(57)【要約】【課題】アクチュエータのリセット動作等を好適に制御する。【解決手段】医療用のマニピュレータシステム５００は、マニピュレータ１０と、操作指令を入力する操作部１４と、作業部１６を駆動するモータ４０、４１、４２と、操作部１４から供給される操作指令に基づいて、モータ４０、４１、４２を駆動するコントローラ５１４とを有する。コントローラ５１４は、アクティベートリセットスイッチ５５４及びリセットスイッチ５７０の双方が定められた手順によって操作されたときにモータ４０、４１、４２を所定の原点に戻すリセット動作を行う。コントローラ５１４は、１台で３個のマニピュレータ１０の制御が可能であり、アクティベートリセットスイッチ５５４は共通で１つ設けられ、リセットスイッチ５７０はマニピュレータ１０に応じて３個が設けられている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マニピュレータと、制御部と、第１リセットスイッチ及び第２リセットスイッチとを有する医療用マニピュレータシステムであって、
前記マニピュレータは、
アクチュエータと、人手によって把持されるグリップハンドルと、操作指令を入力する入力部とを備える操作部と、
前記アクチュエータに対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータに連動して前記シャフトの軸と非平行なピボット軸を基準として回動する先端動作部を備える作業部と、
前記操作部に対する前記作業部の有無を示す信号を前記制御部に供給する作業部検出手段と、
を有し、
前記制御部は、前記作業部が前記操作部から取り外されたときで、前記アクチュエータが非原点であるときに警報を発し、前記第１リセットスイッチ及び前記第２リセットスイッチの双方が定められた手順によって操作されたときに前記アクチュエータを原点に戻すリセット動作を行うことを特徴とする医療用マニピュレータシステム。
【請求項２】
マニピュレータと、制御部と、第１リセットスイッチ及び第２リセットスイッチとを有する医療用マニピュレータシステムであって、
前記マニピュレータは、
アクチュエータと、人手によって把持されるグリップハンドルと、操作指令を入力する入力部とを備え、前記制御部にコネクタで接続された操作部と、
前記アクチュエータに対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータに連動して前記シャフト軸と非平行なピボット軸を基準として回動する先端動作部を備える作業部と、
を有し、
前記制御部は、前記操作指令の変化に基づいて前記コネクタの着脱を検出し、前記コネクタが取り外されたときで、前記アクチュエータが非原点であるときに警報を発し、前記第１リセットスイッチ及び前記第２リセットスイッチの双方が定められた手順によって操作されたときに前記アクチュエータの角度を示す内部信号を原点に戻すリセット動作を行うことを特徴とする医療用マニピュレータシステム。
【請求項３】
請求項１又は２記載の医療用マニピュレータシステムにおいて、
前記制御部は、１台でＮ個の前記マニピュレータの制御が可能であり、
前記第１リセットスイッチはＮ個の前記マニピュレータに共通で１つ設けられ、
前記第２リセットスイッチは前記マニピュレータに対応したＮ個が設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の医療用マニピュレータシステムにおいて、
前記第１リセットスイッチ及び前記第２リセットスイッチは前記制御部に設けられていることを特徴とする医療用マニピュレータシステム。
【請求項５】
請求項１記載の医療用マニピュレータシステムにおいて、
前記第２リセットスイッチは発光手段を有し、
前記制御部は、Ｎ個の前記マニピュレータについて個別に前記作業部の着脱と前記アクチュエータの角度を検出する機能を有し、前記第１リセットスイッチが押されたときに、前記制御部は前記アクチュエータが非原点で前記作業部が取り外された前記マニピュレータに対応した前記第２リセットスイッチの前記発光手段を発光させ、発光をしている前記第２リセットスイッチを押した後に、対応する前記マニピュレータに対してリセット動作を行うことを特徴とする医療用マニピュレータシステム。
【請求項６】
請求項２記載の医療用マニピュレータシステムにおいて、
前記第２リセットスイッチは発光手段を有し、
前記制御部は、Ｎ個の前記マニピュレータについて個別にコネクタの着脱と前記アクチュエータの角度を検出する機能を有し、前記第１リセットスイッチが押されたときに、前記制御部は前記アクチュエータが非原点で前記コネクタが取り外された前記マニピュレータに対応した前記第２リセットスイッチの前記発光手段を発光させ、発光をしている前記第２リセットスイッチを押した後に、対応する前記マニピュレータに対してリセット動作を行うことを特徴とする医療用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、操作部から入力された操作指令に基づいて所定の作業部が動作を行う医療用マニピュレータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
腹腔鏡下手術においては、患者の腹部等に小さな孔をいくつかあけて内視鏡、鉗子（又はマニピュレータ）等を挿入し、術者が内視鏡の映像をモニタで見ながら手術を行っている。このような腹腔鏡下手術は、開腹を必要としないため患者への負担が少なく、術後の回復や退院までの日数が大幅に低減されることから、適用分野の拡大が期待されている。
【０００３】
マニピュレータシステムは、例えば特許文献１に記載されているように、マニピュレータ本体と、該マニピュレータ本体を制御するコントローラとから構成される。マニピュレータ本体は、人手によって操作される操作部と、操作部に対して交換自在に着脱される作業部とから構成される。
【０００４】
作業部（器具）は長い連結シャフトと、該連結シャフトの先端に設けられた先端動作部（エンドエフェクタとも呼ばれる。）とを有し、ワイヤによって先端の動作部を駆動するアクチュエータ（モータ）が操作部に設けられている。ワイヤは基端側でプーリに巻き掛けられている。コントローラは、操作部に設けられたモータを駆動して、プーリを介してワイヤを進退駆動する。
【０００５】
作業部側は洗浄、滅菌を容易にする必要性からセンサ等の電子機器を含まず、先端動作部及び後端のプーリの位置又は原点を直接的には検出できない構成であり、モータの回転量に基づいて先端動作部の軸位置を算出する構成がとられている。
【０００６】
ところで、腹腔鏡下手術では、手技に応じて多様な作業部が用いられ、例えばグリッパ、はさみ、電気メス、超音波メス、医療用ドリル等が挙げられる。これらの作業部は操作部に対して着脱自在に構成され、装着時には作業部基端側のプーリが操作部に設けられたモータの回転軸に係合するように構成されている。
【０００７】
このように、１つの操作部に対して複数の異なる作業部を接続することを前提としているシステムの場合、すべての作業部が唯一共通して着脱のできる軸位置となるモータ位相を設定する必要がある（例えば、特許文献１参照）。これを原点（又は初期位置）としている。
【０００８】
また、先端動作部を他のものに交換したい場合にはマニピュレータ本体を交換してもよく、この場合にはマニピュレータ本体の操作部とコントローラとを接続するコネクタを抜いて他のマニピュレータ本体のコネクタを接続し直すことになる。
【０００９】
一般の産業用マニピュレータでは、システム運用中にマニピュレータとコントローラとを切り離すことがないが、医療用のマニピュレータでは前記のように多種の作業部を用いることからマニピュレータ本体とコントローラとを切り離すことが簡便に行えると好適である。
【００１０】
マニピュレータシステムについての先行技術としては、下記の特許文献１〜特許文献３が挙げられる。
【００１１】
特許文献１では、着脱時におけるモータ励磁切り換えや電気的な構成については考慮する必要のない構成が提案されている。
【００１２】
特許文献２では、複数の先端ツール（作業部）の電気的着脱について記載されている。
【００１３】
特許文献３は、医療用マニピュレータの着脱について、先端のマニピュレータにＩＤを取得するための回路を有していてコントローラがその情報を取得して制御することが記載されている。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−１０５４５１号公報
【特許文献２】特開２００４−２０８９２２号公報
【特許文献３】米国特許第６３３１１８１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記のとおり先端動作部の軸位置は、例えば原点を基準として算出される。したがって、手術の途中で作業部を交換する場合には、新たに装着される別の作業部は正確に原点に一致した軸位置となっている必要がある。換言すれば、作業部を操作部から取り外す場合に該作業部は原点に一致した軸位置としておくことが望ましい。
【００１６】
一方、何らかの理由によりモータが原点以外となっているときに作業部が取り外された場合等には、操作者の判断によりモータを原点に強制的に復帰させるリセット動作が必要となる場合もあるが、該リセット動作は通常は行われない強制的な手段であることから、不用意に実行されないことが望ましい。
【００１７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、アクチュエータのリセット動作等を好適に制御することのできる医療用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】
【００１８】
本発明に係る医療用マニピュレータシステムは、マニピュレータと、制御部と、第１リセットスイッチ及び第２リセットスイッチとを有する医療用マニピュレータシステムであって、前記マニピュレータは、アクチュエータと、人手によって把持されるグリップハンドルと、操作指令を入力する入力部とを備える操作部と、前記アクチュエータに対して着脱自在で、シャフトの先端に前記アクチュエータに連動して前記シャフトの軸と非平行なピボット軸を基準として回動する先端動作部を備える作業部と、前記操作部に対する前記作業部の有無を示す信号を前記制御部に供給する作業部検出手段とを有し、前記制御部は、前記作業部が前記操作部から取り外されたときで、前記アクチュエータが非原点であるときに警報を発し、前記第１リセットスイッチ及び前記第２リセットスイッチの双方が定められた手順によって操作されたときに前記アクチュエータを原点に戻すリセット動作を行うことを特徴とする。
【００１９】
このように、リセット動作は第１リセットスイッチと第２リセットスイッチの双方が定められた手順によって操作されたときに行われることから、不用意に実行されることがない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る医療用マニピュレータシステムでは、第１リセットスイッチ及び第２リセットスイッチの双方が定められた手順によって操作されたときにアクチュエータを所定の原点に戻すリセット動作が行われ、該リセット動作が不用意に実行されることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態として医療用のマニピュレータシステム５００について添付の図１〜図１１を参照しながら説明する。マニピュレータシステム５００（図１参照）は、腹腔鏡下手術等に用いられるものである。
【００２２】
図１に示すように、マニピュレータシステム５００は、マニピュレータ１０と、コントローラ５１４とを有する。
【００２３】
マニピュレータ１０とコントローラ５１４との接続部には着脱可能なようにコネクタ５２０が設けられている。
【００２４】
マニピュレータ１０は、先端動作部１２に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の処置を行うためのものである。マニピュレータ１０は、基本構成として操作部１４と作業部１６とからなる。コントローラ５１４は、マニピュレータ１０の電気的な制御をするものであり、グリップハンドル２６の下端部から延在するケーブル６１に対してコネクタ５２０を介して接続されている。
【００２５】
コントローラ５１４は、マニピュレータ１０を独立的に３台同時に制御することができる。コントローラ５１４のうち、第１、第２及び第３のマニピュレータ１０を制御する部分を総括的に第１ポート５１５ａ、第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃとも呼ぶ。第１ポート５１５ａ、第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃに接続されて制御されるマニピュレータ１０を、必要に応じてマニピュレータ１０ａ、マニピュレータ１０ｂ及びマニピュレータ１０ｃと呼んで区別する（図１参照）。
【００２６】
図２に示すように、マニピュレータシステム５００は、選択的に種々の構成を採りうる。すなわち、操作部１４は、バリエーションとして操作部１４ａ〜１４ｄが用意され、作業部１６は、バリエーションとして作業部１６ａ〜１６ｄが用意されている。
【００２７】
コントローラ５１４には、操作部１４ａに代えて操作部１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄを装着することができる。また、各操作部１４ａ〜１４ｄに対し、作業部１６ａに代えて作業部１６ｂ、１６ｃ及び１６ｄを装着することができる。すなわち、術者は手技の種類や慣れ等に応じて操作部１４ａ〜１４ｄ及び作業部１６ａ〜１６ｄを選択的に組み合わせて構成することができる。このうち、作業部１６ｂは先端動作部１２がはさみとなっている。作業部１６ｃは先端動作部１２がブレード型電気メスとなっている。作業部１６ｄは先端動作部１２がフック型電気メスとなっている。各作業部１６ａ〜１６ｄは、接続部１５内のプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃ（図１参照）は共通の構成となっている。
【００２８】
前記のとおり、コントローラ５１４は、３台のマニピュレータ１０を同時に制御可能であることから、操作部１４ａ〜１４ｄのうちいずれか３つを第１ポート５１５ａ、第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃに接続が可能である。
【００２９】
次に、操作部１４及び作業部１６からなるマニピュレータ１０について説明する。
【００３０】
マニピュレータ１０は、先端動作部１２に生体の一部又は湾曲針等を把持して所定の処置を行うためのものであり、通常、把持鉗子やニードルドライバ（持針器）等とも呼ばれる。
【００３１】
図１及び図３に示すように、マニピュレータ１０は、人手によって把持及び操作される操作部１４と、該操作部１４に対して着脱自在な作業部１６とを有する。
【００３２】
以下の説明では、図１における幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向及び、連結シャフト４８の延在方向をＺ方向と規定する。また、右方をＸ１方向、左方をＸ２方向、上方向をＹ１方向、下方向をＹ２方向、前方をＺ１方向、後方をＺ２方向と規定する。さらに、特に断りのない限り、これらの方向の記載はマニピュレータ１０が中立姿勢である場合を基準として表すものとする。これらの方向は説明の便宜上のものであり、マニピュレータ１０は任意の向きで（例えば、上下を反転させて）使用可能であることはもちろんである。
【００３３】
作業部１６は、作業を行う先端動作部１２と、操作部１４のアクチュエータブロック（アクチュエータ部）３０に対して接続される接続部１５と、これらの先端動作部１２と接続部１５とを連接する長尺で中空の連結シャフト４８とを有する。作業部１６は、アクチュエータブロック３０における所定の操作によって操作部１４から離脱可能であって、洗浄、滅菌及びメンテナンス等を行うことができる。
【００３４】
先端動作部１２及び連結シャフト４８は細径に構成されており、患者の腹部等に設けられた円筒形状のトラカール２０から体腔２２内に挿入可能であり、操作部１４の操作により体腔２２内において患部切除、把持、縫合及び結紮等の様々な手技を行うことができる。
【００３５】
操作部１４は、人手によって把持されるグリップハンドル２６と、該グリップハンドル２６の上部から延在するブリッジ２８と、該ブリッジ２８の先端に接続されたアクチュエータブロック３０とを有する。
【００３６】
図１に示すように、操作部１４のグリップハンドル２６は、ブリッジ２８の端部からＹ２方向に向かって延在しており、人手によって把持されるのに適した長さであり、入力手段としてのトリガーレバー３２と、複合入力部３４と、スイッチ３６とを有する。
【００３７】
ブリッジ２８の上面（又は側面）における視認しやすい箇所にはＬＥＤ（インジケータ）２９が設けられている。ＬＥＤ２９は、マニピュレータ１０の制御状態を示すインジケータであり、操作者が容易に認識可能な大きさであり、且つ操作に支障がない程度に十分に小型軽量である。ＬＥＤ２９は、ブリッジ２８の上面における略中央部で、視認性のよい位置に設けられている。
【００３８】
グリップハンドル２６の下端には、コントローラ５１４に接続されるケーブル６１が設けられている。グリップハンドル２６とケーブル６１とは一体的に接続されている。グリップハンドル２６とケーブル６１とはコネクタにより接続されていてもよい。
【００３９】
複合入力部３４は、先端動作部１２に対してロール方向（軸回転方向）及びヨー方向（左右方向）の回転指令を与える複合的な入力手段であり、例えば軸回転に動作する第１入力手段によってロール方向指示を行い、横方向に動作する第２入力手段によってヨー方向指示を行うことができる。トリガーレバー３２は、先端動作部１２のグリッパ５９（図１参照）の開閉指令を与える入力手段である。つまり、コントローラ５１４は、ロール軸、ヨー軸及びグリッパ軸に対応したモータ４０、４１、４２の角度を示す内部信号を保持しており、複合入力部３４及びトリガーレバー３２の信号に基づいてこれらの内部信号を変化させてモータ４０、４１、４２の角度が一致するように制御をしている。
【００４０】
スイッチ３６は、マニピュレータ１０の動作状態の有効又は無効を設定するための入力手段である。
【００４１】
図３及び図４に示すように、複合入力部３４、トリガーレバー３２には、それぞれ動作量を検出する入力センサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃが設けられており、検出した動作信号をコントローラ５１４に供給する。これらのセンサの信号は、例えばアナログ信号であって、５Ｖの印加電圧に対して０．５Ｖ〜４．５Ｖの信号を発生してコントローラ５１４に供給する。コントローラ５１４では所定のプルアップ回路又はプルダウン回路を介してセンサの０．５Ｖ〜４．５Ｖの信号を入力しており、これらのセンサ信号（操作指令）の変化に基づいてコネクタ５２０の着脱を検出することができる。つまり、コネクタ５２０が抜かれたときには、プルアップ回路又はプルダウン回路により入力電圧が０Ｖ又は５Ｖになることから、コントローラ５１４は該コネクタ５２０が抜かれたことを検出可能である。
【００４２】
トリガーレバー３２は、ブリッジ２８のやや下方でＺ１方向にやや突出したレバーであり、人差し指による操作が容易な位置に設けられている。
【００４３】
トリガーレバー３２は、グリップハンドル２６に対してアーム９８により接続されており、該グリップハンドル２６に対して進退するように構成されている。
【００４４】
スイッチ３６はグリップハンドル２６に対して進退する操作機構であって、トリガーレバー３２とスイッチ３６とはグリップハンドル２６におけるＺ１方向の面で、グリップハンドル２６の長尺方向（Ｙ方向）に並んで配置されている。スイッチ３６はトリガーレバー３２の直下（Ｙ２方向）に設けられている。スイッチ３６とトリガーレバー３２との間には薄い板材１３０が設けられている。
【００４５】
スイッチ３６はオルタネート式であって、一度手前（Ｚ２方向）に引き込むことによってオン状態にロックされ、操作子３６ａは手前側の位置に保持される。再度スイッチ３６を手前側に引き込むことによってオン状態は解除されてオフ状態となり、図示しない弾性体によって先端側（Ｚ１方向）の位置に復帰する。このような操作により、スイッチ３６は、オン状態又はオフ状態のいずれかに保持され、スイッチ３６を押し続ける必要がない。したがって、オン状態とオフ状態との切り換え時だけスイッチ３６の操作をすればよく、それ以外のときはトリガーレバー３２の操作をすることができ、スイッチ３６とトリガーレバー３２とを併存させるのに好適である。
【００４６】
また、スイッチ３６はオン状態とオフ状態では操作子３６ａの突き出し量が異なる構成であることから、操作子３６ａを目視し又は触れることによって状態を確認することができる。
【００４７】
スイッチ３６は、モードの変更をさせるものである。モードの状態はＬＥＤ２９及び後述するポート番号ランプ５６０（図７参照）の点灯状態によっても示される。具体的には、ＬＥＤ２９及びポート番号ランプ５６０は、動作モードのときには緑色点灯、停止モードのときには消灯となる。また、自動原点復帰動作時及びリセット動作時には緑の点滅となり、アラーム発生時には赤の点滅となる。
【００４８】
これらのモード及び動作はスイッチ３６の操作によって変更される。つまり、コントローラ５１４は、スイッチ３６の状態を読み込み、オン状態であるときに動作モードとし、オン状態からオフ状態に切り換わったときに自動原点復帰動作としてモータ４０、４１、４２を所定の原点に戻し、原点に戻った後に停止モードとする。
【００４９】
動作モードとは、操作部１４の操作指令を有効にしてモータ４０、４１、４２を駆動するモードである。停止モードは、操作部１４の操作指令の有無に関わらずモータ４０、４１、４２を停止させるモードである。また、リセット動作とは、後述する所定の操作がなされたときにモータ４０、４１、４２を自動的に所定の原点に戻す動作である。自動原点復帰動作及びリセット動作は、操作指令の有無に関わらずモータ４０、４１、４２を動作させることから、自動モードとして分類される。
【００５０】
これらのモード及び動作はコントローラ５１４によって区別されて制御され、ＬＥＤ２９及びポート番号ランプ５６０の点灯状態が切り換えられる。
【００５１】
アクチュエータブロック３０には先端動作部１２が有する３自由度の機構に対応してモータ４０、モータ４１及びモータ４２が連結シャフト４８の延在方向に沿って並列して設けられている。これらのモータ４０、４１及び４２は小型、細径であって、アクチュエータブロック３０はコンパクトな扁平形状に構成されている。アクチュエータブロック３０は、操作部１４のＺ１方向端部の下方に設けられている。また、モータ４０、４１及び４２は、操作部１４の操作に基づき、コントローラ５１４の作用下に回転をする。
【００５２】
モータ４０、４１及び４２には、回転角度を検出することのできる角度センサ４３、４４及び４５が設けられており、検出した角度信号はコントローラ５１４に供給される。角度センサ４３、４４及び４５としては、例えばロータリエンコーダが用いられる。
【００５３】
作業部１６は、アクチュエータブロック３０に対して接続される接続部１５と、該接続部１５からＺ１方向に向かって延在する中空の連結シャフト４８とを有する。接続部１５には、モータ４０、４１及び４２の駆動軸に接続されるプーリ５０ａ、プーリ５０ｂ及びプーリ５０ｃが回転自在に設けられている。プーリ５０ａ〜５０ｃにはそれぞれカップリングが設けられている。
【００５４】
プーリ５０ａ、プーリ５０ｂ及びプーリ５０ｃには、ワイヤ５２、ワイヤ５３及びワイヤ５４が巻き掛けられており、連結シャフト４８の中空部分４８ａ（図５参照）を通って先端動作部１２まで延在している。ワイヤ５２、ワイヤ５３及びワイヤ５４はそれぞれ同種、同径のものを用いることができる。
【００５５】
作業部１６は、アクチュエータブロック３０における所定の操作によって操作部１４から離脱可能であって、洗浄、滅菌及びメンテナンス等を行うことができる。また、作業部１６は他の形式のものに交換可能であって、手技に応じて連結シャフト４８の長さの異なるもの、又は先端動作部１２の機構が異なるものを装着することができる。
【００５６】
作業部１６は、操作部１４に対して着脱自在であり、プーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃの中心穴に対して、モータ４０、４１及び４２の回転軸４０ａ、４１ａ及び４２ａが嵌合するように構成されている。プーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃのＹ２方向下端にはそれぞれ十字状の結合凸部が設けられ、回転軸４０ａ、４１ａ及び４２ａには十字状の結合凹部が設けられている。結合凸部と結合凹部は互いに係合可能に形成されており、モータ４０、４１及び４２の回転がプーリ５０ａ、５０ｂ及び５０ｃに対して確実に伝達される。これらの係合部は十字形状に限られない。
【００５７】
接続部１５には、作業部を個体識別することのできるＩＤを保持するＩＤ保持部１０４が設けられている。
【００５８】
ＩＤ保持部１０４は、例えばＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）等の無線式、バーコード若しくはマトリックス型二次元コード等の光学式等の非接触検出式、又は小突起列等の接触式で構成するとよい。
【００５９】
作業部１６にＲＦＩＤ等のように書き込み可能な記憶媒体を用いる場合、製造日、使用開始日、最終使用日、メンテナンス期限日等のタイムスタンプやシリアルナンバー、使用回数上限、位相修正値（又は原点修正値）等の固有情報を都度記憶させてもよい。このような情報は、コントローラ５１４で読み込み動作状態表示部５３０（図１参照）に表示させ、又は所定の判断を行って注意又は警告を発させるとよい。
【００６０】
ＩＤ保持部１０４の保持するＩＤは、作業部１６ａ〜１６ｄ毎に識別が可能なように異なる値が付与されている。
【００６１】
ところで、ＩＤ保持部１０４は直接的な通電の必要がなく、接続部１５及び作業部１６には電気的接点が存在していない。したがって、操作部１４から取り外した作業部１６は洗浄、滅菌等を容易に行うことができる。つまり、モータやスイッチ、センサ等の電気機器をすべて操作部１４側に配し、連結シャフト４８及び先端動作部１２からなる機械構成部品のみからなるものを作業部１６側に配することで洗浄性を向上させている。作業部１６と操作部１４では汚れ具合、汚れ種類、洗浄方法が異なり、異なるメンテナンスが行われるため、離脱可能にすることが好適である。
【００６２】
操作部１４は、接続された作業部１６のＩＤ保持部１０４における情報を読取ってコントローラ５１４に供給するＩＤ中継部１０６を有する。ＩＤ中継部１０６は、例えばＲＦＩＤ用の送受信回路又はフォトカプラー等により構成される。
【００６３】
磁気、光又は電波方式を用いると、ＩＤ保持部１０４はＩＤ中継部１０６に対して非接触でＩＤを伝達することができ、ＩＤ保持部１０４及びＩＤ中継部１０６の耐久性が高く、汚れが少なく、しかも清掃、洗浄が容易となる。
【００６４】
接続部１５を操作部１４から取り外す場合には、アクチュエータブロック３０の両側面に設けられたレバー２０６を押してそれぞれ外方に開くように傾動させ、該レバー２０６の楔部２０６ａを、接続部１５の両側面に設けられた係合片２００から解放する。これにより接続部１５を操作部１４から上方（Ｙ１方向）に引き抜き、取り外しが可能となる。アクチュエータブロック３０の上面には３本のアライメントピン２１２が設けられており、接続部１５に設けられた嵌合孔２０２に嵌合することにより該接続部１５を安定して保持可能である。接続部１５を操作部１４に取り付ける場合には、３本のアライメントピン２１２がそれぞれ嵌合孔２０２に嵌合するように合わせて、接続部１５を下方（Ｙ２方向）に押し下げる。これにより、レバー２０６は一旦外方に拡がり、その後原位置に戻ることにより係合片２００に係合して、接続が完了する。
【００６５】
接続部１５が載置されるアクチュエータブロック３０の上面３０ｂにおいて、Ｚ２方向の端部近傍には、接続部１５の有無を検出する作業部検出手段１０７が設けられている。作業部検出手段１０７は、対向する位置に設けられた投光器１０７ａと受光器１０７ｂとからなり、該投光器１０７ａと該受光器１０７ｂとの間に接続部１５の後端の一部が挿入されて遮光することにより該接続部１５が装着されたことを検出できる。投光器１０７ａと受光器１０７ｂは、Ｘ方向に対向する向きで且つ近接した位置に設けられている。投光器１０７ａは例えばＬＥＤであり、受光器１０７ｂは例えばフォトダイオードである。
【００６６】
図５及び図６に示すように、先端動作部１２はＹ方向の第１回転軸Ｏｙを中心にして、それよりも先の部分がヨー方向に回動する第１自由度の機構（傾動機構、ピボット軸）と、第２回転軸Ｏｒを中心にしてロール方向に回動する第２自由度の機構（ロール回転機構）と、第３回転軸Ｏｇを中心として先端のグリッパ５９を開閉させる第３自由度とを有する合計３自由度の機構となっている。
【００６７】
第１自由度の機構である第１回転軸Ｏｙは、連結シャフト４８の基端側から先端側に延在する軸線Ｃと非平行に回動可能に設定するとよい。第２自由度の機構である第２回転軸Ｏｒは先端動作部１２における先端部（つまりグリッパ５９）の延在方向の軸線を中心として回動可能な機構とし、先端部をロール回転可能に設定するとよい。
【００６８】
先端動作部１２は、ワイヤ５２、ワイヤ５３及びワイヤ５４によって駆動され、各ワイヤ５２、５３及び５４は、それぞれ対応する筒体６０ｃ、６０ｂ、６０ａに巻き掛けられている。
【００６９】
先端動作部１２では、ワイヤ５２及び５４の作用下に歯車５１及び５５が回転し、図示しないフェイスギアを回転させることによって先端部をロール方向に回転させることができる。また、ワイヤ５４の作用下に歯車５１が回転し、ファイスギア５７及び歯車５８を介してグリッパ５９を開閉させることができる。さらに、ワイヤ５２、５３、５４の作用下に主軸部材６２を介して先端部をヨー方向に回転させることができる。
【００７０】
次に、コントローラ５１４について図７〜図９を参照しながら説明する。
【００７１】
図７に示すように、コントローラ５１４の正面には、動作状態表示部５３０、電源情報表示部５３２、アラーム部５３４、アクティべートリセット部５３６、第１ポート５１５ａ、第２ポート５１５ｂ、及び第３ポート５１５ｃが設けられている。
【００７２】
動作状態表示部５３０は、術者や手術に携わる助手等が操作状態の確認が容易となるようにマニピュレータ１０の動作状態や所定の対応指示を表示する液晶表示画面を有する。
【００７３】
電源情報表示部５３２は、電源スイッチ５４０と、電源ランプ５４２と、チャージングランプ５４４と、外部電源警報ランプ５４６と、バッテリ充電表示ランプ５４８とを有する。
【００７４】
電源スイッチ５４０は、マニピュレータシステム５００全体の電源の入切を行うスイッチである。電源ランプ５４２は電源が入っているときに点灯し、切れているときに消灯する。チャージングランプ５４４は、バッテリ１１２ａ（図９参照）に対してチャージが行われているときに点灯する。外部電源警報ランプ５４６は、外部電源１１９が非供給となったときに点灯する。バッテリ充電表示ランプ５４８は、バッテリ１１２ａの充電量にしたがって点灯数、若しくは点灯色を変化させて電力残量を表示するものである。
【００７５】
アラーム部５３４は、アラームランプ５５０と、アラーム音停止スイッチ５５２とを有する。アラームランプ５５０は、アラームが発生したときに点灯するランプであり、別に設けられるアラームブザーのブザー音と同期して点灯する。アラーム音停止スイッチ５５２は、アラームブザーのブザー音を必要に応じて停止させるときに押すスイッチである。
【００７６】
アクティベートリセット部５３６は、アクティベートリセットスイッチ（第１リセットスイッチ）５５４と、リセットインディケートランプ５５６とを有する。リセットインディケートランプ５５６は、マニピュレータ１０の各モータ４０、４１、４２を所定の原点に強制復帰させるリセット動作の実行を行うべきタイミングにおいて点灯する。アクティベートリセットスイッチ５５４は、リセットインディケートランプ５５６が点灯しているときに押すことにより、リセット動作の第１回目の指示をするためのスイッチである。
【００７７】
第１ポート５１５ａは、ポート番号ランプ５６０と、３つの作業部種別ランプ５６２、５６４及び５６６と、操作部１４の接続確認ランプ５６８と、リセットスイッチ（第２リセットスイッチ）５７０と、レセプタクルコネクタ５７２とを有する。レセプタクルコネクタ５７２には前記のコネクタ５２０が接続される。
【００７８】
ポート番号ランプ５６０には番号「１」が印字されており、対応するマニピュレータ１０が動作モードであるときに点灯する。前記のとおり、ポート番号ランプ５６０は、対応するマニピュレータ１０が動作モードのときには点灯（例えば緑色）、停止モードのときには消灯となる。また、自動原点復帰動作時及びリセット動作時（つまり、自動モード）には点滅となり、アラーム発生時には赤の点滅となる。つまり、ポート番号ランプ５６０は、前記のＬＥＤ２９と同期して点灯状態が切り換わる。
【００７９】
作業部種別ランプ５６２、５６４及び５６６は、マニピュレータ１０ａにおいて操作部１４に接続された作業部１６の種類に応じていずれか１つが点灯し、その種類を表示するものである。作業部種別ランプ５６２は作業部１６がはさみであるときに点灯し、作業部種別ランプ５６４は作業部１６がグリッパであるときに点灯し、作業部種別ランプ５６６は作業部１６が電気メスであるときに点灯する。
【００８０】
接続確認ランプ５６８は、対応するレセプタクルコネクタ５７２にコネクタ５２０が正常に接続されたときに点灯する。リセットスイッチ５７０は、ランプ一体型のスイッチであり、対応するマニピュレータ１０のリセット動作が必要なときであって、アクティベートリセットスイッチ５５４を押した後に点灯する。該リセットスイッチ５７０は、点灯しているときに押すことによって、対応するマニピュレータ１０のモータ４０、４１、４２が、コントローラ５１４の作用下に自動的にリセット動作を行う。リセット動作を行っている最中には、ＬＥＤ２９及びポート番号ランプ５６０が点滅を行い、自動動作中であることを示す。
【００８１】
第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃにおけるポート番号ランプ５６０には番号「２」及び「３」が印字されており、それ以外は第１ポート５１５ａと同構成である。第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃの各要素については、第１ポート５１５ａの各要素と同符号を付して説明を省略する。
【００８２】
第１ポート５１５ａ、第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃはそれぞれ異なる色（例えば緑、黄及び青）の枠で囲まれており、識別が容易である。
【００８３】
コントローラ５１４におけるスイッチ及びランプには、それぞれの機能を示すシンボルマーク、文字若しくは略語が併記されている。これらのスイッチ及びランプは、メンブレン式であり、操作性、耐環境性に優れる。
【００８４】
次に、マニピュレータ１０における各モータ４０、４１、４２を所定の原点に強制的に復帰させたり、コントローラ５１４におけるモータ４０、４１、４２の位置情報をリセットさせる動作の手順について図８を参照しながら説明する。このリセット動作は、モータ４０、４１、４２を原点に戻さない非原点状態で作業部１６を操作部１４から取り外した場合や、非原点状態でコネクタ５２０を取り外した場合であって、操作者の判断により行われるものであって、アクティベートリセットスイッチ５５４及びリセットスイッチ５７０の双方が定められた手順によって操作されたときに実行される。なお、図８に示す処理は、３つの接続ポートのうち第１ポート５１５ａに接続されたマニピュレータ１０ａのリセット動作について説明する。図８に示す処理は、基本的にはコントローラ５１４の作用下に行われる。
【００８５】
先ず、図８のステップＳ１０１において、第１ポート５１５ａに接続されたマニピュレータ１０ａのモータ４０、４１、４２の少なくとも１つが非原点状態で作業部１６を操作部１４から取り外した場合、又は非原点状態でコネクタ５２０を取り外した場合に、すなわち例えばマニピュレータ１０ａの操作部１４から作業部１６を取り外した場合、又はマニピュレータ１０ａに対応するコネクタ５２０を取り外した場合に、アラームを発生させる。つまり、アラームランプ５５０を点灯させ、ポート番号ランプ５６０を緑の点灯から赤の点滅に切り換え、ブザーを吹鳴させる。
【００８６】
作業部１６を操作部１４から取り外したか否かの判断は作業部検出手段１０７の信号に基づいて行う。コネクタ５２０がレセプタクルコネクタ５７２から取り外されたか否かの判断は、これらの複合入力部３４から入力する操作指令の変化に基づいて行う。
【００８７】
また、動作状態表示部５３０には、例えば「ポート１の作業部を元に戻してください」という表示や、「ポート１のコネクタを元に戻してください」という表示をする。操作者はこれらの表示等に基づいて、対応の操作を行う。すなわち、コネクタ５２０が接続されていて作業部１６が取り外されている場合には、取り外した作業部１６を再装着し、コネクタ５２０が取り外されている場合には該コネクタを再装着する。その後、所定の操作を行って各モータ４０、４１、４２を原点に復帰させる。
【００８８】
ステップＳ１０２において、作業部１６若しくはコネクタ５２０が元通りに装着若しくは接続された場合には、アラームを停止させる（ステップＳ１０３）。つまり、対応するアラームランプ５５０を消灯させ、ブザーを停止させ、ポート番号ランプ５６０及び操作部ＬＥＤ２９の点灯色を緑に戻す。また、動作状態表示部５３０の表示を消し、又は正常復帰した旨の表示に切り換える。
【００８９】
何らかの要因により、作業部１６若しくはコネクタ５２０を元通りに装着若しくは接続することが困難であると判断される場合（例えば、作業部１６若しくは操作部１４に不具合が発生して使用に支障がある場合）にはステップＳ１０４に移る。
【００９０】
ステップＳ１０４において、動作状態表示部５３０に、「作業部若しくはコネクタを元に戻せない場合には『ＡＲ』スイッチを押してください」という表示をするとともに、アクティベートリセットスイッチ５５４が有効であることを示すためにリセットインディケートランプ５５６を点灯させる。
【００９１】
ステップＳ１０５において、アクティベートリセットスイッチ５５４が押されたか否かを確認し、アクティベートリセットスイッチ５５４が押された場合にはステップＳ１０６へ移り、押されていない場合には該アクティベートリセットスイッチ５５４が押されるまで待機する。アクティベートリセットスイッチ５５４が押されるまでの間はリセットスイッチ５７０は無効になっている。アクティベートリセットスイッチ５５４が押された後、リセットインディケートランプ５５６を消灯する。
【００９２】
ステップＳ１０６において、第１ポート５１５ａに係るリセットスイッチ５７０を点灯させ、該リセットスイッチ５７０が有効になったことを示す。このとき、第２ポート及び第３ポートに係るリセットスイッチ５７０は消灯しており、操作者は第１ポート５１５ａに係るリセットスイッチ５７０のみが有効であることを容易に理解できる。
【００９３】
ステップＳ１０７において、第１ポート５１５ａに係るリセットスイッチ５７０が押されたか否かを確認する。リセットスイッチ５７０が押された場合にはステップＳ１０８へ移り、押されていないときには該リセットスイッチ５７０が押されるまで待機する。
【００９４】
なお、このステップＳ１０７及び前記のステップＳ１０５の待機の間においても、作業部１６若しくはコネクタ５２０が元に戻せた場合には、図示を省略するが所定の割り込み処理等により、リセットインディケートランプ５５６を消灯させた後にステップＳ１０３に移ってアラームを解除してもよい。
【００９５】
ステップＳ１０８において、リセット動作を行う。すなわち、第１ポート５１５ａに係るコネクタ５２０が接続されている場合には、作業部１６が操作部１４に対して装着されているか否かに拘わらず、モータ４０、４１、４２を強制的に原点に復帰させる。このように、モータ４０、４１、４２を強制的に原点に復帰させることにより、別の作業部１６が操作部１４に装着されたときに適切な制御が可能となる。リセット動作の後、リセットスイッチ５７０を消灯する。
【００９６】
第１ポート５１５ａに係るコネクタ５２０が取り外されている場合には、コントローラ５１４に記憶させている該第１ポート５１５ａに係る操作部１４のモータ４０、４１、４２の位置情報（角度を示す内部信号）が原点にリセットされる。位置情報はリセット前に所定の記憶部に退避、保存しておいてもよい。このように、モータ４０、４１、４２の位置情報を強制的に原点に復帰させることにより、別の操作部１４がコントローラ５１４に装着されたときに適切な制御が可能となる。
【００９７】
リセットが終了すると、動作状態表示部５３０にその旨を表示する。なお、図８に示す処理は、後述するＹ１５（図１０参照）の非原点着脱エラーのタイミングにて行われる。
【００９８】
上述したように、本実施の形態に係る医療用のマニピュレータシステム５００では、アクティベートリセットスイッチ５５４及びリセットスイッチ５７０の双方が定められた手順によって操作されたとき（つまり、リセットインディケートランプ５５６が点灯し、アクティベートリセットスイッチ５５４を押し、リセットスイッチ５７０が点灯し、その後リセットスイッチ５７０を押したとき）にアクチュエータを所定の原点に戻すリセット動作が行われ、該リセット動作が不用意に実行されることがない。アクティベートリセットスイッチ５５４及びリセットスイッチ５７０の操作手順は必ずしも上記のような２段階の手順に限らず、アクティベートリセットスイッチ５５４及びリセットスイッチ５７０の双方を操作するような別の手順であってもよく、例えば、双方を同時に押す操作が含まれていてもよい。
【００９９】
また、上記の説明ではマニピュレータ１０ａの操作部１４から作業部１６を取り外した場合、又はコネクタ５２０を取り外した場合を例示したが、マニピュレータ１０ａ〜１０ｃの少なくとも１つの操作部１４から作業部１６を取り外した場合、又はマニピュレータ１０ａ〜１０ｃの少なくとも１つに対応するコネクタ５２０を取り外した場合も同様である。
【０１００】
また、点灯したリセットインディケートランプ５５６は、第１ポート５１５ａ〜第３ポート５１５ｃに係るエラーが解除された場合、リセットインディケートランプ５５６を消灯する。アラームランプ５５０についても同様である。
【０１０１】
コントローラ５１４では、リセットスイッチ５７０が３個設けられることにより、各マニピュレータ１０ａ〜１０ｃ（図１参照）に対して個別のリセット動作が可能になり、好適である。また、アクティベートリセットスイッチ５５４は１つであり、無用にスイッチの数が増えることが防止でき、構成が簡便化されるとともに、操作性が向上する。
【０１０２】
アクティベートリセットスイッチ５５４及びリセットスイッチ５７０はコントローラ５１４に設けられており、マニピュレータ１０側の構造が無用に複雑になることが防止でき、該マニピュレータ１０が簡便且つ軽量となり、操作性が向上する。
【０１０３】
コントローラ５１４は、３台のマニピュレータについて個別にエラーを検出する機能を有しており、例えば第１ポート５１５ａでエラーが発生した場合には、ポート番号ランプの１番が赤で点滅し、アクティベートリセットスイッチ５５４が押されたときに、エラーの発生している第１ポート５１５ａのリセットスイッチ５７０の発光手段を発光させる。したがって、操作が簡便となり、且つ誤操作が防止できる。
【０１０４】
マニピュレータ１０ａにエラーが発生した場合、第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃについてはコネクタ５２０の接続の有無に関わらずアラーム表示等を行わない。したがって、操作者は警報が発生したのが第１ポート５１５ａに係るマニピュレータ１０ａであることを容易に認識できる。
【０１０５】
次に、コントローラ５１４の内部構成について図９を参照しながら説明する。なお、図９においては、煩雑とならないように第１ポート５１５ａに係る部分を示し、第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃに係る部分は省略する。第２ポート５１５ｂ及び第３ポート５１５ｃに係る構成は、第１ポート５１５ａに係る部分と一部が共通（例えば演算部１１０等）であり、一部が独立（例えばドライバ１１６等）に構成されている。図９においては、コントローラ５１４の表面（図７参照）の構成については省略している。
【０１０６】
図９に示すように、コントローラ５１４は演算部１１０と、電源部１１２と、保護装置１１４と、ドライバ１１６とを有する。電源部１１２は、外部電源１１９から得られる電力を調整して各部に供給するとともに、バッテリ１１２ａに充電を行い、外部電源１１９から電力が供給されない場合においても自動的にバッテリ１１２ａからの電力供給へと切り換える機能を有しており、いわゆる無停電電源として作用する。バッテリ１１２ａは内部の変圧整流器に対して、通常並列に接続される。
【０１０７】
保護装置１１４は、演算部１１０の演算周期情報、ドライバ情報、所定の停止指令等の各情報に基づいて、マニピュレータ１０への電力を遮断する。保護装置１１４の作用下にドライバ１１６の電力を遮断することにより、マニピュレータ１０の動作を直ちに停止させることができる。
【０１０８】
演算部１１０は、角度センサ４３、４４、４５、入力センサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、及びスイッチ３６に接続されており、これらの各部から得られる信号に基づいてマニピュレータ１０の動作を決定して、所定の指令信号をドライバ１１６に供給するとともに、動作状態表示部５３０に所定の状態量を表示させる。演算部１１０はＬＥＤ２９にも接続されており、該ＬＥＤ２９の点灯状態の制御をする。さらに、演算部１１０は、コントローラ５１４の表面（図７参照）の、動作状態表示部５３０、電源情報表示部５３２、アラーム部５３４、アクティべートリセット部５３６、第１ポート５１５ａ、第２ポート５１５ｂ、及び第３ポート５１５ｃの各スイッチ及びランプに接続されており、制御をする。演算部１１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等から構成されており、プログラムを読み込み実行することにより所定のソフトウェア処理を実行する。
【０１０９】
ドライバ１１６は、モータ４０、４１及び４２に接続されており、演算部１１０から得られる指令に基づいて該モータ４０、４１及び４２を駆動する。ところで、これらのモータ４０、４１及び４２の駆動系は、先ず、入力センサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃに基づいて先端動作部に対する動作角度指令値を求め、該動作角度指令値と角度センサ４３、４４、４５から得られる角度信号との偏差を求め、該偏差に基づいて所定の補償処理をして指令信号をドライバ１１６に供給している。したがって、これらの各モータ４０、４１及び４２の駆動系は閉ループを形成している。
【０１１０】
演算部１１０は、ＩＤ認識部１２０と、取外判断部１２１と、原点認識部１２２と、警告部１２４とを有する。ＩＤ認識部１２０は、ＩＤ保持部１０４のＩＤを認識する。取外判断部１２１はＩＤ認識部１２０で認識されたＩＤに基づいて、作業部１６が操作部１４より着脱された場合の同一性を判断する。
【０１１１】
演算部１１０は、ＩＤ認識部１２０、原点認識部１２２及び操作部１４の他の信号に基づいて条件判断を行い、所定条件下でドライバ１１６に対する電力供給を停止させ、モータ４０、４１及び４２を非励磁とする。なお、モータ４０、４１及び４２を非励磁にする手段としては、これ以外にもリレー等を用いて、該リレーによりドライバとコネクタ５２０との間を切り離すようにしてもよい。
【０１１２】
トリガーレバー３２及び複合入力部３４（図１参照）には、人手による操作量を検出する入力センサ３９ａ、３９ｂ、３９ｃ（ポテンショメータ等）に所定の電圧が印加され、該電圧の所定範囲が操作範囲として設定され、コントローラ５１４では、該センサから供給される電圧が所定範囲以外であることに基づいて操作部１４が取り外されたことを認識する。これにより、トリガーレバー３２及び複合入力部３４を、操作量の入力手段と操作部１４の取外認識手段に兼用することができる。
【０１１３】
原点認識部１２２は、角度センサ４３、４４及び４５の信号に基づいて先端動作部１２が規定の原点又は非原点であることを認識する。警告部１２４は、原点認識部１２２から得られる信号に基づいて先端動作部１２が非原点であると判断される場合で、ＩＤ中継部１０６から得られる信号に基づいて作業部１６が操作部１４から取り外されたと判断されるときに取外警告を発する。
【０１１４】
また、警告部１２４は、取外警告を発しているとき、ＩＤ認識部１２０から得られるＩＤを監視し、作業部１６ａ〜１６ｄが再接続されたことを認識し、得られたＩＤが取り外し前に認識したＩＤと等しいときに取り外し警告を解除し、得られたＩＤが取り外し前に認識したＩＤと異なるときに誤接続警告を発し、動作状態表示部５３０に所定のメッセージを表示させる。
【０１１５】
取外警告及び誤接続警告は、音響・音声手段又は動作状態表示部５３０でのメッセージ表示により行うことができる。取外警告と誤接続警告とは容易に区別可能であることが好ましく、音響、音声手段で行う場合には例えば吹鳴インターバルや周波数の異なるブザー音とするとよい。
【０１１６】
ＩＤ中継部１０６及びＩＤ認識部１２０により作業部１６が取り外されていると判断される場合、又は、原点認識部１２２により先端動作部１２が原点にあると判断される場合には、演算部１１０は、保護装置１１４の作用下にドライバ１１６に対する電力供給を停止させる。
【０１１７】
次に、マニピュレータシステム５００における作業部１６の着脱動作時の作用について説明する。
【０１１８】
図１０では、最初にコントローラ５１４に対して操作部１４ａと作業部１６ａとからなるマニピュレータ１０ａが接続されているものとする。術者はこのマニピュレータ１０ａによって所定の手技を行う。つまり、マニピュレータ１０ａは、操作部１４ａの指令にしたがって作業部１６ａも動作する通常の操作状態となる（Ｙ１３）。
【０１１９】
作業部１６ａを取り外し、別の作業部１６ｂ〜１６ｄと交換する場合には、いったん操作部１４ａのモータ４０、４１、４２の軸位置を原点へ復帰させ（Ｙ１４）原点認識部１２２により原点で停止したことを確認後、作業部１６ａを操作部１４ａから取り外して（Ｙ１２）別の作業部１６ｂ〜１６ｄと交換する（Ｙ１１）。操作部１４ａが原点に復帰していることは、操作部１４のＬＥＤ２９及びコントローラ５１４のパネル面等に設けられたポート番号ランプ５６０の消灯により確認することができる。
【０１２０】
また、仮に操作部１４ａのモータ４０、４１、４２が非原点位置であるときに、作業部１６ａを操作部１４ａから取り外した場合（Ｙ１５）には、原点認識部１２２及びＩＤ認識部１２０の作用下に該状態が認識される。このような状態は非原点着脱エラーと定義され、警告部１２４の作用下に取外のアラームとしてアラームランプ５５０を点灯し、アラーム音を発するとともに動作状態表示部５３０に所定のメッセージを表示させ、術者に認識させる（図８参照）。
【０１２１】
非原点着脱エラー状態から通常の状態へ戻るためには、取り外した作業部１６ａを再度取り付ける（Ｙ１６）ことで、通常の操作状態に移行し、取り外した時点からの操作を継続できる。このとき、非原点着脱エラー及び取外警告は解除される。そして、モータ４０、４１、４２及びプーリ５０ａ〜５０ｃの軸位置を原点へ復帰させて停止させれば前記のＹ１４と同じ状態となり、取り外して別の作業部１６ｂ〜１６ｄと交換することができる。
【０１２２】
さらに、非原点着脱エラーの状態で、取り外した作業部１６ａとは異なる作業部１６ｂ〜１６ｄを接続した場合（Ｙ１７）には、原点認識部１２２及びＩＤ認識部１２０の作用下に該状態が認識される。このような状態は再接続エラーと定義され、警告部１２４の作用下に誤接続警告を発し、術者に認識させる。
【０１２３】
この状態から、誤接続をした作業部１６ｂ〜１６ｄを取り外すことで（Ｙ１８）、再接続エラー及び誤接続警告は解除され、非原点着脱エラーの状態へ戻り、取外警告が再度発せられる。
【０１２４】
次に、このようなマニピュレータシステム５００の作用を図１１に基づいて説明する。マニピュレータシステム５００は、コントローラ５１４の演算部１１０の統合的な制御作用下に動作し、基本的には図１１に示すフローチャートに従った処理を行う。図１１の処理は予め決められた制御周期にしたがって繰り返し実行される。以下の説明では、断りのない限りステップ番号順に処理が行われるものとする。
【０１２５】
図１１のステップＳ１１において、操作部１４の角度検出器及び駆動部モータの角度検出器の出力を演算部１１０にて読み取る。
【０１２６】
ステップＳ１２において、指令入力手段やスイッチ３６等の入力を演算部１１０で認識する。
【０１２７】
ステップＳ１３において、演算部１１０による認識結果をもとにマニピュレータ１０の制御モードを決定する。
【０１２８】
ステップＳ１４において、判定された制御モードにしたがって動作方式の判別とモータ４０、４１及び４２の目標値を生成する。ここで制御モードとは、予め決められた動作を自動で実行する自動制御モードや、操作部１４の操作にしたがって作業部１６ａを動作させるマスタスレーブ制御モードをいう。動作方式とは、制御モードの切り換えにおいて確実に動作をつなげるための、加速動作、減速動作、等速動作、停止動作等の動作方式をいう。
【０１２９】
ステップＳ１５において、生成された制御目標値と先に読み取った角度センサ４３、４４及び４５の信号とからＰＩＤ制御等の制御演算によってモータ出力を算出しドライバ１１６へ出力する。
【０１３０】
ステップＳ１６において、定義された種々の条件と角度センサ４３、４４及び４５等で読み取った状態とを比較し、状態判別を行う。
【０１３１】
ステップＳ１７において、判別された結果に基づき、コントローラ５１４に装備されたランプへ出力を行う。
【０１３２】
上記の例では、接続ポートが３つあるマニピュレータシステム５００について述べたが、接続ポートは４つ以上設けてもよい。腹腔鏡下手術においては、３又は４以上のマニピュレータを用いる場合もあり、又は一度に２本しか用いない場合でも予備や次の手技用の準備として設けておくことが好適だからである。
【０１３３】
また、２以上のマニピュレータを１つのコントローラ５１４で制御することにより、演算部１１０等が共用化されて消費電力の抑制効果が大きい。
【０１３４】
本発明に係る医療用マニピュレータシステムは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本形態に係る医療用のマニピュレータシステムの概略構成図である。
【図２】本形態に係る医療用のマニピュレータシステムの構成の組合わせに係る説明図である。
【図３】作業部と操作部とを分離したマニピュレータの側面図である。
【図４】操作部の斜視図である。
【図５】先端動作部の斜視図である。
【図６】先端動作部の分解斜視図である。
【図７】コントローラの正面図である。
【図８】アラーム発生とその際の対応手順を示すフローチャートである。
【図９】コントローラのブロック構成図である。
【図１０】作業部の着脱動作時の概略作用の説明図である。
【図１１】マニピュレータシステムの動作を示すメインフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３６】
１０…マニピュレータ                  １４…操作部
１６…作業部                          ３４…複合入力部
２８…ブリッジ                        ２９…ＬＥＤ（インジケータ）
３０…アクチュエータブロック          ３２…トリガーレバー
３６…スイッチ                        ４０、４１、４２…モータ
４０ａ、４１ａ、４２ａ…回転軸        ４３、４４、４５…角度センサ
４８…連結シャフト                    ５０ａ〜５０ｃ…プーリ
１０４…保持部                        １０６…中継部
１１０…演算部                        ５００…医療用のマニピュレータシステム
５１４…コントローラ                  ５１５ａ〜５１５ｃ…ポート５２０…コネクタ
５３０…動作状態表示器                ５３４…アラーム部
５３６…アクティベートリセット部      ５５０…アラームランプ
５５４…アクティベートリセットスイッチ（第１リセットスイッチ）
５５６…リセットインディケートランプ  ５６０…ポート番号ランプ
５６２、５６４、５６６…作業部種別ランプ
５７０…リセットスイッチ（第２リセットスイッチ）
【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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