(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処置対象部位に対して処置をするための可動部を有する術具と、
前記可動部を動作させるアクチュエータと、
前記術具に設けられ前記術具を前記アクチュエータに対して着脱可能に連結する着脱インターフェースと、
を備え、
前記着脱インターフェースは、
前記可動部自体の使用開始時における原点位置と異なる位置に前記可動部が位置した状態で、前記アクチュエータから前記術具が取り外されたときに前記術具の連結解除に伴って前記可動部を前記原点位置へと移動させる原点出し機構を有する
ことを特徴とする医療機器。
【請求項２】
請求項１に記載の医療機器であって、
前記原点出し機構は、
前記可動部に接続され、前記アクチュエータに接触可能であり、前記アクチュエータから離間している状態において初期位置を有し、前記アクチュエータとの接触時に前記アクチュエータにより前記初期位置から移動される移動部材と、
前記アクチュエータと前記術具の連結解除に伴って前記移動部材を前記初期位置へ移動させる復帰部材と、
を有する
ことを特徴とする医療機器。
【請求項３】
請求項２に記載の医療機器であって、
前記復帰部材は、前記移動部材を付勢して前記初期位置まで移動させる付勢部材を有することを特徴とする医療機器。
【請求項４】
請求項３に記載の医療機器であって、前記付勢部材による前記移動部材の移動を規制する規制部材を有することを特徴とする医療機器。
【請求項５】
請求項４に記載の医療機器であって、
前記規制部材は、前記移動部材の移動量を調整する調整部を有することを特徴とする医療機器。
【請求項６】
請求項３から５のいずれか一項に記載の医療機器であって、前記付勢部材はダンパーを有することを特徴とする医療機器。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか一項に記載の医療機器であって、
前記アクチュエータは、
回転動作する軸体と、
前記軸体の中心軸線を回転中心として前記軸体を回転させる動力源と、
を有し、
前記移動部材は、
前記軸体と係合して前記軸体とともに回転する回転部材であり、
前記回転部材には、前記可動部に一部が固定された動力伝達部材の他の一部が連結されている
ことを特徴とする医療機器。
【請求項８】
請求項７に記載の医療機器であって、
前記回転部材は、前記回転部材の周方向に延びるカムを有し、
前記復帰部材は、前記カムに当接するカムピンが設けられ前記回転部材を押圧する押圧部材を有している
ことを特徴とする医療機器。
【請求項９】
請求項８に記載の医療機器であって、
前記回転部材は、前記初期位置にて前記回転部材が停止するように前記回転部材の回転動作を規制するストッパを有している
ことを特徴とする医療機器。
【請求項１０】
請求項７に記載の医療機器であって、
前記回転部材は、
前記回転部材の周方向に延びるカムと、
前記初期位置にて前記回転部材が停止するように前記回転部材の回転動作を規制するストッパと、
を有することを特徴とする医療機器。
【請求項１１】
請求項７に記載の医療機器であって、
前記復帰部材は、
前記回転部材の外周に掛けられた紐部材と、
前記紐部材に固定されたバネとを有し、
前記回転部材は、前記バネに外力がかかっていない状態で初期位置となるように前記紐部材を介して前記バネに接続されている
ことを特徴とする医療機器。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の医療機器であって、
前記可動部は、処置対象部位に対して処置をするエンドエフェクタを有することを特徴とする医療機器。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の医療機器であって、
前記着脱インターフェースに設けられ前記術具の種類を特定するための情報を有する情報記録部と、
前記情報記録部に記録された前記情報を認識する認識部と、
前記認識部によって認識された前記情報に基づいて前記アクチュエータに取り付けられた前記術具を特定して動作させる制御装置と、
を有することを特徴とする医療機器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の医療機器であって、
前記情報記録部は、近距離無線通信をする無線タグであり、
前記認識部は、前記無線タグからの情報を読み取る無線装置を有する
ことを特徴とする医療機器。
【請求項１５】
請求項１３に記載の医療機器であって、
前記情報記録部は、前記術具に固有の形状を有する凹凸部を有し、
前記認識部は、前記凹凸部により導通状態が切り替わる複数のスイッチを有する
ことを特徴とする医療機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、手術支援システムとして、操作者が操作を行うマスタマニピュレータと、マスタマニピュレータの動作に基づいて処置を行うスレーブマニピュレータとを備える医療用マニピュレータシステムが知られている。
【０００３】
たとえば特許文献１には、マスタマニピュレータ及びスレーブマニピュレータと、処置対象物の画像等を表示する表示画面とを備えた医療用ロボットシステムが開示されている。
特許文献１に記載の医療用ロボットシステムは、操作者の手によって操作される２つのマスタ入力デバイスと、各マスタ入力デバイスに２つずつ接続されたスレーブアームとを有し、マスタ入力デバイスの動作に対応して動作するスレーブアームを、スイッチを用いて切り替えることができる。
【０００４】
また、医療機器において、操作者が把持する操作部と、処置対象物に対して処置を行う術具とを切り離すことができる装置が知られている。例えば特許文献２には、操作指令部から取り外すことができる術具（作業部）を備えたマニピュレータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００９−５１２５１４号公報
【特許文献２】特開２００９−２２６０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の医療用ロボットシステムにおいて、スレーブアームに取り付けられた術具を他の術具に交換して使用したり、医療用ロボットシステムの使用中に術具を取り外したりする場合が考えられる。この場合に、特許文献２に記載の技術を適用すると、術具が取り外された後に再度術具を取り付けようとした場合に、手作業による位置合わせを要し、作業効率が悪い。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、術具の交換時における作業効率が高い医療機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の医療機器は、処置対象部位に対して処置をするための可動部を有する術具と、前記可動部を動作させるアクチュエータと、前記術具に設けられ前記術具を前記アクチュエータに対して着脱可能に連結する着脱インターフェースと、を備え、前記着脱インターフェースは、前記可動部自体の使用開始時における原点位置と異なる位置に前記可動部が位置した状態で、前記アクチュエータから前記術具が取り外されたときに前記術具の連結解除に伴って前記可動部を前記原点位置へと移動させる原点出し機構を有することを特徴とする医療機器である。
【０００９】
また、前記原点出し機構は、前記可動部に接続され、前記アクチュエータに接触可能であり、前記アクチュエータから離間している状態において初期位置を有し、前記アクチュエータとの接触時に前記アクチュエータにより前記初期位置から移動される移動部材と、前記アクチュエータと前記術具の連結解除に伴って前記移動部材を前記初期位置へ移動させる復帰部材と、を有していてもよい。
【００１０】
また、前記復帰部材は、前記移動部材を付勢して前記初期位置まで移動させる付勢部材を有していてもよい。
【００１１】
また、前記付勢部材による前記移動部材の移動を規制する規制部材を有していてもよい。
【００１２】
また、前記規制部材は、前記移動部材の移動量を調整する調整部を有していてもよい。
【００１３】
また、前記付勢部材はダンパーを有していてもよい。
【００１４】
また、前記アクチュエータは、回転動作する軸体と、前記軸体の中心軸線を回転中心として前記軸体を回転させる動力源と、を有し、前記移動部材は、前記軸体と係合して前記軸体とともに回転する回転部材であり、前記回転部材には、前記可動部に一部が固定された動力伝達部材の他の一部が連結されていてもよい。
【００１５】
また、前記回転部材は、前記回転部材の周方向に延びるカムを有し、前記復帰部材は、前記カムに当接するカムピンが設けられ前記回転部材を押圧する押圧部材を有していてもよい。
【００１６】
また、前記回転部材は、前記初期位置にて前記回転部材が停止するように前記回転部材の回転動作を規制するストッパを有していてもよい。
【００１７】
また、前記回転部材は、前記回転部材の周方向に延びるカムと、前記初期位置にて前記回転部材が停止するように前記回転部材の回転動作を規制するストッパと、を有してもよい。
【００１８】
また、前記復帰部材は、前記回転部材の外周に掛けられた紐部材と、前記紐部材に固定されたバネとを有し、前記回転部材は、前記バネに外力がかかっていない状態で初期位置となるように前記紐部材を介して前記バネに接続されていてもよい。
【００１９】
また、前記可動部は、処置対象部位に対して処置をするエンドエフェクタを有していてもよい。
【００２０】
また、本発明の医療機器は、前記着脱インターフェースに設けられ前記術具の種類を特定するための情報を有する情報記録部と、前記情報記録部に記録された前記情報を認識する認識部と、前記認識部によって認識された前記情報に基づいて前記アクチュエータに取り付けられた前記術具を特定して動作させる制御装置と、を有していてもよい。
【００２１】
また、前記情報記録部は、近距離無線通信をする無線タグであり、前記認識部は、前記無線タグからの情報を読み取る無線装置を有していてもよい。
【００２２】
また、前記情報記録部は、前記術具に固有の形状を有する凹凸部を有し、前記認識部は、前記凹凸部により導通状態が切り替わる複数のスイッチを有していてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の医療機器は、術具の交換時における作業効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態の医療機器を示す全体図である。
【図２】同医療機器におけるスレーブマニピュレータの一部の構成を示す斜視図である。
【図３】同スレーブマニピュレータに設けられた術具の一部の構成を示す斜視図である。
【図４】同スレーブマニピュレータに設けられた術具の一部の他の構成を示す斜視図である。
【図５】同スレーブマニピュレータにおける着脱インターフェースの一部の構成を示す部分断面図である。
【図６】同スレーブマニピュレータにおける着脱インターフェースの一部の構成を示す部分断面図である。
【図７】同スレーブマニピュレータにおける遠位側インターフェースの一部の構成を示す斜視図である。
【図８】同医療機器の使用時の動作を示すフローチャートである。
【図９】同医療機器の変形例の構成を示す斜視図である。
【図１０】同変形例における他の構成を示す斜視図である。
【図１１】同医療機器の他の変形例を示す模式図である。
【図１２】同医療機器のさらに他の変形例を示す斜視図である。
【図１３】同医療機器のさらに他の変形例の構成を示す側面図である。
【図１４】同変形例における使用時の動作を説明するための図である。
【図１５】同変形例における使用時の動作を説明するための図である。
【図１６】本実施形態に対する設計変更の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の一実施形態の医療機器について説明する。図１は、本実施形態の医療機器を示す全体図である。
図１に示すように、本実施形態の医療機器１は、マスタスレーブ方式の手術支援システムとして使用される医療用の機器である。医療機器１は、マスタマニピュレータ２と、スレーブマニピュレータ１０と、制御装置４０とを備える。
【００２６】
マスタマニピュレータ２は、操作者Ｏｐの操作の動きをスレーブマニピュレータ１０に伝達するマスタとして機能するものであって、マスタ表示部３と、操作部４とを備える。
【００２７】
マスタ表示部３は、図示しないカメラによって撮影される患者の術部及びその近傍の映像を表示するものである。マスタ表示部３としては、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの公知のディスプレイ装置を適宜選択して採用することができる。
【００２８】
操作部４は、操作者Ｏｐの操作の動きをスレーブマニピュレータ１０に伝達するためのものであり、制御装置４０と通信可能に接続されている。また操作部４は、操作者Ｏｐがマスタ表示部３を見ながら操作できるようにマスタ表示部３の前側に配置されている。操作者Ｏｐによって操作部４が操作されると、操作部４は、操作の動きを解析し、スレーブマニピュレータ１０を駆動させるための信号を制御装置４０に出力する。
【００２９】
図２は、スレーブマニピュレータ１０の一部の構成を示す斜視図である。図３は、スレーブマニピュレータ１０に設けられた術具１２の一部の構成を示す斜視図である。図４は、スレーブマニピュレータ１０に設けられた術具１２の一部の他の構成を示す斜視図である。
図１および図２に示すように、スレーブマニピュレータ１０は、スレーブアーム１１と、術具１２と、アクチュエータ１７と、着脱インターフェース２０とを備える。
【００３０】
スレーブアーム１１は、１自由度以上の関節を有するアームである。スレーブアーム１１は、図示しない動力源から伝達される動力により、マスタマニピュレータ２の操作に対応して動作する。本実施形態では、複数のスレーブアーム１１がスレーブマニピュレータ１０に設けられている。
【００３１】
術具１２は、体内に挿入される挿入部１３と、挿入部１３に設けられたエンドエフェクタ１４（可動部）と、エンドエフェクタ１４に操作力量を伝達するためのワイヤＷ（動力伝達部材、図５参照）とを備える。
【００３２】
挿入部１３は、硬性あるいは軟性の筒状部材であり、内部にワイヤＷが挿通されている。挿入部１３の一端にはエンドエフェクタ１４が取り付けられており、挿入部１３の他端には着脱インターフェース２０の一部である遠位側インターフェース２５が取り付けられている。
【００３３】
エンドエフェクタ１４としては、外科手術等の医療行為において使用される器具を適宜選択して採用することができる。たとえば、エンドエフェクタ１４として、図３及び図４に示すように、鉗子１５や鋏１６等を採用することができる。以下では、エンドエフェクタ１４の例として、開閉動作可能な一対の鉗子１５片が設けられた把持鉗子１５を挙げて説明を行なう。エンドエフェクタ１４は、医療機器１の使用開始時における原点位置が定められている。エンドエフェクタ１４における原点位置は、処置対象部位となる生体組織を傷付けることないように考慮された位置である。たとえば、本実施形態のエンドエフェクタ１４である把持鉗子１５は、全開状態が原点位置とされている。これにより、エンドエフェクタ１４の使用中にエンドエフェクタ１４を原点位置に復帰させたときに、意図せずに生体組織を把持してしまうのを防ぐことができる。なお、原点位置は、全開に限らず、全閉や、全開と全閉との間、とすることができる。
【００３４】
図２に示すように、アクチュエータ１７は、着脱インターフェース２０を介してワイヤＷを駆動させるために設けられている。アクチュエータ１７は、動力源となるサーボモーター１８と、サーボモーター１８によって回転される軸体１９とを有する。
【００３５】
図５は、スレーブマニピュレータ１０における着脱インターフェース２０の一部の構成を示す部分断面図である。図６は、スレーブマニピュレータ１０における着脱インターフェース２０の一部の構成を示す部分断面図である。図７は、スレーブマニピュレータ１０における遠位側インターフェース２５の一部の構成を示す斜視図である。
着脱インターフェース２０は、スレーブアーム１１に取り付けられた近位側インターフェース２１と、術具１２に取り付けられた遠位側インターフェース２５とを有する。
【００３６】
図２及び図６に示すように、近位側インターフェース２１は、スレーブアーム１１に固定されており、アクチュエータ１７に連結されている。近位側インターフェース２１は、遠位側インターフェース２５に係合するロック機構２２と、術具１２の種類を判別するためのセンサー２３（認識部）が取り付けられている。
【００３７】
ロック機構２２は、手作業等によって近位側インターフェース２１に遠位側インターフェース２５を固定するために設けられている。
【００３８】
センサー２３は、後述する無線タグ３３に記憶された情報を読み取る装置であり、無線タグ３３に記憶された情報に基づいて、術具１２の種類を判別することができる。これにより、近位側インターフェース２１に取り付けられた術具１２の種類に対応した動作をアクチュエータ１７にさせることができる。
【００３９】
遠位側インターフェース２５は、アクチュエータ１７の軸体１９に対して着脱可能に設けられた移動部材２６と、移動部材２６を所定の原点位置へ復帰させるための復帰部材２９と、術具１２の種類を特定するための情報を有する無線タグ３３（情報記録部）とを有している。本実施形態では、無線タグ３３は、センサー２３に対して極近い距離において通信をすることができるように通信可能範囲が制限された近距離無線通信に特化したタグであり、手術室内に持ち込まれた他の術具１２との混信を防止するようになっている。
【００４０】
移動部材２６には、ローラ２６ａを有しており、ローラ２６ａにエンドエフェクタ１４を動作させるためのワイヤＷが連結されている。また、移動部材２６は、アクチュエータ１７の軸体１９に接触可能な回転部材２７でもある。回転部材２７は、サーボモーター１８からの動力によって、軸体１９の回転軸回りに回転動作する。回転部材２７が回転動作すると、ローラ２６ａの外周面にワイヤＷの一部が巻き取られたり、ローラ２６ａの外周面からワイヤＷが繰り出されたりすることにより、ワイヤＷを介してエンドエフェクタ１４が動作する。
【００４１】
図６及び図７に示すように、回転部材２７には、回転部材２７の回転中心を中心線とするらせん形状の一部をなして形成された傾斜カム２８が設けられている。
【００４２】
復帰部材２９は、傾斜カム２８に当接する押圧部材３０と、押圧部材３０を付勢する付勢部材３１とを有する。
【００４３】
押圧部材３０は、回転部材２７が初期位置へ向かって回転中心周りに回転するように傾斜カム２８を押圧するためのカムピン３０ａを有する。押圧部材３０は、付勢部材３１に押圧されることにより遠位側インターフェース２５から突出する本実施形態では棒状の部材であり、遠位側インターフェース２５を近位側インターフェース２１に取り付けることによって遠位側インターフェース２５内に押し込まれるようになっている。すなわち、押圧部材３０は、近位側インターフェース２１に当接して進退する。近位側インターフェース２１によって押圧部材３０が遠位側インターフェース２５内に押し込まれている状態では、押圧部材３０は傾斜カム２８から離間した状態となる。
【００４４】
付勢部材３１は、回転部材２７の回転中心方向へと押圧部材３０を付勢する部材であり、本実施形態では圧縮バネによって構成されており、押圧部材３０の外周側に位置している。付勢部材３１を構成する圧縮バネの一端は押圧部材３０のフランジ部３０ｂに接し、付勢部材３１を構成する圧縮バネの他端は遠位側インターフェース２５の筐体に接している。付勢部材３１は、回転部材２７の回転中心方向と平行に伸縮し、回転部材２７の回転中心方向と平行に押圧部材３０を移動させる。具体的には、回転部材２７が初期位置から最大回転位置へ向かって回転するときには、押圧部材３０を介して付勢部材３１が圧縮され、回転部材２７が最大回転位置から初期位置へ向かって回転するときには、押圧部材３０による付勢部材３１の圧縮は解除される。回転部材２７が初期位置にあるときに、付勢部材３１はわずかに押圧部材３０を押圧しており、付勢部材３１は、回転部材２７がアクチュエータ１７と連結されていないときには、回転部材２７が初期位置から最大回転位置側にずれにくいように付勢している。
【００４５】
本実施形態では、傾斜カム２８及び押圧部材３０により、エンドエフェクタ１４における原点位置及び可動範囲に対応して、回転部材２７の初期位置及び最大回転位置が定められている。具体的には、付勢部材３１の付勢力によって最も押圧部材３０が押圧されたときにおける回転部材２７の位置が初期位置である。また、最大回転位置は、初期位置からの回転角度として、アクチュエータ１７を制御する制御装置４０により規制されている。
本実施形態では、移動部材２６及び復帰部材２９により、エンドエフェクタ１４を原点位置に復帰させる原点出し機構３２が構成されている。
【００４６】
図１に示すように、制御装置４０は、マスタ制御部４１と、マニピュレータ制御部４２とを有している。
マスタ制御部４１は、マスタマニピュレータ２から出力される信号を受信し、スレーブマニピュレータ１０を動作させるための信号を生成する。さらに、マスタ制御部４１は、マスタ制御部４１において生成された信号をマニピュレータ制御部４２へと出力する。
【００４７】
マニピュレータ制御部４２は、マスタ制御部４１から受信した信号に基づいて、スレーブマニピュレータ１０を動作させるための信号を生成してスレーブマニピュレータ１０へと出力する。本実施形態では、マニピュレータ制御部４２は、少なくとも、スレーブアーム１１及びアクチュエータ１７を、マスタ制御部４１からの信号に従って動作させる。
【００４８】
次に、医療機器１の作用について説明する。図８は、医療機器１の使用時の動作を説明するためのフローチャートである。
本実施形態では、医療機器１は、複数の術具１２を有しており、各術具１２は、近位側インターフェース２１に取り付け可能な同様の遠位側インターフェース２５を有している。また、各術具１２に設けられた遠位側インターフェース２５は、互いに異なる識別子を有する無線タグ３３が設けられている。
【００４９】
まず、医療機器１が立ち上げられ、待機状態となる（図８に示すステップＳ１）。
なお、外科手術に本実施形態の医療機器１が使用される場合には、全体が滅菌されている、あるいは、遠位側インターフェース２５よりも遠位側に配される術具１２が滅菌されていることが好ましい。この場合、近位側インターフェース２１及び術具１２は滅菌可能であることが好ましい。また、近位側インターフェース２１より近位側の構成要素（例えばスレーブアーム１１）は、滅菌ドレープによって覆われていてもよい。
【００５０】
続いて、必要に応じて、操作者Ｏｐによる手作業その他の方法により、術具１２がスレーブアーム１１に取り付けられる（ステップＳ２）。
具体的には、ステップＳ２では、近位側インターフェース２１に遠位側インターフェース２５が固定されることにより、スレーブアーム１１に術具１２が取り付けられる。これにより、遠位側インターフェース２５に配された回転部材２７は、近位側インターフェース２１に配された軸体１９に係合し、回転部材２７は、軸体１９と係合して軸体１９とともに回転できるようになる。
さらに、無線タグ３３とセンサー２３とが近接状態となるので、無線タグ３３からの情報をセンサー２３が読み取ることができるようになる。制御装置４０では、センサー２３を介して無線タグ３３の情報を参照し、術具１２が装着状態であるか否かの判定を行なう（ステップＳ３）。
【００５１】
無線タグ３３からの情報が読み取れない場合には、術具１２が装着状態ではないと判定され、エラー判定（ステップＳ４）が行なわれる。例えば、ステップＳ３では、マスタ表示部３に「術具未装着」等のメッセージを表示し、術具１２を装着することの要否の問い合わせを行なう。ステップＳ３において、例えば術具１２の装着方法の誤り等によって術具１２が正しくスレーブアーム１１に取り付けられていない場合には、術具１２を付け直すことにより、エラーは解消され、ステップＳ２、ステップＳ３を経てステップＳ６へ進む。
【００５２】
また、術具１２を装着しないスレーブアーム１１がある場合には、術具１２が装着されていないことを示すエラーコードを発する（ステップＳ５）。本実施形態では、術具１２が取り付け可能な全てのスレーブアーム１１に対して、術具１２がスレーブアーム１１に取り付けられたか否かの判定が行なわれる。これにより、術具１２が取り付けられているスレーブアーム１１と術具１２が取り付けられていないスレーブアーム１１とを区別することができる。また、必要に応じて、ステップＳ５において得られたエラーコードを用いて、術具１２が取り付けられていないスレーブアーム１１を、邪魔にならない位置に退避させたり、マスタマニピュレータ２からの信号に対して反応しない未使用状態に設定したりしてもよい。
【００５３】
なお、術具１２の取り付け間違い等がなく正しく術具１２が取り付けられていれば、スレーブアーム１１に対して術具１２が装着状態であると判定されてステップＳ６へ進む。
【００５４】
ステップＳ６は、医療機器１を動作状態とし、術具１２を使用して処置をするステップである。
術具１２の使用時には、センサー２３によって認識された無線タグ３３の情報に基づいて、アクチュエータ１７に取り付けられた術具１２を特定し、術具１２の種類に対応した動作をさせることができる。術具１２の操作は、マスタマニピュレータ２に設けられた操作部４によって行なわれる。
これでステップＳ６は終了する。なお、スレーブアーム１１に取り付けられた術具１２を交換する必要がない場合は、ステップＳ６までで操作の全体を終了させてもよい。
スレーブアーム１１に取り付けられた術具１２を交換する場合には、ステップＳ６へ進む。
【００５５】
ステップＳ７は、術具１２を交換するために動作を一時停止させるステップである。
ステップＳ７では、医療機器１のスレーブアーム１１から術具１２を取り外す必要が生じており、医療機器１の操作者Ｏｐは、術具１２の動作を止め、術具１２を安全な位置へと退避させる。術具１２の移動は、マスタマニピュレータ２の操作部４を用いて行なう。たとえば、把持鉗子１５を、処置対象部位から離間させることにより、安全な位置へと移動させる。
なお、術具１２を安全な位置へと退避させる動作は、スレーブマニピュレータ１０が自動的に行なってもよい。この場合、生体組織の位置を検知して、生体組織に術具１２が接触しないように、術具１２の移動経路を決定する手段がスレーブマニピュレータ１０に設けられ、当該手段により術具１２が退避するようになっていてもよい。
これでステップＳ７は終了し、ステップＳ８へ進む。
【００５６】
ステップＳ８は、医療機器１を待機状態に変更するステップである。このステップでは、マスタマニピュレータ２の操作部４からの信号はキャンセルされ、スレーブマニピュレータ１０は動作しない。このため、操作者Ｏｐがスレーブマニピュレータ１０に触れることができる。ステップＳ８以降、医療機器１は、動作状態に変更するまで、待機状態となる。
【００５７】
ステップＳ９は、待機状態にある医療機器１において、術具１２を取り外すステップである。
ステップＳ９では、近位側インターフェース２１から遠位側インターフェース２５を取り外すために、ロック機構２２を解除する。さらに、軸体１９と回転部材２７との係合が外れるように、近位側インターフェース２１を遠位側インターフェース２５から離間させる。
【００５８】
上記ステップＳ８においてサーボモーター１８を動作させるための信号はキャンセルされているので、軸体１９から回転部材２７へはトルクがかかっておらず、回転部材２７から軸体１９が容易に離間する。回転部材２７から軸体１９が離間すると、回転部材２７は自在に回転できるようになる。さらに、近位側インターフェース２１による押圧部材３０の押圧も、近位側インターフェース２１から遠位側インターフェース２５が離間することにより解除される。
【００５９】
回転部材２７には、傾斜カム２８を介して押圧部材３０が連結されており、押圧部材３０は、付勢部材３１の付勢力によって、回転部材２７が初期位置に移動する方向へと傾斜カム２８を押圧する。押圧部材３０が回転部材２７の傾斜カム２８を押圧することにより、回転部材２７は、最大回転位置から初期位置へ向かって回転移動する。回転部材２７が最大回転位置から初期位置へ向かって回転移動すると、回転部材２７の外周面に巻かれたワイヤＷは、一対の鉗子１５片を原点位置へと移動させるように動く。
【００６０】
これにより、近位側インターフェース２１から遠位側インターフェース２５を取り外すと、取り外し前における把持鉗子１５の開閉状態に関わらず、付勢部材３１の付勢力を動力として、把持鉗子１５が原点位置に復帰する。すなわち、スレーブアーム１１から術具１２を取り外すと、術具１２のエンドエフェクタ１４は原点位置に復帰する。
これでステップＳ９は終了し、ステップＳ１０へ進む。
【００６１】
ステップＳ１０は、アクチュエータ１７を動作させて軸体１９を初期状態の位置へ復帰させるステップである。
ステップＳ１０では、近位側インターフェース２１に取り付けられたアクチュエータ１７により、軸体１９が、回転部材２７の初期位置に対応するように移動されて停止する。
本実施形態のアクチュエータ１７はサーボモーター１８を有しており、サーボ機構により位置情報がフィードバックされる。これにより、アクチュエータ１７により軸体１９が正しく初期状態に復帰したか否かが判定され（ステップＳ１１）、軸体１９が精度良く初期状態に復帰される。
【００６２】
ステップＳ１１の終了後、必要に応じて、術具１２の交換対象となるスレーブアーム１１に対して別の術具１２ａを取り付けることができる。
上記別の術具１２ａは、本実施形態における遠位側インターフェース２５を有しているので、エンドエフェクタ１４は原点位置にある。そして、近位側インターフェース２１において、軸体１９は、初期状態にリセットされている。これにより、軸体１９と回転部材２７との位置合わせはすでに完了しており、遠位側インターフェース２５を近位側インターフェース２１に容易に取り付けることができる。
さらに、無線タグ３３とセンサー２３との無線通信により、別の術具１２ａが取り付けられたことが判別され、マスタマニピュレータ２は、当該別の術具１２ａに対応した動作手順によって新たな信号を発することができる。
【００６３】
別の術具１２ａを装着する場合も、上述のステップＳ２からステップＳ６までの一連のフローに基づいて、術具１２ａが正しく取り付けられているかの判定がなされた後に術具１２ａが使用可能となる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態では、原点出し機構３２は、アクチュエータ１７から術具１２が取り外されたときに、エンドエフェクタ１４を所定の原点位置へと移動させる。これにより、術具１２の取り外し後に別の術具１２ａを取り付ける場合に、位置合わせをする必要がない。また、取り外した術具１２を再度取り付ける場合であっても、エンドエフェクタ１４の位置は常に原点位置にあるので、位置確認をする必要がない。これにより、本実施形態の医療機器１では、術具１２の交換時における作業効率が高い。
【００６５】
また、復帰部材２９に付勢部材３１が設けられているので、遠位側インターフェース２５の取り外し動作に対応して自動的にエンドエフェクタ１４を原点位置へと復帰させることができる。
【００６６】
また、無線タグ３３に記憶された情報をセンサー２３が認識することによって術具１２の種類を判別することができるので、たとえばエンドエフェクタ１４の種類が異なる術具１２を交換して使用する場合に、マスタマニピュレータ２に対するエンドエフェクタ１４の情報の入力を自動化することができる。また、無線通信によって術具１２の種類を伝達することができるので、術具１２の種類を伝達ための金属製の端子を必要とせず洗浄等により濡れる可能性が高い環境でも腐食せず清潔であり、且つ好適に通信できる。
【００６７】
（変形例１）
次に、上述の実施形態の変形例について説明する。図９は、本実施形態の医療機器の変形例の構成を示す斜視図である。
図９に示すように、本変形例では、押圧部材３０及び付勢部材３１をさらに一組有し、且つ傾斜カム２８の構造が異なっている。すなわち、本変形例では、回転部材２７の径方向に対向するように２つの押圧部材３０が配され、各押圧部材３０に対して付勢部材３１がそれぞれ設けられている。
このような構成であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。また、２つの押圧部材３０によって傾斜カム２８を対向する位置で押圧することができるので、回転部材２７がスムーズに回転する。
また、図１０は、本変形例における他の構成を示す斜視図である。図１０に示すように、本変形例とは逆に、押圧部材３０及び付勢部材３１の一組によって複数の回転部材２７を回転させてもよい。たとえば、自由度が２以上あるエンドエフェクタ１４では、回転部材２７を各自由度に対応する数だけ備え、これらの回転部材２７を押圧部材３０及び付勢部材３１の一組により初期位置へと復帰させることもできる。
【００６８】
（変形例２）
次に、上述の実施形態の他の変形例について説明する。図１１は、本変形例の構成を示す模式図である。
図１１に示すように、本変形例では、押圧部材３０に代えて、回転部材２７の外周に掛けられた紐部材５１と、紐部材５１に固定されたバネ５２とを有する。
本変形例では、紐部材５１の両端にそれぞれバネ５２として引っ張りバネの一端が固定されており、各引っ張りバネの他端は遠位側インターフェース２５の筐体の一部に固定されている。紐部材に固定された各引っ張りバネは、等荷重のバネである。
このような構成であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。また、本変形例では、カムを利用する上述の実施形態よりも、摩擦抵抗が少ない分スムーズに回転部材２７を回転させることができる。
【００６９】
（変形例３）
次に、上述の実施形態のさらに他の変形例について説明する。図１２は、本変形例の構成を示す斜視図である。図１３は、本変形例の構成を示す側面図である。図１４および図１５は、本変形例における使用時の動作を説明するための図である。
図１２及び図１３に示すように、本変形例では、付勢部材３１による回転部材２７（移動部材２６）の移動を規制する規制部材５３を有している点が異なっている。
規制部材５３は、回転部材２７の回転中心方向における押圧部材３０の進退移動を規制することができるように、押圧部材３０の移動経路の一部に入り込む板状部材である。
【００７０】
また、図１３に示すように、規制部材５３には、テーパー部５４（調整部）が形成されている。テーパー部５４は、押圧部材３０の移動経路内から規制部材５３を引き出す量に従って押圧部材３０を徐々に移動させるスロープとして機能する。さらに、規制部材５３は、押圧部材３０の移動経路において押圧部材３０が通過した後に当該移動経路内に規制部材５３を押し込むことができるスプリング５５を有している。
【００７１】
このような構成であると、遠位側インターフェース２５を近位側インターフェース２１から取り外しただけでは押圧部材３０は移動せず、規制部材５３による押圧部材３０の移動規制を解除した後に、押圧部材３０が移動し、回転部材２７が初期位置へと移動する。これにより、たとえば、遠位側インターフェース２５が意図せずに近位側インターフェース２１から外れた場合に、エンドエフェクタ１４の無用な動きを少なく抑えることができる。
【００７２】
また、テーパー部５４が規制部材５３に形成されていることにより、図１３ないし図１５に示すように押圧部材３０の位置の調整をして回転部材２７の回転量を制御することができる。
【００７３】
また、規制部材５３にスプリング５５が設けられているので、押圧部材３０の移動経路内に規制部材５３を手作業で押し込む必要がなく、遠位側インターフェース２５を近位側インターフェース２１に取り付ける動作だけでよい。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
たとえば、上述の実施形態で説明した付勢部材３１は、ダンパーを有していてもよい。これにより、遠位側インターフェース２５を近位側インターフェース２１から取り外した際にエンドエフェクタ１４がゆっくり原点位置へと復帰する。
【００７５】
また、上述の実施形態では、付勢部材３１として圧縮バネを例にとって説明したが、付勢部材３１はゴム部材であってもよい。例えば、押圧部材３０において圧縮バネに代えてゴム部材を設け、ゴム部材の反発力を利用して付勢してもよい。
【００７６】
また、回転部材２７の回転可能範囲を規制するストッパが遠位側インターフェース２５の筐体に形成されていてもよい。この場合、回転部材２７の初期位置及び最大回転位置を精度良く規制することができる。
【００７７】
また、上述の実施形態で説明した傾斜カム２８は、２巻き以上、回転部材２７の周方向に巻かれたカムであってもよい。図１６は、上述の実施形態に対する設計変更の一例を示す側面図である。図１６に示すように、この場合、傾斜カム２８に係合する押圧部材３０は、回転部材２７の径方向にカムピン３０ａが進退可能なラチェット機構を有していてもよい。すなわち、この場合、押圧部材３０は、近位側インターフェース２１によって押し込まれるときには傾斜カム２８における隣接する溝へと飛び越えて移動し、近位側インターフェース２１による押圧が解除されたときには、傾斜カム２８の溝に沿って移動する。
【００７８】
また、術具１２の種類を判別する手段として、無線タグ３３とセンサー２３による構成を例示したが、これに限らず、たとえば術具１２の種類に対応した特有の形状を有する凹凸と、当該凹凸によって導通状態の組み合わせが形成されるスイッチとを有していてもよい。
【００７９】
また、本実施形態では可動部の一例としてエンドエフェクタ１４が例示されているが、可動部は、例えば術具１２の遠位端を湾曲させるなど術具１２を変形させるための関節等の構造物を含んでいてもよい。すなわち、当該関節等を、上述の実施形態の原点出し機構と同様の構成により、所定の原点位置へと移動させることができる。
【００８０】
また、上述の実施形態及び各変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
【００８１】
なお、上記具体的な構成に対する設計変更等は上記事項には限定されない。
【符号の説明】
【００８２】
１  医療機器
２  マスタマニピュレータ
３  マスタ表示部
４  操作部
１０  スレーブマニピュレータ
１１  スレーブアーム
１２  術具
１３  挿入部
１４  エンドエフェクタ
１５  鉗子
１６  鋏
１７  アクチュエータ
１８  サーボモーター
１９  軸体
２０  着脱インターフェース
２１  近位側インターフェース
２２  ロック機構
２３  センサー
２５  遠位側インターフェース
２６  移動部材
２７  回転部材
２８  傾斜カム
２９  復帰部材
３０  押圧部材
３１  付勢部材
３２  原点出し機構
３３  無線タグ
４０  制御装置
４１  マスタ制御部
４２  マニピュレータ制御部
５１  紐部材
５２  バネ（付勢部材）
５３  規制部材
５４  テーパー部（調整部）
５５  スプリング
【図１】
0006009840.tif 000002
【図２】
0006009840.tif 000003
【図３】
0006009840.tif 000004
【図４】
0006009840.tif 000005
【図５】
0006009840.tif 000006
【図６】
0006009840.tif 000007
【図７】
0006009840.tif 000008
【図８】
0006009840.tif 000009
【図９】
0006009840.tif 000010
【図１０】
0006009840.tif 000011
【図１１】
0006009840.tif 000012
【図１２】
0006009840.tif 000013
【図１３】
0006009840.tif 000014
【図１４】
0006009840.tif 000015
【図１５】
0006009840.tif 000016
【図１６】
0006009840.tif 000017