(57)【要約】【課題】鑷子として使用可能であり、鑷子以上の機能を備えた医療用把持装置を実現すること。【解決手段】医療用把持装置１において、操作部１０は操作者の把持動作によって操作される。反力用アクチュエータ２０は操作部１０に操作反力を付与する。把持機構４０は把持対象物を把持する。把持用アクチュエータ５０は把持機構４０に把持動作を行わせる。筐体１Ａは、一端に把持機構４０を有すると共に、当該一端と他端との間に操作部１０を有し、反力用アクチュエータ２０及び把持用アクチュエータ５０が設置される。制御部６０は、操作部１０に対する操作に応じて、把持機構４０の動作において把持用アクチュエータ５０が出力する力及び位置を制御すると共に、把持機構４０に対する把持対象物からの反作用に応じて、操作部１０に操作反力を付与する動作において反力用アクチュエータ２０が出力する力及び位置を制御する。【選択図】図１
2020005866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者の把持動作によって操作される操作部と、
前記操作部に操作反力を付与する第１のアクチュエータと、
把持対象物を把持する把持部と、
前記把持部に把持動作を行わせる第２のアクチュエータと、
一端に前記把持部を有すると共に、当該一端と他端との間に前記操作部を有し、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが設置された筐体部と、
前記操作部に対する操作に応じて、前記把持部の動作において前記第２のアクチュエータが出力する力及び位置を制御すると共に、前記把持部に対する前記把持対象物からの反作用に応じて、前記操作部に操作反力を付与する動作において前記第１のアクチュエータが出力する力及び位置を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする医療用把持装置。
【請求項２】
装置全体の重心の位置が前記操作部よりも前記他端側に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の医療用把持装置。
【請求項３】
前記把持部は、前記筐体部の延在方向に対し、オフセットされた位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の医療用把持装置。
【請求項４】
前記第１のアクチュエータよりも前記第２のアクチュエータの方が前記他端側に設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の医療用把持装置。
【請求項５】
前記操作部よりも前記他端側に、操作者の手を受容する凹部を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の医療用把持装置。
【請求項６】
前記操作部を非操作時に初期位置に復帰させる弾性力を発生させる弾性部材を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の医療用把持装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記弾性部材の弾性力を減算して、前記操作部に操作反力を付与する動作において前記第１のアクチュエータが出力する力を制御することを特徴とする請求項６に記載の医療用把持装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記弾性部材の弾性力に前記第１のアクチュエータによる力を加えることにより、前記操作部において、前記弾性部材の弾性定数とは異なる弾性定数の弾性部材による感触を実現することを特徴とする請求項６または７に記載の医療用把持装置。
【請求項９】
前記把持部は異なる種類の部材に交換可能であり、
前記制御部は、前記把持部が交換された場合に、取り付けられた前記把持部の構造に応じたパラメータに基づいて制御を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の医療用把持装置。
【請求項１０】
前記把持部は、取付軸の回りに回転可能であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の医療用把持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鑷子の機能を備えた医療用把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用マスタ・スレーブ遠隔手術デバイスは、低侵襲性手術において高い性能を発揮し、ダヴィンチ（登録商標）に代表される装置が既に実用化されている。
また、特許文献１及び２に開示されているように、マスタ・スレーブ構造を有する医療用の鉗子デバイスも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００５／１０９１３９号
【特許文献２】国際公開第２０１５／０４１０４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の医療用マスタ・スレーブ遠隔手術デバイスは、装置が大型であることや、利用にトレーニングを要する等の問題がある。また、力触覚のフィードバックが無く、より繊細な作業が求められる脳神経外科手術等の分野に適用することが困難である。一方、特許文献１及び２に記載された医療用の鉗子デバイスは、鉗子の形態を有することから、使用目的が従来の鉗子の範囲に限定される可能性が高い。
これに対し、脳神経外科手術等においては、より小型で、操作者がより直接的に力触覚を感じる鑷子（ピンセット）が用いられており、従来の鑷子と同様に使用でき、従来の鑷子の機能を超える医療用のデバイスは実現されていない。
【０００５】
本発明は、鑷子として使用可能であり、鑷子以上の機能を備えた医療用把持装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様の医療用把持装置は、
操作者の把持動作によって操作される操作部と、
前記操作部に操作反力を付与する第１のアクチュエータと、
把持対象物を把持する把持部と、
前記把持部に把持動作を行わせる第２のアクチュエータと、
一端に前記把持部を有すると共に、当該一端と他端との間に前記操作部を有し、前記第１のアクチュエータ及び前記第２のアクチュエータが設置された筐体部と、
前記操作部に対する操作に応じて、前記把持部の動作において前記第２のアクチュエータが出力する力及び位置を制御すると共に、前記把持部に対する前記把持対象物からの反作用に応じて、前記操作部に操作反力を付与する動作において前記第１のアクチュエータが出力する力及び位置を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、鑷子として使用可能であり、鑷子以上の機能を備えた医療用把持装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る医療用把持装置１の基本的構成を示す模式図である。
【図２Ａ】医療用把持装置１のマスタ側における機構を示す模式図である。
【図２Ｂ】医療用把持装置１のマスタ側における機構（他の例）を示す模式図である。
【図３】医療用把持装置１のスレーブ側における機構を示す模式図である。
【図４】本発明において用いられるバイラテラル制御のブロック線図である。
【図５】本発明に係る医療用把持装置１の第１の装置構成例を示す模式図である。
【図６】第１の装置構成例における医療用把持装置１の側面図を示す模式図である。
【図７】第１の装置構成例における医療用把持装置１の上面図を示す模式図である。
【図８】第１の装置構成例の変形例を示す模式図である。
【図９】第１の装置構成例の変形例における医療用把持装置１の側面図を示す模式図である。
【図１０】第１の装置構成例の変形例における医療用把持装置１の上面図を示す模式図である。
【図１１】本発明に係る医療用把持装置１の第２の装置構成例を示す模式図である。
【図１２】第２の装置構成例における医療用把持装置１の側面図を示す模式図である。
【図１３】第２の装置構成例における医療用把持装置１の上面図を示す模式図である。
【図１４】第２の装置構成例の変形例を示す模式図である。
【図１５】第２の装置構成例の変形例における医療用把持装置１の側面図を示す模式図である。
【図１６】第２の装置構成例の変形例における医療用把持装置１の上面図を示す模式図である。
【図１７】実験１の実験条件を示す模式図である。
【図１８Ａ】マスタ側及びスレーブ側それぞれにおけるアクチュエータの位置の時間応答測定結果を示す図である。
【図１８Ｂ】スレーブの把持用アクチュエータ５０が環境から受ける反力の逆値を示す図である。
【図１９】実験１における把持機構４０の変位に対する反力の変化を示す図である。
【図２０】実験２の実験条件を示す模式図である。
【図２１Ａ】スケーリングを行うことなくサンプルを把持した実験結果を示す図である。
【図２１Ｂ】力を２倍とするスケーリングを行ってサンプルを把持した実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
［本発明の基本的概念］
本発明に係る医療用把持装置は、操作者により把持動作のための操作が行われる操作部に操作反力を付与する反力用アクチュエータと、把持対象物を把持する把持機構に把持動作を行わせる把持用アクチュエータとが一体的に筐体に備えられた構造を有している。一例として、医療用把持装置において、操作部が筐体の中央部に備えられ、把持機構が筐体の先端部に備えられる。そして、操作者が操作部に把持動作のための操作（鑷子で把持対象物を挟む動作）を行うと、操作部に対して入力された力及び位置の情報に基づいて、把持用アクチュエータが、操作部に対して入力された操作に応じた把持動作を把持機構に行わせるための力（把持力）及び位置（把持量）を出力する。また、このとき把持対象物から受ける反作用による力及び位置の情報に基づいて、反力用アクチュエータが操作部において操作反力を付与する動作を行うための力及び位置を出力する。即ち、反力用アクチュエータをマスタ、把持用アクチュエータをスレーブとするバイラテラル制御が行われる。
そのため、操作者は、医療器具の鑷子を使用する場合と同様の使用感覚で、マスタ・スレーブ装置によって構成された鑷子に類する形態の医療用把持装置を操作することができる。
【００１０】
また、医療用把持装置は、バイラテラル制御によって把持動作が実現されるため、力あるいは位置のスケーリングを行ったり、把持対象物の硬さを数値化して表したりする等、医療器具の鑷子には備えられていない機能を実装することができる。
即ち、本発明によれば、鑷子として使用可能であり、鑷子以上の機能を備えた医療用把持装置を実現することができる。
以下、本発明に係る医療用把持装置の構成について説明する。
【００１１】
［基本的構成］
図１は、本発明に係る医療用把持装置１の基本的構成を示す模式図である。
なお、図１においては、医療用把持装置１の上面図が模式的に示されており、筐体１Ａを透過して内部構成が示されている。また、図１においては、操作者が医療用把持装置１を操作する際の手の状態を、一点鎖線で模式的に示している。
図１に示すように、医療用把持装置１は、操作部１０と、反力用アクチュエータ２０と、復帰用バネ３０と、把持機構４０と、把持用アクチュエータ５０と、制御部６０と、を備えており、制御部６０以外の部品は筐体１Ａ内に設置されている。ただし、制御部６０を筐体１Ａ内に設置することとしてもよい。また、図１に示す各部品の配置は一例を示すものであり、医療用把持装置１の機能を実現できるものであれば、各部品の配置を他の形態とすることができる。さらに、把持機構４０を図１に示すようにストレート型とすることの他、バヨネット型とすることも可能である。なお、医療用把持装置１には、内部に備えられるバッテリ（不図示）または外部電源から電力が供給される。
【００１２】
図１に示す構成では、操作部１０、反力用アクチュエータ２０及び復帰用バネ３０からなる部分がマスタ側となり、把持機構４０及び把持用アクチュエータ５０からなる部分がスレーブ側となる。
操作部１０は、一端において互いに回転可能に連結された１対のレバー１０Ａ，１０Ｂを備え、レバー１０Ａ，１０Ｂを連結する回転軸１１が筐体１Ａの長手方向に移動可能に設置されている。操作部１０において、レバー１０Ａの他端は、筐体１Ａの一方の側部に形成された貫通穴から突出していると共に、レバー１０Ｂの他端は、筐体１Ａの他方の側部に形成された貫通穴から突出している。また、レバー１０Ａ，１０Ｂの内側の側壁（反力用アクチュエータ２０に面する側壁）は、筐体１Ａに固定された円柱状部材Ｃ１，Ｃ２に当接している。操作部１０において、把持動作が行われた場合及び把持動作から復帰する場合には、回転軸１１が筐体１Ａの長手方向に移動すると共に、レバー１０Ａ，１０Ｂの内側の側壁が円柱状部材Ｃ１，Ｃ２に摺接しながら、レバー１０Ａ，１０Ｂの開閉状態が変化する。
【００１３】
反力用アクチュエータ２０は、ボイスコイルモータ等の小型・高出力のモータによって構成され、可動子２０Ａを筐体１Ａの長手方向に移動可能に設置されていると共に、固定子２０Ｂを筐体１Ａに固定されている。可動子２０Ａの位置は、リニアエンコーダ等の位置センサ２０Ｃによって検出される。また、反力用アクチュエータ２０の可動子２０Ａの先端は、操作部１０の回転軸１１に連結されている。そのため、反力用アクチュエータ２０は、筐体１Ａの長手方向における回転軸１１の移動を制御することができる。即ち、反力用アクチュエータ２０は、レバー１０Ａ，１０Ｂの操作に対して操作反力を付与する動作を行うことができる。
【００１４】
復帰用バネ３０は、一端を反力用アクチュエータ２０の固定子２０Ｂ（または筐体１Ａ）に連結され、他端をレバー１０Ａ，１０Ｂの回転軸１１に連結されている。復帰用バネ３０は、レバー１０Ａ，１０Ｂの連結角度が最も大きい状態（最も開いた状態）で自然長となり、レバー１０Ａ，１０Ｂが操作される程、伸長された状態となる。そのため、レバー１０Ａ，１０Ｂが操作から解放されると、復帰用バネ３０の弾性力により、復帰用バネ３０が自然長の位置に戻り、レバー１０Ａ，１０Ｂは最も開いた状態に復帰する。ただし、復帰用バネ３０に相当するバネをスレーブ側に設置し、操作から解放されたときに把持機構４０が最も開いた状態に復帰する構成とすることも可能である。
なお、復帰用バネ３０の弾性力を反力用アクチュエータ２０の出力により実現することも可能であり、この場合、復帰用バネ３０を備えない構成とすることができる。また、バネ以外の弾性体によって、復帰用バネ３０と同等の作用を実現することとしてもよい。
【００１５】
把持機構４０は、医療器具の鑷子の先端部分に相当する１対の把持部材４０Ａ，４０Ｂを備えている。把持部材４０Ａ，４０Ｂの先端は筐体１Ａの一端から突出し、手術時に把持対象の組織を把持する。また、把持部材４０Ａ，４０Ｂの他端側は、互いに近接する方向に屈曲して交差しており、交差部分において、回転軸４２によって回転可能に連結されている。なお、回転軸４２は、筐体１Ａまたは筐体１Ａと一体の部分（補強部材等）に固定されている。さらに、把持部材４０Ａ，４０Ｂの他端は、リンク部材４１Ａ，４１Ｂの一端と回転可能に連結されている。リンク部材４１Ａ，４１Ｂの他端は、把持用アクチュエータ５０の可動子５０Ａの先端において、回転可能に連結されている。
【００１６】
把持用アクチュエータ５０は、ボイスコイルモータ等の小型・高出力のモータによって構成され、可動子５０Ａを筐体１Ａの長手方向に移動可能に設置されていると共に、固定子５０Ｂを筐体１Ａに固定されている。可動子５０Ａの位置は、リニアエンコーダ等の位置センサ５０Ｃによって検出される。また、把持用アクチュエータ５０の可動子５０Ａの先端は、リンク部材４１Ａ，４１Ｂの連結部（回転軸）に連結されている。把持用アクチュエータ５０が可動子５０Ａを移動させることで、リンク部材４１Ａ，４１Ｂの連結角度が変化し、これにより、把持部材４０Ａ，４０Ｂの他端同士の位置関係が変化する。把持部材４０Ａ，４０Ｂは、筐体１Ａに固定された回転軸４２において回転可能に連結されていることから、把持部材４０Ａ，４０Ｂの他端同士の位置関係が変化すると、把持部材４０Ａ，４０Ｂの先端が開閉動作する。具体的には、把持部材４０Ａ，４０Ｂの他端同士の距離が近づくと、把持部材４０Ａ，４０Ｂの先端が閉じる方向に動作し、把持部材４０Ａ，４０Ｂの他端同士の距離が遠ざかると、把持部材４０Ａ，４０Ｂの先端が開く方向に動作する。即ち、把持用アクチュエータ５０が可動子５０Ａを移動させることにより、把持機構４０において、把持部材４０Ａ，４０Ｂを開閉動作させることができる。
【００１７】
制御部６０は、マイクロコンピュータあるいはＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ−Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）等の情報処理装置によって構成され、位置センサ２０Ｃ，５０Ｃによって検出された位置に基づいて、反力用アクチュエータ２０と把持用アクチュエータ５０との間でバイラテラル制御による力触覚伝達を行う。また、制御部６０は、バイラテラル制御において取得される情報に基づいて、把持対象物の物理量（硬さ等）を取得する。
具体的には、制御部６０は、位置及び力の制御を行う位置・力制御部６１と、把持対象物の物理量を取得する物理量取得部６２とを備えている。
【００１８】
位置・力制御部６１は、操作部１０に対して操作者が行った把持動作のための操作に伴い、反力用アクチュエータ２０の可動子２０Ａが移動した位置の検出値を取得する。位置・力制御部６１は、検出された位置からレバー１０Ａ，１０Ｂの位置（操作量）を算出すると共に、可動子２０Ａの加速度を算出し、算出した加速度から操作部１０に入力された力（操作力）を算出する。そして、位置・力制御部６１は、レバー１０Ａ，１０Ｂの位置（操作量）及び力（操作力）に対応する把持量及び把持力を再現するように、把持用アクチュエータ５０の出力を制御する。このとき、位置・力制御部６１は、把持機構４０の機械的な構造に応じたパラメータを用いて、把持部材４０Ａ，４０Ｂにおける位置（把持量）及び力（把持力）の目標値を算出し、算出した目標値に応じた指令値（電流指令値等）を把持用アクチュエータ５０に出力する。これにより、操作部１０における操作と対応した把持動作が把持機構４０において実現される。
【００１９】
また、位置・力制御部６１は、把持機構４０が把持動作を行う際に、把持用アクチュエータ５０の可動子５０Ａが移動した位置の検出値を取得する。位置・力制御部６１は、検出された位置から把持部材４０Ａ，４０Ｂの位置（把持量）を算出すると共に、可動子５０Ａの加速度を算出し、算出した加速度から把持部材４０Ａ，４０Ｂに入力された力（反力）を算出する。そして、位置・力制御部６１は、把持部材４０Ａ，４０Ｂの位置（把持量）及び力（反力）に対応する反作用の状態を再現するように、反力用アクチュエータ２０の出力を制御する。このとき、位置・力制御部６１は、操作部１０の機械的な構造に応じたパラメータを用いて、レバー１０Ａ，１０Ｂにおける位置（操作量）及び力（反力）の目標値を算出し、算出した目標値に応じた指令値（電流指令値等）を反力用アクチュエータ２０に出力する。これにより、把持機構４０における反作用の状態に対応した操作量及び反力が操作部１０において実現される。
【００２０】
物理量取得部６２は、バイラテラル制御において取得されるパラメータから、把持対象物の硬さのデータを取得する。具体的には、物理量取得部６２は、把持機構４０によって把持対象物を把持した際の反力の推定値から、把持対象物の硬さのデータを算出する。なお、物理量取得部６２は、例えば、反力推定オブザーバ等によって構成することができる。
なお、医療用把持装置１に復帰用バネ３０が設置される場合、操作部１０には、復帰用バネ３０の弾性力（最も開いた状態に復帰させる力）が作用する。そのため、制御部６０がバイラテラル制御を行う場合、レバー１０Ａ，１０Ｂの位置に応じて変化する復帰用バネ３０の弾性力を算出し、算出した弾性力を減算して操作反力を付加するよう制御することができる。
また、復帰用バネ３０が物理的に備えるバネ定数に対し、制御部６０が反力用アクチュエータ２０を制御することにより、より大きいバネ定数のバネ、あるいは、より小さいバネ定数のバネの感触を実現することができる。
これにより、操作者がより操作し易い状態に医療用把持装置１を調整することができ、より高い操作性を実現することが可能となる。
【００２１】
このような構成の医療用把持装置１が操作される場合、操作者は、人差し指と親指でレバー１０Ａ，１０Ｂを挟み込むように把持し、医療用把持装置１を手の甲（第１指間腔）に載置した状態で操作する。
そのため、操作部１０の設置位置に対し、把持機構４０が備えられた一端とは反対の他端側に医療用把持装置１の重心を設定することが好適である。
このような構成とすることで、操作者は医療用把持装置１の重量を感じ難くなり、医療用把持装置１の操作性を高めることができる。
また、筐体１Ａにおいて、操作部１０の底面側に操作者の手の甲（第１指間腔）を受容する凹部を形成し、操作者の手の形状に馴染み易い構成とすることとしてもよい。
【００２２】
［医療用把持装置１の運動学］
次に、医療用把持装置１における運動学について説明する。
図２Ａは、医療用把持装置１のマスタ側における機構を示す模式図である。
図２Ａに示すように、医療用把持装置１のマスタ側では、反力用アクチュエータ２０とレバー１０Ａ，１０Ｂの連結部分に復帰用バネ３０が設置されており、レバー１０Ａ，１０Ｂが開く方向に復帰用バネ３０が常に力を与える。
【００２３】
なお、図２Ａに示す機構と同様に操作反力を付与することができ、非操作時にレバー１０Ａ，１０Ｂが最も開いた状態に復帰できる構成であれば、他の構成とすることも可能である。
図２Ｂは、医療用把持装置１のマスタ側における機構（他の例）を示す模式図である。
図２Ｂに示す例では、図１に示す回転軸１１が筐体１Ａに固定され、円柱状部材Ｃ１，Ｃ２が反力用アクチュエータ２０の可動子２０Ａに設置されている。また、復帰用バネ３０の一端は、反力用アクチュエータ２０の可動子２０Ａに連結され、復帰用バネ３０の他端は、レバー１０Ａ，１０Ｂの回転軸１１に連結されている。レバー１０Ａ，１０Ｂの内側の側壁（反力用アクチュエータ２０に面する側壁）は、反力用アクチュエータ２０の可動子２０Ａに設置された円柱状部材Ｃ１，Ｃ２に当接している。操作部１０において、把持動作が行われた場合及び把持動作から復帰する場合には、レバー１０Ａ，１０Ｂの内側の側壁が円柱状部材Ｃ１，Ｃ２に摺接しながら、可動子２０Ａが筐体１Ａの長手方向に移動することにより、レバー１０Ａ，１０Ｂの開閉状態が変化する。
図２Ｂに示す例においても、復帰用バネ３０は、レバー１０Ａ，１０Ｂの連結角度が最も大きい状態（最も開いた状態）で自然長となり、レバー１０Ａ，１０Ｂが操作される程、伸長された状態となる。そのため、レバー１０Ａ，１０Ｂが操作から解放されると、復帰用バネ３０の弾性力により、復帰用バネ３０が自然長の位置に戻り、レバー１０Ａ，１０Ｂは最も開いた状態に復帰する。
【００２４】
また、図３は、医療用把持装置１のスレーブ側における機構を示す模式図である。
図３に示すように、医療用把持装置１のスレーブ側では、把持用アクチュエータ５０に一対のスライダ・クランク機構を介して把持部材４０Ａ，４０Ｂが接続されており、把持用アクチュエータ５０（可動子５０Ａ）の直動運動を把持部材４０Ａ，４０Ｂの回転運動に変換する。
図３に示すようにＸ軸及びＹ軸を設定し、回転軸４２の位置を原点Ｏとする。また、図３において、リンク部材４１Ａの長さをＬ１、リンク部材４１Ｂの長さをＬ２、リンク部材４１Ａ，４１Ｂ及び可動子５０Ａの連結点を点Ｐ１、把持部材４０Ｂとリンク部材４１Ａとの連結点を点Ｐ２、把持部材４０Ｂの先端を点Ｓ’、点Ｓ’からＸ軸に下した足を点Ｓｅ、線分ＯＳ’と線分ＯＰ２とのなす角をθｃとする。
すると、点Ｐ１の位置ｘｓ、把持部材４０Ｂの回転角（Ｘ軸と線分ＯＳ’とのなす角）θｓ、線分Ｓ’と線分ＯＰ２のなす角θｃの関係は以下の式で与えられる。
【００２５】
【数１】
2020005866.tif 000003
把持用アクチュエータ５０の速度ｘｓ’と把持部材４０Ｂの角速度θｓ’との関係は、式（１）の両辺を時間ｔで微分することにより取得できる。
【００２６】
【数２】
2020005866.tif 000004
なお、θｓの最大値は十分小さいため、式（４）の近似を用いることができる。
【００２７】
【数３】
2020005866.tif 000005
【００２８】
式（４）より、把持部材４０Ｂの先端の変位ｙｅｎｖは、Ｙ軸方向の成分のみと考えることができる。
一対のスライダ・クランク機構は同一の機構を二つ重ねたものとなるため、原点Ｏにおける出力トルクτ０と把持部材４０Ａ，４０Ｂの先端部が環境から受ける反力Ｆｅｎｖの関係は式（５）、（６）のように表すことができる。
τ０＝（１／２Ｊｘ）Ｆｓ      （５）
Ｆｅｎｖ＝τ０／ＯＳ’      （６）
なお、マスタ側と同様に、図３に示す機構と同様に把持動作を行うことができれば、スレーブ側の機構を他の構成とすることも可能である。
【００２９】
［バイラテラル制御］
次に、本発明において用いられるバイラテラル制御について説明する。
図４は、本発明において用いられるバイラテラル制御のブロック線図である。
なお、図４において、Ｋｐは位置のゲイン、Ｋｖは速度のゲイン、Ｋｆは力のゲイン、添え字ｅｎｖは環境からの入力、添え字ｍはマスタのパラメータ、添え字ｓはスレーブのパラメータ、添え字ｒｅｆは参照値（基準値）、添え字ｃｏｍは和動、添え字ｄｉｆは差動、ハットは推定値を表している。
図４において、外乱オブザーバ（ＤＯＢ：Ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ  ＯＢｓｅｒｖｅｒ）は、マスタ（Ｍａｓｔｅｒ  ｒｏｂｏｔ）及びスレーブ（Ｓｌａｖｅ  ｒｏｂｏｔ）のアクチュエータに入力される外乱を補償し、反力推定オブザーバ（ＲＦＯＢ：Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｆｏｒｃｅ  ＯＢｓｅｒｖｅｒ）は、環境から受ける反力Ｆｅｎｖを推定する。
【００３０】
図４に示すバイラテラル制御手法における位置と力の制御目標値は、式（７）、（８）を満たす。
ｘｍ−ｘｓ＝０      （７）
Ｆｍ＋Ｆｓ＝０      （８）
なお、式（７）、（８）において、ｘｍはマスタの位置、ｘｓはスレーブの位置、Ｆｍはマスタが出力する力、Ｆｓはスレーブが出力する力を表している。
【００３１】
式（７）は、マスタとスレーブとでアクチュエータの位置が追従し合うことを意味し、式（８）は、マスタが出力する力とスレーブが出力する力とが作用・反作用の法則を満たすことを意味する。これらの式を同時に満たすことにより、本発明のバイラテラル制御は、力触覚の伝達を実現する。
【００３２】
さらに、本発明のバイラテラル制御手法では、位置と力との追従を充足しながら、動作を増幅・減衰させること（位置あるいは力のスケーリング）が可能である。
このとき、制御目標値は、式（９）、（１０）のように表される。
Ｘｍ＝αＸｓ      （９）
Ｆｍ＝−βＦｓ      （１０）
ここで、αとβとして任意の実正数を設定することができる。
これにより、力触覚を増幅・減衰させ、より硬く、あるいは、柔らかく力触覚を伝達することが可能となる。
【００３３】
［装置構成の具体例］
次に、本発明に係る医療用把持装置１の具体的な装置構成の例について説明する。
［第１の装置構成例］
図５は、本発明に係る医療用把持装置１の第１の装置構成例を示す模式図である。
なお、図５においては、第１の装置構成例に係る医療用把持装置１の外観構成（斜視図）が示されている。
また、図６は、第１の装置構成例における医療用把持装置１の側面図を示す模式図であり、図７は、第１の装置構成例における医療用把持装置１の上面図を示す模式図である。
なお、図７においては、筐体１Ａの上面を透過して主要な内部構成を示している。
【００３４】
図５〜図７に示すように、第１の装置構成例では、筐体１Ａの一端に把持機構４０が設置され、筐体１Ａ内において、この一端側に把持用アクチュエータ５０が隣接して設置されている。また、筐体１Ａ内において、把持用アクチュエータ５０に対し、把持機構４０が備えられた一端とは反対の他端側に操作部１０が設置され、さらに他端側に反力用アクチュエータ２０が設置されている。なお、図５〜図７に示す第１の装置構成例では、ストレート型の鑷子と同様の先端形状を有する把持機構４０を備えた場合の例を示している。
このような構成とした場合、マスタ側及びスレーブ側の構成を小型化できるため、医療用把持装置１の軽量化及び小型化を図ることができる。
【００３５】
［第１の装置構成例の変形例］
図８は、第１の装置構成例の変形例を示す模式図である。
なお、図８においては、第１の装置構成例の変形例に係る医療用把持装置１の外観構成（斜視図）が示されている。
また、図９は、第１の装置構成例の変形例における医療用把持装置１の側面図を示す模式図であり、図１０は、第１の装置構成例の変形例における医療用把持装置１の上面図を示す模式図である。
なお、図１０においては、筐体１Ａの上面を透過して主要な内部構成を示している。
【００３６】
図８〜図１０に示す変形例は、バヨネット型の鑷子と同様の先端形状を有する把持機構４０が備えられている点で、図５〜図７に示す第１の装置構成例と異なっている。即ち、図８〜図１０に示す変形例では、把持部材４０Ａ，４０Ｂが筐体１Ａの上面よりも突出した位置（筐体１Ａの延在方向に対してオフセットされた位置）に配置される。
このような構成とすることにより、操作者にとって、把持対象物をより視認し易い構造とすることができる。
【００３７】
［第２の装置構成例］
図１１は、本発明に係る医療用把持装置１の第２の装置構成例を示す模式図である。
なお、図１１においては、第２の装置構成例に係る医療用把持装置１の外観構成（斜視図）が示されている。
また、図１２は、第２の装置構成例における医療用把持装置１の側面図を示す模式図であり、図１３は、第２の装置構成例における医療用把持装置１の上面図を示す模式図である。
なお、図１２及び図１３においては、筐体１Ａの側面及び上面を透過して主要な内部構成を示している。
【００３８】
図１１〜図１３に示すように、第２の装置構成例では、筐体１Ａの一端に把持機構４０が設置され、把持機構４０は、筐体１Ａの上面における一端側に形成された開口部から筐体１Ａの長手方向に延在している。また、筐体１Ａ内において、この一端側に操作部１０が設置されている。さらに、筐体１Ａ内において、操作部１０に対し、把持機構４０が備えられた一端とは反対の他端側に反力用アクチュエータ２０が設置され、さらに他端側に把持用アクチュエータ５０が設置されている。図１１〜図１３に示す第２の装置構成例では、筐体１Ａ内において、把持機構４０が上面の開口部から操作部１０及び反力用アクチュエータ２０の上部（医療用把持装置１における上面側）を経由して延在し、把持用アクチュエータ５０に連結されている。なお、図１１〜図１３に示す第１の装置構成例では、バヨネット型の鑷子と同様の先端形状を有する把持機構４０を備えた場合の例を示している。
このような構成とした場合、操作部１０を把持機構４０に近い位置に設置できるため、医療用把持装置１の重心を操作者の手の甲に載置される位置に設定し易くなる。
また、図１１〜図１３に示す第２の装置構成例では、把持部材４０Ａ，４０Ｂが筐体１Ａの上面よりも突出した位置（筐体１Ａの延在方向に対してオフセットされた位置）に配置される。
このような構成とすることにより、操作者にとって、把持対象物をより視認し易い構造とすることができる。
【００３９】
［第２の装置構成例の変形例］
図１４は、第２の装置構成例の変形例を示す模式図である。
なお、図１４においては、第２の装置構成例の変形例に係る医療用把持装置１の外観構成（斜視図）が示されている。
また、図１５は、第２の装置構成例の変形例における医療用把持装置１の側面図を示す模式図であり、図１６は、第２の装置構成例の変形例における医療用把持装置１の上面図を示す模式図である。
なお、図１５及び図１６においては、筐体１Ａの側面及び上面を透過して主要な内部構成を示している。
【００４０】
図１４〜図１６に示す変形例は、把持機構４０が筐体１Ａの一端に形成された開口部から筐体１Ａの長手方向に延在していると共に、反力用アクチュエータ２０の可動子２０Ａ及び把持用アクチュエータ５０の可動子５０Ａが筐体１Ａの幅方向に移動する向きに設置されている点で、図１１〜図１３に示す第２の装置構成例と異なっている。
また、図１４〜図１６に示す変形例では、操作部１０は、レバー１０Ａ，１０Ｂに代えて、筐体１Ａの一方の側面に押し込み操作を行う押し込み部材１０Ｄを備えている。
【００４１】
図１４〜図１６に示す変形例において、反力用アクチュエータ２０は、固定子２０Ｂを筐体１Ａ内の押し込み部材１０Ｄと反対側の側面に固定され、可動子２０Ａの先端を押し込み部材１０Ｄの内面（筐体１Ａ側の面）に連結されている。即ち、押し込み部材１０Ｄの押し込み操作により、可動子２０Ａは固定子２０Ｂに進入する方向に移動する。また、復帰用バネ３０は、一端を反力用アクチュエータ２０の可動子２０Ａに連結され、他端を押し込み部材１０Ｄが設置されている側の筐体１Ａ内の側面に連結されている。復帰用バネ３０は、押し込み部材１０Ｄが最も突出した状態で自然長となり、押し込み部材１０Ｄが押し込まれる程、伸長された状態となる。そのため、押し込み部材１０Ｄが操作から解放されると、復帰用バネ３０の弾性力により、押し込み部材１０Ｄは最も突出した状態に復帰する。
【００４２】
また、把持用アクチュエータ５０は、可動子５０Ａが筐体１Ａの幅方向に移動する動作（直線運動）により、把持部材４０Ａ，４０Ｂの一方を他方に対して離間または近接させる。この場合、可動子５０Ａと把持部材４０Ａ，４０Ｂとを連結するためのスライダ・クランク機構等の構成が不要となる。
このような構成とすることにより、マスタ側及びスレーブ側に設置する機構を削減することができ、医療用把持装置１の軽量化及び小型化を図ることができる。
また、図１４〜図１６に示す変形例では、把持部材４０Ａ，４０Ｂが筐体１Ａの上面よりも突出した位置（筐体１Ａの延在方向に対してオフセットされた位置）に配置される。
このような構成とすることにより、操作者にとって、把持対象物をより視認し易い構造とすることができる。
【００４３】
［動作］
次に、医療用把持装置１の動作を説明する。
上述のように、医療用把持装置１が操作者によって操作される場合、操作者は、人差し指と親指でレバー１０Ａ，１０Ｂを挟み込むように把持し、医療用把持装置１を手の甲（第１指間腔）に載置した状態で操作する。
本実施形態において、操作部１０のレバー１０Ａ，１０Ｂは、復帰用バネ３０の弾性力により、初期状態（非操作時）において、最も開いた状態となっている。
そのため、医療用把持装置１の電源投入時には、把持機構４０も手動によって、または、復帰用バネ３０に相当するバネを設置し、このバネの弾性力によって、把持部材４０Ａ，４０Ｂが最も開いた状態とされる。
【００４４】
医療用把持装置１の電源が投入されると、反力用アクチュエータ２０の位置センサ２０Ｃが可動子２０Ａの位置ｘｍを検出すると共に、把持用アクチュエータ５０の位置センサ５０Ｃが可動子５０Ａの位置ｘｓを検出する。そして、これらの検出結果は、制御部６０に出力される。
制御部６０は、可動子２０Ａの位置ｘｍから算出される加速度にマスタ側の質量を乗算して、マスタ側で出力される力Ｆｍを算出する。同様に、制御部６０は、可動子５０Ａの位置ｘｓから算出される加速度にスレーブ側の質量を乗算して、スレーブが出力する力Ｆｓを算出する。
【００４５】
そして、制御部６０は、可動子２０Ａの位置ｘｍと、マスタ側で出力される力Ｆｍと、可動子５０Ａの位置ｘｓと、スレーブが出力する力Ｆｓとに基づいて、式（７）、（８）に従ってバイラテラル制御を行う。
これにより、マスタとスレーブとでアクチュエータの位置が追従し合うと共に、マスタが出力する力とスレーブが環境から受ける反力とが作用・反作用の法則を満たすように制御が行われることとなる。
【００４６】
ここで、操作者が把持部材４０Ａ，４０Ｂの間に把持対象物を位置させ、マスタ側において、レバー１０Ａ，１０Ｂを把持する動作を行ったとする。
すると、上述のようにバイラテラル制御が行われ、レバー１０Ａ，１０Ｂの操作量に応じて、把持部材４０Ａ，４０Ｂが閉じるように把持用アクチュエータ５０が可動子５０Ａを移動させる。
そして、把持部材４０Ａ，４０Ｂが把持対象物に接触すると、把持用アクチュエータ５０に対する環境からの反力Ｆｅｎｖが入力される。
この反力Ｆｅｎｖは、反力推定オブザーバによって推定され、把持対象物の硬さを表すデータとなる。
【００４７】
医療用把持装置１においては、マスタとスレーブとでアクチュエータの位置が追従し合うと共に、マスタが出力する力とスレーブが環境から受ける反力とが作用・反作用の法則を満たすように制御が行われることから、把持用アクチュエータ５０に入力された反力Ｆｅｎｖは、反力用アクチュエータ２０が出力する力としてフィードバックされる。また、把持部材４０Ａ，４０Ｂが把持対象物に接触した結果、把持力に応じて定まる位置は、反力用アクチュエータ２０が出力する位置（レバー１０Ａ，１０Ｂの位置）としてフィードバックされる。
このとき、必要に応じて、バイラテラル制御における位置または力のスケーリングが行われ、操作者に対し、位置または力の規模が拡大あるいは縮小して伝達される。
【００４８】
なお、マスタ・スレーブ間で位置及び力のフィードバック制御が行われる際に、外乱オブザーバによって外乱が補償され、安定した制御が行われる。
このような動作により、医療用把持装置１においては、反力用アクチュエータ２０と把持用アクチュエータ５０との間でバイラテラル制御が行われる結果、操作部１０に対する把持動作のための操作と、把持機構４０における把持動作との間で、力触覚の伝達が実現される。
また、反力推定オブザーバの機能により、バイラテラル制御において取得されるパラメータから、把持対象物の硬さのデータを取得することができる。
【００４９】
さらに、位置または力のスケーリングを伴うバイラテラル制御が行われることにより、操作者に対し、位置または力の規模を拡大あるいは縮小して伝達することができる。
即ち、医療用把持装置１によれば、鑷子として使用可能であり、鑷子以上の機能を備えた医療用把持装置を実現することができる。
【００５０】
［効果］
次に、医療用把持装置１の効果を説明する。
なお、以下の実験においては、表１に示すパラメータを用いた。
【００５１】
【表１】
2020005866.tif 000006
【００５２】
［実験１］
実験１として、本発明に係る医療用把持装置１が環境剛性を測定可能であることを検証する実験（引張りバネの剛性測定）を行った。
把持機構４０が環境に力を与え、反力Ｆｅｎｖを受けるとき、反力Ｆｅｎｖと環境剛性ｋｅｎｖの関係は、式（１１）で表される。
−Ｆｅｎｖ＝ｋｅｎｖ（ｙｅｎｖ−ｙｅｎｖ０）      （１１）
ここで、環境剛性を正確に推定するため、式（１１）に代えて、時間ｔとそれ以前の時間ｔ−Δｔのサンプルにおける位置と力の変化量により、環境剛性を動的に推定する手法が知られている。このとき、ｋｅｎｖは、式（１２）で表される。
【００５３】
【数４】
2020005866.tif 000007
【００５４】
図１７は、実験１の実験条件を示す模式図である。
実験１においては、バネ定数が既知の引張りバネを環境として用いた。
なお、ここで用いられる引張りバネのバネ定数ｋ１は０．１４×１０３［Ｎ／ｍ］である。
図１７に示すように、引張りバネをＹ軸に平行になるよう設置し、一端を固定すると共に、他端を鑷子の先端でつまんで引っ張った。このとき、スケーリングを行うことなく（α＝１、β＝１）、把持機構４０が環境から受ける反力と、把持機構４０の変位とを測定し、環境剛性を算出した。
【００５５】
図１８Ａは、マスタ側及びスレーブ側それぞれにおけるアクチュエータ（ここではボイスコイルモータを用いた）の位置の時間応答測定結果を示す図である。また、図１８Ｂは、スレーブの把持用アクチュエータ５０が環境から受ける反力の逆値を示す図である。
引張りバネを把持する動作はｔ=０．９［ｓ］からｔ＝１．３［ｓ］の間に行われている。なお、図１８Ｂにおいては、比較を容易にするため、スレーブの把持用アクチュエータ５０が環境から受ける反力の逆値を示している。
【００５６】
図１８Ａ及び図１８Ｂを参照すると、本発明に係る医療用把持装置１において、バイラテラル制御が正常に動作していることがわかる。
また、図１９は、実験１における把持機構４０の変位に対する反力の変化を示す図である。
把持用アクチュエータ５０の位置や力の応答を把持機構４０の位置や力の応答に変換するために、式（１）、（３）〜（６）を用いた。
【００５７】
この計算結果により、環境に用いた引張りバネのバネ定数の実験値を計算する。
図１９に示すように、初期値（ｙｅｎｖ０、Ｆｅｎｖ０）は、（−０．００３６１［ｍｍ］、０．２０９［Ｎ］）であった。
最終的に、環境に用いたバネの位置は一定となる。
よって、最終値（ｙｅｎｖ、Ｆｅｎｖ）は、（−０．０００１３［ｍｍ］，０．６７５［Ｎ］）となる。
これらの値と式（１２）より、環境剛性の実験値ｋｅｎｖ’は、０．１３４×１０３［Ｎ／ｍ］となる。
この値は、与えられたバネ定数ｋ１とほぼ一致し、絶対誤差率は４．２９［％］となった。
これにより、モータ空間の力と位置の応答から環境剛性を正しく推定できたといえる。
【００５８】
［実験２］
実験２として、第１の装置構成例における医療用把持装置１を用いて、正常な脳細胞とがん化した脳細胞のモデルを硬さにより識別する実験を行った。
具体的には、脳外科手術におけるがん細胞の摘出を想定し、外科医との協議の下、正常な脳細胞のモデルとして「絹豆腐」（“Ｓｏｆｔ  ｔｏｆｕ”）、がん化した脳細胞のモデルとして「木綿豆腐」（“Ｆｉｒｍ  ｔｏｆｕ”）を用いた。
【００５９】
図２０は、実験２の実験条件を示す模式図である。
図２０に示すように、操作者はマスタ側のレバー１０Ａ，１０Ｂを操作することにより、把持機構４０を介して、スレーブ側に設置された豆腐を把持する。
絹豆腐２種類、木綿豆腐２種類（サンプルの奇数番号を絹豆腐、偶数番号を木綿豆腐とし、１，２，３，４の番号が付されている）の合計４種類の異なる豆腐を把持対象物として用いた。
また、スケーリングの倍率として、２通りの組み合わせ（α＝１、β＝１）及び（α＝１、β＝２）を設定し、力が等倍である場合（スケーリングなし）と、スレーブに入力された反力を２倍にしてマスタに伝達する場合（力を２倍とするスケーリング）とについて実験を行った。
【００６０】
図２１Ａは、スケーリングを行うことなくサンプルを把持した実験結果を示す図であり、図２１Ｂは、力を２倍とするスケーリングを行ってサンプルを把持した実験結果を示す図である。
なお、図２１Ａ及び図２１Ｂにおいては、マスタのモータ空間（反力用アクチュエータ２０）における位置に対する力の変化を示している。
図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、ある区間における環境剛性はそのグラフの傾きとして視覚的に読み取ることができる。この傾きが大きい程、剛性ｋは大きくなり、硬い環境であることを示している。
【００６１】
図２１Ａを参照すると、力が等倍のバイラテラル制御において、４種類の豆腐の硬さの違いがはっきりと現れていることがわかる。そして、２種類の絹豆腐のいずれよりも、２種類の木綿豆腐が硬いという結果が得られ、実験２の妥当性を確認することができる。
さらに、図２１Ｂを参照すると、スケーリングを行ってマスタの力をスレーブの力の２倍とした場合、硬さ（傾き）の違いがより顕著に現れていることがわかる。
これらの結果より、バイラテラル制御のスケーリング手法の有用性が確認できる。
【００６２】
なお、本発明は、本発明の効果を奏する範囲で変形、改良等を適宜行うことができ、上述の実施形態に限定されない。
例えば、図５〜図７に示す第１の装置構成例及び図８〜図１０に示す第１の装置構成例の変形例において、図１１〜図１３に示す第２の装置構成例等と同様に、小型のエンコーダを筐体１Ａに内蔵する形態とすることも可能である。この場合、筐体１Ａの外形を単純化することができ、医療用把持装置１の操作性を高めることができる。
【００６３】
また、上述の実施形態において、医療用把持装置１の把持機構４０を複数種類用意しておき、アタッチメントとして交換可能な構成とすることとしてもよい。この場合、例えば、把持部材４０Ａ，４０Ｂ及びリンク部材４１Ａ，４１Ｂをアタッチメントとしてユニット化し、これらを異なる種類のものに交換する構成とすること等が可能である。また、制御部６０は、交換されたアタッチメントの構造に応じたパラメータの設定を受け付け、交換後には、新たに取り付けられた把持機構４０の構成に応じた制御を行う。
これにより、医療用把持装置１の用途を拡大でき、利便性を高めることができる。
【００６４】
また、上述の実施形態において、把持機構４０を取付軸の回りに回転可能な構成とすることができる。即ち、筐体１Ａの長手方向の軸回りに把持機構４０を回転させ、操作者の把持操作と、把持機構４０の把持動作とが捩れた状態で行われるものとしてもよい。この場合、把持用アクチュエータ５０と把持機構４０とは、軸回りに回転しても開閉動作が可能な連結形態で連結される。
これにより、把持対象物の状態に応じて、より適切な操作を行うことが可能となる。
【００６５】
以上のように、本実施形態における医療用把持装置１は、操作部１０と、反力用アクチュエータ２０と、把持機構４０と、把持用アクチュエータ５０と、筐体１Ａと、制御部６０とを備える。
操作部１０は、操作者の把持動作によって操作される。
反力用アクチュエータ２０は、操作部１０に操作反力を付与する。
把持機構４０は、把持対象物を把持する。
把持用アクチュエータ５０は、把持機構４０に把持動作を行わせる。
筐体１Ａは、一端に把持機構４０を有すると共に、当該一端と他端との間に操作部１０を有し、反力用アクチュエータ２０及び把持用アクチュエータ５０が設置される。
制御部６０は、操作部１０に対する操作に応じて、把持機構４０の動作において把持用アクチュエータ５０が出力する力及び位置を制御すると共に、把持機構４０に対する把持対象物からの反作用に応じて、操作部１０に操作反力を付与する動作において反力用アクチュエータ２０が出力する力及び位置を制御する。
これにより、操作者は、医療器具の鑷子を使用する場合と同様の使用感覚で、バイラテラル制御により力触覚が伝達される鑷子に類する形態の医療用把持装置を操作することができる。
したがって、本発明によれば、鑷子として使用可能であり、鑷子以上の機能を備えた医療用把持装置を実現することができる。
【００６６】
医療用把持装置１は、装置全体の重心の位置が操作部１０よりも他端側（把持機構４０に対して反対側）に設定されている。
これにより、操作者は医療用把持装置１の重量を感じ難くなり、医療用把持装置１の操作性を高めることができる。
【００６７】
把持機構４０は、筐体１Ａの延在方向に対し、オフセットされた位置に配置されている。
これにより、操作者にとって、把持対象物をより視認し易い構造とすることができる。
【００６８】
医療用把持装置１において、反力用アクチュエータ２０よりも把持用アクチュエータ５０の方が他端側に設置されている。
これにより、操作部１０を把持機構４０に近い位置に設置できるため、医療用把持装置１の重心を操作者の手の甲に載置される位置に設定し易くなる。
【００６９】
医療用把持装置１は、操作部１０よりも他端側に、操作者の手を受容する凹部を備える。
これにより、操作者の手の形状に馴染み易い構成とすることができる。
【００７０】
医療用把持装置１は、操作部１０を非操作時に初期位置に復帰させる弾性力を発生させる弾性部材（復帰用バネ３０）を備える。
これにより、操作者が操作を行っていない場合に、操作部１０を初期位置に復帰させることができるため、医療器具の鑷子と同様の操作性を実現することができる。また、操作反力の一部を弾性部材の弾性力によって担うことができる。
【００７１】
制御部６０は、弾性部材（復帰用バネ３０）の弾性力を減算して、操作部１０に操作反力を付与する動作において反力用アクチュエータ２０が出力する力を制御する。
これにより、弾性部材が備えられた場合であっても、適切な操作反力を付加することが可能となる。
【００７２】
制御部６０は、弾性部材（復帰用バネ３０）の弾性力に反力用アクチュエータ２０による力を加えることにより、操作部１０において、弾性部材の弾性定数とは異なる弾性定数の弾性部材による感触を実現する。
これにより、操作者がより操作し易い状態に医療用把持装置１を調整することができ、より高い操作性を実現することが可能となる。
【００７３】
なお、上述の実施形態においては、位置センサ２０Ｃ，５０Ｃによって可動子２０Ａ，５０Ａの位置を検出するものとしたが、これに限られない。即ち、可動子２０Ａ，５０Ａの位置は、センサによって検出することが可能であると共に、アクチュエータの指令値等を基に推定することも可能である。
【００７４】
また、上述の実施形態においてブロック線図として示した構成は、同等の機能が定義されたソフトウェアとして実現することが可能である。この場合、制御部６０に備えられたプロセッサが、上述の実施形態におけるブロック線図の機能が記述されたプログラムを実行する。また、上述の実施形態においてブロック線図として示した構成は、ハードウェアの回路として実現することが可能であり、また、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせとして実現することも可能である。
即ち、上述の実施形態における処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
換言すると、上述の処理を実行できる機能が医療用把持装置１に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
上述の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにネットワークや記憶媒体からインストールされる。
【００７５】
プログラムを記憶する記憶媒体は、装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディア、あるいは、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体は、例えば、プログラムが記憶されているＲＯＭやハードディスク等で構成される。
【符号の説明】
【００７６】
１  医療用把持装置、１Ａ  筐体、１０  操作部、１０Ａ，１０Ｂ  レバー、１０Ｄ  押し込み部材、１１，４２  回転軸、２０  反力用アクチュエータ、２０Ａ，５０Ａ  可動子、２０Ｂ，５０Ｂ  固定子、２０Ｃ，５０Ｃ  位置センサ、３０  復帰用バネ、４０  把持機構、４０Ａ，４０Ｂ  把持部材、４１Ａ，４１Ｂ  リンク部材、５０  把持用アクチュエータ、６０  制御部、６１  位置・力制御部、６２  物理量取得部
【図１】
2020005866.tif 000008
【図２Ａ】
2020005866.tif 000009
【図２Ｂ】
2020005866.tif 000010
【図３】
2020005866.tif 000011
【図４】
2020005866.tif 000012
【図５】
2020005866.tif 000013
【図６】
2020005866.tif 000014
【図７】
2020005866.tif 000015
【図８】
2020005866.tif 000016
【図９】
2020005866.tif 000017
【図１０】
2020005866.tif 000018
【図１１】
2020005866.tif 000019
【図１２】
2020005866.tif 000020
【図１３】
2020005866.tif 000021
【図１４】
2020005866.tif 000022
【図１５】
2020005866.tif 000023
【図１６】
2020005866.tif 000024
【図１７】
2020005866.tif 000025
【図１８Ａ】
2020005866.tif 000026
【図１８Ｂ】
2020005866.tif 000027
【図１９】
2020005866.tif 000028
【図２０】
2020005866.tif 000029
【図２１Ａ】
2020005866.tif 000030
【図２１Ｂ】
2020005866.tif 000031