(57)【要約】【課題】マニピュレータアームのアームベースに対する着脱を容易に実現することができることができる医療用マニピュレータを提供する。【解決手段】医療用マニピュレータは、アームベースに設けられる第１係合部と、マニピュレータアームの基端部に設けられる第２係合部と、第１係合部および第２係合部の一方に設けられ、第１軸方向に延びる支軸部材と、第１係合部および第２係合部の他方に設けられ、支軸部材に係合可能に構成され、支軸部材に係合した状態で第１軸回りに相対回動自在に構成される係合部材と、アームベースに設けられ、係合部材が支軸部材に係合した状態における前記マニピュレータアームの第１軸回りの回動を、マニピュレータアームの基端部に当接することにより規制する規制部と、マニピュレータアームの基端部が規制部に当接した状態で、マニピュレータアームの基端部を規制部に固定する固定部材と、を備えている。【選択図】図６Ａ
2020103886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に外科用器具を保持可能な器具保持部を有するマニピュレータアームと、
前記マニピュレータアームの基端部を保持するように構成されたアームベースと、を備えた医療用マニピュレータであって、
前記アームベースに設けられる第１係合部と、
前記マニピュレータアームの基端部に設けられる第２係合部と、
前記第１係合部および前記第２係合部の一方に設けられ、第１軸方向に延びる支軸部材と、
前記第１係合部および前記第２係合部の他方に設けられ、前記支軸部材に係合可能に構成され、前記支軸部材に係合した状態で前記第１軸回りに相対回動自在に構成される係合部材と、
前記アームベースに設けられ、前記係合部材が前記支軸部材に係合した状態における前記マニピュレータアームの前記第１軸回りの回動を、前記マニピュレータアームの基端部に当接することにより規制する規制部と、
前記マニピュレータアームの基端部が前記規制部に当接した状態で、前記マニピュレータアームの基端部を前記規制部に固定する固定部材と、を備えた、医療用マニピュレータ。
【請求項２】
前記第２係合部は、前記マニピュレータアームの前記基端部から突出するように設けられ、前記第２係合部の先端部に前記支軸部材または前記係合部材が設けられる、請求項１に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項３】
前記アームベースは、前記第１軸に平行な前記第１係合部の取り付け面を備え、
前記規制部は、前記第１軸に平行かつ前記取り付け面に対して傾斜する規制面を備えた、請求項１または２に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項４】
前記係合部は、フック形状を有している、請求項１から３の何れかに記載の医療用マニピュレータ。
【請求項５】
前記規制部は、前記マニピュレータアームの前記第１軸回りの自重による回動を規制するように構成される、請求項１から４の何れかに記載の医療用マニピュレータ。
【請求項６】
前記規制部は、前記マニピュレータアームの基端部が当接することにより、前記マニピュレータアームの前記アームベースに対する位置決めを行うように構成される、請求項１から５の何れかに記載の医療用マニピュレータ。
【請求項７】
前記マニピュレータアームおよび前記アームベースは、前記マニピュレータアームの基端部に設けられた第１コネクタと前記アームベースに設けられた第２コネクタとを接続することにより電気的接続が行われるように構成されており、
前記アームベースは、前記マニピュレータアームの基端部が当接する前記規制部の規制面以外の位置に前記第２コネクタを備えるように構成される、請求項１から６の何れかに記載の医療用マニピュレータ。
【請求項８】
前記マニピュレータアームは、前記マニピュレータアームの基端部が前記規制部に当接した状態で、前記第１係合部、前記第２係合部、および前記規制部を一体的に覆うカバーを備える、請求項１から７の何れかに記載の医療用マニピュレータ。
【請求項９】
前記アームベースを移動させるように構成されたポジショナと、前記ポジショナを移動させるための台車と、を備える、請求項１から８の何れかに記載の医療用マニピュレータ。
【請求項１０】
前記ポジショナは、多軸ロボットで構成される、請求項９に記載の医療用マニピュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用マニピュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のマニピュレータアームを備え、施術者の操作に基づいて当該複数のマニピュレータアームを動かして外科手術を行うマスタ−スレーブ型のシステムが知られている（例えば特許文献１，２等参照）。
【０００３】
このようなシステムにおいては、下記特許文献１，２等に示されるように、複数のマニピュレータアームの基端部がそれぞれセットアップリンクおよびセットアップ関節を介してアームベース（またはプラットフォームとも呼ばれる）に取り付けられる。すなわち、複数のマニピュレータアームのそれぞれは、アームベースから吊り下げられるように設けられたセットアップリンクおよびセットアップ関節を介して取り付けられる。
【０００４】
下記特許文献３には、マニピュレータアームとセットアップリンクとの着脱性を容易にするための機構が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、マニピュレータアームとセットアップリンクとの接続端同士を接続する構成において、一方の接続端にフックが形成され、他方の接続端の側面にフックが挿入されるスロットが形成された構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１７−５１５５２４号公報
【特許文献２】特表２０１７−５１３５５０号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１７／００９５３００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１〜３には、メンテナンス時または交換時等の便のためにアームベースに対してマニピュレータアームを着脱可能に構成することについて記載がない。
【０００８】
また、特許文献１〜３には、簡単な構成で容易に且つ安全にアームベースにマニピュレータアームの基端部を取り付ける構成についても全く記載がない。
【０００９】
本発明は、以上のような課題を解決すべくなされたものであり、マニピュレータアームのアームベースに対する着脱を容易に実現することができることができる医療用マニピュレータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係る医療用マニピュレータは、先端部に外科用器具を保持可能な器具保持部を有するマニピュレータアームと、前記マニピュレータアームの基端部を保持するように構成されたアームベースと、を備えた医療用マニピュレータであって、前記アームベースに設けられる第１係合部と、前記マニピュレータアームの基端部に設けられる第２係合部と、前記第１係合部および前記第２係合部の一方に設けられ、第１軸方向に延びる支軸部材と、前記第１係合部および前記第２係合部の他方に設けられ、前記支軸部材に係合可能に構成され、前記支軸部材に係合した状態で前記第１軸回りに相対回動自在に構成される係合部材と、前記アームベースに設けられ、前記係合部材が前記支軸部材に係合した状態における前記マニピュレータアームの前記第１軸回りの回動を、前記マニピュレータアームの基端部に当接することにより規制する規制部と、前記マニピュレータアームの基端部が前記規制部に当接した状態で、前記マニピュレータアームの基端部を前記規制部に固定する固定部材と、を備えている。
【００１１】
上記構成によれば、係合部材が支軸部材に係合した状態でマニピュレータアームの第１軸回りの回動がアームベースに設けられた規制部により規制される。このため、マニピュレータアームをアームベースに装着する際に、第１軸方向に延びる支軸部材に係合部材を係合させるだけで、アームベースにマニピュレータアームが保持される。しかも、係合部は、支軸部材に係合した状態で第１軸回りに相対回動自在に構成されているため、係合部が支軸部材に係合した状態において、その係合が容易に解除されることはない。したがって、マニピュレータアームのアームベースに対する着脱を容易に実現しつつ係合時におけるマニピュレータアームの脱落を防止することができる。
【００１２】
前記第２係合部は、前記マニピュレータアームの基端部から突出するように設けられ、第２係合部の先端部に前記支軸部材または前記係合部材が設けられてもよい。これにより、マニピュレータアームの自重を利用してマニピュレータアームを規制部に付勢させ易くすることができる。
【００１３】
前記アームベースは、前記第１軸に平行な前記第１係合部の取り付け面を備え、前記規制部は、前記第１軸に平行かつ前記取り付け面に対して傾斜する規制面を備えてもよい。これにより、マニピュレータアームがアームベースに装着された状態で斜め下方に向くように配設することができる。
【００１４】
前記係合部は、フック形状を有していてもよい。
【００１５】
前記規制部は、前記マニピュレータアームの前記第１軸回りの自重による回動を規制するように構成されてもよい。これにより、係合部材を支軸部材に係合させた状態で作業者がマニピュレータアームを第１軸回りに回動させなくても自然にマニピュレータアームが固定位置に位置される。したがって、作業性を向上させることができるとともに、マニピュレータアームが脱落することを有効に防止することができる。
【００１６】
前記規制部は、前記マニピュレータアームの基端部が当接することにより、前記マニピュレータアームの前記アームベースに対する位置決めを行うように構成されてもよい。これにより、マニピュレータアームをアームベースに取り付けるだけで、マニピュレータアームのアームベースに対する位置決めを行うことができる。
【００１７】
前記マニピュレータアームおよび前記アームベースは、前記マニピュレータアームの基端部に設けられた第１コネクタと前記アームベースに設けられた第２コネクタとを接続することにより電気的接続が行われるように構成されており、前記アームベースは、前記マニピュレータアームの基端部が当接する前記規制部の規制面以外の位置に前記第２コネクタを備えるように構成されてもよい。これにより、マニピュレータアームを回動させながら電気的接続を行う必要性をなくし、安定的な電気接続を行うことができる。
【００１８】
前記マニピュレータアームは、前記マニピュレータアームの基端部が前記規制部に当接した状態で、前記第１係合部、前記第２係合部、および前記規制部を一体的に覆うカバーを備えてもよい。これにより、アームがアームベースに装着された状態で第１係合部、第２係合部および規制部がカバーにより一体的に覆われる。したがって、外部に係合箇所が露出することを防止することができる。
【００１９】
前記アームベースを移動させるように構成されたポジショナと、前記ポジショナを移動させるための台車と、を備えてもよい。前記ポジショナは、多軸ロボットで構成されてもよい。
【００２０】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、および利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、マニピュレータアームのアームベースに対する着脱を簡単な構成で容易に実現することができることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る保持機構が適用される外科手術システムの全体的な構成を示す概略図である。
【図２】図２は、図１に示す外科手術システムにおけるマニピュレータアームの全体的な構成を示す概略図である。
【図３】図３は、図２に示す第４リンクを模式的に例示する側面図である。
【図４】図４は、図１に示す外科手術システムのマニピュレータアームの制御系統の概略構成を示すブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図１に示す外科手術システムにおけるアームベースの構成を示す概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図１に示す外科手術システムにおけるアームベースの構成を示す概略図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図１に示す外科手術システムにおけるアームベースの構成を示す概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本実施の形態におけるアームの保持機構を示す概略構成図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本実施の形態におけるアームの保持機構を示す概略構成図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本実施の形態におけるアームのアームベースへの装着手順の例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本実施の形態におけるアームのアームベースへの装着手順の例を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本実施の形態におけるアームのアームベースへの装着手順の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る保持機構が適用される外科手術システムの全体的な構成を示す概略図である。外科手術システム１００は、ロボット支援手術またはロボット遠隔手術等のように、医師等の施術者が患者側システム１を用いて患者Ｐに内視鏡外科手術を施すシステムである。なお、図１は、ポジショナ７、アームベース５および複数のマニピュレータアーム３が施術前に確立される所定の準備位置（詳しくは後述する）に位置している状態を示している。また、図１は、ポジショナ７と、複数のマニピュレータアーム３との大きさの比率を実際とは異なる比率で記載している。
【００２５】
外科手術システム１００は、患者側システム１と、この患者側システム１を操る操作装置２（後述する図４参照）とを備えている。操作装置２は、患者側システム１から離れて配置され、施術時において患者側システム１は操作装置２によって遠隔操作される。施術者は患者側システム１に行わせる動作を操作装置２に入力し、操作装置２はその動作指令を患者側システム１に送信する。そして、患者側システム１は、操作装置２から送信された動作指令を受け取り、この動作指令に基づいて患者側システム１が具備する長軸状の外科用器具４０等を動作させる。
【００２６】
操作装置２は、外科手術システム１００と施術者との間のインターフェースを構成し、患者側システム１を操作するための装置である。操作装置２は、手術室内において手術台１１１の傍らにまたは手術台１１１から離れて、あるいは、手術室外に設置されている。操作装置２は、図示しないが、施術者が動作指令を入力するための操作用マニピュレータアームおよび操作ペダル等の操作入力部と、外科用器具４０として患者側システム１に取り付けられる内視鏡アセンブリ（図示せず）で撮影された画像を表示するモニタとを含む。施術者は、モニタで患部（施術部位１１０）を視認しながら、操作入力部を操作して操作装置２に動作指令を入力する。操作装置２に入力された動作指令は、有線または無線により患者側システム１の後述する制御部６００に伝達される。
【００２７】
患者側システム１は、外科手術システム１００と患者Ｐとのインターフェースを構成する。患者側システム１は、手術室内において患者Ｐが横たわる手術台１１１の傍らに配置されている。手術室内は滅菌された滅菌野である。
【００２８】
患者側システム１は、ポジショナ７と、ポジショナ７の先端部に取り付けられたアームベース（プラットフォーム）５と、アームベース５に着脱可能に取り付けられた複数の患者側マニピュレータアーム（以下、単に「アーム３」という）とを備えている。ポジショナ７は、所定の基台から延び、所定の基台とアームベース５との間を連結するものである。本実施の形態において、ポジショナ７は、多軸ロボットとして構成されており、所定の基台である移動可能な台車７０に対してアームベース５の位置を３次元的に移動させることができる。アーム３およびアームベース５は、滅菌ドレープ（図示せず）で覆われ、アーム３およびアームベース５が手術室内の滅菌野から遮蔽される。
【００２９】
複数のアーム３の先端部は、それぞれ長軸状の外科用器具４０を保持可能な器具保持部（ホルダ３６）として構成されている。複数のアーム３のうち１本のアームの先端部には、内視鏡アセンブリ（図示せず）が保持される。複数のアーム３のうち余のアームの先端部には、インストゥルメント４２が着脱可能に保持される。以下、内視鏡アセンブリが取り付けられたアーム３を「カメラアーム」ということがあり、インストゥルメント４２が取り付けられたアーム３を「インストゥルメントアーム」ということがある。本実施の形態における患者側システム１は、１本のカメラアームと３本のインストゥルメントアームとの、合わせて４本のアーム３を備えている。
【００３０】
上記の患者側システム１において、アームベース５は、複数のアーム３の拠点となる「ハブ」としての機能を有している。本実施の形態では、ポジショナ７およびアームベース５によって、複数のアーム３を移動可能に支持するマニピュレータアーム支持体１０が構成されている。ただし、ポジショナ７は多軸ロボットでなくてもよい。例えば、ポジショナ７は、アームベース５を支持するための直動レール、昇降装置、あるいは、天井または壁に取り付けられたブラケットであってもよい。ポジショナ７が接続される所定の基台は、台車７０のように移動可能な構成に限られない。例えば、所定の基台は、手術室の壁、床またはこれらに固定された固定物でもよい。
【００３１】
上記の患者側システム１では、ポジショナ７から内視鏡アセンブリまたは各インストゥルメント４２まで、要素が一連に繋がっている。本明細書では、上記一連の要素において、ポジショナ７（より詳細には、ポジショナ７の台車７０との接続部であるベース９０）へ向かう側の端部を「基端部」といい、その反対側の端部を「先端部」ということとする。
【００３２】
以下、台車７０、ポジショナ７、アームベース５、および複数のマニピュレータアーム３について詳細に説明する。
【００３３】
図１に示すように、台車７０は、台車本体７１と、前輪７２および後輪７３と、ハンドル７４とを備えている。前輪７２および後輪７３は、台車本体７１に回転可能に取り付けられ、これにより、台車本体７１は、移動可能に構成されている。後輪７３は、ハンドル７４の回動軸回りに回動可能に構成されており、施術者または施術補助者Ｏがハンドル７４を把持して回動軸回りに回動させることにより台車本体７１の進行方向を変更することが可能である。
【００３４】
患者側システム１は、制御部６００により動作制御される。制御部６００は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータにより構成される。台車本体７１の内部には、制御部６００および動作制御に用いられる制御プログラムおよび各種データが記憶される記憶部６０２が格納されている。また、台車本体７１には、主に施術前におけるポジショナ７、アームベース５および複数のアーム３の位置および姿勢（後述する準備姿勢）を設定入力するための操作部６０４が設けられる。６０４は、例えばタッチパネル等により構成される。
【００３５】
ポジショナ７は、台車本体７１に取り付けられるベース９０と、ベース９０から先端部に向けて順次連結された複数のポジショナリンク部を備えている。ポジショナ７は、一のポジショナリンク部が他の一のポジショナリンク部に対して回動するように順に連結されることにより複数の関節部を構成する。複数のポジショナリンク部は、第１リンク９１〜第６リンク９６を含む。複数の関節部は、第１関節Ｊ７１〜第７関節Ｊ７７を含む。なお、本実施の形態における複数の関節部は、回転軸を備えた回転関節により構成されているが、少なくとも一部の関節部が直動関節により構成されてもよい。
【００３６】
より詳細には、ベース９０の先端部に、捩り（ロール）関節である第１関節Ｊ７１を介して第１リンク９１の基端部が連結されている。第１リンク９１の先端部に、曲げ（ピッチ）関節である第２関節Ｊ７２を介して第２リンク９２の基端部が連結されている。第２リンク９２の先端部に、曲げ関節である第３関節Ｊ７３を介して第３リンク９３の基端部が連結されている。第３リンク９３の先端部に、捩り関節である第４関節Ｊ７４を介して第４リンク９４の基端部が連結されている。第４リンク９４の先端部に、曲げ関節である第５関節Ｊ７５を介して第５リンク９５の基端部が連結されている。第５リンク９５の先端部に、捩り関節である第６関節Ｊ７６を介して第６リンク９６の基端部が連結されている。第６リンク９６の先端部に、捩り関節である第７関節Ｊ７７を介してアームベース５のポジショナ取り付け部５１が連結されている。これにより、ポジショナ７は、複数の自由度（７自由度）を有する多軸関節（７軸関節）アームとして構成される。
【００３７】
上述した通り、アームベース５のポジショナ取り付け部５１に取り付けられるポジショナリンク部である第６リンク９６は、基端側の関節部である第６関節Ｊ７６および先端側の関節部である第７関節Ｊ７７の双方が捩り関節として構成されている。さらに、本実施の形態において、第６関節Ｊ７６の回転軸は、第７関節Ｊ７７の回転軸に対して相対的に傾斜している。より具体的には、第６関節Ｊ７６の回転軸は、第６リンク９６の長手方向に対して傾斜しており、第７関節Ｊ７７の回転軸は、第６リンク９６の長手方向に直交している。第６関節Ｊ７６の回転軸と第７関節Ｊ７７の回転軸は、それぞれの延長線で交差する。すなわち、第６関節Ｊ７６の回転面は、第７関節Ｊ７７の回転面に対して傾斜している。
【００３８】
アームベース５は、アームベース本体５０と、アームベース本体５０の上部（基端側）に取り付けられ、ポジショナ７の先端部が取り付けられるポジショナ取り付け部５１と、アームベース本体５０の下部（先端側）に取り付けられ、複数のアーム３の基端部が取り付けられる少なくとも１つのアーム取り付け部と、を備えている。なお、アーム取り付け部はカバー５２で隠れている。それぞれのアーム取り付け部は、後述する第１係合部２０１および規制部２０４を有している。アームベース５は、ポジショナ７の先端部（第６リンク９６）に対して第７関節Ｊ７７の回転軸であるアームベース回転軸Ｖ７７回りに相対回転可能に構成される。本実施の形態において、複数（４つ）のアーム３に応じて複数（４つ）のアーム取り付け部が設けられている。複数のアーム３のベース８０が複数のアーム取り付け部に固定されることにより、複数のアーム３の基端部（後述する第１リンク８１）は、後述する第１関節Ｊ３１の回転軸であるアーム基端部回転軸Ｖ３１回りに相対回転可能に構成される。アームベース５のより詳しい構成については後述する。
【００３９】
図２は、図１に示す外科手術システムにおけるマニピュレータアームの全体的な構成を示す概略図である。図２には、患者側システム１が備える複数のアーム３のうちのインストゥルメント４２が取り付けられた１本のアーム３の概略構成が示されている。なお、本実施の形態では、患者側システム１が具備する複数のアーム３はいずれも同様または類似の構成を有するが、複数のアーム３のうち少なくとも１本が他のアームと異なる構成（例えば異なる自由度を有する等）を有してもよい。図２に示すように、アーム３は、アーム本体３０と、アーム本体３０の先端部に連結された並進ユニット３５とを備えている。複数のアーム３は、それぞれの先端部が基端部に対して３次元的に移動可能なように構成されている。アーム３の先端部には、長軸状の外科用器具４０（インストゥルメント４２または内視鏡アセンブリ）を保持可能なホルダ（器具保持部）３６が設けられる。本実施の形態において、ホルダ３６は、並進ユニット３５に設けられる。
【００４０】
インストゥルメント４２は、基端部に設けられた駆動ユニット４５と、先端部に設けられたエンドエフェクタ（処置具）４４と、駆動ユニット４５とエンドエフェクタ４４との間を繋ぐ細長いシャフト４３とを有している。インストゥルメント４２には長軸方向Ｄｔが規定されており、駆動ユニット４５、シャフト４３、およびエンドエフェクタ４４は長軸方向Ｄｔに沿って配置される。インストゥルメント４２のエンドエフェクタ４４は、動作する関節を有する器具（例えば、鉗子、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステープルアプライヤー、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等）、ならびに、関節を有しない器具（例えば、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および、吸引オリフィス等）を含む群より選択される。本明細書における「長軸状の外科用器具」には、内視鏡アセンブリおよび各インストゥルメントの双方が含まれる。
【００４１】
アーム３がインストゥルメントアームの場合、ホルダ３６には、インストゥルメント４２が着脱可能に保持される。ホルダ３６に保持されたインストゥルメント４２のシャフト４３は、長軸方向Ｄｔに沿って延在する。また、アーム３がカメラアームの場合、ホルダ３６には、内視鏡アセンブリが着脱可能に保持される。ここで、カメラアームに設けるホルダ３６は、インストゥルメントアームに設けるホルダ３６とは異なる形状または構造を有していてもよい。あるいは、手術中に内視鏡アセンブリを交換することは稀であるので、カメラアームに内視鏡アセンブリが固定されていてもよい。
【００４２】
アーム３は、アームベース５に対し着脱可能に構成されている。アーム３は、洗浄処理および滅菌処理のための耐水性、耐熱性、および耐薬品性を備えている。アーム３の滅菌処理には様々な方法があるが、例えば、高圧蒸気滅菌法、ＥＯＧ滅菌法、消毒薬による化学滅菌法等が選択的に用いられ得る。
【００４３】
アーム本体３０は、アームベース５に着脱可能に取り付けられるベース８０と、ベース８０から先端部に向けて順次連結された複数のアームリンク部を備えている。アーム３は、一のアームリンク部が他の一のアームリンク部に対して回動するように順に連結されることにより複数の関節部を構成する。複数のアームリンク部は、第１リンク８１〜第７リンク８７を含む。複数の関節部は、第１関節Ｊ３１〜第７関節Ｊ３７を含む。なお、本実施の形態における複数の関節部は、回転軸を備えた回転関節により構成されているが、少なくとも一部の関節部が直動関節により構成されてもよい。
【００４４】
より詳細には、ベース８０の先端部に、捩り（ロール）関節である第１関節Ｊ３１を介して第１リンク８１の基端部が連結されている。第１リンク８１の先端部に、曲げ（ピッチ）関節である第２関節Ｊ３２を介して第２リンク８２の基端部が連結されている。第２リンク８２の先端部に、捩り関節である第３関節Ｊ３３を介して第３リンク８３の基端部が連結されている。第３リンク８３の先端部に、曲げ関節である第４関節Ｊ３４を介して第４リンク８４の基端部が連結されている。第４リンク８４の先端部に、捩り関節である第５関節Ｊ３５を介して第５リンク８５の基端部が連結されている。第５リンク８５の先端部に、曲げ関節である第６関節Ｊ３６を介して第６リンク８６の基端部が連結されている。第６リンク８６の先端部に、曲げ関節である第７関節Ｊ３７を介して並進ユニット３５の基端部が連結されている。これにより、アーム３は、複数の自由度（７自由度）を有する多軸関節（７軸関節）アームとして構成される。したがって、アーム３は、当該アーム３の先端部の位置姿勢を変化させることなくアーム３の全体的な姿勢を変えることができる。
【００４５】
本実施の形態において、第１リンク８１は、隣接する関節Ｊ３１，Ｊ３２間において折り曲げられた形状を有している。言い換えると、第１リンク８１は、第１関節Ｊ３１の回転軸と第２関節Ｊ３２の回転軸とが交差しないように構成されている。すなわち、第１リンク８１は、基端側の第１関節Ｊ３１から所定の第１方向（第１関節Ｊ３１の回転軸方向）に延びる第１部分８１ａと、第１部分８１ａの先端部から第１部分８１ａの延出方向に交差する第２方向（かつ第２関節Ｊ３２に直交する方向）に延びて先端側の第２関節Ｊ３２に接続される第２部分８１ｂとを有する。第１リンク８１における第１方向と第２方向とのなす角は、例えば１２０度以上かつ１６０度以下（例えば１４０度）である。なお、第１部分８１ａと第２部分８１ｂとは滑らかに繋がっている。これにより、一部のアームリンク部が折り曲げられた形状を有していても、複数のアームリンク部内に電気配線等のワイヤ（図示せず）を通し易くすることができる。
【００４６】
さらに、第４リンク８４は、隣接する関節Ｊ３４，Ｊ３５間において折り曲げられた形状を有している。言い換えると、第４リンク８４は、第４関節Ｊ３４の回転軸と第５関節Ｊ３５の回転軸とが交差しないように構成されている。すなわち、第４リンク８４は、基端側の第４関節Ｊ３４から所定の第１方向（第４関節Ｊ３４の回転軸および第５関節Ｊ３５の回転軸の双方に直交する方向）に延びる第１部分８４ａと、第１部分８４ａの先端部から第１部分８４ａの延出方向に交差する第２方向（第５関節Ｊ３５の回転軸方向）に延びて先端側の第５関節Ｊ３５に接続される第２部分８４ｂとを有する。第４リンク８４における第１方向と第２方向とのなす角は、例えば７０度以上かつ１１０度以下（例えば９０度）である。なお、第１部分８４ａと第２部分８４ｂとは滑らかに繋がっている。
【００４７】
特に、第４リンク８４は、リンク長が他の関節部より短いように構成されている。図３は、図２に示す第４リンク８４を模式的に例示する側面図である。図３に示すように、例えば、第４リンク８４は、第４関節Ｊ３４の回転軸と第５関節Ｊ３５の回転軸との間の第１方向に関する長さＬ１が、第４関節Ｊ３４の半径Ｒ４または第５関節Ｊ３５の半径Ｒ５の４倍以下、より好ましくは３倍以下となるように構成されている。なお、第４関節Ｊ３４の半径Ｒ４は、第４関節Ｊ３４の回転軸と、第４リンク８４の第１方向における基端部位置との間の距離として定義される。また、第５関節Ｊ３５の半径Ｒ５は、第５関節Ｊ３５の回転軸と、第４リンク８４の第１方向における先端部位置との間の距離として定義される。また、第４リンク８４は、上記長さＬ１が、第４関節Ｊ３４の半径Ｒ４と第５関節Ｊ３５の半径Ｒ５との和の２倍以下となるように構成されている。より好ましくは、上記長さＬ１は、第４関節Ｊ３４の半径Ｒ４と第５関節Ｊ３５の半径Ｒ５との和に、第４関節Ｊ３４の半径Ｒ４および第５関節Ｊ３５の半径Ｒ５のうちの短い方の半径Ｒ５を加えた長さより短い長さとなっている。
【００４８】
その他のリンク８２，８３，８５，８６は、隣接する関節部間において直線状に形成されている。言い換えると、その他のリンク８２，８３，８５，８６は、隣接する関節部の回転軸同士が交差するように構成されている。
【００４９】
各アームリンク部は、そのアームリンク部より基端部側に接続されるアームリンク部（またはベース８０）より長手方向に直交する断面の面積が小さくなるように構成される。これにより、アーム３は、基端部から先端部に向かうに従って段々細くなるように構成される。さらに、曲げ関節である各関節Ｊ３２，Ｊ３４，Ｊ３６は、基端部側のアームリンク部８１，８３，８５の先端部が関節部における回転軸方向中央部を基準として回転軸方向一方側に位置し、先端部側のアームリンク部８２，８４，８６の基端部が関節部における回転軸方向中央部を基準として回転軸方向他方側において基端部側のアームリンク部８１，８３，８５の先端部に対面するように位置するように構成される。すなわち、これらの関節Ｊ３２，Ｊ３４，Ｊ３６は、相欠き接合により構成される。
【００５０】
その上で、当該関節部における回転軸方向の幅、すなわち、基端部側のアームリンク部８１，８３，８５の先端部の回転軸方向外端部と、先端部側のアームリンク部８２，８４，８６の基端部の回転軸方向外端部との間の距離が、基端部側のアームリンク部８１，８３，８５の先端部より基端部側に位置する部分の長手方向に直交する断面の直径（最大寸法）より短い。
【００５１】
このように、各関節部およびそれの先端部側のアームリンク部が基端部側のアームリンク部に比べて幅狭に構成されることにより、患者Ｐの施術部位１１０に近接するほど狭くなるワークスペースにおいて、各アーム３の移動範囲（他のアーム３と干渉しない範囲）を増大させることができる。
【００５２】
アーム本体３０の外殻は、主にステンレス等の耐熱性および耐薬品性を有する部材で形成されている。また、アーム本体３０の点検穴等の開口部は、樹脂製のカバーで覆われている。当該カバーを樹脂等の部材で形成することにより、アーム３の強度に寄与しない部分の軽量化を図ることができる。これにより、カバーが万が一にも落下したり、アーム３が他のアーム３または施術補助者Ｏ等にぶつかっても、その衝撃を軽減することができる。なお、アーム本体３０の外殻自体が樹脂部材で構成される部分を含んでもよい。また、リンク同士の連結部には、耐水性を備えるためのシール（図示せず）が設けられている。このシールは、高圧蒸気滅菌法に対応する耐熱性や、消毒薬に対する耐薬品性を備えている。なお、リンク同士の連結部において、連結される一方のリンクの端部の内側に他方のリンクの端部が挿入されており、これらのリンクの端部同士の間を埋めるようにシールが配置されることによって、シールが外観から隠蔽されている。これにより、シールとリンクとの間から水、薬液、蒸気の浸入が抑制されている。
【００５３】
並進ユニット３５は、並進ユニット３５の先端部に取り付けられたホルダ３６を長軸方向Ｄｔに並進移動させることにより、ホルダ３６に取り付けられたインストゥルメント４２をシャフト４３の延在方向に並進移動させる機構である。
【００５４】
並進ユニット３５は、アーム本体３０の第６リンク８６の先端部に、曲げ関節である第７関節Ｊ３７を介して連結される基端側リンク６１と、先端側リンク６２と、基端側リンク６１と先端側リンク６２との間で連動して動く連結リンク６３と、連動機構（図示せず）とを有する。第７関節Ｊ３７は、長軸方向Ｄｔに直交する方向に延びている。並進ユニット３５の駆動源は、基端側リンク６１に設けられている。連結リンク６３は、長軸方向Ｄｔに沿って延びている。
【００５５】
並進ユニット３５は、連動機構により、基端側リンク６１と連結リンク６３との長軸方向Ｄｔにおける相対位置が変化するとともに、連結リンク６３と先端側リンク６２との長軸方向Ｄｔにおける相対位置が変化することにより、基端側リンク６１に対して先端側リンク６２に設けられたホルダ３６に取り付けられたインストゥルメント４２の長軸方向Ｄｔに関する位置を変化させることができる。連動機構は、公知のリンク機構を採用可能であり、例えばプーリおよびタイミングベルトを用いた構成でもよいし、ギアトレインを含む機構でもよい。
【００５６】
図４は、図１に示す外科手術システムのマニピュレータアームの制御系統の概略構成を示すブロック図である。上記構成のアーム本体３０には、アーム３の各関節Ｊ３１〜Ｊ３７に対応して、駆動用のサーボモータ（図４ではＳＭと表記）Ｍ３１〜Ｍ３７、サーボモータＭ３１〜Ｍ３７の回転角を検出するエンコーダ（図４ではＥＮと表記）Ｅ３１〜Ｅ３７、および、サーボモータＭ３１〜Ｍ３７の出力を減速させてトルクを増大させる減速機（図示せず）が設けられる。同様に、ポジショナ７には、ポジショナ７の各関節Ｊ７１〜Ｊ７７に対応して、駆動用のサーボモータＭ７１〜Ｍ７７、サーボモータＭ７１〜Ｍ７７の回転角を検出するエンコーダＥ７１〜Ｅ７７、および、サーボモータＭ７１〜Ｍ７７の出力を減速させてトルクを増大させる減速機（図示せず）が設けられる。
【００５７】
なお、図４では、関節Ｊ３１〜Ｊ３７，Ｊ７１〜Ｊ７７のうち、アーム３の第１関節Ｊ３１および第７関節Ｊ３７と、ポジショナ７の第１関節Ｊ７１および第７関節Ｊ７７との制御系統が代表的に示され、その他の関節Ｊ３３〜Ｊ３６，Ｊ７２〜Ｊ７６の制御系統は省略されている。さらに、並進ユニット３５には、並進動作のためのサーボモータＭ３８と、回転軸６４回りの回動動作のためのサーボモータＭ３９と、サーボモータＭ３８，Ｍ３９の回転角を検出するエンコーダＥ３８，Ｅ３９と、サーボモータＭ３８，Ｍ３９の出力を減速させてトルクを増大させる減速機（図示せず）とが設けられる。
【００５８】
なお、エンコーダＥ３１〜Ｅ３９，Ｅ７１〜Ｅ７７は、サーボモータＭ３１〜Ｍ３９，Ｍ７１〜Ｍ７７の回転位置（回転角）を検出する回転位置検出手段の一例として設けられており、エンコーダＥ３１〜Ｅ３９，Ｅ７１〜Ｅ７７に代えてレゾルバ等の回転位置検出手段が用いられてもよい。また、アーム３の駆動系統の上記の各要素およびこれらのための配線ならびに制御部は、耐高温材料で構成され、滅菌処理のための耐熱性が備えられている。
【００５９】
制御部６００は、動作指令に基づいて複数のアーム３の移動を制御するアーム制御部６０１および動作指令に基づいてポジショナ７の移動を制御するポジショナ制御部６０３を含む。アーム制御部６０１にはサーボ制御部Ｃ３１〜Ｃ３９が電気的に接続され、図示されない増幅回路等を介してサーボモータＭ３１〜Ｍ３９が電気的に接続されている。同様に、ポジショナ制御部６０３にはサーボ制御部Ｃ７１〜Ｃ７７が電気的に接続され、図示されない増幅回路等を介してサーボモータＭ３１〜Ｍ３９が電気的に接続されている。
【００６０】
上記構成において、施術時に操作装置２に入力された動作指令に基づいて、アーム制御部６０１にアーム３の先端部の位置姿勢指令が入力される。アーム制御部６０１は、位置姿勢指令に基づいて各サーボモータＭ３１〜Ｍ３９の位置指令値を生成し、対応するサーボ制御部Ｃ３１〜Ｃ３９に出力する。この位置指令値を取得したサーボ制御部Ｃ３１〜Ｃ３９は、エンコーダＥ３１〜Ｅ３９で検出された回転角および位置指令値に基づいて駆動指令値（トルク指令値）を生成して出力する。この駆動指令値を取得した増幅回路は、駆動指令値に対応した駆動電流をサーボモータＭ３１〜Ｍ３９へ供給する。このようにして、アーム３の先端部が、位置姿勢指令と対応する位置および姿勢に到達するように、各サーボモータＭ３１〜Ｍ３９がサーボ制御される。また、施術前に操作部６０４に入力された動作指令に基づいて、ポジショナ制御部６０３にポジショナ７の先端部の位置姿勢指令が入力される。ポジショナ制御部６０３は、アーム制御部６０１と同様に、位置姿勢指令に基づいてポジショナ７の位置および姿勢の制御を行う。
【００６１】
また、制御部６００には、アーム制御部６０１にデータを読み出し可能な記憶部６０２が設けられ、操作装置２を介して入力された手術情報が予め記憶されている。この手術情報には、手術で使用される複数のアーム３の組み合わせが含まれている。
【００６２】
また、記憶部６０２には、アーム３の先端部に保持される外科用器具（内視鏡アセンブリまたは各インストゥルメント）の長軸方向Ｄｔに沿った長さ等の情報が記憶されている。これにより、アーム制御部６０１は、アーム３の先端部の位置姿勢指令に基づいて、当該アーム３の先端部に保持された外科用器具の先端部の位置を把握可能となっている。
【００６３】
さらに、記憶部６０２には、ポジショナ７、アームベース５および複数のアーム３の施術前に確立される所定の準備位置（例えば図１に示す各要素７，５，３の位置および姿勢）が予め記憶される。記憶部６０２には、複数の準備位置が、施術の内容（種類）、施術部位等に応じて記憶され得る。さらに、記憶部６０２には、所定の収納位置が予め記憶される。所定の収納位置は、台車７０による移動時に複数のアーム３等が手術室の壁または他の手術用具等に接触し難いように、ポジショナ７および複数のアーム３がなるべく折り畳まれた状態の位置および姿勢に設定されている。
【００６４】
ポジショナ制御部６０３は、操作部６０４に入力された準備位置の設定等に関する動作指令（所定の制御入力）に基づいて、記憶部６０２に記憶された準備位置にポジショナ７、アームベース５および複数のアーム３が移動するように制御する。
【００６５】
上記構成の患者側システム１を用いた施術において、まず、施術補助者Ｏ（施術者自身が行ってもよい）は、台車７０を用いて患者側システム１を手術台１１１の近くに移動させる。このとき、ポジショナ７、アームベース５および複数のアーム３は、台車７０に対して設定される所定の収納位置（図示せず）に位置している。
【００６６】
患者側システ
ム１の移動後、施術補助者Ｏは、操作部６０４を用いて患者Ｐの手術内容に応じた準備位置の選択入力を行う。これにより、ポジショナ制御部６０３は、記憶部６０２から対応する準備位置の情報を読み出し、ポジショナ７、アームベース５および複数のアーム３が当該準備位置に位置するようにこれらの要素を動作制御する。
【００６７】
なお、操作部６０４を用いてポジショナ７、アームベース５および複数のアーム３のそれぞれの位置を準備位置から個別に位置調整することも可能である。また、施術補助者Ｏがアーム３等を把持して準備位置から各アーム３を個別に移動させることも可能である。このような予備的動作を行うことにより、施術部位１１０となる患者Ｐの体表に留置されたスリーブ（カニューレスリーブ）と各アーム３に取り付けられた外科用器具４０とが所定の初期位置関係となるように、ポジショナ７、アームベース５および複数のアーム３の位置決めが行われる。
【００６８】
本実施の形態において、患者側システム１（ポジショナ７、アームベース５および複数のアーム３）が収納位置から準備位置となるまでの間、制御部６００は、操作装置２による操作を受け付けない。患者側システム１が準備位置に位置した後、制御部６００は、操作装置２による操作を受け付け可能となる。患者側システム１が準備位置に位置した後の施術時において、制御部６００は、原則としてポジショナ７およびアームベース５を静止させた状態で、操作装置２からの動作指令に応じて、各アーム３を動作させて外科用器具４０の位置および姿勢を適宜変化させるように動作制御する。
【００６９】
上述のように、図１に示す準備位置は、施術前において、アームベース５と手術台１１１または患者Ｐとが所定の位置関係を有する位置として設定される。この準備位置において、アームベース５のポジショナ取り付け部５１におけるアームベース回転軸Ｖ７７（後述）は、アームベース５の長手方向（第１方向Ｄ１）が水平面（第１平面Ｓ１）に平行となるようにアームベース５が位置した状態で、アームベース５の長手方向を含み、水平面に垂直な鉛直面（第２平面Ｓ２）および水平面（第１平面Ｓ１）の双方に対して傾斜している。このような準備位置を取り易くするために、本実施の形態におけるアームベース５は、以下のような構成を有している。
【００７０】
図５Ａ〜図５Ｃは、図１に示す外科手術システムにおけるアームベースの構成を示す概略図である。図５Ａは、図１に示す準備位置において前方（図１におけるＶＡ方向）から見た前面図であり、図５Ｂは、図５Ａに示すＶＢ方向に見た上面図であり、図５Ｃは、図５Ａに示すＶＣ−ＶＣ断面図である。
【００７１】
図５Ｂに示すように、複数のアーム取り付け部を覆うカバー５２は、複数のアーム３の基端部（ベース８０）が所定の第１平面Ｓ１視において第１平面Ｓ１に含まれる所定の第１方向Ｄ１に一列に配列されている。本実施の形態において、第１平面Ｓ１は、アームベース５が準備位置（図１）に位置した状態で床面（水平面）Ｇに平行な仮想の平面である。すなわち、複数のアーム取り付け部は、アームベース５が準備位置に位置した状態で上から見た場合に第１方向Ｄ１（図１における紙面奥行き方向）に一列に配列されている。
【００７２】
さらに、本実施の形態において、複数のアーム３のうちの少なくとも１つのアーム３の基端部の第１平面Ｓ１に垂直な第２方向（鉛直方向）Ｄ２の位置が、他のアーム３の基端部の第２方向Ｄの位置とは異なるように構成されている。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、一列に配列された４つのアーム取り付け部を覆うカバー５２のうち、内側の２つのアーム取り付け部を内側アーム取り付け部用カバー５２ａとし、外側の２つのアーム取り付け部を外側アーム取り付け部用カバー５２ｂとしている。本実施の形態において、内側アーム取り付け部に取り付けられるアーム３のベース８０の位置（図５Ａにおいては第１関節Ｊ３１の回転軸であるアーム基端部回転軸Ｖ３１を基準として示している）が外側アーム取り付け部に取り付けられるアーム３のベース８０の位置より所定の距離ｄ２高い位置に位置している。
【００７３】
図５Ｃに示すように、ポジショナ取り付け部５１は、アームベース本体５０の上部からアームベース回転軸Ｖ７７方向に延びている。アームベース回転軸Ｖ７７は、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２を含む仮想の第２平面Ｓ２に対して傾斜するように構成されている。
【００７４】
さらに、複数のアーム取り付け部（後述する第１係合部２０１および規制部２０４）は、各アーム３の取り付け方向が同じ方向を向くようにアームベース本体５０に固定されている。
【００７５】
さらに、図５Ｃに示すように、複数のアーム取り付け部は、各アーム３のアーム基端部回転軸Ｖ３１が第２平面Ｓ２に対して傾斜するように複数のアーム３を保持するように構成されている。このとき、アームベース回転軸Ｖ７７の第２平面Ｓ２に対する傾斜角θ１は、アーム基端部回転軸Ｖ３１の第２平面Ｓ２に対する傾斜角θ２より小さい。言い換えると、複数のアーム取り付け部のアーム取り付け方向は、アームベース回転軸Ｖ７７の方向より水平に近い角度を有している。したがって、アームベース回転軸Ｖ７７とアーム基端部回転軸Ｖ３１とはそれぞれの延長線上で交差する。例えば、アームベース回転軸Ｖ７７の第２平面Ｓ２に対する傾斜角θ１は、４５°前後（第１平面Ｓ１に対しても４５°前後）であり、アーム基端部回転軸Ｖ３１の第２平面Ｓ２に対する傾斜角θ２は、６０°前後（第１平面Ｓ１に対しては３０°前後）である。
【００７６】
図６Ａおよび図６Ｂは、本実施の形態におけるアームの保持機構を示す概略構成図である。図６Ａは、図５Ｃにおいて、カバー５２を外した状態を示している。図６Ｂは、図１に示す準備位置において前方（図１におけるＶＡ方向）から見た前面図である。なお、図６Ａおよび図６Ｂにおいてアーム３はベース８０のみ図示している。保持機構２００は、アームベース５にアーム３を着脱可能に保持するように構成されている。保持機構２００は、アームベース５のアームベース本体５０に固定される第１係合部２０１および規制部２０４と、アーム３の基端部（ベース８０）に着脱可能に取り付けられる第２係合部２０２と、を備えている。
【００７７】
第１係合部２０１には、アームベース５の長手方向Ｄ１に沿った第１軸Ｖ１方向に延びる支軸部材２０１ａが設けられる。第１係合部２０１は、第１軸Ｖ１に平行なアームベース５の取り付け面５ａに取り付けられている。さらに、第１係合部２０１は、取り付け面５ａから下方（アームベース５から離間する方向）に延出された一対の支軸保持部２０１ｂを備えている。支軸部材２０１ａは、一対の支軸保持部２０１ｂによって保持される。支軸部材２０１ａは、例えば金属の円柱部材等により構成される。支軸部材２０１ａは、取り付け面５ａの前後方向（長手方向Ｄ１に直交し、取り付け面５ａに平行な方向）の一端部（前方）に位置するように一対の支軸保持部２０１ｂに保持される。取り付け面５ａは、図１に示す準備位置において水平に配置される。
【００７８】
アームベース５には、取り付け面５ａの前後方向の他端部（後方）から下方に延出された規制部２０４が設けられている。規制部２０４は、第１軸Ｖ１に平行かつ取り付け面５ａに対して傾斜する規制面２０４ａを備えている。より具体的には、規制面２０４ａは、上端部から下端部に向かうに従って後方に位置するように構成されている。アームベース５のアーム取り付け部は、第１係合部２０１および規制部２０４により構成される。
【００７９】
第２係合部２０２には、支軸部材２０１ａに係合可能に構成された係合部材２０２ａが設けられる。係合部材２０２ａは、支軸部材２０１ａに係合した状態で第１軸Ｖ１回りに相対回動自在に構成される。第２係合部２０２は、アーム３のベース８０の長手方向（アーム基端部回転軸Ｖ３１方向）および長手方向Ｄ１に直交する方向Ｙに延在し、先端部に係合部材２０２ａが設けられている。係合部材２０２ａは、フック形状を有している。係合部材２０２ａとして構成されるフックは、第２係合部２０２の延在方向に交差する方向（アーム３の先端部側）に支軸部材２０１ａの直径より大きな径を有する開口部を有している。
【００８０】
第２係合部２０２は、係合部材２０２ａが、ベース８０の長手方向（アーム基端部回転軸Ｖ３１方向）位置に関して、ベース８０の基端部（規制面２０４ａとの当接面８０ａ）からベース８０の先端部側に所定距離離間した位置に装着されるように、形成される。係合部材２０２ａは、第２係合部２０２における幅方向両端部に設けられる。すなわち、第２係合部２０２には、２つの係合部材２０２ａが設けられる。
【００８１】
規制部２０４は、係合部材２０２ａが支軸部材２０１ａに係合した状態における（第２係合部２０２が装着された）アーム３の第１軸Ｖ１回りの回動を、規制面２０４ａがベース８０の基端部（当接面８０ａ）に当接することにより規制する。アーム３の基端部を構成するベース８０は、ベース８０の長手軸に垂直な当接面８０ａを有している。
【００８２】
なお、図示しないが、アームベース５からアーム３への電力供給およびアームベース５とアーム３との間の信号の送受信を可能とするために、アームベース５とアーム３との間の電気的接続は、別途アーム３の基端部から延びた第１電気配線の端部に設けられた第１コネクタと、アームベース５から延びた第２電気配線の端部に設けられた第２コネクタとを接続することにより行われる。したがって、規制部２０４の規制面２０４ａおよびアーム３の基端部の当接面８０ａには、アームベース５とアーム３との間の電気的接続を行うための電気配線の接続部が設けられていない。
【００８３】
規制面２０４ａおよび当接面８０ａにそれぞれコネクタを設けると、アーム３を第１軸Ｖ１回りに回動させながら、コネクタ同士の接続を行う必要が生じる。このため、コネクタにコネクタの接続方向以外の方向からの力が加わり、コネクタの変形または接続不良が生じ得る。本実施の形態においては、アーム３の保持機構２００とは別にアームベース５とアーム３との電気的接続を行うことにより、アーム３を回動させながら電気的接続を行う必要性をなくし、安定的な電気接続を行うことができる。
【００８４】
上記のような構成におけるアーム３のアームベース５への装着手順について説明する。図７Ａから図７Ｃは、本実施の形態におけるアーム３のアームベース５への装着手順の例を示す図である。アームベース５には、第１係合部２０１が予め固定されている。まず、図７Ａに示すように、アーム３のベース８０に、係合部材２０２ａが設けられた第２係合部２０２をねじ等の所定の締結部材２１１を用いて取り付ける。
【００８５】
その後、図７Ｂに示すように、第１係合部２０１に設けられる支軸部材２０１ａに、第２係合部２０２を介してアーム３に取り付けられた係合部材２０２ａを係合させる。本実施の形態において支軸部材２０１ａの円柱部分にフック形状の係合部材２０２ａを引っ掛けることにより係合させる。係合部材２０２ａは、支軸部材２０１ａに係合した状態で第１軸Ｖ１回りに相対回動自在に構成されている。より具体的には、係合部材２０２ａの支軸部材２０１ａへの係合面は、支軸部材２０１ａの円周に沿った円弧状に形成されている。このため、係合部材２０２ａが支軸部材２０１ａに係合した状態において、その係合が容易に解除されることはない。言い換えると、係合部材２０２ａは、支軸部材２０１ａを中心に滑らかに回動する。これにより、アーム３がアームベース５に吊り下げられた状態（宙吊り状態）が保持される。
【００８６】
前述の通り、図６Ａおよび図６Ｂでは図示を省略しているが、アーム３のベース８０の先端部には、上述したように複数のアームリンク部が接続されている。したがって、図７Ｃに示すように、係合部材２０２ａは、アーム３の長手方向に関する重心位置に比べてアーム３の長手方向基端部側に位置している。このため、支軸部材２０１ａに係合部材２０２ａが係合されたアーム３は、自重により、第１軸Ｖ１回りかつアーム３の長手方向が鉛直方向に対して傾斜している状態からアーム３の長手方向の鉛直方向に対する傾斜角が小さくなる方向に回動する付勢力Ｆが生じる。
【００８７】
言い換えると、アーム３は、自重により、アーム３の基端部が持ち上がるような付勢力Ｆが生じる。規制部２０４は、このアーム３の第１軸Ｖ１回りの自重による回動を規制するように構成される。上述の通り、規制部２０４は、上端部から下端部に向かうに従って後方に位置する規制面２０４ａを備えている。このため、図６Ａに示すように、自重によりアーム３の基端部（当接面８０ａ）が規制面２０４ａに当接した状態が保持される。このとき、ベース８０の長手方向は、鉛直方向に対して傾斜した状態となる。
【００８８】
このように、規制部２０４は、アーム３の基端部が当接することにより、アーム３のアームベース５に対する位置決めを行うように構成される。これにより、アーム３をアームベース５に取り付けるだけで、アーム３のアームベース５に対する位置決めを行うことができる。
【００８９】
アーム３の基端部が規制部２０４の規制面２０４ａに当接した状態で、ねじ等の締結部材２１２によりアーム３の基端部が規制部２０４に固定される。例えば、規制部２０４には、幅方向に沿って２箇所に規制面２０４ａを貫通する貫通孔２１２ａが設けられ、アーム３の基端部（当接面）の対応する位置にねじ穴２１２ｂが設けられる。貫通孔２１２ａは、規制部２０４の下端部近傍に設けられる。上述の通り、アーム３の基端部と規制部２０４との当接は、アーム３の自重による付勢力Ｆにより保持されるため、作業者は、アーム３から手を放した状態でアーム３の基端部と規制部２０４との締結作業を行うことができる。
【００９０】
図６Ａに示すように、保持機構２００は、アーム３の基端部が規制部２０４に当接した状態で、支軸部材２０１ａ、係合部材２０２ａ、および規制部２０４を一体的に覆うカバー５２を備えている。カバー５２は、例えば樹脂またはステンレス等により形成される。カバー５２は、第１係合部２０１全体およびアーム３の基端部の一部（ベース８０の半分以上）を一体的に覆うように構成される。カバー５２は、アーム３の基端部と規制部２０４との締結作業後に取り付けられる。
【００９１】
上記構成によれば、係合部材２０２ａが支軸部材２０１ａに係合した状態でアーム３の第１軸Ｖ１回りの回動がアームベース５に設けられた規制部２０４により規制される。このため、アーム３をアームベース５に装着する際に、第１軸Ｖ１方向に延びる支軸部材２０１ａに係合部材２０２ａを係合させるだけで、アームベース５にアーム３が保持される。しかも、係合部材２０２ａは、支軸部材２０１ａに係合した状態で第１軸Ｖ１回りに相対回動自在に構成されているため、係合部材２０２ａが支軸部材２０１ａに係合した状態において、その係合が容易に解除されることはない。したがって、アーム３のアームベース５に対する着脱を容易に実現しつつ係合時におけるアーム３の脱落を防止することができる。
【００９２】
また、アーム３に取り付けられる係合部材２０２ａは、アーム３に着脱可能に構成される第２係合部２０２を介して取り付けられる。すなわち、第２係合部２０２は、ブラケットとして機能する。このため、既存のアーム３を使用することができる等、装着するアーム３の汎用性を高く維持することができる。さらに、アーム３がアームベース５に装着された状態で支軸部材２０１ａ、係合部材２０２ａおよび規制部２０４はカバー５２により一体的に覆われる。したがって、外部に係合箇所が露出することを防止することができる。
【００９３】
また、第２係合部２０２が、ベース８０の長手方向およびアームベース５の長手方向Ｄ１に直交する方向Ｙに延在し、その先端部に係合部材２０２ａが設けられるように構成されるため、アーム３の自重を利用してアーム３を規制部２０４に付勢させ易くすることができる。また、規制部２０４が、第１軸Ｖ１に平行かつ取り付け面５ａに対して傾斜する規制面２０４ａを備えているため、アーム３がアームベース５に装着された状態で斜め下方に向くように配設することができる。この結果、施術部位１１０の水平方向位置に対してアームベース５およびポジショナ７の水平方向位置を施術部位１１０からオフセットした位置に配置することができる。これにより、患者Ｐに圧迫感を与えることを抑制することができる。
【００９４】
また、規制部２０４が、アーム３の第１軸Ｖ１回りの自重による回動を規制するように構成されているため、係合部材２０２ａを支軸部材２０１ａに係合させた状態で作業者がアーム３を第１軸Ｖ１回りに回動させなくても自然にアーム３が固定位置に位置される。したがって、作業性を向上させることができるとともに、アーム３が脱落することを有効に防止することができる。
【００９５】
以上より、本実施の形態におけるアーム３は、外科手術システム１００に適用されるマニピュレータアームとして好適な構成とすることができる。
【００９６】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。
【００９７】
例えば、上記実施の形態においては、アームベース５に固定される第１係合部２０１に支軸部材２０１ａが設けられ、アーム３の基端部に着脱可能に取り付けられる第２係合部２０２に係合部材２０２ａが設けられている。これに代えて、第１係合部２０１に係合部材２０２ａが設けられ、第２係合部２０２に支軸部材２０１ａが設けられてもよい。
【００９８】
また、上記実施の形態においては、係合部材２０２ａが２つある態様について例示したが、係合部材２０２ａは、１つであってもよいし、３つ以上あってもよい。例えば、１つの係合部材２０２ａを用いる場合、第１軸Ｖ１方向の長さ（幅）が一対の支軸保持部１０１ｂ間の長さから所定の遊び分だけ短い長さとなるようにしてもよい。ただし、最後に上述したような締結部材２１２で固定する場合には、アーム３を支持できる強度があれば、係合部材２０２ａの第１軸Ｖ１方向の長さは、一対の支軸保持部１０１ｂ間の長さ以下である限り限定されない。
【００９９】
また、係合部材２０２ａの形状は、上記フック形状に限られず、種々の形状が採用され得る。例えば係合部材２０２ａが環状形状（孔形状）を有しており、支軸部材２０１ａが第１軸Ｖ１方向に突起形状を有していてもよい。この場合、係合部材２０２ａを突起形状の支軸部材２０１ａに対して第１軸Ｖ１方向から係合させることにより、支軸部材２０１ａに対して係合部材２０２ａを第１軸回りに回動自在に構成することができる。
【０１００】
また、複数のアーム３および／またはポジショナ７における複数の関節部（複数のリンク部）の数（自由度の数）、形状は上記実施の形態に限られず、種々の態様を採用し得る。
【０１０１】
また、上記実施の形態では、外科手術システム１００のアームベース５にアーム３を取り付けるための保持機構２００を例示したが、外科手術システム１００以外のシステムにも本発明の保持機構２００を適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、マニピュレータアームのアームベースに対する着脱を容易に実現することができるために有用である。
【符号の説明】
【０１０３】
３  アーム（マニピュレータアーム）
５  アームベース
５ａ  取り付け面
３６  ホルダ（器具保持部）
４０  外科用器具
５２  カバー
１００  外科手術システム
２００  保持機構
２０１  第１係合部
２０１ａ  支軸部材
２０２  第２係合部
２０２ａ  係合部材
２０４  規制部
２０４ａ  規制面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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