(57)【要約】【課題】患者を低速で移動させるとともに、電力停止時に電磁ブレーキが故障したとしてもテーブルが急に下降するのを抑制すること。【解決手段】このロボット手術台１００は、患者載置用のテーブル１と、一方端が床に固定されたベース２１に支持され、他方端がテーブル１を移動可能に支持する多関節ロボットアーム２と、を備える。多関節ロボットアーム２は、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節２２１および２２３を含む複数の関節を含み、垂直関節２２１および２２３は、第１モータ４ａと、第１モータ４ａの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機６ａと、第１減速機６ａにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機６ｂおよび６ｃと、を有している。【選択図】図４
2018089355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者載置用のテーブルと、
一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端が前記テーブルを移動可能に支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、
前記垂直関節は、第１モータと、前記第１モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、前記第１モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、前記第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している、ロボット手術台。
【請求項２】
前記電磁ブレーキは、前記第１モータに内蔵されている、請求項１に記載のロボット手術台。
【請求項３】
前記多関節ロボットアームは、前記ベースに、鉛直方向の軸線回りに回転可能に支持され、６以上の自由度により前記テーブルを移動させるように構成されている、請求項１または２に記載のロボット手術台。
【請求項４】
前記多関節ロボットアームは、７以上の自由度により前記テーブルを移動させるように構成されている、請求項３に記載のロボット手術台。
【請求項５】
前記多関節ロボットアームは、２以上の前記垂直関節を有し、前記テーブルを複数の回転自由度によって移動させる垂直多関節アセンブリを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項６】
前記垂直多関節アセンブリは、ロール回転関節をさらに有し、
前記ロール回転関節は、第２モータと、前記第２モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第３減速機と、前記第３減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第４減速機と、を有している、請求項５に記載のロボット手術台。
【請求項７】
前記多関節ロボットアームは、前記テーブルを複数の回転自由度によって移動させる水平多関節アセンブリ、または、前記テーブルを水平な線形の自由度によって移動させる直線移動アセンブリを含む、請求項５または６に記載のロボット手術台。
【請求項８】
前記多関節ロボットアームは、前記テーブルが所定の位置に位置している場合に、前記テーブルの下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項９】
前記多関節ロボットアームは、前記収容姿勢の状態において、第１方向において前記テーブルの長さ以下の長さを有するとともに、前記第１方向と直交する第２方向において前記テーブルの長さ以下の長さを有する、請求項８に記載のロボット手術台。
【請求項１０】
前記第１減速機および前記第２減速機の少なくとも一方は、波動歯車減速機、遊星歯車減速機または偏心揺動型遊星歯車減速機である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項１１】
前記第１減速機および前記第２減速機によるトータルの減速比は、１０００以上２００００以下である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項１２】
前記第１減速機および前記第２減速機によるトータルの減速比は、３０００以上１００００以下である、請求項１１に記載のロボット手術台。
【請求項１３】
患者載置用のテーブルと、
一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端が前記テーブルを移動可能に支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、複数の関節を有しており、
前記複数の関節は、それぞれ、モータと、前記モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、前記モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、前記第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している、ロボット手術台。
【請求項１４】
前記第１減速機および前記第２減速機によるトータルの減速比は、１０００以上２００００以下である、請求項１３に記載のロボット手術台。
【請求項１５】
前記第１減速機および前記第２減速機によるトータルの減速比は、３０００以上１００００以下である、請求項１４に記載のロボット手術台。
【請求項１６】
患者載置用のテーブルと、
一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端が前記テーブルを移動可能に支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、
前記垂直関節は、モータと、前記モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、前記モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、前記第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している、ロボット治療台。
【請求項１７】
患者載置用のテーブルと、
一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端が前記テーブルを移動可能に支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、複数の関節を有しており、
前記複数の関節は、それぞれ、モータと、前記モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、前記モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、前記第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している、ロボット治療台。
【請求項１８】
放射線治療システムまたは粒子線治療システムにおける患者位置決め用の治療台である、請求項１６または１７に記載のロボット治療台。
【請求項１９】
前記多関節ロボットアームは、垂直な線形の自由度によって移動可能なスライド関節を備え、前記スライド関節を介して前記ベースに支持されており、
前記スライド関節は、モータと、減速機と、ボールネジ機構またはラックアンドピニオン機構を含む、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のロボット治療台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロボット手術台および各関節の駆動機構を改良したロボット治療台に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ロボットアームによって患者を載置した支持台を移動させるとともに、放射線源に対して患者の位置を位置決めする患者位置決めアセンブリが開示されている。この特許文献１のロボットアームは、２００の減速比（入力される回転数を１／２００の回転数で出力する意味）を有する関節を含んでいる。
【０００３】
従来では、手術室において、患者が載置されたテーブルを、周辺機器との干渉を抑制しつつ、容易に移動させることが可能な手術台が望まれている。そこで、上記特許文献１の患者位置決めアセンブリを、手術室における手術台に適用して、患者が載置されたテーブルを移動させることが考えられる。これにより、キャスタを用いて手術台を移動させる場合と異なり、患者が載置されたテーブルを、周辺機器との干渉を抑制しつつ、容易に移動させることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５３９９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、手術台では、全身麻酔により意識のない患者を移動させる場合もあり、高い安全性能が求められる。例えば、停電などによりロボットへの電力の供給が切れた場合で、かつ、ロボットのブレーキが故障した場合でも、患者が載置されたテーブルが急に下降しないことが求められる。しかしながら、上記特許文献１のロボットアームの関節は、２００という小さい減速比しか有していないため、上述した場合にロボットアームを低速で下降させることが困難であるという不都合がある。
【０００６】
この発明は、電力停止時にブレーキが故障したとしてもテーブルが急に下降するのを抑制することが可能な高い安全性能を有するロボット手術台を提供するものである。また、この発明は、従来よりも安全性能の向上したロボット治療台を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の局面によるロボット手術台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端がテーブルを移動可能に支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、垂直関節は、第１モータと、第１モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、第１モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している。
【０００８】
この発明の第１の局面によるロボット手術台では、上記のように、垂直関節に、第１モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機とを設ける。これにより、第１減速機および第２減速機により２段階で減速を行うことができるので、垂直関節の駆動速度を低速にすることができる。その結果、電磁ブレーキが故障した状態で多関節ロボットアームへの電力の供給が停止された場合でも、第１減速機および第２減速機により２段階で減速が行われるので、患者が載置されたテーブルが急に下降するのを抑制することができる。また、２段階で減速を行うため大きな出力トルクを得ることができ、これにより、第１モータの最大出力を小さくすることができるので、第１モータを小さくすることができる。その結果、垂直関節が大きくなるのを抑制することができるので、手術が行われる患者が載置されるテーブルを移動させるロボットアームの垂直関節のトルクを確保しつつ、ロボットアームの小型化を図ることができる。また、故障により第１モータが異常回転した場合でも患者が載置されたテーブルが急上昇したり急下降したりすることを抑制できる。
【０００９】
上記第１の局面によるロボット手術台において、好ましくは、電磁ブレーキは、第１モータに内蔵されている。このように構成すれば、垂直関節をより小型化することができる。
【００１０】
上記第１の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、ベースに、鉛直方向の軸線回りに回転可能に支持され、６以上の自由度によりテーブルを移動させるように構成されている。このように構成すれば、６以上の自由度を有する多関節ロボットアームによりテーブルを所望の位置に容易に移動させることができる。
【００１１】
この場合、好ましくは、多関節ロボットアームは、７以上の自由度によりテーブルを移動させるように構成されている。このように構成すれば、７以上の自由度を有する多関節ロボットアームによりテーブルを所望の位置により容易に移動させることができる。
【００１２】
上記第１の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、２以上の垂直関節を有し、テーブルを複数の回転自由度によって移動させる垂直多関節アセンブリを含む。このように構成すれば、低速で駆動可能な垂直関節を複数設けることができるので、上下方向において、テーブルを所望の位置に容易に移動させることができる。
【００１３】
この場合、好ましくは、垂直多関節アセンブリは、ロール回転関節をさらに有し、ロール回転関節は、第２モータと、第２モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第３減速機と、第３減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第４減速機と、を有している。このように構成すれば、テーブルのロール回転方向において、患者をより低速で移動させることができる。
【００１４】
上記多関節ロボットアームが垂直多関節アセンブリを含む構成において、好ましくは、多関節ロボットアームは、テーブルを複数の回転自由度によって移動させる水平多関節アセンブリ、または、テーブルを水平な線形の自由度によって移動させる直線移動アセンブリを含む。このように構成すれば、水平多関節アセンブリまたは直線移動アセンブリによりテーブルを水平方向の所望の位置に容易に移動させることができる。
【００１５】
上記第１の局面によるロボット手術台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、テーブルが所定の位置に位置している場合に、テーブルの下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成されている。このように構成すれば、手術などの医療行為を行う際に、多関節ロボットアームが執刀医、助手、看護師および医療技師などの医療従事者に干渉するのを抑制することができる。
【００１６】
この場合、好ましくは、多関節ロボットアームは、収容姿勢の状態において、第１方向においてテーブルの長さ以下の長さを有するとともに、第１方向と直交する第２方向においてテーブルの長さ以下の長さを有する。このように構成すれば、手術などの医療行為を行う際に、多関節ロボットアームがテーブルからはみ出すことがないので、多関節ロボットアームが医療従事者に干渉するのを効果的に抑制することができる。
【００１７】
上記第１の局面によるロボット手術台において、好ましくは、第１減速機および第２減速機の少なくとも一方は、波動歯車減速機、遊星歯車減速機または偏心揺動型遊星歯車減速機である。このように構成すれば、波動歯車減速機、遊星歯車減速機または偏心揺動型遊星歯車減速機を用いて、第１減速機または第２減速機の小型化を図りながら、効果的に減速を行うことができる。
【００１８】
上記第１の局面によるロボット手術台において、好ましくは、第１減速機および第２減速機によるトータルの減速比は、１０００以上２００００以下である。このように構成すれば、１０００未満の減速比に比べて、患者を低速で移動させるとともに、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合でもテーブルが急に下降するのを抑制することができる。また、２００００より大きな減速比に比べて、垂直関節の駆動速度が過度に低速になるのを抑制することができる。なお、減速比が、Ｎの場合、入力した回転数を１／Ｎの回転数にして出力する。
【００１９】
この場合、好ましくは、第１減速機および第２減速機によるトータルの減速比は、３０００以上１００００以下である。このような減速比に設定すれば、患者を確実に低速で移動させることができるとともに、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合でもテーブルが急に下降するのを効果的に抑制することができる。また、垂直関節の駆動速度が過度に低速になるのを効果的に抑制することができる。
【００２０】
この発明の第２の局面によるロボット手術台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端がテーブルを移動可能に支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、複数の関節を有しており、複数の関節は、それぞれ、モータと、モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している。
【００２１】
この発明の第２の局面によるロボット手術台では、上記のように、複数の関節に、それぞれ、モータと、モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機とを設ける。これにより、第１減速機および第２減速機により２段階で減速を行うことができるので、電磁ブレーキが故障した状態で多関節ロボットアームへの電力の供給が停止された場合でも、第１減速機および第２減速機により２段階で減速が行われるので、患者が載置されたテーブルが急に下降するのを抑制することができる。また、２段階で減速を行うため大きな出力トルクを得ることができ、これにより、モータの最大出力を小さくすることができるので、モータを小さくすることができる。その結果、関節が大きくなるのを抑制することができるので、手術が行われる患者が載置されるテーブルを移動させるロボットアームの関節のトルクを確保しつつ、ロボットアームの小型化を図ることができる。
【００２２】
上記第２の局面によるロボット手術台において、好ましくは、第１減速機および第２減速機によるトータルの減速比は、１０００以上２００００以下である。このように構成すれば、１０００未満の減速比に比べて、患者を低速で移動させるとともに、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合でもテーブルが急に下降するのを抑制することができる。また、２００００より大きな減速比に比べて、垂直関節の駆動速度が過度に低速になるのを抑制することができる。
【００２３】
この場合、好ましくは、第１減速機および第２減速機によるトータルの減速比は、３０００以上１００００以下である。このような減速比に設定すれば、患者を確実に低速で移動させることができるとともに、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合でもテーブルが急に下降するのを効果的に抑制することができる。また、垂直関節の駆動速度が過度に低速になるのを効果的に抑制することができる。
【００２４】
この発明の第３の局面によるロボット治療台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端がテーブルを移動可能に支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、垂直関節は、モータと、モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している。
【００２５】
この発明の第３の局面によるロボット治療台では、上記のように、垂直関節に、モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機とを設ける。これにより、第１減速機および第２減速機により２段階で減速を行うことができるので、垂直関節の駆動速度を低速にすることができる。その結果、電磁ブレーキが故障した状態で多関節ロボットアームへの電力の供給が停止された場合でも、第１減速機および第２減速機により２段階で減速が行われるので、患者が載置されたテーブルが急に下降するのを抑制することができる。また、２段階で減速を行うため大きな出力トルクを得ることができ、これにより、モータの最大出力を小さくすることができるので、モータを小さくすることができる。その結果、垂直関節が大きくなるのを抑制することができるので、治療が行われる患者が載置されるテーブルを移動させるロボットアームの垂直関節のトルクを確保しつつ、ロボットアームの小型化を図ることができる。また、故障によりモータが異常回転した場合でも患者が載置されたテーブルが急上昇したり急下降したりすることを抑制できる。その結果、従来よりも安全性能の向上したロボット治療台を提供することができる。
【００２６】
この発明の第４の局面によるロボット治療台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端がテーブルを移動可能に支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、複数の関節を有しており、複数の関節は、それぞれ、モータと、モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している。
【００２７】
この発明の第４の局面によるロボット治療台では、上記のように、複数の関節に、それぞれ、モータと、モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機とを設ける。これにより、第１減速機および第２減速機により２段階で減速を行うことができるので、電磁ブレーキが故障した状態で多関節ロボットアームへの電力の供給が停止された場合でも、第１減速機および第２減速機により２段階で減速が行われるので、患者が載置されたテーブルが急に下降するのを抑制することができる。また、２段階で減速を行うため大きな出力トルクを得ることができ、これにより、モータの最大出力を小さくすることができるので、モータを小さくすることができる。その結果、関節が大きくなるのを抑制することができるので、治療が行われる患者が載置されるテーブルを移動させるロボットアームの関節のトルクを確保しつつ、ロボットアームの小型化を図ることができる。その結果、従来よりも安全性能の向上したロボット治療台を提供することができる。
【００２８】
上記第３または第４の局面によるロボット治療台は、好ましくは、放射線治療システムまたは粒子線治療システムにおける患者位置決め用の治療台である。このように構成すれば、放射線治療または粒子線治療において、患者の位置をロボット治療台により精度よく位置決めすることができるので、放射線または粒子線を患者の患部に精度よく照射することができる。
【００２９】
上記第３または第４の局面によるロボット治療台において、好ましくは、多関節ロボットアームは、垂直な線形の自由度によって移動可能なスライド関節を備え、スライド関節を介してベースに支持されており、スライド関節は、モータと、減速機と、ボールネジ機構またはラックアンドピニオン機構を含む。このように構成すれば、ボールネジ機構を設けた場合、減速機およびボールネジ機構により２段階で減速を行うことができるので、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合でもテーブルが急に下降するのを効果的に抑制することができる。また、ラックアンドピニオン機構を設けた場合、減速機により効果的に減速しつつ、ラックアンドピニオン機構によりモータの回転駆動を容易に上下方向の移動に変換することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合でもテーブルが急に下降するのを抑制することが可能な高い安全性能を有するロボット手術台を提供することができる。また、従来よりも安全性能の向上したロボット治療台を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態によるロボット手術台の概略を示した斜視図である。
【図２】第１実施形態によるロボット手術台の多関節ロボットアームを示した斜視図である。
【図３】第１実施形態によるロボット手術台の垂直多関節アセンブリを示した斜視図である。
【図４】第１実施形態によるロボット手術台の垂直関節の概略を示した図である。
【図５】第１実施形態によるロボット手術台の減速機の概略を示した図である。
【図６】第１実施形態によるロボット手術台の直線移動アセンブリを示した上面斜視図である。
【図７】第１実施形態によるロボット手術台の直線移動アセンブリを示した下面斜視図である。
【図８】第２実施形態によるロボット手術台の概略を示した斜視図である。
【図９】第２実施形態によるロボット手術台の多関節ロボットアームを示した斜視図である。
【図１０】第２実施形態によるロボット手術台の関節の概略を示した図である。
【図１１】第２実施形態の変形例によるロボット手術台の水平関節の概略を示した図である。
【図１２】第３実施形態によるロボット治療台を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
［第１実施形態］
（ロボット手術台の構成）
図１〜図７を参照して、第１実施形態によるロボット手術台１００の概要について説明する。
【００３４】
図１に示すように、ロボット手術台１００は、患者載置用のテーブル１と、多関節ロボットアーム２と、制御部３（図２参照）とを備えている。図２に示すように、多関節ロボットアーム２は、ベース２１と、垂直多関節アセンブリ２２と、直線移動アセンブリ２３とを備えている。垂直多関節アセンブリ２２は、垂直関節２２１と、ロール回転関節２２２と、垂直関節２２３と、ヨー回転関節２２４とを含んでいる。直線移動アセンブリ２３は、ガイド部材２３１と、スライド部材２３２と、基板部材２３３とを含んでいる。なお、垂直関節２２１、ロール回転関節２２２、垂直関節２２３およびヨー回転関節２２４は、特許請求の範囲の「関節」の一例である。
【００３５】
ロボット手術台１００は、たとえば、外科、内科などで行われる手術台として用いられる。ロボット手術台１００は、テーブル１に患者１０を載置する載置位置に移動するとともに、テーブル１に患者１０を載置した状態で、手術位置、検査位置、処置位置、Ｘ線撮像位置などに患者１０を移動させることが可能である。また、ロボット手術台１００は、テーブル１に患者１０を載置した状態で、患者１０を傾けることが可能である。
【００３６】
テーブル１は、略矩形形状の平板状に形成されている。また、テーブル１の上面は、略平坦に形成されている。テーブル１は、多関節ロボットアーム２により、移動されるように構成されている。具体的には、テーブル１は、水平方向の第１方向（Ｘ方向）、第１方向と直交する水平方向の第２方向（Ｙ方向）、および、第１方向および第２方向に直交し、上下方向である第３方向（Ｚ方向）に移動可能に構成されている。また、テーブル１は、Ｘ方向の軸線回りに回動（ロール）可能に構成されている。また、テーブル１は、Ｙ方向の軸線回りに回動（ピッチ）可能に構成されている。また、テーブル１は、Ｚ方向の軸線回りに回転（ヨー）可能に構成されている。
【００３７】
多関節ロボットアーム２は、テーブル１を移動させるように構成されている。多関節ロボットアーム２は、一方端が床に固定されたベース２１に支持され、他方端がテーブル１を移動可能に支持している。多関節ロボットアーム２は、ベース２１に、鉛直方向（Ｚ方向）の軸線回りに回転可能に支持され、６つの自由度によりテーブル１を移動させるように構成されている。具体的には、多関節ロボットアーム２は、垂直多関節アセンブリ２２により、回動軸線Ａ１回りの回動、回動軸線Ａ２回りの回動、回動軸線Ａ３回りの回動および回動軸線Ａ４回りの回転の４つの自由度を有する。また、多関節ロボットアーム２は、直線移動アセンブリ２３により、Ｂ１方向およびＢ２方向の直線移動、回動軸線Ｂ３回りの回転の２つの自由度を有する。
【００３８】
多関節ロボットアーム２は、ベース２１にＺ方向の回転軸線回りに回転するように支持されている。つまり、基板部材２３３は、ベース２１に対して、鉛直方向（Ｚ方向）の回転軸線Ｂ３回りに回転するように構成されている。ガイド部材２３１は、基板部材２３３に対してＢ２方向に直線移動するように構成されている。スライド部材２３２は、ガイド部材２３１に対してＢ１方向に直線移動するように構成されている。
【００３９】
垂直多関節アセンブリ２２は、ガイド部材２３１に接続されている。垂直多関節アセンブリ２２の垂直関節２２１は、ガイド部材２３１の移動方向（Ｂ１方向）に対して略直交する方向の回動軸線Ａ１回りに回動するように構成されている。ロール回転関節２２２は、垂直関節２２１の回動軸線と略直交する方向の回動軸線Ａ２回りに回動するように構成されている。垂直関節２２３は、ロール回転関節２２２の回動軸線と略直交する方向の回動軸線Ａ３回りに回動するように構成されている。ヨー回転関節２２４は、垂直関節２２３の回動軸線と略直交する方向の回動軸線Ａ４回りに回転するように構成されている。つまり、垂直多関節アセンブリ２２は、２つの垂直関節２２１および２２３を有し、テーブル１を複数の回転自由度によって移動させるように構成されている。
【００４０】
ここで、第１実施形態では、垂直関節２２１（２２３）は、水平方向の回動軸線Ａ１（Ａ３）回りに回動可能に構成されている。また、図３および図４に示すように、垂直関節２２１（２２３）は、サーボモータである第１モータ４ａと、第１モータ４ａの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機６ａと、第１減速機６ａにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機６ｂおよび６ｃと、を有している。また、垂直関節２２１（２２３）は、図４に示すように、第２電磁ブレーキ５と、ギア部７と、接続部８とを有している。
【００４１】
また、第１実施形態では、図４に示すように、第１モータ４ａは、エンコーダ４１と、内蔵の第１電磁ブレーキ４２とを有している。また、第１モータ４ａの出力回転軸には、第２電磁ブレーキ５が取り付けられている。第１電磁ブレーキ４２および第２電磁ブレーキ５は、垂直関節２２１（２２３）を制動させるように構成されている。エンコーダ４１は、第１モータ４ａの駆動量を検知して、検知結果を制御部３に送信するように構成されている。
【００４２】
第１減速機６ａは、波動歯車減速機により構成されている。また、第２減速機６ｂおよび６ｃは、波動歯車減速機により構成されている。また、第１減速機６ａと、第２減速機６ｂおよび６ｃとは、直列に接続されている。つまり、第１減速機６ａと、第２減速機６ｂおよび６ｃとにより２段階に減速される。また、第２減速機６ｂと６ｃとは、並列に接続されている。つまり、第２減速機６ｂと６ｃとにより、垂直関節２２１（２２３）を介して受ける負荷が分散されて支持される。
【００４３】
波動歯車減速機は、図５に示すように、環状の剛性内歯歯車６３と、剛性内歯歯車６３の内側に配置された環状の可撓性外歯歯車６２と、可撓性外歯歯車６２を撓ませて剛性内歯歯車６３に対して２箇所で部分的に噛み合わせるとともに、剛性内歯歯車６３と可撓性外歯歯車６２との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器６１と、を含んでいる。剛性内歯歯車６３は、固定配置されている。波動発生器６１は、波動歯車減速機の入力回転軸Ｃ１に同軸状態で取り付けられている。可撓性外歯歯車６２は、波動歯車減速機の出力回転軸Ｃ２に連結固定されている。つまり、波動歯車減速機では、波動発生器６１に回転が入力されて、減速された回転が、可撓性外歯歯車６２から出力される。
【００４４】
第１減速機６ａでは、第１モータ４ａの回転が入力回転軸６４を介して波動発生器６１に入力される。そして、可撓性外歯歯車６２から軸を介して減速された回転がギア部７に出力される。
【００４５】
第２減速機６ｂおよび６ｃは、入力回転軸６４同士が同一軸上に互いに連結されて並列に複数設けられている。具体的には、第２減速機６ｂおよび６ｃは、波動発生器６１同士が内側に対向するように配置される。そして、共通の入力回転軸６４が各々の波動発生器６１に接続されて回転が伝達される。そして、外側の各々の可撓性外歯歯車６２から減速された回転が出力される。出力された回転は、接続部８を介して負荷側に伝達される。これにより、垂直関節２２１（２２３）が駆動される。
【００４６】
第２減速機６ｂおよび６ｃは、略同じ減速比を有するとともに、出力回転軸を、垂直関節２２１および２２３の水平方向の回動軸線上に配置されている。２つの第２減速機６ｂおよび６ｃは、均等に荷重が加えられるように位相が同期されて取り付けられている。具体的には、２つの第２減速機６ｂおよび６ｃは、各々の波動発生器６１、可撓性外歯歯車６２および剛性内歯歯車６３の噛み合わせ位相が同期されている。これにより、２つの第２減速機６ｂおよび６ｃのトルク／ねじれ角の関係が同等となる。これにより、２つの第２減速機６ｂおよび６ｃから出力される回転が同期されて接続部８により力を分散して伝達することが可能となる。
【００４７】
第１減速機６ａ、第２減速機６ｂおよび６ｃによるトータルの減速比は、１０００以上２００００以下となることが好ましい。なお、減速比は、Ｎの場合、入力した回転数を１／Ｎの回転数にして出力する。たとえば、減速比が１０００の場合、入力された回転数が１／１０００の回転数に減速されて出力される。さらに好ましくは、第１減速機６ａ、第２減速機６ｂおよび６ｃによるトータルの減速比は、３０００以上１００００以下である。
【００４８】
ロール回転関節２２２は、図３に示すように、サーボモータである第２モータ４ｂと、第２モータ４ｂの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第３減速機６ｄと、第３減速機６ｄにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第４減速機６ｅおよび６ｆと、第３減速機６ｄにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ｇと、減速機６ｇにより減速された回転が伝達される第２電磁ブレーキ５と、を有している。また、第２モータ４ｂは、エンコーダ４１と、内蔵の第１電磁ブレーキ４２とを有している。
【００４９】
第３減速機６ｄは、波動歯車減速機により構成されている。また、第４減速機６ｅおよび６ｆは、波動歯車減速機により構成されている。また、減速機６ｇは、波動歯車減速機により構成されている。また、第３減速機６ｄと、第４減速機６ｅおよび６ｆとは、直列に接続されている。つまり、第３減速機６ｄと、第４減速機６ｅおよび６ｆとにより２段階に減速される。また、第４減速機６ｅと６ｆとは、並列に接続されている。つまり、第４減速機６ｅと６ｆとにより、ロール回転関節２２２を介して受ける負荷が分散されて支持される。
【００５０】
ヨー回転関節２２４は、図３に示すように、サーボモータであるモータ４ｃと、モータ４ｃの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ｈと、減速機６ｈにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ｉと、減速機６ｈにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６ｊと、減速機６ｊにより減速された回転が伝達される第２電磁ブレーキ５と、を有している。また、モータ４ｃは、エンコーダ４１と、内蔵の第１電磁ブレーキ４２とを有している。
【００５１】
減速機６ｈ、６ｉおよび６ｊは、波動歯車減速機により構成されている。また、減速機６ｈと、減速機６ｉとは、直列に接続されている。つまり、減速機６ｈと、減速機６ｉとにより２段階に減速される。
【００５２】
直線移動アセンブリ２３は、図６に示すように、ガイド部材２３１に対してスライド部材２３２を直線移動させるために、サーボモータであるモータ４と、第２電磁ブレーキ５と、モータ４の回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６と、減速機６により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して直線運動として出力するボールネジ軸９とを有している。スライド部材２３２は、ボールネジ軸９に螺合されており、ボールネジ軸９の回転により、ガイド部材２３１に沿って移動されるように構成されている。また、モータ４は、エンコーダと、内蔵の第１電磁ブレーキとを有している。
【００５３】
また、直線移動アセンブリ２３は、図７に示すように、ベース２１に対してガイド部材２３１を直線移動させるために、サーボモータであるモータ４と、第２電磁ブレーキ５と、モータ４の回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機６と、減速機６により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して直線運動として出力するボールネジ軸９とを有している。ベース２１は、ボールネジ軸９に螺合されており、ボールネジ軸９の回転により、ガイド部材２３１がベース２１に対して直線移動されるように構成されている。また、モータ４は、エンコーダと、内蔵の第１電磁ブレーキとを有している。
【００５４】
また、多関節ロボットアーム２は、テーブル１が手術位置に位置している場合に、テーブル１の下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成されている。つまり、多関節ロボットアーム２は、テーブル１に載置された患者１０に対して手術や処置を行う位置にテーブル１を移動させた場合に、折り畳まれて、平面視において（Ｚ方向に見て）、テーブル１の下方に完全に隠れるように構成されている。なお、手術位置は、特許請求の範囲の「所定の位置」の一例である。
【００５５】
具体的には、図１に示すように、多関節ロボットアーム２は、収容姿勢の状態において、第１方向（Ｘ方向）においてテーブル１の長さＬ１以下の長さＬ３を有するとともに、第１方向と直交する第２方向（Ｙ方向）においてテーブル１の長さＬ２以下の長さＬ４を有するように構成されている。
【００５６】
制御部３は、ベース２１内に設置され、多関節ロボットアーム２によるテーブル１の移動を制御するように構成されている。具体的には、制御部３は、医療従事者（操作者）による操作に基づいて、多関節ロボットアーム２の駆動を制御して、テーブル１を移動させるように構成されている。制御部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などからなる１または複数のプロセッサと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）および記憶装置などを含んだ記憶部とを備える。記憶装置は、たとえば、ハードディスクドライブや半導体記憶装置などである。
【００５７】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５８】
第１実施形態では、上記のように、垂直関節２２１および２２３に、第１モータ４ａの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機６ａと、第１減速機６ａにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機６ｂおよび６ｃとを設ける。これにより、第１減速機６ａ、第２減速機６ｂおよび６ｃにより２段階で減速を行うことができるので、垂直関節２２１および２２３の駆動を低速にすることができる。その結果、患者１０が載置されたテーブル１の移動を低速にすることができる。また、電磁ブレーキが故障した状態で多関節ロボットアーム２への電力の供給が停止された場合でも、第１減速機６ａ、第２減速機６ｂおよび６ｃにより２段階で減速が行われるので、患者１０が載置されたテーブル１が急に下降するのを抑制することができる。これらにより、患者１０を低速で移動させるとともに、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合であってもテーブル１が急に下降するのを抑制することができる。また、第１減速機６ａ、第２減速機６ｂおよび６ｃにより２段階で減速が行われるため大きな出力トルクを得ることができ、これにより、第１モータ４ａの最大出力を小さくすることができるので、第１モータ４ａを小さくすることができる。その結果、垂直関節２２１および２２３が大きくなるのを抑制することができるので、手術が行われる患者１０が載置されるテーブル１を移動させる多関節ロボットアーム２の垂直関節２２１および２２３のトルクを確保しつつ、多関節ロボットアーム２の小型化を図ることができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、上記のように、第１モータ４ａは、第１電磁ブレーキ４２を内蔵しており、第１モータ４ａの出力回転軸には第２電磁ブレーキ５が取り付けられている。これにより、２段階の減速に加えて、第１電磁ブレーキ４２および第２電磁ブレーキ５の２段階のブレーキにより垂直関節２２１および２２３を制動することができるので、電力停止時にいずれか一方の電磁ブレーキが故障した場合であってもテーブル１が急に下降するのをより確実に抑制することができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２を、ベース２１に、鉛直方向（Ｚ方向）の軸線回りに回転可能に支持し、６以上の自由度によりテーブル１を移動させるように構成する。これにより、６以上の自由度を有する多関節ロボットアーム２によりテーブル１を所望の位置に容易に移動させることができる。
【００６１】
また、第１実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２に、２以上の垂直関節２２１および２２３を有し、テーブル１を複数の回転自由度によって移動させる垂直多関節アセンブリ２２を設ける。これにより、低速で駆動可能な垂直関節２２１および２２３を複数設けることができるので、上下方向において、テーブル１を所望の位置に容易に移動させることができるとともに、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合であってもテーブル１が急に下降するのを効果的に抑制することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、上記のように、垂直多関節アセンブリ２２に、ロール回転関節２２２を設け、ロール回転関節２２２に、第２モータ４ｂと、第２モータ４ｂの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第３減速機６ｄと、第３減速機６ｄにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第４減速機６ｅおよび６ｆと、を設ける。これにより、テーブル１のロール回転方向において、患者１０をより低速で移動させることができる。
【００６３】
また、第１実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２に、テーブル１を水平な線形の自由度によって移動させる直線移動アセンブリ２３を設ける。これにより、直線移動アセンブリ２３によりテーブル１を水平方向の所望の位置に容易に移動させることができる。
【００６４】
また、第１実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２を、テーブル１が手術位置に位置している場合に、テーブル１の下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成する。これにより、手術をする際に、多関節ロボットアーム２が医療従事者に干渉するのを抑制することができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２を、収容姿勢の状態において、第１方向（Ｘ方向）においてテーブル１の長さ以下の長さを有するとともに、第１方向と直交する第２方向（Ｙ方向）においてテーブル１の長さ以下の長さを有するように構成する。これにより、手術などの医療行為を行う際に、多関節ロボットアーム２がテーブル１からはみ出すことがないので、多関節ロボットアーム２が執刀医、助手、看護師および医療技師などの医療従事者に干渉するのを効果的に抑制することができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、第１減速機６ａ、第２減速機６ｂおよび６ｃを、波動歯車減速機により構成する。これにより、波動歯車減速機を用いて、第１減速機６ａ、第２減速機６ｂおよび６ｃの小型化を図りながら、効果的に減速を行うことができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、波動歯車減速機は、環状の剛性内歯歯車６３と、剛性内歯歯車６３の内側に配置された環状の可撓性外歯歯車６２と、可撓性外歯歯車６２を撓ませて剛性内歯歯車６３に対して２箇所で部分的に噛み合わせるとともに、剛性内歯歯車６３と可撓性外歯歯車６２との噛み合い位置を周方向に移動させる波動発生器６１と、を含み、剛性内歯歯車６３は、固定配置されており、波動発生器６１は、波動歯車減速機の入力回転軸に同軸状態で取り付けられており、可撓性外歯歯車６２は、波動歯車減速機の出力回転軸に連結固定されている。これにより、剛性内歯歯車６３と、可撓性外歯歯車６２と、波動発生器６１とを含む波動歯車減速機により、容易に安定して減速を行うことができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、垂直関節２２１および２２３の第２減速機６ｂおよび６ｃを、入力回転軸同士が同一軸上に互いに連結されて並列に複数設け、複数の第２減速機６ｂおよび６ｃを、略同じ減速比を有するとともに、出力回転軸を、垂直関節２２１および２２３の水平方向の回動軸線上に配置する。これにより、並列に設けられた複数の第２減速機６ｂおよび６ｃにより負荷を分散して支持することができるので、垂直関節２２１および２２３の負荷に対する耐性を容易に大きくすることができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、上記のように、第１減速機６ａ、第２減速機６ｂおよび６ｃによるトータルの減速比を、１０００以上２００００以下に構成する。これにより、１０００未満の減速比に比べて、患者１０を低速で移動させるとともに、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合であってもテーブル１が急に下降するのを抑制することができる。また、２００００より大きな減速比に比べて、垂直関節２２１および２２３の駆動速度が過度に低速になるのを抑制することができる。
【００７０】
また、第１実施形態では、上記のように、第１減速機６ａ、第２減速機６ｂおよび６ｃによるトータルの減速比を、３０００以上１００００以下に構成する。これにより、患者１０を確実に低速で移動させることができるとともに、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合であってもテーブル１が急に下降するのを効果的に抑制することができる。また、垂直関節２２１および２２３の駆動速度が過度に低速になるのを効果的に抑制することができる。
【００７１】
［第２実施形態］
次に、図８〜図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、多関節ロボットアームが直線移動アセンブリを含む上記第１実施形態とは異なり、多関節ロボットアームが水平多関節アセンブリを含む構成の例について説明する。なお、第１実施形態と同様の箇所には同様の符号を付している。
【００７２】
（ロボット手術台の構成）
図８に示すように、ロボット手術台２００は、患者載置用のテーブル１と、多関節ロボットアーム２０１と、制御部３（図９参照）とを備えている。図９に示すように、多関節ロボットアーム２０１は、ベース２１と、垂直多関節アセンブリ２０２と、水平多関節アセンブリ２０３とを備えている。垂直多関節アセンブリ２０２は、垂直関節２０２ａおよび２０２ｂと、ロール回転関節２０２ｃと、ヨー回転関節２０２ｄとを含んでいる。水平多関節アセンブリ２０３は、水平関節２０３ａ、２０３ｂおよび２０３ｃとを含んでいる。なお、垂直関節２０２ａ、２０２ｂ、ロール回転関節２０２ｃ、ヨー回転関節２０２ｄ、水平関節２０３ａ、２０３ｂおよび２０３ｃは、特許請求の範囲の「関節」の一例である。
【００７３】
多関節ロボットアーム２０１は、テーブル１を移動させるように構成されている。多関節ロボットアーム２０１は、一方端が床に固定されたベース２１に支持され、他方端がテーブル１を移動可能に支持している。多関節ロボットアーム２０１は、７つの自由度によりテーブル１を移動させるように構成されている。具体的には、多関節ロボットアーム２０１は、垂直多関節アセンブリ２０２により、回動軸線Ｄ１回りの回動、回動軸線Ｄ２回りの回動、回動軸線Ｄ３回りの回動および回動軸線Ｄ４回りの回転の４つの自由度を有する。また、多関節ロボットアーム２０１は、水平多関節アセンブリ２０３により、回動軸線Ｅ１回りの回転、回動軸線Ｅ２回りの回転および回動軸線Ｅ３回りの回転の３つの自由度を有する。
【００７４】
ここで、第２実施形態では、垂直関節２０２ａ（２０２ｂ）は、水平方向の回動軸線Ｄ１（Ｄ３）回りに回動可能に構成されている。また、図１０に示すように、垂直関節２０２ａ（２０２ｂ）は、第１モータ２０４ａと、第１モータ２０４ａの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機２０６ａと、第１減速機２０６ａにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機２０６ｂと、を有している。また、垂直関節２０２ａ（２０２ｂ）は、第２電磁ブレーキ２０５と、ギア部２０７とを有している。
【００７５】
また、水平関節２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、および、ヨー回転関節２０２ｄも、垂直関節２０２ａ（２０２ｂ）と同様に、第１モータ２０４ａと、第２電磁ブレーキ２０５と、第１減速機２０６ａと、第２減速機２０６ｂと、ギア部２０７とを有している。また、ロール回転関節２０２ｃは、第２モータ２０４ｂと、第２電磁ブレーキ２０５と、第３減速機２０６ｃと、第４減速機２０６ｄと、ギア部２０７とを有している。
【００７６】
また、第２実施形態では、図１０に示すように、第１モータ２０４ａ（第２モータ２０４ｂ）は、エンコーダ４１と、内蔵の第１電磁ブレーキ４２とを有している。また、第１モータ２０４ａ（第２モータ２０４ｂ）の出力回転軸には、第２電磁ブレーキ２０５が取り付けられている。第１電磁ブレーキ４２および第２電磁ブレーキ２０５は、各関節（垂直関節２０２ａ、２０２ｂ、ロール回転関節２０２ｃ、ヨー回転関節２０２ｄ、水平関節２０３ａ、２０３ｂおよび２０３ｃ）を制動させるように構成されている。エンコーダ４１は、第１モータ２０４ａの駆動量を検知して、検知結果を制御部３に送信するように構成されている。
【００７７】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７８】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７９】
上記のように、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、垂直関節２０２ａおよび２０２ｂに、第１モータ２０４ａの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機２０６ａと、第１減速機２０６ａにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機２０６ｂとを設ける。これにより、患者１０を低速で移動させるとともに、電力停止時にテーブル１が急に下降するのを抑制することができる。
【００８０】
また、第２実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２０１を、７以上の自由度によりテーブル１を移動させるように構成する。これにより、７以上の自由度を有する多関節ロボットアーム２０１によりテーブル１を所望の位置により容易に移動させることができる。
【００８１】
また、第２実施形態では、上記のように、多関節ロボットアーム２０１に、テーブル１を複数の回転自由度によって移動させる水平多関節アセンブリ２０３を設ける。これにより、水平多関節アセンブリ２０３によりテーブル１を水平方向の所望の位置に容易に移動させることができる。
【００８２】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８３】
［第２実施形態の変形例］
なお、第２実施形態における多関節ロボットアーム２０１の水平多関節アセンブリ２０３の各関節には、１つの減速機２０６ｅが設けられていてもよい。つまり、水平多関節アセンブリ２０３の各関節は、１つの減速機２０６ｅにより減速を行い、垂直多関節アセンブリ２０２の各関節は、第１減速機２０６ａ（第３減速機２０６ｃ）および第２減速機２０６ｂ（第４減速機２０６ｄ）の２つの減速機により減速を行ってもよい。具体的には、水平関節２０３ａ、２０３ｂおよび２０３ｃは、図１１に示すように、１つの減速機２０６ｅが設けられていている。また、垂直関節２０２ａ、２０２ｂおよびヨー回転関節２０２ｄは、図１０に示すように、第１減速機２０６ａおよび第２減速機２０６ｂが設けられている。また、ロール回転関節２０２ｃは、図１０に示すように、第３減速機２０６ｃおよび第４減速機２０６ｄが設けられている。
【００８４】
［第３実施形態］
次に、図１２を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、テーブルと多関節ロボットアームとを備えるロボット治療台の構成の例について説明する。なお、第１実施形態と同様の箇所には同様の符号を付している。
【００８５】
（ロボット治療台の構成）
図１２に示すように、ロボット治療台３００は、患者載置用のテーブル１と、多関節ロボットアーム３０１と、制御部３とを備えている。多関節ロボットアーム３０１は、スライド関節３０２と、垂直多関節アセンブリ３０３と、水平多関節アセンブリ３０４とを備えている。スライド関節３０２は、モータ３０５と、電磁ブレーキ３０６と、減速機３０７と、ボールネジ機構３０８とを含んでいる。垂直多関節アセンブリ３０３は、垂直関節３０３ａ、３０３ｂと、ヨー回転関節３０３ｃとを含んでいる。水平多関節アセンブリ３０４は、水平関節３０４ａおよび３０４ｂを含んでいる。なお、垂直関節３０３ａ、３０３ｂ、ヨー回転関節３０３ｃ、水平関節３０４ａおよび３０４ｂは、特許請求の範囲の「関節」の一例である。
【００８６】
多関節ロボットアーム３０１は、テーブル１を移動させるように構成されている。多関節ロボットアーム３０１は、一方端が床に固定されたベース２１に支持され、他方端がテーブル１を移動可能に支持している。多関節ロボットアーム３０１は、６つの自由度によりテーブル１を移動させるように構成されている。具体的には、多関節ロボットアーム３０１は、スライド関節３０２により、垂直な線形の自由度を有する。また、多関節ロボットアーム３０１は、垂直多関節アセンブリ３０３により、回動軸線Ｆ１回りの回動、回動軸線Ｆ２回りの回動および回動軸線Ｆ３回りの回転の３つの自由度を有する。また、多関節ロボットアーム３０１は、水平多関節アセンブリ３０４により、回動軸線Ｇ１回りの回転および回動軸線Ｇ２回りの回転の２つの自由度を有する。
【００８７】
ここで、第３実施形態では、垂直関節３０３ａ（３０３ｂ）は、水平方向の回動軸線Ｆ１（Ｆ２）回りに回動可能に構成されている。また、図１０に示すように、垂直関節３０３ａ（３０３ｂ）は、第１モータ２０４ａと、第１モータ２０４ａの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機２０６ａと、第１減速機２０６ａにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機２０６ｂと、を有している。また、垂直関節３０３ａ（３０３ｂ）は、第２電磁ブレーキ２０５と、ギア部２０７とを有している。
【００８８】
また、水平関節３０４ａ、３０４ｂおよびヨー回転関節３０３ｃも、図１０に示すように、垂直関節３０３ａ（３０３ｂ）と同様に、第１モータ２０４ａと、第２電磁ブレーキ２０５と、第１減速機２０６ａと、第２減速機２０６ｂと、ギア部２０７とを有している。
【００８９】
また、第３実施形態では、図１０に示すように、第１モータ２０４ａは、エンコーダ４１と、内蔵の第１電磁ブレーキ４２とを有している。また、第１モータ２０４ａの出力回転軸には、第２電磁ブレーキ２０５が取り付けられている。第１電磁ブレーキ４２および第２電磁ブレーキ２０５は、各関節（垂直関節３０３ａ、３０３ｂ、ヨー回転関節３０３ｃ、水平関節３０４ａおよび３０４ｂ）を制動させるように構成されている。エンコーダ４１は、第１モータ２０４ａの駆動量を検知して、検知結果を制御部３に送信するように構成されている。
【００９０】
第１減速機２０６ａは、遊星歯車減速機により構成されている。また、第２減速機２０６ｂは、偏心揺動型遊星歯車減速機（ＲＶ減速機）により構成されている。また、第１減速機２０６ａと、第２減速機２０６ｂとは、直列に接続されている。つまり、第１減速機２０６ａと、第２減速機２０６ｂとにより２段階に減速される。
【００９１】
偏心揺動型遊星歯車減速機は、第１段減速部と、第２段減速部と、を含む。第１段減速部は、入力ギアと、入力ギアよりも多い歯数を有するスパーギアと、を有する。第２段減速部は、偏心部を有しスパーギアに連結された回転軸と、内歯歯車と、偏心部に係合して偏心回転し、内歯歯車に内接して噛み合い位置を移動させながら自転する外歯遊星歯車と、を有する。
【００９２】
多関節ロボットアーム３０１は、スライド関節３０２により、垂直な線形の自由度によって移動可能である。具体的には、多関節ロボットアーム３０１は、スライド関節３０２を介してベース２１に支持されている。スライド関節３０２は、図１２に示すように、サーボモータであるモータ３０５と、電磁ブレーキ３０６と、モータ３０５の回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する減速機３０７と、減速機３０７により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して直線運動として出力するボールネジ軸３０８ａとを有している。スライド部材３０８ｂは、ボールネジ軸３０８ａに螺合されており、ボールネジ軸３０８ａの回転により、ガイド部材に沿って移動されるように構成されている。スライド部材３０８ｂの移動に伴い、スライド部材３０８ｂに接続されている多関節ロボットアーム３０１が上下方向に沿って移動する。また、モータ３０５は、エンコーダと、内蔵の第１電磁ブレーキとを有している。
【００９３】
また、スライド関節３０２は、床面よりも下方に配置されている。つまり、ベース２１は、床面よりも下方において固定されている。
【００９４】
ロボット治療台３００は、放射線治療システムにおける患者位置決め用の治療台である。放射線は、Ｘ線、ガンマ線、電子線、粒子線を含む。粒子線は、加速された原子核を含む。粒子線の原子核は、水素原子核（陽子）、ヘリウム原子核、炭素原子核（炭素イオン）、ネオン原子核、ケイ素原子核、アルゴン原子核を含む。粒子線を用いた治療システムの場合、ロボット治療台３００は、粒子線治療システムにおける患者位置決め用の治療台である。
【００９５】
ロボット治療台３００は、粒子線照射装置４００から照射される粒子線（放射線）の患者１０への照射位置を調整するために用いられる。患者１０の治療部位に精度よく粒子線を照射するためには、患者１０の位置を精度よく位置決めする必要がある。ロボット治療台３００は、多関節ロボットアーム３０１を駆動することにより、テーブル１（患者１０）の位置を３次元的に精度よく位置決めするために用いられる。粒子線照射装置４００は、入射部４０１と、加速部４０２と、輸送部４０３と、照射部４０４とを備えている。
【００９６】
入射部４０１は、粒子線を生成して加速部４０２に入射させるように構成されている。具体的には、入射部４０１は、イオン源によりイオンを生成し、発生したイオンを直線加速器により加速させて、加速部４０２に送り出す。加速部４０２は、磁場を発生させて、入射した粒子線を加速するように構成されている。加速部４０２は、環状に形成されており、粒子線を周回させながら加速するように構成されている。
【００９７】
輸送部４０３は、加速された粒子線を、輸送するように構成されている。照射部４０４は、患者１０の治療部位に、粒子線を走査して照射するように構成されている。なお、照射部４０４は、粒子線を散乱させることにより、粒子線の形状を整形して、患者１０に照射する構成でもよい。
【００９８】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００９９】
（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【０１００】
上記のように、第３実施形態では、垂直関節３０３ａおよび３０３ｂに、第１モータ２０４ａの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機２０６ａと、第１減速機２０６ａにより減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機２０６ｂとを設ける。これにより、患者１０を低速で移動させるとともに、電力停止時にテーブル１が急に下降するのを抑制することができるので、従来よりも安全性能の向上したロボット治療台３００を提供することができる。
【０１０１】
また、第３実施形態では、上記のように、ロボット治療台３００は、粒子線治療システムにおける患者位置決め用の治療台である。これにより、粒子線治療において、患者１０の位置をロボット治療台３００により精度よく位置決めすることができるので、粒子線を患者１０の患部に精度よく照射することができる。
【０１０２】
また、第３実施形態では、上記のように、スライド関節３０２に、モータ３０５と、減速機３０７と、ボールネジ機構３０８とを設ける。これにより、減速機３０７およびボールネジ機構３０８により２段階で減速を行うことができるので、電力停止時に電磁ブレーキが故障した場合でもテーブル１が急に下降するのを効果的に抑制することができる。
【０１０３】
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１０４】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、第１減速機および第２減速機を波動歯車減速機により構成する例を示し、第３実施形態では、第１減速機を遊星歯車減速機により構成し、第２減速機を偏心揺動型遊星歯車減速機により構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、第１減速機および第２減速機の減速機の種類を波動歯車減速機、遊星歯車減速機および偏心揺動型遊星歯車減速機のうち任意の種類の減速機により組み合わせてもよい。また、第１減速機、第２減速機を、波動歯車減速機、遊星歯車減速機および偏心揺動型遊星歯車減速機以外の減速機により構成してもよい。
【０１０５】
また、上記第１および第２実施形態では、第１減速機および第２減速機の両方を、波動歯車減速機により構成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１減速機および第２減速機の少なくとも一方を、波動歯車減速機、遊星歯車減速機または偏心揺動型遊星歯車減速機により構成してもよい。
【０１０６】
また、上記第１および第３実施形態では、多関節ロボットアームが６つの自由度を有する構成の例を示し、上記第２実施形態では、多関節ロボットアームが７つの自由度を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ロボットアームが５つ以下の自由度を有していてもよいし、８つ以上の自由度を有していてもよい。
【０１０７】
また、上記第１〜第３実施形態では、多関節ロボットアームが２つの垂直関節を有する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、多関節ロボットアームが３つ以上の垂直関節を有していてもよいし、１つの垂直関節を有していてもよい。
【０１０８】
また、上記第１実施形態では、１つの関節について第２減速機が２つ並列に設けられている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの関節について第２減速機が１つ設けられていてもよいし、３つ以上が並列に設けられていてもよい。
【０１０９】
また、上記第１および第２実施形態では、ベースが床の上に固定されている構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ベースが床に埋設されて固定されていてもよい。
【０１１０】
また、上記第１〜第３実施形態では、モータの回転軸と関節の回動軸とが略平行な構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、モータの回転軸と関節の回動軸とが平行でなくてもよい。たとえば、関節の回動軸をギアによりモータの回転軸と交差する方向に軸方向を変換してもよい。この場合、軸方向を変換するギアは、減速機と一体的に設けられていてもよい。
【０１１１】
また、上記第３実施形態では、スライド関節がボールネジ機構を含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、スライド関節がラックアンドピニオン機構を含む構成であってもよい。
【０１１２】
また、上記第３実施形態では、ロボット治療台を粒子線を用いる治療システムである粒子線治療システムに用いる構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。ロボット治療台を粒子線以外の放射線を用いる治療システムである放射線治療システムに用いてもよい。
【０１１３】
また、上記第１〜第３実施形態では、制御部３がベース内に配置されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ロボット用制御部をケーシング内に入れられた制御ボックスとし、たとえば、制御ボックスを手術室内や治療室内の任意の位置に配置するようにしてもよく、また、制御ボックスを手術室や治療室とは別の部屋に配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１：テーブル、２、２０１、３０１：多関節ロボットアーム、４ａ、２０４ａ：第１モータ（モータ）、４ｂ、２０４ｂ：第２モータ、５、２０５：第２電磁ブレーキ（電磁ブレーキ）、６ａ、２０６ａ：第１減速機、６ｂ、６ｃ、２０６ｂ：第２減速機、６ｄ、２０６ｃ：第３減速機、６ｅ、６ｆ、２０６ｄ：第４減速機、２１：ベース、２２、２０２、３０３：垂直多関節アセンブリ、２３：直線移動アセンブリ、４２：第１電磁ブレーキ（電磁ブレーキ）、１００、２００：ロボット手術台、２０２ａ、２０２ｂ、２２１、２２３、３０３ａ、３０３ｂ：垂直関節（関節）、２０２ｃ、２２２：ロール回転関節（関節）、２０２ｄ、２２４、３０３ｃ：ヨー回転関節（関節）、２０３、３０４：水平多関節アセンブリ、２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、３０４ａ、３０４ｂ：水平関節（関節）、３００：ロボット治療台、３０２：スライド関節、３０５：モータ、３０７：減速機、３０８：ボールネジ機構
【図１】
2018089355.tif 000003
【図２】
2018089355.tif 000004
【図３】
2018089355.tif 000005
【図４】
2018089355.tif 000006
【図５】
2018089355.tif 000007
【図６】
2018089355.tif 000008
【図７】
2018089355.tif 000009
【図８】
2018089355.tif 000010
【図９】
2018089355.tif 000011
【図１０】
2018089355.tif 000012
【図１１】
2018089355.tif 000013
【図１２】
2018089355.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月13日(2017.11.13)
【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】
患者載置用のテーブルと、
一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端が前記テーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、
前記垂直関節は、第１モータと、前記第１モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、前記第１モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、前記第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している、ロボット手術台。
【請求項２】
前記電磁ブレーキは、前記第１モータに内蔵されている、請求項１に記載のロボット手術台。
【請求項３】
前記多関節ロボットアームは、前記ベースに、鉛直方向の軸線回りに回転可能に支持され、６以上の自由度により前記テーブルを移動させるように構成されている、請求項１または２に記載のロボット手術台。
【請求項４】
前記多関節ロボットアームは、７以上の自由度により前記テーブルを移動させるように構成されている、請求項３に記載のロボット手術台。
【請求項５】
前記多関節ロボットアームは、２以上の前記垂直関節を有し、前記テーブルを複数の回転自由度によって移動させる垂直多関節アセンブリを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項６】
前記垂直多関節アセンブリは、ロール回転関節をさらに有し、
前記ロール回転関節は、第２モータと、前記第２モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第３減速機と、前記第３減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第４減速機と、を有している、請求項５に記載のロボット手術台。
【請求項７】
前記多関節ロボットアームは、前記テーブルを複数の回転自由度によって移動させる水平多関節アセンブリ、または、前記テーブルを水平な線形の自由度によって移動させる直線移動アセンブリを含む、請求項５または６に記載のロボット手術台。
【請求項８】
前記多関節ロボットアームは、前記テーブルが所定の位置に位置している場合に、前記テーブルの下の空間である収容空間内に収容された収容姿勢をとるように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項９】
前記多関節ロボットアームは、前記収容姿勢の状態において、第１方向において前記テーブルの長さ以下の長さを有するとともに、前記第１方向と直交する第２方向において前記テーブルの長さ以下の長さを有する、請求項８に記載のロボット手術台。
【請求項１０】
前記第１減速機および前記第２減速機の少なくとも一方は、波動歯車減速機、遊星歯車減速機または偏心揺動型遊星歯車減速機である、請求項１〜９のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項１１】
前記第１減速機および前記第２減速機によるトータルの減速比は、１０００以上２００００以下である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のロボット手術台。
【請求項１２】
前記第１減速機および前記第２減速機によるトータルの減速比は、３０００以上１００００以下である、請求項１１に記載のロボット手術台。
【請求項１３】
患者載置用のテーブルと、
一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端が前記テーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、複数の関節を有しており、
前記複数の関節は、それぞれ、モータと、前記モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、前記モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、前記第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している、ロボット手術台。
【請求項１４】
前記第１減速機および前記第２減速機によるトータルの減速比は、１０００以上２００００以下である、請求項１３に記載のロボット手術台。
【請求項１５】
前記第１減速機および前記第２減速機によるトータルの減速比は、３０００以上１００００以下である、請求項１４に記載のロボット手術台。
【請求項１６】
患者載置用のテーブルと、
一方端が床面よりも下方において固定されたベースに支持され、他方端が前記テーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、
前記垂直関節は、モータと、前記モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、前記モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、前記第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している、ロボット治療台。
【請求項１７】
患者載置用のテーブルと、
一方端が床面よりも下方において固定されたベースに支持され、他方端が前記テーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、
前記多関節ロボットアームは、複数の関節を有しており、
前記複数の関節は、それぞれ、モータと、前記モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、前記モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、前記第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している、ロボット治療台。
【請求項１８】
放射線治療システムまたは粒子線治療システムにおける患者位置決め用の治療台である、請求項１６または１７に記載のロボット治療台。
【請求項１９】
前記多関節ロボットアームは、垂直な線形の自由度によって移動可能なスライド関節を備え、前記スライド関節を介して前記ベースに支持されており、
前記スライド関節は、モータと、減速機と、ボールネジ機構またはラックアンドピニオン機構を含む、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のロボット治療台。
【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】
この発明の第１の局面によるロボット手術台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端がテーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、垂直関節は、第１モータと、第１モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、第１モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この発明の第２の局面によるロボット手術台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床に固定されたベースに支持され、他方端がテーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、複数の関節を有しており、複数の関節は、それぞれ、モータと、モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
この発明の第３の局面によるロボット治療台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床面よりも下方において固定されたベースに支持され、他方端がテーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、水平方向の回動軸線回りに回動可能な垂直関節を含む複数の関節を含み、垂直関節は、モータと、モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
この発明の第４の局面によるロボット治療台は、患者載置用のテーブルと、一方端が床面よりも下方において固定されたベースに支持され、他方端がテーブルを支持する多関節ロボットアームと、を備え、多関節ロボットアームは、複数の関節を有しており、複数の関節は、それぞれ、モータと、モータの出力回転軸に配置された電磁ブレーキと、モータの回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第１減速機と、第１減速機により減速された回転が伝達され、伝達された回転を減速して出力する第２減速機と、を有している。