JPH08224246A

JPH08224246A - 医療用マニピュレータ

Info

Publication number: JPH08224246A
Application number: JP7033884A
Authority: JP
Inventors: Akio Uchiyama; 昭夫内山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は術者が違和感を感じずに術者
が、術部とマニピュレータの間の力の情報を得られるよ
うにし、マスタースレーブ方式の手術用マニピュレータ
の操作性を向上させることにある。【構成】本発明は、術者が操作するマスタ操作手段２
と、医療器械４を保持し前記マスタ操作手段の操作に追
従した動きを行うスレーブマニピュレータ１とを有する
医療用マニピュレータにおいて、前記医療器械４及びス
レーブマニピュレータ２の少なくとも一方に作用する力
量を検出する少なくとも１つの力量検出手段２７と、前
記力量検出手段２７により検出された力量に基づく力量
を発生しこの力量を前記マスタ操作手段２に付与する少
なくとも１つのアクチュエータ手段４７とを備える。こ
れによれば、術者があたかも直接に医療器械１を扱って
いるような操作感を術者に与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡下外科手術にお
いて体腔内の観察や処置のための内視鏡等の手術に供す
る器械を操作する医療用マニピュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】腹壁等の体壁に挿入孔を開け、この挿入
孔を通じて内視鏡や処置具などの医療器械を体腔内へ経
皮的に挿入し、マニピュレータによりそれらの医療器械
を操作しながら内視鏡下での処置を行う経皮的内視鏡下
外科手術が知られている。こうした術式は大きな切開を
要しない低侵襲なものとして胆のう摘出手術や肺の一部
を摘出して除去するなどの手術の場合に適する。この種
の内視鏡下外科手術では一般的に体壁に第１の挿入孔を
開け、これを通じて内視鏡を体腔内に挿入して体腔内を
観察する。また、第２、第３の挿入孔を体壁に開け、こ
れらを通じて鉗子等の医療器械を体腔内に挿入し、術者
が手術を行う。このように内視鏡下手術では一般の開腹
手術では必要ない内視鏡を保持する術者が手術を行う術
者の他に必要である。そこで、内視鏡を保持するスコー
プホルダーが提案されている。

【０００３】また、内視鏡下外科手術では、鉗子等の医
療器械が体壁に設けられた挿入孔の位置により内視鏡や
鉗子等の手術に供する器械はその姿勢が拘束されるた
め、術者の処置中の態勢が不自然になることが多い。そ
こで、手術中の術者の姿勢に無理がないように、特開平
６−３０８９６号公報や、特願平６−２６０２８５号の
未公開出願ではマスターマニピュレータを術者が操作す
ることにより、マスターマニピュレータの動きに追従し
て動き、かつ術野にアクセス可能なスレーブマニピュレ
ータをコントロールして前記医療器械を遠隔的に操作し
て手術を行うマスタースレーブ方式の手術用マニピュレ
ータが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のマスタースレーブ方式の手術用マニピュレータでは手
術用器械を術者が直接的に操作するものではなく、スレ
ーブマニピュレータに医療器械を保持し、マスターマニ
ピュレータによる遠隔的な制御によって制御されるた
め、医療器械と生体部位との接触状態は内視鏡の画像を
みて判断するしかなく、過大な力が生体にかからないよ
うに慎重な操作を行わなければならないから、この点に
おいて、術者の作業性を著しく損なうものである。

【０００５】また、一般の開腹手術では患部を手で触る
ことにより微小な腫瘍などの有無を確認する、『触診』
が行なわれているが、マスタースレーブ方式の手術用マ
ニピュレータでは患部と医療器械との接触力量が術者自
身が感じることができないので、『触診』は不可能なも
のであるとされている。特開平６−３０８９６号公報で
は振動によりスレーブマニピュレータに取り付けられた
医療器械に加わる力を振動で術者にフィードバックする
ことが提案されている。しかし、この振動による力覚の
フィードバックでは医療器械が受けている力覚を振動に
変換して術者に伝えるため、術者は自然な感覚で作業を
することが出来ない。

【０００６】本発明は前記課題に着目して行われたもの
で、その目的とするところは術者が違和感を感じずに術
者が、術部とマニピュレータの間の力の情報を得られる
ようにし、マスタースレーブ方式の手術用マニピュレー
タの操作性を向上させることにある。

【０００７】

【課題を解決する手段および作用】本発明は、術者が操
作するマスタ操作手段と、医療器械を保持し前記マスタ
操作手段の操作に追従した動きを行うスレーブマニピュ
レータとを有する医療用マニピュレータにおいて、前記
医療器械及びスレーブマニピュレータの少なくとも一方
に作用する力量を検出する少なくとも１つの力量検出手
段と、前記力量検出手段により検出された力量に基づく
力量を発生しこの力量を前記マスタ操作手段に付与する
少なくとも１つのアクチュエータ手段とを備える。これ
によれば、術者があたかも直接に医療器械を扱っている
ような操作感を術者に与える。

【０００８】

【実施例】

＜第１の実施例＞図１ないし図６を参照して、本発明の
第１の実施例を説明する。（構成）図１は経皮的内視鏡下外科手術に用いる医療用
マニピュレータシステムの全体的な構成を概略的に示し
ている。この医療用マニピュレータシステムはスレーブ
マニピュレータ１と、マスタ操作手段としてのマスター
マニピュレータ２と、前記マスターマニピュレータ２の
操作情報により前記スレーブマニピュレータ１の動作を
制御する制御装置３とを備えている。

【０００９】前記スレーブマニピュレータ１は直接的に
手術に供するための医療器械４と、これを支持する多自
由度の多関節構造を持ち、各関節には図示しないモータ
ーと位置検出装置を設けてなる移動用マニピュレータ
（ロボット）５を備える。そして、医療器械４は移動用
マニピュレータ５のアーム先端に対して着脱自在に搭載
される。ここでの医療器械４は図３で示すように、立体
観察式の処置用内視鏡６とその左右に配置される一対の
組織操作処置装置（手段）としての一対の把持鉗子７
ａ，７ｂとを備える。この内視鏡６における挿入部８と
一対の把持鉗子７ａ，７ｂは共通の保護用シース９内に
挿通されて同じ向きで配置されることにより一体的な器
械ユニットとして構成されている。すなわち、一対の把
持鉗子７ａ，７ｂはそのアーム部１０を前記内視鏡６の
挿入部８に沿わせるとともにその挿入部８の左右位置に
それぞれ隣接して並ぶように配置されている。そして、
図１で示すように、医療器械４のシース９は患者の体壁
ａに形成した挿通孔ｂを通じて体腔ｃの内部に挿入され
るとともに、前記医療器械４においての内視鏡６と把持
鉗子７ａ，７ｂの先端部分は、略同じ向きで体腔ｃ内へ
突き出すようにセットされる。

【００１０】ところで、前記シース９の先端から突き出
す内視鏡６の挿入部８の先端側途中部分には自由度が２
の湾曲部１１を設けてなり、この湾曲部１１は上下湾曲
機構１１ａと左右湾曲機構１１ｂを備え、それによって
上下方向Ｂ１と左右方向Ｂ２の２方向に湾曲可能であ
る。これにより内視鏡６の先端部１２の向きを上下左右
に変向することができるるようになっている。

【００１１】前記内視鏡６はその先端部１２に左右一対
の照明窓１３と左右一対の観察窓１４を設けてなり、こ
の照明窓１３から体腔ｃ内の視野に照明光を照射し、視
野内を左右一対の観察窓１４を通じて観察する。各観察
窓１４の内側にはＣＣＤ等の固体撮像素子を備えてなる
撮像ユニットがそれぞれ設置されており、各観察窓１４
を通じて得られるそれぞれの視野を撮像する。この撮像
ユニットで撮像された信号はビデオ画像生成装置を介し
て後述するビデオ画像生成装置に伝送され、そのＨＭＤ
において内視鏡視野像が表示される。内視鏡６は図示さ
れない光源装置にも接続されている。

【００１２】また、図２（ａ）および図３で示すよう
に、各把持鉗子７ａ，７ｂにおいて、シース９から突き
出すアーム部１０の途中でその長手方向の２箇所には湾
曲部１５，１６が設けられている。基端側の第１の湾曲
部１５はＣ１方向に湾曲し、先端側の第２の湾曲部１６
はＣ２方向への湾曲が行われる。第１の湾曲部１５が湾
曲するＣ１方向と第２の湾曲部１６が湾曲するＣ２方向
とは通常、同一の面内で互いに異なる向きに湾曲するよ
うになっている。シース９から突き出す各アーム部１０
はその基端側に設けた回転部１７によって自軸まわりの
Ｃ３方向の回転も可能なものである。また、把持鉗子７
ａ，７ｂのアーム部１０の先端には組織操作装置（手
段）として処置作業を行うための一対の把持部材２５を
回動可能に設けてなるグリッパ（処置手段）２６が設け
られている。

【００１３】各グリッパ２６における把持部材２５には
力量検出手段（力覚センサ）として例えば歪みゲージ２
７がそれぞれ貼られて取り付けられている。歪みゲージ
２７はグリッパ２６による把持力に応じた信号が検出す
る。歪みゲージ２７の出力は制御装置３に内蔵された歪
み測定装置に接続されており、グリッパ２６に加わる力
量を検出する。

【００１４】前記医療器械４の後端には駆動部１９が設
けられており、この駆動部１９にはエンコーダ（角度検
出装置）付き電磁モータ（図示しない）を備える。この
電磁モータの駆動力を例えばワイヤー（図示しない）等
によって、前記内視鏡６の湾曲部１１の湾曲駆動と、組
織操作装置としての把持鉗子７ａ，７ｂの湾曲部１５，
１６の湾曲駆動、さらにはそのアーム部１０の回転駆動
や、グリッパ１８の開閉駆動を行う。

【００１５】一方、前記移動用マニピュレータ５はベッ
ドサイドに設置される支持機構として用いられるもので
あり、次に述べる如く、また、図１で示すように、直動
および回転の自由度を有する複数の軸を備えた多関節ア
ーム構造で構成されている。これは、基部２０、水平旋
回方向Ａ１と垂直移動方向Ａ２に動作する第１の動作軸
２１、この第１の動作軸２１に対して水平方向Ａ３に移
動しかつ自軸周りの旋回方向Ａ４に回転可能な第２の動
作軸２２とを備え、さらに第２の動作軸２２の先端には
その軸方向に直交した旋回方向Ａ５とその旋回方向Ａ５
の軸に直交する軸まわりの旋回方向Ａ６に回転可能な器
械装着部材２３が取り付けられている。また、各動作部
には駆動用モータと動き検出する位置検出装置が組み込
まれている。すなわち、各方向に駆動する電磁モータ等
のアクチュエータ（図示せず）とその回転角を検出する
アブソリュート型エンコーダ（図示せず）および減速機
（図示せず）がそれぞれ設けられている。

【００１６】前記器械装着部材２３に対して前記手術用
器械４のシース９を挿通し、その状態で手術用器械４を
支持するようになっている。内視鏡６と一対の把持鉗子
７ａ，７ｂからなる手術用器械４のユニットは移動用マ
ニピュレータ５の先端に設けられた器械装着部材２３に
対して着脱可能に取り付けられている。

【００１７】一方、操作手段としてのマスターマニピュ
レータ２は多関節構造をしており、各回転軸には角度検
出装置（位置検出手段）が取り付けられている。角度検
出装置はエンコーダであってもかまわないし、ポテンシ
ョメータであってもよい。そして、マスターマニピュレ
ータ２は移動用マスターアーム３１と、これの先端に設
けられたＨＭＤ用アーム３２及び一対の処置手段操作用
アーム３３ａ，３３ｂとによって構成される操作ユニッ
ト３０とを備えている。ここで、移動用マスターアーム
３１は操作ユニット３０を移動自在に保持する支持装置
であり、操作ユニット３０を着脱自在に取り付けてい
る。

【００１８】移動用マスターアーム３１は複数の回転軸
部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを有したリンク機構
から構成されている。つまり、これは手術室の床上に設
置される基台３４と、これの軸まわりのＤ１方向に回転
する回転機構３６と、この回転機構３６の先端に設けら
れＤ２方向に揺動するように連結された第１のリンク機
構３８と、この第１のリンク機構３８の先端に設けられ
Ｄ３方向に揺動するように連結された第２のリンク機構
３９と、この第２のリンク機構３９の先端に設けられＤ
４方向に回転する回転部４０ａを備えた部材４０とによ
って構成されている。なお、基台３４の下部にはロック
／フリーの切り換え可能なキャスター２９が設けられて
いる。前記回転機構３６には第１のリンク機構３８と第
２のリンク機構３９の回転の規制とその回転角度の検出
を行う手段が組み込まれている。この位置検出手段によ
る検出データによって移動用マスターアーム３１の先端
の位置と向きとが検出可能になっている。

【００１９】次に、この移動用マスターアーム３１の先
端に設けられるＨＭＤ用アーム３２と一対の処置手段操
作用アーム３３ａ，３３ｂについて、図１および図２
（ｂ）を参照して説明する。まず、ＨＭＤ用アーム３２
は複数の回転関節６１，６２を持つアーム６３と、この
アーム６３の先端に固定された表示手段としてのＨＭＤ
（ヘッドマウントディスプレイ）６４によって構成され
ている。このアーム６３の各回転関節６１，６２の回転
方向Ｅ１，Ｅ２は互いに直交する向きにあり、それぞれ
には図示しない位置検出手段としてのエンコーダが設け
られ、これによって前記ＨＭＤ６４の各回転方向Ｅ１，
Ｅ２の回転量をそれぞれ検出することが可能になってい
る。

【００２０】一方、処置手段操作用アーム３３ａ，３３
ｂは３つの回転関節７１，７２，７３を持つアームとこ
のアームの先端に設けられた開閉可能な操作用グリッパ
７５によって構成されている。各回転関節７１，７２，
７３によってそれぞれＦ３，Ｆ１，Ｆ２の３つの方向へ
の動きが可能になっている。また、３つの回転関節７
１，７２，７３と操作用グリッパ７５にはそれぞれ図示
しない位置検出手段としてのエンコーダが設けられ、こ
れによって各回転関節７１，７２，７３の回転角度やグ
リッパ７５の開き角度がそれぞれ検出可能になってい
る。なお、左右の処置手段操作用アーム３３ａ，３３ｂ
は左右対称の構造をとり、これら両者の構成は同様なも
のである。

【００２１】前記操作用グリッパ７５は図４で示すよう
に一対の指掛けリング４１と把持部材４２を備え、この
一対の指掛けリング４１は把持部材４２の上端に支軸４
３を介して開閉するように枢着されている。一対の指掛
けリング４１の開閉量は前記把持部材４２の内部に組み
込まれた位置（角度）検出手段としてのエンコーダやポ
テンショメータ等の位置センサによって検出され、この
検出信号は制御装置３に送られるようになっている。

【００２２】また、各指掛けリング４１はそれぞれパン
タグラフを構成するリンク部材４４を介して同じシリン
ダ連結バー４５に連結されている。シリンダ連結バー４
５は処置手段操作用アーム３３ａ，３３ｂにおける中空
アーム部材４６内に収納された空気圧シリンダ４７に接
続されている。空気圧シリンダ４７は制御装置３に接続
された電気量と空気量とが比例する図示しない弁を通
し、図示していないエアコンプレッサに接続されてお
り、これは制御装置３により制御されるようになってい
る。そして、前記力量検出手段により検出された力量に
基づく力量を発生し、この力量を前記マスタ操作手段に
付与するアクチュエータを構成している。なお、前記空
気圧シリンダ４７の代わりに、リニヤモーターやボール
ネジと回転駆動用モータを組み合わせて得られる直動式
の駆動器（駆動手段）を用いてアクチュエータを構成し
てもかまわないものである。そして、マスタースレーブ
動作がなされているとき、処置用グリッパ２６が患部ｄ
の操作対象物を把持したとすると、歪みゲージ２７がそ
のグリッパ２６に加わっている力量を検出し、この検出
された信号を第３の制御装置１０３において計算し、こ
の結果、得られた制御信号を空気圧シリンダ４７を制御
する電空比例式の弁に伝達し、その空気圧シリンダ４７
より発生させる力量を制御する。この制御により術者７
８の指先に操作用グリッパ７５の指掛けリング４１に、
前記処置用グリッパ２６に加わっている力量に相応した
力が伝達され、これにより、術者７８はあたかも直接医
療器械４を扱っているような操作感を受けるようにな
る。この制御状態を力覚フィードバック制御状態と呼ぶ
こととする。

【００２３】力覚フィードバック制御状態の制御ブロッ
ク線図を図６に示す。ただし、簡単のため、処置作用グ
リッパ２５と操作用グリッパ７５との制御系についての
み記す。また、これ以外の制御系は一般のマスタースレ
ーブ方式のロボットの制御と同じである。

【００２４】この実施例では他のグリッパ７５も同様に
構成されており、また、少なくとも一方のグリッパ７５
における把持部材４２にはモード選択手段として、マス
タースレーブの動作の開始と終了を指示するためのスイ
ッチ４８と、スレーブマニピュレータ１の回転Ａ６を制
御するためのスイッチ４９が設けられている。なお、こ
れらの操作モード選択手段としてスイッチ４６，４７は
グリッパ７５の近くのアーム７４の部分などのマスター
マニピュレータ２を操作しながら指先で操作できる他の
位置に取り付けてもよい。

【００２５】前記ＨＭＤ６４は以下に述べるような装着
具を使用することによって、ベルトを用いることなく術
者７８が額を当てるだけてセットされる。つまり、図１
で示すように、前記ＨＭＤ６４には術者７８の頭の額に
当接する額当接部７９を設け、前記移動用マスターアー
ム３１の先端にあるベース部材７６にはこれより延びる
支えアーム８０を設け、この支えアーム８０の先端部に
術者７８の背中に当接する背中当接部８１を設けてい
る。

【００２６】次に、前記スレーブマニピュレータ１とマ
スターマニピュレータ２の関連動作を制御するための制
御装置３の構成について説明する。図１で示すように制
御装置３は第１の制御装置１０１、第２の制御装置１０
２、第３の制御装置１０３の部分からなり、制御対象の
役割分担がなされている。まず第１の制御装置１０１は
移動用マスターアーム３１の各エンコーダと電気的に接
続され、そのエンコーダにより回転角を検出することに
より、移動用マスターアーム３１の先端の位置を検出す
ることができる。さらに第１の制御装置１０１は移動用
マニピュレータ５の各電磁モータとこのモータに付いて
いる位置検出手段のエンコーダとも電気的に接続され、
そのエンコーダで移動量を検出しながらそのモータを駆
動し、移動用マニピュレータ５の先端の位置を決める。

【００２７】第２の制御装置１０２はＨＭＤ用アーム３
２の各位置検出手段のエンコーダと電気的に接続され、
そのエンコーダの回転角を検出することにより、ＨＭＤ
６４の向きを検出することができる。さらに第２の制御
装置１０２は駆動部１９内に設けられたモータと、この
モータに付いているエンコーダと電気的に接続され、エ
ンコーダで移動量を検出しながらそのモータを駆動でき
るので、指定された方向に処置用内視鏡６の挿入部８に
おける湾曲部１１を湾曲させることが可能である。

【００２８】また、第３の制御装置１０３は処置手段操
作用アーム３３ａ，３３ｂの位置検出手段の各エンコー
ダと電気的に接続され、このエンコーダにより回転関節
７１，７２，７３と操作用グリッパ７５の回転角を検出
することにより、そのグリッパ７５の向きと位置および
開閉角度を検出することができる。さらに第３の制御装
置１０３は駆動部１９内に設けられた処置手段駆動用の
各電磁モータと、このモータに付いているエンコーダと
電気的に接続され、エンコーダで移動量を検出しながら
そのモータを駆動できるので、処置手段としての把持鉗
子７ａ，７ｂの位置と方向を決めることが可能である。
各把持鉗子７ａ，７ｂのグリッパ１８の部分に設けた力
量検出手段としての力センサたる歪みゲージ２７でその
グリッパ１８の部分に発生する力量を計測しながらその
力量に応じた力量を前記空気圧シリンダ４６で発生させ
るように駆動することによって操作用グリッパ７５に所
定の反力を発生させることが可能になっている。

【００２９】また、前記内視鏡６の左のＣＣＤの出力は
図示しないビデオプロセッサによりＴＶ信号に変換さ
れ、ＨＭＤ６４の左目の表示部の例えばＬＣＤにその映
像を表示することが可能になっている。また、右のＣＣ
Ｄの出力は図示しないビデオプロセッサによりＴＶ信号
に変換され、ＨＭＤ６４の右目の表示部の例えばＬＣＤ
にその映像を表示することが可能になっている。したが
って、ＨＭＤ６４を装着した術者７８は３次元的（立体
的）に観察することが可能である。（作用）図５を適宜参照しながら手術用マニピュレータ
システムの機能と動作について説明する。まず、制御装
置３に取り付けられた図示されない操作手段を操作し、
医療器械４の内視鏡６の湾曲部１１と組織操作装置とし
て把持鉗子７ａ，７ｂの湾曲部１５，１６を直線の状態
にする。この動作は操作前の湾曲角度検出値を元に駆動
部１９に組み込まれたモータをサーボ制御することによ
り行われる。同様の方法で組織操作装置としての各グリ
ッパ７５を閉じた状態にする。

【００３０】同じく制御装置３に取り付けられた図示さ
れない操作手段を操作し、患者の腹壁ａに前もって開け
てある挿入孔ｂに医療器械４の挿入部の先端を位置合わ
せをする。このときの挿入部先端の位置、つまり挿入孔
ｂの位置を検出し、制御装置３に記憶する。この後、そ
の挿入部が常に挿入孔ｂを通るように制御装置３により
制御する。このように制御することによりスレーブマニ
ピュレータ１を患者の挿入孔ｂに無理な力が加わること
なく動作させることができる。この機能をポイントロッ
クと呼ぶこととする。

【００３１】術者７８にマスターマニピュレータ２を装
着するには額当接部材７９に額を当て、背中当接部材８
１に背中を押し当てることにより行う。そして、左手に
左のグリッパ７５を持ち、右手に右の操作用グリッパ７
５を持つ。このとき、マスタースレーブのモード選択用
のスイッチ４８をオン操作することによってマスタース
レーブ動作が開始可能となる。また、術者７８はＨＭＤ
６４より内視鏡６の映像を立体視することができる。

【００３２】ポイントロックのポイントロック点（挿入
孔ｂの座標）をセットした後、制御装置３に取り付けら
れた図示されない操作手段を操作し、医療器械４の挿入
部を患者の体腔ｃ内へその挿入孔ｂより挿入する。

【００３３】次に、術者７８が患部を観察するための動
作を説明する。術者７８がスイッチ４８を操作しなが
ら、術者７８が頭部の位置を変えると、その位置の変化
を移動用マスターアーム３１の各軸のエンコーダがこれ
を検知し、第１の制御装置１０１は移動用マスターアー
ム３１の先端位置を計算し、これに対応して内視鏡６の
挿入部８の先端の位置が動くように移動用マニピュレー
タ５の各電磁モータを制御する。また、術者７８がスイ
ッチ４８を操作しない場合には仮に術者７８が動いても
スレーブマニピュレータ１は動作しない。この様に制御
することにより術者７８がスレーブマニピュレータ１を
動かしたいと思ったときのみ、スレーブマニピュレータ
１を動作させることができる。

【００３４】術者７８が首の向きを変えると、ＨＭＤ用
アーム３２のエンコーダが、この動きを検出し、第２の
制御装置１０２はＨＭＤ６４の回転Ｅ１、Ｅ２と、内視
鏡６の湾曲Ｂ１，Ｂ２が１対１に対応して動くようにそ
の駆動部１９内の図示しないエンコーダ付きモータを制
御する。これらにより内視鏡６の位置及び向きが術者７
８の頭の位置及び向きに対応して動くので、術者７８は
頭の位置や向きを変えることによって患部ｄに内視鏡６
を向けるように移動させることができ、また、様々な角
度から患部ｄを観察することが可能になる。

【００３５】次に、術者７８が医療器械４で処置をする
ときの動作を説明する。術者７８が左右の操作用グリッ
パ７５の位置を変えたり、そのグリッパ７５を開閉させ
たときの動きを処置手段用操作アーム３３ａ，３３ｂの
各軸に設けられたエンコーダが検知し、第３の制御装置
１０３は左右の処置手段操作用アーム３３ａ，３３ｂの
回転Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３と、把持鉗子７ａ，７ｂの回転Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ１対１に対応し、また、操作
用グリッパ７５の開閉Ｆ４が、把持鉗子７ａ，７ｂの開
閉Ｃ４の開閉量と一致して動作するように医療器械４の
駆動部１９内の図示しないエンコーダ付きモータを制御
する。すなわち、術者７８がスイッチ４８を操作しなが
ら、操作用グリッパ７５を操作すると、それの位置（角
度）検出手段の出力値を制御装置３の第３の制御装置１
０３が取り込み、その動作量を検出し、それを指示入力
とし、把持鉗子７ａ，７ｂの処置用グリッパ２６の動き
をサーボ制御する。これにより術者７８が自分の腕を動
かすだけで組織操作装置としての把持鉗子７ａ，７ｂの
動作のコントロールが行える。術者７８がスイッチ４８
を操作しない場合にはそのマスタースレーブ動作がなさ
れない。

【００３６】マスタースレーブ動作がなされていると
き、処置用グリッパ２６が患部ｄの操作対象を把持した
とすると、歪みゲージ２７がそのグリッパ２６に加わっ
ている力量を検出する。検出された信号は第３の制御装
置１０３において計算され、空気圧シリンダ４７を制御
する電空比例式の弁に伝達され、その空気圧シリンダ４
７より発生させる力量を制御する。この制御により術者
７８の指先に操作用グリッパ７５の指掛けリング４１
に、前記処置用グリッパ２６に加わっている力量に相応
した力が伝達され、これにより、術者７８はあたかも直
接医療器械４を扱っているような操作感を受ける。した
がって、自然な感覚でマスタースレーブ方式の手術用マ
ニピュレータの操作ができる力覚フィードバック制御状
態が得られる。

【００３７】また、術者７８がスイッチ４８を操作しな
い場合には術者７８が操作用グリッパ７５を操作して処
置用グリッパ２６は追従動作しないようになっている。
しかし、術者７８がスイッチ４８の操作を中止したとき
に、空気圧シリンダ４７より発生させている力を急にゼ
ロにすると、術者７８に突然の力の変化を与えることに
なり違和感を術者７８に与えてしまう。また、空気圧シ
リンダ４７が発生させている力が大きい場合、このよう
な急激な力の変化を与えることは操作性を損なわせてし
まう。

【００３８】そこで、操作中の術者７８がスイッチ４８
の操作を中止したときには、グリッパ７５はスイッチ４
８の操作が中止される直前の開閉角を維持する様にサー
ボ制御する。これにより、処置用グリッパ２６は組織を
把持した状態で保持されることになる。このとき、歪み
ゲージ２７はそのグリッパ２６に加わっている力の検出
を続け、検出された信号は制御装置３において計算さ
れ、空気圧シリンダ４７を制御する電空比例式の弁に伝
達され、空気圧シリンダ４７より発生させる力の制御を
続ける。また、このとき、スイッチ４８の操作が中止さ
れたときの歪みゲージ２７の出力に基づき、空気圧シリ
ンダ４７を制御してもよい。この制御状態をウエイティ
ング制御状態と呼ぶことにする。

【００３９】このように術者７８の手の動きと把持鉗子
７ａ，７ｂの動きが１対１に対応する。また、術者７８
はＨＭＤ６４の映像を観察しながら、例えば右の把持鉗
子７ａで患部を押さえ、左の把持鉗子７ａで患部の剥離
を行うなどの動作が可能である。

【００４０】また、操作中に術者７８がスイッチ４８を
操作を再開したときには、マスターマニピュレータ２の
操作用グリッパ７５の開閉角度と、スレーブマニピュレ
ータ１の処置用グリッパ２６の開閉角度とが一致してお
らず、その操作用グリッパ７５の一対の指掛けリング４
１を動かそうとしてもその回動許容角度範囲を超えてし
まい動作させられないという不具合が生じる可能性があ
る。

【００４１】そこで、術者７８がその操作中にスイッチ
４８を操作再開したときにも、すぐにはバイラテラル動
作を再開させず、先に説明したウエイティング制御状態
を続け、マスターマニピュレータ２の操作用グリッパ７
５の開閉操作角度と、処置用グリッパ２６の開閉角度が
一致したときより、前述した力覚フィードバック制御状
態を再開させる。

【００４２】このように制御することにより、力覚フィ
ードバック制御を中断、再開したときにも術者７８や患
者に急激な力の変化を与えることの無い手術用マニピュ
レータの制御が行える。

【００４３】また、前記スイッチ４９はマスターマニピ
ュレータ２の操作用グリッパ７５の近くにそのグリッパ
７５を操作しなららその手の指先で操作できる位置にも
設けられている。しかし、力覚フィードバック制御状態
のときに、そのスイッチ４９を操作すると、把持部材４
２を把持している手の指先の位置のズレ、力加減の変化
が起こり、操作用グリッパ７５の操作に影響が生じる可
能性がある。

【００４４】そこで、力覚フィードバック制御状態のと
きに、スイッチ４９が操作されたときはウエイティング
制御にし、そのスイッチ手段４９の操作を終了した場合
は、マスターマニピュレータ２の回転軸の開閉角度と、
グリッパの開閉角度が一致したときより、力覚フィード
バック制御状態を再開させる。このように制御すること
により、スイッチ手段４９を操作すると、グリッパ７５
を操作している指先の位置のズレ、力加減の変化による
操作用グリッパ７５の操作に影響が生じる可能性がなく
容易に手術用マニピュレータの操作を行うことができ
る。

【００４５】もちろん、スイッチ手段４９の機能は、こ
の他のものでも構わないし、複数の機能を持っていた
り、複数のスイッチ手段が配置されていても制御の内容
は同様である。（効果）本実施例の効果としては、以下に示す通りであ
る。まず、スレーブマニピュレータ１を患者の挿入孔ｂ
に無理な力が加わることなく動作させることができる。
術者７８がスレーブマニピュレータ２を動かしたいと思
ったときのみ、そのスレーブマニピュレータ２を動作さ
せることができる。内視鏡６の視野を動かしたいと思っ
たときのみ、その内視鏡６の湾曲機構を動作させ視野を
変化させることができる。術者７８が組織操作装置を動
かしたいと思ったときのみ、その組織操作装置をマスタ
ースレーブ動作させることができる。術者７８があたか
も直接医療器械４をあつかっているような操作感を術者
７８に与えることができる。また、自然な感覚でマスタ
ースレーブ方式の手術用マニピュレータの操作ができ
る。力覚フィードバック制御を中断、再開したときにも
術者７８や患者に急激な力の変化を与えることの無い手
術用マニピュレータの制御が行える。スイッチ手段操作
をしたときに生じる、指先の位置のズレ、力加減の変化
がグリッパ操作に影響せず容易に手術用マニピュレータ
の操作を行うことができる。また、グリッパ部のみを力
帰還させるため反応速度の速い制御が行える。

【００４６】また、本実施例ではマスターマニピュレー
タを操作手段としたが、スレーブマニピュレータ、手術
用器械を操作することができる入力装置であればどのよ
うなものでも使用することができる。スレーブマニピュ
レータがないシステムにおいても本発明は利用できる。
また、医療器械においては、複数の装置を一体にしたも
のを本実施例では用いているが、医療器械が組織操作装
置のみでもよいし、内視鏡装置のみでもよい。

【００４７】また、術中において、マスターマニピュレ
ータ２を離れて直接に患者に処置を施す必要ができたと
きには、術者７８は額当接部材７９から額を離し、背中
当接部材８１から背中を離すだけで、術者７８が容易に
マスターマニピュレータ２から離れることができる。＜第２の実施例＞図１および図７を参照して、本発明の
第２の実施例を説明する。（構成）この第２の実施例においてのマスターマニピュ
レータ２は前記第１の実施例のものの構成に加えて、そ
のマスターマニピュレータ２の回転関節７１，７２，７
３には位置（角度）検出装置としてのエンコーダの他
に、駆動用のモータを設ける。この各モータは制御装置
３の第３の制御装置１０３により後述する如く制御され
る。

【００４８】図７は医療器械４の組織操作装置としての
把持鉗子７を示したものである。これも前記第１の実施
例のものと同様の構成であるが、ここではそのアーム５
１に２つのアーム部５２，５３を設け、その間には関節
部５４，５５を設けている。ここでのアーム部５２，５
３の長さをＬａ、Ｌｂとする。そして、最先端のアーム
部５２の部分にはこれに加わる力量を検出する力覚検出
手段５６が取り付けられている。この力覚検出手段５６
としては様々な構造のものが考えられるが、この実施例
ではアーム部５２の部分に対向する両表面に貼り付けら
れた２個の歪みゲージ５８ａ，５８ｂからなる。歪みゲ
ージ５８ａ，５８ｂは別々に歪み量を測定する。そし
て、この力覚検出手段５６は前述した制御装置３の第３
の制御装置１０３に接続され、後述する如く制御される
ようになっている。また、この把持鉗子７は前記マスタ
ーマニピュレータ２の回転関節７１，７２，７３に対応
して構成されている。その他の構成については第１の実
施例と同様であるため省略する。（作用）本実施例の動作について説明する。まず、歪み
ゲージ５８ａ，５８ｂの歪み量の評価法について説明す
る。歪みゲージ５８ａ，５８ｂによれば、アーム部５２
に架かる圧縮量、引張量、及びアーム部５２に架かる関
節部５４の湾曲方向のたわみ量を測定することができ
る。アーム部５２を圧縮した場合には、歪みゲージ５８
ａ，５８ｂは同一方向に変形するため、その出力変化量
は同一量同一方向に出力変化する。また、アーム部５２
がたわんだ場合には歪みゲージ５８ａ，５８ｂは同一量
で逆方向に出力が変化する。よって、歪みゲージ５８
ａ，５８ｂの出力と歪みゲージ５８ａ，５８ｂの出力の
和をとると、図７（ｂ）でのアーム部５２の軸方向に架
かる力Ｆ１を検出できる。また、歪みゲージ５８ａ，５
８ｂの出力の差をとると、アーム部５２の軸方向に垂直
にかかる力Ｆ２を検出できる。なお、図７（ｂ）ではそ
の組織操作装置に架かる力をベクトル表示して示す。

【００４９】関節部５４に架かるモーメントＭ54は，Ｆ
２×Ｌａで計算される。また、関節部５５に架かるモー
メントＭ55は、Ｆ１×ｓｉｎθ×Ｌｂで計算される。こ
の計算によって求められたＭ54に比例したトルクを発生
させるように対応する各マスターマニピュレータ２のモ
ータをそれぞれ制御する。

【００５０】このように制御することにより、術者は組
織操作装置のアーム５１に加わっている力があたかも術
者自身の腕に加わっているかのように力量を感じること
ができる。その他の制御については、第１の実施例と同
様であるため、その説明を省略する。

【００５１】本実施例の効果としては、第１の実施例の
効果の他に、術者が組織操作装置のアームに加わってい
る力が、あたかも術者自身の腕に加わっているかのよう
に力量を感じることができる。また、それにより、術者
が力量を感じながら医療用マニピュレータを操作できる
ため医療用マニピュレータの操作性が向上するというこ
とがある。また、本実施例ではマスターマニピュレータ
を操作手段としたが、スレーブマニピュレータ、医療器
械を操作することができる入力装置であればどのような
ものでも使用することができる。スレーブマニピュレー
タがないシステムにおいても本発明は利用できる。ま
た、医療器械においては、複数の装置を一体にしたもの
を本実施例では用いているが、医療器械が組織操作装置
のみでもよいし、内視鏡装置のみでもよい。＜第３の実施例＞図８ないし図１０を参照して、本発明
の第３の実施例を説明する。（構成）この第３の実施例において前述した第１の実施
例と同様の構成のものは繰り返しての説明を省略する。

【００５２】図８は本実施例におけるマスターマニピュ
レータ２のうち、術者の右腕によって操作される部分で
ある腕操作部９０の拡大図を示す。この腕操作部９０に
は関節部９１ａ〜９１ｄがある。各関節部９１ａ〜９１
ｄにはそれぞれ角度（位置）検出手段としてエンコーダ
９２ａ〜９２ｄが取り付けられており、また関節部９１
ｂ〜９１ｄには同時にトルク発生手段としてモータ９３
ｂ〜９３ｄが取り付けられている。これらのエンコーダ
９２ａ〜９２ｄとモータ９３ｂ〜９３ｄは前述したよう
な制御装置３に接続され、その各モータ９３ｂ〜９３ｄ
を制御するようになっている。また、同図中、符号９４
は術者が手で持ち操作するグリッパ部である。なお、術
者の左腕により操作されるもう一方の腕操作部は第１の
実施例または第２の実施例と同様の構造を持つ。

【００５３】図９は医療用機器の例えば処置具等の組織
操作装置９５の拡大図であり、内視鏡装置に対し右側に
あるものである。この組織操作装置９５の先端には電気
メスの電極９６が取り付けられており、組織を切開する
ことができる。電極９６が取り付けられているその根元
には力量検出手段として歪みゲージ９７ａが取り付けら
れている。また、組織操作装置９５はアーム部９８ａと
９８ｂおよび関節部９９ａ、９９ｂ、９９ｃよりなる。
関節部９９ａ、９９ｂ、９９ｃは第１の実施例の組織操
作装置と同様の構造を持ち制御できる。

【００５４】また、アーム部９８ａには力量検出手段た
る力覚センサとして歪みゲージ９７ｂが貼られており、
アーム部９８ｂには歪みゲージ９７ｃが貼られている。
そして、これら関節部９９ａ、９９ｂ、９９ｃに加わる
モーメントＭａ、Ｍｂ、Ｍｃをセンサ出力より導くこと
が出来る。

【００５５】各モーメントＭａ、Ｍｂ、Ｍｃに基づくト
ルクを、腕操作部９０のモータ９３ｄ、９３ｃおよび９
３ｂにより発生させることにより術者はあたかも実際に
直接操作している様な操作感を得ることが出来る。

【００５６】次に、本実施例の操作状態について説明す
る。第１の実施例で説明したウエイティング制御状態に
なるような動作を行った場合、電気メスの電極９６が取
り付けられている右腕により操作される部分については
力覚制御フィードバック状態を続け、グリッパ２６を有
する左腕のものについては、第１の実施例と同様の制御
を行う。これにより、電気メスの保持状態に関する情報
は常に術者に伝達され、電気メスの操作に注意が払われ
る。

【００５７】本実施例の効果としては、電気メスの電極
９６の操作をあたかも実際の操作を直接行っているかの
ような操作感が得られる。また、術者が常に電気メス９
６に対し加えられている力を感じることが出来るため操
作性を向上させることができる。

【００５８】また、本実施例ではマスターマニピュレー
タ２を操作手段としたが、スレーブマニピュレータ１や
医療器械を操作することができる入力装置であればどの
ようなものでも使用することができる。スレーブマニピ
ュレータがないシステムにおいても本発明は利用でき
る。また、医療器械においては、複数の装置を一体にし
たものを本実施例では用いているが、医療器械が組織操
作装置のみでもよいし、内視鏡装置のみでもよい。＜第４の実施例＞図１０を参照して、本発明の第４の実
施例を説明する。（構成）この第３の実施例において前述した第１の実施
例と同様の構成のものは繰り返しての説明を省略する。

【００５９】図１０はこの実施例での医療器械４の拡大
図である。この医療器械４での内視鏡６の先端部１２の
側面部分には９０度ずれた上と右の位置に力覚センサと
して歪みゲージ１０１ａ，１０１ｂを取り付ける。な
お、本実施例では歪みゲージを使用したが、内視鏡６の
先端に加わる力量を測定できるものであればどのような
ものでもかまわない。例えば、特開平１−１８９５８３
号公報に示されているような圧電式のセンサでもかまわ
ないし、平成６年度にマイクロマシン技術研究成果発表
会予稿集（財）マイクロマシンセンター刊５９頁に記載
のある光学式の力覚センサなどが考えられる。

【００６０】一方、この実施例におけるマスターマニピ
ュレータ２については第１の実施例のものと同様である
が、この実施例で異なる構成は、前述したような図１や
図２（ｂ）で示すＨＭＤ用アーム３２における回転関節
６１，６２にそれぞれモータを付設して力量発生装置と
してのアクチュエータを構成する。

【００６１】次に、本実施例に固有の動作について説明
する。ここに記載しない動作は第１実施例と同様であ
る。術者７８が首を動かすことによりマスターマニピュ
レータ２の回転関節６１，６２が回動されたとき、これ
に対応して内視鏡６の湾曲部１１に組み込まれる上下湾
曲機構１１ａと左右湾曲機構１１ｂが回動され、内視鏡
６の先端部１２の向きを上下左右に変向し、その内視鏡
６により得られる視野の向きを変化させることができ
る。このとき、内視鏡６の先端部１２が何らかの障害物
に触れたとすると、それに対応した歪みゲージ１０１
ａ，１０１ｂが接触圧を感知し、その力量に応じた出力
を制御装置３に出力する。制御装置３はその歪みゲージ
１０１ａ，１０１ｂの出力に基づき、前記ＨＭＤアーム
３２における回転関節６１，６２のモータにトルクを発
生させる。

【００６２】本実施例の作用は術者が内視鏡６が受けて
いる抵抗力を、術者７８は自身の首に加わる反力として
感じることができる。このため、術者７８は内視鏡６に
加わる力を感知でき、視野の外にある障害物を認識する
ことができて操作性が向上することである。

【００６３】本実施例ではマスターマニピュレータを操
作手段としたが、スレーブマニピュレータ、医療器械を
操作することができる入力装置であればどのようなもの
でも使用することができる。スレーブマニピュレータが
ないシステムにおいても本発明は利用できる。また、医
療器械においては、複数の装置を一体にしたものを本実
施例では用いているが、医療器械が組織操作装置のみで
もよいし、内視鏡装置のみでもよい。＜第５の実施例＞図１１ないし図１３を参照して、本発
明の第５の実施例を説明する。（構成）この第５の実施例において前述した第１の実施
例と同様の構成のものは繰り返しての説明を省略する。

【００６４】図１１は本実施例で使用されるスレーブマ
ニピュレータ１を示しており、このスレーブマニピュレ
ータ１は前述したように移動方向Ａ１〜Ａ６の自由度を
持つが、各移動軸機構部には図示されない位置センサと
駆動用アクチュエータを備えている。また、スレーブマ
ニピュレータ１の先端における器械装着部材２３は特に
移動方向Ａ４，Ａ５，Ａ６の回転軸の交点の位置で動く
が、この器械装着部材２３には移動方向Ａ４，Ａ５，Ａ
６の交点に働く力とトルクを検出する６軸力覚センサ１
１２が取り付けられている。

【００６５】スレーブマニピュレータ１には医療器械４
が取り付けられるが、本実施例ではその医療器械４の重
心位置が、前記各移動方向Ａ４，Ａ５，Ａ６の回転軸の
交点になるように取り付けられる。

【００６６】図１２は前述したスレーブマニピュレータ
１に取り付けられる６軸力覚センサ１１２を示す図であ
る。この６軸力覚センサ１１２はスレーブマニピュレー
タ１に取り付けられる外周部１２１と、前記医療器具４
を取り付けることが可能な中空部分をもつ内周部１２２
と、その内周部１２２と外周部１２１を接続する３本の
梁１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃよりなる。梁１２３
ａ，１２３ｂ，１２３ｃには６組の歪みゲージＳ１〜Ｓ
６が貼り付けられている。歪みゲージＳ１〜Ｓ６はそれ
ぞれ梁１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃに加わる歪みを測
定する。そして、測定された出力を変換することにより
６軸力覚センサ１１２に加わる力とトルクを測定するこ
とができる。６軸力覚センサ１１２は前述した制御装置
３に接続されている。

【００６７】一方、本実施例におけるマスターマニピュ
レータ２は前述した第１の実施例で示したマスターマニ
ピュレータ２と基本的には同様に構成されるが、その移
動用マスターアーム３１におけるリンク機構の各回転方
向Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を与える回転軸部３１ａ，３１ｂ，
３１ｃ，３１ｄに対してアクチュエータ（図示せず）を
それぞれ付加したものである。この各アクチュエータは
前述した制御装置３に接続されることによって制御され
る。（作用）次に、本実施例の作用について説明する。スレ
ーブマニピュレータ１の移動用マスターアーム３１の先
端に医療器械４を取り付けると、６軸力覚センサ１１２
はその医療器械４の重さを検出する。医療器械４は重心
位置でスレーブマニピュレータ１に固定されていること
により、医療器械４の重さはスレーブマニピュレータ１
の姿勢によらず、Ｆｗ＝（Ｆｘ0 ² ＋Ｆｙ0 ² ＋Ｆｚ0
² ）^1/2 で表される。ここで、ＦｘはＡ６軸に垂直の方
向に加わる力、ＦｙはＦｘとＡ６軸に垂直な方向に加わ
る力、ＦｚはＡ６軸方向に加わる力である。図１３はそ
のスレーブマニピュレータ１の各回転角とのＡ１〜Ａ６
軸の関係を示した図である。

【００６８】６軸力覚センサ１１２が検出した力量Ｆ
ｘ、Ｆｙ、Ｆｚは、以下の変換式によりＡ１〜Ａ３軸に
平行な力に変換でき、スレーブマニピュレータ１の移動
用マスターアーム３１の先端に加わる力を検出できる。
Ａ１軸には常に重力により医療器具４の重さをオフセッ
トしてある。

【００６９】Ｆ_A1＝｛Ｆz ｃｏｓβ＋（Ｆy ｓｉｎγ−Ｆx ｃｏｓγ）ｓｉｎβ｝ｃｏｓα −（Ｆx ｓｉｎγ＋Ｆy ｃｏｓγ）ｓｉｎα−Ｆu Ｆ_A2＝｛Ｆz ｃｏｓβ＋（Ｆy ｓｉｎγ−Ｆx ｃｏｓγ）ｓｉｎβ｝ｓｉｎα ＋（Ｆx ｓｉｎγ＋Ｆy ｃｏｓγ）ｃｏｓα Ｆ_A3＝（Ｆx ｓｉｎγ−Ｆy ｓｉｎγ）ｃｏｓβ＋Ｆz ｓｉｎβ 実際の使用状況においては手術中に患者の位置が変化
し、手術開始時に設定したポイントロック点がずれた
り、医療器械４が体腔ｃ内の臓器に接触したときには６
軸力覚センサ１１２の出力に変化がおこる。検出された
６軸力覚センサ１１２の出力は制御装置３で上記の変換
を行い、Ａ１〜Ａ３軸に加わっている力Ｆ_A1〜Ｆ_A3に変
換される。

【００７０】Ｆ_A1に比例した力が術者に上から下の方向
に加わり、Ｆ_A3に比例した力が術者の前方から後方に加
わる様にこれに対応したアクチュエータを制御する。ま
た、Ｆ_A2に比例した力をこれに対応したアクチュエータ
から発生させる。

【００７１】この様に制御することにより、術者はスレ
ーブマニピュレータ１に加わっている力をあたかも自分
に加わっている力の様に感じることができる。本実施例
の効果としては、術者がスレーブマニピュレータに加わ
る力を感知できることにより、医療器械を体腔内に挿入
する挿入孔に無理な力がかかったときや、医療器械が障
害物（体腔外の器具や体腔内の臓器）に接触したときに
術者はその力を抵抗力として感じることができ、これに
より患者やスレーブマニピュレータに大きな力が加わる
ことが防止できる。これにより、よりスムーズに術者は
スレーブマニピュレータを操作できるようになる。［付記］１．術者が操作するマスタ操作手段と、医療器械を保持
し前記マスタ操作手段の操作に追従した動きを行うスレ
ーブマニピュレータとを有する医療用マニピュレータに
おいて、前記医療器械及びスレーブマニピュレータの少
なくとも一方に作用する力量を検出する少なくとも１つ
の力量検出手段と、前記力量検出手段により検出された
力量に基づく力量を発生しこの力量を前記マスタ操作手
段に付与する少なくとも１つのアクチュエータ手段とを
備えることを特徴とした医療用マニピュレータ。

【００７２】２．術者が操作できる領域内に設置された
マニピュレータ操作手段と、術野にアクセスするように
設置され前記マニピュレータ操作手段の操作に追従した
動きを行うスレーブマニピュレータと、前記マニピュレ
ータ操作手段に取り付けられた医療器械操作手段と、前
記スレーブマニピュレータにより保持され前記医療器械
操作手段の操作に追従した動きを行う医療器械と、前記
医療器械に働く力量を検出する検出手段と、前記医療器
械操作手段に取り付けられ力量を発生させるアクチュエ
ータ手段と、前記検出手段により検出された力量に基づ
く力量を前記アクチュエータ手段に発生させる制御手段
とを備えたことを特徴とした第１項に記載の医療用マニ
ピュレータ。

【００７３】３．医療器械に取り付けられた前記検出手
段が前記医療器械の先端に取り付けられた組織アクセス
部に加わる力量を検出する先端力量検出手段であり、前
記医療器械操作手段に取り付けられたアクチュエータ手
段が前記組織アクセス部の操作を行う先端操作部に取り
付けられていることを特徴とする第２項に記載の医療用
マニピュレータ。

【００７４】４．前記医療器械操作手段と前記医療器械
の一部または全てが機械的に同一構造を持つことを特徴
とする第１〜３項に記載の医療用マニピュレータ。５．前記医療器械が組織を把持もしくは組織を回収する
ためのグリップ手段であることを特徴とする第１〜３項
に記載３の医療用マニピュレータ。

【００７５】６．前記検出手段が力センサーであること
を特徴とする第１〜３項に記載の医療用マニピュレー
タ。７．前記力センサーが歪みゲージであることを特徴とす
る第６項に記載の医療用マニピュレータ。

【００７６】８．前記力センサーが光学式力センサーで
あることを特徴とする第６項に記載の医療用マニピュレ
ータ。９．前記力センサーが圧電式力センサーであることを特
徴とする第６項に記載の医療用マニピュレータ。

【００７７】１０．前記力センサーが静電式力センサー
であることを特徴とする第６項に記載の医療用マニピュ
レータ。１１．前記検出手段が多軸力覚センサであることを特徴
とする第１項に記載の医療用マニピュレータ。

【００７８】１２．前記多軸力覚センサが、歪みゲージ
を用いていることを特徴とする第１１項に記載の医療用
マニピュレータ。１３．前記多軸力覚センサが、光学式多軸力覚センサで
あることを特徴とする第１１項に記載の医療用マニピュ
レータ。

【００７９】１４．前記多軸力覚センサが、静電式多軸
力覚センサがであることを特徴とする第１１項の記載の
医療用マニピュレータ。１５．前記医療器械に少なくとも１つ以上の内視鏡装置
が含まれることを特徴とする第１項または第２項に記載
の医療用マニピュレータ。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
スタ操作手段を操作する術者があたかも直接に医療器械
を扱っているような操作感が得られ、自然な感覚でマス
タースレーブ方式の医療用マニピュレータを操作するこ
とができる。このことにより生体に無意識に過大な力を
加えてしまうことがなく、また、操作感がよくマスター
スレーブマニピュレータを容易に操作することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る医療用マニピュレ
ータシステムの全体的な構成を概略的に示した説明図。

【図２】（ａ）はその医療器械の部分の機構説明図、
（ｂ）はそのマスタ操作手段の機構説明図。

【図３】その医療器械の部分の斜視図。

【図４】その操作用グリップの斜視図。

【図５】マニピュレータシステムの動作手順を示すフロ
ー図。

【図６】制御装置における力覚フィードバック制御状態
の制御ブロック線図。

【図７】本発明の第２の実施例における把持鉗子の部分
の斜視図。

【図８】本発明の第３の実施例におけるマスターマニピ
ュレータの部分の斜視図。

【図９】同じく第３の実施例におけるスレーブマニピュ
レータの部分の斜視図。

【図１０】本発明の第４の実施例におけるスレーブマニ
ピュレータの部分の斜視図。

【図１１】本発明の第５の実施例におけるスレーブマニ
ピュレータの移動用部分のマニピュレータの斜視図。

【図１２】（ａ）は６軸力覚センサの正面図、（ｂ）は
その６軸力覚センサの側断面図。

【図１３】前記第５の実施例におけるスレーブマニピュ
レータの各回転角とのＡ１〜Ａ６軸の関係を示した説明
図。

【符号の説明】

１…スレーブマニピュレータ、２…マスターマニピュレ
ータ、３…制御装置、４…手術器械、５…移動用マニピ
ュレータ（ロボット）、６…内視鏡、７ａ，７ｂ…把持
鉗子、２６…グリッパ（処置手段）、２７…歪みゲー
ジ、３１…移動用マスターアーム、３２…ＨＭＤ用アー
ム、３３ａ，３３ｂ…処置手段操作用アーム、４１…指
掛けリング、４２…把持部材、４７…空気圧シリンダ、
６４…ＨＭＤ、７５…グリッパ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】術者が操作するマスタ操作手段と、医療器
械を保持し前記マスタ操作手段の操作に追従した動きを
行うスレーブマニピュレータとを有する医療用マニピュ
レータにおいて、前記医療器械及びスレーブマニピュレ
ータの少なくとも一方に作用する力量を検出する少なく
とも１つの力量検出手段と、前記力量検出手段により検
出された力量に基づく力量を発生しこの力量を前記マス
タ操作手段に付与する少なくとも１つのアクチュエータ
手段とを備えることを特徴とした医療用マニピュレー
タ。