JP2017223657A - ロボット支援手術と共に使用するための赤外信号に基づく位置認識システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】再生デバイスは、赤外信号伝送器と、伝送器によって伝送した赤外信号に応答する応答赤外信号を物体から受信する検出器とを含む。ローパスフィルタが、検出器から応答赤外信号を受信し、ローパスフィルタリングされた信号を出力する。比較器が、赤外信号検出器の出力とローパスフィルタの出力とを比較し、この比較に基づき、論理状態を表現する出力を発生する。
【選択図】図1
Description
本出願は、2016年4月11日に出願された米国特許出願第15/095,883号の一部継続であり、その米国特許出願は、2013年10月24日に出願された米国特許出願第14/062,707号の一部継続であり、その米国特許出願は、2013年6月21日に出願された米国特許出願第13/924,505号の一部継続出願であり、その米国特許出願は、2012年6月21日に出願された仮出願第61/662,702号に対する優先権を主張し、及び2013年3月15日に出願された仮出願第61/800,527号に対する優先権を主張し、それらの全ては、全ての目的のためにその全体として参照することにより本明細書に組み込まれる。
本開示は位置認識システムに関し、特にロボット支援手術と共に使用するための赤外線に基づく位置認識システムに関する。
位置認識システムは、3次元における特定の物体の位置を判定するために及びその物体を追跡するために使用される。ロボット支援手術において、例えば、ある物体、例えば、外科用器具等は、その器具が、医師によって位置付けられ、移動される際に、高度の的確さをもって追跡される必要がある。
この及び他のニーズを満たすために、物体の3次元位置を判定するためのデバイス、システム、及び方法が提供される。例えば、物体の3次元位置の検出において使用するための、空気を通して伝送される赤外信号を再生するための改善されたデバイスが提供される。
図1は、外科手技の間のロボットシステム、患者、外科医、及び他の医療要員の場所についての潜在的配設の頭上図である。
本開示は、その用途において、本明細書における説明に記載される、または図面において例解される、構成要素の構築及び配設の詳細に制限されないことが理解されるものとする。本開示の教示は、他の実施形態において使用及び実践されてもよいし、種々の方法において実践または実行されてもよい。また、本明細書において使用される専門表現及び専門用語が、説明目的のためであり、制限として見なされるべきではないことが理解されるものとする。本明細書における「含む(including)」、「備える(comprising)」、または「有する(having)」、及びこれらの変化形の使用は、その後に列記される項目、及びそれらの同等物、ならびに追加の項目を包含することが意味される。別途指定または制限されない限り、「装着された(mounted)」、「接続された(connected)」、「支持された(supported)」、及び「連結された(coupled)」という用語、ならびにこれらの変化形は、広義に使用され、直接的及び間接的双方の装着、接続、支持、及び連結を包含する。更に、「接続された(connected)」及び「連結された(coupled)」は、物理的もしくは機械的接続または連結に制限されない。
Vsigpk=増幅赤外信号Vsigのピーク電圧、
VD2f=D2の順電圧である。
Claims (20)
- 物体の3次元位置の検出において使用するための、空気を通して伝送される赤外信号を再生するためのデバイスであって、
位置を判定するべき物体に向かって空気を通して赤外信号を伝送する赤外信号伝送器と、
前記物体から、前記伝送した赤外信号に応答する応答赤外信号を受信する赤外信号検出器と、
前記検出器から前記応答赤外信号を受信し、フィルタリングされた信号を出力するローパスフィルタと、
前記赤外信号検出器から前記応答赤外信号を受信する第1の入力及び前記ローパスフィルタから前記フィルタリングされた信号を受信する第2の入力に基づき、論理状態を表現する比較器出力を発生する比較器と、を備える、デバイス。 - 前記赤外信号検出器が、前記赤外信号伝送器によって伝送された前記赤外信号の反射を、前記応答赤外信号として受信するように構成されている、請求項1に記載のデバイス。
- 前記赤外信号検出器と前記ローパスフィルタとの間に連結された増幅器を更に備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記赤外信号検出器と前記ローパスフィルタとの間に連結され、増幅応答赤外信号を発生するように動作可能である増幅器と、
前記増幅応答赤外信号の電圧を既定の量で低減するように、前記増幅器と前記ローパスフィルタとの間に接続されたダイオードと、を更に備える、請求項1に記載のデバイス。 - 前記ダイオードが、0.4ボルト以下の順バイアス電圧を有する、請求項4に記載のデバイス。
- 前記ダイオードが、ショットキーダイオードを含む、請求項4に記載のデバイス。
- 前記増幅器と前記ローパスフィルタとの間に接続されたダイオードを更に備え、前記ローパスフィルタが、前記ダイオードと地面との間に連結されたコンデンサを含む、請求項1に記載のデバイス。
- 前記ローパスフィルタが、
前記赤外信号検出器の前記出力と地面との間で直列に接続された第1及び第2の抵抗器を有する分圧器であって、前記第1及び第2の抵抗器の間のノードが前記分圧器の出力を画定する、分圧器と、
前記分圧器出力と地面との間に連結されたコンデンサと、を含む、請求項1に記載のデバイス。 - 前記比較器出力を受信し、前記物体の3次元位置を判定するように適合された信号プロセッサを更に備える、請求項1に記載のデバイス。
- ロボット支援手術と共に使用するための赤外信号に基づく位置認識システムであって、
位置を判定するべき物体に向かって空気を通して赤外信号を伝送する赤外信号伝送器と、
前記物体から、前記伝送した赤外信号に応答する応答赤外信号を受信する赤外信号受信機と、
前記赤外信号受信機から前記応答赤外信号を受信し、フィルタリングされた信号を出力するローパスフィルタと、
前記応答赤外信号を受信する第1の入力及び前記ローパスフィルタから前記フィルタリングされた信号を受信する第2の入力に基づき、論理状態を表現する比較器出力を発生する比較器と、
前記比較器出力を受信し、前記物体の3次元位置を判定するように適合された信号プロセッサと、を備える、位置認識システム。 - 前記赤外信号受信機と前記ローパスフィルタとの間に連結された増幅器を更に備える、請求項10に記載の位置認識システム。
- 前記赤外信号受信機と前記ローパスフィルタとの間に連結され、増幅応答赤外信号を発生するように動作可能である増幅器と、
前記増幅応答赤外信号の電圧を既定の量で低減するように、前記増幅器と前記ローパスフィルタとの間に接続されたダイオードと、を更に備える、請求項10に記載の位置認識システム。 - 前記増幅器と前記ローパスフィルタとの間に接続されたダイオードを更に備え、前記ローパスフィルタが、前記ダイオードと地面との間に連結されたコンデンサを含む、請求項10に記載の位置認識システム。
- 前記ローパスフィルタが、
前記赤外信号受信機の前記出力と地面との間で直列に接続された第1及び第2の抵抗器を有する分圧器であって、前記第1及び第2の抵抗器の間のノードが前記分圧器の出力を画定する、分圧器と、
前記分圧器出力と地面との間に連結されたコンデンサと、を含む、請求項10に記載の位置認識システム。 - ロボット基部及び表示器、前記ロボット基部に連結されたロボットアーム、ならびに前記ロボットアームに連結されたエンドエフェクタを有するロボットであって、前記エンドエフェクタが、1つ以上の追跡マーカを有し、前記エンドエフェクタの移動が、前記ロボットによって電子的に制御される、ロボットと、
前記1つ以上の追跡マーカを検出することができる少なくとも1つのカメラを含むカメラスタンドであって、前記カメラが、前記1つ以上の追跡マーカから赤外信号を受信する少なくとも1つの赤外信号検出器を含み、前記ロボットが、前記赤外信号に基づき、前記1つ以上の追跡マーカの3次元位置を判定し、前記赤外信号が、バースト信号を含む、カメラスタンドと、を備える、外科用ロボットシステム。 - 前記赤外信号が、一定時間の前記バースト信号及び一定時間の非バースト信号を含むバーストパターンを含む、請求項15に記載のシステム。
- 位置を判定するべき前記1つ以上の追跡マーカに向かって赤外信号を伝送する、前記カメラスタンドの一部分に取設された少なくとも1つの赤外信号伝送器を更に備える、請求項15に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つの赤外信号伝送器が、バースト信号、非バースト信号、または両方の組み合わせから成る赤外信号を伝送する、請求項17に記載のシステム。
- 前記エンドエフェクタにおける前記1つ以上の追跡マーカが、アクティブ状態及び非アクティブ状態を有するアクティブマーカであり、前記アクティブ状態は、前記赤外信号を発出する、請求項15に記載のシステム。
- 前記ロボットシステムによって追跡されるべき1つ以上の追跡マーカを有する外科用器具を更に備え、前記外科用器具が、外科手技のための所与の軌道に沿って前記外科用器具を整合するために、前記エンドエフェクタ内に位置付けられるように構成される、請求項15に記載のシステム。
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