(57)【要約】医療用マニピュレータ（１）は、挿入部（５０）、アーム部（６５）、マスタ入力部（２）及び制御部（８）を有する。挿入部（５０）は可撓性の外筒管（５１）を有する。外筒管（５１）はその一部に湾曲部（５２）を有する。挿入部（５０）はその先端にアーム部（６５）を有する。アーム部（６５）はアーム（６１）及び処置部（７３）を有する。術者（０ｐ）はマスタ入力部（２）で操作をする。制御部（８）は、マスタ入力部（２）からの入力に応じて、湾曲部（５２）を湾曲し、又はアーム部（６５）を動作する。マスタ入力部（２）は、術者（０ｐ）がモードを選択するためのフットスイッチ（２３）を有する。術者（０ｐ）は、挿入部（５０）を患者（Ｐ）の体内に挿入するとき、挿入モードを選択する。このモードでは、湾曲部（５２）は操作可能であるが、アーム部（６５）はロックされる。術者（０ｐ）は、患者（Ｐ）の体内で手技きをするとき、処置モードを選択する。このモードでは、湾曲部（５２）はロックされ、アーム部（６５）は操作可能である。
2014021222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾曲操作可能な湾曲部を有し、可撓性を有する外筒管を備えた挿入部と、
前記挿入部を操作するための操作入力が行われる操作部と、
前記挿入部の先端部に設けられ、湾曲操作可能なアームと手技を行う処置部とを有するアーム部と、
前記操作部に設けられ、前記湾曲部および前記アーム部の状態の組み合わせである複数のモードの内、選択するモードを入力可能なモード入力部と、
前記操作入力と前記モード入力部に入力されたモードとに基づいて、前記湾曲部および前記アーム部を、所定の状態にロックされて前記操作入力を受け付けないロック状態と、非ロック状態とにそれぞれ選択的に制御する制御部と、
を備える医療用マニピュレータ。
【請求項２】
前記アーム部のロック状態の少なくとも一つは、前記アーム部が前記外筒管の幅内に配置された退避状態である
請求項１に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項３】
前記非ロック状態の少なくとも一つは、前記操作入力に応じて前記湾曲部または前記アーム部が動作される操作可能状態である
請求項２に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項４】
前記複数のモードの少なくとも一つは、前記挿入部を体内に挿入するのに適した挿入モードであり、前記挿入モードにおいて、前記湾曲部は前記操作可能状態とされ、前記アーム部は、前記退避状態とされる
請求項３に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項５】
前記退避状態における前記挿入部の先端側の第１の硬質長は、手技時における第２の硬質長の最大値より小さい
請求項４に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項６】
前記複数のモードの少なくとも一つは、前記処置部を用いて手技を実行するのに適した処置モードであり、前記処置モードにおいて、前記湾曲部は前記ロック状態とされ、前記アーム部は前記操作可能状態とされる
請求項４に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項７】
前記複数のモードの少なくとも一つは、前記処置部を用いて手技を実行するのに適した処置モードであり、前記処置モードにおいて、前記湾曲部および前記アーム部が前記操作可能状態とされる
請求項４に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項８】
前記複数のモードの少なくとも一つは、前記挿入部を速やかに体外に抜去するのに適した緊急抜去モードであり、前記緊急抜去モードにおいて、前記湾曲部および前記アーム部は、前記非ロック状態の一つであって、前記操作入力に応じて動作せずかつ外力により変形可能なフリー状態とされる
請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項９】
前記アーム部は、前記外筒管の先端部に固定された前記アームと、先端部に前記処置部を有し、前記外筒管および前記アームに挿通される処置具とを備え、
前記挿入モードにおける前記処置部の前記アームからの突出量は、前記処置モードにおける前記アームからの突出量よりも小さい
請求項６または請求項７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。より詳しくは、患者の体内に挿入される部位が湾曲可能な医療用マニピュレータに関する。
本願は、２０１２年０７月３１日に、日本に出願された特願２０１２−１６９６６７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、手技を行う患者等の体内に挿入される部位が湾曲可能な医療用のマニピュレータが知られている（例えば、特許文献１参照。）このような医療用マニピュレータは、内視鏡等の観察手段で手技を行う部位を観察しながら、手元の操作部で医療用マニピュレータの先端部に設けられた処置部を操作することで所望の手技が行われる。【０００３】
特許文献１の医療用マニピュレータは、体内に挿入される部位に、関節として機能する切り替え管を多数配置した切り替え管部を備えている。操作部にはダイヤルが設けられており、ダイヤルを操作することで、切り替え管部の湾曲状態が保持（ロック）される硬性の状態と、切り替え管が自由に動く軟性の状態とを切り替えることができる。
これにより、医療用マニピュレータを体内に挿入する際は軟性の状態にすることで、挿入を容易かつ患者等への負荷を抑制して行い、手技を行う際は硬性の状態にすることで、安定した状態で手技を行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開２００８−２８９５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の医療用マニピュレータでは、切り替え管部の状態を硬性および軟性に変化させることができるが、処置部はいずれの状態でも同一である。したがって、医療用マニピュレータ先端部における、比較的硬質な部位の寸法は変化しないため、処置部の種類や構造によっては挿入が容易にならない場合があるという問題がある。【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、処置部の種類や構造に関わらず、体内への挿入を良好に行う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】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る医療用マニピュレータは、湾曲操作可能な湾曲部を有し、可撓性を有する外筒管を備えた挿入部と、前記挿入部を操作するための操作入力が行われる操作部と、前記挿入部の先端部に設けられ、湾曲操作可能なアームと手技を行う処置部とを有するアーム部と、前記操作部に設けられ、前記湾曲部および前記アーム部の状態の組み合わせである複数のモードの内選択するモードを入力可能なモード入力部と、前記操作入力と前記モード入力部に入力されたモードとに基づいて、前記湾曲部および前記アーム部を、所定の状態にロックされて前記操作入力を受け付けないロック状態と、非ロック状態とにそれぞれ選択的に制御する制御部とを備える。【０００８】
第２の態様によれば、上記第１の態様において、前記アーム部のロック状態の少なくとも一つは、前記アーム部が前記外筒管の幅内に配置された退避状態であってもよい。
第３の態様によれば、上記第２の態様において、前記非ロック状態の少なくとも一つは、前記操作入力に応じて前記湾曲部または前記アーム部が動作される操作可能状態であってもよい。【０００９】
第４の態様によれば、上記第３の態様において、前記複数のモードの少なくとも一つは、前記挿入部を体内に挿入するのに適した挿入モードであり、前記挿入モードにおいて、前記湾曲部は前記操作可能状態とされ、前記アーム部は、前記退避状態とされてもよい。
第５の態様によれば、上記第４の態様において、このとき、前記退避状態における前記挿入部先端側の硬質長は、手技時における硬質長の最大値より小さくてもよい。【００１０】
第６の態様によれば、上記第４の態様において、前記複数のモードの少なくとも一つは、前記処置部を用いて手技を実行するのに適した処置モードであり、前記処置モードにおいて、前記湾曲部は前記ロック状態とされ、前記アーム部は前記操作可能状態とされてもよい。
第７の態様によれば、上記第４の態様において、前記複数のモードの少なくとも一つは、前記処置部を用いて手技を実行するのに適した処置モードであり、前記処置モードにおいて、前記湾曲部および前記アーム部が前記操作可能状態とされてもよい。【００１１】
第８の態様によれば、上記第４の態様から上記第７の態様のいずれか一態様において、前記複数のモードの少なくとも一つは、前記挿入部を速やかに体外に抜去するのに適した緊急抜去モードであり、前記緊急抜去モードにおいて、前記湾曲部および前記アーム部は、前記非ロック状態の一つであって、前記操作入力に応じて動作せずかつ外力により変形可能なフリー状態とされていてもよい。【００１２】
第９の態様によれば、上記第６の態様または上記第７の態様のいずれか一態様において、前記アーム部は、前記外筒管の先端部に固定された前記アームと、先端部に前記処置部を有し、前記外筒管および前記アームに挿通される処置具とを備え、前記挿入モードにおける前記処置部の前記アームからの突出量は、前記処置モードにおける前記アームからの突出量よりも小さくされてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記各態様における医療用マニピュレータによれば、処置部の種類や構造に関わらず、体内への挿入を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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であるマスタスレーブシステムの全体構成を示す図である。
【図２】同マスタスレーブシステムにおける挿入部の先端側を示す拡大図である。
【図３】同マスタスレーブシステムの一部の機能ブロック図である。
【図４】同マスタスレーブシステムにおける挿入部の各モードの遷移図である。
【図５】同マスタスレーブシステムの使用時の各過程と、適用されるモードの一例を示す図である。
【図６】各モードにおける同マスタスレーブシステムの各部の設定内容を示す図である。
【図７Ａ】退避状態における同マスタスレーブシステムのアーム部の形状を示す図である。
【図７Ｂ】手技中における同アーム部の状態の一例を示す図である。
【図８Ａ】本発明の変形例における挿入部の先端部を示す斜視図である。
【図８Ｂ】同挿入部の退避状態を示す図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係るマスタスレーブシステムの挿入部先端側を示す拡大図である。
【図１０】各モードにおける同マスタスレーブシステムの各部の設定内容を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の第一実施形態について、図１から図７Ｂを参照して説明する。図１は、本発明の医療用マニピュレータであるマスタスレーブシステム１の全体構成を示す図である。マスタスレーブシステム１は、マスターアーム２１を有し、操作入力を行うためのマスタ入力部（操作部）２と、スレーブアーム３１を有するスレーブマニピュレータ３とを備えている。マスタスレーブシステム１は、術者（操作者）Ｏｐによるマスターアーム２１の操作に追従させるようにしてスレーブアーム３１および挿入部（後述）を遠隔制御する。マスターアーム２１を介した操作指令は、制御部８のマスタ制御部８１に送信され、必要に応じて適宜変換処理が施された後、マニピュレータ制御部８２に入力される。その後、マニピュレータ制御部８２からスレーブマニピュレータ３へ動作信号が送られ、スレーブアーム３１および挿入部が動作する。
【００１６】
図１に示すように、スレーブマニピュレータ３は、患者Ｐが載置される手術台１００に設置されている。スレーブアーム３１は複数の多自由度関節を有して構成されており、多軸動作可能である。各多自由度関節は、図示しない動力部によって個別に駆動される。動力部としては、例えばインクリメンタルエンコーダや減速器等を備えたサーボ機構を有するモータ（サーボモータ）等を用いることができる。
【００１７】
患者Ｐの体内に挿入される挿入部５０は、スレーブアーム３１の先端部に取り付けられている。
図２は、挿入部５０の先端部を示す拡大図である。挿入部５０は、長尺で可撓性を有する外筒管５１と、外筒管５１の先端部に取り付けられた２本のアーム６１とを有している。外筒管５１の先端側の所定長さの範囲は、節輪や湾曲コマ等が複数配置された公知の構造を有する湾曲部５２であり、最も先端側の節輪等に接続されたワイヤ等の操作部材（不図示）を外筒管５１に対して進退させることにより、外筒管５１の軸線と直交する二軸方向に湾曲させることができる。
【００１８】
外筒管５１は、スレーブアーム３１に対して自身の軸線を中心に回転可能に取り付けられる。外筒管５１を回転させる操作部材（不図示）および湾曲部５２を操作するための操作部材は、外筒管５１の基端側から引き出されてそれぞれ図示しないプーリ等に固定され、各プーリの軸はそれぞれスレーブアーム３１に設けられた図示しない駆動軸と連結される。各駆動軸には、それぞれ上述の動力部と同様の構成の図示しない駆動機構とが設けられており、駆動機構で駆動軸を回転することにより、外筒管５１の湾曲操作および回転操作を行うことができる。以下、これら駆動軸および駆動機構を総称して「外筒管駆動部」と称することがある。
【００１９】
二本のアーム６１は、外筒管５１の先端に取り付けられている。各アーム６１は、湾曲部５２と同様の湾曲構造を有し、各アーム６１の軸線と直交する二軸方向に湾曲させることができる。また、各アーム６１は、内腔を有する管状に形成されており、内腔は、外筒管５１に設けられた処置具チャンネル（不図示）の内腔と連通している。
各アーム６１を湾曲操作するためのアーム操作部材は、外筒管の操作部材と同様の態様で、スレーブアームに設けられたアーム用の駆動軸と連結され、アーム用の駆動機構により各アーム６１を湾曲させることができる。以下、この駆動軸および駆動機構を総称して「アーム駆動部」と称することがある。
【００２０】
各アーム６１には、処置を行うための処置具７１が挿通される。処置具７１は、可撓性を有する長尺のシース部７２（図１参照）と、シース部７２の先端に設けられた処置部７３とを備えている。図２には、処置部７３の一例として、開閉する一対の鉗子部材７４を有する処置部を示しているが、マスタスレーブシステム１では、処置具として高周波ナイフやスネアループなど、各種手技に対応した異なる処置部を有する処置具が複数種類準備されており、手技等により適宜交換して使用される。したがって、処置部の構成によっては、駆動しない処置部もある。処置具７１は、外筒管５１の基端部に設けられた鉗子口５１ａから外筒管５１の処置具チャンネルに挿入され、処置具チャンネル内を通って処置具チャンネルと連通するアーム６１内に挿通され、処置部７３がアーム６１の先端開口から突出される。
【００２１】
各鉗子部材７４には、ワイヤ等の処置具操作部材（不図示）が取り付けられており、処置具操作部材を処置部７３に対して進退させることで、処置部７３を駆動することができる。処置具操作部材は、外筒管の操作部材やアーム操作部材と同様の態様でスレーブアーム３１に設けられた処置具用駆動軸と連結され、処置具用の駆動機構により処置部７３を駆動させることができる。また、処置具７１は、外筒管５１およびアーム６１に対して進退および回転可能である。処置具７１を進退させることで、アーム６１の先端開口からの処置部７３の突出長を調節することができ、処置具７１を回転させることで、処置部７３の開閉向きを手技に対して好適な状態に調節することができる。処置具７１を進退および回転させるための操作部材も、上述の各操作部材と同様に、それぞれスレーブアーム３１に設けられた駆動軸および駆動機構に接続されている。以下、処置具７１の各部を駆動するための各駆動軸および各駆動機構を総称して「処置具駆動部」と称することがある。
【００２２】
２本のアーム６１と、処置部７３を有し各アーム６１に挿通される処置具７１とにより、対象部位に手技を行うためのアーム部６５が構成されている。上述の構成により、アーム部６５は、各アーム６１の軸線と直交する二軸方向への湾曲および処置具７１の進退および回転が可能である。術者Ｏｐは、マスタ入力部２を介してこれらの操作を適宜行うことによって処置部７３の位置及び姿勢を所望の状態にすることができる。
【００２３】
図２に示すように、外筒管５１の先端からは、アーム６１に加えて、外筒管５１の前方の映像を取得する観察手段７５が突出している。観察手段７５は、外筒管５１に設けられた観察手段用チャンネルに挿通されており、外筒管５１に対して進退、回転可能である。さらに、先端側に湾曲部７５ａを有し、湾曲可能である。このような観察手段７５としては、公知の各種内視鏡等を好適に用いることができる。観察手段７５の各種操作を行うための操作部材も、外筒管５１やアーム部６５と同様に、スレーブアーム３１に連結されており、マスタ入力部２を介して操作可能である。以下、観察手段７５の各部を駆動するための各駆動軸および各駆動機構を総称して「観察手段駆動部」と称することがある。
【００２４】
マスタ入力部２は、図１に示すように、術者Ｏｐが操作する複数のマスターアーム２１と、上述の観察手段７５により取得された映像が表示される表示部２２とを備えている。各マスターアーム２１は、多軸動作可能な公知の構成を有し、術者Ｏｐに近い先端側に、術者Ｏｐが把持して操作指令を発する操作部としての把持部２１Ａを備えている。
さらに、マスタ入力部２には、後述する挿入部５０のモードを選択および入力するためのフットスイッチ（モード入力部）２３が設けられている。モード入力部の構成はフットスイッチには限られず、例えば、把持部２１Ａに設けたボタンや、表示部２２に表示されるタッチパネル等でもよく、具体的構成に特に制限はない。また、これらが適宜組み合されてもよい。
なお、挿入部５０のモードの詳細については後述する。
【００２５】
図３は、マスタスレーブシステム１の一部の機能ブロック図である。マスタ制御部８１は、フットスイッチ２３と接続されたモード管理部９１と、マスターアーム２１およびモード管理部９１と接続された演算部（制御部）９２とを備えている。フットスイッチ２３を介した挿入部５０のモードに関する操作入力はモード管理部９１に送られ、選択されたモードを示す信号がモード管理部９１から演算部９２に送られる。
演算部９２は、マスターアーム２１からの操作入力と、モード管理部９１から受け取った信号とに基づき、スレーブマニピュレータ３の各部を動作させる信号を生成してマニピュレータ制御部８２に送り、挿入部５０の各部の動作を制御する。
【００２６】
マニピュレータ制御部８２は、外筒管５１を駆動する外筒管駆動部９５、各アーム６１を駆動するアーム駆動部９６、各処置具７１を駆動する処置具駆動部９７、および観察手段を駆動する観察手段駆動部９８と接続されている。各駆動部９５、９６、９７、９８の駆動軸には、連結された各部の操作部材の変位量を検出するエンコーダ等の検出手段が取り付けられており、変位量を示す信号が各駆動部からマニピュレータ制御部８２に送られて、各部の湾曲量や突出量等の各種操作量が認識される。マニピュレータ制御部８２は、これら操作量と、演算部９２から受け取った信号とに基づいて駆動信号を生成し、各駆動部に送る。これにより、挿入部５０および挿入部５０に挿通された各部が動作する。
観察手段７５は、画像コントローラ７６に接続されており、観察手段７５の取得した術野の映像は、画像コントローラ７６を経由して表示部２２に送られ、表示部２２に映像が表示される。
【００２７】
上記のように構成されたマスタスレーブシステム１の使用時の動作について説明する。
術者Ｏｐは、まず挿入部５０を患者Ｐの自然開口から体内に挿入する。図１では口から挿入する例を示しているが、これに代えて肛門等の他の自然開口から挿入部５０が挿入されてもよい。術者Ｏｐは、観察手段７５の映像を表示部２２で確認しながら、挿入部５０の先端を手技の対象部位まで移動させる。
次に、術者Ｏｐは、行う手技に合わせて処置具を選択し、選択した処置具をスレーブアーム３１に装着して、挿入部５０の鉗子口５１ａに挿入し、処置部７３をアーム６１から突出させる。このときの突出量は所定の初期突出量であり、例えば、処置具７１に設けた係合部がアームに設けられた被係合部と係合し、それ以上処置部７３が突出できない最大突出量とされてもよい。
その後、術者Ｏｐは、観察手段７５の映像を見ながら２本のアーム部６５を操作し、対象部位に対して所望の手技を行う。必要に応じて、処置具を交換したり、挿入部５０の先端部を他の対象部位に移動させて手技を行ったりしてもよい。
すべての手技が終わったら、術者Ｏｐは挿入部５０を患者Ｐから抜去して一連の動作を終了する。
【００２８】
以上が本実施形態のマスタスレーブシステム１の使用時の動作の概要であるが、マスタスレーブシステム１においては、挿入部５０の各部の状態の組み合わせで構成されるモードが複数設定されており、状況に応じて適切なモードを選択することで、上述した各動作を好適に行うことができる。
各モードにおいて設定されるのは、外筒管５１の湾曲部５２、各アーム６１の湾曲、処置具７１における処置部７３の突出量および開閉等の操作状態、並びに観察手段７５の突出量および湾曲部７５ａである。それぞれが、所定の状態（形状）を保持（ロック）し、マスターアーム２１からの操作入力を受け付けない「ロック状態」、マスターアーム２１からの操作に応じて動作する「操作可能状態」、およびマスターアームの操作入力を受け付けず、自身の自由度に応じて外力により変形する「フリー状態」の大きく３種類のいずれかに設定される。
ロック状態を実現する方法としては特に制限はなく、公知の各種方法を用いることができる。例えば、駆動機構のサーボ制御により操作部材を所定位置で保持したり、駆動機構に設置したブレーキ等で操作部材を保持したりすればよい。また、挿入部５０を、駆動機構（各駆動部）のサーボ制御により所定位置で保持したり、駆動機構に設置したブレーキ等で保持したりしてもよい。また、挿入部５０がワイヤによって駆動される場合は、そのワイヤを移動しないように固定してもよい。
【００２９】
図４に、マスタスレーブシステム１の各モードとその遷移図を示す。マスタスレーブシステム１では、待機モード、挿入・抜去モード（挿入モード）、処置モード、および緊急抜去モードの４つのモードが準備されており、各モードから他の３つのモードへ、他のモードを経由しない直接遷移が可能である。
【００３０】
次に、図５から図７Ｂを参照して、上述した使用時の動作の各過程におけるモードの対応の一例と各モードの具体的設定内容について説明する。
図５のステップＳ１０では、マスタスレーブシステム１が起動され、初期化等の各種準備作業が行われる。ここでは、使用者の入力もしくはシステムの初期設定として、待機モードが適用される。図６に示すように、待機モードでは、すべての部位がロック状態に設定され、モード設定直前の形状に保持される。
【００３１】
挿入部５０を自然開口から患者の体内に挿入し、対象部位まで導入するステップＳ２０では、挿入・抜去モードが適用される。図６に示すように、挿入・抜去モードでは、挿入および導入において湾曲操作が必要な外筒管５１の湾曲部５２のみ操作可能状態とし、他の部位は、ロック状態に設定される。ただし、待機モードとは異なり、各部位は、「退避状態」として定められた所定の形状にロックされる。
【００３２】
図７Ａにアーム６１および処置具７１の退避状態における形状の一例を示す。２本のアーム６１は、それぞれもう一方のアームに向かって湾曲した状態でロックされ、処置具７１は、アーム６１からの処置部７３の突出長が、手技を行う時よりも短い状態でロックされる。アーム６１および処置具７１が退避状態にロックされることにより、外筒管５１の先端部から突出したアーム６１の長さと、アーム６１から突出する処置部７３の長さとの和（以下、「硬質長」と称する。）Ｌ１（第１の硬質長）は、図７Ｂに示すように、手技時に、外筒管５１の先端部から突出したアーム６１の長さと、アーム６１から突出した処置部７３の長さとの和である硬質長（第２の硬質長）の最大値Ｌ２よりも短くなる。それと同時に、アーム６１および処置具７１は、外筒管５１の幅内に位置されて、外筒管５１の幅の外に突出する部位がなくなる。ここで、硬質長とは、外筒管５１の先端部から外部に突出したアーム６１の長さと処置部７３の長さとの和の長さを指しており、処置時に可動される領域の長さである。
観察手段７５は、退避状態において、先端が外筒管５１から突出しない位置まで後退されてロックされる。
【００３３】
対象部位に手技を実行するステップＳ３０では、処置モードが適用される。処置モードでは、図６に示すように、外筒管５１のみがモード設定直前の状態でロックされ、他の部位は操作可能状態に設定される。これにより、アーム６１や観察手段７５の基本的な位置が固定された状態でアーム６１、処置具７１、観察手段７５等の細かな操作を行うことができるため、術者Ｏｐは安定して手技を行うことができる。
手技終了後、挿入部５０を患者Ｐの体外に抜去するステップＳ４０は、挿入・抜去モードが適用される。その後、次の手技の準備や使用後の後処理が行われるステップＳ５０では、待機モードが適用される。
【００３４】
挿入部５０が患者Ｐの体内にあるときに患者の容体が急変した等により、挿入部５０を速やかに体外に移動させる必要が生じた場合（図５に示すステップＳ６０）は、緊急抜去モードが適用される。緊急抜去モードでは、図６に示すように、すべての部位がフリー状態に設定される。これにより、術者等が挿入部５０を速やかに引き抜いても挿入部５０の各部位は体内の組織等の形状に合わせてスムーズに変形し、患者Ｐに与える負荷を最小限に止めることができる。
【００３５】
湾曲可能なアームを備えた医療用マニピュレータでは、手技中にアームが様々な方向に湾曲される。その結果、図７Ｂに示すように、アーム６１の一部やアーム６１に挿通された処置具７１の処置部７３等が、外筒管５１の幅の範囲よりも外側に突出する場合がある。このような状態で挿入部の挿入や抜去を行うと、突出した部位が体内の組織等に引っ掛かり、組織等を傷めてしまう可能性がある。
医療マニピュレータではアームの長さを長くすることで処置可能な範囲を大きくすることができる反面、アームの軸線方向の寸法が長くなる。アームの軸線方向の寸法が長くなると、挿入部の先端側の屈曲半径が大きくなる結果、大腸などの屈曲が強い部位を挿入部が通過するのが困難になるという問題がある。
【００３６】
本実施形態のマスタスレーブシステム１によれば、挿入部５０の各部位の状態を組み合わせたモードが複数設けられ、演算部９２は、フットスイッチ２３を介して入力された、その時点におけるモードに基づいて、湾曲部５２およびアーム部６５を、操作入力を受け付けずに形状を保持するロック状態と、非ロック状態とにそれぞれ選択的に制御する。
モードの一つである挿入・抜去モードにおいては、湾曲可能なアーム６１と処置部７３を有する処置具７１とを備えたアーム部６５が退避状態にロックされる。その結果、処置部７３の具体的構成に関係なくアーム部６５が外筒管５１の幅の範囲内に収まり、挿入部の挿入および抜去をスムーズに行うことができる。
また、退避状態における硬質長Ｌ１は、処置部７３を用いて手技を行う際の硬質長の最大値Ｌ２よりも短くなるため、挿入や抜去時の引っ掛かりのさらなる抑制が期待できる。
【００３７】
また、モードの一つである処置モードでは、外筒管５１の湾曲部５２がロック状態に設定されるため、術者は外筒管の形状を保持するための操作を行う必要がなく、アーム部等の操作に集中して手技を進めることができる。その結果、使い勝手の良い医療用マニピュレータとすることができる。
【００３８】
さらに、アーム部６５が外筒管５１に固定されたアーム６１と外筒管５１およびアーム６１に挿通され、処置部７３を有する処置具７１とで構成されているため、アームからの処置部の突出長を変化させることで、退避状態における硬質長をより短く設定することができる。
【００３９】
続いて、本発明の第二実施形態について、図９および図１０を参照して説明する。なお、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。
【００４０】
図９は、本実施形態のマスタスレーブシステムにおける挿入部１５０の先端側を示す拡大図である。挿入部１５０においては、外筒管５１の先端に、外筒管５１と略同一の外径を有するアーム１６１が設けられている。アーム１６１は、軸線方向に並べて配置された３つの環状部材１６２Ａ、１６２Ｂ、１６２Ｃを有する。環状部材１６２Ａと１６２Ｂとは、回動軸部１６３Ａにおいて相対回動可能に連結されている。環状部材１６２Ｂと１６２Ｃとは、回動軸部１６３Ｂにおいて相対回動可能に連結されている。回動軸部１６３Ａの軸線と回動軸部１６３Ｂの軸線とは、アーム１６１の周方向において、９０度位相がずれているため、アーム１６１は、各環状部材１６２Ａ、１６２Ｂ、１６２Ｃが各回動軸部１６３Ａ、１６３Ｂを中心に回動することにより、軸線と直交する二軸方向に湾曲させることができる。アーム１６１を駆動するための機構としては、例えば第一実施形態と概ね同様の機構を用いることができる。
【００４１】
図９には、処置具の一例として、高周波電流を通電するナイフ部１７５を処置部７３に有する処置具２７１を示している。アーム１６１と処置具２７１等を有するアーム部２６５とにおいて、異なる処置部を有する処置具が複数種類準備され、手技等により適宜交換して使用される点は第一実施形態と同様である。
観察手段７５は、アーム１６１の先端部に固定されており、アーム１６１に対して進退しない。
【００４２】
図１０は、本実施形態のマスタスレーブシステムにおける各モードの設定内容を示す図である。上述のように、観察手段７５はアーム１６１に固定されているため、観察手段は記載されていない。また、本実施形態では、処置モードにおいて外筒管５１の湾曲部５２が操作可能状態とされている点が第一実施形態と異なっている。アーム１６１は湾曲部５２よりも高屈曲（曲げ半径が小さい）となる構造を有する。そのため、狭い範囲内においての処置に適している。したがって、処置モードでは、湾曲部５２で処置したい場所に移動して、処置をアーム１６１で行うことができる。
【００４３】
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ず、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。
【００４４】
例えば、本発明の医療用マニピュレータにおいて、挿入部に観察手段が設けられる必要は必ずしもない。すなわち、観察手段用の他のスレーブアームに観察手段を取り付けて対象部位付近に導入したり、観察手段として腹腔鏡を用い、腹壁にポートを設けて非経口的に導入したりしてもよい。この場合、各モードにおいて観察手段の状態を設定しなくてもよいことは言うまでもない。
【００４５】
また、アーム部の数も特に制限はなく、一つでも、三つ以上でも構わない。
さらに、退避状態における具体的形状も、外筒管の幅の範囲内に収まる形態であれば、特に制限はない。ただし、上述の実施形態のように複数のアーム部６５の先端が同一の点に集まるように退避状態の形態を設定すると、退避状態における挿入部５０の幅方向の最大寸法が先端に近づくにつれて小さくなるため、挿入や抜去をさらに好適に行うことができ、好ましい。
【００４６】
さらに、本発明の医療用マニピュレータにおいて、アーム部の構成は上述の例のものに限られず、様々に変更可能である。そして、それぞれの構成に応じて、退避状態の形状も様々に設定することができる。
例えば、図８Ａに示す変形例の挿入部５０Ａでは、外筒管５１にアーム６１は設けられていない。その代りに、シース部１７２の先端側に湾曲操作可能な湾曲部１７２ａを備えた処置具１７１を外筒管５１の処置具チャンネルに挿通し、湾曲部１７２ａを含む先端側の領域を外筒管５１から突出させることでアーム部１６５としている。この挿入部５０Ａは、上述の実施形態とほぼ同様の退避形状を取ることも可能であるが、処置具１７１が外筒管５１に対して進退可能であるため、図８Ｂに示すように、処置具１７１を後退させることにより、アーム部１６５を完全に外筒管５１内に収容し、これを退避状態とすることも可能になる。この場合、挿入部の挿入や抜去がさらに容易に行える。
この他にも、先端側に関節を有する処置具が外筒管に固定されたアームに挿通されても構わない。
【００４７】
さらに、上述したモードに加え、さらに他のモードが設定されても構わない。
また、本発明の医療用マニピュレータは、上述のような挿入部が操作部により遠隔操作される構成には限られず、操作部と挿入部とが一体に設けられた構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
上記各実施形態における医療用マニピュレータによれば、処置部の種類や構造に関わらず、体内への挿入を良好に行うことができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  マスタスレーブシステム（医療用マニピュレータ）
２  マスタ入力部（操作部）
２３  フットスイッチ（モード入力部）
５０、５０Ａ、１５０  挿入部
５１  外筒管
５２  湾曲部
６１、１６１  アーム
６５、１６５、２６５  アーム部
７１、２７１  処置具
７３  処置部
９２  演算部（制御部）
【図１】
2014021222.tif 000003
【図２】
2014021222.tif 000004
【図３】
2014021222.tif 000005
【図４】
2014021222.tif 000006
【図５】
2014021222.tif 000007
【図６】
2014021222.tif 000008
【図７Ａ】
2014021222.tif 000009
【図７Ｂ】
2014021222.tif 000010
【図８Ａ】
2014021222.tif 000011
【図８Ｂ】
2014021222.tif 000012
【図９】
2014021222.tif 000013
【図１０】
2014021222.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月31日(2015.7.31)
【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】
湾曲操作可能な湾曲部を有し、可撓性を有する外筒管を備えた挿入部と、
前記挿入部を操作するための操作入力が行われる操作部と、
前記挿入部の先端部に設けられ、湾曲操作可能なアームと手技を行う処置部とを有するアーム部と、
前記操作部に設けられ、前記湾曲部および前記アーム部の状態の組み合わせである複数のモードの内、選択するモードを入力可能なモード入力部と、
前記操作入力と前記モード入力部に入力されたモードとに基づいて、前記湾曲部および前記アーム部を、所定の状態にロックされて前記操作入力を受け付けないロック状態と、非ロック状態とにそれぞれ選択的に制御する制御部と、
を備え、
前記アーム部のロック状態の少なくとも一つは、前記アーム部が前記外筒管の幅内に配置された退避状態であり、
前記非ロック状態の少なくとも一つは、前記操作入力に応じて前記湾曲部または前記アーム部が動作される操作可能状態であり、
前記複数のモードは、
前記湾曲部が前記操作可能状態とされ、前記アーム部が前記退避状態とされることにより前記挿入部を体内に挿入するのに適した挿入モードと、
前記湾曲部が前記ロック状態とされ、前記アーム部が前記操作可能状態とされることにより前記処置部を用いて手技を実行するのに適した処置モードと、
前記湾曲部および前記アーム部が、前記非ロック状態の一つであって、前記操作入力に応じて動作せずかつ外力により変形可能なフリー状態とされることにより前記挿入部を速やかに体外に抜去するのに適した緊急抜去モードと、
前記挿入モード、前記処置モード、及び前記緊急抜去モードのいずれか一つのモードから遷移して遷移直前の形状を保持する待機モードと、
を含み、
前記制御部は、前記挿入モード、前記処置モード、前記緊急抜去モード、及び待機モードのうちの１つのモードによる制御が行われている状態から他の１つのモードによる制御が行われる状態へと、術者からの入力操作に従って直接遷移する
ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２】
前記処置モードにおいて、前記湾曲部および前記アーム部が前記操作可能状態とされる
請求項１に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項３】
前記退避状態における前記挿入部の先端側の第１の硬質長は、手技時における第２の硬質長の最大値より小さい
請求項１に記載の医療用マニピュレータ。
【請求項４】
前記アーム部は、前記外筒管の先端部に固定された前記アームと、先端部に前記処置部を有し、前記外筒管および前記アームに挿通される処置具とを備え、
前記挿入モードにおける前記処置部の前記アームからの突出量は、前記処置モードにおける前記アームからの突出量よりも小さい
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の医療用マニピュレータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る医療用マニピュレータは、湾曲操作可能な湾曲部を有し、可撓性を有する外筒管を備えた挿入部と、前記挿入部を操作するための操作入力が行われる操作部と、前記挿入部の先端部に設けられ、湾曲操作可能なアームと手技を行う処置部とを有するアーム部と、前記操作部に設けられ、前記湾曲部および前記アーム部の状態の組み合わせである複数のモードの内、選択するモードを入力可能なモード入力部と、前記操作入力と前記モード入力部に入力されたモードとに基づいて、前記湾曲部および前記アーム部を、所定の状態にロックされて前記操作入力を受け付けないロック状態と、非ロック状態とにそれぞれ選択的に制御する制御部と、を備え、前記アーム部のロック状態の少なくとも一つは、前記アーム部が前記外筒管の幅内に配置された退避状態であり、前記非ロック状態の少なくとも一つは、前記操作入力に応じて前記湾曲部または前記アーム部が動作される操作可能状態であり、前記複数のモードは、前記湾曲部が前記操作可能状態とされ、前記アーム部が前記退避状態とされることにより前記挿入部を体内に挿入するのに適した挿入モードと、前記湾曲部が前記ロック状態とされ、前記アーム部が前記操作可能状態とされることにより前記処置部を用いて手技を実行するのに適した処置モードと、前記湾曲部および前記アーム部が、前記非ロック状態の一つであって、前記操作入力に応じて動作せずかつ外力により変形可能なフリー状態とされることにより前記挿入部を速やかに体外に抜去するのに適した緊急抜去モードと、前記挿入モード、前記処置モード、及び前記緊急抜去モードのいずれか一つのモードから遷移して遷移直前の形状を保持する待機モードと、を含み、前記制御部は、前記挿入モード、前記処置モード、前記緊急抜去モード、及び待機モードのうちの１つのモードによる制御が行われている状態から他の１つのモードによる制御が行われる状態へと、術者からの入力操作に従って直接遷移する。
【手続補正３】
【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】
第２の態様によれば、上記第１の態様における前記処置モードにおいて、前記湾曲部および前記アーム部が前記操作可能状態とされてもよい。
第３の態様によれば、上記第１の態様において、このとき、前記退避状態における前記挿入部先端側の硬質長は、手技時における硬質長の最大値より小さくてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
第４の態様によれば、上記第１の態様から上記第３の態様までのいずれか一態様において、前記アーム部は、前記外筒管の先端部に固定された前記アームと、先端部に前記処置部を有し、前記外筒管および前記アームに挿通される処置具とを備え、前記挿入モードにおける前記処置部の前記アームからの突出量は、前記処置モードにおける前記アームからの突出量よりも小さくされてもよい。
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月26日(2015.10.26)
【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】
湾曲操作可能な湾曲部を有し、可撓性を有する外筒管を備えた挿入部と、
前記挿入部を操作するための操作入力が行われる操作部と、
前記挿入部の先端部に設けられ、湾曲操作可能なアームと手技を行う処置部とを有するアーム部と、
前記操作部に設けられ、前記湾曲部および前記アーム部の状態の組み合わせである複数のモードの内、選択するモードを入力可能なモード入力部と、
前記操作入力と前記モード入力部に入力されたモードとに基づいて、前記湾曲部および前記アーム部を、所定の状態にロックされて前記操作入力を受け付けないロック状態と、非ロック状態とにそれぞれ選択的に制御する制御部と、
を備え、
前記アーム部のロック状態の少なくとも一つは、前記アーム部が前記外筒管の幅内に配置された退避状態であり、
前記非ロック状態の少なくとも一つは、前記操作入力に応じて前記湾曲部または前記アーム部が動作される操作可能状態であり、
前記複数のモードは、
前記湾曲部が前記操作可能状態とされ、前記アーム部が前記退避状態とされることにより前記挿入部を体内に挿入するのに適した挿入モードと、
前記湾曲部が前記ロック状態とされ、前記アーム部が前記操作可能状態とされることにより前記処置部を用いて手技を実行するのに適した処置モードと、
前記湾曲部および前記アーム部が、前記非ロック状態の一つであって、前記操作入力に応じて動作せずかつ外力により変形可能なフリー状態とされることにより前記挿入部を速やかに体外に抜去するのに適した緊急抜去モードと、
前記挿入モード、前記処置モード、及び前記緊急抜去モードのいずれか一つのモードから遷移して遷移直前の形状を保持する待機モードと、
を含み、
前記制御部は、前記挿入モード、前記処置モード、前記緊急抜去モード、及び待機モードのうちの１つのモードによる制御が行われている状態から他の１つのモードによる制御が行われる状態へと、術者からの入力操作に従って直接遷移する
ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項２】
湾曲操作可能な湾曲部を有し、可撓性を有する外筒管を備えた挿入部と、
前記挿入部を操作するための操作入力が行われる操作部と、
前記挿入部の先端部に設けられ、湾曲操作可能なアームと手技を行う処置部とを有するアーム部と、
前記操作部に設けられ、前記湾曲部および前記アーム部の状態の組み合わせである複数のモードの内、選択するモードを入力可能なモード入力部と、
前記操作入力と前記モード入力部に入力されたモードとに基づいて、前記湾曲部および前記アーム部を、所定の状態にロックされて前記操作入力を受け付けないロック状態と、非ロック状態とにそれぞれ選択的に制御する制御部と、
を備え、
前記アーム部のロック状態の少なくとも一つは、前記アーム部が前記外筒管の幅内に配置された退避状態であり、
前記非ロック状態の少なくとも一つは、前記操作入力に応じて前記湾曲部または前記アーム部が動作される操作可能状態であり、
前記複数のモードは、
前記湾曲部が前記操作可能状態とされ、前記アーム部が前記退避状態とされることにより前記挿入部を体内に挿入するのに適した挿入モードと、
前記湾曲部および前記アーム部が前記操作可能状態とされることにより前記処置部を用いて手技を実行するのに適した処置モードと、
前記湾曲部および前記アーム部が、前記非ロック状態の一つであって、前記操作入力に応じて動作せずかつ外力により変形可能なフリー状態とされることにより前記挿入部を速やかに体外に抜去するのに適した緊急抜去モードと、
前記挿入モード、前記処置モード、及び前記緊急抜去モードのいずれか一つのモードから遷移して遷移直前の形状を保持する待機モードと、
を含み、
前記制御部は、前記挿入モード、前記処置モード、前記緊急抜去モード、及び待機モードのうちの１つのモードによる制御が行われている状態から他の１つのモードによる制御が行われる状態へと、術者からの入力操作に従って直接遷移する
ことを特徴とする医療用マニピュレータ。
【請求項３】
前記退避状態における前記挿入部の先端側の第１の硬質長は、手技時における第２の硬質長の最大値より小さい
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】
前記アーム部は、前記外筒管の先端部に固定された前記アームと、先端部に前記処置部を有し、前記外筒管および前記アームに挿通される処置具とを備え、
前記挿入モードにおける前記処置部の前記アームからの突出量は、前記処置モードにおける前記アームからの突出量よりも小さい
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の医療用マニピュレータ。
【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】
本発明の第２の態様に係る医療用マニピュレータは、湾曲操作可能な湾曲部を有し、可撓性を有する外筒管を備えた挿入部と、前記挿入部を操作するための操作入力が行われる操作部と、前記挿入部の先端部に設けられ、湾曲操作可能なアームと手技を行う処置部とを有するアーム部と、前記操作部に設けられ、前記湾曲部および前記アーム部の状態の組み合わせである複数のモードの内、選択するモードを入力可能なモード入力部と、前記操作入力と前記モード入力部に入力されたモードとに基づいて、前記湾曲部および前記アーム部を、所定の状態にロックされて前記操作入力を受け付けないロック状態と、非ロック状態とにそれぞれ選択的に制御する制御部と、を備え、前記アーム部のロック状態の少なくとも一つは、前記アーム部が前記外筒管の幅内に配置された退避状態であり、前記非ロック状態の少なくとも一つは、前記操作入力に応じて前記湾曲部または前記アーム部が動作される操作可能状態であり、前記複数のモードは、前記湾曲部が前記操作可能状態とされ、前記アーム部が前記退避状態とされることにより前記挿入部を体内に挿入するのに適した挿入モードと、前記湾曲部および前記アーム部が前記操作可能状態とされることにより前記処置部を用いて手技を実行するのに適した処置モードと、前記湾曲部および前記アーム部が、前記非ロック状態の一つであって、前記操作入力に応じて動作せずかつ外力により変形可能なフリー状態とされることにより前記挿入部を速やかに体外に抜去するのに適した緊急抜去モードと、前記挿入モード、前記処置モード、及び前記緊急抜去モードのいずれか一つのモードから遷移して遷移直前の形状を保持する待機モードと、を含み、前記制御部は、前記挿入モード、前記処置モード、前記緊急抜去モード、及び待機モードのうちの１つのモードによる制御が行われている状態から他の１つのモードによる制御が行われる状態へと、術者からの入力操作に従って直接遷移する。
第３の態様によれば、上記第１の態様において、このとき、前記退避状態における前記挿入部先端側の硬質長は、手技時における硬質長の最大値より小さくてもよい。
【国際調査報告】
2014021222.tif 000015
2014021222.tif 000016
2014021222.tif 000017
2014021222.tif 000018