WO2022054123A1

WO2022054123A1 - 手術支援装置

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Publication number: WO2022054123A1
Application number: PCT/JP2020/033919
Authority: WO
Inventors: 嘉洋石川; 聡叶野
Original assignee: リバーフィールド株式会社
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2022-03-17
Also published as: JPWO2022054123A1

Abstract

手術支援装置において、通信障害への耐性向上を図りつつ、アーム内配線の損傷防止を図る。　本発明に係る手術支援装置は、手術具を保持可能な少なくとも１本のアームを備え、アーム内に配置された複数の電子基板とアーム外に配置された電子基板とが相互にデータ通信を行うための配線接続がループ接続とされたものである。

Description

手術支援装置

　本発明は、手術具を保持する機能を備えた手術支援装置についての技術分野に関する。

　近年、手術支援装置を用いた外科手術が普及しつつある。このような手術支援装置は、内視鏡や鉗子等の手術具を保持するとともに、手術具の位置や姿勢を変えるための複数のアームとしての可動体を備えている。
　下記特許文献１，２，３に各種の手術支援装置が開示されている。

特開２０１５－２２８９２２号公報特開２００３－２８４７２６号公報特開平６－６３００３号公報

　手術具は電動で動作するアクチュエータ／モータを備えたものが多くあり、アームには、これらのアクチュエータ／モータに対するセンサ、エンコーダ、電磁ブレーキ、さらにはこれらのデバイスに応じた駆動回路、検出回路等が備えられる。また、アームには、手術具の位置や姿勢を変化させるためのアーム動作用のアクチュエータ／モータが備えられ、これらのアクチュエータ／モータに対するセンサ、エンコーダ、電磁ブレーキ、さらにはこれらのデバイスに応じた駆動回路、検出回路等も備えられる。さらにアームには、上記のアクチュエータ／モータによるアームの駆動に係る各種の処理を行う電子基板が設けられる。電子基板は、アーム内にアクチュエータ／モータが複数箇所設けられていることに対応して、アーム内に複数設けられている。

　ここで、手術支援装置は医療機器であるため、一部の電子基板間に配線断等に伴う通信断が生じても動作を継続可能である等、電子基板間での通信障害への耐性向上が図られることが望まれる。
　また、アームは可動部であることから、アーム内の配線はできるだけ収納性を高めて配線の損傷の防止を図りたい。このため、アーム内の総配線長はできるだけ短くすることが望まれる。

　本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、手術支援装置において、通信障害への耐性向上を図りつつ、アーム内配線の損傷防止を図ることを目的とする。

　本発明に係る手術支援装置は、手術具を保持可能な少なくとも１本のアームを備え、
　前記アーム内に配置された複数の電子基板と前記アーム外に配置された電子基板とが相互にデータ通信を行うための配線接続がループ接続とされたものである。
　複数の電子基板がループ接続されることで、或る一部の電子基板間で断線等による通信断が生じたとしても、全ての電子基板が通信可能に接続された状態が維持される。このため、通信障害への耐性向上が図られる。また、ループ接続とすることで、アーム外の電子基板からアーム内の各電子基板にそれぞれ配線を行う場合に比べて総配線長は短くなり、アーム内の配線収納性を高めることが可能となる。

　上記した本発明に係る手術支援装置においては、前記アームを複数本備え、複数の前記アームにおける電子基板と前記アーム外に配置された電子基板とがループ接続された構成とすることが可能である。
　これにより、複数のアームを含めた全体で一つのループが形成される。

　上記した本発明に係る手術支援装置においては、前記アーム内の電子基板のうち、最もアーム根元側に位置する電子基板と最もアーム先端側に位置する電子基板とを除く何れか一つの電子基板が、該電子基板よりもアーム根元側に位置する電子基板を経由せずにバイパスされた配線により接続された構成とすることが可能である。
　これにより、最もアーム先端側に位置する電子基板からの配線を、該最もアーム先端側の電子基板よりもアーム根元側に位置する配線バイパスされた電子基板に対して接続することが可能とされ、アーム内からアーム外への配線の長さの短縮化が図られる。

　上記した本発明に係る手術支援装置においては、前記アーム内の電子基板のうちアーム根元側から二番目の電子基板が配線バイパスされた構成とすることが可能である。
　これにより、アーム外からアーム内への配線を最もアーム根元側に位置する電子基板に接続することが可能となり、アーム外からアーム内への配線長の最短化が図られる。同時に、このようにアーム外からアーム内への配線を最もアーム根元側に位置する電子基板に接続する場合、換言すれば、アーム内からアーム外への配線を最もアーム根元側に位置する電子基板以外の電子基板からの出力配線とすることが前提とされる場合において、アーム内からアーム外への配線長の最短化が図られる。

　上記した本発明に係る手術支援装置においては、前記アーム内の電子基板のうち最もアーム根元側に位置する電子基板が配線バイパスされた構成とすることが可能である。
　これにより、最もアーム先端側に位置する電子基板からの配線を最もアーム根元側に位置する電子基板に対して接続することが可能となり、アーム外からアーム内への配線の長さの最短化が図られる。

　本発明によれば、手術支援装置において、通信障害への耐性向上を図りつつ、アーム内配線の損傷防止を図ることできる。

本発明に係る実施形態としての手術支援装置の説明図である。実施形態における手術具保持装置の説明図である。第一実施形態としての手術支援装置の概略電気回路構成の説明図である。第一実施形態としての手術支援装置の概略電気回路構成の説明図である。第二実施形態としての手術支援装置の概略電気回路構成の説明図である。第二実施形態としての手術支援装置の概略電気回路構成の説明図である。変形例としてのアーム内電子基板間配線の説明図である。

　以下、実施形態としての手術支援装置を次の順序で説明する。
＜１．第一実施形態＞
［1-1．手術支援装置等の概略構成］
［1-2．手術支援装置の電気回路構成］
＜２．第二実施形態＞
＜３．実施形態のまとめ＞

＜１．第一実施形態＞
［1-1．手術支援装置等の概略構成］
　実施形態では、手術室の床等に設置されて使用されるタイプの手術支援装置を例に挙げる。但し、本発明の手術支援装置の適用範囲は手術室の床等に設置されて使用されるタイプに限られることはなく、手術室の天井や壁面に取り付けられて使用されるタイプなど、各種の手術支援装置に適用することもできる。

　図１に手術支援装置１の一例を示す。
　手術室には手術台５００が設置され、手術台５００には患者２００が、例えば、仰向けの状態で横たえられている。患者２００の体腔２０１を形成する部分、例えば、腹壁２０１ａにはポート２０２が形成される。ポート２０２には外科手術が行われるときに後述する手術具の一部（先端部）が挿入される。ポート２０２は軸状の手術具が挿入される小孔である。

　手術支援装置１は、主に、ベースユニット２と、ベースユニット２上に取り付けられるステージ７と、ステージ７に取り付けられた１本又は複数本のアーム１０と、アーム１０の先端に取り付けられた手術具保持装置１６と、手術具保持装置１６に交換可能に（着脱自在に）保持された手術具１８を有する。

　ベースユニット２には、手術室の床等に載置される基台部３が形成され、基台部３には昇降機構４が取り付けられており、昇降機構４によってベースアームリア５が上下方向（ｄｒ１）に昇降され、適切な高さ位置に調整可能とされる。
　ベースアームリア５には、ベースアームフロント６が水平方向（ｄｒ２）に延出可能な機構により取り付けられており、ベースアームフロント６の先端に取り付けられているステージ７の位置を調整可能とされる。

　ステージ７はベースアームフロント６上に形成され、アーム１０を軸支する。
　この図１の例では、アーム１０として、１番目のアーム（１番アーム）１０－１、２番目のアーム（２番アーム）１０－２、及びスコープアーム１０Ｓの３つのユニットが取り付けられており、それぞれステージ７上で回動可能とされている。また、本例では、各アーム１０の根元側の一部が回転部１０ａとして形成されている。この回転部１０ａにより、各アーム１０の回転部１０ａから先端側の部分が上下方向ｄｒ１を軸方向とする回転方向に回転自在とされる。
　各アーム１０は、１又は複数の関節部や回動部を備え、その先端を任意の位置に移動させやすい機構に形成されている。

　アーム１０の先端部にはジンバル部等を介して手術具保持装置１６が取り付けられており、１番アーム１０－１、２番アーム１０－２のそれぞれは、手術具保持装置１６によって鉗子などの手術具１８が保持される。

　またスコープアーム１０Ｓの手術具保持装置１６によっては、手術具１８としてのスコープが保持される。
　スコープは、例えば、内視鏡を有するスコープユニットとして設けられ、前後に延びるシャフトとシャフトの後端部に結合されたカメラヘッドとシャフトの中間部に結合されたライトガイドなどを有している。

　スコープや鉗子などの手術具１８は、シャフトの先端部が患者２００に形成されたポート２０２から体腔２０１の内部に挿入される。
　シャフトの先端部が体腔２０１の内部に挿入された状態において、スコープのシャフトの先端部から照明光が照射され、撮像素子によって体腔２０１の内部の状態が撮影される。撮像素子によって撮影された体腔２０１の内部の状態は術者（医師）が操作する図示しない操作装置に撮影画像信号として送出され、術者が遠隔から体腔２０１の内部の状態を観察することができる。
　また術者は、１番アーム１０－１、２番アーム１０－２に取り付けられた鉗子等の手術具１８を遠隔操作して施術を行うことができる。
　各アーム１０における関節部や回動部としての可動部の全部又は一部は、操作装置からの遠隔操作に応じて、内蔵するモータやアクチュエータにより駆動される。

　なお、３本のアーム１０により３つの手術具１８を操作可能な手術支援装置１を例示しているが、手術支援装置１としては少なくとも１本以上のアームで１以上の手術具を扱うことができるものであればよい。
　このような手術支援装置１により、１又は複数の手術具を遠隔制御して外科手術を行うことが可能になり手術時間の短縮化を図ることが可能になる他に、異なる種類の複数の手術具を使用して高度な外科手術を行うことも可能になる。

　各アーム１０における関節部や回動部としての可動部の全部又は一部は、内蔵するモータやアクチュエータにより駆動されるとともに、電磁ブレーキ機構により制動される。
　用いられる電磁ブレーキは、例えば通電が切れたときにブレーキがかかり状態を維持する無励磁作動形ブレーキとされる。
　また電磁ブレーキに通電されている状態（つまりブレーキが解除されている状態）であれば、関節部や回動部は医療スタッフの手により動かすことができるようにされている。例えば医療スタッフがアーム１０自体や先端の手術具保持装置１６の部分などを手に持って動かし、アーム１０の移動や手術具１８の移動などが可能である。

　各手術具保持装置１６には、手動スイッチ１５０が設けられている。
　図２に、手術具保持装置１６を拡大して示すが、例えば手動スイッチ１５０は、手術具保持装置１６の筐体左右上部に設けられている。
　これにより、例えば医療スタッフが、手動スイッチ１５０を押しながら手術具保持装置１６を握持しやすいようにされている。
　この手動スイッチ１５０は、上述の電磁ブレーキなど、一部の負荷部（回路／デバイス）に通電するためのスイッチであり、主電源オフ時や停電時でも、手動スイッチ１５０を押すことで電磁ブレーキが通電され制動が解除される。従って図２のように医療スタッフが握持して動かすことで、手術具１８等の位置を移動させることができる。
　手動スイッチ１５０は、押している間のみにオンとなるモーメンタリタイプでもよいし、押す毎にオン／オフが切り替わるトグルタイプでもよい。

　なお、手動スイッチ１５０としては、少なくとも手術具保持装置１６に１つ設けられればよいが、より多数の手動スイッチ１５０が設けられてもよい。また、図１のように各アーム１０の手術具保持装置１６に手動スイッチ１５０が設けられているが、手術支援装置１の全体で１つの手動スイッチ１５０が設けられる例も考えられる。
　また手動スイッチ１５０が設けられる位置は、手術具保持装置１６上であることに限定されない。

［1-2．手術支援装置の電気回路構成］
　このような手術支援装置１における概略的な電気回路構成について図３及び図４を参照して説明する。これら図３、図４は、ベースユニット２からアーム１０の先端部までの概略電気回路構成を二図に分けて示したものである。
　図３は、ベースユニット２から各アーム１０の回転部１０ａまでの概略電気回路構成を示し、図４は、各アーム１０における回転部１０ａよりも先端側の概略電気回路構成を示している。

　図３に示すように、ベースユニット２は、ＰＣボード３０、パワースイッチ３１、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等による発光部３２、電源制御基板３３、バルブ３４、及び前述した昇降機構４を備える。

　ＰＣボード３０は、制御回路としてのマイクロコンピュータが搭載された基板であり、前述した操作装置との間での各種データのやりとりや、ベースアームリア５やベースアームフロント６、各アーム１０に設けられた各電子基板（ベースアームリア基板４０、ベースアームフロント基板５０、アーム第一基板６０からアーム第六基板７７）との間でのデータ通信を行う。

　ＰＣボード３０には、これら各電子基板との間でデータ通信を行うための通信基板３０ａが設けられている。この通信基板３０ａを含め、手術支援装置１の各部に配置された電子基板は、通信用のケーブル（配線）によってネットワーク接続されている。図中では、このように電子基板間をネットワーク接続するための配線を二重線により表している。
　本例において、これら各電子基板間のデータ通信方式には、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（Ethernet for Control Automation Technology）が採用されている。本例では、各電子基板間のデータ通信は、通信基板３０ａをマスタ、その他の各電子基板をスレーブとしたマスタ・スレーブ方式によるネットワーク通信が行われる。

　ここで、本例の手術支援装置１において、アーム１０内には、関節部等の可動部を駆動するためのモータ（例えば、図３におけるモータ６１や図４におけるモータ６５、６９等）や、可動部の動きを検出するためのセンサ（図３におけるセンサ６２や図４におけるセンサ６６、７０等）が設けられており、ＰＣボード３０は、通信基板３０ａによるデータ通信によって、アーム１０における電子基板に対して、操作装置から入力されるモータの駆動指示情報に応じた駆動用データを出力することが可能とされる。また、ＰＣボード３０は、上記のセンサによる検出信号を、アーム内の電子基板を介して入力し、操作装置に出力することが可能とされる。
　ここで、図３において、ＰＣボード３０から出力される「信号」は、操作装置に出力される信号を意味している。

　また、ＰＣボード３０は、電源制御基板３３や昇降機構４（上下方向の昇降機構）の制御も行う。
　電源制御基板３３は、手術支援装置１の主電源の制御や上述したモータやセンサ等の各部の動作電源の制御を行う。ＰＣボード３０は、パワースイッチ３１の操作を監視しており、パワースイッチ３１の操作に応じて主電源のオン／オフ制御を行う。また、主電源オンの際には、発光部３２としてのＬＥＤを発光させることで、主電源オン状態が提示されるようにしている。

　ベースアームリア５は、ベースアームリア基板４０、圧力センサ４１、４３、及びサーボ弁４２、４４を備える。ベースアームリア基板４０内には、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）４０ａとＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）４０ｂとが設けられると共に、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）４０ｃとＤＡＣ（Digital to Analog Converter）４０ｄが設けられる。
　ＣＰＵ４０ａは、圧力センサ４１、４３の検出信号に基づき、ベースアームリア５に設けられたサーボ弁４２、４４の制御を行う。圧力センサ４１、４３の検出信号はＡＤＣ４０ｃを介してＦＰＧＡ４０ｂに入力される。また、サーボ弁４２、４４に対しては、ＣＰＵ４０ａからの制御信号がＦＰＧＡ４０ｂ及びＤＡＣ４０ｄを介して入力される。

　ベースアームフロント６は、ベースアームフロント基板５０、圧力センサ５１、５３、サーボ弁５２、５４、バルブ５５、５６、及びスイッチ５７を備える。ベースアームフロント基板５０内には、ＣＰＵ５０ａとＦＰＧＡ５０ｂとが設けられると共に、二つのＡＤＣ５０ｃ、５０ｃと、一つのＤＡＣ５０ｄが設けられる。
　ＣＰＵ５０ａは、圧力センサ５１、５３の検出信号に基づき、ベースアームフロント６に設けられたサーボ弁５２、５４やバルブ５５、５６の制御を行う。図示のように圧力センサ５１の検出信号は二つのＡＤＣ５０ｃのうち一方のＡＤＣ５０ｃを介してＦＰＧＡ５０ｂに入力され、圧力センサ５３検出信号は他方のＡＤＣ５０ｃを介してＦＰＧＡ５０ｂに入力される。また、サーボ弁５２、５４に対しては、ＣＰＵ５０ａからの制御信号がＦＰＧＡ５０ｂ及びＤＡＣ５０ｄを介して入力され、バルブ５５、５６に対してはＣＰＵ５０ａからの制御信号がＦＰＧＡ５０ｂを介して入力される。
　また、ベースアームフロント基板５０は、ベースアームフロント６に設けられたスイッチ５７の操作を監視する。

　各アーム１０は、アーム第一基板６０、モータ６１、センサ６２、及びブレーキ６３と、アーム第二基板６４、モータ６５、センサ６６、及びブレーキ６７と、アーム第三基板６８、モータ６９、センサ７０、及びブレーキ７１と、アーム第四基板７２、及び例えばＬＥＤ等による発光部７５と、アーム第五基板７６とを備えている。
　ここで、アーム第一基板６０、モータ６１、センサ６２、及びブレーキ６３は、回転部１０ａに設けられており、アーム第二基板６４、モータ６５、センサ６６、ブレーキ６７と、アーム第三基板６８、モータ６９、センサ７０、ブレーキ７１と、アーム第四基板７２、発光部７５と、アーム第五基板７６は、回転部１０ａよりも先端側でジンバル部（スコープアーム１０Ｓの場合はスコープジンバル部）よりも根元側となる部分に設けられている。
　各アーム１０において、図中の「保持装置部」は、最もアーム先端側の部分であり、前述した手術具保持装置１６の形成部分を表す。ジンバル部（スコープジンバル部も含む）は、保持装置部に次いでアーム先端側となる部分である。

　１番アーム１０－１、及び２番アーム１０－２において、上記した回転部１０ａよりも先端側でジンバル部よりも根元側となる部分には、エンコーダ７３も設けられている。ここで、エンコーダ７３は、ロータリーエンコーダなど回転位置状態を検出するデバイスである。

　また、１番アーム１０－１、及び２番アーム１０－２において、ジンバル部には、アーム第六基板７７とセンサ７８が設けられ、保持装置部にはセンサ７９、基板８０、スイッチ８１、ＲＦＩＤ通信部８２、モータ８３、及びブレーキ８４と、前述した手動スイッチ１５０が設けられている。

　スコープアーム１０Ｓにおいて、スコープジンバル部にはセンサ８５とブレーキ８６が設けられ、保持装置部にはセンサ７９、モータ８３、及びブレーキ８４と、前述した手動スイッチ１５０が設けられている。

　１番アーム１０－１、及び２番アーム１０－２においては、アーム根元側からアーム先端側にかけてアーム第一基板６０、アーム第二基板６４、アーム第三基板６８、アーム第四基板７２、アーム第五基板７６、アーム第六基板７７の順で各電子基板が配置されている。また、スコープアーム１０Ｓでは、アーム根元側からアーム先端側にかけてアーム第一基板６０、アーム第二基板６４、アーム第三基板６８、アーム第四基板７２、アーム第五基板７６の順で各電子基板が配置されている。

　各回転部１０ａにおいて、モータ６１は、回転部１０ａを回転駆動するためのモータであり、センサ６２は回転部１０ａの回転位置状態を検出するためのセンサとされる。ブレーキ６３は、回転部１０ａによるアーム１０の回転動作を制動するための電磁ブレーキ（前述した無励磁作動形ブレーキ）である。
　ここで、上記のブレーキ６３を含むアーム１０における各部のブレーキ（ブレーキ６７、７１、８４、８６）は、手動スイッチ１５０のオン操作に応じたアーム第四基板７２の制御により、通電状態とされる。

　また、回転部１０ａにおいて、アーム第一基板６０は、ＰＣボード３０からネットワーク通信により取得される駆動データに基づいてモータ６１の駆動制御を行う。また、アーム第一基板６０は、センサ６２による検出情報をネットワーク通信によりＰＣボード３０に送信する。

　各アーム１０において、アーム第二基板６４、アーム第三基板６８は、それぞれモータ６５、モータ６９についてＰＣボード３０からネットワーク通信により取得される駆動データに基づく駆動制御を行うと共に、それぞれセンサ６６、センサ７０による検出情報をネットワーク通信によりＰＣボード３０に送信する。
　ここで、モータ６５は、アーム１０に形成される可動部のうち、回転部１０ａよりもアーム先端側でジンバル部よりもアーム根元側に位置する可動部の駆動を行うモータであり、センサ６６、ブレーキ６７は該可動部についてのセンサ、電磁ブレーキである。
　モータ６９は、モータ６５が駆動する可動部よりもアーム先端側でジンバル部よりもアーム根元側に位置する可動部の駆動を行うモータであり、センサ７０、ブレーキ７１は該可動部についてのセンサ、電磁ブレーキである。

　また、各アーム１０において、アーム第四基板７２は、ＣＰＵ７２ａとＦＰＧＡ７２ｂとを備えている。
　１番アーム１０－１、及び２番アーム１０－２では、ＦＰＧＡ７２ｂに対しエンコーダ７３による検出信号が入力される。エンコーダ７３は、回転部１０ａよりもアーム先端側でジンバル部よりもアーム根元側となる所定の位置に配置された回動部の回転位置状態を検出する。１番アーム１０－１、及び２番アーム１０－２におけるＣＰＵ７２ａは、ＦＰＧＡ７２ｂを介して入力されるエンコーダ７３の検出信号をネットワーク通信によりＰＣボード３０に送信する処理を行う。
　また、スコープアーム１０Ｓでは、ＦＰＧＡ７２ｂに対し、スコープジンバル部におけるセンサ８５による検出信号と、保持装置部におけるセンサ７９による検出信号が入力される。センサ８５は、スコープジンバル部における所定の可動部の動きを検出し、センサ７９は、保持装置部における所定の可動部の動きを検出する。スコープアーム１０ＳにおけるＣＰＵ７２ａは、ＦＰＧＡ７２ｂを介して入力されるセンサ８５、７９の検出信号をネットワーク通信によりＰＣボード３０に送信する。
　また、本例のＣＰＵ７２ａは、保持装置部に設けられた手動スイッチ１５０からＦＰＧＡ７２ｂを介して入力される操作信号に基づいてブレーキ６３、６７、７１、８４（スコープアーム１０Ｓの場合はスコープジンバル部のブレーキ８６を含む）と発光部７５の制御を行う。ここで、本例において発光部７５は、手動スイッチ１５０がオンとされたことに応じて発光するように制御される。なお、発光部７５は、手動スイッチ１５０がオフとされたことに応じて発光するように制御されてもよい。

　また、各アーム１０において、アーム第五基板７６は、ＰＣボード３０からネットワーク通信により取得される駆動データに基づいて、保持装置部におけるモータ８３の駆動制御を行う。

　１番アーム１０－１、及び２番アーム１０－２において、アーム第六基板７７は、ＣＰＵ７７ａ及びＦＰＧＡ７７ｂを有し、ＣＰＵ７７ａは、ジンバル部におけるセンサ７８、及び保持装置部におけるセンサ７９、基板８０、スイッチ８１、ＲＦＩＤ通信部８２に関する処理を行う。
　センサ７８は、ジンバル部における所定の可動部の動きを検出する。
　センサ７９は、保持装置部における所定の可動部の動きを検出する。スイッチ８１は、保持装置部（手術具保持装置１６）に対する鉗子等の手術具１８の着脱状態を検出するためのスイッチとされ、手術具１８の着脱に応じてオン／オフされる。ＲＦＩＤ通信部８２は、手術具保持装置１６に取り付けられた手術具１８の種類を検出するための通信部とされ、図中に「ID TAG」として示す、手術具１８に付されたＲＦＩＤタグの記憶情報を読み取ることが可能とされる。

　センサ７９、基板８０、及びスイッチ８１からの信号はＦＰＧＡ７７ｂを介してＣＰＵ７７ａに入力される。センサ７８及びＲＦＩＤ通信部８２は、ＣＰＵ７７ａに接続され、ＦＰＧＡ７７ｂを経由せずに信号通信を行うことが可能とされる。
　ＣＰＵ７７ａは、センサ７８、７９、スイッチ８１、及びＲＦＩＤ通信部８２より取得した各種の検出情報をネットワーク通信によりＰＣボード３０に送信する処理を行う。またＣＰＵ７７ａは、基板８０からの取得情報に応じた所定の処理を行う。

　ここで、本実施形態の手術支援装置１においては、上記のように装置内の各部に配置される電子基板について、データ通信のための配線接続形態が以下のような形態とされている。すなわち、アーム１０内に配置された複数の電子基板と、アーム１０外に配置された電子基板とが相互にデータ通信を行うための配線接続がループ接続とされているものである。
　具体的に、本例では、ベースユニット２に配置されたマスタとしての通信基板３０ａからの配線が、ベースアームリア基板４０を経由した後、１番アーム１０－１におけるアーム第一基板６０→アーム第二基板６４→アーム第三基板６８→アーム第四基板７２→アーム第六基板７７→アーム第五基板７６を順に経由し、さらに２番アーム１０－２におけるアーム第一基板６０→アーム第二基板６４→アーム第三基板６８→アーム第四基板７２→アーム第六基板７７→アーム第五基板７６を順に経由し、さらに、スコープアーム１０Ｓにおけるアーム第一基板６０→アーム第二基板６４→アーム第三基板６８→アーム第四基板７２→アーム第五基板７６を順に経由した上で、ベースアームフロント基板５０を経由して通信基板３０ａに接続されている。
　なお確認のため述べておくと、図３及び図４では、図の境界部における配線接続関係を図中の「Ｌ１－１」「Ｌ１－２」「Ｌ２－１」「Ｌ２－２」「ＬＳ－１」「ＬＳ－２」の符号によりそれぞれ表している。
　上記のような接続形態により、本例の手術支援装置１においては、複数のアーム１０における電子基板とアーム外に配置された電子基板とがループ接続された態様とされている。

　複数の電子基板がループ接続されることで、或る一部の電子基板間で断線等による通信断が生じたとしても、全ての電子基板が通信可能に接続された状態が維持される。例えば、ループ内において上記した各基板の接続順の方向（通信基板３０ａ→ベースアームリア基板４０→１番アーム１０－１・・・・の方向：以下、説明上「順方向」と表記する）に通信データを順に伝送していく前提において、１番アーム１０－１におけるアーム第二基板６４とアーム第三基板６８の間で断線が生じたとすると、アーム第二基板６４よりもアーム先端側の電子基板へのデータ伝送は行うことができないが、アーム第三基板６８以降、通信基板３０ａまでの各電子基板間が断線していなければ、アーム第三基板６８以降の各電子基板に対しては、通信基板３０ａから逆方向の経路でデータ伝送を行うことで各電子基板とのデータ通信が可能となる。このため、通信障害への耐性向上が図られる。
　また、ループ接続とすることにより、アーム１０外の電子基板からアーム１０内の各電子基板にそれぞれ配線を行う場合に比べて総配線長は短くなり、アーム１０内の配線収納性を高めることが可能となる。
　このように、ループ接続とした本実施形態によれば、通信障害への耐性向上を図りつつ、アーム内配線の損傷防止を図ることができる。

　また、複数のアーム１０における電子基板とアーム外に配置された電子基板とがループ接続されていることで、複数のアーム１０を含む全体で一つのループが形成されることになる。
　このように複数のアーム１０を含む全体で一つのループが形成されることで、アーム１０の増設が容易となり、拡張性の向上を図ることができる。
　ここで、複数のアーム１０を設ける場合の配線手法としては、アーム１０ごとに一つのマスタを設け、それらアーム１０ごとのマスタを起点としてアーム１０ごとにループ接続を行うという手法も考えられるが、その場合には、アーム１０が複数本となった場合にマスタ（制御要素）としての電子基板を増設する必要がある。これに対し、上記のように複数のアーム１０を含む全体で一つのループを形成する場合には、アーム１０を増設してもマスタを増設する必要はなくなり、拡張性の向上を図ることができる。

＜２．第二実施形態＞
　続いて、第二実施形態について説明する。第二実施形態は、配線バイパスに係るものである。
　図５及び図６は、第二実施形態としての手術支援装置１における概略的な電気回路構成を示した図であり、先の図３及び図４と同様に、ベースユニット２からアーム１０の先端部までの概略電気回路構成を二図に分けて示している。

　第二実施形態は、アーム１０内の電子基板のうち、最もアーム根元側に位置する電子基板と最もアーム先端側に位置する電子基板とを除く何れか一つの電子基板を、該電子基板よりもアーム根元側に位置する電子基板を経由せずにバイパスされた配線により接続するものである。
　具体的に、図５及び図６の例では、１番アーム１０－１、２番アーム１０－２のそれぞれにおいて、アーム第一基板６０（最もアーム根元側）とアーム第六基板７７（最もアーム先端側）とを除くアーム第二基板６４からアーム第五基板７６のうちのアーム第三基板６８について、該アーム第三基板６８よりもアーム根元側に位置する電子基板（ここではアーム第二基板６４）を経由せずにバイパスされた配線を接続するものとしている。

　図３及び図４に示した第一実施形態の場合、１番アーム１０－１及び２番アーム１０－２において、アーム１０内からアーム１０外へと出て行く配線は、アーム第五基板７６からの出力配線となるが、アーム第五基板７６はアーム１０内の比較的先端側に位置されているため、アーム１０内からアーム１０外へと出て行く配線の長さが比較的長くなってしまう。アーム１０内からアーム１０外への配線長が長いとメンテナンス時等におけるアーム１０の着脱時に配線が損傷する可能性が高まる。また、アーム１０の脱着作業が困難化してメンテナンス性の低下を招来する虞がある。

　これに対し、図５及び図６に例示するように、アーム第一基板６０からの配線をアーム第二基板６４を経由せずアーム第三基板６８に接続する、すなわちアーム第二基板６４をバイパスしてアーム第三基板６８に接続することで、アーム第五基板７６からの配線は、配線バイパスされたアーム第二基板６４を経由させることができる。これにより、アーム１０内からアーム１０外への配線の長さは、アーム第五基板７６よりもアーム根元側に位置するアーム第二基板６４からの出力配線長とすることができ、第一実施形態の場合よりも短縮化することができる。

　ここで、第二実施形態においては、アーム１０内の電子基板のうちアーム根元側から二番目に位置するアーム第二基板６４が配線バイパスされているが、これにより、アーム１０外からアーム１０内への配線を、最もアーム根元側に位置するアーム第一基板６０に接続することが可能となり、アーム１０外からアーム１０内への配線長の最短化が図られる。同時に、このようにアーム１０外からアーム１０内への配線を最もアーム根元側に位置する電子基板に接続する場合、換言すれば、アーム１０内からアーム１０外への配線を最もアーム根元側に位置する電子基板以外の電子基板からの出力配線とすることが前提とされる場合において、アーム１０内からアーム１０外への配線長の最短化が図られる。
　従って、アーム１０外からアーム１０内、アーム１０内からアーム１０外の双方の配線について最短化を図ることができる。

　なお、図３及び図４に示した第一実施形態では、アーム１０内からアーム１０外への配線を、最もアーム先端側のアーム第六基板７７からの出力配線とはせず、アーム第五基板７６からの出力配線としているが、これは、アーム第五基板７６を配線バイパスした構成であると換言できる。この場合、アーム１０内からアーム１０外への配線の長さは、最もアーム先端側のアーム第六基板７７からの出力配線をアーム１０内からアーム１０外への配線とする場合よりも短縮化されることになる。
　この点からも理解されるように、アーム１０内からアーム１０外への配線の長さの短縮化を図る上では、アーム１０内の電子基板のうち、最もアーム先端側に位置する電子基板を除く何れかの電子基板を配線バイパスした構成を採ればよい。換言すれば、アーム１０内の電子基板のうち、最もアーム根元側に位置する電子基板と最もアーム先端側に位置する電子基板とを除く何れか一つの電子基板を、該電子基板よりもアーム根元側に位置する電子基板を経由せずにバイパスされた配線により接続するものとすればよい。

　ここで、図５及び図６ではアーム根元側から二番目に位置するアーム第二基板６４を配線バイパスした例を説明したが、図７に示すように、最もアーム根元側に位置するアーム第一基板６０を配線バイパスした構成とすることもできる。
　これにより、最もアーム先端側に位置するアーム第六基板７７からの出力配線を、最もアーム根元側に位置するアーム第一基板６０に対して接続することが可能となり、アーム１０外からアーム１０内への配線の長さの最短化を図ることができる。

　なお、上記では配線バイパスを１番アーム１０－１と２番アーム１０－２でのみ行う例を挙げたが、スコープアーム１０Ｓにおいても同様の配線バイパスを行うこともできる。

　また、配線バイパスを行う電子基板は、各アーム１０において共通である必要はない。例えば、１番アーム１０－１は最もアーム根元側の電子基板を配線バイパスし（つまりアーム１０外への配線を最も根元側の基板から出し）、２番アーム１０－２ではアーム根元側から二番目の電子基板を配線バイパスする（つまりアーム１０内への配線を最も根元側の基板に入れる）等、何れの位置の電子基板を配線バイパスするかを少なくとも一部のアーム１０間で異ならせるようにすることもできる。

　また、アーム１０内に配置する電子基板の数は例示した数に限らず、少なくとも複数であればよい。

＜３．実施形態のまとめ＞
　以上で説明してきたように、実施形態としての手術支援装置（同１）は、手術具を保持可能な少なくとも１本のアーム（同１０）を備え、アーム内に配置された複数の電子基板とアーム外に配置された電子基板とが相互にデータ通信を行うための配線接続がループ接続とされたものである。
　複数の電子基板がループ接続されることで、或る一部の電子基板間で断線等による通信断が生じたとしても、全ての電子基板が通信可能に接続された状態が維持される。このため、通信障害への耐性向上が図られる。また、ループ接続とすることで、アーム外の電子基板からアーム内の各電子基板にそれぞれ配線を行う場合に比べて総配線長は短くなり、アーム内の配線収納性を高めることが可能となる。
　従って、通信障害への耐性向上を図りつつ、アーム内配線の損傷防止を図ることができる。

　また、実施形態としての手術支援装置においては、アームを複数本備え、複数のアームにおける電子基板とアーム外に配置された電子基板とがループ接続されている。
　これにより、複数のアームを含めた全体で一つのループが形成される。
　このように複数のアームを含めた全体で一つのループを形成することで、アームの増設が容易となり、拡張性の向上を図ることができる。

　さらに、実施形態としての手術支援装置においては、アーム内の電子基板のうち、最もアーム根元側に位置する電子基板と最もアーム先端側に位置する電子基板とを除く何れか一つの電子基板が、該電子基板よりもアーム根元側に位置する電子基板を経由せずにバイパスされた配線により接続されている。
　これにより、最もアーム先端側に位置する電子基板からの配線を、該最もアーム先端側の電子基板よりもアーム根元側に位置する配線バイパスされた電子基板に対して接続することが可能とされ、アーム内からアーム外への配線の長さの短縮化が図られる。
　これにより、メンテナンス時等におけるアームの着脱時に配線が損傷する可能性の低減が図られる。また、作業者がアームの着脱時に配線が損傷しないように注意する負担の軽減が図られることになり、その点でアーム着脱の容易化が図られ、手術支援装置のメンテナンス性向上を図ることができる。

　さらにまた、実施形態としての手術支援装置においては、アーム内の電子基板のうちアーム根元側から二番目の電子基板が配線バイパスされている。
　これにより、アーム外からアーム内への配線を最もアーム根元側に位置する電子基板に接続することが可能となり、アーム外からアーム内への配線長の最短化が図られる。同時に、このようにアーム外からアーム内への配線を最もアーム根元側に位置する電子基板に接続する場合、換言すれば、アーム内からアーム外への配線を最もアーム根元側に位置する電子基板以外の電子基板からの出力配線とすることが前提とされる場合において、アーム内からアーム外への配線長の最短化が図られる。
　従って、アーム外からアーム内、アーム内からアーム外の双方の配線について最短化を図ることができ、アーム着脱時における配線損傷可能性の低減効果やメンテナンス性の向上効果を高めることができる。

　また、実施形態としての手術支援装置においては、アーム内の電子基板のうち最もアーム根元側に位置する電子基板が配線バイパスされている。
　これにより、最もアーム先端側に位置する電子基板からの配線を最もアーム根元側に位置する電子基板に対して接続することが可能となり、アーム外からアーム内への配線の長さの最短化が図られる。
　従って、アーム着脱時における配線損傷可能性の低減効果やメンテナンス性の向上効果を高めることができる。

１　手術支援装置
２　ベースユニット
３　基台部
４　昇降機構
５　ベースアームリア
６　ベースアームフロント
７　ステージ
１０　アーム
１０Ｓ　スコープアーム
１０－１　アーム（１番アーム）
１０－２　アーム（２番アーム）
１０ａ　回転部
１６　手術具保持装置
１８　手術具
３０　ＰＣボード
３０ａ　通信基板
４０　ベースアームリア基板
５０　ベースアームフロント基板
６０　アーム第一基板
６４　アーム第二基板
６８　アーム第三基板
７２　アーム第四基板
７６　アーム第五基板
７７　アーム第六基板

Claims

　手術具を保持可能な少なくとも１本のアームを備え、
　前記アーム内に配置された複数の電子基板と前記アーム外に配置された電子基板とが相互にデータ通信を行うための配線接続がループ接続とされた
　手術支援装置。
　前記アームを複数本備え、
　複数の前記アームにおける電子基板と前記アーム外に配置された電子基板とがループ接続された
　請求項１に記載の手術支援装置。
　前記アーム内の電子基板のうち、最もアーム根元側に位置する電子基板と最もアーム先端側に位置する電子基板とを除く何れか一つの電子基板が、該電子基板よりもアーム根元側に位置する電子基板を経由せずにバイパスされた配線により接続された
　請求項１又は請求項２に記載の手術支援装置。
　前記アーム内の電子基板のうちアーム根元側から二番目の電子基板が配線バイパスされた
　請求項３に記載の手術支援装置。
　前記アーム内の電子基板のうち最もアーム根元側に位置する電子基板が配線バイパスされた
　請求項３に記載の手術支援装置。