(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内に挿入される挿入部を有する処置具がマニピュレータの先端部に連結され、予め体内に刺入された挿入ガイド用のトラカールに前記処置具の挿入部が挿入され、このトラカールの内腔を通して前記処置具の挿入部が体内に挿入される手術ロボットにおいて、
前記マニピュレータの関節を自由に動作可能なフリー状態と、前記マニピュレータの関節を固定するロック状態とに切換えるマニピュレータ動作切換え手段を設けるとともに、
前記トラカールの外周壁面に圧力検知手段を設け、その検知結果に基いて前記マニピュレータ動作切換え手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする手術ロボット。
【請求項２】
前記制御手段は、手術中、患者の体位を変換させる作業時に、前記トラカールに生体の皮膚から加わる圧力が前記圧力検知手段により検出された状態で前記マニピュレータをフリー状態に切換え、前記体位の変換動作の終了時に前記トラカールに生体の皮膚から加わる圧力が前記圧力検知手段により検出された状態で、前記マニピュレータをロック状態に切換えて前記マニピュレータを再度固定する制御を行なうものであることを特徴とする請求項１に記載の手術ロボット。
【請求項３】
前記マニピュレータは、複数のアーム部がそれぞれ関節部を介して回動可能に連結され、最先端のアーム部の先端部に前記処置具の基端部が取付けられているとともに、前記関節部の内部にこの関節部をフリー状態とロック状態とに切換える切換え手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の手術ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロボティックエンドサージェリー等の様にロボットに装着されて診断・処置を行なう手術ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、手術の操作性を高め、機能を拡張するために、例えばロボティックエンドサージェリー等のようにロボットに医療器具を装着し、患者の診断・処置を行うものが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種のものでは体腔内に挿入される医療器具本体の挿入部、例えば処置具の先端で組織を把持する把持部に触覚センサを設け、組織を把持する時に組織の損傷を防止するようにしている。しかしながら、触覚センサのセンサ自体、または触覚センサの配線が壊れる等の事態が発生した場合には安全性を確保できないおそれがある。そのため、例えば、患者の体壁に穿刺されているトラカールに生体の皮膚から加わる圧力の状態を検出する触覚センサを設けた場合であっても、このように、触覚センサのセンサ自体の不良が生じた場合には、手術中、術者が患者の体位を変換させる際に、初めの一瞬、患者の体壁に穿刺されているトラカールに生体の皮膚から大きな押圧力が加わる状態を正しく検出することができない。その結果、手術中、術者が患者の体位を変換させる際に、患者の体に挿入されているトラカールの圧力により生体を損傷するおそれがある。
【０００４】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、患者の体位変換時に、生体を損傷することがない手術ロボットを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、体内に挿入される挿入部を有する処置具がマニピュレータの先端部に連結され、予め体内に刺入された挿入ガイド用のトラカールに前記処置具の挿入部が挿入され、このトラカールの内腔を通して前記処置具の挿入部が体内に挿入される手術ロボットにおいて、前記マニピュレータの関節を自由に動作可能なフリー状態と、前記マニピュレータの関節を固定するロック状態とに切換えるマニピュレータ動作切換え手段を設けるとともに、前記トラカールの外周壁面に圧力検知手段を設け、その検知結果に基いて前記マニピュレータ動作切換え手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする手術ロボットである。
【０００６】
本請求項１の発明では、トラカールの外周壁面の圧力検知手段の検知結果に基いて制御手段によってマニピュレータ動作切換え手段を制御し、マニピュレータを自由に動作可能なフリー状態と、マニピュレータを固定するロック状態とに切換えるようにしたものである。
【０００７】
請求項２の発明は、前記制御手段は、手術中、患者の体位を変換させる作業時に、前記トラカールに生体の皮膚から加わる圧力が前記圧力検知手段により検出された状態で前記マニピュレータをフリー状態に切換え、前記体位の変換動作の終了時に前記トラカールに生体の皮膚から加わる圧力が前記圧力検知手段により検出された状態で、前記マニピュレータをロック状態に切換えて前記マニピュレータを再度固定する制御を行なうものであることを特徴とする請求項１に記載の手術ロボットである。
【０００８】
本請求項２の発明では、手術中、患者の体位を変換させる作業時に、トラカールに生体の皮膚から加わる圧力が圧力検知手段により検出された状態でマニピュレータをフリー状態に切換え、体位の変換動作の終了時にトラカールに生体の皮膚から加わる圧力が圧力検知手段により検出された状態で、マニピュレータをロック状態に切換えてマニピュレータを再度固定する制御を行なうようにしたものである。
【０００９】
請求項３の発明は、前記マニピュレータは、複数のアーム部がそれぞれ関節部を介して回動可能に連結され、最先端のアーム部の先端部に前記処置具の基端部が取付けられているとともに、前記関節部の内部にこの関節部をフリー状態とロック状態とに切換える切換え手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の手術ロボットである。
【００１０】
本請求項３の発明では、マニピュレータの複数のアーム部間をそれぞれ回動可能に連結する関節部の内部の切換え手段によってこの関節部をフリー状態とロック状態とに切換えるようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）乃至図３は医療器具の一例を示すものである。図２は内視鏡下外科手術用の医療器具のシステム全体の概略構成を示すものである。図２中で、１は外部装置の本体である。この外部装置本体１には支持台２上に光源装置３、カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）４、触覚検出制御部５、駆動制御部６、吸引・気腹部７がそれぞれ配設されている。ここで、駆動制御部６には複数の外部操作部８ａ，８ｂ，８ｃが接続されている。さらに、ＣＣＵ４にはＴＶモニタ９が接続されている。
【００１２】
また、１０は例えば手術室内のベッド１１に装着される医療器具取付け台である。この取付け台１０には内視鏡１２、第１の処置具１３、第２の処置具１４等の各種の医療器具が着脱可能に装着される端子部１５ａ，１５ｂ，１５ｃが設けられている。
【００１３】
また、内視鏡１２には体内に挿入される挿入部１６と、基端部に連結され、体外に配置される体外配置部１７とが設けられている。さらに、体外配置部１７にはケーブル１８の一端部が連結されている。このケーブル１８の他端部はコネクタ１９を介して取付け台１０のコネクタ受けに着脱可能に連結されている。
【００１４】
また、第１の処置具１３には体内に挿入される挿入部２０と、基端部に連結され、体外に配置される体外配置部２１とが設けられており、体外配置部２１にはケーブル２２の一端部が連結され、このケーブル２２の他端部はコネクタ２３を介して取付け台１０のコネクタ受けに着脱可能に連結されている。
【００１５】
さらに、第２の処置具１４も第１の処置具１３と同様に体内に挿入される挿入部２４と、体外に配置される体外配置部２５とが設けられ、体外配置部２５にはケーブル２６の一端部が連結され、このケーブル２６の他端部はコネクタ２７を介して取付け台１０のコネクタ受けに着脱可能に連結される構成になっている。
【００１６】
また、取付け台１０の端末部には外部接続部２８，２９が設けられている。これらの外部接続部２８，２９には外部装置本体１側の接続ケーブル３０，３１がそれぞれコネクタ３０ａ，３１ａを介して着脱可能に接続されている。
【００１７】
そして、内視鏡１２、第１の処置具１３、第２の処置具１４は取付け台１０の内部配線および接続ケーブル３０，３１を介して外部装置本体１側に接続されており、例えば外部操作部８ａによって内視鏡１２の動作が制御され、外部操作部８ｂによって第１の処置具１３の動作が制御され、外部操作部８ｃによって第２の処置具１４の動作が制御されるようになっている。さらに、内視鏡１２によって撮影される観察画像はＴＶモニタ９に表示されるようになっている。
【００１８】
また、図１（Ａ）は第１の処置具１３の挿入部２０の先端部を示すものである。この挿入部２０にはシース３２と、このシース３２の先端開口部から外部に突出可能に収容される把持具３３とが設けられている。この把持具３３の先端部には開閉可能な一対の把持部材３４ａ，３４ｂが設けられている。
【００１９】
ここで、少なくとも一方の把持部材３４ａの内面にはロバスト性を有する触覚センサ３５が装着されている。この触覚センサ３５には図１（Ｂ）に示すセンサアレイである分布型センサユニット３６によって形成されている。このセンサユニット３６内には複数のセンサ３７が略マトリックス状に縦方向および横方向にそれぞれ並設されている。
【００２０】
また、図３に示すように各センサ３７の奇数行と偶数行をそれぞれ独立の検出回路３８によって独立して検出し、その検出値から、１つセンサ出力を出す信号処理回路３９が設けられている。なお、図３中で、４０は比較回路、４１は演算回路である。
【００２１】
ここで、各センサ３７毎の信号はマトリックス状になった各センサ３７を順次スイッチングして読み出すことにより、図１（Ｃ）に示す様な時系列で出力される。
【００２２】
そして、信号処理回路３９では例えば、それぞれ隣り合う２つのセンサ３７、例えばＣ11とＣ21がほぼ同じ値であれば、加算して平均を計算する。また、一方が断線して出力が適正値より外れていた場合には他方の出力をセンサ出力とする。これらの判断は比較回路４０及び演算回路４１によって行なわれる。
【００２３】
次に、上記構成の作用について説明する。まず、内視鏡下外科手術時にはＴＶモニタ９に表示される内視鏡１２からの観察画像を目視しながら第１の処置具１３、第２の処置具１４が操作される。そして、第１の処置具１３の挿入部２０の先端部および第２の処置具１４の挿入部２４の先端部が患者の体腔内の患部等の目的部位の近くまで導かれる。ここで、第１の処置具１３および第２の処置具１４がそれぞれ独立に操作され、患部に対する適正な処置が行なわれる。
【００２４】
また、第１の処置具１３の使用時には外部操作部８ｂの操作によって把持具３３がシース３２の先端開口部から外部側に突出され、この把持具３３の先端部の把持部材３４ａ，３４ｂが開閉操作される。
【００２５】
さらに、把持部材３４ａ，３４ｂの閉動作の途中で、患部等の把持対象組織が把持されると把持部材３４ａの内面の触覚センサ３５によってその感触がただちに検出される。この触覚センサ３５の動作時には信号処理回路３９によって１つセンサ出力が出される。すなわち、触覚センサ３５のセンサユニット３６内の各センサ３７の奇数行と偶数行がそれぞれ独立の検出回路３８によって独立して検出され、その検出値から、１つセンサ出力が出される。
【００２６】
そこで、上記構成のものにあっては触覚センサ３５のセンサユニット３６内に複数のセンサ３７を略マトリックス状に縦方向および横方向にそれぞれ並設し、センサ配線及び検出回路３８をそれぞれ独立に設けるようにしたので、センサユニット３６内の複数のセンサ３７の中のどこか１ヶ所が断線、センサ破壊等の故障を起こしても、確実にセンサ出力が得られる。
【００２７】
なお、上記構成例では触覚センサ３５のセンサユニット３６内の２つのセンサセルより、センサ出力を得たが、更に多くのセルから１つのセンサ出力を得る構成にしてもよい。
【００２８】
また、図４および図５は図１（Ａ）乃至図３の医療器具の第１の変形例を示すものである。これは、図４に示すようにセンサユニット３６内に複数のセンサ３７をまとめて１つのブロックとしたセンサブロック５１を複数設け、各センサブロック５１内のセルとなる各センサ３７の出力を加算して、１つの出力を出す構成にしたものである。
【００２９】
図５はその信号処理回路５２を示すものである。ここで、５３は各センサブロック５１内の各センサ３７の出力を加算して、１つの出力を出す加算回路、５４はこの加算回路５３からの出力信号を検出する検出回路である。
【００３０】
そこで、上記構成のものにあっては各センサブロック５１内のセンサ３７の数が多ければ、たとえ、１つのセンサ３７がこわれても、出力への影響は最小限に抑えられる。
【００３１】
また、図６は図１（Ａ）乃至図３の医療器具の第２の変形例を示すものである。これは、内視鏡下外科手術用の医療器具のシステムにおける第１の処置具１３のシース３２の外表面に３つのロバスト性を有する分布型の触覚センサ６１、６２、６３を設けたものである。
【００３２】
ここで、第１の触覚センサ６１はＴＶモニタ９上に写し出されている範囲に配置されている。また、第２の触覚センサ６２は端子部１５ｂより先端側に配置され、第３の触覚センサ６２は端子部１５ｂより根元側に配置されている。
【００３３】
そこで、上記構成のものにあっては第２の触覚センサ６２にものが当り、出力が出た場合にはＴＶモニタ９上に写し出されていない部分、すなわち観察できていない組織または、処置具が第１の処置具１３のシース３２の外表面に当っていることが検出されるので、外科手術の操作が中止される。
【００３４】
また、第３の触覚センサ６２に出力が出た場合には、第１の処置具１３のシース３２の外表面における端子部１５ｂより根元側の部分に不潔物が当ったことが考えられることや、他の術者が触ってしまったことが考えられる為、やはり操作が中止される。
【００３５】
また、図６中で、第２の処置具１４には挿入部２４の先端側に生体組織を持ち上げる湾曲部６４が配設されている。そして、この湾曲部６４の先端側には第４の触覚センサ６５、中間側には第５の触覚センサ６６、根元側には第６の触覚センサ６７がそれぞれ設けられている。
【００３６】
そして、第４〜第６の各触覚センサ６５〜６７からの出力状態にもとづいて生体組織の持ち上げ状況が判断される。ここで、判断の基準となる第４〜第６の各触覚センサ６５〜６７からの出力の組合せ状態は次の表１の通りである。
【００３７】
【表１】
0003683554.tif 000002
【００３８】
ここで、（１）の場合には湾曲部６４で持ち上げる生体組織が大きくて、持ち上げられていない状態と判断される。また、（２）の場合には第２の処置具１４の挿入部２４の先端が持ち上げる生体組織の反対側まで突出できていない状態と判断される。（３）の場合には第２の処置具１４の挿入部２４の先端の押込みが不足状態と判断される。（４）の場合には生体組織の持ち上げがうまくできている状態と判断される。そして、この判断結果により、第１の処置具１３の動作が制御される。
【００３９】
なお、これは、第２の処置具１４の挿入部２４の湾曲部６４で生体組織を持ち上げる場合の例を示したが、エンドＧＩＡ等に設けて、確実にクリップできるかどうかの判断に用いても良い。
【００４０】
また、図７は手術システム全体の概略構成を示すものである。この手術システムには術中生体画像３次元シミュレーションシステムと、画面表示による器具入力システムとが設けられており、これらをリンクさせ、同一システム内で作動させるようになっている。
【００４１】
ここで、術中生体画像３次元シミュレーションシステムには術前の生体画像情報を３次元で蓄積し、モニタ７１に表示する手段と、術中の内視鏡画像、超音波画像を蓄積する手段と、該術前の３次元情報を基礎として、術中の画像情報をとり込み、生体の弾性係数を、演算しながら、術中画像情報で得られた部位の情報と得られていない部分の情報とを該術前に３次元情報で修正し、これを蓄積し、表示する手段とが設けられている。
【００４２】
また、画面表示による器具入力システムは内視鏡画像上、又は、術中生体画像３次元シミュレーションシステムに於て、どちらか一方の画像上の臓器を把持又は圧排している鉗子に対し、モニタ７２の画像上で、別位置に指示すると、鉗子を支えるマニピュレータが、自動的に該位置に移動するように臓器を痛めない上限力量内で、作動する構成になっている。
【００４３】
そこで、上記構成のものにあっては術中生体画像３次元シミュレーションシステムによって術前の生体画像情報（ＣＴ、ＮＭＲ、ＵＳ断層像）を蓄積し、術中の対象物からの画像、内視鏡画像を合成して、３次元のシミュレーション画像を形成し、これをモニタ７１に表示することができる。
【００４４】
そのため、術前のＣＴ、ＮＭＲ、又は超音波診断情報を得て、これをガイドに、術中の穿刺等に用いる従来技術のように対象臓器が脳のように比較的動かないものであれば有効であるが、腹部臓器など、術中の操作により、動くものについては、不適となるおそれがなく、術中の操作により、動くものについても良好な処置を行なうことができる。
【００４５】
また、内視鏡画像上、又は、シミュレーション画像で鉗子等で臓器をある位置から別の位置に圧排したい時、画像上で圧排後の臓器位置を指示すると、自動的に圧排することができる。そのため、体腔内の一部を手術している途中で、体腔内の器具の位置や、臓器の位置を確認する等の必要が生じた際に、現状の内視鏡外科手術のように内視鏡の位置を変えて、視野を変換する等の措置が不要となり、内視鏡下の手術の能率化を図ることができる。
【００４６】
また、図８（Ａ）は体腔内手術を遠隔操作で行う体腔内手術用マニピュレータである多関節マニピュレータ８１を示すものである。この多関節マニピュレータ８１には体内に挿入される挿入部８２の先端部には先端側に配置された第１の湾曲部８３と、この第１の湾曲部８３の後端部に連結された第２の湾曲部８４とが設けられている。
【００４７】
さらに、挿入部８２の基端部８５には第１の湾曲部８３および第２の湾曲部８４の駆動装置８６が設けられている。なお、第１の湾曲部８３および第２の湾曲部８４の駆動装置８６は略同一構成であるので、図８（Ａ）には第２の湾曲部８４の駆動装置８６のみを示す。
【００４８】
この駆動装置８６には第２の湾曲部８４の一対のアングルワイヤ８７，８８を牽引操作する牽引機構８９の駆動モータ９０が設けられている。さらに、アングルワイヤ８７，８８の途中にはコンプライアンス設定部９１がそれぞれ設けられている。
【００４９】
図８（Ｂ）はこのコンプライアンス設定部９１の概略構成を示すものである。このコンプライアンス設定部９１にはシリンダ９２と、このシリンダ９２内に配設されたピストン９３とが設けられている。そして、このピストン９３のピストンロッド９４が各アングルワイヤ８７，８８の途中に介設されている。
【００５０】
さらに、シリンダ９２内にはコイルばね９５が配設されている。また、シリンダ９２の一端部側外周面に突設された管路連結部９６には連結管路９７の一端部が連結されている。この連結管路９７の他端部はポンプ９８に連結されている。
【００５１】
そして、ポンプ９８によってコンプライアンス設定部９１のシリンダ９２内の液圧を変えることでワイヤ８７，８８牽引時のコンプライアンスをコントロールできる。
【００５２】
例えば、第２の湾曲部８４の湾曲操作時に挿入部８２の先端部が体腔壁に接触した場合のようにワイヤ８７，８８の牽引時に過度の力を与えたくない場合には、あらかじめシリンダ９２内の圧を下げ、コイルばね９５のばね弾性でワイヤ８７，８８の張力を逃がす。
【００５３】
また、逆に、ワイヤ８７，８８の牽引時に力を与えたい場合は、シリンダ９２内の圧を上げる。なお、図８（Ｂ）ではピストン９３の左側にのみコイルばね９５を配設しているが両側に配設してもよい。
【００５４】
そこで、上記構成のものにあってはポンプ９８によってコンプライアンス設定部９１のシリンダ９２内の液圧を変えることでワイヤ８７，８８牽引時のコンプライアンスをコントロールできるので、マニピュレータ８１に格別に触覚センサを設けることなく生体への安全性の向上を図ることができる。
【００５５】
また、図９（Ａ），（Ｂ）は上記ワイヤ駆動式の駆動装置８６を屈曲型マニピュレータ１０１に適用した例を示すものである。ここで、屈曲型マニピュレータ１０１を患部組織Ｈまでアプローチする時には図９（Ａ）に示すように各関節用のアングルワイヤ８７，８８に弾性をもたせ柔軟とする。そして、患部組織Ｈの処置作業時には図９（Ｂ）に示すように屈曲型マニピュレータ１０１の手元側の関節部分１０１ａの弾性を下げて硬度を上げ、先端作業用関節１０１ｂは弾性を上げておくようにしている。
【００５６】
さらに、図１０は図８（Ｂ）とは異なる構成のコンプライアンス設定部１０２を示すものである。このコンプライアンス設定部１０２には各アングルワイヤ８７，８８の途中に介設されたＳＭＡコイル１０３の温度変化により、ばね弾性をコントロールする通電制御部１０４が設けられている。
【００５７】
また、図１１は図１０はとは異なる構成のコンプライアンス設定部１１１を示すものである。これは、各アングルワイヤ８７，８８の途中に大径プーリ１１２および２つの小径プーリ１１３，１１４を介設し、小径プーリ１１３，１１４間に配設された大径プーリ１１２の支軸部にＳＭＡコイル１１５の一端を連結し、このＳＭＡコイル１１５の他端を適宜の固定部に固定したものである。この場合もＳＭＡコイル１１５の温度変化により、ばね弾性をコントロールする通電制御部１１６が設けられている。
【００５８】
また、図１２は図１１のコンプライアンス設定部１１１の変形例を示すものである。これは、図１１のＳＭＡコイル１１５をコイルばね１２１によって形成するとともに、大径プーリ１１２を接離可能に吸着する電磁チャック１２２を設けたものである。
【００５９】
ここで、電磁チャック１２２のＯＦＦ時にはプーリ１１２に接続したばね１２１の弾性によりアングルワイヤ８７，８８の張力がゆるめられる。また、電磁チャック１２２のＯＮ時にはプーリ１１２が吸着固定され、アングルワイヤ８７，８８の張力が直接かかる。
【００６０】
また、図１４および図１５は安全機構付き処置ロボット１３１を示すものである。この処置ロボット１３１には多関節型マニピュレータ１３２が設けられている。このマニピュレータ１３２には複数のアーム部１３３がそれぞれ関節部１３４を介して回動可能に連結されている。
【００６１】
この場合、アーム部１３３の関節部１３４の内部には関節回転用モータ１３５が配置されている。さらに、各アーム部１３３のモータ１３５はケーブル１３６を介してコントローラ１３７に接続されている。
【００６２】
また、最先端のアーム部１３３の先端部には処置具支持部材１３８が配設されている。この処置具支持部材１３８はアーム部１３３の先端部に固定された電磁石１３９によって離脱可能に吸着されている。この電磁石１３９はケーブル１４０を介してコントローラ１３７に接続されている。
【００６３】
さらに、処置具支持部材１３８にはねじ部材によって処置具１４１が着脱可能に取付けられている。この処置具１４１の駆動装置１４２はケーブル１４３を介してコントローラ１３７に接続されている。
【００６４】
また、処置具１４１はトラカール１４４を通じて体内へ挿入されている。このトラカール１４４の基端部には図１５に示すように略箱型の処置具受け部材１４５が固定されている。この処置具受け部材１４５の軸心部にはトラカール１４４に連通する処置具１４１の挿通孔が形成されている。
【００６５】
さらに、この処置具受け部材１４５の内部には内箱１４６が図１５中で上下方向に摺動可能に装着されている。この場合、処置具受け部材１４５の内底部には内箱１４６を図１５中で上方向に押圧する状態に付勢するばね部材１４７が配設されている。なお、内箱１４６の軸心部には処置具１４１の挿通孔が形成されている。
【００６６】
次に、上記構成の作用について説明する。まず、マニピュレータ１３２の各アーム部１３３の動作時にはこのアーム部１３３の動きに連動して処置具支持部材１３８および処置具１４１が動作する。このとき、あらかじめコントローラ１３７に設定しておいた値の電流が電磁石１３９に通電され、処置具支持部材１３８は所定の吸着力でアーム部１３３の電磁石１３９に吸着されている。
【００６７】
そして、処置具１４１が体内へ深く挿入されてゆく場合には、処置具１４１の挿入動作にともない処置具受け部材１４５の内部の内箱１４６がばね部材１４７のばね力に抗して処置具受け部材１４５の内底部側に押し込み操作される。
【００６８】
ここで、処置具１４１が生体組織Ｈに接触した際に、処置具１４１が組織Ｈから受ける反力がしきい値を超え、処置具支持部材１３８のアーム部１３３に対するすべり力が上記電磁石１３９の電磁力を上回る場合には処置具支持部材１３８とアーム部１３３との間が分離する。このとき、処置具１４１を体内に挿入したことにより縮んでいたばね部材１４７の復元力により、処置具受け部材１４５の内部の内箱１４６が上方へ押出される。そのため、処置具１４１も上へ押出されるので、生体組織Ｈに過大な力がかかることが防止される。
【００６９】
そこで、上記構成のものにあっては生体組織Ｈと処置具１４１との間に働く圧力値が異常に高くなると、処置具支持部材１３８とアーム部１３３との間が分離したのち、ばね部材１４７の復元力により、処置具受け部材１４５の内部の内箱１４６が上方へ押出され、処置具１４１も上へ押出されて生体組織から離脱するので、術者が誤って、処置具１４１から生体組織Ｈに強い力を与えるおそれがなく、処置の安全性を高めることができる。
【００７０】
また、使用後は、ねじ部材を取外すことにより、処置具支持部材１３８から処置具１４１を簡単に分離することができるので、処置具１４１のみを消毒・減菌することができ、処置具１４１の消毒・減菌が容易となる。
【００７１】
また、図１６は図１４の処置ロボットの変形例を示すものである。これは、処置具支持部材１３８とアーム部１３３との間を固定状態で接続するとともに、処置具支持部材１３８における処置具受け部材１４５の内箱１４６と接触する下面と側面に圧力センサ１５１を接着し、かつこの圧力センサ１５１のセンサ出力線をアーム部１３３の内部を通り、定電流回路１５２と接続し、さらにそのセンサ出力をコントローラ１３７に入力させるようにしたものである。
【００７２】
そこで、上記構成のものにあってはマニピュレータ１３２の動作によって処置具１４１が、生体内へ深く挿入されていく動作中に、処置具支持部材１３８の下面と側面の圧力センサ１５１が処置具受け部材１４５の内部の内箱１４６に接触することにより、上記センサ出力がコントローラ１３７へ送られる。
【００７３】
ここで、あらかじめ、コントローラ１３７にセンサ出力の上限値を設定しておくことにより、上記センサ出力値が上限値を超えるような、強い圧力が、処置具１４１から生体へ加えられた場合、コントローラ１３７によって駆動装置１４２の電源がＯＦＦになり、アーム部１３３の動きが止まるので、縮んだばね部材１４７が自然長に復元する力が内箱１４６に働き、この内箱１４６が上へ押出されることにより、処置具１４１も上へ押出され、生体組織Ｈに過大な圧力がかかることを防止できる。
【００７４】
また、処置具１４１から生体組織Ｈへ、水平方向の過大な圧力が加わる状態も処置具支持部材１３８の側面の圧力センサ１５１により、検出される。そのため、この場合も水平方向の過大な圧力が加わる状態が圧力センサ１５１により、検出された時点で、駆動装置１４２の電源がＯＦＦになり、アーム部１３３の動きが止まるので、同様に処置具１４１も上へ押出され、生体組織Ｈに過大な圧力がかかることを防止できる。したがって、水平方向に過大な圧力が加わることで起こる生体組織Ｈの挫滅・穿孔などの危険性も回避できる。
【００７５】
また、図１７（Ａ）は糸の張力を検出することで、生体組織へのダメージを防止するようにマニピュレータを制御する手段を有する張力検出機構付き手術装置１６１の全体の概略構成を示すものである。
【００７６】
この手術装置１６１には多関節型マニピュレータ１６２が設けられている。このマニピュレータ１６２には複数のアーム部１６３が設けられている。各アーム部１６３には関節と、その回転機構とが設けられている。
【００７７】
また、最先端のアーム部１６３の先端部には一対の処置具１６４の基端部が連結されている。各処置具１６４の先端部には生体組織または医用器具を把持する開閉可能な把持部１６５が設けられている。この場合、アーム部１６３の先端部には図示しない処置具回転機構が設けられているとともに、各処置具１６４の先端部には図示しない把持部開閉機構が設けられている。さらに、マニピュレータ１６２には各アーム部１６３と処置具１６４の動きを制御するロボット駆動制御装置１６６が接続されている。
【００７８】
また、一方の把持部１６５の内面には先端部側に糸挿通口１６５ａが形成され、この把持部１６５の内部には糸挿通口１６５ａに連通させた糸挿通路１６５ｂが処置具１６４との連結部側に向けて延設されている。この処置具１６４の内部には図１７（Ｂ）に示すように軸心方向に沿って延出される糸挿通用の空洞１６７ａが設けられている。この空洞１６７ａの基端部には糸巻き収納室１６７ｂが形成されている。
【００７９】
さらに、処置具１６４の把持部１６５が縫合針１７６を把持した状態で、把持部１６５の糸挿通口１６５ａから糸挿通路１６５ｂを通り、処置具１６４の空洞１６７ａに縫合針１７６から導かれる糸１７７が収納される。また、糸巻き収納室１６７ｂ内にはこの糸１７７を巻くための糸巻き１６８が配設されている。
【００８０】
この糸巻き１６８は中心の棒１６９と、そのまわりの筒１７０とによって構成されている。さらに、アーム部１６３の先端部には糸巻き収納室１６７ｂ内に連通する凹陥部１７１が形成されている。
【００８１】
この凹陥部１７１の内底部の隔壁１７２外面にはフック１７３が取り付けられている。そして、このフック１７３と、糸巻き１６８の中心の棒１６９との間は張り糸１７４によって接続されている。
【００８２】
さらに、隔壁１７２の内面には歪みゲージ１７５が接着されている。このゲージ１７５からのゲージ出力線はアーム部１６３の内部を通って定電流回路１７９に接続されている。この回路１７９には糸巻きロックスイッチ１７８が接続され、このスイッチ１７８は糸巻き１６８の中心棒１６９に取り付けられた糸巻きロック機構１８０と接続されている。
【００８３】
次に、上記構成の作用について説明する。まず、処置具１６４の把持部１６５が針１７６を把持して縫合を始める時、糸巻きロックスイッチ１７８がＯＦＦになっている。そのため、糸巻き１６８は回転し、糸１７７が組織中の縫合部位へ到達するまで糸１７７が伸びてゆく。
【００８４】
また、縫い目を締めて、糸を結び、縫合作業を終える時は糸巻きロックスイッチ１７８をＯＮにし、糸１７７にテンションをかけることによって縫合が終了する。
【００８５】
ここで、縫合作業の途中に目的以外の組織などに糸１７７がからまってしまった場合、糸１７７にテンションをかけると、糸１７７に異常な張力が加わることになる。このとき、糸巻き１６８の中心の棒１６９が糸１７７に引っ張られるため、この棒１６９に接続されている張り糸１７４によってフック１７３が引っ張られる。そのため、隔壁１７２がたわむので、これに接着されている歪ゲージ１７５の変形から、定電流回路１７９によりゲージ出力がとり出される。
【００８６】
ここで、あからじめ糸巻きロックスイッチ１７８にゲージ出力の上限値を設定しておけば、この上限値を超えるような異常に強い張力が糸１７７に加わり、生体組織へのダメージを与える危険性のある時には、このスイッチ１７８がＯＦＦとなり、糸巻き１６８が回転するので、糸１７７はフリーの状態に戻る。
【００８７】
そこで、上記構成のものにあっては内部に糸１７７を収納する空洞１６７ａを有する処置具１６４を設けたので、糸１７７のからみつきが少なくなる。さらに、この糸１７７の張力を歪みゲージ１７５によって検出するとともに、この検出値からマニピュレータ１６２の動きを制御するようにしたので、糸１７７の張力による生体組織のダメージ発生の危険性が防止できる。
【００８８】
また、図１８（Ａ）は図１７（Ａ）の手術装置の変形例を示すものである。ここでは、図１８（Ｂ）に示すように一方の把持部１６５の内面における基端部側に第２の開口部１８１が形成され、処置具１６４の内部に形成された空洞１６７ａの先端部がこの第２の開口部１８１に連通されている。さらに、他方の把持部１６５の内面には第２の開口部１８１と対応する位置に刃１８２が突設されている。
【００８９】
次に、上記構成の作用について説明する。血管等の結紮の際、図１８（Ａ）に示すように片方の処置具１６４の内部の糸巻き１６８でロックされた糸１７７を、他方の処置具１６４の把持部１６５で把持して、糸１７７にテンションをかけながら、結紮動作を行う。
【００９０】
そして、最後、結紮が終わると、糸１７７を切る必要があるので、あらかじめロボット駆動制御装置１６６に歪みゲージ出力値を設定しておき、この値を超えるような強い張力を糸１７７に加えると、ロボット駆動制御装置１６６が、把持部１６５を閉じるように作動し、刃１８２が把持部１６５と一緒に下へ動く。このとき、糸１７７は強いテンションがかけられているので、第２の開口部１８１の上面に位置している。そのため、把持部１６５が全閉された状態で刃１８２が第２の開口部１８１を通って糸１７７に接触するので、糸１７７が切れる。
【００９１】
また、目的外の組織などに糸１７７がからみつき、糸１７７の張力が異常に強くなった場合には、図１７（Ａ）の場合と同様に、ゲージ出力を取り出し、ロボット駆動制御装置１６６に上限値を設定しておけば、上記の機構により、糸１７７が切れ、組織へのダメージを防止できる。
【００９２】
したがって、上記構成のものにあっては、把持部１６５が全閉された状態で刃１８２によって糸１７７を切ることができるので、糸１７７がからみついた場合の縫い直しが容易にできる。
【００９３】
また、図１９および図２０は本発明の第１の実施の形態を示すものである。図１９は患者の体位変換を検知することで、生体組織への危険を防止させる機構を有する体位変換検知手段付き手術装置１９１を示すものである。この手術装置１９１には複数の関節を備えたマニピュレータ１９２が設けられている。このマニピュレータ１９２には複数のアーム部１９３が設けられている。このアーム部１９３には関節と、その関節の内部に回転用もしくは処置具把持部の開閉用のモータ（マニピュレータ動作切換え手段）１９４とが設けられている。
【００９４】
また、最先端のアーム部１９３の先端部には処置具１９５の基端部が取付けられている。この処置具１９５は患者の皮膚に穴をあけてはめ込まれたトラカール１９６の中に挿入されている。このトラカール１９６の外周壁面には圧電フィルム（圧力検知手段）１９７が一周巻き付けられて接着されている。
【００９５】
このフィルム１９７は増幅回路１９８を介して手術装置１９１の制御回路（制御手段）１９９に接続されている。この制御回路１９９にはモータ１９４および駆動装置２００が接続されている。
【００９６】
次に、上記構成の作用について説明する。まず、手術中、術者が患者の体位を変換させる時には、初めの一瞬、トラカール１９６に生体の皮膚からの圧力が加わる。このとき、トラカール１９６の外周壁面の皮膚と接触する部分の圧電フィルム１９７により上記圧力が検出されると、図２０に示すようなパルス電圧が発生する。
【００９７】
このパルス電圧は増幅回路１９８により増幅された状態で、制御回路１９９に送信される。このパルス電圧の入力時には制御回路１９９からモータ１９４の電源をＯＦＦにする信号がモータ１９４に送られ、アーム部１９３の関節がフリー状態に切換えられる。
【００９８】
これにより、患者の体位を変えている最中ではアーム部１９３は関節がフリー状態で保持され、トラカール１９６の動きと連動して動くので、生体へのダメージがない。
【００９９】
また、患者が所望の体位に変えられて、体位の変換動作を終える時には、またトラカール１９６に患者の皮膚からの圧力が加わるので、このときの圧電フィルム１９７からの出力パルスを上記と同様にして、制御回路１９９に送信するとモータ１９４の電源をＯＮにする信号がモータ１９４に送られる。そのため、一旦フリーになったアーム部１９３を再度固定することができるので、術者は再度所望の位置で手術を行なうことができる。
【０１００】
そこで、上記構成のものにあっては患者の体に挿入されるトラカール１９６に設けられた圧電フィルム１９７で検知された出力を利用して、マニピュレータ１９２の状態を制御することができるので、患者の体位変えながら行う手術が、スピーディーに行なえ、また、生体組織のダメージを防止できる。そのため、患者の体位を変換しても、トラカールの圧力による生体へのダメージを防止することができる。
【０１０１】
また、図２１は図１９の手術装置１９１の変形例を示すものである。これは、トラカール１９６の外周壁面に巻きつけられて接着された圧電フィルム１９７に増幅回路１９８、ブザースイッチ２０１を介してブザー２００を接続したものである。
【０１０２】
そして、この場合には術者が患者の体位を変換させずに、一定の位置で手術を行っている最中に、万一患者の体が僅かに動いたり、または、術者が誤って患者の体に接触したり、マニピュレータ１９２のアーム部１９３が誤動作をしたとき、圧電フィルム１９７には患者の皮膚から僅かな圧力が働くので、このフィルム１９７の電圧出力パルスを増幅回路１９８により増幅し、ブザースイッチ２０１に送ると、パルスの発生時間だけＯＮになり、ブザー２０２の音が鳴り、術者に警告を促すことができる。なお、上記パルスの大きさによってこのブザー２０２の音量も上下する。
【０１０３】
そこで、上記構成のものにあってはブザー２０２によって発生させた音を聞き取ることにより、患者の体位が僅かでも変化したことが術者にすぐわかる。また、その音の大きさにより、急激な変化かどうかを判別でき、生体組織へのダメージを防止せさる一つの目安となる。
【０１０４】
また、図２２は故障時に生体組織に対する接触状態を容易に解除することが可能な手術用マニピュレータ２１１を示すものである。この手術用マニピュレータ２１１には多関節からなるアーム２１２が設けられている。
【０１０５】
このアーム２１２の先端部には処置具駆動ユニット２１３が取付けられている。この処置具駆動ユニット２１３には体内に挿入される挿入部２１４が連結されている。この挿入部２１４の先端部には湾曲部２１５を介して処置部２１６が連結されている。この処置部２１６には例えば持針器、生体組織を採取する生検鉗子、あるいは生体組織の把持を行う把持鉗子等がある。
【０１０６】
また、駆動ユニット２１３には処置部２１６および湾曲部２１５を動作させるアクチュエータが内蔵されている。このアクチュエータの動作は、例えばワイヤ、ロッド等の機械的伝達要素２１８により、処置部２１６および湾曲部２１５に伝達されるが、固定ねじ２１７をゆるめると、図２３（Ａ）のように挿入部２１４と一緒に機械的伝達要素２１８も分離される構造となっている。なお、アーム２１２及び処置部２１６はアーム２１２内に内蔵されたアクチュエータにより駆動され、その位置、速度がコンピュータにより制御される。
【０１０７】
そこで、上記構成のものにあっては、手術用マニピュレータ２１１に挿入部２１６とアーム２１２側の処置具駆動ユニット２１３とを機械的に分離する固定ねじ２１７を設けたので、コンピュータ、アクチュエータの故障あるいは、停電等により、手術中に、マニピュレータ２１１が動作しなくなった場合には、固定ねじ２１７をゆるめることにより、挿入部２１４を分離し、図２３（Ｂ）に示すように挿入部２１４を体外へ、取り出すことが可能である。
【０１０８】
この際、処置部２１６及び湾曲部２１５はアクチュエータから分離されているため、機械的に動作自由の状態となり、取り出すのに都合の良い、一直線の形状にすることができる。
【０１０９】
また、図２４（Ａ）は図２２の手術用マニピュレータ２１１の変形例を示すものである。これは、マニピュレータ２１１のアーム２１２の先端部に駆動ユニット取付け部２２１を設け、この駆動ユニット取付け部２２１に処置具駆動ユニット２１３を着脱可能に連結したものである。
【０１１０】
この場合、駆動ユニット取付け部２２１における駆動ユニット２１３の結合部２２２にはアクチュエータの電気信号を接続するコネクタ部２２３と、一対のねじ挿通孔２２４と、一対の位置決めのピン２２５とが設けられている。
【０１１１】
さらに、処置具駆動ユニット２１３におけるアーム２１２との結合部２１３ａにはアーム２１２側のコネクタ部２２３に着脱可能に連結されるコネクタ部２２７と、アーム２１２側の位置決めピン２２５が挿入される一対のピン挿通孔２２６と、一対のねじ穴２２８とが設けられている。
【０１１２】
そして、処置具駆動ユニット２１３の結合部２１３ａとアーム２１２側の結合部２２２との間の連結時にはアーム２１２側のコネクタ部２２３と駆動ユニット２１３側のコネクタ部２２７との間が連結されるとともに、位置決めピン２２５がピン挿通孔２２６に挿入された状態で、固定ねじ２２９がねじ挿通孔２２４を介してねじ穴２２８に螺着されるようになっている。
【０１１３】
また、駆動ユニット２１３は固定ねじ２２９を外すと、アーム２１２側から分離されるので、故障等でマニピュレータ２１１が動作しなくなった場合にはアーム２１２側から駆動ユニット２１３を分離させることにより、挿入部２１４を体外へ取り出すことが可能である。
【０１１４】
また、図２５（Ａ）〜（Ｄ）および図２６（Ａ），（Ｂ）はマニピュレータ２１１のアーム２１２の先端部に対し、少なくとも２種類以上の処置ユニット２３１，２３２を交換可能に連結させたものである。
【０１１５】
ここで、処置ユニットは処置の目的に応じて図２５（Ｂ）に示す持針器２３１、図２５（Ｃ）に示す把持鉗子２３２等の形状の異なるものがあるが、結合部２１３ａが共通なため、アーム２１２に対し、交換可能となっている。なお、把持鉗子２３２には挿入部２３３の先端部に開閉可能な把持部２３４が設けられている。
【０１１６】
さらに、コネクタ部２２３，２２７にはモータ２４２の駆動制御回路２４３の接続ライン用端子２４４，２４５と、処置ユニット２３１，２３２の種別の判別ラインの端子２４６がある。
【０１１７】
ここで、処置ユニット２３１，２３２側の判別端子２４６はＶＣＣと、ＡＤ１〜ｎのどれかと短絡されており、短絡する組み合わせを処置ユニット２３１，２３２の種別ごとに割り当てられている。また、マニピュレータ２１１の制御部２４１には短絡された判別ラインを検出するフォトカプラ２４７などからなる検出回路２４８が設けられている。
【０１１８】
このため、処置ユニット２３１または２３２のコネクタ部２２７をマニピュレータ２１１側のコネクタ部２２３に接続すると、処置ユニット２３１または２３２の種別が認識できる。
【０１１９】
そこで、上記構成のものにあっては処置ユニット２３１，２３２の種別を認識することができるので、各処置ユニット２３１，２３２の関節数、長さ、関節のストローク、最大速度、駆動機構の速比等の制御に要する情報を予めマニピュレータ制御装置２４１内で記憶されたデータの中から選び出すことが可能となる。そのため、手術を１台のマニピュレータ２１１によって行う場合に、処置の内容に応じてマニピュレータ２１１の先端の処置ユニット２３１，２３２を適宜交換できるので、複数の処置を１台で行うことができる。
【０１２０】
また、図２７は医療用ロボットマニピュレータ２５１を示すものである。このマニピュレータ２５１には電気駆動要素が内蔵され、患者体腔内で観察・処置を行う為のエンドエフェクタ２５２が着脱可能に取付けられている。このエンドエフェクタ２５２には患者体腔内に挿入される挿入部２５４が設けられており、この挿入部２５４の先端部には湾曲部２５５が設けられている。そして、このエンドエフェクタ２５２の内部には図２９に示す駆動要素としてのサーボモータ２５３が内蔵されており、このサーボモータ２５３を駆動する事によって図２７中に点線で示す様に先端の湾曲部２５５が湾曲する様になっている。
【０１２１】
また、マニピュレータ２５１には空間的に、エンドエフェクタ２５２を所望の位置に位置決めする為のアーム２５６が設けられている。このアーム２５６の先端部には図２８に示すようにエンドエフェクタ２５２の取付け台２５６ａが設けられている。そして、アーム２５６の取付け台２５６ａにエンドエフェクタ２５２が取り外し可能に取付けられている。
【０１２２】
このアーム２５６には各関節に図示しない駆動用のサーボモータが内蔵されている。これらのサーボモータはエンドエフェクタ２５２、アーム２５６の駆動用モータを制御する為の制御装置２５７に接続されている。そして、この制御装置２５７によって、所望のアーム２５６の動作、エンドエフェクタ２５２の動作を行う事ができる。
【０１２３】
また、２５８は入力手段であり、操作者の入力情報を制御装置２５７に伝達し、それによって、先端エンドエフェクタ２５２、アーム２５６を操作者によって所望の動作をさせる事ができる。なお、この入力装置については、例えば、ジョイスティックや産業用ロボットで利用されているティーチングペンダント等でも構わない。
【０１２４】
また、図２９はエンドエフェクタ２５２とアーム２５６との間の駆動用電力供給部を示すものである。この場合、アーム２５６のエンドエフェクタ取付け台２５６ａには駆動用電力供給コイル２５９が配設され、エンドエフェクタ２５２にはサーボモータ２５３に接続されたコイル２６０がコイル２５９と対応する位置に配置されている。
【０１２５】
そして、制御装置２５７から出力されるサーボモータ２５３駆動用電力を、アーム２５６からエンドエフェクタ２５２に電磁結合によって供給することができるようになっている。
【０１２６】
ところで、医療用ロボットを使用し、体腔内観察、処置を行った後、エンドエフェクタ２５２は体腔内に挿入される事から、減菌・消毒を行わなければならない事がある。そこで、上記構成によって、先端エンドエフェクタ２５２を取り外し可能になっている為、その部分が減菌可能となる。
【０１２７】
しかも、コイル２５９，２６０による電磁結合でエネルギーを先端エンドエフェクタ２５２内のサーボモータ２５３に供給し、これを駆動する構造になっている為、取り外しの為にエネルギー供給手段としての導線及びそれを接続するコネクタ等が不要となり、接続部の減菌時の保護対策を行う必要がなくなる。
【０１２８】
また、電磁結合によるエネルギ供給方式であるので、絶縁トランスと同様の機能をするため、患者漏れ電流による電撃の恐れもなくなる。そのため、減菌対策および電撃対策が可能となり、衛生的にも電気的にも安全な医療用ロボットが実現できる。
【０１２９】
また、図３０はエンドエフェクタ２５２とアーム２５６との間の駆動用電力供給部の変形例を示すものである。これは、アーム２５６のエンドエフェクタ取付け台２５６ａの内部に一対の電極２６１、２６２を配設するとともに、エンドエフェクタ２５２の内部にこれらの電極２６１、２６２にそれぞれ対向配置させた一対の電極２６３、２６４を配設したものである。
【０１３０】
これによって、そこの部分で、電気的容量結合が実現され、その部分に交流を流す事によって、エンドエフェクタ２５２の内部のサーボモータ２５３に電力を供給する事が可能となる。
【０１３１】
そこで、上記構成のものにあってもエンドエフェクタ２５２とアーム２５６との間の接続部の減菌保護対策を不要として、かつ、人体に流れやすい直流分の電力をカットする構成になっているため、電撃の恐れが少なくなる。これによって、減菌対策および電撃対策が可能となり、衛生的にも電気的にも安全な医療用ロボットが実現できる。
【０１３２】
また、図３１は術中に停電になっても、診断処置を続行する事を可能にする医療用ロボットマニピュレータ２５６のシステムを示すものである。これは、制御装置２５７内にバッテリ部２７２を内蔵させ、制御装置２５７が通常の電源コンセント（以下メイン電源とする）２７１からの供給電力によって作動している時には、機能しないが、ひとたび、メイン電源２７１が供給されなくなると、バッテリ部２７２が機能する様にしたものである。
【０１３３】
また、図３２はメイン電源２７１とバッテリ部２７２との接続回路を示すものである。ここで、２７３は電位差検出回路からなる電源検出手段であり、メイン電源２７１から電力が供給されているかどうかを検知する為のものである。また、２７４は電源検出手段２７３からの検知情報によって予め充電されているバッテリ部２７２からの電源によってマニピュレータ２５６を制御するかを判断する為の制御回路である。さらに、２７５は制御回路２７４の指令によってメイン電源２７１とバッテリ部２７２との切り換えを行う為の切り換え手段である。
【０１３４】
上記構成において、術中にメイン電源２７１からの電源が停電により供給されなくなった時、バッテリ部２７２内の電源検出手段２７３から制御回路２７４に停電である事を知らせる電気信号が出力され、それによって制御回路２７４は切り換え手段２７５に切り換え信号を送り、それによってマニピュレータ制御装置２５７にバッテリ部２７２からの電源が供給される様になる。
【０１３５】
また、メイン電源２７１が停電から回復した時は、バッテリ部２７２内の電源検出手段２７３から回復信号が制御回路２７４に出力され、制御回路２７４から電源切り換え手段２７５がメイン電源２７１に切り替わる。
【０１３６】
これによって、停電が回復したら、すぐにバッテリ部２７２の駆動を止め、バッテリ部２７２のエネルギを無駄なく利用することができる。そのため、術中の停電が生じても電力を供給する事が可能となり、手術を継続的に行う事が可能となる。
【０１３７】
また、図３３（Ａ）は術者にとって重要な視野の自動的な提供およびスコープ保持の省力化が可能な処置具追従型スコープ２８１を示すものである。ここで、２８２は処置具、２８３はこの処置具２８２の先端部の処置部である。さらに、この処置具２８２には位置・姿勢検出用の可動コイル２８４が取り付けられている。
【０１３８】
また、２８５は垂直多関節型６自由度ロボットである。この垂直多関節型６自由度ロボット２８５のアームの先端にはスコープ２９２および撮像部２９３が取り付けられている。
【０１３９】
さらに、垂直多関節型６自由度ロボット２８５のアームには６つの関節２８６〜２９１が設けられている。そして、スコープ２９２の位置及び姿勢は、ロボット２８５の各関節２８６〜２９１の角度から得られる。また、処置具２８２の位置・姿勢検出の基準となる固定発信器２９４はロボット２８５との相対位置関係が定められた場所に設けられている。
【０１４０】
また、図３３（Ｂ）は処置具追従型スコープ２８１の処理回路を示すものである。ここで、２９５は処置具２８２の位置・姿勢検出装置、２９６は先端部の処置部２８３の位置を算出する先端部位置算出部、２９７はロボットの各軸の回転角算出部、２９８はモニタドライバーである。この場合、位置・姿勢検出装置２９５には可動コイル２８４、固定発信器２９４がそれぞれ接続されている。
【０１４１】
次に、上記構成の作用について説明する。３個のコイルからなる可動コイル２８４と、同じく３個のコイルからなる固定発信器２９４を用いて、電磁誘導を用いて固定発信器２９４に対する可動コイル２８４の相対的な位置および姿勢を求める方法は、特願平３−２３５０１９号に開示されているように公知である。この方法を用いて、固定発信器２９４に対する可動コイル２８４の相対的な位置関係を求められる。
【０１４２】
また、可動コイル２８４の処置具２８２への取り付け位置・方向は既知であるから、可動コイル２８４から処置具２８２の先端の処置部２８３への長さＬを用いれば、処置具２８２の先端部の位置が求められる。
【０１４３】
さらに、ロボット２８５と、固定発信器２９４の関係も既知であるから、ロボット２８５に対する処置具２８２の先端の位置および処置具２８２の方向が求められる。
【０１４４】
そのため、スコープ２９２の軸心の延長上の直線上に処置具２８２の先端部が通るように、ロボット２８５の各軸の回転角を制御することによってスコープ２９２の画像中央に常に処置具２８２の先端を捉えることができる。
【０１４５】
そこで、上記構成のものにあってはロボット２８５の各軸の回転角を、処置具２８２の先端とスコープ２９２の先端の距離が一定であるという拘束条件を付加して決定すると、倍率が常に一定の画像が得られる。また、スコープ２９２の軸が指定された空間上の一点を常に通るような拘束条件を付加することによって、内視鏡下手術におけるトラカールの使用時にトラカール部位を余り動かさないようにできる。
【０１４６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できることは勿論である。
【０１４７】
【発明の効果】
本発明によれば患者の体位変換時に、生体を損傷することがない手術ロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は処置具の把持部を示す斜視図、（Ｂ）は触覚センサのセンサユニットを示す平面図、（Ｃ）はセンサユニットからの信号出力を示す図。
【図２】  内視鏡下外科手術用の医療器具のシステム全体の概略構成図。
【図３】  信号処理回路を示すブロック図。
【図４】  図１（Ａ）乃至図３の医療器具の第１の変形例を示す触覚センサのセンサユニットの平面図。
【図５】  信号処理回路を示すブロック図。
【図６】  図１（Ａ）乃至図３の医療器具の第２の変形例のシステム全体の概略構成図。
【図７】  術中生体画像３次元シミュレーションシステムを示す概略構成図。
【図８】  （Ａ）は体腔内手術用マニピュレータの概略構成図、（Ｂ）は多関節マニピュレータのコンプライアンス設定部を示す縦断面図。
【図９】  屈曲型マニピュレータを示すもので、（Ａ）は屈曲型マニピュレータを患部組織までアプローチする状態を示す側面図、（Ｂ）は患部組織の処置作業状態を示す側面図。
【図１０】  コンプライアンス設定部の変形例を示す概略構成図。
【図１１】  コンプライアンス設定部の第２の変形例を示す概略構成図。
【図１２】  コンプライアンス設定部の第３の変形例を示す概略構成図。
【図１３】  コンプライアンス設定部の電磁チャックを示す概略構成図。
【図１４】  安全機構付き処置ロボットの全体の概略構成を示す斜視図。
【図１５】  トラカールの上部構造を示す概略構成図。
【図１６】  図１４の処置ロボットの変形例を示す概略構成図。
【図１７】  （Ａ）は張力検出機構付き手術装置の全体の概略構成図、（Ｂ）は処置具の概略構成図。
【図１８】  （Ａ）は図１７（Ａ）の手術装置の変形例を示す概略構成図、（Ｂ）は処置具の概略構成図。
【図１９】  本発明の第１の実施の形態の体位変換検知手段付き手術装置を示す概略構成図。
【図２０】  圧電フィルムにより圧力が検出された際に発生するパルス電圧を示す特性図。
【図２１】  図１９の手術装置の変形例を示す概略構成図。
【図２２】  手術用マニピュレータを示す概略構成図。
【図２３】  （Ａ）は挿入部と一緒に機械的伝達要素も分離された状態を示す斜視図、（Ｂ）はアクチュエータから分離された処置部２１６及び湾曲部２１５が一直線の形状に伸ばされた状態を示す斜視図。
【図２４】  （Ａ）は図２３の手術用マニピュレータの変形例を示す概略構成図、（Ｂ）は駆動ユニット側の結合部を示す平面図。
【図２５】  （Ａ）は手術用マニピュレータのアームを示す斜視図、（Ｂ）は持針器からなる処置ユニットを示す斜視図、（Ｃ）は把持鉗子からなる処置ユニットを示す斜視図、（Ｄ）は処置ユニット側の結合部を示す平面図。
【図２６】  （Ａ）は手術用マニピュレータ全体の概略構成図、（Ｂ）はマニピュレータの制御部の概略構成図。
【図２７】  医療用ロボットマニピュレータ全体の概略構成図。
【図２８】  エンドエフェクタとアームとの連結部を示す概略構成図。
【図２９】  エンドエフェクタとアームとの間の駆動用電力供給部を示す概略構成図。
【図３０】  エンドエフェクタとアームとの間の駆動用電力供給部の変形例を示す概略構成図。
【図３１】  医療用ロボットマニピュレータ全体の概略構成図。
【図３２】  電源検出回路を示す概略構成図。
【図３３】  （Ａ）は処置具追従型スコープ全体の概略構成図、（Ｂ）は処理回路を示す概略構成図。
【符号の説明】
１９２    マニピュレータ
１９４    モータ（マニピュレータ動作切換え手段）
１９５    処置具
１９６    トラカール
１９７    圧電フィルム（圧力検知手段）
１９９    制御回路（制御手段）
【図１】
0003683554.tif 000003
【図２】
0003683554.tif 000004
【図３】
0003683554.tif 000005
【図４】
0003683554.tif 000006
【図５】
0003683554.tif 000007
【図６】
0003683554.tif 000008
【図７】
0003683554.tif 000009
【図８】
0003683554.tif 000010
【図９】
0003683554.tif 000011
【図１０】
0003683554.tif 000012
【図１１】
0003683554.tif 000013
【図１２】
0003683554.tif 000014
【図１３】
0003683554.tif 000015
【図１４】
0003683554.tif 000016
【図１５】
0003683554.tif 000017
【図１６】
0003683554.tif 000018
【図１７】
0003683554.tif 000019
【図１８】
0003683554.tif 000020
【図１９】
0003683554.tif 000021
【図２０】
0003683554.tif 000022
【図２１】
0003683554.tif 000023
【図２２】
0003683554.tif 000024
【図２３】
0003683554.tif 000025
【図２４】
0003683554.tif 000026
【図２５】
0003683554.tif 000027
【図２６】
0003683554.tif 000028
【図２７】
0003683554.tif 000029
【図２８】
0003683554.tif 000030
【図２９】
0003683554.tif 000031
【図３０】
0003683554.tif 000032
【図３１】
0003683554.tif 000033
【図３２】
0003683554.tif 000034
【図３３】
0003683554.tif 000035