(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
術具を動作させる駆動力を発生する動力源と、
前記動力源の駆動量と対応する第一検出値を検出する第一センサと、
前記動力源の駆動量と対応する第二検出値を検出する第二センサと、
単位時間あたりの前記動力源の動作量を第一動作量として前記第一検出値に基づいて算出するとともに、単位時間あたりの前記動力源の動作量を第二動作量として前記第二検出値に基づいて算出する演算部と、
操作者により入力可能な操作入力装置と、
前記操作入力装置から出力された信号を受信し、前記術具を動作させるための制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部で生成された制御信号を受信し、前記動力源を駆動させる駆動信号を生成する出力部と、
前記第一動作量が第一閾値よりも小さく、且つ、前記第二動作量が第二閾値よりも大きい場合に、前記動力源の駆動を停止させる停止信号を出力する判定部と、
前記判定部から前記動力源の駆動を停止させる停止信号を受信することによって、前記出力部から前記動力源へ出力される前記駆動信号を遮断する遮断部と、
を備えた、
マニピュレータシステム。
【請求項２】
前記判定部は、前記第一動作量が前記第一閾値よりも大きく、又は、前記第二動作量が前記第二閾値よりも小さい場合において、前記第一検出値によって特定される駆動量と前記第二検出値によって特定される駆動量との差の絶対値が第三閾値よりも大きい場合に、前記停止信号を出力する、
請求項１に記載のマニピュレータシステム。
【請求項３】
前記動力源は、前記術具と着脱可能であるとともに前記術具が装着された状態において前記動力源から前記術具へ前記駆動力を伝達可能であり、
前記動力源は、前記術具と前記動力源とが接続されたときに装着信号を前記判定部へ出力する着脱センサを有し、
前記判定部は、前記装着信号が入力されており、且つ、前記第一動作量が前記第一閾値より小さく、且つ、前記第二動作量が前記第二閾値より大きい場合に、前記停止信号を出力する、
請求項１に記載のマニピュレータシステム。
【請求項４】
前記第一閾値は、前記第二閾値以下である、請求項１に記載のマニピュレータシステム。
【請求項５】
前記術具に対する操作を行う操作部をさらに備え、
前記術具は、組織を処置する電極を有し、
前記操作部は、前記電極への通電状態のオンとオフとを切り替えるスイッチを有し、
前記判定部は、
前記電極への通電状態がオフである場合には、前記第一検出値によって特定される動作量と前記第二検出値によって特定される動作量との差の絶対値を第三閾値と比較した結果に基づいて前記停止信号を出力し、
前記電極への通電状態がオンである場合には、前記第一動作量が前記第一閾値よりも小さく、且つ、前記第二動作量が前記第二閾値よりも大きい場合に、前記停止信号を出力する、
請求項１に記載のマニピュレータシステム。
【請求項６】
少なくとも１つ以上の関節を有する長尺部と、
術者により入力操作が可能な操作入力装置と、
前記操作入力装置の入力操作に応じて、前記関節を駆動するための駆動力を出力する駆動部と、
前記駆動部から出力された前記駆動力が伝達されることにより回転動作する被伝達部材と、
前記駆動部に設けられ、前記駆動部が駆動する状態における前記駆動部の回転角度を経時的に検出して第一検出値として出力する第一センサと、
前記被伝達部材に取り付けられ、前記駆動部が駆動する状態における前記被伝達部材の回転角度を経時的に検出して第二検出値として出力する第二センサと、
前記第一検出値に基づいて時間変化に対する回転角度の変化量を示す第一差分を算出すると共に、前記第二検出値に基づいて時間変化に対する回転角度の変化量を示す第二差分を算出する、少なくとも１つのマニピュレータ制御装置と、を備え、
前記少なくとも１つのマニピュレータ制御装置は、
前記第一差分と第一閾値とを比較するとともに、前記第二差分と第二閾値とを比較し、
前記第一差分が前記第一閾値より小さく、且つ、前記第二差分が前記第二閾値よりも大きい場合に、前記駆動部の駆動を停止するように前記駆動部を制御する、
マニピュレータシステム。
【請求項７】
術具を動作させる駆動力を発生する動力源と、
前記動力源の駆動量と対応する第一検出値を検出する第一センサと、
前記動力源の駆動量と対応する第二検出値を検出する第二センサと、
単位時間あたりの前記動力源の動作量を第一動作量として前記第一検出値に基づいて算出するとともに、単位時間あたりの前記動力源の動作量を第二動作量として前記第二検出値に基づいて算出する演算部と、
操作者により入力可能な操作入力装置と、
前記操作入力装置から出力された信号を受信し、前記術具を動作させるための制御信号を生成する制御信号生成部と、
前記制御信号生成部で生成された制御信号を受信し、前記動力源を駆動させる駆動信号を生成する出力部と、
を備え、
前記第一動作量が第一閾値よりも小さく、且つ、前記第二動作量が第二閾値よりも大きい場合に、前記動力源の駆動を停止させる、
マニピュレータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マニピュレータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
体内の組織を遠隔操作に従って処置する医療用のマニピュレータが知られている。一般的に、医療用のマニピュレータは、マニピュレータを構成する部品等の故障によってマニピュレータが誤動作するのを防止するための安全装置を有している。【０００３】
例えば特許文献１には、マニピュレータに取り付けられる１つの術具に配された複数のエンコーダを用いてこの術具の故障を検出する制御装置を備えた手術支援装置が開示されている。特許文献１に開示された手術支援装置は、複数のエンコーダによって検出される術具の動作量の差分を算出し、この差分と所定の閾値とを比較して複数のエンコーダの少なくともいずれかの故障を検出することができる。さらに、特許文献１に開示された手術支援装置は、上記のエンコーダの故障を検知した場合に術具の動作を安全に停止させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０９４４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、各エンコーダによって検出される動作量の差分が増大して閾値を超えた場合にエンコーダの故障があると判定するので、故障が発生した直後から上記の差分が閾値を超えるまでは、故障が発生しているにも関わらず術具が動作してしまう。このため、術具への動力伝達に故障が生じた場合に故障の発生から術具の停止までの時間をさらに短縮することが求められている。【０００６】
本発明は、術具への動力伝達に故障が生じた場合に速やかに安全な状態へ移行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】
本発明の一態様は、術具を動作させる駆動力を発生する動力源と、前記動力源の駆動量と対応する第一検出値を検出する第一センサと、前記動力源の駆動量と対応する第二検出値を検出する第二センサと、単位時間あたりの前記動力源の動作量を第一動作量として前記第一検出値に基づいて算出するとともに、単位時間あたりの前記動力源の動作量を第二動作量として前記第二検出値に基づいて算出する演算部と、操作者により入力可能な操作入力装置と、前記操作入力装置から出力された信号を受信し、前記術具を動作させるための制御信号を生成する制御信号生成部と、前記制御信号生成部で生成された制御信号を受信し、前記動力源を駆動させる駆動信号を生成する出力部と、前記第一動作量が第一閾値よりも小さく、且つ、前記第二動作量が第二閾値よりも大きい場合に、前記動力源の駆動を停止させる停止信号を出力する判定部と、前記判定部から前記動力源の駆動を停止させる停止信号を受信することによって、前記出力部から前記動力源へ出力される前記駆動信号を遮断する遮断部と、を備えた、マニピュレータシステムである。【０００８】
前記判定部は、前記第一動作量が前記第一閾値よりも大きく、又は、前記第二動作量が前記第二閾値よりも小さい場合において、前記第一検出値によって特定される駆動量と前記第二検出値によって特定される駆動量との差の絶対値が第三閾値よりも大きい場合に、前記停止信号を出力してもよい。【０００９】
前記動力源は、前記術具と着脱可能であるとともに前記術具が装着された状態において前記動力源から前記術具へ前記駆動力を伝達可能であってもよい。前記動力源は、前記術具と前記動力源とが接続されたときに装着信号を前記判定部へ出力する着脱センサを有していてもよい。前記判定部は、前記装着信号が入力されており、且つ、前記第一動作量が前記第一閾値より小さく、且つ、前記第二動作量が前記第二閾値より大きい場合に、前記停止信号を出力してもよい。【００１０】
前記第一閾値は、前記第二閾値以下であってもよい。【００１１】
上記態様の医療システムは、前記術具に対する操作を行う操作部をさらに備えていてもよい。前記術具は、組織を処置する電極を有していてもよい。前記操作部は、前記電極への通電状態のオンとオフとを切り替えるスイッチを有していてもよい。前記判定部は、前記電極への通電状態がオフである場合には、前記第一検出値によって特定される動作量と前記第二検出値によって特定される動作量との差の絶対値を第三閾値と比較した結果に基づいて前記停止信号を出力し、前記電極への通電状態がオンである場合には、前記第一動作量が前記第一閾値よりも小さく、且つ、前記第二動作量が前記第二閾値よりも大きい場合に、前記停止信号を出力してもよい。【００１２】
本発明の別の態様は、少なくとも１つ以上の関節を有する長尺部と、術者により入力操作が可能な操作入力装置と、前記操作入力装置の入力操作に応じて、前記関節を駆動するための駆動力を出力する駆動部と、前記駆動部から出力された前記駆動力が伝達されることにより回転動作する被伝達部材と、前記駆動部に設けられ、前記駆動部が駆動する状態における前記駆動部の回転角度を経時的に検出して第一検出値として出力する第一センサと、前記被伝達部材に取り付けられ、前記駆動部が駆動する状態における前記被伝達部材の回転角度を経時的に検出して第二検出値として出力する第二センサと、前記第一検出値に基づいて時間変化に対する回転角度の変化量を示す第一差分を算出すると共に、前記第二検出値に基づいて時間変化に対する回転角度の変化量を示す第二差分を算出する、少なくとも１つのマニピュレータ制御装置と、を備え、前記少なくとも１つのマニピュレータ制御装置は、前記第一差分と第一閾値とを比較するとともに、前記第二差分と第二閾値とを比較し、前記第一差分が前記第一閾値より小さく、且つ、前記第二差分が前記第二閾値よりも大きい場合に、前記駆動部の駆動を停止するように前記駆動部を制御する、マニピュレータシステムである。
本発明の他の態様は、術具を動作させる駆動力を発生する動力源と、前記動力源の駆動量と対応する第一検出値を検出する第一センサと、前記動力源の駆動量と対応する第二検出値を検出する第二センサと、単位時間あたりの前記動力源の動作量を第一動作量として前記第一検出値に基づいて算出するとともに、単位時間あたりの前記動力源の動作量を第二動作量として前記第二検出値に基づいて算出する演算部と、操作者により入力可能な操作入力装置と、前記操作入力装置から出力された信号を受信し、前記術具を動作させるための制御信号を生成する制御信号生成部と、前記制御信号生成部で生成された制御信号を受信し、前記動力源を駆動させる駆動信号を生成する出力部とを備え、前記第一動作量が第一閾値よりも小さく、且つ、前記第二動作量が第二閾値よりも大きい場合に、前記動力源の駆動を停止させるマニピュレータシステムである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、故障した場合に速やかに安全な状態へ移行可能なマニピュレータシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態のマニピュレータシステムの全体図である。
【図２】同マニピュレータシステムの術具を示す模式図である。
【図３】同マニピュレータシステムの駆動部及び被駆動部の内部構造を示す模式図である。
【図４】同マニピュレータシステムのマニピュレータ制御装置を示すブロック図である。
【図５】同マニピュレータ制御装置の第一演算部を示すブロック図である。
【図６】同マニピュレータ制御装置の第二演算部を示すブロック図である。
【図７】同マニピュレータ制御装置の第一判定部による故障判定の原理を示すグラフである。
【図８】同マニピュレータ制御装置の第一判定部による故障判定の原理を示すグラフである。
【図９】同マニピュレータ制御装置の第一判定部による故障判定の原理を示すグラフである。
【図１０】同実施形態のマニピュレータシステムの運用時の動作の概略を示すフローチャートである。
【図１１】同マニピュレータシステムの第一判定部及び第二判定部による故障判定の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態のマニピュレータシステムにおける駆動部及び被駆動部を示す模式図である。
【図１３】同マニピュレータシステムのブロック図である。
【図１４】同実施形態のマニピュレータシステムの使用時の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１５】同実施形態のマニピュレータシステムの使用時の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１６】同実施形態における駆動部及び被駆動部の他の構成例を示す拡大図である。
【図１７】同実施形態における駆動部及び被駆動部の他の構成例を示す拡大図である。
【図１８】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１９】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２０】同実施形態のマニピュレータシステムの使用時の動作の流れを示すフローチャートである。
【図２１】同実施形態の変形例の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１〜図１１を参照して説明する。図１は、本実施形態のマニピュレータシステムの全体図である。
【００１６】
マニピュレータシステム１は、操作者によって操作入力が行われる操作入力装置２と、操作入力装置２への操作入力に従って体内で処置等を行うマニピュレータ５と、操作入力装置２への操作入力に対応してマニピュレータ５を動作させる制御を行うマニピュレータ制御装置３０とを備える。
【００１７】
操作入力装置２は、操作者（例えば執刀医）の操作の動きをマニピュレータ５へ伝達するマスタとして機能する。操作入力装置２は、表示部３と、操作部４とを備える。
【００１８】
表示部３は、腹腔鏡１００ 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モニタ３ａと、マニピュレータシステム１が発するエラーメッセージ等を表示するモニタ３ｂとを含む。  
【００１９】
操作部４は、操作者の操作の動きをマニピュレータ５へ伝達することができるように、マニピュレータ制御装置３０と通信可能に接続されている。 操作者によって操作部４が操作されると、操作部４は、操作を行う操作者の動作に対応してマニピュレータ５を駆動させるための操作信号を、マニピュレータ制御装置３０へ出力する。
【００２０】
マニピュレータ５ は、複数の術具６と、各術具６を動作させる駆動部２２とを 備える。各術具６ は、マニピュレータ制御装置３０から出力される制御信号に基づいてそれぞれの動作が制御される。
【００２１】
図２ は、マニピュレータシステム１の術具６を示す模式図である。術具６は、体内へ挿入される挿入部７と、挿入部７に接続されているとともに駆動部２２に接続された被駆動部１５とを有している。複数の術具６のうちの１つ又は複数は、高周波処置を行うための 高周波 処置具６Ａ を備えている。高周波処置具６Ａは、フットスイッチ６１によって高周波電流の通電状態を操作可能な高周波電源装置６０と接続されている。
【００２２】
挿入部７は、全体として細長い軸状である。挿入部７の使用時には、挿入部７の一端側（処置部８側）が患者へと向けられる。以下では、挿入部７において挿入部７の軸方向の相対位置を表す場合に、特に断らない限りは、 処置部８に近い方を先端側、駆動部２２に近い方を基端側とする。
挿入部７は、患者に向けられる先端側に配された処置部８と、処置部８に連結された長尺部１０とを有している。
【００２３】
処置部８は、図２のように、  たとえば 、組織を切開するための電極９を有している。 たとえば、高周波処置具６Ａの電極９は、高周波電源装置６０から高周波電流が 供給されることによって組織を切開することができるように構成されている。
【００２４】
長尺部１０は、処置部８に接続された関節１１と、関節１１に接続された可撓管１２とを有している。関節１１は、可撓管１２の先端に対して処置部８の向きが変化するように、駆動部２２が発する駆動力の伝達を受けて動作する。複数の関節１１は、それぞれワイヤｗを介して被駆動部１５のプーリ１８に接続されている。なお、関節１１は、図２では１つしか示されていないが、複数設けられていても良い。また、本実施形態では、長尺部１０が可撓管１２を示していることを示したが、可撓管１２の代わりに、硬質管であっても良い。 
【００２５】
可撓管１２は、先端と基端とに開口を有する柔軟な管状部材である。駆動部２２から関節１１へ駆動力を伝達するためのワイヤｗが可撓管１２の内部に挿通されている。
【００２６】
図３は、マニピュレータシステム１の駆動部２２及び被駆動部１５の内部構造を示す模式図である。被駆動部１５は、駆動部２２の出力軸２６に連結されて駆動部２２から伝達される駆動力によって回動するプーリ１８（被伝達部材）を有している。
【００２７】
プーリ１８は、可撓管１２の基端から延びるワイヤｗが掛けられる溝を外周部分に有している。プーリ１８には、駆動部２２が発する駆動力が伝達される。プーリ１８に伝達された駆動力は、ワイヤｗへ伝達される。これにより、駆動部２２の動作に応じてワイヤｗが可撓管１２の長手方向に進退動作して、駆動部２２が発する駆動力が関節１１（図２参照）へ伝達される。
【００２８】
マニピュレータシステム１は、術具６の位置及び姿勢を調節するための可動式のアーム２１  を有している。アーム２１は、駆動部２２を支持している 。 
【００２９】
駆動部２２は、マニピュレータ制御装置３０に電気的に接続された動力源となるモータ２３と、モータ２３の回転軸に接続された駆動側エンコーダ２４と、モータ２３の回転軸に接続された減速機構２５と、減速機構２５に配された出力軸２６と、出力軸２６に接続され駆動部２２から伝達される駆動力によって動作する被駆動側エンコーダ２７と、を有している。
【００３０】
モータ２３はマニピュレータ制御装置３０に電気的に接続されている。モータ２３は、術具６を動作させるための駆動力を発する動力源である。
【００３１】
駆動側エンコーダ２４は、駆動部２２の動作量を検出するセンサ（第一センサ）である。駆動側エンコーダ２４は、モータ２３の回転軸の回転角度に対応したパルス信号（第一検出値）を生成する。また、モータ２３は、モータ２３の動作量を検出する駆動側エンコーダ２４を含むサーボモータ等によって構成されていてもよい。
【００３２】
被駆動側エンコーダ２７は、駆動側エンコーダ２４とは異なる部位で駆動部２２の動作量を検出するセンサ（第二センサ）である。被駆動側エンコーダ２７は、駆動部２２から術具６へ至るまでの動力伝達経路中の一部、本実施形態では、減速機構２５の出力軸２６の動作量を検出する。被駆動側エンコーダ２７は、減速機構２５の出力軸２６に配されたギア２８を介して出力軸２６に接続され、出力軸２６の回転角度に対応したパルス信号（第二検出値）を生成する。
【００３３】
図４は、マニピュレータシステム１のマニピュレータ制御装置３０を示すブロック図である。マニピュレータ制御装置３０は、操作入力装置２に接続された制御信号生成部３１と、制御信号生成部（ 第一プロセッサ ）３１に接続された出力部（ドライバ）３２と、出力部３２に接続された遮断部（リレー）３３と、駆動側エンコーダ２４に接続された第一位置算出部（第二プロセッサ）３４と、第一位置算出部３４に接続された第一演算部（第三プロセッサ）３５と、被駆動側エンコーダ２７に接続された第二位置算出部（第四プロセッサ）４０と、第二位置算出部４０に接続された第二演算部（第五プロセッサ）４１と、第一演算部３５及び第二演算部４１に接続された第一判定部（第六プロセッサ）４６と、第一位置算出部３４及び第二位置算出部４０に接続された第二判定部（第七プロセッサ）４７と、を有している。なお、第一プロセッサ〜第七プロセッサは、ＣＰＵやＦＰＧＡ等のプログラマブルなデバイスでもＡＳＩＣのようなデバイスで構成してもよい。第一プロセッサ〜第七プロセッサは、全てを一つのデバイスの中に構成しても良いし、それぞれ個別のデバイスで構成しても良いし、さらには適宜グループ化してデバイスを割り当てるような構成（例えば第一プロセッサと第七プロセッサを一つのＣＰＵで、第二プロセッサ２から第六プロセッサまでをＦＰＧＡで構成する）にしても良い。 
【００３４】
制御信号生成部３１は、操作入力装置２からマニピュレータ制御装置３０へ出力された操作信号の入力を受け付け、マニピュレータ５（術具６）を動作させるための制御信号を生成する。制御信号生成部３１は、第一位置算出部３４及び第二位置算出部４０に接続されている。制御信号生成部３１は、第一位置算出部３４及び第二位置算出部４０が算出する駆動部２２の駆動量の情報の入力を受け付ける。制御信号生成部３１は、第一位置算出部３４及び／または第二位置算出部４０が算出する駆動部２２の駆動量の情報に基づいたフィードバック制御を行う。制御信号生成部３１は、生成した制御信号を出力部３２へ出力する。
【００３５】
出力部３２は、制御信号生成部３１から出力された制御信号の入力を受け付け、駆動部２２を駆動させるための駆動信号を制御信号に基づいて算出する。出力部３２は、生成された駆動信号を遮断部３３へ出力する。
【００３６】
遮断部 （リレー） ３３は、出力部３２から出力された駆動信号を駆動部２２のモータ２３へ出力可能なオン状態と、出力部３２から出力された駆動信号が駆動部２２のモータ２３へ出力されないように駆動信号を遮断するオフ状態とを、後述する第一判定部４６及び第二判定部４７による判定結果に従って切り替える。 遮断部３３の起動直後、後述する第一判定部４６及び第二判定部４７から遮断信号（第一遮断信号又は第二遮断信号）が出力されるまでは、 出力部３２から出力された駆動信号を駆動部２２のモータ２３へ出力することができる。
【００３７】
第一位置算出部３４は、駆動側エンコーダ２４によって生成されたパルス信号を受信する。第一位置算出部３４は、駆動側エンコーダ２４からのパルス信号を積算してカウント値を生成する。第一位置算出部３４は、カウント値の初期値（０）と最新のカウント値とに基づいて、モータ２３の動作量に相当する値（以下第一動作量Ｃａという）を算出する。第一動作量Ｃａは、第一演算部３５、第二判定部４７、及び制御信号生成部３１へ出力される。
【００３８】
第二位置算出部４０は、被駆動側エンコーダ２７によって生成されたパルス信号を受信する。第二位置算出部４０は、被駆動側エンコーダ２７からのパルス信号を積算してカウント値を生成する。第二位置算出部４０は、カウント値の初期値（０）と最新のカウント値とに基づいて、モータ２３の動作量に相当する値（以下第二動作量Ｃｂという）を算出する。
【００３９】
第二判定部４７は、第一位置算出部の出力Ｃａと第二位置算出部の出力Ｃｂの差の絶対値と所定の閾値（以下第三閾値Ｒ３という）とを比較することで故障を判定する。故障があると第二判定部４７が判定した場合は、第二判定部４７は、遮断信号（第二遮断信号）を出力する。第三閾値Ｒ３は、第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの許容可能な誤差よりも大きく、且つできる限り０に近い正の値である。
【００４０】
第一判定部４６は、第一演算部３５と第二演算部４１の出力値から、駆動側エンコーダ２４が正常動作しているか否かの判定（故障判定）を行い、故障と判断した場合は遮断信号（第一遮断信号）を出力する。
【００４１】
図５は、マニピュレータ制御装置３０の第一演算部３５を示すブロック図である。第一演算部３５には、第一位置算出部３４から出力された第一動作量Ｃａが入力される。
【００４２】
第一演算部３５は、所定時間おきに第一動作量Ｃａを第一位置算出部３４から取得して記憶する位置情報記憶部３６と、第一位置算出部３４の出力と、位置情報記憶部３６の出力とを演算して出力する差分演算部３７と、差分演算部３７の出力と、所定の基準値（以下第一閾値Ｒ１という）を記憶する基準値記憶部３９と、基準値記憶部３９の出力を比較演算して出力する比較演算部３８とを有している。
【００４３】
ある時刻ｎに取得された第一動作量ＣａをＣａ（ｎ）と表す。Ｃａ（ｎ）は位置情報記憶部３６と差分演算部３７に同時に入力される。
位置情報記憶部３６は、少なくとも、第一動作量Ｃａの取得時点における最新の第一動作量Ｃａ（ｎ）と、直前に取得された第一動作量Ｃａ（ｎ−１）とを記憶することができる。位置情報記憶部３６は、Ｃａ（ｎ）が入力されるタイミングで、直前に入力されて記憶されているＣａ（ｎ−１）を出力する。
【００４４】
差分演算部３７は、第一位置算出部３４からのＣａ（ｎ）と位置情報記憶部３６からのＣａ（ｎ−１）との差分（以下、第一差分ΔＣａ、特に時刻ｎのときの値を示す場合はΔＣａ（ｎ）という。）を算出する。第一差分ΔＣａは、単位時間当たりの駆動部２２の動作量を駆動側エンコーダ２４からのパルス信号に基づいて算出した値である。差分演算部３７は、第一差分ΔＣａを比較演算部３８へ出力する。
【００４５】
比較演算部３８は、基準値記憶部３９から第一閾値Ｒ１の値を読み込み、第一差分ΔＣａの絶対値と第一閾値Ｒ１とを比較する。第一閾値Ｒ１は、駆動側エンコーダ２４の分解能やモータ２３から駆動側エンコーダ２４までの減速比等の駆動力伝達特性などを考慮して、駆動部２２を構成する機構が正常に動作した状態において第一差分ΔＣａに生じ得る誤差よりも大きく、且つできる限り０に近い正の値である。
【００４６】
図６は、マニピュレータ制御装置３０の第二演算部４１を示すブロック図である。第二演算部４１には、第二位置算出部４０から出力された第二動作量Ｃｂが入力される。
第二演算部４１は、所定時間おきに第二動作量Ｃｂを第二位置算出部４０から取得して記憶する位置情報記憶部４２と、第二位置算出部４０の出力と、位置情報記憶部４２の出力とを演算して出力する差分演算部４３と、所定の基準値（以下第二閾値Ｒ２という）を記憶している基準値記憶部４５と、差分演算部４３の出力と、基準値記憶部４５の出力を比較演算して出力する比較演算部４４と、を有している。
【００４７】
ある時刻ｎに取得された第二動作量ＣｂをＣｂ（ｎ）と表す。Ｃｂ（ｎ）は位置情報記憶部４２と差分演算部４３に同時に入力される。
位置情報記憶部４２は、少なくとも、第二動作量Ｃｂの取得時点における最新の第二動作量Ｃｂ（ｎ）と、直前に取得された第二動作量Ｃｂ（ｎ−１）とを記憶することができる。位置情報記憶部４２は、Ｃｂ（ｎ）が入力されるタイミングで、直前に入力されて記憶されているＣｂ（ｎ−１）を出力する。第二演算部４１が第二動作量Ｃｂ（ｎ）を取得するタイミングは、第一演算部３５が第一動作量Ｃａ（ｎ）を取得するタイミングと同期している。
【００４８】
差分演算部４３は、第二位置算出部４０からのＣｂ（ｎ）と位置情報記憶部４２からのＣｂ（ｎ−１）との差分（以下、第二差分ΔＣｂ、特に時刻ｎのときの値を示す場合はΔＣｂ（ｎ）という。）を算出する。第二差分ΔＣｂは、単位時間当たりの駆動部２２の動作量を被駆動側エンコーダ２７からのパルス信号に基づいて算出した値である。差分演算部４３は、第二差分ΔＣｂを比較演算部４４へ出力する。
【００４９】
比較演算部４４は、基準値記憶部４５から第二閾値Ｒ２の値を読み込み、第二差分ΔＣｂの絶対値と第二閾値Ｒ２とを比較する。第二閾値Ｒ２は、被駆動側エンコーダ２７の分解能やモータ２３から被駆動側エンコーダ２７までの減速比等の駆動力伝達特性などを考慮して、駆動部２２を構成する機構が正常に動作した状態において第二差分ΔＣｂに生じ得る誤差よりも大きく、且つできる限り０に近い正の値である。
【００５０】
第一判定部４６は、第一差分ΔＣａの絶対値が第一閾値Ｒ１よりも小さく、且つ第二差分ΔＣｂの絶対値が第二閾値Ｒ２を超えている場合には、遮断部３３をオフ状態に切り替えて駆動電流を遮断するための第一遮断信号を遮断部３３へ出力する。第一遮断信号は、モータ２３への駆動信号を遮断する 停止信号である。
【００５１】
ここで、第一判定部４６による故障判定の原理について図７から図９までを参照して説明する。図７から図９までは、マニピュレータ制御装置の 作動時におけるモータ動作量と第一第二動作量（Ｃａ、Ｃｂ）、とその差分の絶対値（｜Ｃａ−Ｃｂ｜）、第一第二差分の絶対値（｜ΔＣａ｜、｜ΔＣｂ｜）の時間変化を示したグラフである。
【００５２】
本実施形態では、図３に示すように、モータ２３から駆動側エンコーダ２４までの動力伝達経路とモータ２３から被駆動側エンコーダ２７までの動力伝達経路とは、互いが機械的に結合された動力伝達経路であり、互いの動作は連動する。モータ２３から駆動側エンコーダ２４までの動力伝達経路とモータ２３から被駆動側エンコーダ２７までの動力伝達経路とにはそれぞれ固有のバックラッシュがある。駆動側エンコーダ２４はモータ２３の軸に直接取り付けられているのでバックラッシュは小さく無視できる 。一方で被駆動側エンコーダ２７は、減速機構２５およびギア２８を介してモータ２３の動力を受けるため、バックラッシュが大きい。
モータ２３の駆動開始からバックラッシュによる不感帯を超えて一方向にモータ２３が動作している時には、駆動側エンコーダ２４と被駆動側エンコーダ２７は高精度に連動する。
【００５３】
第二判定部４７が故障を検出する原理について、図７、図８、図９を参照して説明する。図７は、駆動部２２（駆動側エンコーダ２４および被駆動側エンコーダ２７）が正常に動作している場合の各値の変化を表している。駆動側エンコーダ２４の出力を基に算出される第一動作量Ｃａは、バックラッシュが殆ど無いためモータ２３の動作量とほぼ同じ動作量を示す（図７に示すグラフ上では、モータ２３の動作量を示す線と第一動作量Ｃａを示す線とがほぼ重なって示されている）。一方被駆動側エンコーダ２７の出力を基に算出される第二動作量Ｃｂは、バックラッシュのためモータの動作開始からＴ０遅れた時点で増加し始め、その後モータ２３の動きに連動する。
第二判定部４７で算出される第一動作量と第二動作量の差分の絶対値｜Ｃａ−Ｃｂ｜は、Ｔ０まではＣａが増加する一方でＣｂが０のままであるので、Ｃａと同様に増加する。Ｔ０を超えると、ＣｂがＣａと同様に増加するので、｜Ｃａ−Ｃｂ｜はそれ以上増加しない（｜Ｃａ−Ｃｂ｜はほぼ一定である ）。Ｔ０を超えた後の｜Ｃａ−Ｃｂ｜の値を前述の第三閾値Ｒ３とする。駆動側エンコーダ２４か、被駆動側エンコーダ２７のどちらか一方が故障してパルスを出力しなくなった場合、ＣａとＣｂの差が大きくなるので故障したことが検出できる。一方で｜Ｃａ−Ｃｂ｜が増加してもＲ３を超えていない場合は、故障の可能性もあるが、バックラッシュが原因である場合がある。正転逆転を繰り返す場合には、バックラッシュの影響が｜Ｃａ−Ｃｂ｜が０以外の値（Ｒ３以下）となる。従って、誤判定を防ぐためには閾値として、図７におけるＲ３（駆動側エンコーダ２４および被駆動側エンコーダ２７が正常に動作しているときのＲ３であり、｜Ｃａ−Ｃｂ｜がほぼ一定になったときの値）より大きい値を用いなければならない。 
図８は、駆動開始時に駆動側エンコーダ２４が故障している場合の各値の変化を示している。駆動側エンコーダ２４が故障してパルスを出さないので、その出力を基に算出される第一動作量Ｃａは０のままである。一方被駆動側エンコーダ２７の出力を基に算出される第二動作量Ｃｂは、正常時と同様にバックラッシュのためモータの動作開始から遅れて増加し始め、その後モータ２３の動きに連動する。
｜Ｃａ−Ｃｂ｜は、バックラッシュによる不感帯Ｔ０（不図示）まではＣａ及びＣｂともに０なので、０のままである。Ｔ０を超えるとＣｂが増加するがＣａは０のままなので、｜Ｃａ−Ｃｂ｜＝Ｃｂとなる（図８に示すグラフ上では、（｜Ｃａ−Ｃｂ｜）を示す線とＣｂを示す線とが重なって示されている）。｜Ｃａ−Ｃｂ｜が増加し続けＲ３を超えると故障が発生したことを検出できる。
この場合の判定は故障発生から検出までにＴ２の時間を要する。
図９は、駆動中にＴ５（＞Ｔ０）の時点で駆動側エンコーダ２４が故障した場合の各値の変化を示している。Ｔ５までは正常時と同じ動作となりＴ０（不図示）までは｜Ｃａ−Ｃｂ｜は、増加し続け、Ｔ０を超えると一定値になる。その後Ｔ５で駆動側エンコーダ２４のパルスが停止するとＣａの増加が止まり、Ｃｂのみが増加するので、大きな値となった｜Ｃａ−Ｃｂ｜は減少し始める。Ｃｂが増加し続けてＣａと同じ値となったところを境に｜Ｃａ−Ｃｂ｜は増加に転じる。その後Ｒ３を越えた点で故障と判定される。
この場合の判定は故障発生から検出までにＴ７−Ｔ５の時間を要する。
このように、第二判定部４７では、駆動側エンコーダ２４と被駆動側エンコーダ２７の両方の故障を検出することができるが、検出までには時間が掛かる。
第二判定部４７は、第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの差の絶対値が第三閾値Ｒ３以下である場合には、第二遮断信号を出力しない。
【００５４】
次に第一判定部４６による故障判定の原理を、図７から図９までを参照して説明する。
図７は前述の通り正常に動作している場合の各値の変化を表している。
第一差分ΔＣａの絶対値｜ΔＣａ｜（図７に「○」印で示す。）及び第二差分ΔＣｂの絶対値｜ΔＣｂ｜（図７に「×」印で示す。）に着目する。正常な場合｜ΔＣａ｜はＣａの増加とともに正の値を取り、一定速度で動作している場合はほぼ同じ値となる。｜ΔＣｂ｜も同様にΔＣｂの増加に応じて正の値を取る。
ここで、想定している速度で動作しているときのＣａの半分程度の値を第一閾値Ｒ１として設定する。正常に動作している場合、｜ΔＣａ｜がＲ１より小さければモータ２３が停止していることになる。
｜ΔＣｂ｜についても同様にして第二閾値Ｒ２を設定する。ここの例ではＲ２＝Ｒ１とするが、駆動側エンコーダ２４と被駆動側エンコーダ２７の分解能や回転速度が異なる場合は、Ｒ１とＲ２をそれぞれの条件に合わせて決めることが望ましい。｜ΔＣｂ｜がＲ１より小さい場合は、モータ２３が停止しているか、モータ２３が動作しているがバックラッシュによって被駆動側エンコーダが未だ回転していないか、のどちらかである。逆に｜ΔＣｂ｜がＲ１より大きい場合はモータ２３が回転していることになる。
駆動部へ電力を供給しているときの｜ΔＣａ｜がＲ１より小さな値であれば、何らかの故障が発生していることが分かる。このときに｜ΔＣｂ｜がＲ１より大きければモータ２３が回転していることが分かるので、｜ΔＣａ｜に連携している駆動側エンコーダ２４の故障であることが分かる。
【００５５】
図８は、駆動開始時に駆動側エンコーダ２４が故障している場合の各値の変化を示している。この場合には、駆動側エンコーダ２４が故障してパルスを出さないので、その出力を基に算出される第一動作量Ｃａも｜ΔＣａ｜も０のままである。一方被駆動側エンコーダ２７の出力を基に算出される第二動作量Ｃｂは、正常時と同様にバックラッシュのためモータ２３の動作開始から遅れて増加し始め、その後モータ２３の動きに連動して増加するので、増加し始めた点Ｔ１で｜ΔＣｂ｜はＲ１を超える。
すなわち、この場合には、｜ΔＣａ｜及び｜ΔＣｂ｜は下記の式１、式２に示す関係にある。
｜ΔＣａ｜  ＜  Ｒ１・・・（式１）
｜ΔＣｂ｜  ＞  Ｒ２  （＝Ｒ１）・・・（式２）
上記の式１及び式２に示す関係が満たされたことによって、第一判定部４６は、先に説明した動作によって、故障と判定し、第一遮断信号を出力する。
この場合の判定は故障発生からＴ１の時間で検出が可能であり、前述の第二判定部４７のＴ２よりも早く故障が検出できるので、故障による誤動作をより早く止めることができる。
【００５６】
図８は、駆動中にＴ５（＞Ｔ０）の時点で駆動側エンコーダ２４が故障した場合の各値の変化を示している。この場合には、Ｔ５までは正常時と同じ動作なので、｜ΔＣａ｜はＲ１以上の値をとり、｜ΔＣｂ｜はＴ０（不図示）までは０、Ｔ０を超えるとＲ１以上の値をとる。その後Ｔ５で駆動側エンコーダ２４のパルスが停止するとＣａの増加が止まり次のタイミングＴ６では｜ΔＣａ｜が０になり、Ｃｂは増加し続けるので｜ΔＣｂ｜はＲ１を超える値をとり続ける。
この時点で、第一判定部４６の故障判定の基準を満たすので、故障と判定される。
この場合の判定は故障発生からＴ６−Ｔ５の時間で検出が可能であり、前述の第二判定部４７のＴ７−Ｔ５よりも早く故障が検出できるので、故障による誤動作をより早く止めることが可能になる。
【００５７】
なお、第一判定部４６は、第一差分ΔＣａの絶対値が第一閾値Ｒ１以上である場合、または、第二差分ΔＣｂの絶対値が第二閾値Ｒ２以下である場合には、第一遮断信号を出力しない。
【００５８】
本実施形態のマニピュレータシステム１では、前述の動作原理を組み合わせて駆動側エンコーダ２４および被駆動側エンコーダ２７の故障が発生した場合に、以下のような動作でシステムを停止させる。
駆動側エンコーダ２４が故障してパルス出力が止まった場合、第一差分ΔＣａの絶対値が第一閾値Ｒ１よりも小さく、且つ第二差分ΔＣｂの絶対値が第二閾値Ｒ２を超え、第一判定部４６の判定基準を満たすので、第一判定部４６は、第一遮断信号を出力する。一方で｜Ｃａ−Ｃｂ｜が増加するので、｜Ｃａ−Ｃｂ｜がＲ３を超えればその時点で第二判定部４７が第二遮断信号を遮断部３３へ出力する 。ここで、第一判定部４６の判定は第二判定部４７の判定よりも早いので、｜Ｃａ−Ｃｂ｜がＲ３を超える前に、第一遮断信号が遮断部３３へ出力される ことによって、動力源であるモータ２３ を停止させる。
被駆動側エンコーダ２７が故障してパルス出力が止まった場合、第一差分ΔＣａの絶対値が第一閾値Ｒ１よりも大きく、また第二差分ΔＣｂの絶対値が第二閾値Ｒ２を超え無いので、第一判定部４６の判定基準を満たさず、第一判定部４６は、第一遮断信号を出力しない。一方で｜Ｃａ−Ｃｂ｜は増加するので、Ｒ３を超えた時点で第二判定部４７が第二遮断信号を遮断部３３へ出力し、動力源であるモータ２３ を停止させる。
【００５９】
第一閾値Ｒ１、第二閾値Ｒ２、第三閾値Ｒ３の具体的な設定例を述べる。
図３に示す例において、具体的な一例として、駆動側エンコーダ２４の分解能を４０００パルス/回転、被駆動側エンコーダ２７の分解能を３６００パルス/回転、減速機構２５の減速比を３６：１、とギア２８の減速比を１：１、プーリ１８の回転角度に換算したモータ２３と被駆動側エンコーダとのバックラッシュを２度、モータ２３と駆動側エンコーダ２４のバックラッシュを０度、駆動時のプーリの最低回転速度を３度/秒とする。
モータ２３が最低回転速度で駆動しているとき、駆動側エンコーダ２４、被駆動側エンコーダ２７が出力するパルスの波数はそれぞれ、
１２００パルス／秒
３０パルス／秒
これを正規化するために被駆動側エンコーダ２７のカウントだけを４０倍したものをＣｂとすると、１００ｍｓ（０．１秒）ごとにカウントをサンプリングすると、｜ΔＣａ｜＝｜ΔＣｂ｜＝１２０となる。これが最低回転速度で回転している場合の｜ΔＣａ｜、｜ΔＣｂ｜の値となる。したがって回転しているか否かを判定する閾値はこの値よりも小さい値にしなければならない。
一方で、閾値を０にすると速度ムラや回転の誤差がエラーとして検出されてしまうおそれがあるので、この場合の閾値は０と上記最低回転速度時の値の間の値とする。例えば上記最低回転速度時の値の半分程度として、
Ｒ１  ＝  Ｒ２  ＝  ６０
というように設定可能である。
ノイズや誤差があるシステムでは、Ｒ１は上限値の基準であるのでやや低めに、Ｒ２は下限値の基準なのでやや高めに設定することで、ノイズや誤差による誤判定を避けるようにしても良い。
Ｒ１  ＝  ５０
Ｒ２  ＝  ７０
というように設定することも可能である
このように、第一閾値Ｒ１は第二閾値Ｒ２以下（Ｒ１≦Ｒ２）とする方が好ましい。
【００６０】
第三閾値Ｒ３は、プーリの最低回転速度が３度／秒であることから、上記Ｃａ、Ｃｂのカウント分解能は４００パルス／度、不感帯とすべきバックラッシュが２度なので
Ｒ３  ＞  ８００
とすることができる。
なお、第三閾値Ｒ３は、上記の値に対して１０％程度マージンを持たせて、
Ｒ３  ＝  ９００
というように設定されてもよい。
第三閾値Ｒ３は、例えば、ノイズ等の影響による誤判定を防ぐ目的で所定のマージンを持たせた値としてもよい。
【００６１】
次に、本実施形態のマニピュレータシステム１の動作について図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態のマニピュレータシステム１運用時の動作の概略を示すフローチャートである。
マニピュレータシステム１は、駆動部２２に術具６が接続された状態で使用される。マニピュレータシステム１が起動（ステップＳ１０１）されると、マニピュレータ制御装置３０の初期化が行なわれる（ステップＳ１０２）。また、駆動部２２は予め設定された初期化時の位置に移動される。
【００６２】
マニピュレータ制御装置３０の初期化時には、第一位置算出部３４及び第二位置算出部４０における各パルス信号のカウント値が初期化され、以降の動作ではこの状態が変位０となり、駆動側エンコーダ２４および被駆動側エンコーダ２７からのパルス信号の出力に従ってカウント値が増減する。
【００６３】
次に、操作者は、操作入力装置２の表示部３の映像を見ながら、操作部４を操作する。操作部４は操作者による操作の動きに対応した操作信号をマニピュレータ制御装置３０へ出力する。マニピュレータ制御装置３０は、操作部４から操作信号を取得する（ステップＳ１０３）。
【００６４】
また、マニピュレータ制御装置３０は、操作入力装置２を用いて操作者が処置の終了指示が入力されたか否かを判定し、終了指示が入力されない場合（ステップＳ１０４においてＮｏ）は、操作信号と第一動作量に基づいて、制御信号生成部３１において制御信号を生成する（ステップＳ１０５）。さらに、マニピュレータ制御装置３０は、出力部３２において制御信号に従って駆動信号を遮断部３３へ出力し、遮断部３３から駆動部２２のモータ２３へ駆動信号を出力する（ステップＳ１０６）。これにより、操作部４の操作に従って駆動部２２のモータ２３が駆動される。
【００６５】
駆動部２２のモータ２３は、遮断部３３からの駆動信号を受けて、出力軸２６を回転させる。ここで、モータ２３に接続された駆動側エンコーダ２４と、出力軸２６を介してモータ２３に間接的に接続された被駆動側エンコーダ２７との両方が、モータ２３の動作量に基づいたパルス信号をそれぞれ生成する。
【００６６】
第一位置算出部３４は、駆動側エンコーダ２４が生成したパルス信号に基づいて、モータ２３の動作量を算出する。また、第二位置算出部４０は、被駆動側エンコーダ２７が生成したパルス信号に基づいて、モータ２３の動作量を算出する。第一位置算出部３４において算出された動作量（第一動作量Ｃａ）は、制御信号生成部３１に読み込まれ、駆動部２２の現在の変位の情報としてフィードバック制御に使用される。
【００６７】
なお、第二位置算出部４０において算出された第二動作量Ｃｂは、制御信号生成部３１に読み込まれ、駆動部２２の現在の変位の情報としてフィードバック制御等に使用されてもよい。なお、制御信号生成部３１におけるフィードバック制御を行うためには、第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとのいずれか一方が利用可能となっていればよい。
【００６８】
マニピュレータ制御装置３０は、駆動部２２を駆動させる制御と並行して、駆動側エンコーダ２４及び被駆動側エンコーダ２７の故障判定をするための監視（ステップＳ２００）を行う。マニピュレータ制御装置３０における故障判定の制御について、フローチャートを示して説明する。図１１は、マニピュレータシステム１の第一判定部４６及び第二判定部４７による故障判定の動作の流れを示すフローチャートである。
【００６９】
マニピュレータ制御装置３０が起動され術具６が駆動部２２に装着された後、マニピュレータ制御装置３０は、第一位置算出部３４及び第二位置算出部４０を初期化する（ステップＳ２０１）。術具６が駆動部２２に装着された後に第一位置算出部３４及び第二位置算出部４０が初期化されることで、このときの術具６の位置及び姿勢が駆動部２２における初期位置となる。具体的には、第一位置算出部３４の初期化によって、駆動側エンコーダ２４からのパルス信号のカウント値が０となり、第一位置算出部３４によって算出される第一動作量Ｃａ（ｎ）は０となる。さらに、第二位置算出部４０の初期化によって、被駆動側エンコーダ２７からのパルス信号のカウント値が０となり、第二位置算出部４０によって算出される第二動作量Ｃｂ（ｎ）は０となる。ここで、ｎは、マニピュレータ制御装置３０の初期化時に０にリセットされる変数である。
【００７０】
続いて、マニピュレータ制御装置３０は、ｎに１を加算（ステップＳ２０２）した後、第一位置算出部３４によって第一動作量Ｃａ（ｎ）を算出し、第二位置算出部４０によって第二動作量Ｃｂ（ｎ）を算出する（ステップＳ２０３）。第一動作量Ｃａ（ｎ）は第一演算部３５及び第二判定部４７へ出力され、第二動作量Ｃｂ（ｎ）は第二演算部４１及び第二判定部４７へ出力される。
【００７１】
続いて、マニピュレータ制御装置３０の第一演算部３５は、変数ｎに対応する第一動作量Ｃａ（ｎ）に最新の第一動作量の値を代入する（ステップＳ２０４）。第一演算部３５は、位置情報記憶部３６に第一動作量Ｃａ（ｎ）を記憶させる。さらに、ステップＳ２０４において、マニピュレータ制御装置３０の第二演算部４１は、変数ｎに対応する第二動作量Ｃｂ（ｎ）に最新の第二動作量の値を代入する。第二演算部４１は、位置情報記憶部４２に第二動作量Ｃｂ（ｎ）を記憶させる。
【００７２】
続いて、マニピュレータ制御装置３０の差分演算部３７は、第一演算部３５によって第一差分ΔＣａを算出する（ステップＳ２０５）。第一差分ΔＣａは、最新の第一動作量Ｃａ（ｎ）から直前に取得された第一動作量Ｃａ（ｎ−１）を引いた値である。さらに、ステップＳ２０５において、マニピュレータ制御装置３０の差分演算部３７は、第二演算部４１によって第二差分ΔＣｂを算出する。第二差分ΔＣｂは、最新の第二動作量Ｃｂ（ｎ）から直前に取得された第二動作量Ｃｂ（ｎ−１）を引いた値である。第一差分ΔＣａおよび第二差分ΔＣｂは、第一判定部４６へ出力される。
【００７３】
続いて、マニピュレータ制御装置３０は、第一演算部３５の比較演算部３８によって、第一差分ΔＣａの絶対値と第一閾値Ｒ１とを比較し、第二演算部４１の比較演算部４４によって、第二差分ΔＣｂの絶対値と第二閾値Ｒ２とを比較する。これらの比較結果は、第一判定部４６へ出力される。
【００７４】
続いて、第一判定部４６は、第一差分ΔＣａの絶対値と第一閾値Ｒ１との比較結果と、第二差分ΔＣｂの絶対値と第二閾値Ｒ２との比較結果とを組み合わせて、処理を分岐する（ステップＳ２０６）。第一判定部４６は、第一差分ΔＣａの絶対値が第一閾値Ｒ１よりも小さく、且つ第二差分ΔＣｂの絶対値が第二閾値Ｒ２よりも大きい場合（ステップＳ２０６においてＹｅｓ）には、駆動部２２を停止させるための第一遮断信号を第一判定部４６から遮断部３３へ出力する（ステップＳ２０７）。第一判定部４６は、第一差分ΔＣａの絶対値が第一閾値Ｒ１以上、あるいは第二差分ΔＣｂの絶対値が第二閾値Ｒ２以下の場合（ステップＳ２０６においてＮｏ）には、第一遮断信号を出力せずにステップＳ２０８へ処理を進める。
【００７５】
続いて、マニピュレータ制御装置３０は、第二判定部４７によって、第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの差の絶対値と第三閾値Ｒ３とを比較する（ステップＳ２０８）。第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの差の絶対値が第三閾値Ｒ３より大きい場合（ステップＳ２０８においてＹｅｓ）には、駆動部２２を停止させるための第二遮断信号が第二判定部４７から遮断部３３へ出力される（ステップＳ２０９）。第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの差の絶対値が第三閾値Ｒ３以下である場合（ステップＳ２０８においてＮｏ）には、第二判定部４７は第二遮断信号を出力せずにステップＳ２０２へ処理を戻す。
【００７６】
第一遮断信号又は第二遮断信号が遮断部３３へ出力されると、遮断部３３（図４参照）は、駆動部２２への駆動信号の出力を禁止するオフ状態へ移行する。すなわち、マニピュレータ制御装置３０の遮断部３３は、まず、第一遮断信号を受信しているか否か、すなわち、第一判定部４６において第一差分ΔＣａの絶対値が第一閾値Ｒ１未満且つ第二差分ΔＣｂが第二閾値Ｒ２を超えている状態にあるか否かに基づいて、通電状態をオン状態とオフ状態とのいずれかとする。遮断部３３が第一遮断信号を受信している場合には、遮断部３３は、駆動部２２への電流の出力を遮断するオフ状態となる。これにより、遮断部３３が第一遮断信号を受信したときに、駆動部２２は停止される。
【００７７】
遮断部３３が第一遮断信号を受信していない場合には、遮断部３３は、続いて、第二遮断信号を受信しているか否か、すなわち、第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの差の絶対値が第三閾値Ｒ３を超えているか否かに基づいて、通電状態をオン状態とオフ状態とのいずれかとする。遮断部３３が第二遮断信号を受信している場合には、遮断部３３は、駆動部２２への電流の出力を遮断するオフ状態となる。これにより、遮断部３３が第二遮断信号を受信したときに、駆動部２２は停止される。
【００７８】
このように、第一遮断信号と第二遮断信号とのすくなくともいずれかが遮断部３３へ出力されると、操作入力装置２に対する操作入力が行われても駆動部２２は動作しないようになり、術具６の動作は停止される。
なお、遮断部３３は、オフ状態になった場合に、故障の可能性があり術具６の動作を停止させたことを示す情報を表示部３等へ出力（ステップＳ２１０）してもよい。
【００７９】
従来、モータに接続されたエンコーダが故障しているか否かを判定する場合に、モータを駆動させてもエンコーダからの信号が変化しない状態が一定時間以上継続した時にエンコーダが故障していると判定することが知られている。しかしながら、この場合には、エンコーダに故障が生じてから故障であると判定されるまでの間に、エンコーダ自身に許容される誤差及び動力伝達経路におけるバックラッシュ等の誤差を超えるモータの動作が必要となるので、エンコーダが故障しているにも関わらずモータを僅かながら動作させてしまう。
【００８０】
これに対して、本実施形態では、駆動側エンコーダ２４が故障によりパルス信号の出力をしなくなった場合に、第一判定部４６が、第二判定部４７よりも早く駆動側エンコーダ２４の故障を検出することができる。
【００８１】
その結果、本実施形態のマニピュレータシステム１は、駆動側エンコーダ２４が故障してパルス信号が出力されない状態となった場合に素早く術具６の動作を停止させることができる。
【００８２】
また、第二判定部４７がマニピュレータ制御装置３０に設けられているので、駆動側エンコーダ２４の故障により不正確なパルス信号が駆動側エンコーダ２４から出力される場合や、被駆動側エンコーダ２７が故障した場合でも、術具６の動作を停止させることができる。
【００８３】
なお、正常動作している駆動側エンコーダ２４および被駆動側エンコーダ２７が同時に故障する確率は非常に低く、駆動側エンコーダ２４と被駆動側エンコーダ２７とのいずれか一方が先に故障する確率が高い。このため、駆動側エンコーダ２４と被駆動側エンコーダ２７とのいずれか一方が故障したことを検出でき、特に駆動側エンコーダ２４については故障発生を迅速に検出できる本実施形態の構成により、術具６への動力伝達に故障が生じた場合に従来に比して速やかに安全な状態（術具６が停止した状態）へ移行することができる。
【００８４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図１２は、本発明の第２実施形態のマニピュレータシステム１Ａにおける駆動部及び被駆動部を示す模式図である。図１３は、マニピュレータシステム１Ａのブロック図である。
【００８５】
本実施形態のマニピュレータシステム１Ａは、操作者が行う作業によって駆動部２２と被駆動部１５とを着脱することができ、駆動部２２と被駆動部１５との取り付け状態を検知するための着脱センサ２９をさらに備えている点で上記の第１実施形態と構成が異なっている。本実施形態では、着脱センサ２９は、駆動部２２に配されている。さらに、着脱センサ２９は、マニピュレータ制御装置３０Ａに電気的に接続されている。
【００８６】
着脱センサ２９は、駆動部２２に被駆動部１５が適切に取り付けられている状態ではオンとなり、駆動部２２から被駆動部１５が外れた状態ではオフとなるスイッチを有する。駆動部２２と被駆動部１５との着脱機構は、例えば、図１６に示すように、駆動部２２の筐体と被駆動部１５の筐体とを連結するねじ１９によって駆動部２２と被駆動部１５とを着脱自在に連結することができる。この場合、着脱センサ２９は、ねじ１９を用いて被駆動部１５を駆動部２２に固定した状態で被駆動部１５の筐体に押圧されてオンとなるように駆動部２２に配されたマイクロスイッチ２９Ａを有していても良い。なお、被駆動部１５は、駆動部２２の出力軸２６に係合可能な継手部１６を有している。継手部１６は、プーリ１８に固定された回動軸部材１７に接続されている。
また、駆動部２２と被駆動部１５との着脱機構は、上述した機構に限らず、図１７に示すように、爪２２ａを用いて被駆動部１５を駆動部２２に固定することによって、マイクロスイッチ２９Ａがオンとなるように駆動部２２に被駆動部１５を連結しても良い。
また、着脱センサ２９は、上述したセンサに限らず、駆動部２２と被駆動部１５との着脱状態を検出できるセンサであれば何でも良い。 
上述した着脱センサ２９におけるオンオフは、マニピュレータ制御装置３０Ａによって参照される。
【００８７】
マニピュレータ制御装置３０Ａは、上記の第１実施形態に開示された制御信号生成部３１、出力部３２、遮断部３３、第一位置算出部３４、第一演算部３５、第二位置算出部４０、第二演算部４１、第一判定部４６、及び第二判定部４７に加えて、着脱センサ２９における検知状態に対応してマニピュレータ制御装置３０Ａの動作モードを選択するモード選択部４８を備えている。
【００８８】
モード選択部４８は、着脱センサ２９における検知状態を参照することができるように着脱センサ２９に接続されている。モード選択部４８は、被駆動部１５が駆動部２２に取り付けられていない状態では第一判定部４６の動作を禁止するとともに第二判定部４７の動作を許可する。さらに、モード選択部４８は、被駆動部１５が駆動部２２に取り付けられている状態では第一判定部４６及び第二判定部４７の動作を許可する。本実施形態では、第二判定部４７の動作は常に許可されるので、モード選択部４８は、第一判定部４６の動作の可否を変更するために第一判定部４６に接続されている。
【００８９】
本実施形態のマニピュレータシステム１Ａの動作について説明する。図１４及び図１５は、本実施形態のマニピュレータシステム１Ａの使用時の動作の流れを示すフローチャートである。
まず、マニピュレータシステム１Ａが起動し、各部の初期化が行われる（ステップＳ３０１）。さらに、マニピュレータ制御装置３０Ａの自己診断が行われ（ステップＳ３０２）、異常がある場合（ステップＳ３０３においてＹｅｓ）にはエラーが表示（ステップＳ３０４）されてマニピュレータシステム１Ａは停止される（ステップＳ３０５）。異常がない場合には、術具６の接続待ちへ移行する。
【００９０】
術具６の接続待ちの状態では、まず、駆動部２２の自己診断が行われる（ステップＳ３０６）。駆動部２２の自己診断において駆動部２２に異常があると判定された場合（ステップＳ３０７においてＹｅｓ）には、エラーが表示（ステップＳ３０４）されてマニピュレータシステム１Ａは停止される（ステップＳ３０５）。
【００９１】
駆動部２２の自己診断において異常がないと判定された場合（ステップＳ３０７においてＮｏ）には、術具６を駆動部２２に接続することを促すメッセージを表示部３に表示することなどによって、術具６の接続待ち状態で待機する（ステップＳ３０８）。術具６が駆動部２２に接続されたか否かは、着脱センサ２９のオンオフに基づいて判定される。マニピュレータ制御装置３０Ａは、術具６が駆動部２２に接続されたと判定された場合（ステップＳ３０９においてＹｅｓ）には、術具６を動作させて処置を行うモードで動作する。術具６が駆動部２２に接続されたと判定されていない場合（ステップＳ３０９においてＮｏ）には、引き続き術具６の接続待ち状態で待機する（ステップＳ３０８）。
【００９２】
なお、駆動部２２の自己診断から術具６の接続待ちまでの間は、術具６の被駆動部１５が駆動部２２に接続されていないので、駆動部２２の故障により速やかに術具６を停止させる必要はない。このため、駆動部２２の自己診断から術具６の接続待ちまでの間では、マニピュレータ制御装置３０Ａは、第二判定部４７のみを使用した故障判定のための監視（ステップＳ４００）を行う。
【００９３】
術具６の被駆動部１５が駆動部２２に接続された後、操作者が終了指示を入力することによって、操作入力装置２を用いた操作入力が可能となる。操作入力装置２を操作者が操作すると、操作入力装置２から制御信号生成部３１へと操作信号が出力される。制御信号生成部３１は、操作入力装置２から出力された操作信号を取得する（ステップＳ３１０）。
【００９４】
制御信号生成部３１は、終了指示の入力の有無に基づいて、術具６を用いた処置を行う状態であるか否かを判定する。たとえば、終了指示の入力がなく処置終了の意思表示が操作者によってなされている場合（ステップＳ３１１においてＹｅｓ）には、制御信号生成部３１は取得した操作信号を破棄し、マニピュレータ５の動作終了状態であることを表示部３等に表示（ステップＳ３１２）して、マニピュレータシステム１Ａを停止状態へ移行させる（ステップＳ３１３）。なお、マニピュレータシステム１Ａが停止状態となった後終了指示の入力を行うなどの所定の操作に応じて再びマニピュレータシステム１Ａを動作させることができる。
【００９５】
終了指示の入力があり処置終了ではない場合（ステップＳ３１１においてＮｏ）には、操作信号に対応した制御信号が制御信号生成部３１によって生成されて出力部３２へ出力される（ステップＳ３１４）。さらに、出力部３２は、制御信号に従って、駆動部２２を動作させるための駆動信号を、遮断部３３を通じて駆動部２２へ出力する（ステップＳ３１６）。
【００９６】
駆動信号が駆動部２２へ出力されて駆動部２２のモータ２３が動作すると、モータ２３に機械的に結合された駆動側エンコーダ２４および被駆動側エンコーダ２７は、モータ２３が発する駆動力によって動作する。これにより、駆動側エンコーダ２４および被駆動側エンコーダ２７は、それぞれ、パルス信号を発する。また、第１実施形態と同様に、第一動作量Ｃａがフィードバック制御のために取得されて（ステップＳ３１６）、ステップＳ３１０へ処理を戻す。
【００９７】
駆動部２２に術具６の被駆動部１５が接続された後は、駆動部２２によって術具６を動作させることで処置をすることができる状態となる。この状態にあるときに、マニピュレータ制御装置３０Ａは、第一判定部４６及び第二判定部４７を使用した故障判定のための監視（ステップＳ２００、第１実施形態参照）を行う。
【００９８】
駆動部２２に術具６の被駆動部１５が接続された後、術具６が駆動部２２に適切に装着されているか否かの判定が繰り返し行われる（ステップＳ３１７）。駆動部２２に術具６の被駆動部１５が接続された後に術具６が駆動部２２から取り外されたり接続状態が不適切な状態となった場合には、術具６が駆動部２２に適切に装着されていない（ステップＳ３１７においてＮｏ）と判定され、例えばステップＳ３０６に処理を戻して再び術具接続待ち状態（ステップＳ３０８）となる。
【００９９】
第二判定部４７のみを使用した故障判定のための監視（図１４に示すステップＳ４００）の制御においては、まず、図１５に示すように、第一動作量Ｃａ及び第二動作量Ｃｂが算出され（ステップＳ４０１）、第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの差の絶対値が第三閾値Ｒ３よりも大きいか否かが第二判定部４７において判定される（ステップＳ４０２）。第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの差の絶対値が第三閾値Ｒ３よりも大きい場合（ステップＳ４０２においてＹｅｓ）には、第二判定部４７から遮断部３３へ第二遮断信号が出力される（ステップＳ４０３）。さらに、表示部３等にエラーメッセージを表示して（ステップＳ４０４）、マニピュレータシステム１Ａは停止する（ステップＳ３１３）。
【０１００】
このように、本実施形態では、駆動部２２に被駆動部１５が取り付けられていないときには、第二判定部４７を用いて駆動側エンコーダ２４および被駆動側エンコーダ２７の故障を検出することができ、駆動部２２に被駆動部１５が取り付けられると、第一判定部４６を用いた駆動側エンコーダ２４の故障の検出をさらに行うことができる。
【０１０１】
本実施形態では、駆動部２２に被駆動部１５が取り付けられた状態は、術具６を用いて処置を行う状態であるので、各エンコーダに故障が発生した場合には、駆動部２２に被駆動部１５が取り付けられていない場合よりも迅速に術具６の動作を停止させることが好ましい。本実施形態では、駆動部２２に被駆動部１５が取り付けられることで着脱センサ２９によってモード選択部４８が第一判定部４６の動作を許可するので、術具６を用いた処置を行う状態において、駆動側エンコーダ２４が故障した場合に速やかに安全な状態（術具６が停止した状態）へ移行可能である。
【０１０２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図１８は、本発明の第３実施形態のマニピュレータシステム１Ｂのブロック図である。
本実施形態のマニピュレータシステム１Ｂは、駆動部２２への被駆動部１５の着脱を検知する着脱センサ２９を備えていることに代えて、操作入力装置２にモード切替スイッチ５５が配されている点で上記の第２実施形態と異なっている。
【０１０３】
モード切替スイッチ５５は、マニピュレータ制御装置３０Ｂのモード選択部４８に電気的に接続されている。
【０１０４】
モード切替スイッチ５５の構成は、メカニカルスイッチ、タッチパネル、あるいは表示部３に表示されるＧＵＩインターフェースなど、操作入力装置２を使用する者が操作可能な公知の構成から適宜選択されてよい。
【０１０５】
本実施形態では、マニピュレータシステム１Ｂを操作する者の意思に応じて、モード切替スイッチ５５が操作されることによって、第一判定部４６及び第二判定部４７の両方を使用するモードと、第一判定部４６を使用せずに第二判定部４７のみを使用するモードとを切り替えることができる。本実施形態では、第二判定部４７の動作は常に許可されるので、モード選択部４８は、第一判定部４６の動作の可否を変更するために第一判定部４６に接続されている。
【０１０６】
なお、本実施形態において、マニピュレータ制御装置３０Ｂは、術具６を用いた処置を開始する前に第一判定部４６及び第二判定部４７の両方を使用するモードへの移行を促すメッセージ等を表示部３に表示させることができるようになっていてもよい。また、マニピュレータ制御装置３０は、第一判定部４６及び第二判定部４７の両方を使用するモードへ移行するまではマニピュレータ制御装置３０Ｂから駆動部２２への駆動信号の出力を禁止することができるようになっていてもよい。
【０１０７】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。図１９は、本発明の第４実施形態のマニピュレータシステム１Ｃのブロック図である。
本実施形態では、術具６の処置部８を用いた操作を行う場合に第一判定部４６及び第二判定部４７の両方を用いた故障検出を行い、処置部８を使用していない場合には第一判定部４６を停止させて第二判定部４７を用いて故障検出を行う点で、上記の各実施形態と異なっている。
【０１０８】
例えば本実施形態の術具６の処置部８は、高周波電源装置６０から電力の供給を受けて組織を切開するための高周波ナイフ９Ａを有している。
高周波ナイフ９Ａの構成は特に限定されない。本実施形態の術具６は、モノポーラ型であってもよいし、バイポーラ型であってもよい。
【０１０９】
操作入力装置２には、高周波電源装置６０における電力供給のオンとオフとを切り替えるためのフットスイッチ６１が配されている。フットスイッチ６１は、高周波電源装置６０及びマニピュレータ制御装置３０Ｃに電気的に接続されている。
【０１１０】
マニピュレータ制御装置３０Ｃは、フットスイッチ６１に電気的に接続されたモード選択部４８を有している。
【０１１１】
モード選択部４８は、フットスイッチ６１に対する入力の有無を参照することができるようにフットスイッチ６１に接続されている。モード選択部４８は、フットスイッチ６１に対する入力がない状態では、第一判定部４６の動作を禁止するとともに第二判定部４７の動作を許可する。さらに、モード選択部４８は、フットスイッチ６１に対する入力がある状態では、第一判定部４６及び第二判定部４７の動作を許可する。
【０１１２】
本実施形態のマニピュレータシステム１Ｃの動作について説明する。図２０は、本実施形態のマニピュレータシステム１Ｃの使用時の動作の流れを示すフローチャートである。
本実施形態のマニピュレータシステム１Ｃの動作時には、第一判定部４６から第一遮断信号を出力するための制御と、第二判定部４７から第二遮断信号を出力するための制御とが並列処理される。
【０１１３】
第一判定部４６から第一遮断信号を出力するための制御について説明する。
まず、第１実施形態と同様に、第一動作量Ｃａ（ｎ），第二動作量Ｃｂ（ｎ），及び変数ｎがリセットされる（ステップＳ５０１）。これにより、駆動側エンコーダ２４のパルス信号に基づく第一動作量Ｃａの初期値Ｃａ（０）は０となり、および被駆動側エンコーダ２７のパルス信号に基づく第二動作量Ｃｂの初期値Ｃｂ（０）は０となる。
【０１１４】
続いて、第１実施形態と同様に、駆動部２２の駆動量に応じて駆動側エンコーダ２４および被駆動側エンコーダ２７から出力される各パルス信号に基づいて、第一動作量Ｃａを第一位置算出部３４が算出し、第二位置算出部４０が第二動作量Ｃｂを算出する（ステップＳ５０２）。
【０１１５】
続いて、モード選択部４８が、フットスイッチ６１に対する入力の有無に従って処理を分岐する（ステップＳ５０３）。モード選択部４８は、フットスイッチ６１に対する入力がない場合（ステップＳ５０３においてＮｏ）には、最新の第一動作量Ｃａ（ｎ）及び第二動作量Ｃｂ（ｎ）に最新の第一動作量Ｃａ及び第二動作量Ｃｂをそれぞれ代入し（ステップＳ５０４）、ステップＳ５０２に処理を戻す。モード選択部４８は、フットスイッチ６１に対する入力がある場合には、ステップＳ５０５へ処理を進めて変数ｎに１を加えた後に、ステップＳ５０６へ処理を進める。
【０１１６】
ステップＳ５０６において、マニピュレータ制御装置３０Ｃの第一演算部３５は、変数ｎに対応する第一動作量Ｃａ（ｎ）に最新の第一動作量の値を代入する。第一演算部３５は、位置情報記憶部３６に第一動作量Ｃａ（ｎ）を記憶させる。さらに、マニピュレータ制御装置３０Ｃの第二演算部４１は、変数ｎに対応する第二動作量Ｃｂ（ｎ）に最新の第二動作量の値を代入する。第二演算部４１は、位置情報記憶部４２に第二動作量Ｃｂ（ｎ）を記憶させる。
【０１１７】
続いて、マニピュレータ制御装置３０Ｃは、第一演算部３５の差分演算部３７によって第一差分ΔＣａを算出する（ステップＳ５０７）。第一差分ΔＣａは、最新の第一動作量Ｃａ（ｎ）から直前に取得された第一動作量Ｃａ（ｎ−１）を引いた値である。さらに、ステップＳ５０７において、マニピュレータ制御装置３０Ｃは、第二演算部４１の差分演算部４３によって第二差分ΔＣｂを算出する。第二差分ΔＣｂは、最新の第二動作量Ｃｂ（ｎ）から直前に取得された第二動作量Ｃｂ（ｎ−１）を引いた値である。第一差分ΔＣａおよび第二差分ΔＣｂは、第一判定部４６へ出力される。
【０１１８】
続いて、マニピュレータ制御装置３０Ｃは、第一判定部４６によって、第一差分ΔＣａの絶対値と第一閾値Ｒ１とを比較した結果と、第二差分ΔＣｂと第二閾値Ｒ２とを比較した結果とに基づいて処理を分岐する（ステップＳ５０８）。第一差分ΔＣａの絶対値が第一閾値Ｒ１よりも小さく、且つ第二差分ΔＣｂの絶対値が第二閾値Ｒ２よりも大きい場合には、駆動部２２を停止させるための第一遮断信号が第一判定部４６から遮断部３３へ出力される（ステップＳ５０９）。第一差分ΔＣａの絶対値が第一閾値Ｒ１以上、あるいは第二差分ΔＣｂの絶対値が第二閾値Ｒ２以下の場合には、第一判定部４６は第一遮断信号を出力せずにステップＳ５０２へ処理を戻す。
【０１１９】
第二判定部４７から第二遮断信号を出力するための制御について説明する。
第二判定部４７は、第一位置算出部３４及び第二位置算出部４０を参照して、最新の第一動作量Ｃａ及び第二動作量Ｃｂを算出する（ステップＳ５１０）。さらに、第二判定部４７は、第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの差の絶対値と第三閾値Ｒ３とを比較する（ステップＳ５１１）。第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの差の絶対値が第三閾値Ｒ３よりも大きい場合（ステップＳ５１１においてＹｅｓ）には、第二遮断信号を第二判定部４７から遮断部３３へ出力する（ステップＳ５１２）。また、第一動作量Ｃａと第二動作量Ｃｂとの差の絶対値が第三閾値Ｒ３以下の場合（ステップＳ５１１においてＮｏ）には、第二判定部４７は第二遮断信号を出力せずにステップＳ５１０へ処理を戻す。
【０１２０】
このように、第一遮断信号と第二遮断信号との少なくともいずれかが遮断部３３へ出力されると、操作入力装置２に対する操作入力が行われても駆動部２２は動作しないようになり、術具６の動作は停止される。また、第一遮断信号と第二遮断信号とのすくなくともいずれかが遮断部３３へ出力されて術具６の動作が停止した後に、マニピュレータ制御装置３０Ｃは、術具６を含むマニピュレータシステム１Ｃが故障により停止したことを表示部３等へ出力する（ステップＳ５１３）。
【０１２１】
本実施形態のマニピュレータ制御装置３０Ｃのモード選択部４８は、高周波電源装置６０における電力供給のオンオフを切り替える操作を操作者がフットスイッチ６１に対して行ったときに、電力供給をオンとしたときには、第一判定部４６及び第二判定部４７を使用した故障判定が可能なモードでマニピュレータ制御装置３０Ｃを動作させる。また、モード選択部４８は、フットスイッチ６１を用いて電力供給をオフとしたときには、第一判定部４６を使用せず第二判定部４７を使用した故障判定が可能なモードでマニピュレータ制御装置３０Ｃを動作させる。
【０１２２】
本実施形態のマニピュレータ制御装置３０Ｃでは、第一判定部４６を用いた故障判定と第二判定部４７を用いた故障判定とが並列処理されるが、高周波電源装置６０からの電力供給をオンとするようなフットスイッチ６１への入力が無い場合には第一判定部４６を用いた故障判定は行われず、高周波電源装置６０からの電力供給をオンとするようなフットスイッチ６１への入力がある場合には、第二判定部４７による故障判定よりも迅速に駆動側エンコーダ２４の故障を検知できる第一判定部４６による故障判定が行われるようになっている。
【０１２３】
高周波電源装置６０を用いた電力供給がオンの状態では、処置部８の高周波ナイフ９Ａには高周波電流が通電されている。このため、通電中の高周波ナイフ９Ａの使用時にエンコーダの故障が生じた場合には、高周波ナイフ９Ａを含む術具６の動作を速やかに停止させることが好ましい。本実施形態では、高周波ナイフ９Ａへの電力供給がオンの状態では第一判定部４６を用いた故障判定を行うことができるので、高周波ナイフ９Ａへの通電中に駆動側エンコーダ２４が故障した場合に特に速やかに術具６を停止させることができる。
【０１２４】
（変形例４−１）
上記第４実施形態の変形例について説明する。図２１は、本実施形態の変形例の構成を示すブロック図である。
本変形例では、フットスイッチ６１がマニピュレータ制御装置３０Ｃに接続されていることに代えて、高周波電源装置６０が出力する高周波電流を処置部８へ伝えるための配線がマニピュレータ制御装置３０Ｃに接続されている。
マニピュレータ制御装置３０Ｃは、高周波電源装置６０から処置部８へつながる配線から分岐される配線に接続された高周波電流検出部５０を有している。
【０１２５】
高周波電流検出部５０は、高周波電流の通電状態にしたがってモード選択部４８を制御する。本変形例では、高周波電流の通電がオンである場合には、マニピュレータ制御装置３０Ｃの動作モードは、第一判定部４６及び第二判定部４７の両方を使用した故障判定を行うモードとなる。また、高周波電流の通電がオフである場合には、マニピュレータ制御装置３０Ｃの動作モードは、第一判定部４６は使用せず第二判定部４７を使用した故障判定を行うモードとなる。
【０１２６】
高周波電流検出部５０は、処置部８に対して高周波電流が通電されたことを直接検出することができる。このため、フットスイッチ６１に対する操作と高周波電流の通電状態の切替との間に時間差があっても、高周波電流が通電されている間は第一判定部４６及び第二判定部４７の両方を用いた故障判定をすることができる。
【０１２７】
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。
【０１２８】
また、上述の各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。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、遠隔操作される術具を含むマニピュレータシステムに利用できる。
【符号の説明】
【０１３０】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  マニピュレータシステム
２  操作入力装置
３  表示部
４  操作部
５  マニピュレータ
６  術具
７  挿入部
８  処置部
９  電極
９Ａ  高周波ナイフ
１０  長尺部
１１  関節
１２  可撓管
１５  被駆動部
１６  継手部
１７  回動軸部材
１８  プーリ（被伝達部材）
２１  アーム
２２  駆動部
２２ａ  爪
２３  モータ
２４  駆動側エンコーダ
２５  減速機構
２６  出力軸
２７  被駆動側エンコーダ
２８  ギア
２９  着脱センサ
２９Ａ  マイクロスイッチ
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ  マニピュレータ制御装置
３１  制御信号生成部
３２  出力部
３３  遮断部
３４  第一位置算出部
３５  第一演算部
３６  位置情報記憶部
３７  差分演算部
３８  比較演算部
３９  基準値記憶部
４０  第二位置算出部
４１  第二演算部
４２  位置情報記憶部
４３  差分演算部
４４  比較演算部
４５  基準値記憶部
４６  第一判定部
４７  第二判定部
４８  モード選択部
５０  高周波電流検出部
５５  モード切替スイッチ
６０  高周波電源装置
６１  フットスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【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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