(57)【要約】【課題】ロボットアームへのドレープの取り付けを検出することが可能で、かつ、ドレープを取り付けるのを忘れてアダプタを装着した場合も認識可能な駆動部インターフェースを提供すること。【解決手段】この駆動部インターフェース２００は、アダプタ６０に設けられた複数の駆動伝達部材６１に対応して設けられた複数の駆動部材２１０と、複数の駆動部材２１０を回転駆動させる複数のアクチュエータ２２０と、アクチュエータ２２０を内蔵し、複数の駆動部材２１０に対応する位置に複数の駆動部材用開口部２３１を有し、ドレープ検出用開口部２３２を有するハウジング２３０と、ドレープ検出用開口部２３２から突出した突出位置Ｐ１と、ドレープ検出用開口部２３２から退避した退避位置Ｐ２との間を移動可能に配置された検出部材２４０と、ドレープ７０が当接することにより退避位置Ｐ２に移動した検出部材２４０を検出するセンサ２５０と、を備える。【選択図】図９
2020031770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アダプタによってドレープを取り付ける、ロボット手術システムのロボットアームに設けられた駆動部インターフェースであって、
前記アダプタに設けられた複数の駆動伝達部材に対応して設けられた複数の駆動部材と、
前記複数の駆動部材を回転駆動させる複数のアクチュエータと、
前記アクチュエータを内蔵し、前記複数の駆動部材に対応する位置に複数の駆動部材用開口部を有し、ドレープ検出用開口部を有するハウジングと、
前記ドレープ検出用開口部から突出した突出位置と、前記ドレープ検出用開口部から退避した退避位置との間を移動可能に配置された検出部材と、
前記ドレープが当接することにより前記退避位置に移動した前記検出部材を検出するセンサと、を備えた、駆動部インターフェース。
【請求項２】
前記センサは、光センサである、請求項１に記載の駆動部インターフェース。
【請求項３】
前記センサは、光透過形のセンサであり、前記検出部材により遮光されることにより、前記突出位置に位置した前記検出部材を検出し、前記検出部材により遮光されないことにより、前記退避位置に移動した前記検出部材を検出するように構成されている、請求項２に記載の駆動部インターフェース。
【請求項４】
前記検出部材は、前記ドレープ検出用開口部から突出するとともに前記ドレープに当接する当接部を有し、
前記ドレープを取り付けずに前記アダプタを装着した場合に、前記検出部材は、前記アダプタの前記検出部材の前記当接部に対応する位置に設けられた凹部に前記当接部が配置されることにより、前記突出位置から移動しないように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動部インターフェース。
【請求項５】
前記ドレープは、前記アダプタの前記凹部を覆うように設けられており、
前記ドレープを取り付けて前記アダプタを装着した場合に、前記検出部材は、前記アダプタの前記凹部を覆った前記ドレープが当接することにより、前記退避位置に移動するように構成されている、請求項４に記載の駆動部インターフェース。
【請求項６】
前記検出部材は、前記ドレープ検出用開口部から突出するとともに前記ドレープに当接する当接部を有し、前記突出位置と前記退避位置との間で前記当接部を移動させるアーム部材を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の駆動部インターフェース。
【請求項７】
前記アーム部材は、一端の近傍に前記当接部を有し、
前記アーム部材は、他端の近傍に回動軸部を有する、請求項６に記載の駆動部インターフェース。
【請求項８】
前記アーム部材の前記当接部は、前記ドレープに当接する平坦面部を有する、請求項６または７に記載の駆動部インターフェース。
【請求項９】
前記当接部の前記平坦面部の縁部は、丸形形状に形成されている、請求項８に記載の駆動部インターフェース。
【請求項１０】
前記突出位置に位置するように前記検出部材を付勢するばねをさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の駆動部インターフェース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動部インターフェースに関し、特に、ロボット手術システムのロボットアームに設けられた駆動部インターフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、手術を支援するためのロボット手術システムが知られている。このようなロボット手術システムは、一般的に、ロボットアームを含む患者側装置と、患者側装置を遠隔操作するための遠隔操作装置とを備える。患者側装置のロボットアームには、内視鏡や、たとえば鉗子を含む手術器具が取り付けられている。医師は、内視鏡による手術患者の画像を確認しつつ、遠隔操作装置を操作して、患者側装置のロボットアームにより患者に対して内視鏡手術を行う。ロボット手術システムでは、手術時に患者の皮膚を切開した傷口を小さくすることができるので、患者への負担を抑えた低侵襲手術を行うことができる。
【０００３】
また、従来、このようなロボット手術システムのロボットアームに設けられた駆動部インターフェースが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、ロボット手術システムのロボットアームに設けられたインターフェース（駆動部インターフェース）が開示されている。このインターフェースは、アダプタを介してツール（手術器具）に接続されており、アダプタを介してツールに駆動を伝達するように構成されている。
【０００４】
また、特許文献１には、ロボットアームを覆うための滅菌ドレープと共に、アダプタをロボットアームのインターフェースに取り付けることが開示されている。特許文献１では、滅菌ドレープがロボットアームのインターフェースに取り付けられて、アダプタがインターフェースに装着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８１４２４４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１に記載されるように、滅菌ドレープがロボットアームに取り付けられて、アダプタがロボットアームに装着される場合、滅菌ドレープを取り付けるのを忘れてアダプタを装着する場合があると考えられる。このため、ロボットアームに滅菌ドレープが取り付けられたか否かを確実に確認するために、ロボットアームへの滅菌ドレープの取り付けを検出する必要があるという問題点が生じる。
【０００７】
この発明は、ロボットアームへのドレープの取り付けを検出することが可能で、かつ、ドレープを取り付けるのを忘れてアダプタを装着した場合も認識することが可能な駆動部インターフェースを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一の局面による駆動部インターフェースは、アダプタによってドレープを取り付ける、ロボット手術システムのロボットアームに設けられた駆動部インターフェースであって、アダプタに設けられた複数の駆動伝達部材に対応して設けられた複数の駆動部材と、複数の駆動部材を回転駆動させる複数のアクチュエータと、アクチュエータを内蔵し、複数の駆動部材に対応する位置に複数の駆動部材用開口部を有し、ドレープ検出用開口部を有するハウジングと、ドレープ検出用開口部から突出した突出位置と、ドレープ検出用開口部から退避した退避位置との間を移動可能に配置された検出部材と、ドレープが当接することにより退避位置に移動した検出部材を検出するセンサと、を備えた。
【０００９】
この発明の一の局面による駆動部インターフェースでは、上記のように構成することによって、ドレープが当接することにより退避位置に移動した検出部材がセンサにより検出されることにより、ロボットアームへのドレープの取り付けを検出することができる。また、ロボットアームにドレープを取り付けずにアダプタを装着した場合には、検出部材が退避位置に移動しないため、ドレープを取り付けるのを忘れてアダプタを装着した場合も認識することができる。これらの結果、ロボットアームへのドレープの取り付けを検出することが可能で、かつ、ドレープを取り付けるのを忘れてアダプタを装着した場合も認識可能な駆動部インターフェースを提供することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ロボットアームへのドレープの取り付けを検出することが可能で、かつ、ドレープを取り付けるのを忘れてアダプタを装着した場合も認識可能な駆動部インターフェースを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態によるロボット手術システムの概略を示した図である。
【図２】一実施形態によるロボット手術システムの制御的な構成を示したブロック図である。
【図３】一実施形態によるロボットアームにアダプタを介して手術器具が取り付けられた状態を示した斜視図である。
【図４】一実施形態によるロボットアームからアダプタおよび手術器具を取り外した状態を示した斜視図である。
【図５】一実施形態によるアダプタおよび手術器具をＺ２方向側から見た斜視図である。
【図６】一実施形態によるロボットアームの駆動部インターフェースのハウジングを取り外した状態を示した斜視図である。
【図７】一実施形態によるセンサを示した斜視図である。
【図８】一実施形態による検出部材を示した分解斜視図である。
【図９】一実施形態による検出部材をＸ２方向側から見た図である。
【図１０】（Ａ）は、一実施形態による検出部材のドレープおよびアダプタが装着されていない状態を示した図であり、（Ｂ）は、一実施形態による検出部材のドレープが装着されずにアダプタが装着されている状態を示した図であり、（Ｃ）は、一実施形態による検出部材のドレープおよびアダプタが装着されている状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（ロボット手術システムの構成）
図１および図２を参照して、一実施形態によるロボット手術システム１００の構成について説明する。
【００１４】
図１に示すように、ロボット手術システム１００は、遠隔操作装置１０と、患者側装置２０と、を備えている。遠隔操作装置１０は、患者側装置２０に設けられた医療器具（ｍｅｄｉｃａｌ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）を遠隔操作するために設けられている。患者側装置２０によって実行されるべき動作態様指令が術者（ｓｕｒｇｅｏｎ）である操作者Ｏにより遠隔操作装置１０に入力されると、遠隔操作装置１０は、動作態様指令をコントローラ２６を介して患者側装置２０に送信する。そして、患者側装置２０は、遠隔操作装置１０から送信された動作態様指令に応答して、ロボットアーム２１に取り付けられた手術器具（ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）４０、内視鏡５０等の医療器具を操作する。これにより、低侵襲手術が行われる。
【００１５】
患者側装置２０は、患者Ｐに対して手術を行うインターフェースを構成する。患者側装置２０は、患者Ｐが横たわる手術台３０の傍らに配置される。患者側装置２０は、複数のロボットアーム２１を有し、このうち１つのロボットアーム２１（２１ｂ）に内視鏡５０が取り付けられ、その他のロボットアーム２１（２１ａ）に手術器具４０が取り付けられる。各ロボットアーム２１は、プラットホーム２３に共通に支持されている。複数のロボットアーム２１は複数の関節を有し、それぞれの関節には、サーボモータを含む駆動部と、エンコーダ等の位置検出器とが設けられている。ロボットアーム２１は、コントローラ２６を介して与えられた駆動信号によりロボットアーム２１に取り付けられた医療器具が所望の動作を行うように制御されるように構成されている。
【００１６】
プラットホーム２３は、手術室の床の上に載置されたポジショナ２２に支持されている。ポジショナ２２は、鉛直方向に調整可能な昇降軸を有する柱部２４が、車輪を備え床面を移動可能なベース２５に連結されている。
【００１７】
ロボットアーム２１ａには、先端部に医療器具としての手術器具４０が着脱可能に取り付けられる。手術器具４０は、ロボットアーム２１ａに取り付けられるハウジング４３（図４参照）と、細長形状のシャフト４２（図４参照）と、シャフト４２の先端部に設けられたエンドエフェクタ４１（図４参照）とを備えている。エンドエフェクタ４１として、例えば、把持鉗子、シザーズ、フック、高周波ナイフ、スネアワイヤ、クランプ、ステイプラーが挙げられるがこれに限られるものではなく、各種の処置具を適用することができる。患者側装置２０を用いた手術において、ロボットアーム２１ａは、患者Ｐの体表に留置したカニューラ（トロッカ）を介して患者Ｐの体内に手術器具４０を導入する。そして、手術器具４０のエンドエフェクタ４１は、手術部位の近傍に配置される。
【００１８】
ロボットアーム２１ｂには、先端部に医療器具としての内視鏡５０が着脱可能に取り付けられる。内視鏡５０は、患者Ｐの体腔内を撮影するものであり、撮影した画像は、遠隔操作装置１０に対して出力される。内視鏡５０として、３次元画像を撮影することができる３Ｄ内視鏡若しくは２Ｄ内視鏡が用いられる。患者側装置２０を用いた手術において、ロボットアーム２１ｂは、患者Ｐに体表に留置したトロッカを介して患者Ｐの体内に内視鏡５０を導入する。そして、内視鏡５０が手術部位の近傍に配置される。
【００１９】
遠隔操作装置１０は、操作者Ｏとのインターフェースを構成する。遠隔操作装置１０は、ロボットアーム２１に取り付けられた医療器具を操作者Ｏが操作するための装置である。すなわち、遠隔操作装置１０は、操作者Ｏによって入力された手術器具４０および内視鏡５０によって実行されるべき動作態様指令をコントローラ２６を介して患者側装置２０へ送信可能に構成されている。遠隔操作装置１０は、たとえば、マスタの操作をしながらも患者Ｐの様子がよく見えるように手術台３０の傍らに設置される。なお、遠隔操作装置１０は、例えば動作態様指令を無線で送信するようにし、手術台３０が設置された手術室とは別室に設置することも可能である。
【００２０】
手術器具４０によって実行されるべき動作態様とは、手術器具４０の動作（一連の位置及び姿勢）及び手術器具４０個別の機能によって実現される動作の態様である。たとえば、手術器具４０が把持鉗子である場合には、手術器具４０によって実行されるべき動作態様とは、エンドエフェクタ４１の手首のロール回転位置及びピッチ回転位置と、ジョーの開閉を行う動作である。また、手術器具４０が高周波ナイフである場合には、手術器具４０によって実行されるべき動作態様とは、高周波ナイフの振動動作、具体的には高周波ナイフに対する電流の供給であり得る。また、手術器具４０がスネアワイヤである場合には、手術器具４０によって実行されるべき動作態様とは、束縛動作および束縛状態の解放動作であり得る。また、バイポーラやモノポーラに電流を供給することによって手術対象部位を焼き切る動作であり得る。
【００２１】
内視鏡５０によって実行されるべき動作態様とは、たとえば、内視鏡５０先端の位置及び姿勢、又はズーム倍率の設定である。
【００２２】
遠隔操作装置１０は、図１および図２に示すように、操作ハンドル１１と、操作ペダル部１２と、表示部１３と、制御装置１４と、を備えている。
【００２３】
操作ハンドル１１は、ロボットアーム２１に取り付けられた医療器具を遠隔で操作するために設けられている。具体的には、操作ハンドル１１は、医療器具（手術器具４０、内視鏡５０）を操作するための操作者Ｏによる操作を受け付ける。操作ハンドル１１は、水平方向に沿って２つ設けられている。つまり、２つの操作ハンドル１１のうち一方の操作ハンドル１１は、操作者Ｏの右手により操作され、２つの操作ハンドル１１のうち他方の操作ハンドル１１は、操作者Ｏの左手により操作される。
【００２４】
また、操作ハンドル１１は、遠隔操作装置１０の後方側から、前方側に向かって延びるように配置されている。操作ハンドル１１は、所定の３次元の操作領域内で動かすことができるように構成されている。すなわち、操作ハンドル１１は、上下方向、左右方向、および前後方向に動かすことができるように構成されている。
【００２５】
遠隔操作装置１０と患者側装置２０とは、ロボットアーム２１ａおよびロボットアーム２１ｂの動作の制御においては、マスタスレーブ型のシステムを構成する。すなわち、操作ハンドル１１は、マスタスレーブ型のシステムにおけるマスタ側の操作部を構成し、医療器具が取り付けられたロボットアーム２１ａおよびロボットアーム２１ｂはスレーブ側の動作部を構成する。そして、操作ハンドル１１を操作者Ｏが操作すると、操作ハンドル１１の動きをロボットアーム２１ａの先端部（手術器具４０のエンドエフェクタ４１）またはロボットアーム２１ｂの先端部（内視鏡５０）がトレースして移動するようにロボットアーム２１ａまたはロボットアーム２１ｂの動作が制御される。
【００２６】
また、患者側装置２０は、設定された動作倍率に応じてロボットアーム２１ａの動作を制御するよう構成されている。たとえば、動作倍率が１／２倍に設定されている場合、手術器具４０のエンドエフェクタ４１は、操作ハンドル１１の移動距離の１／２の移動距離を移動するよう制御される。これによって、精細な手術を精確に行うことができる。
【００２７】
操作ペダル部１２は、医療器具に関する機能を実行するための複数のペダルを含んでいる。複数のペダルは、凝固ペダルと、切断ペダルと、カメラペダルと、クラッチペダルと、を含んでいる。また、複数のペダルは、操作者Ｏの足により操作される。
【００２８】
凝固ペダルは、手術器具４０を用いて手術部位を凝固させる操作を行うことができる。具体的には、凝固ペダルは、操作されることにより、手術器具４０に凝固用の電圧が印加されて、手術部位の凝固が行われる。切断ペダルは、手術器具４０を用いて手術部位を切断させる操作を行うことができる。具体的には、切断ペダルは、操作されることにより、手術器具４０に切断用の電圧が印加されて、手術部位の切断が行われる。
【００２９】
カメラペダルは、体腔内を撮像する内視鏡５０の位置及び姿勢を操作するために用いられる。具体的には、カメラペダルは、内視鏡５０の操作ハンドル１１による操作を有効にする。つまり、カメラペダルが押されている間は、操作ハンドル１１により内視鏡５０の位置および姿勢を操作することが可能である。たとえば、内視鏡５０は、左右の操作ハンドル１１の両方を用いることにより操作される。具体的には、左右の操作ハンドル１１の中間点を中心に左右の操作ハンドル１１を回動させることにより、内視鏡５０が回動される。また、左右の操作ハンドル１１を共に押し込むことにより、内視鏡５０が奥に進む。また、左右の操作ハンドル１１を共に引っ張ることにより、内視鏡５０が手前に戻る。また、左右の操作ハンドル１１を共に上下左右に移動させることにより、内視鏡５０が上下左右に移動する。
【００３０】
クラッチペダルは、ロボットアーム２１と、操作ハンドル１１との操作接続を一時切断し手術器具４０の動作を停止させる場合に用いられる。具体的には、クラッチペダルが操作されている間は、操作ハンドル１１を操作しても、患者側装置２０のロボットアーム２１が動作しない。たとえば、操作により操作ハンドル１１が移動可能な範囲の端部近傍に来た場合に、クラッチペダルが操作されることにより、操作接続を一時切断して、操作ハンドル１１を中央位置付近に戻すことができる。そして、クラッチペダルの操作を中止するとロボットアーム２１と操作ハンドル１１とが再び接続され、中央付近で操作ハンドル１１の操作を再開することができる。
【００３１】
表示部１３は、内視鏡５０が撮像した画像を表示することができるものである。表示部１３は、スコープ型表示部または非スコープ型表示部からなる。スコープ型表示部とは、たとえば、覗き込むタイプの表示部である。また、非スコープ型表示部とは、通常のパーソナルコンピュータのディスプレイのような覗き込むタイプではない平坦な画面を有する開放型の表示部を含む概念である。
【００３２】
スコープ型表示部が取り付けられた場合、患者側装置２０のロボットアーム２１ｂに取り付けられた内視鏡５０により撮像された３Ｄ画像が表示される。非スコープ型表示部が取り付けられた場合にも、患者側装置２０に設けられた内視鏡５０により撮像された３Ｄ画像が表示される。なお、非スコープ型表示部が取り付けられた場合、患者側装置２０に設けられた内視鏡５０により撮像された２Ｄ画像が表示されてもよい。
【００３３】
図２に示すように、制御装置１４は、例えば、ＣＰＵ等の演算器を有する制御部１４１と、ＲＯＭおよびＲＡＭ等のメモリを有する記憶部１４２と、画像制御部１４３とを含んでいる。制御装置１４は、集中制御する単独の制御装置により構成されていてもよく、互いに協働して分散制御する複数の制御装置により構成されてもよい。制御部１４１は、操作ハンドル１１により入力された動作態様指令を、操作ペダル部１２の切替状態に応じて、ロボットアーム２１ａによって実行されるべき動作態様指令であるか、または、内視鏡５０によって実行されるべき動作態様指令であるかを判定する。そして、制御部１４１は、操作ハンドル１１に入力された動作態様指令が手術器具４０によって実行されるべき動作態様指令であると判断すると、動作態様指令をロボットアーム２１ａに対して送信する。これによって、ロボットアーム２１ａが駆動され、この駆動によってロボットアーム２１ａに取り付けられた手術器具４０の動作が制御される。
【００３４】
また、制御部１４１は、操作ハンドル１１に入力された動作態様指令が内視鏡５０によって実行されるべき動作態様指令であると判定すると、当該動作態様指令をロボットアーム２１ｂに対して送信する。これによって、ロボットアーム２１ｂが駆動され、この駆動によってロボットアーム２１ｂに取り付けられた内視鏡５０の動作が制御される。
【００３５】
記憶部１４２には例えば手術器具４０の種類に応じた制御プログラムが記憶されていて、取り付けられた手術器具４０の種類に応じて制御部１４１がこれらの制御プログラムを読み出すことにより、遠隔操作装置１０の操作ハンドル１１及び／又は操作ペダル部１２の動作指令が個別の手術器具４０に適合した動作をさせることができる。
【００３６】
画像制御部１４３は、内視鏡５０が取得した画像を表示部１３に伝送する。画像制御部１４３は、必要に応じて画像の加工修正処理を行う。
【００３７】
（手術器具、アダプタ、ドレープおよびロボットアームの構成）
図３〜図１０を参照して、一実施形態による手術器具４０、アダプタ６０、ドレープ７０およびロボットアーム２１の構成について説明する。
【００３８】
〈取り付け状態〉
図３〜図５に示すように、手術器具４０は、ロボットアーム２１にアダプタ６０を介して取り外し可能に接続される。アダプタ６０は、ロボットアーム２１を覆うための滅菌処理されたドレープ７０をロボットアーム２１との間に挟み込むためのドレープアダプタである。手術器具４０は、Ｚ２方向側に配置されたハウジング４３の取付面４０ａがアダプタ６０に取り付けられる。また、アダプタ６０は、Ｚ１方向側に配置された取付面６０ａに手術器具４０が取り付けられる。また、アダプタ６０は、Ｚ２方向側に配置された取付面６０ｂがロボットアーム２１に取り付けられる。また、ロボットアーム２１は、Ｚ１方向側に配置された取付面２１ｃにアダプタ６０が取り付けられる。
【００３９】
ロボットアーム２１は、清潔区域において使用されるため、ドレープ７０により覆われる。ここで、手術室では、手術により切開した部分および医療機器が病原菌や異物などにより汚染されることを防ぐため、清潔操作が行われる。この清潔操作においては、清潔区域および清潔区域以外の区域である汚染区域が設定される。手術部位は、清潔区域に配置される。操作者Ｏを含む手術チームのメンバーは、手術中、清潔区域に殺菌されている物体のみが位置するよう配慮し、かつ、汚染区域に位置している物体を清潔区域に移動させるときは、この物体に滅菌処理を施す。同様に、操作者Ｏを含む手術チームのメンバーがその手を汚染区域に位置させたときは、清潔区域に位置している物体に直接接触する前に、手の滅菌処理を行う。清潔区域において用いられる器具は、滅菌処理が行われる、または、滅菌処理されたドレープ７０により覆われる。
【００４０】
ドレープ７０は、ロボットアーム２１を覆う本体部７１と、ロボットアーム２１とアダプタ６０との間に挟み込まれる取付部７２とを備えている。本体部７１は、フィルム状に形成された可撓性フィルム部材により構成されている。可撓性フィルム部材は、熱可塑性ポリウレタンやポリエチレンなどの樹脂材料からなる。本体部７１には、ロボットアーム２１とアダプタ６０とが互いに係合可能なように、開口部が設けられている。本体部７１の開口部には、開口部を塞ぐように取付部７２が設けられている。取付部７２は、フィルム状に形成された樹脂成形部材により構成されている。樹脂成形部材は、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料からなる。取付部７２は、本体部７１に比べて厚みが厚く、硬く（撓みにくく）なるように形成されている。取付部７２は、ロボットアーム２１とアダプタ６０とが互いに係合可能なように、開口部７３が設けられている。開口部７３は、ロボットアーム２１とアダプタ６０との係合する部分ごとに対応するように設けられていてもよい。また、開口部７３は、ロボットアーム２１とアダプタ６０との複数の係合する部分に対応するように設けられていてもよい。
【００４１】
手術器具４０は、ハウジング４３内に設けられ、Ｚ方向に延びる回転軸を中心に回転可能に設けられた複数（４つ）の被駆動部材４４（図５参照）を備えている。複数の被駆動部材４４は、エンドエフェクタ４１を操作（駆動）するために設けられている。たとえば、被駆動部材４４は、シャフト４２内に挿通されたワイヤ（図示せず）により、エンドエフェクタ４１と接続されている。これにより、被駆動部材４４の回転に応じてワイヤが駆動されるとともに、ワイヤの駆動に応じてエンドエフェクタ４１が操作（駆動）される。また、たとえば、被駆動部材４４は、ギア（図示せず）を介してシャフト４２に接続されている。これにより、被駆動部材４４の回転に応じてシャフト４２が回転されるとともに、シャフト４２の回転に応じてエンドエフェクタ４１が操作される。
【００４２】
被駆動部材４４は、ロボットアーム２１からの駆動力を伝達されるために、アダプタ６０の後述する駆動伝達部材６１と係合する係合凸部４４１を含んでいる。係合凸部４４１は、被駆動部材４４のＺ２方向側の表面からアダプタ６０側（Ｚ２方向側）に向かって突出するように設けられている。また、係合凸部４４１は、Ｙ１方向側の被駆動部材４４に設けられた係合凸部４４１ａと、Ｙ２方向側の被駆動部材４４に設けられた係合凸部４４１ｂとを含んでいる。係合凸部４４１ａと係合凸部４４１ｂとは、互いに異なる形状を有している。また、係合凸部４４１ａと係合凸部４４１ｂとは、それぞれ、アダプタ６０の後述する係合凹部６１１ａと係合凹部６１１ｂと対応する形状を有している。
【００４３】
アダプタ６０は、手術器具４０の複数（４つ）の被駆動部材４４に対応するように設けられ、Ｚ方向に延びる回転軸を中心に回転可能な複数（４つ）の駆動伝達部材６１を備えている。駆動伝達部材６１は、ロボットアーム２１からの駆動力を手術器具４０の被駆動部材４４に伝達するために設けられている。駆動伝達部材６１は、手術器具４０の被駆動部材４４の係合凸部４４１と係合する係合凹部６１１（図４参照）を含んでいる。係合凹部６１１は、駆動伝達部材６１の手術器具４０側（Ｚ１方向側）に、駆動伝達部材６１のＺ１方向側の表面から手術器具４０側とは反対側（Ｚ２方向側）に向かって窪むように形成されている。また、係合凹部６１１は、Ｙ１方向側の駆動伝達部材６１に設けられた係合凹部６１１ａと、Ｙ２方向側の駆動伝達部材６１に設けられた係合凹部６１１ｂとを含んでいる。係合凹部６１１ａと係合凹部６１１ｂとは、互いに異なる形状を有している。
【００４４】
また、駆動伝達部材６１は、ロボットアーム２１の後述する係合凸部２１１と係合する係合凹部６１２（図５参照）を含んでいる。係合凹部６１２は、駆動伝達部材６１のロボットアーム２１側（Ｚ２方向側）に、駆動伝達部材６１のＺ２方向側の表面からロボットアーム２１側とは反対側（Ｚ１方向側）に向かって窪むように形成されている。
【００４５】
図４に示すように、ロボットアーム２１には、手術器具４０にアダプタ６０の駆動伝達部材６１を介して駆動を伝達するための駆動部インターフェース２００が設けられている。駆動部インターフェース２００は、手術器具４０のエンドエフェクタ４１を駆動するための駆動力を発生させる。また、駆動部インターフェース２００には、アダプタ６０によってドレープ７０が取り付けられる。駆動部インターフェース２００は、アダプタ６０の複数（４つ）の駆動伝達部材６１に対応するように設けられた複数（４つ）の駆動部材２１０と、複数の駆動部材２１０に対応するように設けられた複数（４つ）のアクチュエータ２２０とを備えている。
【００４６】
駆動部材２１０は、Ｚ方向に延びる回転軸を中心に回転する。駆動部材２１０は、アダプタ６０の駆動伝達部材６１の係合凹部６１２と係合する係合凸部２１１を含んでいる。係合凸部２１１は、駆動部材２１０のアダプタ６０側（Ｚ１方向側）の表面からアダプタ６０側に向かって突出するように設けられている。アクチュエータ２２０は、モータを有し、駆動部材２１０をＺ方向に延びる回転軸を中心に回転させる。
【００４７】
また、駆動部インターフェース２００は、アクチュエータ２２０を内蔵するハウジング２３０を備えている。ハウジング２３０は、複数の駆動部材２１０に対応する位置に複数（４つ）の駆動部材用開口部２３１を有している。駆動部材用開口部２３１は、ハウジング２３０のＺ１方向側の面をＺ方向に貫通する貫通孔である。駆動部材用開口部２３１は、ハウジング２３０内に配置された駆動部材２１０の一部をハウジング２３０外に露出させている。駆動部材用開口部２３１は、Ｚ方向から見て、略円形状を有している。また、ハウジング２３０は、後述する検出部材２４０に対応する位置に単一のドレープ検出用開口部２３２を有している。ドレープ検出用開口部２３２は、ハウジング２３０のＺ１方向側の面をＺ方向に貫通する貫通孔である。ドレープ検出用開口部２３２は、ハウジング２３０内に配置された検出部材２４０の一部（後述する当接部２４１ａ）をハウジング２３０外に露出させている。ドレープ検出用開口部２３２は、Ｚ方向から見て、略円形状を有している。ドレープ検出用開口部２３２の径は、駆動部材用開口部２３１の径よりも小さい。
【００４８】
図６に示すように、駆動部インターフェース２００は、ハウジング２３０内に、ロボットアーム２１へのドレープ７０の取り付けを検出するための検出部材２４０およびセンサ２５０を備えている。ここで、本実施形態では、検出部材２４０は、ドレープ検出用開口部２３２から突出した突出位置Ｐ１（図１０（Ａ）（Ｂ）参照）と、ドレープ検出用開口部２３２から退避した退避位置Ｐ２（図１０（Ｃ）参照）との間を移動可能に配置されている。そして、センサ２５０は、ドレープ７０が当接することにより退避位置Ｐ２に移動した検出部材２４０を検出するように構成されている。これにより、ドレープ７０が当接することにより退避位置Ｐ２に移動した検出部材２４０がセンサ２５０により検出されることにより、ロボットアーム２１へのドレープ７０の取り付けを検出することができる。また、ロボットアーム２１にドレープ７０を取り付けずにアダプタ６０を装着した場合には、検出部材２４０が退避位置Ｐ２に移動しないため、ドレープ７０を取り付けるのを忘れてアダプタ６０を装着した場合も認識することができる。これらの結果、ロボットアーム２１へのドレープ７０の取り付けを検出することができ、かつ、ドレープ７０を取り付けるのを忘れてアダプタ６０を装着した場合も認識することができる。
【００４９】
図７に示すように、センサ２５０は、光センサである。これにより、検出部材２４０の移動に応じた受光量の変化を利用して、検出部材２４０を容易に検出することができる。具体的には、センサ２５０は、光を出射する投光部２５１と、投光部２５１からの光を受光する受光部２５２とを有する光透過形のフォトマイクロセンサである。センサ２５０は、検出部材２４０の後述する検出部分２４２ａにより遮光されることにより（図１０（Ａ）参照）、突出位置Ｐ１に位置した検出部材２４０を検出するように構成されている。また、センサ２５０は、検出部材２４０の検出部分２４２ａにより遮光されないことにより（図１０（Ｃ）参照）、退避位置Ｐ２に移動した検出部材２４０を検出するように構成されている。これにより、故障に起因してセンサ２５０から光が出射されない場合には、検出部材２４０による遮光時と同様に、ドレープ７０が取り付けられていないと認識することができる。その結果、センサ２５０の故障時に、ドレープ７０が取り付けられていると誤認識されることを抑制することができる。
【００５０】
図８および図９に示すように、検出部材２４０は、アーム部材２４１と、アーム部材２４２と、ばね２４３とを含んでいる。また、検出部材２４０は、支持部材２６０により回転可能に支持されるように設けられている。支持部材２６０は、Ｘ方向に対向する一対の支持部材２６１および２６２を含んでいる。一対の支持部材２６１および２６２は、Ｘ方向に挟み込むように検出部材２４０を支持するように設けられている。また、一対の支持部材２６１および２６２は、たとえばねじにより、ロボットアーム２１に固定されている。
【００５１】
アーム部材２４１は、Ｘ方向に延びる回転軸を中心に回転可能に構成されている。具体的には、アーム部材２４１は、回動軸部２４４を介して、Ｘ方向に延びる回転軸を中心に回転可能に支持部材２６０に支持されている。また、アーム部材２４１は、ドレープ検出用開口部２３２から一部が突出するとともに、ドレープ７０の取付部７２のロボットアーム２１側（Ｚ２方向側）の取付面７２ａに当接する当接部２４１ａを含んでいる。アーム部材２４１は、Ｘ方向に延びる回転軸を中心に回転することにより、突出位置Ｐ１と退避位置Ｐ２との間で当接部２４１ａを移動させるように構成されている。これにより、小さい力でも検出部材２４０の当接部２４１ａを移動させることができる。その結果、比較的軟らかい素材からなるドレープ７０を当接させることにより検出部材２４０を移動させる場合にも、ドレープ７０に負荷がかかることを抑制することができる。
【００５２】
また、アーム部材２４１は、Ｘ方向と略直交するＹ方向に延びるアーム部分２４１ｂと、アーム部分２４１ｂからＺ２方向側に突出するように設けられたばね取付部分２４１ｃとを含んでいる。アーム部材２４１のアーム部分２４１ｂは、Ｙ方向の一端の近傍に当接部２４１ａを有している。また、アーム部材２４１のアーム部分２４１ｂは、Ｙ方向の他端の近傍に回動軸部２４４を有している。これにより、アーム部材２４１のアーム部分２４１ｂのアーム長（当接部２４１ａから回動軸部２４４までの長さ）を大きくすることができるので、より小さい力で検出部材２４０の当接部２４１ａを移動させることができる。
【００５３】
また、当接部２４１ａは、アーム部材２４１のアーム部分２４１ｂの一端の近傍からＺ１方向側に突出するように設けられている。当接部２４１ａは、Ｚ１方向側に配置された平坦面部２４１ｄを有している。平坦面部２４１ｄは、ドレープ７０の取付部７２の取付面７２ａに当接するように設けられている。これにより、ドレープ７０と当接部２４１ａの平坦面部２４１ｄとを面接触させることができるので、当接部２４１ａがドレープ７０に当接した際に、当接部２４１ａによりドレープ７０に負荷がかかることを抑制することができる。また、当接部２４１ａの平坦面部２４１ｄの縁部２４１ｅは、丸形形状に形成されている。これにより、当接部２４１ａの平坦面部２４１ｄの縁部２４１ｅが角状に形成されている場合に比べて、当接部２４１ａによりドレープ７０に負荷がかかることを抑制することができる。当接部２４１ａは、Ｚ方向から見て、略円形状を有している。
【００５４】
ばね取付部分２４１ｃには、ばね２４３の一端が取り付けられている。ばね２４３の他端は、支持部材２６０のばね取付部分２６０ａに取り付けられている。なお、ばね取付部分２６０ａは、一対の支持部材２６１および２６２に分割されて形成されている。ばね取付部分２４１ｃは、支持部材２６０との間でばね２４３を保持するように設けられている。また、ばね２４３は、突出位置Ｐ１に位置するように検出部材２４０を付勢するように設けられている。これにより、ドレープ７０が取り付けられていない場合、検出部材２４０を確実に突出位置Ｐ１に位置させることができる。具体的には、ばね２４３は、検出部材２４０をＹ２方向側に付勢するように設けられている。ばね２４３は、圧縮ばね（圧縮コイルばね）である。検出部材２４０は、ばね２４３の付勢力に抗して、突出位置Ｐ１から退避位置Ｐ２に移動するように構成されている。また、検出部材２４０は、ばね２４３の付勢力により退避位置Ｐ２から突出位置Ｐ１に移動するように構成されている。検出部材２４０は、ばね２４３を介して突出位置Ｐ１と退避位置Ｐ２との間を移動可能に設けられている。
【００５５】
アーム部材２４２は、Ｘ方向に延びる回転軸を中心に回転可能に構成されている。具体的には、アーム部材２４２は、回動軸部２４５を介して、Ｘ方向に延びる回転軸を中心に回転可能に支持部材２６０に支持されている。アーム部材２４２の回転軸とアーム部材２４１の回転軸とは、Ｙ方向に互いにずれるように配置されている。また、アーム部材２４２は、Ｙ方向に延びるように設けられている。アーム部材２４２は、Ｙ方向の一端の近傍に検出部分２４２ａを有している。検出部分２４２ａは、センサ２５０を遮光するように設けられている。検出部分２４２ａは、検出部材２４０が突出位置Ｐ１に位置する場合、センサ２５０を遮光するように構成されている。また、検出部分２４２ａは、検出部材２４０が退避位置Ｐ２に位置する場合、センサ２５０を遮光しないように構成されている。検出部分２４２ａは、平板形状に形成されている。アーム部材２４２は、Ｙ方向の他端の近傍に回動軸部２４５を有している。
【００５６】
また、アーム部材２４２とアーム部材２４１とは、互いに連動するように接続部材２４６を介して互いに接続されている。アーム部材２４２とアーム部材２４１とは、互いに反対方向に回転するように接続部材２４６を介して互いに接続されている。具体的には、アーム部材２４１の当接部２４１ａが突出位置Ｐ１から退避位置Ｐ２に移動するように回転された場合、アーム部材２４２は、接続部材２４６により、検出部分２４２ａがセンサ２５０を遮光する位置からセンサ２５０を遮光しない位置に移動するように回転される。また、アーム部材２４１の当接部２４１ａが退避位置Ｐ２から突出位置Ｐ１に移動するように回転された場合、アーム部材２４２は、接続部材２４６により、検出部分２４２ａがセンサ２５０を遮光しない位置からセンサ２５０を遮光する位置に移動するように回転される。接続部材２４６は、ベアリングである。
【００５７】
図１０（Ａ）に示すように、ロボットアーム２１にドレープ７０を取り付けておらず、アダプタ６０を装着していない場合、検出部材２４０は、突出位置Ｐ１に位置するように構成されている。この状態では、検出部材２４０のアーム部材２４１の当接部２４１ａが突出位置Ｐ１に配置され、アーム部材２４２の検出部分２４２ａがセンサ２５０を遮光する位置に配置されている。
【００５８】
ここで、アダプタ６０には、ドレープ検出用開口部２３２および当接部２４１ａに対応する位置に凹部６２（図５参照）が設けられている。凹部６２は、アダプタ６０の取付面６０ｂをＺ方向に貫通する貫通孔である。なお、凹部６２は、貫通孔ではなく、取付面６０ｂからＺ１方向側に凹む窪みであってもよい。凹部６２は、当接部２４１ａを収容可能な大きさを有している。また、ドレープ７０の取付部７２は、ロボットアーム２１に取り付けられた状態で、アダプタ６０の凹部６２を覆う（塞ぐ）ように設けられている。
【００５９】
このため、本実施形態では、図１０（Ｂ）に示すように、ロボットアーム２１にドレープ７０を取り付けずにアダプタ６０を装着した場合に、検出部材２４０は、凹部６２に当接部２４１ａが配置されることにより、突出位置Ｐ１から移動しないように構成されている。これにより、ロボットアーム２１にドレープ７０を取り付けずにアダプタ６０を装着した場合には、検出部材２４０が退避位置Ｐ２に移動しないため、ドレープ７０を取り付けるのを忘れてアダプタ６０を装着した場合も認識することができる。なお、この状態では、検出部材２４０が突出位置Ｐ１から移動しないため、図１０（Ａ）に示す場合と同様に、検出部材２４０のアーム部材２４１の当接部２４１ａが突出位置Ｐ１に配置され、アーム部材２４２の検出部分２４２ａがセンサ２５０を遮光する位置に配置されている。
【００６０】
また、図１０（Ｃ）に示すように、ロボットアーム２１にドレープ７０を取り付けてアダプタ６０を装着した場合に、検出部材２４０は、アダプタ６０の凹部６２を覆ったドレープ７０の取付部７２が当接することにより、退避位置Ｐ２に移動するように構成されている。これにより、ドレープ７０とアダプタ６０とを正しく取り付けた場合には、ロボットアーム２１へのドレープ７０の取り付けを検出することができる。なお、この状態では、検出部材２４０が退避位置Ｐ２に移動されるため、アーム部材２４１の回転によりアーム部材２４１の当接部２４１ａが退避位置Ｐ２に配置され、アーム部材２４２の回転によりアーム部材２４２の検出部分２４２ａがセンサ２５０を遮光しない位置に配置されている。
【００６１】
［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。
【００６２】
たとえば、上記実施形態では、センサが、光センサである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、センサが、光センサ以外のセンサであってもよい。たとえば、センサが、マイクロスイッチなどのスイッチであってもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、センサが、検出部材により遮光されることにより、突出位置に位置した検出部材を検出し、検出部材により遮光されないことにより、退避位置に移動した検出部材を検出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。本発明では、センサが、検出部材により遮光されることにより、退避位置に移動した検出部材を検出し、検出部材により遮光されないことにより、突出位置に位置した検出部材を検出するように構成されていてもよい。このように構成すれば、検出部材の構成を簡素化することができる。
【００６４】
また、上記第実施形態では、検出部材が、２つのアーム部材を含んでいる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、検出部材が、１つのアーム部材のみを含んでいてもよい。また、検出部材が、必ずしもアーム部材を含んでいなくてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、アーム部材が、一端の近傍に当接部を有し、他端の近傍に回動軸部を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アーム部材が、必ずしも一端の近傍に当接部を有していなくてもよいし、必ずしも他端の近傍に回動軸部を有していなくてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、アーム部材の当接部が、ドレープに当接する平坦面部を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アーム部材の当接部が、必ずしもドレープに当接する平坦面部を有していなくてもよい。たとえば、アーム部材の当接部が、ドレープに当接する曲面部を有していてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、アーム部材の当接部の平坦面部の縁部が、丸形形状に形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、アーム部材の当接部の平坦面部の縁部が、丸形形状に形成されていなくてもよい。たとえば、アーム部材の当接部の平坦面部の縁部が、傾斜面状に形成されていてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、駆動伝達部材、駆動部材およびアクチュエータが、４つず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。本発明では、駆動伝達部材、駆動部材およびアクチュエータが、４つ以外の複数ずつ設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
２１：ロボットアーム、６０：アダプタ、６１：駆動伝達部材、６２：凹部、７０：ドレープ、１００：ロボット手術システム、２００：駆動部インターフェース、２１０：駆動部材、２２０：アクチュエータ、２３０：ハウジング、２３１：駆動部材用開口部、２３２：ドレープ検出用開口部、２４０：検出部材、２４１：アーム部材、２４１ａ：当接部、２４１ｄ：平坦面部、２４１ｅ：縁部、２４３：ばね、２４４：回動軸部、２５０：センサ、Ｐ１：突出位置、Ｐ２：退避位置
【図１】
2020031770.tif 000003
【図２】
2020031770.tif 000004
【図３】
2020031770.tif 000005
【図４】
2020031770.tif 000006
【図５】
2020031770.tif 000007
【図６】
2020031770.tif 000008
【図７】
2020031770.tif 000009
【図８】
2020031770.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020031770.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月22日(2019.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アダプタによってドレープが取り付けられる、ロボット手術システムのロボットアームに設けられた駆動部インターフェースであって、
前記アダプタに設けられた駆動伝達部材に対応して設けられた駆動部材と、
前記駆動部材を回転駆動させるアクチュエータと、
前記アクチュエータを内蔵し、前記駆動部材に対応する位置に駆動部材用開口部を有し、ドレープ検出用開口部を有するハウジングと、
前記ドレープ検出用開口部から突出した突出位置と、前記ドレープ検出用開口部から退避した退避位置との間を移動可能に配置された検出部材と、
前記ドレープが当接することにより前記退避位置に移動した前記検出部材を検出するセンサと、を備えた、駆動部インターフェース。
【請求項２】
前記センサは、光センサである、請求項１に記載の駆動部インターフェース。
【請求項３】
前記センサは、光透過形のセンサであり、前記検出部材により遮光されることにより、前記突出位置に位置した前記検出部材を検出し、前記検出部材により遮光されないことにより、前記退避位置に移動した前記検出部材を検出するように構成されている、請求項２に記載の駆動部インターフェース。
【請求項４】
前記検出部材は、前記ドレープ検出用開口部から突出するとともに前記ドレープに当接する当接部を有し、
前記ドレープを取り付けずに前記アダプタを装着した場合に、前記検出部材は、前記アダプタの前記検出部材の前記当接部に対応する位置に設けられた凹部に前記当接部が配置されることにより、前記突出位置から移動しないように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動部インターフェース。
【請求項５】
前記ドレープは、前記アダプタの前記凹部を覆うように設けられており、
前記ドレープを取り付けて前記アダプタを装着した場合に、前記検出部材は、前記アダプタの前記凹部を覆った前記ドレープが当接することにより、前記退避位置に移動するように構成されている、請求項４に記載の駆動部インターフェース。
【請求項６】
前記検出部材は、前記ドレープ検出用開口部から突出するとともに前記ドレープに当接する当接部を有し、前記突出位置と前記退避位置との間で前記当接部を移動させるアーム部材を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の駆動部インターフェース。
【請求項７】
前記アーム部材は、一端の近傍に前記当接部を有し、
前記アーム部材は、他端の近傍に回動軸部を有する、請求項６に記載の駆動部インターフェース。
【請求項８】
前記アーム部材の前記当接部は、前記ドレープに当接する平坦面部を有する、請求項６または７に記載の駆動部インターフェース。
【請求項９】
前記当接部の前記平坦面部の縁部は、丸形形状に形成されている、請求項８に記載の駆動部インターフェース。
【請求項１０】
前記突出位置に位置するように前記検出部材を付勢するばねをさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の駆動部インターフェース。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明の一の局面による駆動部インターフェースは、アダプタによってドレープが取り付けられる、ロボット手術システムのロボットアームに設けられた駆動部インターフェースであって、アダプタに設けられた駆動伝達部材に対応して設けられた駆動部材と、駆動部材を回転駆動させるアクチュエータと、アクチュエータを内蔵し、駆動部材に対応する位置に駆動部材用開口部を有し、ドレープ検出用開口部を有するハウジングと、ドレープ検出用開口部から突出した突出位置と、ドレープ検出用開口部から退避した退避位置との間を移動可能に配置された検出部材と、ドレープが当接することにより退避位置に移動した検出部材を検出するセンサと、を備えた。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2020031770.tif 000013