(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に挿入可能である医療用の処置具と、
前記生体内に挿入可能であり、前記処置具を保持可能なマニピュレータと、
前記生体内に挿入された前記マニピュレータが、前記生体内に挿入された前記処置具を前記生体内で保持した際、保持状態を検出する保持検出部と、
前記処置具を動作させるための指示を検出する指示受付部と、
前記保持検出部が前記保持状態を検出し、かつ前記指示受付部が前記指示を検出した場合、前記指示に基づいて前記処置具を動作させる制御部と、
を備えるマニピュレータシステム。
【請求項２】
前記保持検出部は、一対の接点間の導通、あるいは、遮断の状態により、前記保持状態を検出する
請求項１に記載のマニピュレータシステム。
【請求項３】
前記保持検出部は、前記処置具に設けられ、基準方向に押圧されることで一対の前記接点間の導通、あるいは、遮断を切替えるスイッチを有し、
前記マニピュレータは、前記スイッチを把持する把持部を有する
請求項２に記載のマニピュレータシステム。
【請求項４】
前記処置具が第一の処置具および第二の処置具を有し、
前記制御部は、
前記保持検出部が前記マニピュレータと前記第一の処置具との保持状態を検出しているときに前記指示受付部が前記指示を検出した場合に前記第一の処置具のみを動作させ、
前記保持検出部が前記マニピュレータと前記第二の処置具との保持状態を検出しているときに前記指示受付部が前記指示を検出した場合に前記第二の処置具のみを動作させる請求項３に記載のマニピュレータシステム。
【請求項５】
前記スイッチは、一対の第一の接点間の導通、あるいは、遮断を切替える第一のスイッチ、および、一対の第二の接点間の導通、あるいは、遮断を切替える第二のスイッチを有し、
前記処置具に、前記第一のスイッチ及び前記第二のスイッチが設けられ、
前記制御部は、
一対の前記第一の接点間の導通、あるいは、遮断の状態により前記保持状態を検出しているときに前記指示受付部が前記指示を検出した場合に、前記処置具に第一の動作を動作させ、
一対の前記第二の接点間の導通、あるいは、遮断の状態により前記保持状態を検出しているときに前記指示受付部が前記指示を検出した場合に、前記処置具に前記第一の動作とは異なる第二の動作を動作させる
請求項３に記載のマニピュレータシステム。
【請求項６】
前記保持検出部は、前記マニピュレータおよび前記処置具が撮像された画像に基づいて前記保持状態を検出する
請求項１に記載のマニピュレータシステム。
【請求項７】
生体内に挿入可能であり、前記生体内でマニピュレータに保持された状態で動作する医療用の処置具であって、
前記処置具が前記マニピュレータに前記生体内で保持されたことを検出する保持検出部を備える
処置具。
【請求項８】
可撓性を有する材料で形成されたシースと、
前記シース内に設けられるとともに、外面に設けられた作用部を前記シースの軸線側に移動させるにしたがって先端部が先端側に移動する伸縮機構と、
前記伸縮機構の先端部に設けられた処置部と、
を備える
請求項７に記載の処置具。
【請求項９】
前記保持検出部は、前記処置具に設けられ、基準方向に押圧されることで一対の接点間の導通と遮断とを切替えるスイッチを有し、
前記作用部に対する前記シースの軸線側と、前記基準方向とが平行になるように設定されている
請求項８に記載の処置具。
【請求項１０】
生体内に挿入可能であり、動作を制御する制御部を有する処置具の作動方法であって、
前記制御部は、前記生体内に挿入されたマニピュレータによって前記処置具が前記生体内で保持されたことを示す保持信号を検出し、
前記制御部は、前記処置具を動作させるための指示信号を検出し、
前記制御部は、前記保持信号および前記指示信号を検出した場合に、前記指示信号に基づいて前記処置具を動作させる、
処置具の作動方法。
【請求項１１】
前記処置具の遠位端に処置部を有し、
前記指示信号は前記処置部を動作させる、
請求項１０に記載の処置具の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体内に挿入して使用される処置具、この処置具を備えるマニピュレータシステム、および処置具の制御方法に関する。
本願は、２０１２年１２月２１日に、米国に仮出願された米国特許出願第６１／７４０，６４１号、２０１２年１２月０３日に、米国に仮出願された米国特許出願第６１／７３２，６３７号、２０１２年１１月２９日に、米国に仮出願された米国特許出願第６１／７３１，１３９号に基づき優先権を主張し、それらの内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療施設の省人化を図るため、ロボットによる医療処置の研究が行われている。特に、外科分野では、多自由度（多関節）を有するマニピュレータによって患者の処置をする各種のマニピュレータシステムが提案されている。このようなマニピュレータシステムとして、例えば、マニピュレータの先端部に処置具を保持し、この処置具を遠隔操作できるマニピュレータシステムが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載されたロボット外科手技装置では、術者などの操作者用の操作卓から運搬台が操作可能である。操作卓には、運搬台を操作するためのマスタ操作部と、後述する画像を表示するための表示部が設けられている。
運搬台は、移動可能な構成とされ、手技を受ける患者の側に設置される。運搬台には、一般的に３基のマニピュレータが取り付けられている。そのうちの１基のマニピュレータには、内視鏡などの画像取得装置が設けられている。残りの２基のマニピュレータには、処置具が接続されている。画像取得装置で取得された画像は、前述の操作卓に送信され、表示部に表示される。各マニピュレータは、マスタ操作部により操作可能である。
処置具には、シャフトの先端部に旋回可能にエンドエフェクタが設けられている。クリップを取り付けるためのエンドエフェクタが用いられている。エンドエフェクタには、対向面に窪みが形成された一対の指要素を有している。クリップを窪み内に配置することで、エンドエフェクタにクリップを確実に搭載することができる。
【０００４】
このように構成されたマニピュレータシステムを用いた手技は以下のように行われる。以下では、特に処置具による処置について説明する。
患者の体壁に、複数のカニューレを取り付ける。複数のクリップを取り付けたカートリッジを、マニピュレータに接続する。マスタ操作部を操作してマニピュレータを駆動し、複数のクリップを取り付けたカートリッジを一方のカニューレを通して患者の体内に導入する。他方のカニューレを通して、クリップ装着用のエンドエフェクタを患者の体内に導入する。
エンドエフェクタは、クリップを搭載するために、サーボ機構または手動により患者の体外側から操作され、体内の対象組織にクリップを取り付ける。カートリッジにエンドエフェクタを押し付けるなどして、カートリッジのクリップの１つをエンドエフェクタに搭載し、別の対象組織にクリップを取り付ける。
このように、このエンドエフェクタは、クリップを搭載するために、一度体腔外に取り出して再び体内に導入する必要がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６３０９３９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたロボット外科手技装置では、処置具を患者の体内に導入した後にマニピュレータに所望の処置具が接続されているか否かは、使用者が内視鏡などにより体内を観察して確認する必要がある。このため、処置具の確認が困難な場合など、操作者が操作しづらい場合がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、所望の処置具の確認を容易に行うことが可能な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】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、マニピュレータシステムは、生体内に挿入可能である医療用の処置具と、前記生体内に挿入可能であり、前記処置具を保持可能なマニピュレータと、前記生体内に挿入された前記マニピュレータが、前記生体内に挿入された前記処置具を前記生体内で保持した際、保持状態を検出する保持検出部と、前記処置具を動作させるための指示を検出する指示受付部と、前記保持検出部が前記保持状態を検出し、かつ前記指示受付部が前記指示を検出した場合、前記指示に基づいて前記処置具を動作させる制御部と、を備える。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様において、前記保持検出部は、一対の接点間の導通、あるいは、遮断の状態により、前記保持状態を検出してもよい。
【０００９】
本発明の第３の態様によれば、上記第２の態様において、前記保持検出部は、前記処置具に設けられ、基準方向に押圧されることで一対の前記接点間の導通、あるいは、遮断を切替えるスイッチを有していてもよい。また、前記マニピュレータは、前記スイッチを把持する把持部を有していてもよい。
【００１０】
本発明の第４の態様によれば、上記第３の態様において、前記処置具が第一の処置具および第二の処置具を有していてもよい。前記制御部は、前記保持検出部が前記マニピュレータと前記第一の処置具との保持状態を検出しているときに前記指示受付部が前記指示を検出した場合に前記第一の処置具のみを動作させ、前記保持検出部が前記マニピュレータと前記第二の処置具との保持状態を検出しているときに前記指示受付部が前記指示を検出した場合に前記第二の処置具のみを動作させてもよい。
【００１１】
本発明の第５の態様のマニピュレータシステムによれば、上記第３の態様において、前記スイッチは、一対の第一の接点間の導通、あるいは、遮断を切替える第一のスイッチ、および、一対の第二の接点間の導通、あるいは、遮断を切替える第二のスイッチを有していてもよく、前記処置具に、前記第一のスイッチ及び前記第二のスイッチが設けられていてもよく、前記制御部は、一対の前記第一の接点間の導通、あるいは、遮断の状態により前記保持状態を検出しているときに前記指示受付部が前記指示を検出した場合に、前記処置具に第一の動作を動作させ、一対の前記第二の接点間の導通、あるいは、遮断の状態により前記保持状態を検出しているときに前記指示受付部が前記指示を検出した場合に、前記処置具に前記第一の動作とは異なる第二の動作を動作させてもよい。
【００１２】
本発明の第６の態様によれば、上記第１の態様において、前記保持検出部は、前記マニピュレータおよび前記処置具が撮像された画像に基づいて前記保持状態を検出してもよい。
【００１３】
本発明の第７の態様の処置具によれば、生体内に挿入可能であり、前記生体内でマニピュレータに保持された状態で動作する医療用の処置具であって、前記処置具が前記マニピュレータに前記生体内で保持されたことを検出する保持検出部を備えている。
【００１４】
本発明の第８の態様によれば、上記第７の態様において、処置具が、可撓性を有する材料で形成されたシースと、前記シース内に設けられるとともに、外面に設けられた作用部を前記シースの軸線側に移動させるにしたがって先端部が先端側に移動する伸縮機構と、前記伸縮機構の先端部に設けられた処置部と、を備えていてもよい。
【００１５】
本発明の第９の態様によれば、上記第８の態様において、前記保持検出部は、前記処置具に設けられ、基準方向に押圧されることで一対の接点間の導通と遮断とを切替えるスイッチを有し、前記作用部に対する前記シースの軸線側と、前記基準方向とが平行になるように設定されていてもよい。
【００１６】
本発明の第１０の態様の処置具の作動方法は、生体内に挿入可能であり、動作を制御する制御部を有する処置具の作動方法であって、前記制御部は、前記生体内に挿入されたマニピュレータによって前記処置具が前記生体内で保持されたことを示す保持信号を検出し、前記制御部は、前記処置具を動作させるための指示信号を検出し、前記制御部は、前記保持信号および前記指示信号を検出した場合に、前記指示信号に基づいて前記処置具を動作させている。
また、本発明の第１１の態様によれば、上記第１０の態様の処置具の作動方法は、前記処置具の遠位端に処置部を有し、前記指示信号は前記処置部を動作させてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
上記各態様のマニピュレータシステムによれば、マニピュレータが患者の体内で処置具を保持している保持状態を検出しているときに、操作者による処置具を動作させるための指示を検出した場合のみに処置具を動作させる。これにより、操作者が処置具による処置を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態のマニピュレータシステムを示す全体図である。
【図２】同マニピュレータシステムのブロック図である。
【図３】同マニピュレータシステムの内視鏡装置における先端部の斜視図である。
【図４】同マニピュレータシステムのフック状ナイフの一部を破断した側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態のマニピュレータシステムのブロック図である。
【図６】同マニピュレータシステムの内視鏡装置における先端部の斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態のマニピュレータシステムのブロック図である。
【図８】同マニピュレータシステムの内視鏡装置における先端部の斜視図である。
【図９】本発明の第４実施形態のマニピュレータシステムのブロック図である。
【図１０】同マニピュレータシステムの内視鏡装置における先端部の斜視図である。
【図１１】同内視鏡装置の撮像ユニットで取得された画像の例を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態のマニピュレータシステムのブロック図である。
【図１３】同マニピュレータシステムの内視鏡装置における先端部の斜視図である。
【図１４】同マニピュレータシステムのフック状ナイフにおける一部を破断した側面図である。
【図１５】本発明の第６実施形態のフック状ナイフにおける一部を破断した先端側の側面図である。
【図１６】同フック状ナイフを把持部で把持した状態を示す、同フック状ナイフの一部を破断した先端側の側面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る医療用システムの全体構成を示す図である。
【図１８】同医療用システムにおける処置用内視鏡装置の先端部を示す図である。
【図１９】同医療用システムにおける処置具イントロデューサーの斜視図である。
【図２０】図１９のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２１】同医療用システムの使用時の動作を示す図である。
【図２２】同医療用システムの使用時の動作を示す図である。
【図２３】同医療用システムの使用時の動作を示す図である。
【図２４】同処置具イントロデューサーの変形例を示す図である。
【図２５】同処置具イントロデューサーの変形例を示す図である。
【図２６】同処置具イントロデューサーの他の変形例を示す図である。
【図２７】同処置具イントロデューサーの他の変形例を示す図である。
【図２８】同処置具イントロデューサーのさらに他の変形例を示す図である。
【図２９】同処置具イントロデューサーのさらに他の変形例を示す図である。
【図３０】本発明の第８実施形態に係る医療用システムの使用時の動作を示す図である。
【図３１】同医療用システムにおけるプッシャの変形例を示す図である。
【図３２】本発明の第９実施形態に係る医療用マニピュレータの全体構成を示す図である。
【図３３】同医療用マニピュレータのマスタアームに設けられた操作部を示す図である。
【図３４】同医療用マニピュレータにおける処置用内視鏡装置の先端部を示す図である。
【図３５】同医療用マニピュレータにおける処置具の先端部を示す図である。
【図３６】同医療用マニピュレータの主要部の機能ブロック図である。
【図３７】同医療用マニピュレータにおける、第一モードから第二モードへの切替の流れを示すフローチャートである。
【図３８】同医療用マニピュレータにおける、第二モードから第一モードへの切替の流れを示すフローチャートである。
【図３９】第一モードから第二モードへの切替の流れの変形例を示すフローチャートである。
【図４０】エンドエフェクタの種別を自動的に識別するための構成例を示す図である。
【図４１】本発明の第１０実施形態に係る医療用マニピュレータにおける、第一モードと第二モードとの違いを示す図である。
【図４２】同医療用マニピュレータにおける、第一モードから第二モードへの切替の流れを示すフローチャートである。
【図４３】第一モードから第二モードへの切替前後における保持部および処置具の状態を示す図である。
【図４４】保持部による処置具の保持態様を一義的に規定するための構成例を示す図である。
【図４５】保持部による処置具の保持態様を一義的に規定するための構成例を示す図である。
【図４６】保持部による処置具の保持態様を一義的に規定するための構成例を示す図である。
【図４７】処置具において保持部が保持した位置を特定可能とする構成例を示す図である。
【図４８】処置具において保持部が保持した位置を特定可能とする構成例を示す図である。
【図４９】保持部による処置具保持の他の例を示す図である。
【図５０】保持部による処置具保持の他の例を示す図である。
【図５１Ａ】本発明の変形例において表示部に表示される画面の例を示す図である。
【図５１Ｂ】本発明の変形例において表示部に表示される画面の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１実施形態]
以下、本発明に係るマニピュレータシステムの第１実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。
図１および図２に示すように、本マニピュレータシステム１は、内視鏡装置１１が設けられたスレーブ装置１０と、術者などの操作者Ｏが操作し操作情報を与えるマスタ装置５０と、操作情報に従ってスレーブ装置１０を制御する制御装置７０とを備えている。
【００２０】
スレーブ装置１０は、図１および図３に示すように、患者Ｐが載置される手術台１２と、手術台１２の近傍に配置された多関節ロボット１３と、多関節ロボット１３に取り付けられた前述の内視鏡装置１１と、内視鏡装置１１に設けられた作業チャンネル１６ａに挿通可能な本発明のフック状ナイフ（処置具）１４とを有する。
【００２１】
多関節ロボット１３は、図１に示すように、ベース１３ａに基端部が固定された腕部１３ｂを有する公知の構成のものである。腕部１３ｂは、いわゆる多関節構造を有している。腕部１３ｂは、マスタ装置５０から出力される操作情報に従って動作する。
【００２２】
内視鏡装置１１は、図３に示すように、長尺かつ軟性の挿入部１６を有している。挿入部１６には、一対の作業チャンネル１６ａが形成されていて、これら作業チャンネル１６ａは挿入部１６の先端面１６ｂに開口している。挿入部１６における先端面１６ｂよりも基端側の部分には、湾曲操作可能な湾曲部１６ｃが設けられている。また、作業チャンネル１６ａは、挿入部１６の基端部にも開口している（図１参照）。
挿入部１６の先端面１６ｂには、ＬＥＤを有する照明ユニット１７と、ＣＣＤなどを有する撮像ユニット１８と、一対のマニピュレータ１９Ａ、１９Ｂとが設けられている。
【００２３】
照明ユニット１７は、後述する電源７８から電力を供給されることで、挿入部１６の前方を照明する。撮像ユニット１８は、所定の視野Ｒ１内における観察対象の像から画像を取得し、この画像を信号に変換して制御装置７０に出力する。
本実施形態では、マニピュレータ１９Ａおよびマニピュレータ１９Ｂの構成は同一であるため、マニピュレータ１９Ａの構成については数字に英字「Ａ」を付加し、マニピュレータ１９Ｂの構成については同一の数字に英字「Ｂ」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。
【００２４】
マニピュレータ１９Ａの複数の筒状部２２Ａの端部同士が、関節部２３Ａで接続された構成である。図示はしないが、マニピュレータ１９Ａよりも基端側に関節駆動モータを設けるとともに、この関節駆動モータの駆動軸に接続したワイヤなどで各関節部２３Ａを回動させる。隣り合う筒状部２２Ａのなす角度は、エンコーダなどの角度検出センサで関節駆動モータの駆動軸の回転数を検出することで算出される。制御装置７０は、角度検出センサによる検出値に基づいて、関節駆動モータを駆動する。
【００２５】
最も基端側に設けられた筒状部２２Ａは、挿入部１６の先端面１６ｂに取り付けられている。このように構成されたマニピュレータ１９Ａは、少なくとも１自由度を有する多関節構造を有している。
最も先端側に設けられた筒状部２２Ａの先端には、把持部２４Ａが設けられている。把持部２４Ａは、一対の把持片２５Ａを有している。これら把持片２５Ａは、不図示の把持片駆動モータおよび公知の開閉機構により、互いに接近および離間することができる。
【００２６】
内視鏡装置１１のマニピュレータ１９Ａ、１９Ｂ、把持部２４Ａ、２４Ｂは、マスタ装置５０から出力される操作情報に従って動作する。そして、マニピュレータ１９Ａ、１９Ｂの把持部２４Ａ、２４Ｂが、フック状ナイフ１４の後述するシース３０における把持検出部３２が設けられた部分を把持することができる。すなわち、この例では、マニピュレータ１９Ａがフック状ナイフ１４を把持することで、フック状ナイフ１４を保持している。
【００２７】
フック状ナイフ１４は、本実施形態のマニピュレータシステム１において、内視鏡装置１１の作業チャンネル１６ａに挿通して用いられる処置具の一例である。
フック状ナイフ１４は、図４に示すように、シース３０と、シース３０内に進退自在に設けられたナイフ部（処置部）３１と、シース３０の外面に設けられた把持検出部（保持検出部）３２と、シース３０の基端部に取り付けられた処置具操作部３３とを備えている。
【００２８】
シース３０は、シリコン樹脂などの電気的な絶縁性および可撓性を有する材料で筒状に形成されている。ナイフ部３１は、棒状に形成されたナイフ本体３１ａの先端部に、ナイフ本体３１ａに直交するようにフック部３１ｂが接続されて構成されている。フック部３１ｂの長さは、シース３０の内径よりも小さく設定されている。ナイフ部３１は、ステンレス鋼などの金属で形成することができる。
把持検出部３２は、図２および図４に示すように、スイッチ３６と、先端部がスイッチ３６に接続された一対の配線３７と、配線３７の基端部に電気的に接続された一対の接点３８とを有している。
スイッチ３６は、絶縁性を有する樹脂などによりＶ字状に形成されたバネ部材３９の先端部の内面に一対の電極４０が互いに対向するように配置されて構成されている。重力以外の外力が作用しない自然状態において、電極４０は互いにわずかに離間するように配置されている。配線３７の先端部は、電極４０に電気的に接続されている。この例では、各配線３７は、スイッチ３６の基端側においてシース３０を外面側から内面側に貫通してシース３０の内面を基端側に延びている。
【００２９】
スイッチ３６、および各配線３７の先端部は、封止部材４１によりシース３０との間に水密に封止されている。封止部材４１は、絶縁性を有するとともに柔軟な樹脂によりシート状に形成されている。
マニピュレータ１９Ａでフック状ナイフ１４を把持した状態で安定して処置を行うために、把持検出部３２はシース３０の先端部に設けられていることが好ましい。
【００３０】
処置具操作部３３は、シース３０の基端部に取り付けられた操作部本体４４と、操作部本体４４に対してスライド可能なスライダ４５とを備えている。操作部本体４４は、指掛け用のリング４４ａを基端部に備えている。操作部本体４４には、接点台４４ｂが設けられていて、この接点台４４ｂには一対の接点３８が外部に露出した状態で取り付けられている。
スライダ４５は、指掛け用のリング４５ａ、４５ｂを備えている。指掛け用のリング４５ａ、４５ｂは、シース３０の軸線Ｃ１に対して直交する方向に並べられている。スライダ４５は、接続コネクタ４５ｃを備えている。接続コネクタ４５ｃは、ナイフ部３１におけるナイフ本体３１ａの基端部に電気的に接続されている。接続コネクタ４５ｃには、図２に示す高周波発生装置２００に備えられたコード２０１が着脱可能である。
【００３１】
このように構成されたフック状ナイフ１４は、例えば操作部本体４４のリング４４ａに親指を入れ、スライダ４５のリング４５ａ、４５ｂに人差指および中指を入れて、親指、人差指および中指で操作することで、操作部本体４４に対してスライダ４５を軸線Ｃ１方向にスライドさせることができる。このときに、シース３０の先端部からナイフ部３１のフック部３１ｂが外部に突没することができる。
【００３２】
フック状ナイフ１４は患者Ｐの体内に挿入可能となるように構成されている。そして、接続コネクタ４５ｃに高周波発生装置２００のコード２０１を接続し、操作部本体４４に対してスライダ４５を先端側に移動させて（押し込んで）おく。さらに、後述するいくつかの条件を満たしたときに、患者Ｐの体内でナイフ部３１に高周波電流を流し（動作させ）て、組織を切開（処置）する医療行為を実行することができる。
【００３３】
一対の接点３８間は、自然状態において、電気的に接続されていない遮断（ＯＦＦ）状態である。後述するように、フック状ナイフ１４は患者Ｐの体内に挿入されたときに、シース３０におけるスイッチ３６が設けられた部分をマニピュレータ１９Ａの把持部２４Ａで把持される。このとき、図４に示す基準方向Ｄに押圧されることで、一対の接点３８間が遮断状態から、電気的に接続された導通（ＯＮ）状態に切替わる。一対の接点３８間が導通状態であることで、マニピュレータ１９Ａがフック状ナイフ１４を把持した把持状態（保持状態）を検出することができる。
【００３４】
マニピュレータ１９Ａの把持部２４Ａがスイッチ３６を把持するときの、把持部２４Ａの向き（マニピュレータ１９Ａが延びる方向）に対するシース３０の向きは、一対の接点３８間が遮断状態から導通状態に切替えられれば特に限定されない。把持部２４Ａの向きに対するシース３０の向きは、直交していてもよいし、交差していてもよい。
シース３０におけるスイッチ３６が設けられた部分が患者Ｐの体内で明確に視認できるように、シース３０と封止部材４１の色を互いに異ならせておくことが好ましい。
【００３５】
マスタ装置５０は、図１および図２に示すように、操作者Ｏによって動かされる一対のマスタアーム５１と、操作者Ｏによる指示を検出するフットスイッチ（指示受付部）５２と、マスタアーム５１で操作する対象を切替える切替えスイッチ５３と、内視鏡装置１１の撮像ユニット１８で取得した画像などを表示するための表示部５４とを備えている。
【００３６】
本実施形態では、マスタアーム５１は、多関節ロボット１３の腕部１３ｂ、挿入部１６、およびマニピュレータ１９Ａ、１９Ｂを操作するために設けられた操作部である。一対のマスタアーム５１は、操作者Ｏの右手と左手とに対応している。マスタアーム５１は、多関節構造を有するマニピュレータ１９Ａ、１９Ｂなどを制御するために多関節構造を有している。
【００３７】
マスタアーム５１の基端部は、支持台５７に取り付けられている。マスタアーム５１の操作者Ｏ側に位置する先端部には、マニピュレータ１９Ａ、１９Ｂの把持部２４Ａ、２４Ｂを操作するための把持操作部５１ａ（図２参照。）が設けられている。一対の把持操作部５１ａのうち少なくとも一方が操作されたときに、一対のマスタアーム５１および把持操作部５１ａは制御装置７０に操作に応じた操作情報を出力する。
【００３８】
フットスイッチ５２としては、公知の構成を用いることができる。フットスイッチ５２は、支持台５７の下端部に設けられている。操作者Ｏがフットスイッチ５２を足で押すことで、フック状ナイフ１４に高周波電流を流すための指示信号（指示）が制御装置７０に出力される。
【００３９】
切替えスイッチ５３は、マスタアーム５１で操作する対象を、多関節ロボット１３の腕部１３ｂ、挿入部１６、およびマニピュレータ１９Ａ、１９Ｂ（以下、「マニピュレータ１９Ａなど」と称する）の間で切替える。切替えスイッチ５３は、マニピュレータ１９Ａなどから選択した１つまたは２つを、選択情報として制御装置７０に出力する。
【００４０】
表示部５４は、内視鏡装置１１に備えられた撮像ユニット１８によって取得された画像を表示することができる。内視鏡装置１１を患者Ｐの体内に挿入したときには、表示部５４は、対象組織とともに、マニピュレータ１９Ａ、１９Ｂやフック状ナイフ１４が表示される。
この例では、表示部５４は、支持台５７の上端部に設けられている。
【００４１】
制御装置７０は、図２に示すように、バス７１に接続されたマスタ制御部７２、スレーブ制御部７３、コネクタ７４、処置具制御部（制御部）７５、および画像処理部７６と、電源７８とを有している。
バス７１には、多関節ロボット１３の腕部１３ｂ、内視鏡装置１１の挿入部１６、撮像ユニット１８、マニピュレータ１９Ａ、１９Ｂ、マスタ装置５０のマスタアーム５１、把持操作部５１ａ、フットスイッチ５２、切替えスイッチ５３、および表示部５４が接続されている。
【００４２】
マスタ制御部７２、スレーブ制御部７３、処置具制御部７５、画像処理部７６は、それぞれが演算素子、メモリー、および制御プログラムなどで構成されている。
マスタ制御部７２は、マニピュレータ１９Ａなどのうち切替えスイッチ５３から出力された選択情報に対応して、マスタアーム５１から出力される操作情報に従ってマニピュレータ１９Ａなどの先端の位置及び姿勢の指令値を算出する。そして、この算出した指令値をスレーブ制御部７３に出力する。
スレーブ制御部７３は、マスタ制御部７２で算出された位置及び姿勢の指令値、および、切替えスイッチ５３から出力された選択情報に基づいて、マニピュレータ１９Ａなどの先端の位置及び姿勢の指令値に一致させるために必要なマニピュレータ１９Ａなどの関節の駆動量を、逆運動学計算によって算出する。そして、算出結果に基づいて、マニピュレータ１９Ａなどを駆動させる。
【００４３】
コネクタ７４には、一対の本体側接点７４ａが設けられている。このコネクタ７４にフック状ナイフ１４の接点台４４ｂを取り付けることで、各本体側接点７４ａと接点３８とが電気的に接続される。
処置具制御部７５は、コネクタ７４に接点台４４ｂが取り付けられたときに、一対の本体側接点７４ａ間、すなわち、一対の接点３８間が導通状態であるか遮断状態であるかを検出する。処置具制御部７５は、高周波発生装置２００が高周波電流を出力するように制御する。処置具制御部７５は、一対の接点３８間が導通状態（把持状態）であるときに、フットスイッチ５２から出力された指示信号を検出した場合のみ、高周波発生装置２００に高周波電流を出力させる。
【００４４】
画像処理部７６は、撮像ユニット１８から出力された画像信号を、適宜変換して表示部５４に出力する。
電源７８は、外部から入力された電力を、スレーブ装置１０、マスタ装置５０、マスタ制御部７２などに供給する。
この例では、制御装置７０は図１に示すように支持台５７に設けられている。
【００４５】
次に、以上のように構成された本実施形態のマニピュレータシステム１を用いた手技について、フック状ナイフ１４の動作を制御する処置具の制御方法に重点をおいて説明する。以下では、胃壁に形成された対象組織を切開する場合を説明するが、ターゲット部位は、これに限定されず、たとえば、食道、十二指腸、小腸、大腸、子宮、膀胱などの管腔器官でもよい。
【００４６】
介助者は、図１に示すように手術台１２上に患者Ｐを寝かせ、消毒、麻酔などの適切な処理を行う。マニピュレータシステム１を起動すると、電源７８からスレーブ装置１０、マスタ装置５０、マスタ制御部７２などに電力が供給される。
電源７８から照明ユニット１７に電力を供給することで挿入部１６の前方を照明する。操作者Ｏは、撮像ユニット１８で取得された挿入部１６の前方の画像を表示部５４で確認する。切替えスイッチ５３により、マスタアーム５１で多関節ロボット１３の腕部１３ｂが操作されるように切替える。マスタアーム５１を操作して腕部１３ｂを駆動し、内視鏡装置１１の挿入部１６を患者Ｐの口Ｐ１を通して胃まで導入する。湾曲部１６ｃを適宜湾曲させながら、図３に示すように、挿入部１６の先端面１６ｂを胃壁Ｐ２に形成された対象組織Ｐ３に対向させ、この状態を保持する。
【００４７】
介助者は、内視鏡装置１１の作業チャンネル１６ａに不図示の注射器を挿通する。操作者Ｏは、切替えスイッチ５３により、マスタアーム５１でマニピュレータ１９Ａ、１９Ｂが操作されるように切替える。マニピュレータ１９Ａの一対の把持片２５Ａを互いに近づけるように動作させて、注射器を把持する。マニピュレータ１９Ａを駆動して注射器を対象組織Ｐ３に刺し、対象組織Ｐ３下部にある不図示の粘膜下層に生理食塩水を注入して、対象組織Ｐ３を隆起させる。対象組織Ｐ３から注射器を抜きつつ、把持部２４Ａによる注射器の把持を解除させる。介助者は、内視鏡装置１１の作業チャンネル１６ａから注射器を抜き出す。
フック状ナイフ１４の処置具操作部３３を操作して、操作部本体４４に対してスライダ４５を基端側に移動させ（引き戻し）、シース３０内にナイフ部３１を収容する。内視鏡装置１１の作業チャンネル１６ａに、フック状ナイフ１４を挿通させる。このとき、作業チャンネル１６ａから前方に把持検出部３２のスイッチ３６を突出させる。フック状ナイフ１４の接続コネクタ４５ｃに高周波発生装置２００のコード２０１を取り付ける。制御装置７０のコネクタ７４に、フック状ナイフ１４の接点台４４ｂを取り付ける。
【００４８】
マニピュレータ１９Ｂの把持部２４Ｂで、隆起させた対象組織Ｐ３を把持する。図４に示すように、フック状ナイフ１４のシース３０におけるスイッチ３６が設けられた部分を、マニピュレータ１９Ａの一対の把持片２５Ａで基準方向Ｄに挟むように把持し、この把持した状態を維持しておく。バネ部材３９の両先端部が互いに近づくように弾性変形し、一対の電極４０が互いに接触する。これにより、一対の接点３８間が遮断状態から、電気的に接続された導通状態に切替わる。処置具制御部７５は、一対の接点３８間が導通状態、すなわち把持状態であることを検出するが、このとき、フットスイッチ５２からの指示信号を検出していないため、高周波発生装置２００に高周波電流が出力されない。表示部５４にマニピュレータ１９Ａの把持部２４Ａでフック状ナイフ１４を把持している画像が表示されるため、操作者Ｏはマニピュレータ１９Ａで把持している処置具の種類を容易に確認することができる。
【００４９】
フック状ナイフ１４の処置具操作部３３を操作してスライダ４５を押し込み、シース３０の先端部からナイフ部３１を突出させる。
操作者Ｏがフットスイッチ５２を足で押すと、フットスイッチ５２から指示信号が制御装置７０に出力される。処置具制御部７５は、指示信号を検出すると、このとき一対の接点３８間が導通状態であり把持状態が検出されているため、高周波発生装置２００に高周波電流が出力される。
【００５０】
マニピュレータ１９Ａの把持部２４Ａでフック状ナイフ１４を把持しつつ、フットスイッチ５２を足で押した状態でマニピュレータ１９Ａを移動させて、隆起させた対象組織Ｐ３にフック状ナイフ１４のナイフ部３１を押し付け、対象組織Ｐ３を切開していく。
【００５１】
対象組織Ｐ３を全て切開して剥離させる。操作者Ｏがフットスイッチ５２から足を離すと、フットスイッチ５２から指示信号が出力されなくなり、処置具制御部７５は高周波発生装置２００による高周波電流の出力を停止させる。スライダ４５を引き戻し、シース３０の先端部からナイフ部３１が外部に突出しないようにする。マニピュレータ１９Ａによるフック状ナイフ１４の把持を解除し、マニピュレータ１９Ｂによる対象組織Ｐ３の把持を解除する。
内視鏡装置１１の空いた作業チャンネル１６ａに、図示しない把持鉗子などを挿通させる。把持鉗子を操作して経内視鏡的に剥離した対象組織Ｐ３を外部に取り出す。患者Ｐの口Ｐ１から挿入部１６を抜き出し、必要な処置をして一連の手技を終了する。
【００５２】
本実施形態のマニピュレータシステム１、およびフック状ナイフ１４の制御方法によれば、マニピュレータ１９Ａが患者Ｐの体内でフック状ナイフ１４を保持している保持状態を検出しているときに、操作者Ｏによるフック状ナイフ１４を動作させるための指示を検出した場合のみにフック状ナイフ１４を動作させる。これにより、操作者Ｏがフック状ナイフ１４にて、処置を確実に行うことができる。
【００５３】
また、本実施形態のフック状ナイフ１４によれば、把持検出部３２でマニピュレータ１９Ａの把持部２４Ａでフック状ナイフ１４が把持されている把持状態を検出することができる。このため、把持状態の検出結果、および、表示部５４に表示されるマニピュレータ１９Ａでフック状ナイフ１４を把持している画像を対比して確認することで、動作させようとしている処置具を確実に認識することができる。したがって、フック状ナイフ１４にて、処置を確実に行うことができる。
把持検出部３２はスイッチ３６を有していて、スイッチ３６が把持部２４Ａにより基準方向Ｄに押圧されることで一対の接点３８間が遮断状態から導通状態に切替わる。このため、スイッチ３６という簡単な構成で把持状態を検出することができる。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図５および図６を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００５５】
図５および図６に示すように、本実施形態のマニピュレータシステム２は、第１実施形態のマニピュレータシステム１の処置具制御部７５に代えて処置具制御部８１を備えるとともに、処置具として前述のフック状ナイフ（第一の処置具）１４に加えて、棒状の高周波ナイフ（第二の処置具）８２を備えている。
制御装置７０は、コネクタ７４と同一のコネクタ７４Ａを、コネクタ７４とは別に備えている。コネクタ７４Ａは、バス７１に接続されている。
高周波ナイフ８２は、シース３０ａと、フック状ナイフ１４のナイフ部３１に代えてナイフ部８３とを備えている。ナイフ部８３では、棒状に形成された棒状電極８３ａの先端部に、棒状電極８３ａよりも大径に形成された絶縁チップ８３ｂが設けられている。
【００５６】
この高周波ナイフ８２にも、把持検出部３２とは同一の構成の把持検出部３２Ａが設けられている。把持検出部３２Ａは、スイッチ３６と同一構成のスイッチ３６ａと、接続コネクタ４５ｃと同一構成の接続コネクタ４５ｄ、封止部材４１と同一の封止部材４１ａとを有している。
コネクタ７４Ａに高周波ナイフ８２の接点台４４ｂを取り付けることで、コネクタ７４Ａの各本体側接点７４ｂと高周波ナイフ８２の接点３８ａとが電気的に接続される。高周波ナイフ８２の接続コネクタ４５ｄには、高周波発生装置２００に備えられたコード２０２が着脱可能である。
【００５７】
処置具制御部８１は、第１実施形態の処置具制御部７５と以下の制御内容のみで異なる。すなわち、把持検出部３２がマニピュレータ１９Ａとフック状ナイフ１４との把持状態を検出しているときに、処置具制御部８１は、フットスイッチ５２が出力する指示信号を検出した場合に、フック状ナイフ１４のみを動作させ、高周波ナイフ８２は動作させない（高周波電流を流さない）ままにする。また、把持検出部３２Ａがマニピュレータ１９Ａと高周波ナイフ８２との把持状態を検出しているときに、処置具制御部８１は、フットスイッチ５２が出力する指示信号を検出した場合に、高周波ナイフ８２のみを動作させ、フック状ナイフ１４は動作させないままにする。
【００５８】
このように構成された本実施形態のマニピュレータシステム２によれば、フットスイッチ５２を足で押したときに、マニピュレータ１９Ａで把持されている方の処置具のみに高周波電流が流される。また、マニピュレータ１９Ａで把持されている処置具は、表示部５４に表示される画像で容易に確認することができる。したがって、操作者Ｏが処置具にて確実に処置を行うことができる。
また、マニピュレータシステム２に備えられたフットスイッチ５２の数は１つであるため、操作者Ｏによる操作が煩雑になるのを抑えることができる。
【００５９】
本実施形態では、高周波ナイフ８２に代えて、フック状ナイフ１４とはナイフ部３１の大きさなどが異なるフック状ナイフを備えてもよい。
マニピュレータシステム２に備えられる処置具の数に制限はなく、マニピュレータシステム２が３以上の処置具を備えてもよい。
【００６０】
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態について図７および図８を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００６１】
図７および図８に示すように、本実施形態のマニピュレータシステム３は、第１実施形態のマニピュレータシステム１の処置具制御部７５およびフック状ナイフ１４に代えて、処置具制御部９１およびフック状ナイフ９２を備えている。
フック状ナイフ９２は、第１実施形態のフック状ナイフ１４の各構成に加えて、第二のスイッチ９４と、先端部が第二のスイッチ９４に接続された一対の第二の配線（不図示。）と、第二の配線の基端部に電気的に接続された一対の第二の接点９５とを有している。なお、前述のスイッチ３６は第一のスイッチに相当し、接点３８は第一の接点に相当する。
【００６２】
第二のスイッチ９４、第二の配線、第二の接点９５は、スイッチ３６、配線３７、接点３８と、それぞれ同一の構成である。コネクタ７４Ｂの一対の本体側接点７４ｃには、第二の接点９５を接続することができる。
そして、このように構成されたフック状ナイフ９２のシース３０における第二のスイッチ９４が設けられた部分をマニピュレータ１９Ａの把持部２４Ａで把持すると、一対の第二の接点９５間が遮断状態から導通状態に切替わる。
【００６３】
処置具制御部９１は、第１実施形態の処置具制御部７５とは以下の制御内容のみで異なる。すなわち、処置具制御部９１は、一対の接点３８間が導通状態で保持状態を検出しているときにフットスイッチ５２が出力する指示信号を検出した場合に、フック状ナイフ９２に第一の動作として組織を凝固させる動作をさせる。一方で、処置具制御部９１は、一対の第二の接点９５間が導通状態で保持状態を検出しているときにフットスイッチ５２が出力する指示信号を検出した場合に、処置具制御部９１は、第一の動作とは異なる第二の動作として、フック状ナイフ９２に組織を切開させる動作させる。
【００６４】
組織を凝固させる場合と切開させる場合とでは、高周波発生装置２００から供給される高周波電流の波形のパターンが異なる。処置具制御部９１は、導通状態である接点に応じて高周波発生装置２００に指示を出し、高周波発生装置２００は互いに異なるパターンの高周波電流を出力する。これにより、フック状ナイフ９２のナイフ部３１の形状が同一であっても、ナイフ部３１に接触する組織が凝固したり、切開されたりする。
このように構成された本実施形態のマニピュレータシステム３によれば、操作者Ｏがフック状ナイフ９２にて処置を確実に行うことができる。
また、１つのフットスイッチ５２を足で押すだけで２種類の動作を行うことができるため、操作者Ｏの操作性を向上させることができる。
【００６５】
本実施形態では、処置具がフック状ナイフ９２であり、第一の動作、第二の動作としてフック状ナイフ９２が凝固動作、切開動作を行うとした。しかし、処置具の種類、および処置具に対応した第一の動作、第二の動作の種類はこの限りではない。例えば、処置具が超音波処置具である場合には、第一の動作、第二の動作として互いに周波数の異なる超音波振動を発生させる動作としてもよい。
フック状ナイフ９２が備えるスイッチの数に制限はなく、フック状ナイフ９２が３以上のスイッチを備えてもよい。
また、フック状ナイフまたはマニピュレータ１９Ａに設けられたスイッチが、把持部２４Ａによる比較的弱い把持力である第一の把持力と、比較的強い把持力である第二の把持力とが検出可能となるように構成してもよい。スイッチに、例えば歪ゲージを設け、歪ゲージの歪量を検出することで、このような複数種類の把持力を検出することができる。この場合、処置具制御部は、第一の把持力の検出したときと第二の把持力の検出したときとで互いに異なる動作をするように設定される。
【００６６】
[第４実施形態]
次に、本発明の第４実施形態について図９から図１１を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００６７】
図９および図１０に示すように、本実施形態のマニピュレータシステム４は、第１実施形態のマニピュレータシステム１のコネクタ７４およびフック状ナイフ１４に代えて、把持検出部（保持検出部）１０１およびフック状ナイフ１０２を備えている。
【００６８】
フック状ナイフ１０２は、第１実施形態のフック状ナイフ１４に対して把持検出部３２を備えない構成である。
把持検出部１０１は、制御装置７０に備えられ、バス７１に接続されている。
把持検出部１０１は、図１１に示すマニピュレータ１９Ａおよびフック状ナイフ１０２が撮像された画像Ｇに基づいて、公知の画像解析手法によりマニピュレータ１９Ａがフック状ナイフ１０２を把持した把持状態を検出する。
【００６９】
画像解析手法としては、公知の手法を適宜用いることができる。例えば、視差のある一対の画像を同時に取得できる内視鏡装置１１を用いることで、これら一対の画像から、マニピュレータ１９Ａの一対の把持片２５Ａ、フック状ナイフ１０２のシース３０の位置を算出して把持状態を検出する方法を挙げることができる。
【００７０】
このように構成された本実施形態のマニピュレータシステム４によれば、操作者Ｏがフック状ナイフ１０２にて処置を確実に行うことができる。
また、フック状ナイフ１０２をコネクタに取り付けていないため、フック状ナイフ１０２に接続されている部材が少なくなり、フック状ナイフ１０２の取り回しを容易に行うことができる。
把持状態を、非接触で検出することができる。
【００７１】
本実施形態では、フック状ナイフ１０２にマーカーを設けてもよい。このマーカーの画像からフック状ナイフ１０２の位置及び姿勢を算出するとともに、マニピュレータ１９Ａの先端の位置及び姿勢を算出することで、把持状態を非接触で検出してもよい。
【００７２】
[第５実施形態]
次に、本発明の第５実施形態について図１２から図１４を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００７３】
図１２および図１３に示すように、本実施形態のマニピュレータシステム５は、第４実施形態のマニピュレータシステム４の把持検出部１０１およびフック状ナイフ１０２に代えて、把持検出部１１０、マニピュレータ１９Ａの把持片２５Ａの内面に設けられた把持部側電極１１１、およびフック状ナイフ１１２を備えている。図１３においては、説明の便宜上、フック状ナイフ１１２の一部を二点鎖線で示している。
【００７４】
把持部側電極１１１は、外部に露出した状態で一対の把持片２５Ａの一方に設けられている。把持部側電極１１１には、高周波発生装置２００のコード２０１が電気的に接続されている。
【００７５】
フック状ナイフ１１２は、図１３および図１４に示すように、シース３０に、ナイフ部３１のフック部３１ｂがシース３０から突出した状態で取り付けられている。シース３０の内面の基端側には固定部１１４が設けられていて、ナイフ本体３１ａの基端側をシース３０に固定している。固定部１１４は、絶縁性を有する材料で形成されている。
【００７６】
シース３０の外周面には、シース部側電極１１５が外部に露出した状態で設けられている。シース部側電極１１５とフック部３１ｂとは、接続配線１１６で電気的に接続されている。シース３０の基端部と挿入部１６とは、紐状体１１７で接続されている。
すなわち、この例では、フック状ナイフ１１２は内視鏡装置１１の作業チャンネル１６ａに挿通させる必要はなく、患者Ｐの体内においてフック状ナイフ１１２の位置が明確に分かるように、フック状ナイフ１１２が内視鏡装置１１に結びつけられている程度でよい。
このように構成されたマニピュレータシステム５において、マニピュレータ１９Ａの把持部２４Ａでフック状ナイフ１１２を把持したときに、把持部２４Ａの把持部側電極１１１とフック状ナイフ１１２のシース部側電極１１５とが電気的に接続される。
【００７７】
把持検出部１１０は、マニピュレータ１９Ａの把持部側電極１１１とフック状ナイフ１１２のシース部側電極１１５とが接触しているか否かを検出する。把持検出部１１０は、把持部側電極１１１とシース部側電極１１５との間の電気抵抗を測定したり（通電させたり）、静電容量を測定したりするなどの公知の方法で、把持部側電極１１１とシース部側電極１１５とが接触した状態でマニピュレータ１９Ａがフック状ナイフ１１２を把持した把持状態を検出することができる。
【００７８】
フットスイッチ５２を足で押したときに、処置具制御部７５は、把持状態が検出されている場合に高周波発生装置２００に高周波電流を出力させる。高周波発生装置２００が出力した高周波電流は、コード２０１、把持部側電極１１１、シース部側電極１１５、および接続配線１１６を介してナイフ部３１に流れる。対象組織Ｐ３にフック状ナイフ１１２のナイフ部３１を押し付け、対象組織Ｐ３を切開する。
【００７９】
このように構成された本実施形態のマニピュレータシステム５によれば、前記実施形態のマニピュレータシステム４と同様の効果を奏することができる。さらに、フック状ナイフ１１２が内視鏡装置１１の作業チャンネル１６ａに挿通されていないため、フック状ナイフ１１２の取り回しをさらに容易に行うことができる。
【００８０】
本実施形態では、挿入部１６の先端部に、フック状ナイフ１１２を着脱可能で、患者Ｐの体内においてマニピュレータ１９Ａ、１９Ｂで取り外しおよび取り付けできる処置具保持部を備えてもよい。特に、フック状ナイフ１１２のような作業チャンネル１６ａに挿通されない処置具を複数備える場合において、これらの処置具を体内で交換しながら処置を行う場合に有効である。すなわち、処置具を体内で交換する際に、患者Ｐの体内から挿入部１６を引き抜かなくても処置具を交換することができるため、手技を円滑に行うことができる。
【００８１】
本実施形態のマニピュレータシステムに備えられる把持検出部は、把持部側電極１１１とシース部側電極１１５とが接触したことに基づいて把持状態を検出する把持検出部１１０に限られない。例えば、前記実施形態の把持検出部１０１のように、マニピュレータ１９Ａおよびフック状ナイフ１０２が撮像された画像に基づいてマニピュレータ１９Ａがフック状ナイフ１０２を把持した把持状態を検出する構成や、把持検出部３２のように、一対の接点３８間が導通状態であることを検出する構成でもよい。
【００８２】
[第６実施形態]
次に、本発明の第６実施形態について図１５および図１６を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態では、マニピュレータシステムに備えられる処置具の構成が、他の実施形態とは異なる。
【００８３】
図１５に示すように、本実施形態のフック状ナイフ１２１は、第１実施形態のフック状ナイフ１４の各構成に加えて、シース３０内に設けられた伸縮機構１２２と、先端部が伸縮機構１２２に接続された支持ワイヤ１３５とを備えている。
伸縮機構１２２は、いわゆるパンタグラフ構造のリンク機構である。伸縮機構１２２は、軸部材１２４周りに互いの先端部が回動可能に支持された一対の先端側リンク部材１２５、１２６と、先端側リンク部材１２５の基端部に設けられた軸部材１２７周りに先端部が回動可能に支持された基端側リンク部材１２８と、先端側リンク部材１２６の基端部に設けられた軸部材１２９周りに先端部が回動可能に支持された基端側リンク部材１３０とを有している。基端側リンク部材１２８の基端部と基端側リンク部材１３０の基端部とは、軸部材１３１により回動可能に支持されている。先端側リンク部材１２５、１２６、および基端側リンク部材１２８、１３０の長さは、互いにほぼ等しく設定されている。
【００８４】
軸部材１２７、１２９は、互いに離間するようにバネ部材１３２により付勢されている。これにより、自然状態において、先端側リンク部材１２５、１２６の基端部、および、基端側リンク部材１２８、１３０の先端部は、シース３０の内面に当接した状態が保持されている。
【００８５】
先端側リンク部材１２５、１２６の基端部、および、基端側リンク部材１２８、１３０の先端部は、作用部１３６に相当する。
軸部材１３１には、支持ワイヤ１３５の先端部が軸部材１３１に対して回動可能に接続されている。支持ワイヤ１３５の基端部は、スライダ４５に接続されている。この例では、処置具操作部３３に対してスライダ４５が固定されている。
伸縮機構１２２の軸部材１２４には、ナイフ部３１のナイフ本体３１ａの基端部が回動可能に接続されている。自然状態において、ナイフ部３１はシース３０内に収容されている。
【００８６】
シース３０の外面には、前述の把持検出部３２のスイッチ３６が設けられている。作用部１３６に対するシース３０の軸線Ｃ１側と、基準方向Ｄとが平行になるように設定されている。軸線Ｃ１方向において、把持検出部３２のスイッチ３６と伸縮機構１２２との位置が一致するように、把持検出部３２が設けられている。
このように構成されたフック状ナイフ１２１は、図１５に示すように、スイッチ３６および伸縮機構１２２をシース３０の径方向に挟むように、マニピュレータ１９Ａの一対の把持片２５Ａを配置する。図１６に示すように一対の把持片２５Ａを互いに近づけるように動作させると、作用部１３６が軸線Ｃ１側に移動し、バネ部材１３２による付勢に抗して軸部材１２７、１２９が互いに接近する。支持ワイヤ１３５に対して軸部材１２４が先端側に移動し（伸縮機構１２２が軸線Ｃ１方向に伸び）、シース３０からナイフ部３１のフック部３１ｂが突出する。
また、このとき、一対の電極４０が互いに接触し、一対の接点３８間が遮断状態から導通状態に切替わる。
【００８７】
一対の把持片２５Ａを互いに離間させると、バネ部材１３２の付勢力により軸部材１２７、１２９が互いに離間するように移動し、図１５に示すようにシース３０内にナイフ部３１が収容される。
このように構成された本実施形態のフック状ナイフ１２１によれば、伸縮機構１２２を備えることで、マニピュレータ１９Ａの把持部２４Ａでフック状ナイフ１２１を把持したときだけ、シース３０からフック部３１ｂが突出する。したがって、フック部３１ｂにより周辺組織が負荷を受けるのを抑制することができる。
マニピュレータ１９Ａによるフック状ナイフ１２１の把持状態が解除されたときにシース３０内にナイフ部３１が収容されるため、手技をより確実に行うことができる。
【００８８】
また、作用部１３６に対する軸線Ｃ１側と基準方向Ｄとが平行になるように設定されている。このため、一対の把持片２５Ａでスイッチ３６および伸縮機構１２２を挟んだときに、伸縮機構１２２を軸線Ｃ１方向に伸ばすとともに、一対の接点３８間を導通状態に切替えることができる。すなわち、把持部２４Ａで把持するだけで、伸縮機構１２２を伸ばすことと、接点３８間を導通状態に切替えることという２つの動作を一連の動作として同時に行うことができる。
【００８９】
本実施形態のフック状ナイフ１２１に把持検出部３２を備えずに、以下のような方法でマニピュレータ１９Ａによるフック状ナイフ１２１の把持状態を検出してもよい。
例えば、シース３０からナイフ部３１が突出している画像を撮像ユニット１８で取得し、この画像に対して画像解析手法を適用することで把持状態を検出してもよい。また、シース３０内に不図示のコイルを設けておく。このコイルに対して金属製のナイフ部３１が移動し、コイルのインダクタンス（Ｌ）が変化することで、把持状態を検出してもよい。
【００９０】
以上、本発明の第１実施形態から第６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ず、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第１実施形態から第６実施形態では、処置具としてフック状ナイフを用いた。しかし、処置具はこれに限定されず、例えば、高周波ナイフや超音波処置具などの、通電することや超音波振動を発生させることで動作する処置具であれば特に限定されない。この場合の動作とは、処置具が超音波処置具であれば超音波振動を発生させる。また、把持鉗子において把持片がモータで開閉するものなど、電気的に動作する可動部を有する処置具であれば、本実施形態の処置具として適用可能である。この場合の動作とは、可動部が移動する。
【００９１】
前記第１実施形態から第４実施形態では、一対の接点間が、自然状態において遮断状態になっており、一対の接点間が導通状態であることで把持状態を検出した。しかし、一対の接点間が、自然状態において導通状態になっており、一対の接点間が遮断状態であることで把持状態を検出してもよい。
前記第１実施形態から第４実施形態では、マニピュレータ１９Ａの把持部２４Ａでフック状ナイフを把持することで、マニピュレータ１９Ａでフック状ナイフを保持するとした。しかし、例えばマニピュレータ１９Ａの先端部に凸部が形成されるとともに、フック状ナイフ１４にこの凸部に係合する凹部が形成され、これら凸部と凹部とが係合することで、マニピュレータ１９Ａでフック状ナイフを保持してもよい。フック状ナイフに設けた穴にマニピュレータ１９Ａの棒状部が嵌合することで、マニピュレータ１９Ａでフック状ナイフを保持する構成であってもよい。
【００９２】
また、スイッチを有する把持検出部を内視鏡装置１１に備えてもよい。この場合、スイッチは、マニピュレータ１９Ａの把持片２５Ａの内面に設けることができる。
前記第１実施形態から第６実施形態では、指示受付部はフットスイッチ５２であるとした。しかし、指示受付部の態様はこの限りではなく、例えば、マスタアーム５１に設けられて操作者Ｏが手で操作するスイッチでもよい。
前記第１実施形態から第６実施形態では、マニピュレータシステムは２基のマニピュレータ１９Ａ、１９Ｂを備えている。しかし、マニピュレータシステムに備えられるマニピュレータの数に制限は無く、１基でもよいし、３基以上でもよい。
一対の接点３８間の導通、あるいは、遮断は、スイッチ３６が設けられた部分を押圧することで切替えられるとした。しかし、一対の接点３８間の導通、あるいは、遮断の切替えはこの方法に限定されない。例えば、一対の接点３８間に設けられた永久磁石にマニピュレータ１９Ａの把持部２４Ａに設けられた電磁石を近づけ、この電磁石に通電するか否かを切替えることで、一対の接点３８間の導通と遮断とを切替えてもよい。
【００９３】
前記第１実施形態から第５実施形態のマニピュレータシステムを用いた手技では、内視鏡装置１１の挿入部１６を患者Ｐの口Ｐ１から導入する。しかし、この挿入部１６を導入する部位は、鼻や肛門などの他の自然開口でもよいし、患者Ｐの体壁を切開して形成した開口から導入してもよい。
また、本発明のマニピュレータシステムを用いた医療行為は上述した処置に限られず、診断や治療行為でもよい。
【００９４】
日本国特開２００５−０４６３６１号公報に記載の対象物内部処置具では、複数の周辺孔を設けるために、管状部材の径が大きくなるため、患者への挿入が困難となり、侵襲が大きくなるという問題がある。また、複数の処置具どうしが干渉しあい、手技が煩雑になるという問題もある。
下記第７実施形態及び第８実施形態は、上記問題に鑑みて成されたものであり、一つのチャンネルから効率よく複数の処置具を供給することができる処置具供給方法および医療用システムを提供する。さらに、第７実施形態及び第８実施形態の他の目的は、一つのチャンネルから好適に複数の処置具を供給することができるイントロデューサーを提供することである。
【００９５】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態について、図１７から図２９を参照して説明する。図１７は、本実施形態の医療用システムの全体図である。
図１７に示すように、本実施形態の医療用システム３０１は、操作者Ｏｐが操作するマスタマニピュレータ３０２と、処置用内視鏡装置３１０が設けられたスレーブマニピュレータ３０６とを備える、いわゆるマスタスレーブ方式のシステムである。
【００９６】
マスタマニピュレータ３０２は、操作者Ｏｐが操作入力を行うマスタアーム３０３と、処置用内視鏡装置３１０を用いて撮影した映像等を表示する表示部３０４と、マスタアーム３０３の動作に基づいて、スレーブマニピュレータ３０６を動作させるための操作指令を生成する制御部３０５とを備える。
本実施形態において、マスタアーム３０３は、処置用内視鏡装置３１０に取り付けられた後述する保持具３２０を含むスレーブマニピュレータ３０６の各部を動作させるための操作部である。また、詳細は図示しないが、マスタマニピュレータ３０２は、操作者Ｏｐの右手と左手とのそれぞれに対応する一対のマスタアーム３０３を有している。マスタアーム３０３は、少なくとも１自由度を有する保持具３２０の関節部３２２を動作させるために多関節構造を有している。マスタアーム３０３において操作者Ｏｐ側に位置する端部には、保持具３２０の把持部３２６（後述）を動作させるための把持操作部（不図示）が設けられている。
表示部３０４は、処置用内視鏡装置３１０に取り付けられた観察部３１５（後述）によって撮影された処置対象部位の映像が表示される装置である。表示部３０４には、処置対象部位とともに、保持具３２０及び処置具（後述）も表示される。
スレーブマニピュレータ３０６は、患者Ｐが載置される載置台３０７と、載置台３０７の近傍に配置された多関節ロボット３０８と、多関節ロボット３０８に取り付けられた処置用内視鏡装置３１０とを有する。多関節ロボット３０８および処置用内視鏡装置３１０は、マスタマニピュレータ３０２から発せられた操作指令に従って動作する。
【００９７】
本実施形態の医療用システムにおいて、多関節ロボットは必須ではなく、例えば処置用内視鏡装置３１０を図示しない補助者が保持する構成としてもよい。
図１８は、処置用内視鏡装置３１０のうち、患者Ｐの体内に挿入される先端部を示す斜視図である。図１８に示すように、処置用内視鏡装置３１０は、可撓性を有する外套管３１１（挿入部）を有し、外套管３１１の遠位端に一対の保持具３２０が取り付けられている。
外套管３１１は、患者Ｐの体内に挿入される長尺の部材である。外套管３１１は、節輪や湾曲コマ等を備えた公知の湾曲機構３１１Ａを有し、マスタアーム３０３への操作入力で湾曲機構３１１Ａを湾曲させることにより先端部の向きを変更することができる。
また、外套管３１１には、処置具を供給する経路である処置具チャンネル３１６と、観察部３１５とが設けられている。処置具チャンネル３１６は、外套管３１１の先端に開口している。処置具チャンネル３１６は、外套管３１１の基端部にも開口しており、開口が処置具の供給口３１６ａ（図１７参照）である。
【００９８】
観察部３１５は、処置対象部位を観察するための装置であり、撮像機構３１３及び照明機構３１４を備えた公知の構成を有する。本実施形態において、観察部３１５は外套管３１１の先端部に固定されているが、観察部として公知の内視鏡を用い、外套管に設けた観察手段用チャンネルに挿通して、観察部を外套管に対して進退可能としたり、湾曲可能としたりしてもよい。
各保持具３２０は、マスタアーム３０３の操作により回動する関節部３２２と、関節部３２２に取り付けられた把持部３２６（保持部）と、関節部３２２間や関節部３２２と把持部３２６とを接続する長尺の筒状部３２３とを備える。
把持部３２６は、処置具を保持するための一対の把持部材３２７を有している。把持部材３２７は、マスタアーム３０３の把持部を操作することにより開閉動作する。また、把持部３２６には、保持具３２０の先端側において把持部３２６の向きを調節するための２軸の関節３２８がさらに設けられている。
上記のように構成された保持具３２０は、把持部３２６で処置具を把持しつつ、関節部３２２や関節３２８を駆動することで、所望の手技を行うことができる。また、各保持具３２０は、外套管３１１に対して進退可能であり、外套管３１１の内部に収容可能である。
【００９９】
本実施形態の医療用システムにおいて、保持具３２０には様々な変更が加えられてよい。例えば、関節部の数や自由度は、手技の内容等を考慮して適宜設定してよい。また、関節部と筒状部との組合せに代えて、上述した湾曲機構３１１Ａと同様の機構を用いてもよい。さらに、保持具の数も、１つ以上の任意の数でよい。関節部や把持部を駆動したり、保持具を外套管に対して進退させたりするための機構にも特に制限はなく、例えばモータ等のアクチュエータと、駆動力を伝達するワイヤ等の伝達部材等を備えた公知の機構等を用いることができる。
【０１００】
図１９は、処置具と、処置具を供給するための処置具イントロデューサー（以下、単に「イントロデューサー」と称する。）とを示す図である。イントロデューサー３４０は、処置具チャンネル３１６に挿通可能な径の略円柱状に形成された本体３４０ａを備える。本体３４０ａは、処置具チャンネル３１６内を進退できる程度の剛性と、外套管３１１の湾曲に伴う処置具チャンネル３１６の蛇行に追随可能な程度の可撓性とを有する。このような本体３４０ａの表面材質としては、樹脂が好適であり、生体適合性等を考慮して、例えばフッ素系樹脂等を用いることができる。
【０１０１】
本体３４０ａの外周面には、複数の凹部３４１が設けられており、各凹部３４１に処置具３３０を収容した状態で保持することが可能である。各凹部３４１は、本体３４０ａの軸線方向に並べて設けられており、図２０に示すように、本体３４０ａの軸方向における断面が略扇形となるように形成されているが、凹部の形状には特に制限はない。ただし、凹部に収容された処置具がイントロデューサーの外周面から突出しないように凹部の形状を設定すると、後述するイントロデューサーの進退が行いやすくなるため、好ましい。
【０１０２】
処置具３３０は、略棒状のグリップ３３１と、グリップ３３１の先端部に取り付けられた処置部３３２とを備えている。図１９には、処置部として、それぞれフック状ナイフ３３２ａ、スネア３３２ｂ、およびボールチップ型ナイフ３３２ｃを備えた３つの処置具３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃを示しているが、処置部の種類はこれには限られず、例えば公知の各種内視鏡用処置具における処置部を採用できることは当然である。
【０１０３】
各処置具３３０ａ，３３０ｂ，３３０ｃのグリップ３３１の基端側には、ケーブル３３３が取り付けられている。ケーブル３３３は、各凹部３４１の基端側の壁面に形成された孔３４１ａを通ってイントロデューサー３４０の内部空間に進入し、イントロデューサー３４０の基端部から突出している。各ケーブル３３３の先端側は、それぞれ処置部と電気的に接続されており、基端側には、多関節ロボット３０８の図示しない端子に接続するためのプラグ３３４が設けられている。
【０１０４】
上記のように構成された医療用システム３０１の使用時の動作について説明する。まず、一対の保持具３２０を外套管３１１内に収容した状態で、外套管３１１の先端部を患者Ｐの体内に挿入し、処置対象部位の近くまで進める。次に、操作者Ｏｐは、観察部３１５が取得した術野の映像を表示部３０４で確認しながら、マスタアーム３０３を操作して保持具３２０を外套管３１１から突出させる。
処置対象部位に対して、複数の処置具を用いて処置を行う場合は、イントロデューサー３４０を用いて処置具を供給する。以下、イントロデューサー３４０を用いた本実施形態の処置具供給方法の流れについて説明する。
【０１０５】
操作者Ｏｐまたは補助者（不図示）は、イントロデューサー３４０の各凹部３４１に、処置具３３０ａから３３０ｃを収容し、ケーブル３３３を基端側に引く等により、３つの処置具を凹部３４１内に保持する。次に、各ケーブル３３３のプラグ３３４を多関節ロボット３０８の端子に接続して、イントロデューサー３４０の先端を供給口３１６ａから処置具チャンネル３１６内に挿入する。
以上が複数の処置具を一つの処置具チャンネルに同時に挿入する第一のステップである。本発明において「同時に挿入する」とは、複数の処置具が処置具チャンネル内に進入するタイミングが同時であるという意味ではなく、複数の処置具が同時に処置具チャンネル内に存在する状態を作り出すように挿入することを意味する。
【０１０６】
第一のステップは、外套管３１１を患者Ｐに挿入する前に行われてもよい。また、第一のステップにおいて、イントロデューサー３４０の処置具チャンネル３１６への挿入と、プラグ３３４と端子との接続とは、いずれが先に行われてもよい。
次に、補助者は、イントロデューサー３４０を外套管３１１に対して前進させて図２１に示すように処置具チャンネル３１６から突出させ、使用する処置具、例えば処置具３３０ａを保持具３２０の把持部３２６付近まで移動させる。
以上が、イントロデューサーを前進させて少なくとも一つの処置具を外套管の前方に移動させる第二のステップである。
【０１０７】
操作者Ｏｐは、表示部３０４で処置具３３０ａを確認しながらマスタアーム３０３で保持具３２０を操作し、図２２に示すように把持部３２６で処置具３３０ａのグリップ３３１を保持する。
その後、操作者Ｏｐは、一対の保持具３２０と処置具３３０ａとを用いて、図２３に示すように処置対象部位に対して所望の手技を行う。処置部に通電を行う場合は、マスタマニピュレータ３０２のフットスイッチ３０９（図１７参照）を踏むと、ケーブル３３３から処置部に高周波電流等が供給される。
使用する処置具を変更するときは、補助者がイントロデューサー３４０を進退させて次に使用する処置具を把持部３２６で把持しやすい位置に移動させてから、操作者Ｏｐが把持部３２６を操作して処置具を持ち替える。使用していた処置具は、ケーブル３３３を基端側に引く等により再度凹部３４１内に収容してもよいし、手技の邪魔にならなければ凹部外に置いておいてもよい。また一対の保持具３２０のそれぞれに処置具を把持して手技を行ってもよい。
すべての手技が終わったら、操作者Ｏｐは把持部３２６による処置具の把持を解除して、保持具３２０を外套管３１１内に収容する。その後、外套管３１１を患者Ｐから抜去して一連の処置を終了する。この際、複数の処置具３３０は、イントロデューサー３４０の凹部３４１内に収容して処置具チャンネル３１６内に収容してもよいし、ケーブル３３３を牽引する等により、外套管３１１の前方において外套管３１１の径方向に飛び出さない程度に保持した状態として外套管を抜去してもよい。
【０１０８】
上述したように、本実施形態の処置具供給方法によれば、第一のステップで複数の処置具３３０を一つの処置具チャンネル３１６に同時に挿入するため、処置で使用することが予定されているすべての処置具を処置具チャンネルに挿入しておけば、手技の途中で処置具を交換する際も、使用していた処置具を処置具チャンネルから抜去することなく、短時間で容易に行うことができる。
また、本実施形態のイントロデューサー３４０によれば、外周面に複数の凹部３４１を有する本体３４０ａを備えるため、複数の処置具３３０を複数の凹部３４１内に収容して保持することで、一つの処置具チャンネルに複数の処置具を同時にかつ干渉させずに挿入することができる。したがって、イントロデューサー３４０を組み合わせた医療用システム３０１では、処置具チャンネルを１つだけ有する構成でありながら、本発明の処置具供給方法を好適に行うことができる。その結果、患者に挿入される外套管の径を小さくすることできるとともに、一つの自然開口あるいは腹壁等に設けた穴等から、処置対象部位を観察する機構と、処置を行う機構との両方を導入することが可能となり、患者の侵襲を著しく低減することができる。
【０１０９】
本実施形態のイントロデューサーは、上述したイントロデューサー３４０に限られず、様々な構成を取ることができる。以下では、イントロデューサーの変形例の一部について説明する。なお、以降の説明において、すで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。
イントロデューサー３４０では、柱状あるいは棒状の本体に凹部３４１およびケーブルの通る内部空間を形成しているが、部材の径が小さい場合、凹部や内部空間等を形成する工程が煩雑になることがある。そこで、管状の部材を本体としてイントロデューサーを形成すると、外周面に穴をあけるだけで内部に処置具を収容でき、ケーブル等を通す空間を新たに形成する必要もないため、簡便である。ただしイントロデューサー内において所定の位置に処置具を保持することが困難となる場合がある。図２４および図２５には、管状の部材で形成しつつ、この問題を解決した変形例のイントロデューサーの模式図を示している。
【０１１０】
図２４に示すイントロデューサー４４０では、管状部材からなる本体４４１の外周面に、内部空間に連通する穴４４２を設けて処置具３３０ａを収容可能にしている。さらに、穴４４２の基端側の内壁に、環状の保持部材４４３が取り付けられている。保持部材４４３の内径は、グリップ３３１の外径よりも小さく、グリップ３３１が通過できないようになっている。グリップ３３１に接続されたケーブル３３３は、保持部材４４３をくぐって基端側に延びている。
イントロデューサー４４０では、ケーブル３３３を基端側に牽引すると、グリップ３３１の基端側が保持部材４４３に接触する。さらにケーブル３３３を牽引しても、グリップ３３１は保持部材４４３を通過できないため、処置具３３０ａは穴４４２を形成した部位にとどまってイントロデューサー４４０内に保持される。
【０１１１】
図２５に示すイントロデューサー４５０では、保持部材４４３に代えて、保持部材４５１が取り付けられている。処置具３３０ａのグリップ３３１と保持部材４５１とは、導体で形成されたバネ４５２で接続されている。処置部であるフック状ナイフ３３２ａには、保持部材４５１に接続されたケーブル４５３およびバネ４５２を介して電力が供給される。
このイントロデューサー４５０では、処置具３３０ａを把持していた保持具３２０が把持を解除すると、処置具３３０ａがバネ４５２の弾性力により保持部材４５１近傍の初期位置に戻る。したがって、処置具交換の際に処置具を戻す動作を容易にしたり、不要としたりすることができ、処置具交換をさらに簡便にすることができる。
【０１１２】
図２６および図２７に示すイントロデューサー４６０も、管状の本体４４１を用いて形成されている。イントロデューサー４６０は、本体４４１に穴４４２を設け、さらに、穴４４２を開閉するシャッター４６１を本体４４１に対して摺動可能に取り付けることにより構成されている。
複数の処置具（図２６および図２７では一例として処置具３３０ａから３３０ｃを示す。）は、イントロデューサー４６０の内部空間にまとめて収容されており、穴４４２を下方（重力方向）に向けてシャッター４６１を開くと、図２７に示すように処置具が穴４４２から出て、保持具３２０で把持可能な状態となる。
イントロデューサー４６０は、構造が簡素で製造しやすいという利点がある。また、ケーブル３３３を牽引することで、処置具を容易に内部空間に収容することができる。なお、図２６では、シャッター４６１に開閉用のワイヤ４６２が取り付けられた例を示したが、ワイヤを用いずにガイド等でシャッターを本体に支持させ、保持具でシャッターを把持して開閉する構成としてもよい。
【０１１３】
図２８および図２９には、処置具を収容する空間をイントロデューサーの周方向に並べて配置した変形例を示している。
図２８に示すイントロデューサー４７０では、３つの凹部４７１が周方向に並べて配置されている。各凹部にはシャッター４７２が設けられている。イントロデューサー４７０を用いて処置具３３０を供給するときは、イントロデューサー４７０を軸線回りに回転して、必要な処置具が収容された凹部４７１が保持具３２０のアクセスしやすい位置に来るように調整する。シャッター４７２を閉じておくことで、イントロデューサー４７０を回転させても、処置具３３０が凹部４７１から落下することが防止される。
【０１１４】
図２９に示す変形例は、ケーブル３３３を備えない処置具を供給する場合の一例である。図２９に示すイントロデューサー４８０では、３つの凹部４８１を周方向に並べつつ、軸線方向における位置を異ならせて配置している。このような配置は、例えばイントロデューサーに対して処置具が大きく、必要な凹部すべてを軸線方向における位置を一致させて配置することが困難な場合等に有効である。
本変形例で供給される処置具３３０の処置部としては、図２９に示すように、電源供給を必要としないコールドナイフ３３２ｄや、リトラクタ３３２ｅ等が挙げられる。各凹部４８１の基端側の壁面４８１ａには、処置具３３０のグリップ３３１の径及びと同じ幅の溝４８１ｂが形成されている。各凹部４８１の先端側の壁面４８１ｃには、各処置具３３０の処置部の幅や厚み等に合わせて溝４８１ｄが形成されている。グリップ３３１の基端側を溝４８１ｂ内に挿入し、溝４８１ｄに処置部を進入させて処置具をイントロデューサー４８０に収容することで、収容時の処置部の向きを定めつつ処置具３３０を凹部４８１内に係止することができる。
この係止機構は、上述した他のイントロデューサーにも適宜適用できることは当然である。また、処置具を凹部に係止する機構はこれには限られず、公知の各種係止構造を適用することが可能である。
【０１１５】
［第８実施形態］
本発明の第８実施形態について説明する。この実施形態は、イントロデューサーを用いずに本発明の処置具供給方法を実行する例である。
図３０は、本実施形態における第二のステップを示す模式図である。本実施形態では、第一のステップにおいて、複数の処置具３３０ａから３３０ｃを、軸線方向に並べて供給口３１６ａから処置具チャンネル３１６に挿入する。その後、補助者は供給口３１６ａから棒状のプッシャ４９０を挿入する。第二のステップでは、プッシャ４９０を前進させることにより、図３０に示すように並べて挿入された処置具が順番に外套管３１１の前方に移動される。
【０１１６】
プッシャ４９０は、処置具を押し出すことが可能な程度の剛性と、処置具チャンネルの蛇行に追随可能な程度の可撓性とを有する。プッシャ４９０の材質としては、一般的な内視鏡用処置具のシースと同様の物を用いることができる。また、プッシャ４９０は、処置具を押し出すことができれば、管状であっても構わない。
本実施形態においても、第７実施形態同様、使用していた処置具を処置具チャンネルから抜去することなく、短時間で容易に交換を行うことができる。
【０１１７】
図３１には、本実施形態で用いるプッシャの変形例を示している。プッシャ４９５は、棒状の本体４９６と、本体４９６の先端に取り付けられた押圧部材４９７とを備えている。本体４９６の外径は処置具チャンネル３１６の内径よりも小さく、処置具３３０と接続されたケーブル３３３との摩擦や干渉を生じにくい。押圧部材４９７は略円盤状の部材であり、その直径は、本体４９６よりも大きく、処置具チャンネル３１６の内径よりもわずかに小さい程度とされている。また、押圧部材４９７の周縁部には、切欠き４９７ａが形成されており、ケーブル３３３との干渉を防いでいる。このようなプッシャ４９５を用いると、第二のステップをより好適に行うことができる。
【０１１８】
以上、本発明について実施形態および変形例を用いて説明したが、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。
例えば、保持具において処置具を保持する保持部の構造としては、上述した把持部に代えて磁力等を用いる構成としてもよい。
例えば、本発明において用いられる処置具は、処置部に通電して用いるものに限られず、コールドカッターのような処置具も使用可能である。このような処置具を供給する場合は、ケーブルは必須ではない。ケーブルがない場合、処置終了後に処置具チャンネルに戻すことは困難となるが、例えば回収用のネットに保持具を用いてすべての処置具を収容し、保持具でネットを把持した状態で処置用内視鏡装置を患者から抜去すればよい。
また、ケーブルは電力の供給や処置具の脱落防止以外の機能を有してもよい。例えば、処置具が注射針を備える等の場合は、中空状のケーブルが処置具と接続される。このケーブルによって、薬液等の流体を処置具に供給することができる。
【０１１９】
また、上述の各実施形態においては、イントロデューサーやプッシャの進退が補助者によって行われる例を説明したが、医療用システムにおいてこれを自動化することが可能である。この場合は、例えば、進退や軸線回りの回転のための駆動力を発生させるアクチュエータ等の駆動機構を設け、マスタマニピュレータから操作可能に構成することができる。また、凹部と処置具とが１対１で対応しているイントロデューサー３４０等を用いる場合は、進退量や回転量を検出するエンコーダ等を医療用システムに設けてもよい。この場合、各凹部に収容された処置具の種類と、各凹部を交換に適した位置に移動させるために必要なイントロデューサーの進退量や回転量等の情報とを制御部に与えることで、次に使用される処置具を保持具が保持可能となる位置に移動させるために必要な量だけイントロデューサーを駆動させて第二のステップを自動化することが可能である。
【０１２０】
また、上述の実施形態では、マスタスレーブ方式の医療用システムについて説明したが、本発明の医療用システムは、マスタスレーブ方式のように遠隔操作を行うものには限られない。したがって、操作者が操作入力を行う操作部が処置用内視鏡装置等の処置を行う機構に直結されていてもよい。  
【０１２１】
米国特許第７０８３５７１号に記載の技術では、アームの数よりも多い処置具を使用する場合、アームに対して処置具の着脱交換を行う必要があり、煩雑である。また、米国特許第６３０９３９７号に記載の技術では、エンドエフェクタツールの操作を行う部位とアームの操作を行う部位が別々であるため、両者が離れている場合等に操作しにくい。また、アームでは、エンドエフェクタを保持し続けなければならないため、実際の操作は容易ではない。
上記した課題を踏まえて、下記第９実施形態及び第１０実施形態では、アームで処置具を交換可能に保持する構成としながらも、操作を容易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。
【０１２２】
［第９実施形態］
本発明の第９実施形態について、図３２から図４０を参照して説明する。図３２は、本実施形態の医療用マニピュレータの全体図である。
図３２に示すように、本実施形態の医療用マニピュレータ５０１は、操作者Ｏｐが操作するマスタマニピュレータ５０２と、処置用内視鏡装置５１０が設けられたスレーブマニピュレータ５０６とを備える、いわゆるマスタスレーブ方式のマニピュレータである。
【０１２３】
マスタマニピュレータ５０２は、操作者Ｏｐが操作入力を行うマスタアーム５０３と、処置用内視鏡装置５１０を用いて撮影した映像等を表示する表示部５０４と、マスタアーム５０３の動作に基づいて、スレーブマニピュレータ５０６を動作させるための操作指令を生成する制御部５０５とを備える。
【０１２４】
本実施形態において、マスタアーム５０３は、処置用内視鏡装置５１０に取り付けられた後述する保持具５２０を含むスレーブマニピュレータ５０６の各部を動作させるための機構である。マスタマニピュレータ５０２は、操作者Ｏｐの右手と左手とのそれぞれに対応する一対のマスタアーム５０３を有している。マスタアーム５０３は、少なくとも１自由度を有する保持具５２０を動作させるために多関節構造を有している。
【０１２５】
図３３は、マスタアーム５０３において操作者Ｏｐ側に位置する端部に設けられた操作部８０１を示す図である。操作部８０１には、保持具５２０の把持部（後述）や当該把持部で保持した処置具（後述）を動作させるためのツマミ部（保持部動作部）８０２が設けられている。
図３２に戻って、表示部５０４は、処置用内視鏡装置５１０に取り付けられた観察部（後述）によって撮影された処置対象組織の映像が表示される装置である。表示部５０４には、処置対象組織とともに、保持具５２０及び処置具も表示される。
【０１２６】
スレーブマニピュレータ５０６は、患者Ｐが載置される載置台５０７と、載置台５０７の近傍に配置された多関節ロボット５０８と、多関節ロボット５０８に取り付けられた処置用内視鏡装置５１０とを有する。多関節ロボット５０８および処置用内視鏡装置５１０は、マスタマニピュレータ５０２から発せられた操作指令に従って動作する。
【０１２７】
本発明の医療用マニピュレータにおいて、多関節ロボットは必須ではなく、例えば処置用内視鏡装置５１０を図示しない補助者が保持する構成としてもよい。
図３４は、処置用内視鏡装置５１０のうち、患者Ｐの体内に挿入される先端部を示す斜視図である。図３４に示すように、処置用内視鏡装置５１０は、可撓性を有する外套管５１１（挿入部）を有し、外套管５１１の遠位端に保持具５２０が取り付けられている。
外套管５１１は、患者Ｐの体内に挿入される長尺の部材である。外套管５１１は、節輪や湾曲コマ等を備えた公知の湾曲機構５１１Ａを有し、マスタアーム５０３への操作入力で湾曲機構５１１Ａを湾曲させることにより先端部の向きを変更することができる。
また、外套管５１１には、処置具を供給する経路である処置具チャンネル５１６と、観察部５１５とが設けられている。処置具チャンネル５１６は、外套管５１１の先端に開口している。処置具チャンネル５１６は、外套管５１１の基端部にも開口しており、当該開口が処置具の供給口５１６ａ（図３２参照）である。
【０１２８】
観察部５１５は、処置対象組織を観察するための装置であり、撮像機構５１３及び照明機構５１４を備えた公知の構成を有する。本実施形態において、観察部５１５は外套管５１１の先端部に固定されているが、観察部として公知の内視鏡を用い、外套管に設けた観察手段用チャンネルに挿通して、観察部を外套管に対して進退可能としたり、湾曲可能としたりしてもよい。
【０１２９】
保持具５２０は、マスタアーム５０３の操作により湾曲可能に構成されており、先端部に取り付けられた把持部５２６（保持部）を備える。把持部５２６は、処置具を把持するための一対の把持部材５２７を有している。把持部材５２７は、マスタアーム５０３のツマミ部８０２を操作することにより開閉動作する。
上記のように構成された保持具５２０は、把持部５２６で処置具を把持しつつ、湾曲動作することで、所望の手技を行うことができる。各保持具５２０は、外套管５１１に対して進退可能かつ外套管５１１の内部に収容可能としてもよいし、外套管５１１の先端部に固定され、外套管５１１の内部に収容されない構成としてもよい。
【０１３０】
本発明の医療用マニピュレータにおいて、保持具５２０を湾曲可能とする具体的構造については特に制限はない。例えば、上述した湾曲機構５１１Ａと同様の機構であってもよいし、一つ以上の関節部と、関節部どうしまたは関節部と把持部５２６とを接続する筒状部とを備える構成としてもよい。また、保持具５２０の数も、１つ以上の任意の数でよい。湾曲機構や把持部を駆動したり、保持具を外套管に対して進退させたりするための機構にも特に制限はなく、例えばモータ等のアクチュエータと、駆動力を伝達するワイヤ等の伝達部材等を備えた公知の機構等を用いることができる。
【０１３１】
図３５は、処置具チャンネル５１６に挿入される処置具６００を示す図である。処置具６００は、先端部に処置を行うためのエンドエフェクタを有する。図３４の処置具６００は、エンドエフェクタとしてフックナイフ６０１を備えている。フックナイフ６０１は、図示しないケーブルと電気的に接続されている。ケーブルは、処置具チャンネル５１６内を通って多関節ロボット５０８に接続される。ケーブルは、フックナイフ６０１を操作するための図示しない別の操作機構に接続されてもよい。フックナイフ６０１に対して操作入力が行われると、多関節ロボット５０８からフックナイフ６０１に通電が行われ、フックナイフ６０１による処置が可能となる。
【０１３２】
図３６は、医療用マニピュレータ５０１の主要部の機能ブロック図である。制御部５０５は、マスタマニピュレータ５０２から操作入力を受信するマスタ入力部５５１と、医療用マニピュレータ５０１の動作モードを切り替えるモード切替部５５２と、保持具５２０の動作信号を生成する保持具制御部５５３と、処置具の動作信号を生成する処置具制御部５５４とを備えている。
マスタ入力部５５１は、操作部８０１およびツマミ部８０２に対する操作者Ｏｐの操作入力を受信して、受信した操作入力を動作モードに応じて保持具制御部５５３および処置具制御部５５４に送る。
モード切替部５５２は、マスタマニピュレータ５０２に設けられたフットスイッチ５０９（モード切替入力部、図３２参照。）への操作者Ｏｐの切替入力にもとづいて、動作モードを決定し、マスタ入力部５５１および保持具制御部５５３に伝達する。本実施形態では、動作モードとして第一モードおよび第二モードの２種類を備えているが、その詳細については後述する。
【０１３３】
保持具制御部５５３および処置具制御部５５４は、マスタ入力部５５１から受信した操作入力にもとづいて、それぞれ保持具５２０および処置具６００を駆動する動作信号を生成し、スレーブマニピュレータ５０６に送信する。
上記のように構成された医療用マニピュレータ５０１の使用時の動作について説明する。まず、操作者Ｏｐまたは補助者が外套管５１１の先端部を患者Ｐの体内に挿入し、処置を行う組織の近くまで進める。次に、操作者Ｏｐは、観察部５１５が取得した術野の映像を表示部５０４で確認しながら、マスタアーム５０３を操作して保持具５２０を操作する。必要に応じて処置具チャンネル５１６に処置具６００を挿入し、処置具チャンネル５１６から突出した処置具６００を保持具５２０の把持部５２６で保持する。保持した処置具６００のエンドエフェクタを用いて組織に対して所望の処置を行う。
【０１３４】
医療用マニピュレータ５０１は、第一モードと第二モードとの二つの動作モードを備えている。第一モードは、保持具５２０が処置具６００を保持していないときの動作モードである。第一モードでは、公知の運動学計算等により、操作部８０１の位置および姿勢に把持部５２６の位置および姿勢が対応するように保持具５２０が駆動され、ツマミ部８０２への操作入力に応じて把持部５２６が開閉される。
【０１３５】
第二モードは、保持具５２０の把持部５２６が処置具６００を保持しているときの動作モードである。第二モードでは、操作部８０１の位置および姿勢に把持部５２６の位置および姿勢が対応するように保持具５２０が駆動される点は第一モードと同様であるが、把持部５２６は、処置具６００を保持した状態でロックされ、ツマミ部８０２への操作入力に応じて保持された処置具６００のエンドエフェクタが動作される。すなわち、第二モードでは、ツマミ部８０２を操作しても把持部５２６は動作せず、ツマミ部８０２が処置具を動作させるための操作入力部として機能する。
【０１３６】
図３７は、医療用マニピュレータ５０１において、第一モードから第二モードへの切替の流れを示すフローチャートである。まずステップＳ１０において、操作者Ｏｐは、把持部５２６で処置具６００を保持してから、フットスイッチ５０９を操作してモード切替のための切替入力を行う。
ステップＳ２０において、モード切替部５５２は、把持部５２６が処置具６００を保持しているか否かを判定する。当該判定においてモード切替部５５２が参照する情報には特に制限はない。例えば、把持部５２６や処置具６００に把持状態または被把持状態を検出するセンサを設け、当該センサの検出結果に基づいて判定してもよいし、観察部５１５で取得した把持部５２６の映像を解析することにより判定してもよい。上述したような、保持部が処置具を保持しているか否かを検出する保持検出機構を設けることで、ステップＳ２０の判定を自動的に行うことができる。
【０１３７】
ステップＳ２０における判定がＮｏの場合、モード切替部５５２は切替入力をキャンセルし、第一モードが継続される。このとき、必要に応じて、「処置具が保持されていません」等のメッセージを表示部５０４に表示する等により操作者Ｏｐの認識および対処を促してもよい。
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。ステップＳ３０において、モード切替部５５２は、動作モードを第一モードから第二モードに切り替え、マスタ入力部５５１および保持具制御部５５３に送信する。これにより、医療用マニピュレータ５０１の動作モードが第二モードに切り替わる。
【０１３８】
第二モードにおいて、マスタ入力部５５１は、ツマミ部８０２への操作入力を処置具制御部５５４に送信する。保持具制御部５５３は、マスタ入力部５５１から受信した操作入力にもとづいて動作信号を生成する。このとき、把持部５２６については、ツマミ部８０２への操作入力にかかわらず処置具６００を保持した状態を維持するように動作信号を生成する。処置具制御部５５４は、マスタ入力部５５１から受信したツマミ部８０２への操作入力にもとづいて、エンドエフェクタを動作させる動作信号を生成し、処置具６００に送る。
【０１３９】
図３８は、医療用マニピュレータ５０１において、第二モードから第一モードへの切替の流れを示すフローチャートである。このフローチャートでは、ステップＳ１０の後のステップＳ１５において、エンドエフェクタの機能が停止される。また、ステップＳ２０の判定に代えて、ステップＳ４０の判定が行われる。ステップＳ４０において、モード切替部５５２は、マスタ入力部５５１が受信した操作入力にもとづき、ツマミ部８０２が閉じているか否かを判定する。ステップＳ４０における判定がＮｏの場合、モード切替部５５２は、所定間隔で当該判定を繰り返す。必要に応じて、メッセージ等により、操作者Ｏｐにツマミ部を閉じるよう促してもよい。ステップＳ４０における判定がＹｅｓの場合、処理はステップＳ５０に進み、動作モードが第一モードに切り替わる。ステップＳ４０の判定を行うことにより、意図せず把持部５２６が開いて保持具５２０から処置具６００が脱落することを防止することができる。
【０１４０】
本実施形態の医療用マニピュレータ５０１によれば、制御部５０５が第一モードおよび第二モードを切り替えるモード切替部５５２を有し、フットスイッチ５０９から切替入力を行うことにより動作モードを切り替えることができる。その結果、保持具５２０の把持部５２６で処置具６００を保持したときに動作モードを第二モードに切り替えることで、操作者Ｏｐが把持している操作部８０１のツマミ部で処置具６００のエンドエフェクタを動作させることができる。すなわち、操作者Ｏｐは、保持具５２０で処置具６００を保持しているときも、操作部８０１およびツマミ部８０２だけを操作すればよいため、処置を行う際の操作を著しく簡便にすることができる。
【０１４１】
本実施形態において、モード切替入力部はフットスイッチには限られず様々な態様を取ることができる。例えば、ツマミ部８０２にモード切替用のスイッチを設けてもよい。この際、スライド式やトグル式等のスイッチを用いると、スイッチの向きや位置により操作者Ｏｐが直感的に現在の動作モードを認識できるため、好ましい。また、切替用のスイッチを表示部５０４に表示し、把持部５２６を表示部５０４の画面上で当該スイッチの位置に移動させることで切替入力を行う構成としてもよい。その他、操作者Ｏｐが、声や保持具の所定の操作（例えば保持部が円を描くように保持具を操作する）により切替入力を行う構成としてもよい。これらの場合は、音声入力を認識する機構や、所定の操作を認識する画像処理機構等がモード切替入力部として機能する。
【０１４２】
また、複数の処置具を使用可能に本実施形態の医療用マニピュレータを構成する場合は、モード切替時の処理フローを図３９に示すようにしてもよい。図３９に示す変形例のフローチャートでは、ステップＳ２０の判定がＹｅｓであると、処理がステップＳ２１に進み、把持部５２６が把持している処置具のエンドエフェクタの種別が認識される。続いて、ステップＳ２２では、ステップＳ２１で識別されたエンドエフェクタの種別に基づいて、動作信号の生成態様（例えばツマミ部への操作入力により動作する部位や機能、動作信号はデジタルかアナログか、操作入力値と動作信号値との対応関係等）を処置具制御部５５４が決定する。その後、処理がステップＳ３０に進み、動作モードが第二モードに切り替わる。
【０１４３】
この変形例において、ステップＳ２１におけるエンドエフェクタの種別認識の具体的方法には特に制限はない。一例を挙げると、図４０に示すように、処置具６００にバーコード、ＲＦＩＤタグ等の識別情報５７０を取りつけ、供給口５１６ａに識別情報５７０を読み取り可能な識別部５７１を設けてもよい。このようにすると、処置具６００を供給口５１６ａから処置具チャンネル５１６に挿入する際に、自動で識別を行うことができる。この他、観察部５１５で取得した画像から、エンドエフェクタの形状や色、識別用に設けたマーカー等を認識することにより種別認識を行ってもよい。さらに、把持部５２６にセンサを設け、当該センサを用いて把持した処置具のエンドエフェクタの種別認識を行ってもよい。それ以外の公知の認識方法が用いられてもよい。なお、このような種別認識は、処置具を一つしか用いない場合でも適用可能であり、操作者によるエンドエフェクタ種別の入力を省くことができる等のメリットがある。
また、保持具が処置具を保持しているか否かを判定するステップＳ２０を省略してもよい。この場合は、切替入力後直ちにモード切替を行ってよいか否かをあらかじめ操作者が判断し、問題ないことを確認した後に切替入力を行えばよい。
【０１４４】
［第１０実施形態］
本発明の第１０実施形態について説明する。本実施形態の医療用マニピュレータと第９実施形態の医療用マニピュレータとの異なるところは、スレーブマニピュレータ側の位置及び姿勢の制御が第一モードと第二モードとで異なる点である。なお、以降の説明において、すで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。
【０１４５】
図４１は、本実施形態の医療用マニピュレータにおける第一モードと第二モードとの制御の違いを示す図である。本実施形態の第一モードでは、第９実施形態と同様に、保持具５２０の把持部５２６の位置及び姿勢が操作部８０１の位置及び姿勢と対応するように保持具５２０が駆動される。すなわち、把持部５２６が位置及び姿勢の制御における対象部位Ｐｓである。一方、第二モードでは、把持部５２６で保持した処置具６００のフックナイフ（エンドエフェクタ）６０１が対象部位Ｐｓとなる。したがって、フックナイフ６０１の位置及び姿勢が操作部８０１の位置及び姿勢と対応するように保持具５２０が駆動される。
【０１４６】
図４２は、本実施形態の医療用マニピュレータにおける、第一モードから第二モードへの切り替えの流れを示すフローチャートである。この実施形態では、ステップＳ２０における判定がＹｅｓであると、処理がステップＳ２５に進む。ステップＳ２５において、モード切替部５５２は、保持具制御部５５３に把持部５２６の姿勢を調節するよう指令を送る。指令を受けた保持具制御部５５３は、その時点におけるフックナイフ６０１の姿勢と、操作部８０１の姿勢とに基づいて、フックナイフ６０１の姿勢と操作部８０１の姿勢とが一致するように保持具５２０を駆動させる動作信号を生成する。この動作信号がスレーブマニピュレータ５０６に送信されると、保持具５２０の各部が駆動されて、保持具５２０の全体形状が調節され、フックナイフ６０１と操作部８０１の姿勢が一致する。ステップＳ２５の間、操作部８０１は、操作者Ｏｐが動かせないようにロックされる。図４３にステップＳ２５の前後における保持具の形状の変化の一例を示している。左側に示すステップＳ２５の前の状態では、対象部位Ｐｓが把持部５２６であるため、把持部５２６の姿勢と操作部８０１の姿勢とが一致している。右側に示すステップＳ２５の後の状態では、保持具５２０が駆動したことによりフックナイフ６０１の姿勢が変化し、右側の把持部５２６と略同一の姿勢になっている。この間、操作部８０１はロックされているため、フックナイフ６０１の姿勢と操作部８０１の姿勢とが略一致する。
【０１４７】
続くステップＳ２６において、対象部位Ｐｓが把持部５２６からフックナイフ６０１に変更され、その時点におけるフックナイフ６０１の位置と操作部８０１の位置とが対応付けられる。その後、処理はステップＳ３０に進み、動作モードが第二モードに切り替わる。
本実施形態によれば、第二モードにおいて、位置姿勢制御の基準となる対象部位がフックナイフ６０１に変更されるため、操作者Ｏｐはフックナイフと自身の指先とが一致しているような感覚で処置を行うことができ、より直感的な操作が実現される。
【０１４８】
上述の例では、エンドエフェクタ（フックナイフ）の姿勢と操作部の姿勢とを一致させるために保持具を駆動していたが、エンドエフェクタの姿勢と操作部の姿勢とを一致させる方法はこれには限定されない。例えば、マスタアーム５０３の可動部に駆動機構を設ければ、保持具および処置具をロックした状態で、マスタアーム５０３を駆動することによりエンドエフェクタの姿勢と操作部の姿勢とを一致させることが可能である。
【０１４９】
さらに、保持具および処置具をロックした状態で、マスタアームの各部を操作者Ｏｐが自由に操作できる状態とし、操作者Ｏｐが操作部の姿勢を自分が操作しやすい所望の状態にする。この状態で操作者Ｏｐがフットスイッチ５０９等により関連付けのための入力を行うと、操作部８０１とフックナイフ６０１とが関連付けられるように医療用マニピュレータを構成してもよい。この場合、エンドエフェクタの姿勢と操作部の姿勢とは必ずしも一致しないが、操作者の好みの状態で関連付けを行うことができるため、操作者の操作感は向上される。
【０１５０】
本実施形態の第二モードでは、保持具で保持された処置具のエンドエフェクタと操作部とが関連付けられるため、保持具で処置具を保持したときに、保持部とエンドエフェクタの相対位置関係が一義的に定まることが好ましい。以下では、このような条件を実現するための構成例について説明する。
【０１５１】
図４４に示す例では、処置具６００のうちフックナイフ６０１が取り付けられる支持部６０２に把持部５２６を収容可能な溝６０２ａが設けられている。したがって、把持部５２６が溝６０２ａ内に入るように保持具５２０で処置具６００を保持することで、把持部５２６とエンドエフェクタ（フックナイフ）との相対位置関係をほぼ一義的に定めることができる。溝に代えて図４５に示すような凹部６０２ｂを支持部６０２に設け、凹部６０２ｂに係合可能な凸部６２６ａを有する把持部６２６を保持具６２０に設けても同様の効果を得ることができる。溝及び凹部については、図４５に示すように複数設けることで、保持をしやすくしてもよい。また、複数の溝や凹部ごとに、保持部とエンドエフェクタとの相対位置関係を異ならせることにより、処置内容等に適した相対位置関係で処置具を保持して処置を行える構成としてもよい。さらに、図４６に示すように、凹部６０２ｃと保持具７２０の保持部７２６とに磁石７２７を設け、磁力により保持を行い、かつ相対位置関係が一義的に定まるように構成してもよい。
【０１５２】
保持具とエンドエフェクタとの相対位置関係が一義的に決まらないような保持態様の場合は、保持具が処置具を保持している位置である保持位置と、エンドエフェクタの位置及び姿勢を検出可能に構成すればよい。図４７に示す例では、処置具６００の支持部６０２に把持部５２６で保持可能な接点７２８を複数設けている。金属製の把持部５２６で接点７２８を保持することにより、それぞれ各接点７２８の一つと接続された検出用の回路のいずれかに通電が行われ、把持部５２６で保持された接点を特定することができる。
【０１５３】
図４８に示す例では、支持部６０２と把持部５２６とに同色のマーカー７２９を設けている。保持位置では、マーカーが見かけ上大きくなるため、観察部５１５で取得した画像を用いて保持位置を特定することができる。
エンドエフェクタの位置及び姿勢については、観察部を３Ｄカメラとし、特定された保持位置からエンドエフェクタ先端までの距離、およびベクトルを検出することで特定することができる。
さらに、本実施形態の趣旨とは少々異なるが、操作者Ｏｐが関連付けのための入力を行った時点において、操作部の姿勢が保持部およびエンドエフェクタのいずれに近いかをモード切替部が判定し、保持部により近いときは第一モードに、エンドエフェクタにより近いときは第二モードに切り替えるようにしてもよい。
【０１５４】
以上、本発明について各実施形態を用いて説明したが、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。
【０１５５】
まず、本発明の医療用マニピュレータにおいて、処置具を保持する態様は、上述した把持部による把持には限られない。例えば、図４９に示すように、保持具８２０の先端部がフックナイフ８２１であり、フックナイフ８２１を処置具６００Ａの支持部６０２に設けた溝６０２ｄ等の被係合部に係合させることで処置具６００を保持してもよい。この場合は、フックナイフ８２１が保持部として機能する。また、図５０に示す例は、保持具９２０の先端部がスネアループ９２１であり、スネアループ９２１と磁石７２７とを保持部として処置具６００を保持する構成である。この他、処置具を保持するための保持部の具体的態様には特に制限はない。
【０１５６】
また、上記各実施形態において用いられる処置具は、フックナイフ等のエンドエフェクタに通電して用いるものに限られず、操作入力によって所定の機能を発揮するものであればよい。例えば、エンドエフェクタとして針やチューブを有し、操作入力により送液や吸引を行うような処置具でもよいし、エンドエフェクタとして開閉する一対の鉗子部材を有し、操作入力により鉗子部材を開閉する処置具であってもよい。
【０１５７】
本発明の医療用マニピュレータにおいては、使用する複数の処置具のいくつかが、操作入力によって所定の機能を発揮しないものでもよい。この場合は、第二モードにおいてツマミ部に機能を割り当てず、単に把持部がロックされる状態とすればよい。このようにしても、操作者は、処置具を用いた処置を行う間、ツマミ部を閉じ続けなくてよくなるため、操作性が向上される。
【０１５８】
また、図５１Ａおよび図５１Ｂに示すように、表示部５０４に表示される画像上に、その時点における動作モードを表示する表示領域５４０を設けてもよい。ここで、第１０実施形態のように、第一モードと第二モードとで対象部位が変更される場合は、マーカー５４１、５４２等により各モードにおける対象部位を表示部５０４に表示してもよい。
【０１５９】
また、上述の各実施形態においては、医療用マニピュレータが可撓性を有する外套管を備えた例を説明したが、本発明の医療用マニピュレータはこれには限られない。したがって、腹壁等に穴をあけ、この穴にロボットアームを挿入して使用するような医療用マニピュレータであっても構わない。
また、上述の各実施形態においては、スレーブマニピュレータとマスタマニピュレータとが離れて配置された、遠隔操作を行う構成例を説明したが、これに限らず、両者に相当する構成が一体であってもよい。
この他、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
また、上記第１実施形態から第１０実施形態において、同じ名称である部材に対して符号を変えて説明したが、概ね同一の構成である。
【産業上の利用可能性】
【０１６０】
上記各態様によれば、マニピュレータが患者の体内で処置具を保持している保持状態を検出しているときに、操作者による処置具を動作させるための指示を検出した場合のみに処置具を動作させる。これにより、操作者が処置具による処置を確実に行うことができる。
【符号の説明】
【０１６１】
１，２，３，４，５  マニピュレータシステム
１４  フック状ナイフ（第一の処置具）
１９Ａ、１９Ｂ  マニピュレータ
２４Ａ、２４Ｂ  把持部
３１  ナイフ部（処置部）
３２  把持検出部（保持検出部）
３６  スイッチ（第一のスイッチ）
５２  フットスイッチ（指示受付部）
５３  切替えスイッチ（スイッチ）
７５  処置具制御部（制御部）
８２  高周波ナイフ（第二の処置具）
９４  第二のスイッチ
【図１】
0006053933.tif 000002
【図２】
0006053933.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１Ａ】
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【図５１Ｂ】
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