WO2021245748A1 - 手術支援装置 - Google Patents

Abstract

手術支援装置において小型のバッテリーにより適切な電源バックアップ構成を構築する。このため外部電源に基づいて所定の電源電圧を出力する電源部と、バッテリーに基づいて所定の電源電圧を出力するバックアップ電源部と、電源部による電源電圧を複数の負荷部に供給する第１の電源電圧経路と、手動スイッチと、手動スイッチが操作されることで、バックアップ電源部による電源電圧を複数の負荷部のうちの一部の負荷部に供給することのできる第２の電源電圧経路と、を備えるようにする。

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／モータを備えものが多くあり、またこれらのアクチュエータ／モータに伴うセンサ、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、制御回路、検出回路等を備える。
　これらのデバイスや回路に対して電源電圧供給を行うために、電源回路を備えた電源部が設けられ、外部電源（通常は商用交流電源）に基づいて、所定の直流電源電圧を生成し、回路／デバイスに供給するようにしている。

　ここで手術支援装置としては、患者の身体、生命の安全を第１に考慮する必要があるが、そのため停電時など、主たる電源供給ができない場合の対処も可能とする必要がある。そこで停電時にバックアップバッテリーから給電を行うようにすることで、停電時でも手術支援装置の動作を継続させることが考えられる。
　しかしながら手術支援装置の動作を継続させるにするには、バッテリーの大容量化が不可欠であり、手術支援装置の小型化が困難となる一因となっていた。

　そこで本発明では、停電時等でも適切に対処しつつ、バックアップバッテリーの小型化を実現できる手術保持装置を提案する。

　本発明に係る手術支援装置は、外部電源に基づいて所定の電源電圧を出力する電源部と、バッテリーに基づいて所定の電源電圧を出力するバックアップ電源部と、前記電源部による電源電圧を複数の負荷部に供給する第１の電源電圧経路と、手動スイッチと、前記手動スイッチが操作されることで、前記バックアップ電源部による電源電圧を前記複数の負荷部のうちの一部の負荷部に供給することのできる第２の電源電圧経路と、を備える。
　負荷部とは、電源電圧供給先となる回路やデバイスを総称する用語としている。電源部は複数の負荷部に対して電源電圧供給を行い、バックアップ電源部は、そのうちの一部の負荷のみに対して電源電圧供給を行う構成とする。

　上記した本発明に係る手術支援装置においては、前記第２の電源電圧経路を介して前記バックアップ電源部による電源電圧が供給される負荷部として１又は複数の電磁ブレーキが含まれることが考えられる。
　すなわち手術支援装置に設けられた１又は複数の可動部における電磁ブレーキを対象として、バックアップ電源電圧が供給される構成とする。
　この場合の電磁ブレーキは、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である。

　上記した本発明に係る手術支援装置においては、前記手動スイッチの操作によって前記第２の電源電圧経路を介して前記バックアップ電源部による電源電圧が供給される負荷部は１又は複数の電磁ブレーキのみであることが考えられる。
　すなわちバックアップの電源電圧の供給が手動スイッチの操作に応じて行われるのは電磁ブレーキのみとする。

　上記した本発明に係る手術支援装置においては、複数のアームにより、複数の手術具を保持する構成とされ、前記手動スイッチ、及び手動スイッチの操作に応じて導通する前記第２の電源電圧経路は、前記アーム毎に設けられていることが考えられる。
　手動スイッチの操作によりアーム毎にバックアップ電源電圧の供給を行うことのできる構成とする。

　上記した本発明に係る手術支援装置においては、前記第１の電源電圧経路と前記第２の電源電圧経路は、それぞれダイオードのカソード電極側で共通経路に接続され、共通経路により前記一部の負荷部に電源電圧が供給される構成とされていることが考えられる。
　第１の電源電圧経路と第２の電源電圧経路のそれぞれが、ダイオードのアノードに接続され、両カソード電極側が負荷部への共通経路の配線に接続される。

　本発明によれば、停電時などで電源部による電源電圧供給ができない場合でも、一部の負荷部に対してはバックアップ電源部による電源電圧供給が可能となる。この場合に、電源電圧供給先を一部の負荷部に限定することで、少なくとも停電等の非常時に必要な動作を実現できるようにし、かつ消費電力を少なくする。これによりバッテリーの小型化を促進できる。

本発明の実施の形態の手術支援装置の説明図である。 実施の形態の手術支援装置における手動スイッチの説明図である。 実施の形態の手術支援装置の電源電圧経路の説明図である。 実施の形態の手術支援装置の電源系統の説明図である。 実施の形態の手術支援装置の電源系統の説明図である。 実施の形態の手術支援装置の電源系統の説明図である。

　以下、実施の形態の手術支援装置を次の順序で説明する。
＜１．手術支援装置等の概略構成＞
＜２．補助電源構成＞
＜３．電源系統の具体例＞
＜４．実施の形態の効果及び変形例＞

＜１．手術支援装置等の概略構成＞
　実施の形態では、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の一例を示している。
　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１０－１、２番目のアーム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。
　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機構等を介して手術具保持装置１６が取り付けられており、アーム１０－１，１０－２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。
　また術者はアーム１０－１，１０－２に取り付けられた鉗子類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。

　尚、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、主電源オフ持や停電時でも、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ある。

　なお図２では、１つの手術具保持装置１６に２つの手動スイッチ１５０を設ける例を示しているが、２つの手動スイッチ１５０は、共に、電磁ブレーキへの通電のスイッチであり、例えば握持した際にどちらでも押しやすい方を押すことができるようにされている。これにより、手術具保持装置１６の方向や姿勢に関わらず、必要時にスイッチ操作がしやすいものとなる。
　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。

＜２．補助電源構成＞
　このような手術支援装置１における電源系統について説明する。図３に電源系統の要部の構成を示している。

　図３に示すように本実施の形態の手術支援装置１は、外部電源、すなわち商用交流電源に基づいて電源電圧Ｖ１を出力する電源部３２と、バックアップ用のバッテリーに基づいてバックアップ電源電圧Ｖｂｋを出力するバックアップ電源部３３を有する。
　そして電源部３２による電源電圧Ｖ１を複数の負荷部、図では電磁ブレーキ１００，回路／デバイス１０１，１０２等に供給する第１の電源電圧経路ＶＬ１が形成される。
　また上述の手動スイッチ１５０が操作されることで、バックアップ電源電圧Ｖｂｋを複数の負荷部のうちの一部の負荷部（電磁ブレーキ１００）に供給することのできる第２の電源電圧経路ＶＬ２を備える。

　この構成の場合、主電源がオンとされている通常時は、電源電圧経路ＶＬ１により電源部３２から各負荷部に給電が行われることで、各負荷部（１００，１０１，１０２）は動作する。負荷部とは、電磁ブレーキ１００や、モータ、エンコーダ、センサ等のデバイス、あるいはこれらを駆動するモータドライバ等の回路など、動作に通電を必要とする部位の総称である。

　ここで電源部３２は商用交流電源を受けてＡＣ／ＤＣコンバータにより電源電圧Ｖ１を生成する構成であるとすると、停電時には各負荷部に給電できないことになる。
　このためバッテリーバックアップ構成を採ったバックアップ電源部３３が設けられている。そして手動スイッチ１５０が押されることで、電源電圧経路ＶＬ２により負荷部にバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給されるようにしている。
　但し、電源電圧経路ＶＬ２は、負荷部のうちの一部、この例では電磁ブレーキ１００のみに給電を行う構成とされている。つまり本実施の形態では、バックアップ電源部３３により、全ての負荷部の動作が実行可能とされるのではなく、一部の負荷部のみが動作可能となる。

　なお、この例の場合、電磁ブレーキ１００には電源電圧経路ＶＬ１、ＶＬ２の両方が接続されることになるが、電源電圧経路ＶＬ１、ＶＬ２に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２のカソード側が共通経路ＶＬ３に接続される構成を採っている。これにより、電磁ブレーキ１００としてのデバイスの電源電圧入力端子を共通に使用して、電源電圧経路ＶＬ１、又は電源電圧経路ＶＬ２による給電を可能とする。

＜３．電源系統の具体例＞
　以上の図３の構成を備えた手術支援装置１の具体的な電源系統例を図４，図５，図６に示す。これらの図は、ベースユニット２からアーム１０の先端の可動部までの電源系統を３つの図に分けて示したものである。
　なお、説明の複雑化を避けるため、手術支援装置１に実際に設けられる電源系統の全てを示すものとはしていない。また、各所に設けられるフィルタや安定化などのための素子などで本発明の要旨と直接関係ない部分の多くは図示を省略している。

　まず図４にベースユニット２（この例では例えば基台部３内）に設けられる構成を示している。
　電源回路として、電源部３１，３２、バックアップ電源部３３が設けられる。これらの電源回路は、Ｌ（ライブ）端子、Ｎ（ニュートラル）端子、Ｅ（アース）端子がＡＣインレット３０と接続され、ノイズフィルタＮＦを介して交流電圧が供給される。

　電源部３１は、交流電圧を受け、ＡＣ／ＤＣコンバータにより直流１２Ｖの電源電圧Ｖ０を生成し、電源電圧経路ＶＬ０に出力する。
　電源部３２は、交流電圧を受け、ＡＣ／ＤＣコンバータにより直流２４Ｖの電源電圧Ｖ１を生成し、電源電圧経路ＶＬ１に出力する。

　バックアップ電源部３３は、バックアップバッテリー３３ＢＴを備え、このバックアップバッテリー３３ＢＴのバッテリー電圧を安定化した直流２４Ｖの出力電圧、もしくは、バッテリー電圧からＤＣ／ＤＣコンバータで電圧変換した直流２４Ｖの出力電圧を得る。これがバックアップ電源電圧Ｖｂｋとされ、電源電圧経路ＶＬ２に出力される。

　なおバックアップ電源部３３は、ＡＣインレットからの交流電源供給を受けてバックアップバッテリー３３ＢＴの充電を行う充電回路構成も有する。
　またバックアップ電源部３３は、上記の充電回路構成に加えて、ＡＣ／ＤＣコンバータを備え、通常時（非停電時など）は、ＡＣ／ＤＣコンバータにより直流２４Ｖを得て、これをバックアップ電源電圧Ｖｂｋとして電源電圧経路ＶＬ２に出力するようにしてもよい。

　なお図では、区別のため、電源電圧経路ＶＬ１は二重線、電源電圧経路ＶＬ２は太線、電源電圧経路ＶＬ０は破線で示している。
　また図６に現れる共通経路ＶＬ３は、斜線を付した二重線としている。

　ＰＣボード３５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、動作電源電圧として電源部３１からの電源電圧Ｖ０が供給される。
　ＰＣボード３５は主電源スイッチ３５ａの操作を監視する構成とされており、操作者の主電源スイッチ操作に応じて、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３５ｂとしてのＬＥＤ（Light Emitting Diode）が発光することで、主電源オン状態が提示されるようにしている。

　主電源スイッチ３５ａの操作に応じた電源オン／オフ制御のために、ＰＣボード３５からは、電源制御基板４０に設けられた例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）で構成されるスイッチ４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７に対する制御信号が出力される。

　スイッチ４１は電源電圧経路ＶＬ０による１２Ｖの電源電圧Ｖ０の供給をオン／オフするスイッチである。
　１２Ｖの電源電圧Ｖ０は、主に各部のセンサの動作電源や、エンコーダ、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの回路の動作電源として用いられる。

　スイッチ４２，４３，４４，４５，４６，４７は電源電圧経路ＶＬ１による２４Ｖの電源電圧Ｖ１の供給をオン／オフするスイッチである。
　２４Ｖの電源電圧Ｖ１は、主に各部のモータ、電磁ブレーキ、電磁弁等のアクチュエータ等の動作電源として用いられる。

　なお電源部３２からの電源電圧経路ＶＬ１は電源制御基板４０上で３本のアーム１０に対応して３つの経路に分岐され、それぞれの経路にスイッチ４２，４３，４４が配置されている。
　またスイッチ４２，４３，４４のそれぞれの後段でさらに電源電圧経路ＶＬ１が分岐され、その一方にスイッチ４５，４６，４７が配置されている。スイッチ４５，４６，４７によっては、ベースユニット２内に設けられたメイン電磁弁３７，３８，３９に対して電源電圧Ｖ１の供給がオン／オフされる。

　ＰＣボード３５からの制御信号によっては、スイッチ４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７をそれぞれ個別に制御することもできるし、同時に制御することもできる。
　例えばスイッチ４２，４３，４４がアーム１０毎の電源電圧経路ＶＬ１に個別に設けられていることで、アーム１０単位での電源投入も可能とされる。

　またベースユニット２内には例えばガイド音声等を出力する音声モジュール３６が設けられており、音声モジュール３６には電源電圧経路ＶＬ２によりバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される。停電時であっても音声ガイド等が可能となるようにするためである。

　図５には、図４に連続してベースアームリア５、ベースアームフロント６、ステージ７内に形成される電源系を示している。

　ベースアームリア５にはベースアームリア基板５０が配置される。
　電源電圧経路ＶＬ０がベースアームリア基板５０を介して形成され、電源電圧Ｖ０がＤＣ／ＤＣコンバータ５８に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ５８は電源電圧Ｖ０を受けて必要な電圧を生成し、図示しない基板上の回路に供給する。
　またベースアームリア基板５０を介して電源電圧Ｖ０が圧力センサ５１，５４，５６に供給される。

　またベースアームリア５に設けられたサーボ弁５２，５３，５５，５７に対しては、電源電圧経路ＶＬ１により電源電圧Ｖ１が供給される。

　中継基板７０が、ベースアームフロント６とステージ７と各アーム１０の間の電源系中継のために設けられている。
　またベースアームフロント６にベースアームフロント基板７１が配置される。
　電源電圧経路ＶＬ０が中継基板７０及びベースアームフロント基板７１を介して形成され、電源電圧Ｖ０がベースアームフロント基板７１に搭載されたＤＣ／ＤＣコンバータ７８に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７８は電源電圧Ｖ０を受けて必要な電圧を生成し、図示しない基板上の回路に供給する。
　またベースアームフロント基板７１を介して電源電圧Ｖ０が圧力センサ７２，７５に供給される。

　またベースアームフロント６又はステージ７に設けられたサーボ弁７３，７６、電磁弁７４，７７に対しては、電源電圧経路ＶＬ１により電源電圧Ｖ１が供給される。

　ステージ７には、各アーム１０に対応して３つのモータドライバ８１が設けられている。
　各モータドライバ８１には回路動作用の電源、エンコーダ動作用の電源、及びモータ動作用の電源として、電源電圧Ｖ０、Ｖ１が供給される。

　この各モータドライバ８１を介して、図６に示すように各アーム１０（１０－１，１０－２，１０Ｓ）におけるエンコーダ８２に電源電圧Ｖ０が供給され、モータ８３に電源電圧Ｖ１に基づく駆動電圧が供給される。また電磁ブレーキ８４には別途、共通経路ＶＬ３を介して電源電圧Ｖ１又はバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される。

　これらモータドライバ８１、エンコーダ８２、モータ８３、電磁ブレーキ８４は、ステージ７上でのアーム１０の回転動作を行う駆動系となる。
　なおエンコーダ８２（及び後述のエンコーダ８６，９０、１２０，１２１）は、例えば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。

　図６に示すように各アーム１０には、それぞれモータドライバ８５が設けられている。
　このモータドライバ８５には回路動作用の電源、エンコーダ動作用の電源、及びモータ動作用の電源として、中継基板７０（図５参照）を介して電源電圧Ｖ０、Ｖ１が供給される構成となっている。

　各アーム１０内では、モータドライバ８５を介して、エンコーダ８６に電源電圧Ｖ０が供給され、モータ８７に電源電圧Ｖ１に基づく駆動電圧が供給される。また電磁ブレーキ８８には別途、共通経路ＶＬ３を介して電源電圧Ｖ１又はバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される構成となっている。
　これらモータドライバ８５、エンコーダ８６、モータ８７、電磁ブレーキ８８は、アーム１０の関節の１つの駆動系となる。

　さらに各アーム１０には、それぞれモータドライバ８９が設けられている。
　このモータドライバ８９には回路動作用の電源、エンコーダ動作用の電源、及びモータ動作用の電源として、中継基板７０（図５参照）を介して電源電圧Ｖ０、Ｖ１が供給される。

　そして各アーム１０内では、モータドライバ８９を介して、エンコーダ９０に電源電圧Ｖ０が供給され、モータ９１に電源電圧Ｖ１に基づく駆動電圧が供給される。また電磁ブレーキ９２には別途、共通経路ＶＬ３を介して電源電圧Ｖ１又はバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される構成となっている。
　これらモータドライバ８９、エンコーダ９０、モータ９１、電磁ブレーキ９２も、アーム１０の関節の１つの駆動系となる。

　各アーム１０には、それぞれモータドライバ６６が設けられている。
　このモータドライバ６６には回路動作用の電源、及びモータ動作用の電源として、中継基板７０（図５参照）を介して電源電圧Ｖ０、Ｖ１が供給される。
　そして各アーム１０において、モータドライバ８９を介して、モータ１２３に電源電圧Ｖ１に基づく駆動電圧が供給される。

　各アーム１０には、それぞれアーム基板６０が搭載されて電源電圧経路ＶＬ０，ＶＬ１，ＶＬ２を中継している。
　アーム基板６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６１により電源電圧Ｖ０から所用の電圧を生成し、エンコーダ６４に供給する。

　また各アーム基板６０には、共通経路ＶＬ３が形成されており、電源電圧経路ＶＬ１、ＶＬ２を接続している。電源電圧経路ＶＬ１は、アーム基板６０上のダイオードＤ１のアノードに接続される。また電源電圧経路ＶＬ２はアーム基板６０で中継された後、手動スイッチ１５０を介してアーム基板６０に戻され、ダイオードＤ２のアノードに接続される。
　そしてダイオードＤ１、Ｄ２のカソードが、共通経路ＶＬ３に接続される。この共通経路ＶＬ３が、上述の電磁ブレーキ８４，８８，９２に電源電圧を供給するラインとなる。

　さらに各アーム１０では、共通経路ＶＬ３により、電磁ブレーキ６５にも電源電圧Ｖ１又はバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される構成とされている。
　またアーム１０－１，１０－２においては、さらに共通経路ＶＬ３により、電磁ブレーキ１２２にも電源電圧Ｖ１又はバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される構成とされている。

　主電源オン持は、電磁ブレーキ８４，８８，９２，６５，１２２には、電源電圧経路ＶＬ１、ダイオードＤ１、共通経路ＶＬ３を介して電源電圧Ｖ１が供給される。
　また停電時や主電源オフ時は、手動スイッチ１５０がオンとされることで、電磁ブレーキ８４，８８，９２，６５，１２２には、電源電圧経路ＶＬ２、ダイオードＤ２、共通経路ＶＬ３を介して電源電圧Ｖ１が供給される。

　アーム１０－１，１０－２においてはジンバル基板６２が配置され、ジンバル基板６２ではＤＣ／ＤＣコンバータ６３により電源電圧Ｖ０から所用の電圧を生成し、エンコーダ１２０，１２１に供給する。

　以上のモータ１２３，エンコーダ６４，１２０，１２１、電磁ブレーキ６５、１２２は、各アーム１０において手術具保持装置１６の方向や姿勢を変位させる駆動部を構成する。

　以上の図４，図５，図６に示した電源系統の例においては、電磁ブレーキ８４，８８，９２，６５，１２２に対して、共通経路ＶＬ３を介して、電源電圧経路ＶＬ１による電源電圧Ｖ１、又は電源電圧経路ＶＬ２によるバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される構成、つまり図３で示した構成が採られていることになる。図３の電磁ブレーキ１００の具体例が電磁ブレーキ８４，８８，９２，６５，１２２である。

＜４．実施の形態の効果及び変形例＞
　以上説明した実施の形態では、次のような効果を得ることができる。
　実施の形態の手術支援装置１は、外部電源に基づいて電源電圧Ｖ１を出力する電源部３２と、バックアップバッテリー３３ＢＴに基づいてバックアップ電源電圧Ｖｂｋを出力するバックアップ電源部３３と、電源部３２による電源電圧Ｖ１を複数の負荷部に供給する電源電圧経路ＶＬ１と、手動スイッチ１５０と、手動スイッチ１５０が操作されることで、バックアップ電源部３３によるバックアップ電源電圧Ｖｂｋを複数の負荷部のうちの一部の負荷部に供給することのできる電源電圧経路ＶＬ２を備える。
　主電源がオンとされていても、停電時には電源部３１，３２による電源電圧Ｖ０，Ｖ１の供給が停止され、また動作制御を行うソフトウエアも停止する。このような場合に、バックアップ電源電圧Ｖｂｋを供給することで非常時動作を実現できるようにするが、バックアップ電源部３３はあくまでも電源電圧Ｖ１が供給される負荷部のうちの一部にのみ給電を行う構成とし、バックアップ電源電圧Ｖｂｋを用いるときの消費電流が少なくなるようにしている。このためバックアップバッテリー３３ＢＴは比較的小型のものでよく、手術支援装置のコンパクト化に好適となる。またバックアップ状態で比較的長時間の動作が可能にもなる。

　なお実施の形態では一部の負荷部として電磁ブレーキ１００（６５，８４，８８，９２，１２２）や音声モジュール３６を対象としてバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給されるようにしたが、バックアップ電源電圧Ｖｂｋの供給先とする負荷部の例は多様に考えられる。例えば停電時に緊急動作を行うためのアクチュエータが搭載されるような場合は、そのアクチュエータのみにバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される構成例も想定される。もちろん電磁ブレーキ１００のみにバックアップ電源電圧Ｖｂｋを供給する構成としてもよい。

　実施の形態の手術支援装置１は、電源電圧経路ＶＬ２を介してバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される負荷部として１又は複数の電磁ブレーキ１００（６５，８４，８８，９２，１２２）が含まれるものとした。
　これにより、停電時でもバックアップ電源電圧Ｖｂｋを用いて安全処置がとれることになる。
　例えば手術中に手術具１８が患者２００の体内に入っているときに停電となった場合、患者２００の安全のために、手術具１８を取り出すことがきわめて重要である。停電中は制御ソフトウエアも働かないことが想定され、また無励磁作動型の電磁ブレーキ１００は制動がかけられているため、アーム１０の関節等は動かすことができない。
　そこで停電時でも、電磁ブレーキ１００に電源電圧供給を行い、制動を強制解除して医療スタッフが手動でアーム１０等を動かすことができるようにしている。これにより突発的な停電に対しても、必要な安全措置をとることができるようになる。

　また図４，図５，図６に示したように、電磁ブレーキ６５，８４，８８，９２，１２２と音声モジュール３６がバックアップ電源電圧Ｖｂｋの給電対象となるようにしている。給電先を電磁ブレーキを含む極めて少数の部位に限定することで、手術支援装置の全体を駆動させるよりも遙かに少ない消費電力となることが見込めるため、搭載するバックアップバッテリー３３ＢＴの小型化や長時間駆動にきわめて有効となる。
　もちろん音声モジュール３６は緊急時のガイド音声出力を行う点で、停電時に動作が必要な部位である。
　換言すれば、電磁ブレーキを含む少数の負荷部（安全上停電時の給電が必要な部位のみ）をバックアップ電源電圧Ｖｂｋの給電対象とすることで、手術支援装置のコンパクト化に適しつつ、必要な緊急動作も実行できるものとなる。

　実施の形態では、手動スイッチ１５０の操作によって電源電圧経路ＶＬ２を介してバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される負荷部は１又は複数の電磁ブレーキのみとした。図４からわかるように、音声モジュール３６は、手動スイッチ１５０の操作にかかわらず、バックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給される。
　電磁ブレーキ１００（６５，８４，８８，９２，１２２）への給電は、停電時において常に行う必要はない。実施の形態では、手動スイッチ１５０がオンとされたときのみ、電磁ブレーキ１００にバックアップ電源電圧Ｖｂｋの給電が行われるが、これは、医療スタッフ等がアーム１０（手術具１８）を移動させようとしたときのみ、電磁ブレーキ１００に給電が行われることを意味する。つまり、停電時でも、電磁ブレーキ８４，８８，９２，６５，１２２への給電は常には必要ではないため、手動スイッチ１５０を介在させることで、無駄な電力消費が行われないようにする。
　また電磁ブレーキ１００は、停電時に無条件にバックアップ電源電圧Ｖｂｋが供給されて制動解除されてしまうと、手術具１８の位置・姿勢が不安定になり安全上望ましくない。そこで、電磁ブレーキ１００のみは、あくまで医療スタッフの意思（手動スイッチ１５０の操作）に基づいて給電されるようにすることが好適となる。

　実施の形態では、複数のアーム１０により、複数の手術具１８を保持する構成とされ、手動スイッチ１５０、及び手動スイッチ１５０の操作に応じて導通する電源電圧経路ＶＬ２は、アーム１０毎に設けられているものとした。
　これにより、医療スタッフは、アーム１０（１０－１，１０－２，１０Ｓ）毎に手動スイッチ１５０を操作して、アーム１０及び手術具１８を移動させることができる。そして、１つのアーム１０を操作しているときには、他のアーム１０の電磁ブレーキ１００にはバックアップ電源電圧Ｖｂｋは供給されない。つまり操作していないアーム１０において電磁ブレーキ１００が解除されて動いてしまうということはない。従って、患者２００から３つのアーム１０を順番に外す際に他のアーム１０の姿勢等が不安定になることによる危険を防止できる。

　実施の形態では、電源電圧経路ＶＬ１と電源電圧経路ＶＬ２は、それぞれダイオードＤ１，Ｄ２のカソード電極側で共通経路ＶＬ３に接続され、共通経路ＶＬ３により電磁ブレーキ１００に電源電圧供給される構成とした。
　ダイオードＤ１，Ｄ２のカソード電極を接続し、共通経路ＶＬ３に接続することで、特定の負荷部（電磁ブレーキ１００）への給電経路を簡易かつ適切に形成できる。

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
１０，１０－１，１０－２　アーム
１０Ｓ　スコープアーム
１６　手術具保持装置
１８　手術具
３１，３２　電源部
３３　バックアップ電源部
３３ＢＴ　バックアップバッテリー
６５，８４，８８，９２，１００，１２２　電磁ブレーキ
１５０　手動スイッチ

Claims (5)

1. 　外部電源に基づいて所定の電源電圧を出力する電源部と、
   　バッテリーに基づいて所定の電源電圧を出力するバックアップ電源部と、
   　前記電源部による電源電圧を複数の負荷部に供給する第１の電源電圧経路と、
   　手動スイッチと、
   　前記手動スイッチが操作されることで、前記バックアップ電源部による電源電圧を前記複数の負荷部のうちの一部の負荷部に供給することのできる第２の電源電圧経路と、を備える
   　手術支援装置。
2. 　前記第２の電源電圧経路を介して前記バックアップ電源部による電源電圧が供給される負荷部として１又は複数の電磁ブレーキが含まれる
   　請求項１に記載の手術支援装置。
3. 　前記手動スイッチの操作によって前記第２の電源電圧経路を介して前記バックアップ電源部による電源電圧が供給される負荷部は１又は複数の電磁ブレーキのみである
   　請求項２に記載の手術支援装置。
4. 　複数のアームにより、複数の手術具を保持する構成とされ、
   　前記手動スイッチ、及び手動スイッチの操作に応じて導通する前記第２の電源電圧経路は、前記アーム毎に設けられている
   　請求項１から請求項３のいずれかに記載の手術支援装置。
5. 　前記第１の電源電圧経路と前記第２の電源電圧経路は、それぞれダイオードのカソード電極側で共通経路に接続され、共通経路により前記一部の負荷部に電源電圧が供給される構成とされている
   　請求項１から請求項４のいずれかに記載の手術支援装置。

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