１３Ａは、実施の形態３に係る遠隔手術システム３００を示す斜視図であり、遠隔操作装置２が座位適応形態をとる状態を示す図である。図１３Ｂは、実施の形態３に係る遠隔手術システム３００を示す斜視図であり、遠隔操作装置２が立位適応形態をとる状態を示す図である。
本実施の形態に係る遠隔手術システム３００は、上記実施の形態１の遠隔手術システム１００に係る患者側手術装置１及び遠隔操作装置２の他に、更に外部表示装置３３３を備える。これにより、術者Ｏは立位時と座位時で異なる表示装置を用いることができる。
外部表示装置３３３は、内視鏡カメラプローブ１３が撮影した画像を表示することができるものであり、外部表示装置３３３の表示内容を遠隔操作装置２のハンドル５２を把持する術者Ｏから視認可能な位置に配置されている。すなわち、外部表示装置３３３は、例えば、手術室の天井から延びるアームの先端に取り付けられ、例えば遠隔操作装置２の前方に配設されている。また、外部表示装置３３３は、表示部３３と同じ画像が表示されるように構成されている。
遠隔手術システム３００の遠隔操作装置２を操作する術者Ｏは、立位適応形態において、表示部３３に代えて外部表示装置３３３を視認しながらハンドル５２を操作することができる。
なお、立位時の使用に適した表示装置は必ずしも遠隔操作装置２の外部に設けられている必要はなく、図１４のように、座位時に操作者が視認するのに適した高さに設けられた表示部３３とは別に、立位時に術者が視認するのに適した高さに設けられた他の表示部３３４が角度調整可能に遠隔操作装置２の本体に設けられていてもよい。
このように、立位時と座位時で術者Ｏが異なる表示装置を用いることができるような構成とすれば、立位適応形態と座位適応形態でハンドル５２の位置を実施の形態１に倣って設計すればよいだけであるから、遠隔操作装置２の設計が容易になる。例えば、図１３Ａ及び図１３Ｂに示されているように、第２関節ＪＴ２を省略することが可能であるし、場合によっては表示部３３の角度を調整するための第３関節ＪＴ３を省略することも可能である。
なお、本実施形態において、表示部３３は術者が視認するのに適した高さに設けられているが、図１４に示すように、座位適応形態において術者Ｏが表示装置３３３又は他の表示部３３４を見ながら手術を行うことを排除しているわけではない。例えば、長時間表示部３３を見ながら手術を行うことにより術者Ｏが疲労を感じた場合、表示部３３に代えて外部表示装置３３３や角度調節をした他の表示部３３４を見ながら手術を行えば、術者Ｏは姿勢を変更して手術を行うことができ、術者Ｏの疲労を緩和することができる。
以上、各実施の形態において説明した、操作者が立位で操作するのに適応した第１形態と操作者が座位で操作するのに適応した第２形態を有する遠隔操作装置は、術者が手術を実行する前にどちらの形態をとるかを選択し、姿勢の調整を行う場合と、長時間に及ぶ手術中に、疲労の軽減等のために、術者が形態を変更する場合とがある。後者の場合は、安全を確保するため、立位適応形態遷移ボタン６１、座位適応形態遷移ボタン６２、固定解除ボタン６９の何れかが操作された場合には、操作ハンドルによる操作が無効化される、若しくは手術マニピュレータに対する動作態様指令の送信を無効化するように、制御部６６において制御されるように構成されている。
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
Ａ 操作領域
ＪＴ１ 第１関節
ＪＴ２ 第２関節
ＪＴ３ 第３関節
Ｏ 術者
Ｐ 患者
Ｐ１ 起立角度位置
Ｐ２ 倒伏角度位置
Ｐ３ 拡開角度位置
Ｐ４ 縮閉角度位置
１ 患者側手術装置
２ 遠隔操作装置
３ 手術マニピュレータ
４ サーボマニピュレータ
５ セットアップジョイントアーム
６ 制御器
７ 基台
１１ 可動部
１２ 術具
１３ 内視鏡カメラプローブ
３１ 支持機構
３２ 遠隔操作部
３３ 表示部
３３ａ 左眼用表示部
３３ｂ 右眼用表示部
３４ 操作対象切替操作部
３５ 姿勢操作部
３６ 操作べダル
４１ 支持脚
４２ 下側支持部
４２ａ 基端部
４２ｂ 先端部
４３ 上側支持部
４３ａ 基端部
４４ 関節駆動部
４５ 第１関節駆動部
４６ 第２関節駆動部
４７ 第３関節駆動部
５１ 操作アーム
５１ａ 基端部
５２ ハンドル
６１ 立位適応形態遷移ボタン
６２ 座位適応形態遷移ボタン
６３ 高さ位置調節ボタン
６４ 前後位置調節ボタン
６６ 制御部
６７ 記憶部
１００ 遠隔手術システム
１１１ 手術台

Claims (13)

  1. 手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を手術マニピュレータに対して送信し、且つ内視鏡カメラプローブが撮影した画像を受信する遠隔操作装置であって、
    所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、別個に区画された左眼用表示部及び右眼用表示部を有し前記内視鏡カメラプローブが撮影した画像を表示する表示部と、前記操作ハンドルおよび前記表示部を支持する支持機構と、姿勢操作部とを備え、
    前記支持機構は、立位で操作するのに適した第１高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持する第１形態と、座位で操作するのに適した第２高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持する第２形態との間で遷移可能に構成されており、
    前記支持機構は、操作者により前記姿勢操作部を介して入力された前記支持機構を前記第２形態に遷移させる姿勢変更指令に応じて、前記操作ハンドルを前記第１高さ位置から前記第２高さ位置に移動させると共に、前記表示部を前記第２形態において操作者が顔を近づけて視認するのに適した高さに移動させるように構成されている、遠隔操作装置。
  2. 前記遠隔操作装置が前記第１形態をとる状態において、前記支持機構は、前記遠隔操作装置が設置される床面から９９ｃｍ以上の第１高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させることができるように前記操作ハンドルを保持する、請求項１に記載の遠隔操作装置。
  3. 前記支持機構は、支持脚と、水平方向に延在する第１軸を介して基端部が前記支持脚に取り付けられ前記第１軸周りに揺動可能な下側支持部と、水平方向に延在する第２軸を介して基端部が前記下側支持部の先端部に取り付けられ前記第２軸周りに揺動可能な上側支持部とを含み、
    前記操作ハンドルは、前記下側支持部の後方に位置するように前記下側支持部に取り付けられる、請求項１又は２に記載の遠隔操作装置。
  4. 前記下側支持部は、前記支持脚から斜め上前方に延びる起立角度位置と前記起立角度位置から前方に回動した倒伏角度位置との間で揺動可能であり、前記上側支持部は、前記下側支持部の先端部から斜め上後方に延びる拡開角度位置と、該拡開角度位置よりも前記下側支持部と成す角の角度が小さい縮閉角度位置との間で揺動可能である、請求項３に記載の遠隔操作装置。
  5. 前記第１軸と前記第２軸は、略平行である、請求項３又は４に記載の遠隔操作装置。
  6. 前記第１形態は前記下側支持部が前記起立角度位置に位置し且つ前記上側支持部が前記拡開角度位置に位置する形態であり、前記第２形態は、前記下側支持部が倒伏角度位置に位置し且つ前記上側支持部が縮閉角度位置に位置する形態である、請求項４に記載の遠隔操作装置。
  7. 前記支持機構は、前記第１形態と前記第２形態のそれぞれにおいて、前記操作ハンドルに対する前記表示部の相対的な位置を変更可能に前記表示部を支持する、請求項１乃至６の何れかに記載の遠隔操作装置。
  8. 前記表示部は、水平方向に延在する軸線周りに回動可能に前記支持機構に取り付けられている、請求項１乃至７の何れかに記載の遠隔操作装置。
  9. 前記第１形態においては前記表示部とは異なる他の表示装置が用いられるように構成した、請求項１乃至８の何れかに記載の遠隔操作装置。
  10. 前記他の表示装置が前記遠隔操作装置に対して角度調整可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項９に記載の遠隔操作装置。
  11. 前記第１形態及び前記第２形態との間で形態を変形する場合には、前記操作ハンドルによる操作が無効化される、若しくは前記動作態様指令の送信が無効化されるように構成される、請求項１乃至１０の何れかに記載の遠隔操作装置。
  12. 請求項９に記載の遠隔操作装置と、前記遠隔操作装置の外部に設置された前記他の表示装置とを含む、遠隔手術システム。
  13. 手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を前記手術マニピュレータに対して送信し、且つ内視鏡カメラプローブが撮影した画像を受信する遠隔操作装置と、前記手術マニピュレータを含み、前記動作態様指令に応答して前記手術マニピュレータを動作させる患者側手術装置と、を含む遠隔手術システムであって、
    前記遠隔操作装置は、
    所定の操作領域内で動かすことができるように構成され、前記手術マニピュレータによって実行されるべき動作態様指令を入力するための操作ハンドルと、別個に区画された左眼用表示部及び右眼用表示部を有し前記内視鏡カメラプローブが撮影した画像を表示する表示部と、前記操作ハンドルおよび前記表示部を支持する支持機構と、姿勢操作部とを備え、
    前記支持機構は、立位で操作するのに適した第１高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させることができるように前記操作ハンドルを保持する第１形態と、座位で操作するのに適した第２高さ位置に前記操作領域の中立位置に位置する前記操作ハンドルを位置させて該操作ハンドルを保持する第２形態との間で遷移可能に構成されており、
    前記支持機構は、操作者により前記姿勢操作部を介して入力された前記支持機構を前記第２形態に遷移させる姿勢変更指令に応じて、前記操作ハンドルを前記第１高さ位置から前記第２高さ位置に移動させると共に、前記表示部を前記第２形態において操作者が顔を近づけて視認するのに適した高さに移動させるように構成されている、遠隔手術システム。
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