JP6033512B1 - マニピュレータシステム - Google Patents

Abstract

処置具を体内に挿入した後で、処置具と駆動部の係合を行う場合であっても、周囲への影響を減らし、処置具と駆動部を的確に係合することが可能なマニピュレータシステムを提供する。マニピュレータシステム１は、処置具３に取り付けられ、複数の駆動部材２１からそれぞれ駆動力が伝達される第１駆動力伝達部材４１にそれぞれ形成された第１係合部４１ａと、駆動部材２１に取り付けられ、複数の第１駆動力伝達部材４１にそれぞれ駆動力を伝達する複数の第２駆動力伝達部材４２にそれぞれ形成された第２係合部４２ａと、のそれぞれの着脱を係合検知部が別々に検知し、第１係合部４１ａと第２係合部４２ａの係合を検知した場合、複数の第２駆動力伝達部材４２のうち検知された第２係合部４２ａが形成された第２駆動力伝達部材４２を駆動する駆動力を発生する駆動部材２１の駆動を停止させることを特徴とする。

Description

本発明は、外科手術等において患者に挿入され、観察、処置等を行うことのできるマニピュレータシステムに関するものである。

患者の体腔内に処置具を挿入して、処置具先端をワイヤ等で牽引することで、体腔内臓器を観察したり、治療をおこなったりする医療機器が広く用いられている。このような処置具は、患者毎又は治療毎に交換する必要があり、処置具が駆動部に対して着脱可能な構造になっている。特に、処置具と駆動部の係合時には、処置具側の係合部に対して駆動部側の係合部を回転させ、自動で嵌め合い、その後、係合を確認するためにさらに回転する構造がある。

特許文献１には、処置具の先端関節が患者の体外にあるときに処置具と駆動部とを係合する技術が開示されている。

国際公開第２０１０／１２６１２８号

しかしながら、例えば、エンドルミナル治療デバイス等のように、処置具を体内に挿入した後で、処置具と駆動部の係合を行う構造の場合、係合後に駆動部が駆動すると体内で処置具が作動してしまい、体内組織に干渉するおそれがあった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、処置具を体内に挿入した後で、処置具と駆動部の係合を行う場合であっても、周囲への影響を減らし、処置具と駆動部を的確に係合することが可能なマニピュレータシステムを提供することにある。

本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムは、
駆動力を発生する複数の駆動部材を有する駆動部と、
前記駆動部によって駆動される処置具と、
前記駆動部と前記処置具を着脱する着脱機構と、
前記駆動部を制御する制御部と、
を備え、
前記着脱機構は、
前記処置具に取り付けられ、前記複数の駆動部材からそれぞれ駆動力が伝達される複数の第１駆動力伝達部材と、
前記駆動部材に取り付けられ、前記複数の第１駆動力伝達部材にそれぞれ駆動力を伝達する複数の第２駆動力伝達部材と、
前記複数の第１駆動力伝達部材にそれぞれ形成された第１係合部と前記複数の第２駆動力伝達部材にそれぞれ形成された第２係合部のそれぞれの着脱を別々に検知する係合検知部と、
を有し、
前記制御部は、
前記係合検知部が前記第１係合部と前記第２係合部の係合を検知した場合、前記複数の第２駆動力伝達部材のうち検知された前記第２係合部が形成された前記第２駆動力伝達部材を駆動する前記駆動部材の駆動を停止させる
ことを特徴とする。

本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムは、
前記駆動部を保持する本体と、
前記処置具を保持するケースと、
前記本体に前記ケースの装着を検知する装着検知部と、
を備え、
前記制御部は、
前記装着検知部が前記本体への前記ケースの装着を検知した場合に、前記駆動部を作動する。

本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムでは、
前記着脱機構は、前記第１係合部に係合する中間第１係合部と、前記第２係合部に係合する中間第２係合部と、を有し、前記第１駆動力伝達部材と前記第２駆動力伝達部材の間に着脱可能に配設される中間部材を有する。

本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムでは、
前記係合検知部は、
前記第１係合部に配設された第１導電部と、
前記第２係合部に配設された第２導電部と、
前記第１導電部と前記第２導電部の通電を検知する通電検知部と、
を有する。

本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムでは、
前記第１導電部にヒューズを挿入する。

本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムでは、
前記中間部材は、前記中間第１係合部と前記中間第２係合部間に配設された第３導電部を有し、
前記第１係合部が中間第１係合部に係合し、前記第２係合部が中間第２係合部に係合すると、
前記第３導電部は、前記第１導電部と前記第２導電部を接続する。

本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムでは、
前記中間部材は、少なくとも２つの前記中間第１係合部と前記中間第２係合部間に配設された２つの第３導電部間に抵抗を挿入し、
前記第２導電部の前記通電検知部側の一方は電圧を印加し、他方はＡ／Ｄコンバーターの正端子と負端子に接続され、前記正端子と前記負端子の間に検知抵抗Ｒａを挿入する。

本発明の一実施形態に係るマニピュレータシステムでは、
前記係合検知部は、
前記第２係合部内に配設された移動部材と、
前記第２駆動力伝達部材に対して前記移動部材を支持する弾性部材と、
前記移動部材に配設された第１導電部と、
前記第２係合部に配設された第２導電部と、
前記第１導電部と前記第２導電部の通電を検知する通電検知部と、
を有する。

さらに、本発明の一実施形態に係る医療システムは、
マスターアームを有し、操作指令を発するためのマスタ入力部と、
スレーブアーム及び前記マニピュレータシステムを有するスレーブマニピュレータと、
を備え、
前記マスターアームの操作に追従させるようにして前記スレーブアームを遠隔制御する
ことを特徴とする。

この態様に係るマニピュレータシステムによれば、処置具と駆動部を的確に係合することが可能となる。

本実施形態のマニピュレータシステムを示す。 本実施形態のマニピュレータシステムの第１係合部を示す。 本実施形態のマニピュレータシステムの第２係合部を示す。 本実施形態のマニピュレータシステムの制御フローチャートを示す。 本実施形態の第１実施例のマニピュレータシステム１の離脱状態を示す。 本実施形態の第１実施例のマニピュレータシステム１の係合状態を示す。 本実施形態の第２実施例のマニピュレータシステムの離脱状態を示す。 本実施形態の第２実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。 本実施形態の第３実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。 本実施形態の第３実施例のマニピュレータシステムの中間部材の一例を示す。 本実施形態の第３実施例のマニピュレータシステムの中間部材の他の例を示す。 本実施形態の第４実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。 本実施形態の第５実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。 本実施形態の第６実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。 本実施形態の医療システムを示す。 本実施形態の挿入部の構成を示す。

以下、実施形態について説明する。

図１は、本実施形態のマニピュレータシステムを示す。

本実施形態のマニピュレータシステム１は、駆動力を発生する複数の駆動部材２１を有する駆動部２と、駆動部２によって駆動される処置具３と、駆動部２と処置具３を着脱する着脱機構４と、駆動部２を制御する制御部７と、を備える。

駆動部２は、本体５に保持される駆動部材２１と、駆動部材２１の駆動力を出力する出力軸２２と、を有する。本実施形態の駆動部２は、４つの駆動部材２１及び出力軸２２を有するが、少なくとも２つずつあればよい。それぞれの駆動部材２１は、制御部７に別々に制御される。

処置具３はケース６に保持される。処置具３は、先端で作動する把持部３１と、屈曲可能な複数の関節３２と、を有する。把持部３１及び複数の関節３２は、それぞれ異なる駆動部材２１によってワイヤ等を介して駆動される。

着脱機構４は、処置具３に取り付けられ、複数の駆動部材２１からそれぞれ駆動力が伝達される複数の第１駆動力伝達部材４１と、駆動部材２１の出力軸２２に取り付けられ、複数の第１駆動力伝達部材４１にそれぞれ駆動力を伝達する複数の第２駆動力伝達部材４２と、複数の第１駆動力伝達部材４１にそれぞれ形成された第１係合部４１ａと複数の第２駆動力伝達部材４２にそれぞれ形成された第２係合部４２ａのそれぞれの着脱を別々に検知する係合検知部４３と、を有する。

図２は、本実施形態のマニピュレータシステムの第１係合部を示す。図３は、本実施形態のマニピュレータシステムの第２係合部を示す。

本実施形態では、第１係合部４１ａが凸状、第２係合部４２ａが凹状に形成され、第１係合部４１ａが第２係合部４２ａに嵌る構造となっている。なお、第１係合部４１ａが凹状、第２係合部４２ａが凸状でもよい。また、第１係合部４１ａと第２係合部４２ａは、係合時に共に回転する構造であれば、他の構造でもよい。

係合検知部４３は、第１駆動力伝達部材４１に配設された第１導電部４４と、第２駆動力伝達部材４２に配設された第２導電部４５と、第１導電部４４と第２導電部４５の通電を検知する通電検知部４６と、を有する。第１導電部４４と第２導電部４５は、第１係合部４１ａと第２係合部４２ａが係合されることに伴って接続される。通電検知部４６は、第１導電部４４と第２導電部４５が接続された結果、通電されたことを検知する。通電検知部４６は、複数の第１導電部４４と第２導電部４５毎に、それぞれの接続を別々に検知することが可能である。なお、本実施形態の係合検知部４３は、通電によって第１係合部４１ａと第２係合部４２ａの係合を検知したが、例えば接触を検知するセンサや歪みセンサ等でもよい。

制御部７は、複数の駆動部材２１をそれぞれ制御する。制御部７は、係合検知部４３が第１係合部４１ａと第２係合部４２ａの係合を検知した場合、複数の第２駆動力伝達部材４２のうち検知された第２係合部４２ａが形成された第２駆動力伝達部材４２を駆動する駆動部材２１の駆動を停止させる。そして最終的に全ての第１係合部４１ａと第２係合部４２ａの係合を検知し、全ての駆動部材２１の駆動を停止させる。本実施形態のマニピュレータシステム１は、この状態を初期状態とし、処置を始めることが好ましい。

なお、第１係合部４１ａと第２係合部４２ａを係合させるための最初の駆動部材２１の駆動は、スイッチボタン等によって始めてもよい。また、本体５にケース６が装着されたことを装着検知部８が検知した後に駆動部２を駆動してもよい。

ここで、本実施形態のマニピュレータシステム１の制御部７が行う初期制御フローについて説明する。ただし、ここでは１つの駆動部材２１の制御について説明するが、実際には、複数の駆動部材２１の全てについて制御する。

図４は、本実施形態のマニピュレータシステムの制御フローチャートを示す。

まず、ステップ１で、処置具３を保持するケース６が駆動部２を保持する本体５に装着されたか否かを装着検知部８が検知する（ＳＴ１）。ステップ１において、装着されていない場合、ステップ１に戻る。ステップ１において、装着されている場合、ステップ２で、駆動部２の駆動部材２１を駆動する（ＳＴ２）。駆動部材２１は、所定角度回転するまで駆動する。例えば、図２に示した第１係合部４１ａと第２係合部４２ａは、第１駆動力伝達部材４１と第２駆動力伝達部材４２の表面の中心を通る直線上にそれぞれ２つずつ形成されているので、所定角度は、大きくても±９０°回転すれば係合することになる。

次に、ステップ３で、第１係合部４１ａと第２係合部４２ａが係合されたか否かを検知する（ＳＴ３）。すなわち、通電検知部４６が、第１導電部４４と第２導電部４５が接続された結果、通電されたか否かを検知する。

ステップ３において、通電検知部４６が、所定角度回転させても通電を検知できない場合、処置具３の離脱か、何らかの故障があると判定し、制御を終了する。ステップ３において、通電検知部４６が、通電を検知した場合、駆動部材２１を停止する。そして、最終的に全ての駆動部材２１を停止させる。

次に、本実施形態のマニピュレータシステム１の着脱機構４の各実施例について説明する。ここでは、容易に理解できるようにするため、１組の第１駆動力伝達部材４１と第２駆動力伝達部材４２のみについて説明する。

図５は、本実施形態の第１実施例のマニピュレータシステムの離脱状態を示す。図６は、本実施形態の第１実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。

第１実施例のマニピュレータシステム１では、凸状の第１係合部４１ａが第１駆動力伝達部材４１の表面の中心を通る直線上に中心を挟んで２つ形成される。また、凹状の第２係合部４２ａが第２駆動力伝達部材４２の表面の中心を通る直線上に中心を挟んで２つ形成されている。

そして、第１駆動力伝達部材４１の２つの凸状の第１係合部４１ａの頂面４１ｂに、両端部が露出するように第１導電部４４が形成される。また、第２駆動力伝達部材４２の２つの凹状の第２係合部４２ａの底面４２ｂに一方の端部が露出し、他方の端部が通電検知部４６に接続される第２導電部４５が形成される。通電検知部４６は、第１導電部４４と第２導電部４５が接続されることで閉回路が形成されることを検知する。

次に、第１実施例のマニピュレータシステム１の作動について説明する。

図５に示す第１実施例のマニピュレータシステム１の第１駆動力伝達部材４１の２つの凸状の第１係合部４１ａと第２駆動力伝達部材４２の２つの凹状の第２係合部４２ａは、初めから係合する位置にあるとは限らない。そこで、マニピュレータシステム１は、まず、第１駆動力伝達部材４１を第２駆動力伝達部材４２に押しつけながら、駆動部２の駆動部材２１を駆動し、第２駆動力伝達部材４２を回転させる。すると、第２駆動力伝達部材４２の回転の途中で第１係合部４１ａと第２係合部４２ａが係合する。

そして、第１駆動力伝達部材４１の２つの凸状の第１係合部４１ａと第２駆動力伝達部材４２の２つの凹状の第２係合部４２ａが係合すると、第１導電部４４と第２導電部４５が接続され、第１導電部４４、第２導電部４５、及び通電検知部４６で閉回路が形成される。通電検知部４６が、通電を検知すると、制御部７は、駆動部材２１を停止する。したがって、マニピュレータシステム１は、図６に示すように、駆動部２と処置具３が係合し、且つ、駆動部材２１が停止された初期状態となる。

このように、第１実施例のマニピュレータシステム１によれば、処置具を体内に挿入した後で、処置具と駆動部の係合を行う場合であっても、係合後に処置具の関節が動かないため、周囲への影響を減らし、処置具と駆動部を的確に係合することが可能となる。

図７は、本実施形態の第２実施例のマニピュレータシステムの離脱状態を示す。図８は、本実施形態の第２実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。

第２実施例のマニピュレータシステム１では、凸状の第１係合部４１ａが第１駆動力伝達部材４１の表面の中心を通る直線上に中心を挟んで２つ形成される。また、凹状の第２係合部４２ａが第２駆動力伝達部材４２の表面の中心を通る直線上に中心を挟んで２つ形成されている。また、凹状の第２係合部４２ａ内に配設される移動部材４７と、一端を移動部材４７に取り付けられ他端を第２係合部４２ａの底面４２ｂに取り付けられる弾性部材４８と、を備える。なお、第２実施例の場合、第１係合部４１ａ及び第２係合部４２ａは、対応する１組あればよい。

そして、１つの移動部材４７の弾性部材４８側の第１面４７ａに、両端部が露出するように第１導電部４４が形成される。また、第１導電部４４が形成された移動部材４７を内側に含む第２駆動力伝達部材４２の１つの凹状の第２係合部４２ａの底面４２ｂに、２つの一方の端部が露出し、２つの他方の端部が通電検知部４６に接続される第２導電部４５が形成される。通電検知部４６は、第１導電部４４と第２導電部４５が接続されることで閉回路が形成されることを検知する。

次に、第２実施例のマニピュレータシステム１の作動について説明する。

図７に示すように、第２実施例のマニピュレータシステム１の第１駆動力伝達部材４１の２つの凸状の第１係合部４１ａと第２駆動力伝達部材４２の２つの凹状の第２係合部４２ａは、初めから係合する位置にあるとは限らない。そこで、マニピュレータシステム１は、まず、第１駆動力伝達部材４１を第２駆動力伝達部材４２に押しつけながら、駆動部２の駆動部材２１を駆動し、第２駆動力伝達部材４２を回転させる。すると、第２駆動力伝達部材４２の回転の途中で第１係合部４１ａと第２係合部４２ａが係合する。

第１係合部４１ａと第２係合部４２ａが係合すると、凸状の第１係合部４１ａの頂面４１ｂが移動部材４７の第２面４７ｂを弾性部材４８の付勢力に反して押圧する。そして、第１導電部４４と第２導電部４５が接続され、第１導電部４４、第２導電部４５、及び通電検知部４６で閉回路が形成される。通電検知部４６が、通電を検知すると、制御部７は、駆動部材２１を停止する。したがって、マニピュレータシステム１は、図８に示すように、駆動部２と処置具３が係合し、且つ、駆動部材２１が停止された初期状態となる。

このように、第２実施例のマニピュレータシステム１によれば、処置具３側の第１駆動力伝達部材４１に導電部を設ける必要がないので、処置具３の汎用性が高くなると共に、ディスポーザルな処置具３を低コスト化することが可能となる。

図９は、本実施形態の第３実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。図１０は、本実施形態の第３実施例のマニピュレータシステムの中間部材の一例を示す。

第３実施例のマニピュレータシステム１では、凸状の第１係合部４１ａが第１駆動力伝達部材４１の表面の中心を通る直線上に中心を挟んで２つ形成される。また、凸状の第２係合部４２ａが第２駆動力伝達部材４２の表面の中心を通る直線上に中心を挟んで２つ形成されている。また、第３実施例のマニピュレータシステム１は、凸状の第１係合部４１ａに係合する凹状の中間第１係合部９１ａと凸状の第２係合部４２ａに係合する凹状の中間第２係合部９２ａを有し、第１駆動力伝達部材４１と第２駆動力伝達部材４２の間に設置される図１０に示すような中間部材９を備える。中間部材９は、外側部材９ａに対して内側部材９ｂが回転可能に支持されている。

そして、第１駆動力伝達部材４１の２つの凸状の第１係合部４１ａの頂面４１ｂに、両端部が露出するように第１導電部４４が形成される。また、第２駆動力伝達部材４２の２つの凹状の第２係合部４２ａの底面４２ｂに一方の端部が露出し、他方の端部が通電検知部４６に接続される第２導電部４５が形成される。２つの他方の端部は、電圧がかかる通電検知部４６の正端子と負端子にそれぞれ取り付けられる。また、２つの向かい合う中間第１係合部９１ａの底面９１ｂと中間第２係合部９２ａの底面９２ｂに、それぞれ両端部が露出するように２つの中間導電部９３が形成される。

次に、第３実施例のマニピュレータシステム１の作動について説明する。

図９に示すように、第３実施例のマニピュレータシステム１では、中間部材９を予め第１駆動力伝達部材４１又は第２駆動力伝達部材４２のいずれか１つに係合させておくことが好ましい。

例えば、中間部材９を予め第１駆動力伝達部材４１に係合させておいた場合、中間部材９の２つの凹状の中間第２係合部９２ａと第２駆動力伝達部材４２の２つの凸状の第２係合部４２ａは、初めから中間部材９の係合する位置にあるとは限らない。そこで、マニピュレータシステム１は、まず、第１駆動力伝達部材４１と中間部材９を第２駆動力伝達部材４２に押しつけながら、駆動部２の駆動部材２１を駆動し、第２駆動力伝達部材４２を回転させる。すると、第２駆動力伝達部材４２の回転の途中で中間第２係合部９２ａと第２係合部４２ａが係合する。

また、例えば、中間部材９を予め第２駆動力伝達部材４２に係合させておいた場合、中間部材９の２つの凹状の中間第２係合部９２ａと第１駆動力伝達部材４１の２つの凸状の第１係合部４１ａは、初めから中間部材９の係合する位置にあるとは限らない。そこで、マニピュレータシステム１は、まず、第１駆動力伝達部材４１を中間部材９に押しつけながら、駆動部２の駆動部材２１を駆動し、第２駆動力伝達部材４２を回転させる。すると、第２駆動力伝達部材４２の回転の途中で第１駆動力伝達部材４１と中間第１係合部９１ａが係合する。

第１係合部４１ａと中間第１係合部９１ａ、及び、第２係合部４２ａと中間第２係合部９２ａが係合すると、第１導電部４４、第２導電部４５、及び中間導電部９３が接続され、第１導電部４４、第２導電部４５、、中間導電部９３、及び通電検知部４６で閉回路が形成される。通電検知部４６が、通電を検知すると、制御部７は、駆動部材２１を停止する。したがって、マニピュレータシステム１は、図９に示すように、駆動部２と処置具３が係合し、且つ、駆動部材２１が停止された初期状態となる。

このように、第３実施例のマニピュレータシステム１によれば、着脱部の清潔域と不潔域を分離する目的で使用する中間部材９を設ける構造にも対応することが可能となる。

図１１は、本実施形態の第３実施例のマニピュレータシステムの中間部材の他の例を示す。

図１１に示す例の中間部材９は、第１実施例及び第２実施例に用いた凸状の第１係合部４１ａを有する第１駆動力伝達部材４１と凹状の第２係合部４２ａを有する第２駆動力伝達部材４２の場合に用いる。

すなわち、中間部材９は、凸状の第１係合部４１ａに係合する凹状の中間第１係合部９１ａと凹状の第２係合部４２ａに係合する凸状の中間第２係合部９２ａを有し、第１駆動力伝達部材４１と第２駆動力伝達部材４２の間に設置される。なお、その他の構造については、図１０に示した例と同様なので、説明は省略する。

図１２は、本実施形態の第４実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。

第４実施例のマニピュレータシステム１は、図９に示した第３実施例の中間部材９に設置された２つの中間導電部９３を、第１抵抗Ｒ１を介して接続すると共に、第２導電部４５の２つの他方の端部のうちの１つに電圧を印加し、その他を通電検知部４６のＡ／Ｄコンバーターの正端子Ａ／Ｄ＋及び検知抵抗Ｒａを介して負端子Ａ／Ｄ−に接続する。なお、その他の構造については、図９に示した第３実施例と同様なので、説明は省略する。

このような構造によって、通電検知部４６は、以下の表１に示すように、駆動部２に接続されている状態に応じて、測定される電圧が異なる。例えば、駆動部２に中間部材９が接続されない場合、電圧は０となり、駆動部２に中間部材９のみが接続される場合、電圧は（Ｖ×Ｒａ）／（Ｒ１＋Ｒａ）となり、駆動部２に中間部材９と処置具３が接続される場合、電圧はＶとなる。

したがって、通電検知部４６の電圧を測定することにより、処置具３及び中間部材９が駆動部２に接続されている状態を認識することが可能となる。

図１３は、本実施形態の第５実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。

第５実施例のマニピュレータシステム１は、第４実施例のような処置具３及び中間部材９が駆動部２に接続されている状態を認識する技術を、２組の第１駆動力伝達部材４１、第２駆動力伝達部材４２、及び中間部材９を有する着脱部４に用いるものである。第５実施例のマニピュレータシステム１は、２つの中間部材９に設置されたそれぞれ２つの中間導電部９３を、第１抵抗Ｒ１及び第２抵抗Ｒ２を介してそれぞれ接続すると共に、２つの第１駆動力伝達部材４１に設置されたそれぞれの第１導電部４４に第３抵抗Ｒ３及び第４抵抗Ｒ４を挿入し、第２導電部４５の２つの他方の端部のうちの１つに電圧を印加し、その他を通電検知部４６のＡ／Ｄコンバーターの正端子Ａ／Ｄ＋及び検知抵抗Ｒａを介して負端子Ａ／Ｄ−に接続する。なお、その他の構造については、図９に示した第３実施例と同様なので、説明は省略する。

このような構造によって、通電検知部４６は、以下の表２に示すように、駆動部２に接続されている状態に応じて、測定される電圧が異なる。例えば、第１組の駆動部材２１に第１組の中間部材のみが接続されている場合、電圧は（Ｖ×Ｒａ）／（Ｒ１＋Ｒａ）となる。駆動部２に第１組と第２組の中間部材９と処置具３が全て接続される場合、電圧は（Ｖ×Ｒａ）／（（Ｒ６×Ｒ７）／（Ｒ６＋Ｒ７）＋Ｒａ）となる。ただし、Ｒ６＝（Ｒ１×Ｒ３）／（Ｒ１＋Ｒ３）及びＲ７＝（Ｒ２×Ｒ４）／（Ｒ２＋Ｒ４）である。

したがって、通電検知部４６の電圧を測定することにより、処置具３が中間部材に、中間部材９が駆動部２に係合されている状態を、個別に検知することが可能となる。また、各々の係合部にＡ／Ｄコンバーターを使用することにより、Ａ／Ｄコンバーターの数を減らすことが可能となる。

図１４は、本実施形態の第６実施例のマニピュレータシステムの係合状態を示す。

第６実施例のマニピュレータシステム１は、図６に示した第１実施例の処置具３に設けられる第１駆動力伝達部材４１に設置された第１導電部４４にヒューズ抵抗器Ｆを挿入する。そして、予め定めた所定の処置具３の使用回数に到達したことを検知して、ヒューズ抵抗器Ｆにかかる電圧を上げ、ヒューズ抵抗器Ｆを溶断させる。処置具３の使用回数は、処置具３に取り付けたコードデータ等を読み取る検知装置を用いることでカウントすることができる。なお、その他の構造については、図６に示した第１実施例と同様なので、説明は省略する。

このようにヒューズ抵抗器Ｆを用いることで、処置具３の使用回数を制限することが可能となる。

次に、本実施形態のマニピュレータを用いた医療システム１００について説明する。

図１５は、本実施形態のマニピュレータを用いた医療システム１００を示す。

本実施形態の医療システム１００は、マスタスレーブ方式が好ましい。医療システム１００は、マスターアーム１１１を有し、操作指令を発するためのマスタ入力部１１０と、スレーブアーム１２１を有するスレーブマニピュレータ１２０とを備え、術者（操作者）Ｏｐによるマスターアーム１１１の操作に追従させるようにしてスレーブアーム１２１を遠隔制御するものである。マスターアーム１１１を介した操作指令は、システム制御部１３０のマスタ制御部１３１に送信され、必要に応じて適宜変換処理が施された後、マニピュレータ制御部１３２に入力される。その後、マニピュレータ制御部１３２からスレーブマニピュレータ１２０へ動作信号が送られ、スレーブアーム１２１が動作する。

図１５に示すように、スレーブマニピュレータ１２０は、患者Ｐが載置される手術台１０１に設置されている。スレーブアーム１２１は複数の多自由度関節を有して構成されており、多軸動作可能である。各多自由度関節は、図示しない動力部によって個別に駆動される。動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）等を用いることができる。

スレーブアーム１２１の先端部には、患者Ｐの体内に挿入されて手技を行うマニピュレータ１及び内視鏡１２２が取り付けられる。処置具３と内視鏡１２２は、オーバーチューブ１２３に挿入され挿入部１２５を構成する。オーバーチューブ１２３の先端は、患者Ｐの体内に挿入される。処置具３は、手技によって使い分けるため、先端側の処置部の構造や形状が異なる複数種類が用意されており、これをスレーブアーム１２１の先端部に交換しながら装着して各種手技を行う。内視鏡１２２は、患者Ｐの体内で処置具３によって手技が行われる手技対象部位を含む術野の映像を取得する。

マスタ入力部１１０は、術者Ｏｐが操作する複数のマスターアーム１１１と、内視鏡１２２により取得された映像が表示される表示部１１２とを備えている。各マスターアーム１１１は、多軸動作可能な公知の構成を有し、術者Ｏｐに近い先端側に、術者が把持して操作指令を発する操作部としての把持部１１３を備えている。

図１６は、本実施形態の挿入部１２５の構成を示す模式図である。

本実施形態の挿入部１２５は、可撓性を有する長尺のオーバーチューブ１２３と、オーバーチューブ１２３の処置具挿入孔１２３ａに挿入される処置具３及び内視鏡挿入孔１２３ｂに挿入される内視鏡１２２を有する。なお、処置具３は、本実施形態のマニピュレータシステム１に適用可能な構造である。

本実施形態の処置具３は、第１処置具３ａと第２処置具３ｂを有し、エンドエフェクタとして、第１処置具３ａは把持部３１を有し、第２処置具３ｂは電動メス３２を有する。処置具３の先端側は、オーバーチューブ１２３から突出可能であって、それぞれ複数の節輪を軸線方向に並べて配置された湾曲部で構成される。最も先端側の節輪には、湾曲部を駆動するための操作ワイヤの両端部が固定されており、操作ワイヤを駆動することで湾曲部を湾曲させることができる。また、軸方向に回転させることも可能である。

内視鏡１２２の先端もオーバーチューブ１２３から突出可能であって、可撓性を有するチューブ状の部材を操作ワイヤで駆動することで湾曲及び軸方向に回転させることができる。同様に、オーバーチューブ１２３自体も湾曲及び軸方向に回転可能であることが好ましい。

以上、本実施形態のマニピュレータシステム１は、駆動力を発生する複数の駆動部材２１を有する駆動部２と、駆動部２によって駆動される処置具３と、駆動部２と処置具３を着脱する着脱機構４と、駆動部２を制御する制御部７と、を備え、着脱機構４は、処置具３に取り付けられ、複数の駆動部材２からそれぞれ駆動力が伝達される複数の第１駆動力伝達部材４１と、駆動部材２１に取り付けられ、複数の第１駆動力伝達部材４１にそれぞれ駆動力を伝達する複数の第２駆動力伝達部材４２と、複数の第１駆動力伝達部材４１にそれぞれ形成された第１係合部４１ａと複数の第２駆動力伝達部材４２にそれぞれ形成された第２係合部４２ａのそれぞれの着脱を別々に検知する係合検知部４３と、を有し、制御部７は、係合検知部４３が第１係合部４１ａと第２係合部４２ａの係合を検知した場合、複数の第２駆動力伝達部材４２のうち検知された第２係合部４２ａが形成された第２駆動力伝達部材４２を駆動する駆動部材２１の駆動を停止させるので、処置具を体内に挿入した後で、処置具と駆動部の係合を行う場合であっても、処置具の関節が動かず、周囲への影響を減らし、処置具と駆動部を的確に係合することが可能となる。

本実施形態のマニピュレータシステム１では、駆動部２を保持する本体５と、処置具３を保持するケース６と、本体５にケース６の装着を検知する装着検知部８と、を備え、制御部７は、装着検知部８が本体５へのケース６の装着を検知した場合に、駆動部２を作動するので、第１係合部４１ａが第２動力伝達部材４２に押圧しながら、第２動力伝達部材４２を回転させることが可能となる。

本実施形態のマニピュレータシステム１では、着脱機構４は、第１係合部４１ａに係合する中間第１係合部９１ａと、第２係合部４２ａに係合する中間第２係合部９２ａと、を有し、第１駆動力伝達部材４１と第２駆動力伝達部材４２の間に着脱可能に配設される中間部材を有するので、中間部材９を有していても、係合検知が可能となる。

本実施形態のマニピュレータシステム１では、係合検知部４３は、第１係合部４１ａに配設された第１導電部４４と、第２係合部４２ａに配設された第２導電部４５と、第１導電部４４と第２導電部４５の通電を検知する通電検知部４６と、を有するので、的確に係合を検知することが可能となる。

本実施形態のマニピュレータシステム１では、第１導電部４４にヒューズを挿入するので、処置具３の使用回数を制限することが可能となる。

本実施形態のマニピュレータシステム１では、中間部材９は、中間第１係合部９１ａと中間第２係合部９２ａ間に配設された第３導電部９３を有し、第１係合部４１ａが中間第１係合部９１ａに係合し、第２係合部４２ｂが中間第２係合部９２ａに係合すると、第３導電部９３は、第１導電部４４と第２導電部４５を接続するので、設計の自由度を向上させると共に、的確に係合を検知することが可能となる。

本実施形態のマニピュレータシステム１では、中間部材９は、少なくとも２つの中間第１係合部９１ａと中間第２係合部９２ａ間に配設された２つの第３導電部９３間に抵抗を挿入し、第２導電部４５の通電検知部４６側の一方は電圧を印加し、他方はＡ／Ｄコンバーターの正端子と負端子に接続され、前記正端子と前記負端子の間に検知抵抗Ｒａを挿入するので、中間部材９と、処置具３を区別して係合を検知することが可能となる。

本実施形態のマニピュレータシステム１では、係合検知部４３は、第２係合部４２ａ内に配設された移動部材４７と、第２駆動力伝達部材４２に対して移動部材４７を支持する弾性部材４８と、移動部材４７に配設された第１導電部４４と、第２係合部４２ａに配設された第２導電部４５と、第１導電部４４と第２導電部４５の通電を検知する通電検知部４６と、を有するので、処置具３側の第１駆動力伝達部材４１に導電部を設ける必要がなくなり、処置具３の汎用性が高くなると共に、ディスポーザルな処置具３を低コスト化することが可能となる。

さらに、本発明の一実施形態に係る医療システム１００は、マスターアーム１１１を有し、操作指令を発するためのマスタ入力部１１０と、スレーブアーム１２１及びマニピュレータシステム１を有するスレーブマニピュレータ１２０と、を備え、マスターアーム１１１の操作に追従させるようにしてスレーブアーム１２１を遠隔制御するので、処置具を体内に挿入した後で、処置具と駆動部の係合を行う場合であっても、周囲への影響を減らし、処置具と駆動部を的確に係合することが可能となる。

なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。

１…マニピュレータシステム
２…駆動部
２１…駆動部材
２２…出力軸
３…処置具
４…着脱機構
４１…第１駆動力伝達部材
４１ａ…第１係合部
４２…第２駆動力伝達部材
４２ａ…第２係合部
４３…係合検知部
４４…第１導電部
４５…第２導電部
４６…導電検知部
４７…移動部材
４８…弾性部材
５…本体
６…ケース
７…制御部
８…装着検知部
９…中間部材
９１ａ…第１中間係合部
９２ａ…第２中間係合部
９３…中間導電部
１００…医療システム

Claims (9)

1. 駆動力を発生する複数の駆動部材を有する駆動部と、
   前記駆動部によって駆動される処置具と、
   前記処置具に取り付けられ、駆動力を発生する複数の駆動部材からそれぞれ駆動力が伝達される複数の第１駆動力伝達部材と、
   前記駆動部材に取り付けられ、前記複数の第１駆動力伝達部材にそれぞれ駆動力を伝達する複数の第２駆動力伝達部材と、
   前記駆動部を駆動するために前記処置具を保持するケースが前記駆動部を保持する本体に装着されていることを検知する装着検知部と、
   前記複数の第１駆動力伝達部材にそれぞれ形成された第１導電部と前記複数の第２駆動力伝達部材にそれぞれ形成された第２導電部のそれぞれを別々に検知する通電検知部と、
   前記装着検知部によって前記駆動部が駆動している状態において、前記第１導電部と前記第２導電部が接続されて前記通電検知部が通電を検知した場合、前記複数の第２駆動力伝達部材のうち検知された前記第２導電部が形成された前記第２駆動力伝達部材を駆動する前記駆動部材の駆動を停止させる制御部と、
   を備える
   ことを特徴とするマニピュレータシステム。
2. 前記第１導電部を含む第１係合部と、
   前記第２導電部を含む第２係合部と、
   前記第１係合部と前記第２係合部の係合を検知する係合検知部と、
   を備える
   請求項１に記載のマニピュレータシステム。
3. 前記第１導電部を設けた前記第１係合部に係合する中間第１係合部と、前記第２導電部を設けた前記第２係合部に係合する中間第２係合部と、を有し、前記第１駆動力伝達部材と前記第２駆動力伝達部材の間に着脱可能に配設される中間部材を備える
   請求項２に記載のマニピュレータシステム。
4. 前記中間部材は、前記中間第１係合部と前記中間第２係合部間に配設された第３導電部を有し、
   前記第１係合部が前記中間第１係合部に係合し、前記第２係合部が前記中間第２係合部に係合すると、
   前記第３導電部は、前記第１導電部と前記第２導電部を接続する
   請求項３に記載のマニピュレータシステム。
5. 前記中間部材は、少なくとも２つの前記中間第１係合部と前記中間第２係合部間に配設された２つの第３導電部間に抵抗を挿入し、
   前記第２導電部の前記通電検知部側の一方は電圧を印加し、他方はＡ／Ｄコンバーターの正端子と負端子に接続され、前記正端子と前記負端子の間に検知抵抗Ｒａを挿入する
   請求項４に記載のマニピュレータシステム。
6. 前記係合検知部は、
   前記第２係合部内に配設された移動部材と、
   前記第２駆動力伝達部材に対して前記移動部材を支持する弾性部材と、
   を有し、
   前記第１導電部は、前記第１係合部に代えて、前記移動部材に配設され、
   前記第２導電部は、前記第２係合部に配設される
   請求項１に記載のマニピュレータシステム。
7. 前記第１導電部にヒューズを挿入する
   請求項１に記載のマニピュレータシステム。
8. 前記第１駆動力伝達部材は、前記第１導電部に設けられ、前記処置具の所定の使用回数を読み取る抵抗器を有する
   請求項１に記載のマニピュレータシステム。
9. マスターアームを有し、操作指令を発するためのマスタ入力部と、
   スレーブアーム及び請求項１に記載のマニピュレータシステムを有するスレーブマニピュレータと、
   を備え、
   前記マスターアームの操作に追従させるようにして前記スレーブアームを遠隔制御する
   ことを特徴とする医療システム。
   

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