特許 7518885 外科手術システムおよび操作装置

(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】2024-07-09

(45)【発行日】2024-07-18

(54)【発明の名称】外科手術システムおよび操作装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 34/35 20160101AFI20240710BHJP

   B25J 9/22 20060101ALI20240710BHJP

【ＦＩ】

A61B34/35

B25J9/22 A

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2022176326

(22)【出願日】2022-11-02

(62)【分割の表示】P 2020079005の分割

【原出願日】2020-04-28

(65)【公開番号】P2023010748

(43)【公開日】2023-01-20

【審査請求日】2022-11-02

(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】北辻 博明

(72)【発明者】

【氏名】東條 剛史

(72)【発明者】

【氏名】谷掛 悠祐

【審査官】北村 龍平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１７１４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００００５７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１９４６９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００２－５３７８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５０４６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０７０７３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】欧州特許第０２８７９６０８（ＥＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ３４／３０ － ３４／３７

Ｂ２５Ｊ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端側に医療器具が取り付けられるアーム、および、前記アームを操作するために前記アームに設けられた操作部を含む医療用マニピュレータと、制御装置と、記憶装置と、を備える外科手術システムであって、
前記医療器具は、患者の体表面に挿入されたトロカールを介して前記患者の体内に挿入されて用いられ、
前記操作部は、前記アームに取り付けられた前記医療器具の移動の支点となるピボット位置を前記記憶装置に記憶させるピボット位置教示入力部を備え、
前記ピボット位置教示入力部が操作されることにより、前記制御装置は、前記医療器具の先端位置または前記先端位置から腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置を前記ピボット位置として前記記憶装置に記憶させるように構成されている、外科手術システム。

【請求項2】

前記医療用マニピュレータは、前記アームの前記ピボット位置が前記記憶装置に記憶されたことを表示する表示部を備える、請求項１に記載の外科手術システム。

【請求項3】

前記ピボット位置教示入力部は、前記操作部の両側面に設けられている、請求項１または２に記載の外科手術システム。

【請求項4】

前記操作部は、前記ピボット位置が前記記憶装置に記憶されたことを表示するピボット位置インジケータを備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項5】

前記操作部は、前記アームによる前記医療器具の移動を操作するためのジョイスティックを備え、
前記制御装置は、前記ジョイスティックの操作に従って前記医療器具が移動するように前記アームを制御するように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項6】

前記医療器具は、エンドエフェクタと、前記アームに取り付けられる被駆動ユニットと、前記エンドエフェクタと前記被駆動ユニットとを接続するシャフトと、を備え、
前記操作部は、前記シャフトの長手方向に沿って前記医療器具を並進移動させるモードおよび回転移動させるモードを切り替えるモード切替部と、切り替えられた前記モードを表示するモードインジケータと、を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項7】

前記医療器具は、エンドエフェクタと、前記アームに取り付けられる被駆動ユニットと、前記エンドエフェクタと前記被駆動ユニットを接続するシャフトと、を備え、
前記操作部は、前記シャフトの長手方向に沿って前記医療器具の先端が移動するように前記アームを操作するためのスイッチ部を備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項8】

前記アームは、多関節ロボットから構成されているアーム部と、前記アーム部の先端側に設けられるとともに前記医療器具が取り付けられ、前記医療器具を前記患者に挿入する方向に並進移動させる並進移動機構部と、を備え、
前記操作部は、前記並進移動機構部に設けられている、請求項１～７のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項9】

前記アームは、前記患者の体表面に挿入された前記トロカールを保持する機構を備えていない、請求項１～８のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項10】

前記医療器具として内視鏡以外の医療器具にピボット位置を設定する場合、前記内視鏡以外の医療器具の代わりにピボット位置教示器具が前記アームに取り付けられる、請求項１～９のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項11】

先端側に第１医療器具が取り付けられる第１アーム、先端側に第２医療器具が取り付けられる第２アーム、前記第１アームを操作するために前記第１アームに設けられた第１操作部、および、前記第２アームを操作するために前記第２アームに設けられた第２操作部を備える医療用マニピュレータと、制御装置と、記憶装置と、を備える外科手術システムであって、
前記第１医療器具および前記第２医療器具は、患者の体表面に挿入されたトロカールを介して前記患者の体内に挿入されて用いられ、
前記第１操作部は、前記第１アームに取り付けられた前記第１医療器具の移動の支点となる第１ピボット位置を前記記憶装置に記憶させる第１ピボット位置教示入力部を備え、
前記第２操作部は、前記第２アームに取り付けられた前記第２医療器具の移動の支点となる第２ピボット位置を前記記憶装置に記憶させる第２ピボット位置教示入力部を備え、
前記制御装置は、
前記第１ピボット位置教示入力部が操作されることにより、前記第１医療器具の先端位置または前記先端位置から腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置を前記第１ピボット位置として前記記憶装置に記憶させ、
前記第２ピボット位置教示入力部が操作されることにより、前記第２医療器具の先端位置または前記先端位置から前記腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置を前記第２ピボット位置として前記記憶装置に記憶させるように構成されている、外科手術システム。

【請求項12】

前記医療用マニピュレータは、
前記第１アームおよび前記第２アームが取り付けられるアームベースと、
前記アームベースを移動させるアームベース移動部と、を備える、請求項１１に記載の外科手術システム。

【請求項13】

前記医療用マニピュレータは、前記第１ピボット位置および前記第２ピボット位置が前記記憶装置に記憶されたことを表示する表示部を備える、請求項１１または１２に記載の外科手術システム。

【請求項14】

前記第１操作部は、前記第１アームによる前記第１医療器具の移動を操作するための第１ジョイスティックを備え、
前記第２操作部は、前記第２アームによる前記第２医療器具の移動を操作するための第２ジョイスティックを備え、
前記制御装置は、前記第１ジョイスティックの操作に従って前記第１医療器具が移動するように前記第１アームを制御し、前記第２ジョイスティックの操作に従って前記第２医療器具が移動するように前記第２アームを制御するように構成されている、請求項１１～１３のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項15】

前記第１アームは、多関節ロボットから構成されている第１アーム部と、前記第１アーム部の先端側に設けられるとともに前記第１医療器具が取り付けられ、前記第１医療器具を前記患者に挿入する方向に並進移動させる第１並進移動機構部と、を備え、
前記第１操作部は、前記第１並進移動機構部に設けられている、請求項１１～１４のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項16】

前記第１および第２アームは、前記トロカールを保持する機構を備えていない、請求項１１～１５のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項17】

前記医療用マニピュレータは、先端側に第３医療器具が取り付けられる第３アームと、前記第３アームを操作するために前記第３アームに設けられた第３操作部と、を備え、
前記第３操作部は、前記第３アームに取り付けられた前記第３医療器具の移動の支点となる第３ピボット位置を前記記憶装置に記憶させる第３ピボット位置教示入力部を備え、
前記制御装置は、前記第３ピボット位置教示入力部が操作されることにより、前記第３医療器具の先端位置または前記先端位置から微調整された位置を前記第３ピボット位置として前記記憶装置に記憶させるように構成されている、請求項１１～１６のいずれか１項に記載の外科手術システム。

【請求項18】

先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む医療用マニピュレータと、制御装置と、記憶装置と、を備える外科手術システム用の操作装置であって、
前記アームを操作するために前記アームに設けられており、
前記アームに取り付けられた前記医療器具の移動の支点となるピボット位置を前記記憶装置に記憶させるピボット位置教示入力部を備え、
前記医療器具は、患者の体表面に挿入されたトロカールを介して前記患者の体内に挿入されて用いられ、
前記ピボット位置教示入力部の操作により、前記制御装置は、前記医療器具の先端位置または前記先端位置から腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置を前記ピボット位置として前記記憶装置に記憶させる、操作装置。

【請求項19】

前記操作装置は、前記アームによる前記医療器具の移動を操作するためのジョイスティックを含む、請求項１８に記載の操作装置。

【請求項20】

前記医療器具は、エンドエフェクタと、前記アームに取り付けられる被駆動ユニットと、前記エンドエフェクタと前記被駆動ユニットとを接続するシャフトと、を含み、
前記シャフトの長手方向に沿って前記医療器具の先端が移動するように前記アームを操作するためのスイッチ部を含む、請求項１８または１９に記載の操作装置。

【請求項21】

前記ピボット位置教示入力部は、前記操作装置の両側面に設けられている、請求項１８～２０のいずれか１項に記載の操作装置。

【請求項22】

前記アームは、多関節ロボットから構成されているアーム部と、前記アーム部の先端側に設けられるとともに前記医療器具が取り付けられ、前記医療器具を前記患者に挿入する方向に並進移動させる並進移動機構部と、を備え、
前記操作装置は、前記並進移動機構部に設けられている、請求項１８～２１のいずれか１項に記載の操作装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、外科手術システムおよび操作装置に関し、特に、ピボット位置を支点としてアームに取り付けられた医療器具が移動される外科手術システムおよび操作装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ピボット位置を支点としてアームに取り付けられた医療器具が移動される手術支援ロボットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、マニピュレータアームと、マニピュレータアームに取り付けられたツール（外科用の手術器具など）とを備えるロボットマニピュレータアセンブリが開示されている。また、マニピュレータアームは、マニピュレータアームに取り付けられたツールを並進移動、または、回転移動させるように構成されている。

【0004】

また、上記特許文献１のマニピュレータアームには、ツールを長手方向に沿って並進させるための器具ホルダが設けられている。また、器具ホルダの遠位部材としてカニューレが保持されている。カニューレには、器具ホルダに保持されたツールの先端が挿入される。また、上記特許文献１のロボットマニピュレータアセンブリでは、カニューレの所定の部分が枢動ポイントとして予め定められている。すなわち、上記特許文献１のロボットマニピュレータアセンブリでは、枢動ポイントが、器具ホルダに保持された状態のカニューレの所定の部分に対して平行四辺形の配置となるように機械的に定められている。そして、器具ホルダに保持されたカニューレが患者に挿入された状態で、枢動ポイントを支点として、ツールが枢動（回転移動）される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特表２０１６－５１６４８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１のようなロボットマニピュレータアセンブリでは、４本のロボットマニピュレータアセンブリのそれぞれの器具ホルダが４つのカニューレ（トロカール）をそれぞれ保持している。このため、４つの器具ホルダおよびそれらのカニューレ保持機構によって、４つのカニューレ（トロカール）が挿入された患者の体表面近傍の空間が狭くなってしまう。このため、助手の医師が患者に挿入するトロカールの配置の自由度が低くなるという問題点や、術中に助手の医師が補助作業を行う際に、器具ホルダ等の機構が作業の邪魔になるという問題点がある。

【0007】

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、枢動ポイント（ピボット位置）を機械的に定める場合に比べて、複数のトロカールが配置された患者の体表面近傍での作業を容易に行うことが可能な外科手術システムおよび操作装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による外科手術システムは、先端側に医療器具が取り付けられるアーム、および、アームを操作するためにアームに設けられた操作部を含む医療用マニピュレータと、制御装置と、記憶装置と、を備える外科手術システムであって、医療器具は、患者の体表面に挿入されたトロカールを介して患者の体内に挿入されて用いられ、操作部は、アームに取り付けられた医療器具の移動の支点となるピボット位置を記憶装置に記憶させるピボット位置教示入力部を備え、ピボット位置教示入力部が操作されることにより、制御装置は、医療器具の先端位置または先端位置から腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置をピボット位置として記憶装置に記憶させるように構成されている。

【0009】

この発明の第２の局面による外科手術システムは、先端側に第１医療器具が取り付けられる第１アーム、先端側に第２医療器具が取り付けられる第２アーム、第１アームを操作するために第１アームに設けられた第１操作部、および、第２アームを操作するために第２アームに設けられた第２操作部を備える医療用マニピュレータと、制御装置と、記憶装置と、を備える外科手術システムであって、第１医療器具および第２医療器具は、患者の体表面に挿入されたトロカールを介して患者の体内に挿入されて用いられ、第１操作部は、第１アームに取り付けられた第１医療器具の移動の支点となる第１ピボット位置を記憶装置に記憶させる第１ピボット位置教示入力部を備え、第２操作部は、第２アームに取り付けられた第２医療器具の移動の支点となる第２ピボット位置を記憶装置に記憶させる第２ピボット位置教示入力部を備え、制御装置は、第１ピボット位置教示入力部が操作されることにより、第１医療器具の先端位置または先端位置から腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置を第１ピボット位置として記憶装置に記憶させ、第２ピボット位置教示入力部が操作されることにより、第２医療器具の先端位置または先端位置から腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置を第２ピボット位置として記憶装置に記憶させるように構成されている。

【0010】

この発明の第３の局面による操作装置は、先端側に医療器具が取り付けられるアームを含む医療用マニピュレータと、制御装置と、記憶装置と、を備える外科手術システム用の操作装置であって、アームを操作するためにアームに設けられ、アームに取り付けられた医療器具の移動の支点となるピボット位置を記憶装置に記憶させるピボット位置教示入力部を備え、医療器具は、患者の体表面に挿入されたトロカールを介して患者の体内に挿入されて用いられ、ピボット位置教示入力部の操作により、制御装置は、医療器具の先端位置または先端位置から腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置をピボット位置として記憶装置に記憶させる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、上記のように、枢動ポイント（ピボット位置）を機械的に定める場合に比べて、複数のトロカールが配置された患者の体表面近傍での作業を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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】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側面図である。

【図6】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を操作者が把持した状態を示す図である。

【図7】内視鏡を示す図である。

【図8】ピボット位置教示器具を示す図である。

【図9】内視鏡の先端をトロカールの外表面と体表面とが接する位置まで移動させた状態を示す図である。

【図10】本発明の一実施形態による表示部の表示画面を示す図である。

【図11】アームの並進移動を説明するための図である。

【図12】アームの回転移動を説明するための図である。

【図13】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14】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制御ブロックを示す図である。

【図15】本発明の一実施形態によるピボット位置設定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】

【0013】

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。

【0014】

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、医療用マニピュレータ１は、特許請求の範囲の「手術支援ロボット」の一例である。

【0015】

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。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。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医療用マニピュレータ１は遠隔操作装置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。

【0016】

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。

【0017】

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。なお、ポジショナ４０は、特許請求の範囲の「アームベース移動部」の一例である。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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７参照）などを含む。

【0022】

図３に示すように、医療器具４としての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４ｂが設けられている。エンドエフェクタ４ｂは、関節を有する器具として、鉗子、ハサミ、グラスバー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステーブルアプライヤー、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などを含む。また、エンドエフェクタ４ｂは、関節を有しない器具として、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および、吸引オリフィスなどを含む。また、医療器具４は、被駆動ユニット４ａとエンドエフェクタ４ｂとを接続するシャフト４ｃを含む。被駆動ユニット４ａと、シャフト４ｃと、エンドエフェクタ４ｂとは、Ｚ方向に沿って配置されている。

【0023】

次に、アーム６０の構成について詳細に説明する。

【0024】

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。

【0025】

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１３参照）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、エンドエフェクタ４ｂが動作される。

【0026】

アーム６０は、アームベース５０に対して着脱可能に構成されている。アーム部６１および並進移動機構部７０は、トロカールＴを保持するための機構や器具は備えていない。その結果、複数のトロカールＴが配置された患者の体表面Ｓ近傍の空間が広くなり、複数のトロカールＴが配置された患者Ｐの体表面Ｓ近傍での作業を容易に行うことが可能になる。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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Ｙ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。

【0030】

また、図４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。

【0031】

具体的には、イネーブルスイッチ８１は、操作者の指により押下される押しボタンスイッチにより構成されている。イネーブルスイッチ８１が押下されることにより、サーボモータＭ１～Ｍ３に通電する制御（サーボモータＭ１～Ｍ３を駆動させる制御）を行うことが可能になる。すなわち、イネーブルスイッチ８１が押下されている間のみ、アーム６０を移動させる制御が可能になる。

【0032】

また、図６に示すように、ジョイスティック８２は、操作者の指により倒されることにより操作されるように構成されている。また、ジョイスティック８２が倒された方向および倒された角度に応じて、アーム６０が移動されるように制御される。また、操作者は、ジョイスティック８２の先端８２ａに操作者の指を当接させるとともに、指を動かすことによりジョイスティック８２を倒すように操作する。また、イネーブルスイッチ８１が押下されている間のみ、ジョイスティック８２が操作されることによる信号の入力が受け付けられる。すなわち、イネーブルスイッチ８１が押下されていない状態では、ジョイスティック８２を操作してもアーム６０は移動されない。

【0033】

また、イネーブルスイッチ８１は、操作部８０の外周面８０ａに設けられており、操作者が操作部８０の外周面８０ａを把持してイネーブルスイッチ８１を押下す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ように構成されている。また、図５に示すように、イネーブルスイッチ８１は、操作部８０の外周面８０ａの両側に一対設けられている。イネーブルスイッチ８１は、スイッチ部８３が設けられている操作部８０の外周面８０ａの両側に設けられている。具体的には、操作部８０の断面は、略矩形形状を有しており、イネーブルスイッチ８１およびスイッチ部８３は、操作部８０の互いに対向する面８０ｂに各々設けられている。詳細には、操作部８０は、略角柱形状を有しており、略角柱形状の操作部８０の側面（長手方向に沿った面８０ｂ）に、イネーブルスイッチ８１およびスイッチ部８３が設けられている。そして、操作者が操作部８０の外周面８０ａを把持して、操作部８０の外周面８０ａの両側に設けられているイネーブルスイッチ８１のうちの少なくとも一方を押下することによりアーム６０の移動が許可される状態となる。

【0034】

なお、本実施形態の操作部８０は、操作部８０の外周面８０ａの両側に設けられているイネーブルスイッチ８１のうちの一方のみを押下すれば、アーム６０の移動が許可される状態となるように構成されている。これにより、操作部８０の外周面８０ａの両側に設けられているイネーブルスイッチ８１の両方を押下する必要がない分、操作者の負担を低減することができるとともに操作者の利便性が向上される。

【0035】

また、図４に示すように、ジョイスティック８２は、操作部８０の外周面８０ａに交差する端面８０ｃに設けられている。そして、操作者がアーム６０の移動を許可する状態となるように操作部８０の外周面８０ａを把持してイネーブルスイッチ８１を押下した状態で、操作者の指により操作可能に構成されている。たとえば、図６に示すように、操作部８０の外周面８０ａに設けられている一対のイネーブルスイッチ８１を、操作者の親指と中指などとで押下した状態で、操作部８０の端面８０ｃに設けられているジョイスティック８２を、操作者の人差し指などで操作する。これにより、操作者の操作部８０を把持する親指および中指と、ジョイスティック８２を操作する人差し指との間隔を容易に略一定に保持することが可能になる。なお、イネーブルスイッチ８１とジョイスティック８２とをいずれの指で操作するのかは、上記の例に限られない。

【0036】

また、ジョイスティック８２は、医療器具４の先端４ｄ（図３参照）が所定の平面上を移動するようにアーム６０による医療器具４の移動を操作するように構成されている。また、操作部８０は、所定の平面に直交する医療器具４の長手方向に沿って医療器具４の先端４ｄが移動するようにアーム６０による医療器具４の移動を操作するためのスイッチ部８３を含む。医療器具４の先端４ｄが移動する所定の平面は、操作部８０の端面８０ｃに平行な平面（図４のＸ－Ｙ平面）である。また、所定の平面に直交する医療器具４の長手方向は、図４のＸ－Ｙ平面に直交するＺ方向である。図４のＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸によって表される座標は、ツール座標系（または、ベース座標系）と呼ばれる。また、スイッチ部８３が、イネーブルスイッチ８１が押下された状態（アーム６０による医療器具４の移動を許可する状態）で、押下されることにより、医療器具４の長手方向に沿って医療器具４の先端４ｄが移動される。

【0037】

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の先端４ｄ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の先端４ｄ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。

【0038】

また、図５に示すように、スイッチ部８３は、操作部８０の外周面８０ａの両側に設けられている。具体的には、スイッチ部８３は、略角柱形状の操作部８０の両側面（長手方向に沿った面８０ｂ）に各々設けられている。つまり、スイッチ部８３ａとスイッチ部８３ｂとは、共に、操作部８０の両側面に一対ずつ設けられている。

【0039】

また、スイッチ部８３が操作されることにより、医療器具４の先端４ｄがピボット位置ＰＰ（図１２参照）の近傍に移動するまでは、アーム部６１が移動されることにより医療器具４の先端４ｄが並進移動され、医療器具４の先端４ｄがピボット位置ＰＰの近傍に移動した後は、並進移動機構部７０が移動されることにより医療器具４の先端４ｄが並進移動される。具体的には、スイッチ部８３が操作されることにより、医療器具４の先端４ｄがピボット位置ＰＰから所定の距離分移動するまでは、アーム部６１が移動されることにより医療器具４の先端４ｄが並進移動される。そして、医療器具４の先端４ｄがピボット位置ＰＰから所定の距離分移動した後は、並進移動機構部７０が移動されることにより医療器具４の先端４ｄが並進移動される。つまり、医療器具４の先端４ｄがピボット位置ＰＰから所定の距離分移動した後は、アーム部６１は移動されずに並進移動機構部７０のみが移動される。なお、ピボット位置ＰＰについての説明は、後述する。

【0040】

また、本実施形態では、図４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１２参照）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、図９に示すように、操作部８０によりアーム６０が操作されることにより、アーム６０の先端側に取り付けられた医療器具４としての内視鏡６（図７参照）またはピボット位置教示器具７（図８参照）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。なお、ピボットボタン８５は、特許請求の範囲の「ピボット位置教示ボタン」の一例である。

【0041】

なお、図７に示すように、ピボット位置ＰＰを教示する際にアーム６０の先端側に取り付けられる内視鏡６は、実際に手術の際に使用される内視鏡６である。一方、図８に示すように、ピボット位置ＰＰを教示する際にアーム６０の先端側に取り付けられるピボット位置教示器具７は、実際に手術の際に使用される医療器具４（鉗子など）を模倣したダミーである。ピボット位置教示器具７は、被駆動ユニット４ａを模倣した部分７ａと、シャフト４ｃを模倣した部分７ｂとを含む。また、ピボット位置教示器具７（部分７ｂ）の先端は、尖った形状を有していない。

【0042】

また、本実施形態では、図９に示すように、アーム６０の先端側に取り付けられた内視鏡６またはピボット位置教示器具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の外表面ＴＳと体表面Ｓとが接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が教示される。すなわち、内視鏡６またはピボット位置教示器具７がトロカールＴに挿入されずに、トロカールＴの外表面ＴＳの側方でかつ体表面Ｓの近傍に内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端が配置された状態で、ピボット位置ＰＰが教示される。また、体表面Ｓの近傍とは、体表面Ｓそのものと、体表面Ｓの周り（体表面Ｓから少し体内に侵入した位置など）を含む概念である。

【0043】

また、本実施形態では、ジョイスティック８２が操作されることにより、アーム６０の先端側に取り付けられた内視鏡６またはピボット位置教示器具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るように構成されている。具体的には、イネーブルスイッチ８１が押下された状態で、ジョイスティック８２およびスイッチ部８３が操作されることにより、内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端が移動される。

【0044】

また、本実施形態では、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。

【0045】

また、本実施形態では、図５に示すように、ピボットボタン８５は、操作部８０の外周面８０ａの両側に設けられている。具体的には、操作部８０の断面は、略矩形形状を有しており、ピボットボタン８５は、操作部８０の互いに対向する面８０ｂに各々設けられている。

【0046】

また、本実施形態では、図１０に示すように、複数のアーム６０のピボット位置ＰＰが教示されことを表示する表示部３３ａが設けられている。表示部３３ａは、医療用台車３の入力装置３３に設けられている。表示部３３ａは、たとえば、液晶パネルから構成されている。表示部３３ａには、複数のアーム６０（６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄ）に対応する番号（１、２、３および４）が表示されている。また、表示部３３ａには、複数のアーム６０の各々に取り付けられている医療器具４の種類（内視鏡、鉗子など）が表示される。そして、ピボット位置ＰＰが教示された場合、複数のアーム６０の各々において、チェックマークＣＭが表示される。

【0047】

また、本実施形態では、医療用マニピュレータ１では、内視鏡６やピボット位置教示器具７の先端位置から微調整された位置がピボット位置ＰＰとして教示されるように構成されている。たとえば、内視鏡６やピボット位置教示器具７の先端位置は体表面Ｓに当接した位置であるため、腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置がピボット位置ＰＰとして教示される。

【0048】

また、図４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。

【0049】

また、本実施形態では、図４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１１参照）させるモードと、回転移動（図１２参照）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。操作部８０において、モード切替ボタン８４は、ジョイスティック８２の近傍に配置されている。具体的には、操作部８０の端面８０ｃにおいて、モード切替ボタン８４は、ジョイスティック８２と隣り合うように設けられている。また、モード切替ボタン８４は、押しボタンスイッチからなる。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。なお、モード切替ボタン８４は、特許請求の範囲の「モード切替部」の一例である。また、モードインジケータ８４ａは、特許請求の範囲の「ピボット位置インジケータ」の一例である。

【0050】

また、本実施形態では、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。具体的には、ピボット位置ＰＰが教示された際に、モードインジケータ８４ａが点灯し続け、モード切替ボタン８４を押下しても消灯しない。これにより、アーム６０に取り付けられた医療器具４は回転移動モードのみが可能となり、教示されていることを示す。また、ピボット位置ＰＰのリセットは、リセットしたいアーム６０に取り付けら医療器具４を取り外し、ピボットボタン８５を長押しする。

【0051】

図１１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１２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、エンドエフェクタ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。

【0052】

また、図３に示すように、操作部８０は、並進移動機構部７０に設けられている。また、操作部８０は、並進移動機構部７０に取り付けられた医療器具４に隣り合うように並進移動機構部７０に取り付けられている。具体的には、操作部８０は、並進移動機構部７０の先端側リンク部７３に取り付けられている。また、操作部８０は、医療器具４の被駆動ユニット４ａに隣り合うように配置されている。

【0053】

また、図１３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。

【0054】

また、図１３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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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、遠隔操作装置２に入力された動作指令に沿うように、アーム６０が移動される。

【0060】

また、制御部３１（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を操作するように構成されている。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、ジョイスティック８２に入力された動作指令に沿うように、アーム６０が移動される。

【0061】

制御部３１（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、スイッチ部８３に入力された動作指令に沿うように、アーム６０が移動される。

【0062】

また、制御部３１（アーム制御部３１ａ）は、ジョイスティック８２からの入力信号に上限値を設けることと、ジョイスティック８２からの入力信号を平滑化することとのうちの少なくとも一方を行うことにより、アーム６０の移動速度の変化を低減する制御を行うように構成されている。具体的には、制御部３１は、ジョイスティック８２からの入力信号に上限値を設けて、上限値を超える入力信号が入力された際には、上限値を入力信号として、アーム６０の移動を制御する。また、制御部３１は、ジョイスティック８２からの入力信号を、たとえば、ＬＰＦ（Ｌｏｗ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）により平滑化する。なお、本実施形態では、制御部３１は、ジョイスティック８２からの入力信号に上限値を設けることと、ジョイスティック８２からの入力信号を平滑化することとの両方を行っている。

【0063】

詳細には、制御部３１（アーム制御部３１ａ）は、下記の数式１に示す制御用の運動方程式に基づいて、アーム６０の移動を制御する。

【数1】

また、制御部３１（アーム制御部３１ａ）は、図１４に示す制御ブロックに基づいて、アーム６０の移動を制御する。すなわち、制御部３１（アーム制御部３１ａ）は、ジョイスティック８２からの入力信号Ｆ（ｓ）に対して、速度（ｘの１階微分）と粘性係数ｃとの積を減算する。そして、減算された値に慣性係数１／ｍを乗算する。そして、乗算された値（＝１／ｍ（Ｆ（ｓ）－ｃ×速度）＝加速度＝ｘの２階微分）が、上限値を超える場合、加速度は、上限値に設定される。そして、加速度が積分されて速度（ｘの１階微分）が算出され、速度が積分されて位置Ｘ（ｓ）が算出される。

【0064】

また、図１３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。

【0065】

また、入力装置３３から準備位置の設定などに関する動作指令が、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、入力装置３３に入力された動作指令に沿うように、ポジショナ４０が移動される。同様に、入力装置３３からの動作指令に基づいて、ポジショナ制御部３１ｂは、医療用台車３を移動させる。

【0066】

次に、医療用マニピュレータ１によるピボット位置設定方法（医療用マニピュレータ１に対するピボット位置教示方法）について説明する。なお、複数（４つ）のアーム６０のうちの１つのアーム６０には、内視鏡６が取り付けられ、他のアーム６０には、ピボット位置教示器具７が取り付けられている。また、表示部３３ａには、内視鏡６が取り付けられたアーム６０に対応する番号（図１０では、番号２）の下方に、「内視鏡」と表示され、内視鏡６以外の医療器具４（たとえば、鉗子）が取り付けられたアーム６０に対応する番号（図１０では、番号１、３および４）の下方に、「鉗子」と表示される。また、患者Ｐの体表面Ｓには、トロカールＴが挿入されている。

【0067】

まず、ステップＳ１（図１５参照）において、図９に示すように、アーム６０が操作部８０により操作されることにより、アーム６０の先端側に取り付けられた医療器具４としての内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端を、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せる。具体的には、まず、内視鏡６が取り付けられたアーム６０が操作されることにより、内視鏡６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る。詳細には、内視鏡６の先端が、患者Ｐの体表面Ｓに挿入されたトロカールＴの外表面ＴＳと体表面Ｓとが接する位置まで移動される。

【0068】

次に、ステップＳ２（図１５参照）において、内視鏡６の先端をトロカールＴの挿入位置に対応する位置まで移動させた状態で、ピボットボタン８５が押下される（ピボット位置ＰＰの教示の指示を受け付ける）。これにより、医療用マニピュレータ１が、アーム６０に取り付けられた内視鏡６の移動の支点となるピボット位置ＰＰを設定する。ここでは、トロカールＴの挿入位置に対応する位置まで移動した内視鏡６の先端の位置に対して、腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置がピボット位置ＰＰとして設定される。

【0069】

次に、ステップＳ３（図１５参照）において、複数のアーム６０のピボット位置ＰＰが設定されことを医療用マニピュレータ１が表示部３３ａに表示する。具体的には、内視鏡６が取り付けられたアーム６０に対応する番号（図１０では、番号２）の下方に、チェックマークＣＭが表示される。

【0070】

次に、ステップＳ４（図１５参照）において、ピボット位置ＰＰが教示されたことを医療用マニピュレータ１が操作部８０のモードインジケータ８４ａに表示する。具体的には、内視鏡６が取り付けられたアーム６０に取り付けられた操作部８０のモードインジケータ８４ａが点灯する。なお、ステップＳ３とステップＳ４との順番は、入れ替えられていてもよい。

【0071】

このように、本実施形態では、最初に、複数のアーム６０のうちの内視鏡６が取り付けられた一つのアーム６０に対して医療用マニピュレータ１がピボット位置ＰＰを設定する。その後、上記のステップＳ１～Ｓ５が繰り返されることにより、複数のアーム６０のうちのピボット位置教示器具７が取り付けられた残りのアーム６０に対して医療用マニピュレータ１がピボット位置ＰＰを順次設定する。

【0072】

次に、医療用マニピュレータ１を用いた施術の手順について説明する。医療用マニピュレータ１を用いた施術においては、最初に、医療用台車３が操作者によって、手術室内の所定の位置に移動される。次に、操作者は、入力装置３３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５０と、手術台５または患者Ｐとが所望の位置関係になるように、ポジショナ４０を動作させることによりアームベース５０を移動させる。また、患者Ｐの体表に配置されたトロカールＴ（手術器具等を体腔に挿入するための作業用チャンネル）と医療器具４とが、所定の位置関係になるようにアーム６０が移動される。また、操作者によってジョイスティック８２およびスイッチ部８３が操作されることにより、複数のアーム６０が所望の位置に移動される。そして、上記のようにピボット位置ＰＰが設定（教示）される。そして、ポジショナ４０を静止させた状態で、遠隔操作装置２からの指令に基づいて、複数のアーム６０および医療器具４が動作される。これにより、医療用マニピュレータ１による施術が行われる。

【0073】

［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。

【0074】

（手術支援ロボットの効果）
本実施形態では、上記のように、医療用マニピュレータ１は、操作部８０によりアーム６０が操作されることにより、アーム６０の先端側に取り付けられた医療器具４（内視鏡６またはピボット位置教示器具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が教示されるように構成されている。これにより、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が教示されるので、ピボット位置ＰＰを教示（設定）するためにトロカールＴを支持する器具などを配置する必要がない。その結果、ピボット位置ＰＰを機械的に定める場合に比べて、複数のトロカールＴが配置された患者Ｐの体表面Ｓ近傍での作業を容易に行うことができる。

【0075】

また、本実施形態では、上記のように、医療用マニピュレータ１は、操作部８０が操作されることにより、アーム６０の先端側に取り付けられた内視鏡６またはピボット位置教示器具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の外表面ＴＳと体表面Ｓとが接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が教示される。これにより、内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端がトロカールＴの内部に配置されている状態でピボット位置ＰＰを教示する場合と異なり、ピボット位置ＰＰの教示の際に、内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端を視認できるので、ピボット位置ＰＰを適切に教示することができる。

【0076】

また、本実施形態では、上記のように、アーム６０は、複数設けられ、複数のアーム６０のうちの一つのアーム６０には内視鏡６が取り付けられ、残りの少なくとも一つのアーム６０には、内視鏡６以外の医療器具４が取り付けられており、医療用マニピュレータ１は、内視鏡６が取り付けられているアーム６０に対して、ピボット位置教示器具７または内視鏡６以外の医療器具４が取り付けられた状態でピボット位置ＰＰが教示される。これにより、アーム６０に実際に取り付けられる医療器具４の種類に応じてピボット位置ＰＰが教示されるので、適切にピボット位置ＰＰを教示することができる。

【0077】

また、本実施形態では、上記のように、医療用マニピュレータ１は、複数のアーム６０が取り付けられるアームベース５０と、アームベース５０を移動させるポジショナ４０とを備える。これにより、ポジショナ４０によって、アームベース５０に取り付けられた複数のアーム６０を一括して所望の位置に移動させることができるので、複数のアーム６０を移動させる制御を容易に行うことができる。

【0078】

また、本実施形態では、上記のように、医療用マニピュレータ１は、複数のアーム６０のピボット位置ＰＰが教示されたことを表示する表示部３３ａを備える。これにより、複数のアーム６０に対してピボット位置ＰＰが教示されたか否かを、操作者が表示部３３ａを視認することにより容易に確認することができる。

【0079】

また、本実施形態では、上記のように、ピボットボタン８５は、操作部８０の外周面８０ａの両側に設けられている。これにより、ピボットボタン８５が操作部８０の外周面８０ａの一方側にのみ設けられている場合と異なり、ピボットボタン８５の操作の利便性を向上させることができる。

【0080】

また、本実施形態では、上記のように、操作部８０は、ピボット位置ＰＰが教示されたことを表示するモードインジケータ８４ａを含む。これにより、アーム６０に対してピボット位置ＰＰが教示されたか否かを、操作者がモードインジケータ８４ａを視認することにより容易に確認することができる。また、モードインジケータ８４ａが操作部８０に設けられているので、操作者が操作部８０を操作しながらアーム６０に対してピボット位置ＰＰが教示されたか否かを確認することができる。

【0081】

また、本実施形態では、上記のように、操作部８０は、アーム６０に取り付けられた医療器具４を並進移動させるモードと、回転移動させるモードとを切り替えるモード切替ボタン８４と、切り替えられたモードを表示するモードインジケータ８４ａとを含み、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。これにより、モードインジケータ８４ａとピボット位置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とを別個に設ける場合と異なり、医療用マニピュレータ１の構成を簡略化することができる。

【0082】

また、本実施形態では、上記のように、操作部８０は、アーム６０による医療器具４の移動を操作するためのジョイスティック８２を含み、ジョイスティック８２が操作されることにより、アーム６０の先端側に取り付けられた医療器具４（内視鏡６またはピボット位置教示器具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るように構成されている。これにより、操作者はジョイスティック８２を用いて、容易に、内視鏡６またはピボット位置教示器具７を移動させることができる。

【0083】

また、本実施形態では、上記のように、医療用マニピュレータ１は、ピボット位置ＰＰとして患者Ｐの体表面Ｓに当接された医療器具４の先端位置に対して、腹壁の厚さ方向に予め設定された距離だけ微調整された位置がピボット位置ＰＰとして教示されるように構成されている。これにより、患者Ｐの腹壁内にピボット位置ＰＰを適切に設定することができる。

【0084】

（ピボット位置設定方法の効果）
また、本実施形態では、上記のように、ピボット位置設定方法は、内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端をトロカールＴの挿入位置に対応する位置まで移動させた状態で、ピボットボタン８５が押下される（ピボット位置ＰＰの教示の指示を受け付ける）ことにより、医療用マニピュレータ１が、アーム６０に取り付けられた医療器具４の移動の支点となるピボット位置ＰＰを設定する工程を備える。これにより、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が教示されるので、ピボット位置ＰＰを教示（設定）するためにトロカールＴを支持する器具などを配置する必要がない。その結果、ピボット位置ＰＰを機械的に定める場合に比べて、複数のトロカールＴが配置された患者Ｐの体表面Ｓ近傍での作業を容易に行うことができる。

【0085】

また、本実施形態では、上記のように、ピボット位置ＰＰを設定する工程は、アーム６０の先端側に取り付けられた内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端を、患者Ｐの体表面Ｓに挿入されたトロカールＴの外表面ＴＳと体表面Ｓとが接する位置まで移動させた状態で、ピボットボタン８５が押下されることにより、医療用マニピュレータ１がピボット位置ＰＰを設定する工程を含む。これにより、内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端がトロカールＴの内部に配置されている状態でピボット位置ＰＰを教示する場合と異なり、ピボット位置ＰＰの教示の際に、内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端が視認できるので、ピボット位置ＰＰを適切に教示することができる。

【0086】

また、本実施形態では、上記のように、ピボット位置ＰＰを設定する工程は、最初に、複数のアーム６０のうちの内視鏡６が取り付けられた一つのアーム６０に対して医療用マニピュレータ１がピボット位置ＰＰを設定した後に、複数のアーム６０のうちの医療器具４として内視鏡６以外の医療器具４（ピボット位置教示器具７）が取り付けられた残りのアーム６０に対して医療用マニピュレータ１がピボット位置ＰＰを設定する工程を含む。これにより、先にアーム６０に取り付けられた内視鏡６を基準として、後に取り付けられるピボット位置教示器具７に対するピボット位置ＰＰを設定することができるので、内視鏡６のピボット位置ＰＰと、ピボット位置教示器具７（医療器具４）のピボット位置ＰＰとの相対的な位置関係を適切に設定することができる。

【0087】

また、本実施形態では、上記のように、ピボット位置設定方法は、複数のアーム６０のピボット位置ＰＰが設定されことを医療用マニピュレータ１が表示部３３ａに表示する工程を備える。これにより、複数のアーム６０に対してピボット位置ＰＰが教示されたか否かを、操作者が表示部３３ａを視認することにより容易に確認することができる。

【0088】

また、本実施形態では、上記のように、ピボット位置設定方法は、ピボット位置ＰＰが教示されたことを医療用マニピュレータ１が操作部８０のモードインジケータ８４ａに表示する工程を備える。これにより、アーム６０に対してピボット位置ＰＰが教示されたか否かを、操作者がモードインジケータ８４ａを視認することにより容易に確認することができる。また、モードインジケータ８４ａが操作部８０に設けられているので、操作者が操作部８０を操作しながらアーム６０に対してピボット位置ＰＰが教示されたか否かを確認することができる。

【0089】

[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。

【0090】

たとえば、上記実施形態では、操作部８０の外周面８０ａの両側に一対設けられているイネーブルスイッチ８１のうちの片方が押下されることにより、アーム６０の移動が許可される状態となる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、操作部８０の外周面８０ａの両側に一対設けられているイネーブルスイッチ８１のうちの両方が押下されることにより、アーム６０の移動が許可される状態となるように構成してもよい。

【0091】

また、上記実施形態では、イネーブルスイッチ８１、スイッチ部８３、および、ピボットボタン８５が操作部８０の外周面８０ａの両側に一対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、イネーブルスイッチ８１、スイッチ部８３、および、ピボットボタン８５が操作部８０の外周面８０ａの片側に１つ設けられていてもよい。

【0092】

また、上記実施形態では、操作部８０が並進移動機構部７０に取り付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、操作部８０が、アーム部６１に取り付けられていてもよい。

【0093】

また、上記実施形態では、ジョイスティック８２は、平面内におけるアーム６０の移動を操作するように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、ジョイスティック８２が、平面内におけるアーム６０の移動の操作に加えて、平面に直交する軸に沿ってアーム６０の移動を操作可能に構成されていてもよい。

【0094】

また、上記実施形態では、医療器具４の先端４ｄがピボット位置ＰＰから所定の距離分移動した後は、並進移動機構部７０が移動されることにより医療器具４の先端４ｄが並進移動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、医療器具４の先端４ｄがピボット位置ＰＰに到達した以降は、並進移動機構部７０が移動されることにより医療器具４の先端４ｄが並進移動されてもよい。

【0095】

また、上記実施形態では、制御部３０は、ジョイスティック８２からの入力信号に上限値を設けることと、ジョイスティック８２からの入力信号を平滑化することとの両方を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部３０が、ジョイスティック８２からの入力信号に上限値を設けることと、ジョイスティック８２からの入力信号を平滑化することとのうちのいずれか一方のみを行ってもよい。

【0096】

また、上記実施形態では、内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端が、トロカールＴの外表面ＴＳと体表面Ｓとが接する位置まで移動された状態でピボット位置ＰＰが教示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、内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端が、トロカールＴに挿入された状態でピボット位置ＰＰが教示されてもよい。

【0097】

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。アーム６０の数は、３つでもよい。

【0098】

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６０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。

【0099】

また、上記実施形態では、ピボット位置ＰＰが教示されことが表示部３３ａおよびモードインジケータ８４ａに表示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、ピボット位置ＰＰが教示されことが表示部３３ａとモードインジケータ８４ａとのうちのいずれかのみに表示されてもよい。

【0100】

また、上記実施形態では、モードインジケータ８４ａが、ピボット位置ＰＰが教示され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例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、モードインジケータ８４ａと、ピボット位置ＰＰが教示されことを表示するピボット位置インジケータとを別個に設けてもよい。

【0101】

また、上記実施形態では、内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端位置に対して微調整された位置がピボット位置ＰＰとして教示される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、微調整を行わない内視鏡６またはピボット位置教示器具７の先端位置をピボット位置ＰＰとして教示するようにしてもよい。

【0102】

また、上記実施形態では、ピボット位置教示器具７を用いてピボット位置ＰＰの教示を行ったが本発明はこれに限られない。本発明では、ピボット位置教示器具７に代えて実際に使用する鉗子を用いてピボット位置ＰＰの教示を行うようにしてもよい。

【符号の説明】

【0103】

１ 医療用マニピュレータ（手術支援ロボット）
４ 医療器具
６ 内視鏡
７ ピボット位置教示器具
３３ａ 表示部
４０ ポジショナ（アームベース移動部）
５０ アームベース
６０ アーム
８０ 操作部
８０ａ 外周面
８２ ジョイスティック
８４ モード切替ボタン（モード切替部）
８４ａ モードインジケータ（ピボット位置インジケータ）
８５ ピボットボタン（ピボット位置教示ボタン）
Ｐ 患者
ＰＰ ピボット位置
Ｓ （患者の）体表面
Ｔ トロカール
ＴＳ （トロカールの）外表面

【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】