特許 7171669 手術支援システム、患者側装置および手術支援システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-07

(45)【発行日】2022-11-15

(54)【発明の名称】手術支援システム、患者側装置および手術支援システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/30 20160101AFI20221108BHJP

   B25J 3/00 20060101ALI20221108BHJP

【ＦＩ】

A61B34/30

B25J3/00 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020173392

(22)【出願日】2020-10-14

(65)【公開番号】P2022064650

(43)【公開日】2022-04-26

【審査請求日】2021-06-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】514063179

【氏名又は名称】株式会社メディカロイド

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100202728

【弁理士】

【氏名又は名称】三森 智裕

(72)【発明者】

【氏名】溝畑 裕一

(72)【発明者】

【氏名】下村 信恭

(72)【発明者】

【氏名】小林 礼貴

【審査官】槻木澤 昌司

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００４９８１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５３８４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０５１６６５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ３４／３０

Ａ６１Ｂ ３４／３５

Ａ６１Ｂ ３４／３７

Ｂ２５Ｊ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

手術支援システムであって、
先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、
前記医療器具に対する操作を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、
受け付けられた前記操作に応じた操作量に基づいて、前記医療器具の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記医療器具は、
エンドエフェクタと、
第１支持体と、
第２支持体と、
前記第２支持体に接続されるシャフトと、
を含み、
前記第１支持体は、前記シャフトが延びる方向に対して直交する第１軸周りに、前記エンドエフェクタを回転可能に支持し、
前記第２支持体は、前記シャフトが延びる方向において前記第１軸と離間しかつ前記シャフトが延びる方向および前記第１軸に対して直交する第２軸周りに、前記第１支持体を回転可能に支持し、
前記制御部は、前記医療器具の前記シャフトを回転させる動作を含む前記操作に応じた前記操作量に基づいて、前記シャフトが延びる方向における前記第１軸と前記第２軸との間の長さの制御パラメータを用いて、前記アームおよび前記医療器具が目標となる姿勢を作り出すための指令値を算出するように構成されており、
前記制御部は、受け付けられた前記操作量に対する前記シャフトの回転速度が大きくなるにしたがって、制御の上で、前記制御パラメータを徐々に小さくして前記医療器具の動作を制御する、
手術支援システム。

【請求項2】

前記制御部は、前記回転速度が大きくなるにしたがって前記制御パラメータを線形的に小さくする、請求項１に記載の手術支援システム。

【請求項3】

前記制御部は、
前記回転速度が第１回転速度以上かつ前記第１回転速度よりも大きい第２回転速度以下である場合、前記回転速度が大きくなるにしたがって前記制御パラメータを小さくし、
前記回転速度が前記第２回転速度を超える場合、前記制御パラメータを前記第２回転速度に対応する一定の前記制御パラメータにする、請求項１または請求項２に記載の手術支援システム。

【請求項4】

前記制御部は、前記回転速度が前記第１回転速度未満である場合、前記制御パラメータを小さくせずに一定にする、請求項３に記載の手術支援システム。

【請求項5】

前記制御部は、前記第１支持体が前記第２軸周りに回転して前記シャフトが延びる方向に対して交差するように前記医療器具が屈曲した状態において、前記回転速度が前記第１回転速度以上である場合、前記制御パラメータを小さくして、前記医療器具の動作を制御する、請求項３または請求項４に記載の手術支援システム。

【請求項6】

前記制御部は、
受け付けられた前記操作量に対する前記回転速度に応じた前記回転速度の指令値を生成し、
生成された前記指令値に対してローパスフィルタを適用し、
前記ローパスフィルタが適用された前記指令値が前記第１回転速度以上である場合、前記制御パラメータを小さくして、前記医療器具の動作を制御する、請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載の手術支援システム。

【請求項7】

先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置であって、
前記医療器具に対する操作を受け付ける操作部により受け付けられた前記操作に応じた操作量に基づいて、前記医療器具の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記医療器具は、
エンドエフェクタと、
第１支持体と、
第２支持体と、
前記第２支持体に接続されるシャフトと、
を含み、
前記第１支持体は、前記シャフトが延びる方向に対して直交する第１軸周りに、前記エンドエフェクタを回転可能に支持し、
前記第２支持体は、前記シャフトが延びる方向において前記第１軸と離間しかつ前記シャフトが延びる方向および前記第１軸に対して直交する第２軸周りに、前記第１支持体を回転可能に支持し、
前記制御部は、前記医療器具を前記シャフト回りに回転させる動作を含む前記操作に応じた前記操作量に基づいて、前記シャフトが延びる方向における前記第１軸と前記第２軸との間の長さの制御パラメータを用いて、前記アームおよび前記医療器具が目標となる姿勢を作り出すための指令値を算出するように構成されており、
前記制御部は、受け付けられた前記操作量に対する前記シャフトの回転速度が大きくなるにしたがって、制御の上で、前記制御パラメータを徐々に小さくして前記医療器具の動作を制御する、
患者側装置。

【請求項8】

先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、前記医療器具に対する操作を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、受け付けられた前記操作に応じた操作量に基づいて、前記医療器具の動作を制御する制御部と、を備え、前記医療器具が、エンドエフェクタと、第１支持体と、第２支持体と、前記第２支持体に接続されるシャフトと、を含み、前記第１支持体は、前記シャフトが延びる方向に対して直交する第１軸周りに、前記エンドエフェクタを回転可能に支持し、前記第２支持体は、前記シャフトが延びる方向において前記第１軸と離間しかつ前記シャフトが延びる方向および前記第１軸に対して直交する第２軸周りに、前記第１支持体を回転可能に支持する、手術支援システムの制御方法であって、
前記操作部が、前記医療器具に対する前記操作であって、前記医療器具の前記シャフトを回転させる動作を含む操作を受け付けるステップと、
前記制御部が、受け付けられた前記操作に応じた前記操作量に対する前記シャフトの回転速度が大きくなるにしたがって、制御の上で、前記シャフトが延びる方向における前記第１軸と前記第２軸との間の長さの制御パラメータを徐々に小さくして、前記医療器具の動作を制御するステップとを備え、
前記制御部は、前記医療器具の前記シャフトを回転させる動作を含む前記操作に応じた前記操作量に基づいて、前記制御パラメータを用いて、前記アームおよび前記医療器具が目標となる姿勢を作り出すための指令値を算出するように構成されている、手術支援システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、手術支援システム、患者側装置および手術支援システムの制御方法に関し、特に、操作部が受け付けた操作量に基づいて医療器具の移動を制御する手術支援システム、患者側装置および手術支援システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、アームと、アームの末端に接続されるツール（医療器具）と、入力ハンドル（操作部）とを備えるロボット外科用システムが知られている。例えば、特許文献１には、操作部が受け付けた操作量に基づいて医療器具の移動を制御する技術が開示されている。特許文献１において、ツールは、外科部位である患者の体内において移動する。

【0003】

また、例えば、特許文献２には、上述のツールとして、シャフトと、シャフトの先端に基端が回転可能に取り付けられた手首部材と、手首部材の先端に回転可能に取り付けられたエンドエフェクタ（鉗子）とを含む手術器具が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特表２０１８－５０５７３９号公報

【文献】米国特許第６３９４９９８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

アームの先端に手術器具が取り付けられた構成において、シャフトに対してエンドエフェクタが傾斜するように回転した状態で、シャフトを比較的高速で回転させると、エンドエフェクタの先端側の単位時間当たりの移動量が比較的大きくなる。この結果、アームの移動量が大きくなって、アームが振動するおそれがある。

【0006】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、医療器具のシャフトを高速で回転させる場合でも、アームの振動を抑制可能な手術支援システム、患者側装置および手術支援システムの制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による手術支援システムは、手術支援システムであって、先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、医療器具に対する操作を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、受け付けられた操作に応じた操作量に基づいて、医療器具の動作を制御する制御部と、を備え、医療器具は、エンドエフェクタと、第１支持体と、第２支持体と、第２支持体に接続されるシャフトと、を含み、第１支持体は、シャフトが延びる方向に対して直交する第１軸周りに、エンドエフェクタを回転可能に支持し、第２支持体は、シャフトが延びる方向において第１軸と離間しかつシャフトが延びる方向および第１軸に対して直交する第２軸周りに、第１支持体を回転可能に支持し、制御部は、医療器具のシャフトを回転させる動作を含む操作に応じた操作量に基づいて、シャフトが延びる方向における第１軸と第２軸との間の長さの制御パラメータを用いて、アームおよび医療器具が目標となる姿勢を作り出すための指令値を算出するように構成されており、制御部は、受け付けられた操作量に対するシャフトの回転速度が大きくなるにしたがって、制御の上で、制御パラメータを徐々に小さくして医療器具の動作を制御する。

【0008】

この発明の第１の局面による手術支援ロボットでは、上記のように、制御部は、受け付けられた操作量に対するシャフトの回転速度に応じて、シャフトが延びる方向における第１軸と第２軸との間の長さの制御パラメータを変化させて、医療器具の動作を制御する。これにより、シャフトの回転速度が大きくなった場合、第１軸と第２軸との間の長さの制御パラメータを小さくすることにより、制御の上では、シャフトの先端部（第２軸）とエンドエフェクタ（第１軸）との間の距離が小さくなる。このため、シャフトを高速で回転させた場合に、エンドエフェクタの先端側の単位時間当たりの移動量が小さくなるので、アームの移動量の増加が抑制される。この結果、医療器具のシャフトを高速で回転させた場合であっても、アームの振動を抑制できる。

【0009】

この発明の第２の局面による患者側装置は、先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置であって、医療器具に対する操作を受け付ける操作部により受け付けられた操作に応じた操作量に基づいて、医療器具の動作を制御する制御部と、を備え、医療器具は、エンドエフェクタと、第１支持体と、第２支持体と、第２支持体に接続されるシャフトと、を含み、第１支持体は、シャフトが延びる方向に対して直交する第１軸周りに、エンドエフェクタを回転可能に支持し、第２支持体は、シャフトが延びる方向において第１軸と離間しかつシャフトが延びる方向および第１軸に対して直交する第２軸周りに、第１支持体を回転可能に支持し、制御部は、医療器具をシャフト回りに回転させる動作を含む操作に応じた操作量に基づいて、シャフトが延びる方向における第１軸と第２軸との間の長さの制御パラメータを用いて、アームおよび医療器具が目標となる姿勢を作り出すための指令値を算出するように構成されており、制御部は、受け付けられた操作量に対するシャフトの回転速度が大きくなるにしたがって、制御の上で、制御パラメータを徐々に小さくして医療器具の動作を制御する。

【0010】

この発明の第２の局面による患者側装置では、上記のように、制御部は、受け付けられた操作量に対するシャフトの回転速度に応じて、シャフトが延びる方向における第１軸と第２軸との間の長さの制御パラメータを変化させて、医療器具の動作を制御する。これにより、シャフトの回転速度が大きくなった場合、第１軸と第２軸との間の長さの制御パラメータを小さくすることにより、制御の上では、シャフトの先端部（第２軸）とエンドエフェクタ（第１軸）との間の距離が小さくなる。このため、シャフトを高速で回転させた場合に、エンドエフェクタの先端側の単位時間当たりの移動量が小さくなるので、アームの移動量の増加が抑制される。この結果、医療器具のシャフトを高速で回転させた場合であっても、アームの振動を抑制する患者側装置を提供することができる。

【0011】

この発明の第３の局面による手術支援システムの制御方法は、先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、医療器具に対する操作を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、受け付けられた操作に応じた操作量に基づいて、医療器具の動作を制御する制御部と、を備え、医療器具が、エンドエフェクタと、第１支持体と、第２支持体と、第２支持体に接続されるシャフトと、を含み、第１支持体は、シャフトが延びる方向に対して直交する第１軸周りに、エンドエフェクタを回転可能に支持し、第２支持体は、シャフトが延びる方向において第１軸と離間しかつシャフトが延びる方向および第１軸に対して直交する第２軸周りに、第１支持体を回転可能に支持する、手術支援システムの制御方法であって、操作部が、医療器具に対する操作であって、医療器具のシャフトを回転させる動作を含む操作を受け付けるステップと、制御部が、受け付けられた操作に応じた操作量に対するシャフトの回転速度が大きくなるにしたがって、制御の上で、シャフトが延びる方向における第１軸と第２軸との間の長さの制御パラメータを徐々に小さくして、医療器具の動作を制御するステップとを備え、制御部は、医療器具のシャフトを回転させる動作を含む操作に応じた操作量に基づいて、制御パラメータを用いて、アームおよび医療器具が目標となる姿勢を作り出すための指令値を算出するように構成されている。

【0012】

この発明の第３の局面による手術支援システムの制御方法は、上記のように、受け付けられた操作に応じた操作量に対するシャフトの回転速度に応じて、シャフトが延びる方向における第１軸と第２軸との間の長さの制御パラメータを変化させて、医療器具の動作を制御するステップを備える。これにより、シャフトの回転速度が大きくなった場合、第１軸と第２軸との間の長さの制御パラメータを小さくすることにより、制御の上では、シャフトの先端部（第２軸）とエンドエフェクタ（第１軸）との間の距離が小さくなる。このため、シャフトを高速で回転させた場合に、エンドエフェクタの先端側の単位時間当たりの移動量が小さくなるので、アームの移動量の増加が抑制される。この結果、医療器具のシャフトを高速で回転させた場合であっても、アームの振動を抑制する手術支援システムの制御方法を提供することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、医療器具のシャフトを高速で回転させた場合であっても、アームの振動を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態による外科手術システムの構成を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態による医療用マニピュレータの構成を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態による医療用マニピュレータのアームの構成を示す図である。

【図4】鉗子を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態による医療用マニピュレータの操作部の構成を示す斜視図である。

【図6】内視鏡を示す図である。

【図7】ピボット位置教示器具を示す図である。

【図8】アームの並進移動を説明するための図である。

【図9】アームの回転移動を説明するための図である。

【図10】本発明の一実施形態による医療用マニピュレータの制御部の構成を示すブロック図である。

【図11】アームの回転軸（直動軸）を示す図である。

【図12】並進移動機構部および医療器具の回転軸（直動軸）を示す図である。

【図13】シャフトの回転速度に対するＪ１０軸とＪ１１軸との間の長さの制御パラメータを説明するための図である。

【図14】先端側が屈曲した状態の医療器具を示す図である。

【図15】本発明の一実施形態による外科手術システムの制御方法を説明するためのフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を具体化した本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

【0016】

図１～図１４を参照して、本実施形態による外科手術システム１００の構成について説明する。外科手術システム１００は、患者Ｐ側装置である医療用マニピュレータ１と、医療用マニピュレータ１を操作するための操作者側装置である遠隔操作装置２とを備えている。医療用マニピュレータ１は医療用台車３を備えており、移動可能に構成されている。遠隔操作装置２は、医療用マニピュレータ１から離間した位置に配置されており、医療用マニピュレータ１は、遠隔操作装置２により遠隔操作されるように構成されている。術者は、医療用マニピュレータ１に所望の動作を行わせるための指令を遠隔操作装置２に入力する。遠隔操作装置２は、入力された指令を医療用マニピュレータ１に送信する。医療用マニピュレータ１は、受信した指令に基づいて動作する。また、医療用マニピュレータ１は、滅菌された滅菌野である手術室内に配置されている。なお、外科手術システム１００は、特許請求の範囲の「手術支援システム」の一例である。

【0017】

遠隔操作装置２は、たとえば、手術室の中または手術室の外に配置されている。遠隔操作装置２は、操作用マニピュレータアーム２１と、操作ペダル２２と、タッチパネル２３と、モニタ２４と、支持アーム２５と、支持バー２６とを含む。操作用マニピュレータアーム２１は、術者が指令を入力するための操作用のハンドルを構成する。操作用マニピュレータアーム２１は、医療器具４に対する操作量を受け付ける。モニタ２４は、内視鏡により撮影された画像を表示するスコープ型表示装置である。支持アーム２５は、モニタ２４の高さを術者の顔の高さに合わせるようにモニタ２４を支持する。タッチパネル２３は、支持バー２６に配置されている。医療用マニピュレータ１は、モニタ２４近傍に設けられた図示しないセンサにより術者の頭部を検知することにより、遠隔操作装置２による操作が可能になる。術者は、モニタ２４により患部を視認しながら、操作用マニピュレータアーム２１および操作ペダル２２を操作する。これにより、遠隔操作装置２に指令が入力される。遠隔操作装置２に入力された指令は、医療用マニピュレータ１に送信される。なお、操作用マニピュレータアーム２１は、特許請求の範囲の「操作部」の一例である。

【0018】

医療用台車３には、医療用マニピュレータ１の動作を制御する制御部３１と、医療用マニピュレータ１の動作を制御するためのプログラムなどが記憶される記憶部３２とが設けられている。そして、遠隔操作装置２に入力された指令に基づいて、医療用台車３の制御部３１は、医療用マニピュレータ１の動作を制御する。

【0019】

また、医療用台車３には、入力装置３３が設けられている。入力装置３３は、主に施術前に手術の準備を行うために、ポジショナ４０、アームベース５０、および、複数のアーム６０の移動や姿勢の変更の操作を受け付けるように構成されている。

【0020】

図１および図２に示す医療用マニピュレータ１は、手術室内に配置されている。医療用マニピュレータ１は、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０と、複数のアーム６０とを備えている。アームベース５０は、ポジショナ４０の先端に取り付けられている。アームベース５０は、比較的長い棒形状（長尺形状）を有する。また、複数のアーム６０は、各々のアーム６０の根元部が、アームベース５０に取り付けられている。複数のアーム６０は、折り畳まれた姿勢（収納姿勢）をとることが可能に構成されている。アームベース５０と、複数のアーム６０とは、図示しない滅菌ドレープにより覆われて使用される。

【0021】

ポジショナ４０は、たとえば、７軸多関節ロボットにより構成されている。また、ポジショナ４０は、医療用台車３上に配置されている。ポジショナ４０は、アームベース５０を移動させる。具体的には、ポジショナ４０は、アームベース５０の位置を３次元に移動させるように構成されている。

【0022】

また、ポジショナ４０は、ベース部４１と、ベース部４１に連結された複数のリンク部４２とを含む。複数のリンク部４２同士は、関節部４３により連結されている。

【0023】

図１に示すように、複数のアーム６０の各々の先端には、医療器具４が取り付けられている。医療器具４は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、内視鏡６（図６参照）などを含む。

【0024】

図３に示すように、インストゥルメントには、アーム６０のホルダ７１に設けられたサーボモータＭ２によって駆動される被駆動ユニット４ａが設けられている。また、インストゥルメントの先端には、エンドエフェクタとして鉗子４ｂが設けられている。なお、鉗子４ｂは、２つのエンドエフェクタ部材１０４ａおよび１０４ｂを有している。

【0025】

また、図４に示すように、インストゥルメントは、エンドエフェクタ部材１０４ａおよび１０４ｂの基端側を先端側でＪ１１軸周りに回転可能に支持する第１支持体４ｅと、第１支持体４ｅの基端側を先端側でＪ１０軸周りに回転可能に支持する第２支持体４ｆと、第２支持体４ｆの基端側に接続されるシャフト４ｃとを含む。被駆動ユニット４ａと、シャフト４ｃと、第２支持体４ｆと、第１支持体４ｅと、鉗子４ｂとは、Ｚ方向に沿って配置されている。Ｊ１１軸は、シャフト４ｃが延びる方向（Ｚ方向）に対して直交（ｚ１１方向、図１２参照）する。また、Ｊ１０軸は、シャフト４ｃが延びる方向においてＪ１１軸と離間しかつシャフト４ｃが延びる方向およびＪ１１軸に対して直交（ｚ１０方向、図１２参照）する。

【0026】

第１支持体４ｅには、Ｊ１１軸の回転軸線Ｒ１周りに回転するように鉗子４ｂが取り付けられている。また、第２支持体４ｆは、第１支持体４ｅをＪ１０軸について回転可能に支持している。つまり、第２支持体４ｆにはＪ１０の回転軸線Ｒ２周りに回転するように第１支持体４ｅが取り付けられている。また、第１支持体４ｅの先端側（Ｚ１方向側）の部分は、Ｕ字形状を有している。第１支持体４ｅのＵ字形状の先端側の部分の回転軸線Ｒ１方向における中央部にツールセンタポイント（ＴＣＰ１、クレビス）が設定されている。

【0027】

また、図６に示すように、内視鏡６のＴＣＰ２は、内視鏡６の先端に設定されている。

【0028】

次に、アーム６０の構成について詳細に説明する。

【0029】

図３に示すように、アーム６０は、アーム部６１（ベース部６２、リンク部６３、関節部６４）と、アーム部６１の先端に設けられる並進移動機構部７０とを含む。アーム６０は、アーム６０の根元側（アームベース５０）に対して先端側を３次元に移動させるように構成されている。なお、複数のアーム６０は、互いに同様の構成を有する。

【0030】

並進移動機構部７０は、アーム部６１の先端側に設けられるとともに医療器具４が取り付けられている。また、並進移動機構部７０は、医療器具４を患者Ｐに挿入する方向に並進移動させる。また、並進移動機構部７０は、医療器具４をアーム部６１に対して相対的に並進移動させるように構成されている。具体的には、並進移動機構部７０には、医療器具４を保持するホルダ７１が設けられている。ホルダ７１には、サーボモータＭ２（図１０参照）が収容されている。サーボモータＭ２は、医療器具４の被駆動ユニット４ａに設けられた回転体を回転させるように構成されている。被駆動ユニット４ａの回転体が回転されることにより、鉗子４ｂが動作される。

【0031】

アーム部６１は、７軸多関節ロボットアームから構成されている。また、アーム部６１は、アーム部６１をアームベース５０に取り付けるためのベース部６２と、ベース部６２に連結された複数のリンク部６３とを含む。複数のリンク部６３同士は、関節部６４により連結されている。

【0032】

並進移動機構部７０は、ホルダ７１をＺ方向に沿って並進移動させることにより、ホルダ７１に取り付けられた医療器具４をＺ方向（シャフト４ｃが延びる方向）に沿って並進移動させるように構成されている。具体的には、並進移動機構部７０は、アーム部６１の先端に接続される基端側リンク部７２と、先端側リンク部７３と、基端側リンク部７２と先端側リンク部７３との間に設けられる連結リンク部７４とを含む。また、ホルダ７１は、先端側リンク部７３に設けられている。

【0033】

そして、並進移動機構部７０の連結リンク部７４は、基端側リンク部７２に対して、先端側リンク部７３を、Ｚ方向に沿って相対的に移動させる倍速機構として構成されている。また、基端側リンク部７２に対して先端側リンク部７３がＺ方向に沿って相対的に移動されることにより、ホルダ７１に設けられた医療器具４が、Ｚ方向に沿って並進移動するように構成されている。また、アーム部６１の先端は、基端側リンク部７２を、Ｚ方向に直交するＸ方向を軸として回動させるように基端側リンク部７２に接続されている。

【0034】

また、図５に示すように、医療用マニピュレータ１は、アーム６０に取り付けられ、アーム６０を操作する操作部８０を備えている。操作部８０は、イネーブルスイッチ８１と、ジョイスティック８２とスイッチ部８３とを含む。イネーブルスイッチ８１は、ジョイスティック８２およびスイッチ部８３によるアーム６０の移動を許可または不許可とする。また、イネーブルスイッチ８１は、操作者（看護師、助手など）が操作部８０を把持して押下されることによりアーム６０による医療器具４の移動を許可する状態となる。

【0035】

また、スイッチ部８３は、医療器具４の長手方向に沿った医療器具４を患者Ｐに挿入する方向側に医療器具４を移動させるスイッチ部８３ａと、医療器具４を患者Ｐに挿入する方向と反対側に医療器具４を移動させるスイッチ部８３ｂとを含む。スイッチ部８３ａとスイッチ部８３ｂとは、共に、押しボタンスイッチから構成されている。

【0036】

また、図５に示すように、操作部８０は、アーム６０に取り付けられた医療器具４の移動の支点（図９参照）となるピボット位置ＰＰを教示するピボットボタン８５を含む。ピボットボタン８５は、操作部８０の面８０ｂに、イネーブルスイッチ８１に隣り合うように設けられている。そして、内視鏡６（図６参照）またはピボット位置教示器具７（図７）の先端が、患者Ｐの体表面Ｓに挿入されたトロカールＴの挿入位置に対応する位置まで移動された状態で、ピボットボタン８５が押下されることによりピボット位置ＰＰが教示され、記憶部３２に記憶される。なお、ピボット位置ＰＰの教示において、ピボット位置ＰＰは、１つの点（座標）として設定され、ピボット位置ＰＰの教示は、医療器具４の方向を設定するものではない。

【0037】

また、図１に示すように、複数のアーム６０のうちの一つのアーム６０（たとえば、アーム６０ｂ）には内視鏡６が取り付けられ、残りのアーム６０（たとえば、アーム６０ａ、６０ｃおよび６０ｄ）には、内視鏡６以外の医療器具４が取り付けられる。具体的には、手術において、４つのアーム６０のうちの１つのアーム６０に内視鏡６が取り付けられ、３つのアーム６０に内視鏡６以外の医療器具４（鉗子４ｂなど）が取り付けられる。そして、内視鏡６が取り付けられているアーム６０に対して、内視鏡６が取り付けられた状態でピボット位置ＰＰが教示される。また、内視鏡６以外の医療器具４が取り付けられるアーム６０に対して、ピボット位置教示器具７が取り付けられた状態でピボット位置ＰＰが教示される。なお、内視鏡６は、互いに隣り合うように配置されている４つのアーム６０のうちの、中央に配置される２つのアーム６０（アーム６０ｂおよび６０ｃ）のうちのいずれかに取り付けられる。すなわち、ピボット位置ＰＰは、複数のアーム６０毎に個別に設定される。

【0038】

また、図５に示すように、操作部８０の面８０ｂには、アーム６０の位置を最適化するためのアジャストメントボタン８６が設けられている。内視鏡６が取り付けられたアーム６０に対するピボット位置ＰＰの教示後、アジャストメントボタン８６が押下さえることにより、他のアーム６０（アームベース５０）の位置が最適化される。

【0039】

また、図５に示すように、操作部８０は、アーム６０に取り付けられた医療器具４を並進移動（図８参照）させるモードと、回転移動（図９参照）させるモードとを切り替えるモード切替ボタン８４を含む。また、モード切替ボタン８４の近傍には、モードインジケータ８４ａが設けられている。モードインジケータ８４ａは、切り替えられたモードを表示する。具体的には、モードインジケータ８４ａが点灯（回転移動モード）または消灯（並進移動モード）されることにより、現在のモード（並進移動モードまたは回転移動モード）が表示される。

【0040】

また、モードインジケータ８４ａは、ピボット位置ＰＰが教示されたことを表示するピボット位置インジケータを兼ねている。

【0041】

図８に示すように、アーム６０を並進移動させるモードでは、医療器具４の先端４ｄが、Ｘ－Ｙ平面上において移動するように、アーム６０が移動される。また、図９に示すように、アーム６０を回転移動させるモードでは、ピボット位置ＰＰが教示されていない時は、鉗子４ｂを中心に回転移動し、ピボット位置ＰＰが教示されている時は、ピボット位置ＰＰを支点として医療器具４が回転移動するように、アーム６０が移動される。なお、医療器具４のシャフト４ｃがトロカールＴに挿入された状態で、医療器具４が回転移動される。

【0042】

また、図１０に示すように、アーム６０には、アーム部６１の複数の関節部６４に対応するように、複数のサーボモータＭ１と、エンコーダＥ１と、減速機（図示せず）とが設けられている。エンコーダＥ１は、サーボモータＭ１の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータＭ１の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。

【0043】

また、図１０に示すように、並進移動機構部７０には、医療器具４の被駆動ユニット４ａに設けられた回転体を回転させるためのサーボモータＭ２と、医療器具４を並進移動させるためのサーボモータＭ３と、エンコーダＥ２およびエンコーダＥ３と、減速機（図示せず）とが設けられている。エンコーダＥ２およびエンコーダＥ３は、それぞれ、サーボモータＭ２およびサーボモータＭ３の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータＭ２およびサーボモータＭ３の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。

【0044】

また、ポジショナ４０には、ポジショナ４０の複数の関節部４３に対応するように、複数のサーボモータＭ４と、エンコーダＥ４と、減速機（図示せず）とが設けられている。エンコーダＥ４は、サーボモータＭ４の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータＭ４の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。

【0045】

また、医療用台車３には、医療用台車３の複数の前輪（図示せず）の各々を駆動するサーボモータＭ５と、エンコーダＥ５と、減速機（図示せず）とが設けられている。エンコーダＥ５は、サーボモータＭ５の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータＭ５の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。

【0046】

医療用台車３の制御部３１は、指令に基づいて複数のアーム６０の移動を制御するアーム制御部３１ａと、指令に基づいてポジショナ４０の移動および医療用台車３の前輪（図示せず）の駆動を制御するポジショナ制御部３１ｂとを含む。アーム制御部３１ａには、アーム６０を駆動するためのサーボモータＭ１を制御するためのサーボ制御部Ｃ１が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ１には、サーボモータＭ１の回転角を検出するためのエンコーダＥ１が電気的に接続されている。

【0047】

また、アーム制御部３１ａには、医療器具４を駆動するためのサーボモータＭ２を制御するためのサーボ制御部Ｃ２が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ２には、サーボモータＭ２の回転角を検出するためのエンコーダＥ２が電気的に接続されている。また、アーム制御部３１ａには、並進移動機構部７０を並進移動するためのサーボモータＭ３を制御するためのサーボ制御部Ｃ３が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ３には、サーボモータＭ３の回転角を検出するためのエンコーダＥ３が電気的に接続されている。

【0048】

そして、遠隔操作装置２に入力された動作指令が、アーム制御部３１ａに入力される。アーム制御部３１ａは、入力された動作指令と、エンコーダＥ１（Ｅ２、Ｅ３）により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部Ｃ１（Ｃ２、Ｃ２）に出力する。サーボ制御部Ｃ１（Ｃ２、Ｃ３）は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１（Ｅ２、Ｅ３）により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ１（Ｍ２、Ｍ３）に出力する。これにより、アーム６０は、遠隔操作装置２に入力された動作指令に応じて移動する。

【0049】

また、アーム制御部３１ａは、操作部８０のジョイスティック８２からの入力信号に基づいてアーム６０を操作する。具体的には、アーム制御部３１ａは、ジョイスティック８２から入力された入力信号（動作指令）と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部Ｃ１に出力する。サーボ制御部Ｃ１は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ１に出力する。これにより、アーム６０は、ジョイスティック８２に入力された動作指令に応じて移動する。

【0050】

アーム制御部３１ａは、操作部８０のスイッチ部８３からの入力信号に基づいてアーム６０を操作するように構成されている。具体的には、アーム制御部３１ａは、スイッチ部８３から入力された入力信号（動作指令）と、エンコーダＥ１またはＥ３により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部Ｃ１またはＣ３に出力する。サーボ制御部Ｃ１またはＣ３は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１またはＥ３により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ１またはＭ３に出力する。これにより、アーム６０は、スイッチ部８３に入力された動作指令に応じて移動する。

【0051】

また、図１０に示すように、ポジショナ制御部３１ｂには、ポジショナ４０を移動するサーボモータＭ４を制御するためのサーボ制御部Ｃ４が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ４には、サーボモータＭ４の回転角を検出するためのエンコーダＥ４が電気的に接続されている。また、ポジショナ制御部３１ｂには、医療用台車３の前輪（図示せず）を駆動するサーボモータＭ５を制御するためのサーボ制御部Ｃ５が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ５には、サーボモータＭ５の回転角を検出するためのエンコーダＥ５が電気的に接続されている。

【0052】

また、入力装置３３からの動作指令が、ポジショナ制御部３１ｂに入力される。ポジショナ制御部３１ｂは、入力装置３３から入力された動作指令と、エンコーダＥ４により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、位置指令をサーボ制御部Ｃ４に出力する。サーボ制御部Ｃ４は、ポジショナ制御部３１ｂから入力された位置指令と、エンコーダＥ４により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ４に出力する。これにより、ポジショナ４０は、入力装置３３に入力された動作指令に応じて移動する。詳細な説明は省略するが、同様な手順により、ポジショナ制御部３１ｂは、操作ハンドル３４からの動作指令に応じて、医療用台車３を移動させる。

【0053】

（アームの軸）
次に、図１１を参照して、アーム６０の軸について説明する。

【0054】

図１１に示すように、アーム６０は、回転軸としてのＪ１～Ｊ７軸と、直動軸としてのＪ８軸とを備えている。Ｊ１～Ｊ７軸は、アーム部６１の関節部６４の回転軸に対応する。また、Ｊ７軸は、並進移動機構部７０（図３参照）の基端側リンク部７２に対応する。Ｊ８軸は、並進移動機構部７０の先端側リンク部７３を基端側リンク部７２に対してＺ方向に沿って相対的に移動させる軸に対応する。すなわち、図１０に示すサーボモータＭ１は、アーム６０のＪ１～Ｊ７軸に対応するように設けられている。また、サーボモータＭ３は、Ｊ８軸に対応するように設けられている。また、座標系１～座標系８は、各々、Ｊ１軸～Ｊ８軸の座標系を表す。

【0055】

（医療器具（鉗子）の軸）
次に、図１２を参照して、医療器具４（鉗子４ｂ）の軸について説明する。

【0056】

図１２に示すように、医療器具４（鉗子４ｂ）は、シャフト４ｃの回転軸（シャフト４ｃが延びる方向に沿った軸）としてのＪ９軸と、シャフト４ｃに接続される第２支持体４ｆの回転軸としてのＪ１０軸と、第１支持体４ｅに対して鉗子４ｂが回転する軸としてのＪ１１軸と、鉗子４ｂの開閉軸としてのＪ１２軸とを備えている。なお、アーム６０のホルダ７１に設けられたサーボモータＭ２は、複数（たとえば、４個）設けられており、複数のサーボモータＭ２によって、被駆動ユニット４ａが駆動される。これにより、Ｊ９軸～Ｊ１２軸周りに、医療器具４が駆動される。なお、Ｊ１０軸およびＪ１１軸は、それぞれ、特許請求の範囲の「第２軸」および「第１軸」の一例である。また、座標系８～座標系１１は、各々、Ｊ８軸～Ｊ１１軸の座標系を表す。

【0057】

制御部３１は、遠隔操作装置２の操作用マニピュレータアーム２１が受け付けた操作量に基づいて、アーム６０と、アーム６０に取り付けられた医療器具４（鉗子４ｂ、内視鏡６）に対して、目標となる姿勢を作り出すための軸値（指令値）を算出する。具体的には、操作用マニピュレータアーム２１からの操作に応じて、ピボット位置ＰＰを中心として、アーム６０および鉗子４ｂ（または内視鏡６）が動作する。また、指令値を算出するために、アーム６０の制御パラメータ、ピボット位置ＰＰ、医療器具４の制御パラメータが用いられる。また、アーム６０の制御パラメータには、リンク長（各軸間の長さ）が含まれる。また、医療器具４の制御パラメータにも、リンク長（各軸間の長さ）が含まれる。

【0058】

ここで、本実施形態では、図１３に示すように、制御部３１は、操作用マニピュレータアーム２１が受け付けた医療器具４を回転させる動作を含む操作に応じた操作量に対するシャフト４ｃの回転速度ωに応じて、シャフト４ｃが延びる方向におけるＪ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬ（図１２参照）の制御パラメータを変化させて、医療器具４の動作を制御する。具体的には、制御部３１は、シャフト４ｃの回転速度ω（Ｊ９軸の回転速度ω）が第１回転速度ω１以上である場合、Ｊ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬ（中間リンク長）の制御パラメータを小さくして、医療器具４の移動を制御する。シャフト４ｃの回転速度ωとは、ピボット位置ＰＰを中心として、シャフト４ｃの回転軸であるＪ９軸周りにシャフト４ｃが回転する際の回転速度ωを意味する。なお、第１回転速度ω１は、特許請求の範囲の「所定の回転速度」の一例である。

【0059】

また、本実施形態では、制御部３１は、回転速度ωが大きくなるにしたがってＪ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬの制御パラメータを徐々に小さくする。具体的には、制御部３１は、回転速度ωが大きくなるにしたがってＪ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬの制御パラメータを線形的（直線的）に小さくする。

【0060】

詳細には、本実施形態では、制御部３１は、回転速度ωが第１回転速度ω１以上かつ第１回転速度ω１よりも大きい第２回転速度ω２以下である場合、回転速度ωが大きくなるにしたがって制御パラメータを小さくする。また、制御部３１は、回転速度ωが第２回転速度ω２を超える場合、制御パラメータを第２回転速度ω２に対応する一定の制御パラメータにする。たとえば、Ｊ１０軸とＪ１１軸の実際の長さをＬとした場合、第２回転速度ω２に対応する制御パラメータの大きさは、０．５Ｌである。

【0061】

すなわち、制御部３１は、回転速度ωが第１回転速度ω１以上かつ第２回転速度ω２以下である場合、線形補完によって、回転速度ωに対応するＪ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬを算出する。また、制御部３１は、Ｊ１０軸とＪ１１軸との間の実際の長さＬに対して、回転速度ωに対応する倍率（０．５以上１以下）を乗算することにより、回転速度ωに対応するＪ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬを算出する。

【0062】

また、本実施形態では、制御部３１は、回転速度ωが第１回転速度ω１未満である場合、Ｊ１０軸とＪ１１軸との間の実際の長さＬの制御パラメータを小さくせずに一定にする（つまり、倍率１．０を乗算する）。

【0063】

たとえば、第１回転速度ω１は、シャフト４ｃの最大の回転速度ωの６０％の値である。たとえば、第２回転速度ω２は、シャフト４ｃの最大の回転速度ωの９０％の値である。

【0064】

また、本実施形態では、制御部３１は、受け付けられた操作量に対する回転速度ωに応じた回転速度ωの指令値を生成する。そして、制御部３１は、生成された指令値に対してローパスフィルタＦを適用する。そして、制御部３１は、ローパスフィルタＦを適用した後のシャフト４ｃの回転速度ωの指令値が第１回転速度ω１以上である場合、Ｊ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬの制御パラメータを小さくして、医療器具４の移動を制御する。

【0065】

また、制御部３１は、医療用マニピュレータ１の動作中、常に、上記のシャフト４ｃの回転速度ωに基づく制御パラメータを変更する動作を行っている。つまり、制御部３１は、は、第１支持体４ｅがＪ１０軸周りに回転してシャフト４ｃが延びる方向に対して交差するように医療器具４が屈曲していても（図１４参照）、第１支持体４ｅがＪ１０軸周りに回転せずに医療器具４が屈曲していなくても（図４参照）、回転速度ωに基づく制御パラメータを変更する動作を行っている。ここで、医療器具４が屈曲した状態で、シャフト４ｃを比較的高速で回転させる場合にアーム６０の振動が特に顕著に出現するので、医療器具４が屈曲した状態で、長さＬの制御パラメータを小さくすることは、アーム６０の振動を抑制する点において特に有効である。

【0066】

（外科手術システムの制御方法）
次に、図１５を参照して、外科手術システム１００の制御方法について説明する。

【0067】

まず、ステップＳ１において、制御部３１は、医療器具４に対する操作であって、医療器具４を回転させる動作を含む操作を受け付ける。

【0068】

次に、ステップＳ２において、制御部３１は、受け付けられた操作に応じたシャフト４ｃの回転速度ωに対して、ローパスフィルタＦを適用する。

【0069】

次に、ステップＳ３において、制御部３１は、ローパスフィルタＦが適用された後のシャフト４ｃの回転速度ωが、第１回転速度ω１未満であるか否かを判定する。ステップＳ３においてｙｅｓの場合、ステップＳ４において、制御部３１は、Ｊ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬの制御パラメータに積算する倍率を１．０に設定する。

【0070】

そして、ステップＳ５において、設定された倍率に基づいて、アーム６０を駆動する。

【0071】

ステップＳ３においてｎｏの場合、ステップＳ６において、ローパスフィルタＦが適用された後のシャフト４ｃの回転速度ωが、第２回転速度ω２以下であるか否かを判定する。ステップＳ６においてｙｅｓの場合、ステップＳ７において、制御部３１は、線形補完により、シャフト４ｃの回転速度ωに対応する、実際の長さＬに積算する倍率（０．５以上１．０以下）を算出するとともに、算出した倍率により長さＬの制御パラメータを変更する。そして、ステップＳ５に進む。

【0072】

ステップＳ６においてｎｏの場合、ステップＳ８において、制御部３１は、実際の長さＬに積算する倍率を０．５とする。そして、ステップＳ５に進む。

【0073】

上記のステップＳ１～Ｓ８の動作は、アーム６０の動作中、常に行われるとともに、複数のアーム６０毎に行なわれる。

【0074】

［本実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0075】

（手術支援ロボット、医療用マニピュレータの効果）
本実施形態では、上記のように、制御部３１は、受け付けられた操作量に対するシャフト４ｃの回転速度ωに応じて、シャフト４ｃが延びる方向におけるＪ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬの制御パラメータを変化させて、医療器具４の動作を制御する。これにより、シャフト４ｃの回転速度ωが大きくなった場合、Ｊ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬの制御パラメータを小さくすることにより、制御の上では、シャフト４ｃの先端部（Ｊ１１軸）と鉗子４ｂ（Ｊ１０軸）との間の距離が小さくなる。このため、シャフト４ｃを高速で回転させた場合に、鉗子４ｂの先端側の単位時間当たりの移動量が小さくなるので、アーム６０の移動量の増加が抑制される。この結果、医療器具４のシャフト４ｃを高速で回転させた場合であっても、アーム６０の振動を抑制できる。

【0076】

また、本実施形態では、上記のように、制御部３１は、回転速度ωが大きくなるにしたがって制御パラメータを徐々に小さくする。ここで、制御パラメータが急激に変化する場合、制御点となるツールセンタポイントが急激に変化してしまい、アーム６０の制御が複雑になる。そこで、上記のように制御パラメータを徐々に小さくすることにより、制御パラメータが変化した場合でも、アーム６０の制御が複雑になるのを抑制することができる。また、制御点となるツールセンタポイントが急激に変化することに起因するアーム６０の振動を抑制することができる。

【0077】

また、本実施形態では、上記のように、制御部３１は、回転速度ωが大きくなるにしたがって制御パラメータを線形的に小さくする。これにより、制御パラメータが非線形に変化する場合と異なり、回転速度ωに対する制御パラメータを容易に算出することができる。

【0078】

また、本実施形態では、上記のように、制御部３１は、回転速度ωが第１回転速度ω１以上かつ第１回転速度ω１よりも大きい第２回転速度ω２以下である場合、回転速度ωが大きくなるにしたがって制御パラメータを小さくし、回転速度ωが第２回転速度ω２を超える場合、制御パラメータを第２回転速度ω２に対応する一定の制御パラメータにする。これにより、回転速度ωが第２回転速度ω２を超えて大きくなる場合にも、制御パラメータが過度に小さくなることが抑制されるので、医療用マニピュレータ１を操作するユーザが、操作に対する違和感（ユーザが所望している鉗子４ｂの回転量と実際の回転量との差異）を感じるのを抑制することができる。

【0079】

また、本実施形態では、上記のように、制御部３１は、回転速度ωが第１回転速度ω１未満である場合、制御パラメータを小さくせずに一定にする。ここで、シャフト４ｃの回転速度ωが第１回転速度ω１未満である場合では、回転速度ωが比較的小さいので、アーム６０の振動が比較的小さい。そこで、上記のように回転速度ωが第１回転速度ω１未満である場合、制御パラメータを小さくせずに一定にすることによって、アーム６０の振動を抑制しながら制御部３１の制御負担を軽減することができる。

【0080】

また、本実施形態では、上記のように、制御部３１は、受け付けられた操作量に対する回転速度ωに応じた回転速度ωの指令値を生成し、生成された指令値に対してローパスフィルタＦを適用し、ローパスフィルタＦを適用した後の指令値が第１回転速度ω１以上である場合、制御パラメータを小さくして、医療器具４の動作を制御する。これにより、回転速度ωの指令値に含まれるノイズをローパスフィルタＦによって除去することができる。

【0081】

また、本実施形態では、上記のように、制御部３１は、第１支持体がＪ１０軸周りに回転してシャフト４ｃが延びる方向に対して交差するように医療器具４が屈曲した状態において、回転速度ωが第１回転速度ω１以上である場合、制御パラメータを小さくして、医療器具４の動作を制御する。ここで、医療器具４が屈曲した状態で、シャフト４ｃを比較的高速で回転させる場合にアーム６０の振動が特に顕著に出現する。そこで、上記のように、シャフト４ｃが延びる方向に対して交差するように医療器具４が屈曲した状態において、回転速度ωが第１回転速度ω１以上である場合、制御パラメータを小さくすることは、アーム６０の振動を抑制する点において特に有効である。

【0082】

（外科手術システムの制御方法の効果）
本実施形態では、上記のように、外科手術システム１００の制御方法は、受け付けられた操作に応じた操作量に対するシャフト４ｃの回転速度ωに応じて、シャフト４ｃが延びる方向におけるＪ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬの制御パラメータを変化させて、医療器具４の動作を制御するステップを備える。これにより、医療器具４のシャフト４ｃを高速で回転させた場合であっても、アーム６０の振動を抑制することができる。

【0083】

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0084】

たとえば、上記実施形態では、制御部３１が医療用マニピュレータ１に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部３１が遠隔操作装置２に設けられていてもよい。また、たとえば、制御部３１が医療用マニピュレータ１と遠隔操作装置２とは別に設けられていてもよい。

【0085】

また、上記実施形態では、制御部３１は、シャフト４ｃの回転速度ωが大きくなるにしたがってＪ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬの制御パラメータを線形的に小さくする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部３１は、長さＬの制御パラメータを指数関数的に小さくしてもよい。

【0086】

また、上記実施形態では、制御部３１は、シャフト４ｃの回転速度ωが第２回転速度ω２を超える場合、長さＬの制御パラメータを一定にする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部３１は、シャフト４ｃの回転速度ωが第２回転速度ω２を超えても長さＬの制御パラメータを徐々に小さくしてもよい。

【0087】

また、上記実施形態では、制御部３１は、シャフト４ｃの回転速度ωが第１回転速度ω１未満である場合、長さＬの制御パラメータを小さくしない例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部３１は、シャフト４ｃが回転すれば必ず、回転速度ωに応じで長さＬの制御パラメータを小さくしてもよい。

【0088】

また、上記実施形態では、回転速度ωの指令値に対してローパスフィルタＦが適用される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回転速度ωの指令値に含まれるノイズが小さい場合などでは、ローパスフィルタＦを設けない構成も可能である。

【0089】

また、上記実施形態では、制御部３１は、シャフト４ｃに対して、第１支持体４ｅが交差している（医療器具４が屈曲している）か否かにかかわず、長さＬの制御パラメータを小さくする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、第１支持体４ｅがＪ１０軸周りに回転してシャフト４ｃが延びる方向に対して交差するように医療器具４が屈曲してした状態で（医療器具４が屈曲している場合のみにおいて）、シャフト４ｃの回転速度ωが第１回転速度ω１以上である場合、Ｊ１０軸とＪ１１軸との間の長さＬの制御パラメータを小さくして、医療器具４の移動を制御してもよい。これにより、医療器具４が屈曲していない状態では、長さＬの制御パラメータを小さくする制御を行わないことによって、制御部３１の制御負担を軽減することができる。

【0090】

また、上記実施形態では、アーム６０が４つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アーム６０の数は、少なくとも１つ以上設けられていれば他の任意の数であってもよい。

【0091】

また、上記実施形態では、アーム部６１およびポジショナ４０が７軸多関節ロボットから構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、アーム部６１およびポジショナ４０が７軸多関節ロボット以外の軸構成（例えば、６軸や８軸）の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。

【0092】

また、上記実施形態では、医療用マニピュレータ１が、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０と、アーム６０とを備えている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０は必ずしも必要なく、医療用マニピュレータ１がアーム６０だけで構成されてもよい。

【0093】

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

【符号の説明】

【0094】

１ 医療用マニピュレータ（患者側装置）
２ 遠隔操作装置（操作者側装置）
４ 医療器具
４ｂ 鉗子（エンドエフェクタ）
４ｃ シャフト
４ｅ 第１支持体
４ｆ 第２支持体
２１ 操作用マニピュレータアーム（操作部）
３１ 制御部
６０ アーム
１００ 外科手術システム（手術支援システム）
Ｆ ローパスフィルタ
Ｊ１０軸（第２軸）
Ｊ１１軸（第１軸）
Ｌ （第１軸と第２軸との間の）長さ
ω 回転速度
ω１ 第１回転速度
ω２ 第２回転速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】