特許 7224989 医療用マニピュレータ

(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】2023-02-10

(45)【発行日】2023-02-20

(54)【発明の名称】医療用マニピュレータ

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/30 20160101AFI20230213BHJP

   B25J 17/00 20060101ALI20230213BHJP

【ＦＩ】

A61B34/30

B25J17/00 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019054937

(22)【出願日】2019-03-22

(65)【公開番号】P2020151354

(43)【公開日】2020-09-24

【審査請求日】2021-11-22

(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】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】福野 智大

【審査官】羽月 竜治

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／０９９２００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－０５７６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１７５１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１９４６１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ３４／３０

Ａ６１Ｂ １／００

Ｂ２５Ｊ １７／００

Ｂ２５Ｊ ７／００－ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々が先端部に医療器具を保持するように構成された複数の多自由度マニピュレータアームと、
前記複数の多自由度マニピュレータアームを支持するアームベースと、
車輪により移動可能な台車の上部に設けられたベースに対して垂直軸回りに回転可能に支持されており、前記複数の多自由度マニピュレータアームを支持した前記アームベースを前記ベースに対して移動させ、中空部を有するポジショナと、
少なくとも一部が前記ポジショナの前記中空部に引き回されたケーブルと、を備え、
前記ポジショナは、
少なくとも第１～第３リンクを含む複数のリンクと、
前記ベースに対して前記第１リンクを前記垂直軸回りに回転させる第１関節、前記第１リンクに対して前記第２リンクを第１水平軸回りに回転させる第２関節および前記第２リンクに対して前記第３リンクを第２水平軸回りに回転させる第３関節を含む複数の関節と、
前記第１関節に対応して設けられた第１モータ、前記第２関節に対応して設けられた第２モータおよび前記第３関節に対応して設けられた第３モータを含む複数のモータと、
前記第１モータの動作に連動する第１減速機、前記第２モータの動作に連動する第２減速機および前記第３モータの動作に連動する第３減速機を含む複数の減速機と、を有し、
前記ケーブルのうち前記ポジショナの前記第２リンクの前記中空部に引き回された部分よりも基端側の前記第２関節に対応する部分は、前記第２減速機の軸心方向である水平方向と異なる方向に沿って前記第２減速機を迂回して前記中空部から前記ポジショナの外方に出されて引き回されており、前記ケーブルのうち前記第１リンク、前記第２リンク、前記第３関節および前記第３リンクに対応する部分は、前記中空部内を引き回されている、医療用マニピュレータ。

【請求項2】

前記ケーブルの前記ポジショナの外方に出された前記部分を覆うカバー部材をさらに備えている、請求項１に記載の医療用マニピュレータ。

【請求項3】

前記ケーブルは、前記ポジショナに電力を供給する給電ケーブルである、請求項１又は２に記載の医療用マニピュレータ。

【請求項4】

前記複数の多自由度マニピュレータアームの各々に対応し、対応する前記多自由度マニピュレータアームに電力を供給するアーム用給電ケーブルをさらに備え、
前記アーム用給電ケーブルは、前記ポジショナの外側で引き回されている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の医療用マニピュレータ。

【請求項5】

前記アームベースに電力を供給するアームベース用給電ケーブルをさらに備え、
前記アームベース用給電ケーブルは、前記ポジショナの外側で引き回されている、請求項１乃至４の何れか１項に記載の医療用マニピュレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、医療用マニピュレータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数のマニピュレータアームを備え、所定の作業を行うマニピュレータが知られている（例えば、特許文献１，２，３参照）。これらのマニピュレータは産業用ロボットとして用いられることがある。また、複数のマニピュレータアームを備えたマニピュレータは、施術者の操作に基づいて複数のマニピュレータアームを動かすことで外科手術を行うことのできる医療用ロボットとしても用いられることも知られている。

【0003】

これらのマニピュレータにおいては、上記複数のマニピュレータアーム又はハンドリング装置等に対して圧縮エアや電力を供給するためのケーブルが引き回されている。詳細には、特許文献１のマニピュレータでは、上アームの先端部に胴体が取り付けられており、この胴体は上アームの長手方向の軸回りに回転するように構成されている。この構成において、ケーブルは上記軸を有するモータ（減速機）を迂回して配置されている。また、特許文献２のマニピュレータにおいては、ケーブルがモータを迂回するように当該モータの側方を迂回して配置されている。

【0004】

しかしながら、特許文献１，２のように、ケーブルをアームの外で引き回すと、アームの回転に伴ってケーブルが発塵の原因となることがあるため、マニピュレータをクリーンルーム内で稼動させる場合等には、クリーン度を損なう恐れがある。

【0005】

そこで、特許文献３のように、中空状に構成されたベース内において、ケーブルが減速機の中空軸内に挿通されずに当該減速機を迂回させて配置されることが開示されている。これにより、クリーンルーム内でケーブルが発塵の原因になることが防止される、とのことである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第４０８８３３２号公報

【文献】特開２０１６－１４０９１７号公報

【文献】特開平８－５７７９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記特許文献３のマニピュレータにおいては、ケーブルが減速機を迂回するように当該減速機の側方に引き回されてはいるものの、当該ケーブルを引き回すためのスペースがベース内に必要となる。そのため、ベースの径が増大するので、当該ベースの周辺に機器を配置するのが困難となっていた。また、同文献のマニピュレータにおいては、ベースの上部に回動可能に設けられたアームが回動する際には、ケーブルに捩れが生じて負担がかかる。

【0008】

そこで、本発明は、ポジショナの回動に伴うケーブルへの負担を抑制しつつ、ポジショナを支持するベースの径が増大することを抑制することが可能な医療用マニピュレータ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】

【0009】

本発明の医療用マニピュレータは、各々が先端部に医療器具を保持するように構成された複数の多自由度マニピュレータアームと、前記複数の多自由度マニピュレータアームを支持するアームベースと、車輪により移動可能な台車の上部に設けられたベースに対して垂直軸回りに回転可能に支持されており、前記複数の多自由度マニピュレータアームを支持した前記アームベースを前記ベースに対して移動させ、中空部を有するポジショナと、少なくとも一部が前記ポジショナの前記中空部に引き回されたケーブルと、を備え、前記ポジショナは、少なくとも第１～第３リンクを含む複数のリンクと、前記ベースに対して前記第１リンクを前記垂直軸回りに回転させる第１関節、前記第１リンクに対して前記第２リンクを第１水平軸回りに回転させる第２関節および前記第２リンクに対して前記第３リンクを第２水平軸回りに回転させる第３関節を含む複数の関節と、前記第１関節に対応して設けられた第１モータ、前記第２関節に対応して設けられた第２モータおよび前記第３関節に対応して設けられた第３モータを含む複数のモータと、前記第１モータの動作に連動する第１減速機、前記第２モータの動作に連動する第２減速機および前記第３モータの動作に連動する第３減速機を含む複数の減速機と、を有し、前記ケーブルのうち前記ポジショナの前記第２リンクの前記中空部に引き回された部分よりも基端側の前記第２関節に対応する部分は、前記第２減速機の軸心方向である水平方向と異なる方向に沿って前記第２減速機を迂回して前記中空部から前記ポジショナの外方に出されて引き回されており、前記ケーブルのうち前記第１リンク、前記第２リンク、前記第３関節および前記第３リンクに対応する部分は、前記中空部内を引き回されているものである。

【0010】

本発明に従えば、ケーブルのうちポジショナの第２リンクの中空部に引き回された部分よりも基端側の上記第２関節に対応する部分が第２減速機の軸心方向である水平方向と異なる方向に沿って当該第２減速機を迂回して上記中空部からポジショナの外方に出されて引き回されて配置される。また、ケーブルのうち第１リンク、第２リンク、第３関節および第３リンクに対応する部分は中空部内を引き回されている。つまり、本発明では、ケーブルの上記第２関節に対応する上記部分が第２減速機の中空軸内に挿通されたり、ベース内においてケーブルが減速機の側方に引き回されるような構成を採用していない。これにより、ベースの径が増大することを回避することができる。また、ケーブルを第２減速機の中空軸内に挿通したり、第２減速機の軸心に沿って当該第２減速機の側方に引き回していないので、第２減速機の回転（即ちアームの回動）に伴う捩れの負担がケーブルにかかることが抑制される。

【0011】

上記発明において、医療用マニピュレータは、前記ケーブルの前記ポジショナの外方に出された前記部分を覆うカバー部材をさらに備えていることが好ましい。

【0012】

上記構成に従えば、ケーブルによる発塵をカバー部材により防ぐことができる。

【0013】

上記発明において、前記ケーブルは、前記ポジショナに電力を供給する給電ケーブルであってもよい。

【0014】

上記構成に従えば、給電ケーブルの捩れ負担が抑制されるため、捩れに起因したケーブルの破損による電力停止を回避することができる。

【0015】

上記発明において、医療用マニピュレータは、前記複数の多自由度マニピュレータアームの各々に対応し、対応する前記多自由度マニピュレータアームに電力を供給するアーム用給電ケーブルをさらに備え、前記アーム用給電ケーブルは、前記ポジショナの外側で引き回されていてもよい。

【0016】

上記構成に従えば、アーム用給電ケーブルが医療用マニピュレータの外側で引き回されているため、多自由度マニピュレータアームを付け替える際に、当該アーム用給電ケーブルの付け替え作業が行い易くなる。

【0017】

上記発明において、医療用マニピュレータは、前記アームベースに電力を供給するアームベース用給電ケーブルをさらに備え、前記アームベース用給電ケーブルは、前記ポジショナの外側で引き回されていてもよい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、ポジショナの回動に伴うケーブルへの負担を抑制しつつ、ポジショナを支持するベースの径が増大することを抑制することが可能な医療用マニピュレータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係る医療用マニピュレータの使用風景を示す図である。

【図2】図１の医療用マニピュレータのマニピュレータアームの構成を示す図である。

【図3】図１の医療用マニピュレータにおける制御系統の構成を示すブロック図である。

【図4】図１のポジショナの一部を示す側面図である。

【図5】図４のポジショナを示す断面図である。

【図6】図５のポジショナの一部分よりも先端側の部分を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態に係る医療用マニピュレータについて図面を参照して説明する。以下に説明する医療用マニピュレータは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除および変更が可能である。

【0022】

図１に示すように、本実施形態の医療用マニピュレータ１は、例えば、ロボット支援手術やロボット遠隔手術などのように、医師などの施術者２０３が、手術台２０２上の患者２０１に内視鏡外科手術を施す際に使用されるシステムである外科手術システム１００において設けられるものである。

【0023】

外科手術システム１００は、患者側システムである医療用マニピュレータ１と、この医療用マニピュレータ１を操るための指示装置２とを備えている。指示装置２は医療用マニピュレータ１から離れて配置され、医療用マニピュレータ１は指示装置２によって遠隔操作される。施術者２０３は医療用マニピュレータ１に行わせる動作を指示装置２に入力し、指示装置２はその動作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、指示装置２から送信された動作指令を受け取り、この動作指令に基づいて医療用マニピュレータ１が具備する内視鏡アセンブリやインストゥルメントなどの長軸状の医療器具４を動作させる。

【0024】

指示装置２は、外科手術システム１００と施術者２０３とのインターフェースを構成し、医療用マニピュレータ１を操作するための装置である。指示装置２は、手術室内に又は手術室外に配置されている。指示装置２は、施術者２０３が動作指令を入力するための操作用マニピュレータアーム５１、操作ペダル５２、タッチパネル５３、内視鏡アセンブリで撮影された画像を表示するモニタ５４、医師などの操作者の顔の高さ位置にモニタ５４を支持する支持アーム５５、およびタッチパネル５３が配されたバー５６等を含む。施術者２０３は、モニタ５４で患部を視認しながら、操作用マニピュレータアーム５１および操作ペダル５２を操作して指示装置２に動作指令を入力する。指示装置２に入力された動作指令は、有線又は無線により医療用マニピュレータ１のコントローラ６００に伝達される。医療用マニピュレータ１はコントローラ６００により動作制御される。なお、コントローラ６００は例えばマイクロコントローラ等のコンピュータにより構成されている。後述の医療用台車７０のケーシング７１内には、コントローラ６００および動作制御に用いられる制御プログラムおよび各種データが記憶される記憶部６０２が格納されている。また、医療用台車７０には、主に施術前における後述のポジショナ７、アームベース５および複数の多自由度マニピュレータアーム（以下、単にアームと記載）３の位置および姿勢を設定入力するための操作部６０４が設けられている。

【0025】

医療用台車７０のケーシング７１の後部には、操作軸４６が立設された状態で設けられている。操作軸４６には、略水平方向に延在するレバー４７が設けられている。レバー４７には、図略の前輪を駆動するため等に操作されるレバー装置４８が設けられている。医療従事者は、レバー４７を把持して医療用台車７０を所定位置まで移動させることができる。また、医療従事者はレバー４７により後輪４３の向きを変えることができ、それにより医療用台車７０の進行方向を変えることができる。

【0026】

医療用マニピュレータ１は、外科手術システム１００と患者とのインターフェースを構成する。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。

【0027】

図１において、医療用マニピュレータ１は、ポジショナ７と、ポジショナ７の先端部に取り付けられた長尺状のアームベース５と、アームベース５にその基端部が着脱可能に取り付けられた複数（本実施形態では４本）のアーム３とを備えている。医療用マニピュレータ１は複数のアーム３が折り畳まれた収納姿勢をとるように構成されている。

【0028】

ポジショナ７は、垂直多関節形ロボットとして構成されており、手術室の所定位置に配置された医療用台車７０のケーシング７１上に一部露出されたベース９０に設けられており、アームベース５の位置を３次元的に移動させることができる。アーム３およびアームベース５は、図略の滅菌ドレープで覆われ、手術室内の滅菌野から遮蔽されている。

【0029】

ポジショナ７は、ケーシング７１内に設けられた図略の基台（シャーシ）に取り付けられた上述のベース９０と、当該ベース９０から先端部に向けて順次連結された複数のポジショナリンク部を備えている。ポジショナ７は、一のポジショナリンク部が他の一のポジショナリンク部に対して回動するように順に連結されることにより複数の関節部を構成する。複数のポジショナリンク部は、第１リンク９１～第６リンク９６を含む。複数の関節部は、第１関節J７１～第７関節J７７を含む。なお、本実施の形態における複数の関節部は、回転軸を備えた回転関節により構成されているが、少なくとも一部の関節部が直動関節により構成されてもよい。

【0030】

詳細には、ベース９０の先端部に、捩り（ロール）関節である第１関節J７１を介して第１リンク９１の基端部が連結されている。第１リンク９１の先端部に、曲げ（ピッチ）関節である第２関節J７２を介して第２リンク９２の基端部が連結されている。第２リンク９２の先端部に、曲げ関節である第３関節J７３を介して第３リンク９３の基端部が連結されている。第３リンク９３の先端部に、捩り関節である第４関節J７４を介して第４リンク９４の基端部が連結されている。第４リンク９４の先端部に、曲げ関節である第５関節J７５を介して第５リンク９５の基端部が連結されている。第５リンク９５の先端部に、捩り関節である第６関節J７６を介して第６リンク９６の基端部が連結されている。第６リンク９６の先端部に、捩り関節である第７関節J７７を介してアームベース５のポジショナ取り付け部５ａが連結されている。これにより、ポジショナ７は、複数の自由度（７自由度）を有する多軸関節アームとして構成される。

【0031】

複数のアーム３のうちアーム３Ａの先端部には、医療器具４として、例えば取り替え用のインストゥルメント（例えば鉗子など）が保持される。アーム３Ｂの先端部には、医療器具４として、例えば鉗子などのインストゥルメントが保持される。また、アーム３Ｃの先端部には、医療器具４として、例えば内視鏡アセンブリが保持される。アーム３Ｄの先端部には、医療器具４として、例えば取り替え用の内視鏡アセンブリが保持される。

【0032】

医療用マニピュレータ１において、アームベース５は、複数のアーム３の拠点となるハブとしての機能を有している。本実施形態では、ポジショナ７およびアームベース５によって、複数のアーム３を移動可能に支持するマニピュレータアーム支持体Ｓが構成されている。

【0033】

医療用マニピュレータ１では、ポジショナ７から医療器具４まで、要素が一連に繋がっている。以下、本明細書では、上記一連の要素において、ポジショナ７へ向かう側の端部を基端部といい、その反対側の端部を先端部という。

【0034】

図２に示すように、医療器具４がインストゥルメントである場合、当該医療器具４はその基端部に設けられた駆動ユニット８９を有している。このインストゥルメントの先端部に設けられたエンドエフェクタは、動作する関節を有する器具（例えば、鉗子、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステープルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、スネアワイヤ、および、クリップアプライヤー等）、ならびに、関節を有しない器具（例えば、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および、吸引オリフィス等）を含む群より選択される。

【0035】

外科手術システム１００においては、医療従事者が操作部６０４に含まれるタッチパネルを操作することにより、アームベース５と手術台２０２又は患者２０１とが所定の位置関係となるように、ポジショナ７を動作させてアームベース５の位置決めを行う。次に、コントローラ６００が、患者２０１の体表に留置されたスリーブ（カニューレスリーブ）と医療器具４とが所定の初期位置関係となるように、各アーム３を動作させて医療器具４の位置決めを行う。なお、ポジショナ７の位置決め動作と各アーム３の位置決め動作とは同時に行われてもよい。そして、コントローラ６００は、原則としてポジショナ７を静止させた状態で、指示装置２からの動作指令に応じて、各アーム３により医療器具４を動作させて適宜変位および姿勢変化させつつ施術を行う。

【0036】

続いて、アーム３の詳細な構成について説明する。図２に示すように、アーム３は、アーム本体３０と、アーム本体３０の先端部に連結された並進ユニット３５とを備え、基端部に対し先端部を３次元空間内で移動させることができるように構成されている。なお、本実施の形態では、医療用マニピュレータ１が具備する複数のアーム３はいずれも同様または類似の構成を有するが、複数のアーム３のうち少なくとも１本が他のアームと異なる構成を有してもよい。アーム３の先端部には、医療器具４を保持可能なホルダ３６が設けられている。医療器具４は、基端部に設けられた駆動ユニット６５と、先端部に設けられたエンドエフェクタ（処置具）６６と、駆動ユニット６５とエンドエフェクタ６６との間を繋ぐ細長いシャフト６７とを有している。駆動ユニット６５、シャフト６７、およびエンドエフェクタ６６は長軸方向Ｄｔに沿って配置される。

【0037】

アーム３はアームベース５に対し着脱可能に構成されている。アーム３は、洗浄処理および滅菌処理のための耐水性、耐熱性、および耐薬品性を備えている。アーム３の滅菌処理には様々な方法があるが、例えば、高圧蒸気滅菌法、ＥＯＧ滅菌法、消毒薬による化学滅菌法などが選択的に用いられる。

【0038】

アーム本体３０は、アームベース５に着脱可能に取り付けられるベース８０と、ベース８０から先端部に向けて順次連結された第１リンク８１～第６リンク８６とを含む。より詳細には、ベース８０の先端部に、捩り関節Ｊ３１を介して第１リンク８１の基端部が連結されている。第１リンク８１の先端部に、曲げ関節Ｊ３２を介して第２リンク８２の基端部が連結されている。第２リンク８２の先端部に、捩り関節Ｊ３３を介して第３リンク８３の基端部が連結されている。第３リンク８３の先端部に、曲げ関節Ｊ３４を介して第４リンク８４の基端部が連結されている。第４リンク８４の先端部に、捩り関節Ｊ３５を介して第５リンク８５の基端部が連結されている。第５リンク８５の先端部に、曲げ関節Ｊ３６を介して第６リンク８６の基端部が連結されている。第６リンク８６の先端部に、曲げ関節Ｊ３７を介して並進ユニット３５の基端部が連結されている。これにより、アーム３は、複数の自由度（７自由度）を有する多軸関節（７軸関節）アームとして構成される。したがって、アーム３は、当該アーム３の先端部の位置を変化させることなく姿勢を変えることができるようになっている。

【0039】

アーム本体３０の外殻は、主にステンレスなどの耐熱性および耐薬品性を有する部材で形成されている。また、リンク同士の連結部には、耐水性を備えるための図略のシールが設けられている。このシールは、高圧蒸気滅菌法に対応する耐熱性や、消毒薬に対する耐薬品性を備えている。なお、リンク同士の連結部において、連結される一方のリンクの端部の内側に他方のリンクの端部が挿入されており、これらのリンクの端部同士の間を埋めるようにシールが配置されることによって、シールが外観から隠蔽されている。これにより、シールとリンクとの間から水、薬液、蒸気の浸入が抑制されている。

【0040】

並進ユニット３５は、その先端部に取り付けられたホルダ３６を長軸方向Ｄｔに並進移動させることにより、このホルダ３６に取り付けられた医療器具４をシャフト６７の延在方向に並進移動させる。

【0041】

並進ユニット３５は、アーム本体３０の第６リンク８６の先端部に、曲げ関節Ｊ３７を介して連結される基端側リンク６１と、先端側リンク６２と、基端側リンク６１と先端側リンク６２との間で連動して動く連結リンク６３と、連動機構（図略）とを有する。曲げ関節J３７は長軸方向Ｄｔに直交する方向に延びている。また、並進ユニット３５の先端部、すなわち先端側リンク６２の先端部には回動軸６４が設けられている。並進ユニット３５の駆動源は基端側リンク６１に設けられている。連結リンク６３は長軸方向Ｄｔに沿って延びている。このような構成において、並進ユニット３５は、連動機構により、基端側リンク６１と連結リンク６３との長軸方向Ｄｔにおける相対位置が変化するとともに、連結リンク６３と先端側リンク６２との長軸方向Ｄｔにおける相対位置が変化することにより、基端側リンク６１に対して先端側リンク６２に設けられたホルダ３６に保持された医療器具４の長軸方向Ｄｔに関する位置を変化させることができるようになっている。

【0042】

続いて、図３に示すように、アーム３には、各関節Ｊ３１～Ｊ３７に対応して、駆動用のサーボモータＭ３１～Ｍ３７、サーボモータＭ３１～Ｍ３７の回転角を検出するエンコーダＥ３１～Ｅ３７、および、サーボモータＭ３１～Ｍ３７の出力を減速させてトルクを増大させる減速機（図略）が設けられる。なお、図３では、関節Ｊ３１～Ｊ３７のうち、捩り関節Ｊ３１と曲げ関節Ｊ３７との制御系統が代表的に示され、その他の関節Ｊ３３～Ｊ３６の制御系統は省略されている。さらに、並進ユニット３５には、並進動作のためのサーボモータＭ３８と、回転軸６４回りの回動動作のためのサーボモータＭ３９と、サーボモータＭ３８，Ｍ３９の回転角を検出するエンコーダＥ３８，Ｅ３９と、サーボモータＭ３８，Ｍ３９の出力を減速させてトルクを増大させる減速機（図略）とが設けられる。

【0043】

また、図３に示すように、ポジショナ７には、ポジショナ７の各関節Ｊ７１～Ｊ７７に対応して、駆動用のサーボモータＭ７１～Ｍ７７、サーボモータＭ７１～Ｍ７７の回転角を検出するエンコーダＥ７１～Ｅ７７、および、サーボモータＭ７１～Ｍ７７の出力を減速させてトルクを増大させる減速機（図略）が設けられる。なお、図３においては、ポジショナ７の関節Ｊ７１～Ｊ７７のうち、関節Ｊ７１，Ｊ７７の制御系統が代表的に示され、その他の関節Ｊ７２～Ｊ７６の制御系統は省略されている。

【0044】

コントローラ６００は、動作指令に基づいて複数のアーム３の移動を制御するアーム制御部６０１と、ポジショナ７の移動制御するポジショナ制御部６０３とを含む。アーム制御部６０１には、サーボ制御部Ｃ３１～Ｃ３７，Ｃ３８，Ｃ３９が電気的に接続されている。サーボ制御部Ｃ３１～Ｃ３７，Ｃ３８，Ｃ３９には、エンコーダＥ３１～Ｅ３７，Ｅ３８，Ｅ３９が電気的に接続されている。また、ポジショナ制御部６０３には、サーボ制御部Ｃ７１～Ｃ７７が電気的に接続されている。サーボ制御部Ｃ７１～Ｃ７７には、エンコーダＥ７１～Ｅ７７が電気的に接続されている。

【0045】

指示装置２に入力された動作指令に基づいて、アーム制御部６０１にアーム３の先端部の位置姿勢指令が入力される。アーム制御部６０１は、位置姿勢指令とエンコーダＥ３１～Ｅ３７，Ｅ３８，Ｅ３９で検出された回転角とに基づいて、位置指令値を生成して出力する。この位置指令値を取得したサーボ制御部Ｃ３１～Ｃ３７，Ｃ３８，Ｃ３９は、エンコーダＥ３１～Ｅ３７，Ｅ３８，Ｅ３９で検出された回転角および位置指令値に基づいて駆動指令値（トルク指令値）を生成して出力する。この駆動指令値を取得した増幅回路は、駆動指令値に対応した駆動電流をサーボモータＭ３１～Ｍ３７，Ｍ３８，Ｍ３９へ供給する。このようにして、アーム３の先端部が、位置姿勢指令と対応する位置および姿勢に到達するように、各サーボモータＭ３１～Ｍ３７，Ｍ３８，Ｍ３９がサーボ制御される。

【0046】

コントローラ６００には、アーム制御部６０１にデータを読み出し可能な記憶部６０２が設けられている。記憶部６０２には、指示装置２を介して入力された手術情報が予め記憶されている。

【0047】

ポジショナ制御部６０３は、操作装置２から入力された準備位置の設定等に関する動作指令とエンコーダＥ７１～Ｅ７７で検出された回転角とに基づいて、位置指令値を生成して出力する。この位置指令値を取得したサーボ制御部Ｃ７１～Ｃ７７は、エンコーダＥ７１～Ｅ７７で検出された回転角および位置指令値に基づいて駆動指令値（トルク指令値）を生成して出力する。この駆動指令値を取得した増幅回路は、駆動指令値に対応した駆動電流をサーボモータＭ７１～Ｍ７７へ供給する。このようにして、ポジショナ７が、位置指令値と対応する位置・姿勢に到達するように、各サーボモータＭ７１～Ｍ７７がサーボ制御される。

【0048】

次に、ポジショナ７の構成について説明する。上述の通り、ポジショナ７は第１リンク９１～第６リンク９６を含んで構成されている。第１リンク９１は、第１関節Ｊ７１を介して、鉛直方向に延びる旋回軸Ａ１回りに旋回可能に構成されている。第１リンク９１は、当該第１リンク９１に収容されている図略のモータを駆動源として図略の減速機を介して駆動されるように構成されている。

【0049】

第２リンク９２は、第２関節Ｊ７２を介して、水平方向に延びる回動軸（水平軸）Ａ２回りに回動（揺動）可能に構成されている。第２リンク９２は、例えばモータ一体型の減速機２３を介して駆動されるように構成されている。さらに、第２リンク９２の基端側部分と第１リンク９０とにカバー部材２４が架橋されて設けられている。このカバー部材２４は、例えば長尺状の板部材を湾曲させて形成することができ、後述するケーブル（給電ケーブル）５０の一部を覆うものである。詳細については後述する。

【0050】

第３リンク９３は、第３関節Ｊ７３を介して、水平方向に延びる回動軸Ａ３回りに回動（揺動）可能に構成されている。第３リンク９３は、当該第３リンク９３内に収容されている図略のモータを駆動源として図略の減速機を介して駆動されるように構成されている。また、第２リンク９２の先端側部分には、例えば円盤状のカバー部材２８が設けられている。

【0051】

図５に示すように、ポジショナ７は中空状に形成されている。詳細には、ポジショナ７の第１リンク９１は中空部９１ａを有している。また、ポジショナ７の第２リンク９２は、当該第２リンク９２の長手方向に延在する中空部９２ａを有している。

【0052】

このような構成において、ポジショナ７に電力を供給する給電ケーブルであるケーブル５０の一部が中空部９１ａおよび中空部９２ａに引き回されている。ケーブル５０は、後述のように、部分５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅを含む。ケーブル５０の引き回しを基端側から詳細に説明すると、ケーブル５０は、中空部９１ａに引き回されて、第１リンク９１の開口から一旦ポジショナ７の外方に出る。図５において、ケーブル５０のうちポジショナ７の外方に出ている部分を５０ｂとしている。そして、ケーブル５０は、ポジショナ７の外方から第２リンク９２に設けられた開口９２ｃを介して当該第２リンク９２の中空部９２ａへと引き回される。図５において、ケーブル５０のうち第２リンク９２の中空部９２ａに引き回された部分を５０ａとしている。上述したカバー部材２４は、ポジショナ７の外方に存在するケーブル５０の部分および開口９２ｃを覆うように、第２リンク９２の基端側部分と第１リンク９１とに架橋されて設けられている。なお、アームベース５やアーム３に電力を供給する給電ケーブルについては、その一部又は全部を、医療用マニピュレータ１の外側で引き回してもよいし、ポジショナ７の中空部内で引き回してもよい。手術内容によってアーム３を付け替えるときがあり、その際に給電ケーブルが外側で引き回されていれば当該給電ケーブルの付け替え作業が行い易くなる。一方、給電ケーブルがポジショナ７の中空部内で引き回されていれば、当該給電ケーブルの挙動が規制されるため、医療従事者との不用意な干渉を防ぐことができる。

【0053】

第２リンク９２の中空部９２ａに引き回されたケーブル５０は、当該第２リンク９２の側壁９２ｆの上部に形成された開口９２ｇに挿入された筒部９２ｈの中空部９２ｈ１に引き回される。図５において、ケーブル５０のうち筒部９２ｈの中空部９２ｈ１に引き回された部分を５０ｃとしている。

【0054】

以上の構成において、ケーブル５０のうち、ポジショナ７の第２リンク９２の中空部９２ａに引き回された部分５０ａよりも基端側の部分５０ｂは、減速機２３の軸心方向と異なる方向に沿って（つまり、減速機２３内を通らずに）、当該減速機２３を迂回して配置されている。

【0055】

なお、図５において、第２リンク９２の上述の側壁９２ｆに対向配置された側壁９２ｂの下部には、開口９２ｄが形成されている。この開口９２ｄを覆うように板状のカバー部材２７が設けられている。通常、カバー部材２７は取り付けられた状態であるが、ケーブル５０の引き回しの際に、当該ケーブル５０の部分５０ａを、第２リンク９２の中空部９２ａに設けられた図略の留め具に留める作業などを行う場合にカバー部材２７が外されて開口９２ｄが開放されるようになっている。また、第２リンク９２の側壁９２ｂの上部には、開口９２ｄよりも開口面積の大きい開口９２ｅが形成されている。この開口９２ｅを覆うように板状のカバー部材２８が設けられている。通常、カバー部材２８は取り付けられた状態であるが、ケーブル５０の引き回しの際に、当該ケーブル５０の部分５０ａを、第２リンク９２の中空部９２ａに設けられた図略の留め具に留める作業などを行う場合にカバー部材２８が外されて開口９２ｅが開放されるようになっている。

【0056】

続いて、上述のように筒部９２ｈの中空部９２ｈ１に引き回されたケーブル５０は、図６に示すように、中空状の第３リンク９３内に設けられた筒部９３ａの中空部９３ａ１に引き回される。図６において、ケーブル５０のうち筒部９３ａの中空部９３ａ１に引き回された部分を５０ｄとしている。なお、第３リンク９３の基端付近には第４関節Ｊ７４用のモータ９２ｉが設けられている。

【0057】

第３リンク９３の中空部９３ｄの先端側領域には２つのモータ９３ｂ，９３ｃが設けられている。モータ９３ｂは第５関節Ｊ７５用のモータであり、モータ９３ｃは第６関節Ｊ７６用のモータである。筒部９３ａの中空部９３ａ１に引き回されたケーブル５０は、第３リンク９３の中空部９３ｄに引き回されている。図６において、ケーブル５０のうち中空部９３ｄに引き回された部分を５０ｅとしている。ケーブル５０の先端部（上記の部分５０ｅの先端部）はモータ９３ｂ，９３ｃに連結されている。以上の通り、ケーブル５０は、その一部が減速機２３を迂回して引き回され、その残余部分がポジショナ７の各中空部に引き回されている。

【0058】

以上説明したように、本実施形態の医療用マニピュレータ１によれば、ケーブル５０のうち、ポジショナ７の第２リンク９２の中空部９２ａに引き回された部分５０ａよりも基端側の部分５０ｂは、減速機２３の軸心方向と異なる方向に沿って当該減速機２３を迂回して配置される。つまり、本実施形態の医療用マニピュレータ１においては、ケーブル５０が減速機の中空軸内に挿通されたり、上述した特許文献３のように減速機の軸心に沿って当該減速機の側方に引き回されるような構成を採用していない。これにより、減速機２３が大型化することを回避することができる。このことによって、減速機２３の周辺に種々の機器を設置するためのスペースを確保することができる。また、ケーブル５０を減速機の中空軸内に挿通したり、減速機の軸心に沿って当該減速機の側方に引き回していないので、減速機の回転（即ちアームの回動）に伴う捩れの負担がケーブル５０にかかることが抑制される。

【0059】

また、本実施形態では、ケーブル５０の基端側の部分５０ｂは、第２リンク９２の中空部９２ａから当該ポジショナ７の外方に出されて引き回されている。これにより、ケーブル５０に対する外方からのアクセスが容易となるので、当該ケーブル５０の中空部９２ａにおける引き回し等の作業が容易となる。

【0060】

また、本実施形態では、ケーブル５０の外方に出された部分５０ｂがカバー部材２４により覆われているので、ケーブル５０による発塵をカバー部材２４で防ぐことができる。

【0061】

さらに、本実施形態では、ケーブル５０はポジショナ７に電力を供給する給電ケーブルである。このような給電ケーブルであるケーブル５０への捩れ負担が上述の通り抑制されるため、捩れに起因したケーブル５０の破損による電力停止を回避することができる。

【0062】

（他の実施形態）
上記実施形態の他にも、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で次のような種々の変形も可能である。

【0063】

上記実施形態では、ポジショナ７を水平軸である回動軸Ａ２回りに回動させる減速機２３を迂回するようにケーブル５０を引き回す態様について説明したが、これに限らず、ポジショナ７の第１リンク９１の減速機についても同様に適用することが可能である。すなわち、第１リンク９１の減速機の軸心方向と異なる方向に沿って当該減速機を迂回してケーブル５０を引き回すことも可能である。

【0064】

また、上記実施形態では、ケーブル５０の部分５０ｂを減速機２３を迂回させて配置するために、当該部分５０ｂをカバー部材２４で覆ってはいるもののポジショナ７の外方に引き回す構成を採用したが、これに限定されるものではない。ケーブル５０の部分５０ｂをポジショナ７の外方に引き回すことなく当該ポジショナ７の中空部に引き回すように構成してもよい。

【0065】

また、上記実施形態では、ケーブル５０として給電ケーブルを採用したが、これに限定されるものではなく、例えばエアを供給するエアケーブル等の他のケーブルを採用してもよい。

【0066】

さらに、上記実施形態では、モータ一体型の減速機２３を採用することとしたが、これに限定されるものではなく、減速機２３とモータとを独立して設けてもよい。

【符号の説明】

【0067】

１ 医療用マニピュレータ
２ 指示装置
３ 多自由度マニピュレータアーム
４ 医療器具
７ ポジショナ
２３ モータ一体型の減速機（モータ）
２４ カバー部材
５０ ケーブル
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ ケーブルの部分
９１ａ，９２ａ，９２ｈ１，９３ａ１，９３ｄ ポジショナの中空部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】