JP7316321B2 - 手術支援ロボットおよび手術支援ロボットの作動方法 - Google Patents

Description

この開示は、手術支援ロボットおよび手術支援ロボットの作動方法に関する。

従来、アームを有するロボット本体部を移動させる医療用台車を含む手術支援ロボットが知られている。たとえば、特許文献１には、アームと、アームの基端部を支持するベースとを備える手術マニピュレータアセンブリが開示されている。特許文献１では、アームの先端には手術器具が取り付けられている。アームが遠隔制御されることにより、アームの先端に取り付けられた手術器具によって患者に対する手術が行われる。

また、特許文献１の手術マニピュレータアセンブリは、床面よりも上方においてベースを支持するセットアップアセンブリを有する。セットアップアセンブリは、床面に対して移動するカートと、カートから水平方向に延びるように配置されるセットアップアームとを有する。アームの基端部を支持するベースは、セットアップアームの先端に配置されている。そして、オペレータにより、カートおよびセットアップアセンブリの少なくとも一方が手動で操作されることにより、患者に対してベースが位置決めされる。

また、特許文献１の手術マニピュレータアセンブリには、ベースの位置決めのためにインジケータライトが配置されている。インジケータライトは、患者が位置する手術室内の床面に向かって光を投影する。なお、光を投影された方向はベースおよびカートの少なくとも一方を移動さる方向を示しており、オペレータは、光を投影された光の方向にベースおよびカートの少なくとも一方を移動させる。これにより、ベースが最適な位置に移動される。

特表２０１９－５２８８７８号公報

しかしながら、特許文献１の手術マニピュレータアセンブリでは、手術室内の床面に向かって照射された光の方向によってベースおよびカートの少なくとも一方の進行方向が床面に示されるだけであり、移動後のアームが患者に対して精度よく位置決めできないという問題点が考えられる。

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、患者に対してアームを精度よく位置決めすることが可能な手術支援ロボットおよび手術支援ロボットの作動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の局面による手術支援ロボットは、手術支援ロボットであって、医療器具が取り付けられるアームを有するロボット本体部と、操作者による操舵を受け付ける操舵部を含み、受け付けた操舵に基づいてロボット本体部を移動させる医療用台車と、ロボット本体部に配置される撮影部と、撮影部により撮影された画像が表示される表示部と、操舵部の操舵角に基づいて、医療用台車の進行方向を示すガイド情報を撮影部により撮影された画像に重畳させて表示部に表示させる制御を行う制御部と、を備える。

この開示の第１の局面による手術支援ロボットでは、上記のように、制御部は、操舵部の操舵角に基づいて、医療用台車の進行方向を示すガイド情報を撮影部により撮影された画像に重畳させて表示部に表示させる制御を行う。これにより、表示部には、ガイド情報とともに、撮影部により撮影された画像が表示されているので、操作者は、医療用台車の進行方向と患者との相対的な位置関係を把握しやすくなる。そのため、操作者は、ガイド情報に従って患者に対して適切な位置に医療用台車を移動させることができる。その結果、患者に対してアームを精度よく位置決めすることができる。

この開示の第２の局面による手術支援ロボットの作動方法は、手術支援ロボットの作動方法であって、撮影部が、撮影を行うステップと、表示部が、撮影部により撮影された患者の画像を表示するステップと、医療器具が取り付けられるアームを有するロボット本体部を移動させる医療用台車の操舵部が、操作者による操舵を受け付けるステップと、制御部が、操舵部の操舵角に基づいて、医療用台車の進行方向を示すガイド情報を撮影部により撮影された画像に重畳させて表示部に表示させるステップとを備える。

この開示の第２の局面による手術支援ロボットの作動方法では、上記のように、制御部が、操舵部の操舵角に基づいて、医療用台車の進行方向を示すガイド情報を撮影部により撮影された画像に重畳させて表示部に表示させるステップを備える。これにより、表示部には、ガイド情報とともに、撮影部により撮影された画像が表示されているので、操作者は、医療用台車の進行方向と患者との相対的な位置関係を把握しやすくなる。そのため、操作者は、ガイド情報に従って患者に対して適切な位置に医療用台車を移動させることができる。その結果、患者に対してアームを精度よく位置決めすることが可能な手術支援ロボットの制御方法を提供することができる。

本開示によれば、上記のように、患者に対してアームを精度よく位置決めすることができる。

本開示の一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。 本開示の一実施形態による医療用マニピュレータの構成を示す図である。 本開示の一実施形態による医療用台車の構成を示す斜視図である。 ロールイン姿勢を示す図である。 表示部上に表示された印部を示す図である。 患者の体表面に挿入されたトロカールを示す図である。 内視鏡を示す図である。 本開示の一実施形態による医療用マニピュレータのアームの構成を示す図である。 本開示の一実施形態による医療用マニピュレータの操作部の構成を示す斜視図である。 ピボット位置教示器具を示す図である。 アームの並進移動を説明するための図である。 アームの回転移動を説明するための図である。 本開示の一実施形態による医療用マニピュレータの制御部の構成を示すブロック図である。 表示部に映し出されたトロカールと印部とガイド線とを示す図である。 ガイド線の表示および非表示を選択するための選択操作部を示す図である。 医療用台車の回動の半径の算出を説明するための図である。 医療用台車の回動の半径の算出を説明するための図である。 表示部に表示するガイド線の半径の算出を説明するための図である。 図４とは異なるロールイン姿勢を示す図である。 本開示の一実施形態による手術支援ロボットの制御方法を説明するためのフロー図である。 本開示の一実施形態による医療用台車の表示部を示す図である。 本開示の一実施形態による医療用台車の表示部を示す図である。 表示部に映し出されたトロカールと印部との位置合わせを示す図である。 表示部に表示されたガイド線を説明するための図である。

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。

図１～図２４を参照して、本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Ｐ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は、手術支援ロボットの一例である。

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。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。モニタ２４近傍に配置されたセンサにより術者の頭部を検知することにより医療用マニピュレータ１は遠隔操作装置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。

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とが配置されている。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。

また、医療用台車３には、入力装置３３が配置されている。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。なお、ポジショナ４０、アームベース５０、および、複数のアーム６０によりロボット本体部１ａが形成されている。

図１および図２に示すように、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。

本実施形態では、アームベース５０には、撮影部５１が配置されている。撮影部５１は、手術台５に載置された患者Ｐを撮影する。また、撮影部５１は、手術台５に載置され体表面ＳにトロカールＴが挿入された患者Ｐに対してアームベース５０およびアーム６０を位置合わせするために配置されている。

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のケーシング３４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次元的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、医療器具４が取り付けられている。医療器具４は、たとえば、取り換え可能なインストゥルメント、図７に示す内視鏡６などからなる。

図２に示すように、医療器具４としてのインストゥルメントには、アーム６０のホルダ７１に配置されたサーボモータＭ２によって駆動される被駆動ユニット４ａが配置されている。また、インストゥルメントの先端には、エンドエフェクタ４ｂが配置されている。エンドエフェクタ４ｂは、関節を有する器具として、鉗子、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を含む。また、エンドエフェクタ４ｂ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を含む。また、医療器具４は、被駆動ユニット４ａとエンドエフェクタ４ｂとを接続するシャフト４ｃを含む。被駆動ユニット４ａと、シャフト４ｃと、エンドエフェクタ４ｂとは、Ｚ方向に沿って配置されている。

また、本実施形態では、図３および図４に示すように、医療用台車３には、撮影部５１により撮影された画像が表示される表示部３３ａが配置されている。表示部３３ａは、医療用台車３の入力装置３３に配置されている。表示部３３ａには、撮影部５１により撮影された患者Ｐがリアルタイムで表示されるように構成されている。また、図５に示すように、表示部３３ａには、撮影部５１により撮影された患者Ｐの画像と、アームベース５０と患者Ｐとの位置合わせのための印部ＭＫと、が重畳して表示される。具体的には、表示部３３ａには、撮影部５１により撮影された患者Ｐの体表面Ｓから内視鏡６を挿入するための図６に示すトロカールＴの画像と、アームベース５０とトロカールＴとの位置合わせのための印部ＭＫと、が重畳して表示される。そして、表示部３３ａに表示される印部ＭＫは、表示部３３ａ上において、表示部３３ａに映し出されたトロカールＴと位置合わせされることにより、手術台５に載置された患者Ｐの手術位置に対して、アーム６０が位置合わせされる。

なお、表示部３３ａ上に映し出された患者ＰおよびトロカールＴの画像は、撮影部５１によって実際に撮影された画像であり、印部ＭＫは、制御部３１によって生成されたＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）画像であり、記憶部３２に保存される。そして、制御部３１には、撮影部５１から得られた画像を表示部３３ａに表示する、図１および図２に示される画像処理回路３１ｃが搭載されている。制御部３１に搭載するＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）を用いた画像処理回路３１ｃは、記憶部３２に保存された撮影部５１によって実際に撮影された患者ＰおよびトロカールＴの画像と、ＧＵＩ画像により構成された印部ＭＫおよび後述するガイド線ＧＬとを合成して、人が認知しない程度の遅れでリアルタイムに表示部３３ａに表示する。なお、画像処理回路３１ｃは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の他に、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはシステムオンチップ（ＳＯＣ）などで構成しても良い。なお、画像処理回路３１ｃは、制御部の一例である。

具体的には、トロカールＴは、内視鏡６が挿入される第１トロカールＴ１と、内視鏡６以外の医療器具４が挿入される第２トロカールＴ２とを含む。そして、表示部３３ａに表示される印部ＭＫは、表示部３３ａ上において、第１トロカールＴ１に位置合わせされる第１印部ＭＫ１と、第２トロカールＴ２に位置合わせされる第２印部ＭＫ２とを含む。詳細には、第１印部ＭＫ１は、表示部３３ａの略中央に表示されるとともに略円形状を有している。また、第２印部ＭＫ２は、略円形状の第１印部ＭＫ１を中心とする十字線形状を有する。また、第２印部ＭＫ２は、略円形状の第１印部ＭＫ１の中心で交差する十字線形状を有する。なお、第１印部ＭＫ１は、印部の一例である。また、第１トロカールＴ１は、トロカールの一例である。

また、略円形状の第１印部ＭＫ１の大きさは、表示部３３ａに映し出された第１トロカールＴ１の大きさよりも大きい。具体的には、略円形状の第１印部ＭＫ１の直径は、断面が略円形状を有する第１トロカールＴ１の直径よりも大きい。

また、患者Ｐの体表面Ｓにおいて、第２トロカールＴ２は、複数配置されている。複数の第２トロカールＴ２は、略直線上に配置されている。また、トロカールＴは、複数のアーム６０に対応するように、第２トロカールＴ２、第１トロカールＴ１、第２トロカールＴ２および第２トロカールＴ２の順に配置されている。なお、本実施形態では、アーム６０の数は、４つである。

また、表示部３３ａは、略矩形形状を有している。たとえば、表示部３３ａは、操作者から見て、横長の長方形形状を有する。そして、十字線形状の第２印部ＭＫ２は、略矩形形状の表示部３３ａの縦方向に沿って配置され略直線状の第１線部Ｌ１と、略矩形形状の表示部３３ａの横方向に沿って配置され略直線状の第２線部Ｌ２とを含む。そして、医療用マニピュレータ１は、表示部３３ａ上において、複数の第２トロカールＴ２が、第１線部Ｌ１または第２線部Ｌ２に沿うように位置合わせされるように構成されている。

また、表示部３３ａにおける第１線部Ｌ１および第２線部Ｌ２の表示は、表示部３３ａ上において固定されている。また、表示部３３ａは、医療用台車３に対して固定されている。これにより、第１線部Ｌ１に沿った方向が医療用台車３の進行方向に対応する。なお、医療用台車３の進行方向とは、前後方向である。また、表示部３３ａ上において、患者Ｐが映し出された画像は、アームベース５０の移動や医療用台車３の移動とともに変化する。

また、表示部３３ａに映し出された患者Ｐの画像とともに第１印部ＭＫ１の画像を拡大または縮小する倍率変更ボタンＢが表示されている。倍率変更ボタンＢは、タッチパネル上に表示されている。倍率変更ボタンＢが押下されることにより、画像の拡大率が、１００％、２００％、４００％、１００％、２００％の順にループして変更される。また、画像の拡大率が１００％の場合、手術台５の端部と、近傍にいる助手や看護師まで表示部３３ａに表示される。

そして、表示部３３ａ上において、表示部３３ａに映し出された第１トロカールＴ１と第１印部ＭＫ１とが位置合わせされ、表示部３３ａに映し出された第２トロカールＴ２と第２印部ＭＫ２とが位置合わせされることにより、手術台５に載置された患者Ｐの手術位置に対して、アーム６０が位置合わせされる。なお、患者Ｐの手術位置に対するアーム６０の位置合わせの詳細については、後述する。また、患者Ｐの手術位置に対するアーム６０の位置合わせを、ロールインと呼ぶ。

また、図３に示すように、医療用台車３の表示部３３ａの近傍には、ポジショナ４０の移動を操作するジョイスティック３３ｂが配置されている。表示部３３ａ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を３次元的に操作できる。そして、ロールイン時は、ジョイスティック３３ｂが操作されることによりアームベース５０が２次元平面上を移動するようにポジショナ４０が移動される。そして、表示部３３ａ上において、表示部３３ａに映し出されたトロカールＴと印部ＭＫとが位置合わせされる。具体的には、ジョイスティック３３ｂは、入力装置３３において、表示部３３ａの横方向の略中央でかつ、表示部３３ａの下方に配置されている。

また、医療用台車３のジョイスティック３３ｂの近傍には、ポジショナ４０の移動を許可または不許可とするイネーブルスイッチ３３ｃが配置されている。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。具体的には、イネーブルスイッチ３３ｃは、入力装置３３において、表示部３３ａの下方でかつ、ジョイスティック３３ｂに隣り合うように配置されている。

また、本実施形態では、医療用台車３は、操作者による操舵を受け付ける操作ハンドル３５を含む。そして、医療用台車３は、受け付けた操舵に基づいて、ロボット本体部１ａを移動させる。なお、操作ハンドル３５は、操舵部の一例である。

また、操作ハンドル３５は、医療用台車３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３５は、看護師、技師などの操作者が把持するとともに回動され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部３５ａを有する。具体的には、操作ハンドル３５は、入力装置３３の下方に配置されている。また、図３に示すように、スロットル部３５ａは、操作ハンドル３５の片方に配置されている。そして、スロットル部３５ａが、手前側から奥側に回動されることにより、医療用台車３が前進する。また、スロットル部３５ａが、奥側から手前側に回動されることにより、医療用台車３が後進する。また、スロットル部３５ａの回動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３５は、Ｒ方向で示される左右に回動可能に構成されており、操作ハンドル３５の回動とともに医療用台車３が回動する。

また、医療用台車３の操作ハンドル３５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３５ｂが配置されている。そして、イネーブルスイッチ３５ｂ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３５のスロットル部３５ａが操作されることにより、医療用台車３が移動される。

また、表示部３３ａ上において、表示部３３ａに映し出されたトロカールＴと印部ＭＫとが位置合わせされている間、ポジショナ４０は、撮影部５１が鉛直下方を撮影するようにアームベース５０を移動させるように制御されている。なお、この制御は、医療用マニピュレータ１の動作を制御する制御部３１により行われる。

次に、アーム６０の構成について詳細に説明する。

図８に示すように、アーム６０は、アーム部６１と、アーム部６１の先端に配置される並進移動機構部７０とを含む。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。アーム６０は、アーム６０の根元側のアームベース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。また、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。なお、複数のアーム６０は、互いに同様の構成を有する。

アーム６０は、回転軸としてのＪＴ１～ＪＴ７軸と、直動軸としてのＪ８軸とを備えている。ＪＴ１～ＪＴ７軸は、アーム部６１の関節部６４の回転軸に対応する。また、ＪＴ７軸は、並進移動機構部７０の基端側リンク部７２に対応する。ＪＴ８軸は、並進移動機構部７０の先端側リンク部７３を基端側リンク部７２に対してＺ方向に沿って相対的に移動させる軸に対応する。すなわち、図１３に示すサーボモータＭ１は、アーム６０のＪＴ１～ＪＴ７軸のそれぞれに配置されている。また、サーボモータＭ３は、ＪＴ８軸に配置されている。

並進移動機構部７０は、アーム部６１の先端に配置されるとともに医療器具４が取り付けられている。また、並進移動機構部７０は、医療器具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、医療器具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、医療器具４を保持するホルダ７１が配置されている。ホルダ７１には、図１３に示すサーボモータＭ２が収容されている。

また、図８に示すように、医療用マニピュレータ１は、アーム６０に取り付けられ、アーム６０を操作する操作部８０を備えている。図９に示すように、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とスイッチ部８３とを含む。イネーブルスイッチ８１は、ジョイスティック８２およびスイッチ部８３によるアーム６０の移動を許可または不許可とする。また、イネーブルスイッチ８１は、看護師、助手などの操作者が操作部８０を把持して押下されることによりアーム６０による医療器具４の移動を許可する状態となる。

また、スイッチ部８３は、医療器具４の長手方向に沿った医療器具４を患者Ｐに挿入する方向側に医療器具４を移動させるスイッチ部８３ａと、医療器具４を患者Ｐに挿入する方向と反対側に医療器具４を移動させるスイッチ部８３ｂとを含む。スイッチ部８３ａとスイッチ部８３ｂとは、共に、押しボタンスイッチから構成されている。

また、図９に示すように、操作部８０は、アーム６０に取り付けられた医療器具４の移動の図１２に示される支点となるピボット位置ＰＰを教示するピボットボタン８５を含む。ピボットボタン８５は、操作部８０の面８０ｂに、イネーブルスイッチ８１に隣り合うように配置されている。そして、図７に示される内視鏡６または図１０に示されるピボット位置教示器具７の先端が、患者Ｐの体表面Ｓに挿入されたトロカールＴの挿入位置に対応する位置まで移動された状態で、ピボットボタン８５が押下されることによりピボット位置ＰＰが教示され、記憶部３２に記憶される。なお、ピボット位置ＰＰの教示において、ピボット位置ＰＰは、１つの点として設定され、ピボット位置ＰＰの教示は、医療器具４の方向を設定するものではない。

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、たとえば、アーム６０ａ、６０ｂおよび６０ｄには、内視鏡６以外の医療器具４が取り付けられる。具体的には、手術において、４つのアーム６０のうちの１つのアーム６０に内視鏡６が取り付けられ、３つのアーム６０に内視鏡６以外の医療器具４としての鉗子などが取り付けられる。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ＰＰが教示される。また、内視鏡６以外の医療器具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７が取り付けられた状態でピボット位置ＰＰ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ＰＰは、複数のアーム６０毎に個別に設定される。

また、図９に示すように、操作部８０の面８０ｂには、アーム６０の位置を最適化するためのアジャストメントボタン８６が配置されている。内視鏡６が取り付けられたアーム６０に対するピボット位置ＰＰの教示後、アジャストメントボタン８６が押下されることにより、他のアーム６０およびアームベース５０の位置が最適化される。

また、図９に示すように、操作部８０は、アーム６０に取り付けられた医療器具４を図１１に示される並進移動させるモードと、図１２に示される回転移動させるモードとを切り替えるモード切替ボタン８４を含む。また、モード切替ボタン８４の近傍には、モードインジケータ８４ａが配置されている。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。具体的には、モードインジケータ８４ａが点灯は、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が教示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。

図１１に示すように、アーム６０を並進移動させるモードでは、医療器具４の先端４ｄが、Ｘ－Ｙ平面上において移動するように、アーム６０が移動される。また、図１２に示すように、アーム６０を回転移動させるモードでは、ピボット位置ＰＰが教示されていない時は、鉗子を中心に回転移動し、ピボット位置ＰＰが教示されている時は、ピボット位置ＰＰを支点として医療器具４が回転移動するように、アーム６０が移動される。なお、医療器具４のシャフト４ｃがトロカールＴに挿入された状態で、医療器具４が回転移動される。

また、図１３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、並進移動機構部７０には、医療器具４の被駆動ユニット４ａに配置された回転体を回転させるための複数のサーボモータＭ２と、医療器具４を並進移動させるためのサーボモータＭ３と、複数のエンコーダＥ２およびエンコーダＥ３と、複数の減速機とが配置されている。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。複数の減速機は、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。

また、本実施形態では、図１６に示すように、医療用台車３は、駆動輪としての前輪３ａと、操作ハンドル３５によって操舵される後輪３ｂとを有する。なお、後輪３ｂは、前輪３ａよりも操作ハンドル３５に近い側に配置されている。また、図１３に示すように、医療用台車３には、医療用台車３の複数の前輪３ａ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、医療用台車３の操作ハンドル３５には、図３に示すポテンショメータＰ１が配置されており、スロットル部３５ａ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３ａ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３ｂは、双輪形式であり、操作ハンドル３５の左右の回動に基づき、後輪は操舵される。また、医療用台車３の操作ハンドル３５には、図２に示すポテンショメータＰ２が配置されており、医療用台車３の後輪３ｂには、サーボモータＭ６とエンコーダＥ６と減速機が配置されている。減速機は、サーボモータＭ６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３５の左右の回動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Ｍ６は駆動される。すなわち、操作ハンドル３５の左右の回動による後輪３ｂの操舵は、サーボモータＭ６によりパワーアシストされるように構成されている。

また、医療用台車３は、前輪３ａが駆動されることにより、前後方向に移動する。また、医療用台車３の操作ハンドル３５が回動されることにより、後輪３ｂが操舵されて、医療用台車３が左右方向に回動する。

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３ａ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、医療器具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、Ｅ２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、Ｃ２またはＣ３に出力する。サーボ制御部Ｃ１、Ｃ２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、Ｅ２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、トルク指令をサーボモータＭ１、Ｍ２またはＭ３に出力する。これにより、遠隔操作装置２に入力された動作指令に沿うように、アーム６０が移動される。

また、制御部３１のアーム制御部３１ａは、操作部８０のジョイスティック８２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、ジョイスティック８２から入力された入力信号と、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、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、アーム６０が移動される。

制御部３１のアーム制御部３１ａは、操作部８０のスイッチ部８３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、スイッチ部８３から入力された入力信号と、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、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、スイッチ部８３に入力された動作指令に沿うように、アーム６０が移動される。

また、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３ａ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、ポジショナ制御部３１ｂには、医療用台車３の後輪３ｂを駆動するサーボモータＭ６を制御するためのサーボ制御部Ｃ６が電気的に接続されている。また、サーボ制御部Ｃ６には、サーボモータＭ６の回転角を検出するためのエンコーダＥ６が電気的に接続されている。

また、入力装置３３から準備位置の設定などに関する動作指令が、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、電流指令を生成するとともに、電流指令をサーボモータＭ４に出力する。これにより、入力装置３３に入力された動作指令に沿うように、ポジショナ４０が移動される。同様に、入力装置３３からの動作指令に基づいて、ポジショナ制御部３１ｂは、医療用台車３を移動させる。

上記のように、本実施形態では、図１６に示すように、医療用台車３は、駆動輪としての前輪３ａと、操作ハンドル３５によって操舵される後輪３ｂとを含む。前輪３ａは、２つ配置されている。２つの前輪３ａは、医療用台車３の側方に各々に配置されている。このように、操作ハンドル３５によって後輪３ｂが操舵される場合、操作ハンドル３５の操舵された方向と、医療用台車３の回動方向とが反対になる。たとえば、操作者が操作ハンドル３５を右側に回動させた場合、医療用台車３は、左に回動する。このため、操作者は、医療用台車３の進行方向が直観的に分かりづらい。

そこで、本実施形態では、図１４に示すように、画像処理回路３１ｃは、操作ハンドル３５の操舵角に基づいて、医療用台車３の進行方向を示すガイド線ＧＬを撮影部５１により撮影された患者Ｐの画像に重畳させて表示部３３ａに表示させる制御を行う。具体的には、画像処理回路３１ｃは、操作ハンドル３５の操舵角と、ロボット本体部１ａの姿勢に対する撮影部５１の位置とに基づいて、ガイド線ＧＬを表示部３３ａに表示させる制御を行う。なお、患者Ｐの手術位置に対してアーム６０を位置合わせする際のロボット本体部１ａの姿勢を、ロールイン姿勢と呼ぶ。また、ガイド線ＧＬは、ガイド情報の一例である。

また、本実施形態では、ガイド線ＧＬは、表示部３３ａの表示画面３３ａ１の中心近傍を基端として医療用台車３の進行方向に沿って延びる。なお、表示画面３３ａ１の中心近傍とは、中心そのものと、中心の近傍とを含む概念である。また、上記のように、表示部３３ａには、撮影部５１により撮影された患者Ｐの体表面Ｓから内視鏡６を挿入するための第１トロカールＴ１の画像が表示されている。そして、画像処理回路３１ｃは、ロボット本体部１ａと第１トロカールＴ１との位置合わせのための第１印部ＭＫ１を表示部３３ａの表示画面３３ａ１の中心に表示させ、第１印部ＭＫ１を基端として医療用台車３の進行方向に沿って延びるようにガイド線ＧＬを表示させる制御を行う。なお、図１４では、第１印部ＭＫ１の外周縁からガイド線ＧＬが延びているが、第１印部ＭＫ１の中心から延びるようにガイド線ＧＬが表示されてもよい。また、第１印部ＭＫ１は、印部の一例である。

また、本実施形態では、ガイド線ＧＬは、操作者による操作ハンドル３５の操舵により回動する医療用台車３の回動方向に沿って円弧状に延びる。すなわち、ガイド線ＧＬは、第１印部ＭＫ１を基端として円弧状に延びる。なお、ガイド線ＧＬの算出方法については後述する。

また、本実施形態では、画像処理回路３１ｃは、医療用台車３の前進時にガイド線ＧＬを表示部３３ａに表示させる制御を行う。なお、前進時とは、医療用台車３が患者Ｐに近づくように移動する際を意味する。すなわち、医療用台車３の後進時には、表示部３３ａにはガイド線ＧＬが表示されない。

また、本実施形態では、画像処理回路３１ｃは、イネーブルスイッチ３５ｂの許可信号を受け付けている間のみガイド線ＧＬを表示部３３ａに更新して表示させる制御を行う。具体的には、画像処理回路３１ｃは、画像処理回路３１ｃの制御周期毎に、ガイド線ＧＬを計算し、計算したガイド線ＧＬをイネーブルスイッチ３５ｂが押下されている間のみ、表示部３３ａに更新して表示させる制御を行う。すなわち、ガイド線ＧＬは、表示部３３ａに１本のみ表示される。そして、操作者の操作ハンドル３５の操舵により操舵角が変更された場合、変更された操舵角に対応するガイド線ＧＬが、イネーブルスイッチ３５ｂが押下されている間のみ、表示部３３ａに更新して表示される。イネーブルスイッチ３５ｂが押下されていない場合は、更新前のガイド線ＧＬが表示部３３ａに表示される。たとえば、図１４に示すように、現在の操舵角に対応するガイド線ＧＬが実線で示されている。そして、操舵角が変更された場合には、変更された操舵角に対応するように図１４において点線で示されるガイド線ＧＬが表示される。

また、本実施形態では、図１５に示すように、医療用マニピュレータ１は、表示部３３ａにガイド線ＧＬを表示するか否かを操作者に選択させるための選択操作部３３ａ２を備えている。具体的には、選択操作部３３ａ２は、表示部３３ａに表示されるタッチボタンからなる。選択操作部３３ａ２は、ＯＮボタンとＯＦＦボタンとを有する。操作者がＯＮボタンを押下することにより、ロールインの際に表示部３３ａにガイド線ＧＬが表示される。操作者がＯＦＦボタンを押下すると、ロールインの際に表示部３３ａにガイド線ＧＬは表示されない。

次に、画像処理回路３１ｃによるガイド線ＧＬの計算方法について説明する。

まず、図１６に示すように、操作者によって、医療用台車３の操作ハンドル３５が操舵される。これにより、画像処理回路３１ｃには、操作ハンドル３５の操舵情報が入力される。画像処理回路３１ｃは、入力された操舵情報に基づいて、操作ハンドル３５の操舵角を算出する。具体的には、以下の式（１）により操舵角が算出される。
θｍ＝（Ｖ_ｔＩＮ－Ｖ_ＦＳ／２－Ｖ_ｔｏ）×φ_ｅ／２ ・・・（１）
ここで、θｍは、操作ハンドル３５の操舵角である。Ｖ_ｔＩＮは、ポテンショメータＰ２に入力される電圧である。Ｖ_ＦＳは、ポテンショメータＰ２のフルスケール電圧である。Ｖ_ｔｏは、オフセット調整電圧である。φ_ｅは、ポテンショメータＰ２の片側有効電気角である。

また、図１７に示すように、画像処理回路３１ｃは、以下の式（２）に基づいて、操作ハンドル３５の操舵に伴って医療用台車３が回動する円の半径を算出する。
ｒ＝ｌ／ｓｉｎ（θｍ） ・・・（２）
ここで、ｒは、医療用台車３が回動する円の半径である。ｌは、医療用台車３のホイールベースである。ホイールベースは、医療用台車３を側方から見たときの前輪３ａと後輪３ｂとの間の距離である。

また、画像処理回路３１ｃは、円の中心座標を（０，０）として、以下の式（３―１）～（３－３）に基づいて後輪３ｂの座標（Ｘ，Ｙ）を算出する。
Ｘ＝ｒ×ｃｏｓ（θｍ） ・・・（３―１）
Ｘ＝ｒ×ｃｏｓ（θｍ）×（－１） ・・・（３―２）
Ｙ＝ｌ×（－１） ・・・（３―３）
なお、式（３―１）は、医療用台車３が左に回動する場合のＸ座標であり、式（３―２）は、医療用台車３が右に回動する場合のＸ座標である。

次に、図１８に示すように、画像処理回路３１ｃは、撮影部５１の中心座標と、表示部３３ａに表示する円弧状のガイド線ＧＬの半径ｒｃを算出する。まず、撮影部５１の水平面上の位置は、ロールイン姿勢によって異なる。たとれば、ロールイン姿勢は、図４に示すように、患者Ｐの頭から足に向かう方向に対して直交するように４つのアーム６０が配置されている姿勢や、図１９に示すように、患者Ｐの頭から足に向かう方向に沿うように４つのアーム６０が配置されている姿勢などがある。このようにロールイン姿勢によって撮影部５１の水平面上の位置が異なる。なお、ロールイン姿勢が変わっても撮影部５１の高さ位置は変わらない。

そして、画像処理回路３１ｃは、各ロールイン姿勢における撮影部５１の位置と、医療用台車３の後輪３ｂの座標（Ｘ，Ｙ）とに基づいて、中心座標を（０，０）としたときの撮影部５１の中心座標（Ｘｃ，Ｙｃ）と、表示部３３ａに表示する円弧状のガイド線ＧＬの半径ｒｃとを、以下の式（４―１）～（４－３）から算出する。

具体的には、各ロールイン姿勢において、撮影部５１の中心位置のＸ座標であるＸｃは、ロールインの挿入方向と、医療用台車３が左に回動されるかまたは右に回動されるかによって、下記の式（４－１）により決定される。
Ｘｃ＝Ｘ－４００、または、Ｘ＋４００ ・・・（４－１）

また、各ロールイン姿勢において、撮影部５１の中心位置のＹ座標であるＹｃは、ロールインの姿勢によって、下記の式（４－２）により決定される。
Ｙｃ＝７６０、１３４０、または、６６０ ・・・（４－２）

そして、表示部３３ａに表示される円弧状のガイド線ＧＬの半径ｒｃは、三平方の定理を用いて、下記の式（４－３）により算出される。
ｒｃ＝√（Ｘｃ^２＋Ｙｃ^２） ・・・（４－３）

そして、図１４に示すように、画像処理回路３１ｃは、算出したガイド線ＧＬの半径ｒｃに基づいて、表示部３３ａの表示画面３３ａ１に、撮影部５１により撮影された患者Ｐの画像に重畳させてガイド線ＧＬを表示させる制御を行う。操作者は、ガイド線ＧＬが第１トロカールＴ１に合うように操作ハンドル３５を操舵する。

（手術支援ロボットの制御方法）
次に、医療用マニピュレータ１のロールイン時の制御方法について説明する。なお、予め患者Ｐの体表面Ｓには、１つの第１トロカールＴ１、および、３つの第２トロカールＴ２が挿入されている。また、アームベース５０の高さ位置は固定されている。また、選択操作部３３ａ２によって、表示部３３ａにガイド線ＧＬを表示することが選択されているとする。

まず、図２０に示すように、ステップＳ１において、医療用マニピュレータ１のロールインの準備が行われる。具体的には、図２１および図２２に示すように、表示部３３ａにおいて、術部と、患者Ｐに対する医療用マニピュレータ１の挿入方向が選択される。なお、術部とは、腹部などである。また、挿入方向は、右側から、などである。

次に、ステップＳ２において、表示部３３ａに表示されているロールインのボタンが押下される。これにより、ロールインモードが設定され、医療用マニピュレータ１がロールイン姿勢をとるようにアームベース５０およびアーム６０の移動動作を制御する。ロールイン姿勢は、医療用マニピュレータ１の移動によってアーム６０が患者Ｐの上方に位置付けられたときに、患者Ｐと干渉しないように各アーム６０が折畳まれた姿勢であり、アームベース５０に配置された撮影部５１が鉛直下方を撮影できるようにポジショナ４０によってアームベース５０が配置された姿勢であり、且つ、ステップＳ１で選択された術部の情報と挿入方向の情報に基づいて各アーム６０の配列方向が対応するようにポジショナ４０によってアームベース５０が配置された姿勢である。即ち、表示部３３ａに表示されているロールインのボタンが押下されロールインモードに移行後、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、制御部３１は、自動的に医療用マニピュレータ１がロールイン姿勢をとるようにポジショナ４０および各アーム６０を移動させる。

次に、ステップＳ３において、図２３に示すように、アーム６０の移動動作後、表示部３３ａの画面が、撮影部５１によって撮影される画像に切り替わる。すなわち、アームベース５０に配置された撮影部５１による撮影画像の表示が開始される。これにより、患者Ｐの画像が表示部３３ａに表示される。また、表示部３３ａには、第１印部ＭＫ１および第２印部ＭＫ２を含む印部ＭＫが表示されている。この撮影では、動画としての撮影が行われている。なお、術部の情報の入力、患者Ｐに対する医療用マニピュレータ１の挿入方向の情報の入力、および患者Ｐに対してアームベース５０を位置合わせするモードの設定入力に基づいて、ポジショナ４０が、複数のアーム６０の配置の方向が対応するようにアームベース５０を移動させるように制御されている。また、ロールイン姿勢において、ステップＳ１で選択された術部と挿入方向に各アーム６０の配列方向を対応させるためにアームベース５０が水平面内で回動した場合、撮影画像は、アームベース５０の回動と反対方向に回動した状態に補正されて表示部３３ａに表示される。これにより、看護師、技師などの操作者は、操作者の向きに対応する向きに補正された患者Ｐの画像を見て医療用マニピュレータ１の移動を開始することができる。

ここで、本実施形態では、画像処理回路３１ｃは、医療用台車３の操作ハンドル３５に対する操舵を受け付ける。そして、画像処理回路３１ｃは、操作ハンドル３５の操舵角に基づいて、医療用台車３の進行方向を示すガイド線ＧＬを撮影部５１により撮影された患者Ｐの画像に重畳させて表示部３３ａに表示させる制御を行う。

なお、操作ハンドル３５を左右に回動させていない時は、表示部３３ａに表示された第２印部ＭＫ２の第１線部Ｌ１およびガイド線ＧＬが医療用台車３の進行方向と一致している。ここで、第１線部Ｌ１およびガイド線ＧＬは半透明に表示されるため、重畳して表示されても、それぞれ識別できる。また、表示部３３ａにおける第１線部Ｌ１および第２線部Ｌ２の表示は、表示部３３ａ上において固定されている。また、表示部３３ａ上に映し出される画像は、アームベース５０の移動や医療用台車３の移動とともに変化する。

次に、ステップＳ４において、図２３に示すように、医療用台車３が手術台５に載置された患者Ｐの近傍に移動されることにより、アームベース５０に配置された撮影部５１により、手術台５に載置され体表面ＳにトロカールＴが挿入された患者Ｐが撮影される。これにより、撮影部５１により撮影された体表面ＳにトロカールＴが挿入された患者Ｐが表示部３３ａに表示される。また、表示部３３ａに映し出されたトロカールＴに位置合わせされる印部ＭＫが表示部３３ａに表示されている。この際、医療用台車３の移動に伴うアームベース５０の移動とともに変化する、患者Ｐの体表面Ｓに挿入されたトロカールＴと印部ＭＫとの相対的な位置関係が表示部３３ａ上に表示される。

具体的には、表示部３３ａには、予め、略円形状の第１印部ＭＫ１と、十字線形状の第２印部ＭＫ２とが表示されている。そして、表示部３３ａには、第１印部ＭＫ１と第２印部ＭＫ２とにオーバラップするように、撮影部５１に撮影された患者Ｐの体表面Ｓが表示される。また、患者Ｐの画像に重畳するように、ガイド線ＧＬが表示部３３ａに表示されている。

また、ガイド線ＧＬは、イネーブルスイッチ３５ｂの許可信号を受け付けている間のみ、表示部３３ａに更新して表示される。すなわち、ガイド線ＧＬは、イネーブルスイッチ３５ｂが押下され医療用台車３が移動している間のみ、表示部３３ａに更新して表示される。

次に、ステップＳ５において、操作者は、表示部３３ａに映し出された撮影部５１によって撮影された画像を視認しながら、略円形状の第１印部ＭＫ１の内部に第１トロカールＴ１が配置されるように、操作ハンドル３５を操作して医療用台車３を移動させる。なお、ロールイン姿勢において、ステップＳ１で選択された術部と挿入方向に各アーム６０の配列方向を対応させるようにアームベース５０が水平面内で回動されているので、表示部３３ａ上において、略円形状の第１印部ＭＫ１の内部に第１トロカールＴ１が配置された状態で、複数の第２トロカールＴ２が、第２印部ＭＫ２の第１線部Ｌ１または第２線部Ｌ２上に沿って、ほぼ配置される。

なお、ステップＳ５において、トロカールＴと第１線部Ｌ１または第２線部Ｌ２とがずれている場合、操作者によりイネーブルスイッチ３３ｃが押下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、アームベース５０が水平面内を回転移動される。これにより、アームベース５０の位置が微調整される。なお、患者Ｐの体表面Ｓの画像は、医療用台車３やアームベース５０の回動に伴って回動する。一方、表示部３３ａにおいて、第１印部ＭＫ１と第２印部ＭＫ２とは固定されている。また、倍率変更ボタンＢが押下されることにより、操作者が視認しやすいように画像の拡大率を切り替えることが可能である。

そして、図２４に示すように、ジョイスティック３３ｂが操作されることにより、表示部３３ａ上において、表示部３３ａに映し出されたトロカールＴと印部ＭＫとが位置合わせされるように微調整される。具体的には、略円形状の第１印部ＭＫ１の内部に第１トロカールＴ１が配置された状態で、複数の第２トロカールＴ２が、第２印部ＭＫ２の第１線部Ｌ１または第２線部Ｌ２上に沿って配置されるように、アームベース５０が水平面内で回転移動されることにより、アームベース５０の位置が微調整される。図２４では、複数の第２トロカールＴ２が、第１線部Ｌ１に沿って配置されるように、アームベース５０が回転移動される。これにより、医療用マニピュレータ１のロールインが完了する。なお、術式によっては、必ずしも複数の第２トロカールＴ２が、第２印部ＭＫ２の第１線部Ｌ１または第２線部Ｌ２上に沿って配置される必要はない。

次に、ステップＳ６において、複数のアーム６０がセットアップ姿勢に移行される。セットアップ姿勢とは、後述するピボット位置ＰＰの教示を行いやすくするように、複数のアーム６０がロールイン姿勢よりも開いた姿勢である。次に、表示部３３ａ上のアーム準備のボタンが押下されセットアップ姿勢モードに移行後、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、制御部３１は、医療用マニピュレータ１がセットアップ姿勢をとるようにポジショナ４０および各アーム６０を移動させる。セットアップ姿勢に移行された後、タッチパネルに表示されるスタビライザを許可するボタンを押下されると、医療用台車３に搭載されたスタビライザが起動する。

次に、ステップＳ７において、第１トロカールＴ１に対応するアーム６０に内視鏡６が取付けられピボット位置ＰＰの教示が行われる。内視鏡６のピボット位置ＰＰの教示が終わった後に、内視鏡６以外の医療器具４の取り付けとピボット位置ＰＰの教示が行われる。

なお、ステップＳ５においては、第１印部ＭＫ１の内部に第１トロカールＴ１が配置されるように医療用台車３を移動させたが、第１印部ＭＫ１と第１トロカールＴ１の位置合わせを行わずにアームベース５０の下方に患者Ｐが配置される位置に医療用台車３を移動させるようにしても良い。この場合には、ステップＳ５において、操作者がイネーブルスイッチ３３ｃを押下しながら、ジョイスティック３３ｂを操作することにより、ロールイン姿勢を保った状態で、第１印部ＭＫ１と第１トロカールＴ１の位置合わせを行うように、アームベース５０の水平面内の回転移動動作と並進移動動作が行われる。

［本実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、画像処理回路３１ｃは、操作ハンドル３５の操舵角に基づいて、医療用台車３の進行方向を示すガイド線ＧＬを撮影部５１により撮影された患者Ｐの画像に重畳させて表示部３３ａに表示させる制御を行う。これにより、表示部３３ａには、ガイド線ＧＬとともに、撮影部５１により撮影された画像が表示されているので、操作者は、医療用台車３の進行動方向と患者Ｐとの相対的な位置関係を把握しやすくなる。そのため、操作者は、ガイド線ＧＬに従って患者Ｐに対して適切な位置に医療用台車３を移動させることができる。その結果、患者Ｐに対してアーム６０を精度よく位置決めすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、画像処理回路３１ｃは、操作ハンドル３５の操舵角と、ロボット本体部１ａの姿勢に対する撮影部５１の位置とに基づいて、ガイド線ＧＬを表示部３３ａに表示させる制御を行う。これにより、操作ハンドル３５の操舵角と撮影部５１の位置とに基づいて、ガイド線ＧＬを表示部３３ａの表示画面３３ａ１の適切な位置に表示させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、ガイド線ＧＬは、表示部３３ａの表示画面３３ａ１の中心近傍を基端として医療用台車３の進行方向に沿って延びる。これにより、表示部３３ａの表示画面３３ａ１の中心と撮影部５１の現在の位置とを対応させるように表示部３３ａに撮影部５１に撮影された画像を表示することにより、操作者は、現在の位置からの医療用台車３の進行方向をガイド線ＧＬにより直観的に認識することができる。

また、本実施形態では、上記のように、医療用台車３は、操作者による操作ハンドル３５の操舵により回動し、ガイド線ＧＬは、医療用台車３の回動方向に沿って円弧状に延びる。これにより、回動移動する医療用台車３の進行方向を円弧状のガイド線ＧＬにより適切に表示することができる。

また、本実施形態では、上記のように、画像処理回路３１ｃは、ロボット本体部１ａと第１トロカールＴ１との位置合わせのための第１印部ＭＫ１を表示部３３ａの表示画面３３ａ１の中心に表示させ、第１印部ＭＫ１を基端として医療用台車３の進行方向に沿って延びるようにガイド線ＧＬを表示させる制御を行う。これにより、表示画面３３ａ１の中心に表示された第１印部ＭＫ１と第１トロカールＴ１とを位置合わせするように医療用台車３を操舵する場合に、ガイド線ＧＬに沿って適切に医療用台車３を操舵することができる。

また、本実施形態では、上記のように、画像処理回路３１ｃは、医療用台車３の前進時にガイド線ＧＬを表示部３３ａに表示させる制御を行う。これにより、患者Ｐの手術位置に対してアーム６０を位置合わせする際には、操作者が医療用台車３を前進させるので、操作者は、患者Ｐの手術位置に対してアーム６０を位置合わせする際にガイド線ＧＬに従って適切に医療用台車３を操舵することができる。

また、本実施形態では、上記のように、画像処理回路３１ｃは、イネーブルスイッチ３５ｂの許可信号を受け付けている間のみガイド線ＧＬを表示部３３ａに更新して表示させる制御を行う。これにより、イネーブルスイッチ３５ｂが押下されて医療用台車３が進行している際に操作ハンドル３５の操舵角が変更された場合でも、適切なガイド線ＧＬを表示部３３ａに表示させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、医療用マニピュレータ１は、表示部３３ａにガイド線ＧＬを表示するか否かを操作者に選択させるための選択操作部３３ａ２を備える。これにより、操作者は、必要に応じてガイド線ＧＬの表示と非表示とを選択することができる。

また、本実施形態では、上記のように、選択操作部３３ａ２は、表示部３３ａに表示されるタッチボタンからなる。これにより、患者Ｐの画像およびガイド線ＧＬが表示される表示部３３ａにタッチボタンが表示されるので、選択操作部３３ａ２が他の部分に配置されている場合と比べて、操作者の操作の利便性を向上させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、医療用台車３は、駆動輪としての前輪３ａと、操作ハンドル３５によって操舵される後輪３ｂとを含む。ここで、前輪３ａが駆動輪で後輪３ｂが操舵輪の場合、操作ハンドル３５が操舵された方向と、医療用台車３の回動方向とが反対になる。この場合、操作者は、操舵に対する医療用台車３の進行方向が直観的に分かりにくい。そこで、操作ハンドル３５の操舵角に基づいて、医療用台車３の進行方向を示すガイド線ＧＬを表示部３３ａに表示させることは、医療用台車３の進行方向を直観的に理解し易くする点において特に重要である。

［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、上記実施形態では、表示部３３ａに円弧状のガイド線ＧＬが表示される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、医療用台車３の進行方向を示す矢印が表示部３３ａに表示されてもよい。

また、上記実施形態では、医療用マニピュレータ１のロールイン姿勢に基づいて、撮影部５１の位置が算出される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、医療用マニピュレータ１の制御のための座標系に基づいて、撮影部５１の位置を算出してもよい。

また、上記実施形態では、ガイド線ＧＬが、表示部３３ａの表示画面３３ａ１の中心に表示される第１印部ＭＫ１を基端として表示される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、表示部３３ａの表示画面３３ａ１の中心に第１印部ＭＫ１が表示されない状態で、表示画面３３ａ１の中心を基端としてガイド線ＧＬが表示されてもよい。

また、上記実施形態では、医療用台車３が前進するときにのみガイド線ＧＬが表示部３３ａに表示される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、医療用台車３が前進するときと後進するときとの両方において、ガイド線ＧＬが表示部３３ａに表示されてもよい。

また、上記実施形態では、イネーブルスイッチ３５ｂの許可信号を受け付けている間のみガイド線ＧＬを表示部３３ａに更新して表示させる制御を行う例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、イネーブルスイッチ３５ｂの許可信号を受け付けていない場合において、操作ハンドル３５の操舵角が変更された際に、変更後の操舵角に対応するガイド線ＧＬが表示されてもよい。

また、上記実施形態では、ロールイン姿勢が変わっても撮影部５１の高さ位置は変わらない例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、ロールイン姿勢によって、または、ロールインの途中で撮影部５１の高さ位置が変わってもよい。ここで、撮影部５１の高さ位置が変更された場合には、撮影部５１の視野が変化するので、表示部３３ａに表示される患者Ｐの画像に対するガイド線ＧＬの位置関係が適切でなくなる。そこで、画像処理回路３１ｃは、ロボット本体部１ａの制御のための座標系に基づいて撮影部５１の高さ位置を取得する。そして、画像処理回路３１ｃは、操作ハンドル３５の操舵角と、ロボット本体部１ａの姿勢に対する撮影部５１の平面的な位置と、取得した撮影部５１の高さ位置とに基づいて、ガイド線ＧＬを表示部３３ａに表示させる制御を行う。これにより、取得された撮影部５１の高さ位置に対応させて表示部３３ａに表示される患者Ｐの画像に対するガイド線ＧＬの位置を調整することができるので、撮影部５１の高さ位置が変更された場合でもガイド線ＧＬを表示部３３ａに表示させることができる。

また、上記実施形態では、操作者により、表示部３３ａにガイド線ＧＬを表示するか否かが選択される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、表示部３３ａにガイド線ＧＬが必ず表示されてもよい。

また、上記実施形態では、選択操作部３３ａ２が、表示部３３ａに表示されるタッチボタンからなる例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、選択操作部３３ａ２を押しボタンスイッチなどにより構成してもよい。

また、上記実施形態では、医療用台車３の前輪３ａが駆動輪であり、後輪３ｂが操舵輪である例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、医療用台車３の前輪３ａが操舵輪であり、後輪３ｂが駆動輪であってもよい。

また、上記実施形態では、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、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、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、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、医療用台車３と、アーム６０だけで構成されてもよい。

また、上記実施形態では、撮影部５１がアームベース５０に備えられている例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、撮影部５１が医療用マニピュレータ１やポジショナ４０に備えられていても良い。

また、上記実施形態では、表示部３３ａが医療用台車３に備えられている例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、表示部３３ａがポジショナ４０に備えられていても良い。

また、上記実施例では、画像処理回路３１ｃにおいてガイド線ＧＬが計算される例を示したが、本開示はこれに限らない。たとえば、制御部３１においてガイド線ＧＬが計算されていても良い。

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 医療用マニピュレータ（手術支援ロボット）
１ａ ロボット本体部
３ 医療用台車
３ａ 前輪
３ｂ 後輪
４ 医療器具
５ 手術台
６ 内視鏡
３１ｃ 画像処理回路（制御部）
３３ａ 表示部
３３ａ１ 表示画面
３３ａ２ 選択操作部
３５ 操作ハンドル（操舵部）
３５ｂ イネーブルスイッチ
５１ 撮影部
６０ アーム
ＧＬ ガイド線（ガイド情報）
ＭＫ１ 第１印部（印部）
Ｐ 患者
Ｔ１ 第１トロカール（トロカール）

Claims (12)

1. 手術支援ロボットであって、
   医療器具が取り付けられるアームを有するロボット本体部と、
   操作者による操舵を受け付ける操舵部を含み、受け付けた前記操舵に基づいて前記ロボット本体部を移動させる医療用台車と、
   前記ロボット本体部に配置される撮影部と、
   前記撮影部により撮影された画像が表示される表示部と、
   前記操舵部の操舵角に基づいて、前記医療用台車の進行方向を示すガイド情報を前記撮影部により撮影された画像に重畳させて前記表示部に表示させる制御を行う制御部と、を備える、手術支援ロボット。
2. 前記制御部は、前記操舵部の操舵角と、前記ロボット本体部の姿勢に対する前記撮影部の位置とに基づいて、前記ガイド情報を前記表示部に表示させる制御を行う、請求項１に記載の手術支援ロボット。
3. 前記ガイド情報は、前記表示部の表示画面の中心近傍を基端として前記医療用台車の進行方向に沿って延びるガイド線を含む、請求項１または２に記載の手術支援ロボット。
4. 前記医療用台車は、前記操作者による前記操舵部の操舵により回動し、
   前記ガイド線は、前記医療用台車の回動方向に沿って円弧状に延びる、請求項３に記載の手術支援ロボット。
5. 前記表示部には、前記撮影部により撮影された患者の体表面から内視鏡を挿入するためのトロカールの画像が表示されており、
   前記制御部は、
   前記ロボット本体部と前記トロカールとの位置合わせのための印部を前記表示部の前記表示画面の中心に表示させ、
   前記印部を基端として前記医療用台車の進行方向に沿って延びるように前記ガイド線を表示させる制御を行う、請求項３または４に記載の手術支援ロボット。
6. 前記制御部は、前記医療用台車の前進時に前記ガイド情報を前記表示部に表示させる制御を行う、請求項１～５のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。
7. 前記操舵部は、前記医療用台車の移動を許可または不許可とするイネーブルスイッチをさらに含み、
   前記制御部は、
   前記イネーブルスイッチの許可信号を受け付けている間のみ前記ガイド情報を前記表示部に更新して表示させる制御を行う、請求項１～６のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。
8. 前記制御部は、
   前記ロボット本体部の制御のための座標系に基づいて前記撮影部の高さ位置を取得し、
   前記操舵部の操舵角と、前記ロボット本体部の姿勢に対する前記撮影部の平面的な位置と、前記取得した前記撮影部の高さ位置とに基づいて、前記ガイド情報を前記表示部に表示させる制御を行う、請求項１～７のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。
9. 前記表示部に前記ガイド情報を表示するか否かを前記操作者に選択させるための選択操作部をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。
10. 前記選択操作部は、前記表示部に表示されるタッチボタンからなる、請求項９に記載の手術支援ロボット。
11. 前記医療用台車は、駆動輪としての前輪と、前記操舵部によって操舵される後輪とを有する、請求項１～１０のいずれか１項に記載の手術支援ロボット。
12. 手術支援ロボットの作動方法であって、
    撮影部が、撮影を行うステップと、
    表示部が、前記撮影部により撮影された患者の画像を表示するステップと、
    医療器具が取り付けられるアームを有するロボット本体部を移動させる医療用台車の操舵部が、操作者による操舵を受け付けるステップと、
    制御部が、前記操舵部の操舵角に基づいて、前記医療用台車の進行方向を示すガイド情報を前記撮影部により撮影された画像に重畳させて前記表示部に表示させるステップとを備える、手術支援ロボットの作動方法。

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