WO2016152255A1 - 医療用支持アーム装置 - Google Patents

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WO2016152255A1
WO2016152255A1 PCT/JP2016/052983 JP2016052983W WO2016152255A1 WO 2016152255 A1 WO2016152255 A1 WO 2016152255A1 JP 2016052983 W JP2016052983 W JP 2016052983W WO 2016152255 A1 WO2016152255 A1 WO 2016152255A1
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retractor
support arm
organ
arm device
force
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PCT/JP2016/052983
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淳 新井
康久 神川
清和 宮澤
容平 黒田
康宏 松田
哲治 福島
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ソニー株式会社
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    • A61B90/50—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms

Definitions

  • the present disclosure relates to a medical support arm device.
  • organs organs, tissues, body walls, and the like (hereinafter collectively referred to as organs) in the body cavity. Therefore, various techniques have been developed as techniques for holding a patient's organ in order to secure a working space during surgery.
  • Patent Document 1 discloses a support device that supports a retractor that is inserted into a patient's body cavity together with a laparoscope and holds an organ or tissue in the body cavity in order to secure a working space in laparoscopic surgery. Yes.
  • the operator operates the control handle provided in the support device to move the position of the retractor and move the position of the organ or tissue in the body cavity.
  • a working space for surgery can be formed.
  • Patent Document 2 discloses a treatment apparatus used for endoscopic surgery, which includes a magnetic first medical device installed in a body cavity of a patient, a body wall to be held, and / or And a second medical instrument that is placed outside the body via an organ and guides the first medical instrument by magnetic interaction. According to the treatment apparatus, by operating the second medical instrument to guide the first medical instrument, the body wall and / or the organ is pulled in an arbitrary direction, and the working space for the operation in the body cavity. Can be formed.
  • an operation on the control handle is transmitted to the retractor by mechanical elements such as a wire, a pulley, and a piston, and the retractor is positioned. That is, in the support device described in Patent Document 1, the operation of the retractor is controlled so that the retractor is positioned at a predetermined position instructed by the user via the control handle. It can be said that it is a support device. In such a support device based on position control, the retractor stays at the designated position until a new instruction is given. For example, when the retractor touches an organ while the retractor is moving, If the organ or the like is moved by the patient's breathing or pulsation while the patient is held, the retractor may damage the organ or the like.
  • the present disclosure proposes a new and improved medical support arm device that can hold an organ more safely.
  • a medical support arm device including an arm unit whose driving is controlled by force control, and a retractor that is provided at a distal end of the arm unit and holds a patient's organ during surgery.
  • the retractor that holds the patient's organ during surgery is supported by the arm portion of the support arm device, and the drive of the arm portion is controlled by force control.
  • the force control for example, a control for limiting the force can be realized, such as setting a threshold value for the force acting on the retractor and operating the arm portion. Therefore, it is possible to prevent an excessive force from being applied to the organ by the retractor, and a safer operation can be realized.
  • an organ can be held more safely.
  • the above effects are not necessarily limited, and any of the effects shown in the present specification, or other effects that can be grasped from the present specification, together with the above effects or instead of the above effects. May be played.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a state of surgery using a support arm device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 illustrates, as an example, a state in which endoscopic surgery is performed on a patient 540 on an operating table 530 using the support arm device 500 according to the present embodiment.
  • endoscopic surgery a plurality of small insertion ports are provided in the body wall of a patient, and an endoscope for observing the surgical site is inserted from one insertion port.
  • a treatment tool such as a scalpel for performing various treatments on the surgical site is inserted from another insertion port.
  • a retractor 520 that holds an organ 541 in the body cavity of the patient 540 is inserted from another insertion port in order to secure a working space around the surgical site. While seeing the image of the surgical part taken by the endoscope, the operator operates the treatment tool and performs various treatments on the surgical part.
  • the operator, the treatment instrument operated by the operator, and the endoscope are not shown.
  • the support arm device 500 is for supporting the retractor 520 that holds the organ 541.
  • organ is a general term for various types of organs, tissues, body walls, and the like of a patient that can be held by the retractor 520 during surgery.
  • Organs can include various organs such as the stomach, intestine, and liver.
  • the tissue may include blood vessels, for example.
  • FIG. 1 shows only the arm 510 and the retractor 520 attached to the tip of the arm 510 in the configuration of the support arm device 500 for the sake of simplicity.
  • a base portion that supports the arm portion 510 may be provided on the proximal end side of the arm portion 510.
  • the support arm device 500 may be provided with a control device that controls the operation of the support arm device 500. The specific configuration of the support arm device 500 will be described in detail below (2. Configuration of the support arm device).
  • the arm portion 510 includes a plurality of joint portions 511a, 511b, 511c, 511d, 511e, and 511f and a plurality of links 512a, 512b, 512c, 512d, 512e, and 512f that are rotatably connected to each other by the joint portions 511a to 511e. And a retractor 520 that is rotatably attached to the tip of the arm portion 510 via a joint portion 511f.
  • Each of the joint portions 511a to 511f is provided with an actuator 430 shown in FIG. 7 to be described later.
  • the joint portions 511a to 511f are configured to be rotatable about a predetermined rotation axis by driving the actuator 430. Yes.
  • the rotation angles of the joint portions 511a to 511f are controlled, and the driving of the arm portion 510 is controlled.
  • the driving of the arm unit 510 is controlled by force control.
  • the six joint portions 511a to 511f realize six degrees of freedom for driving the arm portion 510.
  • the retractor 520 can be freely moved within the movable range of the arm portion 510. Thereby, the angle at which the retractor 520 is inserted into the body cavity of the patient is not limited, and the convenience of the support arm device 500 is improved.
  • the retractor 520 is an instrument that holds the organ 541 of the patient 540 at the time of surgery.
  • a retractor 520 provided at the tip of the arm portion 510 is inserted into the body cavity of the patient 540, and the organ 541 in the body cavity of the patient 540 is held by the retractor 520.
  • the positions and postures of the arm unit 510 and the retractor 520 are controlled by the support arm device 500.
  • FIG. 1 the illustration of the specific shape of the retractor 520 is omitted for the sake of simplicity.
  • various retractors 520 having various shapes depending on the surgical technique and the object to be held.
  • An appropriate one can be selected and used.
  • the type of the retractor 520 supported by the support arm device 500 is not limited, and various retractors 520 may be used depending on the surgical method and the object to be held.
  • a specific example of the retractor 520 will be described in detail below (2. Configuration of the support arm device).
  • the operation using the support arm device 500 according to the present embodiment has been described.
  • FIG. 1 as an example, a case where the support arm device 500 is applied to endoscopic surgery is shown.
  • the present embodiment is not limited to this example, and the support arm device 500 is used for open surgery. May be applied.
  • the support arm device 500 can hold the organ in the body cavity by the retractor 520 as in the case of endoscopic surgery, but the incision is made at the laparotomy site so as to secure an opening at the laparotomy site.
  • the body wall may be held so as to spread outward.
  • a specialized doctor who operates the retractor 520 and holds the organ 541 is required at the time of surgery.
  • the assistant has to continue to support the retractor 520 until the surgeon finishes the treatment, and this work has been a heavy burden. If the operation is performed for a long period of time, due to fatigue, an error occurs when the assistant operates the retractor 520, and the risk of an accident such as the organ 541 being damaged by the retractor 520 increases.
  • the assistant operates the retractor 520 to move the position of the organ 541.
  • verbal communication does not necessarily guarantee that the operator's intention is completely transmitted, and has contributed to a reduction in the efficiency of the operation.
  • the retractor 520 is supported by the support arm device 500.
  • Substituting the support arm device 500 for the work that has been performed manually until now can eliminate a great burden that has been applied to the assistant holding the organ 541.
  • since the operator (user) can operate the support arm device 500 by himself and move the position of the organ 541, communication between the operator and the assistant becomes unnecessary, and the efficiency of the operation is improved. You can plan.
  • Patent Document 1 the technology itself for supporting the retractor 520 by the support arm device has been proposed (see, for example, Patent Document 1 above).
  • the existing support arm device exemplified in Patent Document 1 controls the operation of the retractor 520 by so-called position control. In the position control, the operation is controlled so that the retractor 520 continues to stay at the instructed position.
  • the position of the organ 541 of the patient 540 is not necessarily constant during the operation.
  • the position of the organ 541 can change slightly depending on the biological reaction of the patient 540 such as respiration and pulsation.
  • the support arm device that controls the operation of the retractor 520 by position control even if the position of the organ 541 changes, the retractor 520 continues to stay in a predetermined position, so that the retractor 520 may damage the organ 541. There is.
  • the retractor 520 is to be moved to a predetermined position, even if the organ 541 exists in the moving direction, the retractor 520 moves to the instructed position. There is a risk that the organ 541 may be damaged.
  • the support arm device based on position control is not necessarily suitable for the use of holding the organ 541.
  • force control is used as a control method of the support arm device 500.
  • a force acting on the retractor 520 is detected by a torque sensor provided in each joint portion 511a to 511f, and the operation of the arm portion 510 is controlled based on the detected force acting on the retractor 520. It becomes possible. For example, when a force equal to or greater than a predetermined threshold is applied to the retractor 520, the arm unit 510 can be operated so as to release the force (that is, to cancel the force applied to the retractor 520). .
  • the position of the organ 541 changes or the retractor 520 contacts the organ 541 so that the retractor 520 is not intended. Since it is considered that the force is applied, it is possible to avoid a situation in which the organ 541 is damaged by the retractor 520 by performing such control.
  • the support arm device 500 supports the retractor 520 and controls the operation of the retractor 520 by force control, so that the retractor 520 can hold the organ 541 more safely. It is what makes it possible.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an overall configuration of the support arm device according to the present embodiment.
  • the support arm device 400 includes a base portion 410, an arm portion 420, and a control device 440.
  • the support arm device 400 is a more specific configuration of the support arm device 500 shown in FIG. 1 described above. Similar to the support arm device 500, a medical support that holds a patient's organ by a retractor during surgery. Arm device.
  • the base portion 410 is a base of the support arm device 400, and the arm portion 420 is extended from the base portion 410.
  • the base portion 410 is provided with casters, and the support arm device 400 is configured to be in contact with the floor surface via the casters and movable on the floor surface by the casters.
  • the configuration of the support arm device 400 according to the present embodiment is not limited to such an example.
  • the base unit 410 is not provided, and the arm unit 420 is directly attached to the ceiling or wall surface of the operating room. May be configured.
  • the support arm device 400 is configured with the arm unit 420 suspended from the ceiling.
  • the arm portion 420 includes a plurality of joint portions 421a, 421b, 421c, 421d, 421e, and 421f, a plurality of links 422a, 422b, 422c, and 422d that are rotatably connected to each other by the joint portions 421a to 421e.
  • a holding unit 429 is provided at the tip of 420 through a joint portion 421f so as to be rotatable, and a retractor 423 attached to the holding unit 429.
  • the links 422a to 422d are rod-shaped members, one end of the link 422a is connected to the base portion 410 via the joint portion 421a, the other end of the link 422a is connected to one end of the link 422b via the joint portion 421b, The other end of the link 422b is connected to one end of the link 422c via the joint portions 421c and 421d. Further, the other end of the link 422c is connected to one end of a substantially L-shaped link 422d via a joint portion 421e, and the other end of the link 422d and the holding unit 429 that holds the retractor 423 are connected via the joint portion 421f. Connected. Thus, the ends of the plurality of links 422a to 422d are connected to each other by the joint portions 421a to 421f with the base portion 410 as a fulcrum, thereby forming an arm shape extending from the base portion 410.
  • the retractor 423 corresponds to the retractor 520 shown in FIG. 1 described above, and is an instrument for holding a patient's organ during surgery.
  • the support arm device 400 controls the positions and postures of the arm unit 420 and the retractor 423 so that the patient's organ is held by the retractor 423.
  • a working space around the surgical site which is a target for the surgeon to process, is secured.
  • the specific shape of the retractor 423 is not shown, but in practice, various retractors 423 having various shapes are used depending on the surgical technique and the object to be held. An appropriate one can be selected and used.
  • the retractor 423 may be inserted into the body cavity of a patient and hold an organ in the body cavity during endoscopic surgery or open surgery. Or the retractor 423 may hold
  • the holding unit 429 may be configured so that the retractor 423 can be attached and detached, and an appropriate type of retractor 423 is attached to the holding unit 429 in accordance with an operation method or an object to be held.
  • FIGS. 3 to 6 show an example of the retractor 423.
  • 3 to 6 are views showing an example of the retractor 423 supported by the support arm device 400.
  • FIG. 3 to 6 are views showing an example of the retractor 423 supported by the support arm device 400.
  • the retractor 423 may be a spatula-like retractor 423a.
  • the organ With the spatula-shaped retractor 423a, the organ can be moved in a predetermined direction by pressing the organ with the spatula-shaped portion.
  • the retractor 423 may be a rod-shaped retractor 423b.
  • the organ is moved in a predetermined direction by pressing the organ with the tip of the rod-shaped portion or by engaging and pulling the tip of the rod-shaped portion with the organ. be able to.
  • the retractor 423 may be a claw-shaped retractor 423c.
  • the organ can be moved in a predetermined direction by engaging and pulling the claw-shaped part to the organ.
  • the retractor 423 may be a retractor 423d having a fan-like spatula portion including a plurality of flat plate portions.
  • the organ can be moved in a predetermined direction by pressing the organ with the spatula portion.
  • retractor 423 any known retractor can be used as the retractor 423.
  • Each of the joint portions 421a to 421f is provided with an actuator 430 shown in FIG. 7 described later.
  • the joint portions 421a to 421f are configured to be rotatable with respect to a predetermined rotation axis by driving the actuator 430. Yes.
  • Driving of the actuator 430 is controlled by the control device 440.
  • the driving of the actuators 430 of the joint portions 421a to 421f the driving of the arm portion 420, for example, extending or contracting (folding) the arm portion 420 is controlled.
  • the support arm device 400 has six joint portions 421a to 421f, and six degrees of freedom for driving the arm portion 420 is realized.
  • the retractor 423 can be freely moved within the movable range of the arm portion 420. Thereby, the retractor 423 can be approached to the patient from various angles, and the degree of freedom in holding the patient's organ by the retractor 423 is improved.
  • the configuration of the arm part 420 is not limited to the example shown in the figure, and the number and arrangement of the joint parts 421a to 421f and the links 422a to 422d, the direction of the drive shaft of the joint parts 421a to 421f, etc. It may be set as appropriate to have a degree of freedom. However, in consideration of the degree of freedom of the position and posture of the retractor 423, the arm unit 420 can be preferably configured to have six degrees of freedom or more.
  • the control device 440 includes, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor), or a microcomputer equipped with these processors, and executes signal processing according to a predetermined program. The operation of the support arm device 400 is controlled.
  • a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor), or a microcomputer equipped with these processors, and executes signal processing according to a predetermined program. The operation of the support arm device 400 is controlled.
  • force control is used as a control method of the support arm device 400.
  • the force acting on the arm part 420 and the retractor 423 is detected by a torque sensor of the actuator 430 provided in each joint part 421a to 421f.
  • a torque generated by the actuator 430 provided in each joint portion 421a to 421f necessary for causing the arm portion 420 to perform a desired operation is calculated, and the calculated generated torque is controlled.
  • the operation of the arm unit 420 is controlled.
  • the operator moves the arm unit 420 in the direction of the force applied to the arm unit 420 in response to an operation to move the arm unit 420 by directly touching the arm unit 420.
  • the control device 440 controls the drive of the actuator 430 so that the operation of the arm unit 420 can be controlled.
  • the operator can move the arm unit 420 while directly touching the arm unit 420, and thus an easier and more intuitive operation is possible.
  • a specific control method of the support arm device 400 by force control will be described in detail in the following (3. Control method of the support arm device).
  • control device 440 is connected to the base portion 410 via a cable, but a control board or the like having the same function as the control device 440 may be provided inside the base portion 410. .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration example of an actuator mounted on the joint portions 421a to 421f of the support arm device 400 shown in FIG.
  • FIG. 3 illustrates a cross-sectional view when the actuator according to the present embodiment is cut along a plane passing through the rotation axis.
  • the actuator 430 includes a motor 424, a motor driver 425, a speed reducer 426, an encoder 427, and a torque sensor 428.
  • the actuator 430 is an actuator corresponding to force control.
  • the rotation of the motor 424 is decelerated at a predetermined reduction ratio by the speed reducer 426, and is transmitted to the other member at the subsequent stage via the output shaft, whereby the other member is driven.
  • the motor 424 is a drive mechanism that generates a driving force by rotating a rotating shaft at a rotation speed corresponding to the command value.
  • a brushless motor is used as the motor 424.
  • the present embodiment is not limited to this example, and various known types of motors may be used as the motor 424.
  • the motor driver 425 is a driver circuit (driver IC (Integrated Circuit)) that rotates the motor 424 by supplying current to the motor 424, and the rotation of the motor 424 is adjusted by adjusting the amount of current supplied to the motor 424. The number can be controlled.
  • the motor driver 425 drives the motor 424 by supplying a current corresponding to a torque command value ⁇ shown in FIG.
  • a speed reducer 426 is connected to the rotating shaft (drive shaft) of the motor 424.
  • the speed reducer 426 reduces the rotational speed of the rotating shaft of the connected motor 424 (that is, the rotational speed of the input shaft) at a predetermined reduction ratio and transmits the reduced speed to the output shaft.
  • the configuration of the speed reducer 426 is not limited to a specific one, and various known types of speed reducers may be used as the speed reducer 426.
  • the speed reducer 426 it is preferable to use a speed reduction ratio that can be set with high accuracy, such as Harmonic Drive (registered trademark).
  • the reduction ratio of the reduction gear 426 can be appropriately set according to the application of the actuator 430. For example, if the actuator 430 is applied to the joint portions 421a to 421f of the support arm device 400 as in the present embodiment, a speed reducer 426 having a reduction ratio of about 1: 100 can be suitably used.
  • Encoder 427 detects the rotation angle of the input shaft (that is, the rotation angle of the rotation shaft of motor 424). Based on the rotational speed of the input shaft detected by the encoder 427 and the reduction ratio of the speed reducer 426, information such as the rotational angles, rotational angular velocities, and rotational angular accelerations of the joint portions 421a to 421f can be obtained.
  • the encoder 427 various known rotary encoders such as a magnetic encoder and an optical encoder may be used. In the illustrated example, the encoder 427 is provided only on the input shaft of the actuator 430. However, an encoder for detecting the rotation angle of the output shaft of the actuator 430 is further provided downstream of the speed reducer 426. Also good.
  • the torque sensor 428 is connected to the output shaft of the actuator 430 and detects torque acting on the actuator 430. Torque sensor 428 detects torque (generated torque) output by actuator 430. The torque sensor 428 can also detect external torque applied to the actuator 430 from the outside.
  • the configuration of the actuator 430 according to the present embodiment has been described above with reference to FIG.
  • the encoder 427 and the torque sensor 428 provided in each actuator 430 act on the rotation angles of the joint portions 421 a to 421 f and the joint portions 421 a to 421 f. Torque is detected respectively.
  • the torque acting on each joint portion 421a to 421f detected by the torque sensor 428 may include a force acting on the arm portion 420 and / or the retractor 423.
  • the torque that should be generated by the actuator 430 of each joint portion 421a to 421f in order for the arm portion 420 to realize a desired operation is calculated, and the torque is used as a control value for each joint.
  • the actuators 430 of the parts 421a to 421f are driven.
  • a specific control method of the support arm device 400 by force control will be described in detail in the following (3. Control method of the support arm device).
  • the configuration illustrated in FIG. 7 is merely an example of the configuration of the actuator 430 according to the present embodiment, and the present embodiment is not limited to such an example.
  • the actuator 430 various known actuators that are generally used in various devices whose operations are controlled by force control can be used.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a control method of the support arm device 400 according to the present embodiment.
  • attention is paid to one actuator 430 constituting the arm portion 420 of the support arm device 400, and a process flow when controlling the driving of the actuator 430 is illustrated as a block diagram.
  • the operation of the arm portion 420 is controlled.
  • FIG. 8 schematically shows a conceptual computing unit that performs various computations related to the drive control of the actuator 430.
  • the processing in each of these blocks (calculators) can be executed by the control device 440 described above.
  • the block diagram shown in FIG. 8 merely shows an example of processing when the actuator 430 is driven by force control, and the present embodiment is not limited to such an example.
  • a drive control method of the actuator 430 various known control methods generally used as a control method for force control may be used.
  • each actuator 430 of the support arm device 400 is modeled by a motion equation of a second-order lag system represented by the following formula (1).
  • q is a rotation angle of the actuator 430
  • q ref is a target rotation angle value of the actuator 430
  • I a is an inertia moment (inertia) in the actuator 430
  • ⁇ a is a generated torque of the actuator 430
  • ⁇ e is an actuator 430 from the outside.
  • the external torque ⁇ a acting on the actuator 430 is a viscous resistance coefficient.
  • the above mathematical formula (1) is a theoretical model representing the motion of the actuator 430 in each joint portion 421a to 421f.
  • the generated torque ⁇ a is generally used in a control system called so-called whole body cooperative control (a control system that controls the driving of a plurality of driving units (actuators) in cooperation with each other to realize a desired operation as a whole). It may be calculated by the method that is used.
  • whole body cooperative control a control system that controls the driving of a plurality of driving units (actuators) in cooperation with each other to realize a desired operation as a whole. It may be calculated by the method that is used.
  • JP-A-2009-95959 and JP-A-2010-188471 which are prior patent applications by the applicant of the present application, can be referred to.
  • an error may occur between the actual motion of the actuator 430 and the theoretical model shown in the above equation (1) due to the influence of various disturbances.
  • the modeling error is caused by mass properties such as the weight, the center of gravity, and the inertia tensor of the multi-link structure (that is, the arm part 420 to be controlled), and by the friction and inertia in the actuator 430. It can be divided roughly. Among them, the modeling error due to the former mass property can be reduced relatively easily during the construction of the theoretical model by increasing the accuracy of CAD (Computer Aided Design) data and applying an identification method.
  • CAD Computer Aided Design
  • the modeling error caused by the friction and inertia in the latter actuator 430 is caused by a phenomenon that is difficult to model, such as friction in the speed reducer 426. Therefore, when building a theoretical model showing the motion of the actuator 430, modeling errors that cannot be ignored may remain. Further, there is the value of inertia I a and viscosity resistance coefficient [nu a in the above equation (1), a possibility that an error occurs between these values in the actual actuator 430. These errors caused by friction, inertia, and the like inside the actuator 430 that are difficult to model can cause disturbances in the drive control of the actuator 430. Therefore, due to the influence of such disturbance, the actuator motion does not actually respond according to the theoretical model shown in the above formula (1), that is, a desired operation may not be realized.
  • the response of the actuator 430 is corrected so as to perform an ideal response according to the theoretical model shown in the formula (1).
  • this is referred to as ideal joint control.
  • the block diagram shown in FIG. 8 shows a series of processes in the ideal joint control for the actuator 430 of one joint part among the joint parts 421a to 421f of the support arm device 400.
  • the actuator 610 schematically shows the mechanism of the actuator 430 shown in FIG. 7, for example.
  • a motor 611, a speed reducer 612, an encoder 613, and a torque sensor 614 are shown as components of the actuator 610. These correspond to the motor 424, the speed reducer 426, the encoder 427, and the torque sensor 428 shown in FIG.
  • the calculator 631 is a calculator that performs a calculation in accordance with an ideal joint model (Ideal Joint Model) of the actuator 610 (that is, the joint portions 421a to 421f) shown in the above formula (1).
  • the computing unit 631 receives the generated torque ⁇ a , the external torque ⁇ e , and the rotational angular velocity (the first derivative of the rotational angle q) as inputs, and the rotational angular acceleration target value (the rotational angle target value q shown in the left side of the above equation (1). 2nd order derivative of ref ) can be output.
  • the actuator 610 responds in accordance with the theoretical model expressed by the mathematical formula (1), and when the right side of the mathematical formula (1) is given, the rotational angular acceleration on the left side is achieved. It is none other than. However, as described above, due to the influence of disturbance, an ideal response according to the above formula (1) may not actually occur. Therefore, in this embodiment, a disturbance observer 620 is introduced.
  • the disturbance observer 620 calculates a disturbance estimated value ⁇ d that is an estimated value of torque caused by the disturbance, and performs a process of correcting the calculation result by the calculator 631 using the disturbance estimated value ⁇ d .
  • a generated torque ⁇ a calculated based on a method used in general force control and an external torque ⁇ e detected by the torque sensor 614 are input to the calculator 631. Is done.
  • the rotation angle q of the actuator 610 detected by the encoder 613 is input to the calculator 632 that performs the differential calculation, the rotation angular velocity (first-order differential of the rotation angle q) of the actuator 610 is calculated.
  • the rotational angular velocity calculated by the calculator 632 is input to the calculator 631, whereby the calculator 631 causes the rotation angular acceleration target value (second-order differential of q ref to be calculated). ) Is calculated.
  • the calculated rotational angular acceleration target value is input to the calculator 633.
  • the calculator 633 is a calculator that calculates torque generated in the actuator 610 based on the rotational angular acceleration of the actuator 610.
  • the computing unit 633 the rotation angular acceleration target value calculated by the arithmetic unit 631, by multiplying the nominal inertia (nominal inertia) J n of the actuator 610, torque target value tau ref Is calculated.
  • the actuator 610 is driven to output the torque target value ⁇ ref so that a desired operation should be realized.
  • the actual response has a disturbance. Etc. may occur. Therefore, in the present embodiment, the target torque value ⁇ ref is corrected using the estimated disturbance value ⁇ d calculated by the disturbance observer 620.
  • the configuration of the disturbance observer 620 will be described.
  • the disturbance observer 620 calculates a disturbance estimated value ⁇ d based on the torque command value ⁇ and the rotation angular velocity calculated from the rotation angle q of the actuator 610 detected by the encoder 613.
  • the torque command value ⁇ is a command value finally given to the actuator 610 after the influence of the disturbance is corrected. That is, in the control system shown in FIG. 8, the actuator 610 is driven to output the torque command value ⁇ .
  • the torque command value ⁇ is substantially equal to the torque target value ⁇ ref .
  • the disturbance observer 620 includes a calculator 634 and a calculator 635.
  • the calculator 634 is a calculator that calculates torque generated in the actuator 610 based on the rotational angular velocity of the actuator 610.
  • the calculator 634 receives the rotation angular velocity calculated by the calculator 632 based on the rotation angle q detected by the encoder 613.
  • the computing unit 634 obtains the rotational angular acceleration by performing the computation represented by the transfer function J n s on the input rotational angular velocity, that is, differentiates the rotational angular velocity, and further calculates the calculated rotational speed. by multiplying the nominal inertia J n angular acceleration is calculated actually estimated value of the torque acting on the actuator 610 (torque estimated value).
  • a difference between the estimated torque value and the torque command value ⁇ is taken to estimate a disturbance estimated value ⁇ d that is a torque value due to the disturbance.
  • the disturbance estimated value ⁇ d is a difference between the torque command value ⁇ in the control one step before and the torque estimated value in the control in the current step.
  • the estimated torque value calculated by the calculator 634 is based on an actual measurement value
  • the torque command value ⁇ calculated by the calculator 633 is based on an ideal theoretical model of the actuator 610 calculated by the calculator 631. Therefore, by taking the difference between them, it is possible to estimate the influence of a disturbance that is not considered in the theoretical model.
  • the computing unit 635 is a computing unit having a function of a low pass filter (LPF) provided to prevent divergence of the system.
  • the calculator 635 outputs only the low frequency component of the input value by performing the calculation represented by the transfer function g / (s + g), and stabilizes the system.
  • the difference value between the estimated torque value calculated by the calculator 634 and the target torque value ⁇ ref is input to the calculator 635, and the low frequency component is calculated as the estimated disturbance value ⁇ d .
  • a torque command value ⁇ is calculated.
  • the calculated torque command value ⁇ is input to a block 636 representing a joint portion.
  • a block 636 represents the joint portions 421a to 421f (that is, the actuator 610) in a simulated manner.
  • the actuator 610 is driven based on the torque command value ⁇ . Specifically, in block 636, the torque command value ⁇ is converted into a corresponding current value (current command value), and the current command value is applied to the motor 611, whereby the torque corresponding to the torque command value ⁇ .
  • the actuator 610 is driven so as to output.
  • the processing described above is performed on the actuators 430 of the joint portions 421a to 421f constituting the arm portion 420 of the support arm device 400, so that the arm portion 420 performs a desired operation.
  • the operation of 420 can be controlled.
  • the force control when the generated torque ⁇ a is calculated, various operations are performed in the arm unit 420 by calculating the generated torque ⁇ a after giving various motion purposes and constraint conditions. Can do.
  • the purpose of exercise is a desired operation that the arm unit 420 wants to perform, and the constraint condition is a position, speed, force, etc. imposed on the operation of the arm unit 420 when the arm unit 420 operates. It is a restriction.
  • the force acting on the joints 421a to 421f by the torque sensor 428 of the actuator 430 provided in each joint 421a to 421f, that is, the arm 420 and the retractor 423 is applied.
  • the acting force (the force applied to an external object in contact with the arm part 420 and the retractor 423 and the force applied from the outside to the arm part 420 and the retractor 423) is monitored successively.
  • the driving of the arm unit 420 may be controlled so that the force acting on the retractor 423 does not exceed a predetermined threshold value by appropriately setting the purpose of exercise and the constraint condition.
  • the retractor 423 By performing such control, for example, when a force larger than a predetermined threshold is applied to the retractor 423, the force is released (that is, the force acting on the retractor 423 is canceled).
  • the arm part 420 can be operated. Accordingly, when the retractor 423 is moved in the body cavity, or when the organ is moved unintentionally while the organ is being held by the retractor 423, the retractor 423 performs a predetermined operation. A force larger than the magnitude can be prevented from being applied to the organ, and the situation where the organ is damaged can be avoided.
  • the force acting on the retractor 423 is detected based on the weight of the held organ, and the force acting on the retractor 423 is canceled based on the detected weight of the organ.
  • the driving of the arm unit 420 may be controlled. By performing such control, when the surgeon manually moves the arm unit 420 while holding the organ by the retractor 423, the surgeon does not feel the weight of the organ and the arm unit with a smaller force. 420 can be moved.
  • the operation of the arm unit 420 may be controlled so as to realize a so-called power assist operation.
  • the power assist operation is one of the controls that are generally performed widely in various devices driven by force control.
  • the driving of the arm unit 420 is controlled so as to support the movement of the arm unit 420 in the direction of the force applied from the outside according to the operation by the operator.
  • various types of control generally performed in force control may be applied to drive control of the support arm device 400.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of organ holding by the retractor during laparotomy.
  • the portal branch right vein 703 and a part of the liver tissue are respectively held by the two retractors 701 a and 701 b having curved spatula tips, and the caudate lobe protrusion of the liver A state in which a part of 705 is exposed is illustrated.
  • the retractors 701a and 701b are inserted into the patient's body cavity from the laparotomy site and hold the organ in the body cavity.
  • the retractors 701a and 701b can be supported by the two support arm devices 400, respectively.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing insertion positions of the endoscope, forceps, and retractor to the patient at the time of endoscopic surgery.
  • FIG. 11 is a view showing an example of holding an organ in a body cavity of a patient by the forceps and the retractor shown in FIG.
  • a patient 801 is provided with several small insertion openings in the body, from which various endoscopes 803, forceps 805, 807, retractors 809, etc.
  • a medical instrument is inserted.
  • the state of the surgical site in the body cavity is photographed by the endoscope 803 and displayed on a display device installed in the operating room.
  • the surgeon operates the treatment tools such as the forceps 805 and 807 and the retractor 809 inserted from the insertion port while viewing the image of the surgical site displayed on the display device, and performs various treatments on the surgical site. I do.
  • the gallbladder serosa is hooked by a retractor 809 having a claw-like tip similar to the retractor 423 c shown in FIG. 5, and the bottom of the gallbladder by forceps 805 and 807.
  • a state in which both ends of the handle are gripped is shown.
  • the endoscope 803 is not shown in FIG.
  • the retractor 809 can be supported by the support arm device 400.
  • the application example of the support arm device 400 according to the present embodiment to the operation has been specifically described.
  • the retractors 701 a, 701 b, and 809 that hold a patient's organ during surgery can be supported by the support arm device 400. Therefore, as compared with the case where the support of the organ has been performed manually, it is possible to reduce the burden on the doctor (assistant) who supports the organ and to hold the organ more stably.
  • the support arm device 400 since the operation of the arm unit 420 is controlled by force control, it is possible to suitably prevent the surrounding organs from being damaged by the retractors 701a, 701b, and 809 during the operation. .
  • an operation that further improves the operability of the operator who operates the arm unit 420 to hold the organ such as a power assist operation, can be performed by the arm unit 420.
  • this modification corresponds to the support arm device 400 according to the above-described embodiment in which the configuration of the retractor 423 is changed, and other matters such as the configuration of the support arm device 400 and the control method thereof are described above. It may be the same as the embodiment described above. Accordingly, in the following description of the present modification, matters that are different from the above-described embodiment will be mainly described, and detailed descriptions of duplicate items will be omitted.
  • FIG. 12 is a view showing an example of a retractor according to this modification.
  • a force sensor 432 is provided at a site that contacts the organ of the retractor 431.
  • FIG. 12 as an example, a configuration in which a force sensor 432 is provided for a spatula-like retractor 431 similar to the retractor 423a shown in FIG. 3 is illustrated, but a retractor having another shape is used. Even if it exists, the force sensor 432 may be similarly provided in the site
  • the retractor 431 provided with the force sensor 432 as shown in FIG. 12 is supported by the support arm device 400 shown in FIG. 2, and the organ is held by the retractor 431.
  • the force sensor 432 is, for example, a pressure sensor that detects a force pressing the force sensor 432, and the force sensor 432 is held by the retractor 431 so that the force sensor 432 contacts the organ. By means of which the contact pressure by the organ can be detected.
  • the force sensor 432 may be, for example, a strain sensor that detects a stress corresponding to the amount of deformation of the retractor 431 to which the force sensor 432 is attached.
  • the force sensor A detection value of 432 is used.
  • the arm unit is configured using the detected force acting on the retractor 431.
  • the slip of the organ with respect to the retractor 431 may be detected using the detection value of the force sensor 432.
  • Various known methods may be used as a method for detecting slippage.
  • a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-34744, which is a prior patent application filed by the present applicant, will be described.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the force sensor 432 used for detecting slippage.
  • FIG. 13 illustrates a top view ((a)) and a side sectional view ((b)) of the force sensor 432.
  • the layers constituting the force sensor 432 are illustrated in a state where the layers are transmitted stepwise.
  • the force sensor 432 is mainly detected by the input unit 31 that is a part that is deformed and detects pressure by contact with an object, a fixing unit 32 that supports the input unit 31, and a detection by the force sensor 432.
  • the external connection unit 33 outputs the result to the outside (for example, the control device 440 shown in FIG. 2).
  • the input unit 31 is mainly configured by stacking a pressure detection unit 42 and a deformation unit 41 in this order.
  • the deforming portion 41 is made of, for example, a viscoelastic material (viscoelastic body) having a viscoelastic property such as a silicon gel material, and can be easily deformed by an external load.
  • the pressure detection unit 42 includes, for example, a capacitance type pressure sensor that detects pressure by using a change in capacitance.
  • the deformed portion 41 When the organ comes into contact with the detection surface of the force sensor 432, the deformed portion 41 is deformed by the contact, and the pressure corresponding to the deformation of the deformed portion 41 is detected by the pressure detecting portion 42.
  • the pressure detection unit 42 can detect the pressure as an in-plane force distribution.
  • the deformation of the deformation unit 41 causes stress dispersion, and the pressure is diffused to the internal pressure detection unit 42. Therefore, sensing performance that is higher than the spatial resolution of the capacitive pressure sensor can be obtained.
  • the information about the in-plane distribution of the force detected by the pressure detection unit 42 is transmitted to, for example, the control device 440 of the support arm device 400 illustrated in FIG. 2 via the external connection unit 33.
  • the control device 440 obtains the pressure center position based on the in-plane distribution of the force detected by the pressure detection unit 42, and monitors the amount of change in the pressure center position with time, so that The slip of the organ (with respect to the retractor 431) and the amount of the slip can be detected.
  • the operation of the support arm device 400 may be controlled so as to perform an operation that can continue to hold the organ.
  • the operation of the arm unit 420 is controlled so that the operation of maintaining the organ can be performed when the slip amount of the organ with respect to the retractor 431 is detected and the slip amount is larger than a predetermined threshold value. Good.
  • the support arm device 400 issues a warning to the operator when an organ slip relative to the retractor 431 is detected.
  • the warning may be audibly notified to the operator by sound, or may be visually notified to the operator by light.
  • the support arm device 400 can be suitably provided with a sound output device such as a speaker for issuing the warning and a display device such as a lamp. The surgeon who has received the warning can appropriately operate the arm unit 420 so that the organ is reliably held by the retractor 431.
  • the support arm device 400 may automatically operate the arm unit 420 so that the organ is reliably held when the slip of the organ with respect to the retractor 431 is detected.
  • the support arm device 400 can be operated by the retractor 431 when slippage of the organ with respect to the retractor 431 is detected.
  • the arm part 420 can be operated so that the organ is pressed more.
  • the detection value of the force sensor 432 provided in the retractor 431 is not necessarily required to detect the slip of the organ with respect to the retractor 431.
  • vibration that may occur in the retractor 431 and the arm unit 420 due to slipping can be detected based on a detection value by the torque sensor 428 of the actuator 430 of each joint unit 421a to 421f.
  • the support arm device 400 appropriately controls so as to perform various operations that can continue to hold the organ based on the slip of the organ with respect to the retractor 431 detected based on the detection value by the torque sensor 428. Can be done.
  • a medical support arm device comprising: an arm part whose drive is controlled by force control; and a retractor that is provided at a distal end of the arm part and holds a patient's organ during surgery.
  • a torque sensor for detecting a torque acting on each joint portion is provided in each joint portion constituting the arm portion, and a force acting on the retractor based on each detection value of the torque sensor.
  • the medical support arm device according to (1) above in which is detected.
  • a medical support arm device Based on the detected force acting on the retractor, the driving of the arm unit is controlled so as to cancel the force acting on the retractor by the weight of the organ, (2) or (3) A medical support arm device according to claim 1.
  • a force sensor is provided at a portion of the retractor that contacts the organ, and a force acting on the retractor is further detected based on a detection value of the force sensor.
  • a torque sensor that detects torque acting on each joint portion is provided in each joint portion that constitutes the arm portion, and based on each detection value of the torque sensor, the organ with respect to the retractor
  • the medical support arm device according to any one of (1) to (5), wherein slippage is detected.
  • a force sensor is provided at a portion of the retractor that contacts the organ, and slippage of the organ with respect to the retractor is detected based on a detection value of the force sensor.
  • the medical support arm device according to Item.
  • the retractor holds the incised body wall at the laparotomy site so as to spread outward so that an opening at the laparotomy site is secured at the time of laparotomy.
  • the medical support arm device according to any one of the above.
  • Support arm device (12)
  • the retractor is inserted into a body cavity from an insertion port provided in a body wall of a patient during endoscopic surgery, and holds the organ in the body cavity. 2.
  • a medical support arm device according to item 1.
  • Support arm device 410
  • Base part 420 510 Arm part 421a to 421f, 511a to 511f Joint part 423, 423a, 423b, 423c, 423d, 431, 701a, 701b, 809 Retractor 430, 610 Actuator 424, 611 Motor 426 , 612 Reducer 427, 613 Encoder 428, 614 Torque sensor 440 Control device 432 Force sensor

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Abstract

　本発明は、より安全に器官を保持することを可能にすることを目的とする。　力制御によって駆動が制御されるアーム部（５１０）と、アーム部（５１０）の先端に設けられ、手術時に患者の器官を保持するレトラクタとを備える、医療用支持アーム装置を提供する。

Description

医療用支持アーム装置
　本開示は、医療用支持アーム装置に関する。
　内視鏡手術では、患者の体腔内に直接術者の手を挿入することなく、患者の体壁に設けられる小さな挿入口（創）から専用の処置具を体腔内に挿入し、当該処置具を体腔外から操作することにより、手術が行われる。この際、術部周辺に作業空間を確保するために、体腔内の臓器や組織、体壁等（以下、器官と総称する）を保持する必要が生じる場合がある。そこで、手術時に作業空間を確保するために患者の器官を保持するための技術として、様々な技術が開発されている。
　例えば、特許文献１には、腹腔鏡手術において、腹腔鏡とともに患者の体腔内に挿入され作業空間を確保するために体腔内の臓器又は組織を保持するレトラクタを支持する、支持装置が開示されている。当該支持装置では、術者（ユーザ）が当該支持装置に設けられた制御ハンドルを操作することにより、レトラクタの位置を移動させ、体腔内の臓器又は組織の位置を移動させることができ、体腔内に手術のための作業空間を形成することができる。
　また、例えば、特許文献２には、内視鏡手術に用いられる治療装置であって、患者の体腔内に設置される磁性を有する第１の医療器具と、保持対象である体壁及び／又は臓器を介して体外に設置され磁気的相互作用によって前記第１の医療器具を誘導する第２の医療器具と、を備える、治療装置が開示されている。当該治療装置によれば、第２の医療器具を操作して第１の医療器具を誘導することにより、体壁及び／又は臓器を任意の方向に牽引し、体腔内に手術のための作業空間を形成することが可能になる。
特表２０１０－５１１４８７号公報 特開２００８－２５９８３５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の支持装置では、ワイヤや滑車、ピストン等の機械的要素によって、制御ハンドルに対する操作がレトラクタに伝達され、当該レトラクタの位置決めが行われている。つまり、特許文献１に記載の支持装置は、ユーザによって制御ハンドルを介して指示された所定の位置にレトラクタが位置するように当該レトラクタの動作が制御される、いわば位置制御によってレトラクタの動作が制御される支持装置であると言える。このような位置制御による支持装置では、新たな指示が与えられるまではレトラクタが指示された位置に留まり続けるため、例えばレトラクタの移動中に当該レトラクタが臓器等に触れてしまった場合や、臓器等の保持中に患者の呼吸や拍動等により当該臓器等が移動した場合に、当該レトラクタが臓器等を傷付けてしまう恐れがある。
　また、特許文献２に記載の治療装置では、第１の医療器具及び第２の医療器具として磁性を有するものしか使用できないため、汎用的な器具を使用することができない。また、特許文献２に記載の治療装置では、体外から、磁気的相互作用によって体腔内の第１の医療器具の位置を制御するため、当該第１の医療器具の位置決めを高精度に行うことは困難であると考えられる。従って、結果的に、第１の医療器具が意図せぬ動きをしてしまい、体腔内の臓器等を傷付けてしまう恐れがある。
　このように、手術時に患者の器官を保持するための技術としては、より安全に器官を保持することが可能な技術が求められていた。そこで、本開示では、より安全に器官を保持することが可能な、新規かつ改良された医療用支持アーム装置を提案する。
　本開示によれば、力制御によって駆動が制御されるアーム部と、前記アーム部の先端に設けられ、手術時に患者の器官を保持するレトラクタと、を備える、医療用支持アーム装置が提供される。
　本開示によれば、手術時に患者の器官を保持するレトラクタが支持アーム装置のアーム部によって支持され、当該アーム部の駆動が力制御によって制御される。力制御によれば、例えばレトラクタに作用する力に対してしきい値を設けて当該アーム部を動作させる等、力を制限するような制御が実現され得る。従って、レトラクタによって器官に対して過度な力が負荷されることを防止することができ、より安全な手術が実現され得る。
　以上説明したように本開示によれば、より安全に器官を保持することが可能になる。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係る支持アーム装置を用いた手術の様子を示す概略図である。 本実施形態に係る支持アーム装置の全体構成を示す図である。 支持アーム装置によって支持されるレトラクタの一例を示す図である。 支持アーム装置によって支持されるレトラクタの一例を示す図である。 支持アーム装置によって支持されるレトラクタの一例を示す図である。 支持アーム装置によって支持されるレトラクタの一例を示す図である。 図２に示す支持アーム装置の関節部に搭載されるアクチュエータの一構成例を示す断面図である。 本実施形態に係る支持アーム装置の制御方法を示すブロック図である。 開腹手術時におけるレトラクタによる器官の保持の一例を示す図である。 内視鏡手術時における患者への内視鏡、鉗子及びレトラクタの挿入位置を概略的に示す図である。 図１０に示す鉗子及びレトラクタによる、患者の体腔内での器官の保持の一例を示す図である。 本変形例に係るレトラクタの一例を示す図である。 滑りを検出するために用いられる力センサの一構成例を示す図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　１．支持アーム装置を用いた手術の概要
　２．支持アーム装置の構成
　　２－１．全体構成
　　２－２．アクチュエータの構成
　３．支持アーム装置の制御方法
　４．支持アーム装置の手術への適用例
　　４－１．開腹手術への適用例
　　４－２．内視鏡手術への適用例
　５．変形例
　６．補足
　（１．支持アーム装置を用いた手術の概要）
　本開示の好適な一実施形態に係る支持アーム装置の構成について詳細に説明するに先立ち、本開示をより明確なものとするために、本実施形態に係る支持アーム装置を用いた手術の概要について説明する。
　図１を参照して、本開示の一実施形態に係る支持アーム装置を用いた手術の様子について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る支持アーム装置を用いた手術の様子を示す概略図である。
　図１では、一例として、本実施形態に係る支持アーム装置５００を用いて、手術台５３０上の患者５４０に対して内視鏡手術が行われている様子が図示されている。内視鏡手術では、患者の体壁に複数の小さな挿入口が設けられ、一の挿入口からは術部を観察するための内視鏡が挿入される。また、他の挿入口からは、術部に対して各種の処置を行うためのメス等の処置具が挿入される。また、更に他の挿入口からは、術部周辺に作業空間を確保するために患者５４０の体腔内の器官５４１を保持するレトラクタ５２０が挿入される。内視鏡によって撮影された術部の映像を見ながら、術者によって処置具が操作され、当該術部に対して各種の処置が施される。なお、図１では、簡単のため、術者や、術者によって操作される処置具、及び内視鏡についてはその図示を省略している。
　本実施形態に係る支持アーム装置５００は、器官５４１を保持するレトラクタ５２０を支持するためのものである。なお、本明細書において、「器官」とは、手術時にレトラクタ５２０によって保持される対象となり得る、患者の各種の臓器、組織又は体壁等を指す総称である。臓器には、例えば胃や腸、肝臓等の各種の臓器が含まれ得る。また、組織には、例えば血管等が含まれ得る。
　図１では、簡単のため、支持アーム装置５００の構成のうち、アーム部５１０、及び当該アーム部５１０の先端に取り付けられるレトラクタ５２０のみを図示している。実際には、アーム部５１０の基端側には、当該アーム部５１０を支持するベース部が備えられ得る。更に、支持アーム装置５００には、支持アーム装置５００の動作を制御する制御装置が備えられ得る。なお、支持アーム装置５００の具体的な構成については、下記（２．支持アーム装置の構成）で詳しく説明する。
　アーム部５１０は、複数の関節部５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、５１１ｄ、５１１ｅ、５１１ｆと、関節部５１１ａ～５１１ｅによって互いに回動可能に連結される複数のリンク５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄ、５１２ｅ、５１２ｆと、アーム部５１０の先端に関節部５１１ｆを介して回動可能に取り付けられるレトラクタ５２０と、を備える。
　関節部５１１ａ～５１１ｆには、それぞれ、後述する図７に示すアクチュエータ４３０が設けられており、関節部５１１ａ～５１１ｆは、当該アクチュエータ４３０の駆動により所定の回転軸に対して回転可能に構成されている。アクチュエータ４３０の駆動が上記制御装置によって制御されることにより、各関節部５１１ａ～５１１ｆの回転角度が制御され、アーム部５１０の駆動が制御される。なお、本実施形態では、アーム部５１０の駆動は、力制御によって制御される。
　支持アーム装置５００では、６つの関節部５１１ａ～５１１ｆにより、アーム部５１０の駆動に関して６自由度が実現されている。アーム部５１０が６自由度を有するように構成されることにより、アーム部５１０の可動範囲内においてレトラクタ５２０を自由に移動させることができる。これにより、レトラクタ５２０を患者の体腔内に挿入する角度が限定されず、支持アーム装置５００の利便性が向上する。
　レトラクタ５２０は、手術時に患者５４０の器官５４１を保持する器具である。手術を行う際には、図１に示すように、アーム部５１０の先端に設けられたレトラクタ５２０が患者５４０の体腔内に挿入され、当該レトラクタ５２０によって患者５４０の体腔内の器官５４１が保持されるように、支持アーム装置５００によってアーム部５１０及びレトラクタ５２０の位置及び姿勢が制御される。レトラクタ５２０によって体腔内の器官５４１が保持されることにより、術者が処置を行う対象である術部周辺の作業空間が確保される。
　なお、図１では、簡単のため、レトラクタ５２０の具体的な形状の図示を省略しているが、実際には、術式や保持する対象に応じて、様々な形状を有する各種のレトラクタ５２０の中から適切なものが選択され、用いられ得る。本実施形態では、支持アーム装置５００によって支持されるレトラクタ５２０の種類は限定されず、術式や保持する対象に応じて、各種のレトラクタ５２０が用いられてよい。レトラクタ５２０の具体例については、下記（２．支持アーム装置の構成）で詳しく説明する。
　以上、図１を参照して、本実施形態に係る支持アーム装置５００を用いた手術の様子について説明した。なお、図１では、一例として、内視鏡手術に対して支持アーム装置５００が適用された場合について示しているが、本実施形態はかかる例に限定されず、支持アーム装置５００は、開腹手術に対して適用されてもよい。開腹手術時には、支持アーム装置５００は、レトラクタ５２０によって、内視鏡手術時と同様に体腔内の器官も保持し得るが、開腹部位における開口が確保されるように、当該開腹部位における切開された体壁を外側に向かって広げるように保持してもよい。
　ここで、これまで一般的に、手術時には、レトラクタ５２０を操作し器官５４１を保持する専門の医師（助手）が必要とされていた。当該助手は、術者が処置を終えるまでの間、レトラクタ５２０を支持し続けなければならないため、その作業は大きな負担となっていた。手術が長時間に渡れば、疲労により、助手がレトラクタ５２０を操作する際にミスが発生し、当該レトラクタ５２０によって器官５４１が傷付けられる等、事故が発生する危険性も高まる。
　また、手術中には、例えば術者の指示に応じて、器官５４１の位置を適宜移動させる必要が生じる場合がある。この場合、術者からの口頭での指示を受けて、助手がレトラクタ５２０を操作して器官５４１の位置を移動させることとなる。このような口頭での意思伝達は、術者の意図が必ずしも完全に伝わる保証はなく、手術の効率を低下させる一因となっていた。
　一方、本実施形態では、以上説明したように、支持アーム装置５００によってレトラクタ５２０が支持される。これまで人手によって行われていた作業を支持アーム装置５００によって代替することにより、器官５４１を保持する助手に負荷されていた多大な負担を解消することができる。また、助手の疲労に起因するミスの発生も防止することができる。また、術者（ユーザ）が自身で支持アーム装置５００を操作して、器官５４１の位置を移動させることができるため、術者と助手との間の意思伝達が不要となり、手術の効率化を図ることができる。
　ここで、レトラクタ５２０を支持アーム装置によって支持しようという技術自体は、これまでにも提案されていた（例えば上記特許文献１を参照）。しかしながら、上記特許文献１に例示される既存の支持アーム装置は、レトラクタ５２０の動作を、いわゆる位置制御によって制御するものであった。位置制御では、指示された位置でレトラクタ５２０が留まり続けるように、その動作が制御される。
　しかしながら、手術中において、患者５４０の器官５４１の位置は必ずしも一定ではない。例えば、呼吸や拍動といった患者５４０の生体反応に応じて、器官５４１の位置は微妙に変化し得る。位置制御によってレトラクタ５２０の動作を制御する支持アーム装置では、器官５４１の位置が変化した場合であっても、レトラクタ５２０が所定の位置に留まり続けるため、レトラクタ５２０によって器官５４１が傷付けられてしまう恐れがある。また、レトラクタ５２０を所定の位置まで移動させようとした場合には、その移動方向に器官５４１が存在したとしても、指示された位置までレトラクタ５２０が移動してしまうため、レトラクタ５２０が当該器官５４１に衝突し、当該器官５４１が傷付けられてしまう危険性がある。このように、位置制御による支持アーム装置は、器官５４１の保持という用途には、必ずしも適しているとは言えないと考えられる。
　一方、上述したように、本実施形態では、支持アーム装置５００の制御方式として、力制御が用いられる。力制御では、レトラクタ５２０に作用する力を、各関節部５１１ａ～５１１ｆに設けられるトルクセンサによって検出し、検出されたレトラクタ５２０に作用する力に基づいて、アーム部５１０の動作を制御することが可能になる。例えば、所定のしきい値以上の力がレトラクタ５２０に作用した場合には、当該力を逃がすように（すなわち、レトラクタ５２０に作用する力を打ち消すように）、アーム部５１０を動作させることができる。レトラクタ５２０に対して所定のしきい値以上の力が作用している場合には、器官５４１の位置が変化して、あるいは、レトラクタ５２０が器官５４１に接触して、レトラクタ５２０に対して意図せぬ力が加わっている状態であると考えられるため、このような制御を行うことにより、レトラクタ５２０によって器官５４１が傷付けられてしまう事態を回避することができる。
　このように、本実施形態に係る支持アーム装置５００は、レトラクタ５２０を支持するとともに、当該レトラクタ５２０の動作を力制御によって制御することにより、当該レトラクタ５２０によってより安全に器官５４１を保持することを可能にするものである。
　以下では、本実施形態に係る支持アーム装置５００の構成について、より詳細に説明する。
　（２．支持アーム装置の構成）
　（２－１．全体構成）
　図２を参照して、本実施形態に係る支持アーム装置の全体構成について説明する。図２は、本実施形態に係る支持アーム装置の全体構成を示す図である。
　図２を参照すると、支持アーム装置４００は、ベース部４１０と、アーム部４２０と、制御装置４４０と、を備える。支持アーム装置４００は、上述した図１に示す支持アーム装置５００をより具体的な構成として表したものであり、支持アーム装置５００と同様に、手術時にレトラクタによって患者の器官を保持する医療用支持アーム装置である。
　ベース部４１０は支持アーム装置４００の基台であり、ベース部４１０からアーム部４２０が延伸される。ベース部４１０にはキャスターが設けられており、支持アーム装置４００は、当該キャスターを介して床面と接地し、当該キャスターによって床面上を移動可能に構成されている。ただし、本実施形態に係る支持アーム装置４００の構成はかかる例に限定されず、例えば、ベース部４１０が設けられず、手術室の天井又は壁面にアーム部４２０が直接取り付けられて支持アーム装置４００が構成されてもよい。例えば、天井にアーム部４２０が取り付けられる場合には、支持アーム装置４００は、アーム部４２０が天井から吊り下げられて構成されることとなる。
　アーム部４２０は、複数の関節部４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｄ、４２１ｅ、４２１ｆと、関節部４２１ａ～４２１ｅによって互いに回動可能に連結される複数のリンク４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄと、アーム部４２０の先端に関節部４２１ｆを介して回動可能に設けられる保持ユニット４２９と、当該保持ユニット４２９に取り付けられるレトラクタ４２３と、を有する。
　リンク４２２ａ～４２２ｄは棒状の部材であり、リンク４２２ａの一端が関節部４２１ａを介してベース部４１０と連結され、リンク４２２ａの他端が関節部４２１ｂを介してリンク４２２ｂの一端と連結され、更に、リンク４２２ｂの他端が関節部４２１ｃ、４２１ｄを介してリンク４２２ｃの一端と連結される。更に、リンク４２２ｃの他端が、関節部４２１ｅを介して略Ｌ字状のリンク４２２ｄの一端と連結され、リンク４２２ｄの他端とレトラクタ４２３を保持する保持ユニット４２９とが、関節部４２１ｆを介して連結される。このように、ベース部４１０を支点として、複数のリンク４２２ａ～４２２ｄの端同士が、関節部４２１ａ～４２１ｆによって互いに連結されることにより、ベース部４１０から延伸されるアーム形状が構成される。
　レトラクタ４２３は、上述した図１に示すレトラクタ５２０に対応するものであり、手術時に患者の器官を保持する器具である。手術を行う際には、レトラクタ４２３によって患者の器官が保持されるように、支持アーム装置４００によってアーム部４２０及びレトラクタ４２３の位置及び姿勢が制御される。レトラクタ４２３によって患者の器官が適宜保持されることにより、術者が処理を行う対象である術部周辺の作業空間が確保される。
　なお、図１では、簡単のため、レトラクタ４２３の具体的な形状の図示を省略しているが、実際には、術式や保持する対象に応じて、様々な形状を有する各種のレトラクタ４２３の中から適切なものが選択され、用いられ得る。レトラクタ４２３は、図１を参照して上述したように、内視鏡手術時又は開腹手術時において、患者の体腔内に挿入され、体腔内の器官を保持するものであってもよい。あるいは、レトラクタ４２３は、開腹手術時において、開腹部位において切開された体壁を広げるように保持するものであってもよい。保持ユニット４２９は、レトラクタ４２３を着脱可能に構成されてよく、術式や保持する対象に応じて、適切な種類のレトラクタ４２３が保持ユニット４２９に取り付けられる。
　図３～図６に、レトラクタ４２３の一例を示す。図３～図６は、支持アーム装置４００によって支持されるレトラクタ４２３の一例を示す図である。
　図３に示すように、レトラクタ４２３は、へら状のレトラクタ４２３ａであってよい。へら状のレトラクタ４２３ａでは、当該へら状の部位で器官を押圧するようにして、当該器官を所定の方向に移動させることができる。
　また、図４に示すように、レトラクタ４２３は、棒状のレトラクタ４２３ｂであってよい。棒状のレトラクタ４２３ｂでは、当該棒状の部位の先端で器官を押圧するようにして、あるいは、当該棒状の部位の先端を器官に係止して引っ張るようにして、当該器官を所定の方向に移動させることができる。
　また、図５に示すように、レトラクタ４２３は、かぎ爪状のレトラクタ４２３ｃであってよい。かぎ爪状のレトラクタ４２３ｃでは、当該かぎ爪状の部位を器官に係止して引っ張るようにして、当該器官を所定の方向に移動させることができる。
　また、図６に示すように、レトラクタ４２３は、複数の平板部からなる扇状のへら部を有するレトラクタ４２３ｄであってよい。扇状のへら部を有するレトラクタ４２３ｄでは、当該へら部で器官を押圧するようにして、当該器官を所定の方向に移動させることができる。
　なお、図３～図６に図示したものはあくまで一例であって、レトラクタ４２３としては、あらゆる公知のレトラクタを使用することができる。
　図２に戻り、支持アーム装置４００の構成についての説明を続ける。
　関節部４２１ａ～４２１ｆには、それぞれ、後述する図７に示すアクチュエータ４３０が設けられており、関節部４２１ａ～４２１ｆは、当該アクチュエータ４３０の駆動により所定の回転軸に対して回転可能に構成されている。アクチュエータ４３０の駆動は、制御装置４４０によって制御される。各関節部４２１ａ～４２１ｆのアクチュエータ４３０の駆動がそれぞれ制御されることにより、例えばアーム部４２０を伸ばしたり、縮めたり（折り畳んだり）といった、アーム部４２０の駆動が制御される。
　なお、図示する例では、支持アーム装置４００は、６つの関節部４２１ａ～４２１ｆを有し、アーム部４２０の駆動に関して６自由度が実現されている。アーム部４２０が６自由度を有するように構成されることにより、アーム部４２０の可動範囲内においてレトラクタ４２３を自由に移動させることができる。これにより、レトラクタ４２３を、様々な角度から患者に対して接近させることが可能になり、レトラクタ４２３によって患者の器官を保持する際の自由度が向上する。
　ただし、アーム部４２０の構成は図示する例に限定されず、関節部４２１ａ～４２１ｆ及びリンク４２２ａ～４２２ｄの数や配置、関節部４２１ａ～４２１ｆの駆動軸の方向等は、アーム部４２０が所望の自由度を有するように適宜設定されてよい。ただし、レトラクタ４２３の位置及び姿勢の自由度を考慮して、アーム部４２０は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。
　制御装置４４０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサ、又はこれらのプロセッサが搭載されたマイコン等によって構成され、所定のプログラムに従った信号処理を実行することにより、支持アーム装置４００の動作を制御する。
　本実施形態では、支持アーム装置４００の制御方式として、力制御が用いられる。力制御では、アーム部４２０及びレトラクタ４２３に作用する力が、各関節部４２１ａ～４２１ｆに設けられるアクチュエータ４３０のトルクセンサによって検出される。検出された当該力に基づいて、アーム部４２０に所望の動作を行わせるために必要な、各関節部４２１ａ～４２１ｆに設けられるアクチュエータ４３０による発生トルクが算出され、算出された当該発生トルクを制御値として、アーム部４２０の動作が制御される。
　力制御では、例えば術者が直接アーム部４２０に触れて行う、当該アーム部４２０を移動させようとする操作に応じて、当該アーム部４２０に加えられた力の方向に当該アーム部４２０が移動するように（すなわち、術者の動作に追従するように）、制御装置４４０によってアクチュエータ４３０の駆動が制御され、当該アーム部４２０の動作が制御され得る。このように、力制御を用いることにより、術者が直接アーム部４２０に触れながら当該アーム部４２０を移動させることができるため、より容易でより直感的な操作が可能になる。なお、力制御による支持アーム装置４００の具体的な制御方法については、下記（３．支持アーム装置の制御方法）で詳細に説明する。
　なお、図示する例では、制御装置４４０は、ベース部４１０とケーブルを介して接続されているが、制御装置４４０と同様の機能を有する制御基板等がベース部４１０の内部に設けられてもよい。
　以上、図２を参照して、本実施形態に係る支持アーム装置４００の概略構成について説明した。
　（２－２．アクチュエータの構成）
　図７を参照して、図２に示す支持アーム装置４００の関節部４２１ａ～４２１ｆに搭載されるアクチュエータの構成について説明する。図７は、図２に示す支持アーム装置４００の関節部４２１ａ～４２１ｆに搭載されるアクチュエータの一構成例を示す断面図である。図３では、本実施形態に係るアクチュエータを、回転軸を通る平面で切断した場合における断面図を図示している。
　図７を参照すると、本実施形態に係るアクチュエータ４３０は、モータ４２４と、モータドライバ４２５と、減速機４２６と、エンコーダ４２７と、トルクセンサ４２８と、から構成される。アクチュエータ４３０は、力制御に対応するアクチュエータである。アクチュエータ４３０では、モータ４２４の回転が減速機４２６によって所定の減速比で減速され、出力軸を介して後段の他の部材に伝達されることにより、当該他の部材が駆動されることとなる。
　モータ４２４は、所定の指令値（電流指令値）が与えられた場合に、当該指令値に対応する回転速度で回転軸を回転させることにより、駆動力を生み出す駆動機構である。モータ４２４としては、例えばブラシレスモータが用いられる。ただし、本実施形態はかかる例に限定されず、モータ４２４としては各種の公知の種類のモータが用いられてよい。
　モータドライバ４２５は、モータ４２４に電流を供給することによりモータ４２４を回転駆動させるドライバ回路（ドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ））であり、モータ４２４に供給する電流量を調整することにより、モータ４２４の回転数を制御することができる。モータドライバ４２５は、後述する図１０に示すトルク指令値τに対応する電流をモータ４２４に供給することにより、当該モータ４２４を駆動させる。
　モータ４２４の回転軸（駆動軸）には、減速機４２６が連結される。減速機４２６は、連結されたモータ４２４の回転軸の回転速度（すなわち、入力軸の回転速度）を、所定の減速比で減速させて出力軸に伝達する。本実施形態では、減速機４２６の構成は特定のものに限定されず、減速機４２６としては各種の公知の種類の減速機が用いられてよい。ただし、減速機４２６としては、例えばハーモニックドライブ（登録商標）等の、高精度に減速比が設定可能なものが用いられることが好ましい。また、減速機４２６の減速比は、アクチュエータ４３０の用途に応じて適宜設定され得る。例えば、本実施形態のように、アクチュエータ４３０が支持アーム装置４００の関節部４２１ａ～４２１ｆに適用される場合であれば、１：１００程度の減速比を有する減速機４２６が好適に用いられ得る。
　エンコーダ４２７は、入力軸の回転角度（すなわち、モータ４２４の回転軸の回転角度）を検出する。エンコーダ４２７によって検出された入力軸の回転数と、減速機４２６の減速比と、に基づいて、関節部４２１ａ～４２１ｆの回転角度、回転角速度及び回転角加速度等の情報を得ることができる。エンコーダ４２７としては、例えば磁気式エンコーダ、光学式エンコーダ等の各種の公知のロータリエンコーダが用いられてよい。なお、図示する例では、アクチュエータ４３０の入力軸にのみエンコーダ４２７が設けられているが、減速機４２６よりも後段に、アクチュエータ４３０の出力軸の回転角度を検出するためのエンコーダが更に設けられてもよい。
　トルクセンサ４２８は、アクチュエータ４３０の出力軸に接続され、アクチュエータ４３０に作用するトルクを検出する。トルクセンサ４２８は、アクチュエータ４３０によって出力されるトルク（発生トルク）を検出する。また、トルクセンサ４２８は、アクチュエータ４３０に外部から加えられる外トルクも検出することができる。
　以上、図７を参照して、本実施形態に係るアクチュエータ４３０の構成について説明した。力制御が行われる場合には、支持アーム装置４００では、各アクチュエータ４３０に設けられたエンコーダ４２７及びトルクセンサ４２８によって、各関節部４２１ａ～４２１ｆの回転角度、及び各関節部４２１ａ～４２１ｆに作用するトルクがそれぞれ検出される。このとき、トルクセンサ４２８によって検出される各関節部４２１ａ～４２１ｆに作用するトルクには、アーム部４２０及び／又はレトラクタ４２３に作用する力も含まれ得る。
　検出された回転角度及びトルク値に基づいて、アーム部４２０が所望の動作を実現するために各関節部４２１ａ～４２１ｆのアクチュエータ４３０が発生すべきトルクが算出され、当該トルクを制御値として各関節部４２１ａ～４２１ｆのアクチュエータ４３０が駆動される。力制御による支持アーム装置４００の具体的な制御方法については、下記（３．支持アーム装置の制御方法）で詳しく説明する。
　なお、図７に示す構成は、あくまで、本実施形態に係るアクチュエータ４３０の一構成例を示すものであり、本実施形態はかかる例に限定されない。アクチュエータ４３０としては、一般的に力制御によってその動作が制御される各種の装置において用いられている、公知の各種のアクチュエータを用いることができる。
　（３．支持アーム装置の制御方法）
　図８を参照して、本実施形態に係る支持アーム装置４００の制御方法について説明する。図８は、本実施形態に係る支持アーム装置４００の制御方法を示すブロック図である。図８では、支持アーム装置４００のアーム部４２０を構成する１つのアクチュエータ４３０に注目し、当該アクチュエータ４３０の駆動を制御する際の処理の流れをブロック図として図示している。各関節部４２１ａ～４２１ｆに設けられる各アクチュエータ４３０に対して同様の処理が行われることにより、アーム部４２０の動作が制御されることとなる。
　図８に示す各ブロックは、アクチュエータ４３０の駆動制御に係る各種の演算を行う概念上の演算器を模擬的に示している。これらの各ブロック（演算器）における処理は、上述した制御装置４４０によって実行され得る。
　なお、図８に示すブロック図は、あくまで、力制御によってアクチュエータ４３０が駆動される場合における処理の一例を示すものであり、本実施形態はかかる例に限定されない。アクチュエータ４３０の駆動制御方法としては、力制御に制御方法として一般的に用いられている公知の各種の制御方法が用いられてよい。
　図８に示すブロック図を参照しながら実際の処理の詳細について説明するに先立ち、当該ブロック図に示される制御方法の概要について説明する。
　支持アーム装置４００の各アクチュエータ４３０の運動は、下記数式（１）に示される二次遅れ系の運動方程式によってモデル化される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、ｑはアクチュエータ４３０の回転角度、ｑｒｅｆはアクチュエータ４３０の回転角度目標値、Ｉａはアクチュエータ４３０における慣性モーメント（イナーシャ）、τａはアクチュエータ４３０の発生トルク、τｅは外部からアクチュエータ４３０に作用する外トルク、νａはアクチュエータ４３０における粘性抵抗係数である。上記数式（１）は、各関節部４２１ａ～４２１ｆにおけるアクチュエータ４３０の運動を表す理論モデルである。
　力制御では、アクチュエータ４３０の駆動が、トルクを制御量として用いることにより制御される。アーム部４２０を動作させようとした場合には、所望の動作を実現するために各関節部４２１ａ～４２１ｆのアクチュエータ４３０が発生すべきトルクτａ（発生トルクτａ）が算出され得る。なお、当該発生トルクτａの算出方法としては、既存の各種の方法が用いられ得るため、本明細書では詳細な説明を省略する。例えば、発生トルクτａは、いわゆる全身協調制御と呼ばれる制御方式（複数の駆動部（アクチュエータ）の駆動を互いに協調させて制御し、全体として所望の動作を実現する制御方式）において一般的に用いられている方法によって算出されてよい。全身協調制御における発生トルクτａの算出方法の詳細については、例えば、本願出願人による先行特許出願である特開２００９－９５９５９号公報や特開２０１０－１８８４７１号公報等を参照することができる。
　理想的には、各アクチュエータ４３０に対して算出された発生トルクτａを上記数式（１）に適用することにより、各アクチュエータ４３０において上記数式（１）に示す理論モデルに従った応答が実現する、すなわち、アーム部４２０において所望の動作が実現されるはずである。
　しかし、実際には、様々な外乱の影響により、アクチュエータ４３０における実際の運動と上記数式（１）に示す理論モデルとの間には誤差（モデル化誤差）が生じる場合がある。モデル化誤差は、多リンク構造体（すなわち制御対象であるアーム部４２０）の重量、重心、慣性テンソル等のマスプロパティに起因するものと、アクチュエータ４３０内部における摩擦や慣性等に起因するものとに大別することができる。このうち、前者のマスプロパティに起因するモデル化誤差は、ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ）データの高精度化や同定手法の適用によって、理論モデル構築時に比較的容易に低減することが可能である。
　一方、後者のアクチュエータ４３０内部の摩擦や慣性等に起因するモデル化誤差は、例えば減速機４２６における摩擦等、モデル化が困難な現象に起因している。従って、アクチュエータ４３０の運動を示す理論モデルを構築する際には、無視できないモデル化誤差が残留し得る。また、上記数式（１）におけるイナーシャＩａや粘性抵抗係数νａの値と、実際のアクチュエータ４３０におけるこれらの値との間に誤差が生じている可能性もある。これらの、モデル化が困難なアクチュエータ４３０内部における摩擦や慣性等に起因する誤差は、アクチュエータ４３０の駆動制御において外乱となり得る。よって、このような外乱の影響により、実際には、アクチュエータの運動が、上記数式（１）に示す理論モデル通りには応答しない、すなわち、所望の動作が実現されない場合が生じるのである。
　そこで、本実施形態では、アクチュエータ４３０にアクティブな制御系を付加することで、上記数式（１）に示す理論モデルに従った理想応答を行うよう、アクチュエータ４３０の応答を補正する。なお、このように、支持アーム装置４００のアクチュエータ４３０（すなわち関節部４２１ａ～４２１ｆ）が上記数式（１）に示すような理想的な応答を行うようにアクチュエータ４３０の駆動を制御することを、本実施形態では、理想関節制御と呼称する。図８に示すブロック図は、支持アーム装置４００の関節部４２１ａ～４２１ｆのうちの１つの関節部のアクチュエータ４３０に対する、当該理想関節制御における一連の処理を示すものである。
　以下、図８を参照して、アクチュエータ４３０の駆動制御に係る処理について詳細に説明する。図８を参照すると、アクチュエータ６１０は、例えば図７に示すアクチュエータ４３０の機構を模擬的に示すものである。図８では、アクチュエータ６１０の構成部材として、モータ６１１、減速機６１２、エンコーダ６１３及びトルクセンサ６１４が図示されている。これらは、それぞれ、図７に示すモータ４２４、減速機４２６、エンコーダ４２７及びトルクセンサ４２８に対応するものである。
　演算器６３１は、上記数式（１）に示すアクチュエータ６１０（すなわち、関節部４２１ａ～４２１ｆ）の理想的な関節モデル（Ｉｄｅａｌ　Ｊｏｉｎｔ　Ｍｏｄｅｌ）に従った演算を行う演算器である。演算器６３１は、発生トルクτａ、外トルクτｅ、回転角速度（回転角度ｑの１階微分）を入力として、上記数式（１）の左辺に示す回転角加速度目標値（回転角度目標値ｑｒｅｆの２階微分）を出力することができる。
　ここで、アクチュエータ６１０が上記数式（１）で表される理論モデルに従った応答を行なうことは、上記数式（１）の右辺が与えられたときに、左辺の回転角加速度が達成されることに他ならない。しかしながら、上記のように、外乱の影響により、実際には上記数式（１）に従った理想的な応答が生じないことがある。そこで、本実施形態では、外乱オブザーバ６２０を導入する。当該外乱オブザーバ６２０によって外乱に起因するトルクの推定値である外乱推定値τｄを算出し、当該外乱推定値τｄを用いて、演算器６３１による計算結果を補正する処理を行う。
　以下、具体的な処理について順に説明する。まず、一般的な力制御において用いられる方法に基づいて算出された所望の動作を実現するための発生トルクτａと、トルクセンサ６１４によって検出された外トルクτｅとが、演算器６３１に入力される。一方、微分演算を行う演算器６３２に、エンコーダ６１３によって検出されたアクチュエータ６１０の回転角度ｑが入力されることにより、アクチュエータ６１０の回転角速度（回転角度ｑの１階微分）が算出される。上記発生トルクτａ及び外トルクτｅに加えて、演算器６３２によって算出された回転角速度が演算器６３１に入力されることにより、演算器６３１によって回転角加速度目標値（ｑｒｅｆの２階微分）が算出される。算出された回転角加速度目標値は、演算器６３３に入力される。
　演算器６３３は、アクチュエータ６１０の回転角加速度に基づいて、アクチュエータ６１０に生じるトルクを算出する演算器である。本実施形態では、具体的には、演算器６３３は、演算器６３１によって算出された回転角加速度目標値に、アクチュエータ６１０の公称イナーシャ（ノミナルイナーシャ）Ｊｎを乗じることにより、トルク目標値τｒｅｆを算出する。理想的な応答においては、アクチュエータ６１０が当該トルク目標値τｒｅｆを出力するように駆動されることにより、所望の動作が実現されるはずであるが、上述したように、実際の応答には外乱等の影響が生じる場合がある。従って、本実施形態においては、外乱オブザーバ６２０によって算出された外乱推定値τｄを用いて当該トルク目標値τｒｅｆが補正される。
　外乱オブザーバ６２０の構成について説明する。外乱オブザーバ６２０は、トルク指令値τと、エンコーダ６１３によって検出されたアクチュエータ６１０の回転角度ｑから算出される回転角速度に基づいて、外乱推定値τｄを算出する。ここで、トルク指令値τは、外乱の影響が補正された後の、最終的にアクチュエータ６１０に与えられる指令値である。つまり、図８に示す制御系では、アクチュエータ６１０は、当該トルク指令値τを出力するように駆動される。例えば、外乱推定値τｄが略ゼロである場合には、トルク指令値τはトルク目標値τｒｅｆと略等しい値になる。
　具体的には、外乱オブザーバ６２０は、演算器６３４及び演算器６３５から構成される。演算器６３４は、アクチュエータ６１０の回転角速度に基づいてアクチュエータ６１０に生じるトルクを算出する演算器である。演算器６３４には、エンコーダ６１３によって検出された回転角度ｑに基づいて演算器６３２によって算出された回転角速度が入力される。演算器６３４は、入力された当該回転角速度に対して伝達関数Ｊｎｓによって表される演算を行うことにより、すなわち、当該回転角速度を微分することにより回転角加速度を求め、更に算出された回転角加速度にノミナルイナーシャＪｎを乗じることにより、実際にアクチュエータ６１０に作用しているトルクの推定値（トルク推定値）を算出する。
　外乱オブザーバ６２０内では、当該トルク推定値とトルク指令値τとの差分が取られることにより、外乱によるトルクの値である外乱推定値τｄが推定される。具体的には、外乱推定値τｄは、１ステップ前の制御におけるトルク指令値τと、現ステップの制御におけるトルク推定値との差分である。演算器６３４によって算出されるトルク推定値は実際の測定値に基づくものであり、演算器６３３によって算出されるトルク指令値τは演算器６３１によって算出されたアクチュエータ６１０の理想的な理論モデルに基づくものであるため、両者の差分を取ることによって、上記理論モデルでは考慮されていない外乱の影響を推定することができるのである。
　演算器６３５は、系の発散を防ぐために設けられる、ローパスフィルター（ＬＰＦ：Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）の機能を有する演算器である。演算器６３５は、伝達関数ｇ／（ｓ＋ｇ）で表される演算を行うことにより、入力された値の低周波成分のみを出力し、系を安定化させる。演算器６３４によって算出されたトルク推定値とトルク目標値τｒｅｆとの差分値は、演算器６３５に入力され、その低周波成分が外乱推定値τｄとして算出される。
　外乱オブザーバ６２０によって外乱推定値τｄが算出されると、理論値であるトルク目標値τｒｅｆに当該外乱推定値τｄが加算されることにより、最終的にアクチュエータ６１０に生じさせるトルク値であるトルク指令値τが算出される。算出されたトルク指令値τは、関節部を表すブロック６３６に入力される。ブロック６３６は、関節部４２１ａ～４２１ｆ（すなわちアクチュエータ６１０）を模擬的に表すものである。ブロック６３６では、トルク指令値τに基づいてアクチュエータ６１０が駆動されることとなる。具体的には、ブロック６３６では、トルク指令値τが対応する電流値（電流指令値）に変換され、当該電流指令値がモータ６１１に印加されることにより、当該トルク指令値τに対応するトルクを出力するようにアクチュエータ６１０が駆動される。
　以上説明した処理が、支持アーム装置４００のアーム部４２０を構成する各関節部４２１ａ～４２１ｆのアクチュエータ４３０に対してそれぞれ実行されることにより、アーム部４２０が所望の動作を行うように、アーム部４２０の動作が制御され得る。
　以上、図８を参照して、本実施形態に係る支持アーム装置４００の制御方法について説明した。
　ここで、力制御では、発生トルクτａを算出する際に、様々な運動目的及び拘束条件を与えた上で発生トルクτａを算出することにより、アーム部４２０において多様な動作を実現することができる。運動目的とは、アーム部４２０に行わせたい所望の動作のことであり、拘束条件とは、アーム部４２０が動作する際に当該アーム部４２０の動作に課せられる、位置、速度、力等の制約のことである。
　例えば、図８に示すように、力制御では、各関節部４２１ａ～４２１ｆに設けられるアクチュエータ４３０のトルクセンサ４２８によって、当該各関節部４２１ａ～４２１ｆに作用する力、すなわちアーム部４２０及びレトラクタ４２３に作用する力（アーム部４２０及びレトラクタ４２３が接触している外部の物体に対して与える力、及びアーム部４２０及びレトラクタ４２３に対して外部から与えられる力）が逐次モニタされている。例えば、このことを利用して、運動目的及び拘束条件を適宜設定することにより、レトラクタ４２３に作用する力が所定のしきい値を超えないように、アーム部４２０の駆動が制御されてよい。
　このような制御を行うことにより、例えば、所定のしきい値よりも大きい力がレトラクタ４２３に作用した場合には、当該力を逃がすように（すなわち、レトラクタ４２３に作用する力を打ち消すように）、アーム部４２０を動作させることができる。従って、レトラクタ４２３を体腔内で移動させている最中に器官に接触した場合や、レトラクタ４２３によって器官を保持している最中に当該器官が意図せず移動した場合に、レトラクタ４２３によって所定の大きさ以上の力が当該器官に対して与えられないようにすることができ、器官が傷付けられる事態を回避することができる。
　また、レトラクタ４２３に作用する力を検出する際に、保持している器官の重量によって当該レトラクタ４２３に作用する力を検出し、検出された当該器官の重量によってレトラクタ４２３に作用する力を打ち消すように、アーム部４２０の駆動が制御されてもよい。このような制御を行うことにより、レトラクタ４２３によって器官を保持した状態で術者が手動でアーム部４２０を動かす場合に、術者は、器官の重量を感じることなく、より小さい力で当該アーム部４２０を移動させることができる。
　また、アーム部４２０は、いわゆるパワーアシスト動作を実現するように、その動作が制御されてよい。パワーアシスト動作は、力制御で駆動される各種の装置において、一般的に広く行われている制御の１つである。パワーアシスト動作では、術者による操作に応じて外部から与えられる力の方向へのアーム部４２０の移動をサポートするように、当該アーム部４２０の駆動が制御される。パワーアシスト動作を行うことにより、術者が手動でアーム部４２０を動かす場合に、術者は、あたかも無重力下でアーム部４２０を動かしているような、より小さい力でアーム部４２０を移動させることができ、より高い操作性が実現される。
　その他、支持アーム装置４００の駆動制御には、力制御において一般的に行われている各種の制御が適用されてよい。
　（４．支持アーム装置の手術への適用例）
　本実施形態に係る支持アーム装置４００の手術への適用例について具体的に説明する。
　（４－１．開腹手術への適用例）
　図９は、開腹手術時におけるレトラクタによる器官の保持の一例を示す図である。図９では、一例として、湾曲したへら状の先端部を有する２つのレトラクタ７０１ａ、７０１ｂによって、門枝右脈７０３、及び肝臓の組織の一部が、それぞれ保持され、肝臓の尾状葉突起部７０５の一部が露出されている様子が図示されている。このように、開腹手術時には、レトラクタ７０１ａ、７０１ｂが、開腹部位から患者の体腔内に挿入され、当該体腔内において器官を保持する。本適用例では、当該レトラクタ７０１ａ、７０１ｂが、２台の支持アーム装置４００によって、それぞれ支持され得る。
　（４－２．内視鏡手術への適用例）
　図１０は、内視鏡手術時における患者への内視鏡、鉗子及びレトラクタの挿入位置を概略的に示す図である。図１１は、図１０に示す鉗子及びレトラクタによる、患者の体腔内での器官の保持の一例を示す図である。
　図１０に示すように、内視鏡手術では、患者８０１の身体にいくつかの小さな挿入口が設けられ、当該挿入口から、内視鏡８０３、鉗子８０５、８０７、及びレトラクタ８０９等の各種の医療用器具が挿入される。内視鏡８０３によって体腔内の術部の様子が撮影され、手術室内に設置される表示装置に表示される。術者は、当該表示装置に表示された術部の画像を見ながら、挿入口から挿入された鉗子８０５、８０７、及びレトラクタ８０９等の処置具を操作して、術部に対して各種の処置を行う。
　図１１では、一例として、患者の体腔内において、図５に示すレトラクタ４２３ｃと同様のかぎ爪状の先端部を有するレトラクタ８０９によって胆嚢漿膜が掛止されるとともに、鉗子８０５、８０７によって、胆嚢底部の両端が把持されている様子が図示されている。なお、簡単のため、図９では、内視鏡８０３の図示は省略している。本適用例では、当該レトラクタ８０９が、支持アーム装置４００によって支持され得る。
　以上、本実施形態に係る支持アーム装置４００の手術への適用例について具体的に説明した。以上説明したように、本適用例では、手術時に患者の器官を保持するレトラクタ７０１ａ、７０１ｂ、８０９が、支持アーム装置４００によって支持され得る。従って、従来器官の支持が人手で行われていた場合と比べて、器官を支持する医師（助手）の負担を軽減するとともに、より安定的に器官を保持することが可能になる。また、上述したように、支持アーム装置４００では、力制御によってアーム部４２０の動作が制御されるため、手術中にレトラクタ７０１ａ、７０１ｂ、８０９によって周囲の器官が傷付けられる事態が好適に防止され得る。また、例えばパワーアシスト動作のような、器官を保持するためにアーム部４２０を操作する術者の操作性をより向上させる動作を、アーム部４２０に行わせることもできる。
　（５．変形例）
　以上説明した実施形態の一変形例について説明する。以上説明した実施形態では、レトラクタ４２３に作用する力は、各関節部４２１ａ～４２１ｆのアクチュエータ４３０のトルクセンサ４２８の検出値に基づいて検出されていた。一方、本変形例では、レトラクタ４２３にも力センサが設けられ、当該力センサによる検出値に更に基づいて、レトラクタ４２３に作用する力が検出され得る。
　なお、本変形例は、上述した実施形態に係る支持アーム装置４００において、レトラクタ４２３の構成が変更されたものに対応し、支持アーム装置４００の構成やその制御方法等、その他の事項は、上述した実施形態と同様であってよい。従って、以下の本変形例についての説明では、上述した実施形態と相違する事項について主に説明することとし、重複する事項についてはその詳細な説明は省略する。
　図１２は、本変形例に係るレトラクタの一例を示す図である。図１２に示すように、本変形例では、レトラクタ４３１の器官と接触する部位に、力センサ４３２が設けられる。図１２では、一例として、図３に示したレトラクタ４２３ａと同様のへら状のレトラクタ４３１に対して力センサ４３２が設けられた構成を図示しているが、他の形状のレトラクタが用いられる場合であっても、同様に、器官と接触する部位に力センサ４３２が設けられ得る。本変形例では、図１２に示すような力センサ４３２が設けられたレトラクタ４３１が、図２に示す支持アーム装置４００によって支持され、当該レトラクタ４３１によって器官が保持される。
　力センサ４３２は、例えば、当該力センサ４３２を押圧する力を検出する圧力センサであり、当該力センサ４３２が器官と接触するようにレトラクタ４３１によって当該器官が保持されることにより、当該力センサ４３２によって器官による接触圧力が検出され得る。あるいは、力センサ４３２は、例えば、当該力センサ４３２が取り付けられるレトラクタ４３１の変形量に応じた応力を検出する歪みセンサであってもよい。
　本変形例では、アーム部４２０の動作を制御するためにレトラクタ４３１に作用する力を検出する際に、各関節部４２１ａ～４２１ｆのアクチュエータ４３０のトルクセンサ４２８による検出値に加えて、当該力センサ４３２の検出値が用いられる。レトラクタ４３１に設けられた力センサ４３２の検出値を用いることにより、レトラクタ４３１に作用する力をより精度良く検出することが可能となるため、検出されたレトラクタ４３１に作用する力を用いてアーム部４２０の駆動を適宜制御することにより、レトラクタ４３１によって器官が傷付けられる危険性を更に低下させることができる。
　また、本変形例では、力センサ４３２の検出値を用いて、レトラクタ４３１に対する器官の滑りが検出されてもよい。滑りを検出するための方法としては、各種の公知の方法が用いられてよい。ここでは、一例として、本願出願人による先行特許出願である、特開２００９－３４７４４号公報に記載の方法を説明する。
　当該文献に記載の方法では、力センサ４３２として、図１３に示す構成を有する圧力センサが用いられる。図１３は、滑りを検出するために用いられる力センサ４３２の一構成例を示す図である。
　図１３では、力センサ４３２の上面図（（ａ））、及び側断面図（（ｂ））を図示している。ただし、上面図では、力センサ４３２の内部構成が分かるように、力センサ４３２を構成する各層を段階的に透過させた状態で図示している。
　図１３を参照すると、力センサ４３２は、主に、物体の接触に応じて変形し圧力を検出する部位である入力部３１と、当該入力部３１を支える固定部３２と、力センサ４３２による検出結果を外部（例えば図２に示す制御装置４４０）に出力する外部接続部３３と、からなる。また、入力部３１は、主に、圧力検出部４２及び変形部４１がこの順に積層されて構成される。
　変形部４１は、例えば、シリコンゲル材料のような粘弾性特性を有する粘弾性材料（粘弾性体）で構成されており、外部からの荷重により容易に変形が可能である。圧力検出部４２は、例えば、静電容量変化を利用して圧力を検出する静電容量型圧力センサなどで構成されている。
　力センサ４３２の検出面に器官が接触すると、当該接触によって変形部４１が変形し、当該変形部４１の変形に応じた圧力が、圧力検出部４２によって検出される。この際、圧力検出部４２は、圧力を、面内の力の分布として検出することができるが、変形部４１の変形によって応力分散が生じ、内部の圧力検出部４２に対して圧力が拡散されるため、静電容量型圧力センサの空間分解能以上のセンシング性能を得ることができる。
　圧力検出部４２によって検出された力の面内分布についての情報は、外部接続部３３を介して、例えば図２に示す支持アーム装置４００の制御装置４４０に送信される。制御装置４４０は、圧力検出部４２によって検出された力の面内分布に基づいて圧力中心位置を求め、当該圧力中心位置の時間的な変化量をモニタすることにより、力センサ４３２に対する（すなわち、レトラクタ４３１に対する）器官の滑り、及びその滑り量を検出することができる。
　本変形例では、レトラクタ４３１に対する器官の滑りが検出された場合に、器官を保持し続け得る動作を行うように、支持アーム装置４００の動作が制御されてよい。あるいは、レトラクタ４３１に対する器官の滑り量が検出され、当該滑り量が所定のしきい値よりも大きい場合に、器官を保持し続け得る動作を行うように、アーム部４２０の動作が制御されてもよい。
　例えば、支持アーム装置４００は、レトラクタ４３１に対する器官の滑りが検出された場合に、術者に対して警告を発する。当該警告は、音によって聴覚的に術者に通知されてもよいし、光によって視覚的に術者に通知されてもよい。この場合、支持アーム装置４００には、当該警告を発するためのスピーカ等の音声出力装置や、ランプ等の表示装置が好適に設けられ得る。警告を受けた術者は、レトラクタ４３１によって器官が確実に保持され続けるように、アーム部４２０を適宜操作することができる。
　あるいは、支持アーム装置４００は、レトラクタ４３１に対する器官の滑りが検出された場合に、器官が確実に保持され続けるように、アーム部４２０を自動的に動作させてもよい。例えば、レトラクタ４３１によって、器官を、他の器官に対して押し付けるようにして保持している場合であれば、支持アーム装置４００は、レトラクタ４３１に対する器官の滑りが検出された場合に、レトラクタ４３１によって器官がより押圧されるように、アーム部４２０を動作させることができる。
　なお、レトラクタ４３１に対する器官の滑りの検出には、必ずしも、レトラクタ４３１に設けられる力センサ４３２の検出値を必要としない。例えば、滑りに伴ってレトラクタ４３１及びアーム部４２０に生じ得る振動を、各関節部４２１ａ～４２１ｆのアクチュエータ４３０のトルクセンサ４２８による検出値に基づいて検出することも可能である。この場合であっても、トルクセンサ４２８による検出値に基づいて検出されたレトラクタ４３１に対する器官の滑りに基づいて、器官を保持し続け得る各種の動作を行うように、支持アーム装置４００が適宜制御され得る。
　（６．補足）
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって限定的なものではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏し得る。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）力制御によって駆動が制御されるアーム部と、前記アーム部の先端に設けられ、手術時に患者の器官を保持するレトラクタと、を備える、医療用支持アーム装置。
（２）前記アーム部を構成する各関節部に、前記各関節部に作用するトルクをそれぞれ検出するトルクセンサが設けられ、前記トルクセンサの各々の検出値に基づいて、前記レトラクタに作用する力が検出される、前記（１）に記載の医療用支持アーム装置。
（３）検出された前記レトラクタに作用する力が所定のしきい値を超えないように、前記アーム部の駆動が制御される、前記（２）に記載の医療用支持アーム装置。
（４）検出された前記レトラクタに作用する力に基づいて、前記器官の重量によって前記レトラクタに作用する力を打ち消すように、前記アーム部の駆動が制御される、前記（２）又は（３）に記載の医療用支持アーム装置。
（５）前記レトラクタの前記器官と接触する部位に力センサが設けられ、前記力センサの検出値に更に基づいて、前記レトラクタに作用する力が検出される、前記（２）～（４）のいずれか１項に記載の医療用支持アーム装置。
（６）前記アーム部を構成する各関節部に、前記各関節部に作用するトルクをそれぞれ検出するトルクセンサが設けられ、前記トルクセンサの各々の検出値に基づいて、前記レトラクタに対する前記器官の滑りが検出される、前記（１）～（５）のいずれか１項に記載の医療用支持アーム装置。
（７）前記レトラクタの前記器官と接触する部位に力センサが設けられ、前記力センサの検出値に基づいて、前記レトラクタに対する前記器官の滑りが検出される、前記（１）～（６）のいずれか１項に記載の医療用支持アーム装置。
（８）前記レトラクタに対する前記器官の滑りが検出された場合に、ユーザに対して警告が発せられる、前記（６）又は（７）に記載の医療用支持アーム装置。
（９）ユーザによる操作に応じて外部から与えられる力の方向への前記アーム部の移動をサポートするように前記アーム部の駆動が制御される、前記（１）～（８）のいずれか１項に記載の医療用支持アーム装置。
（１０）前記レトラクタは、開腹手術時に、開腹部位における開口が確保されるように、当該開腹部位における切開された体壁を外側に向かって広げるように保持する、前記（１）～（９）のいずれか１項に記載の医療用支持アーム装置。
（１１）前記レトラクタは、開腹手術時に、開腹部位から患者の体腔内に挿入され、当該体腔内において前記器官を保持する、前記（１）～（９）のいずれか１項に記載の医療用支持アーム装置。
（１２）前記レトラクタは、内視鏡手術時に、患者の体壁に設けられる挿入口から体腔内に挿入され、当該体腔内において前記器官を保持する、前記（１）～（９）のいずれか１項に記載の医療用支持アーム装置。
　４００、５００　　支持アーム装置
　４１０　　ベース部
　４２０、５１０　　アーム部
　４２１ａ～４２１ｆ、５１１ａ～５１１ｆ　　関節部
　４２３、４２３ａ、４２３ｂ、４２３ｃ、４２３ｄ、４３１、７０１ａ、７０１ｂ、８０９　　レトラクタ
　４３０、６１０　　アクチュエータ
　４２４、６１１　　モータ
　４２６、６１２　　減速機
　４２７、６１３　　エンコーダ
　４２８、６１４　　トルクセンサ
　４４０　　制御装置
　４３２　　力センサ

Claims (12)

  1. 　力制御によって駆動が制御されるアーム部と、
    　前記アーム部の先端に設けられ、手術時に患者の器官を保持するレトラクタと、
    　を備える、
    　医療用支持アーム装置。
  2. 　前記アーム部を構成する各関節部に、前記各関節部に作用するトルクをそれぞれ検出するトルクセンサが設けられ、
    　前記トルクセンサの各々の検出値に基づいて、前記レトラクタに作用する力が検出される、
    　請求項１に記載の医療用支持アーム装置。
  3. 　検出された前記レトラクタに作用する力が所定のしきい値を超えないように、前記アーム部の駆動が制御される、
    　請求項２に記載の医療用支持アーム装置。
  4. 　検出された前記レトラクタに作用する力に基づいて、前記器官の重量によって前記レトラクタに作用する力を打ち消すように、前記アーム部の駆動が制御される、
    　請求項２に記載の医療用支持アーム装置。
  5. 　前記レトラクタの前記器官と接触する部位に力センサが設けられ、
    　前記力センサの検出値に更に基づいて、前記レトラクタに作用する力が検出される、
    　請求項３に記載の医療用支持アーム装置。
  6. 　前記アーム部を構成する各関節部に、前記各関節部に作用するトルクをそれぞれ検出するトルクセンサが設けられ、
    　前記トルクセンサの各々の検出値に基づいて、前記レトラクタに対する前記器官の滑りが検出される、
    　請求項１に記載の医療用支持アーム装置。
  7. 　前記レトラクタの前記器官と接触する部位に力センサが設けられ、
    　前記力センサの検出値に基づいて、前記レトラクタに対する前記器官の滑りが検出される、
    　請求項１に記載の医療用支持アーム装置。
  8. 　前記レトラクタに対する前記器官の滑りが検出された場合に、ユーザに対して警告が発せられる、
    　請求項７に記載の医療用支持アーム装置。
  9. 　ユーザによる操作に応じて外部から与えられる力の方向への前記アーム部の移動をサポートするように前記アーム部の駆動が制御される、
    　請求項１に記載の医療用支持アーム装置。
  10. 　前記レトラクタは、開腹手術時に、開腹部位における開口が確保されるように、当該開腹部位における切開された体壁を外側に向かって広げるように保持する、
    　請求項１に記載の医療用支持アーム装置。
  11. 　前記レトラクタは、開腹手術時に、開腹部位から患者の体腔内に挿入され、当該体腔内において前記器官を保持する、
    　請求項１に記載の医療用支持アーム装置。
  12. 　前記レトラクタは、内視鏡手術時に、患者の体壁に設けられる挿入口から体腔内に挿入され、当該体腔内において前記器官を保持する、
    　請求項１に記載の医療用支持アーム装置。
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