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WO2024101043A1 - 手術器具アダプタおよび手術支援ロボット - Google Patents

手術器具アダプタおよび手術支援ロボット Download PDF

Info

Publication number
WO2024101043A1
WO2024101043A1 PCT/JP2023/036244 JP2023036244W WO2024101043A1 WO 2024101043 A1 WO2024101043 A1 WO 2024101043A1 JP 2023036244 W JP2023036244 W JP 2023036244W WO 2024101043 A1 WO2024101043 A1 WO 2024101043A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
surgical instrument
operating handle
driving force
driven
rotating body
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/036244
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
史哉 松元
靖大 宮本
哲嗣 伊藤
薫 ▲高▼橋
Original Assignee
川崎重工業株式会社
株式会社メディカロイド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 川崎重工業株式会社, 株式会社メディカロイド filed Critical 川崎重工業株式会社
Publication of WO2024101043A1 publication Critical patent/WO2024101043A1/ja

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/50—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms

Definitions

  • This disclosure relates to a surgical instrument adapter and a surgical support robot.
  • U.S. Patent Application Publication No. 2016/0249993 discloses a surgical instrument adapter for attaching a manual surgical instrument having an operating handle operated by an operator to a robot arm.
  • an openable and closable end effector is disposed at the tip of the manual surgical instrument.
  • the surgical instrument adapter of U.S. Patent Application Publication No. 2016/0249993 includes a holding member, a mechanical finger member, and a linear actuator.
  • the holding member holds the manual surgical instrument. With the manual surgical instrument held by the holding member, the mechanical finger member abuts against the operating handle.
  • the mechanical finger member has a prismatic shape that abuts against the operating handle.
  • the linear actuator moves the mechanical finger member in a straight line, causing the prismatic finger member to slide on the surface of the operating handle. This causes the finger member to rotate the operating handle. As a result, the end effector of the manual surgical instrument closes.
  • This disclosure has been made to solve the problems described above, and one objective of this disclosure is to provide a surgical instrument adapter and a surgical support robot that are capable of smoothly rotating the operating handle of a manual surgical instrument.
  • a surgical instrument adapter for connecting a manual surgical instrument to a robot arm, and includes an interface unit having a first rotating body that is rotationally driven by a first driving force transmitted from a first driving unit disposed on the robot arm, a first driven unit that rotates an operating handle of the manual surgical instrument, and a first driving force transmission mechanism that transmits the first driving force from the first rotating body to the first driven unit, and the first driven unit includes a lever unit that is rotated by the first driving force, and a roller unit that is connected to the lever unit, abuts against the operating handle, and moves while rotating along the surface of the operating handle.
  • the first driven part includes a lever part that is rotated by the first driving force, and a roller part that is connected to the lever part and abuts against the operating handle, moving while rotating along the surface of the operating handle.
  • the roller part of the first driven part moves while rotating along the surface of the operating handle, and the frictional force acting between the roller part and the operating handle is relatively small. Therefore, the first driven part can smoothly rotate the operating handle of the manual surgical instrument.
  • a surgical support robot includes a robot arm having a drive unit, and a surgical instrument adapter that operably connects a manual surgical instrument to the robot arm, the surgical instrument adapter including an interface unit having a rotating body that is rotationally driven by a driving force transmitted from a drive unit disposed on the robot arm, a driven unit that rotates an operating handle of the manual surgical instrument, and a driving force transmission mechanism that transmits the driving force from the rotating body to the driven unit, the driven unit including a lever unit that is rotated by the driving force, and a roller unit that is connected to the lever unit, abuts against the operating handle, and moves while rotating along the surface of the operating handle.
  • the driven part includes a lever part that is rotated by a driving force, and a roller part that is connected to the lever part and abuts against the operating handle, moving while rotating along the surface of the operating handle.
  • the roller part of the driven part moves while rotating along the surface of the operating handle, and the frictional force acting between the roller part and the operating handle is relatively small. Therefore, it is possible to provide a surgical support robot in which the driven part can smoothly rotate the operating handle of a manual surgical instrument.
  • the operating handle of a manual surgical instrument can be smoothly rotated.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surgery support system according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a medical cart according to an embodiment.
  • FIG. 1 illustrates a configuration of a robot arm according to one embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an arm operation unit according to one embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view of a drive unit of a robotic arm with an adapter and a medical instrument removed, according to one embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view of an adapter and a surgical instrument according to one embodiment, as viewed from the Y2 direction side.
  • FIG. 2 is a control block diagram of a surgical support robot according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a control block diagram of a robot arm according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a control block diagram of the medical cart and positioner according to one embodiment.
  • FIG. 1 shows a manual surgical instrument.
  • FIG. 1 illustrates a surgical instrument adapter with a manual surgical instrument attached thereto, according to one embodiment.
  • FIG. 13 shows a state in which an operating handle disposed in a surgical instrument adapter according to one embodiment is rotated to the A2 side.
  • FIG. 13 is a perspective view of a surgical instrument adapter according to one embodiment, as viewed from the Y2 direction side.
  • 1A and 1B are diagrams illustrating an operating handle and a first driven part according to one embodiment.
  • FIG. 2 illustrates a first driven part according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a first drive force transmission mechanism according to one embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a second drive force transmission mechanism according to one embodiment.
  • FIG. 13 shows a state in which an operating handle disposed in a surgical instrument adapter according to one embodiment is rotated to the A1 side.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating a first driven part according to a modified example.
  • the configuration of a surgery support system 100 includes a surgery support robot 1 and a remote control device 2.
  • the longitudinal direction of the surgical instrument 4 is defined as the Z direction.
  • the tip side of the surgical instrument 4 is defined as the Z1 side, and the base end side of the surgical instrument 4 is defined as the Z2 side.
  • the direction perpendicular to the Z direction is defined as the X direction.
  • the direction perpendicular to the Z direction and the X direction is defined as the Y direction.
  • the surgical support robot 1 is placed in an operating room.
  • the remote control device 2 is placed at a position separated from the surgical support robot 1.
  • An operator such as a doctor inputs commands to the remote control device 2 to cause the surgical support robot 1 to perform a desired operation.
  • the remote control device 2 transmits the input commands to the surgical support robot 1.
  • the surgical support robot 1 operates based on the received commands.
  • the surgical support robot 1 is placed in an operating room, which is a sterilized field.
  • the surgery support robot 1 includes a medical cart 3 , a positioner 40 , an arm base 50 , a plurality of robot arms 60 , and an arm operation unit 80 .
  • the cart positioner operation unit 35 includes an input device 33.
  • the input device 33 accepts operations for moving the positioner 40, the arm base 50, and the multiple robot arms 60 and changing their postures, mainly for preparing for surgery before the procedure.
  • the cart positioner operation unit 35 includes an operation handle 34, and a stabilizer 34c and an electric cylinder 34d shown in FIG. 8.
  • the input device 33 includes a display unit 33a.
  • the display unit 33a is, for example, a liquid crystal panel.
  • the cart positioner operation unit 35 is supported by a cart positioner operation support unit 36 at the rear of the medical cart 3, and the medical cart 3 or the positioner 40 is moved by operating the cart positioner operation unit 35.
  • the cart positioner operation unit 35 includes an input device 33 and an operation handle 34.
  • the input device 33 includes a display unit 33a, a joystick 33b, and an enable switch 33c.
  • the joystick 33b is disposed near the input device 33 of the cart positioner operation unit 35.
  • the positioner 40 is moved three-dimensionally by selecting an operation mode displayed on the input device 33 and operating the joystick 33b.
  • the enable switch 33c is disposed near the joystick 33b of the cart positioner operation unit 35.
  • the enable switch 33c permits or prohibits the movement of the positioner 40. Then, when the enable switch 33c is pressed down and the movement of the positioner 40 is permitted, the positioner 40 is moved by operating the joystick 33b.
  • the operating handle 34 is disposed near the display unit 33a of the cart positioner operating unit 35.
  • the operating handle 34 has a throttle 34a that is gripped and rotated by an operator such as a nurse or technician to operate the movement of the medical cart 3.
  • the operating handle 34 is disposed below the input device 33.
  • the medical cart 3 moves forward when the throttle 34a is rotated from the front side to the back side.
  • the medical cart 3 moves backward when the throttle 34a is rotated from the back side to the front side.
  • the speed of the medical cart 3 changes depending on the amount of rotation of the throttle 34a.
  • the operating handle 34 is configured to be rotatable left and right as indicated by the R direction, and the medical cart 3 rotates as the operating handle 34 rotates.
  • an enable switch 34b that permits or prohibits the movement of the medical cart 3 is disposed on the operating handle 34 of the cart positioner operating unit 35. Then, when the enable switch 34b is pressed down to permit the movement of the medical cart 3, the throttle 34a of the operating handle 34 is operated, causing the medical cart 3 to move.
  • the positioner 40 is, for example, a seven-axis articulated robot.
  • the positioner 40 is placed on the medical cart 3.
  • the positioner 40 adjusts the position of the arm base 50.
  • the positioner 40 moves the position of the arm base 50 in three dimensions.
  • the positioner 40 includes a base portion 41 and a number of link portions 42 connected to the base portion 41.
  • the link portions 42 are connected to each other by joints 43.
  • the arm base 50 is attached to the tip of the positioner 40.
  • the base ends of the multiple robot arms 60 are attached to the arm base 50.
  • the multiple robot arms 60 can be folded and stored.
  • the arm base 50 and the multiple robot arms 60 are covered with a sterile drape when in use.
  • the robot arms 60 also support the surgical instrument 4.
  • the arm base 50 is provided with a status indicator 53 and an arm status indicator 54, as shown in FIG. 8.
  • the status indicator 53 displays the status of the surgical support system 100.
  • the arm status indicator 54 displays the status of the robot arm 60.
  • a plurality of robot arms 60 are provided. Specifically, four robot arms 60a, 60b, 60c, and 60d are provided. The robot arms 60a, 60b, 60c, and 60d have the same configuration.
  • the robot arm 60 includes an arm portion 61, a first link portion 72, a second link portion 73, and a translational movement mechanism portion 70.
  • the robot arm 60 has JT1, JT2, JT3, JT4, JT5, JT6, and JT7 axes as rotational axes, and a JT8 axis as a linear movement axis.
  • the axes JT1 to JT7 are the rotational axes of the joint 64 of the arm portion 61.
  • the JT7 axis is the rotational axis of the first link portion 72.
  • the JT8 axis is the linear movement axis along which the translational movement mechanism portion 70 moves the second link portion 73 relative to the first link portion 72 in the Z direction.
  • the arm portion 61 includes a base portion 62, a link portion 63, and a joint 64.
  • the arm unit 61 consists of a seven-axis articulated robot arm.
  • the first link unit 72 is disposed at the tip of the arm unit 61.
  • the arm operation unit 80 which will be described later, is attached to the second link unit 73.
  • the translational movement mechanism unit 70 is disposed between the first link unit 72 and the second link unit 73.
  • a holder 71 that holds the surgical instrument 4 is disposed on the second link unit 73.
  • a surgical instrument 4 is attached to the tip of each of the multiple robot arms 60.
  • the surgical instrument 4 includes, for example, a replaceable instrument, an endoscope 6 for capturing an image of the surgical site, and a pivot position setting instrument for setting the pivot position PP.
  • the surgical instrument 4 as an instrument includes a driven unit 4a, forceps 4b, and a shaft 4c.
  • an endoscope 6 is attached to the tip of one of the multiple robot arms 60, for example, robot arm 60c, and surgical instruments 4 other than the endoscope 6 are attached to the tips of the remaining robot arms, for example, robot arms 60a, 60b, and 60d.
  • the endoscope 6 is attached to one of the two robot arms 60b and 60c that are located in the middle of the four robot arms 60 that are arranged adjacent to each other.
  • forceps 4b are disposed at the tip of the instrument.
  • other instruments having joints such as scissors, graspers, needle holders, microdissectors, stable appliers, tackers, suction and cleaning tools, snare wires, and clip appliers, are disposed at the tip of the instrument.
  • Other instruments not having joints such as cutting blades, cauterizing probes, cleaners, catheters, and suction orifices, are disposed at the tip of the instrument.
  • the forceps 4b includes a first support 4e and a second support 4f.
  • the first support 4e supports the base end side of the jaw members 104a and 104b so that they can rotate about the JT11 axis.
  • the second support 4f supports the base end side of the first support 4e so that they can rotate about the JT10 axis.
  • the shaft 4c rotates about the JT9 axis.
  • the jaw members 104a and 104b open and close about the JT11 axis.
  • the arm operating unit 80 is attached to the robot arm 60 and operates the robot arm 60. Specifically, the arm operating unit 80 is attached to the second link portion 73.
  • the arm operation unit 80 includes an enable switch 81, a joystick 82, a linear switch 83, a mode switching button 84, a mode indicator 84a, a pivot button 85, and an adjustment button 86.
  • the enable switch 81 allows or disallows movement of the robot arm 60 using the joystick 82 and linear switch 83.
  • the enable switch 81 is pressed while the arm operating unit 80 is being held by an operator such as a nurse or assistant, movement of the surgical instrument 4 by the robot arm 60 is permitted.
  • the joystick 82 is an operating tool for controlling the movement of the surgical instrument 4 by the robot arm 60.
  • the joystick 82 controls the direction and speed of movement of the robot arm 60.
  • the robot arm 60 moves according to the direction and angle at which the joystick 82 is tilted.
  • the linear switch 83 is a switch for moving the surgical instrument 4 in the Z direction, which is the longitudinal direction of the surgical instrument 4.
  • the linear switch 83 includes a linear switch 83a for moving the surgical instrument 4 in the direction of inserting it into the patient P, and a linear switch 83b for moving the surgical instrument 4 in the direction away from the patient P. Both the linear switch 83a and the linear switch 83b are push button switches.
  • the mode switching button 84 is a push button switch for switching between a mode for translating the surgical instrument 4 and a mode for rotating the surgical instrument 4.
  • the robot arm 60 In the mode for translating the robot arm 60, the robot arm 60 is moved so that the tip 4d of the surgical instrument 4 moves on the X-Y plane.
  • the robot arm 60 In the mode for rotating the robot arm 60, when the pivot position PP is not stored in the memory unit 32, the robot arm 60 is moved so that the surgical instrument 4 rotates around the center of the forceps 4b on the JT11 axis or the tip of the forceps 2b as a fulcrum, and when the pivot position PP is stored in the memory unit 32, the robot arm 60 is moved so that the surgical instrument 4 rotates around the pivot position PP as a fulcrum. The surgical instrument 4 is rotated with the shaft 4c of the surgical instrument 4 inserted into the trocar T.
  • the mode switching button 84 is located on the surface of the arm operation unit 80 on the Z direction side.
  • the mode indicator 84a displays the switched mode. When the mode indicator 84a is lit, it indicates the rotational movement mode, and when it is off, it indicates the translational movement mode.
  • the mode indicator 84a also serves as a pivot position indicator that indicates that the pivot position PP has been set.
  • the mode indicator 84a is located on the surface of the arm operation unit 80 facing in the Z direction.
  • the pivot button 85 is a push button switch for setting the pivot position PP, which serves as the fulcrum for the movement of the surgical instrument 4 attached to the robot arm 60.
  • the adjustment button 86 is a button for optimizing the position of the robot arm 60. After setting the pivot position PP for the robot arm 60 to which the endoscope 6 is attached, pressing the adjustment button 86 optimizes the positions of the other robot arms 60 and the arm base 50.
  • the remote control device 2 is placed, for example, inside or outside an operating room.
  • the remote control device 2 includes an operating unit 120 including an arm 121 and an operating handle 21, a foot pedal 22, a touch panel 23, a monitor 24, a support arm 25, and a support bar 26.
  • the operating unit 120 constitutes an operating handle for an operator such as a doctor to input commands.
  • the operation unit 120 is a handle for operating the surgical instrument 4.
  • the operation unit 120 also receives the amount of operation for the surgical instrument 4.
  • the operation unit 120 includes an operation unit 120 located on the left side as viewed from an operator such as a doctor and operated by the operator's left hand, and an operation unit 120 located on the right side and operated by the operator's right hand.
  • the operation unit 120 operated by the operator's left hand and the operation unit 120 operated by the operator's right hand each include an operation handle 21L and an operation handle 21R.
  • the monitor 24 is a scope-type display device for displaying images captured by the endoscope 6.
  • the support arm 25 supports the monitor 24 so that its height matches the face height of an operator such as a doctor.
  • the touch panel 23 is arranged on a support bar 26.
  • the surgical support robot 1 can be operated by the remote control device 2 when a sensor arranged near the monitor 24 detects the operator's head.
  • the operator operates the operation unit 120 and foot pedal 22 while visually checking the affected area on the monitor 24. This inputs commands to the remote control device 2.
  • the commands input to the remote control device 2 are transmitted to the surgical support robot 1.
  • the surgical instrument 4 is detachably connected to the robot arm 60 via an adapter 220.
  • the adapter 220 is disposed between the drive unit 75 of the robot arm 60 and the surgical instrument 4.
  • the adapter 220 is a drape adapter for holding the drape 210, and is replaced by the user after each surgery. This allows the adapter 220 to be used to hold the drape 210.
  • the drape 210 is a drape for covering the robot arm 60, and is sterilized.
  • the adapter 220 is configured to sandwich the drape 210 between the robot arm 60 and the adapter 220.
  • the drive unit 75 includes a first drive unit 751, a second drive unit 752, a third drive unit 753, and a fourth drive unit 754.
  • the first drive unit 751 is an example of a drive unit.
  • the surgical instrument 4 is connected by attaching connection part 4g, which is the mounting surface arranged on the Y2 direction side, to the adapter 220.
  • Connection part 4g is arranged on the housing 4h, and is attached and connected to the robot arm 60 via the adapter 220.
  • the adapter 220 is connected by attaching the surgical instrument 4 to connection part 220a, which is the mounting surface arranged on the Y1 direction side.
  • the adapter 220 is connected by attaching connection part 220b, which is the mounting surface arranged on the Y2 direction side, to the drive unit 75 of the robot arm 60.
  • the adapter 220 is connected by attaching connection part 76, which is the mounting surface arranged on the Y1 direction side, to the drive unit 75 of the robot arm 60.
  • the robot arm 60 is covered with a drape 210 since it is used in the clean area.
  • a clean operation is performed to prevent the incision and medical equipment from being contaminated by pathogens or foreign objects.
  • a clean area and a contaminated area other than the clean area are set.
  • the surgical site is placed in the clean area.
  • the members of the operating team, including the operator take care that only sterilized objects are placed in the clean area during the operation, and when an object located in the contaminated area is moved to the clean area, the object is sterilized.
  • the members of the operating team including the operator, place their hands in the contaminated area, they sterilize the hands before directly contacting the object located in the clean area.
  • the instruments used in the clean area are sterilized or covered with a sterilized drape 210.
  • the drape 210 includes a main body 211 that covers the robot arm 60, and an attachment portion 212 that is sandwiched between the drive portion 75 of the robot arm 60 and the adapter 220.
  • the main body 211 is made of a flexible film member formed into a film shape.
  • the flexible film member is made of a resin material such as thermoplastic polyurethane or polyethylene.
  • the main body 211 has an opening so that the drive portion 75 of the robot arm 60 and the adapter 220 can engage with each other.
  • the attachment portion 212 is arranged in the opening of the main body 211 so as to close the opening.
  • the attachment portion 212 is made of a resin molded member.
  • the resin molded member is made of a resin material such as polyethylene terephthalate.
  • the attachment portion 212 is formed to be harder and less flexible than the main body 211.
  • the attachment portion 212 has an opening so that the drive portion 75 of the robot arm 60 and the adapter 220 can engage with each other.
  • the opening of the mounting portion 212 may be arranged to correspond to the engaging portion between the drive unit 75 of the robot arm 60 and the adapter 220. Also, multiple openings of the mounting portion 212 may be arranged to correspond to multiple engaging portions between the drive unit 75 of the robot arm 60 and the adapter 220.
  • the adapter 220 includes an adapter body 221 and a plurality of drive transmission parts 222 rotatably held on the adapter body 221 around a rotation axis extending in the Y direction.
  • the plurality of drive transmission parts 222 are arranged on the adapter body 221 so as to be rotatable around the rotation axis.
  • Four drive transmission parts 222 are arranged to correspond to the four driven members 4i of the surgical instrument 4.
  • the drive transmission parts 222 are configured to transmit the driving force from the robot arm 60 to the driven members 4i of the surgical instrument 4.
  • the drive transmission parts 222 include a mating recess 222a that fits with the mating protrusion 4j of the driven member 4i of the surgical instrument 4.
  • the mating recess 222a is formed on the Y1 direction side of the drive transmission part 222, which is the surgical instrument 4 side, so as to be recessed from the surface of the drive transmission part 222 on the Y1 direction side toward the Y2 direction side, which is the opposite side to the surgical instrument 4 side.
  • the drive transmission part 222 also includes a mating recess 222b that fits with the mating protrusion 75a of the drive part 75 of the robot arm 60.
  • the mating recess 222b is formed on the Y2 direction side of the drive transmission part 222, which is the robot arm 60 side, so as to be recessed from the surface on the Y2 direction side of the drive transmission part 222 towards the Y1 direction side, which is the opposite side to the robot arm 60 side.
  • the surgery support system 100 includes a control device 130, an arm control unit 31a, a positioner control unit 31b, and an operation control unit 110.
  • the control device 130 is disposed inside the medical cart 3 so as to communicate with the arm control unit 31a and the positioner control unit 31b, and controls the entire surgery support system 100. Specifically, the control device 130 communicates with and controls each of the arm control unit 31a, the positioner control unit 31b, and the operation control unit 110. The control device 130 is connected to the arm control unit 31a, the positioner control unit 31b, and the operation control unit 110 via a LAN or the like. The control device 130 is disposed inside the medical cart 3.
  • An arm control unit 31a is provided for each of the multiple robot arms 60.
  • multiple arm control units 31a corresponding to the number of multiple robot arms 60 are provided inside the medical cart 3.
  • the input device 33 is connected to the control device 130 via a LAN or the like.
  • the status indicator 53, arm status indicator 54, operating handle 34, throttle 34a, joystick 33b, stabilizer 34c, and electric cylinder 34d are serially connected to the positioner control section 31b via wiring 145, a communication network that allows them to share information with each other.
  • FIG. 8 shows the status indicator 53, arm status indicator 54, and the like all connected to one wiring 145, but in reality, a wiring 145 is provided for each of the status indicator 53, arm status indicator 54, operating handle 34, throttle 34a, joystick 33b, stabilizer 34c, and electric cylinder 34d.
  • a plurality of servo motors M1, an encoder E1, and a reducer are arranged on the arm section 61 to correspond to a plurality of joints 64.
  • the encoder E1 detects the rotation angle of the servo motor M1.
  • the reducer decelerates the rotation of the servo motor M1 to increase the torque.
  • a servo control section C1 for controlling the servo motor M1 is arranged adjacent to the arm control section 31a.
  • an encoder E1 for detecting the rotation angle of the servo motor M1 is electrically connected to the servo control section C1.
  • Brakes BRK are installed on each of the joints 64 of the arm section 61 and the joints 43 of the positioner 40. Brakes BRK are also installed on the front wheels of the medical cart 3, the arm base 50, and the translational movement mechanism 70.
  • a control signal is sent one-way from the arm control unit 31a to each of the brakes BRK installed on the joints 64 of the arm section 61 and the translational movement mechanism 70.
  • the control signal is a signal that turns the brake BRK on and off.
  • the signal that turns the brake BRK on includes a signal that keeps the brake BRK in an applied state. The same is true for the control signal from the positioner control unit 31b to each of the brakes BRK installed on the joints 43 of the positioner 40 and the arm base 50.
  • the brakes BRK mounted on the arm base 50, the arm unit 61, and the translational movement mechanism unit 70 are turned on.
  • the brakes BRK of the front wheels of the medical cart 3 are always on, and the brakes BRK are released only while the enable switch 34b of the cart positioner operation unit 35 is pressed.
  • the brakes BRK of each joint 43 of the positioner 40 are always on, and the brakes BRK are released only while the enable switch 33c of the cart positioner operation unit 35 is pressed.
  • the second link section 73 is provided with a servo motor M2 for rotating a driven member arranged in the driven unit 4a of the surgical instrument 4, an encoder E2, and a reducer.
  • the encoder E2 detects the rotation angle of the servo motor M2.
  • the reducer decelerates the rotation of the servo motor M2 to increase the torque.
  • the medical cart 3 is also provided with a servo control section C2 for controlling the servo motor M2 that drives the surgical instrument 4.
  • the servo control section C2 is electrically connected to an encoder E2 for detecting the rotation angle of the servo motor M2. Note that there are multiple servo motors M2, encoders E2, and servo control sections C2.
  • the translational movement mechanism 70 is provided with a servo motor M3 for translating the surgical instrument 4, an encoder E3, and a reducer.
  • the encoder E3 detects the rotation angle of the servo motor M3.
  • the reducer decelerates the rotation of the servo motor M3 to increase the torque.
  • the medical cart 3 is also provided with a servo control unit C3 for controlling the servo motor M3 for translating the surgical instrument 4.
  • the servo control unit C3 is electrically connected to an encoder E3 for detecting the rotation angle of the servo motor M3.
  • the positioner 40 is provided with a plurality of servo motors M4, an encoder E4, and a reducer arranged to correspond to the plurality of joints 43 of the positioner 40.
  • the encoder E4 is configured to detect the rotation angle of the servo motor M4.
  • the reducer is configured to decelerate the rotation of the servo motor M4 to increase the torque.
  • the medical cart 3 is equipped with wheels, including front wheels as drive wheels and rear wheels steered by the operating handle 34.
  • the rear wheels are located closer to the operating handle 34 than the front wheels.
  • the medical cart 3 is also equipped with a servo motor M5 for driving each of the multiple front wheels of the medical cart 3, an encoder E5, a reducer, and a brake.
  • the reducer is configured to reduce the rotation of the servo motor M5 to increase the torque.
  • the operating handle 34 of the cart positioner operating unit 35 is also equipped with a potentiometer P1 as shown in FIG. 2, and the servo motor M5 of the front wheels is driven based on the rotation angle detected by the potentiometer P1 in response to the twist of the throttle 34a.
  • the rear wheels of the medical cart 3 are of a dual wheel type, and the rear wheels are steered based on the left and right rotation of the operating handle 34.
  • the potentiometer P2 shown in FIG. 2 is disposed on the rotation axis of the operation handle 34 of the cart positioner operation unit 35, and a servomotor M5a, an encoder E5a, and a reducer are disposed on the rear wheels of the medical cart 3.
  • the reducer is configured to reduce the rotation of the servomotor M5a to increase the torque.
  • the servomotor M5a is driven based on the rotation angle detected by the potentiometer P2 in response to the left and right rotation of the operation handle 34. In other words, the steering of the rear wheels by the left and right rotation of the operation handle 34 is configured to be power-assisted by the servomotor M5a.
  • the medical cart 3 moves in the forward and backward directions by driving the front wheels.
  • the rear wheels are steered by rotating the operating handle 34 of the cart positioner operating unit 35, and the medical cart 3 rotates in the left and right directions.
  • the medical cart 3 is provided with a servo control unit C4 for controlling the servo motor M4 that moves the positioner 40.
  • An encoder E4 for detecting the rotation angle of the servo motor M4 is electrically connected to the servo control unit C4.
  • the medical cart 3 is provided with a servo control unit C5 for controlling the servo motor M5 that drives the front wheels of the medical cart 3.
  • An encoder E5 for detecting the rotation angle of the servo motor M5 is electrically connected to the servo control unit C5.
  • the medical cart 3 is provided with a servo control unit C5a for controlling the servo motor M5a that power-assists the steering of the rear wheels of the medical cart 3.
  • An encoder E5a for detecting the rotation angle of the servo motor M5a is electrically connected to the servo control unit C5a.
  • the control device 130 controls the robot arm 60 based on the operation received by the arm operation unit 80.
  • the control device 130 controls the robot arm 60 based on the operation received by the joystick 82 of the arm operation unit 80.
  • the arm control unit 31a outputs an input signal input from the joystick 82 to the control device 130.
  • the control device 130 generates a position command based on the received input signal and the rotation angle detected by the encoder E1, and outputs the position command to the servo control unit C1 via the arm control unit 31a.
  • the servo control unit C1 generates a current command based on the position command input from the arm control unit 31a and the rotation angle detected by the encoder E1, and outputs the current command to the servo motor M1.
  • the robot arm 60 is moved in accordance with the operation command input to the joystick 82.
  • the control device 130 controls the robot arm 60 based on an input signal from the linear switch 83 of the arm operation unit 80. Specifically, the arm control unit 31a outputs the input signal input from the linear switch 83 to the control device 130.
  • the control device 130 generates a position command based on the received input signal and the rotation angle detected by the encoder E1 or E3, and outputs the position command to the servo control unit C1 or C3 via the arm control unit 31a.
  • the servo control unit C1 or C3 generates a current command based on the position command input from the arm control unit 31a and the rotation angle detected by the encoder E1 or E3, and outputs the current command to the servo motor M1 or M3. This causes the robot arm 60 to move in accordance with the operation command input to the linear switch 83.
  • the positioner control unit 31b is disposed on the medical cart 3.
  • the positioner control unit 31b controls the positioner 40 and the medical cart 3.
  • a servo motor SM, an encoder EN, and a reducer are disposed on the positioner 40 to correspond to the multiple joints 43 of the positioner 40.
  • a servo control unit SC that controls the servo motor SM of the positioner 40 is disposed on the medical cart 3.
  • the medical cart 3 is disposed with a servo motor SM that drives each of the multiple front wheels of the medical cart 3, an encoder EN, a reducer, a servo control unit SC, and a brake.
  • the operation control unit 110 is disposed in the main body of the remote control device 2.
  • the operation control unit 110 controls the operation unit 120.
  • the operation control unit 110 is disposed to correspond to each of the operation unit 120 for the left hand and the operation unit 120 for the right hand.
  • a servo motor SM, an encoder EN, and a reducer are disposed in the operation unit 120 to correspond to the multiple joints of the operation unit 120.
  • the servo control unit SC which controls the servo motor SM of the operation unit 120, is disposed in the main body of the remote control device 2 adjacent to the operation control unit 110.
  • the configuration of the manual surgical instrument 400 will be described with reference to Fig. 11.
  • the manual surgical instrument 400 is an instrument that is normally operated by an operator such as a doctor, but in this embodiment, it is not directly operated by a doctor but is operated by a surgical support robot 1 via a remote control device 2.
  • the manual surgical instrument 400 includes a grip portion 401, an operating handle 402, a rotating portion 403, a shaft 404, and an end effector 405.
  • the end effector 405 has a pair of jaw members disposed at the tip of the shaft 404.
  • the operating handle 402 has a ring shape with a hole located in the center.
  • An operator such as a doctor grasps the grip portion 401 and the operating handle 402. This causes the grip portion 401 to come into contact with the palm of the operator's hand.
  • the operator hooks his or her fingers on the inside of the ring-shaped operating handle 402.
  • the operating handle 402 rotates in the A1 direction. This causes the pair of jaw members to close.
  • the operating handle 402 rotates in the A2 direction. This causes the pair of jaw members to open.
  • the rotating part 403 is connected to the shaft 404.
  • the shaft 404 rotates in the B1 direction or the B2 direction.
  • the surgical instrument adaptor 300 is for connecting a manual surgical instrument 400 to the robot arm 60.
  • the surgical instrument adapter 300 includes an interface section 310 shown in FIG. 12, a first driven section 320, a first driving force transmission mechanism 330, a second pulley section 340, and a surgical instrument holding section 350 shown in FIG. 13, and a second driven section 360 and a second driving force transmission mechanism 370 shown in FIG. 18.
  • the first driven section 320 is an example of a driven section.
  • the first driving force transmission mechanism 330 is an example of a driving force transmission mechanism.
  • the interface unit 310 has a first rotating body 311 that is rotationally driven by a first driving force transmitted from a first driving unit 751 arranged on the robot arm 60 shown in FIG. 6.
  • the interface unit 310 has a second rotating body 312 that is rotationally driven by a second driving force transmitted from a second driving unit 752 arranged on the robot arm 60.
  • the interface unit 310 is attached to the holder 71 of the second link unit 73 shown in FIG. 6 via an adapter 220.
  • the first rotating body 311 and the second rotating body 312 are pulleys. A pulley is also called a capstan.
  • a mating convex portion 311a and a mating convex portion 312a are respectively arranged.
  • the mating convex portion 311a and the mating convex portion 312a are mated with the mating recess 222a of the adapter 220 shown in FIG. 6.
  • the first rotating body 311 and the second rotating body 312 rotate around the axis F1 and the axis F2, respectively.
  • the axis F1 and the axis F2 are aligned along the Y direction.
  • the first rotating body 311 is an example of a rotating body.
  • the first driven part 320 rotates the operating handle 402 of the manual surgical instrument 400 by the first driving force transmitted from the first driving part 751.
  • the first driven part 320 rotates the operating handle 402 in the A1 direction and the A2 direction.
  • the first driven part 320 includes a lever part 321, a roller part 322 shown in FIG. 15, a clamping part 323, and a first pulley part 324.
  • the lever part 321 is rotated by a first driving force.
  • the lever part 321 is fixed to the inner surface of the surgical instrument holding part 350.
  • the lever part 321 rotates about an axis line F3 as a rotation axis line.
  • the axis line F3 is along the X direction.
  • the lever part 321 has a plate shape.
  • the roller portion 322 is connected to the lever portion 321 and abuts against the operating handle 402.
  • the roller portion 322 moves while rotating along the surface 402a of the operating handle 402.
  • the surface 402a is the surface on the Z1 side of the operating handle 402.
  • the roller portion 322 is formed of, for example, a metal.
  • the roller portion 322 is connected to the tip side, which is one side of the lever portion 321.
  • the roller portion 322 is rotatably connected to the tip side of the lever portion 321.
  • the roller portion 322 is connected to the lever portion 321 in a cantilever shape.
  • the roller portion 322 rotates around the axis F4 as the axis of rotation.
  • the axis F4 is along the X direction.
  • the roller portion 322 has a cylindrical shape.
  • the roller portion 322 is in line contact with the operating handle 402.
  • the clamping portion 323 clamps the operating handle 402 together with the roller portion 322.
  • the clamping portion 323 abuts against the inner surface 402b of the ring-shaped operating handle 402.
  • the surface 402b is the surface on the Z2 side opposite the surface 402a on the Z1 side.
  • the clamping portion 323 includes a main body portion 323a, a contact portion 323b, and a biasing portion 323c.
  • the main body portion 323a is attached to the lever portion 321.
  • the main body portion 323a has an L-shape.
  • the base end side of the main body portion 323a is attached to the tip side of the lever portion 321.
  • a groove portion 323d is arranged on the base end side of the main body portion 323a, and the lever portion 321 is inserted into the groove portion 323d.
  • the main body portion 323a does not rotate relative to the lever portion 321.
  • the main body portion 323a is attached to the lever portion 321 by a fastening member such as a screw.
  • the abutment portion 323b abuts against the operating handle 402.
  • the abutment portion 323b abuts against the inner surface 402b of the ring-shaped operating handle 402.
  • the portion 323e of the abutment portion 323b that abuts against the operating handle 402 has a curved surface.
  • the abutment portion 323b has a substantially semi-cylindrical shape.
  • the portion 323e on the Z1 side of the abutment portion 323b is a curved surface, and the portion 323f on the Z2 side of the abutment portion 323b is a flat surface.
  • the biasing portion 323c is disposed between the main body portion 323a and the contact portion 323b.
  • the biasing portion 323c biases the contact portion 323b toward the operating handle 402.
  • the contact portion 323b is, for example, a compression coil spring.
  • One end of the biasing portion 323c is connected to the portion 323f of the contact portion 323b.
  • the other end of the biasing portion 323c is connected to the main body portion 323a.
  • a groove portion 323g is disposed in the main body portion 323a.
  • the groove portion 323g has a cross shape.
  • the groove portion 323g is formed along the Z direction and also along the X direction.
  • the other end of the biasing portion 323c is connected to the inner surface on the Z2 side of the groove portion 323g.
  • the biasing portion 323c and the contact portion 323b are disposed in the portion of the groove portion 323g formed along the Z direction.
  • the first pulley portion 324 is connected to the base end side, which is the other side of the lever portion 321.
  • the first pulley portion 324 is rotated by the second elongated element 332, which will be described later.
  • the first driving force transmission mechanism 330 transmits the first driving force from the first rotating body 311 to the first driven part 320.
  • the first driving force transmission mechanism 330 is disposed between the first rotating body 311 and the first driven part 320.
  • the first driving force transmission mechanism 330 includes a slender element made of a wire or cable that transmits the first driving force from the first rotating body 311 to the first driven part 320.
  • the first driving force transmission mechanism 330 includes a first slender element 331 wound around the first rotating body 311 and the second pulley part 340, and a second slender element 332 wound around the second pulley part 340 and the first pulley part 324 of the first driven part 320.
  • the first slender element 331 and the second slender element 332 are examples of slender elements.
  • the second pulley unit 340 is disposed on the movement path of the elongated element between the first rotating body 311 and the first pulley unit 324.
  • the first elongated element 331 is wound around the first rotating body 311 and the second pulley unit 340.
  • the second elongated element 332 is wound around the second pulley unit 340 and the first pulley unit 324.
  • the first elongated element 331 and the second elongated element 332 are disposed with a shift in the X direction.
  • the second pulley unit 340 is disposed on the Z2 direction side of the first rotating body 311.
  • the second pulley unit 340 is disposed in the interface unit 310.
  • the first elongated element 331 is disposed along the Z direction.
  • the second elongated element 332 is disposed to intersect with the Z direction.
  • the second pulley unit 340 rotates around the axis F5 as the rotation axis.
  • Axis F5 is along the X direction.
  • the diameter d1 of the first pulley portion 324 is larger than the diameter d2 of the first rotating body 311.
  • the diameters d1 and d2 are set so that the first driven portion 320 can rotate the operating handle 402 by the driving force of the first driving portion 751.
  • the diameter d2 of the first rotating body 311 indicates the diameter of the shaft portion around which the first elongated element 331 is wound.
  • the surgical instrument holding portion 350 holds the manual surgical instrument 400 so as to position the roller portion 322 relative to the operating handle 402.
  • the surgical instrument holding portion 350 is a housing that covers the grip portion 401, operating handle 402, and rotating portion 403 of the manual surgical instrument 400.
  • the surgical instrument holding portion 350 includes a main body portion 351 and a lid portion 352.
  • the lid portion 352 is attached to the main body portion 351 by a hinge portion 353.
  • the lid portion 352 covers the opening of the main body portion 351.
  • a hole portion 354 is formed in the main body portion 351.
  • the shaft 404 of the manual surgical instrument 400 is inserted into the hole portion 354, and the rotating portion 403 is positioned in the hole portion 354.
  • the grip portion 401 and the operating handle 402 are arranged in the main body portion 351.
  • the operating handle 402 is positioned on the main body 351 so as to abut against the roller portion 322.
  • the interface section 310 and the first driven section 320 are disposed in the surgical instrument holding section 350.
  • the interface section 310 is disposed on the Y2 side of the main body section 351 of the surgical instrument holding section 350.
  • the first driven section 320 is attached to the inner surface on the X2 side of the main body section 351.
  • the ring-shaped operating handle 402 is disposed in the main body section 351 so that the clamping section 323 is inserted into the central hole of the operating handle 402.
  • the second driven part 360 rotates the rotating part 403 of the manual surgical instrument 400.
  • the second driving force transmission mechanism 370 transmits the second driving force from the second rotating body 312 to the second driven part 360.
  • the second driving force transmission mechanism 370 is disposed between the second rotating body 312 and the second driven part 360, and includes a gear part 371 that transmits the second driving force from the second rotating body 312 to the second driven part 360.
  • a helical gear 312b is disposed on the second rotating body 312.
  • the gear part 371 includes a helical gear part 371a and a spur gear 371b.
  • the second driven part 360 includes a tubular member 361 and a spur gear 362.
  • the rotating part 403 of the manual surgical instrument 400 is inserted into the tubular member 361.
  • the cylindrical member 361 is disposed in the hole 354 of the surgical instrument holding portion 350.
  • the spur gear 362 is disposed on the outer periphery of the cylindrical member 361.
  • the helical gear 312b of the second rotating body 312 meshes with the helical gear portion 371a.
  • the spur gear 371b meshes with the spur gear 362. This transmits the second driving force from the second driving portion 752 to the second driven portion 360.
  • a slip-out prevention member 356 is disposed on the inner surface of the surgical instrument holding portion 350 to prevent the rotating portion 403 of the manual surgical instrument 400 from slipping out of the tubular member 361 in the Z2 direction.
  • the slip-out prevention member 356 abuts against the grip portion 401, thereby preventing the rotating portion 403 of the manual surgical instrument 400 from slipping out of the tubular member 361 in the Z2 direction.
  • the first rotating body 311 rotates around the axis F1 in the G1 direction by the first driving force transmitted from the first driving unit 751, and the second pulley unit 340 rotates around the axis F5 in the G2 direction by the first elongated element 331.
  • the rotation of the second pulley unit 340 rotates the first pulley unit 324 around the axis F3 in the G3 direction by the second elongated element 332.
  • the roller unit 322 moves along the surface 402a of the operating handle 402, and the operating handle 402 rotates in the A1 direction.
  • the first rotating body 311 rotates around the axis F1 in the opposite direction to the G1 direction, and the abutment unit 323b moves along the surface 402b of the operating handle 402, and the operating handle 402 rotates in the A2 direction.
  • the second rotating body 312 rotates around the axis F2 in the G11 direction due to the second driving force transmitted from the second driving unit 752, causing the helical gear portion 371a and spur gear 371b of the gear portion 371 to rotate in the G12 direction.
  • the spur gear 371b of the gear portion 371 rotates in the G12 direction, causing the spur gear 362 to rotate in the G13 direction.
  • the spur gear 362 and the tubular member 361 rotate, causing the rotating portion 403 of the manual surgical instrument 400 to rotate in the G13 direction.
  • the second rotating body 312 rotates around the axis F2 in the direction opposite to the G11 direction, causing the rotating portion 403 of the manual surgical instrument 400 to rotate in the direction opposite to the G13 direction.
  • the first driven part 320 includes a lever part 321 that is rotated by the first driving force, and a roller part 322 that is connected to the lever part 321, abuts against the operating handle 402, and moves while rotating along the surface 402a of the operating handle 402.
  • the roller part 322 of the first driven part 320 moves while rotating along the surface 402a of the operating handle 402, and the frictional force acting between the roller part 322 and the operating handle 402 is relatively small. Therefore, the first driven part 320 can smoothly rotate the operating handle 402 of the manual surgical instrument 400.
  • the first driven part 320 further includes a clamping part 323 that clamps the operating handle 402 together with the roller part 322. This allows the roller part 322 to rotate the operating handle 402 in the A1 direction, while the clamping part 323 allows the operating handle 402 to rotate in the A2 direction opposite to the A1 direction. In other words, the rotation of the operating handle 402 in both directions can be controlled by the first driving force of the first driving part 751.
  • the clamping part 323 can prevent the roller part 322 from moving away from the operating handle 402.
  • the clamping portion 323 includes a main body portion 323a attached to the lever portion 321, a contact portion 323b that contacts the operating handle 402, and a biasing portion 323c that is disposed between the main body portion 323a and the contact portion 323b and biases the contact portion 323b toward the operating handle 402.
  • the contact portion 323b is biased toward the operating handle 402 by the biasing portion 323c, the contact state between the operating handle 402 and the contact portion 323b can be maintained even if the distance between the operating handle 402 and the contact portion 323b changes due to the rotation of the operating handle 402.
  • the portion 323e of the abutment portion 323b that abuts against the operating handle 402 has a curved surface.
  • the frictional force acting between the abutment portion 323b of the clamping portion 323 and the operating handle 402 is relatively small, so that the clamping portion 323 can be moved smoothly relative to the operating handle 402.
  • the first driving force transmission mechanism 330 is disposed between the first rotating body 311 and the first driven part 320, and includes a first elongated element 331 and a second elongated element 332 made of a wire or cable that transmits a first driving force from the first rotating body 311 to the first driven part 320.
  • the roller part 322 is connected to one side of the lever part 321, and the first driven part 320 further includes a first pulley part 324 that is connected to the other side of the lever part 321 and is rotated by the second elongated element 332. This allows the first elongated element 331 and the second elongated element 332 to be easily cleaned by arranging them so that they are exposed.
  • the surgical instrument adapter 300 further includes a second pulley portion 340 disposed on the movement path of the first elongated element 331 and the second elongated element 332 between the first rotating body 311 and the first pulley portion 324.
  • the diameter d1 of the first pulley portion 324 is larger than the diameter d2 of the first rotating body 311. This allows the torque of the first driving portion 751 to be transmitted to the first driven portion 320 in an increased state via the first rotating body 311, the second pulley portion 340, and the first pulley portion 324. This ensures the driving force to rotate the operating handle 402 without increasing the size of the first driving portion 751.
  • the surgical instrument adapter 300 further includes a surgical instrument holding portion 350 that holds the manual surgical instrument 400 so as to position the roller portion 322 relative to the operating handle 402.
  • a surgical instrument holding portion 350 that holds the manual surgical instrument 400 so as to position the roller portion 322 relative to the operating handle 402.
  • the tubular member 361 is disposed in the surgical instrument holding portion 350 and is connected to the interface portion 310 via a bearing.
  • the rotating portion 403 of the manual surgical instrument 400 engages with the tubular member 361, so that the manual surgical instrument 400 can be easily positioned.
  • the rotating portion 403 that is connected to the shaft 404 of the manual surgical instrument 400 has a notch.
  • the tubular member 361 of the surgical instrument holding portion 350 is connected so as to fit into the notch of the rotating portion 403, so that the manual surgical instrument 400 is positioned relative to the surgical instrument holding portion 350.
  • the interface unit 310 further includes a second rotating body 312 that is rotationally driven by a second driving force transmitted from a second driving unit 752 disposed on the robot arm 60.
  • the surgical instrument adapter 300 further includes a second driven unit 360 that rotates the rotating unit 403 that is connected to the shaft 404 of the manual surgical instrument 400, and a second driving force transmission mechanism 370 that transmits the second driving force from the second rotating body 312 to the second driven unit 360. This allows the rotating unit 403 of the manual surgical instrument 400 to be easily rotated by the second driving force of the second driving unit 752.
  • the second driving force transmission mechanism 370 is disposed between the second rotating body 312 and the second driven part 360, and includes a gear part 371 that transmits the second driving force from the second rotating body 312 to the second driven part 360.
  • the gear part 371 which has a relatively simple configuration, can easily rotate the rotating part 403 of the manual surgical instrument 400 using the second driving force of the second driving part 752.
  • the first driving force transmission mechanism 330 includes the first elongated element 331 and the second elongated element 332 made of a wire or cable, but the present disclosure is not limited to this.
  • the first driving force transmission mechanism 330 may include a guide wire.
  • the first driven part 320 includes the clamping part 323, but the present disclosure is not limited to this.
  • the first driven part 420 does not have to include the clamping part 323.
  • the first driven part 420 is composed only of the roller part 322 connected to the lever part 321.
  • the first driven part 420 is an example of a driving part.
  • the contact portion 323b of the clamping portion 323 has a substantially semi-cylindrical shape, but the present disclosure is not limited to this.
  • the contact portion may be cylindrical and formed from a rotatable roller portion.
  • both the first driven part 320 that rotates the operating handle 402 of the manual surgical instrument 400 and the second driven part 360 that rotates the rotating part 403 of the manual surgical instrument 400 are arranged on the surgical instrument adapter 300, but the present disclosure is not limited to this.
  • only the first driven part 320 that rotates the operating handle 402 of the manual surgical instrument 400 may be arranged on the surgical instrument adapter 300.
  • robot arms 60 In addition, in the above embodiment, an example in which four robot arms 60 are arranged is shown, but the present disclosure is not limited to this. In the present disclosure, the number of robot arms 60 may be any other number as long as there is at least one or more.
  • the arm unit 61 and the positioner 40 were configured from a 7-axis articulated robot, but the present disclosure is not limited to this.
  • the arm unit 61 and the positioner 40 may be configured from an articulated robot with an axis configuration other than a 7-axis articulated robot.
  • An axis configuration other than a 7-axis articulated robot is, for example, a 6-axis or 8-axis configuration.
  • the surgical support robot 1 includes the medical cart 3, the positioner 40, and the arm base 50, but the present disclosure is not limited to this.
  • the medical cart 3, the positioner 40, and the arm base 50 are not necessarily required, and the surgical support robot 1 may be composed of only the robot arm 60.
  • a surgical instrument adapter for connecting a manual surgical instrument to a robotic arm, comprising: an interface unit having a first rotating body that is rotationally driven by a first driving force transmitted from a first driving unit disposed on the robot arm; A first driven part that rotates an operating handle of the manual surgical instrument; a first driving force transmission mechanism that transmits the first driving force from the first rotating body to the first driven part,
  • the first driven part is a lever portion rotated by the first driving force; a roller portion connected to the lever portion, abutting against the operating handle, and moving while rotating along a surface of the operating handle.
  • the clamping portion is a main body portion attached to the lever portion; a contact portion that contacts the operating handle; 3.
  • the first driving force transmission mechanism is disposed between the first rotating body and the first driven part and includes an elongated element formed of a wire or a cable for transmitting the first driving force from the first rotating body to the first driven part;
  • the roller portion is connected to one side of the lever portion,
  • the interface unit further includes a second rotating body that is rotationally driven by a second driving force transmitted from a second driving unit disposed on the robot arm, A second driven part that rotates a rotating part connected to a shaft of the manual surgical instrument;
  • the surgical instrument adapter according to any one of items 1 to 9, further comprising: a second driving force transmission mechanism configured to transmit the second driving force from the second rotating body to the second driven part.
  • the second driving force transmission mechanism includes: Item 11.
  • the surgical instrument adapter according to item 10 further comprising a gear portion disposed between the second rotating body and the second driven portion and configured to transmit the second driving force from the second rotating body to the second driven portion.
  • a robot arm having a drive unit; a surgical instrument adapter for operably connecting a manual surgical instrument to the robot arm; an interface unit having a rotating body that is rotated by a driving force transmitted from the driving unit disposed on the robot arm;
  • the surgical instrument adapter includes: A driven part that rotates an operating handle of the manual surgical instrument; a driving force transmission mechanism that transmits the driving force from the rotating body to the driven part,
  • the driven part is a lever portion that is rotated by the driving force; a roller portion connected to the lever portion, abutting the operating handle, and moving along a surface of the operating handle.
  • Surgical instrument adapter 310 Interface unit 311 First rotating body (rotating body) 312 Second rotating body 320, 420 First driven part (driven part) 321 Lever portion 322 Roller portion 323 Clamping portion 323a Main body portion 323b Contact portion 323c Pressing portion 323e Portion 324 First pulley portion 330 First driving force transmission mechanism (driving force transmission mechanism) 331 First elongated element (elongated element) 332 Second elongated element (elongated element) 340 Second pulley portion 350 Surgical instrument holding portion 360 Second driven portion 370 Second driving force transmission mechanism 371 Gear portion 400 Manual surgical instrument 402 Operation handle 403 Rotating portion 404 Shaft 751 First driving portion (driving portion) 752 Second drive unit

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Abstract

この手術器具アダプタ（３００）では、第１被駆動部（３２０）は、第１駆動力によって回転されるレバー部（３２１）と、レバー部（３２１）に接続されるとともに操作ハンドル（４０２）に当接し、操作ハンドル（４０２）の表面（４０２ａ）に沿って回転しながら移動するローラ部（３２２）と、を含む。

Description

手術器具アダプタおよび手術支援ロボット
　この開示は、手術器具アダプタおよび手術支援ロボットに関する。
　従来、ロボットアームに手動用手術器具を接続するための手術器具アダプタが知られている。たとえば、米国特許出願公開第２０１６／０２４９９９３号明細書には、操作者によって操作される操作ハンドルを備える手動用手術器具を、ロボットアームに取り付けるための手術器具アダプタが開示されている。米国特許出願公開第２０１６／０２４９９９３号明細書では、手動用手術器具の先端には開閉可能なエンドエフェクタが配置されている。米国特許出願公開第２０１６／０２４９９９３号明細書の手術器具アダプタは、保持部材と、機械式の指部材と、リニアアクチュエータと、を含む。保持部材は、手動用手術器具を保持する。保持部材に手動用手術器具が保持された状態で、機械式の指部材は、操作ハンドルに当接する。機械式の指部材は、操作ハンドルに当接する角柱形状を有する。リニアアクチュエータによって、機械式の指部材が直線移動されることにより、角柱形状の指部材が操作ハンドルの表面を摺動する。これにより、指部材により操作ハンドルが回転する。その結果、手動用手術器具のエンドエフェクタが閉じる。
米国特許出願公開第２０１６／０２４９９９３号明細書
　しかしながら、米国特許出願公開第２０１６／０２４９９９３号明細書では、角柱形状の指部材が操作ハンドルの表面を摺動しながら、指部材により操作ハンドルが回転される。このため、角柱形状の指部材と操作ハンドルとの間に働く摩擦力が比較的大きくなる。その結果、指部材は、操作ハンドルをスムーズに回転させることができない場合があるという問題点がある。
　この開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この開示の１つの目的は、手動用手術器具の操作ハンドルをスムーズに回転させることが可能な手術器具アダプタおよび手術支援ロボットを提供することである。
　上記目的を達成するために、この開示の第１の局面による手術器具アダプタは、ロボットアームに手動用手術器具を接続するための手術器具アダプタであって、ロボットアームに配置される第１駆動部から伝達された第１駆動力により回転駆動される第１回転体を有するインターフェイス部と、手動用手術器具の操作ハンドルを回転させる第１被駆動部と、第１回転体から第１被駆動部に第１駆動力を伝達する第１駆動力伝達機構と、を備え、第１被駆動部は、第１駆動力によって回転されるレバー部と、レバー部に接続されるとともに操作ハンドルに当接し、操作ハンドルの表面に沿って回転しながら移動するローラ部と、を含む。
　この開示の第１の局面による手術器具アダプタは、上記のように、第１被駆動部は、第１駆動力によって回転されるレバー部と、レバー部に接続されるとともに操作ハンドルに当接し、操作ハンドルの表面に沿って回転しながら移動するローラ部と、を含む。これにより、第１被駆動部のローラ部は操作ハンドルの表面に沿って回転しながら移動するため、ローラ部と操作ハンドルとの間に働く摩擦力は比較的小さい。このため、第１被駆動部は、手動用手術器具の操作ハンドルをスムーズに回転させることができる。
　この開示の第２の局面による手術支援ロボットは、駆動部を有するロボットアームと、ロボットアームに手動用手術器具を操作可能に接続する手術器具アダプタとを備え、手術器具アダプタは、ロボットアームに配置される駆動部から伝達された駆動力により回転駆動される回転体を有するインターフェイス部と、手動用手術器具の操作ハンドルを回転させる被駆動部と、回転体から被駆動部に駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、を含み、被駆動部は、駆動力によって回転されるレバー部と、レバー部に接続されるとともに操作ハンドルに当接し、操作ハンドルの表面に沿って回転しながら移動するローラ部と、を含む。
　この開示の第２の局面による手術支援ロボットは、上記のように、被駆動部は、駆動力によって回転されるレバー部と、レバー部に接続されるとともに操作ハンドルに当接し、操作ハンドルの表面に沿って回転しながら移動するローラ部と、を含む。これにより、被駆動部のローラ部は操作ハンドルの表面に沿って回転しながら移動するため、ローラ部と操作ハンドルとの間に働く摩擦力は比較的小さい。このため、被駆動部が手動用手術器具の操作ハンドルをスムーズに回転させることが可能な手術支援ロボットを提供できる。
　本開示によれば、上記のように、手動用手術器具の操作ハンドルをスムーズに回転させることができる。
一実施形態による手術支援システムの構成を示す図である。 一実施形態による医療用台車の構成を示す図である。 一実施形態によるロボットアームの構成を示す図である。 鉗子を示す図である。 一実施形態によるアーム操作部の構成を示す斜視図である。 一実施形態によるロボットアームの駆動部からアダプタおよび医療器具を取り外した状態を示した斜視図である。 一実施形態によるアダプタおよび手術器具をＹ２方向側から見た斜視図である。 一実施形態による手術支援ロボットの制御ブロック図である。 一実施形態によるロボットアームの制御ブロック図である。 一実施形態による医療用台車およびポジショナの制御ブロック図である。 手動用手術器具を示す図である。 一実施形態による手術器具アダプタに手動用手術器具が取り付けられた状態を示す図である。 一実施形態による手術器具アダプタに配置された操作ハンドルがＡ２側に回転された状態を示す図である。 一実施形態による手術器具アダプタをＹ２方向側から見た斜視図である。 一実施形態による操作ハンドルおよび第１被駆動部を示す図である。 一実施形態による第１被駆動部を示す図である。 一実施形態による第１駆動力伝達機構を示す斜視図である。 一実施形態による第２駆動力伝達機構を示す斜視図である。 一実施形態による手術器具アダプタに配置された操作ハンドルがＡ１側に回転された状態を示す図である。 変形例による第１被駆動部を示す図である。
　以下、本開示を具体化した本開示の一実施形態を図面に基づいて説明する。
　（手術支援システムの構成）
　本実施形態による手術支援システム１００の構成について説明する。手術支援システム１００は、手術支援ロボット１と、遠隔操作装置２とを備えている。
　なお、本願明細書において、図３に示すように、手術器具４の長手方向をＺ方向とする。手術器具４の先端側をＺ１側とし、手術器具４の基端側をＺ２側とする。Ｚ方向に直交する方向をＸ方向とする。Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向をＹ方向とする。
　図１に示すように、手術支援ロボット１は、手術室内に配置されている。遠隔操作装置２は、手術支援ロボット１から離間した位置に配置されている。医師などの操作者は、手術支援ロボット１に所望の動作を行わせるための指令を遠隔操作装置２に入力する。遠隔操作装置２は、入力された指令を手術支援ロボット１に送信する。手術支援ロボット１は、受信した指令に基づいて動作する。手術支援ロボット１は、滅菌された滅菌野である手術室内に配置されている。
　（手術支援ロボットの構成）
　図１に示すように、手術支援ロボット１は、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０と、複数のロボットアーム６０と、アーム操作部８０と、を備えている。
　図２に示すように、医療用台車３は、ポジショナ４０を移動させる。台車ポジショナ操作部３５は、入力装置３３を含む。入力装置３３は、主に施術前に手術の準備を行うために、ポジショナ４０、アームベース５０、および、複数のロボットアーム６０の移動や姿勢の変更の操作を受け付ける。台車ポジショナ操作部３５は、操作ハンドル３４、図８に示されるスタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄを含む。入力装置３３は、表示部３３ａを含む。表示部３３ａは、たとえば、液晶パネルである。
　図２に示すように、台車ポジショナ操作部３５が、医療用台車３の後方に台車ポジショナ操作支持部３６により支持されており、台車ポジショナ操作部３５が操作されることで、医療用台車３またはポジショナ４０が移動される。台車ポジショナ操作部３５は、入力装置３３と、操作ハンドル３４を含む。入力装置３３は、表示部３３ａと、ジョイスティック３３ｂと、イネーブルスイッチ３３ｃと、を含む。ジョイスティック３３ｂは、台車ポジショナ操作部３５の入力装置３３の近傍に配置されている。入力装置３３に表示される動作モードを選択し、ジョイスティック３３ｂを操作することによりポジショナ４０が３次元的に移動される。
　イネーブルスイッチ３３ｃは、台車ポジショナ操作部３５のジョイスティック３３ｂの近傍に配置されている。イネーブルスイッチ３３ｃは、ポジショナ４０の移動を許可または不許可とする。そして、イネーブルスイッチ３３ｃが押下されポジショナ４０の移動が許可された状態でジョイスティック３３ｂが操作されることにより、ポジショナ４０が移動される。
　また、操作ハンドル３４は、台車ポジショナ操作部３５の表示部３３ａの近傍に配置されている。そして、操作ハンドル３４は、看護師、技師などの操作者が把持するとともに回転することにより医療用台車３の移動を操作するスロットル３４ａを有する。具体的には、操作ハンドル３４は、入力装置３３の下方に配置されている。そして、スロットル３４ａが、手前側から奥側に回転されることにより、医療用台車３が前進する。また、スロットル３４ａが、奥側から手前側に回転されることにより、医療用台車３が後進する。また、スロットル３４ａの回転量に応じて医療用台車３の速度が変更される。また、操作ハンドル３４は、Ｒ方向で示される左右に回転可能に構成されており、操作ハンドル３４の回転とともに医療用台車３が回転する。
　また、台車ポジショナ操作部３５の操作ハンドル３４に、医療用台車３の移動を許可または不許可とするイネーブルスイッチ３４ｂが配置されている。そして、イネーブルスイッチ３４ｂが押下され医療用台車３の移動が許可された状態で操作ハンドル３４のスロットル３４ａが操作されることにより、医療用台車３が移動される。
　図１に示すように、ポジショナ４０は、たとえば、７軸多関節ロボットからなる。ポジショナ４０は、医療用台車３上に配置されている。ポジショナ４０は、アームベース５０の位置を調整する。ポジショナ４０は、アームベース５０の位置を３次元に移動させる。
　ポジショナ４０は、ベース部４１と、ベース部４１に連結された複数のリンク部４２とを含む。複数のリンク部４２同士は、関節４３により連結されている。
　アームベース５０は、ポジショナ４０の先端に取り付けられている。複数のロボットアーム６０は、各々のロボットアーム６０の基端が、アームベース５０に取り付けられている。複数のロボットアーム６０は、折り畳まれた収納姿勢をとることが可能である。アームベース５０と、複数のロボットアーム６０とは、滅菌ドレープにより覆われて使用される。また、ロボットアーム６０は、手術器具４を支持する。
　アームベース５０には、図８に示される、ステータスインジケータ５３およびアームステータスインジケータ５４が配置されている。ステータスインジケータ５３は、手術支援システム１００の状態を表示する。アームステータスインジケータ５４は、ロボットアーム６０の状態を表示する。
　ロボットアーム６０は、複数配置されている。具体的には、４つのロボットアーム６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄが配置されている。ロボットアーム６０ａ、６０ｂ、６０ｃおよび６０ｄは、互いに同様の構成を有する。
　図３に示すように、ロボットアーム６０は、アーム部６１と、第１リンク部７２と、第２リンク部７３と、並進移動機構部７０とを含む。ロボットアーム６０は、回転軸線としてのＪＴ１、ＪＴ２、ＪＴ３、ＪＴ４、ＪＴ５、ＪＴ６およびＪＴ７軸線と、直動軸線としてのＪＴ８軸線とを有する。ＪＴ１からＪＴ７までの軸線は、アーム部６１の関節６４の回転軸線である。また、ＪＴ７軸線は、第１リンク部７２の回転軸線である。ＪＴ８軸線は、並進移動機構部７０が、第２リンク部７３を第１リンク部７２に対してＺ方向に沿って相対的に移動させる直動軸線である。アーム部６１は、ベース部６２、リンク部６３、および関節６４を含む。
　アーム部６１は、７軸多関節ロボットアームからなる。第１リンク部７２は、アーム部６１の先端に配置されている。第２リンク部７３には、後述するアーム操作部８０が取り付けられる。並進移動機構部７０は、第１リンク部７２と第２リンク部７３との間に配置されている。第２リンク部７３には、手術器具４を保持するホルダ７１が配置されている。
　複数のロボットアーム６０の各々の先端には、手術器具４が取り付けられている。手術器具４は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、手術部位の画像を取り込むための内視鏡６およびピボット位置ＰＰを設定するためのピボット位置設定器具などを含む。インストゥルメントとしての手術器具４は、被駆動ユニット４ａと鉗子４ｂとシャフト４ｃとを含む。
　図１に示すように、複数のロボットアーム６０のうちの一つの、たとえば、ロボットアーム６０ｃの先端には内視鏡６が取り付けられ、残りの、たとえば、ロボットアーム６０ａ、６０ｂおよび６０ｄの先端には、内視鏡６以外の手術器具４が取り付けられる。内視鏡６は、互いに隣り合うように配置されている４つのロボットアーム６０のうちの、中央に配置される２つのロボットアーム６０ｂおよび６０ｃのうちのいずれかに取り付けられる。
　（インストゥルメントの構成）
　図４に示すように、インストゥルメントの先端には、たとえば、鉗子４ｂが配置されている。インストゥルメントの先端には、鉗子４ｂ以外に、関節を有する器具として、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステーブルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、スネアワイヤ、および、クリップアプライヤーなどが配置される。インストゥルメントの先端には、関節を有しない器具として、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、および、吸引オリフィスなどが配置される。
　鉗子４ｂは、第１支持体４ｅと、第２支持体４ｆとを含む。第１支持体４ｅは、ジョー部材１０４ａおよび１０４ｂの基端側をＪＴ１１軸線周りに回転可能に支持する。第２支持体４ｆは、第１支持体４ｅの基端側をＪＴ１０軸線周りに回転可能に支持する。シャフト４ｃは、ＪＴ９軸線周りに回転する。ジョー部材１０４ａおよびジョー部材１０４ｂは、ＪＴ１１軸線周りに開閉する。
　（アーム操作部の構成）
　図５に示すように、アーム操作部８０は、ロボットアーム６０に取り付けられており、ロボットアーム６０を操作する。具体的には、アーム操作部８０は、第２リンク部７３に取り付けられている。
　アーム操作部８０は、イネーブルスイッチ８１と、ジョイスティック８２と、リニアスイッチ８３と、モード切替ボタン８４と、モードインジケータ８４ａと、ピボットボタン８５と、アジャストメントボタン８６と、を含む。
　イネーブルスイッチ８１は、ジョイスティック８２およびリニアスイッチ８３によるロボットアーム６０の移動を許可または不許可とする。看護師、助手などの操作者によりアーム操作部８０が把持された状態で、イネーブルスイッチ８１が押下されることにより、ロボットアーム６０による手術器具４の移動が許可される。
　ジョイスティック８２は、ロボットアーム６０による手術器具４の移動を操作するための操作具である。ジョイスティック８２は、ロボットアーム６０の移動方向および移動速度を操作する。ジョイスティック８２が倒された方向および倒された角度に応じて、ロボットアーム６０が移動される。
　リニアスイッチ８３は、手術器具４の長手方向であるＺ方向に手術器具４を移動させるためのスイッチである。リニアスイッチ８３は、手術器具４を患者Ｐに挿入する方向に移動させるリニアスイッチ８３ａと、手術器具４を患者Ｐから離間するに方向に移動させるリニアスイッチ８３ｂとを含む。リニアスイッチ８３ａとリニアスイッチ８３ｂとは、共に、押しボタンスイッチからなる。
　モード切替ボタン８４は、手術器具４を並進移動させるモードと回転移動させるモードとを切り替えるための押しボタンスイッチである。ロボットアーム６０を並進移動させるモードでは、手術器具４の先端４ｄが、Ｘ－Ｙ平面上において移動するように、ロボットアーム６０が移動される。ロボットアーム６０を回転移動させるモードでは、ピボット位置ＰＰが記憶部３２に記憶されていない時は、鉗子４ｂのＪＴ１１軸線上における中心または鉗子２ｂの先端を支点に回転移動し、ピボット位置ＰＰが記憶部３２に記憶されている時は、ピボット位置ＰＰを支点として手術器具４が回転移動するように、ロボットアーム６０が移動される。なお、手術器具４のシャフト４ｃがトロカールＴに挿入された状態で、手術器具４が回転移動される。モード切替ボタン８４は、アーム操作部８０のＺ方向側の面に配置されている。
　モードインジケータ８４ａは、切り替えられたモードを表示する。モードインジケータ８４ａの点灯は、回転移動モードを表し、消灯は、並進移動モードを表す。また、モードインジケータ８４ａは、ピボット位置ＰＰが設定されたことを表示するピボット位置インジケータを兼ねている。モードインジケータ８４ａは、アーム操作部８０のＺ方向側の面に配置されている。
　ピボットボタン８５は、ロボットアーム６０に取り付けられた手術器具４の移動の支点となるピボット位置ＰＰを設定するための押しボタンスイッチである。
　アジャストメントボタン８６は、ロボットアーム６０の位置を最適化するためのボタンである。内視鏡６が取り付けられたロボットアーム６０に対するピボット位置ＰＰの設定後、アジャストメントボタン８６が押下されることにより、他のロボットアーム６０およびアームベース５０の位置が最適化される。
　（遠隔操作装置）
　図１に示すように、遠隔操作装置２は、たとえば、手術室の中または手術室の外に配置されている。遠隔操作装置２は、アーム１２１および操作ハンドル２１を含む操作部１２０と、フットペダル２２と、タッチパネル２３と、モニタ２４と、支持アーム２５と、支持バー２６とを含む。操作部１２０は、医師などの操作者が指令を入力するための操作用のハンドルを構成する。
　操作部１２０は、手術器具４を操作するためのハンドルである。また、操作部１２０は、手術器具４に対する操作量を受け付ける。操作部１２０は、医師などの操作者から見て、左側に配置され、操作者の左手により操作される操作部１２０と、右側に配置され、操作者の右手により操作される操作部１２０と、を含んでいる。操作者の左手により操作される操作部１２０および操作者の右手により操作される操作部１２０は、各々、操作ハンドル２１Ｌおよび操作ハンドル２１Ｒを含む。
　モニタ２４は、内視鏡６によって取り込まれた画像を表示するためのスコープ型表示装置である。支持アーム２５は、モニタ２４の高さを医師などの操作者の顔の高さに合わせるようにモニタ２４を支持する。タッチパネル２３は、支持バー２６に配置されている。モニタ２４近傍に配置されたセンサにより操作者の頭部を検知することにより手術支援ロボット１は遠隔操作装置２による操作が可能になる。操作者は、モニタ２４により患部を視認しながら、操作部１２０およびフットペダル２２を操作する。これにより、遠隔操作装置２に指令が入力される。遠隔操作装置２に入力された指令は、手術支援ロボット１に送信される。
（医療器具、アダプタ、ドレープおよびアームの構成）
　図６および図７を参照して、手術器具４、アダプタ２２０、ドレープ２１０およびロボットアーム６０の構成について説明する。
　図６および図７に示すように、手術器具４は、ロボットアーム６０にアダプタ２２０を介して取り外し可能に接続される。アダプタ２２０は、ロボットアーム６０の駆動部７５と、手術器具４との間に配置される。アダプタ２２０は、ドレープ２１０を保持するためのドレープアダプタであり、手術のたびにユーザにより交換される。これにより、アダプタ２２０を利用してドレープ２１０を保持することができる。ドレープ２１０は、ロボットアーム６０を覆うためのドレープであり、滅菌処理されている。アダプタ２２０は、ロボットアーム６０との間にドレープ２１０を挟み込むように構成されている。駆動部７５は、第１駆動部７５１、第２駆動部７５２、第３駆動部７５３および第４駆動部７５４を含む。第１駆動部７５１は、駆動部の一例である。
　手術器具４は、Ｙ２方向側に配置された取付面である接続部４ｇがアダプタ２２０に取り付けられて接続される。接続部４ｇは、ハウジング４ｈに配置され、アダプタ２２０を介してロボットアーム６０に取り付けられて接続される。また、アダプタ２２０は、Ｙ１方向側に配置された取付面である接続部２２０ａに手術器具４が取り付けられて接続される。また、アダプタ２２０は、Ｙ２方向側に配置された取付面である接続部２２０ｂがロボットアーム６０の駆動部７５に取り付けられて接続される。また、ロボットアーム６０の駆動部７５は、Ｙ１方向側に配置された取付面である接続部７６にアダプタ２２０が取り付けられて接続される。
　図６に示すように、ロボットアーム６０は、清潔区域において使用されるため、ドレープ２１０により覆われる。ここで、手術室では、手術により切開した部分および医療機器が病原菌や異物などにより汚染されることを防ぐため、清潔操作が行われる。この清潔操作においては、清潔区域および清潔区域以外の区域である汚染区域が設定される。手術部位は、清潔区域に配置される。操作者を含む手術チームのメンバーは、手術中、清潔区域に殺菌されている物体のみが位置するよう配慮し、かつ、汚染区域に位置している物体を清潔区域に移動させる場合は、この物体に滅菌処理を施す。同様に、操作者を含む手術チームのメンバーがその手を汚染区域に位置させたときは、清潔区域に位置している物体に直接接触する前に、手の滅菌処理を行う。清潔区域において用いられる器具は、滅菌処理が行われる、または、滅菌処理されたドレープ２１０により覆われる。
　ドレープ２１０は、ロボットアーム６０を覆う本体部２１１と、ロボットアーム６０の駆動部７５と、アダプタ２２０との間に挟み込まれる取付部２１２とを備えている。本体部２１１は、フィルム状に形成された可撓性フィルム部材により構成されている。可撓性フィルム部材は、熱可塑性ポリウレタンやポリエチレンなどの樹脂材料からなっている。本体部２１１には、ロボットアーム６０の駆動部７５とアダプタ２２０とが互いに係合可能なように、開口部が配置されている。本体部２１１の開口部には、開口部を塞ぐように取付部２１２が配置されている。取付部２１２は、樹脂成形部材により構成されている。樹脂成形部材は、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂材料からなる。取付部２１２は、本体部２１１に比べて硬く、かつ、撓みにくく形成されている。取付部２１２は、ロボットアーム６０の駆動部７５とアダプタ２２０とが互いに係合可能なように、開口部が配置されている。取付部２１２の開口部は、ロボットアーム６０の駆動部７５とアダプタ２２０との係合する部分に対応するように配置されていてもよい。また、取付部２１２の開口部は、ロボットアーム６０の駆動部７５とアダプタ２２０との複数の係合する部分に対応するように複数個配置されていてもよい。
　図６および図７に示すように、アダプタ２２０は、アダプタ本体部２２１と、アダプタ本体部２２１にＹ方向に延びる回転軸線周りに回転可能に保持された複数の駆動伝達部２２２とを備えている。複数の駆動伝達部２２２は、アダプタ本体部２２１に回転軸線周りに回転可能に配置されている。駆動伝達部２２２は、手術器具４の４つの被駆動部材４ｉに対応するように４つ配置されている。駆動伝達部２２２は、ロボットアーム６０からの駆動力を手術器具４の被駆動部材４ｉに伝達するように構成されている。駆動伝達部２２２は、手術器具４の被駆動部材４ｉの嵌合凸部４ｊと嵌合する嵌合凹部２２２ａを含んでいる。嵌合凹部２２２ａは、駆動伝達部２２２の手術器具４側であるＹ１方向側に、駆動伝達部２２２のＹ１方向側の表面から手術器具４側とは反対側であるＹ２方向側に向かって窪むように形成されている。
　また、駆動伝達部２２２は、ロボットアーム６０の駆動部７５の嵌合凸部７５ａと嵌合する嵌合凹部２２２ｂを含んでいる。嵌合凹部２２２ｂは、駆動伝達部２２２のロボットアーム６０側であるＹ２方向側に、駆動伝達部２２２のＹ２方向側の表面からロボットアーム６０側とは反対側であるＹ１方向側に向かって窪むように形成されている。
　（制御系の構成）
　図８に示すように、手術支援システム１００は、制御装置１３０と、アーム制御部３１ａと、ポジショナ制御部３１ｂと、操作制御部１１０と、を備えている。
　制御装置１３０は、医療用台車３の内部においてアーム制御部３１ａおよびポジショナ制御部３１ｂと通信するように配置され、手術支援システム１００の全体を制御する。具体的には、制御装置１３０は、アーム制御部３１ａ、ポジショナ制御部３１ｂ、および、操作制御部１１０の各々と通信し、制御する。制御装置１３０と、アーム制御部３１ａ、ポジショナ制御部３１ｂ、および、操作制御部１１０とは、ＬＡＮなどによって接続されている。制御装置１３０は、医療用台車３の内部に配置されている。
　アーム制御部３１ａは、複数のロボットアーム６０ごとに配置されている。すなわち、医療用台車３の内部には、複数のロボットアーム６０の数に対応した複数のアーム制御部３１ａが配置されている。
　図８に示すように、入力装置３３は、制御装置１３０にＬＡＮなどによって接続されている。ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４、操作ハンドル３４、スロットル３４ａ、ジョイスティック３３ｂ、スタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄと、ポジショナ制御部３１ｂとは、配線１４５によって、互いの情報を共有可能な通信ネットワークによりシリアル通信接続されている。なお、図８では、１つの配線１４５に、ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４などの全てが接続されているように記載されているが、実際には、ステータスインジケータ５３、アームステータスインジケータ５４、操作ハンドル３４、スロットル３４ａ、ジョイスティック３３ｂ、スタビライザ３４ｃおよび電動シリンダ３４ｄごとに、配線１４５が配置されている。
　図９に示すように、アーム部６１には、複数の関節６４に対応するように、複数のサーボモータＭ１と、エンコーダＥ１と、減速機とが配置されている。エンコーダＥ１は、サーボモータＭ１の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ１の回転を減速させてトルクを増大させる。医療用台車３の内部には、サーボモータＭ１を制御するためのサーボ制御部Ｃ１がアーム制御部３１ａに隣接して配置されている。また、サーボ制御部Ｃ１には、サーボモータＭ１の回転角を検出するためのエンコーダＥ１が電気的に接続されている。
　アーム部６１の関節６４と、ポジショナ４０の関節４３の各々には、ブレーキＢＲＫが搭載されている。また、医療用台車３の前輪と、アームベース５０および並進移動機構部７０にもブレーキＢＲＫが搭載されている。アーム制御部３１ａからアーム部６１の関節６４と並進移動機構部７０とに搭載された各ブレーキＢＲＫへ制御信号が各々一方通行で送信される。制御信号は、ブレーキＢＲＫをオンオフする信号である。ブレーキＢＲＫをオンする信号は、ブレーキＢＲＫが効いている状態を保持する信号を含む。ポジショナ制御部３１ｂから、ポジショナ４０の関節４３とアームベース５０とに搭載された各ブレーキＢＲＫへの制御信号についても同様である。アームベース５０と、アーム部６１と、並進移動機構部７０とは、起動時に全てのブレーキＢＲＫが解除され、重力に抗するようにサーボモータＳＭが駆動されることにより、ロボットアーム６０の姿勢とアームベース５０の姿勢とが維持される。手術支援システム１００にエラーが発生した際には、アームベース５０と、アーム部６１と、並進移動機構部７０とに搭載されたブレーキＢＲＫがオンされる。手術支援システム１００のエラーが解除されると、アームベース５０と、アーム部６１と、並進移動機構部７０とに搭載されたブレーキＢＲＫはオフされる。手術支援システム１００のシャットダウン操作によって、アームベース５０と、アーム部６１と、並進移動機構部７０とに搭載されたブレーキＢＲＫはオンされる。また、医療用台車３の前輪は、常にブレーキＢＲＫがオンされており、台車ポジショナ操作部３５のイネーブルスイッチ３４ｂが押下されている間だけブレーキＢＲＫが解除される。また、ポジショナ４０の各関節４３は、常にブレーキＢＲＫがオンされており、台車ポジショナ操作部３５のイネーブルスイッチ３３ｃが押下されている間だけブレーキＢＲＫが解除される。
　第２リンク部７３には、手術器具４の被駆動ユニット４ａに配置された被駆動部材を回転させるためのサーボモータＭ２と、エンコーダＥ２と、減速機とが配置されている。エンコーダＥ２は、サーボモータＭ２の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ２の回転を減速させてトルクを増大させる。また、医療用台車３には、手術器具４を駆動するサーボモータＭ２を制御するためのサーボ制御部Ｃ２が配置されている。サーボ制御部Ｃ２には、サーボモータＭ２の回転角を検出するためのエンコーダＥ２が電気的に接続されている。なお、サーボモータＭ２、エンコーダＥ２およびサーボ制御部Ｃ２は、各々複数配置されている。
　並進移動機構部７０には、手術器具４を並進移動させるためのサーボモータＭ３と、エンコーダＥ３と、減速機とが配置されている。エンコーダＥ３は、サーボモータＭ３の回転角を検出する。減速機は、サーボモータＭ３の回転を減速させてトルクを増大させる。また、医療用台車３には、手術器具４を並進移動するサーボモータＭ３を制御するためのサーボ制御部Ｃ３が配置されている。サーボ制御部Ｃ３には、サーボモータＭ３の回転角を検出するためのエンコーダＥ３が電気的に接続されている。
　図１０に示すように、ポジショナ４０には、ポジショナ４０の複数の関節４３に対応するように、複数のサーボモータＭ４と、エンコーダＥ４と、減速機とが配置されている。エンコーダＥ４は、サーボモータＭ４の回転角を検出するように構成されている。減速機は、サーボモータＭ４の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。
　医療用台車３は、車輪を備えており、駆動輪としての前輪と、操作ハンドル３４によって操舵される後輪とを有する。なお、後輪は、前輪よりも操作ハンドル３４に近い側に配置されている。また、医療用台車３には、医療用台車３の複数の前輪の各々を駆動するサーボモータＭ５と、エンコーダＥ５と、減速機とブレーキが配置されている。減速機は、サーボモータＭ５の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。また、台車ポジショナ操作部３５の操作ハンドル３４には、図２に示すポテンショメータＰ１が配置されており、スロットル３４ａの捻りに応じてポテンショメータＰ１で検出した回転角に基づき、前輪のサーボモータＭ５は駆動される。また、医療用台車３の後輪は、双輪形式であり、操作ハンドル３４の左右の回転に基づき、後輪は操舵される。また、台車ポジショナ操作部３５の操作ハンドル３４には、図２に示すポテンショメータＰ２が回転軸に配置されており、医療用台車３の後輪には、サーボモータＭ５ａとエンコーダＥ５ａと減速機が配置されている。減速機は、サーボモータＭ５ａの回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。操作ハンドル３４の左右の回転に応じてポテンショメータＰ２で検出した回転角に基づき、サーボモータＭ５ａは駆動される。すなわち、操作ハンドル３４の左右の回転による後輪の操舵は、サーボモータＭ５ａによりパワーアシストされるように構成されている。
　医療用台車３は、前輪が駆動されることにより、前後方向に移動する。また、台車ポジショナ操作部３５の操作ハンドル３４が回転されることにより、後輪が操舵されて、医療用台車３が左右方向に回転する。
　図１０に示すように、医療用台車３には、ポジショナ４０を移動するサーボモータＭ４を制御するためのサーボ制御部Ｃ４が配置されている。また、サーボ制御部Ｃ４には、サーボモータＭ４の回転角を検出するためのエンコーダＥ４が電気的に接続されている。また、医療用台車３には、医療用台車３の前輪を駆動するサーボモータＭ５を制御するためのサーボ制御部Ｃ５が配置されている。サーボ制御部Ｃ５には、サーボモータＭ５の回転角を検出するためのエンコーダＥ５が電気的に接続されている。医療用台車３には、医療用台車３の後輪の操舵をパワーアシストするサーボモータＭ５ａを制御するためのサーボ制御部Ｃ５ａが配置されている。サーボ制御部Ｃ５ａには、サーボモータＭ５ａの回転角を検出するためのエンコーダＥ５ａが電気的に接続されている。
　図８に示すように、制御装置１３０は、アーム操作部８０に受け付けられた操作に基づいてロボットアーム６０を制御する。たとえば、制御装置１３０は、アーム操作部８０のジョイスティック８２に受け付けられた操作に基づいてロボットアーム６０を制御する。具体的には、アーム制御部３１ａは、ジョイスティック８２から入力された入力信号を制御装置１３０に出力する。制御装置１３０は受け取った入力信号と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、アーム制御部３１ａを介して、位置指令をサーボ制御部Ｃ１に出力する。サーボ制御部Ｃ１は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータＭ１に出力する。これにより、ジョイスティック８２に入力された動作指令に沿うように、ロボットアーム６０が移動される。
　制御装置１３０は、アーム操作部８０のリニアスイッチ８３からの入力信号に基づいてロボットアーム６０を制御する。具体的には、アーム制御部３１ａは、リニアスイッチ８３から入力された入力信号を制御装置１３０に出力する。制御装置１３０は受け取った入力信号と、エンコーダＥ１またはＥ３により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、アーム制御部３１ａを介して、位置指令をサーボ制御部Ｃ１またはＣ３に出力する。サーボ制御部Ｃ１またはＣ３は、アーム制御部３１ａから入力された位置指令と、エンコーダＥ１またはＥ３により検出された回転角とに基づいて、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータＭ１またはＭ３に出力する。これにより、リニアスイッチ８３に入力された動作指令に沿うように、ロボットアーム６０が移動される。
　ポジショナ制御部３１ｂは、医療用台車３に配置されている。ポジショナ制御部３１ｂは、ポジショナ４０および医療用台車３を制御する。ポジショナ４０には、ポジショナ４０の複数の関節４３に対応するように、サーボモータＳＭと、エンコーダＥＮと、減速機とが配置されている。ポジショナ４０のサーボモータＳＭを制御するサーボ制御部ＳＣは、医療用台車３に配置されている。医療用台車３には、医療用台車３の複数の前輪の各々を駆動するサーボモータＳＭと、エンコーダＥＮと、減速機と、サーボ制御部ＳＣと、ブレーキとが配置されている。
　操作制御部１１０は、遠隔操作装置２の本体に配置されている。操作制御部１１０は、操作部１２０を制御する。操作制御部１１０は、左手用の操作部１２０と右手用の操作部１２０との各々に対応するように配置されている。操作部１２０には、操作部１２０の複数の関節に対応するように、サーボモータＳＭと、エンコーダＥＮと、減速機とが配置されている。操作部１２０のサーボモータＳＭを制御するサーボ制御部ＳＣは、操作制御部１１０に隣接して遠隔操作装置２の本体に配置されている。
　（手動用手術器具の構成）
　図１１を参照して、手動用手術器具４００の構成について説明する。手動用手術器具４００は、本来、医師などの術者により操作される器具であるが、本実施形態では医師が直接操作するのではなく、遠隔操作装置２を介して手術支援ロボット１により操作される。
　手動用手術器具４００は、グリップ部４０１と、操作ハンドル４０２と、回転部４０３と、シャフト４０４と、エンドエフェクタ４０５とを備えている。エンドエフェクタ４０５は、シャフト４０４の先端に配置される一対のジョー部材を有する。
　操作ハンドル４０２は、中央に孔部が配置される環形状を有する。医師などの術者が、グリップ部４０１および操作ハンドル４０２を把持する。これにより、グリップ部４０１は、術者の手のひらに当接する。術者は、指を環形状の操作ハンドル４０２の内側に引っかける。術者が操作ハンドル４０２を握ることにより、操作ハンドル４０２がＡ１方向に回転する。これにより、一対のジョー部材が閉じる。術者が操作ハンドル４０２を握った状態を解除することにより、操作ハンドル４０２がＡ２方向に回転する。これにより、一対のジョー部材が開く。
　回転部４０３は、シャフト４０４に接続されている。回転部４０３がＢ１方向またはＢ２方向に回転することにより、シャフト４０４がＢ１方向またはＢ２方向に回転する。
　　（手術器具アダプタの構成）
　次に、手術器具アダプタ３００の構成について説明する。手術器具アダプタ３００は、ロボットアーム６０に手動用手術器具４００を接続するためのものである。
　本実施形態では、手術器具アダプタ３００は、図１２に示すインターフェイス部３１０と、図１３に示す、第１被駆動部３２０、第１駆動力伝達機構３３０、第２プーリ部３４０、手術器具保持部３５０と、図１８に示す、第２被駆動部３６０および第２駆動力伝達機構３７０と、を備えている。第１被駆動部３２０は、被駆動部の一例である。第１駆動力伝達機構３３０は、駆動力伝達機構の一例である。
　図１４に示すように、インターフェイス部３１０は、図６に示されるロボットアーム６０に配置される第１駆動部７５１から伝達された第１駆動力により回転駆動される第１回転体３１１を有する。インターフェイス部３１０は、ロボットアーム６０に配置される第２駆動部７５２から伝達された第２駆動力により回転駆動される第２回転体３１２を有する。インターフェイス部３１０は、図６に示す第２リンク部７３のホルダ７１にアダプタ２２０を介して取り付けられる。第１回転体３１１および第２回転体３１２は、プーリである。プーリは、キャプスタンとも呼ばれる。第１回転体３１１および第２回転体３１２の第２リンク部７３側には、各々、嵌合凸部３１１ａおよび嵌合凸部３１２ａが配置されている。嵌合凸部３１１ａおよび嵌合凸部３１２ａは、図６に示すアダプタ２２０の嵌合凹部２２２ａと嵌合する。第１回転体３１１および第２回転体３１２は、それぞれ、軸線Ｆ１および軸線Ｆ２周りに回転する。軸線Ｆ１および軸線Ｆ２は、Ｙ方向に沿っている。第１回転体３１１は、回転体の一例である。
　本実施形態では、図１３に示すように、第１被駆動部３２０は、第１駆動部７５１から伝達された第１駆動力によって、手動用手術器具４００の操作ハンドル４０２を回転させる。第１被駆動部３２０は、操作ハンドル４０２を、Ａ１方向およびＡ２方向に回転させる。
　本実施形態では、第１被駆動部３２０は、レバー部３２１と、図１５に示すローラ部３２２と、挟み込み部３２３と、第１プーリ部３２４と、を含む。レバー部３２１は、第１駆動力によって回転される。具体的には、レバー部３２１は、手術器具保持部３５０の内面に固定されている。レバー部３２１は、軸線Ｆ３を回転軸線として回転する。軸線Ｆ３は、Ｘ方向に沿っている。レバー部３２１は、板形状を有する。
　本実施形態では、図１５に示すように、ローラ部３２２は、レバー部３２１に接続されるとともに操作ハンドル４０２に当接する。ローラ部３２２は、操作ハンドル４０２の表面４０２ａに沿って回転しながら移動する。表面４０２ａは、操作ハンドル４０２のＺ１側の面である。ローラ部３２２は、たとえば、金属により形成されている。ローラ部３２２は、レバー部３２１の一方側である先端側に接続されている。ローラ部３２２は、レバー部３２１の先端側に回転可能に接続されている。ローラ部３２２は、レバー部３２１に、片持ち梁状に接続されている。ローラ部３２２は、軸線Ｆ４を回転軸線として回転する。軸線Ｆ４は、Ｘ方向に沿っている。ローラ部３２２は、円柱形状を有する。ローラ部３２２は、操作ハンドル４０２に線接触する。
　本実施形態では、挟み込み部３２３は、ローラ部３２２とともに操作ハンドル４０２を挟み込む。挟み込み部３２３は、環形状の操作ハンドル４０２の内側の表面４０２ｂに当接する。表面４０２ｂは、Ｚ１側の表面４０２ａとは反対のＺ２側の面である。
　本実施形態では、図１６に示すように、挟み込み部３２３は、本体部３２３ａと、当接部３２３ｂと、付勢部３２３ｃと、を含む。本体部３２３ａは、レバー部３２１に取り付けられる。本体部３２３ａは、Ｌ字形状を有する。本体部３２３ａは、本体部３２３ａの基端側が、レバー部３２１の先端側に取り付けられる。本体部３２３ａの基端側には、溝部３２３ｄが配置されており、レバー部３２１が溝部３２３ｄに挿入されている。本体部３２３ａは、レバー部３２１に対して回転しない。本体部３２３ａは、ネジなどの締結部材によりレバー部３２１に取り付けられている。
　当接部３２３ｂは、操作ハンドル４０２に当接する。当接部３２３ｂは、環形状の操作ハンドル４０２の内側の表面４０２ｂに当接する。本実施形態では、当接部３２３ｂの操作ハンドル４０２に当接する部分３２３ｅは、曲面を有する。当接部３２３ｂは、略半円柱形状を有する。当接部３２３ｂのＺ１側の部分３２３ｅは曲面であり、当接部３２３ｂのＺ２側の部分３２３ｆは平面である。
　本実施形態では、付勢部３２３ｃは、本体部３２３ａと当接部３２３ｂとの間に配置されている。付勢部３２３ｃは、当接部３２３ｂを操作ハンドル４０２に向かうように付勢する。当接部３２３ｂは、たとえば、圧縮コイルばねである。付勢部３２３ｃの一方端は、当接部３２３ｂの部分３２３ｆに接続されている。付勢部３２３ｃの他方端は、本体部３２３ａに接続されている。本体部３２３ａには、溝部３２３ｇが配置されている。溝部３２３ｇは、十字形状を有する。溝部３２３ｇは、Ｚ方向に沿って形成されているとともに、Ｘ方向に沿って形成されている。溝部３２３ｇのＺ２側の内面に付勢部３２３ｃの他方端が接続されている。溝部３２３ｇのＺ方向に沿って形成されている部分に、付勢部３２３ｃおよび当接部３２３ｂが配置されている。
　本実施形態では、図１７に示すように、第１プーリ部３２４は、レバー部３２１の他方側である基端側に接続されている。第１プーリ部３２４は、後述する第２細長要素３３２によって回転される。
　本実施形態では、第１駆動力伝達機構３３０は、第１回転体３１１から第１被駆動部３２０に第１駆動力を伝達する。第１駆動力伝達機構３３０は、第１回転体３１１と第１被駆動部３２０との間に配置されている。第１駆動力伝達機構３３０は、第１回転体３１１から第１被駆動部３２０に第１駆動力を伝達するワイヤまたはケーブルからなる細長要素を含む。第１駆動力伝達機構３３０は、第１回転体３１１および第２プーリ部３４０に巻回される第１細長要素３３１と、第２プーリ部３４０および第１被駆動部３２０の第１プーリ部３２４に巻回される第２細長要素３３２と、を含む。第１細長要素３３１および第２細長要素３３２は、細長要素の一例である。
　本実施形態では、第２プーリ部３４０は、第１回転体３１１と第１プーリ部３２４との間の細長要素の移動経路上に配置される。上記のように、第１回転体３１１および第２プーリ部３４０に第１細長要素３３１が巻回されている。第２プーリ部３４０および第１プーリ部３２４に第２細長要素３３２が巻回されている。第２プーリ部３４０において、第１細長要素３３１と第２細長要素３３２とは、Ｘ方向にずらして配置されている。手術器具保持部３５０において、第２プーリ部３４０は、第１回転体３１１のＺ２方向側に配置されている。第２プーリ部３４０は、インターフェイス部３１０に配置されている。第１細長要素３３１は、Ｚ方向に沿うように配置されている。第２細長要素３３２は、Ｚ方向に交差するように配置されている。第２プーリ部３４０は、軸線Ｆ５を回転軸線として回転する。軸線Ｆ５は、Ｘ方向に沿っている。
　本実施形態では、図１３に示すように、第１プーリ部３２４の直径ｄ１は、第１回転体３１１の直径ｄ２よりも大きい。直径ｄ１と直径ｄ２とは、第１駆動部７５１の駆動力によって、第１被駆動部３２０が操作ハンドル４０２を回転させることができるように設定される。なお、第１回転体３１１の直径ｄ２は、第１細長要素３３１が巻き掛けられている軸部の直径を示す。
　本実施形態では、手術器具保持部３５０は、操作ハンドル４０２に対してローラ部３２２を位置決めするように、手動用手術器具４００を保持する。手術器具保持部３５０は、手動用手術器具４００のグリップ部４０１、操作ハンドル４０２および回転部４０３を覆う筐体である。図１２に示すように、手術器具保持部３５０は、本体部３５１と、蓋部３５２と、を含む。蓋部３５２は、ヒンジ部３５３により、本体部３５１に取り付けられている。蓋部３５２は、本体部３５１の開口部を覆う。本体部３５１には、孔部３５４が形成されている。手動用手術器具４００のシャフト４０４が孔部３５４に挿入され、孔部３５４に回転部４０３が位置決めされる。図１３に示すように、グリップ部４０１および操作ハンドル４０２は、本体部３５１に配置される。操作ハンドル４０２は、ローラ部３２２に当接するように、本体部３５１に配置される。
　本実施形態では、インターフェイス部３１０および第１被駆動部３２０は、手術器具保持部３５０に配置されている。インターフェイス部３１０は、手術器具保持部３５０の本体部３５１のＹ２側に配置されている。第１被駆動部３２０は、本体部３５１のＸ２側の内面に取り付けられている。環形状の操作ハンドル４０２の中央の孔部に、挟み込み部３２３が挿入されるように、操作ハンドル４０２が本体部３５１に配置される。
　本実施形態では、図１８に示すように、第２被駆動部３６０は、手動用手術器具４００の回転部４０３を回転させる。第２駆動力伝達機構３７０は、第２回転体３１２から第２被駆動部３６０に第２駆動力を伝達する。第２駆動力伝達機構３７０は、第２回転体３１２と第２被駆動部３６０との間に配置され、第２回転体３１２から第２被駆動部３６０に第２駆動力を伝達するギア部３７１を含む。第２回転体３１２には、はすば歯車３１２ｂが配置されている。ギア部３７１は、はすば歯車部３７１ａと、平歯車３７１ｂと、を含む。第２被駆動部３６０は、筒部材３６１と、平歯車３６２とを含む。筒部材３６１には、手動用手術器具４００の回転部４０３が挿入される。筒部材３６１は、手術器具保持部３５０の孔部３５４に配置されている。平歯車３６２は、筒部材３６１の外周に配置されている。第２回転体３１２のはすば歯車３１２ｂと、はすば歯車部３７１ａとが噛み合っている。平歯車３７１ｂと平歯車３６２とが噛み合っている。これにより、第２駆動部７５２から第２被駆動部３６０に第２駆動力が伝達される。
　図１３に示すように、手術器具保持部３５０の内面には、手動用手術器具４００の回転部４０３が筒部材３６１からＺ２方向に抜けないようにする抜け防止部材３５６が配置されている。抜け防止部材３５６がグリップ部４０１に当接することにより、手動用手術器具４００の回転部４０３が筒部材３６１からＺ２方向に抜けることを防止する。
　（動作）
　図１９に示すように、第１駆動部７５１から伝達された第１駆動力により、第１回転体３１１が軸線Ｆ１周りをＧ１方向に回転することにより、第１細長要素３３１によって第２プーリ部３４０が軸線Ｆ５周りをＧ２方向に回転する。第２プーリ部３４０の回転により、第２細長要素３３２によって第１プーリ部３２４が軸線Ｆ３周りをＧ３方向に回転する。これにより、ローラ部３２２が操作ハンドル４０２の表面４０２ａに沿って移動することにより、操作ハンドル４０２がＡ１方向に回転する。図１３に示すように、第１回転体３１１が軸線Ｆ１周りをＧ１方向とは反対方向に回転することにより、当接部３２３ｂが操作ハンドル４０２の表面４０２ｂに沿って移動することにより、操作ハンドル４０２がＡ２方向に回転する。
　図１８に示すように、第２駆動部７５２から伝達された第２駆動力により第２回転体３１２が軸線Ｆ２周りをＧ１１方向に回転することにより、ギア部３７１のはすば歯車部３７１ａおよび平歯車３７１ｂがＧ１２方向に回転する。ギア部３７１の平歯車３７１ｂがＧ１２方向に回転することにより、平歯車３６２がＧ１３方向に回転する。平歯車３６２および筒部材３６１が回転することにより、手動用手術器具４００の回転部４０３がＧ１３方向に回転する。第２回転体３１２が軸線Ｆ２周りをＧ１１方向とは反対方向に回転することにより、手動用手術器具４００の回転部４０３がＧ１３方向とは反対方向に回転する。
　［本実施形態の効果］
　第１被駆動部３２０は、第１駆動力によって回転されるレバー部３２１と、レバー部３２１に接続されるとともに操作ハンドル４０２に当接し、操作ハンドル４０２の表面４０２ａに沿って回転しながら移動するローラ部３２２と、を含む。これにより、第１被駆動部３２０のローラ部３２２は操作ハンドル４０２の表面４０２ａに沿って回転しながら移動するため、ローラ部３２２と操作ハンドル４０２との間に働く摩擦力は比較的小さい。このため、第１被駆動部３２０は、手動用手術器具４００の操作ハンドル４０２をスムーズに回転させることができる。
　第１被駆動部３２０は、ローラ部３２２とともに操作ハンドル４０２を挟み込む挟み込み部３２３をさらに含む。これにより、ローラ部３２２により操作ハンドル４０２をＡ１方向に回転させることができるとともに、挟み込み部３２３により、操作ハンドル４０２をＡ１方向とは反対のＡ２方向に回転させることができる。すなわち、操作ハンドル４０２の両方向の回転を、第１駆動部７５１の第１駆動力によって制御することができる。また、挟み込み部３２３により、ローラ部３２２が操作ハンドル４０２から離間することを抑制できる。
　挟み込み部３２３は、レバー部３２１に取り付けられる本体部３２３ａと、操作ハンドル４０２に当接する当接部３２３ｂと、本体部３２３ａと当接部３２３ｂとの間に配置され、当接部３２３ｂを操作ハンドル４０２に向かうように付勢する付勢部３２３ｃと、を含む。これにより、付勢部３２３ｃにより当接部３２３ｂが操作ハンドル４０２に向かうように付勢されているので、操作ハンドル４０２が回転することにより、操作ハンドル４０２と当接部３２３ｂとの間の間隔が変化した場合でも、操作ハンドル４０２と当接部３２３ｂとの当接状態を維持することができる。
　当接部３２３ｂの操作ハンドル４０２に当接する部分３２３ｅは、曲面を有する。これにより、挟み込み部３２３の当接部３２３ｂと操作ハンドル４０２との間に働く摩擦力は比較的小さいので、挟み込み部３２３を操作ハンドル４０２対してスムーズに移動させることができる。
　第１駆動力伝達機構３３０は、第１回転体３１１と第１被駆動部３２０との間に配置され、第１回転体３１１から第１被駆動部３２０に第１駆動力を伝達するワイヤまたはケーブルからなる第１細長要素３３１および第２細長要素３３２を含む。ローラ部３２２は、レバー部３２１の一方側に接続され、第１被駆動部３２０は、レバー部３２１の他方側に接続され、第２細長要素３３２によって回転される第１プーリ部３２４をさらに含む。これにより、第１細長要素３３１および第２細長要素３３２を露出するように配置することにより、第１細長要素３３１および第２細長要素３３２を容易に洗浄することができる。
　手術器具アダプタ３００は、第１回転体３１１と第１プーリ部３２４との間の第１細長要素３３１および第２細長要素３３２の移動経路上に配置される第２プーリ部３４０をさらに備える。これにより、第１回転体３１１と第１プーリ部３２４との間に第１細長要素３３１および第２細長要素３３２に干渉する部材が配置されている場合でも、第２プーリ部３４０により第１細長要素３３１および第２細長要素３３２の移動経路を変更することにより、第１細長要素３３１および第２細長要素３３２と部材との干渉を抑制できる。
　第１プーリ部３２４の直径ｄ１は、第１回転体３１１の直径ｄ２よりも大きい。これにより、第１駆動部７５１のトルクを、第１回転体３１１、第２プーリ部３４０、および、第１プーリ部３２４を介して大きくした状態で第１被駆動部３２０に伝達することができる。そのため、第１駆動部７５１を大型化することなく、操作ハンドル４０２を回転させる駆動力を確保することができる。
　手術器具アダプタ３００は、操作ハンドル４０２に対してローラ部３２２を位置決めするように、手動用手術器具４００を保持する手術器具保持部３５０をさらに備える。これにより、手術器具保持部３５０により手動用手術器具４００を保持させることにより、操作ハンドル４０２に対してローラ部３２２を容易に位置決めすることができる。
　筒部材３６１は、手術器具保持部３５０に配置されており、ベアリングを介してインターフェイス部３１０と接続されている。手動用手術器具４００の回転部４０３が、筒部材３６１と係合することで手動用手術器具４００を容易に位置決めすることができる。具体的には、手動用手術器具４００のシャフト４０４に接続される回転部４０３には切り欠きがある。回転部４０３の切り欠きに嵌るように手術器具保持部３５０の筒部材３６１が接続されることで、手動用手術器具４００は、手術器具保持部３５０に対して位置決めされる。
　インターフェイス部３１０は、ロボットアーム６０に配置される第２駆動部７５２から伝達された第２駆動力により回転駆動される第２回転体３１２をさらに有する。手術器具アダプタ３００は、手動用手術器具４００のシャフト４０４に接続される回転部４０３を回転させる第２被駆動部３６０と、第２回転体３１２から第２被駆動部３６０に第２駆動力を伝達する第２駆動力伝達機構３７０と、をさらに備える。これにより、手動用手術器具４００の回転部４０３を、第２駆動部７５２の第２駆動力により容易に回転させることができる。
　第２駆動力伝達機構３７０は、第２回転体３１２と第２被駆動部３６０との間に配置され、第２回転体３１２から第２被駆動部３６０に第２駆動力を伝達するギア部３７１を含む。これにより、比較的簡易な構成であるギア部３７１により、手動用手術器具４００の回転部４０３を、第２駆動部７５２の第２駆動力により容易に回転させることができる。
　［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。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに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（変形例）が含まれる。
　上記実施形態では、第１駆動力伝達機構３３０が、ワイヤまたはケーブルからなる第１細長要素３３１および第２細長要素３３２を含む例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、第１駆動力伝達機構３３０がガイドワイヤを含んでいてもよい。
　上記実施形態では、第１被駆動部３２０が、挟み込み部３２３を含む例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、図２０の変形例に示すように、第１被駆動部４２０に挟み込み部３２３が含まれていなくてもよい。第１被駆動部４２０は、レバー部３２１に接続されるローラ部３２２のみから構成されている。第１被駆動部４２０は、駆動部の一例である。
　上記実施形態では、挟み込み部３２３の当接部３２３ｂが、略半円柱形状を有する例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、当接部が円柱形状でかつ回転可能なローラ部から形成されていてもよい。
　上記実施形態では、手動用手術器具４００の操作ハンドル４０２を回転させる第１被駆動部３２０と、手動用手術器具４００の回転部４０３を回転させる第２被駆動部３６０との両方が手術器具アダプタ３００に配置されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、手動用手術器具４００の操作ハンドル４０２を回転させる第１被駆動部３２０のみが手術器具アダプタ３００に配置されていてもよい。
　また、上記実施形態では、ロボットアーム６０が４つ配置されている例を示したが、本開示はこれに限られない。本開示では、ロボットアーム６０の数は、少なくとも１つ以上配置されていれば他の任意の数であってもよい。
　また、上記実施形態では、アーム部６１およびポジショナ４０が７軸多関節ロボットから構成されている例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、アーム部６１およびポジショナ４０が７軸多関節ロボット以外の軸構成の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。７軸多関節ロボット以外の軸構成とは、例えば、６軸や８軸である。
　また、上記実施形態では、手術支援ロボット１が、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０とを備えている例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０とは必ずしも必要なく、手術支援ロボット１が、ロボットアーム６０だけで構成されてもよい。
　［態様］
　上記した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
（項目１）
　ロボットアームに手動用手術器具を接続するための手術器具アダプタであって、
　前記ロボットアームに配置される第１駆動部から伝達された第１駆動力により回転駆動される第１回転体を有するインターフェイス部と、
　前記手動用手術器具の操作ハンドルを回転させる第１被駆動部と、
　前記第１回転体から前記第１被駆動部に前記第１駆動力を伝達する第１駆動力伝達機構と、を備え、
　前記第１被駆動部は、
　　前記第１駆動力によって回転されるレバー部と、
　　前記レバー部に接続されるとともに前記操作ハンドルに当接し、前記操作ハンドルの表面に沿って回転しながら移動するローラ部と、を含む、手術器具アダプタ。
（項目２）
　前記第１被駆動部は、前記ローラ部とともに前記操作ハンドルを挟み込む挟み込み部をさらに含む、項目１に記載の手術器具アダプタ。
（項目３）
　　前記挟み込み部は、
　　　前記レバー部に取り付けられる本体部と、
　　　前記操作ハンドルに当接する当接部と、
　　前記本体部と前記当接部との間に配置され、前記当接部を前記操作ハンドルに向かうように付勢する付勢部と、を含む、項目２に記載の手術器具アダプタ。
（項目４）
　前記当接部の前記操作ハンドルに当接する部分は、曲面を有する、項目３に記載の手術器具アダプタ。
（項目５）
　前記第１駆動力伝達機構は、前記第１回転体と前記第１被駆動部との間に配置され、前記第１回転体から前記第１被駆動部に前記第１駆動力を伝達するワイヤまたはケーブルからなる細長要素を含み、
　前記ローラ部は、前記レバー部の一方側に接続され、
　前記第１被駆動部は、前記レバー部の他方側に接続され、前記細長要素によって回転される第１プーリ部をさらに含む、項目１から項目４までのいずれか１項に記載の手術器具アダプタ。
（項目６）
　前記第１プーリ部の直径は、前記第１回転体の直径よりも大きい、項目５に記載の手術器具アダプタ。
（項目７）
　前記第１回転体と前記第１プーリ部との間の前記細長要素の移動経路上に配置される第２プーリ部をさらに備える、項目５に記載の手術器具アダプタ。
（項目８）
　前記操作ハンドルに対して前記ローラ部を位置決めするように、前記手動用手術器具を保持する手術器具保持部をさらに備える、項目１から項目７までのいずれか１項に記載の手術器具アダプタ。
（項目９）
　前記インターフェイス部および前記第１被駆動部は、前記手術器具保持部に配置されている、項目８に記載の手術器具アダプタ。
（項目１０）
　前記インターフェイス部は、前記ロボットアームに配置される第２駆動部から伝達された第２駆動力により回転駆動される第２回転体をさらに有し、
　前記手動用手術器具のシャフトに接続される回転部を回転させる第２被駆動部と、
　前記第２回転体から前記第２被駆動部に前記第２駆動力を伝達する第２駆動力伝達機構と、をさらに備える、項目１から項目９までのいずれか１項に記載の手術器具アダプタ。
（項目１１）
　前記第２駆動力伝達機構は、
　前記第２回転体と前記第２被駆動部との間に配置され、前記第２回転体から前記第２被駆動部に前記第２駆動力を伝達するギア部を含む、項目１０に記載の手術器具アダプタ。
（項目１２）
　駆動部を有するロボットアームと、
　前記ロボットアームに手動用手術器具を操作可能に接続する手術器具アダプタとを備え、
　前記ロボットアームに配置される前記駆動部から伝達された駆動力により回転駆動される回転体を有するインターフェイス部と、
　前記手術器具アダプタは、
　　前記手動用手術器具の操作ハンドルを回転させる被駆動部と、
　　前記回転体から前記被駆動部に前記駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、を含み、
　　前記被駆動部は、
　　　前記駆動力によって回転されるレバー部と、
　　　前記レバー部に接続されるとともに前記操作ハンドルに当接し、前記操作ハンドルの表面に沿って移動するローラ部と、を含む、手術支援ロボット。
　６０　ロボットアーム
　１００　手術支援ロボット
　３００　手術器具アダプタ
　３１０　インターフェイス部
　３１１　第１回転体（回転体）
　３１２　第２回転体
　３２０、４２０　第１被駆動部（被駆動部）
　３２１　レバー部
　３２２　ローラ部
　３２３　挟み込み部
　３２３ａ　本体部
　３２３ｂ　当接部
　３２３ｃ　付勢部
　３２３ｅ　部分
　３２４　第１プーリ部
　３３０　第１駆動力伝達機構（駆動力伝達機構）
　３３１　第１細長要素（細長要素）
　３３２　第２細長要素（細長要素）
　３４０　第２プーリ部
　３５０　手術器具保持部
　３６０　第２被駆動部
　３７０　第２駆動力伝達機構
　３７１　ギア部
　４００　手動用手術器具
　４０２　操作ハンドル
　４０３　回転部
　４０４　シャフト
　７５１　第１駆動部（駆動部）
　７５２　第２駆動部
 

Claims (12)

  1. 　ロボットアームに手動用手術器具を接続するための手術器具アダプタであって、
    　前記ロボットアームに配置される第１駆動部から伝達された第１駆動力により回転駆動される第１回転体を有するインターフェイス部と、
    　前記手動用手術器具の操作ハンドルを回転させる第１被駆動部と、
    　前記第１回転体から前記第１被駆動部に前記第１駆動力を伝達する第１駆動力伝達機構と、を備え、
    　前記第１被駆動部は、
    　　前記第１駆動力によって回転されるレバー部と、
    　　前記レバー部に接続されるとともに前記操作ハンドルに当接し、前記操作ハンドルの表面に沿って回転しながら移動するローラ部と、を含む、手術器具アダプタ。
  2. 　前記第１被駆動部は、前記ローラ部とともに前記操作ハンドルを挟み込む挟み込み部をさらに含む、請求項１に記載の手術器具アダプタ。
  3. 　　前記挟み込み部は、
    　　　前記レバー部に取り付けられる本体部と、
    　　　前記操作ハンドルに当接する当接部と、
    　　前記本体部と前記当接部との間に配置され、前記当接部を前記操作ハンドルに向かうように付勢する付勢部と、を含む、請求項２に記載の手術器具アダプタ。
  4. 　前記当接部の前記操作ハンドルに当接する部分は、曲面を有する、請求項３に記載の手術器具アダプタ。
  5. 　前記第１駆動力伝達機構は、前記第１回転体と前記第１被駆動部との間に配置され、前記第１回転体から前記第１被駆動部に前記第１駆動力を伝達するワイヤまたはケーブルからなる細長要素を含み、
    　前記ローラ部は、前記レバー部の一方側に接続され、
    　前記第１被駆動部は、前記レバー部の他方側に接続され、前記細長要素によって回転される第１プーリ部をさらに含む、請求項１に記載の手術器具アダプタ。
  6. 　前記第１プーリ部の直径は、前記第１回転体の直径よりも大きい、請求項５に記載の手術器具アダプタ。
  7. 　前記第１回転体と前記第１プーリ部との間の前記細長要素の移動経路上に配置される第２プーリ部をさらに備える、請求項５に記載の手術器具アダプタ。
  8. 　前記操作ハンドルに対して前記ローラ部を位置決めするように、前記手動用手術器具を保持する手術器具保持部をさらに備える、請求項１に記載の手術器具アダプタ。
  9. 　前記インターフェイス部および前記第１被駆動部は、前記手術器具保持部に配置されている、請求項８に記載の手術器具アダプタ。
  10. 　前記インターフェイス部は、前記ロボットアームに配置される第２駆動部から伝達された第２駆動力により回転駆動される第２回転体をさらに有し、
    　前記手動用手術器具のシャフトに接続される回転部を回転させる第２被駆動部と、
    　前記第２回転体から前記第２被駆動部に前記第２駆動力を伝達する第２駆動力伝達機構と、をさらに備える、請求項１に記載の手術器具アダプタ。
  11. 　前記第２駆動力伝達機構は、
    　前記第２回転体と前記第２被駆動部との間に配置され、前記第２回転体から前記第２被駆動部に前記第２駆動力を伝達するギア部を含む、請求項１０に記載の手術器具アダプタ。
  12. 　駆動部を有するロボットアームと、
    　前記ロボットアームに手動用手術器具を操作可能に接続する手術器具アダプタとを備え、
    　前記手術器具アダプタは、
    　　前記ロボットアームに配置される前記駆動部から伝達された駆動力により回転駆動される回転体を有するインターフェイス部と、
    　　前記手動用手術器具の操作ハンドルを回転させる被駆動部と、
    　　前記回転体から前記被駆動部に前記駆動力を伝達する駆動力伝達機構と、を含み、
    　　前記被駆動部は、
    　　　前記駆動力によって回転されるレバー部と、
    　　　前記レバー部に接続されるとともに前記操作ハンドルに当接し、前記操作ハンドルの表面に沿って移動するローラ部と、を含む、手術支援ロボット。
     
     
     
     
     
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