CN113474129B

CN113474129B - 手术辅助装置

Info

Publication number: CN113474129B
Application number: CN201980090636.0A
Authority: CN
Inventors: 只野耕太郎; 铃木真崇
Original assignee: Riverfield Inc
Current assignee: Riverfield Inc
Priority date: 2019-01-29
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2024-03-26
Anticipated expiration: 2039-12-19
Also published as: WO2020158232A1; EP3919235A1; US20220160458A1; US12167942B2; JP7153335B2; EP3919235A4; JP2020120764A; CN113474129A

Abstract

本公开提供一种手术辅助装置。本公开的手术辅助装置能够保持构成为端部插入患者体腔的手术器械，并且能够控制所述手术器械的位置以及位姿中的至少一方，该手术辅助装置设置有第1臂、以及多个第2臂，第1臂的第1端部被基座支承，且第1臂具有第1可动部，该第1可动部包括至少一个自由度的动作；多个第2臂配置在所述第1臂的第2端部，且能够保持所述手术器械，并且多个第2臂具有多个第2可动部，该多个第2可动部包括总共至少五个自由度的动作。

Description

手术辅助装置

相关申请的交叉引用

本国际申请要求2019年1月29日在日本专利局提交的日本发明专利申请第2019-013248号的优先权，所述日本发明专利申请的全部内容通过引用而并入本文。

技术领域

本公开涉及手术辅助装置。

背景技术

近年来，提出了如辅助内窥镜手术的机器人等各种手术辅助机器人的方案(例如参照专利文献1)。在多数情况下，手术辅助机器人设置有机械手臂(以下也表记为“臂”)，该机械手臂用于保持内窥镜、钳子等在手术中使用的器械，并用于对手术器械进行操作。

在内窥镜手术时，进行将手术器械插入体腔内的设置。手术器械从设置于患者体表的孔口经由穿刺器、或不经由穿刺器而直接插入体腔内。

进行内窥镜手术的手术人员通过操作手术辅助机器人来实施手术操作。手术辅助机器人按照手术人员的操作以枢转点为中心来操作所保持的手术器械。枢转点相对于所保持的手术器械而设定在规定部位处(例如手术器械的轴上)。此外，普及了按构造设定枢转点的结构。另外，相对于插入有手术器械的患者，枢转点设定在孔口内且从腹壁或胸壁等的外表面到内表面的中间位置处。

在因操作而改变手术器械的位姿或配置位置时，手术器械经过如上述设定的枢转点。此时，手术器械以设定在孔口内的枢转点为中心来改变位姿或配置位置。从而防止患者体表附近的组织承受的负荷变大。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-020156号公报

发明内容

发明要解决的问题

例如，若枢转点的位置偏离手术器械的轴，则位姿或配置位置已改变的手术器械会压迫孔口的内周面。其结果为，患者体表附近的组织承受的负荷增大，从而有可能使该组织受到损伤。

因此，在内窥镜手术的设置中，将手术辅助机器人的臂或/和手术器械配置在适当的位置很重要。专利文献1公开了通过具有定向平台、与定向平台连结的装配臂、以及被装配臂支承的机械手的结构，而将臂以及手术器械配置到适当的位置处的技术。

具体而言，将定向平台配置成能够相对于平台连杆机构进行移动，从而使定向平台移动。由此来进行装配臂、机械手、以及由机械手所保持的手术器械的大致对位。

其后，进行装配臂相对于定向平台的相对定位，并进行机械手的位姿调整。在进行装配臂的定位与机械手的位姿调整之间，使手术器械插通穿刺器。

然而，在专利文献1记载的结构中，在设置中要进行的定位或位姿调整的步骤数较多，从而存在设置繁杂的问题。此外，由于与手术器械对应的枢转点按构造而被固定，因此需要准确地调整枢转点相对于患者的位置，从而存在容易损害设置的便利性的问题。

本公开希望提供一种能够易于进行设置的手术辅助装置。

解决问题的方法

本公开的手术辅助装置能够保持构成为端部插入患者体腔的手术器械，并且能够控制所述手术器械的位置以及位姿中的至少一方，所述手术辅助装置设置有：第1臂，所述第1臂的第1端部被基座支承，且所述第1臂具有第1可动部，所述第1可动部包括至少一个自由度的动作；以及多个第2臂，多个所述第2臂配置在所述第1臂的第2端部，且能够保持所述手术器械，并且多个所述第2臂均具有多个第2可动部，多个所述第2可动部包括总共至少五个自由度的动作。

根据上述结构，由于在配置于第1臂的第2臂设置有实现至少五个自由度的多个第2可动部，因此，仅通过操作第2臂便能够进行设置。例如，与专利文献1记载的技术所述的通过操作装配臂以及机械手这两者来进行设置的情况相比，进行操作的机械手的数量少，从而能够易于进行设置。

此外，第1可动部以及第2可动部可以是按照从手术辅助装置的外部施加的外力而执行动作的构造，也可以是通过从设置在手术辅助装置上的致动器或电动机等动力产生部传递的动力而执行动作的构造。

并且，优选多个第2可动部均设置成能够在手术器械插入到体腔的状态下执行动作。换言之，优选不存在在手术器械插入到体腔的状态下动作被固定的第2可动部。动作被固定是指在进行手术操作期间不需要执行动作或不容许执行动作。

与专利文献1记载的技术相比，多个第2可动部均设置成能够在手术器械插入到体腔的状态下执行动作，从而易于确保手术器械可移动的范围。例如，易于使已插入到在患者体表设置的孔口的手术器械移动到其他孔口。此外，即使孔口相对于手术辅助装置的相对位置因患者体腔中气体的增减等而产生变动，也易于使手术器械进行追随。

在上述公开中，优选在所述第2臂中的第2端部设置有保持所述手术器械的保持部，其中，所述第2端部位于所述第2臂中的被所述第1臂支承的第1端部的相反侧。

根据上述结构，与专利文献1记载的技术相比，能够在第2臂的前端即第2端部处保持手术器械，从而易于确保手术器械可移动的范围。

在上述公开中，所述手术器械优选具有：轴部，所述轴部构成为端部插入所述体腔，且呈长轴形状；以及操作部，所述操作部配置于所述轴部的端部，且用于进行手术操作。

根据上述结构，手术器械具有轴部以及操作部。由此，通过将轴部插入到在患者体表设置的孔口内，从而易于将操作部配置在患者的体腔内。

在上述公开中，优选还设置有控制所述第2可动部的动作的控制部，所述控制部控制所述第2可动部的动作，以使得当改变所述手术器械的位姿以及配置位置中的至少一方时，预先规定的枢转点处在所述轴部。

根据上述结构，通过控制第2可动部的动作以使得枢转点处在轴部，即使在已改变手术器械的位姿或配置位置的情况下，轴部也能够经过枢转点。换言之，手术器械能够执行枢转动作。

在上述公开中，优选设置检测所述第2可动部的位移的传感器，所述控制部优选执行根据由所述传感器检测到的位移信息来推算所述枢转点的位置的运算处理。

根据上述结构，根据第2可动部的位移信息来推算枢转点的位置，从而易于执行第2臂的枢转动作。此外，能够由控制部根据多个第2可动部的所有的位移信息来控制第2可动部的动作。换言之，无需由不同的控制部分别对多个第2可动部中的一部分以及其余的一部分进行控制。即，形成了如下构造：由控制部通过一个控制系统根据所述第2可动部的所有位移信息来控制第2可动部的动作。

在上述公开中，优选多个所述第2可动部包括三个自由度以及两个自由度，其中，三个自由度是在所述手术器械中的彼此相交的三个方向上的移动；两个自由度是绕与所述轴部的中心轴线相交且彼此相交的两条轴线的旋转。

根据上述结构，通过包括在手术器械中的彼此相交的三个方向上进行移动的三个自由度、以及绕与轴部的中心轴线相交且彼此相交的两条轴线进行旋转的两个自由度，从而仅操作第2臂便能够进行设置。

发明的效果

根据本公开的手术辅助装置，通过在配置于第1臂的第2臂设置实现至少五个自由度的多个第2可动部，而实现易于设置手术辅助装置的效果。

附图说明

图1是对本公开的一个实施方式的手术辅助机器人的结构进行说明的立体图。

图2是对图1的第2臂的结构进行说明的示意图。

图3是对图2的控制部的构成进行说明的框图。

图4是对记述枢转位置的公式进行说明的图。

图5是对执行枢转位置推算的运算处理进行说明的流程图。

图6是对执行枢转位置推算的运算处理进行说明的示意图。

图7是对执行枢转位置推算的运算处理进行说明的其他示意图。

图8是对执行枢转位置推算的运算处理进行说明的另一个示意图。

附图标记的说明

1…手术辅助机器人(手术辅助装置)；20…第1臂；

23…关节部(第1可动部)；24…安装部(第1可动部)；

30…第2臂；31…旋转部(第2可动部)；

31s…旋转传感器(传感器)；35p…销(第2可动部)；

35s…第1连杆传感器(传感器)；36p…销(第2可动部)；

36s…第2连杆传感器(传感器)；42…第1关节部(第2可动部)；

42s…第1关节传感器(传感器)；43…第2关节部(第2可动部)；

43s…第2关节传感器(传感器)；44…第3关节部(第2可动部)；

44s…第3关节传感器(传感器)；42a、43a、44a…致动器；

45…把持部(保持部)；50…控制部；70…手术器械；

72…轴部；73…操作部；90…患者；92…体腔；

Pp…枢转位置(枢转点)；L…轴线(中心轴线)

具体实施方式

参照图1～图8对本公开的一个实施方式的手术辅助机器人(手术辅助装置)1进行说明。本实施方式的手术辅助机器人1是用于辅助内窥镜手术的机器人。具体而言，如图1以及图2所示，手术辅助机器人1是能够保持手术器械70的机器人，该手术器械70的端部插入患者90的腹壁91内的空间即体腔92。此外，手术辅助机器人1是能够控制手术器械70的位置以及位姿中的至少一方的机器人。

如图1以及图2所示，手术辅助机器人1设置有基座10、第1臂20、多个第2臂30、以及控制部50。在本实施方式中，多个第2臂30具有相同的结构，因此下文对三个第2臂30无区别地进行说明。此外，在本实施方式中，应用第2臂30的数量为三个的示例进行说明。此外，第2臂30的数量可以多于三个，也可以少于三个。

基座10构造成支承第1臂20、以及多个第2臂30。在本实施方式中，应用基座10配置在与供患者90躺卧的床5相邻的位置处的示例进行说明。基座10设置有底部11和柱部12，底部11设置于地板；柱部12形成为从底部11朝上方延伸的柱状。

如图1所示，柱部12的形状形成为圆柱形。并且，由第1臂20保持形成为圆柱形的柱部12的侧面部分即周面。由此，第1臂20构造成能够以柱部12的圆柱形的轴向为中心进行旋转。在此，柱部12的轴向是指柱部12的延伸方向。此外，柱部12的形状不限定为圆柱形。柱部12的形状可以为棱柱形。当柱部12为棱柱形时，可以在柱部12设置容许第1臂以柱部12的轴向为中心进行旋转的构造。此外，容许第1臂20以柱部12的轴向为中心进行旋转的构造可以不设置在柱部12，而设置在第1臂20。

第1臂20配置在基座10与多个第2臂30之间。换言之，基座10支承第1臂20。并且，第1臂20支承多个第2臂30。

第1臂20设置有位于基座10侧的臂部21、位于第2臂30侧的臂部22、以及位于臂部21以及臂部22之间的关节部(第1可动部)23。

臂部21是呈棒状延伸的部件，且臂部21的位于基座10侧的端部(第1端部)设置有安装部(第1可动部)24，安装部24安装在基座10中的柱部12上。安装部24具有以下构造：能够沿着柱部12在上下方向上改变配置位置，并且能够以柱部12为中心改变臂部21的延伸方向，换言之能够进行旋转。即，安装部24具有实现两个自由度的动作的构造。作为安装部24的构造，可以使用柱部12插通在安装部24上设置的通孔的构造。

臂部22是呈棒状延伸的部件，且在臂部22的位于第2臂30侧的端部(第2端部)配置有多个第2臂30。臂部22支承第2臂30。被支承的第2臂30由臂部22支承为能够绕在上下方向上延伸的轴线进行旋转。

关节部23具有以下构造：设置在臂部21以及臂部22之间，且能够使臂部21以及臂部22绕关节部23的在上下方向上延伸的轴线相互进行旋转。即，关节部23具有实现一个自由度的动作的构造。关节部23的具体的构造无特别限定。

第2臂30支承手术器械70。手术器械70被第2臂30支承为能够改变该手术器械70的位置以及位姿。此外，将第2臂30控制成：即使改变手术器械70的位置或位姿，手术器械70也会经过相对于第2臂30规定的相对位置即枢转位置P_p。枢转位置P_p与穿刺器75的配置位置大致一致，该穿刺器75配置在内窥镜外科手术的对象即患者90的腹壁91处。

此外，配置穿刺器75的位置可以是上述的患者90的腹壁91，也可以是胸壁。另外，在配置穿刺器75的情况下，枢转位置P_p与穿刺器75的配置位置大致一致。在未配置穿刺器75的情况下，枢转位置P_p可以与设置在腹壁91的通孔或孔口的位置大致一致。

第2臂30配置在第1臂20与手术器械70之间。换言之，第1臂20支承第2臂30。此外，第2臂30构造成能够保持手术器械70。

如图1所示，第2臂30是配置在第1臂20的与基座10相反一侧的端部即前端部(第2端部)且能够保持手术器械70的臂。

此外，在本实施方式中，应用在第1臂20的前端部仅配置多个第2臂30的示例进行说明。不过，本公开的构造不限定为在第1臂20的前端部仅配置多个第2臂30的构造。例如，可以混合配置有第2臂30以及不同于第2臂的臂装置。

如图2所示，第2臂30设置有旋转部(第2可动部)31、第1连杆部35、第2连杆部36、万向部41、以及把持部(保持部)45。根据从第2臂30的控制部50输入的控制信号来驱动控制旋转部31、第1连杆部35以及第2连杆部36。

旋转部31是配置于第2臂30固定在第1臂20的部分处的关节，由图3所示的致动器31a驱动旋转部31。作为旋转部31，具有能够绕在上下方向上延伸的旋转轴线进行旋转驱动的构造。旋转部31具有实现一个自由度的动作的构造。

旋转部31的具体的构造不限于上述构造。旋转部31设置有用于检测旋转部31的旋转角度的旋转传感器(传感器)31s。

第1连杆部35配置在旋转部31与第2连杆部36之间，由图3所示的致动器35a驱动第1连杆部35。第1连杆部35形成为矩形。第1连杆部35包括两组杆35b以及销(第2可动部)35p。两组杆35b分别由一对平行杆35b1、35b2构成。销(第2可动部)35p位于构成两组杆35b的杆35b1、35b2各自的端部。杆35b1、35b2各自的端部通过销(第2可动部)35p而结合。各个销(第2可动部)35p在结合部分，即杆35b1、35b2各自的端部处容许一个自由度的旋转。

此外，在第1连杆部35设置有用于检测规定的销35p的旋转角度的第1连杆传感器(传感器)35s。在本实施方式中，应用第1连杆部35配置成在上下方向延伸的位姿的示例进行说明。

第2连杆部36配置在第1连杆部35与万向部41之间，由图3所示的致动器36a驱动第2连杆部36。与第1连杆部35相同，第2连杆部36形成为具有两组成对且平行的杆36b的矩形形状。此外，相邻两个杆36b具有通过容许一个自由度的旋转的销(第2可动部)36p而结合的构造。

此外，在第2连杆部36设置有用于检测规定的销36p的旋转角度的第2连杆传感器(传感器)36s。在本实施方式中，应用第2连杆部36配置成在横向(沿着与上下方向相交的面的方向)延伸的位姿的示例进行说明。

万向部41配置在第2连杆部36与把持部45之间。万向部41具备旋转轴线彼此相交的第1关节部(第2可动部)42、第2关节部(第2可动部)43和第3关节部(第2可动部)44；用于检测第1关节部42的旋转角度的第1关节传感器(传感器)42s；用于检测第2关节部43的旋转角度的第2关节传感器(传感器)43s；以及用于检测第3关节部44的旋转角度的第3关节传感器(传感器)44s。

由图3所示的致动器42a、致动器43a、以及致动器44a分别驱动对应的第1关节部42、第2关节部43以及第3关节部44。

第1关节部42配置在与第2连杆部36相邻的位置处。第1关节部42配置成使得其旋转轴线相对于水平方向朝斜上方延伸的位姿。第1关节部42更优选配置成相对于水平方向成45°角朝斜上方延伸的位姿。

第2关节部43配置在第1关节部42与第3关节部44之间。第3关节部44配置在与把持部45相邻的位置处。第1关节部42、第2关节部43以及第3关节部44具有能够绕旋转轴进行旋转的构造，即容许一个自由度的动作的构造。此外，作为第1关节部42、第2关节部43以及第3关节部44的构造无特别限定。

把持部45配置在与万向部41相邻的位置处，换言之把持部45配置在第2臂30的前端。把持部45只要是能够把持手术器械70的构造即可，不限定其具体的构造。

手术器械70是用于内窥镜外科手术的器械。如图2所示，手术器械70设置有主体部71、端部插入在体腔内且呈长轴形的轴部72、以及配置在轴部72的端部且用于进行手术操作的操作部73。

在本实施方式中，应用操作部73为钳子的示例进行说明。此外，手术器械70可以如本实施方式所述具有钳子。另外，手术器械70也可以是用于内窥镜外科手术的其他器械，例如为内窥镜等。

主体部71是由第2臂30把持的部分，且主体部71收纳有向操作部73传递使操作部73驱动的驱动力的机构。此外，作为向操作部73传递驱动力的机构无特别限定。

轴部72是呈筒状或棒状延伸的部件，且轴部72插通穿刺器75并插入到患者的腹壁91的内部。此外，在轴部72设置有用于从主体部71向操作部73传递驱动力的空间。

控制部50对由第2臂30把持的手术器械70的枢转位置P_p进行推算。此外，控制部50控制第2臂30的动作。至少在第2臂30的控制中使用由控制部50推算出的手术器械70的枢转位置P_p。在此，在关于第2臂30的坐标系中表示由控制部50推算的枢转位置P_p。

控制部50是具有CPU(中央运算处理单元)、ROM、RAM、输入输出界面等的计算机等信息处理装置。存储在上述ROM等存储装置的程序使CPU、ROM、RAM、输入输出界面协同工作，从而至少作为获取部51、存储部52、垂直向量计算部53、内积计算部54、修正运算部55、以及输出部56发挥作用。

获取部51获取从旋转传感器31s、第1连杆传感器35s、第2连杆传感器36s、第1关节传感器42s、第2关节传感器43s以及第3关节传感器44s输出的旋转角度的信息。

获取部51根据获取到的旋转角度的信息来计算有关向量n的信息即向量信息，其中，向量n表示第2臂30的把持部45或手术器械70的朝向。此外，获取部51同样也计算表示后述的假定枢转位置P_p′的移动的第1移动向量ΔP_p′的信息、以及表示手术器械70中位于把持部45侧的端部即后端部P_r的移动的第2移动向量ΔP_r的信息。

此外，在本实施方式中，对第2移动向量ΔP_r是表示手术器械70的后端部P_r的移动的向量的情况进行说明，不过，第2移动向量ΔP_r不限定为表示后端部P_r的移动的向量。第2移动向量ΔP_r只要是表示与假定枢转位置P_p′不同的位置的移动的向量即可。

存储部52存储预先规定的假定距离d′的值。假定距离d′与表示第2臂30的前端位置和手术器械70的朝向的向量n共同用于推算相对于第2臂30的枢转位置P_p。

具体而言，假定距离d′表示从第2臂30的前端位置到假定枢转位置P_p′的距离。在本实施方式中，应用第2臂30的前端位置是由第2臂30把持的手术器械70的后端侧的基准点，例如是主体部71的后端部P_r的示例进行说明。即，从手术器械70的后端部P_r到假定枢转位置P_p′的长度为假定距离d′。

在此，预先规定假定枢转位置P_p′。对实际枢转位置P_p进行推算时使用假定枢转位置P_p′。因此，不考虑实际枢转位置P_p与假定枢转位置P_p′是否一致。此外，优选将假定枢转位置P_p′设定在手术器械70上以进行推算。

此外，第2臂30的前端位置也可以设定为手术器械70的前端侧的基准点，例如手术器械70的前端部。在该情况下，假定距离d′为从手术器械70的前端部到假定枢转位置P_p′的长度。

垂直向量计算部53计算手术器械70的轴线L方向。此外，垂直向量计算部53计算第1垂直向量ΔP_p⊥′以及第2垂直向量ΔP_r⊥。在此，根据向量信息计算手术器械70的轴线L方向。此外，第1垂直向量ΔP_p⊥′以及第2垂直向量ΔP_r⊥分别是第1移动向量ΔP_p′以及第2移动向量ΔP_r中的相对于轴线L方向的垂直分量。

内积计算部54计算第1垂直向量ΔP_p⊥′和第2垂直向量ΔP_r⊥的内积的值。

修正运算部55进行如下运算：将内积的值乘以规定的系数k而得到的值与存储在存储部52的假定距离d′相加。接着执行如下处理：将已存储的假定距离d′的值更新为通过该运算求出的新的假定距离d′的值。

输出部56根据从旋转传感器31s、第1连杆传感器35s、第2连杆传感器36s、第1关节传感器42s、第2关节传感器43s以及第3关节传感器44s输出的旋转角度的信息，通过一个控制系统来控制第2臂30的动作。换言之，仅由输出部56控制第2臂30的动作。

输出部56输出根据推算出的枢转位置(枢转点)P_p来控制第2臂30的位姿以及配置位置中的至少一方的控制信号。在本实施方式中，应用输出用于驱动致动器31a、致动器35a、致动器36a、致动器42a、致动器43a、以及致动器44a的控制信号的示例进行说明。

具体而言，输出以如下方式进行控制的控制信号：使得设定在轴部72的长轴上的任意位置的枢转位置P_p在改变手术器械70的位姿以及配置位置中的至少一方时不产生变化。作为输出部56中生成控制信号的具体的运算处理内容和/或信息处理内容，无特别限定。

此外，枢转位置P_p的位置不产生变化是指枢转位置P_p的移动范围控制在预先规定的容许范围内。作为容许范围内可以例示以下范围：包括配置在患者90的穿刺器75(或孔口)内且位于患者90的腹壁91或胸壁的外表面与内表面的之间中间位置的范围，且程度控制在因枢转位置P_p的移动范围而导致患者90体表附近组织承受的负荷不会损伤该组织的范围。

此外，在本实施方式中，应用控制部50控制第2臂30的位姿以及配置位置中的至少一方的示例进行说明，不过也可以通过从外部施加的力来控制第2臂30的位姿。换言之，控制部50可以主动地改变第2臂30的位姿。此外，也可以是被动地改变第2臂30的位姿的构造。

在此，作为从外部施加的力，可以例示如下力：通过穿刺器75与手术器械70的接触而施加到第2臂30的力，或进行内窥镜手术的手术人员、辅助手术人员的辅助者为了改变第2臂30的位姿而施加的力。

接下来说明具有上述构造的控制部50中对枢转位置P_p进行推算的运算处理。首先参照图4对记述枢转位置P_p的公式进行说明。用后端部P_r(第2臂30的前端位置)、向量n、以及距离d并通过下述公式(1)来记述枢转位置P_p。

[公式1]

P_p＝P_r+dn···(1)

接下来说明对枢转位置P_p进行推算的运算处理。若控制部50开始执行推算图5所示的枢转位置P_p的运算处理，则按照预先规定的采样周期反复执行推算的运算处理。执行推算的运算处理至少持续到第2臂30的操作结束为止。

首先，控制部50执行利用获取部51获取关于向量n的信息即向量信息的处理(S11)，向量n表示第2臂30中的把持手术器械70的把持部45的朝向或手术器械70的朝向。

具体而言，获取部51执行获取旋转角度的信息的处理，该旋转角度的信息是从旋转传感器31s、第1连杆传感器35s、第2连杆传感器36s、第1关节传感器42s、第2关节传感器43s以及第3关节传感器44s(下文记为“旋转传感器31s等”)输出的信息。其后，根据获取到的旋转角度的信息，获取部51执行计算关于向量n的信息即向量信息的运算处理，其中，向量n表示第2臂30的把持部45的朝向、或手术器械70的朝向。

接下来，获取部51执行获取第1移动向量ΔP_p′的信息、以及第2移动向量ΔP_r的信息的处理(S12)。具体而言，获取部51执行以下运算处理：根据新近获取到的从旋转传感器31s等输出的旋转角度的信息、以及在此之前(例如，更前的采样周期)获取到的从旋转传感器31s等输出的旋转角度的信息，来计算第1移动向量ΔP_p′的信息、以及第2移动向量ΔP_r的信息。

之后，控制部50执行通过垂直向量计算部53计算第1垂直向量ΔP_p⊥′以及第2垂直向量ΔP_r⊥的运算处理(S13)。具体而言，控制部50首先执行根据关于向量n的信息即向量信息来计算手术器械70的轴线L方向的运算处理。

然后，控制部50执行以下运算处理：根据第1移动向量ΔP_p′的信息、第2移动向量ΔP_r的信息、以及手术器械70的轴线L方向，分别计算相对于手术器械70的轴线L方向的垂直分量即第1垂直向量ΔP_p⊥′以及第2垂直向量ΔP_r⊥(参照图5)。

若计算出第1垂直向量ΔP_p⊥′以及第2垂直向量ΔP_r⊥，则控制部50执行通过内积计算部54来计算第1垂直向量ΔP_p⊥′和第2垂直向量ΔP_r⊥的内积的值Δd′的运算处理(S14)。

例如图6所示，在假定距离d′大于实际值的距离d的情况下，换言之，在假定枢转位置P_p′位于比枢转位置P_p靠手术器械70的前端侧的位置处的情况下，第1垂直向量ΔP_p⊥′的朝向与第2垂直向量ΔP_r⊥的朝向为相反的方向。因此，两者的内积的值Δd′为负值。

另一方面，如图7所示，在假定距离d′小于实际值的距离d的情况下，换言之，在假定枢转位置P_p′位于比枢转位置P_p靠后端部P_r侧的位置处的情况下，第1垂直向量ΔP_p⊥′的朝向与第2垂直向量ΔP_r⊥的朝向为相同的方向。因此，两者的内积的值Δd′为正值。

若计算出内积的值Δd′，则控制部50执行通过修正运算部55来修正并更新假定距离d′的运算处理(S15)。具体而言，修正运算部55进行如下运算：通过将内积的值Δd′乘以规定的系数k(k为正值)得到的值与存储在存储部52的假定距离d′相加而进行修正。然后，修正运算部55进行如下处理：将存储的假定距离d′的值更新为通过该运算求得的新的假定距离d′的值。

例如在图6所示的情况下，进行减小假定距离d′的修正，从而进行接近实际值的距离d的修正。另一方面，在图7所示的情况下，进行增大假定距离d′的修正，从而进行接近实际值的距离d的修正。

可以将规定的系数k设定为所希望的值。例如，若增大规定的系数k的值，则可使假定距离d′尽快地接近实际值的距离d，不过假定距离d′可能难以趋同于实际值的距离d。此外，若减小系数k的值，则假定距离d′会缓慢地接近实际值的距离d，不过假定距离d′易于趋同于实际值的距离d。

此外，在假定距离d′表示从手术器械70的前端部到假定枢转位置P_p′的距离的情况下，如图8所示，在S15中修正假定距离d′时增大减小是颠倒的。因此，优选规定的系数k具有负值。

通过具有上述构造的手术辅助机器人1，由于第2臂30设置有实现至少五个自由度的旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43、以及第3关节部44，因此仅通过操作第2臂30便能够进行设置。例如，与专利文献1记载的技术所述的通过操作装配臂以及机械手这两者来进行设置的情况相比，进行操作的机械手的数量少，从而能够易于进行设置。

并且，优选旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43、以及第3关节部44均设置成能够在手术器械70插入到体腔的状态下执行动作。换言之，优选不存在在手术器械70插入到体腔的状态下动作被固定的旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43或第3关节部44。动作被固定是指在进行手术操作期间不需要执行动作或不容许执行动作。

与专利文献1记载的技术相比，旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43、以及第3关节部44均设置成能够在手术器械70插入到体腔的状态下执行动作，从而易于确保手术器械70可移动的范围。

例如，易于使已插入到在患者90体表设置的穿刺器75或孔口的手术器械70移动到其他穿刺器75或孔口。此外，即使穿刺器75或孔口相对于手术辅助机器人1的相对位置因患者90体腔中气体的增减等而产生变动，也易于使手术器械70进行追随。

与专利文献1记载的技术相比，能够在第2臂30的前端即第2端部处保持手术器械70，从而易于确保手术器械70可移动的范围。

手术器械70具有轴部72以及操作部73。由此，通过将轴部72插入到在患者90体表设置的穿刺器75或孔口内，而易于将操作部73配置在患者90的体腔内。

控制部50控制旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43、以及第3关节部44的动作，以使得枢转位置P_p位于轴部72处。因此，即使在已改变手术器械70的位姿或配置位置的情况下，轴部72也能够经过枢转位置P_p。换言之，轴部72能够执行枢转动作。

根据旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43、以及第3关节部44的位移信息来推算枢转位置P_p的位置，从而易于执行第2臂30的枢转动作。此外，能够由控制部50根据旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43、以及第3关节部44的所有的位移信息来控制旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43、以及第3关节部44的动作。换言之，无需由控制部50进行旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43、以及第3关节部44的各构造中的一部分的控制，并由不同于控制部50的控制部进行另外一部分的控制。即，形成了如下构造：由一个控制系统根据旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43、以及、第3关节部44的所有的位移信息来控制旋转部31、销35p、销36p、第1关节部42、第2关节部43、以及第3关节部44的动作。

第2臂30包括三个自由度和两个自由度，其中，三个自由度是在手术器械70中的彼此相交的三个方向上的移动；两个自由度是绕与轴部72的轴线L相交且彼此相交的两条轴线的旋转。因此，仅通过操作第2臂30便能够进行设置。

此外，本公开的技术范围并非限定于上述实施方式。本公开的技术范围在不脱离本公开的主旨的范围内能够加以各种变更。例如，在上述实施方式中对手术辅助机器人的示例进行了说明，不过本公开不限定于机器人的方式。

Claims

1.一种手术辅助装置，其能够保持构成为端部插入患者体腔的手术器械，并且能够控制所述手术器械的位置以及位姿中的至少一方，所述手术辅助装置的特征在于，设置有：

第1臂，所述第1臂的第1端部被基座支承，且所述第1臂具有第1可动部，所述第1可动部包括至少一个自由度的动作；以及

多个第2臂，多个所述第2臂配置在所述第1臂的第2端部，且能够保持所述手术器械，并且多个所述第2臂均具有多个第2可动部，多个所述第2可动部包括总共至少五个自由度的动作，

多个所述第2可动部包括三个自由度以及两个自由度，其中，所述三个自由度对应于所述第2可动部在所述手术器械中的彼此相交的三个方向上的移动，所述两个自由度对应于所述第2可动部绕与所述手术器械的轴部的中心轴线相交且彼此相交的两条轴线的旋转，

多个所述第2可动部设置成，使得处于已插入到所述体腔的状态的所述手术器械能够按照从设置于所述患者体表的穿刺器或孔口施加的外力而被动地执行动作。

2.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

具有控制部，所述控制部根据多个所述第2可动部的位移信息，通过一个控制系统来控制所述第2可动部的动作。

3.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

在多个所述第2臂中的第2端部设置有保持所述手术器械的保持部，其中，所述第2端部位于多个所述第2臂中的被所述第1臂支承的第1端部的相反侧。

4.根据权利要求1所述的手术辅助装置，其特征在于，

所述手术器械具有：

所述轴部，所述轴部构成为端部插入所述体腔，且呈长轴形状；以及

操作部，所述操作部配置在插入所述体腔内的所述轴部所具有的所述端部，且用于进行手术操作。

5.根据权利要求4所述的手术辅助装置，其特征在于，

还设置有控制多个所述第2可动部的动作的控制部，并且

所述控制部在所述轴部的长轴上的任意位置处设定枢转点，并且所述控制部控制多个所述第2可动部的动作，以使得当改变所述手术器械的位姿以及配置位置中的至少一方时，所述枢转点的位置不产生变化。

6.根据权利要求5所述的手术辅助装置，其特征在于，

设置有检测多个所述第2可动部的位移的传感器，

所述控制部执行根据由所述传感器检测到的位移信息来推算所述枢转点的位置的运算处理。