JP7660427B2 - 検体採取ロボットシステムおよびロボットシステム - Google Patents

Description

本開示は、検体採取ロボットシステムおよびロボットシステムに関し、特に、被検者から検体を採取するなどの処置を行う検体採取ロボットシステムおよびロボットシステムに関する。

従来、被検者から検体を採取するための検体採取用ボックスが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、検体採取用本体ボックスと、検体採取用本体ボックスに設けられた保護グローブと、を備える検体採取用ボックスが開示されている。この検体採取用ボックスでは、検体を採取する処置者が検体採取用本体ボックス内に入った状態で、保護グローブを介して、被検者から検体を採取する。

実用新案登録第３２２８９９９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、処置者が検体採取用本体ボックス内に入った状態で保護グローブを介して被検者から検体を採取するため、処置者は被検者に対して近接して位置する必要がある。また、処置者が検体採取用本体ボックスの中に入るため、検体採取用本体ボックス内に空気を取り込む必要がある。したがって、被検者から検体を採取する際に、処置者が感染するリスクが高いという問題点がある。

この開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この開示の１つの目的は、被検者から処置者への感染リスクを低減しながら容易に被検者から検体を採取するなどの処置を行うことが可能な検体採取ロボットシステムおよびロボットシステムを提供することである。

上記目的を達成するために、この開示の第１の局面による検体採取ロボットシステムは、検体採取部材によって被検者から検体を採取するスレーブロボットと、スレーブロボットに設けられ、被検者に対して検体採取部材を挿入する方向をガイドするためのガイド光を照射する照射部と、被検者を撮影する第１撮影装置と、第１撮影装置により撮影された画像が表示される第１表示装置と、スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備え、第１表示装置には、ガイド光が照射された被検者の画像が表示され、第１表示装置には、被検者に当接した検体採取部材からの力と、被検者に対する検体採取部材の挿入深さとのうちの少なくとも一方を示す標識が、被検者に対するガイド光の照射地点を中心として表示される。

この開示の第１の局面による検体採取ロボットシステムは、上記のように、検体採取部材によって被検者から検体を採取するスレーブロボットと、スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備える。これにより、処置者がマスタロボットによりスレーブロボットを遠隔操作することにより被検者から検体を採取することができるので、被検者から処置者への感染リスクを低減することができる。また、第１表示装置には、被検者に対して検体採取部材を挿入する方向をガイドするためのガイド光が照射された被検者の画像が表示される。これにより、処置者（操作者）は、第１表示装置に表示されたガイド光を視認しながらマスタロボットを操作することができるので、被検者に対して検体採取部材を挿入するようにマスタロボットを容易に操作することができる。また、検体採取部材の挿入方向と第１撮影装置の撮影方向（光軸）とがずれている場合でも、第１表示装置に表示されたガイド光を視認しながら被検者に対して検体採取部材を挿入するようにマスタロボットを容易に操作することができる。これらにより、被検者から処置者への感染リスクを低減しながら容易に被検者から検体を採取するなどの処置を行うことができる。
この開示の第２の局面による検体採取ロボットシステムは、検体採取部材によって被検者から検体を採取するスレーブロボットと、スレーブロボットに設けられ、被検者に対して検体採取部材を挿入する方向をガイドするためのガイド光を照射する照射部と、被検者を撮影する撮影装置と、撮影装置により撮影された画像が表示される表示装置と、スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備え、表示装置には、ガイド光が照射された被検者の画像が表示され、スレーブロボットは、アームと、アームの先端に取り付けられるハンドとを含み、ハンドに設けられ、被検者までの距離を測定するための距離測定部をさらに備え、距離測定部により測定された距離が所定の閾値以下となった場合、スレーブロボットと被検者との接触を回避する動作が行われる。
この開示の第３の局面による検体採取ロボットシステムは、検体採取部材によって被検者から検体を採取するスレーブロボットと、スレーブロボットに設けられ、被検者に対して検体採取部材を挿入する方向をガイドするためのガイド光を照射する照射部と、被検者を撮影する撮影装置と、撮影装置により撮影された画像が表示される表示装置と、スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備え、表示装置には、ガイド光が照射された被検者の画像が表示され、スレーブロボットは、アームと、アームの先端に取り付けられ、検体採取部材を把持するハンドとを含み、ハンド側に設けられる第１付勢部材と、第１付勢部材に接続される第２付勢部材とを含み、ハンドが傾いた場合でも、第１付勢部材と第２付勢部材との付勢力の差分が一定になることにより、ハンドに把持された検体採取部材に対する摺動力を一定に保持する摺動力保持機構をさらに備える。
この開示の第４の局面による検体採取ロボットシステムは、検体採取部材によって被検者から検体を採取するスレーブロボットと、スレーブロボットに設けられ、被検者に対して検体採取部材を挿入する方向をガイドするためのガイド光を照射する照射部と、被検者を撮影する第１撮影装置と、第１撮影装置により撮影された画像が表示される第１表示装置と、スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備え、第１表示装置には、ガイド光が照射された被検者の画像が表示され、スレーブロボットは、第１アームと、第２アームとを含み、第１アームの先端には、検体採取部材を把持するハンドが設けられ、第２アームには、被検者を撮影する第２撮影装置が設けられており、第２撮影装置により撮影された画像が表示される第２表示装置をさらに備える。

この開示の第５の局面によるロボットシステムは、医療用の検査器具を把持して、被検者に対して処置を行うスレーブロボットと、スレーブロボットに設けられ、被検者に対して検査器具を移動させる方向をガイドするためのガイド光を照射する照射部と、被検者を撮影する撮影装置と、撮影装置により撮影された画像が表示される表示装置と、スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備え、表示装置には、ガイド光が照射された被検者の画像が表示され、表示装置には、被検者に当接した検査器具からの力と、被検者に対する検査器具の挿入深さとのうちの少なくとも一方を示す標識が、被検者に対するガイド光の照射地点を中心として表示される。ここで、本開示の「被検者に対して処置を行う」とは、被検者から検体を採取することのみならず、被検者に対して診察を行うなども含む広い概念である。また、「検査器具」とは、被検者の検査をするための器具に加えて、被検者の診察を行う器具も含む概念である。

この開示の第５の局面によるロボットシステムでは、上記のように、医療用の検査器具を把持するスレーブロボットと、スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備える。これにより、処置者がマスタロボットによりスレーブロボットを遠隔操作することにより被検者に対する医療行為（検体を間接的に採取するなど）を行うことができるので、被検者から処置者への感染リスクを低減することができる。また、表示装置には、被検者に対して検査器具を挿入する方向をガイドするためのガイド光が照射された被検者の画像が表示される。これにより、処置者（操作者）は、表示装置に表示されたガイド光を視認しながらマスタロボットを操作することができるので、被検者に対して医療行為（検体採取部材を挿入するなど）を行うようにマスタロボットを容易に操作することができる。また、検査器具を移動させる方向と撮影装置の撮影方向（光軸）とがずれている場合でも、表示装置に表示されたガイド光を視認しながら被検者に対して検査器具を挿入するようにマスタロボットを容易に操作することができる。これらにより、被検者から処置者への感染リスクを低減しながら容易に被検者から検体を採取するなどの処置を行うことが可能なロボットシステムを提供することができる。

本開示によれば、上記のように、被検者から処置者への感染リスクを低減しながら容易に被検者から検体を採取するなどの処置を行うことができる。

第１実施形態による検体採取ロボットシステムを示す図である。 第１実施形態による検体採取ロボットシステムのブロック図である。 第１実施形態によるスレーブロボットの操作による検体の採取を示す図である。 第１実施形態によるマスタロボットを示す斜視図である。 第１表示装置に表示された検体採取中の被検者およびガイド光を示す図である。 第１表示装置に表示された、検体採取中の被検者と、検体採取部材からの力および挿入深さを示す円とを示す図である。 第２実施形態による検体採取ロボットシステム（ハンド）の斜視図である。 第２実施形態による検体採取ロボットシステムのブロック図である。 第２実施形態による検体採取ロボットシステムの制御フロー図である。 第３実施形態による検体採取ロボットシステムのハンドおよび摺動力保持機構を示す図である。 図１０のハンドおよび摺動力保持機構が傾いた状態を示す図である。 第３実施形態による検体採取ロボットシステムを示す図である。 第３実施形態による検体採取ロボットシステムのブロック図である。 第１変形例による第１表示装置に表示された検体採取中の被検者およびガイド光を示す図（被検者とハンドとの距離が大きい場合）である。 第１変形例による第１表示装置に表示された検体採取中の被検者およびガイド光を示す図（被検者とハンドとの距離が小さい場合）である。 第２変形例による第１表示装置に表示された検体採取中の被検者およびガイド光を示す図である。 第３変形例による第１表示装置に表示された検体採取中の被検者およびガイド光を示す図である。

［第１実施形態］
図１に示すように、第１実施形態としての検体採取ロボットシステム１００は、スレーブロボット１０と、マスタロボット２０と、表示装置３０と、を備えている。スレーブロボット１０は、マスタロボット２０および表示装置３０が配置される空間１とは異なる空間２に配置されている。なお、検体採取ロボットシステム１００は、特許請求の範囲の「ロボットシステム」の一例である。

また、図２に示すように、マスタロボット２０は、制御部２０ａと、駆動部２０ｂ（サーボモータ）と、エンコーダ２０ｃとを備えている。また、スレーブロボット１０は、制御部１０ａと、駆動部１０ｂ（サーボモータ）と、エンコーダ１０ｃとを備えている。また、検体採取ロボットシステム１００は、制御装置４０を備えている。そして、処置者（以下では、操作者Ｏという）がマスタロボット２０の操作部２１（図１参照）を操作することにより、制御装置４０の制御ソフト４１により操作指令が計算され、計算された操作指令がスレーブロボット１０の制御部１０ａに入力される。これにより、スレーブロボット１０の駆動部１０ｂが駆動することにより、スレーブロボット１０が駆動する。以下、検体採取ロボットシステム１００の具体的な構成について説明する。

図１および図３に示すように、スレーブロボット１０は、検体採取部材１０１によって被検者Ｓから検体を採取する。検体採取部材１０１は、たとえば、滅菌綿棒（スワブ）である。滅菌綿棒は、棒形状を有している。スレーブロボット１０は、たとえば、被検者Ｓの鼻腔内に検体採取部材１０１を挿入し、挿入した検体採取部材１０１によって被検者Ｓの鼻咽頭から検体（鼻咽頭ぬぐい液）を採取する（図３の点線の検体採取部材１０１参照）。なお、スレーブロボット１０は、被検者Ｓの口腔内に検体採取部材１０１を挿入して検体を採取してもよい。採取された検体に対しては、たとえば、ＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）検査などのウイルス検査が行われる。なお、検体採取部材１０１は、特許請求の範囲の「検査器具」の一例である。

図１および図３に示すように、スレーブロボット１０は、垂直多関節ロボットである。スレーブロボット１０は、アーム１１と、アーム１１の先端に取り付けられたハンド１２と、を含んでいる。アーム１１は、複数の関節を有している。アーム１１の複数の関節の各々には、駆動部１０ｂと、エンコーダ１０ｃとが設けられている。ハンド１２は、検体採取部材１０１を保持する。ハンド１２は、たとえば、チャック１２ａ（一対の把持部材）を有し、チャック１２ａによって検体採取部材１０１を把持して保持する。また、チャック１２ａは、たとえば、空気により動作されるエアチャックである。

また、スレーブロボット１０は、システム筐体１０２の内部に収容されている。また、スレーブロボット１０と被検者Ｓとの間には、遮蔽板１０３が配置されている。遮蔽板１０３は、システム筐体１０２に設置されている。また、遮蔽板１０３は、ガラス板等の透明な部材であり、開口部１０３ａが設けられている。なお、開口部１０３ａは、被検者Ｓの鼻腔Ｓａに対応する位置に設けられ、開口部１０３ａの大きさは、被検者Ｓの鼻および口を含む大きさである。

図１および図４に示すように、マスタロボット２０は、スレーブロボット１０を遠隔操作する。具体的には、マスタロボット２０は、処置者（医師）などの操作者Ｏによって操作されることによって、スレーブロボット１０を遠隔操作する。マスタロボット２０は、操作者Ｏの操作に基づいた操作指令を出力する。スレーブロボット１０は、マスタロボット２０の操作指令に基づいて、操作者Ｏの操作に対応する動作を行う。スレーブロボット１０とマスタロボット２０とは、有線または無線によって互いに通信可能に接続されている。

また、図１および図４に示すように、マスタロボット２０は、操作部２１およびアーム部２２を含んでいる。操作部２１は、検体採取部材１０１を保持するスレーブロボット１０のハンド１２を遠隔操作するために設けられている。具体的には、操作部２１は、棒形状を有するグリップハンドルである。操作部２１は、操作者Ｏが片手で把持して動かすことによって、操作者Ｏによるスレーブロボット１０の操作を受け付ける。操作部２１は、たとえば、操作者Ｏの右手によって操作される。アーム部２２は、複数の関節を有しており、上下方向（Ｚ方向）、左右方向（Ｙ方向）および前後方向（Ｘ方向）に、操作部２１を移動可能に支持する。

スレーブロボット１０は、操作者Ｏが操作部２１を動かした方向に対応する方向に動作される。たとえば、操作者Ｏが操作部２１を上下方向（Ｚ方向）に動かした場合、スレーブロボット１０のハンド１２（およびハンド１２が保持する検体採取部材１０１）が上下方向に移動される。また、たとえば、操作者Ｏが操作部２１を左右方向（Ｙ方向）に動かした場合、スレーブロボット１０のハンド１２（およびハンド１２が保持する検体採取部材１０１）が左右方向に移動される。また、たとえば、操作者Ｏが操作部２１を前後方向（Ｘ方向）に動かした場合、スレーブロボット１０のハンド１２（およびハンド１２が保持する検体採取部材１０１）が前後方向に移動される。なお、検体採取部材１０１によって被検者Ｓから検体を採取する際には、操作者Ｏが操作部２１を前方向（Ｘ１方向）に動かしてスレーブロボット１０のハンド１２（およびハンド１２が保持する検体採取部材１０１）を前方向（挿入方向）に移動させることによって、被検者Ｓの鼻腔内に検体採取部材１０１が挿入される。

また、図３に示すように、被検者Ｓを撮影する第１撮影装置１３が設けられている。第１撮影装置１３は、たとえば、２次元の画像を撮影するカメラである。なお、第１撮影装置１３は、３次元の画像を撮影するカメラでもよい。また、第１撮影装置１３は、鼻腔Ｓａを含む被検者Ｓの顔全体を撮影する。また、第１撮影装置１３は、ハンド１２に把持された検体採取部材１０１を撮影する。また、第１撮影装置１３は、ハンド１２の下方に配置されている。なお、第１撮影装置１３は、特許請求の範囲の「撮影装置」の一例である。

図５に示すように、表示装置３０は、被検者Ｓの画像（映像）を表示する。表示装置３０は、スレーブロボット１０のハンド１２に設けられた第１撮影装置１３の映像を表示する。すなわち、表示装置３０には、第１撮影装置１３により撮影された被検者Ｓの鼻腔Ｓａ、および、ハンド１２に把持された検体採取部材１０１が映し出される。そして、操作者Ｏは、表示装置３０に表示されたリアルタイムの被検者Ｓの映像を確認しながら、マスタロボット２０を用いたスレーブロボット１０の操作によって、検体採取部材１０１による被検者Ｓからの検体採取作業を行う。表示装置３０は、たとえば、液晶モニタを含んでいる。なお、表示装置３０は、特許請求の範囲の「第１表示装置」および「第２表示装置」の一例である。

ここで、第１実施形態では、図３に示すように、スレーブロボット１０には、被検者Ｓに対して検体採取部材１０１を挿入する方向をガイドするためのガイド光ＧＬを照射する照射部１４が設けられている。そして、表示装置３０には、ガイド光ＧＬが照射された被検者Ｓの画像が表示される（図５参照）。

具体的には、第１実施形態では、図５に示すように、照射部１４は、検体採取部材１０１を被検者Ｓの鼻腔Ｓａに挿入する方向をガイドするように、被検者Ｓの鼻腔Ｓａの近傍にガイド光ＧＬを照射する。すなわち、被検者Ｓの鼻腔Ｓａの近傍に検体採取部材１０１が位置するようにスレーブロボット１０が操作されることにより、ハンド１２に設けられている照射部１４からのガイド光ＧＬが被検者Ｓの鼻腔Ｓａの近傍に照射される。なお、「鼻腔Ｓａの近傍」とは、鼻腔Ｓａそのものの位置と、鼻腔Ｓａの近くの位置とを含む概念である。

また、第１実施形態では、照射部１４は、直線状のガイド光ＧＬを被検者Ｓに対して照射する。これにより、被検者Ｓの鼻腔Ｓａの近傍には、点状にガイド光ＧＬが照射される。

また、第１実施形態では、照射部１４は、ガイド光ＧＬとしてのレーザ光を照射する。レーザ光の波長は、被検者Ｓに対するレーザ光の影響が大きくならないように、比較的長い波長が好ましい。

また、第１実施形態では、図３に示すように、照射部１４は、スレーブロボット１０のハンド１２（チャック１２ａの根元側）に設けられている。たとえば、照射部１４は、スレーブロボット１０のハンド１２の上方に設けられている。そして、照射部１４は、棒形状の検体採取部材１０１の軸線上に沿って、ガイド光ＧＬを照射するようにハンド１２に取り付けられている。

また、第１実施形態では、図６に示すように、表示装置３０には、被検者Ｓに当接した検体採取部材１０１からの力と、被検者Ｓに対する検体採取部材１０１の挿入深さとのうちの少なくとも一方（第１実施形態では、両方）を示す円Ｃが、被検者Ｓに対するガイド光ＧＬの照射地点を中心として表示される。なお、円Ｃは、特許請求の範囲の「標識」の一例である。

具体的には、ハンド１２には、被検者Ｓに当接した検体採取部材１０１からの力を検知する力センサ１５（力覚センサ、図３参照）が設けられている。また、スレーブロボット１０のロボット座標から検体採取部材１０１の位置（姿勢、先端の位置など）を取得する。そして、取得された位置に基づいて、被検者Ｓに対する検体採取部材１０１の挿入深さを取得する。

そして、力センサ１５の検出結果と、被検者Ｓに対する検体採取部材１０１の挿入深さとを示す円Ｃが表示装置３０に表示される。また、力センサ１５が検出した力の大きさに応じて円Ｃの色が変化する。また、検体採取部材１０１の挿入深さに応じて円Ｃの直径が変化する。なお、円Ｃには、９０度間隔毎に、円Ｃの中心に向かう線Ｃ１が付加されている。また、円Ｃの中央には、中央を示す標識Ｃ２（４つの線）が配置されている。

詳細には、力センサ１５が検出した力が大きくなるにしたがって、円Ｃの色が、青、黄、および赤の順に変化する。なお、色は、たとえば、連続的（グラデーション的）に変化される。また、ハンド１２に把持された検体採取部材１０１の先端が被検者Ｓに近づくにつれて、円Ｃの半径が徐々に小さくなる。なお、ハンド１２に把持された検体採取部材１０１の先端が、被検者Ｓの近傍（予め定められた距離）到達した後、円Ｃの半径が徐々に小さくなる。また、ハンド１２の回転に対応するように円Ｃが回転する。

なお、照射部１４からのガイド光ＧＬのオン／オフ、および、円Ｃの表示／非表示は、マスタロボット２０の近傍に配置されている操作スイッチボックス２３（図１参照）が操作されることにより行われる。また、ガイド光ＧＬのオン／オフ、および、円Ｃの表示／非表示の制御は、制御装置４０（図２参照）により行われる。

また、第１実施形態では、図３に示すように、ハンド１２には、被検者Ｓまでの距離を測定するための距離測定部１６が設けられている。そして、距離測定部１６により測定された距離が所定の閾値以下となった場合、スレーブロボット１０と被検者Ｓとの接触を回避する動作が行われる。距離測定部１６は、たとえば、ハンド１２のチャック１２ａの下方に設けられている。また、距離測定部１６は、たとえば、反射型の距離センサ（非接触式の距離センサ）である。

そして、第１実施形態では、距離測定部１６により測定された距離が所定の閾値以下となった場合、スレーブロボット１０の動作が停止される。具体的には、距離測定部１６からの測定結果が制御装置４０に入力される。制御装置４０は、距離測定部１６により測定された距離が所定の閾値以下となったと判断した場合、スレーブロボット１０の制御部１０ａにスレーブロボット１０を停止させる指令を出力する。なお、距離測定部１６により測定された距離が所定の閾値以下となった場合、スレーブロボット１０が被検者Ｓから退避するように動作されてもよい。

［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、検体採取部材１０１によって被検者Ｓから検体を採取するスレーブロボット１０と、スレーブロボット１０を遠隔操作するマスタロボット２０とが設けられている。これにより、処置者（操作者Ｏ）がマスタロボット２０によりスレーブロボット１０を遠隔操作することにより被検者Ｓから検体を採取する（間接的に採取する）ことができるので、被検者Ｓから操作者Ｏへの感染リスクを低減することができる。また、表示装置３０には、被検者Ｓに対して検体採取部材１０１を挿入する方向をガイドするためのガイド光ＧＬが照射された被検者Ｓの画像が表示される。これにより、操作者Ｏは、表示装置３０に表示されたガイド光ＧＬを視認しながらマスタロボット２０を操作することができるので、被検者Ｓに対して検体採取部材１０１を挿入するようにマスタロボット２０を容易に操作することができる。また、検体採取部材１０１の挿入方向と第１撮影装置１３の撮影方向（光軸）とがずれている場合でも、表示装置３０に表示されたガイド光ＧＬを視認しながら被検者Ｓに対して検体採取部材１０１を挿入するようにマスタロボット２０を容易に操作することができる。これらにより、被検者Ｓから操作者Ｏへの感染リスクを低減しながら容易に被検者Ｓから検体を採取するなどの処置を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、検体採取部材１０１は、被検者Ｓの鼻腔Ｓａから検体を採取する検体採取部材１０１を含み、照射部１４は、検体採取部材１０１を被検者Ｓの鼻腔Ｓａに挿入する方向をガイドするように、被検者Ｓの鼻腔Ｓａの近傍にガイド光ＧＬを照射する。これにより、被検者Ｓの鼻腔Ｓａから検体を採取する検体採取ロボットシステム１００において、被検者Ｓの鼻腔Ｓａに対して検体採取部材１０１を挿入するようにマスタロボット２０を容易に操作することができる。特に鼻腔Ｓａの入口開口は小さく挿入しにくいため、本開示によるガイド光の照射は特に有効である。

また、第１実施形態では、上記のように、照射部１４は、直線状のガイド光ＧＬを被検者Ｓに対して照射する。これにより、被検者Ｓに点状の光が照射されるので、被検者Ｓに対する検体採取部材１０１の挿入位置を明確に操作者Ｏに示すことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、表示装置３０には、被検者Ｓに当接した検体採取部材１０１からの力と、被検者Ｓに対する検体採取部材１０１の挿入深さとのうちの少なくとも一方を示す円Ｃが、被検者Ｓに対するガイド光ＧＬの照射地点を中心として表示される。これにより、被検者Ｓに照射された光と、円Ｃと間の距離が比較的小さくなるので、被検者Ｓに照射された光と円Ｃとを視認するための操作者Ｏの視線の移動量を低減することができる。これにより、円Ｃの視認性を向上させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、照射部１４は、ガイド光ＧＬとしてのレーザ光を照射する。これにより、レーザ光は広がることなく直線状に進むので、レーザ光によって、検体採取部材１０１を挿入する方向（位置）を適切に示すことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、照射部１４は、棒形状の検体採取部材１０１の軸線上に沿って、ガイド光ＧＬを照射するようにハンド１２に取り付けられている。これにより、棒形状の検体採取部材１０１の挿入方向とガイド光ＧＬの進む方向とを揃えることができるので、ガイド光ＧＬによって棒形状の検体採取部材１０１の挿入方向を適切にガイドすることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ハンド１２に設けられる距離測定部１６により測定された距離が所定の閾値以下となった場合、スレーブロボット１０と被検者Ｓとの接触を回避する動作が行われる。これにより、スレーブロボット１０と被検者Ｓとが接触するのを距離測定部１６により容易に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、距離測定部１６により測定された距離が所定の閾値以下となった場合、スレーブロボット１０の動作が停止される。これにより、所定の閾値に基づいて、スレーブロボット１０と被検者Ｓとが接触するのを容易に抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、図７および図８を参照して、第２実施形態による検体採取ロボットシステム２００の構成について説明する。検体採取ロボットシステム２００は、ハンド１１２の把持力を調整する。なお、検体採取ロボットシステム２００は、特許請求の範囲の「ロボットシステム」の一例である。

検体採取ロボットシステム２００では、スレーブロボット１１０は、アーム１１１と、アーム１１１の先端に取り付けられ、検体採取部材１０１を把持する電磁式のハンド１１２とを含む。また、検体採取ロボットシステム２００では、制御装置１４０は、検体採取部材１０１を把持する際に、検体採取部材１０１に対する把持力が所定の把持力になるように、電磁式のハンド１１２（チャック１１２ａ）の把持力の調整を行う。具体的には、ハンド１１２には、ハンド１１２の把持力を検出するための把持力検出部１１３が設けられている。把持力検出部１１３は、たとえば、感圧センサである。そして、制御装置１４０は、把持力検出部１１３により検出された把持力が、所定の把持力範囲を超えている場合、電磁式のハンド１１２の把持力の調整を行う。なお、制御装置１４０は、特許請求の範囲の「ハンド調整制御部」の一例である。

また、図８に示すように、把持力検出部１１３により検出された把持力（検出結果）は、制御装置１４０に入力される。制御装置１４０の制御ソフト１４１は、入力された把持力検出部１１３の検出結果に基づいて、スレーブロボット１０を制御する。

次に、図９を参照して、ハンド１１２の把持力の調整を行う際の、検体採取ロボットシステム２００の制御フローについて説明する。この制御は、制御装置１４０により行われる。

まず、ステップＳ１において、ハンド１１２による検体採取部材１０１を把持するための指令が受け付けられる。なお、この指令は、マスタロボット２０が操作されることにより、スレーブロボット１０に対して送信される。

次に、ステップＳ２において、ハンド１１２によって、検体採取部材１０１が把持される。

次に、ステップＳ３において、検体採取部材１０１に対するハンド１１２の把持力が把持力検出部１１３により検出される。

次に、ステップＳ４において、把持力検出部１１３により検出された把持力が、所定の把持力範囲内であるか否かが判定される。

ステップＳ４においてｙｅｓの場合、ステップＳ５に進んで、ハンド１１２による検体採取部材１０１の把持を終了するか否かが判定される。

ステップＳ５においてｙｅｓの場合、ハンド１１２の把持力の調整が終了する。ステップＳ５においてｎｏの場合、ステップＳ３に戻る。

ステップＳ４においてｎｏの場合、ステップＳ６に進んで、把持力検出部１１３により検出された把持力が、所定の把持力範囲内なるように、電磁式のハンド１１２（チャック１１２ａ）の把持力が調整される。その後、ステップＳ４に戻る。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、検体採取部材１０１を把持する際に、検体採取部材１０１に対する把持力が所定の把持力になるように、電磁式のハンド１１２の把持力の調整を行う制御装置１４０を設ける。これにより、検体採取部材１０１の形状などがばらついた場合でも、電磁式のハンド１１２の検体採取部材１０１に対する把持力を一定にすることができる。つまり、電磁式のハンド１１２に把持された検体採取部材１０１が被検者Ｓに当接した場合において、一定の力以上の力が検体採取部材１０１にかかった際、電磁式のハンド１１２に対して被検者Ｓとは反対側に検体採取部材１０１が摺動する。これにより、被検者Ｓに検体採取部材１０１から過度な力がかかるのを抑制することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、制御装置１４０は、把持力検出部１１３により検出された把持力が、所定の把持力範囲を超えている場合、電磁式のハンド１１２の把持力の調整を行う。これにより、電磁式のハンド１１２の把持力が所定の把持力範囲を超えている状態で検体の採取が行われることを抑制することができる。

［第３実施形態］
次に、図１０および図１１を参照して、第３実施形態による検体採取ロボットシステム３００の構成について説明する。検体採取ロボットシステム３００では、ハンド２１２の検体採取部材１０１に対する摺動力を一定に保持する摺動力保持機構２２０が設けられている。なお、検体採取ロボットシステム３００は、特許請求の範囲の「ロボットシステム」の一例である。

ハンド２１２は、検体採取部材１０１を把持するチャック２１２ａと、チャック２１２ａを開閉するエアシリンダ２１３とを含む。また、ハンド２１２は、検体採取部材１０１が延びる方向に摺動する。また、摺動するハンド２１２をガイドするガイド部２１４が設けられている。ガイド部２１４は、ハンド２１２を囲むように設けられている。

ここで、第３実施形態では、ハンド２１２の検体採取部材１０１に対する摺動力を一定に保持する摺動力保持機構２２０が設けられている。摺動力保持機構２２０は、ハンド２１２側に設けられる第１付勢部材２２１と、第１付勢部材２２１に接続される第２付勢部材２２２とを含む。第１付勢部材２２１と第２付勢部材２２２とは、たとえばコイルばねである。

また、第３実施形態では、第１付勢部材２２１は、ハンド２１２に接続され、ハンド２１２を摺動させる。また、第２付勢部材２２２に接続されるとともに第２付勢部材２２２によって摺動される錘２２３が設けられている。なお、図示しないが、摺動する錘２２３をガイドするガイド部が設けられている。ハンド２１２と錘２２３とは、ワイヤ２２４とプーリ２２５とを介して接続されている。これにより、検体採取部材１０１の挿入方向（ハンド２１２が延びる方向）に沿って、ハンド２１２と錘２２３とが互いに引っ張り合っている。

また、ハンド２１２の重さと錘２２３の重さとは、略等しい。また、ハンド２１２および錘２２３は、筐体２２６に設けられている。筐体２２６は、アーム２１１の先端に取り付けられる。

また、第１付勢部材２２１のハンド２１２と接続される側と反対側は、固定端である。また、第２付勢部材２２２の錘２２３と接続される側と反対側は、固定端である。また、第１付勢部材２２１および第２付勢部材２２２の付勢力（反発力）は、ハンド２１２および錘２２３の重さに対して十分に大きい。また、ハンド２１２の検体採取部材１０１を挿入するための挿入力（摺動力）は、第１付勢部材２２１の付勢力と第２付勢部材２２２の付勢力との差分の力によって確保されている。

そして、第３実施形態では、摺動力保持機構２２０は、ハンド２１２が傾いた場合でも、第１付勢部材２２１と第２付勢部材２２２との付勢力の差分が一定になることにより、ハンド２１２に把持された検体採取部材１０１に対する摺動力を一定に保持する。すなわち、図１０に示すように、ハンド２１２が水平方向に沿うように配置されている場合、第１付勢部材２２１と第２付勢部材２２２とには、それぞれ、ハンド２１２および錘２２３に働く重力はかからない。一方、図１１に示すように、ハンド２１２が水平方向に対して傾いた場合、第１付勢部材２２１には、ハンド２１２に働く重力の一成分がかかるとともに、第２付勢部材２２２には、錘２２３に働く重力の一成分がかかる。しかしながら、ハンド２１２の重さと錘２２３の重さとは略等しいので、ハンド２１２が水平方向に対して傾いた場合でも、第１付勢部材２２１にかかる重力の一成分の大きさと、第２付勢部材２２２にかかる重力の一成分の大きさとは略等しい。このため、ハンド２１２が水平方向に対して傾いた場合でも、第１付勢部材２２１と第２付勢部材２２２との付勢力の差分が一定になるので、ハンド２１２に把持された検体採取部材１０１に対する摺動力を一定に保持することが可能になる。

［第３実施形態の効果］
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記のように、ハンド２１２が傾いた場合でも、第１付勢部材２２１と第２付勢部材２２２との付勢力の差分が一定になることにより、ハンド２１２に把持された検体採取部材１０１に対する摺動力を一定に保持する摺動力保持機構２２０を設ける。これにより、ハンド２１２が傾いた場合でも、ハンド２１２に把持された検体採取部材１０１に対する摺動力が一定に保持されるので、被検者Ｓに検体採取部材１０１から過度な力がかかるのを抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、第１付勢部材２２１は、ハンド２１２に接続されるとともにハンド２１２を摺動させ、第２付勢部材２２２に接続されるとともに第２付勢部材２２２によって摺動される錘２２３を設ける。これにより、ハンド２１２が傾いてハンド２１２が摺動することにより第１付勢部材２２１の長さ（付勢力）が変化した場合でも、錘２２３が摺動することにより第２付勢部材２２２の長さ（付勢力）も変化するので、第１付勢部材２２１と第２付勢部材２２２との付勢力の差分を一定にすることができる。このため、ハンド２１２が傾いた場合でも、第１付勢部材２２１、第２付勢部材２２２および錘２２３により、ハンド２１２に把持された検体採取部材１０１に対する摺動力を一定に保持することができる。

［第４実施形態］
次に、図１２および図１３を参照して、第４実施形態による検体採取ロボットシステム４００の構成について説明する。検体採取ロボットシステム４００では、スレーブロボット３１０は、双腕ロボットである。また、スレーブロボット３１０は、水平多関節ロボットである。なお、検体採取ロボットシステム４００は、特許請求の範囲の「ロボットシステム」の一例である。

スレーブロボット３１０は、第１アーム３１１ａと、第２アーム３１１ｂとを含む。そして、第１アーム３１１ａの先端には、検体採取部材１０１を把持するハンド３１２ａが設けられている。また、第２アーム３１１ｂには、ハンド３１２ｂと、ハンド３１２ｂに設けられる被検者Ｓを撮影する第２撮影装置３１３ｂとが設けられている。そして、検体採取ロボットシステム４００では、第２撮影装置３１３ｂにより撮影された画像は、表示装置３０に表示される。なお、第１アーム３１１ａのハンド３１２ａには、第１撮影装置３１３ａが設けられている。つまり、表示装置３０は、第１撮影装置３１３ａにより撮影された画像と、第２撮影装置３１３ｂにより撮影された画像との両方が表示される。なお、表示装置３０は、特許請求の範囲の「第２表示装置」の一例である。また、第２撮影装置３１３ｂにより撮影された画像が表示される表示装置を、表示装置３０とは別個に設けてもよい。

また、図１３に示すように、検体採取ロボットシステム４００では、マスタロボット３２０は、第１操作系３２１と第２操作系３２２とを含む。第１操作系３２１および第２操作系３２２は、たとえば、ジョイスティックである。第１操作系３２１は、制御部３２１ａと、駆動部３２１ｂ（サーボモータ）と、エンコーダ３２１ｃとを備えている。第２操作系３２２は、制御部３２２ａと、駆動部３２２ｂ（サーボモータ）と、エンコーダ３２２ｃとを備えている。

スレーブロボット３１０は、制御部３１０ａと、第１アーム３１１ａ用の駆動部３１０ｂ（サーボモータ）およびエンコーダ３１０ｃと、第２アーム３１１ｂ用の駆動部３１０ｄ（サーボモータ）およびエンコーダ３１０ｅと、を備えている。そして、操作者Ｏがマスタロボット３２０の第１操作系３２１と第２操作系３２２とのうちの少なくとも一方を操作することにより、制御装置３４０の制御ソフト３４１により操作指令が計算される。そして、計算された操作指令がスレーブロボット３１０の制御部３１０ａに入力される。これにより、スレーブロボット３１０が駆動する。

［第４実施形態の効果］
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第４実施形態では、上記のように、第１アーム３１１ａの先端には、検体採取部材１０１を把持するハンド３１２ａが設けられ、第２アーム３１１ｂには、被検者Ｓを撮影する第２撮影装置３１３ｂが設けられており、表示装置３０には、第２撮影装置３１３ｂにより撮影された画像が表示される。ここで、第１撮影装置３１３ａを第１アーム３１１ａのハンド３１２ａに設けた場合、被検者Ｓの顔を正面から撮影することが可能である一方、被検者Ｓまでの距離感を把握することが困難である。そこで、上記のように、第２アーム３１１ｂに第２撮影装置３１３ｂを設けて被検者Ｓの顔を側方から撮影することにより、操作者Ｏは、被検者Ｓまでの距離感を容易に把握することができる。

［変形例］
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１実施形態（第２実施形態、および、第３実施形態も同様）では、スレーブロボット１０が垂直多関節ロボットである例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、スレーブロボットが、第４実施形態のように、水平多関節ロボットなどの垂直多関節ロボット以外のロボットでもよい。

また、上記第１実施形態（第２～第４実施形態も同様）では、照射部１４が、線状のガイド光ＧＬを照射する例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、図１４および図１５に示すように、照射部が、円環状のガイド光ＧＬ１を照射していてもよい。これにより、照射部（スレーブロボット１０）と被検者Ｓとの間の距離が大きい場合（図１４参照）には、円環状のガイド光ＧＬ１の直径が大きくなる。また、照射部（スレーブロボット１０）と被検者Ｓとの間の距離が小さい場合（図１５参照）には、円環状のガイド光ＧＬ１の直径が小さくなる。すなわち、照射部（スレーブロボット１０）と被検者Ｓとの間の距離に応じて円環状のガイド光ＧＬ１の直径が変化するので、操作者Ｏは、被検者Ｓまでの距離を直感的に認識することができる。

また、図１６に示すように、照射部が、走査されるガイド光ＧＬ２を照射してもよい。すなわち、ガイド光ＧＬ２は、照射部から水平方向に線状に走査される。これにより、表示装置３０において水平方向に操作されるガイド光ＧＬ２と、表示装置３０において垂直方向に延びる検体採取部材１０１とが十字状に表示されるので、検体採取部材１０１の挿入方向および挿入位置を操作者Ｏに容易に認識させることができる。また、図１７に示すように、照射部が、水平方向と垂直方向とに走査される十字状のガイド光ＧＬ３を照射してもよい。

また、上記第１～第４実施形態では、表示装置３０には、被検者Ｓに当接した検体採取部材１０１からの力と、被検者Ｓに対する検体採取部材１０１の挿入深さとのうちの少なくとも一方を示す円Ｃが表示される例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、円Ｃの代わりに折れ線グラフなどにより力と挿入深さとを表示してもよい。

また、上記第１～第４実施形態では、照射部１４がレーザ光を照射する例を示したが、本開示はこれに限られない。たとえば、照射部１４がレーザ光以外のガイド光としての光を照射してもよい。

また、上記第１～第４実施形態では、検体採取部材１０１が棒形状を有する例を示したが、本開示はこれに限られない。検体採取部材１０１が棒形状以外の形状を有していてもよい。

また、上記第１実施形態（第２～第４実施形態も同様）では、スレーブロボット１０が検体採取部材１０１を把持する例を示したが、本開示はこれに限られない。スレーブロボット１０が、検体採取部材１０１以外の検査器具や診察器具を把持してもよい。

１０ スレーブロボット
１１ アーム
１２、１１２、２１２、３１２ａ ハンド
１３ 第１撮影装置（撮影装置）
１４ 照射部
１６ 距離測定部
２０ マスタロボット
３０ 表示装置（第１表示装置、第２表示装置）
１００、２００、３００、４００ 検体採取ロボットシステム（ロボットシステム）
１０１ 検体採取部材（検査器具）
１１３ 把持力検出部
１４０ 制御装置（ハンド調整制御部）
２２０ 摺動力保持機構
２２１ 第１付勢部材
２２２ 第２付勢部材
２２３ 錘
３１１ａ 第１アーム
３１１ｂ 第２アーム
３１３ａ 第１撮影装置
３１３ｂ 第２撮影装置
Ｃ 円（標識）
Ｏ 操作者（処置者）
Ｓ 被検者
Ｓａ 鼻腔
ＧＬ、ＧＬ１、ＧＬ２、ＧＬ３ ガイド光

Claims (13)

1. 検体採取部材によって被検者から検体を採取するスレーブロボットと、
   前記スレーブロボットに設けられ、前記被検者に対して前記検体採取部材を挿入する方向をガイドするためのガイド光を照射する照射部と、
   前記被検者を撮影する第１撮影装置と、
   前記第１撮影装置により撮影された画像が表示される第１表示装置と、
   前記スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備え、
   前記第１表示装置には、前記ガイド光が照射された前記被検者の画像が表示され、
   前記第１表示装置には、前記被検者に当接した前記検体採取部材からの力と、前記被検者に対する前記検体採取部材の挿入深さとのうちの少なくとも一方を示す標識が、前記被検者に対する前記ガイド光の照射地点を中心として表示される、検体採取ロボットシステム。
2. 前記検体採取部材は、前記被検者の鼻腔から検体を採取する検体採取部材を含み、
   前記照射部は、前記検体採取部材を前記被検者の前記鼻腔に挿入する方向をガイドするように、前記被検者の前記鼻腔の近傍に前記ガイド光を照射する、請求項１に記載の検体採取ロボットシステム。
3. 前記照射部は、直線状のガイド光、円環状のガイド光、または、走査されるガイド光を前記被検者に対して照射する、請求項１または２に記載の検体採取ロボットシステム。
4. 前記照射部は、前記ガイド光としてのレーザ光を照射する、請求項１～３のいずれか１項に記載の検体採取ロボットシステム。
5. 前記検体採取部材は、棒形状を有し、
   前記スレーブロボットは、アームと、前記アームの先端に取り付けられるハンドとを含み、
   前記第１撮影装置は、前記ハンドに取り付けられており、
   前記照射部は、前記棒形状の検体採取部材の軸線上に沿って、前記ガイド光を照射するように前記ハンドに取り付けられている、請求項１～４のいずれか１項に記載の検体採取ロボットシステム。
6. 検体採取部材によって被検者から検体を採取するスレーブロボットと、
   前記スレーブロボットに設けられ、前記被検者に対して前記検体採取部材を挿入する方向をガイドするためのガイド光を照射する照射部と、
   前記被検者を撮影する撮影装置と、
   前記撮影装置により撮影された画像が表示される表示装置と、
   前記スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備え、
   前記表示装置には、前記ガイド光が照射された前記被検者の画像が表示され、
   前記スレーブロボットは、アームと、前記アームの先端に取り付けられるハンドとを含み、
   前記ハンドに設けられ、前記被検者までの距離を測定するための距離測定部をさらに備え、
   前記距離測定部により測定された距離が所定の閾値以下となった場合、前記スレーブロボットと前記被検者との接触を回避する動作が行われる、検体採取ロボットシステム。
7. 前記距離測定部により測定された距離が前記所定の閾値以下となった場合、前記スレーブロボットの動作が停止される、請求項６に記載の検体採取ロボットシステム。
8. 前記スレーブロボットは、アームと、前記アームの先端に取り付けられ、前記検体採取部材を把持する電磁式のハンドとを含み、
   前記検体採取部材を把持する際に、前記検体採取部材に対する把持力が所定の把持力になるように、前記電磁式のハンドの前記把持力の調整を行うハンド調整制御部をさらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の検体採取ロボットシステム。
9. 前記ハンドに設けられ、前記ハンドの前記把持力を検出するための把持力検出部をさらに備え、
   前記ハンド調整制御部は、前記把持力検出部により検出された前記把持力が、所定の把持力範囲を超えている場合、前記電磁式のハンドの前記把持力の調整を行う、請求項８に記載の検体採取ロボットシステム。
10. 検体採取部材によって被検者から検体を採取するスレーブロボットと、
    前記スレーブロボットに設けられ、前記被検者に対して前記検体採取部材を挿入する方向をガイドするためのガイド光を照射する照射部と、
    前記被検者を撮影する撮影装置と、
    前記撮影装置により撮影された画像が表示される表示装置と、
    前記スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備え、
    前記表示装置には、前記ガイド光が照射された前記被検者の画像が表示され、
    前記スレーブロボットは、アームと、前記アームの先端に取り付けられ、前記検体採取部材を把持するハンドとを含み、
    前記ハンド側に設けられる第１付勢部材と、前記第１付勢部材に接続される第２付勢部材とを含み、前記ハンドが傾いた場合でも、前記第１付勢部材と前記第２付勢部材との付勢力の差分が一定になることにより、前記ハンドに把持された前記検体採取部材に対する摺動力を一定に保持する摺動力保持機構をさらに備える、検体採取ロボットシステム。
11. 前記第１付勢部材は、前記ハンドに接続されるとともに前記ハンドを摺動させ、
    前記第２付勢部材に接続されるとともに前記第２付勢部材によって摺動される錘をさらに備える、請求項１０に記載の検体採取ロボットシステム。
12. 検体採取部材によって被検者から検体を採取するスレーブロボットと、
    前記スレーブロボットに設けられ、前記被検者に対して前記検体採取部材を挿入する方向をガイドするためのガイド光を照射する照射部と、
    前記被検者を撮影する第１撮影装置と、
    前記第１撮影装置により撮影された画像が表示される第１表示装置と、
    前記スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備え、
    前記第１表示装置には、前記ガイド光が照射された前記被検者の画像が表示され、
    前記スレーブロボットは、
    第１アームと、
    第２アームとを含み、
    前記第１アームの先端には、前記検体採取部材を把持するハンドが設けられ、
    前記第２アームには、前記被検者を撮影する第２撮影装置が設けられており、
    前記第２撮影装置により撮影された画像が表示される第２表示装置をさらに備える、検体採取ロボットシステム。
13. 医療用の検査器具を把持して、被検者に対して処置を行うスレーブロボットと、
    前記スレーブロボットに設けられ、前記被検者に対して前記検査器具を移動させる方向をガイドするためのガイド光を照射する照射部と、
    前記被検者を撮影する撮影装置と、
    前記撮影装置により撮影された画像が表示される表示装置と、
    前記スレーブロボットを遠隔操作するマスタロボットと、を備え、
    前記表示装置には、前記ガイド光が照射された前記被検者の画像が表示され、
    前記表示装置には、前記被検者に当接した前記検査器具からの力と、前記被検者に対する前記検査器具の挿入深さとのうちの少なくとも一方を示す標識が、前記被検者に対する前記ガイド光の照射地点を中心として表示される、ロボットシステム。

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