JP2022181066A - 外科手術システムおよび外科手術システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】細長要素の経路長が変化する場合でも、２つのジョー部材による力の変化を低減可能な外科手術システムを提供する。
【解決手段】外科手術システム１００（外科手術システム）では、制御部３１は、アーム６０のサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量に基づいて、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂの開き角度を制御する。そして、制御部３１は、操作用マニピュレータアーム２１が受け付けた第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとを開閉するための操作角度に、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度が対応するように、サーボモータ７１２ｃ１およびサーボモータ７１２ｄ１の回転量を制御する。
【選択図】図１６

Description

この開示は、外科手術システムおよび外科手術システムの制御方法に関し、特に、操作部からの指令に基づいて手術器具の動作を制御する外科手術システムおよび外科手術システムの制御方法に関する。

従来、ロボットアームと、ロボットアームの末端に接続される手術器具としてのツールと、操作部としての入力ハンドルとを備えるロボット外科用システムが知られている。例えば、特許文献１には、操作部が受け付けた操作に基づいて手術器具の動作をトルク制御するロボット外科用システムが開示されている。具体的には、手術器具は、ロボットアームに設けられた手術器具取付部に配置された４つのモータによって４自由度で動作される。手術器具は、シャフトの先端に設けられる開閉可能な２つのジョー部材と、シャフトの基端側に設けられるモータによって回転される４つの被回転部材とを備えている。なお、モータは、ロボットアームの手術器具取付部に設けられている。また、２つの被回転部材と２つのジョー部材とは、各々、シャフト内に挿入されたケーブルにより接続されている。このロボット外科用システムは、モータにかかるトルクが所定のトルクとなるまで被回転部材を回転させることによってジョー部材を動作させるトルク制御を行っている。上記特許文献１のロボット外科用システムでは、このようなロボットアームが患者側カートに３本備えられている。

米国特許第６５９４５５２号明細書

従来、ロボット外科用システムの患者側カートの小型化が求められており、特に、助手の医師の術中の作業領域を確保できるように術野周辺のロボットアームの小型化が求められている。術野周辺のロボットアームを小型化するためには、手術器具取付部に配置された４つのモータを小型化することが有効である。モータを小型化するためには、従来よりも小型のモータの出力を従来よりも減速比の高い減速機を用いて手術器具を動作させることが有効である。しかしながら、上記特許文献１に記載のロボット外科システムのように手術器具を動作させるモータをトルク制御する場合、従来よりも減速比の高い減速機を使用すると、手術器具の先端側の挙動がモータのトルクやトルクに対応する電流値の変化として反映されにくくなる。このため、モータのトルクやトルクに対応する電流値の変化をモニターすることによって手術器具の先端側の挙動を検知することが困難になるという問題があった。

この問題を解決するためには手術器具を駆動するモータをトルク制御するのに代えて手術器具の動作をモータの回転角度で制御することが有効である。つまり、手術器具の動作を、手術器具の被回転部材の回転角度で制御することが有効である。手術器具のエンドエフェクタである２つのジョー部材がシザースの場合は、２つのジョー部材が閉じてからさらに所定の回転角度モータを回転させることにより、２つのジョー部材の開き角度が所望の開き角度となることによって、２つのジョー部材間に剪断力が付与される。また、手術器具のエンドエフェクタである２つのジョー部材がグラスパ―の場合は、２つのジョー部材が閉じてからさらに所定の回転角度モータを回転させることにより、ジョー部材の開き角度が所望の開き角度となることによって、２つのジョー部材間に把持力が付与される。

しかしながら、このような制御で手術器具を動作させる場合、シャフトが回転することに起因して、シャフト内に挿入されたジョー部材と被回転部材の間とのケーブルからなる細長要素の経路長が変化する。このため、２つのジョー部材の開き角度が所望の開き角度にならないことに起因して、シザースの場合は剪断力が変化し、グラスパ―の場合は把持力が変化するという問題点が生じる。

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、細長要素の経路長が変化する場合でも、２つのジョー部材による力の変化を低減可能な外科手術システムおよび外科手術システムの制御方法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の局面による外科手術システムは、手術器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、手術器具を動作させる操作を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、操作部からの指令に基づいて手術器具の動作を制御する制御装置と、を備え、手術器具は、シャフトと、シャフトの遠位端側に設けられる第１ジョー部材および第２ジョー部材と、第１ジョー部材を駆動するための第１細長要素と、第２ジョー部材を駆動するための第２細長要素と、を含み、アームは、第１細長要素を駆動するための第１駆動部と、第２細長要素を駆動するための第２駆動部とを含み、制御装置は、操作部が受け付けた第１ジョー部材と第２ジョー部材とを開閉するための操作角度に、第１ジョー部材と第２ジョー部材との開き角度が対応するように、第１駆動部および第２駆動部の回転量を制御するように構成されており、シャフトの回転軸周りの回転角度に応じて、操作角度に対応する第１駆動部および第２駆動部の回転量を補正する。

この開示の第１の局面による外科手術システムでは、上記のように、制御装置は、操作部が受け付けた第１ジョー部材と第２ジョー部材とを開閉するための操作角度に、第１ジョー部材と第２ジョー部材との開き角度が対応するように、第１駆動部および第２駆動部の回転量を制御するように構成されており、シャフトの回転軸周りの回転角度に応じて、操作角度に対応する第１駆動部および第２駆動部の回転量を補正する。これにより、シャフトが回転することに起因して、第１細長要素および第２細長要素の経路長が変化した場合でも、制御部により第１ジョー部材と第２ジョー部材とを駆動する第１駆動部および第２駆動部の回転量が補正されるので、第１ジョー部材と第２ジョー部材との開き角度を所望の開き角度にすることができる。このため、第１細長要素および第２細長要素の経路長が変化する場合でも、第１ジョー部材と第２ジョー部材とによる力の変化を低減することができる。

この開示の第２の局面による外科手術システムの制御方法は、手術器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、手術器具を動作させる操作を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、操作部からの指令に基づいて手術器具の動作を制御する制御装置と、を備え、手術器具は、シャフトと、シャフトの遠位端側に設けられる第１ジョー部材および第２ジョー部材と、第１ジョー部材を駆動するための第１細長要素と、第２ジョー部材を駆動するための第２細長要素と、を含み、アームは、第１細長要素を駆動するための第１駆動部と、第２細長要素を駆動するための第２駆動部と、を含み、制御装置は、操作部が受け付けた第１ジョー部材と第２ジョー部材とを開閉するための操作角度に、第１ジョー部材と第２ジョー部材との開き角度が対応するように第１駆動部および第２駆動部の回転量を制御する、外科手術システムの制御方法であって、第１ジョー部材と第２ジョー部材とを開閉するための操作を受け付けるステップと、シャフトの回転軸周りの回転角度に応じて、操作角度に対応する第１駆動部および第２駆動部の回転量を補正するステップと、を備える。

この開示の第２の局面による外科手術システムの制御方法は、上記のように、シャフトの回転軸周りの回転角度に応じて、操作角度に対応する第１駆動部および第２駆動部の回転量を補正するステップを備える。これにより、シャフトが回転することに起因して、第１細長要素および第２細長要素の経路長が変化した場合でも、制御部により第１ジョー部材と第２ジョー部材とを駆動する第１駆動部および第２駆動部の回転量が補正されるので、第１ジョー部材と第２ジョー部材との開き角度を所望の開き角度にすることができる。このため、第１細長要素および第２細長要素の経路長が変化する場合でも、第１ジョー部材と第２ジョー部材とによる力の変化を低減することが可能な外科手術システムの制御方法を提供することができる。

本開示によれば、細長要素の経路長が変化する場合でも、２つのジョー部材による力の変化を低減することができる。

第１実施形態による外科手術システムの構成を示す図である。 第１実施形態による患者側装置の構成を示す図である。 第１実施形態による遠隔操作装置の操作用マニピュレータアームの構成を示す図である。 第１実施形態による患者側装置のロボットアームの構成を示す図である。 第１実施形態によるロボットアームにアダプタを介して手術器具が取り付けられた状態を示した斜視図である。 第１実施形態によるロボットアームにアダプタを介して手術器具が取り付けられる状態を示した分解斜視図である。 第１実施形態によるアダプタを下方から見た斜視図である。 第１実施形態によるアクチュエータを示す図である。 第１実施形態による手術器具を下方から見た斜視図である。 第１実施形態による手術器具の基体からカバー部を取り外した状態を示した斜視図である。 第１実施形態による手術器具の基体からカバー部を取り外した状態を示した平面図である。 第１実施形態による手術器具のエンドエフェクタを示した斜視図である。 第１実施形態による手術器具のエンドエフェクタを示した斜視図である。 第１実施形態による手術器具のエンドエフェクタを示した斜視図である。 第１実施形態による外科手術システムの制御部の構成を示すブロック図である。 第１実施形態による操作用マニピュレータアームが受け付けた操作角度とサーボモータの回転量の補正との関係を示す図である。 第１実施形態による制御部の制御フローを示す図である。 第２実施形態による手術器具のエンドエフェクタを示した斜視図である。 第２実施形態による操作用マニピュレータアームが受け付けた操作角度とサーボモータの回転量の補正との関係を示す図である。 第１変形例による操作用マニピュレータアームが受け付けた操作角度とサーボモータの回転量の補正との関係を示す図である。 第２変形例による操作用マニピュレータアームが受け付けた操作角度とサーボモータの回転量の補正との関係を示す図である。 第３変形例による操作用マニピュレータアームが受け付けた操作角度とサーボモータの回転量の補正との関係を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本開示を具体化した第１実施形態を図面に基づいて説明する。

図１～図１７を参照して、第１実施形態による外科手術システム１００の構成について説明する。外科手術システム１００は、患者側装置である医療用マニピュレータ１と、医療用マニピュレータ１を操作するための操作者側装置である遠隔操作装置２とを備えている。医療用マニピュレータ１は医療用台車３を備えており、移動可能に構成されている。遠隔操作装置２は、医療用マニピュレータ１から離間した位置に配置されており、医療用マニピュレータ１は、遠隔操作装置２により遠隔操作されるように構成されている。術者は、医療用マニピュレータ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、入力された指令を医療用マニピュレータ１に送信する。医療用マニピュレータ１は、受信した指令に基づいて動作する。また、医療用マニピュレータ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。なお、医療用マニピュレータ１および遠隔操作装置２は、それぞれ、患者側装置および操作者側装置の一例である。

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、操作用マニピュレータアーム２１と、操作ペダル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。操作用マニピュレータアーム２１は、術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。操作用マニピュレータアーム２１は、手術器具４に対する操作量を受け付ける。モニタ２４は、内視鏡６により撮影された画像を表示するスコープ型表示装置である。支持アーム２５は、モニタ２４の高さを術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。医療用マニピュレータ１は、モニタ２４近傍に設けられたセンサにより術者の頭部を検知することにより、遠隔操作装置２による操作が可能になる。術者は、モニタ２４により患部を視認しながら、操作用マニピュレータアーム２１および操作ペダル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、医療用マニピュレータ１に送信される。操作用マニピュレータアーム２１は、右手用の操作用マニピュレータアーム２１Ｒと、左手用の操作用マニピュレータアーム２１Ｌとを含む。なお、操作用マニピュレータアーム２１は、操作部の一例である。

また、図３に示すように、操作用マニピュレータアーム２１は、リンク部２１ａ、リンク部２１ｂ、リンク部２１ｃ、医師などの操作者が操作するリンク部２１ｄとを含む。リンク部２１ａは、Ａ４軸周りに回転する。リンク部２１ｂは、リンク部２１ａに対して、Ａ５軸周りに回転する。リンク部２１ｃは、リンク部２１ｂに対して、Ａ６軸周りに回転する。リンク部２１ｄは、リンク部２１ｃに対して、Ａ７軸周りに回転する。また、操作用マニピュレータアーム２１には、一対のグリップ部材２１ｆがリンク部２１ｄに設けられており、グリップ部材２１ｆには円筒状の指挿入部２１ｅが設けられている。操作者は、一対の指挿入部２１ｅに指を挿入して操作用マニピュレータアーム２１を操作する。一対のグリップ部材２１ｆは、それぞれの基端がリンク部２１ｄに対して回動可能に接続されており、一対のグリップ部材２１ｆ間の角度を大きくしたり小さくしたりすることにより、後述する第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度が変更される。

図１および図２に示すように、医療用台車３には、医療用マニピュレータ１の動作を制御する制御部３１と、医療用マニピュレータ１の動作を制御するためのプログラムなどが記憶される記憶部３２とが設けられている。そして、遠隔操作装置２に入力された指令に基づいて、医療用台車３の制御部３１は、医療用マニピュレータ１の動作を制御する。なお、制御部３１は、制御装置の一例である。

また、医療用台車３には、入力装置３３が設けられている。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、複数のアーム６０の移動や姿勢の変更の操作を受け付けるように構成されている。

図１および図２に示す医療用マニピュレータ１は、手術室内に配置されている。医療用マニピュレータ１は、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０と、複数のアーム６０とを備えている。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。アームベース５０は、比較的長い棒形状を有する。また、複数のアーム６０は、各々のアーム６０の根元部が、アームベース５０に取り付けられている。複数のアーム６０は、折り畳まれた収納姿勢をとることが可能に構成されている。アームベース５０と、複数のアーム６０とは、滅菌ドレープにより覆われて使用される。

ポジショナ４０は、たとえば、７軸多関節ロボットにより構成されている。また、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を移動させる。具体的には、ポジショナ４０は、アームベース５０の位置を３次元に移動させるように構成されている。

また、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、関節部４３により連結されている。

図１に示すように、複数のアーム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、内視鏡６などを含む。

図４に示すように、インストゥルメントの先端には、エンドエフェクタ４３０が設けられている。なお、エンドエフェクタ４３０は、２つの第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂを有している。

次に、アーム６０の構成について詳細に説明する。

図４に示すように、アーム６０は、アーム部６１と、アーム部６１の先端に設けられる並進移動機構部７０とを含む。アーム６０は、アーム６０の根元のアームベース５０に対して先端側を３次元に移動させるように構成されている。アーム６０は８自由度を有している。具体的には、アーム６０は、回転軸としてのＪＴ１～ＪＴ７と、直動軸としてのＪＴ８軸とを有する。なお、複数のアーム６０は、互いに同様の構成を有する。また、アーム部６１は、ベース部６２、リンク部６３および関節部６４を含む。

並進移動機構部７０は、アーム部６１の先端に設けられるとともに手術器具４が取り付けられている。また、並進移動機構部７０は、手術器具４を患者Ｐに挿入する方向に並進移動させる。また、並進移動機構部７０は、手術器具４をアーム部６１に対して相対的に並進移動させるように構成されている。具体的には、並進移動機構部７０には、手術器具４を保持するホルダ７１が設けられている。ホルダ７１には、図１５に示されるサーボモータＭ２が収容されている。サーボモータＭ２は、手術器具４の被駆動ユニット４ａに設けられた回転体を回転させるように構成されている。被駆動ユニット４ａの回転体が回転されることにより、手術器具４が動作する。

アーム部６１は、７軸多関節ロボットアームから構成されている。また、アーム部６１は、アーム部６１をアームベース５０に取り付けるためのベース部６２と、ベース部６２に連結された複数のリンク部６３とを含む。複数のリンク部６３同士は、関節部６４により連結されている。

並進移動機構部７０は、ホルダ７１をＹ方向に沿って並進移動させることにより、ホルダ７１に取り付けられた手術器具４をシャフト４２０が延びる方向であるＹ方向に沿って並進移動させるように構成されている。具体的には、並進移動機構部７０は、アーム部６１の先端に接続される基端側リンク部７２と、先端側リンク部７３と、基端側リンク部７２と先端側リンク部７３との間に設けられる連結リンク部７４とを含む。また、ホルダ７１は、先端側リンク部７３に設けられている。

そして、並進移動機構部７０の連結リンク部７４は、基端側リンク部７２に対して、先端側リンク部７３を、Ｙ方向に沿って相対的に移動させる倍速機構として構成されている。また、基端側リンク部７２に対して先端側リンク部７３がＺ方向に沿って相対的に移動されることにより、ホルダ７１に取り付けられた手術器具４が、Ｙ方向に沿って並進移動するように構成されている。また、アーム部６１の先端は、基端側リンク部７２を、Ｙ方向に直交するＸ方向を軸として回転させるように基端側リンク部７２に接続されている。

また、図１に示すように、複数のアーム６０のうちの一つの、たとえば、アーム６０ｃには内視鏡６が取り付けられ、残りのアーム６０ａ、６０ｂおよび６０ｄには、内視鏡６以外の手術器具４が取り付けられる。そして、内視鏡６が取り付けられているアーム６０に対して、内視鏡６が取り付けられた状態でピボット位置が教示される。また、内視鏡６以外の手術器具４が取り付けられるアーム６０に対して、ピボット位置教示器具が取り付けられた状態でピボット位置が教示される。なお、内視鏡６は、互いに隣り合うように配置されている４つのアーム６０のうちの、中央に配置される２つのアーム６０ｂおよび６０ｃのうちのいずれかに取り付けられる。すなわち、ピボット位置は、複数のアーム６０毎に個別に設定される。

図５～図１４を参照して、手術器具４、アダプタ５００およびドレープ６００の構成について説明する。

ここで、手術器具４の延びる方向であるシャフト４２０の回転軸ＪＴ９方向をＹ方向とする。手術器具４とアダプタ５００とが隣接する方向をＺ方向とし、Ｚ方向のうち手術器具４側をＺ１方向とし、Ｚ１方向の反対側をＺ２方向とする。なお、回転軸ＪＴ９は、シャフト４２０の回転中心軸線である。また、Ｙ方向およびＺ方向に直交する方向をＸ方向とし、Ｘ方向のうち一方側をＸ１方向とし、Ｘ方向のうち他方側をＸ２方向とする。

図５および図６に示すように、手術器具４は、外科手術システム１００のアーム６０のホルダ７１に着脱可能に接続される。具体的には、手術器具４は、アーム６０にアダプタ５００を介して取り外し可能に接続される。アダプタ５００は、アーム６０を覆うための滅菌処理されたドレープ６００をホルダ７１との間に挟み込むためのドレープアダプタである。

手術器具４は、アダプタ５００のＺ１方向側に取り付けられる。アダプタ５００は、アーム６０のＺ１方向側に取り付けられる。

図６に示すように、ドレープ６００は、アーム６０を覆う本体部６１０と、アーム６０とアダプタ５００との間に挟み込まれる取付部６２０とを備えている。本体部６１０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る。本体部６１０には、ホルダ７１とアダプタ５００とが互いに係合可能なように、開口部が設けられている。本体部６１０の開口部には、取付部６２０が設けられている。取付部６２０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６２０は、本体部６１０に比べて硬く形成されている。取付部６２０は、ホルダ７１とアダプタ５００とが互いに係合可能なように、開口部が設けられている。

図９および図１０に示すように、手術器具４は、複数の回転部材４４ａ、４４ｂ、４４ｃおよび４４ｄを有している。回転部材４４ａ～４４ｄは、ハウジング４１０内に設けられ、Ｚ方向に延びる回転軸線を中心に回転可能に設けられている。複数の回転部材４４ａ～４４ｄは、エンドエフェクタ４３０を操作するために設けられている。回転部材４４ｂ～４４ｄは、シャフト４２０内に挿通されたワイヤやケーブルなどからなる細長要素Ｗにより、エンドエフェクタ４３０と接続されている。これにより、回転部材４４ｂ～４４ｄの回転に応じて細長要素Ｗが駆動されるとともに、細長要素Ｗの駆動に応じてエンドエフェクタ４３０が操作される。また、回転部材４４ａは、ギア４２ａを介してシャフト４２０に接続されている。これにより、回転部材４４ａの回転に応じてシャフト４２０が回転される。なお、回転部材４４ｃおよび４４ｄは、それぞれ、第１回転部材および第２回転部材の一例である。

複数の回転部材４４ａ～４４ｄの各々は、ホルダ７１からの駆動力をエンドエフェクタ４３０に伝達させるために、アダプタ５００の駆動伝達部材５１０と係合する突起４４１および４４２を含む係合部４４０を含んでいる。突起４４１および４４２は、回転部材４４ａ～４４ｄのＺ２方向側の表面からアダプタ５００側であるＺ２方向側に向かって突出している。また、突起４４１および４４２は、直線状に複数並んでいる。また、回転部材４４ａおよび４４ｂに設けられた突起４４１と、回転部材４４ｃおよび４４ｄに設けられた突起４４２とは、互いに異なる形状を有している。

図６に示すように、アダプタ５００は、複数の駆動伝達部材５１０を有している。駆動伝達部材５１０は、アーム６０からの駆動力を手術器具４の回転部材４４ａ～４４ｄに伝達するように構成されている。つまり、駆動伝達部材５１０は、手術器具４の回転部材４４ａ～４４ｄに対応するように４個設けられている。駆動伝達部材５１０は、Ｚ方向に延びる回転軸線を中心に回転可能に設けられている。

複数の駆動伝達部材５１０は、各々、手術器具４の回転部材４４ａ～４４ｄの突起４４１および４４２と係合する係合凹部を含む係合部５１１を含んでいる。係合部５１１に設けられた係合凹部は、駆動伝達部材５１０の手術器具４側であるＺ１方向側に設けられているとともに、駆動伝達部材５１０のＺ１方向側の表面から手術器具４側とは反対側であるＺ２方向側に向かって窪んでいる。複数の駆動伝達部材５１０は、各々、Ｚ２方向側の面に、ホルダ７１の駆動部７１ｂの係合部７１１に設けられた凸部と係合する係合凹部を含む図７に示す係合部５１２を含んでいる。

アーム６０のホルダ７１は、複数の駆動部７１ｂを有している。複数の駆動部７１ｂは、アダプタ５００の複数の駆動伝達部材５１０に対応するように設けられている。駆動部７１ｂは、係合部７１１と、アクチュエータ７１２とを含んでいる。なお、駆動部７１ｂおよび駆動伝達部材５１０は、各々４個ずつ設けられている。また、アクチュエータ７１２は、４つのアクチュエータ７１２ａ～７１２ｄを含む。図８に示すように、アクチュエータ７１２ａは、サーボモータ７１２ａ１および減速機７１２ａ２を含み、アクチュエータ７１２ｂは、サーボモータ７１２ｂ１および減速機７１２ｂ２を含み、アクチュエータ７１２ｃは、サーボモータ７１２ｃ１および減速機７１２ｃ２を含み、アクチュエータ７１２ｄは、サーボモータ７１２ｄ１および減速機７１２ｄ２を含む。減速機７１２ａ２～７１２ｄ２の減速比は１０～１５０であり、サーボモータ７１２ａ１～７１２ｄ１の回転量（回転角度）を１／１０～１／１５０にして出力し、各係合部７１１、各係合部７１１に係合した各駆動伝達部材５１０、各駆動伝達部材５１０に係合した各係合部４４０および各係合部４４０に接続された回転部材４４ａ～４４ｄを回転させる。減速機７１２ａ２～７１２ｄ２の減速比は３０～１２０が好ましく、減速機７１２ａ２の減速比が１００、減速機７１２ｂ２～７１２ｄ２の減速比が５０である。なお、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１は、それぞれ、第１駆動部および第２駆動部の一例である。

係合部７１１に設けられた係合凸部は、駆動伝達部材５１０の係合部５１２に設けられた係合凹部と係合する。係合部７１１の係合凸部は、駆動部７１ｂのＺ１方向側の表面からＺ１方向側であるアダプタ５００側に向かって突出している。

アクチュエータ７１２は、図１５に示されるサーボモータＭ２と図示しない減速機とサーボモータＭ２の回転角を検出するエンコーダＥ２を有している。アクチュエータ７１２を構成するサーボモータＭ２と減速機は、係合部７１１をＺ方向に延びる回転軸線回りに回転させるように構成されている。これにより、係合部７１１と係合したアダプタ５００の駆動伝達部材５１０をＺ方向に延びる回転軸線回りに回転させることができるとともに、駆動伝達部材５１０と係合した手術器具４の回転部材４４ａ～４４ｄを回転軸線回りに回転させることができる。

図１０および図１１に示すように、手術器具４の回転部材４４ｂ～４４ｄは、細長要素Ｗが巻き止められている。具体的には、回転部材４４ｂの上部には、第３細長要素Ｗ３の第１部分Ｗ３ａ１が時計回りに巻き止められ、回転部材４４ｂの下部には、第３細長要素Ｗ３の第２部分Ｗ３ａ２が反時計回りに巻き止められている。

また、第１細長要素Ｗ１は、第１部分Ｗ１ａ１、第２部分Ｗ１ａ２および第１部分Ｗ１ａ１と第２部分Ｗ１ａ２との間に設けられた留め具Ｗ１ｂを備えている。留め具Ｗ１ｂが、第１ジョー部材４３０ａに固定されている。また、回転部材４４ｃの上部には、第１細長要素Ｗ１の第１部分Ｗ１ａ１の端部が反時計回りに巻き止められ、回転部材４４ｂの下部には、第１細長要素Ｗ１の第２部分Ｗ１ａ２の端部が時計回りに巻き止められている。なお、留め具Ｗ１ｂは、第１固定部の一例である。

また、第２細長要素Ｗ２は、第１部分Ｗ２ａ１、第２部分Ｗ２ａ２および第１部分Ｗ２ａ１と第２部分Ｗ２ａ２との間に設けられた留め具Ｗ２ｂを備えている。留め具Ｗ２ｂが、第２ジョー部材４３０ｂに固定されている。また、回転部材４４ｄの上部には、第２細長要素Ｗ２の第１部分Ｗ２ａ１の端部が反時計回りに巻き止められ、回転部材４４ｄの下部には、第２細長要素Ｗ２の第２部分Ｗ２ａ２の端部が時計回りに巻き止められている。なお、第１部分Ｗ２ａ１、第２部分Ｗ２ａ２および留め具Ｗ２ｂは、それぞれ、第３部分、第４部分および第２固定部の一例である。

細長要素Ｗは、回転部材４４ｂ～４４ｄの各々から、シャフト４２０を通り、エンドエフェクタ４３０に掛けられて、再びシャフト４２０を通り、回転部材４４ｂ～４４ｄに到達している。また、細長要素Ｗは、内蔵プーリ４５０に掛けられている。内蔵プーリ４５０は、プーリ保持部４５１により保持されている。

図１１および図１２に示すように、回転部材４４ｃは、回転軸を中心に回転することにより、第１ジョー部材４３０ａを操作する。具体的には、回転部材４４ｃは、サーボモータ７１２ｃ１によって回転されることにより、第１細長要素Ｗ１を駆動させる。第１細長要素Ｗ１は、シャフト４２０の内部を介して第１ジョー部材４３０ａと回転部材４４ｃとを接続する。回転部材４４ｃは、図１１に示されるＣ１方向に回転することにより、第１細長要素Ｗ１の第１部分Ｗ１ａ１を引っ張って第１ジョー部材４３０ａを第１ジョー部材４３０ａが開く方向である図１３に示されるＣ１ａ方向に駆動する。また、回転部材４４ｃは、Ｃ１方向とは反対方向である図１１に示されるＣ２方向に回転することにより、第１細長要素Ｗ１の第２部分Ｗ１ａ２を引っ張って第１ジョー部材４３０ａを第１ジョー部材４３０ａが閉じる方向である図１３に示されるＣ２ａ方向に駆動する。なお、図１２においては第２細長要素Ｗ２を省略している。

回転部材４４ｄは、回転軸を中心に回転することにより、第２ジョー部材４３０ｂを操作する。具体的には、回転部材４４ｄは、サーボモータ７１２ｄ１によって回転されることにより、第２細長要素Ｗ２を駆動させる。第２細長要素Ｗ２は、シャフト４２０の内部を介して第２ジョー部材４３０ｂと回転部材４４ｄとを接続する。回転部材４４ｄは、図１１に示されるＣ３方向に回転することにより、第２細長要素Ｗ２の第１部分Ｗ２ａ１を引っ張って第２ジョー部材４３０ｂを第２ジョー部材４３０ｂが開く方向である図１３に示されるＣ３ａ方向に駆動する。また、回転部材４４ｄは、Ｃ３方向とは反対方向である図１１に示されるＣ４方向に回転することにより、第２細長要素Ｗ２の第２部分Ｗ２ａ２を引っ張って第２ジョー部材４３０ｂを第２ジョー部材４３０ｂが閉じる方向である図１３に示されるＣ４ａ方向に駆動する。

回転部材４４ｂは、回転軸を中心に回転することにより、エンドエフェクタ４３０の手首部である遠位クレビス４６０を操作する。具体的には、回転部材４４ｂは、回転することにより、第３細長要素Ｗ３を駆動させる。回転部材４４ｂは、図１１に示されるＣ５方向に回転することにより、第３細長要素Ｗ３の第１部分Ｗ３ａ１を引っ張って遠位クレビス４６０を図１３に示されるＣ５ａ方向に駆動する。また、回転部材４４ｂは、Ｃ５方向とは反対方向である図１１に示されるＣ６方向に回転することにより、遠位クレビス４６０をＣ５ａ方向とは反対方向である図１３に示されるＣ６ａ方向に駆動する。

ギア４４３を有する回転部材４４ａは、シャフト４２０の近位端に接続されたギア４２ａとギア４４３が係合した状態で、回転軸を中心に回転することにより、シャフト４２０を操作回転させて、エンドエフェクタ４３０を回転させる。具体的には、回転部材４４ａは、図１１に示されるＣ７方向に回転することにより、シャフト４２０およびエンドエフェクタ４３０を第１の方向に回転させる。また、回転部材４４ａは、図１１に示されるＣ８方向に回転することにより、シャフト４２０およびエンドエフェクタ４３０を第１の方向とは反対の第２方向に回転させる。また、シャフト４２０は、アクチュエータ７１２ａの回転により回転する。

すなわち、第１実施形態では、図１１に示すように、回転部材４４ｃは、シャフト４２０の近位端側に配置されており、アクチュエータ７１２ｃの回転により第１細長要素Ｗ１を駆動する。回転部材４４ｄは、シャフト４２０の近位端側に配置されており、アクチュエータ７１２ｄの回転により第２細長要素Ｗ２を駆動する。また、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂは、シャフト４２０の遠位端に遠位クレビス４６０を介して配置されている。

また、シャフト４２０の内部において、シャフト４２０の回転角度が０の状態で、第１ジョー部材４３０ａを駆動する第１細長要素Ｗ１の第２部分Ｗ１ａ２と、第２ジョー部材４３０ｂを駆動する第２細長要素Ｗ２の第２部分Ｗ２ａ２とが交差するように配置されている。なお、第１ジョー部材４３０ａを駆動する第１細長要素Ｗ１の第１部分Ｗ１ａ１と、第２ジョー部材４３０ｂを駆動する第２細長要素Ｗ２の第１部分Ｗ２ａ１とは、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９に沿うように、かつ、互いに平行に配置されている。

図１２において、第１細長要素Ｗ１の第１部分Ｗ１ａ１は、第１プーリ群４６２ａおよび第２プーリ群４６３ａの第２平面Ｐ２に近い側のプーリである下側プーリに案内されてシャフト４２０の回転軸ＪＴ９に沿うように回転部材４４ｃに導かれる。一方、図１４において、第１細長要素Ｗ１の第２部分Ｗ１ａ２は、第１プーリ群４６２ｂおよび第２プーリ群４６３ｂの第２平面Ｐ２に遠い側のプーリである上側プーリに案内されてシャフト４２０の回転軸ＪＴ９を横切って回転部材４４ｃに導かれる。このため、図１１に示されるように第１部分Ｗ１ａ１は回転軸ＪＴ９に略平行に配置され、第２部分Ｗ１ａ２は、回転軸ＪＴ９に交差するように配置される。第２細長要素Ｗ２ついても同様の理由により、第１部分Ｗ２ａ１は回転軸ＪＴ９に略平行に配置され、第２部分Ｗ２ａ２は、回転軸ＪＴ９に交差するように配置される。

さらに、第１実施形態では、図１１に示す状態から、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２は、シャフト４２０内において、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂとの間で、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９に対して１８０度ねじれるように配置されている。具体的には、第１細長要素Ｗ１の留め具Ｗ１ｂおよび第２細長要素Ｗ２の留め具Ｗ２ｂを、各々、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂに取り付けた後、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂが取り付けられた遠位クレビス４６０をシャフト４２０の回転軸ＪＴ９回りに１８０度回転させた状態で、第１細長要素Ｗ１の第１部分Ｗ１ａ１の端部および第２部分Ｗ１ａ２の端部を回転部材４４ｃに巻き止め、第２細長要素Ｗ２の第１部分Ｗ２ａ１の端部および第２部分Ｗ２ａ２の端部を回転部材４４ｄに巻き止めている。

図１２～図１４に示すように、手術器具４は、例えばモノポーラカーブドシザーズなどの電気手術器具（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｕｒｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）であり、導電性のエンドエフェクタ４３０と、エンドエフェクタ４３０を第１軸Ａ１回りに回転可能に支持する導電性の遠位クレビス４６０と、遠位クレビス４６０を第２軸Ａ２回りに回転可能に支持する導電性の近位クレビス４７０とを備えている。手術器具４は、近位クレビス４７０に接続される円筒状のシャフト４２０を備えている。

図１２に示すように、エンドエフェクタ４３０は、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂを有している。第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂは、たとえばステンレス鋼等の導電性部材から成る。

第１ジョー部材４３０ａは、プーリ部４３１ａを有しており、第２ジョー部材４３０ｂは、プーリ部４３１ｂを有している。第１ジョー部材４３０ａは、プーリ部４３１ａに架け渡される第１細長要素Ｗ１の第１部分Ｗ１ａ１および第２部分Ｗ１ａ２の移動に伴って姿勢を変化させるように構成されている。より詳細には、図１４に示すように、第１ジョー部材４３０ａのプーリ部４３１ａに第１細長要素Ｗ１の円柱形状の留め具Ｗ１ｂが係合しており、第１細長要素Ｗ１が移動することにより、プーリ部４３１ａが第１軸Ａ１回りに回転し、その結果、第１ジョー部材４３０ａが第１軸Ａ１回りに回転する。図１３に示すように、第２ジョー部材４３０ｂは、プーリ部４３１ｂを有している。第２ジョー部材４３０ｂは、プーリ部４３１ｂに架け渡される第２細長要素Ｗ２の第１部分Ｗ２ａ１および第２部分Ｗ２ａ２の移動に伴って姿勢を変化させるように構成されている。ここで、第１実施形態では、エンドエフェクタ４３０は、上述したようにシザースである。

遠位クレビス４６０は、プーリ部４６１と、第１軸部４６４ａに回転可能に配置された２つのプーリを含む第１プーリ群４６２ａと、第１軸部４６４ｂに回転可能に配置された２つのプーリを含む第１プーリ群４６２ｂと、第２軸部４６５に回転可能に配置された２つのプーリを含む第２プーリ群４６３ａおよび４６３ｂと、第３軸部４６６とを有している。第１プーリ群４６２ａ、第２プーリ群４６３ａおよび第１軸部４６４ａは、図１２において、遠位クレビス４６０の第２平面Ｐ２の一方側に配置されており、第１プーリ群４６２ｂ、第２プーリ群４６３ｂおよび第１軸部４６４ｂは、遠位クレビス４６０の第２平面Ｐ２の他方側に配置されている。第１プーリ群４６２ａおよび４６２ｂに含まれる各プーリは、第２プーリ群４６３ａおよび４６３ｂに含まれる各プーリよりも小さい直径を有している。

遠位クレビス４６０の遠位端側であるエンドエフェクタ４３０側には、第１ジョー部材４３０ａのプーリ部４３１ａおよび第２ジョー部材４３０ｂのプーリ部４３１ｂを回転可能に支持する第３軸部４６６が挿入される一対の軸孔が形成されている。第３軸部４６６は、第１軸Ａ１に沿った方向に延びる円柱形状の軸部材である。第３軸部４６６は、一対の軸孔に支持されている。第１軸Ａ１は、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９に略直交する方向に沿って延びている。第１軸Ａ１は、第１平面Ｐ１に対して略直交する方向に沿って延びており、第２平面Ｐ２と略平行な方向に延びている。

プーリ部４６１は、遠位クレビス４６０の近位端側であるシャフト４２０側に設けられており、第２軸Ａ２回りに回転可能に近位クレビス４７０に支持されている。より詳細には、プーリ部４６１は、近位クレビス４７０に支持された第２軸部４６５に回転可能に支持されている。第２軸Ａ２は、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９に略直交する方向に沿って延び、かつ第１軸Ａ１に平行な方向に略直交する方向に沿って延びている。第２軸Ａ２は、第１平面Ｐ１に略直平行な方向に沿って延びており、第２平面Ｐ２と略直交する方向に延びている。プーリ部４６１は、第２軸Ａ２の周方向に沿って形成されたプーリ溝を有している。遠位クレビス４６０は、プーリ部４６１に架け渡される第３細長要素Ｗ３の移動に伴って姿勢を変化させるように構成されている。より詳細には、プーリ部４６１に第３細長要素Ｗ３の円柱形状の留め具が係合しており、第３細長要素Ｗ３が移動することにより、プーリ部４６１が第２軸Ａ２回りに回転し、その結果、遠位クレビス４６０が第２軸Ａ２回りに回転する。円柱形状の留め具は第３細長要素Ｗ３の第１部分Ｗ３ａ１と第２部分Ｗ３ａ２の間に設けられている。なお、第３細長要素Ｗ３は、アクチュエータ７１２ｂにより駆動される。

第１プーリ群４６２ａの２つのプーリは、第１軸部４６４ａに回転可能に支持されている。第２プーリ群４６３ａの２つのプーリは、第２軸部４６５に回転可能に支持されている。図１２において、第１プーリ群４６２ａの第２平面Ｐ２に近い側のプーリである下側プーリおよび第２プーリ群４６３ａの第２平面Ｐ２に近い側のプーリである下側プーリは、第１ジョー部材４３０ａのプーリ部４３１ａに係合した第１細長要素Ｗ１の第１部分Ｗ１ａ１をガイドしている。一方、図１４において、第１プーリ群４６２ｂの第２平面Ｐ２から遠い側のプーリである上側プーリおよび第２プーリ群４６３ｂの第２平面Ｐ２から遠い側のプーリである上側プーリは、第２ジョー部材４３０ｂのプーリ部４３１ｂに係合した第２細長要素Ｗ２の第２部分Ｗ２ａ２をガイドしている。第１プーリ群４６２ａおよび４６２ｂは、第２軸Ａ２と第１軸Ａ１との間に配置されている。第２プーリ群４６３ａおよび４６３ｂは、第２軸Ａ２上に配置されている。より詳細には、プーリ部４３１ａに第１細長要素Ｗ１の円柱形状の留め具Ｗ１ｂが係合しており、第１細長要素Ｗ１が移動することにより、プーリ部４３１ａが第１軸Ａ１回りに回転し、その結果、第１ジョー部材４３０ａが第１軸Ａ１回りに回転する。また、図１３に示されるように、プーリ部４３１ｂに第２細長要素Ｗ２の円柱形状の留め具Ｗ２ｂが係合しており、第２細長要素Ｗ２が移動することにより、プーリ部４３１ｂが第１軸Ａ１回りに回転し、その結果、第２ジョー部材４３０ｂが第１軸Ａ１回りに回転する。第１プーリ群４６２ｂの第２平面Ｐ２から遠い側のプーリである上側プーリおよび第２プーリ群４６３ｂの第２平面Ｐ２から遠い側のプーリである上側プーリは、第２ジョー部材４３０ｂのプーリ部４３１ｂに係合した第２細長要素Ｗ２の第２部分Ｗ２ａ２をガイドしている。

第１軸部４６４ａは、第２軸Ａ２に略平行な回転中心軸線に沿って延びており、第１平面Ｐ１に対してプーリ部４３１ａと同じ側に配置されている。第１軸部４６４ｂは、第１平面Ｐ１に対してプーリ部４３１ｂと同じ側に配置されている。第２軸部４６５は、第２軸Ａ２に沿った方向に延びる円柱形状の軸部材である。第２軸部４６５は、近位クレビス４７０の一対の軸孔に挿入されて支持されている。

ここで、第１細長要素Ｗ１、第２細長要素Ｗ２および第３細長要素Ｗ３は、ワイヤまたはケーブルにより構成されている。第１細長要素Ｗ１、第２細長要素Ｗ２および第３細長要素Ｗ３は、ステンレスまたはタングステンなどの金属により構成されたワイヤまたはケーブルである。第３細長要素Ｗ３は、プーリ部４６１に対応して設けられている。第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２は、各々、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂに対応して設けられている。なお、第１細長要素Ｗ１、第２細長要素Ｗ２および第３細長要素Ｗ３は、一部がロッドなどにより構成されていてもよい。

図１２に示すように、近位クレビス４７０は、シャフト４２０に接続される接続基部４７０ａを含んでいる。

また、図１５に示すように、アーム６０には、アーム部６１の複数の関節部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、減速機とが設けられている。エンコーダＥ１は、サーボモータＭ１の回転角を検出するように構成されている。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ように構成されている。

また、図１５に示すように、並進移動機構部７０には、手術器具４の被駆動ユニット４ａに設けられた回転体を回転させるためのサーボモータＭ２と、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Ｅ２およびエンコーダＥ３と、減速機とが設けられている。なお、サーボモータＭ２は、図６に示されるアクチュエータ７１２と同義である。エンコーダＥ２およびエンコーダＥ３は、それぞれ、サーボモータＭ２およびサーボモータＭ３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Ｍ２およびサーボモータＭ３の回転を減速させてトルクを増大させるように構成されている。

また、ポジショナ４０には、ポジショナ４０の複数の関節部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、減速機とが設けられている。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。

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、減速機とが設けられている。エンコーダＥ５は、サーボモータＭ５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。

医療用台車３の制御部３１は、指令に基づいて複数のアーム６０の移動を制御するアーム制御部３１ａと、指令に基づいてポジショナ４０の移動および医療用台車３の前輪の駆動を制御するポジショナ制御部３１ｂとを含む。アーム制御部３１ａには、アーム６０を駆動するためのサーボモータＭ１を制御するためのサーボ制御部Ｃ１が電気的に接続されている。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。

また、アーム制御部３１ａには、手術器具４を駆動するためのサーボモータＭ２を制御するためのサーボ制御部Ｃ２が電気的に接続されている。また、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。また、アーム制御部３１ａには、並進移動機構部７０を並進移動するためのサーボモータＭ３を制御するためのサーボ制御部Ｃ３が電気的に接続されている。また、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。

そして、遠隔操作装置２に入力された動作指令が、アーム制御部３１ａに入力される。アーム制御部３１ａは、入力された動作指令と、エンコーダＥ１により検出された回転角とに基づいて位置指令を生成するとともに、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、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ１に出力する。これにより、アーム６０は、遠隔操作装置２に入力された動作指令に応じて移動する。なお、サーボ制御部Ｃ２、エンコーダＥ２およびサーボモータＭ２の動作は、上記サーボ制御部Ｃ１、エンコーダＥ１およびサーボモータＭ１の動作と同様である。また、サーボ制御部Ｃ３、エンコーダＥ３およびサーボモータＭ３の動作は、上記サーボ制御部Ｃ１、エンコーダＥ１およびサーボモータＭ１の動作と同様である。

アーム制御部３１ａは、操作部８０からの入力信号に基づいてアーム６０を操作するように構成されている。具体的には、アーム制御部３１ａは、操作部８０から入力された入力信号である動作指令と、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位置指令を生成するとともに、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、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ１またはＭ３に出力する。これにより、アーム６０は、操作部８０に入力された動作指令に応じて移動する。

また、図１５に示すように、ポジショナ制御部３１ｂ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が電気的に接続されている。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、ポジショナ制御部３１ｂ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が電気的に接続されている。また、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。

また、入力装置３３からの動作指令が、ポジショナ制御部３１ｂに入力される。ポジショナ制御部３１ｂは、入力装置３３から入力された動作指令と、エンコーダＥ４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、位置指令をサーボ制御部Ｃ４に出力する。サーボ制御部Ｃ４は、ポジショナ制御部３１ｂから入力された位置指令と、エンコーダＥ４により検出された回転角とに基づいて、トルク指令を生成するとともに、トルク指令をサーボモータＭ４に出力する。これにより、ポジショナ４０は、入力装置３３に入力された動作指令に応じて移動する。詳細な説明は省略するが、同様な手順により、ポジショナ制御部３１ｂは、操作ハンドル３４からの動作指令に応じて、医療用台車３を移動させる。

ここで、第１実施形態では、制御部３１は、操作用マニピュレータアーム２１が受け付けた第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとを開閉するための操作角度に、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度が対応するように、サーボモータ７１２ｃ１およびサーボモータ７１２ｄ１の回転量を制御する。すなわち、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂの動作を、アクチュエータ７１２ｃの減速機７１２ｃ２およびアクチュエータ７１２ｄの減速機７１２ｄ２の出力の回転角度で制御する。つまり、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂの動作を、手術器具４の回転部材４４ｃおよび４４ｄの回転角度により制御する。そして、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂが閉じている開き角度が０の状態から、さらに所定の回転角度、アクチュエータ７１２ｃの減速機７１２ｃ２およびアクチュエータ７１２ｄの減速機７１２ｄ２を回転させることにより、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂの開き角度が所望の開き角度となることによって、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂ間に剪断力が付与される。

ここで、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が長くなる方向である、第１の方向に回転した場合、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が引っ張られる。なお、第１の方向は、たとえばＪＴ９ａ方向である。つまり、シャフト４２０の第１の方向の回転だけで、操作用マニピュレータアーム２１の操作とは別に、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとを開く方向に第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が引っ張られる。この場合、操作用マニピュレータアーム２１の操作に対応する分、回転部材４４ｃが第１細長要素Ｗ１を巻き取るとともに、回転部材４４ｄが第２細長要素Ｗ２を巻き取ると、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度が所望の開き角度を超えてしまう。また、シャフト４２０の第１の方向の回転だけで第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂが回転される回転量は、シャフト４２０の回転角度が大きくなるに従って大きくなる。

また、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が短くなる方向である第２の方向に回転した場合、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が緩む。なお、第２の方向は、たとえばＪＴ９ｂ方向である。このため、操作用マニピュレータアーム２１の操作に対応する分、回転部材４４ｃが第１細長要素Ｗ１を巻き取るとともに、回転部材４４ｄが第２細長要素Ｗ２を巻き取っても、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度が所望の開き角度に対して足りなくなる。また、シャフト４２０の第２の方向の回転により第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が緩む量は、シャフト４２０の回転角度が大きくなるに従って大きくなる。

そこで、第１実施形態では、図１６に示すように、制御部３１は、操作角度が、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂの開き角度が０に対応する閾値の場合に、サーボモータ７１２ｃ１およびサーボモータ７１２ｄ１の回転量の補正量を０とし、操作角度が閾値から離れるに従って、且つ、シャフト４２０の回転角度が大きくなるに従って、サーボモータ７１２ｃ１およびサーボモータ７１２ｄ１の回転量の補正量の絶対値を増加させる。なお、操作用マニピュレータアーム２１が受け付けた操作角度とは、上記のように、操作用マニピュレータアーム２１の一対のグリップ部材２１ｆ間の角度である。

また、第１実施形態では、制御部３１は、少なくとも第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとが閉じている場合に、シャフト４２０を回転させるアクチュエータ７１２ａのサーボモータ７１２ａ１の回転量に応じて、第１細長要素Ｗ１を駆動する回転部材４４ｃおよび第２細長要素Ｗ２を駆動する回転部材４４ｄの回転角を補正する。つまり、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量が補正されることにより、回転部材４４ｃおよび４４ｄの回転角が補正される。

また、第１実施形態では、制御部３１は、操作角度が、閾値より小さい場合にのみ、サーボモータ７１２ｃ１およびサーボモータ７１２ｄ１の回転量の補正を行う。たとえば、操作角度の閾値は、１０度である。

詳細には、第１実施形態では、制御部３１は、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が長くなる第１の方向に回転した際に、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量、および、回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りの回転角度に応じて減らすように、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転角を補正する。また、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量の低減量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量の低減量は、シャフト４２０の第１の方向の回転角が大きくなるに従って大きくなる。

たとえば、シャフト４２０は、－２６０度から２６０度の範囲内で回転する。図１６では、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正がない場合の第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度の指令値が実線で示されている。また、シャフト４２０の回転角度が第１の方向としての負の方向に－２６０度回転された際の、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１に対する第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度の指令値が点線で示されている。このように、シャフト４２０の回転角度が負の方向に回転された際の、点線で示された、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度の指令値が、実線で示された、回転量の補正がない場合の開き角度の指令値よりも小さくされる。これにより、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとが余分に回転することを抑制できる。なお、開き角度の指令値とは、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度が、グリップ部材２１ｆ間の角度である操作角度に対応する角度になるように、制御部３１がサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１に与える回転量の指令値を意味する。

また、第１実施形態では、制御部３１は、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに第１の方向とは反対の、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が短くなり緩む方向である第２の方向に回転した際に、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りの回転角度に応じて増やすように、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正を行う。また、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量の増加量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量の増加量は、シャフト４２０の第２の方向の回転角が大きくなるに従って大きくなる。

また、シャフト４２０の回転角度が第２の方向としての正の方向に２６０度回転された際の第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度の指令値が点線で示されている。このように、シャフト４２０の回転角度が正の方向に回転された際の第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度の指令値が、実線で示される、回転量の補正がない場合の開き角度の指令値よりも負の方向に大きくされる。これにより、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの剪断力を適切に発生することができる。

また、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとを開閉するための操作角度が閾値よりも大きい場合、第１ジョー部材４３０ａを駆動するサーボモータ７１２ｃ１および第２ジョー部材４３０ｂとを駆動するサーボモータ７１２ｄ１の回転量の補正は行われない。ここで、第１実施形態では、エンドエフェクタ４３０は、上述したようにシザースであるため、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂをこすり合わせて対象物を剪断する。そして、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂを閉じている状態から開いている状態に移行する場合である操作角度が閾値よりも大きい際に、シャフト４２０が第１の方向に回転した場合に、図１９の破線に示すように、閾値以下と同様に回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量、および、回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を減らすように、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量をシャフト４２０の回転角度に応じて補正すると、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとがこすり合わされているため、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとが開きにくくなる場合がある。そこで、第１実施形態では、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂの開き角度が０に対応する閾値以下の場合にのみ、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量が補正される。なお、下記の第２実施形態のように把持型エンドエフェクタでは、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとが開きにくくなるという問題点は生じない。

また、図１６の上方の点線は、シャフト４２０が－２６０度回転した場合の開き角度の指令値を示しており、図１６の下方の点線は、シャフト４２０が２６０度回転した場合の開き角度の指令値を示している。開き角度の指令値を表す点線の傾きは、シャフト４２０の回転角度に応じて変化する。操作角度が閾値の場合にはシャフト４２０の回転角度に関わらず開き角度の指令値は０となる。即ち、開き角度の指令値は０を起点に操作角度とシャフトの回転角度に応じて絶対値が増加する。

また、第１実施形態では、図９に示すように、手術器具４は、手術器具４の種類の情報を記憶する記憶部４４４を含む。そして、制御部３１は、記憶部４４４に記憶された情報に基づいて、アクチュエータ７１２ｃおよび７１２ｄの回転量を補正する。記憶部４４４は、手術器具４のハウジング４１０内に設けられている。また、手術器具４のアダプタ５００に接続される側の下面には、コネクタ４４５が設けられている。手術器具４がアダプタ５００に取り付けられた状態で、コネクタ４４５を介して記憶部４４４に記憶された情報が制御部３１に伝達される。たとえば、手術器具４の種類ごとに、図１６の点線で示される開き角度の指令値の傾きが異なっている。制御部３１は、記憶部４４４に記憶された情報に基づいて、手術器具４の種類に応じた傾きの開き角度の指令値により、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正を行う。

次に、図１７を参照して、外科手術システム１００の制御方法について説明する。

まず、ステップＳ１において、制御部３１は、遠隔操作装置２による医療用マニピュレータ１のアーム６０の操作が可能か否かを判定する。具体的には、制御部３１は、モニタ２４近傍に設けられたセンサで術者の頭部を検知した状態で術者によってグリップ部材２１ｆが操作されることにより、遠隔操作装置２によるアーム６０の操作が可能と判定する。ステップＳ１においてｙｅｓの場合、ステップＳ２に進む。ステップＳ１の動作は、遠隔操作装置２による医療用マニピュレータ１のアーム６０の操作が可能となるまで繰り返し行われる。

次に、ステップＳ２において、制御部３１は、手術器具４に対する遠隔操作装置２の操作用マニピュレータアーム２１の操作を受け付ける。つまり、シャフト４２０を回転軸ＪＴ９周りに回転するための操作や第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとを開閉するための操作を受け付ける。

次に、ステップＳ３およびＳ４において、制御部３１は、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとが閉じている場合に、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９周りの回転角度と回転方向と操作角度に応じて、第１ジョー部材４３０ａを駆動するサーボモータ７１２ｃ１および第２ジョー部材４３０ｂを駆動するサーボモータ７１２ｄ１の回転量を補正する。具体的には、制御部３１は、ステップＳ３において、操作角度が閾値以下か否かが判断される。ステップＳ３において、ｙｅｓの場合、ステップＳ４に進んで、制御部３１は、シャフト４２０が第１の方向に回転した場合、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９周りの回転角度と操作角度に応じて、第１ジョー部材４３０ａを駆動するサーボモータ７１２ｃ１および第２ジョー部材４３０ｂを駆動するサーボモータ７１２ｄ１の回転量を減少させるように補正する。また、制御部３１は、シャフト４２０が第２の方向に回転した場合、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９周りの回転角度と操作角度に応じて、第１ジョー部材４３０ａを駆動するサーボモータ７１２ｃ１および第２ジョー部材４３０ｂを駆動するサーボモータ７１２ｄ１の回転量を増加させるように補正する。そして、ステップＳ５において、制御部３１は、補正後の回転量によりサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１を駆動する。

ステップＳ３において、ｎｏの場合、ステップＳ５に進む。つまり、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正なしで、制御部３１は、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１を駆動する。

上記のステップＳ１～Ｓ５の動作は、２つの操作用マニピュレータアーム２１のそれぞれに対応するアーム６０毎に行なわれる。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、制御部３１は、操作用マニピュレータアーム２１が受け付けた第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとを開閉するための操作角度に、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度が対応するように、サーボモータ７１２ｃ１およびサーボモータ７１２ｄ１の回転量を制御する。これにより、シャフト４２０が回転することに起因して、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が変化した場合でも、制御部３１により第１ジョー部材４３０ａを駆動するサーボモータ７１２ｃ１および第２ジョー部材４３０ｂを駆動するサーボモータ７１２ｄ１の回転量が補正されるので、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂの開き角度を所望の開き角度にすることができる。このため、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が変化する場合でも、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂによる剪断力の変化を低減することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２は、シャフト４２０内において、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９に対してねじれるように配置された状態で、回転部材４４ｃおよび４４ｄと、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂとの間に配置されている。ここで、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２は、シャフト４２０内において、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９に対してねじれるように配置されている場合において、シャフト４２０が第１の方向に回転すると、シャフト４２０内に挿入された第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が長くなり、シャフト４２０が第２の方向に回転すると、シャフト４２０内に挿入された第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が短くなる。そこで、シャフト４２０が第１方向に回転した場合は、第１ジョー部材４３０ａを駆動するサーボモータ７１２ｃ１および第２ジョー部材４３０ｂを駆動するサーボモータ７１２ｄ１の回転量を減少させるように補正し、シャフト４２０が第２方向に回転した場合は、第１ジョー部材４３０ａを駆動するサーボモータ７１２ｃ１および第２ジョー部材４３０ｂを駆動するサーボモータ７１２ｄ１の回転量を増加させるように補正することにより２つの第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂによる剪断力の変化を低減することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正は、少なくとも操作用マニピュレータアーム２１が受け付けた第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとを開閉するための操作角度が、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂの開き角度が０に対応する閾値以下の場合に行われる。これにより、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとが開きにくくなることを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部３１は、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が長くなる第１の方向に回転した際に、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を減らすように、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正を行う。これにより、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに第１の方向に回転した際には、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が引っ張られるので、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を減らすことにより、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂの開き角度を所望の開き角度にすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量の低減量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量の低減量は、操作角度が閾値の場合は０となり、操作角度が閾値よりも小さくなるに従って、且つ、シャフト４２０の第１の方向の回転角度が大きくなるに従って０を起点に大きくなる。これにより、シャフト４２０の回転角度が変化して第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長の長さが変化した場合でも、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度を所望の開き角度にすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部３１は、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに第１の方向とは反対の、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が短くなる第２の方向に回転した際に、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を増やすように、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正を行う。これにより、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに第２の方向に回転した際に、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が緩むので、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を増やすことによって、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度を所望の開き角度にすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量の増加量は、操作角度が閾値の場合は０となり、操作角度が閾値よりも小さくなるに従って、且つ、シャフト４２０の第２の方向の回転角度が大きくなるに従って大きくなる。これにより、シャフト４２０の回転角度が変化して第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長の長さが変化した場合でも、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度を所望の開き角度にすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、制御部３１は、記憶部４４４に記憶された手術器具４の情報に基づいて、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量を補正する。これにより、制御部３１は、記憶部４４４に記憶された手術器具４の種類の情報を参照することにより、適切に、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂの開き角度を所望の開き角度にすることができる。

［第２実施形態］
次に、図１８および図１９を参照して第２実施形態による医療用マニピュレータ７００について説明する。第２実施形態では、手術器具７３０の遠位端に把持型エンドエフェクタが設けられている。

図１８に示すように、医療用マニピュレータ７００では、手術器具７３０の第１ジョー部材７３０ａおよび第２ジョー部材７３０ｂは、対象物を把持するための把持型エンドエフェクタを構成している。そして、第１ジョー部材７３０ａと第２ジョー部材７３０ｂが閉じてからさらに回転部材４４ｃが図１１に示すＣ２方向に、回転部材４４ｄがＣ４方向に所定の角度回転することで把持力が生じる。把持型エンドエフェクタは、たとえば、グラスパ―である。

ここで、第２実施形態では、図１９に示すように、制御部３１は、操作角度に関わらず、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量を、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９周りの回転角度に応じて補正する。すなわち、制御部３１は、第１ジョー部材７３０ａと第２ジョー部材７３０ｂとが閉じているか否かにかかわらず、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量をシャフト４２０の回転角度に応じて補正した回転量にする。また、制御部３１は、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量を、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９周りの回転角度に応じてオフセットした回転量にする。

具体的には、制御部３１は、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が長くなる第１の方向に回転した際に、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を減らすように、シャフト４２０の回転角度に応じてサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量を補正する。また、制御部３１は、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに第１の方向とは反対の、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２の経路長が短くなる第２の方向に回転した際に、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を増やすように、シャフト４２０の回転角度に応じてサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量を補正する。なお、補正量の大きさは、シャフト４２０の回転角度に応じて変化する一方、操作角度には依存しない。

たとえば、シャフト４２０は、－２６０度から２６０度の範囲内で回転する。図１９では、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正がない場合の第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度の指令値が実線で示されている。また、シャフト４２０の回転角度が第１の方向として負の方向に－２６０度回転された際の第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度の指令値が点線で示されている。

図１９に示すように、シャフト４２０の回転角度が負の方向に回転された際の第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度の指令値が、回転量の補正がない場合の開き角度の指令値よりも小さくなるように補正される。これにより、操作角度が１０度よりも小さいθ以下の場合に、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとによって過度な把持力が発生することを抑制できる。

また、シャフト４２０の回転角度が第２の方向としての正の方向に２６０度回転された際の第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの開き角度の指令値が点線で示されている。操作角度が１０度以下では、点線で示される補正後の開き角度の指令値が、実線で示される補正前の開き角度の指令値よりも大きくなるように補正される。これにより、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとの把持力を適切に発生させることができる。なお、把持型エンドエフェクタの場合は、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとがシザースのようにこすり合わされるように配置されていないため開きにくくなるという問題点は生じない。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、制御部３１は、アクチュエータ７１２ｃおよび７１２ｄの回転量を、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９周りの回転角度に応じてオフセットした回転量にする。これにより、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量をシャフト４２０の回転軸ＪＴ９周りの回転角度に応じて補正するだけで、容易に、開き角度指令値の補正を行うことができるので、制御部３１の負担を軽減することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、制御部３１は、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに第１の方向に回転した際に、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を減らすように、シャフト４２０の回転角度に応じてサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量を補正し、シャフト４２０が回転軸ＪＴ９周りに第１の方向とは反対の第２の方向に回転した際に、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を増やすように、シャフト４２０の回転角度に応じてサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量を補正する。これにより、経路長が長くなり第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が引っ張られる場合、および、経路長が短くなり第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が緩む場合のいずれにおいても、第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂの開き角度を所望の開き角度にすることができる。

また、第２実施形態では、上記のように、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量のオフセット量は、シャフト４２０の第１の方向の回転角度が大きくなるに従って大きくなり、シャフト４２０の第２の方向の回転角度が大きくなるに従って大きくなる。

［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特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、制御部３１が医療用マニピュレータ１に設けら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、制御部３１が遠隔操作装置２に設けられていてもよい。また、制御部３１が医療用マニピュレータ１と遠隔操作装置２とは別に設けられていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２は、シャフト４２０の回転角度が０の状態で、回転部材４４ｃおよび４４ｄと、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂとの間でシャフト４２０の回転軸ＪＴ９周りに１８０度ねじれるよう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、図１１に示すように、第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が、シャフト４２０の回転角度が０の状態で、シャフト４２０内において、シャフト４２０の回転軸ＪＴ９に対してねじれない状態で配置されていてもよい。第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂが把持型エンドエフェクタを構成する場合、図２０に示すように、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正は、シャフト４２０が第１の方向および第２の方向のいずれの方向に回転した場合でも、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を減らすようにシャフト４２０の回転角度に応じてサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量が補正される。また、第１ジョー部材４３０ａおよび第２ジョー部材４３０ｂがシザースを構成する場合、図２１に示すように、操作角度が閾値を超える場合は、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正は行われない。

また、上記第１実施形態では、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正は、操作角度が閾値以下の場合にのみ行われる例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、図２２に示すように、操作角度が閾値よりも大きい場合にも、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正が行われてもよい。この場合、操作角度が閾値よりも大きい状態では、シャフト４２０が第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が緩む方向である正の方向に回転した際には、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を増やすように操作角度とシャフト４２０の回転角度に応じてサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量が補正される。また、操作角度が閾値よりも大きい状態では、シャフト４２０が第１細長要素Ｗ１および第２細長要素Ｗ２が引っ張られる方向である負の方向に回転した際には、回転部材４４ｃの第１細長要素Ｗ１の巻き取り量および回転部材４４ｄの第２細長要素Ｗ２の巻き取り量を減らすように操作角度とシャフト４２０の回転角度に応じてサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量が補正される。ここで、操作角度が閾値の場合の回転量の補正量を０とし、操作角度が閾値よりも大きくなるに従って、且つ、シャフト４２０の回転角度が大きくなるに従って補正量が０を起点に順次増加するようにしているため、シザースの場合であっても第１ジョー部材４３０ａと第２ジョー部材４３０ｂとが開きにくくなるという問題は生じない。

また、上記第２実施形態では、操作角度が閾値よりも大きい場合にも、シャフト４２０の回転角度に応じてサーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正が行われる例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、操作角度が閾値よりも大きい場合に、サーボモータ７１２ｃ１および７１２ｄ１の回転量の補正を行わないようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、手術器具４の種類の情報を記憶する記憶部４４４が手術器具４に設けら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、手術器具４の種類の情報を、操作者が入力するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、アーム６０が４つ設けら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、アーム６０の数は、少なくとも１つ以上設けられていれば他の任意の数であってもよい。

また、上記第１および第２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（例えば、６軸や８軸）の多関節ロボットなどから構成されていてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、医療用マニピュレータ１が、医療用台車３と、ポジショナ４０と、アームベース５０と、アーム６０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は必ずしも必要なく、医療用マニピュレータ１がアーム６０だけで構成されてもよい。

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

１、７００ 医療用マニピュレータ（患者側装置）
２ 遠隔操作装置（操作者側装置）
４、７３０ 手術器具
２１ 操作用マニピュレータアーム（操作部）
３１ 制御部（制御装置）
４４ｃ 第１回転部材
４４ｄ 第２回転部材
６０ アーム
１００ 外科手術システム
４２０ シャフト
４３０ａ、７３０ａ 第１ジョー部材
４３０ｂ、７３０ｂ 第２ジョー部材
４４４ 記憶部
７１２ｃ１ サーボモータ（第１駆動部）
７１２ｄ１ サーボモータ（第２駆動部）
ＪＴ９ 回転軸
Ｗ１ 第１細長要素（細長要素）
Ｗ１ａ１ 第１部分
Ｗ１ａ２ 第２部分
Ｗ１ｂ 留め具（第１固定部）
Ｗ２ 第２細長要素（細長要素）
Ｗ２ａ１ 第１部分（第３部分）
Ｗ２ａ２ 第２部分（第４部分）
Ｗ２ｂ 留め具（第２固定部）

Claims (12)

1. 手術器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、
   前記手術器具を動作させる操作を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、
   前記操作部からの指令に基づいて前記手術器具の動作を制御する制御装置と、を備え、
   前記手術器具は、
   シャフトと、
   前記シャフトの遠位端側に設けられる第１ジョー部材および第２ジョー部材と、
   前記第１ジョー部材を駆動するための第１細長要素と、
   前記第２ジョー部材を駆動するための第２細長要素と、を含み、
   前記アームは、前記第１細長要素を駆動するための第１駆動部と、前記第２細長要素を駆動するための第２駆動部とを含み、
   前記制御装置は、
   前記操作部が受け付けた前記第１ジョー部材と前記第２ジョー部材とを開閉するための操作角度に、前記第１ジョー部材と前記第２ジョー部材との開き角度が対応するように、前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量を制御するように構成されており、
   前記シャフトの回転軸周りの回転角度に応じて、前記操作角度に対応する前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量を補正する、外科手術システム。
2. 前記シャフトの近位端側に配置され、前記第１駆動部によって回転されることにより前記第１細長要素を駆動する第１回転部材と、
   前記シャフトの近位端側に配置され、前記第２駆動部によって回転されることにより前記第２細長要素を駆動する第２回転部材と、をさらに備え、
   前記第１細長要素は、前記シャフトの内部を介して前記第１ジョー部材と前記第１回転部材とを接続し、
   前記第２細長要素は、前記シャフトの内部を介して前記第２ジョー部材と前記第２回転部材を接続する、請求項１に記載の外科手術システム。
3. 前記第１細長要素は、第１部分、第２部分および前記第１部分と前記第２部分との間に設けられた第１固定部を備えており、前記第１固定部が前記第１ジョー部材に固定され、前記第１部分の端部が前記第１回転部材に所定の方向に巻き止められ、前記第２部分の端部が前記第１回転部材に前記所定の方向とは反対の方向に巻き止められており、
   前記第２細長要素は、第３部分、第４部分および前記第３部分と前記第４部分との間に設けられた第２固定部を備えており、前記第２固定部が前記第２ジョー部材に固定され、前記第３部分の端部が前記第２回転部材に前記所定の方向に巻き止められ、前記第４部分の端部が前記第２回転部材に前記反対の方向に巻き止められている、請求項２に記載の外科手術システム。
4. 前記制御装置は、前記シャフトが回転軸周りに回転した際に、前記第１回転部材による前記第１細長要素の巻き取り量、および、前記第２回転部材による前記第２細長要素の巻き取り量を減らすように、前記シャフトの回転角度に応じて前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量の補正を行う、請求項２または３に記載の外科手術システム。
5. 前記第１細長要素および前記第２細長要素は、前記シャフト内において、前記シャフトの回転軸に対してねじれるように配置された状態で、前記第１回転部材および前記第２回転部材と、前記第１ジョー部材および前記第２ジョー部材との間に配置されている、請求項２または３に記載の外科手術システム。
6. 前記制御装置は、
   前記シャフトが回転軸周りに、前記第１細長要素および前記第２細長要素の経路長が長くなる第１の方向に回転した際に、前記第１回転部材による前記第１細長要素の巻き取り量、および、前記第２回転部材による前記第２細長要素の巻き取り量を、前記シャフトの前記第１の方向の回転角度に応じて減らすように、前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量の補正を行い、
   前記シャフトが回転軸周りに前記第１の方向とは反対の、前記第１細長要素および前記第２細長要素の経路長が短くなる第２の方向に回転した際に、前記第１回転部材による前記第１細長要素の巻き取り量、および、前記第２回転部材による前記第２細長要素の巻き取り量を、前記シャフトの前記第２の方向の回転角度に応じて増やすように、前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量の補正を行う、請求項５に記載の外科手術システム。
7. 前記第１ジョー部材および前記第２ジョー部材は、対象物を切断するためのシザースを構成し、
   前記制御装置は、
   前記操作角度が、前記第１ジョー部材および前記第２ジョー部材の開き角度が０に対応する閾値の場合に、前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量の補正量を０とし、
   前記操作角度が前記閾値から離れるに従って、且つ、前記シャフトの回転角度が大きくなるに従って、前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量の補正量の絶対値を増加させる、請求項１～６の何れか１項に記載の外科手術システム。
8. 前記制御装置は、
   前記操作角度が、前記閾値より小さい場合にのみ、前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量の補正を行う、請求項７に記載の外科手術システム。
9. 前記第１ジョー部材および前記第２ジョー部材は、対象物を把持するための把持型エンドエフェクタを構成する、請求項１～６の何れか１項に記載の外科手術システム。
10. 前記制御装置は、前記操作角度に関わらず、前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量を、前記シャフトの回転軸周りの回転角度に応じて補正する、請求項９に記載の外科手術システム。
11. 前記手術器具は、前記手術器具の種類の情報を記憶する記憶部をさらに含み、
    前記制御装置は、前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量を補正する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の外科手術システム。
12. 手術器具が取り付けられるアームを含む患者側装置と、前記手術器具を動作させる操作を受け付ける操作部を含む操作者側装置と、前記操作部からの指令に基づいて前記手術器具の動作を制御する制御装置と、を備え、前記手術器具は、シャフトと、前記シャフトの遠位端側に設けられる第１ジョー部材および第２ジョー部材と、前記第１ジョー部材を駆動するための第１細長要素と、前記第２ジョー部材を駆動するための第２細長要素と、を含み、前記アームは、前記第１細長要素を駆動するための第１駆動部と、前記第２細長要素を駆動するための第２駆動部と、を含み、前記制御装置は、前記操作部が受け付けた前記第１ジョー部材と前記第２ジョー部材とを開閉するための操作角度に、前記第１ジョー部材と前記第２ジョー部材との開き角度が対応するように前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量を制御する、外科手術システムの制御方法であって、
    前記第１ジョー部材と前記第２ジョー部材とを開閉するための操作を受け付けるステップと、
    前記シャフトの回転軸周りの回転角度に応じて、前記操作角度に対応する前記第１駆動部および前記第２駆動部の回転量を補正するステップと、を備える、外科手術システムの制御方法。
    
    
    
    

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