(57)【要約】【課題】多関節ロボットを備えた医療行為支援システムにおいて、多関節ロボットを適切な位置に配置可能とすること。【解決手段】医療行為支援システムは、複数のアームが関節によって接続された多関節アームを有した多関節ロボットと、ロボット制御部とを備える。ロボット制御部は、医療行為を受ける患者の部位の位置を表す対象位置を特定する（Ｓ１３０）。さらに、医療行為を実施する際の多関節アームの軌道、及び医療行為において多関節アームが可動する範囲を表すアーム動作態様を特定する（Ｓ１４０）。そして、特定した対象位置とアーム動作態様との相対的な位置関係に基づいて、多関節ロボットが有する多関節アームが医療行為において円滑に可動する円滑可動となるように、多関節アームの動作の基準点となるベース地点を配置する配置基準位置を特定する（Ｓ１５０）。【選択図】図５
2016221166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアームが関節によって接続された多関節アーム（３４）を有した多関節ロボット（３２）と、
医療行為を受ける患者の部位の位置を表す対象位置を特定する位置特定手段（５０，Ｓ１２０）と、
前記医療行為を実施する際の前記多関節アームの軌道、及び前記医療行為において前記多関節アームが可動する範囲を表すアーム動作態様を特定する動作特定手段（５０，Ｓ１４０）と、
前記位置特定手段で特定した対象位置と、前記動作特定手段で特定した前記アーム動作態様との相対的な位置関係に基づいて、前記多関節ロボットが有する前記多関節アームが前記医療行為において円滑に可動する円滑可動となるように、前記多関節アームの動作の基準点となるベース地点を配置する配置基準位置を特定する基準特定手段（５０，Ｓ１５０）と
を備えることを特徴とする医療行為支援システム（１）。
【請求項２】
前記基準特定手段は、
前記医療行為における前記多関節アームの軌道が前記医療行為を実施する術者と非干渉となることを前記円滑可動として、前記配置基準位置を特定する
ことを特徴とする請求項１に記載の医療行為支援システム。
【請求項３】
前記基準特定手段は、
前記医療行為における前記多関節アームの軌道が、当該多関節アームが制御不能となる特異点を避けることを前記円滑可動として、前記配置基準位置を特定する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の医療行為支援システム。
【請求項４】
前記基準特定手段は、
前記医療行為における前記多関節アームが前記多関節アームの可動領域内で動作することを前記円滑可動として、前記配置基準位置を特定する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の医療行為支援システム。
【請求項５】
少なくとも、前記基準特定手段で特定した配置基準位置を報知する報知手段（５０，Ｓ２１０）
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の医療行為支援システム。
【請求項６】
前記報知手段は、
前記動作特定手段で特定された前記アーム動作態様を報知する
ことを特徴とする請求項５に記載の医療行為支援システム。
【請求項７】
前記多関節アームのベース地点の現在位置である現在座標を特定する現在座標特定手段（５０，Ｓ１９０）と、
前記基準特定手段で特定された配置基準位置と、前記位置特定手段で特定された現在座標との差分である位置差分を特定する差分特定手段（５０，Ｓ２００）と
を備え、
前記報知手段は、
前記差分特定手段で特定された位置差分を報知する
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の医療行為支援システム。
【請求項８】
前記アーム動作態様の修正を受け付ける修正受付手段（５０，Ｓ１７０，Ｓ２４０）と、
前記修正受付手段で受け付けた結果に従って、前記基準特定手段で特定された配置基準位置を変更する修正反映手段（５０，Ｓ１８０，Ｓ２５０）と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の医療行為支援システム。
【請求項９】
前記修正反映手段で変更された配置基準位置に前記多関節アームのベース地点が位置するように、前記多関節ロボットを移動させる移動制御手段（５０，Ｓ２２０）
を備えることを特徴とする請求項８に記載の医療行為支援システム。
【請求項１０】
前記基準特定手段で特定された配置基準位置に前記多関節アームのベース地点が位置するように、前記多関節ロボットを移動させる位置制御手段（５０，Ｓ２２０）
を備えることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の医療行為支援システム。
【請求項１１】
前記医療行為の実施に必要な医療行為必要情報を取得する情報取得手段（５０，Ｓ１３０）を備え、
前記動作特定手段は、
前記情報取得手段で取得した医療行為必要情報に基づく、前記多関節アームの軌道及び前記多関節アームの可動範囲を、前記アーム動作態様として特定する
ことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか一項に記載の医療行為支援システム。
【請求項１２】
前記情報取得手段は、
前記対象位置を示す情報を前記医療行為必要情報として取得する
ことを特徴とする請求項１１に記載の医療行為支援システム。
【請求項１３】
前記情報取得手段は、
前記術者のクセを示す情報を前記医療行為必要情報として取得する
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の医療行為支援システム。
【請求項１４】
前記情報取得手段は、
患者の口腔の大きさを前記医療行為必要情報として取得する
ことを特徴とする請求項１１から請求項１３までのいずれか一項に記載の医療行為支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療行為を支援する医療行為支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療行為を支援する医療行為支援システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種の医療行為支援システムの中には、医療行為の１つである歯科インプラントを支援する医療行為支援システムが存在する。この医療行為支援システムは、歯科医療に用いるドリルビットを有したドリルユニットと、そのドリルビットの先端を術者が望む位置へと移動させる多関節ロボットとを備えている。
【０００３】
ここで言うドリルユニットには、例えば、ストレート・ギアードアングルハンドピースを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５０１０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、医療行為支援システムにより医療行為を支援する際に、多関節ロボットと術者とが干渉したり、多関節ロボットの多関節アームが特異点を通過したり、多関節アームが可動領域外に到達したりすると、術者は、医療行為をスムーズに実施することが困難となる。
【０００６】
このため、医療行為支援システムにおいては、医療行為をスムーズに実施可能となる適切な位置に多関節ロボットを配置する必要がある。
しかしながら、医療行為を実施する人物（即ち、術者）は、多関節ロボットの構造について不慣れであることが多く、その多関節ロボットを適切な位置に配置することが困難であるという課題があった。
【０００７】
つまり、従来の医療行為支援システムにおいては、医療行為支援システムを構成する多関節ロボットを適切な位置に配置することが困難であるという課題があった。
そこで、本発明は、多関節ロボットを備えた医療行為支援システムにおいて、多関節ロボットを適切な位置に配置可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明は、多関節ロボット（３２）と、位置特定手段（５０，Ｓ１２０）と、動作特定手段（５０，Ｓ１４０）と、基準特定手段（５０，Ｓ１５０）とを備える医療行為支援システム（１）に関する。
【０００９】
多関節ロボットは、複数のアームが関節によって接続された多関節アーム（３４）を有している。位置特定手段は、医療行為を受ける患者の部位の位置を表す対象位置を特定する。
【００１０】
動作特定手段は、医療行為を実行する際の多関節アームの軌道、及び医療行為において多関節アームが可動する範囲を表すアーム動作態様を特定する。基準特定手段は、位置特定手段で特定した対象位置と、動作特定手段で特定したアーム動作態様との相対的な位置関係に基づいて、多関節ロボットが有する多関節アームが医療行為において円滑に可動する円滑可動となるように、多関節アームの動作の基準点となるベース地点を配置する配置基準位置を特定する。
【００１１】
このような医療行為支援システムでは、アーム可動範囲と対象位置との相対的な位置関係に基づいて、多関節ロボットが有する多関節アームが医療行為において円滑可動となるように、多関節ロボットの動作の基準点（以下、ベース地点と称す）を配置する配置基準位置を特定できる。
【００１２】
したがって、医療行為支援システムにおいては、円滑可動となる位置に多関節ロボットを配置させることができる。この結果、医療行為支援システムを用いて医療行為を実施する術者は、従来の技術に比べて、当該医療行為をよりスムーズに実施できるようになる。
【００１３】
なお、円滑可動となる配置基準位置は、医療行為における多関節アームの軌道が医療行為を実施する術者と非干渉となる位置であってもよい。
このような配置基準位置であれば、医療行為の際に、多関節ロボットと術者とが干渉することを低減でき、医療行為支援システムを用いて医療行為を実施する術者は、当該医療行為をよりスムーズに実施できる。
【００１４】
また、円滑可動となる配置基準位置は、医療行為における多関節アームの軌道が、当該多関節アームが制御不能となる特異点を避ける位置であってもよい。
このような配置基準位置であれば、医療行為の際に、多関節ロボットの多関節アームが特異点を通過することを低減でき、医療行為支援システムを用いて医療行為を実施する術者は、当該医療行為をよりスムーズに実施できる。
【００１５】
さらに、円滑可動となる配置基準位置は、医療行為における多関節アームが多関節アームの可動領域内で動作する位置であってもよい。
このような配置基準位置であれば、医療行為の際に、多関節アームの可動領域内で多関節アームを可動させることができ、医療行為支援システムを用いて医療行為を実施する術者は、当該医療行為をよりスムーズに実施できる。
【００１６】
また、医療行為支援システムにおいては、少なくとも、基準特定手段で特定した配置基準位置を報知する報知手段を備えていてもよい。
このような医療行為支援システムによれば、当該医療行為支援システムの利用者に、配置基準位置をより確実に認識させることができる。
【００１７】
そして、報知手段は、動作特定手段で特定されたアーム動作態様を、さらに報知する。
このような医療行為支援システムによれば、当該医療行為支援システムの利用者に、多関節ロボットのアーム可動範囲をより確実に認識させることができる。
【００１８】
なお、「特許請求の範囲」及び「課題を解決するための手段」の欄に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】医療行為支援システムの概略構成を示す説明図である。
【図２】医療行為支援システムの制御系を示すブロック図である。
【図３】配置位置を例示する説明図である。
【図４】配置位置を例示する説明図である。
【図５】配置位置特定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】配置位置特定処理における表示を例示した説明図であり、（Ａ）は多関節アーム先端部分の可動範囲を上面視した図であり、（Ｂ）は多関節アーム先端部分の可動範囲を側面視した図である。
【図７】配置位置特定処理における表示を例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
＜医療行為支援システム＞
図１に示す医療行為支援システム１は、医療行為を支援するシステムである。
【００２１】
本実施形態においては、医療行為として、歯科インプラントを想定する。歯科インプラントは、患者１００（図３参照）の顎骨にインプラント体を埋め込み、その埋め込まれたインプラント体に補綴物を装着する歯科手術である。以下では、インプラント体を埋入する患者１００の顎骨の位置（部位）を埋入位置と称す。なお、この埋入位置は、特許請求の範囲に記載された対象位置の一例である。
【００２２】
図１，図２に示すように、医療行為支援システム１は、手術ツール２と、設置台４と、位置追跡装置１６と、医療行為計画装置１８と、表示装置２６と、音声出力装置２８と、入力装置３０と、ガイドロボット３２とを備えている。
【００２３】
手術ツール２は、医療行為に用いる器具である。この手術ツール２は、ガイドロボット３２の先端に取り付けられる。
本実施形態における手術ツール２には、歯科医療に用いるドリルユニットを含む。このドリルユニットは、歯科医療に用いる各種のドリルビットと、そのドリルビットを駆動する駆動機構とを有している。なお、ここで言うドリルユニットには、ストレート・ギアードアングルハンドピース（コントラハンドピース）などの、いわゆる歯科用ハンドピースを含む。
【００２４】
すなわち、医療行為支援システム１では、ガイドロボット３２の先端に取り付けられた手術ツール２により、術者が実施する歯科インプラントを支援する。ここで言う歯科インプラントの支援には、インプラント体を埋入する患者１００の部位である埋入位置への手術ツール２の移動が含まれる。この手術ツール２の移動には、患者１００の口腔内への手術ツール２への進入や、ドリルを交換する交換位置への移動が含まれる。
【００２５】
さらに、ここで言う「歯科インプラントの支援」には、手術ツール２としてのドリルによる顎骨への穿孔を含んでもよい。
設置台４は、ガイドロボット３２が設置される機構である。この設置台４は、天板６と、支持部８と、設置台駆動機構１０（図２参照）とを備えている。
【００２６】
天板６は、ガイドロボット３２が固定される板状の部材である。支持部８は、天板６を水平に支持する支柱である。設置台駆動機構１０は、天板６を駆動する機構である。
この設置台駆動機構１０は、水平面に沿って天板６を駆動する水平駆動機構１２と、垂直方向に沿って天板６を駆動する垂直駆動機構１４とを備えている。なお、ここで言う水平面とは、図１に示すＸＹ平面であり、垂直方向とは、Ｚ軸に沿った方向である。
【００２７】
この水平駆動機構１２は、天板６をＸ軸方向に駆動させるモータ、Ｙ軸方向に駆動させるモータを有している。また、垂直駆動機構１４は、天板６をＺ軸方向に駆動させるモータを有している。
【００２８】
すなわち、設置台４は、天板６に設置されたガイドロボット３２を、水平面及び垂直方向に沿って、３次元方向に移動自在に構成されている。
位置追跡装置１６は、ガイドロボット３２に規定された基準点と、埋入位置との相対的な位置関係を追跡する装置である。本実施形態における位置追跡装置１６は、ガイドロボット３２に規定された基準点としてのアーム基準点から延出されたアームを有する。このアームは、アーム基準点を原点として、アーム先端に設けられたアタッチメント位置を実空間における３次元座標で特定する周知のトラッキングアームである。
【００２９】
すなわち、位置追跡装置１６は、アタッチメントが存在する場所を埋入位置の場所として、アーム基準点からの変位を追跡する。
医療行為計画装置１８は、埋入位置を特定して、その特定した埋入位置への医療行為の計画を作成する装置である。この医療行為計画装置１８は、情報取得部２０と、記憶部２２と、制御部２４とを備えている。情報取得部２０は、埋入位置の特定に必要な情報（以下、「位置特定情報」と称す）を取得する。
【００３０】
本実施形態における情報取得部２０は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置によって撮影した複数の画像を位置特定情報として取得する。
【００３１】
記憶部２２は、データや処理プログラムを記憶する周知の記憶装置である。
制御部２４は、少なくともＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵを備えた周知のマイクロコンピュータを有した周知の制御装置であり、記憶部２２に記憶された処理プログラムに従って処理を実行する。
【００３２】
なお、医療行為計画装置１８の記憶部２２には、「医療行為の計画」を作成する医療行為計画作成処理を制御部２４が実行するための処理プログラムが格納されている。
この医療行為計画作成処理では、位置特定情報に基づく患者１００の顎骨の３次元座標情報に従って、「医療行為の計画」を作成する。この「医療行為の作成」では、インプラント体を埋入する埋入位置の特定、インプラント体を埋入する角度の特定、インプラント体を埋入する深さの特定を、プランニング座標系において実施することを含む。なお、埋入位置には、インプラント体を埋入する顎骨が上顎骨であるか下顎骨であるか、その顎骨における歯の位置を含む。なお、ここで言うプランニング座標系とは、医療行為計画装置１８にて計画される「医療行為の計画」における座標系（例えば、ＣＴ画像における座標系）である。
【００３３】
以下、「医療行為の計画」を、医療行為必要情報と称す。なお、「医療行為の計画」を作成する方法は、周知であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
なお、本実施形態における「埋入位置への医療行為」には、埋入位置に対して歯科インプラントを実施するための医療行為の手順を含む。そして、ここで言う「医療行為の手順」には、埋入位置への医療行為を実施する際のガイドロボット３２における多関節アーム３４の軌道を含む。さらに、「医療行為の手順」には、患者１００の口腔内への手術ツール２を進入させるタイミングや、その患者１００の口腔内への手術ツール２の進入角度、埋入位置への穿孔を含む。
【００３４】
表示装置２６は、画像を表示する周知の装置（例えば、液晶ディスプレイ）である。音声出力装置２８は、音声を出力する周知の装置（例えば、スピーカ）である。
また、入力装置３０は、情報の入力を受け付ける周知の装置である。この入力装置３０には、キーボードやポインティングデバイス、スイッチなどの各種入力機器を含む。ここで言うポインティングデバイスには、タッチパッドやタッチパネルなどの周知の機構を含む。
＜ガイドロボット＞
ガイドロボット３２は、多関節アーム３４と、ロボット制御部５０とを備えた、周知の垂直多関節ロボットである。
【００３５】
多関節アーム３４は、ベース部３６と、上腕部３８と、前腕部４０と、ハンド取付部４２とを備えている。
多関節アーム３４を構成するベース部３６と、上腕部３８と、前腕部４０と、ハンド取付部４２とは、それぞれ、関節部を介して接続されている。この関節部それぞれは、ロボット駆動装置４４と、センシング装置４６とを備えている。
【００３６】
ロボット駆動装置４４は、多関節アーム３４を自在に駆動するものであり、各関節部を駆動するモータである。センシング装置４６は、多関節アーム３４の先端（ひいては、手術ツール２）の座標を検出するものである。このセンシング装置４６として、例えば、ロボット駆動装置４４それぞれの回転角度を検出するロータリーエンコーダを用いてもよい。
【００３７】
すなわち、多関節アーム３４は、三次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標系）において、６軸の可動部を有する周知のアームである。この多関節アーム３４の先端（即ち、ハンド取付部４２）には、手術ツール２が取り付けられる。
【００３８】
ロボット制御部５０は、センシング装置４６でのセンシングの結果に従って、ガイドロボット３２のロボット駆動装置４４を駆動する。このロボット制御部５０は、制御部５２と、記憶部５４とを備えている。
【００３９】
制御部５２は、少なくともＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵを備えた周知のマイクロコンピュータを有した周知の制御装置である。記憶部５４は、情報やデータを記憶する周知の装置である。
＜医療行為支援システムの動作＞
次に、医療行為支援システム１を用いた医療行為の概要について説明する。
【００４０】
医療行為支援システム１を用いた医療行為を行う場合、まず、医療行為支援システム１の利用者は、医療行為計画装置１８にて医療行為必要情報を作成する。その作成した医療行為必要情報に従った医療行為がスムーズに実施できるように、医療行為支援システム１の利用者は、ガイドロボット３２を配置する配置位置を特定する。
【００４１】
その特定した配置位置にガイドロボット３２を配置すると、術者は、医療行為支援システム１を用いて、患者１００に対して医療行為を実施する。
術者が医療行為を実施する場合、医療行為支援システム１は、埋入位置までの手術ツール２の移動や、手術ツール２としてのドリルによる顎骨（埋入位置）への穿孔、手術ツール２の交換位置までの手術ツール２の移動などを支援する。なお、ここで言う、埋入位置までの手術ツール２の移動には、患者１００の口腔内への手術ツール２への進入などを含む。
＜医療行為支援システムの配置＞
次に、医療行為支援システム１の配置位置の概要について説明する。
【００４２】
医療行為支援システム１においては、術者がスムーズ（円滑）に医療行為を実施できるように、ガイドロボット３２を適切な位置（以下、「配置基準位置」と称す）８０に配置する必要がある。
【００４３】
図３は、配置基準位置の近傍に配置されたガイドロボット３２を上面視した説明図であり、図４は、配置基準位置の近傍に配置されたガイドロボット３２を側面視した説明図である。
【００４４】
図３，図４に示すように、配置基準位置８０の一例は、ベッド（手術台）１０２に横たわる患者１００の胸部の少なくとも一部分を、設置台４の天板６が覆う位置である。この配置基準位置８０は、ガイドロボット３２の動作の基準点となるベース地点が配置される位置である。
【００４５】
なお、ロボット制御部５０の記憶部５４には、配置基準位置８０を特定する配置位置特定処理を制御部５２が実行するための処理プログラムが格納されている。
＜配置位置特定処理＞
次に、制御部５２が実行する配置位置特定処理について説明する。
【００４６】
この配置位置特定処理は、ガイドロボット３２のベース地点が配置基準位置８０の近傍に位置するように設置台４が配置され、さらに、位置追跡装置１６にて患者１００の埋入位置を追跡可能な状態とした上で起動される。
【００４７】
そして、配置位置特定処理が起動されると、ロボット制御部５０の制御部５２は、図５に示すように、制御部５２は、医療行為計画装置１８から医療行為必要情報を取得する（Ｓ１１０）。このＳ１１０で取得する医療行為必要情報には、医療行為計画装置１８からの「医療行為の計画」に加えて、術者のクセを示す情報を含んでもよいし、患者１００の口腔の大きさを含んでもよい。
【００４８】
そして、配置位置特定処理では、制御部５２は、位置追跡装置１６におけるアーム先端のアタッチメントの３次元空間座標を、位置追跡装置１６から取得する（Ｓ１２０）。続いて、配置位置特定処理では、制御部５２は、患者１００の埋入位置の３次元座標を特定する（Ｓ１３０）。このＳ１３０における埋入位置の３次元座標の特定は、周知のレジストレーションに従って実行すればよい。レジストレーションは、医療行為計画装置１８にて特定した、プランニング座標系における埋入位置を、実空間における埋入位置へと変換する処理である。このレジストレーションの結果、位置追跡装置１６にて追跡される実空間の３次元座標にて埋入位置が表現され、ガイドロボット３２の先端位置と埋入位置との対応付けがなされる。
【００４９】
これにより、医療行為を支援するガイドロボット３２の先端に取り付けられた手術ツール２の先端位置は、下記（１）式によって表される。ただし、（１）式における符号「ＲｏｂｏｔＴＤｒｉｌｌｔｉｐ」は、ガイドロボット３２における３次元座標系での手術ツール２の先端（即ち、ドリルビットの先端）の座標である。また、符号「ＲｏｂｏｔＴＩＭＰ」は、ガイドロボット３２における３次元座標系での埋入位置の座標である。
【００５０】
【数１】
2016221166.tif 000003
なお、（１）式は、下記（２）式を変換することで導出される。
【００５１】
【数２】
2016221166.tif 000004
この（２）式における符号「ＲｏｂｏｔＴｔｉｐ」は、ガイドロボット３２における三次元座標系での多関節アーム３４の先端位置であり、符号「ｔｉｐＴＤｒｉｌｌｔｉｐ」は、多関節アーム３４の先端位置から手術ツール２の先端までの長さである。
【００５２】
また、符号「ＲｏｂｏｔＴＴＲＡＫ」は、位置追跡装置１６における３次元座標を、ガイドロボット３２における３次元座標に変換する関数である。そして、符号「ＴＲＡＫＴＴＲＡＫｔｉｐ・ＴＲＡＫｔｉｐＴＡ‘・Ａ’ＴＡ・ＣＴＴ−１Ａ」は、プランニング座標系を、位置追跡装置１６にて追跡される実空間の３次元座標系へと変換する式である。さらに、符号「ＣＴＡＩＭＰ」は、プランニング座標系における埋入位置を表す座標である。
【００５３】
そして、配置位置特定処理では、制御部５２は、Ｓ１１０で取得した医療行為必要情報に基づいて、多関節アーム３４の動作の態様を表すアーム動作態様を導出する（Ｓ１４０）。
【００５４】
ここで言うアーム動作態様とは、医療行為におけるガイドロボット３２の多関節アーム３４の軌道（以下、「アーム軌道」と称す）、及び医療行為において多関節アーム３４が可動する範囲（以下、「可動領域」と称す）を含む。
【００５５】
具体的には、本実施形態のＳ１４０では、医療行為計画装置１８にて計画された「医療行為の計画」に従って、埋入位置への医療行為に際して手術ツール２を移動させるガイドロボット３２（多関節アーム３４）の軌道をアーム軌道として導出する。このアーム軌道は、通常、多関節アーム３４を制御不能となる特異点が生じないように決定される。このアーム軌道の導出は、垂直多関節ロボットにおける周知の手法を用いて行われるため、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５６】
また、本実施形態のＳ１４０では、制御部５２は、アーム軌道に従って多関節アーム３４が動作する領域を可動領域として導出する。この可動領域の導出は、垂直多関節ロボットにおける周知の手法を用いて算出すれば良いため、ここでの詳しい説明は省略する。なお、本実施形態における可動領域は、特許請求の範囲に記載された動作範囲の一例である。
【００５７】
なお、ガイドロボット３２においては、可動領域外に多関節アーム３４の先端が移動することがあり得る。この場合、多関節アーム３４の制御が困難となるため、本実施形態においては、多関節アーム３４の可動領域内で動作するようにアーム軌道を導出する。このように可動領域内で動作するようにアーム軌道を導出することは、周知であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５８】
なお、アーム軌道及び可動領域には、医療行為必要情報に含まれる「術者のクセ」や「患者１００の口腔の大きさ」を反映してもよい。具体的には、例えば、術者のクセとして、埋入位置へと手術ツール２を移動させる経路（多関節アーム３４を埋入位置に対して時計回りに移動させるのか反時計回りに移動させるのかなど）を、アーム軌道及び可動領域に反映することが考えられる。さらに、例えば、術者のクセとして、手術ツール２を埋入位置に進入させるために手術ツール２の向きを変える座標や、手術ツール２を埋入位置に進入させる角度そのものなどを、アーム軌道及び可動領域に反映することが考えられる。
【００５９】
また、例えば、「患者１００の口腔の大きさ」に応じて、手術ツール２を埋入位置に進入させるために手術ツール２の向きを変える座標や、手術ツール２を埋入位置に進入させる角度そのものなどを変更してもよい。
【００６０】
続いて、配置位置特定処理では、ロボット制御部５０の制御部５２は、配置基準位置８０の３次元座標を導出する（Ｓ１５０）。このＳ１５０では、制御部５２は、埋入位置とアーム動作態様との相対的な位置関係に基づいて、医療行為において多関節アーム３４が円滑に可動する円滑可動となるように配置基準位置の３次元座標を導出する。ここで言う円滑可動には、アーム軌道が医療行為を実施する術者と非干渉となること、アーム軌道として特異点が避けられること、アーム軌道が多関節アームの可動領域内で動作することを含む。
【００６１】
例えば、Ｓ１５０においては、入力装置３０を介して入力された術者の立ち位置及び術者の行動範囲と、アーム動作態様におけるアーム軌道及び可動範囲とが３次元空間において非重複となる位置を、多関節アーム３４が円滑可動となる配置基準位置８０として導出すればよい。具体的には、本実施形態のＳ１５０においては、例えば、埋入位置を実空間の３次元座標の原点として、円滑可動が可能となる配置基準位置の座標を導出すればよい。
【００６２】
さらに、配置位置特定処理では、制御部５２は、Ｓ１５０で導出した配置基準位置８０、及びＳ１４０にて導出したアーム動作態様を表示装置２６へと出力する（Ｓ１６０）。その表示装置２６は、配置基準位置８０の３次元座標を表示すると共に、図６（Ａ），図６（Ｂ）に示すように、ロボット制御部５０の制御部５２から受信したアーム動作態様を表示する。
【００６３】
続いて、配置位置特定処理では、制御部５２は、アーム動作態様の変更指示を、入力装置３０を介して受け付けたか否かを判定する（Ｓ１７０）。このＳ１７０での判定の結果、アーム動作態様の変更指示を受け付けていれば（Ｓ１７０：ＹＥＳ）、制御部５２は、その受け付けた変更指示に従って、アーム動作態様を変更する（Ｓ１８０）。その後、制御部５２は、配置位置特定処理をＳ１５０へと戻す。
【００６４】
なお、アーム動作態様の変更指示は、表示装置２６に表示されたアーム動作態様（可動領域など）を修正することで受け付けてもよい。
一方、アーム動作態様の変更指示を受け付けていなければ（Ｓ１７０：ＮＯ）、制御部５２は、ガイドロボット３２のベース地点の現在位置である現在座標を特定する（Ｓ１９０）。この現在座標を特定する方法として、例えば、位置追跡装置１６によるアーム先端位置の座標を原点として、そのアーム先端の座標とアーム基準点の座標との相対的な位置関係に従って特定する方法が考えられる。
【００６５】
そして、配置位置特定処理では、制御部５２は、配置基準位置と現在座標との差分である位置差分を算出する（Ｓ２００）。この位置差分は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の各軸方向に沿って算出する。
【００６６】
さらに、配置位置特定処理では、Ｓ２００で算出した位置差分を表示装置２６へと出力する（Ｓ２１０）。その表示装置２６は、図７に示すように、ロボット制御部５０の制御部５２から受信した位置差分を表示する。なお、図７に示す位置差分は、ベース位置を現在位置から配置基準位置へと移動させるための移動量である。
【００６７】
続いて、配置位置特定処理では、制御部５２は、ベース位置が現在座標から配置基準位置へと移動するように、設置台駆動機構１０へと制御信号を出力する（Ｓ２２０）。その制御信号を受信した設置台駆動機構１０は、ガイドロボット３２のベース位置を現在座標から配置基準位置へと移動させる。
【００６８】
さらに、配置位置特定処理では、制御部５２は、ガイドロボット３２のベース位置の調整が完了をしたことを示す位置調整完了入力を、入力装置３０を介して受け付けたか否かを判定する（Ｓ２３０）。このＳ２３０での判定の結果、位置調整完了入力を受け付けていなければ（Ｓ２３０：ＮＯ）、制御部５２は、アーム動作態様の変更指示を、入力装置３０を介して受け付けたか否かを判定する（Ｓ２４０）。
【００６９】
このＳ２４０での判定の結果、アーム動作態様の変更指示を受け付けていれば（Ｓ２４０：ＹＥＳ）、制御部５２は、その受け付けた変更指示に従って、アーム動作態様を変更する（Ｓ２５０）。その後、制御部５２は、配置位置特定処理をＳ１５０へと戻す。
【００７０】
一方、Ｓ２４０での判定の結果、アーム動作態様の変更指示を受け付けていなければ（Ｓ２４０：ＮＯ）、制御部５２は、Ｓ２５０を実行することなく配置位置特定処理をＳ１５０へと戻す。
【００７１】
なお、Ｓ２３０での判定の結果、位置調整完了入力を受け付けていれば（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、制御部５２は、配置位置特定処理を終了する。
［実施形態の効果］
以上説明したように、医療行為支援システム１では、アーム動作態様と埋入位置との相対的な位置関係に基づいて、多関節アーム３４が術者と非干渉となるように、ガイドロボット３２のベース地点を配置する配置基準位置８０を特定できる。
【００７２】
したがって、医療行為支援システム１においては、術者と非干渉となる位置、即ち、適切な位置に、ガイドロボット３２を配置することができる。
また、医療行為支援システム１では、配置基準位置８０を、医療行為の際に多関節アーム３４が特異点を通過しない位置とすることができる。
【００７３】
したがって、医療行為支援システム１においては、医療行為の際に、ガイドロボット３２の多関節アーム３４が特異点を通過しない位置にガイドロボット３２を配置できる。
さらに、医療行為支援システム１では、医療行為の際に、多関節アーム３４の可動領域内で多関節アーム３４を可動させる位置を配置基準位置８０とすることができる。
【００７４】
したがって、医療行為支援システム１においては、医療行為の際に、多関節アーム３４の可動領域内で多関節アーム３４を可動させる位置にガイドロボット３２を配置できる。
これらの結果、医療行為支援システム１を用いて医療行為を実施する術者は、従来の技術に比べて、当該医療行為をよりスムーズに実施できるようになる。
【００７５】
また、配置位置特定処理では、配置基準位置８０を報知している。このような医療行為支援システム１によれば、当該医療行為支援システム１の利用者に、配置基準位置８０がどの位置であるのかを認識させることができる。
【００７６】
また、配置位置特定処理では、多関節アーム３４のアーム動作態様を報知している。このような医療行為支援システム１によれば、当該医療行為支援システム１の利用者に、ガイドロボット３２のアーム動作態様を認識させることができる。
【００７７】
そして、配置位置特定処理では、アーム動作態様の修正を受け付け、その受け付けた内容に従って、アーム動作態様及び配置基準位置８０を修正している。これにより、配置位置特定処理によれば、術者にとって、よりスムーズな医療行為を実施できるようにガイドロボット３２の動作を調整できる。
【００７８】
そして、配置位置特定処理では、このように調整されたアーム動作態様に従って、術者がスムーズに医療行為を実施可能となるように配置基準位置８０を調整できる。このため、医療行為支援システム１によれば、術者による医療行為をよりスムーズに実施させることができる。
【００７９】
ところで、配置位置特定処理においては、「術者のクセ」をアーム動作態様に反映している。このため、医療行為支援システム１によれば、配置基準位置８０を、術者自身のクセに応じた適切な位置とすることができる。この結果、術者は、医療行為をよりスムーズに実施できる。
【００８０】
なお、配置位置特定処理では、ベース位置が現在座標から配置基準位置へと移動するように、設置台駆動機構１０へと制御信号を出力している。すなわち、医療行為支援システム１によれば、ベース位置が配置基準位置に一致するように自動的に制御されるため、利便性をより向上させることができる。
［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００８１】
例えば、上記実施形態の配置位置特定処理では、配置基準位置８０と、ガイドロボット３２の現在座標との位置差分を導出して、その導出した位置差分が許容範囲内となるように、ガイドロボット３２のベース位置を移動させていた。しかしながら、本発明においては、配置基準位置８０と、ガイドロボット３２の現在座標との位置差分を導出して、その導出した位置差分を報知するに留めてもよい。
【００８２】
この場合、配置基準位置８０へと移動させるための移動量を報知でき、当該医療行為支援システム１の利用者に、配置基準位置８０までの必要な操作量を認識させることができる。そして、医療行為支援システム１の利用者（即ち、術者）は、その認識した位置差分に従って、ガイドロボット３２を移動させることによって、ガイドロボット３２を適切な位置（即ち、配置基準位置８０）に配置できる。
【００８３】
また、上記実施形態においては、位置追跡装置１６を周知のトラッキングアームによって構成していたが、位置追跡装置１６は、これに限るものではない。すなわち、位置追跡装置１６は、例えば、指向性を高めた赤外線などの探査波を照射し、埋入位置の変化を追跡する装置であってもよいし、その他の埋入位置の座標を特定可能な装置であってもよい。換言すると、位置追跡装置１６は、ガイドロボット３２に規定された基準点と、埋入位置との相対的な位置関係を特定可能な装置であれば、どのようなものであってもよい。
【００８４】
さらに、上記実施形態における医療行為計画装置１８の情報取得部２０は、コンピュータ断層撮影装置から位置特定情報を取得していたが、医療行為計画装置１８の情報取得部２０は、その他の装置から位置特定情報を取得してもよい。
【００８５】
上記実施形態においては、医療行為支援システム１が支援する医療行為として、歯科インプラントを想定していたが、本発明において、医療行為支援システムが支援する医療行為は、歯科インプラントに限るものではない。例えば、本発明の医療行為支援システムが支援する医療行為は、外科手術であってもよいし、内科医療であってもよいし、歯科インプラント以外の歯科医療であってもよいし、その他の医療行為であってもよい。
【００８６】
そして、本発明における対象部位は、インプラント体を埋入する患者の顎骨の位置（部位）に限るものではなく、例えば、外科手術が必要な患者１００の部位や、歯科医療が必要な患者１００の部位であってもよい。
【００８７】
なお、これらの場合、ガイドロボット３２の先端に取り付けられる手術ツール２は、歯科医療に用いるドリルユニットに限るものではなく、各種の医療行為に用いられる道具であってもよい。この場合の各種医療行為に用いられる道具は、例えば、メスや鉗子などの手術器具であってもよいし、その他の医療器具であってもよい。
【００８８】
さらに言えば、医療行為支援システム１は、ガイドロボット３２による医療行為の支援を停止する停止スイッチや、ガイドロボット３２による医療行為の支援の可否を受け付けるスイッチを備えていてもよい。
【００８９】
なお、上記実施形態の構成の一部を省略した態様も本発明の実施形態である。また、上記実施形態と変形例とを適宜組み合わせて構成される態様も本発明の実施形態である。また、特許請求の範囲に記載した文言によって特定される発明の本質を逸脱しない限度において考え得るあらゆる態様も本発明の実施形態である。
【符号の説明】
【００９０】
１…医療行為支援システム  ２…手術ツール  ４…設置台  ６…天板  ８…支持部  １０…設置台駆動機構  １２…水平駆動機構  １４…垂直駆動機構  １６…位置追跡装置  １８…医療行為計画装置  ２０…情報取得部  ２２…記憶部  ２４…制御部  ２６…表示装置  ２８…音声出力装置  ３０…入力装置  ３２…ガイドロボット  ３４…多関節アーム  ３６…ベース部  ３８…上腕部  ４０…前腕部  ４２…ハンド取付部  ４４…ロボット駆動装置  ４６…センシング装置  ５０…ロボット制御部  ５２…制御部  ５４…記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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