JP6745306B2 - アダプタおよび接続方法 - Google Patents

Description

この発明は、アダプタおよび接続方法に関し、特に、ロボット手術システムのロボットアームに手術器具を取り外し可能に接続するためのアダプタ、および、ロボット手術システムのロボットアームにアダプタを介して手術器具を取り外し可能に接続する接続方法に関する。

従来、ロボット手術システムのロボットアームに手術器具を取り外し可能に接続するためのアダプタが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、ロボットアームの取付部に着脱可能に固定するためのラッチと、ロボットアームの駆動力を手術器具に伝達する入力部とを備える、アダプタが開示されている。この特許文献１のアダプタでは、ラッチを撓ませてロボットアームの取付部に引掛けてアダプタをロボットアームに固定している。

米国特許第８１４２４４７号明細書

しかしながら、特許文献１のアダプタでは、ラッチを撓ませてロボットアームの取付部に引掛けてアダプタをロボットアームに固定するため、ラッチが撓み変形しにくい場合、ロボットアームにアダプタを取り付ける際にラッチを撓ませるのに必要な力が大きくなる。この場合、ロボットアームに対してアダプタを容易に着脱することができないという問題点がある。一方、ラッチが撓み変形しやすい場合、ロボットアームへのアダプタの固定する力が小さくなる。この場合、ロボットアームに安定してアダプタを固定することが困難であるという問題点がある。上記のように、特許文献１のアダプタでは、ロボットアームに対してアダプタを容易に着脱することと、ロボットアームに安定してアダプタを固定することとを両立するのは困難であるという問題点がある。

この発明は、ロボット手術システムのロボットアームに手術器具を取り外し可能に接続するためのアダプタにおいて、ロボットアームに対してアダプタを容易に着脱することができ、かつ、ロボットアームに安定してアダプタを固定することに向けたものである。

この発明の第１の局面によるアダプタは、ロボット手術システムのロボットアームに手術器具を取り外し可能に接続するためのアダプタであって、ロボットアームの取付部に取り付けるための第１面と、手術器具の取付面が装着される第２面と、を含む基体と、ロボットアームの取付部に設けられた複数の駆動部材の回転を手術器具に設けられた複数の被駆動部に伝達するために、基体に回転可能に設けられた複数の駆動伝達部材と、基体の第１面に設けられた複数の凹部と、複数の凹部内に、第１面とロボットアームの取付部とが対向する方向と交差する方向から進入した進入位置と複数の凹部から退避した退避位置との間を移動可能に構成された係合部材と、係合部材を退避位置から進入位置に向かう方向に付勢する第１付勢部材と、第１付勢部材の付勢に抗して係合部材を退避位置に移動させるための操作部材と、を備える。

この発明の第１の局面によるアダプタでは、上記のように構成することによって、第１面とロボットアームの取付部とが対向する方向と交差する方向（アダプタとロボットアームとの係合方向とは異なる方向）に係合部材を移動させることにより、係合状態と解除状態とを切り替えることができるので、第１付勢部材による係合部材への付勢力を大きくしなくても、ロボットアームに対してアダプタを安定して固定することができる。また、第１付勢部材による係合部材への付勢力を大きくする必要がないので、作業者が大きな力を加えなくても操作部材を操作することができる。これにより、ロボットアームに対してアダプタを容易に着脱することができる。これらの結果、ロボット手術システムのロボットアームに手術器具を取り外し可能に接続するためのアダプタにおいて、ロボットアームに対してアダプタを容易に着脱することができ、かつ、ロボットアームに安定してアダプタを固定することができる。
この発明の第２の局面による接続方法は、ロボット手術システムのロボットアームにアダプタを介して手術器具を取り外し可能に接続する方法であって、アダプタは、ロボットアームの取付部に取り付けるための第１面と、手術器具の取付面が装着される第２面と、を含む基体と、基体の第１面に設けられた複数の凹部と、基体の内部に配置され、複数の凹部内に進入した進入位置と複数の凹部から退避した退避位置との間を移動可能に構成された係合部材と、係合部材を退避位置から進入位置に向かう方向に付勢する第１付勢部材と、第１付勢部材の付勢に抗して係合部材を退避位置に移動させるための操作部材と、を備えており、方法は、操作部材によって係合部材を退避位置に移動させる工程と、係合部材が退避位置に移動したアダプタの第１面をロボットアームの取付部に取り付ける工程と、第１付勢部材によって係合部材を進入位置に移動させる工程と、アダプタの第２面に手術器具の取付面を装着する工程と、を含む。

本発明によれば、ロボット手術システムのロボットアームに手術器具を取り外し可能に接続するためのアダプタにおいて、ロボットアームに対してアダプタを容易に着脱することができ、かつ、ロボットアームに安定してアダプタを固定することができる。

一実施形態によるロボット手術システムの概略を示した図である。 一実施形態によるロボット手術システムの制御的な構成を示したブロック図である。 一実施形態によるロボットアームにアダプタを介して手術器具が取り付けられた状態を示した斜視図である。 一実施形態によるロボットアームからアダプタおよび手術器具を取り外した状態を示した斜視図である。 一実施形態によるアダプタ、手術器具およびロボットアームの取付部を下方から見た斜視図である。 一実施形態によるアダプタを上方から見た斜視図である。 一実施形態によるロボットアームの取付部からアダプタを取り外した状態を示した斜視図である。 一実施形態によるロボットアームの取付部にアダプタを取り付けた状態を示した斜視図である。 一実施形態によるアダプタの駆動伝達部材の分解斜視図である。 一実施形態によるアダプタの係合部材が退避位置に移動した状態を示した図である。 一実施形態によるアダプタの係合部材が進入位置に移動した状態を示した図である。 一実施形態によるロボットアームへのアダプタの取り付けを説明するための図である。 一実施形態によるアダプタへの手術器具の取り付けを説明するための第１図である。 一実施形態によるアダプタへの手術器具の取り付けを説明するための第２図である。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

（ロボット手術システムの構成）
図１および図２を参照して、一実施形態によるロボット手術システム１００の構成について説明する。

図１に示すように、ロボット手術システム１００は、遠隔操作装置１０と、患者側装置２０と、を備えている。遠隔操作装置１０は、患者側装置２０に設けられた医療器具（ｍｅｄｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）を遠隔操作するために設けられている。患者側装置２０によって実行されるべき動作態様指令が術者（ｓｕｒｇｅｏｎ）である操作者Ｏにより遠隔操作装置１０に入力されると、遠隔操作装置１０は、動作態様指令をコントローラ２６を介して患者側装置２０に送信する。そして、患者側装置２０は、遠隔操作装置１０から送信された動作態様指令に応答して、ロボットアーム２１に取り付けられた手術器具（ｓｕｒｇｉｃａｌ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）４０、内視鏡５０等の医療器具を操作する。これにより、低侵襲手術が行われる。

患者側装置２０は、患者Ｐに対して手術を行うインターフェースを構成する。患者側装置２０は、患者Ｐが横たわる手術台３０の傍らに配置される。患者側装置２０は、複数のロボットアーム２１を有し、このうち１つのロボットアーム２１（２１ｂ）に内視鏡５０が取り付けられ、その他のロボットアーム２１（２１ａ）に手術器具４０が取り付けられる。各ロボットアーム２１は、プラットホーム２３に共通に支持されている。複数のロボットアーム２１は複数の関節を有し、それぞれの関節には、サーボモータを含む駆動部と、エンコーダ等の位置検出器とが設けられている。ロボットアーム２１は、コントローラ２６を介して与えられた駆動信号によりロボットアーム２１に取り付けられた医療器具が所望の動作を行うように制御されるように構成されている。

プラットホーム２３は、手術室の床の上に載置されたポジショナ２２に支持されている。ポジショナ２２は、鉛直方向に調整可能な昇降軸を有する柱部２４が、車輪を備え床面を移動可能なベース２５に連結されている。

ロボットアーム２１ａには、先端部に医療器具としての手術器具４０が着脱可能に取り付けられる。手術器具４０は、ロボットアーム２１ａに取り付けられるハウジング４３（図４参照）と、細長形状のシャフト４２（図４参照）と、シャフト４２の先端部に設けられたエンドエフェクタ４１（図４参照）とを備えている。エンドエフェクタ４１として、例えば、把持鉗子、シザーズ、フック、高周波ナイフ、スネアワイヤ、クランプ、ステイプラー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。患者側装置２０を用いた手術において、ロボットアーム２１ａは、患者Ｐの体表に留置したカニューラ（トロッカ）を介して患者Ｐの体内に手術器具４０を導入する。そして、手術器具４０のエンドエフェクタ４１は、手術部位の近傍に配置される。

ロボットアーム２１ｂには、先端部に医療器具としての内視鏡５０が着脱可能に取り付けられる。内視鏡５０は、患者Ｐの体腔内を撮影するものであり、撮影した画像は、遠隔操作装置１０に対して出力される。内視鏡５０として、３次元画像を撮影することができる３Ｄ内視鏡若しくは２Ｄ内視鏡が用いられる。患者側装置２０を用いた手術において、ロボットアーム２１ｂは、患者Ｐに体表に留置したトロッカを介して患者Ｐの体内に内視鏡５０を導入する。そして、内視鏡５０が手術部位の近傍に配置される。

遠隔操作装置１０は、操作者Ｏとのインターフェースを構成する。遠隔操作装置１０は、ロボットアーム２１に取り付けられた医療器具を操作者Ｏが操作するための装置である。すなわち、遠隔操作装置１０は、操作者Ｏによって入力された手術器具４０および内視鏡５０によって実行されるべき動作態様指令をコントローラ２６を介して患者側装置２０へ送信可能に構成されている。遠隔操作装置１０は、たとえば、マスタの操作をしながらも患者Ｐの様子がよく見えるように手術台３０の傍らに設置される。なお、遠隔操作装置１０は、例えば動作態様指令を無線で送信するようにし、手術台３０が設置された手術室とは別室に設置することも可能である。

手術器具４０によって実行されるべき動作態様とは、手術器具４０の動作（一連の位置及び姿勢）及び手術器具４０個別の機能によって実現される動作の態様である。たとえば、手術器具４０が把持鉗子である場合には、手術器具４０によって実行されるべき動作態様とは、エンドエフェクタ４１の手首のロール回転位置及びピッチ回転位置と、ジョーの開閉を行う動作である。また、手術器具４０が高周波ナイフである場合には、手術器具４０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、具体的には高周波ナイフに対する電流の供給であり得る。また、手術器具４０がスネアワイヤである場合には、手術器具４０によって実行されるべき動作態様とは、束縛動作および束縛状態の解放動作であり得る。また、バイポーラやモノポーラ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であり得る。

内視鏡５０によって実行されるべき動作態様とは、たとえば、内視鏡５０先端の位置及び姿勢、又はズーム倍率の設定である。

遠隔操作装置１０は、図１および図２に示すように、操作ハンドル１１と、操作ペダル部１２と、表示部１３と、制御装置１４と、を備えている。

操作ハンドル１１は、ロボットアーム２１に取り付けられた医療器具を遠隔で操作するために設けられている。具体的には、操作ハンドル１１は、医療器具（手術器具４０、内視鏡５０）を操作するための操作者Ｏによる操作を受け付ける。操作ハンドル１１は、水平方向に沿って２つ設けられている。つまり、２つの操作ハンドル１１のうち一方の操作ハンドル１１は、操作者Ｏの右手により操作され、２つの操作ハンドル１１のうち他方の操作ハンドル１１は、操作者Ｏの左手により操作される。

また、操作ハンドル１１は、遠隔操作装置１０の後方側から、前方側に向かって延びるように配置されている。操作ハンドル１１は、所定の３次元の操作領域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、操作ハンドル１１は、上下方向、左右方向、およ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。

遠隔操作装置１０と患者側装置２０とは、ロボットアーム２１ａおよびロボットアーム２１ｂ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、操作ハンドル１１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、医療器具が取り付けられたロボットアーム２１ａおよびロボットアーム２１ｂはスレーブ側の動作部を構成する。そして、操作ハンドル１１を操作者Ｏが操作すると、操作ハンドル１１の動きをロボットアーム２１ａの先端部（手術器具４０のエンドエフェクタ４１）またはロボットアーム２１ｂの先端部（内視鏡５０）がトレースして移動するようにロボットアーム２１ａまたはロボットアーム２１ｂの動作が制御される。

また、患者側装置２０は、設定された動作倍率に応じてロボットアーム２１ａの動作を制御するよう構成されている。たとえば、動作倍率が１／２倍に設定されている場合、手術器具４０のエンドエフェクタ４１は、操作ハンドル１１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。

操作ペダル部１２は、医療器具に関する機能を実行するための複数のペダルを含んでいる。複数のペダルは、凝固ペダルと、切断ペダルと、カメラペダルと、クラッチペダルと、を含んでいる。また、複数のペダルは、操作者Ｏの足により操作される。

凝固ペダルは、手術器具４０を用いて手術部位を凝固させる操作を行うことができる。具体的には、凝固ペダルは、操作されることにより、手術器具４０に凝固用の電圧が印加されて、手術部位の凝固が行われる。切断ペダルは、手術器具４０を用いて手術部位を切断させる操作を行うことができる。具体的には、切断ペダルは、操作されることにより、手術器具４０に切断用の電圧が印加されて、手術部位の切断が行われる。

カメラペダルは、体腔内を撮像する内視鏡５０の位置及び姿勢を操作するために用いられる。具体的には、カメラペダルは、内視鏡５０の操作ハンドル１１による操作を有効にする。つまり、カメラペダルが押されている間は、操作ハンドル１１により内視鏡５０の位置および姿勢を操作することが可能である。たとえば、内視鏡５０は、左右の操作ハンドル１１の両方を用いることにより操作される。具体的には、左右の操作ハンドル１１の中間点を中心に左右の操作ハンドル１１を回動させることにより、内視鏡５０が回動される。また、左右の操作ハンドル１１を共に押し込むことにより、内視鏡５０が奥に進む。また、左右の操作ハンドル１１を共に引っ張ることにより、内視鏡５０が手前に戻る。また、左右の操作ハンドル１１を共に上下左右に移動させることにより、内視鏡５０が上下左右に移動する。

クラッチペダルは、ロボットアーム２１と、操作ハンドル１１との操作接続を一時切断し手術器具４０の動作を停止させる場合に用いられる。具体的には、クラッチペダルが操作されている間は、操作ハンドル１１を操作しても、患者側装置２０のロボットアーム２１が動作しない。たとえば、操作により操作ハンドル１１が移動可能な範囲の端部近傍に来た場合に、クラッチペダルが操作されることにより、操作接続を一時切断して、操作ハンドル１１を中央位置付近に戻すことができる。そして、クラッチペダルの操作を中止するとロボットアーム２１と操作ハンドル１１とが再び接続され、中央付近で操作ハンドル１１の操作を再開することができる。

表示部１３は、内視鏡５０が撮像した画像を表示することができるものである。表示部１３は、スコープ型表示部または非スコープ型表示部からなる。スコープ型表示部とは、たとえば、覗き込むタイプの表示部である。また、非スコープ型表示部とは、通常のパーソナルコンピュータのディスプレイのような覗き込むタイプではない平坦な画面を有する開放型の表示部を含む概念である。

スコープ型表示部が取り付けられた場合、患者側装置２０のロボットアーム２１ｂに取り付けられた内視鏡５０により撮像された３Ｄ画像が表示される。非スコープ型表示部が取り付けられた場合にも、患者側装置２０に設けられた内視鏡５０により撮像された３Ｄ画像が表示される。なお、非スコープ型表示部が取り付けられた場合、患者側装置２０に設けられた内視鏡５０により撮像された２Ｄ画像が表示されてもよい。

図２に示すように、制御装置１４は、例えば、ＣＰＵ等の演算器を有する制御部１４１と、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリを有する記憶部１４２と、画像制御部１４３とを含んでいる。制御装置１４は、集中制御する単独の制御装置により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装置により構成されてもよい。制御部１４１は、操作ハンドル１１により入力された動作態様指令を、操作ペダル部１２の切替状態に応じて、ロボットアーム２１ａによって実行されるべき動作態様指令であるか、または、内視鏡５０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１４１は、操作ハンドル１１に入力された動作態様指令が手術器具４０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、動作態様指令をロボットアーム２１ａに対して送信する。これによって、ロボットアーム２１ａが駆動され、この駆動によってロボットアーム２１ａに取り付けられた手術器具４０の動作が制御される。

また、制御部１４１は、操作ハンドル１１に入力された動作態様指令が内視鏡５０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ロボットアーム２１ｂに対して送信する。これによって、ロボットアーム２１ｂが駆動され、この駆動によってロボットアーム２１ｂに取り付けられた内視鏡５０の動作が制御される。

記憶部１４２には例えば手術器具４０の種類に応じた制御プログラムが記憶されていて、取り付けられた手術器具４０の種類に応じて制御部１４１がこれらの制御プログラムを読み出すことにより、遠隔操作装置１０の操作ハンドル１１及び／又は操作ペダル部１２の動作指令が個別の手術器具４０に適合した動作をさせることができる。

画像制御部１４３は、内視鏡５０が取得した画像を表示部１３に伝送する。画像制御部１４３は、必要に応じて画像の加工修正処理を行う。

（アダプタおよび手術器具の構成）
図３〜図１１を参照して、一実施形態によるアダプタ６０および手術器具４０の構成について説明する。

図３に示すように、ロボットアーム２１は、清潔区域において使用されるため、ドレープ７０により覆われる。ここで、手術室では、手術により切開した部分および医療機器が病原菌や異物など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、清潔区域および清潔区域以外の区域である汚染区域が設定される。手術部位は、清潔区域に配置される。操作者Ｏ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、かつ、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、操作者Ｏ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。清潔区域において用いられる器具は、滅菌処理が行われる、または、滅菌処理されたドレープ７０により覆われる。

ドレープ７０は、ロボットアーム２１と、手術器具４０との間に配置される。具体的には、ドレープ７０は、アダプタ６０と、ロボットアーム２１との間に配置される。アダプタ６０は、ロボットアーム２１の取付部２１１にドレープ７０を介して取り付けられる。つまり、アダプタ６０は、ロボットアーム２１ａとの間にドレープ７０を挟み込むためのドレープアダプタである。また、アダプタ６０には、手術器具４０が取り付けられる。ロボットアーム２１は、手術器具４０のエンドエフェクタ４１を駆動させるために、アダプタ６０を介して手術器具４０に動力を伝達する。

図４に示すように、アダプタ６０は、基体６１と、複数の駆動伝達部材６２と、ガイドレール６３と、先行ガイドレール６４と、電極アレイ６５と、アーム係合部材６６と、を備えている。また、図５に示すように、アダプタ６０は、複数の凹部６７と、複数の位置決孔６８とを備えている。また、アダプタ６０は、Ｚ２方向側に配置された第１面６０ａがロボットアーム２１ａに取り付けられる。また、アダプタ６０は、Ｚ１方向側に配置された第２面６０ｂに手術器具４０が取り付けられる。

図５に示すように、手術器具４０のハウジング４３のＺ２方向側に配置された取付面４０ａがアダプタ６０に取り付けられる。また、手術器具４０は、複数の被駆動部４４と、２つの案内溝４５と、２つの可動部材４６と、先行案内溝４７と、電極アレイ４８とを備えている。

図４に示すように、ドレープ７０は、本体部７１と、取付部７２とを備えている。本体部７１は、フィルム状に形成されている。取付部７２は、樹脂成型により形成されている。取付部７２は、ロボットアーム２１ａおよびアダプタ６０が係合する部分に貫通口が設けられている。貫通口は、係合する部分ごとに対応するように設けられていてもよい。また、貫通口は、複数の係合する部分に対応するように設けられていてもよい。

ロボットアーム２１の取付部２１１には、アダプタ６０が取り付けられる。また、ロボットアーム２１は、駆動部材２１２と、係合凸部２１３と、ボス２１４とを備えている。係合凸部２１３は、係合凸部２１３ａ、２１３ｂおよび２１３ｃを含んでいる。係合凸部２１３ｂおよび２１３ｃは、それぞれ、２つずつ設けられている。

複数の係合凸部２１３の各々には、溝２１３１が設けられている。係合凸部２１３は、アダプタ６０に係合するために設けられている。つまり、ロボットアーム２１の係合凸部２１３の溝２１３１に、アダプタ６０の係合部材６６１が係合する。複数の溝２１３１は、各々Ｙ２方向に開口するように形成されている。

図５に示すように、手術器具４０の複数の被駆動部４４は、回転駆動されることにより、エンドエフェクタ４１を駆動させる。具体的には、被駆動部４４とエンドエフェクタ４１とは、シャフト４２内に通されたワイヤにより接続されている。そして、被駆動部４４が回転されることにより、ワイヤが引っ張られてエンドエフェクタ４１が駆動される。また、被駆動部４４は、ハウジング４３内において、シャフト４２とギアにより接続されている。そして、被駆動部４４が回転されることにより、シャフト４２が回転される。

たとえば、被駆動部４４は、４つ設けられている。１つの被駆動部４４の回転により、シャフト４２が回転される。また、他の３つの被駆動部４４の回転により、エンドエフェクタ４１が駆動される。４つの被駆動部４４は、Ｘ方向に２つ配列され、Ｙ方向に２つ配列されている。

案内溝４５は、Ｙ方向に沿って延びるように設けられている。また、案内溝４５は、Ｘ方向に対向するように２つ設けられている。２つの案内溝４５は、略平行に設けられている。案内溝４５は、それぞれ、アダプタ６０のガイドレール６３が挿入されてアダプタ６０への取り付けを案内する。案内溝４５は、可動部材４６がＸ方向に移動することにより、幅が変化する。つまり、可動部材４６が内側に移動することにより、案内溝４５の幅が拡張される。また、可動部材４６が外側に移動することにより、案内溝４５の幅が縮小される。可動部材４６は、案内溝４５の幅を狭める方向（外側方向）に向けて付勢されている。具体的には、可動部材４６は、バネにより付勢されている。可動部材４６は、ボタン４６１を作業者が押すことにより、案内溝４５の幅を広げる方向（内側方向）に移動する。

先行案内溝４７は、Ｙ方向に沿って延びるように設けられている。また、先行案内溝４７は、２つの案内溝４５の間に設けられている。また、先行案内溝４７は、２つの案内溝４５と略平行に延びるように形成されている。また、先行案内溝４７は、Ｘ方向における取付面４０ａの略中央に設けられている。

電極アレイ４８は、アダプタ６０の電極アレイ６５を介してロボットアーム２１に接続される。また、電極アレイ４８は、ハウジング４３内に設けられた基板に接続されている。つまり、手術器具４０をアダプタ６０を介してロボットアーム２１に取り付けることにより、手術器具４０の基板と、ロボットアーム２１とが接続される。ハウジング４３内の基板は、手術器具４０の種類や手術器具４０の使用回数を管理するためなどに用いられる。

図４〜図６に示すように、アダプタ６０は、ロボット手術システム１００のロボットアーム２１ａに手術器具４０を取り外し可能に接続するために設けられている。基体６１は、ロボットアーム２１ａに取り付けるための第１面６０ａと、手術器具４０の取付面４０ａが装着される第２面６０ｂと、を含んでいる。

駆動伝達部材６２は、基体６１に回転可能に設けられている。具体的には、駆動伝達部材６２は、Ｚ方向に延びる回転軸線を中心に回転可能に設けられている。つまり、駆動伝達部材６２は、第１面６０ａおよび第２面６０ｂに垂直な回転軸線回りに回転可能に設けられている。駆動伝達部材６２は、ロボットアーム２１ａの取付部２１１に設けられた複数の駆動部材２１２の回転を、手術器具４０に設けられた複数の被駆動部４４に伝達する。駆動伝達部材６２は、ロボットアーム２１ａの駆動部材２１２および手術器具４０の被駆動部４４に対応するように複数設けられている。また、複数の駆動伝達部材６２は、ロボットアーム２１ａの駆動部材２１２および手術器具４０の被駆動部４４に対応する位置に各々配置されている。

ガイドレール６３は、第２面６０ｂに設けられている。また、ガイドレール６３は、Ｙ方向に沿って延びるように設けられている。また、ガイドレール６３は、Ｘ方向に対向するように２つ設けられている。２つのガイドレール６３は、略平行に設けられている。また、２つのガイドレール６３は、手術器具４０の取付面４０ａに略平行に設けられた２つの案内溝４５に対応するように設けられている。第２面６０ｂのガイドレール６３は、それぞれ、取付面４０ａの案内溝４５を対応させてスライドさせることにより、複数の駆動伝達部材６２の各々と、取付面４０ａに設けられた複数の被駆動部４４の各々とが対応するように案内するように構成されている。

先行ガイドレール６４は、第２面６０ｂに設けられている。また、先行ガイドレール６４は、Ｙ方向に沿って延びるように設けられている。また、先行ガイドレール６４は、２つのガイドレール６３の間に設けられている。また、先行ガイドレール６４は、２つのガイドレール６３と略平行に延びるように形成されている。また、先行ガイドレール６４は、Ｘ方向における第２面６０ｂの略中央に設けられている。また、先行ガイドレール６４は、取付面４０ａに設けられた先行案内溝４７に対応して設けられている。つまり、先行ガイドレール６４は、２つのガイドレール６３よりも先行して手術器具４０を案内する。

電極アレイ６５は、手術器具４０の電極アレイ４８とロボットアーム２１とに接続される。

アーム係合部材６６は、ロボットアーム２１の係合凸部２１３に係合する。具体的には、アーム係合部材６６は、第１面６０ａに設けられた凹部６７にＺ方向に挿入された係合凸部２１３と係合する。また、アーム係合部材６６は、図７および図８に示すように、係合部材６６１と、操作部材６６２と、屈曲部６６３と、幅細部６６４および６６５と、把持部６６６と、を含んでいる。また、アーム係合部材６６は、第１付勢部材６６７によりＹ１方向に付勢されている。係合部材６６１は、係合部分６６１ａ、６６１ｂおよび６６１ｃを含んでいる。係合部分６６１ｂおよび６６１ｃは、それぞれ、２つ設けられている。

アーム係合部材６６の係合部材６６１は、Ｙ方向に移動可能である。係合部材６６１は、Ｙ１方向に移動されることにより、係合凸部２１３と係合する。一方、アーム係合部材６６は、Ｙ２方向に移動されることにより、係合凸部２１３との係合が解除される。本実施形態では、係合部材６６１は、第１面６０ａとロボットアーム２１ａの取付部２１１とが対向する方向（Ｚ方向）と交差する方向（Ｙ方向）から進入した進入位置（図１１参照）と複数の凹部６７から退避した退避位置（図１０参照）との間を移動可能である。また、第１付勢部材６６７は、係合部材６６１を退避位置から進入位置に向かう方向（Ｙ１方向）に付勢する。また、操作部材６６２は、基体６１の第２面６０ｂに設けられ、第１付勢部材６６７の付勢に抗して係合部材６６１を退避位置に移動させるために設けられている。操作部材６６２は、作業者によりＹ２方向に押圧されて操作される。

これにより、第１面６０ａとロボットアーム２１ａの取付部２１１とが対向する方向と交差する方向（アダプタ６０とロボットアーム２１ａとの係合方向（Ｚ方向）とは異なる第１面６０ａに沿った方向（Ｙ方向））に係合部材６６１を移動させることにより、係合状態と解除状態とを切り替えることができるので、第１付勢部材６６７による係合部材６６１への付勢力を大きくしなくても、ロボットアーム２１ａに対してアダプタ６０を安定して固定することができる。また、第１付勢部材６６７による係合部材６６１への付勢力を大きくする必要がないので、作業者が大きな力を加えなくても操作部材６６２を操作することができる。これにより、ロボットアーム２１ａに対してアダプタ６０を容易に着脱することができる。これらの結果、ロボット手術システム１００のロボットアーム２１ａに手術器具４０を取り外し可能に接続するためのアダプタ６０において、ロボットアーム２１ａに対してアダプタ６０を容易に着脱することができ、かつ、ロボットアーム２１ａに安定してアダプタ６０を固定することができる。

また、アーム係合部材６６は、ロボットアーム２１の取付部２１１に、アダプタ６０の第１面６０ａが取り付けられ、第２面６０ｂに手術器具４０が取り付けられた場合、操作部材６６２による係合部材６６１の移動が規制される。これにより、手術器具４０が取り付けられている場合に、ロボットアーム２１ａとアダプタ６０との係合が解除されるのを抑制することができるので、アダプタ６０とともに手術器具４０がロボットアーム２１ａから外れるのを抑制することができる。

具体的には、操作部材６６２は、第２面６０ｂから手術器具４０側に突出するように設けられている。また、操作部材６６２は、第２面６０ｂに手術器具４０が取り付けられた場合、手術器具４０に当接して移動が規制されるように構成されている。つまり、手術器具４０をＹ方向にスライド移動させてアダプタ６０に対して取り付けると、手術器具４０のハウジング４３のＹ１方向側の端部が操作部材６６２に当接する。手術器具４０は、アダプタ６０に固定されると、Ｙ方向に移動できなくなるので、操作部材６６２もＹ方向への移動が規制される。これにより、手術器具４０が取り付けられている場合に、手術器具４０により操作部材６６２の移動を規制することができるので、操作部材６６２の移動を規制するための部材を別途設ける必要がない。

また、係合部材６６１は、ロボットアーム２１ａの複数の係合凸部２１３の各々に設けられた溝２１３１に係合するように構成されている。これにより、ロボットアーム２１ａの取付部２１１から突出した複数の係合凸部２１３を、アダプタ６０の複数の凹部６７に挿入させた状態で、係合凸部２１３の溝２１３１と係合部材６６１とを係合させることができるので、ロボットアーム２１ａに対してアダプタ６０をより安定して固定することができる。

具体的には、ロボットアーム２１ａの取付部２１１のＹ方向におけるＹ１方向側端部近傍に設けられた係合凸部２１３ａは、アーム係合部材６６のＹ方向におけるＹ１方向側端部近傍に設けられた係合部分６６１ａと係合する。ロボットアーム２１ａの取付部２１１のＹ方向における中央近傍に設けられた２つの係合凸部２１３ｂは、アーム係合部材６６のＹ方向における中央近傍に設けられた２つの係合部分６６１ｂと各々係合する。ロボットアーム２１ａの取付部２１１のＹ方向におけるＹ２方向側端部近傍に設けられた２つの係合凸部２１３ｃは、アーム係合部材６６のＹ方向におけるＹ２方向側端部近傍に設けられた２つの係合部分６６１ｃと各々係合する。

また、係合部材６６１は、ロボットアーム２１ａの複数の係合凸部２１３に係合する複数の係合部分６６１ａ〜６６１ｃが一体的に設けられている。これにより、複数の係合凸部２１３に係合する複数の係合部分６６１ａ〜６６１ｃを別体で設ける場合に比べて、部品点数が増加するのを抑制することができる。

また、操作部材６６２は、複数の係合部分６６１ａ〜６６１ｃを一体的に移動させる。これにより、共通の操作部材６６２への操作により複数の係合部分６６１ａ〜６６１ｃの係合状態および解除状態を一括して切り替えることができるので、ロボットアーム２１ａに対するアダプタ６０の着脱作業をより容易に行うことができる。

つまり、アーム係合部材６６は、図７および図８に示すように、係合部材６６１と、操作部材６６２と、屈曲部６６３と、幅細部６６４および６６５と、把持部６６６とが一体的に形成されている。アーム係合部材６６は、たとえば、樹脂材料により形成されている。これにより、操作部材６６２または把持部６６６の移動により、複数の係合部分６６１ａ〜６６１ｃが一体的に移動される。

係合部材６６１は、係合部分６６１ａ〜６６１ｃが進入位置から退避位置に向かう方向に撓むように形成されている。これにより、係合部材６６１の寸法精度を撓みにより吸収することができるので、ガタつきを抑制しながら係合部分６６１ａ〜６６１ｃを係合させることができる。

具体的には、屈曲部６６３は、係合部分６６１ａのＹ２方向側に接続されている。屈曲部６６３は、撓みやすいようにＺ方向に屈曲して形成されている。また、屈曲部６６３は、Ｚ方向に２往復するように屈曲している。これにより、係合部分６６１ａがＹ方向に撓みやすい。屈曲部６６３は、係合部分６６１ａの撓み部である。

また、幅細部６６４は、係合部分６６１ｂのＸ方向内側に接続されている。幅細部６６４は、延びる方向と交差する方向の幅が小さくなるように形成されている。これにより、係合部分６６１ｂがＹ方向に撓みやすい。幅細部６６４は、係合部分６６１ｂの撓み部である。また、幅細部６６４は、電極アレイ６５を避けるように形成されている。

また、幅細部６６５は、係合部分６６１ｃのＸ方向内側に接続されている。幅細部６６５は、延びる方向と交差する方向の幅が小さくなるように形成されている。これにより、係合部分６６１ｃがＹ方向に撓みやすい。幅細部６６５は、係合部分６６１ｃの撓み部である。また、幅細部６６５は、電極アレイ６５を避けるように形成されている。

上記のように、屈曲部６６３、幅細部６６４および６６５により係合部材６６１を容易に撓ませることができる。

把持部６６６は、アーム係合部材６６のＹ２方向側の端部に設けられている。把持部６６６は、作業者がＹ２方向に引くことにより、係合部分６６１ａ〜６６１ｃをＹ２方向に移動させて、係合状態を解除するために設けられている。また、把持部６６６は、電極アレイ６５を避けるように形成されている。

第１付勢部材６６７は、Ｚ方向に見て、アダプタ６０の略中央に配置されている。第１付勢部材６６７は、係合部材６６１をＹ１方向に付勢する。第１付勢部材６６７は、たとえば、バネにより構成されている。

図５に示すように、凹部６７は、基体６１の第１面６０ａに複数設けられている。つまり、アダプタ６０は、複数個所の係合により、ロボットアーム２１ａに固定される。凹部６７は、４つ以上設けられている。これにより、４以上の係合位置において、ロボットアーム２１ａに対してアダプタ６０を係合させることができるので、ロボットアーム２１ａに対してアダプタ６０をより安定して固定することができる。たとえば、凹部６７は、５つ設けられている。

また、複数の凹部６７は、第１面６０ａの外周側に略等間隔に配置されている。これにより、ロボットアーム２１ａに対するアダプタ６０の係合位置を、アダプタ６０の第１面６０ａにおいてバランスよく配置することができるので、ロボットアーム２１ａに対してアダプタ６０をより安定して固定することができる。

位置決孔６８は、第１面６０ａに設けられている。位置決孔６８は、ロボットアーム２１のボス２１４が嵌り込む。位置決孔６８は、複数設けられている。位置決孔６８は、第１面６０ａのＹ１方向側の端部近傍に設けられている。

図９に示すように、駆動伝達部材６２は、第１部材６２１と、第２付勢部材６２３を介して第１部材６２１に対して移動可能に設けられた第２部材６２２と、を含む。第１部材６２１は、第２部材６２２が嵌り込む凹部６２１ａと、第２部材６２２に係合する係合部６２１ｂとを有している。第２部材６２２は、第２付勢部材６２３が収容される凹部６２２ａと、第１部材６２１に係合する係合部６２２ｂとを有している。第１部材６２１と、第２部材６２２とは、第２付勢部材６２３を間に挟んだ状態でＺ方向に篏合している。第１部材６２１は、第２面６０ｂ側（Ｚ１方向側）に配置されている。第２部材６２２は、第１面６０ａ側（Ｚ２方向側）に配置されている。第２付勢部材６２３は、第１部材６２１を第２部材６２２に対してＺ１方向側に付勢している。第２付勢部材６２３は、たとえば、バネにより構成されている。

第２部材６２２は、Ｚ方向において、第１面６０ａと面一に配置されている。また、第２部材６２２は、Ｚ方向において、基体６１に対して移動されないように配置されている。第１部材６２１は、Ｚ方向において、基体６１に対して移動可能に配置されている。これにより、手術器具４０をアダプタ６０に取り付ける場合に、手術器具４０の移動の妨げにならないように第１部材６２１を回転軸線の延びる方向（Ｚ方向）にくぼむように移動させることができる。

また、第１部材６２１は、第２部材６２２がＺ方向の回転軸線を中心に回転することに伴って、回転されるように構成されている。具体的には、第１部材６２１の内周部に設けられた係合部６２１ｂと、第２部材６２２の外周部に設けられた係合部６２２ｂとが、係合するように構成されている。第１部材６２１の係合部６２１ｂは、凹部６２１ａから内側に突出するように形成されている。第２部材６２２の係合部６２２ｂは、第２部材６２２の外周部から内側に凹むように形成されている。第１部材６２１の係合部６２１ｂと、第２部材６２２の係合部６２２ｂとは、第１部材６２１が第２部材６２２に対してＺ方向に移動したとしても、互いに係合するように構成されている。つまり、第２部材６２２に対する第１部材６２１のＺ方向における位置に関わらず、第１部材６２１は、第２部材６２２とともに回転されるように構成されている。これにより、第２部材６２２がロボットアーム２１の駆動部材２１２の回転により回転されると、第１部材６２１も回転される。その結果、第１部材６２１に係合する手術器具４０の被駆動部４４に、ロボットアーム２１の駆動部材２１２の回転が伝達される。

図１０および図１１に示すように、係合部材６６１は、係合部分６６１ａ〜６６１ｃが先端側に向かって厚みが徐々に小さくなるように形成されている。これにより、係合部分６６１ａ〜６６１ｃの先端に傾斜面を形成することができるので、係合部材６６１の寸法精度を高めなくても、係合部分６６１ａ〜６６１ｃの傾斜面を係合位置に入り込ませることにより、ガタつきを抑制しながら係合部分６６１ａ〜６６１ｃを係合させることができる。

（ロボットアームへの手術器具の取り付け）
図１２〜図１４を参照して、一実施形態によるロボットアーム２１ａへの手術器具４０の取り付けについて説明する。

図１２に示すように、ロボットアーム２１ａをドレープ７０で覆った状態で、ロボットアーム２１ａにアダプタ６０を取り付ける。アダプタ６０は、ロボットアーム２１ａに対してＺ方向に移動させて、ロボットアーム２１ａに取り付けられる。つまり、アダプタ６０は、ロボットアーム２１ａの取付部２１１に、第１面６０ａおよび第２面６０ｂに垂直な方向（Ｚ方向）に移動して取り付けられる。これにより、ロボットアーム２１ａに対してアダプタ６０をＹ方向にスライド移動させて取り付ける場合と異なり、アダプタ６０とロボットアーム２１ａとの間に挟み込まれたドレープ７０を引きずってドレープ７０の位置がずれてしまうのを抑制することができる。

図１３および図１４に示すように、ロボットアーム２１ａに取り付けられたアダプタ６０に対して手術器具４０を取り付ける。手術器具４０は、アダプタ６０の先行ガイドレール６４および２つのガイドレール６３に沿ってＹ方向に移動させて、アダプタ６０に取り付けられる。これにより、手術器具４０がアダプタ６０を介してロボットアーム２１ａに取り付けられる。

手術器具４０をロボットアーム２１ａから取り外す場合は、手術器具４０の可動部材４６のボタン４６１を押しながら、手術器具４０をＹ２方向にスライド移動させることにより、手術器具４０がアダプタ６０から外される。

また、アダプタ６０をロボットアーム２１ａから取り外す場合は、手術器具４０がアダプタ６０から取り外された状態において、操作部材６６２をＹ２方向に押すことにより、アダプタ６０とロボットアーム２１ａとの係合が解除される。この状態で、アダプタ６０をＺ１方向に移動させることにより、ロボットアーム２１ａからアダプタ６０が取り外される。

（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。本発明の範囲は、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、上記実施形態では、アダプタとロボットアームの取付部とを係合部材により５箇所で係合させる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アダプタとロボットアームの取付部とを係合部材により５箇所以外の複数個所で係合させてもよい。

また、上記実施形態では、平面視においてアダプタが略円形状を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アダプタの平面視における形状は略円形状でなくてもよい。たとえば、アダプタは、平面視において矩形形状を有していてもよい。

また、上記実施形態では、アダプタに手術器具が取り付けられている場合に、操作部材の移動を手術器具の当接により規制する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アダプタに手術器具が取り付けられている場合に、操作部材の移動を手術器具以外により規制してもよい。

また、上記実施形態では、アダプタに４つの駆動伝達部材が設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アダプタに４つ以外の複数の駆動伝達部材が設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、アダプタの第２面に沿って手術器具をスライド移動させることにより、着脱する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アダプタの第２面に沿った方向以外の方向に手術器具を移動させることにより、着脱させてもよい。たとえば、アダプタに対して手術器具を第２面と垂直な方向に移動させることにより、着脱させてもよい。

また、上記実施形態では、アダプタとドレープとが別体に設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アダプタとドレープとが一体的に設けられている構成でもよい。

２１ａ：ロボットアーム、４０：手術器具、４０ａ：取付面、４４：被駆動部、６０：アダプタ、６０ａ：第１面、６０ｂ：第２面、６１：基体、６２：駆動伝達部材、６７：凹部、７０：ドレープ、１００：ロボット手術システム、２１１：取付部、２１２：駆動部材、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ：係合凸部、６２１：第１部材、６２２：第２部材、６２３：第２付勢部材、６６１：係合部材、６６１ａ、６６１ｂ、６６１ｃ：係合部分、６６２：操作部材、６６３：屈曲部（撓み部）、６６４、６６５：幅細部（撓み部）、６６７：第１付勢部材、２１３１：溝

Claims (17)

1. ロボット手術システムのロボットアームに手術器具を取り外し可能に接続するためのアダプタであって、
   前記ロボットアームの取付部に取り付けるための第１面と、前記手術器具の取付面が装着される第２面と、を含む基体と、
   前記ロボットアームの前記取付部に設けられた複数の駆動部材の回転を前記手術器具に設けられた複数の被駆動部に伝達するために、前記基体に回転可能に設けられた複数の駆動伝達部材と、
   前記基体の前記第１面に設けられた複数の凹部と、
   前記複数の凹部内に、前記第１面と前記ロボットアームの前記取付部とが対向する方向と交差する方向から進入した進入位置と前記複数の凹部から退避した退避位置との間を移動可能に構成された係合部材と、
   前記係合部材を前記退避位置から前記進入位置に向かう方向に付勢する第１付勢部材と、
   前記第１付勢部材の付勢に抗して前記係合部材を前記退避位置に移動させるための操作部材と、を備える、アダプタ。
2. 前記ロボットアームの前記取付部に前記第１面が取り付けられ、前記第２面に前記手術器具が取り付けられた場合、前記操作部材による前記係合部材の移動が規制されるように構成されている、請求項１に記載のアダプタ。
3. 前記操作部材は、前記第２面から前記手術器具側に突出するように設けられ、前記第２面に前記手術器具が取り付けられた場合、前記手術器具に当接して移動が規制されるように構成されている、請求項２に記載のアダプタ。
4. 前記ロボットアームの前記取付部には、前記複数の凹部に対応する複数の係合凸部が設けられており、
   前記係合部材は、前記複数の係合凸部の各々に設けられた溝に係合するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアダプタ。
5. 前記係合部材は、前記複数の係合凸部に係合する複数の係合部分が一体的に設けられている、請求項４に記載のアダプタ。
6. 前記操作部材は、前記複数の係合部分を一体的に移動させるように構成されている、請求項５に記載のアダプタ。
7. 前記駆動伝達部材は、前記第１面および前記第２面に垂直な回転軸線回りに回転可能に設けられており、第１部材と、第２付勢部材を介して前記第１部材に対して移動可能に設けられた第２部材と、を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のアダプタ。
8. 前記複数の凹部は、前記第１面の外周側に略等間隔に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のアダプタ。
9. 前記凹部は、４以上設けられている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のアダプタ。
10. 前記係合部材は、係合部分が先端側に向かって厚みが徐々に小さくなるように形成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載のアダプタ。
11. 前記係合部材は、係合部分が前記進入位置から前記退避位置に向かう方向に撓むように形成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアダプタ。
12. 前記係合部材は、屈曲部および幅細部の少なくとも一方を有する、撓み部を含んでいる、請求項１１に記載のアダプタ。
13. 前記ロボットアームの前記取付部に、前記第１面および前記第２面に垂直な方向に移動して取り付けられる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のアダプタ。
14. 前記ロボットアームの前記取付部にドレープを介して取り付けられる、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のアダプタ。
15. ロボット手術システムのロボットアームにアダプタを介して手術器具を取り外し可能に接続する方法であって、
    前記アダプタは、
    前記ロボットアームの取付部に取り付けるための第１面と、前記手術器具の取付面が装着される第２面と、を含む基体と、
    前記基体の前記第１面に設けられた複数の凹部と、
    前記基体の内部に配置され、前記複数の凹部内に進入した進入位置と前記複数の凹部から退避した退避位置との間を移動可能に構成された係合部材と、
    前記係合部材を前記退避位置から前記進入位置に向かう方向に付勢する第１付勢部材と、
    前記第１付勢部材の付勢に抗して前記係合部材を前記退避位置に移動させるための操作部材と、を備えており、
    前記方法は、
    前記操作部材によって前記係合部材を前記退避位置に移動させる工程と、
    前記係合部材が前記退避位置に移動した前記アダプタの前記第１面を前記ロボットアームの前記取付部に取り付ける工程と、
    前記第１付勢部材によって前記係合部材を前記進入位置に移動させる工程と、
    前記アダプタの前記第２面に前記手術器具の前記取付面を装着する工程と、を含む、接続方法。
16. 前記アダプタは、前記基体に回転可能に設けられた複数の駆動伝達部材を備えており、前記手術器具は、複数の被駆動部を備えており、
    前記アダプタの前記第２面に前記手術器具の前記取付面を装着することにより、前記複数の駆動伝達部材の各々は、前記ロボットアームの前記取付部に設けられた複数の駆動部材の各々の回転を、前記手術器具の前記複数の被駆動部の各々に伝達するように構成されている、請求項１５に記載の接続方法。
17. 前記アダプタは、前記第２面にガイドレールを備えており、前記手術器具は、前記取付面に前記ガイドレールを受け入れる案内溝を備える、請求項１５または１６に記載の接続方法。

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