JP7352452B2 - 外科手術システム及びポジショナの操作方法 - Google Patents
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Description
手術支援ロボットは、
遠位端部に外科用器具が装着される複数のマニピュレータアームと、
前記複数のマニピュレータアームの近位端部が連結されるプラットフォームと、
関節を介して連設された複数のリンク、及び、前記関節の各々に設けられた関節駆動装置を有し、前記プラットフォームを支持するとともに当該プラットフォームの位置及び姿勢を変化させるポジショナと、
前記ポジショナに関する操作の入力を受け付けるユーザインターフェースとを有し、
前記外科医コンソールは、前記複数のマニピュレータアームを操作するための操作入力部を有する。
そして、前記ユーザインターフェースは、
前記プラットフォームの位置及び姿勢を変化させるための複数種類の動作モードから1つを選択する操作の入力を受け付ける第1操作具と、
位置及び姿勢に関する操作情報の入力を受け付ける単一の第2操作具とを有する。
前記制御装置は、前記第2操作具が受け付けた前記操作情報と選択された前記動作モードとに基づいて前記プラットフォームの位置及び姿勢に関する指令を生成し、生成した前記指令に基づいて前記ポジショナを動作させる。
遠位端部に外科用器具が装着される複数のマニピュレータアームと、前記複数のマニピュレータアームの近位端部が連結されるプラットフォームと、関節を介して連設された複数のリンク、及び、前記関節の各々に設けられた関節駆動装置を有し、前記プラットフォームを支持するとともに当該プラットフォームの位置及び姿勢を変化させるポジショナと、前記ポジショナに関する操作の入力を受け付ける第1操作具及び第2操作具を具備するユーザインターフェースと、を有する手術支援ロボット、前記複数のマニピュレータアームを操作するための操作入力部を有する外科医コンソール、及び、前記複数のマニピュレータアーム及び前記ポジショナを動作させる制御装置を備える外科手術システムにおける前記ポジショナの操作方法であって、
前記制御装置により行われる、
前記第1操作具から入力された前記プラットフォームの位置及び姿勢を変化させるための複数種類の動作モードから選択された1つを取得すること、
前記第2操作具から入力された前記プラットフォームの位置及び姿勢に関する操作情報を取得すること、
取得した前記操作情報と選択された前記動作モードとに基づいて前記プラットフォームの位置及び姿勢に関する指令を生成すること、及び、
生成した指令に基づいて前記ポジショナを動作させること、を含む。
コンソール2は、外科手術システム100と外科医203との間のインターフェースを構成し、手術支援ロボット1を操作するための装置である。コンソール2は、手術室内、或いは、手術室外に設置される。コンソール2は、外科医203が動作指令を入力するための操作用マニピュレータアーム51及び操作ペダル52等の操作入力部と、外科用器具4の一つである内視鏡アセンブリで撮影された画像を表示するモニタ54と、制御部55とを含む。外科医203は、モニタ54で患部(施術部位)を視認しながら、操作入力部に操作を入力する。制御部55は、操作入力部が受け付けた操作の入力を取得して動作指令を生成し、それを有線又は無線を介して手術支援ロボット1の後述するロボット制御装置600へ伝達する。
手術支援ロボット1は、外科手術システム100と患者201とのインターフェースを構成する。手術支援ロボット1は、手術室内において患者201が横たわる手術台202の傍らに配置される。手術室内は滅菌された滅菌野である。
台車70は、台車本体71、前輪72、後輪73、及び、ハンドル74を備える。ユーザ0(外科医203又は施術補助者)は、ハンドル74を把持して台車70を操舵する。ハンドル74の上方には、ユーザインターフェースである操作入力装置48が設けられている。本実施形態において、手術室内のユーザ0が視認及び操作しうるように、操作入力装置48は台車70に設けられているが、操作入力装置48は手術支援ロボット1の別の場所に配置されていてもよい。操作入力装置48は、手術支援ロボット1の状態に関連する情報データ、特定の手術に関する情報、及び、外科手術システム100の全体に関する情報を表示するように構成されうる。また、操作入力装置48は、手術支援ロボット1に関する操作の入力を受け付ける入力装置として構成されうる。操作入力装置48については、後ほど詳述する。
本実施の形態に係るポジショナ7は、7軸垂直多関節ロボットアームとして構成されている。ポジショナ7は、台車70に対してプラットフォーム5の位置を3次元的に移動させる。但し、ポジショナ7の態様は本実施形態に限定されず、7軸以外の多軸垂直多関節ロボットアーム、多軸水平多関節ロボットアームなどがポジショナ7として採用されうる。
図1及び2に示すように、プラットフォーム5は、複数のアーム3の拠点となるハブとしての機能を有する。プラットフォーム5は、複数のアーム3が取り付けられることからアームベースとも称される。本実施形態では、台車70、ポジショナ7及びプラットフォーム5の組み合わせによって、複数のアーム3を移動可能に支持するマニピュレータアーム支持体Sが構成されている。
複数のアーム3の各々は実質的に同一の構造を有する。図2に示すように、アーム3は、アーム本体30と、アーム本体30の遠位端部に連結された並進ユニット35とを備える。各アーム3は、遠位端部が近位端部に対して3次元的に移動可能なように構成されている。アーム3の遠位端部には、外科用器具4が装着されるホルダ36が設けられている。本実施形態においてホルダ36は並進ユニット35に設けられている。複数のアーム3のうち1本には、内視鏡アセンブリが連結される。また、複数のアーム3のうち少なくとも一本は外科手術器具が連結される。外科手術器具は、動作する関節を有する器具(例えば、鉗子、ハサミ、グラスパー、ニードルホルダ、マイクロジセクター、ステープルアプライヤー、タッカー、吸引洗浄ツール、スネアワイヤ、及び、クリップアプライヤー等)、並びに、関節を有しない器具(例えば、切断刃、焼灼プローブ、洗浄器、カテーテル、及び、吸引オリフィス等)を含む群より選択される。
手術支援ロボット1は、ロボット制御装置600により動作制御される。ロボット制御装置600は、コンピュータやサーボコントローラ等により構成される。本実施形態においてロボット制御装置600は、台車70の内部に設置されている。
手術支援ロボット1を用いた施術の前に、手術支援ロボット1のプリセットが行われる。プリセットでは、外科用器具4が装着されるアーム3のホルダ36を、患者201の体表に留置されたスリーブに挿入された当該外科用器具4に適したドッキング位置まで移動させる。
ここで、操作入力装置48(請求の範囲のユーザインターフェースと対応)について詳細に説明する。図4は、操作入力装置48の斜視図であり、図5は、操作入力装置48の制御系統の構成を示す図である。図4及び5に示すように、操作入力装置48は、タッチパネルディスプレイ41、非常停止スイッチ42、電源スイッチ43、トリガスイッチ44(請求の範囲の第3操作具と対応)、単一のジョイスティック45(請求の範囲の第2操作具と対応)、及び、制御部46を備える。
ここで、上記構成の操作入力装置48を用いたポジショナ7の操作方法を説明する。以下では、前述のプリセットにおいて、操作入力装置48を用いてポジショナ7を操作することにより、プラットフォーム5の位置及び姿勢を調整する場合について説明する。但し、操作入力装置48を用いたポジショナ7の操作は、プリセット時に限定されることなく行うことができる。
モード選択ボタン401~405(第1操作具)から入力されたプラットフォーム5の位置及び姿勢を変化させるための複数種類の動作モードから選択された1つを取得すること、ジョイスティック45(第2操作具)から入力されたプラットフォーム5の位置及び姿勢に関する操作情報を取得すること、取得した操作情報と選択された動作モードとに基づいてプラットフォーム5の位置及び姿勢に関する指令を生成すること、及び、生成した指令に基づいてポジショナ7を動作させること、を含む。
2 :コンソール
3 :患者側マニピュレータアーム
4 :外科用器具
5 :プラットフォーム
7 :ポジショナ
30 :アーム本体
35 :並進ユニット
36 :ホルダ
39 :減速機
41 :タッチ式ディスプレイ
42 :非常停止スイッチ
43 :電源スイッチ
44 :トリガスイッチ(第3操作具の一例)
45 :方向操作具(第2操作具の一例)
46 :制御部
48 :操作入力装置
50 :本体
50a :ポジショナ連結部
50b :アーム連結部
51 :操作用マニピュレータアーム
52 :操作ペダル
54 :モニタ
55 :制御部
61,62 :並進リンク
70 :台車
71 :台車本体
72 :前輪
73 :後輪
74 :ハンドル
80 :ベース
81~86:アームリンク
90 :ベース
91~96:ポジショナリンク
97 :メカニカルインターフェース
100 :外科手術システム
202 :手術台
400 :操作画面
401~405:モード選択ボタン(第1操作具の一例)
409 :操作選択ボタン
410 :(手術支援ロボットの)モデル
411 :第1標示(プラットフォームの移動方向を示す矢印)
412 :(方向操作具の)モデル
413 :第2標示(方向操作具の操作方向を示す矢印)
460 :演算制御器
461 :プロセッサ
462 :記憶装置
463 :メモリ
464 :I/O部
465 :インターフェース
600 :ロボット制御装置
601 :アーム制御部
602 :記憶装置
603 :ポジショナ制御部
C31~C39、C71~C77:サーボコントローラ
D31~D37、D71~D77:関節駆動装置
E31~E39、E71~E77:エンコーダ
J31~J39、J71~J77:関節
M31~M39、M71~M77:サーボモータ
R31~R39、R71~R77:減速機
S :マニピュレータアーム支持体
Claims (11)
- 手術支援ロボット、外科医コンソール、及び制御装置を備えた外科手術システムであって、
前記手術支援ロボットは、
遠位端部に外科用器具が装着される複数のマニピュレータアームと、
前記複数のマニピュレータアームの近位端部が連結されるプラットフォームと、
関節を介して連設された複数のリンク、及び、前記関節の各々に設けられた関節駆動装置を有し、前記プラットフォームを支持するとともに当該プラットフォームの位置及び姿勢を変化させるポジショナと、
前記ポジショナに関する操作の入力を受け付けるユーザインターフェースとを有し、
前記外科医コンソールは、前記複数のマニピュレータアームを操作するための操作入力部を有し、
前記ユーザインターフェースは、前記プラットフォームの位置及び姿勢を変化させるための複数種類の動作モードから1つを選択する操作の入力を受け付ける第1操作具と、位置及び姿勢に関する操作情報の入力を受け付ける単一の第2操作具とを有し、
前記制御装置は、前記第2操作具が受け付けた前記操作情報と選択された前記動作モードとに基づいて前記プラットフォームの位置及び姿勢に関する指令を生成し、生成した前記指令に基づいて前記ポジショナを動作させる、
外科手術システム。 - 前記ユーザインターフェースは、第3操作具を更に有し、
前記制御装置は、前記第3操作具が操作されている間にのみ、前記操作情報を取得する、
請求項1に記載の外科手術システム。 - 前記ユーザインターフェースは、ディスプレイを有し、前記ディスプレイは、前記複数種類の動作モードを選択可能に表示するように構成されている、
請求項1又は2に記載の外科手術システム。 - 前記ユーザインターフェースは、ディスプレイを有し、
前記ディスプレイは、選択された一つの前記動作モードが他の前記動作モードから識別された態様で、前記複数種類の動作モードを提示する、
請求項1又は2に記載の外科手術システム。 - 前記ディスプレイは、タッチパネルディスプレイであり、前記第1操作具は、前記タッチパネルディスプレイに表示された前記複数種類の動作モードに対応するモード選択ボタンである、
請求項3又は4に記載の外科手術システム。 - 前記ディスプレイは、選択された一つの前記動作モードに対応する操作画面を表示し、
前記操作画面は、前記ポジショナ、並びに、前記プラットフォーム及び前記複数のマニピュレータアームのうち少なくとも一方を含むモデルと、前記モデルにおける前記プラットフォームの移動方向を表す第1標示と、前記第2操作具の操作方向を表す第2標示とを含む、
請求項3~5のいずれか一項に記載の外科手術システム。 - 前記ポジショナを支持する台車を更に備え、前記ユーザインターフェースが前記台車に設けられている、
請求項1~6のいずれか一項に記載の外科手術システム。 - 遠位端部に外科用器具が装着される複数のマニピュレータアームと、前記複数のマニピュレータアームの近位端部が連結されるプラットフォームと、関節を介して連設された複数のリンク、及び、前記関節の各々に設けられた関節駆動装置を有し、前記プラットフォームを支持するとともに当該プラットフォームの位置及び姿勢を変化させるポジショナと、前記ポジショナに関する操作の入力を受け付ける第1操作具及び第2操作具を具備するユーザインターフェースとを有する手術支援ロボット、前記複数のマニピュレータアームを操作するための操作入力部を有する外科医コンソール、及び、前記複数のマニピュレータアーム及び前記ポジショナを動作させる制御装置を備える外科手術システムにおける前記ポジショナの操作方法であって、
前記制御装置により行われる、
前記第1操作具から入力された前記プラットフォームの位置及び姿勢を変化させるための複数種類の動作モードから選択された1つを取得すること、
前記第2操作具から入力された前記プラットフォームの位置及び姿勢に関する操作情報を取得すること、
取得した前記操作情報と選択された前記動作モードとに基づいて前記プラットフォームの位置及び姿勢に関する指令を生成すること、及び、
生成した前記指令に基づいて前記ポジショナを動作させること、を含む、
ポジショナの操作方法。 - 前記ユーザインターフェースは第3操作具を備えており、前記操作情報の取得が、前記第3操作具が操作されているときに制限される、
請求項8に記載のポジショナの操作方法。 - 前記ユーザインターフェースは、ディスプレイを備えており、選択された前記動作モードに対応した操作画面を前記ディスプレイに表示すること、を更に含む、
請求項8又は9に記載のポジショナの操作方法。 - 前記操作画面は、前記ポジショナ、並びに、前記プラットフォーム及び前記複数のマニピュレータアームのうち少なくとも一方を含むモデルと、前記モデルにおける前記プラットフォームの移動方向を表す第1標示と、前記第2操作具の操作方向を表す第2標示とを含む、
請求項10に記載のポジショナの操作方法。
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