JPH08280697A - 手術用マニピュレータシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、マスターマニピュレータの必要個所
の滅菌が容易で、かつ緊急の滅菌処理も容易な手術用マ
ニピュレータシステムを提供することを目的とする。 【構成】本発明は、術者が操作できる領域内に設定され
たマスターマニピュレータ９と、術野にアクセスするよ
う設定され前記マスターマニピュレータ９の操作に追従
した動きを行うスレーブマニピュレータ５と、前記スレ
ーブマニピュレータ５に保持され体腔内に挿入する処置
具４とを具備する手術用マニピュレータシステムにおい
て、前記マスターマニピュレータ９は、少なくとも術者
が操作するためのハンドル部１６とこれ以外のアーム部
１７の２体に分割可能な構成にしたことを特徴とする手
術用マニピュレータシステムである。マスターマニピュ
レータを分割可能にしたので、それのハンドル部を滅菌
器に入れやすくなった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマスターマニピュレータ
とスレーブマニピュレータを備えた手術用マニピュレー
タシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】患者の体壁に孔を開け、この孔を通じて
内視鏡や処置具等の医療器具を経皮的に体腔内へ挿入す
ることにより、その体腔内での様々な処置や診断を行う
内視鏡下手術が行われている（ＵＳＰ第５，２１７，０
０３号明細書を参照）。こうした術式は胆嚢摘出、肺の
部分摘出などで広く行われるようになってきた。この経
皮的内視鏡下手術は低侵襲で患者に負担をかけずに手術
を行うことができるものとして最近、特に注目されてい
る。

【０００３】また、術者がマスターマニピュレータを操
作すると、これの動きに追随して動くスレーブマニピュ
レータを設け、このスレーブマニピュレータを使って、
内視鏡下外科手術を行う、いわゆるマスタースレーブ操
作システムが提案されている（特公平６−４６９３５号
公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、マスタース
レーブ操作システムで内視鏡下外科手術を行う場合、何
時でも開腹手術に切り換えることができる万全の態勢に
なければならないため、そのマスターマニピュレータを
操作する術者（医者）は通常、清潔な領域にいなければ
ならない。つまり、マスターマニピュレータは清潔域で
操作されるので、それ自体滅菌されていなければならな
い。

【０００５】しかしながら、従来のマスターマニピュレ
ータはその大きさや形が滅菌器に入れにくいものだっ
た。また、マスターマニピュレータを緊急に使いたいと
き、滅菌処理が大変であった。

【０００６】本発明は前記課題に着目してなされたもの
で、その目的とするところはマスターマニピュレータの
必要個所の滅菌が容易で、かつ緊急の滅菌処理も迅速か
つ容易に対処できる手術用マニピュレータシステムを提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決する手段および作用】本発明は、術者が操
作できる領域内に設定されたマスターマニピュレータ
と、術野にアクセスするよう設定され前記マニピュレー
タ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、前記スレーブマニピュレータに保持された医療器具
とを具備する手術用マニピュレータシステムにおいて、
前記マスターマニピュレータは、少なくとも術者が操作
するためのハンドル部とこれ以外の部分の２体に分割可
能な構成にしたことを特徴とする手術用マニピュレータ
システムである。マスターマニピュレータを分割可能に
したので、それのハンドル部を滅菌器に入れやすく、ま
た、その作業がきわめて簡単になる。

【０００８】

【実施例】

＜第１の実施例＞図１及び図２を参照して、本発明の第
１の実施例を説明する。 （構成）図１は経皮的内視鏡下手術を行う手術用マニピ
ュレータシステムの全体を概略的に示している。

【０００９】図１はその全体構成図である。図１におい
て、１は手術台であり、２は患者である。手術台１の両
側壁にはベッドサイドレール３が設けられている。左側
のベッドサイドレール３には医療器具のうち特に手術器
具、例えば処置具４を保持した第１のスレーブマニピュ
レータ（以下、処置用スレーブマニピュレータ５とい
う。）が取り付けられている。右側のベッドサイドレー
ル３には他の医療器具、例えば立体的に観察できる内視
鏡６を固定した第２のスレーブマニピュレータ（以下、
観察用スレーブマニピュレータ７という。）が取り付け
られている。

【００１０】処置用スレーブマニピュレータ５及び観察
用スレーブマニピュレータ７は、支持機構としていずれ
も垂直方向及び旋回動作する第１の動作軸５ａ，７ａ
と、この第１の動作軸５ａ，７ａに設けられ水平方向に
移動する第２の動作軸５ｂ，７ｂ、及び第２の動作軸５
ｂ，７ｂの先端部に設けられた手首様の関節部としての
結合部５ｃ，７ｃとから構成されている。この結合部５
ｃ，７ｃには前記医療器具を装着するようになってい
る。処置用スレーブマニピュレータ５は処置用マニピュ
レータ制御装置８によって駆動制御される。また、術者
が操作できる領域内には処置用マスターマニピュレータ
９が設置されている。そして、処置用マニピュレータ制
御装置８は術者が処置用マスターマニピュレータ９を操
作することによって発生する信号を受け、それの動きに
対応した駆動信号を処置用スレーブマニピュレータ５に
送り、処置用マスターマニピュレータ９に追従する動き
を処置用スレーブマニピュレータ５に行わせるようにな
っている。

【００１１】観察用スレーブマニピュレータ７は観察用
マニピュレータ制御装置１０によって駆動制御される。
観察用マニピュレータ制御装置１０は観察用マスターマ
ニピュレータからの信号を受け、それの動きに対応した
駆動信号を観察用スレーブマニピュレータ５に送り、マ
スターマニピュレータに追従する動きを処置用スレーブ
マニピュレータ７に行わせるようになっている。ここで
の観察用マスターマニピュレータは位置検出センサとし
ての３次元ディジタイザ１１によって構成されている。
この３次元ディジタイザ１１は術者の頭部に固定される
表示装置としてのヘッドマウントディスプレイ１２に固
定されている。３次元ディジタイザ１１は例えばセンサ
コイルからなり、図示しないソースコイルの発する磁界
の状況を検出して３次元的な位置及び向きを検出する。
なお、この３次元ディジタイザ１１は術者の頭部に直接
に固定的に装着するようにしてもよい。また、処置用マ
スターマニピュレータ９や３次元ディジタイザ１１に代
ってジョイスティックやキースイッチにしてもよい。

【００１２】前記処置用スレーブマニピュレータ５およ
び観察用スレーブマニピュレータ７の第１の動作軸５
ａ，７ａと第２の動作軸５ｂ，７ｂは、例えば電磁モー
タ等のアクチュエータ（図示しない）によって、上下方
向ａ、旋回方向ｂ、水平方向ｃの動作軸からなるいわゆ
る円筒座標系マニピュレータの駆動構造を有している
が、複数の関節部からなるいわゆる多関節マニピュレー
タの構造でも構わない。

【００１３】前記内視鏡６の挿入部６ａの先端部には観
察手段としてＣＣＤカメラ１３が設けられている。この
ＣＣＤカメラ１３によって得られた画像はヘッドマウン
トディスプレイ１２によって観察できるようになってい
るが、ＴＶモニターでも構わない。さらに、ＣＣＤカメ
ラ１３に代って挿入部６ａにリレーレンズ等の光学系画
像伝達手段を有し、挿入部６ａの基端部にカメラを装着
したもの、さらには前記光学系画像伝達手段を２系統有
し、挿入部６ａの基端部に２台のカメラを装着して立体
観察を可能とするものでもよい。もちろん、ＣＣＤカメ
ラ１３によって２画像を撮像して立体観察を行うように
してもよい。

【００１４】また、前記処置具４の挿入部４ａの先端部
には処置手段としての把持鉗子１４が設けられている
が、メス、縫合器等であってもよい。また、挿入部４ａ
の基端部には把持鉗子１４の主として開閉動作を行うア
クチュエータ（図示しない）が設けられている。前記各
スレーブマニピュレータ５，７の結合部５ｃ，７ｃは同
一構造であり、各々処置具４と内視鏡６を、その挿入部
中心軸及びこれに交差する、互いに直交する２軸の各軸
回りに回動自在に支持している。

【００１５】一方、処置用マスターマニピュレータ９に
おける先端部１５は図２に示すように、術者が手に持っ
て動かす部分のハンドル部１６と、アーム部１７の２体
を備えてなり、ハンドル部１６とアーム部１７は着脱機
構１８により着脱自在に接続されている。この着脱機構
１８は図２に示すように雄ねじ１８ａと雌ねじ１８ｂに
よるものの他にスナップロック等の着脱に好適な手段で
あってもよい。ここでは処置用マスターマニピュレータ
９の位置検出のため、３次元ディジタイザ１９が、着脱
機構１８より後ろ側のアーム部１７内に設置されてお
り、信号ケーブル２０は前記アーム部１７を保持する関
節２１を通って最終的に処置用スレーブマニピュレータ
制御装置８に通じている。ところで、アーム部１７の３
次元ディジタイザ１９より先端側部分とハンドル部１６
は電気部品を含まない。ハンドル部１６はアーム部１７
から分離して滅菌処理できるよう、材質的に問題なく作
ってある。

【００１６】さらに、ハンドル部１６以外の部分は柔軟
で透明な材料のものから形成した滅菌カバー２２を被せ
て使うようになっている。滅菌カバー２２は先端開口縁
にリング２３を設け、このリング２３をアーム部１７の
先端のくびれ部２４に嵌めてからハンドル部１６を接続
すると、ハンドル部１６のフランジ２５を挟み込み、そ
のリング２３の抜け止めとなる。したがって、使用中、
滅菌カバー２２が動くことはない。

【００１７】なお、前記処置用マスターマニピュレータ
９の位置検出手段は前記３次元ディジタイザ１９の他
に、関節２１を含む各関節に屈曲角度検出用センサを設
置する等の好適な手段でもよく、以下の作用はこれの場
合について述べる。 （作用）この手術用マニピュレータシステムの全体の動
作は次の通りである。まず、処置用スレーブマニピュレ
ータ５の結合部５ｃと観察用スレーブマニピュレータ７
の結合部７ｃの例えば下端位置は各動作軸５ａ，７ａ、
５ｂ，７ｂの幾何学的な寸法関係と、上下方向ａ、旋回
方向ｂ、水平方向ｃの動作位置とからマニピュレータ制
御装置８，１０で既知になっている。そこで、処置具４
や内視鏡６を装着しない状態で、そのスレーブマニピュ
レータ５，７の結合部５ｃ，７ｃの下端位置を患者２の
腹壁の対応する各挿入孔２ａに当てる。この位置合わせ
により結合部５ｃ，７ｃの下端位置を挿入孔２ａの位置
として認識し、これを前記マニピュレータ制御装置８，
１０のメモリに記憶する。

【００１８】ついで、結合部５ｃ，７ｃを患者２から離
すように各スレーブマニピュレータ５，７を動作させ
る。この退避後、各スレーブマニピュレータ５，７の結
合部５ｃ，７ｃに対して、処置具４や内視鏡６を装着す
る。処置具４や内視鏡６の挿入部先端の作用点の位置は
その処置具４や内視鏡６の幾何学的な寸法から求めるこ
とができる。これを例えば前記マニピュレータ制御装置
８，１０で演算可能であり、この情報をマニピュレータ
制御装置８，１０に入力する。

【００１９】一方、処置用マスターマニピュレータ９の
先端部１５の作用点、つまり、ハンドル部１６の先端位
置は処置用マニピュレータ制御装置８によって求められ
ており、処置用スレーブマニピュレータ５に装着された
処置具４の先端にある作用点の位置に対応している。ま
た、３次元ディジタイザ１１の中心位置が、観察用スレ
ーブマニピュレータ７に装着された内視鏡６の先端にあ
る作用点の位置に対応するように観察用マニピュレータ
制御装置１０は処理してある。

【００２０】しかして、ヘッドマウントディスプレイ１
２で腹腔内を観察することができ、そのヘッドマウント
ディスプレイ１２で３次元ディジタイザ１１の位置を変
えれば、これに応じて観察用スレーブマニピュレータ７
により内視鏡６の位置を変え、観察位置を変更すること
ができる。また、マスターマニピュレータ９のハンドル
部１６の位置を変えることにより、処置用スレーブマニ
ピュレータ５がそれに応じて処置具４の位置を変える。
そして、ヘッドマウントディスプレイ１２で腹腔内を観
察しながら処置具４の位置を決め、操作することにより
腹腔内の部位の処置を行う。

【００２１】ところで、前記処置用マスターマニピュレ
ータ９は手術台１のベッドサイドレール３に取り付けら
れるが、この取付けの際、ハンドル部１６以外（不潔部
分）をまず不潔域のナース等が取り付けた後、術者が滅
菌カバー２２、ハンドル部１６（いずれも清潔部分）の
順に接続して使う。 （効果）したがって、処置用マスターマニピュレータ９
のハンドル部１６だけを滅菌すればよいので、このハン
ドル部１６は小さくシンプルな形状であるため滅菌器に
入れやすく、その扱いがきわめて簡単になった。

【００２２】なお、図３で示すように滅菌カバー２２に
対して、ハンドル部１６と略一形状でそれにすっぽり被
せられるハンドルカバー２６を取り付けてもよい。この
場合、ハンドルカバー２６の後部はフランジ２５及びく
びれ部２４への取付け機構２７を成している。また、同
機構はくびれ部２４に嵌めてフランジ２５に引っ掛ける
ためのつめ２８と機構部全体をカバー本体２９に対し曲
げてつめ２８を掛け易くするためのヒンジ３０を持つ。
カバー本体２９はプラスチック等の軽量で成形し易い材
質であり、取付け機構２７は樹脂等の取付け易い材質で
ある。その他の構成は前述した第１の実施例と同じであ
る。

【００２３】この例ではハンドル部１６にも滅菌カバー
を被せられるようにしたので、そのハンドル部１６を滅
菌しなくても使えるようになった。したがって、時間的
な制約でハンドル部１６の滅菌が間に合わない時、ハン
ドルカバー２６付きの滅菌カバー２２を使えば、システ
ム使用が可能となる。 ＜第２の実施例＞図４を参照して、本発明の第２の実施
例を説明する。 （構成）この実施例は前述した処置用マスターマニピュ
レータ９における先端部１５の変形した例である。すな
わち、関節２１の後部でアーム部１７側とアーム部３１
側に分割可能な構成とする点を加えたものである。

【００２４】アーム部１７の後端にはフランジ３３が設
けられ、このフランジ３３には着脱用リング３４がカラ
ー３５を介して同心的に回転可能に取り付けられてい
る。この着脱用リング３４はアーム部３１の先端外周に
設けたねじ付きの着脱部３６に対してねじ込むようにな
っている。３次元ディジタイザ１９からの信号はコネク
タピン３７とソケット３８の接続により処置用スレーブ
マニピュレータ制御装置８へ伝えるようになっている。
滅菌カバー２２等については第１の実施例と同じであ
る。また、これ以外の他のアーム部についても同様の方
法で分割可能なものとしてもよい。

【００２５】そして、分割した部分、部分を順次接続し
組み立ててから使うが、より細かく持ち運び易い形状に
分割できるようにしたもので、かさばらずに保管できて
持ち運び易い。その他は前述した第１の実施例と同じで
ある。 ＜第３の実施例＞図５ないし図８を参照して、本発明の
第３の実施例を説明する。 （構成）図５は手術用マニピュレータシステムの配置状
況を示している。手術室４１は大きく分けて処置室４２
と操作室４３の２つの部屋に分かれており、処置室４２
には手術台４４があり、手術台４４の上には患者４５が
上向きに寝ている。手術台４４の左側には第１のスレー
ブマニピュレータ４６が設置され、手術台４４の右側に
は第２のスレーブマニピュレータ４７が設置されてい
る。図６で示すように、各スレーブマニピュレータ４
６，４７はいずれも複数のアーム４８を連結した関節構
造によって構成されており、それぞれの基台４９，５０
によって手術台４４の側面部に固定されている。なお、
これらのスレーブマニピュレータ４６，４７は手術台４
４に取り付けるのではなく、手術室４１の天井から吊り
下げて設置するようにしてもよい。

【００２６】各スレーブマニピュレータ４６，４７の先
端部には電子式の内視鏡５１や処置具５２がそれぞれ搭
載される。内視鏡５１の撮像信号は、ＣＣＵ５３にて信
号処理された後にモニター５４に映像信号として伝送さ
れる。なお、このような内視鏡５１や処置具５２の代わ
りに超音波プローブや、顕微鏡などの観察手段であって
もよい。

【００２７】術者５５は操作室４３に居て、操作室４３
と処置室４２を仕切る透明な窓５６越しに処置室４２内
のモニター５４の画面を観察しながら、操作台５７に設
置された２つの第１のマスターマニピュレータ５８と第
２のマスターマニピュレータ５９を操作する。なお、こ
のマスターマニピュレータ５８，５９は手術室４１の天
井から吊り下げられていても良い。そして、処置室４２
のスレーブマニピュレータ４６，４７の先端部を患者４
５の体内に経皮的に挿入して観察下に処置を行う経皮的
内視鏡下手術を行うようになっている。手術室４１は処
置室４２、操作室４３に分かれておらず、術者５５は患
者４５と同じ部屋に離れた位置に居てマスターマニピュ
レータ５８，５９を操作するように配置するようにして
もよい。

【００２８】図６において、スレーブマニピュレータ４
６，４７と、マスターマニピュレータ５８，５９の詳細
について説明する。各スレーブマニピュレータ４６，４
７における各関節部には、アクチュエータ６１とエンコ
ーダ６２が設けられており、後述する制御装置によりそ
のアクチュエータ６１を駆動してスレーブマニピュレー
タ４６，４７の関節を屈曲動作させる。また、エンコー
ダ６２はその関節の回転角度を検出する。スレーブマニ
ピュレータ４６，４７はそれぞれの基台部４９，５０に
固定されたベース座標系６３，６４を有する。

【００２９】一方、マスターマニピュレータ５８，５９
はいずれも複数のアーム６９を連結した関節構造によっ
て構成されており、各々の関節部にはアクチュエータ７
１とエンコーダ７２が設けられており、後述する制御装
置によって、アクチュエータ６１を駆動して、マスター
マニピュレータ５８，５９の関節を屈曲動作させる。ま
た、エンコーダ６２はその関節の回転角度を検出する。
マスターマニピュレータ５８，５９はそれぞれの基部６
５，６６に固定されたベース座標系６７，６８を有して
いる。

【００３０】図７（ａ）は前記マスターマニピュレータ
５８，５９の形態の一例を示す。図７（ａ）に示すよう
に、術者７０はそのマスターマニピュレータ５８，５９
の先端部７３を直接に手７４に持って操作する。

【００３１】しかし、使用（始動）開始前には図７
（ｂ）のような原点出し治具７５によって特定の形状に
拘束されている。原点出し治具７５は図７（ｂ）のよう
に折り畳んだコンパクトな状態にマスターマニピュレー
タ５８，５９を拘束するものである。しかし、マスター
マニピュレータ５８，５９を使用状態に近い形態に展開
した状態の特定形状に拘束するものでもよい。原点出し
治具７５はその拘束する特定形状に応じて構成される。

【００３２】図８は前記スレーブマニピュレータ４６，
４７とマスターマニピュレータ５８，５９の動作を制御
するシステムの構造を示す。すなわち、スレーブマニピ
ュレータ４６，４７を制御する第１の制御装置８１と、
マスターマニピュレータ５８，５９を制御する第２の制
御装置８２が設けられており、各制御装置８１，８２は
それぞれＭＰＵ(Micro Processor Unit)８３，８４、ア
クチュエータ駆動回路８５，８６、及びインターフェイ
ス回路８７，８８を有して構成される。 （作用）手術の開始前には２つのマスターマニピュレー
タ５８，５９は原点出し治具７５によって特定の形状に
拘束されている。マスターマニピュレータ５８，５９を
制御する第２の制御装置８１にあるＭＰＵ８４は、この
特定の形状に拘束された状態での各関節のエンコーダ７
２の情報をあらかじめ有しており、初動におけるマスタ
ーマニピュレータ５８，５９の姿勢を把握できる。手術
が開示されるとマスターマニピュレータ５８，５９から
原点出し治具７５を取り外し、マスターマニピュレータ
５８，５９をフリーな状態にする。術者５５はマスター
マニピュレータ５８，５９を自由に操作するが、このと
きのベース座標系６７，６８における先端位置は原点出
し治具７５によって規定された初動形状からの累積とし
て、ＭＰＵ８４で計算される。これは、エンコーダ７２
により検出された関節角の幾何学的なベクトル合成によ
って求められる。この空間データは第２の制御回路８２
のインターフェース回路８８を介し、スレーブマニピュ
レータ４６，４７の制御装置８１のインターフェース回
路８７に通信される。さらに第１の制御装置８１のＭＰ
Ｕ８３において、前記マスターマニピュレータ５８，５
９の座標データからスレーブマニピュレータ４６，４７
の動作データが計算される。この動作データを基にアク
チュエータ駆動回路８５はスレーブマニピュレータ４
６，４７のアクチュエータ７１を動作させる。

【００３３】一方、スレーブマニピュレータ４６，４７
側のＭＰＵ８３で計算された偏差は、スレーブマニピュ
レータ４６，４７のインターフェース回路８７を介して
マスターマニピュレータ５８，５７側のインターフェー
ス回路８８へ通信される。この偏差はさらにマスターマ
ニピュレータ５８，５９のＭＰＵ８４に送られ、マスタ
ーマニピュレータ５８，５９の力指令に計算される。こ
の力指令はアクチュエータ駆動回路８６へ送られ、マス
ターマニピュレータ５８，５９のアクチュエータ２１
に、その移動を抑える向きの力を発生させる。これによ
り、マスターマニピュレータ５８，５７に力感覚を与え
る。以上の作用によって、術者５５はモニター５４での
術野の画像情報を得ながら、スレーブマニピュレータ４
６，４７を、常にスレーブマニピュレータ４６，４７と
同じ姿勢で、同じ力感覚のあるマスターマニピュレータ
５８，５９を操作することによってコントロールするこ
とができる。 （効果）前記原点出し治具７５によって、マスターマニ
ピュレータ５８，５９の初動時における姿勢を制御装置
８２で確実に認識できるために、実際のマスターマニピ
ュレータ５８，５９の姿勢と、制御装置８２で認識して
いる姿勢の間の位置関係がずれることがないため、操作
者（術者）の意図した動きとスレーブマニピュレータ４
６，４７の動作の間にズレがないように容易に調整する
ことができる。操作性の良い手術用マニピュレータとす
る事ができる。また、術者は処置室４２から離れた操作
室４３に居て患者から離れているため、患者の血液等の
体液、汚物などと接触することがなく、感染の危険性を
減らす対策ができる。

【００３４】なお、この実施例において、特に前記マス
ターマニピュレータ５８，５９を処置室４２に設置する
ことも考えられるが、この場合にはそのマスターマニピ
ュレータ５８，５９の先端部を前記第１の実施例のよう
にハンドル部とアーム部の少なくとも２体に分割可能な
構成とすることが望ましい。そして、これによれば、ハ
ンドル部は小さくシンプルな形状であるため、滅菌器に
入れやすく、その扱いが簡単になる。 ＜第４の実施例＞図９を参照して、本発明の第４の実施
例を説明する。 （構成）図９はその第４の実施例におけるマスターマニ
ピュレータ５８，５９を示す。このマスターマニピュレ
ータ５８，５９の各関節部にはそれぞれの関節の動作範
囲を制限するストッパー８９が設けられている。第２の
制御装置８２のＭＰＵ８４ではマスターマニピュレータ
５８，５９の各関節がストッパー８９によって制限され
た状態の姿勢を記憶している。 （作用）手術前の初動状態で、別体となった原点出し治
具７５を用いる代わりにマスターマニピュレータ５８，
５９の各関節がストッパー８９によって制限された状態
の姿勢にする。 （効果）第３の実施例の効果に加え、特別に別体となっ
た原点出し治具７５を用意する必要がないという効果が
ある。 ＜第５の実施例＞図１０を参照して、本発明の第５の実
施例を説明する。 （構成）第３の実施例に加えて、この実施例はマスター
マニピュレータ５８，５９を変形したものである。マス
ターマニピュレータ５８，５９の各関節部には関節の位
置決めを行う指標９０が設けられている。第２の制御装
置８２のＭＰＵ８４ではそのマスターマニピュレータ５
８，５９の各関節が指標９０によって制限された状態の
姿勢を記憶している。 （作用）手術前の初動状態で、別体となった原点出し治
具７５を用いる代わりにマスターマニピュレータ５８，
５９の各関節が指標９０によって制限された状態の姿勢
にする。 （効果）第３の実施例の効果に加え、特別に別体となっ
た原点出し治具を用意する必要がないという効果があ
る。 ＜第６の実施例＞図１１を参照して、本発明の第６の実
施例を説明する。 （構成）第３の実施例に加えて、この実施例はマスター
マニピュレータ５８，５９を変形したものである。この
実施例において、マスターマニピュレータ５８，５９の
各関節に設けられた関節の動作を検知するエンコーダ
が、絶対位置検出エンコーダ（アブソリュートエンコー
ダ）９１となっている。第２の制御装置８２のＭＰＵ８
４では、マスターマニピュレータ５８，５９の各関節位
置の絶対位置を常に認識するようになっている。 （作用）手術前の初動状態で、別体となった原点出し治
具７５を用いる代わりにマスターマニピュレータ５８，
５９の各関節の絶対位置が原点出し治具（手段）７５を
兼ねた絶対位置検出エンコーダ９１によって把握でき
る。マスターマニピュレータ５８，５９の姿勢を第２の
制御装置８２で常に検知することができる。 （効果）第３の実施例の効果に加え、この実施例では特
別に別体となった原点出し治具を用意する必要がないと
いう効果がある。 ［付記］ 1-1 ．術者が操作できる領域内に設定されたマスターマ
ニピュレータと、術野にアクセスするよう設定され前記
マニピュレータ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、前記スレーブマニピュレータに保持さ
れ、体腔内に挿入する医療器具とを具備する手術用マニ
ピュレータシステムにおいて、前記マスターマニピュレ
ータは、少なくとも術者が操作するためのハンドル部と
これ以外の部分の２体に分割可能な構成にしたことを特
徴とする手術用マニピュレータシステム。 1-2 ．術者が操作できる領域内に設定されたマスターマ
ニピュレータと、術野にアクセスするよう設定され前記
マニピュレータの操作に追従した動きを行う第１のスレ
ーブマニピュレータと、前記第１のスレーブマニピュレ
ータに保持され体腔内に挿入する手術器具と、術者の頭
部に固定された表示装置と、術者の頭部または前記表示
装置に固定されたセンサと、前記第２のスレーブマニピ
ュレータに固定され、前記表示装置にその画像を表示す
る内視鏡とを具備する手術用マニピュレータシステムに
おいて、マスターマニピュレータを少なくとも術者が操
作するためのハンドル部とこれ以外の部分の２体に分割
可能にしたことを特徴とする手術用マニピュレータシス
テム。 1-3 ．マスターマニピュレータが術者が操作する部分と
それ以外の部分の少なくとも２体に分割可能な構成とし
たことを特徴とする付記1-1 、1-2 項に記載の手術用マ
ニピュレータシステム。 1-4 ．前記マスターマニピュレータが、少なくとも術者
が操作する部分が耐滅菌性を有することを特徴とする付
記前各項に記載の手術用マニピュレータシステム。 1-5 ．前記マスターマニピュレータの少なくとも術者が
操作する以外の部分が、滅菌済カバーを被せられる構造
であることを特徴とする付記前各項に記載の手術用マニ
ピュレータシステム。 1-6 ．前記マスターマニピュレータの少なくとも術者が
操作する部分が、滅菌済カバーを被せられる構造である
ことを特徴とする付記前各項に記載の手術用マニピュレ
ータシステム。

【００３５】2-1 ．術者が操作できる領域内に設定され
たマスターマニピュレータと、術野にアクセスするよう
設定され前記マスターマニピュレータの操作に追従した
動きを行うスレーブマニピュレータを有する手術用マニ
ピュレータにおいて、マスターマニピュレータに原点出
し手段を設けたことを特徴とする手術用マニピュレータ
システム。 2-2 ．前記原点出し手段が、マスターマニピュレータの
動きを機械的に拘束する手段であることを特徴とする付
記前各項に記載の手術用マニピュレータシステム。 2-3 ．前記原点出し手段が、マスターマニピュレータの
関節部に取り付けられた絶対位置を検出するエンコーダ
手段であることを特徴とする付記前2-2 に記載の手術用
マニピュレータシステム。 2-4 ．前記原点出し手段が、マスターマニピュレータの
関節部に設けられた指標であることを特徴とする付記前
2-2 に記載の手術用マニピュレータシステム。

【００３６】2-5 ．前記原点出し手段が、マスターマニ
ピュレータの関節部に設けられた動作範囲ストッパーで
あることを特徴とする付記前2-2 に記載の手術用マニピ
ュレータシステム。 （付記２群の課題）マスタースレーブ方式の遠隔操作手
段を用いて手術用マニピュレータを操作する場合、マス
タアーム、スレーブアームがそれぞれ物理的に独立して
いるために、マスタアーム、スレーブアーム両者の動作
方向の対応関係が、両者を設置する際の相対的位置関係
により決定されてしまい、その両者の座標系の向きが一
致しないことが起きる。これは、両者をつなぐ制御装置
において、マスタアーム、スレーブアームの初動の位置
が認識されていないことが一因である。付記２群のもの
は前記事情に着目して成されたものであり、その付記２
群のものの目的とするところは、手術用マニピュレータ
のスレーブアームと、マスタアームとの遠隔操作におい
て、その初動の位置において操作性が損なわれず、操作
者の意図するように操作状態に設定可能な操作性に優れ
た手術用マニピュレータシステムを提供することにあ
る。 （付記２群の作用）手術用マニピュレータによる操作を
開始する前に、マスターマニピュレータを原点出し手段
を用いて原点位置におき、原点位置を制御装置に認識さ
せる。原点出し手段を解除し、マスタアームを自由な操
作によって、姿勢の変化を行っても制御装置は、原点位
置からの相対的な動きを検知することによって、現在の
マスターマニピュレータの姿勢を認識することができ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
スターマニピュレータの必要個所の滅菌が容易で、かつ
緊急の滅菌処理も容易な手術用マニピュレータシステム
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係る経皮的内視鏡下手術を行う
手術用マニピュレータシステムの全体を概略的に示す説
明図。

【図２】同じく第１の実施例の処置用マスターマニピュ
レータにおける先端部の断面図。

【図３】同じく第１の実施例の処置用マスターマニピュ
レータの変形例を示すその先端部の断面図。

【図４】第２の実施例の処置用マスターマニピュレータ
の先端部の断面図。

【図５】第３の実施例に係る手術用マニピュレータシス
テムを概略的に示す説明図。

【図６】同じく第３の実施例に係る手術用マニピュレー
タシステムの斜視図。

【図７】（ａ）は同じく第３の実施例に係る手術用マニ
ピュレータシステムの処置用マスターマニピュレータの
使用状態の説明図、（ｂ）は同じく第３の実施例に係る
手術用マニピュレータシステムの処置用マスターマニピ
ュレータの退避状態の説明図。

【図８】同じく、第３の実施例に係る手術用マニピュレ
ータシステムの回路構成の説明図。

【図９】同じく、第４の実施例に係る処置用マスターマ
ニピュレータの使用状態の説明図。

【図１０】同じく、第５の実施例に係る処置用マスター
マニピュレータの使用状態の説明図。

【図１１】同じく、第６の実施例に係る処置用マスター
マニピュレータの使用状態の説明図。

【符号の説明】

１…手術台、２…患者、４…処置具、５…処置用スレー
ブマニピュレータ５、６…内視鏡、７…観察用スレーブ
マニピュレータ、８…処置用スレーブマニピュレータ制
御装置、９…処置用マスターマニピュレータ、１０…観
察用マニピュレータ制御装置、１１…３次元ディジタイ
ザ、１２…ヘッドマウントディスプレイ、１６…ハンド
ル部、１７…アーム部、１８…着脱機構、２２…滅菌カ
バー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】術者が操作できる領域内に設定されたマス
   ターマニピュレータと、術野にアクセスするよう設定さ
   れ前記マニピュレータ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、前記スレーブマニピュレータに
   保持された医療器具とを具備する手術用マニピュレータ
   システムにおいて、 前記マスターマニピュレータは、少なくとも術者が操作
   するためのハンドル部とこれ以外の部分の２体に分割可
   能な構成にしたことを特徴とする手術用マニピュレータ
   システム。