WO2022209102A1 - 手術ロボット及び手術システム - Google Patents

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WO2022209102A1
WO2022209102A1 PCT/JP2021/048989 JP2021048989W WO2022209102A1 WO 2022209102 A1 WO2022209102 A1 WO 2022209102A1 JP 2021048989 W JP2021048989 W JP 2021048989W WO 2022209102 A1 WO2022209102 A1 WO 2022209102A1
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surgical
robot
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surgical robot
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PCT/JP2021/048989
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裕之 鈴木
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ソニーグループ株式会社
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F21/30—Authentication, i.e. establishing the identity or authorisation of security principals
    • G06F21/44—Program or device authentication
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    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B34/37—Master-slave robots
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    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A61F9/007—Methods or devices for eye surgery
    • G—PHYSICS
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    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/63—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for local operation
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    • A61B90/08—Accessories or related features not otherwise provided for
    • A61B2090/0803—Counting the number of times an instrument is used

Definitions

  • this disclosure relates to surgical robots and surgical systems used in surgical operations.
  • Robotic surgery requires spatial separation of clean and non-clean areas of the robotic arm.
  • a drape is attached between the surgical instrument and the robot arm to separate the clean and non-clean areas, but the drape is bulky and complicated to set up, and the drape is not always touched in the operating room. You must work carefully.
  • An object of the present disclosure is to provide a surgical robot and surgical system that are used in surgical procedures to achieve spatial separation of clean and non-clean areas.
  • a robot arm that attaches a surgical tool, a storage circuit that stores information relating to motion control of the robot arm;
  • a surgical robot comprising:
  • the storage circuit stores at least one of a robot ID that identifies the individual or model of the surgical robot, configuration information of the robot arm, and calibration information for controlling the motion of the robot arm. Also, the memory circuit is writable and stores information identifying whether or not it is used or the operation used.
  • the surgical tool is equipped with a memory circuit.
  • the storage circuit mounted on the surgical instrument stores at least one of a surgical instrument ID for identifying an individual or model of the surgical instrument and calibration information for operating the surgical instrument. Further, the storage circuit mounted on the surgical instrument is writable, and stores at least one of information identifying whether or not the surgical instrument is used, information identifying a patient who used the surgical instrument, and information identifying an operation using the surgical instrument.
  • a second aspect of the present disclosure is a surgical robot including a robot arm on which a surgical instrument is mounted; and a memory circuit for storing information relating to motion control of the robot arm; a control unit that controls the surgical robot based on the information read from the storage circuit;
  • a surgical system comprising:
  • system refers to a logical assembly of multiple devices (or functional modules that implement specific functions), and each device or functional module is in a single housing. It does not matter whether or not
  • surgical robots for use in surgical procedures that are disposable to spatially isolate non-clean areas and facilitate set-up, and surgical systems using disposable surgical robots are provided. can be done.
  • FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration example of an operation system 100.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a disposable surgical robot 200.
  • FIG. 3 is a diagram showing a layout of fundus surgery using the surgical robot 200.
  • FIG. 4 is a diagram showing how the surgical tool attached to the surgical robot 200 is replaced.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of an authentication system 500.
  • FIG. FIG. 6 is a flow chart showing a procedure performed in a surgical system 100 using a disposable surgical robot and surgical instruments.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration example of an electric circuit board 700 applied to a multi-link structure.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of an open link structure 800 configured using FPC.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a closed link structure 900 constructed using FPC.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a surgical robot 1000 composed of a closed link structure using FPC.
  • FIG. 11 is a diagram showing the degree-of-freedom configuration of the surgical robot 1000.
  • FIG. 12 is a diagram showing an operation example of the surgical robot 1000.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing an example of a three-dimensional image of a surgical robot 1000 configured with a closed link structure using FPC.
  • the present disclosure proposes a surgical robot that is used for, for example, ophthalmic surgery and that can be made disposable for each surgery.
  • the surgical robot When using a disposable surgical robot, it is necessary to facilitate the setup of the surgical robot because a new surgical robot is installed in the operating room for each operation. Therefore, the surgical robot according to the present disclosure is equipped with a memory circuit that stores information necessary for motion control of the robot arm, for example. Therefore, the control system that controls the surgical robot can easily set up the surgical robot by reading necessary information from the memory circuit installed in the surgical robot each time a new surgical robot is installed. become able to.
  • the information necessary for controlling the movement of the robot arm includes a robot ID that identifies the individual surgical robot or its model, robot configuration information such as the number of links and joints, and calibration information for controlling the movement of the robot arm. include.
  • the surgical robot may be equipped with a writable memory circuit so that the memory circuit stores information identifying the presence or absence of use or the operation used.
  • the control system may access the memory circuitry during setup of the surgical robot to ensure that the surgical robot is unused.
  • the control system issues a warning to prompt disposal of the surgical robot and installation of a new surgical robot, or restricts the operation of the surgical robot.
  • the storage circuit may store information including a combination of whether or not the device is used, an operation ID for identifying an operation, an operating room ID for identifying an operating room, and a date and time when an operation was performed.
  • a simple usage flag indicating whether or not the device is used may be stored in the storage circuit.
  • surgical robots used in laparoscopic surgery are required to have a wide range of motion, which inevitably leads to large robot arms, which in turn increases the number of parts and equipment costs. It is technically difficult, and the burden of disposal work is heavy.
  • surgical robots used in ophthalmic surgery need only have a small range of motion, so the robot arm can be made small, and the number of parts and equipment costs can be reduced. , the burden of disposal work is small. Therefore, it can be said that the present disclosure is more preferably applied to surgical robots for surgical operations.
  • the surgical instruments attached to the surgical robot are also disposable, and the risk of failure due to repeated cleaning and sterilization treatments and the problem of protein residue are eliminated.
  • the instruments attached to the surgical robot will be replaced in one surgery.
  • the surgical tool On the side of the control system that controls the surgical robot, it is necessary to acquire and set up information necessary for operating the surgical tool via the surgical robot each time the surgical tool attached to the surgical robot is replaced. Therefore, in the present disclosure, the surgical tool is equipped with a memory circuit that stores necessary information, and the surgical robot transmits information read from the memory circuit of the surgical tool being worn to the control system side. Therefore, the control system can easily set up the surgical robot and surgical tools and immediately start operating the surgical tools.
  • the storage circuit of the surgical instrument includes a surgical instrument ID for identifying an individual surgical instrument or a model, calibration information when operating the surgical instrument (for example, when opening and closing the forceps), and the like.
  • surgical instruments are equipped with a writable memory circuit, which includes whether or not they are used, a patient ID that identifies the patient who used the surgical instrument, a surgery ID that identifies a surgery (or an operating room ID that identifies an operating room). and the date and time when the surgery was performed) may be stored in the storage circuit.
  • the control system accesses the memory circuit of the surgical tool attached to the surgical robot to determine whether the surgical tool has not been used or whether the surgical tool will be reused in a single operation. , whether the surgical instrument will be used again for the same patient.
  • the control system issues a warning to prompt replacement with a new surgical tool, or restricts the operation of the surgical robot. You may do so.
  • FIG. 1 shows a functional configuration example of a surgical system 100 to which the present disclosure is applied.
  • the surgical system 100 is of a master-slave system, and a user such as an operator can perform operations on the master side, and the slave side can perform surgery by controlling the driving of the robot according to the user's operations.
  • the illustrated surgery system 100 consists of a master device 110 for which a user (surgeon) instructs operations such as surgery, and a slave device 120 for performing surgery according to instructions from the master device 110 .
  • a user surgeon
  • slave device 120 for performing surgery according to instructions from the master device 110 .
  • Master device 110 and slave device 120 are interconnected via transmission line 130 . It is desirable that the transmission line 130 can perform signal transmission with low delay using a medium such as an optical fiber.
  • the master device 110 includes a master-side control unit 111, an operation UI (User Interface) unit 112, a presentation unit 113, and a master-side communication unit 114.
  • the master device 110 operates under general control by the master-side control section 111 .
  • the operation UI unit 112 is a device for a user (operator, etc.) to input instructions to a slave robot 112 (described later) that operates surgical tools such as forceps in the slave device 120 .
  • the operation UI unit 112 includes, for example, a dedicated input device such as a controller and a joystick, and a general-purpose input device such as a GUI screen for inputting mouse operations and fingertip touch operations.
  • the presentation unit 113 provides the user (operator) who is operating the operation UI unit 112 with the slave device 120 mainly based on sensor information acquired by the sensor unit 123 (described later) on the slave device 120 side. Present information about the surgery being performed.
  • the sensor unit 123 on the slave device 120 side is equipped with an RGB camera or OCT (Optical Coherence Tomography) that captures a microscope image for observing the surface of the affected area, or an image captured by an RGB camera (hereinafter simply referred to as (referred to as “microscopic image”) and an OCT image, and when these image data are transferred to the master device 110 with low delay via the transmission line 130, the presentation unit 113 uses a monitor display or the like. to display real-time microscopic images and OCT images of the affected area on the screen.
  • RGB camera or OCT Optical Coherence Tomography
  • the sensor unit 123 is equipped with a function to measure the external force and moment acting on the surgical tool operated by the slave robot 112, and such haptic information is transferred to the master device 110 via the transmission line 130 with low delay. If so, the presentation unit 113 presents the force sense to the user (operator). For example, the presentation unit 113 may use the operation UI unit 112 to present a force sense to the user (operator).
  • the master-side communication unit 114 Under the control of the master-side control unit 111, the master-side communication unit 114 performs transmission/reception processing of signals with the slave device 120 via the transmission line 130.
  • the master side communication unit 114 includes an electric/optical conversion unit that converts an electrical signal sent from the master device 110 into an optical signal, and an optical signal received from the transmission line 130 that is converted into an electrical signal.
  • a photoelectric conversion unit is provided.
  • the master-side communication unit 114 transfers an operation command for the slave robot 122 input by the user (operator) via the operation UI unit 112 to the slave device 120 via the transmission line 130 . Also, the master-side communication unit 114 receives sensor information sent from the slave device 120 via the transmission line 130 .
  • the slave device 120 includes a slave side control section 121, a slave robot 122, a sensor section 123, and a slave side communication section .
  • the slave device 120 performs operations according to instructions from the master device 110 under overall control by the slave-side control unit 121 .
  • the slave robot 122 is, for example, an arm-type surgical robot with a multi-link structure, and has a surgical tool such as forceps as an end effector at its tip (or distal end).
  • the slave-side control unit 121 interprets the operation command sent from the master device 110 via the transmission line 130, converts it into a drive signal for the actuator that drives the slave robot 122, and outputs the drive signal.
  • the slave robot 122 operates based on the drive signal from the slave side control section 121 .
  • the slave robot 122 is assumed to perform, for example, retinal surgery, and is assumed to have an RCM (Remote Center of Motion) structure.
  • the RCM structure is a structure in which a rotation center (that is, a remote rotation center) is arranged at a position away from the rotation center of a drive mechanism such as a motor to realize pivot (fixed point) motion.
  • the RCM structure is highly safe because it can always pass through the position of the hole made in the patient's body during surgery (for example, the trocar position).
  • the sensor unit 123 includes the slave robot 122 and a plurality of sensors for detecting the condition of the affected part of the operation performed by the slave robot 122, and also has an interface for taking in sensor information from various sensor devices installed in the operating room. Equipped.
  • the sensor unit 123 includes a force sensor (Force Torque Sensor: FTS) for measuring the external force and moment acting on the surgical tool mounted on the tip (distal end) of the slave robot 122 during surgery. ing.
  • FTS Force Sensor
  • the sensor unit 123 is also equipped with an interface through which the slave robot 122 captures a microscopic image of the surface of the affected area during surgery and an OCT image obtained by scanning a cross section of the affected area (eyeball).
  • the slave-side communication unit 124 performs transmission/reception processing of signals from the master device 110 via the transmission path 130 under the control of the slave-side control unit 121 .
  • the slave side communication unit 124 includes an electrical/optical conversion unit that converts an electrical signal sent from the slave device 120 into an optical signal, and an optical signal received from the transmission line 130 that is converted into an electrical signal.
  • a photoelectric conversion unit is provided.
  • the slave-side communication unit 124 transfers the force data of the surgical tool acquired by the sensor unit 123, the microscope image of the affected area, the OCT image obtained by scanning the cross section of the affected area, and the like to the master device 110 via the transmission path 130.
  • the slave-side communication unit 124 also receives an operation command for the slave robot 122 sent from the master device 110 via the transmission line 130 .
  • FIG. 2 schematically shows a structural example of a disposable surgical robot 200 of the slave robots 122 .
  • the illustrated surgical robot 200 is composed of an interface section 201 attached to the slave device 120, a link 202 attached perpendicular to the interface section 201, and a robot arm attached to the upper end of the link 202 via a joint 203.
  • the joint 203 has a rotational degree of freedom around the yaw axis.
  • the robot arm has a serial link structure, and includes links 204, 206, 208, and 210, a joint 205 that hinges between the links 204 and 206, a joint 207 that hinges between the links 206 and 208, and the link 208. and a joint 209 that hinges the link 210 .
  • Each joint 205, 207, 209 has rotational freedom around the roll axis (or around the axis perpendicular to the yaw axis).
  • a surgical tool 211 is attached to the link 210 at the distal end.
  • the surgical instrument 211 is replaceable.
  • a mounting detection mechanism for detecting whether or not the surgical tool 211 is mounted is provided.
  • the interface unit 201 is equipped with a storage circuit that can be accessed from the slave device 120 side.
  • This memory circuit stores information necessary for motion control of the robot arm.
  • the information necessary for motion control of the robot arm includes a robot ID for identifying the individual surgical robot or model, robot configuration information such as the number of links and joints, and calibration information for controlling the motion of the robot arm.
  • this memory circuit may be writable, and information on the usage state of the surgical robot 200 may be written from the slave device 120 side.
  • the information about the usage state may be a combination of a flag indicating the presence or absence of use, an operation ID for identifying an operation, an operating room ID for identifying an operating room, and the date and time when the operation was performed.
  • FIG. 3 shows a layout of fundus surgery using the surgical robot 200 shown in FIG.
  • An eyelid speculum (not shown) is attached to the eyeball 300 so that the eyelid does not close.
  • a trocar 301 is inserted into the surface of the eyeball 300 .
  • FIG. 3 shows a cross-section of eyeball 300 cut so that trocar 301 passes through it.
  • a surgical instrument 211 mounted on the distal end of the surgical robot 200 is inserted into the eyeball 300 via one trocar 301 .
  • the surgical robot 200 is rigidly fixed to the mechanical ground (M-GND) while being attached to the slave device 120 via the interface section 201 .
  • the slave device 120 is equipped with a reading section 310 at the attachment portion of the interface section 201 , and the reading section 310 can read information from the memory circuit in the interface section 201 . Further, when the memory circuit is writable, information is written to the memory circuit through the reading unit 310 .
  • the method by which the reading unit 310 accesses the memory circuit is not particularly limited.
  • the access may be an electrical contact method or a non-contact method using electromagnetic, magnetic or optical action.
  • the reading unit 310 is assumed to have an installation detection mechanism for detecting whether or not the surgical robot 200 has been installed.
  • the slave-side control unit 121 in the slave device 120 uses the reading unit 310 to read the necessary information from the memory circuit mounted on the surgical robot 200 each time the surgical robot 200 is newly installed, thereby facilitating surgery. Be able to set up robots.
  • the surgical robot 200 is disposable, and after being used for surgery once, must be discarded without fail so as not to be used again by mistake.
  • the interface unit 201 of the surgical robot 200 is equipped with a writable memory circuit to store information about the usage state.
  • the information about the usage state may be a combination of a flag indicating the presence or absence of use, an operation ID for identifying an operation, an operating room ID for identifying an operating room, and the date and time when the operation was performed.
  • the slave-side control unit 121 in the slave device 120 accesses the storage circuit of the interface unit 201 through the reading unit 310, confirms that the operating state of the surgical robot 200 is unused, and to start using.
  • the slave-side control unit 121 writes information identifying the history of use of the surgical robot 200 or the operation used in the memory circuit of the interface unit 201 through the reading unit 310 .
  • the slave-side control unit 121 can access the memory circuit when setting up the surgical robot, confirm that the surgical robot 200 is unused, and then start using the surgical robot 200. .
  • the slave-side control unit 121 issues a warning to prompt disposal of the surgical robot and installation of a new surgical robot, or restricts the operation of the surgical robot. You may make it
  • the operations performed by the slave-side control unit 121 in the above description may be performed by the master-side control unit 111 of the master device 110 . Further, the above warning may be issued using the presentation unit 113 on the master device 110 side.
  • the movable range can be small, so the robot arm can be made compact, and the number of parts and device cost can be reduced. The increase is suppressed, and the burden of disposal work can be reduced.
  • the surgical tool attached to the surgical robot 200 will be replaced in one surgery.
  • the surgical operation system 100 every time the surgical tool attached to the surgical robot 200 is replaced, it is necessary to acquire and set up information necessary for operating the surgical tool via the surgical robot.
  • the surgical tool itself is equipped with a memory circuit for storing necessary information, and the surgical robot 200 transmits the information read from the memory circuit in the surgical tool being worn to the surgical system 100 side. . Therefore, the surgical system 100 can easily set up the surgical robot 200 and the surgical tools and immediately start operating the surgical tools.
  • the information stored in the memory circuit in the surgical instrument includes a surgical instrument ID for identifying the individual surgical instrument or the model, calibration information when operating the surgical instrument (for example, when opening and closing the forceps), and the like. including.
  • FIG. 4 shows how the surgical tool 401 attached to the surgical robot 200 is replaced with the surgical tool 402 .
  • the surgical tool 401 has a memory circuit 411 mounted thereon, and the surgical tool 402 has a memory circuit 412 mounted thereon. Therefore, when the surgical tool 402 is newly attached to the surgical robot 200, the slave-side control unit 121 in the slave device 120 immediately reads necessary information from the storage circuit 412 of the surgical tool 402, and sets up the surgical tool 412. and can immediately start operating the surgical instrument.
  • each of the surgical tools 401 and 402 is equipped with writable memory circuits 411 and 412, respectively, and includes whether or not the surgical tool is used, a patient ID that identifies the patient who used the surgical tool, and a surgery ID (or surgery ID) that identifies the surgery. , an operating room ID for identifying an operating room and a combination of the date and time when an operation was performed, etc.) are stored in a memory circuit.
  • the slave-side control unit 121 in the slave device 120 receives information on the presence/absence of use, patient ID, and operation ID from the storage circuit 411 or 412 of the surgical tool 401 or 402 being worn through the reading unit 310. By reading it, it is possible to confirm whether the surgical tool has not been used and whether it is a surgical tool that will be reused in one operation. When a surgical tool that has been used in another patient's surgery is attached to the surgical robot by mistake, the surgical system 100 issues a warning to prompt replacement with a new surgical tool, or restricts the operation of the surgical robot. You may make it so.
  • the operations performed by the slave-side control unit 121 in the above description may be performed by the master-side control unit 111 of the master device 110 . Further, the above warning may be issued using the presentation unit 113 on the master device 110 side.
  • FIG. 5 schematically shows a configuration example of a surgical robot 200 attached to the surgical system 100 and an authentication system 500 for performing authentication processing of the surgical tools attached to the surgical robot 200 .
  • FIG. 5 illustrates an authentication system 500 that performs authentication processing using the cloud.
  • a surgical facility 510 such as a hospital
  • the surgical system 100 and an authentication server 511 that performs authentication processing for disposable parts such as surgical robots and surgical instruments used in the surgical system 100 are arranged.
  • a surgical robot is installed in the surgical system 100 and surgical tools are attached to the surgical robot.
  • the surgical system 100 can read the robot ID from the memory circuit mounted on the surgical robot and read the surgical instrument ID from the memory circuit mounted on the surgical instrument mounted on the surgical robot.
  • the surgical system 100 transfers the robot ID and surgical instrument ID read from the surgical robot and surgical instrument to the authentication server 511 .
  • the authentication server 511 queries the cloud 520 for the robot ID and surgical instrument ID acquired from the surgical system 100, and intervenes between the cloud 520 and the surgical system 100 to authenticate the surgical robot and surgical instrument used in the surgical system 100. process.
  • the authentication server 511 then notifies the surgery system 100 of the result of the authentication process.
  • the surgical operation system 100 When the surgical system 100 receives a notification from the authentication server 511 that the authentication has failed, the surgical operation system 100 does not permit the start of the surgical operation using the surgical robot and surgical tools, and notifies the user of the authentication failure. do.
  • the presentation unit 113 may be used to notify the user. For example, when it is found that the surgical robot or surgical tools are not genuine or genuine products, the presentation unit 113 may output a warning prompting the user to replace these unauthorized parts.
  • the surgical system 100 can permit the use of the surgical robot and surgical tools, and start the surgical operation (for example, ophthalmic surgery).
  • the usage status and calibration information are stored in the storage circuit mounted on the surgical robot and surgical instruments. It is also possible to manage the state of use and calibration information.
  • the cloud 520 when the robot ID and surgical instrument ID queried by the authentication server 511 are successfully authenticated, their usage status is further checked, and only when it is confirmed that they are not in use, the final The result of successful authentication is returned to the authentication server 511 immediately.
  • the calibration data, the robot configuration information, and the surgical tool configuration information linked to the robot ID and the surgical tool ID may also be returned to the authentication server 511.
  • the surgical system 100 (for example, the slave-side control unit 121 in the slave device 120) is installed in the surgical system 100 based on the calibration data, the robot configuration information, and the surgical tool configuration information supplied from the cloud 511. You may make it set up a surgical robot and surgical instruments.
  • FIG. 6 shows, in flow chart form, the processing procedure performed in the surgical system 100 using the disposable surgical robot and surgical instruments. This processing procedure is executed mainly by the slave side control unit 121 on the slave device 120 side, for example. It can also be executed by the control unit 111 .
  • the slave-side control unit 121 detects that a new surgical robot has been installed as the slave robot 122 (Yes in step S601), it performs authentication processing and checks the usage status of the surgical robot (step S602).
  • the authentication process for the surgical robot is, for example, as explained in Section E above. If the authentication process fails (No in step S603), the user is instructed to replace the surgical robot (step S610), and the process returns to step S601. If the detected surgical robot has already been used (No in step S604), the user is instructed to replace it with an unused surgical robot (step S610), and the process returns to step S601. Note that the instruction to replace the surgical robot may be given using the presentation unit 113 on the master device 110 side.
  • the slave-side control unit 121 controls the distal end of the surgical robot. It is checked whether or not a surgical tool is attached to the end (step S605).
  • the slave-side control unit 121 detects that a surgical tool is attached to the surgical robot (Yes in step S605), it performs authentication processing and a usage state check for the surgical tool (step S606).
  • the surgical instrument authentication process is, for example, as described in Section E above. If the authentication process fails (No in step S607), the user is instructed to replace the surgical tool (step S611), and the process returns to step S605. If the surgical tool attached to the surgical robot has already been used (No in step S608), the user is instructed to replace the surgical tool with an unused surgical tool (step S611), and step S605. back to It should be noted that the replacement instruction for the surgical instrument may be given using the presentation unit 113 on the master device 110 side.
  • the surgical operation system 100 performs surgery using the surgical robot 100. can be started.
  • step S609 the slave-side control unit 121 continues to monitor whether or not the surgical tool attached to the surgical robot has been replaced (step S612). Then, when the slave-side control unit 121 detects that the surgical tool attached to the surgical robot has been replaced (Yes in step S612), the process returns to step S606 to perform authentication processing and usage status of the replaced surgical tool. Repeat check.
  • This section G describes an example of the configuration of a disposable surgical robot that is configured using a flexible electrical circuit board having low rigidity and flexibility.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional configuration example of an electric circuit board 700 applied to a multi-link structure.
  • the electric circuit board 700 includes an insulating layer made of a highly electronic polymer or polyimide and a conductive layer formed by vapor-depositing a metal such as copper or aluminum. It is a multi-layer structure in which sets are joined with an adhesive layer.
  • the method of manufacturing the electric circuit board 700 having such a multilayer structure is not particularly limited. For example, a method of adhering an insulating layer and a conductive layer by providing an adhesive layer on a preformed conductive layer is also available.
  • the electrical circuit board 700 having low rigidity and flexibility is realized.
  • the electric circuit board 700 may be the same as general FPC (Flexible Printed Circuits).
  • FIG. 8 shows a configuration example of an open link structure 800 configured using FPC.
  • the open link structure 800 has a low-rigidity FPC 801 arranged in the center, and a pair of strong rigid portions 802 and 803 joined to the front and back of the FPC 801 to form a link 811 having rigidity, and a pair of strong rigid portions 804 and 805 are joined to the front and back of the FPC 801 to form a link 812 having rigidity, a pair of strong rigid portions 806 and 807 are joined to the front and back of the FPC 801 to form a link 813 having rigidity, and a pair of The strong rigid portions 808a and 809a are joined to the front and back of the FPC 801 to form a rigid link 814a, and the pair of strong rigid portions 808b and 809b are joined to the front and back of the FPC 801 to form a rigid link 814b.
  • the rigid portion 803 has an opening in the center, and the conductive layer of the FPC 801 is exposed to the outside through the opening so that the link 811 can be used as an electrode for electrical connection or signal extraction.
  • the rigid portion 805 has an opening in the center, and the conductive layer of the FPC 801 is exposed to the outside through the opening, so that the link 812 serves as an electrode pad for electrical connection or signal output.
  • the rigid portion 807 has an opening in the center through which the conductive layer of the FPC 801 is exposed to the outside, so that the link 813 serves as an electrode pad for electrical connection or signal output. 633.
  • the ends of the links 814a and 814b at both ends of the open link structure 800 have electrode pads 801a and 801b, respectively.
  • FIG. 9 shows an example of a closed link structure 900 constructed using FPC.
  • the illustrated closed link structure 900 is formed by bending the FPC 801 constituting the open link structure 800 shown in FIG. form a link structure.
  • Joined links 814 a and 814 b are newly defined as link 814 .
  • the closed link structure 900 can configure a parallel link mechanism (or a four-bar link mechanism) because the lengths of the opposing links 811 and 813 and the lengths of the links 812 and 814 are equal. Therefore, when the driving link moves, the driven link moves the same and the angle of the opposing links is always maintained.
  • Each of the hinges 821, 822, 823, 824 is a joint composed only of FPC. Since the conductive layer of the FPC passes through the rotating shaft in each of the hinge portions 821, 822, 823, and 824, it can be said that the wiring structure passes through the interior of the hinge. Therefore, even if rotational motion occurs between the links, stress such as tension and compression that affect conductivity can be kept low, so the risk of adverse effects on control performance and disconnection of wiring is extremely low.
  • FIG. 10 shows a configuration example of a surgical robot 1000 in which a plurality of closed link structures using FPC as shown in FIG. 9 are connected.
  • the surgical robot 1000 is connected to a closed link structure 1010, a closed link structure 1020, and a closed link structure 1030 in order from the distal end.
  • an open link structure 1040 having a linear motion mechanism is connected to the closed link structure 1030 .
  • the specific configurations of each of the closed link structures 1010 to 1030 and the open link structure 1040 are the same as those shown in FIGS. 7 and 8, so detailed description thereof will be omitted here.
  • link 1034 of the closed link structure 1030 on the proximal end side serves as a mechanical ground (or fixed link).
  • Link 1041 of open link structure 1040 is connected to link 1031 hinged to one end of link 1034 .
  • the link 1042 of the open link structure 1040 can be displaced in the horizontal direction (or x direction) of the drawing by the direct acting actuator 1050 whose one end is a mechanical ground. Therefore, link 1031 becomes a driving link.
  • a link 1033 facing the link 1031 is a driven link, and the other link 1032 is an intermediate link.
  • the open link structure 1040 has an electrode pad 1043 at one location on the link 1041 and an electrode pad 1044 at one location on the link 1043 .
  • the electrode pad 1044 is used for inputting and outputting the first signal V 1
  • the electrode pad 1043 is used for transmitting the first signal V 1 to and from the closed link structure 1030 side.
  • Link 1031 of closed link structure 1030 has one electrode pad 1035 at a position facing electrode pad 1043 .
  • the link 1041 of the open link structure 1040 is fixed to the link 1031 of the closed link structure 1030 while ensuring electrical conductivity between the electrode pads 1044 and 1035 via the conductive joint 961 .
  • closed link structure 1030 is capable of transmitting first signal V 1 to and from open link structure 1040 .
  • the closed link structure 1030 also has an electrode pad 1036 at one location on the link 1034 . Electrode pad 1036 is used for input and output of second signal V2.
  • the closed link structure 1030 has electrode pads 1037 and 1038 for the first and second signals at two locations on the link 1032, respectively.
  • the link 1024 connected to the link 1032 on the closed link structure 1020 side has two electrode pads 1025 and 1026 at positions facing the electrode pads 1037 and 1038, respectively.
  • the link 1024 is fixed to the link 1032 while ensuring electrical conductivity between the electrode pads 1025 and 1037 and between the electrode pads 1026 and 1038 via joints 1062 and 1063 having electrical conductivity, respectively. there is Therefore, transmission of the first signal V 1 and the second signal V 2 is possible between the closed link structure 1030 and the closed link structure 1020 .
  • Closed link structure 1020 has electrode pads 1027 and 1028 for first signal V 1 and second signal V 2 at two locations on link 1023 .
  • the link 1011 connected to the link 1023 on the closed link structure 1010 side has two electrode pads 1015 and 1016 at positions facing the electrode pads 1027 and 1028, respectively.
  • the link 1011 is fixed to the link 1022 while ensuring electrical conductivity between the electrode pads 1015 and 1027 and between the electrode pads 1016 and 1028 via joints 1064 and 1065 having electrical conductivity, respectively. there is Therefore, transmission of the first signal V 1 and the second signal V 2 is possible between the closed link structure 1020 and the closed link structure 1010 .
  • the link 1013 of the closed link structure 1011 corresponds to the link at the distal end of the surgical robot 1000, and constitutes an attachment section for an end effector (not shown in FIG. 9) consisting of a surgical tool such as forceps.
  • Two locations of the link 1013 have electrode pads 1017 and 1018 for the first signal V 1 and the second signal V 2 , respectively.
  • the surgical robot 1000 is capable of transmitting a first signal V1 and a second signal V2 to and from an end effector (not shown in FIG. 10) attached to its distal end.
  • a surgical instrument used by being attached to the surgical robot 1000 has, for example, a surgical instrument ID for identifying the type, specifications, performance, or individual information of the surgical instrument, and an authentication system 500 for determining whether or not to use the surgical instrument. It holds a memory circuit for storing information, calibration data for operating surgical tools, and the like. Then, the surgical robot 1000 accesses the surgical tool through an electrical interface consisting of electrode pads 1017 and 1018 at the distal end, reads the surgical tool ID from the surgical tool, and obtains relevant authentication information, calibration data, and the like. It can be transmitted to a memory circuit within the device.
  • the surgical robot 1000 has a wiring structure in which the signal lines used for transmitting the first signal V1 and the second signal V2 pass through the interior of the hinge. Therefore, even if the surgical robot 1000 operates and rotation occurs between the links, the stress such as tension and compression that affect the conductivity can be kept low. is extremely low.
  • FIG. 10 shows an embodiment in which the surgical robot 1000 has a signal transmission path consisting of 2 bits for the first signal V1 and the second signal V2, the bit width of the signal transmission path is 3 bits. It can be easily extended beyond.
  • FIG. 11 shows the degree-of-freedom configuration of the surgical robot 1000 shown in FIG.
  • the high-rigidity links are drawn with thick lines, and the joints for hinge-coupling the links are indicated with circles coaxial with the rotation axis.
  • the surgical robot 1000 is configured by connecting three closed link structures 1010, 1020, 1030 in order from the distal end. Among them, one link 1034 of the closed link structure 1030 on the proximal end side serves as a mechanical ground (or fixed link).
  • the closed link structure 1010 is a four-bar link mechanism consisting of four links 1011 to 1014, and the lengths of the opposing links are equal.
  • the closed link structure 1020 is a four-bar link mechanism composed of four links 1021 to 1024, and the lengths of the opposing links are equal.
  • the closed link structure 1030 is a four-bar link mechanism composed of four links 1031 to 1034, and the lengths of the opposing links are equal.
  • the links 1012 and 1022, the links 1014 and 1024, and the links 1021 and 1031 are linearly connected to operate as one link.
  • link 1011 and the link 1023 that join the closed link structure 1010 and the closed link structure 1020 are integrated to operate as one link
  • link 1024 and the link that join the closed link structure 1020 and the closed link structure 1030 are integrated.
  • 1032 are integrated and operate as one link.
  • An open link structure 1040 is connected to the link 1031 that is hinged to one end of the link 1034 .
  • An open link structure 1040 is composed of two links 1041 and 1042 that are linearly connected via a direct acting actuator 1050 .
  • One end of one link 1042 is rigidly fixed to the mechanical ground.
  • the linear motion actuator 1050 operates to displace the link 1041 in the horizontal direction (or x direction) of the drawing, the link 1031 rotates around the connection point with the link 1034 . Therefore, the link 1031 is a driving link, the link 1033 facing the link 1031 is a driven link, and the other link 1032 is an intermediate link. do. This motion is then transferred to the adjacent closed link structure 1020 and to the closed link structure 1010 adjacent to the closed link structure 1020 .
  • a link 1013 of the closed link structure 1011 corresponds to a link at the distal end of the surgical robot 1000, and constitutes an attachment section for an end effector (not shown in FIG. 11) made up of a surgical tool such as forceps.
  • a surgical tool such as forceps.
  • FIG. 10 for convenience of explanation, the surgical robot 1000 is shown as a plan view seen from the side, and each link is drawn like a wire rod.
  • the link is a rigid body with a constant width because it uses FPC as a base material.
  • FIG. 13 shows an example of a three-dimensional image of a surgical robot 1000 composed of a closed link structure using FPC.
  • An end effector consisting of a surgical tool such as forceps is attached to the distal end link of the surgical robot 1000 .
  • the surgical robot 1000 is basically configured using an FPC, it can be easily manufactured in a small size for ophthalmic surgery.
  • a small surgical robot 1000 that fits in the palm of the hand can be manufactured at a relatively low cost and made disposable.
  • surgical tools can also be made disposable.
  • the multi-link structure using an electric circuit board as described in Section G is only an example, and it is possible to manufacture a disposable surgical robot without using such a multi-link structure. .
  • the surgical robot and surgical tools attached to the surgical robot are each equipped with a memory circuit that stores information necessary for setup, even if the surgical robot is made disposable and replaced for each operation, the surgical robot cannot be operated by the system. And by accessing the storage circuit of the surgical tool and obtaining the necessary information, the setup can be easily performed.
  • the present disclosure is mainly applied to ophthalmic surgery, but the gist of the present disclosure is not limited to this.
  • the present disclosure can be applied to various other types of surgical procedures as well, enabling the entire surgical robot to be disposable and facilitating the setup of the disposable surgical robot.
  • a robot arm for mounting a surgical tool; a storage circuit that stores information relating to motion control of the robot arm; surgical robot.
  • the memory circuit stores at least one of a robot ID that identifies the individual or model of the surgical robot, configuration information of the robot arm, and calibration information for controlling the motion of the robot arm.
  • the surgical robot according to (1) above.
  • the memory circuit is writable and stores information identifying the presence or absence of use or the surgery used;
  • the surgical robot according to any one of (1) or (2) above.
  • the surgical instrument is equipped with a memory circuit; read or write to the storage device mounted on the surgical instrument;
  • the surgical robot according to any one of (1) to (3) above.
  • the storage circuit mounted on the surgical tool stores at least one of a surgical tool ID for identifying an individual or model of the surgical tool and calibration information when operating the surgical tool.
  • the surgical robot according to (4) above.
  • the memory circuit mounted on the surgical instrument is writable, and contains at least one of information identifying whether or not the surgical instrument is used, information identifying a patient who used the surgical instrument, and information identifying an operation using the surgical instrument. to remember The surgical robot according to either (4) or (5) above.
  • the storage circuit can be accessed from outside the surgical robot by a predetermined method;
  • the surgical robot according to any one of (1) to (6) above.
  • the predetermined method includes at least one of an electrical contact method and a non-contact method using electromagnetic, magnetic or optical action, The surgical robot according to (7) above.
  • the surgical instrument is used for ophthalmic surgery;
  • the surgical robot according to any one of (1) to (7) above.
  • a surgical robot including a robot arm on which a surgical instrument is mounted and a memory circuit for storing information relating to motion control of the robot arm; a control unit that controls the surgical robot based on the information read from the storage circuit;
  • a surgical system comprising:
  • the controller controls the surgical instrument or the surgical operation based on the identification information of the surgical instrument read from a memory circuit mounted on the surgical instrument or the identification information of the surgical robot read from the memory circuit. perform the authentication process of the robot, The surgical system according to (9) above.
  • the control unit performs the surgical operation based on information regarding the usage state of the surgical instrument read from a memory circuit mounted on the surgical instrument or information regarding the usage state of the surgical robot read from the storage circuit. Determining whether the tool or the surgical robot can be used, The surgical system according to either (9) or (10) above.
  • the control unit controls operation of the surgical tool by the surgical robot based on calibration information of the surgical tool read from a memory circuit mounted on the surgical tool.
  • the surgical system according to any one of (9) to (11) above.

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Abstract

ディスポーザブル化により非清潔領域を空間的に分離するとともにセットアップを容易にする手術ロボットを提供する。　手術ロボットは、術具を装着するロボットアームと、前記ロボットアームの運動制御に関する情報を記憶する記憶回路を具備する。前記記憶回路は、前記手術ロボットの個体又は型式を識別するロボットＩＤ、前記ロボットアームの構成情報、前記ロボットアームの運動を制御する際のキャリブレーション情報のうち少なくとも１つを記憶する。また、前記記憶回路は書き込み可能であり、使用の有無又は使用した手術を識別する情報を記憶する。

Description

手術ロボット及び手術システム
　本明細書で開示する技術（以下、「本開示」とする）は、外科手術で使用される手術ロボット及び手術システムに関する。
　外科手術で使用される術具は清潔に保たれる必要がある。このため、術具を再利用する場合には、使用する度に洗浄及び滅菌処理を繰り返す必要がある。しかしながら、洗浄及び滅菌処理によって菌やウイルスなどの不活性化及び除去は可能であるものの、蛋白の残留という問題がある。また、繰り返し滅菌によって故障のリスクも高まる。高価で脆い術具の取り扱いは、術者や看護師にとって厄介である。
　最近では、医療分野にもロボティックス技術が導入され、マスタスレーブ方式の手術ロボットを利用して手術を遂行するようになってきている（例えば、特許文献１を参照のこと）。ロボットを使用する外科手術では、ロボットアームの清潔領域と非清潔領域を空間的に分離する必要がある。多くの場合、術具とロボットアームの間にドレープを装着して清潔領域と非清潔領域の分離が行われるが、ドレープは嵩張るためセットアップが煩雑であり、また、手術室では常にドレープに触れないように注意して作業しなければならない。
ＷＯ２０１９／０１２８１２
　本開示の目的は、外科手術で使用され、清潔領域と非清潔領域の空間的分離を実現する手術ロボット及び手術システムを提供することにある。
　本開示は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、
　術具を装着するロボットアームと、
　前記ロボットアームの運動制御に関する情報を記憶する記憶回路と、
を具備する手術ロボットである。
　前記記憶回路は、前記手術ロボットの個体又は型式を識別するロボットＩＤ、前記ロボットアームの構成情報、前記ロボットアームの運動を制御する際のキャリブレーション情報のうち少なくとも１つを記憶する。また、前記記憶回路は書き込み可能であり、使用の有無又は使用した手術を識別する情報を記憶する。
　また、前記術具は記憶回路を搭載している。前記術具が搭載する前記記憶回路は、前記術具の個体又は型式を識別する術具ＩＤ、前記術具を操作する際のキャリブレーション情報のうち少なくとも１つを記憶する。また、前記術具が搭載する前記記憶回路は書き込み可能であり、使用の有無、術具を使用した患者を特定する情報、又は前記術具を使用した手術を識別する情報のうち少なくとも１つを記憶する。
　また、本開示の第２の側面は、
　術具を装着するロボットアームと、前記ロボットアームの運動制御に関する情報を記憶する記憶回路を含む手術ロボットと、
　前記記憶回路から読み取った前記情報に基づいて前記手術ロボットを制御する制御部と、
を具備する手術システムである。
　但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
　本開示によれば、外科手術で使用され、ディスポーザブル化により非清潔領域を空間的に分離するとともにセットアップを容易にする手術ロボット、及び、ディスポーザブル化された手術ロボットを使用する手術システムを提供することができる。
　なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本開示によりもたらされる効果はこれに限定されるものではない。また、本開示が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。
　本開示のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
図１は、手術システム１００の機能的構成例を示した図である。 図２は、ディスポーザブル化された手術ロボット２００の構成例を示した図である。 図３は、手術ロボット２００を利用した眼底手術のレイアウトを示した図である。 図４は、手術ロボット２００に装着する術具を交換する様子を示した図である。 図５は、認証システム５００の構成例を示した図である。 図６は、ディスポーザブル化された手術ロボット及び術具を使用する手術システム１００において実行される処理手順を示したフローチャートである。 図７は、多リンク構造に適用される電気回路基板７００の断面構成例を示した図である。 図８は、ＦＰＣを利用して構成される開リンク構造体８００の構成例を示した図である。 図９は、ＦＰＣを利用して構成される閉リンク構造体９００の一例を示した図である。 図１０は、ＦＰＣを利用した閉リンク構造体で構成される手術ロボット１０００の構成例を示した図である。 図１１は、手術ロボット１０００の自由度構成を示した図である。 図１２は、手術ロボット１０００の動作例を示した図である。 図１３は、ＦＰＣを利用した閉リンク構造体で構成される手術ロボット１０００の３次元イメージ例を示した図である。
　以下、図面を参照しながら本開示について、以下の順に従って説明する。
Ａ．概要
Ｂ．手術システム
Ｃ．手術ロボットの構成
Ｄ．術具の交換
Ｅ．認証処理
Ｆ．手術システムの処理動作
Ｇ．手術ロボットの実装例
Ｈ．効果
Ａ．概要
　一般に外科手術は、術者の感覚運動によって行われる難しい作業である。特に眼科手術のように、小規模で脆弱な環境下で微細な術具を使用する手術の場合、術者は手の振戦を抑制して、ミクロンオーダーの動作を行う必要がある。そこで、術者の手の振戦の抑止、操作支援による術者間の技量の相違の吸収を目的として、手術ロボットが浸透しつつある。
　手術ロボットを使用する外科手術の場合、ドレープを用いて清潔領域と非清潔領域の分離しようとすると、セットアップが煩雑で、手術中もドレープに触れないようにしなければならない。また、ドレープなどの非清潔領域を分離するための部品が顕微鏡の視野を阻害したり、別の術具と衝突したりするという問題がある。さらに、眼科手術は他の診療科に比べて極めて短時間で手術が行われるが、セットアップにかかる時間がトータルの手術時間を短縮化するためのネックとなる。また、手術ロボットに装着する術具を再利用する場合、使用する度に洗浄及び滅菌処理を繰り返すため、蛋白の残留や故障のリスク増大といった問題がある。
　そこで、本開示では、例えば眼科手術に使用され、手術毎にディスポーザブル化が可能な手術ロボットについて提案する。
　ディスポーザブルな手術ロボットを使用する場合、手術の度に新しい手術ロボットを手術室に設置するため、手術ロボットのセットアップを容易にする必要がある。そこで、本開示に係る手術ロボットは、例えばロボットアームの運動制御に必要な情報などを記憶する記憶回路を搭載するようにしている。したがって、手術ロボットを制御する制御システム側では、新しく手術ロボットが設置される度に、その手術ロボットに搭載された記憶回路から必要な情報を読み取ることによって、簡単に手術ロボットのセットアップを行うことができるようになる。なお、ロボットアームの運動制御に必要な情報は、手術ロボットの個体又は型式を識別するロボットＩＤ、リンク数やジョイント数などのロボット構成情報、ロボットアームの運動を制御する際のキャリブレーション情報などを含む。
　また、ディスポーザブル化された手術ロボットは、一度手術に使用した後は、確実に廃棄して、誤って再度使用できないように管理する必要がある。そこで、手術ロボットは、書き込み可能な記憶回路を搭載して、使用の有無又は使用した手術を識別する情報を記憶回路に記憶するようにしてもよい。このような場合、制御システムは、手術ロボットのセットアップ時に記憶回路にアクセスして、手術ロボットが未使用であることを確認することができる。そして、制御システムは、使用済みの手術ロボットが誤って設置されたときには、その手術ロボットの廃棄と新しい手術ロボットの設置を促すように警告を発したり、手術ロボットの動作を制限したりするようにしてもよい。なお、使用の有無や、手術を識別する手術ＩＤ、手術室を識別する手術室ＩＤ及び手術が行われた日時の組み合わせからなる情報を記憶回路に記憶するようにしてもよい。あるいは、使用の有無を示す簡単な使用フラグを記憶回路に記憶するようにしてもよい。
　例えば腹腔鏡手術などに使用される手術ロボットは、広可動域であることが求められ、必然的にロボットアームが大型化し、これに伴って部品点数や装置コストが増大するため、ディスポーザブル化は経済的に困難であり、廃棄作業の負担も大きい。一方、眼科手術に使用される手術ロボットは、可動域が小さくてよいので、ロボットアームは小型となり、部品点数や装置コストを低減することができるので、ディスポーザブル化しても手術コストの増大を抑制し、廃棄作業の負担も小さくて済む。したがって、本開示は外科手術用の手術ロボットに適用することがより好ましいと言うこともできる。
　また、本開示では、手術ロボットに加え、手術ロボットに装着する術具もディスポーザブル化して、洗浄及び滅菌処理の繰り返しによる故障のリスクや、蛋白の残留といった問題からも解放される。
　１回の手術で、手術ロボットに装着する術具を交換することが想定される。手術ロボットを制御する制御システム側では、手術ロボットに装着する術具を交換する度に、手術ロボットを介して術具を操作するために必要な情報を取得してセットアップする必要がある。そこで、本開示では、術具は必要な情報を記憶する記憶回路を搭載し、手術ロボットは装着中の術具の記憶回路から読み出した情報を制御システム側に伝送するようにしている。したがって、制御システムは、簡単に手術ロボット及び術具のセットアップを行い、すぐに術具操作を開始することができる。なお、術具の記憶回路には、術具の個体又は型式を識別する術具ＩＤや、術具を操作する際（例えば、鉗子を開閉操作する際）のキャリブレーション情報などを含む。
　また、１回の手術の中で、手術ロボットに取り付けて使用した術具を、途中で手術ロボットから取り外した後、同じ手術ロボット（又は、他のロボット）で再度利用することが想定される。患者が同じであれば菌の感染などの問題がないからである。そこで、術具は、書き込み可能な記憶回路を搭載して、使用の有無や、術具を使用した患者を特定する患者ＩＤ、手術を識別する手術ＩＤ（又は、手術室を識別する手術室ＩＤ及び手術が行われた日時の組み合わせなどでもよい）を記憶回路に記憶するようにしてもよい。このような場合、制御システムは、手術ロボットに装着された術具の記憶回路にアクセスして、術具が未使用であることや、１回の手術で再度利用される術具であるかどうか、同じ患者に再度利用される術具であるかなどを確認することができる。そして、制御システムは、他の手術で使用済みの術具が誤って手術ロボットに装着されたときには、新しい術具への交換を促すように警告を発したり、手術ロボットの動作を制限したりするようにしてもよい。
Ｂ．手術システム
　図１には、本開示が適用される、手術システム１００の機能的構成例を示している。手術システム１００は、マスタスレーブ方式であり、術者などのユーザはマスタ側で操作を行い、スレーブ側ではユーザの操作に従ってロボットの駆動をコントロールすることによって手術を行うことができる。
　図示の手術システム１００は、ユーザ（術者）が手術などの作業を指示するマスタ装置１１０と、マスタ装置１１０からの指示に従って手術を実施するスレーブ装置１２０からなる。ここで言う手術として、主に網膜手術を想定している。マスタ装置１１０とスレーブ装置１２０間は、伝送路１３０を介して相互接続されている。伝送路１３０は、例えば光ファイバなどのメディアを用いて低遅延で信号伝送を行えることが望ましい。
　マスタ装置１１０は、マスタ側制御部１１１と、操作ＵＩ（Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部１１２と、提示部１１３と、マスタ側通信部１１４を備えている。マスタ装置１１０は、マスタ側制御部１１１による統括的な制御下で動作する。
　操作ＵＩ部１１２は、ユーザ（術者など）が、スレーブ装置１２０において鉗子などの術具を操作するスレーブロボット１１２（後述）に対する指示を入力するためのデバイスからなる。操作ＵＩ部１１２は、例えば、コントローラやジョイスティックなどの専用の入力デバイス、さらにはマウス操作や指先のタッチ操作を入力するＧＵＩ画面などの汎用の入力デバイスで構成される。
　提示部１１３は、主にスレーブ装置１２０側のセンサ部１２３（後述）で取得されるセンサ情報に基づいて、操作ＵＩ部１１２を操作しているユーザ（術者）に対して、スレーブ装置１２０において実施されている手術に関する情報を提示する。
　例えば、スレーブ装置１２０側のセンサ部１２３が患部の表面を観察する顕微鏡画像を撮り込むＲＧＢカメラやＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ　Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：光干渉断層装置）を装備し、又はＲＧＢカメラの撮像画像（以下、単に「顕微鏡画像」とする）やＯＣＴ画像を取り込むインターフェースを装備し、これらの画像データが伝送路１３０を介して低遅延でマスタ装置１１０に転送される場合、提示部１１３は、モニタディスプレイなどを使って、リアルタイムの患部の顕微鏡画像やＯＣＴ画像を画面表示する。
　また、センサ部１２３が、スレーブロボット１１２が操作する術具に作用する外力やモーメントを計測する機能を装備し、このような力覚情報が伝送路１３０を介して低遅延でマスタ装置１１０に転送される場合には、提示部１１３は、ユーザ（術者）に対して力覚提示を行う。例えば、提示部１１３は、操作ＵＩ部１１２を使ってユーザ（術者）に力覚提示を行うようにしてもよい。
　マスタ側通信部１１４は、マスタ側制御部１１１による制御下で、伝送路１３０を介したスレーブ装置１２０との信号の送受信処理を行う。例えば伝送路１３０が光ファイバからなる場合、マスタ側通信部１１４は、マスタ装置１１０から送出する電気信号を光信号に変換する電光変換部と、伝送路１３０から受信した光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えている。
　マスタ側通信部１１４は、ユーザ（術者）が操作ＵＩ部１１２を介して入力した、スレーブロボット１２２に対する操作コマンドを、伝送路１３０を介してスレーブ装置１２０に転送する。また、マスタ側通信部１１４は、スレーブ装置１２０から送られてくるセンサ情報を、伝送路１３０を介して受信する。
　一方、スレーブ装置１２０は、スレーブ側制御部１２１と、スレーブロボット１２２と、センサ部１２３と、スレーブ側通信部１２４を備えている。スレーブ装置１２０は、スレーブ側制御部１２１による統括的な制御下で、マスタ装置１１０からの指示に応じた動作を行う。
　スレーブロボット１２２は、例えば多リンク構造からなるアーム型の手術ロボットであり、先端（又は、遠位端）にエンドエフェクタとして鉗子などの術具を搭載している。スレーブ側制御部１２１は、伝送路１３０を介してマスタ装置１１０から送られてきた操作コマンドを解釈して、スレーブロボット１２２を駆動するアクチュエータの駆動信号に変換して出力する。そして、スレーブロボット１２２は、スレーブ側制御部１２１からの駆動信号に基づいて動作する。
　スレーブロボット１２２として、例えば網膜手術を行うことを想定しており、ＲＣＭ（Ｒｅｍｏｔｅ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｍｏｔｉｏｎ）構造を有することを想定している。ＲＣＭ構造は、モータなどの駆動機構の回転中心から離れた位置に回転中心（すなわち、遠隔回転中心）を配置し、ピボット（不動点）運動を実現する構造とする。ＲＣＭ構造は、手術の際に患者の身体に開けた穴の位置（例えば、トロッカ位置）を常に通る構造を実現できることから安全性が高い。
　センサ部１２３は、スレーブロボット１２２やスレーブロボット１２２が実施している手術の患部における状況を検出する複数のセンサを備え、さらに手術室内に設置された各種センサ装置からセンサ情報を取り込むためのインターフェースを装備している。例えば、センサ部１２３は、スレーブロボット１２２の先端（遠位端）に搭載された術具に、手術中に作用する外力やモーメントを計測するための力覚センサ（Ｆｏｒｃｅ　Ｔｏｒｑｕｅ　Ｓｅｎｓｏｒ：ＦＴＳ）を備えている。また、センサ部１２３は、スレーブロボット１２２が手術中の患部の表面の顕微鏡画像や患部（眼球）の断面をスキャンするＯＣＴ画像を取り込むインターフェースを装備している。
　スレーブ側通信部１２４は、スレーブ側制御部１２１による制御下で、伝送路１３０を介したマスタ装置１１０都の信号の送受信処理を行う。例えば伝送路１３０が光ファイバからなる場合、スレーブ側通信部１２４は、スレーブ装置１２０から送出する電気信号を光信号に変換する電光変換部と、伝送路１３０から受信した光信号を電気信号に変換する光電変換部を備えている。
　スレーブ側通信部１２４は、センサ部１２３によって取得される術具の力覚データや、患部の顕微鏡画像、患部断面をスキャンしたＯＣＴ画像などを、伝送路１３０を介してマスタ装置１１０に転送する。また、スレーブ側通信部１２４は、マスタ装置１１０から送られてくるスレーブロボット１２２に対する操作コマンドを、伝送路１３０を介して受信する。
Ｃ．手術ロボットの構成
　図２には、スレーブロボット１２２のうち、ディスポーザブル化された手術ロボット２００の構成例を模式的に示している。図示の手術ロボット２００は、スレーブ装置１２０に取り付けられるインターフェース部２０１と、インターフェース部２０１に対し垂直に取り付けられたリンク２０２と、リンク２０２の上端にジョイント２０３を介して取り付けられたロボットアームで構成される。ジョイント２０３は、ヨー軸回りの回転自由度を有するものとする。
　ロボットアームは、シリアルリンク構造からなり、リンク２０４、２０６、２０８、２１０と、リンク２０４とリンク２０６間をヒンジ結合するジョイント２０５と、リンク２０６とリンク２０８間をヒンジ結合するジョイント２０７と、リンク２０８とリンク２１０をヒンジ結合するジョイント２０９で構成されている。各ジョイント２０５、２０７、２０９は、ロール軸回り（又は、ヨー軸と直交する軸回り）に回転自由度を備えている。そして、遠位端のリンク２１０には、術具２１１が装着される。術具２１１は交換可能である。また、術具２１１が装着されたか否かを検出する装着検出機構を備えているものとする。
　インターフェース部２０１は、スレーブ装置１２０側からアクセス可能な記憶回路を装備している。この記憶回路は、ロボットアームの運動制御に必要な情報などを記憶している。ロボットアームの運動制御に必要な情報は、手術ロボットの個体又は型式を識別するロボットＩＤ、リンク数やジョイント数などのロボット構成情報、ロボットアームの運動を制御する際のキャリブレーション情報などを含む。また、この記憶回路は、書き込み可能であってもよく、スレーブ装置１２０側から手術ロボット２００の使用状態に関する情報を書き込むようにしてもよい。使用状態に関する情報は、使用の有無を示すフラグや、手術を識別する手術ＩＤ、手術室を識別する手術室ＩＤ及び手術が行われた日時の組み合わせなどでもよい。
　図３には、図２に示した手術ロボット２００を利用した眼底手術のレイアウトを示している。眼球３００には、瞼が閉じないように、図示しない開瞼器（ｅｙｅｌｉｄ　ｓｐｅｃｕｌｕｍ）が取り付けられている。そして、眼球３００の表面にトロッカー３０１が刺入されている。図３では、トロッカー３０１が通過するように切断された眼球３００の断面を示している。手術ロボット２００の遠位端に搭載された術具２１１は、一方のトロッカー３０１を経由して、眼球３００内に挿入されている。
　図３に示す例では、手術ロボット２００は、インターフェース部２０１にてスレーブ装置１２０に取り付けられた状態で、メカニカルグランド（Ｍ－ＧＮＤ）に対し剛に固定されるものとする。また、スレーブ装置１２０は、インターフェース部２０１の取り付け部分において読取部３１０を装備しており、読取部３１０からインターフェース部２０１内の記憶回路から情報の読み取りを行うことができるものとする。また、記憶回路が書き込み可能な場合には、読取部３１０を介して記憶回路への情報の書き込みを行うものとする。
　なお、読取部３１０が記憶回路にアクセスする方法は特に限定されない。電気的に接触する方式、電磁的、磁気的又は光学的な作用を利用した非接触方式によるアクセスであってもよい。また、読取部３１０は、手術ロボット２００が設置されたか否かを検出する設置検出機構を備えているものとする。
　スレーブ装置１２０内のスレーブ側制御部１２１は、新しく手術ロボット２００が設置される度に、読取部３１０を使って手術ロボット２００に搭載された記憶回路から必要な情報を読み取ることによって、簡単に手術ロボットのセットアップを行うことができる。
　また、手術ロボット２００はディスポーザブル化されており、一度手術に使用した後は、確実に廃棄して、誤って再度使用しないようにしなければならない。本実施形態では、手術ロボット２００のインターフェース部２０１は、書き込み可能な記憶回路を搭載して、使用状態に関する情報を記憶するようにしている。使用状態に関する情報は、使用の有無を示すフラグや、手術を識別する手術ＩＤ、手術室を識別する手術室ＩＤ及び手術が行われた日時の組み合わせなどでもよい。そして、スレーブ装置１２０内のスレーブ側制御部１２１は、読取部３１０を通じてインターフェース部２０１の記憶回路にアクセスして、手術ロボット２００の使用状態が未使用であることを確認してから、手術ロボット２００の使用を開始する。また、スレーブ側制御部１２１は、手術ロボット２００の使用履歴又は使用した手術を識別する情報を、読取部３１０を通じてインターフェース部２０１の記憶回路に書き込む。
　このような場合、スレーブ側制御部１２１は、手術ロボットのセットアップ時に記憶回路にアクセスして、手術ロボット２００が未使用であることを確認してから、手術ロボット２００の使用を開始することができる。また、スレーブ側制御部１２１は、使用済みの手術ロボットが誤って設置されたときには、その手術ロボットの廃棄と新しい手術ロボットの設置を促すように警告を発したり、手術ロボットの動作を制限したりするようにしてもよい。
　なお、上記の説明のうちスレーブ側制御部１２１が行う動作は、マスタ装置１１０のマスタ側制御部１１１が行うようにしてもよい。また、上記の警告は、マスタ装置１１０側で提示部１１３を使って行うようにしてもよい。
　手術ロボット２００が眼科手術に使用されることを想定した場合、可動域が小さくてよいので、ロボットアームは小型となり、部品点数や装置コストを低減することができるので、ディスポーザブル化しても手術コストの増大を抑制し、廃棄作業の負担も小さくて済む。
Ｄ．術具の交換
　１回の手術で、手術ロボット２００に装着する術具を交換することが想定される。手術システム１００では、手術ロボット２００に装着する術具を交換する度に、手術ロボットを介して術具を操作するために必要な情報を取得してセットアップする必要がある。本実施形態では、術具自体が必要な情報を記憶する記憶回路を搭載し、手術ロボット２００は装着中の術具内の記憶回路から読み出した情報を手術システム１００側に伝送するようにしている。したがって、手術システム１００は、簡単に手術ロボット２００及び術具のセットアップを行い、すぐに術具操作を開始することができる。なお、術具内の記憶回路が記憶する情報には、術具の個体又は型式を識別する術具ＩＤや、術具を操作する際（例えば、鉗子を開閉操作する際）のキャリブレーション情報などを含む。
　図４には、手術ロボット２００に装着されている術具４０１を術具４０２に交換する様子を示している。術具４０１は記憶回路４１１を搭載し、術具４０２は記憶回路４１２を搭載している。したがって、新たに術具４０２が手術ロボット２００に装着されると、スレーブ装置１２０内のスレーブ側制御部１２１は、術具４０２の記憶回路４１２から必要な情報を直ちに読み取って、術具４１２のセットアップを行い、すぐに術具操作を開始することができる。
　また、１回の手術で、一度手術ロボットに取り付けて使用してから取り外した後、同じ手術ロボット（又は、他のロボット）で再度利用することが想定される。患者が同じであれば菌の感染などの問題がないからである。そこで、各術具４０１及び４０２は、書き込み可能な記憶回路４１１及び４１２をそれぞれ搭載して、使用の有無とともに、術具を使用した患者を特定する患者ＩＤや、手術を識別する手術ＩＤ（又は、手術室を識別する手術室ＩＤ及び手術が行われた日時の組み合わせなどでもよい）を記憶回路に記憶するようにする。
　このような場合、スレーブ装置１２０内のスレーブ側制御部１２１は、読取部３１０通じて、装着中の術具４０１又は４０２の記憶回路４１１又は４１２から使用の有無又は患者ＩＤ、手術ＩＤの情報を読み取って、術具が未使用であるかどうかとともに、１回の手術で再度利用される術具であるかどうかを確認することができる。そして、手術システム１００は、他の患者の手術で使用済みの術具が誤って手術ロボットに装着されたときには、新しい術具への交換を促すように警告を発したり、手術ロボットの動作を制限したりするようにしてもよい。
　なお、上記の説明のうちスレーブ側制御部１２１が行う動作は、マスタ装置１１０のマスタ側制御部１１１が行うようにしてもよい。また、上記の警告は、マスタ装置１１０側で提示部１１３を使って行うようにしてもよい。
Ｅ．認証処理
　図５には、手術システム１００に取り付けた手術ロボット２００、並びに手術ロボット２００に装着した術具の認証処理を行う認証システム５００の構成例を模式的に示している。図５には、クラウドを利用して認証処理を行う認証システム５００を例示している。
　病院などの手術施設５１０内には、手術システム１００と、手術システム１００において使用する手術ロボットや術具などディスポーザブル部品の認証処理を行う認証サーバ５１１が配置されている。
　ここで、手術システム１００には手術ロボットが設置され、且つ、手術ロボットには術具が装着されていることを想定している。そして、手術システム１００は、手術ロボットに搭載された記憶回路からロボットＩＤを読み取るとともに、手術ロボットに装着されている術具に搭載された記憶回路から術具ＩＤを読み取ることができたとする。
　手術システム１００は、手術ロボット及び術具から読み取ったロボットＩＤ及び術具ＩＤを、認証サーバ５１１に転送する。
　認証サーバ５１１は、手術システム１００から取得したロボットＩＤ及び術具ＩＤをクラウド５２０に照会して、クラウド５２０と手術システム１００間に介在して、手術システム１００で使用する手術ロボット及び術具の認証処理を行う。
　認証処理では、ＩＤ情報に基づいて、例えば手術ロボットや術具が純正品又は正規品であるかどうかや、これらの部品の動作を保証することができるかどうかの確認が行われる。そして、認証サーバ５１１は、認証処理の結果を手術システム１００に通知する。
　手術システム１００は、認証サーバ５１１から認証に失敗した旨の通知を受け取った場合には、その手術ロボット及び術具を使用した外科手術の開始を許可せず、認証に失敗したことをユーザに通知する。例えば提示部１１３を使ってユーザに通知するようにしてもよい。例えば、手術ロボットや術具が純正品又は正規品でないことが分かった場合には、これらの不正な部品の交換をユーザに促すような警告を、提示部１１３から出力するようにしてもよい。
　一方、手術システム１００は、認証に成功した場合にはその手術ロボット及び術具の使用を許可して、外科手術（例えば眼科手術）を開始することができる。
　なお、上記Ｂ～Ｄ項では使用状態やキャリブレーション情報を手術ロボットや術具に搭載した記憶回路で記憶する点について説明したが、クラウド５２０上で手術ロボット及び術具の各ＩＤと紐付けして使用状態やキャリブレーション情報の管理も行うようにしてもよい。この場合、クラウド５２０では、認証サーバ５１１から照会されたロボットＩＤや術具ＩＤの認証に成功すると、さらにこれらの使用状態をチェックして、未使用であることが確認された場合のみ、最終的に認証に成功した結果を認証サーバ５１１に返信するようにする。
　また、クラウド５２０で認証に成功した場合には、ロボットＩＤや術具ＩＤに紐付けされたキャリブレーションデータ、ロボット構成情報、術具構成情報も認証サーバ５１１に返信するようにしてもよい。そして、手術システム１００（例えば、スレーブ装置１２０内のスレーブ側制御部１２１）は、クラウド５１１から供給されたキャリブレーションデータ、ロボット構成情報、術具構成情報に基づいて、手術システム１００に設置された手術ロボットや術具のセットアップを行うようにしてもよい。
Ｆ．手術システムの処理動作
　図６には、ディスポーザブル化された手術ロボット及び術具を使用する手術システム１００において実行される処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、例えばスレーブ装置１２０側でスレーブ側制御部１２１が主体となって実行されるが、もちろん必要な情報をスレーブ装置１２０からマスタ装置１１０に転送して、マスタ装置１１０内のマスタ側制御部１１１で実行することもできる。
　スレーブ側制御部１２１は、スレーブロボット１２２として新たに手術ロボットが設置されたことを検出すると（ステップＳ６０１のＹｅｓ）、その手術ロボットの認証処理と使用状態のチェックを行う（ステップＳ６０２）。
　手術ロボットの認証処理は、例えば上記Ｅ項で説明した通りである。認証処理に失敗した場合には（ステップＳ６０３のＮｏ）、ユーザに手術ロボットの交換を指示して（ステップＳ６１０）、ステップＳ６０１に戻る。また、検出された手術ロボットが既に使用済みの状態である場合には（ステップＳ６０４のＮｏ）、ユーザに未使用の手術ロボットへの交換を指示して（ステップＳ６１０）、ステップＳ６０１に戻る。なお、手術ロボットの交換指示は、マスタ装置１１０側の提示部１１３を用いて行うようにしてもよい。
　一方、新たに設置した手術ロボットの認証処理に成功し且つ未使用状態であることを確認できた場合には（ステップＳ６０３及びＳ６０４のＹｅｓ）、スレーブ側制御部１２１は、その手術ロボットの遠位端に術具が装着されているか否かをチェックする（ステップＳ６０５）。
　スレーブ側制御部１２１は、手術ロボットに術具が装着されていることを検出すると（ステップＳ６０５のＹｅｓ）、その術具の認証処理と使用状態のチェックを行う（ステップＳ６０６）。
　術具の認証処理は、例えば上記Ｅ項で説明した通りである。認証処理に失敗した場合には（ステップＳ６０７のＮｏ）、ユーザに術具の交換を指示して（ステップＳ６１１）、ステップＳ６０５に戻る。また、手術ロボットに装着されている術具が既に使用済みの状態である場合には（ステップＳ６０８のＮｏ）、ユーザに未使用の術具への交換を指示して（ステップＳ６１１）、ステップＳ６０５に戻る。なお、術具の交換指示は、マスタ装置１１０側の提示部１１３を用いて行うようにしてもよい。
　一方、手術ロボットに装着された術具の認証処理に成功し且つ未使用状態であることを確認できた場合には（ステップＳ６０７及びＳ６０８のＹｅｓ）、手術システム１００において手術ロボット１００を使用した手術を開始することができる。
　手術が終了するまでの間（ステップＳ６０９のＮｏ）、スレーブ側制御部１２１は、手術ロボットに装着された術具が交換されたか否かを監視し続ける（ステップＳ６１２）。そして、スレーブ側制御部１２１は、手術ロボットに装着された術具が交換されたことを検出すると（ステップＳ６１２のＹｅｓ）、ステップＳ６０６に戻って、交換された術具の認証処理と使用状態のチェックを繰り返し行う。
Ｇ．手術ロボットの実装例
　このＧ項では、低剛性で且つ可撓性を有する柔軟な電気回路基板を利用して構成される、ディスポーザブルな手術ロボットの構成例について説明する。
　図７には、多リンク構造に適用される電気回路基板７００の断面構成例を示している。同図から分かるように、電気回路基板７００は、高電子ポリマーやポリイミドからなる絶縁層と、銅やアルミなどの金属を蒸着して形成される導電層を含み、複数の絶縁層及び導電層の組を接着層で接合した多層構造体である。このような多層構造からなる電気回路基板７００の製造方法は特に限定されない。例えば、あらかじめ作成した導電層に対して接着層を設けることによって、絶縁層と導電層を接着する方法も挙げられる。そして、最終的に、絶縁層、導電層及び接着層を含む多層構造を、ポリイミドなどからなる低剛性材料で被覆することによって、低剛性で且つ可撓性を有する電気回路基板７００が実現する。電気回路基板７００は、一般的なＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）と同じでもよい。
　図８には、ＦＰＣを利用して構成される開リンク構造体８００の構成例を示している。開リンク構造体８００は、低剛性のＦＰＣ８０１を中心に配置して、１対の強剛性部８０２及び８０３をＦＰＣ８０１の表裏に接合して剛性を有するリンク８１１を構成し、１対の強剛性部８０４及び８０５をＦＰＣ８０１の表裏に接合して剛性を有するリンク８１２を構成し、１対の強剛性部８０６及び８０７をＦＰＣ８０１の表裏に接合して剛性を有するリンク８１３を構成するとともに、１対の強剛性部８０８ａ及び８０９ａをＦＰＣ８０１の表裏に接合して剛性を有するリンク８１４ａを構成し、さらに１対の強剛性部８０８ｂ及び８０９ｂをＦＰＣ８０１の表裏に接合して剛性を有するリンク８１４ｂを構成している。そして、リンク８１１とリンク８１２間、リンク８１２とリンク８１３間、リンク８１３とリンク８１４ａ間、及びリンク８１４ｂとリンク８１１間は、ＦＰＣ８０１によって接続されるヒンジ部８２１、８２２、８２３、８２４を構成している。
　開リンク構造体８００は、強剛性部８０３が中央に開口部を有し、その開口部を介してＦＰＣ８０１の導電層を外界に露出させることによって、リンク８１１が電気接続用又は信号取り出し用の電極パッド８３１を有し、強剛性部８０５が中央に開口部を有し、その開口部を介してＦＰＣ８０１の導電層を外界に露出させることによって、リンク８１２が電気接続用又は信号取り出し用の電極パッド８３２を有し、さらに強剛性部８０７が中央に開口部を有し、その開口部を介してＦＰＣ８０１の導電層を外界に露出させることによって、リンク８１３が電気接続用又は信号取り出し用の電極パッド６３３を有する。また、開リンク構造体８００の両端のリンク８１４ａ及び８１４ｂの各端部に電極パッド８０１ａ及び８０１ｂをそれぞれ有する。
　図９には、ＦＰＣを利用して構成される閉リンク構造体９００の一例を示している。図示の閉リンク構造体９００は、図８に示した開リンク構造体８００を構成するＦＰＣ８０１を折り曲げて、両端のリンク８１４ａ及び８１４ｂにそれぞれ設けられた電極パッド８０１ａ及び８０１ｂ同士を接合させて、閉リンク構造を構成している。そして、接合されたリンク８１４ａ及び８１４ｂを、新たにリンク８１４と定義する。
　閉リンク構造体９００は、対向するリンク８１１とリンク８１３の長さ、及びリンク８１２とリンク８１４の長さがそれぞれ等しいので、平行リンク機構（又は、４節リンク機構）を構成することができる。したがって、原動リンクが動くと従動リンクが同じ動きをし、対向するリンクの角度が常に維持される。
　なお、各ヒンジ部８２１、８２２、８２３、８２４は、ＦＰＣのみで構成されるジョイントである。各ヒンジ部８２１、８２２、８２３、８２４においてＦＰＣの導電層は回転軸を通過するので、ヒンジ内部を通過する配線構造と言うことができる。したがって、リンク間で回転動作が発生しても、導電性に影響する張力や圧縮力などのストレスは低く抑えられるので、制御性能への悪影響や配線が切断するリスクは極めて低い。
　図１０には、図９に示したようなＦＰＣを利用した閉リンク構造体を複数連結させた手術ロボット１０００の構成例を示している。手術ロボット１０００は、遠位端から順に、閉リンク構造体１０１０、閉リンク構造体１０２０、閉リンク構造体１０３０の順に連結されている。さらに、閉リンク構造体１０３０には、直動機構を有する開リンク構造体１０４０が連結されている。なお、各閉リンク構造体１０１０～１０３０、及び開リンク構造体１０４０の具体的な構成は、図７及び図８に示したものと同様なので、ここでは詳細な説明を省略する。
　近位端側の閉リンク構造体１０３０の１つのリンク１０３４がメカニカルグランド（又は、固定リンク）となっている。リンク１０３４の一端にヒンジ結合されるリンク１０３１には、開リンク構造体１０４０のリンク１０４１が連結されている。また、開リンク構造体１０４０のリンク１０４２は、一端がメカニカルグランドとなっている直動アクチュエータ１０５０によって紙面水平方向（又は、ｘ方向）に変位することができる。したがって、リンク１０３１は、原動リンクとなる。また、リンク１０３１に対向するリンク１０３３は従動リンク、その他のリンク１０３２は中間リンクとなる。
　開リンク構造体１０４０は、リンク１０４１の１箇所に電極パッド１０４３を有するとともに、リンク１０４３の１箇所に電極パッド１０４４を有している。電極パッド１０４４は第１の信号Ｖ1の入出力に使用され、電極パッド１０４３は閉リンク構造体１０３０側との間で第１の信号Ｖ1の伝送に使用される。
　閉リンク構造体１０３０のリンク１０３１は、電極パッド１０４３と対向する位置に、１箇所の電極パッド１０３５を有している。そして、導電性の接合部９６１を介して電極パッド１０４４と電極パッド１０３５の通電性を確保しながら、開リンク構造体１０４０のリンク１０４１が閉リンク構造体１０３０側のリンク１０３１に固定されている。したがって、閉リンク構造体１０３０は、開リンク構造体１０４０との間で第１の信号Ｖ1の伝送が可能である。また、閉リンク構造体１０３０は、リンク１０３４の１箇所に電極パッド１０３６を有している。電極パッド１０３６は、第２の信号Ｖ2の入出力に使用される。
　閉リンク構造体１０３０は、リンク１０３２の２箇所に、それぞれ第１の信号及び第２の信号用の電極パッド１０３７及び１０３８を有している。また、閉リンク構造体１０２０側の、リンク１０３２に連結されるリンク１０２４は、電極パッド１０３７及び１０３８の各々と対向する位置に、２箇所の電極パッド１０２５及び１０２６を有している。そして、それぞれ導電性を有する接合部１０６２及び１０６３を介して電極パッド１０２５と電極パッド１０３７間、及び電極パッド１０２６と電極パッド１０３８間の通電性を確保しながら、リンク１０２４がリンク１０３２に固定されている。したがって、閉リンク構造体１０３０と閉リンク構造体１０２０の間で、第１の信号Ｖ1及び第２の信号Ｖ2の伝送が可能である。
　閉リンク構造体１０２０は、リンク１０２３の２箇所に、それぞれ第１の信号Ｖ1及び第２の信号Ｖ2用の電極パッド１０２７及び１０２８を有している。また、閉リンク構造体１０１０側の、リンク１０２３に連結されるリンク１０１１は、電極パッド１０２７及び１０２８の各々と対向する位置に、２箇所の電極パッド１０１５及び１０１６を有している。そして、それぞれ導電性を有する接合部１０６４及び１０６５を介して電極パッド１０１５と電極パッド１０２７間、及び電極パッド１０１６と電極パッド１０２８間の通電性を確保しながら、リンク１０１１がリンク１０２２に固定されている。したがって、閉リンク構造体１０２０と閉リンク構造体１０１０の間で、第１の信号Ｖ1及び第２の信号Ｖ2の伝送が可能である。
　閉リンク構造体１０１１のリンク１０１３、手術ロボット１０００の遠位端のリンクに相当し、鉗子などの術具からなるエンドエフェクタ（図９には図示しない）の装着部を構成している。そして、リンク１０１３の２箇所に、それぞれ第１の信号Ｖ1及び第２の信号Ｖ2用の電極パッド１０１７及び１０１８を有している。したがって、手術ロボット１０００は、遠位端に装着されたエンドエフェクタ（図１０には図示しない）との間で、第１の信号Ｖ1及び第２の信号Ｖ2の伝送が可能である。
　手術ロボット１０００に装着して用いられる術具は、例えば、術具の種類や仕様、性能、又は個体情報を識別するための術具ＩＤや、認証システム５００によって使用の是非を判定するための認証情報、術具を操作する際のキャリブレーションデータなどを記憶する記憶回路を保持している。そして、手術ロボット１０００は、遠位端の電極パッド１０１７及び１０１８からなる電気的インターフェースを通じて術具にアクセスして、術具ＩＤを術具から読み取って、該当する認証情報やキャリブレーションデータなどを術具内の記憶回路に伝送することができる。
　本実施形態に係る手術ロボット１０００においては、第１の信号Ｖ1及び第２の信号Ｖ2の伝送に使用される信号線がヒンジ内部を経由する配線構造である。このため、手術ロボット１０００が動作してリンク間で回転動作が発生しても、導電性に影響する張力や圧縮力などのストレスは低く抑えられるので、制御性能への悪影響や配線が切断するリスクは極めて低い。
　信号伝送路上では、エンドエフェクタである術具への制御信号や電力、術具内のメモリから読み出した情報の信号などが伝送される。なお、図１０には、手術ロボット１０００は第１の信号Ｖ1及び第２の信号Ｖ2の２ビットからなる信号伝送路を有する実施例を示したが、信号伝送路のビット幅を３ビット以上に容易に拡張することができる。
　図１１には、図１０に示した手術ロボット１０００の自由度構成を示している。但し、図１１では、高剛性のリンクを太線で描き、リンク間をヒンジ結合するジョイントを回転軸と同軸の円で示している。
　手術ロボット１０００は、遠位端から順に３つの閉リンク構造体１０１０、１０２０、１０３０を連結して構成される。このうち、近位端側の閉リンク構造体１０３０の１つのリンク１０３４がメカニカルグランド（又は、固定リンク）となっている。
　閉リンク構造体１０１０は４本のリンク１０１１～１０１４からなる４節リンク機構であり、対向するリンクの長さがそれぞれ等しい。また、閉リンク構造体１０２０は、４本のリンク１０２１～１０２４からなる４節リンク機構であり、対向するリンクの長さがそれぞれ等しい。また、閉リンク構造体１０３０は、４本のリンク１０３１～１０３４からなる４節リンク機構であり、対向するリンクの長さがそれぞれ等しい。但し、リンク１０１２とリンク１０２２、リンク１０１４とリンク１０２４、リンク１０２１とリンク１０３１は、それぞれ直線的に連結されて１本のリンクとして動作する。また、閉リンク構造体１０１０と閉リンク構造体１０２０を接合させるリンク１０１１とリンク１０２３は一体化して１つのリンクとして動作し、閉リンク構造体１０２０と閉リンク構造体１０３０を接合させるリンク１０２４とリンク１０３２は一体化して１つのリンクとして動作する。
　リンク１０３４の一端にヒンジ結合されるリンク１０３１には、開リンク構造体１０４０が連結されている。開リンク構造体１０４０は、直動アクチュエータ１０５０を介して直線的に連結される２本のリンク１０４１及び１０４２で構成される。そして、一方のリンク１０４２は、一端がメカニカルグランドに剛に固定されている。直動アクチュエータ１０５０が動作して、リンク１０４１が紙面水平方向（又は、ｘ方向）に変位すると、リンク１０３１がリンク１０３４との結合点回りに回転する。したがって、リンク１０３１は原動リンクとなり、リンク１０３１に対向するリンク１０３３は従動リンク、その他のリンク１０３２は中間リンクとなって、対向するリンクの角度が保たれるように、閉リンク構造体１０３０が動作する。そして、この動作は、隣接する閉リンク構造体１０２０へ、さらに閉リンク構造体１０２０に隣接する閉リンク構造体１０１０へ伝達される。
　閉リンク構造体１０１１のリンク１０１３は、手術ロボット１０００の遠位端のリンクに相当し、鉗子などの術具からなるエンドエフェクタ（図１１には図示しない）の装着部を構成している。手術ロボット１０００が遠位端に装着した術具を操作して外科手術を行う場合、低侵襲の都合から、術具を挿通させたトロッカー付近に対してできるだけ小さな負荷で手術が行われるようにする必要があり、このため、トロッカー挿入点を支点として（又は、トロッカー挿入点を固定して）術具をピボット操作することで、トロッカー挿入点に発生する力積をゼロにする操作を行うことが理想的である。
　図１２には、直動アクチュエータ１０５０をｘ方向に変位させることによって、開リンク構造体１０４０を介して、閉リンク構造体１０３０の原動リンクであるリンク１０３１を紙面反時計回りに角度θだけ回転させた様子を示している。他の閉リンク構造体１０２０及び閉リンク構造体１０１０の各リンクが、それぞれ閉リンク構造体１０３０の対応するリンクとの平行な関係が保たれていることを想定すると、閉リンク構造体１０３０のリンク（固定リンク）１０３４の軸線と、遠位端の閉リンク構造体１０１０の術具の装着場所であるリンク１０１３の軸線は、同じく点Ａで交差する。すなわち、交点Ａが不動点となる。したがって、交点Ａがトロッカー刺入点となるように設定することによって、リンク１０１３に装着した術具が刺入部でピボット運動するようになり、低侵襲手術を実現することができる。
　図１０では、説明の便宜上、手術ロボット１０００を真横から見た平面図とし、各リンクを線材のように描いて説明した。実際には、リンクはＦＰＣを基材とするため、一定の幅を持つ剛体である。図１３には、ＦＰＣを利用した閉リンク構造体で構成される手術ロボット１０００の３次元イメージ例を示している。
　手術ロボット１０００の遠位端のリンクには、鉗子などの術具からなるエンドエフェクタが取り付けられている。手術ロボット１０００は基本的にＦＰＣを用いて構成されるので、眼科手術向けに小型に製作することが容易である。例えば、手のひらに乗る程度の小型の手術ロボット１０００を比較的安価に製作して、ディスポーザブル化することができる。また、術具も同様にディスポーザブル化することができる。
　なお、このＧ項で説明したような電気回路基板を利用した多リンク構造体は一例に過ぎず、このような多リンク構造体を用いなくてもディスポーザブルな手術ロボットを製作することは可能である。
Ｈ．効果
　最後に、本開示によってもたらされる効果についてまとめておく。
（１）手術ロボット及び手術ロボットに装着される術具はセットアップ時に必要となる情報を記憶する記憶回路をそれぞれ搭載しているので、ディスポーザブル化して手術毎に交換しても、システム側から手術ロボット及び術具の記憶回路にアクセスして必要な情報を取得することによって、セットアップを簡易に行うことができる。
（２）手術ロボット及び術具をディスポーザブル化して手術毎の交換することによって、残留蛋白を低減して合併症のリスクを回避することができる。
（３）手術ロボット及び術具をディスポーザブル化して手術毎の交換することによって、洗浄及び滅菌処理の工程が省略することにより、作業負担や故障リスクを低減することができる。
（４）手術ロボット及び術具をディスポーザブル化して手術毎の交換することによって、手術ドレープが不要となるので、ドレープのセットアップ作業から解放されるとともに、手術中にドレープとの接触や別の術具との衝突、ドレープによる顕微鏡の視野阻害といった問題から解放される。
　以上、特定の実施形態を参照しながら、本開示について詳細に説明してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
　本明細書では、本開示を主に眼科手術に適用した実施形態を中心に説明してきたが、本開示の要旨はこれに限定されるものではない。本開示を他のさまざまなタイプの外科手術に適用しても同様に、手術ロボット全体のディスポーザブル化を実現するとともに、ディスポーザブル化された手術ロボットのセットアップ作業を容易にすることができる。
　要するに、例示という形態により本開示について説明してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
　なお、本開示は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）術具を装着するロボットアームと、
　前記ロボットアームの運動制御に関する情報を記憶する記憶回路と、
を具備する手術ロボット。
（２）前記記憶回路は、前記手術ロボットの個体又は型式を識別するロボットＩＤ、前記ロボットアームの構成情報、前記ロボットアームの運動を制御する際のキャリブレーション情報のうち少なくとも１つを記憶する、
上記（１）に記載の手術ロボット。
（３）前記記憶回路は書き込み可能であり、使用の有無又は使用した手術を識別する情報を記憶する、
上記（１）又は（２）のいずれかに記載の手術ロボット。
（４）前記術具は記憶回路を搭載し、
　前記術具が搭載する前記記憶装置に対して読み取り又は書き込みを行う、
上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の手術ロボット。
（５）前記術具が搭載する前記記憶回路は、前記術具の個体又は型式を識別する術具ＩＤ、前記術具を操作する際のキャリブレーション情報のうち少なくとも１つを記憶する、
上記（４）に記載の手術ロボット。
（６）前記術具が搭載する前記記憶回路は書き込み可能であり、使用の有無、術具を使用した患者を特定する情報、又は前記術具を使用した手術を識別する情報のうち少なくとも１つを記憶する、
上記（４）又は（５）のいずれかに記載の手術ロボット。
（７）所定の方式により前記手術ロボットの外部から前記記憶回路にアクセス可能である、
上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の手術ロボット。
（７－１）前記所定の方式は、電気的に接触する方式、電磁的、磁気的又は光学的な作用を利用した非接触方式のうち少なくとも１つを含む、
上記（７）に記載の手術ロボット。
（８）前記術具は眼科手術に使用される、
上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の手術ロボット。
（９）術具を装着するロボットアームと、前記ロボットアームの運動制御に関する情報を記憶する記憶回路を含む手術ロボットと、
　前記記憶回路から読み取った前記情報に基づいて前記手術ロボットを制御する制御部と、
を具備する手術システム。
（１０）前記制御部は、前記術具に搭載された記憶回路から読み取った前記術具の識別情報、又は前記記憶回路から読み取った前記手術ロボットの識別情報に基づいて、前記術具又は前記手術ロボットの認証処理を行う、
上記（９）に記載の手術システム。
（１１）前記制御部は、前記術具に搭載された記憶回路から読み取った前記術具の使用状態に関する情報、又は前記記憶回路から読み取った前記手術ロボットの使用状態に関する情報に基づいて、前記術具又は前記手術ロボットの使用の可否を判定する、
上記（９）又は（１０）のいずれかに記載の手術システム。
（１２）前記制御部は、前記術具に搭載された記憶回路から読み取った前記術具のキャリブレーション情報に基づいて、前記手術ロボットによる前記術具の操作を制御する、
上記（９）乃至（１１）のいずれかに記載の手術システム。
　１００…手術システム、１１０…マスタ装置
　１１１…マスタ側制御部、１１２…操作ＵＩ部、１１３…提示部
　１１４…マスタ側通信部、１２０…スレーブ装置
　１２１…スレーブ側制御部、１２２…スレーブロボット
　１２３…センサ部、１２４…スレーブ側通信部、１３０…伝送路
　２００…手術ロボット、２０１…インターフェース部
　２０２…リンク、２０３、２０５、２０７、２０９…ジョイント
　２０４、２０６、２０８、２１０…リンク、２１１…術具
　３０１…トロッカー

Claims (12)

  1. 　術具を装着するロボットアームと、
    　前記ロボットアームの運動制御に関する情報を記憶する記憶回路と、
    を具備する手術ロボット。
  2. 　前記記憶回路は、前記手術ロボットの個体又は型式を識別するロボットＩＤ、前記ロボットアームの構成情報、前記ロボットアームの運動を制御する際のキャリブレーション情報のうち少なくとも１つを記憶する、
    請求項１に記載の手術ロボット。
  3. 　前記記憶回路は書き込み可能であり、使用の有無又は使用した手術を識別する情報を記憶する、
    請求項１に記載の手術ロボット。
  4. 　前記術具は記憶回路を搭載し、
    　前記術具が搭載する前記記憶装置に対して読み取り又は書き込みを行う、
    請求項１に記載の手術ロボット。
  5. 　前記術具が搭載する前記記憶回路は、前記術具の個体又は型式を識別する術具ＩＤ、前記術具を操作する際のキャリブレーション情報のうち少なくとも１つを記憶する、
    請求項４に記載の手術ロボット。
  6. 　前記術具が搭載する前記記憶回路は書き込み可能であり、使用の有無、術具を使用した患者を特定する情報、又は前記術具を使用した手術を識別する情報のうち少なくとも１つを記憶する、
    請求項４に記載の手術ロボット。
  7. 　所定の方式により前記手術ロボットの外部から前記記憶回路にアクセス可能である、
    請求項１に記載の手術ロボット。
  8. 　前記術具は眼科手術に使用される、
    請求項１に記載の手術ロボット。
  9. 　術具を装着するロボットアームと、前記ロボットアームの運動制御に関する情報を記憶する記憶回路を含む手術ロボットと、
    　前記記憶回路から読み取った前記情報に基づいて前記手術ロボットを制御する制御部と、
    を具備する手術システム。
  10. 　前記制御部は、前記術具に搭載された記憶回路から読み取った前記術具の識別情報、又は前記記憶回路から読み取った前記手術ロボットの識別情報に基づいて、前記術具又は前記手術ロボットの認証処理を行う、
    請求項９に記載の手術システム。
  11. 　前記制御部は、前記術具に搭載された記憶回路から読み取った前記術具の使用状態に関する情報、又は前記記憶回路から読み取った前記手術ロボットの使用状態に関する情報に基づいて、前記術具又は前記手術ロボットの使用の可否を判定する、
    請求項９に記載の手術システム。
  12. 　前記制御部は、前記術具に搭載された記憶回路から読み取った前記術具のキャリブレーション情報に基づいて、前記手術ロボットによる前記術具の操作を制御する、
    請求項９に記載の手術システム。
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