CN115996687A

CN115996687A - 运算装置

Info

Publication number: CN115996687A
Application number: CN202080104360.XA
Authority: CN
Inventors: 只野耕太郎; 金泽雅夫; 柏菅宏规; 铃木真崇; 西原辉幸
Original assignee: Riverfield Inc
Current assignee: Riverfield Inc
Priority date: 2020-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2023-04-21
Also published as: EP4205693A1; WO2022054172A1; EP4205693A4; JPWO2022054172A1; JP7113565B1; US20230218366A1

Abstract

针对手术辅助装置，在不需要使用治具的情况下，提高可使用的手术器具的自由度。本发明涉及的运算装置具备运算部，所述运算部针对具有能够在前端部保持手术器具并且包括一个或者多个关节部从而自如弯折的臂部的手术辅助装置，获取在被臂部保持的手术器具的前端位于既定位置的状态下的关节部的角度信息，通过使用该角度信息进行几何学运算来求出手术器具的长度。

Description

运算装置

技术领域

本发明涉及进行与手术辅助装置有关的运算的运算装置，所述手术辅助装置构成为能够保持手术器具，尤其是，本发明涉及用于通过运算求出手术辅助装置保持的手术器具的长度的技术。

背景技术

近几年，使用手术辅助装置的外科手术正在普及。这样的手术辅助装置保持内窥镜、钳子等手术器具，并且具备用于改变手术器具的位置、姿态的作为多个臂部的可动体。

如下专利文献1、2、3公开了各种手术辅助装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-228922号公报

专利文献2：日本特开2003-284726号公报

专利文献3：日本特开平6-63003号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在手术辅助装置中，臂部具有一个或者多个关节部并且至少构成为自如弯折，能够使保持在前端部的手术器具的位置和姿态发生变化。

在手术辅助装置中，在使手术器具的位置、姿态发生变化的情况下确定手术器具的前端位于何处，并且为了对臂部进行控制而进行控制运算。这时，在确定手术器具的前端位置时，手术器具的长度成为重要的参数。尤其是，关于作为手术器具的观察镜(内窥镜)，在手术器具中也属于长条类型，因此掌握长度的参数是重要的。

这里，在以往的手术辅助装置中，有时采用如下方法：针对作为观察镜的手术器具，仅能够使用专用于手术辅助装置的专用品，由此来确保控制运算中所使用的观察镜的长度为固定的长度。

但是在该方法中，存在无法使用其它公司制造的最新的手术器具的问题。

另外，会导致引进手术辅助装置时的成本(引进成本)增加。即，在进行腹腔镜手术等的医院等有时已经拥有手术用的观察镜，在那样的情况下，如果无法将该观察镜继续用做手术辅助装置，也就是说，如果需要为手术辅助装置新购买专用的观察镜，则导致引进成本增加。

或者，在以往的手术辅助装置中，有时也采用使用治具来使观察镜的长度固定的方法。具体来讲，将用于对从观察镜的前端至被臂部保持的保持点为止的距离进行调整的治具装配于观察镜，用该治具使观察镜的长度(在该情况下为，从保持点至前端为止的长度)与固定的长度一致。

但是该方法中，在允许治具再使用的情况下，需要对治具进行灭菌。另外，在治具为用后即抛的情况下，需要在每次使用时准备新的治具，导致成本上升。

本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于，在不需要使用治具的情况下，提高可使用的手术器具的自由度。

用于解决问题的方案

本发明涉及运算装置，其具备运算部，所述运算部针对具有能够在前端部保持手术器具并且包括一个或者多个关节部从而自如弯折的臂部的手术辅助装置，获取在被所述臂部保持的所述手术器具的前端位于既定位置的状态下的所述关节部的角度信息，通过使用该角度信息进行几何学运算来求出所述手术器具的长度。

在设有使手术器具的前端位于既定位置的条件的情况下，如果手术器具的长度不同则关节部的角度也会变化。因此，能够在如上述那样使手术器具的前端位于既定位置的条件下，获取关节部的角度信息，由此通过几何学运算来适当地求出手术器具的长度。

在上述的本发明涉及的运算装置中，能够构成为，所述既定位置为空中的位置。

由此，在求手术器具的长度时，不需要使手术器具的前端抵接于物体。

在上述的本发明涉及的运算装置中，能够构成为，作为所述关节部，从所述臂部的根基侧至前端侧依次配置有第一关节部、第二关节部、第三关节部，所述运算部获取在所述手术器具的前端位于所述既定位置的状态下的所述第一关节部的角度信息、所述第二关节部的角度信息，使用获取到的所述第一关节部的角度信息以及所述第二关节部的角度信息、所述第一关节部与所述第二关节部之间的连结部的长度、所述第二关节部与所述第三关节部之间的连结部的长度，基于三角函数进行运算，由此求出所述手术器具的长度。

由此，能够与臂部具有三个以上的关节部的情况对应地求出手术器具的长度。

在上述的本发明涉及的运算装置中，能够构成为，所述臂部具有：手术器具保持部，其位于该臂部的前端部，能够保持所述手术器具；以及前端关节部，其是连接有所述手术器具保持部的所述关节部，并且，所述臂部具有发光部，所述发光部设置于所述前端关节部的臂根基侧的连结部，朝向该连结部的外侧方向发出用于对所述手术器具的前端的位置进行引导的引导光，所述运算部获取在所述手术器具的前端位于所述引导光所引导的位置的状态下的所述前端关节部的角度信息，通过使用该角度信息进行几何学运算来求出所述手术器具的长度。

为了求出手术器具的长度而对手术器具的前端位于哪个位置进行引导，因此使用者容易地使手术器具的前端位置与既定位置对准。

在上述的本发明涉及的运算装置中，能够构成为，所述运算部使用获取到的所述前端关节部的角度信息、从所述前端关节部的关节轴向所述引导光的光轴的垂线的长度、从所述前端关节部的关节轴至所述手术器具的根基位置为止的长度，基于三角函数进行运算，由此求出所述手术器具的长度。

由此，能够在采用从在前端关节部的臂根基侧的连结部设置的发光部发出引导光的方法的情况下，适当地求出手术器具的长度。

在上述的本发明涉及的运算装置中，能够构成为，所述既定位置为所述手术辅助装置中的被包覆罩覆盖的位置。

由此，在求手术器具的长度时，能够使手术器具的前端隔着进行了灭菌的包覆罩来抵接于手术辅助装置。

在上述的本发明涉及的运算装置中，能够构成为，所述运算部根据对设置于所述手术辅助装置的既定的操作件进行的操作，来进行求所述手术器具的长度的运算。

能够使上述既定的操作件作为用于向装置侧通知将手术器具的前端向既定位置的位置对准完成的情形的操作件来发挥功能，根据上述结构，能够根据该位置对准的完成，来适当地进行求出手术器具的长度的运算。

发明的效果

根据本发明，关于手术辅助装置，能够在不需要使用治具的情况下提高可使用的手术器具的自由度。

附图说明

图1是示出本发明涉及的运算装置的一实施方式即手术辅助装置的概略外观结构的立体图。

图2是示出了作为实施方式的包括手术辅助装置的手术辅助系统的结构概要的图。

图3是用于说明臂部的概略结构例的图。

图4是示出了作为实施方式的手术辅助装置的概略内部结构例的框图。

图5是示意性地示出作为第一实施方式的手术辅助装置的结构的图。

图6是第一实施方式中的对手术器具的长度的运算方法的说明图。

图7是示出了作为第一实施方式的用于实现手术器具的长度的运算方法的具体的处理顺序例的流程图。

图8是用于说明作为第二实施方式的手术辅助装置的结构的图。

图9是示出了作为第二实施方式的手术辅助装置的概略内部结构例的框图。

图10是示意性地示出了作为第二实施方式的手术辅助装置的结构的图。

图11是第二实施方式的对手术器具的长度的运算方法的说明图。

图12是示出作为第二实施方式的用于实现对手术器具的长度的运算方法的具体的处理顺序例的流程图。

图13是对与既定位置的设定相关的变形例的说明图。

具体实施方式

以下，按照如下顺序说明作为实施方式的手术辅助装置。

<1.第一实施方式>

[1-1.手术辅助装置的概要]

[1-2.臂部的概略结构]

[1-3.手术辅助装置的概略内部结构]

[1-4.手术器具的长度运算]

<2.第二实施方式>

<3.变形例>

<4.实施方式的总结>

<1.第一实施方式>

[1-1.手术辅助装置的概要]

在本实施方式中，举出设置在手术室的地板等来使用的类型的手术辅助装置作为例子。其中，关于手术辅助装置，并不限于设置在手术室的地板等来使用的类型，也能够应用于安装在手术室的顶棚、壁面来使用的类型等各种手术辅助装置。

图1示出本发明涉及的运算装置的一实施方式即手术辅助装置1的一例。

如图所示，手术辅助装置1具备基底部2和多个臂部3。

基底部2是被载置于手术室的地板等的部分，成为支承各臂部3的部分。

臂部3能够分别在前端部保持手术器具4，能够通过自身的运动来使保持在前端部的手术器具的位置、姿态发生变化。

如图所示，本例的手术辅助装置1具备三个臂部3。这些臂部3中的位于中央的臂部3为保持观察镜(内窥镜)作为手术器具4的臂部3。关于其它臂部3，例如能够作为保持钳子等除了观察镜之外的手术器具4的臂部3来使用。

而且，臂部3的个数并不限于三个，可以是一个或者多个。

图2是示出了包括手术辅助装置1的手术辅助系统的结构概要的图。

如图所示，手术辅助系统具备手术辅助装置1和主装置20。主装置20具有用于操作手术辅助装置1的各种操作件，作为手术辅助装置1的操作装置而发挥功能。

手术辅助装置1与主装置20构成为能够通过有线或者无线相互进行数据通信。主装置20基于来自使用者(例如医师等手术操作者)的操作输入信息，生成用于对臂部3的运动进行控制的控制信号并发送到手术辅助装置1。手术辅助装置1基于该控制信号来控制臂部3的运动。

由此，实现能够对多个手术器具4的位置、姿态进行远程控制来进行外科手术的手术辅助系统。

[1-2.臂部的概略结构]

图3是用于说明臂部3的概略结构例的图。

如图所示，臂部3具备第一关节部31、第二关节部32、第三关节部33、旋转关节部34、第一连结部35、第二连结部36以及手术器具保持部37。

从臂根基侧至臂前端侧依次配置有第一关节部31、第二关节部32、第三关节部33。第一连结部35是将第一关节部31与第二关节部32相连(连结)的部分，第二连结部36是将第二关节部32与第三关节部33之间相连的部分。在第三关节部33的臂前端侧连接有手术器具保持部37，所述手术器具保持部37构成为能够保持手术器具4。如图所示，手术器具保持部37在最靠臂前端侧的部分具有保持机构37a，所述保持机构37a用于以使手术器具4装拆自如的方式保持手术器具4。

第一关节部31、第二关节部32、第三关节部33分别是用于使臂部3弯折的关节部，如图所示，在从正侧方观察臂部3时，具有与进深方向平行的转动轴。

这些第一关节部31、第二关节部32、第三关节部33分别具有用于使对应的连结部转动的驱动器(本例中为电机)。

第一关节部31被图1所示的基底部2支承，以使第一连结部35转动自如的方式支承第一连结部35。第二关节部32被第一连结部35支承，以使第二连结部36转动自如支承第二连结部36，第三关节部33被第二连结部36支承，以使手术器具保持部37转动自如的方式支承手术器具保持部37。

在本例中，第二连结部36被分割成：第二连结近前部36a，其被第二关节部32支承；以及第二连结顶部36b，其位于比该第二连结近前部36a靠臂前端侧。旋转关节部34位于这样的第二连结近前部36a与第二连结顶部36b之间，具有同相对于第二连结近前部36a与第二连结顶部36b的分割面正交的方向(也就是说，相对于沿着纸面进深方向剖切第二连结部36时的截面正交的方向)平行的旋转轴，以使从第二连结顶部36b起成为臂前端侧的部分围绕该旋转轴作为旋转中心而旋转自如的方式对该部分进行支承。

而且，不是必须设置旋转关节部34。

另外，本例中例示了用于使臂部3弯折的关节部设置有第一关节部31、第二关节部32以及第三关节部33这三个关节部的情况，但是该关节部的个数可以是一个或者多个。

[1-3.手术辅助装置的概略内部结构]

图4是示出了手术辅助装置1的概略内部结构例的框图。

如图所示，手术辅助装置1具备运算部10、第一关节电机11、第二关节电机12、第三关节电机13、第一关节角度传感器14、第二关节角度传感器15、第三关节角度传感器16、关节控制部17以及操作部18。

第一关节电机11、第二关节电机12、第三关节电机13分别是用于驱动第一关节部31、第二关节部32、第三关节部33的电机。

第一关节角度传感器14、第二关节角度传感器15、第三关节角度传感器16分别是用于检测第一关节部31、第二关节部32、第三关节部33的关节角度的传感器。

这里，关节角度是指，关节部支承的连结部的转动角度。第一关节角度传感器14、第二关节角度传感器15、第三关节角度传感器16分别具有用于检测第一关节电机11、第二关节电机12、第三关节电机13的旋转角度的传感器，基于检测到的电机的旋转角度来检测第一关节部31、第二关节部32、第三关节部33的关节角度。

关节控制部17对第一关节电机11、第二关节电机12、第三关节电机13进行驱动控制，由此控制臂部3的弯折动作。即，控制被臂部3保持的手术器具4的位置、姿态。

虽然省略图示，图2所示的主装置20基于来自手术操作者等使用者的操作输入而生成的控制信号被供给到关节控制部17。关节控制部17基于该控制信号来对第一关节电机11、第二关节电机12、第三关节电机13进行驱动控制。

运算部10例如构成为具有CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存储器)的微型计算机等运算装置。

第一关节角度传感器14、第二关节角度传感器15、第三关节角度传感器16检测的关节角度的信息被输入到运算部10。另外，来自操作部18的操作输入信息被输入到运算部。

操作部18总括性地表示在手术辅助装置1设置的按钮、按键、拨号盘、触摸面板等各种操作件(未图示)。操作部18将与使用者的输入操作相应的操作输入信息输出到运算部10，运算部10执行与该操作输入信息相应的处理，由此实现与使用者的输入操作相应的手术辅助装置1的动作。

运算部10基于来自操作部18的操作输入信息、由第一关节角度传感器14、第二关节角度传感器15、第三关节角度传感器16中的至少一者检测的关节角度的信息，进行求手术器具4的长度的运算。具体来说，如后所述，本例中的运算部10基于第一关节角度传感器14检测的第一关节部31的关节角度的信息、第二关节角度传感器15检测的第二关节部32的关节角度的信息，进行求手术器具4的长度的运算。

而且，在本例的手术辅助装置1实际上还设置有用于驱动旋转关节部34的电机(驱动器)、角度传感器，但是在此省略了图示。另外，关节控制部17实际上还基于来自主装置20的控制信号，对用于驱动旋转关节部34的电机进行驱动控制。

[1-4.手术器具的长度运算]

参照图5以及图6，说明作为用于求出手术器具4的长度的第一实施方式的方法。在此，假设手术器具4是观察镜。

图5是示意性地示出了手术辅助装置1的结构的图，具体来讲，示意性地示出了手术辅助装置1中的第一关节部31、第二关节部32、第三关节部33、第一连结部35以及第二连结部36与手术器具4的关系。

在第一实施方式中，在求手术器具4的长度时，以使手术器具4的前端位于预定的既定位置Pt作为条件。在本例中，既定位置Pt被规定为空中的位置。具体来说，如图所示，该情况下的既定位置Pt被规定为，通过第一关节部31的转动轴a31的水平的线与从第二关节部32的转动轴a32对该水平的线引出的垂线的交点的位置。

这里，以下，将关节部的转动轴标记为“关节轴”，将第一关节部31的转动轴a31标记为“关节轴a31”，将第二关节部32的转动轴a32标记为“关节轴a32”。另外，将图中所示的第三关节部33的转动轴a33标记为“关节轴a33”。

在求手术器具4的长度时，首先，使用者手动操作臂部3，使手术器具4的前端位于既定位置Pt。而且，运算部10获取这样手术器具4的前端位于既定位置Pt的状态下的关节部的角度信息，使用该角度信息并基于三角函数进行运算，由此求出手术器具4的长度。

图6是第一实施方式中的对手术器具4的长度的运算方法的说明图，示出了表示第一关节部31的关节轴a31、第二关节部32的关节轴a32、第三关节部33的关节轴a33以及既定位置Pt的点、将这些点之间相连而成的直线。

如图所示，将关节轴a31与关节轴a32相连的直线同将关节轴a31与既定位置Pt相连的直线所成的角度为“θ1”。另外，由将关节轴a31与关节轴a32相连的直线同将关节轴a32与关节轴a33相连的直线形成的角部的外角为“θ2”。

还有，将关节轴a31与关节轴a32相连的直线的长度为“L1”，将关节轴a32与关节轴a33相连的直线的长度为“L2”。这里，这些长度L1、L2分别作为第一连结部35的长度、第二连结部36的长度，是已知的值。

另外，要求出的手术器具4的长度，也就是本例中将关节轴a33与既定位置Pt相连的直线的长度为“Ls”。

在如以上那样定义了角度θ1、θ2以及长度L1、L2时，能够用余弦定理并基于以下的[式1]来求出手术器具4的长度Ls。

[数1]

为了进行确认而记述如下，能够基于第一关节角度传感器14检测的第一关节部31的关节角度、第二关节角度传感器15检测的第二关节部32的关节角度来分别求出角度θ1、θ2。

这里，在本例中，在上述的操作部18中设置有用于供使用者指示执行求出手术器具4的长度的运算的、例如按钮等操作件(以下，标记为“运算指示操作件”)，运算部10根据对该运算指示操作件进行的操作输入，基于上述的[式1]来进行长度Ls的运算。

此时，在本例中规定为，根据使手术器具4的前端位于既定位置Pt的情形，使用者操作运算指示操作件。由此，保证手术器具4的前端向既定位置Pt的位置对准完成，才进行长度Ls的运算，从而提高长度Ls的测量精度。

图7是示出了用于实现上述说明的作为第一实施方式的手术器具4的长度的运算方法的具体的处理顺序例的流程图。

首先，在步骤S101，作为操作待机处理，运算部10进行等待上述的对运算指示操作件的操作输入的处理。

而且，在存在对运算指示操作件的操作输入的情况下，运算部10进至步骤S102，进行获取关节部的角度的处理。具体来讲，在本例中，进行获取第一关节角度传感器14检测的第一关节部31的关节角度、第二关节角度传感器15检测的第二关节部32的关节角度的处理。

在步骤S102后续的步骤S103，作为获取连结部的长度的处理，运算部10进行获取已知的值即第一连结部35的长度L1、第二连结部36的长度L2的处理。例如，这些长度L1、L2的信息被存储于运算部10能够读取的存储器中，在步骤S103的处理中，运算部10读出并获取这些存储于存储器的长度L1、L2的信息。

在步骤S103后续的步骤S104，运算部10基于角度和长度来计算观察镜的长度。具体来讲，基于在步骤S102获取到的第一关节部31的关节角度、第二关节部32的关节角度，来分别求出角度θ1、角度θ2，并且使用这些角度θ1、θ2和在步骤S103获取到的长度L1、L2，基于之前的[式1]进行运算，由此求出作为观察镜的手术器具4的长度Ls。

运算部10根据执行了步骤S104的处理的情形，来结束图7所示的一系列处理。

<2.第二实施方式>

然后，对于第二实施方式进行说明。

第二实施方式是使用引导光Li的例子，引导光Li用于使手术器具4的前端位于既定位置Pt。

而且，在以下的说明中，关于与此前已经说明过的部分同样的部分标注同一附图标记，并省略说明。

图8是用于说明作为第二实施方式的手术辅助装置1A的结构的图，在图8(A)中，仅抽取示出臂部3中的从第二连结部36起成为臂前端侧的部分。而且，关于臂部3中的比第二连结顶部36b靠臂根基侧的部分的结构以及除了臂部3之外的结构，由于与第一实施方式中的手术辅助装置1同样，因此省略图示的说明。

与手术辅助装置1的不同点在于，在第二连结顶部36b设置有用于发出上述的引导光Li的发光部38。如图所示，发光部38设置于第二连结顶部36b的下面侧，朝向该第二连结顶部36b的外侧方向发出引导光L。在图8(B)中示出了从第二连结顶部36b的斜下方观察到发光部38的样子，如图所示，发光部38具有孔部38h，并构成为朝向比该孔部38h靠下方侧发出引导光。

在本例中，发光部38具有作为光源的激光器38a(图8中未图示)，由此发出激光来作为引导光Li。

图9是示出了作为第二实施方式的手术辅助装置1A的概略内部结构例的框图。

与第一实施方式中的手术辅助装置1的不同点在于：在发光部38设置有激光器38a这一点；以及代替运算部10而设置有运算部10A这一点。

如后所述，运算部10A通过与运算部10不同的方法来求出手术器具4的长度Ls。另外，运算部10A构成为能够对激光器38a进行点亮熄灭控制。

图10是示意性地示出了手术辅助装置1A的结构的图，具体来讲，示意性地示出了手术辅助装置1A中的第一关节部31、第二关节部32、第三关节部33、第一连结部35以及第二连结部36与手术器具4的关系。

在第二实施方式中，在求手术器具4的长度时，首先，使用者对操作部18中的既定的操作件(设为第一既定操作件)进行操作。根据对该第一既定操作件的操作，运算部10A使发光部38(激光器38a)发出引导光Li。

而且，在这样发出了引导光Li的状态下，使用者手动操作臂部3(主要是手术器具保持部37的角度调整操作)，来使手术器具4的前端位于引导光Li引导的位置。具体来讲，使手术器具4的前端位于与作为激光的引导光Li重叠的位置。在本例中，这样手术器具4的前端与引导光Li重叠的状态下的手术器具4的前端位置为既定位置Pt。

还有，使用者在如上述那样使手术器具4的前端位于引导光Li引导的既定位置Pt的状态下，对操作部18中的既定的操作件(设为第二既定操作件)进行操作。

根据对该第二既定操作件的操作，运算部10A通过以下说明的方法来进行求出手术器具4的长度的运算。

而且，上述的第一既定操作件与第二既定操作件可以是不同的操作件，也可以是同一操作件。

图11是关于第二实施方式中的手术器具4的长度的运算方法的说明图，示出了第三关节部33的关节轴a33、从关节轴a33对引导光Li的光轴引出的垂线与该光轴的交点即点Pl、从关节轴a33对手术器具4(在本例中也设为观察镜)的中心轴引出的垂线与该中心轴的交点即点Pj、既定位置Pt(在本例中，手术器具4的前端与引导光Li重叠的状态下的该前端的位置)的关系。

这里，点Pj、即从关节轴a33(前端关节部的关节轴)对手术器具4的中心轴引出的垂线与该中心轴的交点为，由手术器具保持部37保持手术器具4的保持点附近的点，换言之能够为手术器具4的根基位置。

如图所示，将关节轴a33与点Pl相连的直线同将关节轴a33与点Pj相连的直线所成的角度为“θ3”。另外，将关节轴a33与点Pl相连的直线的长度为“L3”，将关节轴a33与点Pj(根基位置)相连的直线的长度为“L4”。

能够基于第三关节角度传感器16检测的第三关节部33的关节角度来求出角度θ3。另外，长度L3、L4是即使第三关节部33被驱动也不会变化的长度，是已知的长度。

在第二实施方式中，通过进行如下[式2]所示的运算来求出手术器具4的长度Ls。

[数2]

图12是示出了用于实现上述说明的作为第二实施方式的手术器具4的长度的运算方法的具体的处理顺序例的流程图。

在图12中，在步骤S201，作为第一操作的待机处理，运算部10A进行等待对上述的第一既定操作件的操作的处理。

而且，在进行了对第一既定操作件的操作的情况下，运算部10A进至步骤S202，进行激光器点亮处理。即，使激光器38a点亮，发出引导光Li。

在步骤S202后续的步骤S203，作为第二操作的待机处理，运算部10A进行等待对上述的第二既定操作件的操作的处理，在进行了对第二既定操作件的操作的情况下，进至步骤S204，进行激光器熄灭处理，即进行使激光器38a熄灭的处理。

在步骤S205后续的步骤S206，运算部10A进行获取关节部的角度的处理。具体来讲，进行获取第三关节角度传感器16检测的第三关节部33的关节角度的处理。

在步骤S205后续的步骤S206，作为长度L3、L4的获取处理，运算部10A例如进行获取在存储器保存的已知的值即长度L3、长度L4的信息的处理。

在步骤S206后续的步骤S207，运算部10A基于角度与长度来计算观察镜的长度。即，基于在步骤S205获取到的第三关节部33的关节角度来求出角度θ3，并且使用该角度θ3和在步骤S206获取到的长度L3、L4并基于之前的[式2]进行运算，由此求出作为观察镜的手术器具4的长度Ls。

运算部10A根据执行了步骤S207的处理的情形，来结束图12所示的一系列处理。

<3.变形例>

而且，实施方式并不限于上述说明的具体例，能够采用多种作为变形例的结构。

例如，上面举出了将既定位置Pt为空中的位置的例子，但是也能够将既定位置Pt规定为手术辅助装置1中的既定的位置。

例如，如图13中例示，能够将既定位置Pt规定在臂部3的根基部分，具体来讲，规定在第一关节部31中的与手术器具4的前端能够相向的面上。此时，当然将既定位置Pt规定在通过臂部3的弯折动作而手术器具4的前端能够抵接的位置。

这里，在手术辅助装置1的表面上并不进行特别消毒等，在医疗上成为被划分为所谓的非清洁区域的区域。因此，如上述那样将既定位置Pt规定在手术辅助装置1上的任一位置，即，在求长度Ls时使手术器具4的前端直接与手术辅助装置1抵接，这就意味着无法将手术器具4维持为清洁的状态，这不是所期望的。

因而，在将既定位置Pt设为手术辅助装置1上的任一位置的情况下，希望的是，将既定位置Pt规定在手术辅助装置1中的被包覆罩(灭菌包覆罩)Dp覆盖的位置(参照图13)。

由此，在求手术器具4的长度Ls时，能够使手术器具4的前端隔着进行了灭菌的包覆罩Dp来抵接于手术辅助装置1。

因而，在求手术器具4的长度时，防止手术器具4的前端成为非清洁的状态的情形，能够提高医疗上的安全性。

另外，在此前的说明中，在求长度Ls时，以使用者对手术器具4的前端是否位于既定位置Pt进行确认为前提，但是也能够构成为，基于照相机的拍摄图像等，来判定手术器具4的前端是否位于既定位置Pt。

另外，在如第二实施方式那样使用引导光Li的例子中，也能够构成为，对引导光Li的光线被手术器具4的前端遮蔽的情形进行检测等，通过对因手术器具4的前端与引导光Li重叠而光量发生的变化进行检测，来判定手术器具4的前端是否位于既定位置Pt。

还有，在如这些例子那样构成为判定手术器具4的前端是否位于既定位置Pt的情况下，也能够构成为，根据判定为手术器具4的前端位于既定位置Pt的情形，来执行长度Ls的运算。

另外，上述是以使用者手动使臂部3运动来使手术器具4的前端位于既定位置Pt为前提，但是也能够是，通过由关节控制部17进行控制来自动进行向既定位置Pt的位置对准。

还有，上述是以手术辅助装置进行手术器具4的长度Ls的运算为例，但是也能够构成为，主装置20等手术辅助装置的外部装置基于从手术辅助装置侧获取到的关节角度等信息来运算长度Ls。在该情况下，主装置20等外部装置相当于本发明涉及的运算装置。

另外，上述是以基于三角函数进行运算来求出手术器具的长度为例，但是例如也能够是，基于手术器具的前端位于既定位置的状态下的关节角度、连结部的长度等已知的长度信息，来求关节轴等代表点的坐标，通过使用了该代表点的坐标而进行的矩阵计算等，来求出手术器具的长度。即，能够至少获取关节部的角度信息，通过使用了该角度信息的几何学的运算来求出手术器具的长度。

<4.实施方式的总结>

如以上说明，作为实施方式的运算装置(手术辅助装置1、1A)具备运算部(同10、10A)，所述运算部(同10、10A)针对具有能够在前端部保持手术器具并且包括一个或者多个关节部从而自如弯折的臂部的手术辅助装置，获取在被臂部保持的手术器具的前端位于既定位置(同Pt)的状态下的关节部的角度信息，通过使用该角度信息进行几何学运算来求出手术器具的长度。

能够求出手术器具的长度，即使是长度不是已知的手术器具也能够被允许使用，能够提高可使用的手术器具的自由度。另外，也不需要使用用于使手术器具的长度固定的治具，因此不会产生与该治具的灭菌相关的耗时、每次使用该治具时丢弃情况下的成本上升。

另外，在作为本实施方式的运算装置中，既定位置为空中的位置。

因而，能够将手术器具的前端维持为清洁的状态，能够提高医疗上的安全性。

还有，在作为本实施方式的运算装置中，作为关节部，从臂部的根基侧至前端侧依次配置有第一关节部(同31)、第二关节部(同32)、第三关节部(同33)，运算部(同10)获取在手术器具的前端位于既定位置的状态下的第一关节部的角度信息(角度θ1)、第二关节部的角度信息(角度θ2)，使用获取到的第一关节部的角度信息以及第二关节部的角度信息、第一关节部与第二关节部之间的连结部的长度(长度L1)、第二关节部与第三关节部之间的连结部的长度(长度L2)，基于三角函数进行运算，由此求出手术器具的长度。

由此，与臂部具有三个以上的关节部的情况对应地求出手术器具的长度。

此外，在作为本实施方式的运算装置中，臂部具有：手术器具保持部(同37)，其位于该臂部的前端部，能够保持手术器具；以及前端关节部(第三关节部33)，其是连接有手术器具保持部的关节部，并且，所述臂部具有发光部(同38)，所述发光部(同38)设置于前端关节部的臂根基侧的连结部(第二连结部36)，朝向该连结部的外侧方向发出用于对手术器具的前端的位置进行引导的引导光，运算部(同10A)获取在手术器具的前端位于引导光所引导的位置的状态下的前端关节部的角度信息(角度θ3)，通过使用该角度信息进行几何学运算来求出手术器具的长度。

因而，能够提高手术器具的前端位置的位置对准精度，能够提高手术器具的长度的测量精度。

另外，在作为本实施方式的运算装置中，运算部使用获取到的前端关节部的角度信息、从前端关节部的关节轴(同a33)向引导光的光轴的垂线的长度(长度L3)、从前端关节部的关节轴至手术器具的根基位置为止的长度(长度L4)，基于三角函数进行运算，由此求出手术器具的长度。

由此，在采用从在前端关节部的臂根基侧的连结部设置的发光部发出引导光的方法的情况下，能够适当地求出手术器具的长度。

还有，在作为本实施方式的运算装置中，既定位置为手术辅助装置中的被包覆罩覆盖的位置(参照图13)。

因而，在求手术器具的长度时，防止手术器具的前端成为非清洁的状态的情形，能够提高医疗上的安全性。

此外，在作为本实施方式的运算装置中，运算部根据对设置于手术辅助装置的既定的操作件进行的操作，来进行求出手术器具的长度的运算。

因而，能够提高手术器具的长度的测量精度。

附图标记说明

1、1A：手术辅助装置；2：基底部；3：臂部；4：手术器具；10、10A：运算部；11：第一关节电机；12：第二关节电机；13：第三关节电机；14：第一关节角度传感器；15：第二关节角度传感器；16：第三关节角度传感器；17：关节控制部；18：操作部；20：主装置；31：第一关节部；32：第二关节部；33：第三关节部；34：旋转关节部；35：第一连结部；36：第二连结部；36a：第二连结近前部；36b：第二连结顶部；37：手术器具保持部；37a：保持机构；Pt：既定位置；a31、a32、a33：关节轴(转动轴)；Li：引导光；38：发光部；38h：孔部；38a：激光；Dp：包覆罩。

Claims

1.一种运算装置，在所述运算装置中，

具备运算部，所述运算部针对具有能够在前端部保持手术器具并且包括一个或者多个关节部从而自如弯折的臂部的手术辅助装置，获取在被所述臂部保持的所述手术器具的前端位于既定位置的状态下的所述关节部的角度信息，通过使用该角度信息进行几何学运算来求出所述手术器具的长度。

2.根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，

所述既定位置为空中的位置。

3.根据权利要求1或2所述的运算装置，其特征在于，

作为所述关节部，从所述臂部的根基侧至前端侧依次配置有第一关节部、第二关节部、第三关节部，

所述运算部获取在所述手术器具的前端位于所述既定位置的状态下的所述第一关节部的角度信息、所述第二关节部的角度信息，

所述运算部使用获取到的所述第一关节部的角度信息以及所述第二关节部的角度信息、所述第一关节部与所述第二关节部之间的连结部的长度、所述第二关节部与所述第三关节部之间的连结部的长度，基于三角函数进行运算，由此求出所述手术器具的长度。

4.根据权利要求1或2所述的运算装置，其特征在于，

所述臂部具有：手术器具保持部，其位于该臂部的前端部，能够保持所述手术器具；以及前端关节部，其是连接有所述手术器具保持部的所述关节部，并且，所述臂部具有发光部，所述发光部设置于所述前端关节部的臂根基侧的连结部，朝向该连结部的外侧方向发出用于对所述手术器具的前端的位置进行引导的引导光，

所述运算部获取在所述手术器具的前端位于所述引导光所引导的位置的状态下的所述前端关节部的角度信息，通过使用该角度信息进行几何学运算来求出所述手术器具的长度。

5.根据权利要求4所述的运算装置，其特征在于，

所述运算部使用获取到的所述前端关节部的角度信息、从所述前端关节部的关节轴向所述引导光的光轴的垂线的长度、从所述前端关节部的关节轴至所述手术器具的根基位置为止的长度，基于三角函数进行运算，由此求出所述手术器具的长度。

6.根据权利要求1所述的运算装置，其特征在于，

所述既定位置为所述手术辅助装置中的被包覆罩覆盖的位置。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的运算装置，其特征在于，

所述运算部根据对设置于所述手术辅助装置的既定的操作件进行的操作，来进行求出所述手术器具的长度的运算。