JP7616883B2 - 医療用保持装置 - Google Patents

Description

本開示は、医療用保持装置に関する。

近年、医療現場においては、例えば、脳神経外科手術などの微細手術（マイクロサージャリ）をサポートするためや、内視鏡手術を行うために、患部などの観察対象を拡大観察することが可能な医療用観察装置が用いられる場合がある。医療用観察装置としては、例えば、光学式の顕微鏡を備える医療用観察装置と、電子撮像式の顕微鏡として機能する撮像デバイスを備える医療用観察装置とが挙げられる。以下では、上記光学式の顕微鏡を備える医療用観察装置を「光学式の医療用観察装置」と示す。また、以下では、上記撮像デバイスを備える医療用観察装置を、「電子撮像式の医療用観察装置」と示す。また、以下では、電子撮像式の医療用観察装置が備える撮像デバイスにより観察対象が撮像された撮像画像（動画像または静止画像）を「医療用撮像画像」と示す。

光学式の医療用観察装置や電子撮像式の医療用観察装置などの医療用観察装置では、光学式の顕微鏡または撮像デバイスが、所定の自由度を有するアームにより支持される。そして、術者や術者の助手などの医療用観察装置を操作する操作者は、光学式の顕微鏡または撮像デバイスを、自由度に応じたアームの可動範囲内で自由に移動させることが可能である。

このような中、医療用観察装置を操作する操作者の操作性の向上を図る技術が開発されている。顕微鏡の観察者へのアームの干渉を防止して、操作性の向上を図る手術用顕微鏡（光学式の医療用観察装置に該当する。）に関する技術としては、例えば下記の特許文献１に記載の技術が挙げられる。

特開２００４－３２９７６２号公報

例えば“医療用観察装置を操作する操作者が、アームにより支持されている光学式の顕微鏡または撮像デバイスを移動させようとするとき”に要する操作力量がアームの姿勢によって大きく異なる場合には、操作する上での操作者の疲労につながる可能性がある。ここで、操作が操作者の疲労につながる可能性を低減する一の方法としては、上記操作力量の均一化を図ることが考えられる。

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術のような既存の技術では、上記操作力量の均一化を図ることについて何らの考慮もなされておらず、当該既存の技術を用いたとしても、上記操作力量の均一化を図ることができない。

また、例えば内視鏡ホルダのような、医療用機器を支持するアームを有する既存の装置においても、同様に、上記操作力量の均一化を図ることができない。以下では、“光学式の医療用観察装置や電子撮像式の医療用観察装置などの医療用観察装置”や、内視鏡ホルダのような、医療用機器を支持するアームを有する装置を、「医療用保持装置」と示す。

つまり、既存の医療用保持装置では、上記操作力量の均一化を図ることができないことから、医療用保持装置を操作する操作者（例えば、術者や術者の助手などの医療従事者。以下、単に「操作者」と示す場合がある。）が操作を行うことにより疲労を感じる可能性が、ある。

本開示では、操作者の操作性の向上を図ることが可能な、新規かつ改良された医療用保持装置を提案する。

本開示によれば、複数のリンクが関節部によって互いに連結されて構成され、回転軸における回転動作により少なくとも６以上の自由度を有すると共に、カウンターウエイトによりバランスアームとして機能し、医療用機器を支持するアームと、上記アームの動作を制御するアーム制御部と、を備え、上記アームの少なくとも３つ以上の上記関節部には、上記回転軸の回転角度を検出する角度センサと、上記回転動作を補助する補助力を上記関節部に与えるアクチュエータとが設けられ、上記アーム制御部は、上記角度センサそれぞれの検出結果に基づいて、上記アームにより支持されている上記医療用機器を操作者が移動させるときに要する操作力量が所定の範囲に含まれるように、上記アクチュエータそれぞれの上記補助力を制御する、医療用保持装置が、提供される。

本開示によれば、操作者の操作性の向上を図ることができる。

なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握されうる他の効果が奏されてもよい。

本実施形態に係る医療用保持装置の構成の一例を示す説明図である。 本実施形態に係る医療用保持装置の構成の一例を示す機能ブロック図である。 医療用保持装置において操作力量が異なる第１のケースを説明するための説明図である。 医療用保持装置において操作力量が異なる第２のケースを説明するための説明図である。 医療用保持装置において操作力量が異なる第３のケースを説明するための説明図である。 本実施形態に係る制御方法に係る処理の一例を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下では、下記に示す順序で説明を行う。
１．本実施形態に係る医療用保持装置の構成、および本実施形態に係る制御方法
［１］本実施形態に係る医療用保持装置の構成
［２］本実施形態に係る制御方法
［３］本実施形態に係る医療用保持装置が用いられることにより奏される効果の一例
２．本実施形態に係るプログラム

（本実施形態に係る医療用観察システム、および本実施形態に係る制御方法）
以下、本実施形態に係る医療用保持装置の一例を説明しつつ、本実施形態に係る制御方法について説明する。

以下では、本実施形態に係る医療用保持装置が、電子撮像式の医療用観察装置である場合、すなわち、撮像デバイス（医療用機器の一例）を支持するアームを有する医療用観察装置である場合を、例に挙げる。なお、本実施形態に係る医療用保持装置は、電子撮像式の医療用観察装置に限られない。例えば、本実施形態に係る医療用保持装置は、光学式の医療用観察装置や、内視鏡ホルダなどの、医療用機器を支持するアームを有する任意の医療用装置に、適用することができる。

［１］本実施形態に係る医療用保持装置の構成
図１は、本実施形態に係る医療用保持装置１００の構成の一例を示す説明図であり、医療用保持装置１００が電子撮像式の医療用観察装置として機能する場合の構成の一例を示している。図１では、医療用保持装置１００の操作者Ｕを併せて示している。

例えば手術時に医療用保持装置１００が用いられる場合、術者（医療用保持装置１００の操作者の一例）は、医療用保持装置１００により撮像されて、任意の表示装置の表示画面に表示された医療用撮像画像を参照しながら術部（患部）を観察し、当該術部に対して、術式に応じた手技などの各種処置を行う。

医療用保持装置１００は、例えば、ベース１０２と、アーム１０４と、撮像デバイス１０６とを備える。

また、図１では示していないが、医療用保持装置１００は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの演算回路で構成される、１または２以上のプロセッサ（図示せず）と、ＲＯＭ（Read Only Memory。図示せず）と、ＲＡＭ（Random Access Memory。図示せず）と、記録媒体（図示せず）と、通信デバイス（図示せず）とを、備えていてもよい。医療用保持装置１００は、例えば、医療用保持装置１００が備えているバッテリなどの内部電源から供給される電力、または、接続されている外部電源から供給される電力などによって、駆動する。

プロセッサ（図示せず）は、医療用保持装置１００における制御部（後述する）として機能する。ＲＯＭ（図示せず）は、プロセッサ（図示せず）が使用するプログラムや演算パラメータなどの制御用データを記憶する。ＲＡＭ（図示せず）は、プロセッサ（図示せず）により実行されるプログラムなどを一時的に記憶する。

記録媒体（図示せず）は、医療用保持装置１００における記憶部（図示せず）として機能する。記録媒体（図示せず）には、例えば、設定値（後述する）などの本実施形態に係る制御方法に係るデータや、各種アプリケーションなどの、様々なデータが記憶される。ここで、記録媒体（図示せず）としては、例えば、ハードディスクなどの磁気記録媒体や、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリなどが挙げられる。また、記録媒体（図示せず）は、医療用保持装置１００から着脱可能であってもよい。

通信デバイス（図示せず）は、医療用保持装置１００が備える通信手段であり、表示装置などの外部装置と、無線または有線で通信を行う役目を果たす。ここで、通信デバイス（図示せず）としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．１ポートおよび送受信回路（無線通信）や、ＩＥＥＥ８０２．１１ポートおよび送受信回路（無線通信）、通信アンテナおよびＲＦ（Radio Frequency）回路（無線通信）、あるいはＬＡＮ（Local Area Network）端子および送受信回路（有線通信）などが挙げられる。

［１－２－１］ベース１０２
ベース１０２は、医療用保持装置１００の基台であり、アーム１０４の一端が接続されて、アーム１０４と撮像デバイス１０６とを支持する。

また、ベース１０２には例えばキャスタが設けられ、医療用保持装置１００は、キャスタを介して床面と接地する。キャスタが設けられることにより、医療用保持装置１００は、キャスタによって床面上を容易に移動することが可能である。

［１－２－２］アーム１０４
アーム１０４は、複数のリンクが関節部によって互いに連結されて構成される。アーム１０４は、後述する回転軸における回転動作により少なくとも６以上の自由度を有する。図１に示す例は、後述するように６自由度を有する構成の一例である。

また、アーム１０４は、撮像デバイス１０６（医療用機器の一例）を支持する。アーム１０４により支持された撮像デバイス１０６は３次元的に移動可能であり、移動後の撮像デバイス１０６は、アーム１０４によって、位置および姿勢が保持される。

より具体的には、アーム１０４は、例えば、複数の関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆと、関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆによって連結される複数のリンク１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、１１２ｆとを有する。関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆそれぞれの回転可能範囲は、アーム１０４の所望の動きが実現されるように、設計段階や製造段階などにおいて任意に設定される。

つまり、図１に示す医療用保持装置１００では、アーム１０４を構成する６つの関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆに対応する６つの回転軸（第１軸Ｏ１、第２軸Ｏ２、第３軸Ｏ３、第４軸Ｏ４、第５軸Ｏ５、および第６軸Ｏ６）によって、撮像デバイス１０６の移動に関して６自由度が実現されている。より具体的には、図１に示す医療用保持装置１００では、並進３自由度、および回転３自由度の６自由度の動きが実現される。

第１軸Ｏ１は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側（アームにおいて医療用機器が支持される側。以下、同様とする。）から数えて１番目の回転軸である。第２軸Ｏ２は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側から数えて２番目の回転軸である。第３軸Ｏ３は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側から数えて３番目の回転軸である。第４軸Ｏ４は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側から数えて４番目の回転軸である。第５軸Ｏ５は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側から数えて５番目の回転軸である。第６軸Ｏ６は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側から数えて６番目の回転軸である。

他の表現で表すと、第６軸Ｏ６は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側の反対側（アームにおいて医療用機器が支持される側の反対側。以下、同様とする。）から数えて１番目の回転軸である。第５軸Ｏ５は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側の反対側から数えて２番目の回転軸である。第４軸Ｏ４は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側の反対側から数えて３番目の回転軸である。第３軸Ｏ３は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側の反対側から数えて４番目の回転軸である。第２軸Ｏ２は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側の反対側から数えて５番目の回転軸である。第１軸Ｏ１は、アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側の反対側から数えて６番目の回転軸である。

アーム１０４が有する関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆのうちの３つ以上の関節部には、アクチュエータ（図示せず）と角度センサ（図示せず）が設けられる。

アクチュエータ（図示せず）は、回転動作を補助する補助力を関節部に与える役目を果たす。アクチュエータ（図示せず）が設けられる関節部は、アクチュエータ（図示せず）の駆動により与えられる補助力によって、対応する回転軸で回転する。アクチュエータ（図示せず）の駆動は、例えば、後述する制御部として機能するプロセッサ、または、外部の医療用制御装置（図示せず）によって制御される。

角度センサ（図示せず）は、回転軸の回転角度を検出する役目を果たす。本実施形態に係る角度センサとしては、例えば、ロータリエンコーダや角速度センサなどの、回転軸における回転角度を得ることが可能な任意のセンサが、挙げられる。なお、角度センサ（図示せず）とアクチュエータ（図示せず）とは、一体のデバイスであってもよいし、別体のデバイスであってもよい。

アクチュエータ（図示せず）および角度センサ（図示せず）が設けられる、３つ以上の関節部の例、すなわち、アクチュエータ（図示せず）および角度センサ（図示せず）の配置の例としては、例えば下記に示す例が挙げられる。なお、アクチュエータ（図示せず）および角度センサ（図示せず）の配置の例が、下記に示す例に限られないことは、言うまでもない。一例を挙げると、角度センサ（図示せず）が全ての関節部に配置されているときに、アクチュエータ（図示せず）が３つ以上の一部の関節部に配置されていてもよい。
・第１の配置例：関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ（アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側から数えて１番目の回転軸、２番目の回転軸、および３番目の回転軸に対応する、３つの関節部。以下、同様とする。）
・第２の配置例：関節部１１０ｆ、１１０ｅ、１１０ｄ（アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側の反対側から数えて１番目の回転軸、２番目の回転軸、および３番目の回転軸に対応する、３つの関節部。以下、同様とする。）
・第３の配置例：関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ（全ての関節部）

例えば、関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆそれぞれが対応する回転軸で回転することによって、例えばアーム１０４を伸ばす、縮める（折り畳む）などの、様々なアーム１０４の動作が、実現される。各関節部に対応する回転軸は、例えば、操作者による操作（例えば、撮像デバイス１０６を移動させようとする操作）に応じた力が加えられることと、設けられているアクチュエータ（図示せず）の駆動に応じた補助力が加えられることとの、一方または双方によって、回転する。

関節部１１０ａは、関節部１１０ａの先端部分（図１における下端部分）で、撮像デバイス１０６（図１における撮像デバイス１０６の上端部分）を、撮像デバイス１０６の中心軸と平行な回転軸（第１軸Ｏ１）まわりに回動可能なように支持する。ここで、図１に示す医療用保持装置１００では、第１軸Ｏ１が撮像デバイス１０６における光軸と一致するように構成されている。換言すると、第１軸Ｏ１は、撮像デバイス１０６の光軸と同軸である。つまり、図１に示す第１軸Ｏ１まわりに撮像デバイス１０６を回動させることによって、撮像デバイス１０６により撮像された医療用撮像画像は、視野が回転するように変更される画像となる。なお、医療用保持装置１００の構成が、第１軸Ｏ１が撮像デバイス１０６の光軸と同軸である構成に限られないことは、言うまでもない。

リンク１１２ａは、関節部１１０ａを固定的に支持する。リンク１１２ａは、例えば、第１軸Ｏ１と略直交する方向に延伸され、関節部１１０ｂに接続される。

関節部１１０ｂは、リンク１１２ａを、第１軸Ｏ１と直交する回転軸（第２軸Ｏ２）まわりに回動可能なように支持する。また、関節部１１０ｂには、リンク１１２ｂが接続される。

リンク１１２ｂは、関節部１１０ｂを固定的に支持する。また、リンク１１２ｂには、関節部１１０ｃが接続される。

関節部１１０ｃは、リンク１１２ｂを、少なくとも第２軸Ｏ２と互いに直交する回転軸（第３軸Ｏ３）まわりに回動可能なように支持する。また、関節部１１０ｃには、リンク１１２ｃの一端が接続される。

ここで、第２軸Ｏ２および第３軸Ｏ３まわりにアーム１０４の先端側（撮像デバイス１０６が設けられる側）が回動することによって、撮像デバイス１０６が回転するように撮像デバイス１０６を移動させることができる。なお、第２軸Ｏ２および第３軸Ｏ３まわりの回動が微小な場合には、医療用撮像画像の視野が平面内で移動しているようにみえる。また、上述したように、医療用保持装置１００では、第１軸Ｏ１まわりに撮像デバイス１０６が回動することによって、医療用撮像画像の視野が回転する。

よって、医療用保持装置１００において、第１軸Ｏ１、第２軸Ｏ２、および第３軸Ｏ３（アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側から数えて１番目の回転軸、２番目の回転軸、および３番目の回転軸）は、撮像デバイス１０６のチルト動作に関する回転軸であるといえる。また、第１軸Ｏ１に対応する関節部１１０ａ、第２軸Ｏ２に対応する関節部１１０ｂ、および第３軸Ｏ３に対応する関節部１１０ｃそれぞれに接続される、リンク１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃは、アーム１０４において水平アームの役目を果たす。

リンク１１２ｃは、関節部１１０ｃを介してリンク１１２ｂと接続され、関節部１１０ｄを介してリンク１１２ｄと接続される。

関節部１１０ｄは、リンク１１２ｃを、第３軸Ｏ３と直交する回転軸（第４軸Ｏ４）まわりに回動可能なように支持する。関節部１１０ｄには、リンク１１２ｄが接続される。

リンク１１２ｄは、関節部１１０ｄを介してリンク１１２ｃと接続され、関節部１１０ｅを介してリンク１１２ｅと接続される。

また、リンク１１２ｄには、カウンターウエイト１１４が設けられる。カウンターウエイト１１４は、カウンターウエイト１１４よりもアーム１０４の先端側（撮像デバイス１０６が設けられる側）に設けられる各構成要素の質量によって、第４軸Ｏ４まわりに発生する回転モーメントおよび第５軸Ｏ５まわりに発生する回転モーメントを相殺可能なように、質量および配置位置が調整される。

関節部１１０ｅは、リンク１１２ｄの一端を、第４軸Ｏ４と平行な回転軸（第５軸Ｏ５）まわりに回動可能なように支持する。また、関節部１１０ｅには、リンク１１２ｅの一端が接続される。

ここで、第４軸Ｏ４および第５軸Ｏ５は、撮像デバイス１０６を垂直方向と水平方向との一方または双方に移動させうる回転軸である。第４軸Ｏ４および第５軸Ｏ５まわりにアーム１０４の先端側（撮像デバイス１０６が設けられる側）が回動することによって、水平アームの垂直方向の位置と水平方向の位置とをそれぞれ変えることが可能であるので、アーム１０４により支持されている撮像デバイス１０６の垂直方向の位置および水平方向の位置もそれぞれ変わりうる。よって、第４軸Ｏ４および第５軸Ｏ５まわりにアーム１０４の先端側（撮像デバイス１０６が設けられる側）が回動することによって、撮像デバイス１０６と、患者の術部などの観察対象との距離を変えることが、可能となる。

リンク１１２ｅの一端には、関節部１１０ｅが接続され、他端には、関節部１１０ｆが接続される。

関節部１１０ｆには、リンク１１２ｅとリンク１１２ｆとが接続される。関節部１１０ｆは、リンク１１２ｆを、鉛直方向と平行な回転軸（第６軸Ｏ６）まわりに回動可能なように支持する。

ここで、第６軸Ｏ６まわりにリンク１１２ｆが回動することによって、アーム１０４全体が回動する。また、上述したように、第４軸Ｏ４および第５軸Ｏ５まわりにアーム１０４の先端側（撮像デバイス１０６が設けられる側）が回動することによって、水平アームの垂直方向の位置と水平方向との一方または双方が変わる。

よって、医療用保持装置１００において、第６軸Ｏ６、第５軸Ｏ５、および第４軸Ｏ４（アーム１０４において撮像デバイス１０６が支持される側の反対側から数えて１番目の回転軸、２番目の回転軸、および３番目の回転軸）は、水平アームの位置を大きく動かす役目を果たす。

アーム１０４が上記に示す構成を有することによって、医療用保持装置１００は、撮像デバイス１０６の移動に関して６自由度を有すると共に、カウンターウエイト１１４によりバランスアームとして機能する。

なお、アーム１０４の構成は、上記に示す例に限られない。

例えば、アーム１０４の関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆそれぞれには、関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆそれぞれにおける回転を規制するブレーキが設けられていてもよい。本実施形態に係るブレーキとしては、例えば、機械的に駆動するブレーキや、電気的に駆動する電磁ブレーキなど、任意の方式のブレーキが挙げられる。

上記ブレーキの駆動は、例えば、後述する制御部として機能するプロセッサ、または、外部の医療用制御装置（図示せず）によって制御される。上記ブレーキの駆動が制御されることにより、医療用保持装置１００では、アーム１０４の動作モードが設定される。アーム１０４の動作モードとしては、例えば、固定モードとフリーモードとが挙げられる。

ここで、本実施形態に係る固定モードとは、例えば、アーム１０４に設けられる各回転軸における回転がブレーキにより規制されることにより、撮像デバイス１０６の位置および姿勢が固定される動作モードである。アーム１０４が固定モードとなることによって、医療用保持装置１００の動作状態は、撮像デバイス１０６の位置および姿勢が固定される固定状態となる。

また、本実施形態に係るフリーモードとは、上記ブレーキが解除されることにより、アーム１０４に設けられる各回転軸が自由に回転可能となる動作モードである。例えば、フリーモードでは、術者（操作者の一例）による直接的な操作によって撮像デバイス１０６の位置および姿勢を調整することが可能となる。ここで、本実施形態に係る直接的な操作とは、例えば、術者が手で撮像デバイス１０６を把持し、当該撮像デバイス１０６を直接移動させる操作のことを意味する。

［１－２－３］撮像デバイス１０６
撮像デバイス１０６は、アーム１０４により支持され、例えば患者の術部などの観察対象を撮像する。

撮像デバイス１０６は、例えば電子撮像式の顕微鏡に対応する構成を有する。

一例を挙げると、撮像デバイス１０６は、例えば、光学系と、イメージセンサとを有する。光学系は、例えば、対物レンズ、ズームレンズおよびフォーカスレンズなどの１または２以上のレンズとミラーなどの光学素子で構成される。イメージセンサとしては、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子を複数用いたイメージセンサが、挙げられる。

撮像デバイス１０６は、例えば、ガリレオ式光学系またはグリノー式光学系の光学系と、複数のイメージセンサとを有することなどによって、いわゆるステレオカメラとして機能してもよい。

撮像デバイス１０６には、ズーム機能（光学ズーム機能と電子ズーム機能との一方または双方）、ＡＦ（Auto Focus）機能などの、一般的に電子撮像式の顕微鏡部に備えられる１または２以上の機能が搭載される。

また、撮像デバイス１０６は、例えば４Ｋ、８Ｋなどの、いわゆる高解像度での撮像が可能な構成であってもよい。撮像デバイス１０６が高解像度での撮像が可能に構成されることにより、所定の解像度（例えば、Ｆｕｌｌ ＨＤ画質など）を確保しつつ、例えば５０インチ以上などの大画面の表示画面を有する表示装置に画像を表示させることが可能となるので、当該表示画面を見る術者の視認性が向上する。また、撮像デバイス１０６が高解像度での撮像が可能に構成されることにより、撮像画像が電子ズーム機能によって拡大されて表示装置の表示画面に表示されたとしても、所定の解像度を確保することが可能となる。さらに、電子ズーム機能を用いて所定の解像度が確保される場合には、撮像デバイス１０６における光学ズーム機能の性能を抑えることが可能となるので、撮像デバイス１０６の光学系をより簡易にすることができ、撮像デバイス１０６をより小型に構成することができる。

また、撮像デバイス１０６には、例えば、撮像デバイス１０６の動作を制御するための各種の操作デバイスが設けられていてもよい。撮像デバイス１０６に設けられる操作デバイスとしては、例えば、ズームスイッチ、フォーカススイッチ、および動作モード設定スイッチの一部または全部が挙げられる。

ズームスイッチとフォーカススイッチとは、撮像デバイス１０６における撮像条件を調整するための操作デバイスの一例である。

ズームスイッチは、例えば、ズーム倍率（拡大率）を大きくするズームインスイッチと、ズーム倍率を小さくするズームアウトスイッチとで構成される。ズームスイッチに対する操作が行われることによりズーム倍率が調整されて、ズームが調整される。

フォーカススイッチは、例えば、観察対象（被写体）までの焦点距離を遠くする遠景フォーカススイッチと、観察対象までの焦点距離を近くする近景フォーカススイッチとで構成される。フォーカススイッチに対する操作が行われることにより焦点距離が調整されて、フォーカスが調整される。

動作モード変更スイッチは、撮像デバイス１０６におけるアーム１０４の動作モードを変更するための操作デバイスの一例である。動作モード変更スイッチに対する操作が行われることにより、アーム１０４の動作モードが変更される。アーム１０４の動作モードとしては、例えば上述したように、固定モードとフリーモードとが挙げられる。

動作モード変更スイッチに対する操作の一例としては、動作モード変更スイッチを押下する操作が、挙げられる。例えば、術者が動作モード変更スイッチを押下している間、アーム１０４の動作モードがフリーモードとなり、術者が動作モード変更スイッチを押下していないときには、アーム１０４の動作モードが固定モードとなる。

撮像デバイス１０６における撮像により生成された画像信号（画像データ）は、例えば後述する制御部として機能するプロセッサにおいて、画像処理が行われる。本実施形態に係る画像処理としては、例えば、ガンマ補正、ホワイトバランスの調整、電子ズーム機能に係る画像の拡大または縮小、または、画素間補正などの各種処理のうちの、１または２以上の処理が、挙げられる。なお、本実施形態に係る画像処理は、外部の医療用制御装置（図示せず）において行われてもよい。

医療用保持装置１００は、例えば、表示制御信号と、上記のような画像処理が行われた画像信号とを、外部の表示装置に送信する。

表示制御信号と画像信号とが表示装置に送信されることによって、表示装置の表示画面には、観察対象が撮像された医療用撮像画像（例えば、術部が撮像された撮像画像）が、光学ズーム機能と電子ズーム機能との一方または双方によって所望の倍率に拡大または縮小されて表示される。

医療用保持装置１００は、例えば図１を参照して示したハードウェア構成を有する。

なお、本実施形態に係る医療用保持装置のハードウェア構成は、図１を参照して示した構成に限られない。

例えば、本実施形態に係る医療用保持装置は、ベース１０２を備えず、手術室などの天井や壁面などにアーム１０４が直接取り付けられる構成であってもよい。例えば、天井にアーム１０４が取り付けられる場合には、本実施形態に係る医療用保持装置は、アーム１０４が天井から吊り下げられる構成となる。

また、図１では、アーム１０４が、撮像デバイス１０６の移動に関して６自由度が実現されるように構成されている例を示しているが、アーム１０４の構成は、撮像デバイス１０６の移動に関する自由度が６自由度となる構成に限られない。例えば、アーム１０４は、上述したように、６以上の自由度を有していればよく、関節部およびリンクの数や配置、関節部の駆動軸の方向などは、アーム１０４が６以上の自由度を有するように適宜設定することが可能である。

また、上記では、撮像デバイス１０６の動作を制御するための各種の操作デバイスが、撮像デバイス１０６に設けられる例を説明したが、当該操作デバイスのうちの一部または全部は、撮像デバイス１０６に設けられなくてもよい。一例を挙げると、撮像デバイス１０６の動作を制御するための各種の操作デバイスは、本実施形態に係る医療用保持装置を構成する撮像デバイス１０６以外の他の部位に設けられていてもよい。また、他の例を挙げると、撮像デバイス１０６の動作を制御するための各種の操作デバイスは、フットスイッチや、リモートコントローラなどの、任意の外部の操作デバイスであってもよい。

また、撮像デバイス１０６は、複数の観察モードを切り替えることが可能な構成であってもよい。本実施形態に係る観察モードとしては、例えば、自然光で撮像を行う観察モード、特殊光で撮像を行う観察モード、ＮＢＩ（Narrow Band Imaging）などの画像強調観察技術を利用して撮像を行う観察モードなどが、挙げられる。本実施形態に係る特殊光とは、例えば、近赤外線の波長帯域の光や、５－ＡＬＡ（5-Aminolevulinic Acid）を用いた蛍光観察の蛍光波長帯域の光など、特定の波長帯域の光である。

複数の観察モードを切り替えることが可能な撮像デバイス１０６の構成の一例としては、例えば、“特定の波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を透過させないフィルタと、当該フィルタを光路上に選択的に配置する移動機構と、を備える構成”が、挙げられる。本実施形態に係るフィルタが透過させる特定の波長帯域としては、例えば、近赤外線の波長帯域（例えば、約０．７［マイクロメートル］～２．５［マイクロメートル］の波長帯域）や、５－ＡＬＡを用いた蛍光観察による蛍光波長帯域（例えば、約０．６［マイクロメートル］～０．６５［マイクロメートル］の波長帯域）、ＩＣＧ（Indocyanine Green）の蛍光波長帯域（例えば、約０．８２［マイクロメートル］～０．８５［マイクロメートル］の波長帯域）などが、挙げられる。

なお、撮像デバイス１０６には、透過させる波長帯域が異なる複数のフィルタが設けられていてもよい。また、上記では、フィルタが光路上に配置されることにより、特定の波長帯域の光で撮像が行われる例を示したが、特定の波長帯域の光で撮像を行うための撮像デバイス１０６の構成が、上記に示す例に限られないことは、言うまでもない。

さらに、本実施形態に係る医療用保持装置は、適用例に応じたハードウェア構成を有していてもよい。

次に、図１に示す医療用保持装置１００を、機能ブロックを用いて説明する。図２は、本実施形態に係る医療用保持装置１００の構成の一例を示す機能ブロック図であり、電子撮像式の医療用観察装置として機能する医療用保持装置１００の機能ブロックの一例を示している。

医療用保持装置１００は、例えば、アーム部１５２と、撮像部１５４と、通信部１５６と、制御部１５８とを備える。

アーム部１５２は、アーム１０４で構成され、撮像部１５４を構成する撮像デバイス１０６を支持する。

撮像部１５４は、撮像デバイス１０６で構成され、観察対象を撮像する。撮像部１５４における撮像は、例えば制御部１５８によって制御される。

通信部１５６は、医療用保持装置１００が備える通信手段であり、表示装置などの外部装置と無線または有線で通信を行う役目を果たす。通信部１５６は、例えば上述した通信デバイス（図示せず）で構成される。通信部１５６における通信は、例えば制御部１５８によって制御される。

制御部１５８は、例えば上述したプロセッサ（図示せず）で構成され、医療用保持装置１００全体を制御する役目を果たす。また、制御部１５８は、後述する制御方法に係る処理を主導的に行う役目を果たす。なお、制御部１５８における制御方法に係る処理は、複数の処理回路（例えば、複数のプロセッサなど）で分散して行われてもよい。

より具体的には、制御部１５８は、例えば、撮像制御部１６０と、アーム制御部１６２と、表示制御部１６４とを有する。

撮像制御部１６０は、撮像部１５４を構成する撮像デバイス１０６を制御する。撮像デバイス１０６の制御としては、例えば、少なくともズーム機能（光学ズーム機能および電子ズーム機能）を含む、ＡＦ機能の制御などの一般的に電子撮像式の顕微鏡部に備えられる１または２以上の機能の制御が、挙げられる。

アーム制御部１６２は、後述する制御方法に係る処理を行う役目を果たし、アーム部１５２を構成するアーム１０４の動作を制御する。アーム制御部１６２は、例えば“アクチュエータ（図示せず）が設けられている少なくとも３つ以上の関節部に対して、駆動を制御する制御信号を印加すること”によって、アーム１０４の動作を制御する。本実施形態に係る制御方法に係る処理の一例については、後述する。

表示制御部１６４は、例えば、表示制御信号と画像信号とを通信部１５６を構成する通信デバイス（図示せず）に伝達し、表示制御信号と画像信号とを表示装置に対して送信させることによって、表示装置における表示を制御する。なお、通信部１５６における通信の制御は、制御部１５８を構成する通信制御部（図示せず）により行われてもよい。

制御部１５８は、例えば、アーム制御部１６２を有することにより、本実施形態に係る制御方法に係る処理を主導的に行う役目を果たす。また、制御部１５８は、例えば、撮像制御部１６０、アーム制御部１６２、および表示制御部１６４を有することによって、電子撮像式の医療用観察装置として機能する医療用保持装置１００全体を制御する役目を果たす。

なお、制御部１５８の機能構成は、図２に示す例に限られない。

例えば、制御部１５８は、本実施形態に係る制御方法に係る処理の切り分け方に応じた構成など、医療用保持装置１００が有する機能の切り分け方に応じた、任意の構成を有することが可能である。

医療用保持装置１００は、例えば図２に示す構成によって、後述する本実施形態に係る制御方法に係る処理を行う。

なお、本実施形態に係る医療用保持装置の機能構成は、図２に示す構成に限られない。

例えば、本実施形態に係る医療用保持装置は、図２に示す撮像制御部１６０、アーム制御部１６２、および表示制御部１６４のうちの一部または全部を、制御部１５８とは個別に備える（例えば、別の処理回路で実現する）ことができる。

また、本実施形態に係る医療用保持装置において本実施形態に係る制御方法に係る処理を実現するための機能構成は、図２に示す構成に限られず、例えば、本実施形態に係る医療用保持装置は、本実施形態に係る制御方法に係る処理の切り分け方に応じた機能構成をとることが可能である。

また、例えば、通信部１５６と同様の機能、構成を有する外部の通信デバイスを介して外部装置と通信を行う場合には、本実施形態に係る医療用保持装置は、通信部１５６を備えていなくてもよい。

また、本実施形態に係る医療用保持装置は、適用例に応じた機能構成を有していてもよい。一例を挙げると、本実施形態に係る医療用保持装置が、光学式の医療用観察装置または内視鏡ホルダである場合、本実施形態に係る医療用保持装置は、図２に示す撮像部１５４と撮像制御部１６０とを備えていなくてもよい。

［２］本実施形態に係る制御方法
次に、本実施形態に係る制御方法について、説明する。以下では、本実施形態に係る制御方法に係る処理を医療用保持装置１００（より具体的には、例えば医療用保持装置１００を構成する制御部１５８のアーム制御部１６２）が行う場合を例に挙げる。

［２－１］本実施形態に係る制御方法の概要
上述したように、“操作者がアームにより支持されている医療用機器を操作者が移動させるとき”に要する操作力量（以下、単に「操作力量」と示す。）がアームの姿勢によって大きく異なる場合には、操作する上での操作者の疲労につながる可能性がある。

操作力量は、アームが有する各回転軸の力量と、アームが有する回転軸のうちのどの回転軸が動くかによって定まる。アームが有する各回転軸の力量は、例えば下記の数式１により表される。また、操作力量は、例えば下記の数式２により表される。以下では、下記の数式１に示す“アームの先端側から回転軸までの慣性力”を、単に「回転軸までの慣性力」と示す。

各回転軸個別の操作力量＝｛関節部に対応する回転軸における回転重さ＋アームの先端側（医療機器が支持される側）から当該回転軸までの慣性力（総重量）｝×操作位置から当該回転軸までの直線距離
・・・（数式１）

全体の操作力量＝操作に連動して動く回転軸の操作力量の合算値
・・・（数式２）

ここで、アームが有する回転軸のうち、操作者の操作により動く回転軸は、アームの姿勢と操作者が医療用機器を動かす向きとによって定まる。医療用保持装置では、操作者による医療用機器の動かし方によって操作に連動して動く回転軸の数が異なるので、操作力量は一定とはならず、不均一となる。

しかしながら、既存の医療用保持装置では、操作力量の均一化を図ることについて何らの考慮もなされておらず、操作力量の均一化を図ることができない。そのため、既存の医療用保持装置を使用する操作者は、操作する上で疲労を感じる可能性がある。

以下、医療用保持装置において操作力量が異なるケースについて、図１を参照して説明した医療用保持装置１００の構成を例に挙げて、説明する。

図３は、医療用保持装置において操作力量が異なる第１のケースを説明するための説明図である。図３のＡ、図３のＢそれぞれは、操作に連動して動く回転軸が、回転軸Ｏ２、Ｏ３であるケースの例を示している。図３に示す“Ｍ１”、“Ｍ２”、“Ｍ３”は、アーム１０４により支持されている撮像デバイス１０６を操作者が移動させるときの動きを、それぞれ示している。

例えば図３のＭ１に示すように撮像デバイス１０６を移動させる場合、回転軸Ｏ２のみが回動する。よって、図３のＭ１に示すように撮像デバイス１０６を移動させる場合には、上記数式１、および上記数式２より“回転軸Ｏ２の力量＋回転軸Ｏ２までの慣性力”が、操作者が操作する上での重さ、すなわち、操作力量となる。

また、例えば図３のＭ２に示すように撮像デバイス１０６を移動させる場合、回転軸Ｏ３のみが回動する。よって、図３のＭ２に示すように撮像デバイス１０６を移動させる場合には、上記数式１、および上記数式２より“回転軸Ｏ３の力量＋回転軸Ｏ３までの慣性力”が、操作力量となる。

ここで、回転軸Ｏ２のみが回動する場合または回転軸Ｏ３のみが回動する場合には、回転軸Ｏ２の力量と、回転軸Ｏ３の力量とが同一となるように、アーム１０４を設計することは可能である。

しかしながら、例えば図３のＭ３に示すように撮像デバイス１０６を移動させる場合、回転軸Ｏ２および回転軸Ｏ３の双方が回動する。よって、図３のＭ３に示すように撮像デバイス１０６を移動させる場合には、上記数式１、および上記数式２より“回転軸Ｏ２の力量＋回転軸Ｏ３の力量＋回転軸Ｏ３までの慣性力”が、操作力量となる。

ここで、図３のＭ３に示すように撮像デバイス１０６を移動させる場合には、回転軸Ｏ２の力量および回転軸Ｏ３の力量がかかるため、回転軸Ｏ２、回転軸Ｏ３の一方のみが回動する場合の動きと力量をそろえることは、物理的にできない。

図４は、医療用保持装置において操作力量が異なる第２のケースを説明するための説明図である。図４のＡ、図４のＢは、“アーム１０４の姿勢が異なるときに、操作に連動して動く回転軸が回転軸Ｏ４、Ｏ５である場合”のケースの例を示している。図４に示す“Ｐ１”、“Ｐ２”は、操作力量の大きさをベクトル表示したものである。

回転軸Ｏ４が動くのに必要な慣性モーメントは同一であるので、図４のベクトルｐで表される力（当該慣性モーメントを発生させるための撮像デバイス１０６への力）は、一定となる。しかしながら、図４のＰ１、Ｐ２に示すように、アーム１０４の姿勢が異なる場合には、ベクトルｐで表される力を発生させるために要する操作力量が異なる。つまり、図４のＰ１、Ｐ２に示すように、撮像デバイス１０６を、同じ高さから同じだけ同じ方向に移動させようとしても、アーム１０４の姿勢によって操作力量が異なる。図４の例では、同じように撮像デバイス１０６を移動させる場合であっても、図４のＡに示すアーム１０４の姿勢のときよりも図４のＢに示すアーム１０４の姿勢のときの方が、より大きい力が必要となる。

図５は、医療用保持装置において操作力量が異なる第３のケースを説明するための説明図である。図５のＡ、図５のＢ、図５のＣは、“アーム１０４の姿勢が異なるときに、操作に連動して動く回転軸が回転軸Ｏ３である場合”のケースの例を示している。図５に示す“ｄ１”、“ｄ２”は、回転軸Ｏ３と撮像デバイス１０６の操作位置との距離を示している。

上記数式１、および上記数式２より、回転軸Ｏ３と撮像デバイス１０６の操作位置との距離が異なる場合には、操作力量が異なることとなる。

図３～図５を参照して示したケースに示すように、医療用保持装置において操作力量が異なる様々なケースが存在する。なお、医療用保持装置において操作力量が異なるケースが、図３～図５を参照して示したケースに限られないことは、言うまでもない。

そこで、医療用保持装置１００は、アーム１０４により支持されている撮像デバイス１０６（医療用機器の一例。以下、同様とする。）を操作者が移動させるときに要する操作力量が所定の範囲に含まれるように、アーム１０４の動作を制御する。

ここで、各回転軸間のピッチ、すなわち、各リンクの長さを既知とすると、各回転軸の角度が分かればそのときのアーム１０４の姿勢を特定すること（またはアーム１０４の姿勢を推定すること）ができる。なお、アーム１０４の姿勢の特定方法（またはアーム１０４の姿勢の推定方法）は、上記に示す例に限られず、医療用保持装置１００は、アーム１０４の姿勢を特定することが可能な任意の方法により、アーム１０４の姿勢を特定してもよい。

また、アーム１０４の少なくとも３つ以上の関節部に設けられている角度センサ（図示せず）により検出される回転軸の回転角度に基づいて、操作者がどの向きに撮像デバイス１０６を動かしたいのかを特定することができる。

よって、上記数式１および上記数式２より、操作者が撮像デバイス１０６を移動させるときに要する操作力量を算出することが可能である。

医療用保持装置１００は、操作力量が所定の範囲に含まれるように、アーム１０４の少なくとも３つ以上の関節部に設けられているアクチュエータ（図示せず）それぞれの補助力を制御する。操作力量が所定の範囲に含まれるようにアクチュエータ（図示せず）それぞれの補助力が制御されることによって、操作力量が当該補助力により調整され、その結果、操作力量の均一化を図ることができる。

より具体的には、医療用保持装置１００は、例えば、操作力量が設定されている設定値を含む許容範囲に含まれるように、アクチュエータ（図示せず）それぞれの補助力を制御する。

設定値を含む許容範囲としては、例えば、下限値が“設定値－設定値×Ｘ［％］”（Ｘは、０以上の整数）であり、上限値が“設定値＋設定値×Ｙ［％］”（Ｙは、０以上の整数）である範囲が、挙げられる。つまり、本実施形態に係る所定の範囲は、例えば、設定値、下限値、および上限値によって規定される。本実施形態に係る許容範囲には、上限値および下限値が含まれていてもよいし、上限値と下限値との一方または双方が含まれていなくてもよい。

上限値および下限値それぞれは、例えば、医療用保持装置１００の設計段階や初期設定段階などの任意の段階において、制御方法に係る制御の精度に応じて固定値に設定される。一例を挙げると、より高い制御の精度が求められる場合には、ＸおよびＹの値は、例えば２０［％］以下に設定される。また、他の例を挙げると、使用者の疲労を低減して操作性の向上を図る上では、ＸおよびＹの値は、例えば４０［％］以下に設定されることが望ましい。なお、本実施形態に係る許容範囲を規定する上限値、下限値の例が、上記に示す例に限られないことは、言うまでもない。

なお、上限値および下限値それぞれは、固定値に限られない。例えば、上限値および下限値それぞれは、後述する設定値と同様に、操作者などの操作に基づいて手動で変更されてもよいし、アーム１０４により支持される医療機器の動作に応じて自動的に変更されてもよい。

また、上限値および下限値それぞれが、上記に示す例のように百分率表記で規定されることに限られないことは、言うまでもない。

設定値が大きくなればなる程、撮像デバイス１０６の移動により大きな操作力量を要するので、例えば撮像デバイス１０６を微小に動かす用途に向く。また、設定値が小さくなればなる程、撮像デバイス１０６の移動により小さな操作力量で済むので、例えば撮像デバイス１０６を大きく動かす用途に向く。

ここで、本実施形態に係る設定値としては、予め設定されている固定値が挙げられる。

また、本実施形態に係る設定値は、変更可能な可変値であってもよい。設定値は、例えば、操作者などの操作に基づいて手動で変更されてもよいし、アーム１０４により支持される医療機器の動作に応じて自動的に変更されてもよい。

操作に基づいて設定値が手動で変更される場合の一例を挙げると、術者が好みの設定値を選択することにより設定値が設定される例（設定値が直接的に設定される例）や、術者が手技を選択することにより当該手技に対応する設定値が設定される例（設定値が間接的に設定される例）が、挙げられる。

また、医療機器の動作に応じて設定値が自動的に変更される場合の一例を挙げると、撮像デバイス１０６のズーム／フォーカスの値と連動して、当該ズーム／フォーカスの値に対応する設定値が設定される例や、撮像デバイス１０６の視野が所定の範囲を外れた場合（例えば、医療用撮像画像に術部が含れなくなった場合など）により設定値が変更される例などが、挙げられる。例えば、撮像デバイス１０６が拡大視の状態である場合には、設定値が大きく設定され、撮像デバイス１０６を微小に動かす操作を可能とする。また、例えば、撮像デバイス１０６が広域視の状態である場合には、設定値が小さく設定され、より小さな操作力量で撮像デバイス１０６を大きく動かす操作を、可能とする。また、例えば、撮像デバイス１０６の視野が所定の範囲を外れた場合により大きな設定値が設定されることによって、術中の視野とびの軽減を図ることができる。

例えば上記のように、医療用保持装置１００が、操作力量が所定の範囲に含まれるようにアーム１０４の動作を制御することによって、操作者は、撮像デバイス１０６の動かし方によらず、均一な力で撮像デバイス１０６を動かすことができる。

よって、操作が操作者の疲労につながる可能性が低減されるので、医療用保持装置１００は、操作者の操作性の向上を図ることができる。

［２－２］本実施形態に係る制御方法に係る処理
次に、本実施形態に係る制御方法に係る処理について、より具体的に説明する。

上述したように、医療用保持装置１００は、例えば操作力量が設定値となるように、３つ以上の関節部に設けられるアクチュエータ（図示せず）それぞれの補助力を制御することによって、操作力量を均一化する。

例えば、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ（上記第１の配置例）に設けられる場合、関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃそれぞれに対応する回転軸Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３は、撮像デバイス１０６のチルト動作に関する回転軸である。また、関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃそれぞれに接続される、リンク１１２ａ、１１２ｂ、および１１２ｃは、アーム１０４において水平アームの役目を果たす。撮像デバイス１０６のチルト動作に関する回転軸が回動する場合、動かすものが小さいため慣性モーメントが小さくなる。

よって、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ（上記第１の配置例）に設けられる場合、医療用保持装置１００は、操作力量が、制御が行われない場合よりも大きくなるように、アクチュエータ（図示せず）それぞれの補助力を制御する。

つまり、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ（上記第１の配置例）に設けられる場合、設定値は、制御が行われない場合に要する操作力量よりも大きな値に設定される。設定値の具体例を挙げると、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ（上記第１の配置例）に設けられる場合、設定値は、関節部１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆそれぞれに対応する回転軸Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６を回動させる場合に要する操作力量と一致するように、設定される。なお、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ（上記第１の配置例）に設けられる場合における設定値の例が、上記に示す例に限られないことは、言うまでもない。

また、例えば、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ（上記第２の配置例）に設けられる場合、関節部１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆそれぞれに対応する回転軸Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６は、水平アームの位置を大きく動かす役目を果たす。水平アームの位置を大きく動かすための回転軸が回動する場合、動かすものが大きいため慣性モーメントが大きくなる。

よって、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ（上記第２の配置例）に設けられる場合、医療用保持装置１００は、操作力量が、制御が行われない場合よりも小さくなるように、アクチュエータ（図示せず）それぞれの補助力を制御する。

つまり、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ（上記第２の配置例）に設けられる場合、設定値は、制御が行われない場合に要する操作力量よりも小さな値に設定される。設定値の具体例を挙げると、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ（上記第２の配置例）に設けられる場合、設定値は、関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃそれぞれに対応する回転軸Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３を回動させる場合に要する操作力量と一致するように、設定される。なお、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ（上記第２の配置例）に設けられる場合における設定値の例が、上記に示す例に限られないことは、言うまでもない。

例えば、アクチュエータ（図示せず）が関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ（上記第３の配置例）に設けられる場合には、関節部１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆそれぞれに対応する回転軸Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４、Ｏ５、Ｏ６のうちの任意の回転軸が回動する場合においても操作力量が所定の範囲に含まれるように、アクチュエータ（図示せず）それぞれの補助力を制御する。

以下、図３を参照して示した“操作に連動して動く回転軸が回転軸Ｏ２、Ｏ３であるケース”を例示して、本実施形態に係る制御方法に係る処理の一例を説明する。なお、図４、図５を参照して例示した他のケースを含め、任意のケースにおいても、下記に例示する制御方法に係る処理の一例と同様に、アクチュエータ（図示せず）それぞれの補助力を求めることが可能である。

図６は、本実施形態に係る制御方法に係る処理の一例を説明するための説明図である。図６に示す“Ｐ”は、撮像デバイス１０６の中心位置を示しており、当該中心位置が、撮像デバイス１０６の操作位置に該当する。図６に示す“Ｌ１”は、回転軸Ｏ２と撮像デバイス１０６の操作位置との距離を示しており、図６に示す“Ｌ２”は、回転軸Ｏ３と撮像デバイス１０６の操作位置との距離を示している。図６に示す“Ｋ”は、操作力量の大きさをベクトル表示したものである。図６に示す“ａ”は、操作の方向に対応する角度を示している。

操作力量Ｋは、設定値を含む許容範囲に対応する値であり、角度ａの値に依存しない。また、図６に示す例において操作力量Ｋの成分を分解すると、下記の数式３に示すように、回転軸Ｏ３を回転させる成分（“Ｋ×ｓｉｎ ａ”）と、回転軸Ｏ２を回転させる成分（“Ｋ×ｃｏｓ ａ”）とに分解される。ここで、下記の数式３は、分力の式であり、操作力量Ｋの値は、設定値に対応する値であり、既知である。

また、回転軸Ｏ３を回転させる成分は、下記の数式４で表される。下記の数式４に示す“Ｔ２”は、回転軸Ｏ３のモーメントであり、下記の数式４に示す“ｔ２”は、回転軸Ｏ３に設けられているアクチュエータ（図示せず）が回転軸Ｏ３に与える補助力である。つまり、下記の数式４は、モーメントの式である。

また、回転軸Ｏ２を回転させる成分は、下記の数式５で表される。下記の数式５に示す“Ｔ１”は、回転軸Ｏ２のモーメントであり、下記の数式５に示す“ｔ１”は、回転軸Ｏ２に設けられているアクチュエータ（図示せず）が回転軸Ｏ２に与える補助力である。つまり、下記の数式５は、モーメントの式である。

上記数式４および上記数式５を、上記数式３に代入すると、回転軸Ｏ２に設けられているアクチュエータ（図示せず）の補助力ｔ１と、回転軸Ｏ３に設けられているアクチュエータ（図示せず）の補助力ｔ２との関係は、下記の数式６で表される。

ここで、操作力量Ｋの値は、設定値を含む許容範囲に対応する既知の値である。よって、医療用保持装置１００は、上記数式６より、操作力量Ｋが所定の範囲に含まれるような、回転軸Ｏ２に設けられているアクチュエータ（図示せず）の補助力ｔ１、および回転軸Ｏ３に設けられているアクチュエータ（図示せず）の補助力ｔ２を、求めることができる。

医療用保持装置１００は、求められた補助力ｔ１が回転軸Ｏ２に加わるように、回転軸Ｏ２に設けられているアクチュエータ（図示せず）を動作させ、求められた補助力ｔ２が回転軸Ｏ３に加わるように、回転軸Ｏ３に設けられているアクチュエータ（図示せず）を動作させる。上記のように医療用保持装置１００がアクチュエータ（図示せず）それぞれの補助力を制御することによって、操作力量は所定の範囲に含まれるように調整されるので、操作者は、あらゆる方向に向けて略均一な操作力で操作することができる。

したがって、医療用保持装置１００は、操作者の操作性の向上を図ることができる。

［３］本実施形態に係る医療用保持装置が用いられることにより奏される効果の一例
本実施形態に係る医療用保持装置が用いられることによって、例えば下記に示す効果が奏される。なお、本実施形態に係る医療用保持装置が用いられることにより奏される効果が、下記に示す例に限られないことは、言うまでもない。
・操作者の操作に対して操作力量を略均一化することが可能であるので、操作に対する疲労を低減させることができる。
・撮像デバイス１０６のズーム／フォーカスの値と連動した設定値を設定するなど、アームで支持されている医療機器の動作と操作力量を連動させることによって、医療機器の動作に応じて操作力量を動的に変えることができる。
・術者の好みや手技に応じて、手動による操作力量の変更が可能である。
・撮像デバイス１０６の視野が所定の範囲を外れたことと連動して、操作力量を大きくすることにより、術中の視野とびの軽減を図ることができる。
・上記第１の配置例や上記第２の配置例のように、アームを構成する一部の関節部にアクチュエータ（図示せず）が配置される場合においても、全ての関節部にアクチュエータ（図示せず）が配置される場合と近似的に、同様の効果が奏される。

（本実施形態に係るプログラム）
コンピュータシステムを、本実施形態に係る医療用保持装置（または、本実施形態に係る制御装置）として機能させるためのプログラム（例えば、本実施形態に係る制御方法に係る処理を実行することが可能なプログラム）が、コンピュータシステムにおいてプロセッサなどにより実行されることによって、操作者の操作性の向上を図ることができる。ここで、本実施形態に係るコンピュータシステムとしては、単体のコンピュータ、または、複数のコンピュータが挙げられる。本実施形態に係るコンピュータシステムによって、本実施形態に係る制御方法に係る一連の処理が行われる。

また、コンピュータシステムを、本実施形態に係る医療用保持装置（または、本実施形態に係る制御装置）として機能させるためのプログラムが、コンピュータシステムにおいてプロセッサなどにより実行されることによって、上述した本実施形態に係る制御方法に係る処理によって実現される表示によって奏される効果を、奏することができる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記では、コンピュータシステムを、本実施形態に係る医療用保持装置として機能させるためのプログラム（コンピュータプログラム）が提供されることを示したが、本実施形態は、さらに、上記プログラムを記憶させた記録媒体も、併せて提供することができる。

上述した構成は、本実施形態の一例を示すものであり、当然に、本開示の技術的範囲に属するものである。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
複数のリンクが関節部によって互いに連結されて構成され、回転軸における回転動作により少なくとも６以上の自由度を有すると共に、カウンターウエイトによりバランスアームとして機能し、医療用機器を支持するアームと、
前記アームの動作を制御するアーム制御部と、
を備え、
前記アームの少なくとも３つ以上の前記関節部には、前記回転軸の回転角度を検出する角度センサと、前記回転動作を補助する補助力を前記関節部に与えるアクチュエータとが設けられ、
前記アーム制御部は、前記角度センサそれぞれの検出結果に基づいて、前記アームにより支持されている前記医療用機器を操作者が移動させるときに要する操作力量が所定の範囲に含まれるように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御する、医療用保持装置。
（２）
前記アーム制御部は、前記操作力量が設定されている設定値を含む許容範囲に含まれるように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御する、（１）に記載の医療用保持装置。
（３）
前記アームにおいて前記角度センサと前記アクチュエータとが設けられる前記関節部は、前記アームにおいて前記医療用機器が支持される側から数えて１番目の回転軸、２番目の回転軸、および３番目の回転軸に対応する、３つの前記関節部である、（１）または（２）に記載の医療用保持装置。
（４）
前記アーム制御部は、前記操作力量が、制御が行われない場合よりも大きくなるように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御する、（３）に記載の医療用保持装置。
（５）
前記アームにおいて前記角度センサと前記アクチュエータとが設けられる前記関節部は、前記アームにおいて前記医療用機器が支持される側の反対側から数えて１番目の回転軸、２番目の回転軸、および３番目の回転軸に対応する、３つの前記関節部である、（１）または（２）に記載の医療用保持装置。
（６）
前記アーム制御部は、前記操作力量が、制御が行われない場合よりも小さくなるように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御する、（５）に記載の医療用保持装置。
（７）
前記アームにおいて前記角度センサと前記アクチュエータとが設けられる前記関節部は、全ての前記関節部である、（１）または（２）に記載の医療用保持装置。
（８）
前記アームにより支持される前記医療用機器をさらに備える、（１）～（７）のいずれか１つに記載の医療用保持装置。
（９）
前記医療用機器は、観察対象を撮像する撮像デバイスである、（８）に記載の医療用保持装置。

１００ 医療用保持装置
１０２ ベース
１０４ アーム
１０６ 撮像デバイス
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ 関節部
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、１１２ｆ リンク
１１４ カウンターウエイト
１５２ アーム部
１５４ 撮像部
１５６ 通信部
１５８ 制御部
１６０ 撮像制御部
１６２ アーム制御部
１６４ 表示制御部

Claims (4)

1. 複数のリンクが関節部によって互いに連結されて構成され、回転軸における回転動作により少なくとも６の自由度を有すると共に、カウンターウエイトによりバランスアームとして機能し、観察対象を撮像する撮像デバイスを支持するアームと、
   前記アームの動作を制御するアーム制御部と、
   を備え、
   前記アームの少なくとも３つの前記関節部には、前記回転軸の回転角度を検出する角度センサと、前記回転動作を補助する補助力を前記関節部に与えるアクチュエータとが設けられ、
   前記アームにおいて前記角度センサと前記アクチュエータとが設けられる前記関節部は、前記アームにおいて前記撮像デバイスが支持される側から数えて１番目の回転軸、２番目の回転軸、および３番目の回転軸に対応する、３つの前記関節部であり、
   前記アーム制御部は、前記角度センサそれぞれの検出結果に基づいて、前記アームにより支持されている前記撮像デバイスを操作者が移動させるときに要する操作力量が所定の範囲に含まれるように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御し、さらに、前記操作力量が、制御が行われない場合に要する操作力量よりも大きな値に設定されるように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御すると共に、前記撮像デバイスの視野が所定の範囲から外れることに連動して動作時の前記操作力量が増加するように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御する、医療用保持装置。
2. 複数のリンクが関節部によって互いに連結されて構成され、回転軸における回転動作により少なくとも６の自由度を有すると共に、カウンターウエイトによりバランスアームとして機能し、観察対象を撮像する撮像デバイスを支持するアームと、
   前記アームの動作を制御するアーム制御部と、
   を備え、
   前記アームの少なくとも３つの前記関節部には、前記回転軸の回転角度を検出する角度センサと、前記回転動作を補助する補助力を前記関節部に与えるアクチュエータとが設けられ、
   前記アームにおいて前記角度センサと前記アクチュエータとが設けられる前記関節部は、前記アームにおいて前記撮像デバイスが支持される側の反対側から数えて１番目の回転軸、２番目の回転軸、および３番目の回転軸に対応する、３つの前記関節部であり、
   前記アーム制御部は、前記角度センサそれぞれの検出結果に基づいて、前記アームにより支持されている前記撮像デバイスを操作者が移動させるときに要する操作力量が所定の範囲に含まれるように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御し、さらに、前記操作力量が、制御が行われない場合に要する操作力量よりも小さな値に設定されるように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御すると共に、前記撮像デバイスの視野が所定の範囲から外れることに連動して動作時の前記操作力量が増加するように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御する、医療用保持装置。
3. 前記アーム制御部は、前記操作力量が設定されている設定値を含む許容範囲に含まれるように、前記アクチュエータそれぞれの前記補助力を制御する、請求項１または２に記載の医療用保持装置。
4. 前記アームにより支持される前記撮像デバイスをさらに備える、請求項１～３のいずれか１つに記載の医療用保持装置。

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