特許 6982357 手術ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6982357

(24)【登録日】2021年11月24日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】手術ロボット

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/30 20160101AFI20211206BHJP

【ＦＩ】

   A61B34/30

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2021-523764(P2021-523764)

(86)(22)【出願日】2020年3月27日

(86)【国際出願番号】JP2020014277

【審査請求日】2021年4月30日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515075692

【氏名又は名称】リバーフィールド株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(72)【発明者】

【氏名】山本 円朗

【審査官】 和田 将彦

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１５５４１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００８／１０８２８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４６８６７２７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００３４５０２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０１３５７７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５３７２１４７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １７／００ − ９０／９８

Ａ６１Ｂ １／００

Ａ６１Ｇ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体部と、
前記本体部に設けられ、内視鏡を保持し、空気圧駆動されるアーム部と、
ベッドの台部に対して前記本体部を脱着可能に装着するための装着部材と、
前記装着部材が前記台部の外囲に設けられた支持部に沿って移動可能となるように、前記装着部材の移動における摩擦を低減する摩擦低減部材とを備え、
前記ベッドの台部が水平方向に沿っている場合において、鉛直方向に沿った方向を第１方向、前記第１方向に垂直であって前記装着部材の移動方向を第２方向、前記第１方向および前記第２方向に垂直な方向を第３方向、としたときに、
前記装着部材は、前記本体部から前記第３方向に沿って前記支持部側へ延出した延出部と、前記延出部の前記第３方向の前記支持部側の端部から前記第１方向下向きに延びる先端掛止部とを有する掛止部を備え、
前記延出部は、前記支持部を掛止する位置に、前記支持部の厚みに対応する長さを前記第３方向に有し、前記延出部の下面から前記第１方向上向きに凹設される凹部を備え、
前記摩擦低減部材は、前記凹部の内面に設けられ、
前記掛止部に前記支持部を掛止させたときに、前記凹部は、その内部に前記支持部の前記第１方向上側の端部を含む一部を収容し、かつ前記支持部に前記第３方向から当接することを特徴とする手術ロボット。

【請求項2】

前記ベッドの台部の外囲に沿って延びるように支持部が設けられ、前記本体部は前記支持部に対して移動可能に装着される請求項１に記載の手術ロボット。

【請求項3】

前記装着部材は、前記延出部の前記第３方向の途中位置から前記第１方向下向きに延びるように配置され、前記第３方向に相対移動可能になるように前記掛止部に支持された押さえ板を備え、
前記掛止部に前記支持部を掛止させたときに、前記押さえ板と前記先端掛止部とは、前記支持部を前記第３方向から挟持する請求項１または請求項２に記載の手術ロボット。

【請求項4】

前記支持部は、前記外囲に沿って複数に分割されており、
前記掛止部は、前記支持部が延びる方向において、隣り合う前記支持部の間隔より大きな長さを有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の手術ロボット。

【請求項5】

前記掛止部が、前記ベッドの台部の外囲に沿って移動することを規制する規制部材を備え、
前記掛止部は、前記規制部材による規制を解除したときに、前記外囲に沿って移動可能となる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の手術ロボット。

【請求項6】

前記摩擦低減部材は、前記掛止部と前記支持部との間の摩擦を低減するコーティング層である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の手術ロボット。

【請求項7】

前記摩擦低減部材は、前記掛止部に設けた軸受部材である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の手術ロボット。

【請求項8】

前記先端掛止部の前記第１方向下端における前記第３方向の本体側の部分に、前記第３方向の前記支持部側から前記本体部側に向かって、前記第１方向上側へ傾いた傾斜面が形成されている請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の手術ロボット。

【請求項9】

前記本体部を、前記台部に垂直な方向に沿って移動可能とする垂直駆動機構と、
前記本体部の前記台部に垂直な方向に沿った移動を規制する固定部材と、
前記アーム部を駆動するためのアーム駆動制御部と、
前記本体部を前記第２方向に移動させるための本体駆動制御部と、
前記アーム部と前記本体部を連携させて前記アーム部に所定の動作を行わせる連携駆動制御部とを備える請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の手術ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内視鏡を保持し、空気圧駆動されるアーム部を有する手術ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の医療用ロボットシステムは、一定の位置に固定された手術ロボットと、可動ベッドと、画像診断装置とを備え、手術ロボットはマニピュレータと内視鏡がそれぞれ先端に取り付けられた複数のアームを有する。可動ベッドは、固定されたステーションに対して、位置、向き、及び、姿勢が変更可能となるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−５５５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の医療用ロボットシステムにおいては、可動ベッドを動かすことはできるものの、症例等に応じて、マニピュレータや処置具と患者との位置関係を自在に、かつ、迅速に変更することは難しく、また、前記位置関係の変更のためにベッドの位置等を変化させることは患者に対して負担を強いることとなり好ましくない。

【0005】

さらに、水平方向においては、手術ロボットの本体と可動ベッドの関係は固定されているため、術式や患部の変更があった場合には、重量の大きな手術ロボットの固定を解除して移動し、移動後に再固定するなどの操作が必要となり、患者に対する手術ロボットの位置の調整は非常に煩雑であり、多大な時間と労力を要していた。

【0006】

そこで本発明は、術式や患部の変更があった場合にも、簡便な操作で容易に移動することができる手術ロボットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の手術ロボットは、本体部と、本体部に設けられ、内視鏡を保持し、空気圧駆動されるアーム部と、ベッドの台部に対して本体部を脱着可能に装着するための装着部材と、装着部材が台部の外囲に沿って移動可能となるように、装着部材の移動における摩擦を低減する摩擦低減部材とを備えることを特徴としている。

【0008】

本発明の手術ロボットにおいて、ベッドの台部の外囲に沿って延びるように支持部が設けられ、本体部は支持部に対して移動可能に装着されることが好ましい。

【0009】

本発明の手術ロボットにおいて、装着部材は、本体部を支持部に対して脱着可能に掛止する掛止部であることが好ましい。

【0010】

本発明の手術ロボットにおいて、支持部は、外囲に沿って複数に分割されており、掛止部は、支持部が延びる方向において、隣り合う支持部の間隔より大きな長さを有することが好ましい。

【0011】

本発明の手術ロボットにおいて、掛止部が、ベッドの台部の外囲に沿って移動することを規制する規制部材を備え、掛止部は、規制部材による規制を解除したときに、外囲に沿って移動可能となることが好ましい。

【0012】

本発明の手術ロボットにおいて、摩擦低減部材は、掛止部と支持部との間の摩擦を低減するコーティング層であることが好ましい。

【0013】

本発明の手術ロボットにおいて、摩擦低減部材は、掛止部に設けた軸受部材であることが好ましい。

【0014】

本発明の手術ロボットにおいて、掛止部は、支持部の上部を内部に収容する凹部を有し、摩擦低減部材は、凹部における、支持部の上部との接触領域に設けられていることが好ましい。

【0015】

本発明の手術ロボットにおいて、本体部を、台部に垂直な方向に沿って移動可能とする垂直駆動機構と、本体部の台部に垂直な方向に沿った移動を規制する固定部材とを備えることが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によると、術式や患部の変更があった場合にも、簡便な操作で容易に移動することができる手術ロボットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る手術ロボットをベッドの台部に装着した状態を示す斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る手術ロボットのアーム部を拡大して示す斜視図である。

【図3】本発明の実施形態に係る手術ロボットの本体部を拡大して示す斜視図である。

【図4】本発明の実施形態に係る手術ロボットが装着されるベッドの構成を示す平面図である。

【図5】本発明の実施形態における本体部とベッドとの装着部分を拡大して示す、上方から見た斜視図である。

【図6】本体部と支持部との掛止部分を拡大して示す側面図である。

【図7】本体部と支持部との掛止部分を拡大して示す側面図であって、固定ピンの挿入を説明する図である。

【図8】アーム部とボールねじの連携駆動に係る機能ブロック図である。

【図9】本体部と支持部との掛止部分を拡大して示す側面図であって、掛止部の凹部にコーティング層を設けた構成を示す図である。

【図10】本体部と支持部との掛止部分を拡大して示す側面図であって、掛止部の凹部にボール軸受を設けた構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態に係る手術ロボットについて図面を参照しつつ詳しく説明する。本実施形態では、内視鏡外科手術に用いる内視鏡５３を保持するアーム部２０を有するものを例として挙げている。各図には、基準座標としてＸ−Ｙ−Ｚ座標が示されている。以下の説明において、鉛直方向をＺ１−Ｚ２方向（上下方向）とし、鉛直方向に直交する水平面内で互いに直交する、左右方向及び前後方向をそれぞれ、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向と称する。前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）において、Ｙ１側を後側又は奥側、Ｙ２側を前側又は手前側と呼び、上側（Ｚ１側）から下側（Ｚ２側）を見た状態を平面視と言うことがある。

【0019】

手術ロボット１０（以下、「ロボット１０」と略記する。）は、図１に示すように、アーム部２０と、アーム部２０を支持する台座部３０と、台座部３０が設けられた基部４０とを備える。内視鏡を保持するアーム部２０は、台座部３０と基部４０により構成される本体部に設けられている。ロボット１０は、基部４０を、手術対象の患者が横たわるベッド６０の台部６１、６２、６３に対して、脱着可能、かつ、台部の外囲に沿った方向に移動可能に装着される。

【0020】

図１に示す例においては、アーム部２０には、ホルダ５２を介してカメラヘッドアダプタ５１が保持され、カメラヘッドアダプタ５１は内視鏡５３を保持している。なお、アーム部２０による内視鏡５３の保持形態は、内視鏡５３の形態、用途などに応じて任意に変更でき、図１に示すものに限定されない。

【0021】

図２に示すように、アーム部２０は、ホルダ５２側から台座部３０側へ順に、ホルダ５２が装着される先端保持部２１と、ジンバル機構部２２と、第１関節部２３と、第１アーム２４と、第２関節部２５と、第２アーム２６とを備える。

【0022】

先端保持部２１は、側方をジンバル機構部２２に支持されると共に、先端側においてホルダ５２を脱着可能に保持し、これによってホルダ５２に装着されたカメラヘッドアダプタ５１を保持する。

【0023】

ジンバル機構部２２は、カメラヘッドアダプタ５１が保持する内視鏡５３を、内視鏡５３の観察光軸に沿った第１回転軸ＡＸ１を中心として回転可能に支持するとともに、第１回転軸ＡＸ１に交差する方向、好ましくは直交する方向に延びる第２回転軸ＡＸ２を中心として回転可能に支持する。

【0024】

第１関節部２３は、第１回転軸ＡＸ１及び第２回転軸ＡＸ２を含む平面に対して交差して、より好ましくは直交して延びる第３回転軸ＡＸ３を中心としてジンバル機構部２２が相対回動可能となるように支持する。

【0025】

第１アーム２４は、第１関節部２３及び第２関節部２５とともに平行リンク機構を形成するものであり、第１関節部２３及び第２関節部２５の相対姿勢を保ちつつ、相対移動可能とするものである。第１アーム２４は、一対の第１ロッド２４ａと、一対の第１空気圧アクチュエータ部２４ｂと、第１自重補償部２４ｃとを備える。

【0026】

第１ロッド２４ａは、一対の棒状に形成された部材であり、一方の端部が第１関節部２３に回動可能に取り付けられ、他方の端部が第２関節部２５に回動可能に取り付けられている。

【0027】

第１空気圧アクチュエータ部２４ｂは、第１関節部２３及び第２関節部２５の相対位置を移動させるものである。例えば、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂが、シリンダ及びピストンを備えたアクチュエータであり、圧力が高められた空気の供給を受けてピストンをスライド駆動する。第１空気圧アクチュエータ部２４ｂの一方の端部は、第２関節部２５において一方の第１ロッド２４ａが取り付けられた位置、又はその近傍に回動可能に取り付けられ、他方の端部は、他方の第１ロッド２４ａの中ほどに回動可能に取り付けられている。

【0028】

第１自重補償部２４ｃは、第１関節部２３を上方に移動させる力を付与するものであって、例えば引っ張りバネで構成する。第１自重補償部２４ｃの一方の端部は、第１関節部２３において一方の第１ロッド２４ａが取り付けられた位置、又はその近傍に取り付けられ、他方の端部は、他方の第１ロッド２４ａの中ほどに取り付けられている。

【0029】

第２アーム２６は、第２関節部２５及び台座部３０とともに平行リンク機構を形成するものであり、第２関節部２５及び台座部３０の相対姿勢を保ちつつ、相対移動を可能とするものである。第２アーム２６は、一対の第２ロッド２６ａと、一対の第２空気圧アクチュエータ部２６ｂと、第２自重補償部２６ｃとを備える。

【0030】

第２ロッド２６ａは、一対の棒状に形成された部材であり、一方の端部が第２関節部２５に回動可能に取り付けられ、他方の端部が台座部３０に回動可能に取り付けられている。

【0031】

第２空気圧アクチュエータ部２６ｂは、第２関節部２５及び台座部３０の相対位置を移動させるものである。例えば、第２空気圧アクチュエータ部２６ｂが、シリンダ及びピストンを備えたアクチュエータであり、圧力が高められた空気の供給を受けてピストンをスライド駆動する。第２空気圧アクチュエータ部２６ｂの一方の端部は、台座部３０における一方の第２ロッド２６ａが取り付けられた位置、又はその近傍に回動可能に取り付けられており、他方の端部は、他方の第２ロッド２６ａの中ほどに回動可能に取り付けられている。

【0032】

第２自重補償部２６ｃは、第２アーム２６を、第１方向としての鉛直方向へ移動させる力を付与するものであり、例えば引っ張りバネで構成する。第２自重補償部２６ｃの一方の端部は、台座部３０における一方の第２ロッド２６ａが取り付けられた位置、又はその近傍に取り付けられ、他方の端部は、他方の第２ロッド２６ａの中ほどに取り付けられている。

【0033】

図８に示すように、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂは第１空気供給部８３から圧力が高められた空気の供給を受け、第２空気圧アクチュエータ部２６ｂは第２空気供給部８４から圧力が高められた空気の供給を受ける。第１空気供給部８３と第２空気供給部８４は、アーム駆動制御部８２からの制御信号にしたがって、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂと第２空気圧アクチュエータ部２６ｂのそれぞれに、所定の圧力の空気を、所定の時間又はサイクルで供給する。これによって、第１アーム２４と第２アーム２６がそれぞれ駆動され、アーム部２０が所定の駆動を行い、内視鏡５３を所定の位置で所定の姿勢とし、又は、その位置から所定の軌道で移動させることができる。

【0034】

以上の構成からなるロボット１０は、以下に説明するように空気圧駆動によりアーム部２０が動作する。
第１空気圧アクチュエータ部２４ｂと第２空気圧アクチュエータ部２６ｂは、それぞれ、圧力が高められた駆動用の空気が供給されることにより、シリンダからピストンが突出したり引き込まれたりする。シリンダからピストンが突出すると、例えば第１アーム２４においては、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂの長手方向の寸法が長くなると、第１アーム２４の第１ロッド２４ａは、第１関節部２３が上方に移動するように回動する。逆に、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂの長手方向の寸法が短くなると、第１ロッド２４ａは、第１関節部２３が下方に移動するように回動する。また、第１自重補償部２４ｃは、長手方向の寸法が長くなるように引き延ばされた状態で第１アーム２４に取り付けられているため、自らの長手方向の寸法が短くなる方向に付勢力を発生させている。この付勢力は、内視鏡５３等の自重に逆らい、第１関節部２３が上方向に回動する力として働く。

【0035】

平行リンクを有する第１アーム２４及び第２アーム２６で第１関節部２３を支持することにより、第１関節部２３の配置位置を変更しても、第１関節部２３の姿勢を一定に保つことが容易となる。

【0036】

第１自重補償部２４ｃ、及び、第２自重補償部２６ｃを設けることにより、これらを設けない場合と比較して、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂ及び第２空気圧アクチュエータ部２６ｂが内視鏡５３を支持した第１関節部２３の位置を移動させる際に必要となる駆動力を小さくすることができる。そのため、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂ及び第２空気圧アクチュエータ部２６ｂの小型化が容易となり、ロボット１０の軽量化を実現することができる。

【0037】

第１空気圧アクチュエータ部２４ｂ及び第２空気圧アクチュエータ部２６ｂを用いることにより、重量対出力比を大きくすることが容易となり、また、減速機構を用いない簡素な直動動作が実現可能となる。その結果、ロボット１０の小型化及び軽量化が更に容易になる。

【0038】

次に、ベッド６０の台部６１〜６３に対する装着、及び、ロボット１０をベッド６０の台部６１〜６３に垂直な第１方向に沿って駆動させる垂直駆動機構に関して説明する。以下の説明では、ベッド６０の台部６１〜６３が水平方向に沿った例を説明するため、第１方向は鉛直方向に沿った方向となる。

【0039】

図３に示すように、ロボット１０の基部４０は、その筐体部４１の後側（Ｙ１側）の後面４１ａに、リニアガイド４４とボールねじ４５を介して掛止部４２が設けられ、さらに、掛止部４２に相対移動可能に支持された押さえ板４３を備える。掛止部４２と押さえ板４３は、ベッド６０の台部６１〜６３に対して基部４０（本体部）を脱着可能に装着するための装着部材を構成する。掛止部４２は、後面４１ａから後方へ板状に延出した延出部４２ａと、延出部４２ａの後方先端から下方に板状に延びる先端掛止部４２ｂとを備える。掛止部４２は、左右方向において長さＬ１を有する。

【0040】

ロボット１０は、掛止部４２をベッド６０の台部６１〜６３の外囲に沿うように設けた板状の支持部７１〜７６（図４参照）のいずれかに係止させることによって、ベッド６０に対して、術式、手術部位、患者の体型などに応じた所定の位置に配置される。これにより、掛止部４２は、装着部材として、ベッド６０の台部６１〜６３に対して、台座部３０と基部４０により構成される本体部を脱着可能に装着でき、施術等に応じて、前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）又は左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）、すなわち、ベッド６０の台部６１〜６３に垂直な第１方向（Ｚ１−Ｚ２方向）とは異なる第２方向に移動可能とされる。

【0041】

図４に示すように、ベッド６０は、左側（Ｘ１側）の第１台部６１と、右側において奥側に位置する第２台部６２と、右側において手前側に位置する第３台部６３とを備える（図１参照）。３つの台部６１〜６３は、Ｚ１側からＺ１側を見た平面視において、それぞれ略矩形状をなし、そして、鉛直方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に直交する水平面内に延びる基台６４上にそれぞれ配置され、左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に個別に移動可能とされている。

【0042】

基台６４は、平面視において、前後方向及び左右方向に沿った矩形状の外形形状を有し、図１に示すように、床面に載置される基礎部６６から上下に延びる支柱部６５によって支持される。

【0043】

図１又は図４に示すように、基台６４の外側面には板状の支持部７１〜７６が設けられている。支持部７１〜７６は、同じ厚さの長板状をなし、上下方向に所定の幅を有し、左右方向に長く延びている。

【0044】

第６支持部７６を例に挙げると、図６に示すように基台６４から前後方向（Ｙ１−Ｙ２方向）に沿って外側へ延びた接続部７６ａが第６支持部７６の後面に固定され、第６支持部７６を支持している。接続部７６ａは、前後方向においては、掛止部４２の先端掛止部４２ｂを第６支持部７６に掛止（係止）したときに、先端掛止部４２ｂの後側面４２ｅが第３台部６３の外側面に略当接するような長さを有する。

【0045】

図４に示すように、支持部７１、７２、７３は、前後方向の同じ位置において左から右へ順に配置され、平面視において、支持部７１、７２は第１台部６１の後面６１ａに沿って配置され、第３支持部７３は第２台部６２の後面６２ａに沿って配置されている。支持部７４、７５、７６は、前後方向の同じ位置において左から右へ順に配置され、平面視において、支持部７４、７５は第１台部６１の前面６１ｂに沿って配置され、第６支持部７６は第３台部６３の前面６３ａに沿って配置されている。

【0046】

後側（Ｙ１側）の支持部７１、７２、７３と、前側（Ｙ２側）の支持部７４、７５、７６とはそれぞれ前後方向に対向する位置に配置され、対向する支持部は互いに同一の幅（左右方向）で設けられている。

【0047】

支持部７１〜７６の左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）の間隔については、後側の第１支持部７１と第２支持部７２は間隔Ｌ２、第２支持部７２と第３支持部７３は間隔Ｌ３とされ、前側の第４支持部７４と第５支持部７５は間隔Ｌ２、第５支持部７５と第６支持部７６は間隔Ｌ３とされている。これらの間隔Ｌ２、Ｌ３は、掛止部４２の長さＬ１よりも短い。別言すると、掛止部４２は、支持部７１〜７６が延びる左右方向において、隣り合う２つの支持部の間隔のいずれよりも大きな長さを有している。よって、支持部７１〜７６に掛止部４２を掛止させた状態で、ベッド６０の台部６１〜６３の外囲に沿って本体部が移動可能となる。
なお、支持部の配置、サイズ、間隔は図４等に示す形態に限定されず、例えば、第１台部６１に設ける支持部は前後の両側面に対して１つずつ、又は、３つ以上設けてもよい。

【0048】

図４に示す例では、左右方向に沿ってそれぞれ延びる支持部７１〜７６を示しているが、これに加えて、又は、これに代えて、前後方向に延びる支持部を設けても良い。また、支持部は、基台６４ではなく、ベッドの外側面に設けても良い。

【0049】

図５と図６に示すように、基部４０の押さえ板４３は、掛止部４２の延出部４２ａの前後方向の途中位置から下方に延びるように配置されている。押さえ板４３は、前後方向に相対移動可能となるように掛止部４２に支持されている。押さえ板４３は、基部４０を支持部７１〜７６に掛止する過程においては、先端掛止部４２ｂとの間隔が掛止する支持部の厚さよりも広くなるように配置され、掛止させた後は、後ろ側への移動によって、先端掛止部４２ｂとの間隔が掛止した支持部の厚さに対応する間隔に調整され、これによって、掛止した支持部を前後方向から挟持する。

【0050】

図６に示すように、掛止部４２の延出部４２ａは、掛止する第６支持部７６を掛止する位置に、第６支持部７６の厚みに対応する長さを有する凹部４２ｃを備えている。この凹部４２ｃは延出部４２ａの下面から上方向へ凹設されており、掛止部４２を第６支持部７６に掛止させたときに、第６支持部７６の上部７６ｂを内部に収容し、かつ、前後から第６支持部７６に当接し、前後方向における位置を確定させる。

【0051】

凹部４２ｃの内部に第６支持部７６の上部７６ｂを収容させたとき、凹部４２ｃ内の上側の内面４２ｆ及び内側面４２ｇと、第６支持部７６の上部７６ｂの上面７６ｄ及び外側面７６ｅとが、それぞれ接触する。これらの接触領域（内面４２ｆ、内側面４２ｇ、上面７６ｄ、及び、外側面７６ｅ）には、装着部材としての掛止部４２を第６支持部７６に沿って移動させるときの摩擦を低減するための摩擦低減部材が設けられている。

【0052】

上記摩擦低減部材としては、潤滑剤、コーティングによって形成されたコーティング層、表面処理や蒸着などによって形成された皮膜・薄膜、軸受部材、接触面積を減らすように表面に凹凸加工や溝加工を施された部材、凹凸加工材の凸部を曲面とした構造などが挙げられる。摩擦低減部材の適用箇所は、摩擦低減に求められる仕様やコストなどを考慮して、上記接触領域のすべて又は一部となる。

【0053】

図９に示す例では、凹部４２ｃ内の上側の内面４２ｆに、摩擦低減部材としてのコーティング層９１を設けている。図１０に示す例では、凹部４２ｃ内の上側の内面４２ｆに、摩擦低減部材としてのボール軸受９２（軸受部材）を設けている。なお、軸受部材としては、ボール軸受以外の軸受、例えば、すべり軸受、流体軸受、磁気軸受も採用可能である。

【0054】

図９や図１０に例示した構成により、内面４２ｆと支持部７６の上面７６ｄとの間の摩擦を低減することが可能となり、支持部７６上で掛止部４２をスムーズに移動させることができる。したがって、ベッド６０の台部６１〜６３の外囲に沿って本体部を動かす力を与えるという簡便な操作で、ロボット１０を容易に移動させることが可能となる。

【0055】

なお、凹部４２ｃの入口部分の角部４２ｈ、４２ｉにおいて、下側へ向かうほど凹部から外側へ広がるような傾斜部を設けると、凹部４２ｃ内に第６支持部７６を案内しやすくなるとともに、凹部４２ｃに対する挿抜の際に延出部４２ａや第６支持部７６を損傷させることが少なくなるため好ましい。

【0056】

先端掛止部４２ｂの下端の前部には、後側（Ｙ１側）から前側（Ｙ２側）へ向かって、上側へ傾いた傾斜面４２ｄが形成されている。掛止部４２を第６支持部７６に係止させるときに、先端掛止部４２ｂが第６支持部７６に当たったとしても、傾斜面４２ｄの傾斜にしたがって先端掛止部４２ｂが第６支持部７６の後側へ案内されるため、第６支持部７６への掛止部４２の係止をスムーズかつ確実に行うことができる。

【0057】

押さえ板４３の下部の後部には、後側へ突出した突起部４３ａが設けられている。この突起部４３ａは、第６支持部７６の上部７６ｂが凹部４２ｃ内に収容された状態において、第６支持部７６の底面７６ｃに接触するような、押さえ板４３の上下方向の所定位置に設けられている。よって、第６支持部７６に延出部４２ａを係止させた後に、押さえ板４３を後側へ移動させ、第６支持部７６の前面に接触させる位置に至ると、突起部４３ａが第６支持部７６の底面７６ｃに接触する。これにより、第６支持部７６は、先端掛止部４２ｂと押さえ板４３によって前後方向を規制されるとともに、突起部４３ａによって上下方向も規制されるため、ロボット１０は、前後方向と上下方向の変位が規制されて一定の姿勢が保持され、また、第６支持部７６に沿って左右方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に移動可能な状態となる。

【0058】

ここで、本体部が第１方向とは異なる第２方向に沿って移動することを規制する規制部材として、例えば、図７に示すように、軸部Ｐ１が延出部４２ａを上下に貫通し、さらに第６支持部７６内に挿入されるような固定ピンＰを用いると、ロボット１０の左右方向の移動も規制することができる。図７においては、第６支持部７６内へ挿入する前の固定ピンＰを実線で示し、第６支持部７６内に挿入された状態を破線で示している。

【0059】

図３に示すように、掛止部４２は、リニアガイド４４と、垂直駆動機構としてのボールねじ４５を介して筐体部４１の後面４１ａに設けられている。リニアガイド４４は、筐体部４１の後面４１ａから上下方向に沿って台座部３０の上部まで設けられ、その内部に、上下方向に沿ってねじ軸が延びるボールねじ４５が配置されている。ボールねじ４５のねじ軸は、後面４１ａの下部に配置されたモータ４６の駆動によって回転する。上記ねじ軸には、ねじ軸の回転によって上下に変位するナット部（不図示）が設けられ、このナット部に固定された筐体部４１が、リニアガイド４４に支持されつつ、掛止部４２に対して相対的に上下に昇降し、これに従って、基部４０に支持されたロボット１０が上下に変位する。

【0060】

筐体部４１には自重補償バネ４７が設けられている。自重補償バネ４７は、例えば引っ張りバネで構成され、筐体部４１を上方に変位させる力を付与する。自重補償バネ４７を設けることにより、モータ４６の駆動力を小さく抑えて効率的にロボット１０を上下に変位させることができる。

【0061】

図８に示すように、モータ４６は本体駆動制御部４９からの制御信号に従って駆動される。一方、モータ４６にはブレーキ４８（固定部材）が接続されており、電源喪失時などにより本体駆動制御部４９からモータ４６への制御信号の供給が停止すると、ブレーキ４８の作動によってボールねじ４５の動作が停止し、基部４０の上下動が停止され、ロボット１０の上下方向位置は固定される。

【0062】

ブレーキ４８としては、例えば、ボールねじ４５の回動軸に作用して回動を規制するものや、筐体部４１が固定されたナット部を挟持してナット部の上下動を規制するものが挙げられる。このほか、例えば前後方向に沿って筐体部４１と掛止部４２の両方に固定ピンを挿通させることで筐体部４１と掛止部４２を互いに固定することによって、基部４０の上下動を規制してもよい。

【0063】

ブレーキ４８の作動については、例えば、図８に示すように本体駆動制御部４９からモータ４６への制御信号をブレーキ４８に対しても送出し、電源喪失時などにこの制御信号の入力が所定時間以上なかったことをトリガーとしてブレーキ４８を作動させるようにするとよい。または、本体駆動制御部４９からモータ４６への制御信号があるときはブレーキ４８の作動を規制し、電源喪失時などで上記制御信号の入力が所定時間以上なかったときには、ブレーキ４８の作動規制を解除し、ブレーキ４８を作動させるようにしてもよい。

【0064】

本体駆動制御部４９の制御信号は、連携駆動制御部８１へも出力されている。連携駆動制御部８１は、アーム駆動制御部８２と接続されており、アーム駆動制御部８２が第１空気供給部８３と第２空気供給部８４のそれぞれに与える制御信号も入力されている。

【0065】

連携駆動制御部８１は、基部４０の鉛直方向（第１方向）の移動とアーム部２０の駆動を連携させる。例えば、基部４０の鉛直方向位置に応じて、アーム部２０を駆動させ、内視鏡５３を施術等に最適な位置や姿勢に調整する。基部４０が上下に移動したときに、これに応じて内視鏡５３の姿勢を変更することによって、内視鏡５３やアーム部２０が患者に接触するなどのトラブルが生じることを防止する。

【0066】

連携駆動制御部８１は、動作終了時や、緊急時などにおいて、アーム部２０の駆動と基部４０の上下動の少なくとも一方を停止させ、又は、内視鏡５３やアーム部２０を所定位置へ待避させるようにアーム部２０を駆動する。アーム部２０の駆動を停止させる場合には、第１空気圧アクチュエータ部２４ｂ及び第２空気圧アクチュエータ部２６ｂの動作が固定されるように、第１空気供給部８３と第２空気供給部８４のそれぞれからの空気の供給を調整するための制御信号をアーム駆動制御部８２に対して出力する。アーム部２０の待避は、予め設定してある所定位置へアーム部２０が待避するように、現在のアーム部２０の姿勢から計算した、第１空気供給部８３と第２空気供給部８４のそれぞれからの空気の供給を調整するための制御信号をアーム駆動制御部８２に対して出力する。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。例えば、上記の説明では、手術ロボットが保持するのは内視鏡であったが、これに限定されず、鉗子、メスなど他の処置具であってもよい。さらに、内視鏡に代えて患者の外観を観察するためのカメラを保持する医療用ロボットとすることもできる。

【産業上の利用可能性】

【0067】

以上のように、本発明に係る手術ロボットは、術式や患部の変更があった場合にも、簡便な操作で容易に手術ロボットを移動することができる点で有用である。

【符号の説明】

【0068】

１０ ロボット（手術ロボット）
２０ アーム部
２１ 先端保持部
２２ ジンバル機構部
２３ 第１関節部
２４ 第１アーム
２４ａ 第１ロッド
２４ｂ 第１空気圧アクチュエータ部
２４ｃ 第１自重補償部
２５ 第２関節部
２６ 第２アーム
２６ａ 第２ロッド
２６ｂ 第２空気圧アクチュエータ部
２６ｃ 第２自重補償部
３０ 台座部（本体部）
４０ 基部（本体部）
４１ 筐体部
４１ａ 後面
４２ 掛止部
４２ａ 延出部
４２ｂ 先端掛止部
４２ｃ 凹部（接触領域）
４２ｄ 傾斜面
４２ｅ 後側面
４２ｆ 上側の内面（接触領域）
４２ｇ 内側面（接触領域）
４２ｈ、４２ｉ 角部
４３ 押さえ板
４３ａ 突起部
４４ リニアガイド
４５ ボールねじ
４６ モータ
４７ 自重補償バネ
４８ ブレーキ（固定部材）
４９ 本体駆動制御部
５１ カメラヘッドアダプタ
５２ ホルダ
５３ 内視鏡
６０ ベッド
６１、６２、６３ 台部
６１ａ、６２ａ 後面
６１ｂ 前面
６３ａ 前面
６４ 基台
６５ 支柱部
６６ 基礎部
７１、７２、７３、７４、７５、７６ 支持部
７６ａ 接続部
７６ｂ 上部
７６ｃ 底面
７６ｄ 上面（接触領域）
７６ｅ 外側面（接触領域）
８１ 連携駆動制御部
８２ アーム駆動制御部
８３ 第１空気供給部
８４ 第２空気供給部
９１ コーティング層（摩擦低減部材）
９２ ボール軸受（摩擦低減部材）
ＡＸ１ 第１回転軸
ＡＸ２ 第２回転軸
ＡＸ３ 第３回転軸
Ｌ１ 掛止部の長さ、
Ｌ２、Ｌ３ 隣り合う支持部の間隔
Ｐ 固定ピン（規制部材）
Ｐ１ 軸部

【要約】

術式や患部の変更があった場合にも、簡便な操作で容易に移動することができる手術ロボットを提供する。
本体部と、本体部に設けられ、内視鏡を保持し、空気圧駆動されるアーム部と、ベッドの台部に対して本体部を脱着可能に装着するための装着部材と、装着部材が台部の外囲に沿って移動可能となるように、装着部材の移動における摩擦を低減する摩擦低減部材とを備える。ベッドの台部の外囲に沿って延びるように支持部が設けられ、本体部は支持部に対して移動可能に装着される。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】