(57)【要約】  医療用マニピュレータシステムは、関節を有するアームと、アームに取りつけられるエンドエフェクタとを含むアーム部を有する処置具ユニットと、処置具ユニットが挿通される挿入補助デバイスと、処置具ユニットが取り付けられる進退駆動部と、進退駆動部を操作可能に構成された進退操作部と、作動することにより進退駆動部の動作を規制可能に構成されたストッパと、挿入補助デバイスから突出されたアーム部と、挿入補助デバイスとの干渉を検知可能に構成された干渉検知部と、ストッパを作動可能に構成された動作指令部とを備え、動作指令部は、干渉検知部が干渉を検知したときにストッパを作動させて進退駆動部の動作を規制することにより、処置具ユニットの挿入補助デバイスに対する後退動作を制限する。
2017130313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関節を有するアームと、前記アームに取りつけられるエンドエフェクタとを含むアーム部を有する処置具ユニットと、
前記処置具ユニットが挿通される挿入補助デバイスと、
前記処置具ユニットが取り付けられる進退駆動部と、
前記進退駆動部を操作可能に構成された進退操作部と、
作動することにより、前記進退駆動部の動作を規制可能に構成されたストッパと、
前記挿入補助デバイスから突出された前記アーム部と、前記挿入補助デバイスとの干渉を検知可能に構成された干渉検知部と、
前記ストッパを作動可能に構成された動作指令部と、
を備え、
前記動作指令部は、前記干渉検知部が前記干渉を検知したときに前記ストッパを作動させて前記進退駆動部の動作を規制することにより、前記処置具ユニットの前記挿入補助デバイスに対する後退動作を制限する、
医療用マニピュレータシステム。
【請求項２】
前記干渉検知部は、前記関節に所定値以上の外力が作用しており、かつ前記外力が前記干渉を小さくする方向に作用しているときに、前記干渉が発生していると判定するように構成されている、請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。
【請求項３】
前記干渉検知部は、前記関節に所定値以上の外力が作用しており、かつ前記進退駆動部が、前記処置具ユニットを前記挿入補助デバイスに対して後退させる方向に駆動されているときに、前記干渉が発生していると判定するように構成されている、請求項１または２に記載の医療用マニピュレータシステム。
【請求項４】
前記干渉検知部は、前記関節に所定値以上の外力が作用しているときに、前記干渉が発生していると判定するように構成されている、請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。
【請求項５】
前記進退駆動部の位置を検出可能に構成された進退位置検出部と、
前記進退位置検出部の検出した進退位置情報を記憶可能に構成された記憶部と、
をさらに備え、
前記干渉検知部は、前記干渉を検知したときの前記進退位置情報を前記記憶部に記憶させ、
前記動作指令部は、その後に進退位置検出部で取得された進退位置情報が、前記記憶部に記憶された進退位置情報に対して所定の関係を満たすときに、前記ストッパを作動させる、請求項１から４のいずれか一項に記載の医療用マニピュレータシステム。
【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システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、観察手段および複数の処置具を体内に挿入した状態で術者が操作する医療用マニピュレータが知られている。
このような医療用マニピュレータを体内に導入する際に、観察手段および処置具をオーバーチューブに挿通した状態で導入することがある。このようにすると、オーバーチューブ一つを挿通するだけで、観察手段および処置具の導入が完了するため、導入手技が簡便になるという利点がある。【０００３】
観察手段および処置具をオーバーチューブに挿通して体内に導入する場合、観察手段および処置具は、手技を行う際にオーバーチューブの先端開口から突出されて使用される。【０００４】
医療用マニピュレータにおいて、関節を有するアームに処置具を取りつけると、処置具のみをオーバーチューブから突出させるのに比べて、より複雑な手技を行うことができる。しかし、アームの関節が屈曲して直線状でなくなった状態でアームをオーバーチューブに対して後退させると、アームとオーバーチューブとが干渉する。干渉した状態でさらにアームが後退されると、アームや処置具が破損したり、アームや処置具が意図しない動きをしたりする可能性がある。【０００５】
上記問題に関連して、特許文献１には、複数の関節を有する能動鉗子を内視鏡の鉗子チャンネルに挿通して使用する際に、関節が鉗子チャンネル内に位置するか否かで関節の状態を切り替える技術が記載されている。【０００６】
特許文献１に記載の技術では、能動鉗子を進退させる鉗子用ローラの回転角度、鉗子チャンネルの長さ寸法、能動鉗子の長さ寸法、および関節及び把持部の位置等の情報に基づいて、どの関節や把持部が鉗子チャンネル外に位置しているかを検出する。そして、鉗子チャンネル外に位置する関節や把持部を鉗子マスターアームの操作により動作可能な状態にし、鉗子チャンネル内に位置する関節等を鉗子マスターアームで操作されない解放状態に制御する。関節が解放状態である領域は、鉗子チャンネルの形状に追従可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１２３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の技術は、オーバーチューブと、オーバーチューブに挿通されたアームにも適用可能である。しかし、オーバーチューブが可撓性を有する場合、体内への導入時にオーバーチューブがねじれたり蛇行したりすると、オーバーチューブとアームとの相対位置関係が初期状態から変化することがある。さらに、オーバーチューブが湾曲可能な湾曲部を備えている場合は、湾曲操作によっても相対位置関係が変化することがある。【０００９】
相対位置関係が変化すると、上述した、どの関節や処置具がオーバーチューブ外に位置しているかの検出に誤差が生じる。その結果、関節等の解放状態への切り替えが適切に行われず、アームとオーバーチューブとが干渉してしまう可能性がある。【００１０】
上記事情を踏まえ、本発明は、オーバーチューブが可撓性を有していても、アームとオーバーチューブとの干渉による悪影響を確実に抑制することができる医療用マニピュレータシステム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】
【００１１】
本発明は、関節を有するアームと、前記アームに取りつけられるエンドエフェクタとを含むアーム部を有する処置具ユニットと、前記処置具ユニットが挿通される挿入補助デバイスと、前記処置具ユニットが取り付けられる進退駆動部と、前記進退駆動部を操作可能に構成された進退操作部と、作動することにより、前記進退駆動部の動作を規制可能に構成されたストッパと、前記挿入補助デバイスから突出された前記アーム部と、前記挿入補助デバイスとの干渉を検知可能に構成された干渉検知部と、前記ストッパを作動可能に構成された動作指令部とを備え、前記動作指令部は、前記干渉検知部が前記干渉を検知したときに前記ストッパを作動させて前記進退駆動部の動作を規制することにより、前記処置具ユニットの前記挿入補助デバイスに対する後退動作を制限する医療用マニピュレータシステムである。【００１２】
前記干渉検知部は、前記関節に所定値以上の外力が作用しており、かつ前記外力が前記干渉を小さくする方向に作用しているときに、前記干渉が発生していると判定するように構成されてもよい。
前記干渉検知部は、前記関節に所定値以上の外力が作用しており、かつ前記進退駆動部が、前記処置具ユニットを前記挿入補助デバイスに対して後退させる方向に駆動されているときに、前記干渉が発生していると判定するように構成されてもよい。【００１３】
前記干渉検知部は、前記関節に所定値以上の外力が作用しているときに、前記干渉が発生していると判定するように構成されてもよい。【００１４】
本発明の医療用マニピュレータシステムは、前記進退駆動部の位置を検出可能に構成された進退位置検出部と、前記進退位置検出部の検出した進退位置情報を記憶可能に構成された記憶部とをさらに備え、前記干渉検知部は、前記干渉を検知したときの前記進退位置情報を前記記憶部に記憶させ、前記動作指令部は、その後に進退位置検出部で取得された進退位置情報が、前記記憶部に記憶された進退位置情報に対して所定の関係を満たすときに、前記ストッパを作動させてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の医療用マニピュレータシステムによれば、オーバーチューブが可撓性を有していても、アームとオーバーチューブとの干渉による悪影響を確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る医療用マニピュレータシステムを示す図である。
【図２】同医療用マニピュレータシステムにおけるコンソールを示す図である
【図３】同医療用マニピュレータシステムにおける処置具ユニットを示す模式図である。
【図４】同コンソールにおける操作部を示す図である。
【図５】同医療用マニピュレータシステムにおける、医療用マニピュレータの機能ブロック図である。
【図６】処置具ユニットとオーバーチューブとが干渉している状態を示す図である。
【図７】同処置具ユニットの一部を示す模式図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおける、干渉の有無判定の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第三実施形態に係る医療用マニピュレータシステムにおける、医療用マニピュレータの機能ブロック図である。
【図１０】同医療用マニピュレータシステムにおける、干渉の有無判定の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の変形例に係る医療用マニピュレータシステムにおける、医療用マニピュレータの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の第一実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
図１は、本実施形態の医療用マニピュレータシステム（以下、単に「システム」と称する。）１を示す図である。システム１は、患者Ｐの体内を観察するための内視鏡１０と、患者Ｐの体内で処置を行うための医療用マニピュレータ（以下、単に「マニピュレータ」と称する。）２０と、内視鏡１０およびマニピュレータ２０が挿通されるオーバーチューブ（挿入補助デバイス）８０とを備えている。
【００１８】
内視鏡１０としては、公知の各種構成から、性能、使用等を考慮して適宜選択して用いることができる。
図示を省略しているが、オーバーチューブ８０は、内視鏡１０が挿通される第一ルーメンと、マニピュレータ２０が挿通される第二ルーメンとを有している。オーバーチューブ８０についても、公知の各種構成から、寸法等を考慮して適宜選択して用いることができる。先端側に湾曲部を有する構成のオーバーチューブを用いると、処置を行う対象部位への到達が容易である。
【００１９】
マニピュレータ２０は、術者Ｏｐが操作するコンソール２１と、コンソール２１に取りつけられる処置具ユニット４０とを備えている。
【００２０】
図２は、コンソール２１を示す図である。コンソール２１は、術者Ｏｐが操作入力する操作部３０と、操作部３０からの出力に基づいて処置具ユニット４０を動作させる制御部３５と、処置具ユニット４０が取り付けられる装着部（進退駆動部）３８と、モニタ２２と、ストッパ２３とを備えている。
モニタ２２は、内視鏡１０と接続されており、内視鏡１０の取得した画像を表示する。ストッパ２３の詳細については後述する。
【００２１】
図３は、処置具ユニット４０を模式的に示す図である。処置具ユニット４０は、処置具（エンドエフェクタ）４１と、処置具４１が取り付けられたアーム４２とを有するアーム部４３と、処置具４１およびアーム４２を駆動させるモータユニット４５とを備えている。アーム部４３とモータユニット４５との間の領域は、可撓性を有する接続部４４となっている。
【００２２】
図４は、コンソール２１の操作部３０を示す図である。操作部３０は、アーム部４２に対する操作入力に用いる操作アーム３１と、操作アーム３１が取り付けられたベース部（進退操作部）３２とを有する。
【００２３】
操作アーム３１と処置具ユニット４０のアーム４２は、それぞれ複数の関節３１ａおよび４２ａを有する。関節３１ａと関節４２ａの数は等しく、各関節の回動軸の態様は一致している。関節３１ａおよび４２ａの各々には図示しないエンコーダ等が設けられ、回転角を検出可能に構成されている。これにより、術者Ｏｐが操作アーム３１を操作して任意の形状にすると、制御部３５によりアーム４２の各関節４２ａが駆動され、アーム部４３の形状が操作アーム３１の形状に対応した形状になる。
【００２４】
操作アーム３１の先端部には、処置具４１を動作させるための処置操作部３１ｂが設けられている。処置操作部３１ｂの具体的態様は、処置具４１の構成等に応じて、適宜設定できる。例えば、処置具４１が把持鉗子である場合は、把持鉗子と同等の構造を有してもよい。処置具４１が通電して使用するナイフである場合は、通電のオンオフを切り替えるボタンを有する構造であってもよい。
【００２５】
ベース部３２は、コンソール２１に対して相対移動可能に取り付けられている。ベース部３２をコンソール２１に対して相対移動させると、装着部３８がコンソール２１に対して相対移動する。これにより、装着部３８に取り付けられた処置具ユニット４０をコンソール２１に対して相対移動させることができる。
【００２６】
図５は、コンソール２１に処置具ユニット４０が装着された状態における、マニピュレータ２０の機能ブロック図である。図５において、モニタ２２は省略されている。図５において、各構成を接続する太線は、動力を伝達可能な物理的結合を意味し、各構成を接続する細線は信号の送受信が可能な論理的結合を意味する。
【００２７】
本実施形態のマニピュレータ２０において、ベース部３２と装着部３８とは、例えばベルトやチェーン等により物理的に結合している。したがって、ベース部３２をコンソール２１に対して相対移動させると、装着部３８は、ベース部３２と連動してコンソール２１に対して相対移動する。このとき、操作アーム３１は、ベース部３２と共に移動し、装着部３８に取り付けられたモータユニット４５も、装着部３８と共に移動する。
【００２８】
ストッパ２３は、ベース部３２と物理的に結合している。ストッパ２３が作動すると、ベース部３２はコンソール２１に対して相対移動しないように保持される。
【００２９】
モータユニット４５は、アーム部４３と物理的に結合している。モータユニット４５は、モータ等の駆動源を複数有し、アーム４２の各関節４２ａは、それぞれ対応する駆動源と、ワイヤ等の伝達部材で接続されている。処置具４１についても、必要に応じて伝達部材で駆動源と接続される。
【００３０】
制御部３５は、種々の演算および判定を行う計算部（干渉検知部）３６と、計算部３６と論理的に結合され、計算部３６の出力に応じてマニピュレータ２０の各部を動作させる動作指令部３７とを備えている。
計算部３６は、操作アーム３１、アーム４２、およびモータユニット４５と論理的に結合している。動作指令部３７は、モータユニット４５およびストッパ２３と論理的に結合しており、動作信号を送信することによりモータユニット４５およびストッパ２３を動作させることができるように構成されている。
【００３１】
上記のように構成されたシステム１の使用時の動作について、大腸に対して処置を行う場合の例を用いて説明する。図１に示すように、システム１は、コンソール２１を操作する術者Ｏｐと、オーバーチューブ８０および内視鏡１０を操作するスコピストＳｃの少なくとも二人によって操作される。
【００３２】
準備作業として、処置具ユニット４０のモータユニット４５をコンソール２１の装着部３８に装着する。
次に、図１に示すように、スコピストＳｃは、内視鏡１０をオーバーチューブ８０の第一ルーメンに挿入し、処置具ユニット４０をアーム部４３側から第二ルーメンに挿入する。
【００３３】
スコピストＳｃは、内視鏡１０および処置具ユニット４０が挿通されたオーバーチューブ８０を、患者Ｐの肛門に挿入する。続いてスコピストＳｃは、第二モニタ９０で内視鏡１０が取得した画像を観察しながらオーバーチューブ８０を大腸内で前進させ、内視鏡１０および処置具ユニット４０が挿通されたオーバーチューブ８０を対象部位の付近まで導入する。
【００３４】
続いてスコピストＳｃは、内視鏡１０をオーバーチューブ８０から突出させ、必要に応じて湾曲操作を行い、対象部位に処置を行う際の視野を確保する。以上で準備作業が完了する。
【００３５】
準備作業完了後、術者Ｏｐが操作アーム３１を把持しつつベース部３２を自身の前方に移動させると、装着部３８およびモータユニット４５が連動し、処置具ユニット４０がオーバーチューブ８０の先端に向かって移動する。その結果、アーム部４３がオーバーチューブ８０から突出する。
【００３６】
アーム部４３がオーバーチューブ８０から突出した後、術者Ｏｐは、操作アーム３１とアーム部４３とを対応付けるよう、操作部３０に所定の入力を行う。所定入力に基づき、操作部３０からは、対応付け指令が制御部３５に出力される。
【００３７】
対応付け指令を受信した制御部３５において、まず計算部３６が操作アーム３１の各関節３１ａの状態を示す情報と、アーム４２の各関節４２ａの状態を示す情報を取得する。続いて計算部３６は、取得した情報に基づいて、アーム４２を操作アーム３１の相似形状に変化させるために必要な各関節４２ａの動作量を算出し、動作指令部３７に送信する。
【００３８】
動作指令部３７は、受信した各関節４２ａの必要動作量に基づいて、各関節４２ａを駆動するための駆動信号を生成し、モータユニット４５に送信する。モータユニット４５が駆動されて各関節４２ａが動作し、アーム４２と操作アーム３１とが略同一の相似形状となると、対応付けが完了する。
【００３９】
対応付けが完了した後は、対応付けと同様の処理が所定間隔（例えば数十ミリ秒）で繰り返される。これにより、処置具４１が取り付けられたアーム部４３は、操作アーム３１に対して相似形状を保持するように相似制御される。
【００４０】
術者Ｏｐは、モニタ２２に表示される対象部位の映像を確認しながら、操作アーム３１および処置操作部３１ｂを適宜操作することにより、対象部位に対して所望の処置を行うことができる。
【００４１】
アーム部４３を後退させるとき、術者Ｏｐは、ベース部３２を自身の手前に後退させる。このとき、図６に示すように、アーム４２が曲がっていると、アーム部４３はオーバーチューブ８０の第二ルーメンに入っていくことができない。この状態でベース部３２の後退操作が継続されると、アーム部４３に過剰な負荷がかかり、アーム部４３やオーバーチューブ８０等が破損する可能性がある。
本実施形態のシステム１は、アーム部４３とオーバーチューブ８０とが干渉すると、アーム部４３に過剰な負荷がかかることが抑制されるように構成されている。以下、詳細に説明する。
【００４２】
図６に示すように、アーム４２の複数の関節のうち、最も基端側に配置された関節４２ａが曲げられている場合を考える。この状態で術者Ｏｐがベース部３２を後退させると、関節４２ａより先端側の領域はオーバーチューブ８０に入っていくことができない。その結果、アーム部４３とオーバーチューブ８０とが干渉する。アーム部４３とオーバーチューブ８０とが干渉した状態で、さらにベース部３２を後退させると、オーバーチューブ８０により、曲がった関節４２ａの先端側領域に対して、関節４２ａの基端側領域と平行な状態にする方向に作用する力Ｆ１が作用する。
【００４３】
図７は、処置具ユニット４０の一部を示す模式図である。モータユニット４５の駆動源に取り付けられた駆動プーリ４６と、関節４２ａを駆動するための従動プーリ４９とは、操作部材４７ａおよび４７ｂにより駆動力を伝達可能に接続されている。
【００４４】
上記干渉により関節４２ａに力Ｆ１が作用すると、関節４２ａを曲げるために駆動プーリ４６によって牽引されている操作部材４７ａが、従動プーリ４９側に引き戻される。その結果、操作部材４７ａに作用する張力が増加する。
【００４５】
操作部材４７ａおよび４７ｂには、それぞれ力センサ４８ａおよび４８ｂが取り付けられている。力センサ４８ａおよび４８ｂの検出値は、所定間隔で制御部３５の計算部３６に送信されている。計算部３６は、力センサ４８ａおよび４８ｂの検出値が所定の閾値を超えている、すなわち、関節４２ａに所定値以上の外力が作用している場合に、アーム部４３とオーバーチューブ８０とが干渉していると判定し、判定結果を動作指令部３７に送信する。
【００４６】
判定結果を受信した動作指令部３７は、ストッパ２３に動作信号を送り、ストッパ２３を作動させる。ストッパ２３が作動すると、ベース部３２は、コンソール２１に対して相対移動できないように保持される。その結果、装着部３８のコンソール２１に対する相対移動も禁止され、処置具ユニット４０はオーバーチューブ８０に対して前進および後退のいずれもできなくなる。
以上により、オーバーチューブ８０との干渉による過剰な負荷がアーム部４３に作用することが防止される。
【００４７】
上述した力センサは、アーム４２のすべての関節に設けられており、すべての力センサの検出値が所定間隔で計算部３６に送信されている。計算部３６は、アーム４２のすべての関節について、干渉の有無を継続監視している。
【００４８】
本実施形態のシステム１によれば、計算部３６が処置具ユニット４０とオーバーチューブ８０との干渉を検出すると、動作指令部３７が、ストッパ２３を作動させ、処置具ユニット４０のオーバーチューブ８０に対する後退を規制する。その結果、アーム部４３に過剰な負荷が作用することが好適に防止され、処置具ユニット４０の破損等を抑制することができる。
【００４９】
本実施形態のシステム１においては、操作アーム３１の関節３１ａは駆動源により駆動されないため、アーム部４３に干渉による負荷が作用しても、当該負荷は操作アーム３１にはフィードバックされない。したがって、術者Ｏｐは、アーム部４３に干渉による負荷が作用していることを操作アーム３１から認識することはできない。
【００５０】
さらに、処置中、内視鏡１０はオーバーチューブ８０から突出されているため、干渉が生じているアーム部４３の関節は、内視鏡１０の視野外に位置している場合が多い。したがって、術者Ｏｐがモニタ２２に表示される画像からアーム部４３とオーバーチューブ８０とが干渉していることを認識することも困難である。
【００５１】
上述のような構成のシステム１では、術者Ｏｐの適切な操作によって処置具ユニットとオーバーチューブとの干渉を回避したり、干渉の程度を抑えたりすることが非常に困難である。
システム１は、計算部３６および動作指令部３７を備えることにより、術者Ｏｐの操作によらずに確実に処置具ユニットの破損等を抑制することができる。
【００５２】
また、動作指令部３７は、干渉が発生していると計算部３６が判定したときにストッパ２３を動作させる。したがって、システム１における処置具ユニットの過負荷を防止する効果は、オーバーチューブ８０が体内で蛇行する等により生じる相対位置関係の変化に影響されず、安定して発揮される。その結果、オーバーチューブが可撓性を有していても、アームとオーバーチューブとの干渉による悪影響を確実に抑制することができる。
【００５３】
本実施形態において、ストッパの具体的態様は多数考えられる。例えば、ベース部３２および装着部３８の少なくとも一方をコンソール２１に対して相対移動しないように固定するブレーキであってもよいし、ベース部３２と装着部３８との連動を解除可能なクラッチであってもよい。すなわち、ストッパは、作動することにより進退駆動部の動作を規制することができれば、進退駆動部および進退操作部の一方または両方に設けられてもよいし、いずれでもない位置に設けられてもよい。
【００５４】
また、アーム部４３とオーバーチューブ８０との干渉は、処置具ユニットがオーバーチューブに対して後退したときに発生する。したがって、ストッパは、少なくとも処置具ユニットのオーバーチューブに対する後退を規制すればよく、オーバーチューブに対する前進を許可するように構成されてもよい。
【００５５】
さらに、ストッパ２３が動作していることを術者Ｏｐが容易に認識できるように、ストッパ２３が動作しているときに所定のメッセージや表示等がモニタ２２に表示されるようにシステム１が構成されてもよい。
【００５６】
さらに、干渉を検知するための構成についても、上述した力センサを用いる態様には限定されない。例えば、モータユニットが駆動源としてサーボモータ等を用いている場合、関節がオーバーチューブとの干渉により生じる外力によって回動されると、関節を所定の回転角度に維持するために駆動源が出力している電流値が変化する。したがって、動作指令部が駆動源に指令した電流値と、実際に駆動源で検出される電流値との差分が所定の閾値以上であるか否かにより、計算部が干渉の有無を判定するようにシステムが構成されてもよい。
【００５７】
本発明の第二実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態は、干渉が生じているか否かの判定態様において第一実施形態と異なっている。以降の説明において、既に説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００５８】
図８は、本実施形態のシステムにおける計算部３６の判定の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１０において、計算部３６が力センサ（例えば力センサ４８ａ）から検出値を取得すると、計算部３６は、ステップＳ２０において、検出値が閾値を超えているか否かを判定する。
ステップＳ２０における判定がＮｏの場合、処理はステップＳ２１に進み、計算部３６は干渉が発生していないと判定して処理を終了する。ステップＳ２０における判定がＹｅｓの場合、処理はステップＳ３０に進む。
【００５９】
ステップＳ３０において、計算部３６は、動作指令部３７が閾値を超える検出値を示す関節（判定対象関節）に送信した動作信号を参照し、動作信号により当該関節に設定された回転角度を取得する。
【００６０】
続くステップＳ４０において、計算部３６は、ステップＳ３０で取得した回転角度とステップＳ１０で取得した検出値とに基づいて、閾値を超える検出値を生じさせている負荷が判定対象関節を回動させる方向を特定し、回動方向、すなわち負荷が関節に作用する方向が干渉を小さくする方向であるか否かを判定する。
【００６１】
アーム部４３がオーバーチューブ８０と干渉している場合、オーバーチューブ８０に押された関節４３ａは、干渉している関節４３ａよりも先端側の領域がオーバーチューブ８０と平行になるように、すなわち、干渉が小さくなる方向に回動しようとする。したがって、ステップＳ４０における判定がＹｅｓの場合、処理はステップＳ４１に進み、計算部３６は干渉が発生していると判定して動作指令部３７に干渉発生を通知し、処理を終了する。ステップＳ４０における判定がＮｏの場合、処理はステップＳ２１に進み、計算部３６は干渉が発生していないと判定して処理を終了する。ステップＳ４０における判定がＮｏの場合、閾値を超える検出値を生じさせている負荷は、例えば、アーム部４３が臓器や組織等と接触して押圧力を受けた等によるものである可能性があり、少なくともオーバーチューブ８０によるものではないと考えられる。
【００６２】
本実施形態のシステムによっても、第一実施形態と同様に、アーム部４３に過剰な負荷が作用することが好適に防止され、処置具ユニットの破損等を抑制することができる。
さらに、計算部３６が判定対象関節における負荷の大きさに加えて、負荷の方向を考慮して干渉が生じているか否かの判定を行うように構成されているため、干渉の発生の有無に関する誤判定を低減し、不要なストッパの作動を抑制することができる。
【００６３】
本発明の第三実施形態について、図９および図１０を参照して説明する。本実施形態は、干渉が生じているか否かの判定態様において上述の各実施形態と異なっている。
【００６４】
図９は、本実施形態のシステムにおけるマニピュレータ２０Ａの機能ブロック図である。マニピュレータ２０Ａにおいて、ベース部３２には、エンコーダ３３が取り付けられている。エンコーダ３３は、計算部３６と論理的に結合しており、ベース部３２とコンソール２１との位置関係、およびコンソール２１に対するベース部３２の移動方向等を示す情報が所定間隔で計算部３６に送信されるように構成されている。
【００６５】
図１０は、本実施形態のシステムにおける計算部３６の判定の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２０における判定がＹｅｓの場合、処理はステップＳ３０に代えてステップＳ１３０に進む。
ステップＳ１３０において、計算部３６は、エンコーダ３３から取得した情報に基づき、閾値を超える負荷が発生する直前におけるベース部３２の動作が、術者Ｏｐの手前への移動であるか否かを判定する。この判定は、ベース部３２と連動する装着部３８が、装着された処置具ユニット４０をオーバーチューブ８０に対して後退させる方向へ駆動されているか否かを判定するために行われる。ステップＳ１３０における判定がＹｅｓの場合、処理はステップＳ４１に進み、判定がＮｏの場合、処理はステップＳ２１に進む。その他の点は第二実施形態と同様である。
【００６６】
マニピュレータ２０Ａを備えた本実施形態のシステムにおいても、上述した各実施形態のシステムと同様に、アーム部４３に過剰な負荷が作用することが好適に防止され、処置具ユニットの破損等を抑制することができる。
さらに、計算部３６が判定対象関節における負荷の大きさに加えて、ベース部３２の移動方向を考慮して干渉が生じているか否かの判定を行うように構成されているため、干渉の発生の有無に関する誤判定を低減し、不要なストッパの作動を抑制することができる。
【００６７】
本実施形態において、エンコーダ３３は、ベース部３２でなく装着部３８に取り付けられてもよいし、ベース部３２および装着部３８の両方に取り付けられてもよい。
【００６８】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組み合わせを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。
【００６９】
例えば、図１１に示すように、ベース部３２および装着部３８の少なくとも一方に配置されたエンコーダ（進退位置検出部）３３と、制御部３５に設けられ、計算部３６と論理的に結合されたメモリ（記憶部）３９とを備えるマニピュレータ２０Ｂを用いて変形例のシステムが構成されてもよい。
この場合、計算部３６が処置具ユニットとオーバーチューブとの干渉が生じたと判定した時点における、装着部３８のコンソール２１に対する相対位置を示す情報（進退位置情報）を、計算部３６がエンコーダ３３から取得し、メモリ３９に記憶する。その後、エンコーダ３３から取得された装着部３８の進退位置情報がメモリ３９に記憶された進退位置情報に対して所定の関係を満たしたときは、干渉の有無の判定結果に関わらず動作指令部３７がストッパ２３を作動させるようにシステムが構成されてもよい。
このようにすると、一度干渉が生じた後は、干渉が生じる前に処置具ユニット４０の後退を規制することができ、よりアーム部に作用する負荷を低減することができる。
【００７０】
本変形例において、一度干渉が生じた後にストッパが作動するための上述した所定の関係は、適宜設定することができる。したがって、干渉が生じた位置と同一位置のみに限定してもよいし、例えば干渉が生じた位置から数ミリメートル程度基端側まで範囲を広げ、より確実に干渉発生を回避する設定にしてもよい。
【００７１】
また、ストッパ２３を作動させる前に、上述の実施形態と同様に計算部３６が干渉の有無を判定し、干渉が生じていないと判定されたときに、ストッパ２３の作動をキャンセルするようにシステムが構成されてもよい。このようにすると、干渉の有無に関する判定の間違いを低減し、より正確にシステムを動作させることができる。
【００７２】
本発明における医療用マニピュレータは、上述したような相似制御を行うものには限られない。例えば、アーム部と異なる形状のマスターアームを備えたマスタスレーブ方式の医療用マニピュレータであってもよい。
【００７３】
また、本発明において、エンドエフェクタは、処置具には限定されない。例えば、対象部位の一部を拡大観察するための観察手段であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、医療用マニピュレータシステムに適用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１  医療用マニピュレータシステム
２３  ストッパ
３２  ベース部（進退操作部）
３３  エンコーダ（進退位置検出部）
３６  計算部（干渉検知部）
３７  動作指令部
３８  装着部（進退駆動部）
３９  メモリ（記憶部）
４０  処置具ユニット
４１  処置具（エンドエフェクタ）
４２  アーム
４２ａ  関節
８０  オーバーチューブ（挿入補助デバイス）
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月11日(2017.5.11)
【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】
関節を有するアームと、前記アームに取りつけられるエンドエフェクタとを含むアーム部を有する処置具ユニットと、
前記処置具ユニットが挿通される挿入補助デバイスと、
前記処置具ユニットが取り付けられる進退駆動部と、
前記進退駆動部を操作可能に構成された進退操作部と、
作動することにより、前記進退駆動部の動作を規制可能に構成されたストッパと、
前記挿入補助デバイスから突出された前記アーム部と、前記挿入補助デバイスとの干渉を検知可能に構成された干渉検知部と、
前記ストッパを作動可能に構成された動作指令部と、
を備え、
前記動作指令部は、前記干渉検知部が前記干渉を検知したときに前記ストッパを作動させて前記進退駆動部の動作を規制することにより、前記処置具ユニットの前記挿入補助デバイスに対する後退動作を制限する、
医療用マニピュレータシステム。
【請求項２】
前記干渉検知部は、前記関節に所定値以上の外力が作用しており、かつ前記外力が前記干渉を小さくする方向に作用しているときに、前記干渉が発生していると判定するように構成されている、請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。
【請求項３】
前記干渉検知部は、前記関節に所定値以上の外力が作用しており、かつ前記進退駆動部が、前記処置具ユニットを前記挿入補助デバイスに対して後退させる方向に駆動されているときに、前記干渉が発生していると判定するように構成されている、請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。
【請求項４】
前記干渉検知部は、前記関節に所定値以上の外力が作用しているときに、前記干渉が発生していると判定するように構成されている、請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。
【請求項５】
前記進退駆動部の位置を検出可能に構成された進退位置検出部と、
前記進退位置検出部の検出した進退位置情報を記憶可能に構成された記憶部と、
をさらに備え、
前記干渉検知部は、前記干渉を検知したときの前記進退位置情報を前記記憶部に記憶させ、
前記動作指令部は、その後に前記進退位置検出部で取得された進退位置情報が、前記記憶部に記憶された進退位置情報に対して所定の関係を満たすときに、前記ストッパを作動させる、請求項１に記載の医療用マニピュレータシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の医療用マニピュレータシステムは、前記進退駆動部の位置を検出可能に構成された進退位置検出部と、前記進退位置検出部の検出した進退位置情報を記憶可能に構成された記憶部とをさらに備え、前記干渉検知部は、前記干渉を検知したときの前記進退位置情報を前記記憶部に記憶させ、前記動作指令部は、その後に前記進退位置検出部で取得された進退位置情報が、前記記憶部に記憶された進退位置情報に対して所定の関係を満たすときに、前記ストッパを作動させてもよい。
【国際調査報告】
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2017130313.tif 000015