JP2003260064A - Tool position presentation system, tool position setting method utilizing the same and tool therefor - Google Patents
Tool position presentation system, tool position setting method utilizing the same and tool thereforInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、所定の空間内にお
いて、作業者が所定の作業を実行するためのツールの位
置決めを支援するためのツール位置提示システムに関
し、特に、外科手術等で用いる術具（特に、ドリルやワ
イヤー）の位置及び方向を被作業体（患者）上に正確に
提示するツール位置提示システム、及びこれを利用した
ツール位置設定方法、並びに、そのためのツールに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tool position presenting system for assisting an operator in positioning a tool for performing a predetermined work in a predetermined space, and more particularly to a technique used in a surgical operation or the like. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tool position presentation system that accurately presents the position and direction of a tool (particularly, a drill or a wire) on a work piece (patient), a tool position setting method using the tool position setting system, and a tool therefor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、整形外科手術を始めとする外科
手術では、術者（医師）が術具の位置決めを正確に行う
ことが重要である。かかる課題に対する解決方法とし
て、例えば、COMPUTER-INTEGRATED SURGERY (THE MIT P
RESS (1996年)発行)の４２５頁−４４９頁に記載されて
いる方法が、既に知られている。かかる方法では、例え
ば、そのFigure 32.19に示されるように、術具であるド
リルを、例えばロボットアーム上に取り付けたレーザー
装置から、被作業体である脊椎の所定の位置に、所定の
角度からレーザー光線を照射して、その先端位置とその
進行方法を、１本のレーザー光線上に提示するものであ
る。2. Description of the Related Art In general, it is important for an operator (doctor) to accurately position a surgical tool in a surgical operation such as an orthopedic operation. As a solution to this problem, for example, COMPUTER-INTEGRATED SURGERY (THE MIT P
The method described on pages 425-449 of RESS (1996) is already known. In such a method, for example, as shown in FIG. 32.19, a laser as a surgical tool, for example, a laser device mounted on a robot arm, is moved to a predetermined position of a spine as a work piece from a predetermined angle to a laser beam. Is irradiated and the position of the tip and the method of its advance are presented on one laser beam.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】すなわち、前記の従来
技術では、レーザー光線を術具の目標位置に対して目標
方向から照射してその直線上に位置提示を行っている。
そのため、例えば、このレーザー光線がこれら術具や術
者によって遮られてしまい、そのため、このレーザー光
線により提示された位置を見失う可能性があり、そのた
め、術具であるドリルを正確にこのレーザー光線に合わ
せることが難しかった。特に、ドリルの進行方向は、上
記Figure 32.19にも明らかなように、レーザー光線がド
リルの後端面の中心部に照射されるように設定しなけれ
ばならず、なおさらであった。また、そのような場合、
かかる従来技術では、このレーザー光線を照射する装置
を、再度、適切な場所に移動させるための機構が必要に
なるという問題もあった。That is, in the above-mentioned prior art, the laser beam is applied to the target position of the surgical instrument from the target direction and the position is presented on the straight line.
Therefore, for example, this laser beam may be blocked by these surgical instruments or operators, and the position presented by this laser beam may be lost. Was difficult. In particular, the traveling direction of the drill had to be set so that the laser beam was directed to the central portion of the rear end face of the drill, as is clear from Figure 32.19, and even more so. Also, in such cases,
In such a conventional technique, there is also a problem that a mechanism for moving the device for irradiating the laser beam to an appropriate place again is required.
【０００４】本発明は、上述したような従来技術におけ
る問題点に鑑みてなされるものであり、その目的は、ツ
ールの目標位置及び方向を指示する光線が容易にツール
や当該ツールによる作業者の位置などによって遮られる
ことなく、かつ、より正確にツールの位置及び方向を、
被作業体上に提示することが可能となる、ツール位置提
示システム、及びこれを利用したツール位置設定方法、
並びに、そのためのツールを提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and an object of the present invention is to make it easy for a light beam indicating a target position and a direction of a tool to be easily detected by the tool or an operator using the tool. The position and direction of the tool can be more accurately determined without being obstructed by the position.
A tool position presentation system capable of presenting on a work piece, and a tool position setting method using the same,
And to provide tools for that.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、本発明によれば、まず、所定の空間内において、被
作業体上におけるツールの位置を提示するツール位置提
示システムであって、当該空間内の異なるに位置し当該
点から平面状に所定の広がりを有する光線を照射する少
なくとも２つの光源と、当該少なくとも２つの光源から
照射される平面状の光線の照射角度を制御する制御装置
とを備え、当該少なくとも２つの光源からの平面状の光
線を利用して、当該ツールの位置を当該所定の空間内に
提示するツール位置提示システムが提供される。In order to achieve the above object, according to the present invention, a tool position presenting system for presenting the position of a tool on a work in a predetermined space is provided. At least two light sources that are located at different positions in the space and irradiate light rays having a predetermined spread in a planar manner from the point, and a control device that controls the irradiation angle of the planar light rays emitted from the at least two light sources. And a planar light ray from the at least two light sources is utilized to provide a tool position presentation system that presents the position of the tool in the predetermined space.
【０００６】なお、本発明によれば、前記のツール位置
提示システムにおいて、前記少なくとも２つの平面状の
光線は、線状のレーザー光線を振動することにより得る
ものであり、かつ、前記少なくとも２つの光源は、術者
（作業者）の体軸の方向と上記ツールの軸方向とにより
形成される面の両側に所定の距離だけ離隔して配置され
ており、さらに、前記ツールの先端部を、前記少なくと
も２つの平面状の光線の交差点によって提示すると共
に、前記少なくとも２つの平面状の光線のうち少なくと
も一つによって、当該ツールの方向を提示するものであ
る。According to the present invention, in the tool position presentation system, the at least two planar light beams are obtained by vibrating a linear laser beam, and the at least two light sources. Are arranged on both sides of a surface formed by the body axis direction of the operator (operator) and the axial direction of the tool by a predetermined distance, and further, the tip end portion of the tool is The direction of the tool is presented by an intersection of at least two planar rays and at least one of the at least two planar rays.
【０００７】そして、本発明によれば、前記に記載した
ツール位置提示システムにおける前記所定の空間は手術
室であり、かつ、前記ツールは手術用具であり、特に、
手術用ドリルである。According to the present invention, the predetermined space in the tool position presentation system described above is an operating room, and the tool is a surgical tool.
It is a surgical drill.
【０００８】また、やはり上記の目的を達成するため、
本発明によれば、所定の空間内において、前記に記載し
たツール位置提示システムを利用して、被作業体上にお
けるツールの位置を設定するツール位置設定方法であっ
て、前記少なくとも２つの光源から照射される少なくと
も２つの平面状の光線を利用して提示される位置に従っ
て当該ツールの位置を設定するツール位置設定方法が提
供される。In order to achieve the above-mentioned object,
According to the present invention, there is provided a tool position setting method for setting the position of a tool on a work piece in a predetermined space by using the tool position presentation system described above, the method comprising: Provided is a tool position setting method for setting the position of a tool according to a position presented by using at least two planar light rays emitted.
【０００９】本発明によれば、前記のツール位置設定方
法において、特に、前記ツールの先端部を、前記少なく
とも２つの平面状光線の交差点によって提示される点に
設定すると共に、前記少なくとも２つの平面状光線のう
ち少なくとも一つによって提示される光線の直線状断面
方向に、当該ツールの軸方向を設定するものである。According to the present invention, in the above-mentioned tool position setting method, in particular, the tip of the tool is set to a point presented by the intersection of the at least two planar rays, and the at least two planes are set. The axial direction of the tool is set in the linear cross-sectional direction of the light beam presented by at least one of the linear light beams.
【００１０】加えて、本発明によれば、前記のツール位
置提示システム、あるいは、ツール位置設定方法を利用
して、所定の空間内における被作業体上にその位置が設
定されるツールであって、当該ツールの外周面の一部
に、前記少なくとも２つの平面状光線のうち少なくとも
一つの光線の直線状断面により提示される方向に当該ツ
ールの軸方向を合わせるための手段を備えているものが
提供される。なお、前記光線の直線状断面により提示さ
れる方向に当該ツールの軸方向を合わせるための手段
は、当該ツールの軸方向に形成された直線状のマークで
あることが好ましい。In addition, according to the present invention, there is provided a tool whose position is set on a work piece in a predetermined space by using the tool position presenting system or the tool position setting method. , A part of the outer peripheral surface of the tool is provided with means for aligning the axial direction of the tool with the direction presented by the linear cross section of at least one of the at least two planar light rays. Provided. The means for aligning the axial direction of the tool with the direction presented by the linear cross section of the light beam is preferably a linear mark formed in the axial direction of the tool.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付の図面を用いて詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
【００１２】本発明の一実施の形態になるツール位置提
示システムの一構成例を、添付の図１に示す。なお、こ
こに示すツール位置提示システムは、その一例として、
外科手術において、すなわち、手術室である所定の空間
内において、ツールである手術用のドリルをその一例と
して、例えば患者の身体の一部（例えば、脊椎骨の一
部）に対して、正確にその挿入位置及び方向を設定する
ために使用されるものである。FIG. 1 attached herewith shows a structural example of a tool position presentation system according to an embodiment of the present invention. The tool position presentation system shown here is, for example,
In a surgical operation, that is, in a predetermined space that is an operating room, a surgical drill, which is a tool, is used as an example thereof, for example, with respect to a part of a patient's body (for example, a part of a vertebra) exactly. It is used to set the insertion position and direction.
【００１３】このシステムは、図からも明らかなよう
に、少なくとも２個のレーザー光照射装置１ａ、１ｂと
を備えており、かつ、これらのレーザー光照射装置から
照射されるレーザー光線の照射角度（位置）を制御する
ための制御手段として、例えば、コンピュータから構成
される制御装置２とを有している。なお、この図１にお
いて、符号１２は、例えば、手術用のドリルであるツー
ルを、そして、符号１０及び１１は、上記ツールによる
被作業体である患者の身体と、その作業部である術部で
あるその一部を示している。As is apparent from the figure, this system is provided with at least two laser light irradiation devices 1a and 1b, and the irradiation angle (position) of the laser beam emitted from these laser light irradiation devices. ) As a control means for controlling the control unit 2). In FIG. 1, reference numeral 12 is a tool, for example, a surgical drill, and reference numerals 10 and 11 are a body of a patient, which is an object to be worked by the tool, and an operating portion, which is a working portion thereof. It shows a part of it.
【００１４】なお、図には示していないが、上記ツール
による作業者（術者）である医師は、本図の紙面上、そ
の手前に位置しており、上記２個のレーザー光照射装置
１ａ、１ｂは、この術者の体軸の方向（即ち、医師の体
の軸方向であり、垂直方向）と上記ツールである手術用
のドリルの軸方向（即ち、その先端から後方の円筒状の
本体にむかって延びる軸の方向）とにより形成される面
の両側に所定の距離だけ離隔して配置されている。ま
た、この図中における破線は、これら２つのレーザー光
照射手段１ａ、１ｂから平面状に所定の広がりをもって
面状（即ち、断面が直線状）に照射されるレーザー光線
の光面を示している。Although not shown in the drawing, a doctor who is an operator (operator) using the above tool is located on the front side of the drawing of the drawing, and the two laser light irradiating devices 1a. 1b is the axial direction of the surgeon's body (that is, the axial direction of the doctor's body, which is the vertical direction) and the axial direction of the surgical drill that is the tool (ie, the cylindrical shape behind the tip of the drill). And (a direction of an axis extending toward the main body), and are arranged on both sides of a surface separated by a predetermined distance. In addition, the broken line in this figure indicates the light surface of the laser beam emitted from these two laser light irradiating means 1a and 1b in a planar shape with a predetermined spread (that is, a linear cross section).
【００１５】次に、添付の図２には、本システムに使用
する、平面状に所定の広がりを有するレーザー光線を照
射するためのレーザー光照射装置１ａ、１ｂについて、
そのより具体的な構成の一例を示す。なお、これらのレ
ーザー光照射装置１ａ、１ｂは、その構成において同一
であることから、以下には、単に符号１により、統一的
に説明を加える。Next, FIG. 2 attached herewith shows laser light irradiation devices 1a and 1b for irradiating a laser beam having a predetermined spread in a plane, which is used in the present system.
An example of a more specific configuration will be shown. Since these laser light irradiation devices 1a and 1b have the same structure, a single reference numeral 1 will be simply described below.
【００１６】この図２に示すレーザー光照射装置１は、
原理的には、照射するレーザー光の照射角度を制御でき
るものであればよく、例えば、壁面に照射してポイント
を指し示すために使用されている。即ち、レーザー光照
射装置筐体２０内には、レーザー光線を出力するレーザ
ーポインターなどにより構成されるレーザー光線源２１
と、このレーザー光線源から照射されるレーザー光線の
方向を所望の方向に変化させる２つのガルバノスキャナ
ー２２、２３が設けられており、これらを用いることに
より実現されている。The laser light irradiation apparatus 1 shown in FIG.
In principle, anything that can control the irradiation angle of the laser light to be irradiated is used, and for example, it is used for irradiating a wall surface to indicate a point. That is, a laser beam source 21 configured by a laser pointer or the like for outputting a laser beam is provided in the laser beam irradiation device housing 20.
Further, two galvano scanners 22 and 23 for changing the direction of the laser beam emitted from the laser beam source to a desired direction are provided, and are realized by using these.
【００１７】なお、より具体的には、これらガルバノス
キャナー２２、２３は、それぞれ、例えばモータ等の回
転軸上にミラー（図中の方形部）を搭載して構成される
ものであり、そのミラー角度を所望の角度に自在に制御
することができるものである（図中の矢印Ａを参照）。
なお、この例では、一方のガルバノスキャナー２３は、
図示のように、その軸方向がレーザー光線源２１からの
出射光線と同一平面上で直角を成すように配置され、か
つ、そのミラーは、レーザー光線源２１からの出射光線
を、垂直面方向に変更するような位置に配置されてい
る。他方のガルバノスキャナー２２は、上記一方のガル
バノスキャナー２３に対して平面上に所定の距離だけ隔
離、すなわち、その上方の面上に配置されており、その
軸方向をレーザー光線源２１からの出射光線と同一方向
にして配置されている。More specifically, each of the galvano scanners 22 and 23 is constructed by mounting a mirror (a rectangular portion in the drawing) on the rotating shaft of, for example, a motor. The angle can be freely controlled to a desired angle (see arrow A in the figure).
In this example, one galvano scanner 23 is
As shown in the drawing, the axial direction of the laser beam is arranged so as to form a right angle with the output beam of the laser beam source 21, and the mirror changes the output beam of the laser beam source 21 in the vertical plane direction. It is arranged in such a position. The other galvano scanner 22 is separated from the one galvano scanner 23 by a predetermined distance on a plane, that is, is arranged on the upper surface thereof, and the axial direction of the galvano scanner 22 is the same as that emitted from the laser beam source 21. They are arranged in the same direction.
【００１８】なお、この他方のガルバノスキャナー２２
のミラーは、図からも明らかなように、上記一方のガル
バノスキャナー２３で反射されたレーザー光線をさらに
他の方向へ反射する（図中の矢印Ｂを参照）。すなわ
ち、これらガルバノスキャナー２２、２３は、少なくと
もその一方、又は、両方のミラー角度を変化させること
により、レーザー光線源２１からの出射光線を所定の範
囲で自在な方向に照射することが可能に（図中の矢印Ｃ
を参照）構成されている。The other galvano scanner 22
As is clear from the figure, the mirror of (1) reflects the laser beam reflected by the one galvano scanner 23 in another direction (see arrow B in the figure). That is, these galvano scanners 22 and 23 can irradiate the emitted light beam from the laser beam source 21 in a predetermined direction in a free direction by changing at least one or both mirror angles (FIG. Inside arrow C
Configured).
【００１９】また、本発明では、上述したように、２つ
のレーザー光照射手段１ａ、１ｂから平面状に所定の広
がりをもって面状（即ち、断面が直線状）に照射される
レーザー光線は、上記２つのガルバノスキャナー２２、
２３の少なくともその一方、又は、両方のミラー角度
を、所定の周波数（人間の視覚上で直線に見える程度
の、例えば、５０Ｈｚの周波数）で所定の角度だけ振動
（スキャン）することによって形成されている。Further, in the present invention, as described above, the laser beam radiated from the two laser beam irradiating means 1a and 1b in a plane shape (that is, in a straight section) with a predetermined spread in a plane is as described above. Two galvo scanners 22,
23. At least one or both of the mirror angles 23 are formed by vibrating (scanning) at a predetermined angle at a predetermined frequency (a frequency at which human eyes can see a straight line, for example, a frequency of 50 Hz). There is.
【００２０】すなわち、本実施の形態では、これら２つ
のガルバノスキャナーのミラー角度を制御することによ
り、任意の照射角度でレーザー光線を照射することが出
来、かつ、これらミラーを高速で動かすことによってレ
ーザー光線を走査し、もって、任意の方向に平面状に所
定の広がりをもつ面状のレーザー光を照射することを可
能としている。That is, in the present embodiment, by controlling the mirror angles of these two galvanometer scanners, it is possible to irradiate the laser beam at an arbitrary irradiation angle, and by moving these mirrors at high speed, the laser beam can be irradiated. By scanning, it is possible to irradiate a planar laser beam having a predetermined spread in a planar direction in an arbitrary direction.
【００２１】なお、上記の例では、上記２つのレーザー
光照射手段１ａ、１ｂを、それぞれ、レーザーポインタ
ーなどにより構成されるレーザー光線源２１と、２つの
ガルバノスキャナー２２、２３を用いることにより実現
するものとして説明されるが、しかしながら、本発明
は、かかる構成のみに限ることはなく、例えば、その他
のレーザー光照射手段とシリンドリカルレンズとを組み
合わせて構成することも可能であり、あるいは、複数の
レーザー光線源を利用して予め面状に照射されるレーザ
ー光線を形成し、その照射方向を、例えば、ロボットア
ームの先端に搭載することによって自在に変更する構成
とすることも可能である。In the above example, the two laser light irradiating means 1a and 1b are realized by using a laser beam source 21 composed of a laser pointer and two galvano scanners 22 and 23, respectively. However, the present invention is not limited to such a configuration, for example, it is also possible to configure by combining other laser light irradiation means and a cylindrical lens, or a plurality of laser beam sources. It is also possible to form a laser beam which is previously irradiated in a planar shape by utilizing the above, and to change the irradiation direction freely by mounting it on the tip of the robot arm, for example.
【００２２】また、上記の実施の形態では、上記２つの
照射手段１ａ、１ｂとして、特に、レーザー光を照射す
るものとして説明したが、しかしながら、本発明は、か
かる構成のみに限ることはなく、その他の光源（可視光
光源）を利用するものであってもよい。しかしながら，
上記実施の形態のように、特に、レーザー光線を利用す
ることによれば、その直進性等の特質から、その照射位
置において拡散することのない、優れた光によるツール
位置の提示（マーク）を実現することが可能となる。Further, in the above embodiment, the two irradiation means 1a and 1b are described as those which irradiate the laser light in particular, but the present invention is not limited to such a constitution. The other light source (visible light source) may be used. However,
As in the above-described embodiment, particularly by using a laser beam, it is possible to realize an excellent tool position presentation (mark) by light, which does not diffuse at the irradiation position, due to its characteristics such as straightness. It becomes possible to do.
【００２３】また、上記した２つのレーザー光照射装置
１ａ、１ｂは、上述したように、例えば、術者の体軸の
方向と上記ツールの軸方向とにより形成される面の両側
に所定の距離だけ離隔して配置されていることとして説
明したが、しかしながらこれに限ることなく、それらの
位置は、上記術部１１が、常に、死角とならない位置及
び方向に、例えば、スタンドにより保持され、あるい
は、天井から吊り下げて設置することが可能である。な
お、上記の図１で示されている例では、レーザー光照射
装置が２つ配置されている構成を示したが、その数につ
いても、２つに限定されることなく、２つ以上設置され
てもよいことは、当業者であれば明らかであろう。As described above, the two laser beam irradiators 1a and 1b have a predetermined distance on both sides of a plane formed by the body axis direction of the operator and the axial direction of the tool, for example. However, without being limited to this, the positions are such that the operative part 11 is always held in a position and a direction that does not become a blind spot, for example, by a stand, or It can be installed by hanging it from the ceiling. In addition, in the example shown in FIG. 1 above, a configuration in which two laser light irradiation devices are arranged is shown, but the number is not limited to two, and two or more laser light irradiation devices may be installed. It will be apparent to those skilled in the art that it may be possible.
【００２４】次に、上記にその構成を詳細に説明した、
本発明になるツール位置提示システムを利用して、その
ツールである手術用ドリルを、被作業体である被術者の
身体の一部である術部１１に位置合わせを行う方法につ
いて、その手順の一例を添付の図３に示すと共に、上記
ドリル１２と術部１１との関係を示す添付の図４を参照
しながら、以下に詳細に説明する。Next, the configuration is described in detail above.
A procedure of a method for aligning a surgical drill, which is a tool, with a surgical site 11, which is a part of a body of a subject, which is a work subject, by using the tool position presentation system according to the present invention An example will be described in detail below with reference to FIG. 3 attached hereto and FIG. 4 attached to show the relationship between the drill 12 and the operating portion 11.
【００２５】まず、上記のツール位置提示システムで
は、上記２つのレーザー光照射装置１ａ、１ｂの設定位
置及び方向を計測する（ステップＳ１０１）。次に、術
具の目標位置及び方向を制御装置２に入力する（ステッ
プＳ１０２）。なお、この術具の目標位置及び方向の入
力は、制御装置２に設けられたキーボードやマウスを利
用して入力し、あるいは、図示しないが、制御装置と接
続された医療用ナビゲーションシステムから入力を行う
ことも可能である。また、このとき、上記の制御装置２
は、レーザー光照射装置１ａ、１ｂの位置及び方向を定
義している座標系（基準座標系）以外の座標系で与えら
れた場合には、基準座標系への座標変換を行うこととな
る。First, in the tool position presentation system, the set positions and directions of the two laser light irradiation devices 1a and 1b are measured (step S101). Next, the target position and direction of the surgical instrument are input to the control device 2 (step S102). The target position and the direction of the surgical instrument are input by using a keyboard and a mouse provided in the control device 2, or by a medical navigation system (not shown) connected to the control device. It is also possible to do so. At this time, the control device 2
When given by a coordinate system other than the coordinate system (reference coordinate system) defining the positions and directions of the laser light irradiation devices 1a, 1b, the coordinate conversion to the reference coordinate system is performed.
【００２６】続いて、上記の制御装置２では、上記のス
テップで入力された術具の目標位置及び方向及びレーザ
ー光照射装置１ａ、１ｂの設置位置及び方向とから、レ
ーザー光線の指令照射角度を求める（ステップＳ１０
３）。具体的には、例えば上記図２に示されたレーザー
光照射装置１を用いた場合には、各ガルバノスキャナー
２２、２３のミラー角度の指令値を求めることとなる。Then, in the control device 2, the command irradiation angle of the laser beam is obtained from the target position and direction of the surgical instrument and the installation positions and directions of the laser light irradiation devices 1a and 1b which are input in the above steps. (Step S10
3). Specifically, for example, when the laser light irradiation device 1 shown in FIG. 2 is used, the command values of the mirror angles of the galvano scanners 22 and 23 are obtained.
【００２７】さらに、上記のツール位置提示システムで
は、上記のステップＳ１０３で求められた指令値に従
い、レーザー光を照射する（ステップＳ１０４）。具体
的には、例えば上記図２に示したレーザー光照射装置２
を用いた場合には、上記レーザー光線源２１からレーザ
ー光線を照射させると共に、各ガルバノスキャナー２
２、２３を、上記のステップＳ１０３で求められた指令
値に従って、その回転角度を制御する。すなわち、これ
によれば、所定の空間内において、２つの平面状の光線
が被作業体上の作業部へ向けて照射されることとなる。Further, in the tool position presentation system described above, laser light is emitted according to the command value obtained in step S103 (step S104). Specifically, for example, the laser light irradiation device 2 shown in FIG.
When the laser beam is used, a laser beam is emitted from the laser beam source 21 and each galvano scanner 2 is used.
The rotation angles of Nos. 2 and 23 are controlled according to the command value obtained in step S103. That is, according to this, two planar light rays are emitted toward the working portion on the work piece in the predetermined space.
【００２８】次に、上記の照射された２つの平面状の光
線を利用し、術具（ツール）の位置及び方向の設定は、
以下の手順で行われる。なお、この位置設定の作業は、
上記図３と共に、添付の図４を参照しながら説明する。Next, the position and direction of the surgical tool (tool) are set using the above-mentioned two irradiated planar light rays.
The procedure is as follows. In addition, this position setting work is
A description will be given with reference to FIG. 4 attached together with FIG.
【００２９】まず、上記２つのレーザー光照射装置１
ａ、１ｂから照射されたレーザー光面は、術者に対して
は、図４（ａ）に示すように、その照射された術部１１
の表面上で互いに交叉するレーザーライン３０ａ、３０
ｂとして認識される。本発明では、このレーザーライン
３０ａ、３０ｂの交点が、術具（例えば、手術用ドリ
ル）の目標刺入位置となるので、この交点に術具１２の
先端（例えば、ドリルの刃の先端）を位置合わせる（ス
テップＳ１０５）。なお、図４に示した術具である手術
用ドリル１２の位置合わせは、より具体的には、術者で
ある医師が、例えば、その右手にそのグリップ１２１を
把持しながら、その左手でドリル先端のガイド部１３か
ら延びたハンド部１３１を握って誘導することにより行
われる。First, the above two laser light irradiation devices 1
For the operator, the laser beam surfaces irradiated from a and 1b are, as shown in FIG.
Laser lines 30a, 30 crossing each other on the surface of the
recognized as b. In the present invention, since the intersection of the laser lines 30a and 30b is the target insertion position of the surgical instrument (for example, a surgical drill), the tip of the surgical instrument 12 (for example, the tip of the drill blade) is located at this intersection. Positioning is performed (step S105). More specifically, the alignment of the surgical drill 12 which is the surgical tool shown in FIG. 4 is performed by a doctor who is an operator, for example, while holding the grip 121 in the right hand while drilling with the left hand. It is performed by grasping and guiding the hand portion 131 extending from the guide portion 13 at the tip.
【００３０】次に、上記した術具１２の先端の位置合わ
せを行った後、上記２つのレーザー光照射装置１ａ、１
ｂから照射されたレーザー光線は、図４（ｂ）に示すよ
うに、術具１２の側面、具体的には、上記手術用ドリル
１２のガイド部１３の側面上に照射され、即ち、術具１
２の一部の表面上にレーザーライン３０ａ、３０ｂとし
て認識される。Next, after aligning the tip of the surgical instrument 12 described above, the two laser beam irradiation devices 1a, 1
As shown in FIG. 4 (b), the laser beam emitted from b is applied to the side surface of the surgical instrument 12, specifically, the side surface of the guide portion 13 of the surgical drill 12, that is, the surgical instrument 1
It is recognized as laser lines 30a and 30b on the surface of part of 2.
【００３１】ところで、本発明では、上記２つのレーザ
ー光照射装置１ａ、１ｂから照射されるレーザー光線
は、それぞれ、所定の広がりをもって平面状に形成さ
れ、かつ、これらの交線は、所定空間内において、上記
ツールの方向を決定する（ステップＳ１０６）。すなわ
ち、これらのレーザーライン３０ａ、３０ｂは、その直
線状の断面方向に術具の目標方向を示しているので、術
者は、術具１２の軸方向がこれら２本のこのレーザーラ
イン３０ａ、３０ｂと平行に沿うようにすることによ
り、予め設定された所望の方向にツールを設定すること
が可能となる。By the way, in the present invention, the laser beams emitted from the two laser beam irradiators 1a and 1b are each formed in a plane shape with a predetermined spread, and the intersection line of these laser beams is within a predetermined space. , The direction of the tool is determined (step S106). That is, since these laser lines 30a and 30b indicate the target direction of the surgical instrument in the linear cross-sectional direction, the operator has the two laser lines 30a and 30b whose axial direction is the surgical instrument 12. The tool can be set in a desired direction set in advance by setting the tool in parallel with.
【００３２】そこで、本発明では、上記のツール位置提
示システムを利用してツールの位置及び方向の設定をよ
り容易かつ確実に実施することを可能とするため、位置
決めの際に上記２つのレーザー光照射装置１ａ、１ｂか
ら照射されるレーザー光線が照射されるツールの一部に
は、ツールの軸方向がレーザーライン３０ａ、３０ｂと
平行になっていることを確認するためのマークが設けら
れている。即ち、上記の手術用ドリル１２の場合には、
その先端付近のガイド部１３の側面上に、その軸方向に
沿って、ライン状の複数、又は、単数のマークが施され
ている。これによれば、術者は、ツールの側面の一部に
照射されるレーザーライン３０ａ、３０ｂと軸方向のマ
ークとを比較しながら、簡単かつ確実に、その方向を設
定することが可能となる。Therefore, in the present invention, the position and direction of the tool can be set more easily and surely by using the tool position presentation system described above. A mark for confirming that the axial direction of the tool is parallel to the laser lines 30a and 30b is provided on a part of the tool irradiated with the laser beam emitted from the irradiation devices 1a and 1b. That is, in the case of the surgical drill 12 described above,
Line-shaped plural or singular marks are provided on the side surface of the guide portion 13 near the tip thereof along the axial direction thereof. According to this, the operator can easily and surely set the direction while comparing the laser lines 30a and 30b irradiated on a part of the side surface of the tool with the marks in the axial direction. .
【００３３】なお、上記の方法では、上記２つのレーザ
ー光照射装置１ａ、１ｂから照射される２本のレーザー
光線による２本のレーザーライン３０ａ、３０ｂを利用
してツールの方向を設定するものとして説明したが、し
かしながら、設定精度は低下するものの、その一方のレ
ーザーラインだけを利用することも可能である。なお、
この場合には、その方向の設定は、一方のレーザーライ
ンにより提示される所定の空間内における一平面上での
方向だけを設定することが可能となる。In the above method, the direction of the tool is set by using the two laser lines 30a and 30b formed by the two laser beams emitted from the two laser beam irradiation devices 1a and 1b. However, it is possible to use only one of the laser lines, although the setting accuracy is lowered. In addition,
In this case, the direction can be set only on one plane within a predetermined space presented by one laser line.
【００３４】さらに、上記した例では、特に、所定の空
間内において、その位置及び方向を設定するツールとし
て、例えば、外科手術用のドリルを例として詳細に述べ
たが、しかしながら、本発明は、その他、例えば、内視
鏡（特に、硬性のもの）、腹腔鏡、関節鏡、さらには、
カテーテルなど、ワイヤー状の術具の体内への挿入にも
適用可能である。Furthermore, in the above-mentioned example, in particular, as a tool for setting the position and direction in a predetermined space, for example, a drill for surgical operation is described in detail, however, the present invention is not limited to this. Others, for example, endoscopes (particularly rigid ones), laparoscopes, arthroscopes,
It is also applicable to the insertion of a wire-shaped surgical instrument such as a catheter into the body.
【００３５】また、さらに、上記においては、特に、医
療用のツールについて述べたが、本発明は、それ以外に
も、例えば、溶接作業におけるトーチ位置及び方向の設
定などにも、広く利用することが出来ることは、上記の
説明から、当業者であれば明らかであろう。Furthermore, in the above, especially, the medical tool is described, but the present invention can be widely used for other purposes, for example, for setting the torch position and direction in welding work. It will be apparent to those skilled in the art from the above description that the above can be done.
【００３６】また、以上のように、本発明のツール位置
提示システムでは、上述した従来技術のシステムのよう
にレーザー光照射手段を移動させることなく、２つ（又
はそれ以上でも可能）のレーザー光照射装置の照射角度
を制御することにより、ツールに対して任意の位置及び
方向を提示することが可能となる。また、これらのレー
ザー光線は、ツールである術具の横方向から照射すれば
よいので、被作業体上で形成されるレーザーラインは、
術具や術者により遮られることなく、常に、術部の表面
上に、かつ、その術具（ツール）の側面上に、確実に認
識することが可能である。Further, as described above, in the tool position presentation system of the present invention, two (or more) laser light beams can be used without moving the laser light irradiation means unlike the above-mentioned conventional system. By controlling the irradiation angle of the irradiation device, it becomes possible to present an arbitrary position and direction to the tool. Further, since these laser beams may be irradiated from the lateral direction of the surgical tool which is a tool, the laser line formed on the work piece is
It is possible to always reliably recognize on the surface of the operation part and on the side surface of the operation tool (tool) without being blocked by the operation tool or the operator.
【００３７】次に、上記図３において符号Ｓ１０１によ
り示した、レーザー光照射手段の設置位置・方向の計測
を実施する方法の一例を、以下に、添付の図５を用いて
説明する。Next, an example of a method for measuring the installation position / direction of the laser light irradiation means, which is indicated by reference numeral S101 in FIG. 3 above, will be described below with reference to the attached FIG.
【００３８】まず、レーザー光の照射角度を変化させた
ときのレーザー光の照射位置を計測する。本例ではレー
ザー光の照射角度はガルバノスキャナー２２とガルバノ
スキャナー２３のミラー角度と等価なので、ミラー角度
で定義する。ガルバノスキャナー２３とガルバノスキャ
ナー２２のミラー角度を（０，０）としたときのレーザ
ー光の照射位置をＰ１、Ｐ２とし、次に、これらミラー
角度を（α，０）としたときの照射位置をＰ３、さら
に、これらミラー角度を（０，β）としたときの照射位
置をＰ４とし、これらの座標を計測する。なお、このと
き、これら角度α、βは０以外の任意の角度でよいが、
なるべくガルバノスキャナーのミラー角度の最大値が望
ましい。また、上記照射位置Ｐ１〜Ｐ４の座標の計測
は、三次元位置計測装置を用いて行うことができる。First, the irradiation position of the laser light when the irradiation angle of the laser light is changed is measured. In this example, the irradiation angle of the laser beam is equivalent to the mirror angle of the galvano scanner 22 and the galvano scanner 23, and therefore is defined by the mirror angle. Irradiation positions of the laser light when the mirror angles of the galvano scanner 23 and the galvano scanner 22 are (0, 0) are P 1 and P 2, and then irradiation is performed when these mirror angles are (α, 0). The position is P 3 , and the irradiation position when these mirror angles are (0, β) is P 4, and these coordinates are measured. At this time, these angles α and β may be any angles other than 0,
The maximum mirror angle of the galvano scanner is desirable. The coordinates of the irradiation positions P 1 to P 4 can be measured using a three-dimensional position measuring device.
【００３９】次に、得られたガルバノスキャナーの角度
と照射位置とから、レーザー光照射装置の設置位置及び
方向を計算する。ガルバノスキャナー２２のミラー中心
位置をＯとし、かつ、２つのガルバノスキャナーのミラ
ー角度が共に零（０）のときのレーザー光の照射方向を
示す単位ベクトルをｅｚ、ガルバノスキャナー２３のみ
を回転させたときに照射方向が変化する方向を示す単位
ベクトルをｅｘ、ガルバノスキャナー２２のみを回転さ
せたときに照射方向が変化する方向を示す単位ベクトル
をｅｙとする。また、ガルバノスキャナー２２とガルバ
ノスキャナー２３のミラー間距離をｒとする（但し、こ
のｒは既知である）。さらに、ガルバノスキャナー２２
のミラー角度が０のときのレーザー光の等価的な出射位
置をＯ１’、ミラー角度がβのときの等価的な出射位置
をＯ４’とする。Next, the installation position and direction of the laser light irradiation device are calculated from the obtained angle and irradiation position of the galvano scanner. The mirror center position of the galvano scanner 22 and O, and to a unit vector indicating the irradiation direction of the laser light when the zero mirror angles of the two galvano scanners are both (0) e z, it is rotated only galvano scanner 23 A unit vector indicating a direction in which the irradiation direction changes is sometimes referred to as e x , and a unit vector indicating a direction in which the irradiation direction changes when only the galvano scanner 22 is rotated is referred to as e y . The distance between the mirrors of the galvano scanner 22 and the galvano scanner 23 is r (however, this r is known). In addition, the galvano scanner 22
The equivalent emission position of the laser beam when the mirror angle is 0 is O 1 ′, and the equivalent emission position when the mirror angle is β is O 4 ′.
【００４０】まず、単位ベクトルｅｚは、上記のＰ１、
Ｐ２から次式により求められる。First, the unit vector e z is the above P 1 ,
It is calculated from P 2 by the following equation.
【数１】 [Equation 1]
【００４１】次に、上記のＰ１とｅｚとで定義される直
線へ位置Ｐ３から下ろした垂線を求め、その垂線の足を
Ｐ３’とすると、単位ベクトルｅｘは、次式により求め
られる。Next, when a perpendicular line drawn from the position P 3 to the straight line defined by P 1 and e z is obtained and the foot of the perpendicular line is P 3 ′, the unit vector e x is calculated by the following equation. Desired.
【数２】 [Equation 2]
【００４２】また、上記のＰ１とｅｚで定義される直線
へ位置Ｐ４から下ろした垂線を求め、その垂線の足をＰ
４’とすると、単位ベクトルｅｙは次式により求められ
る。Moreover, obtains a perpendicular line from the position P 4 to line defined by the above P 1 and e z, a foot of the perpendicular line P
4 ′, the unit vector e y is calculated by the following equation.
【数３】 [Equation 3]
【００４３】さらに、∠Ｐ４’ＯＰ４＝βより、Ｐ４’
Ｏは、以下の式のようになり、Furthermore, from ∠P 4 'OP 4 = β, P 4 '
O becomes the following formula,
【数４】 [Equation 4]
【００４４】よって、Ｏは次式により求められる。Therefore, O is obtained by the following equation.
【数５】 [Equation 5]
【００４５】すなわち、以上のようにすれば、レーザー
光照射装置の設置位置と等価なガルバノスキャナー２２
のミラー位置Ｏと、設置方向と等価なｅｘ、ｅｙ、ｅｚ
が求めることが出来る。なお、少なくとも３つの照射角
度でのレーザー光の照射位置が計測されれば、同様にし
てレーザー光照射手段の設置位置・方向を求めることが
可能であり、この例で示した照射角度の取り方および演
算式により、本発明が限定されるものではないことは言
うまでもない。また、上記図２以外のレーザー光照射装
置の構成であっても、上記と同様に、その設置位置・方
向を求めることは可能であり、すなわち、上記の方法
は、レーザー光照射装置の構成により本発明が限定され
るものではない。That is, according to the above, the galvano scanner 22 equivalent to the installation position of the laser light irradiation device is provided.
Mirror position O of the above and e x , e y , e z equivalent to the installation direction
Can ask. If the irradiation position of the laser light at at least three irradiation angles is measured, the installation position / direction of the laser light irradiation means can be obtained in the same manner. How to obtain the irradiation angle shown in this example It goes without saying that the present invention is not limited to the above and arithmetic expressions. Further, even with the configuration of the laser light irradiation device other than the above-mentioned FIG. 2, it is possible to obtain the installation position / direction in the same manner as above, that is, the above method depends on the configuration of the laser light irradiation device. The present invention is not limited.
【００４６】次に、上記図３にした手順において、術具
の目標位置・方向と、レーザー光照射手段の設置位置・
方向とからレーザー光の指令照射角度を求める演算処理
の一例を、添付の図６を用いて説明する。なお、本例
は、上記図２に示されるレーザー光照射装置を対象とし
て説明する。Next, in the procedure shown in FIG. 3, the target position / direction of the surgical tool and the installation position / position of the laser light irradiation means are set.
An example of the calculation process for obtaining the command irradiation angle of the laser light from the direction will be described with reference to the attached FIG. In addition, this example will be described for the laser light irradiation apparatus shown in FIG.
【００４７】まず、術具の目標位置をＰ、目標方向を示
す単位ベクトルをｖとする。術具の位置及び方向を提示
するには、これらＰとｖで定義される直線上において、
Ｐを含む線分ＰｓＰｅにレーザー光を照射させればよ
い。このためには、Ｐｓにレーザー光を照射するための
ガルバノスキャナー２３、２２のミラー角度αｓ、
βｓ、そして、Ｐｅに照射するためのミラー角度αｅ、
βｅを求め、さらに、（αｓ，βｓ）と（αｅ，βｅ）
の間を２つのガルバノスキャナーの同期をとって角度を
変化させればよい。First, the target position of the surgical tool is P, and the unit vector indicating the target direction is v. To present the position and direction of the surgical tool, on the line defined by P and v,
The line segment P s P e containing P may be irradiated with laser light. For this purpose, the mirror angles α s of the galvano scanners 23 and 22 for irradiating P s with the laser beam,
beta s, and the mirror angle for irradiating the P e alpha e,
β e is obtained, and (α s , β s ) and (α e , β e )
The angle can be changed by synchronizing the two galvano scanners.
【００４８】なお、上記Ｐｓに照射するためのガルバノ
スキャナー２３、２２のミラー角度α、βは、上記のレ
ーザー光照射手段の設置位置Ｏと設置方向ｅｘ，ｅｙ，
ｅｚとを用いて、次のようにしてを求めることが出来
る。すなわち、まず、次式の関係を満たす（ｘ，ｙ，
ｚ）を求める。The mirror angles α and β of the galvano scanners 23 and 22 for irradiating the Ps are determined by the installation position O of the laser light irradiation means and the installation directions e x , e y ,
By using e z , it is possible to obtain as follows. That is, first, the relationship of the following equation is satisfied (x, y,
z) is calculated.
【数６】 [Equation 6]
【００４９】これは、次式により求めることが出来る。This can be obtained by the following equation.
【数７】 [Equation 7]
【００５０】これを用いて、α，βは次式により求める
ことが出来る。Using this, α and β can be obtained by the following equations.
【数８】 [Equation 8]
【００５１】同様にすれば、Ｐｅに照射するためのガル
バノスキャナーのミラー角度を求めることが出来る。In the same manner, the mirror angle of the galvano scanner for irradiating P e can be obtained.
【００５２】以上のようにすれば、ツールである術具の
目標位置及び方向と、レーザー光照射装置の設置位置及
び方向とから、レーザー光の指令照射角度と等価なガル
バノスキャナーへの指令値を求めることが出来る。な
お、上記図２以外の光照射装置の構成であっても、上記
と同様にして指令照射角度を求めることは可能であり、
それ故、本発明は、上述したレーザー光照射装置の構成
により限定されるものではない。With the above arrangement, the command value to the galvano scanner equivalent to the command irradiation angle of the laser light can be calculated from the target position and the direction of the surgical tool which is the tool and the installation position and the direction of the laser light irradiation device. You can ask. Even with the configuration of the light irradiation device other than that shown in FIG. 2, the command irradiation angle can be obtained in the same manner as described above.
Therefore, the present invention is not limited by the configuration of the laser light irradiation device described above.
【００５３】すなわち、本発明では、ツールの位置及び
方向を提示する位置提示システムであって、レーザー光
の照射角度を制御できる少なくとも２つのレーザー光照
射手段と、レーザー光照射手段を制御する制御手段とを
有し、少なくとも２つのレーザー光照射手段から面状に
照射されるレーザー光面の交線がツールの目標位置及び
方向とから定義される直線と一致させるようにレーザー
光の照射角度を制御する位置提示システムが提供され
る。That is, according to the present invention, there is provided a position presenting system for presenting the position and direction of the tool, wherein at least two laser light irradiating means capable of controlling the irradiation angle of the laser light and control means for controlling the laser light irradiating means. And controlling the irradiation angle of the laser light so that the intersecting line of the laser light surfaces that are planarly irradiated from at least two laser light irradiation means coincides with the straight line defined by the target position and direction of the tool. There is provided a position presentation system that
【００５４】これによれば、レーザー光照射手段を移動
させることなく簡便にツールの目標位置・方向を常に提
示することができる。特に、この位置提示システムは外
科手術における術具の位置及び方向の提示に使用すると
よい。According to this, the target position / direction of the tool can always be presented easily without moving the laser light irradiation means. In particular, this position presenting system may be used for presenting the position and orientation of the surgical instrument in surgery.
【００５５】また、本発明によれば、ツールの位置及び
方向を提示する位置提示方法であって、レーザー光の照
射角度の制御できるレーザー光照射手段の設置位置及び
方向を計測し、ツールの目標位置及び方向とレーザー光
照射手段の設置位置及び方向とからレーザー光の指令照
射角度を演算し、指令照射角度に基づきレーザー光照射
手段を制御する位置提示方法が提供される。特に、この
位置提示方法は外科手術における術具の位置・方向の提
示に使用するとよい。Further, according to the present invention, there is provided a position presenting method for presenting the position and the direction of the tool, in which the installation position and the direction of the laser light irradiation means capable of controlling the irradiation angle of the laser light are measured, and the target of the tool is measured. A position presentation method is provided in which a command irradiation angle of laser light is calculated from the position and direction and the installation position and direction of the laser light irradiation unit and the laser light irradiation unit is controlled based on the command irradiation angle. In particular, this position presenting method may be used for presenting the position / direction of the surgical instrument in a surgical operation.
【００５６】この位置提示方法におけるレーザー光照射
手段の設置位置及び方向の計測は、少なくとも３つの照
射角度で照射したレーザー光の照射位置を計測し、少な
くとも３つの照射角度と計測されたレーザー光の照射位
置とからレーザー光照射手段の設置位置・方向を演算す
ることにより行う。The installation position and direction of the laser light irradiation means in this position presentation method are measured by measuring the irradiation position of the laser light irradiated at at least three irradiation angles, and measuring at least three irradiation angles and the measured laser light. This is done by calculating the installation position and direction of the laser light irradiation means from the irradiation position.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、ツールの目標位置及び方向を指示する光線が容易に
ツールや当該ツールによる作業者の位置などによって遮
られることなく、かつ、より正確にツールの位置及び方
向を、被作業体上に提示することが可能となる、実用的
にも優れた、ツール位置提示システム、及びこれを利用
したツール位置設定方法、並びに、そのためのツールを
提供するが可能となる。As described in detail above, according to the present invention, the light beam indicating the target position and direction of the tool is not easily blocked by the tool or the position of the operator by the tool, and A tool position presentation system that is capable of more accurately presenting the position and direction of the tool on the work piece and is excellent in practical use, a tool position setting method using the same, and a tool therefor Can be provided.
【図１】本発明の一実施の形態になるツール位置提示シ
ステムの概略構成の一例を示すブラック図である。FIG. 1 is a black diagram showing an example of a schematic configuration of a tool position presentation system according to an embodiment of the present invention.
【図２】上記図１のツール位置提示システムに使用され
るレーザー光照射装置の具体的な構成例を説明する図で
ある。FIG. 2 is a diagram illustrating a specific configuration example of a laser light irradiation device used in the tool position presentation system of FIG.
【図３】本発明になるツール位置提示システムの動作及
びこれを利用したツール位置設定方法の詳細を示すフロ
ーチャート図である。FIG. 3 is a flowchart showing details of an operation of the tool position presentation system according to the present invention and a tool position setting method using the same.
【図４】本発明になるツール位置提示システムを利用し
たツール位置設定方法を説明するため、ツール上に表示
されるレーザーラインを含めた説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram including a laser line displayed on a tool for explaining a tool position setting method using the tool position presentation system according to the present invention.
【図５】上記本発明におけるレーザー光照射手段の設置
位置・方向の計測方法の一例を説明する説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for measuring the installation position / direction of the laser light irradiation means in the present invention.
【図６】本発明における術具の目標位置・方向とレーザ
ー光照射手段の設置位置・方向とからレーザー光の指令
照射角度を求める方法の一例を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a method of obtaining a command irradiation angle of laser light from the target position / direction of the surgical instrument and the installation position / direction of the laser light irradiation means in the present invention.
１、１ａ、１ｂ レーザー光照射装置 ２ 制御装置 １０ 被作業体（被術者） １１ 作業部（術部） １２ 術具（手術用ドリル） ２０ レーザー光照射装置筐体 ２１ レーザー光線源 ２２、２３ ガルバノスキャナー ３０ａ、３０ｂ レーザーライン 1, 1a, 1b Laser light irradiation device 2 controller 10 Workpiece (subject) 11 Working department 12 Surgical tools (surgical drills) 20 Laser light irradiation device housing 21 Laser beam source 22, 23 Galvo Scanner 30a, 30b Laser line
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 嘉伸 大阪府吹田市千里山西２−１−46 (72)発明者 中島 嘉和 大阪府茨木市若園町32−１−603 (72)発明者 土肥 健純 東京都世田谷区中町２丁目６−30 (72)発明者 佐久間 一郎 神奈川県横浜市保土ヶ谷区川島町719−24 (72)発明者 桃井 康行 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Yoshinobu Sato 2-1-6 Senriyama Nishi, Suita City, Osaka Prefecture (72) Inventor Yoshikazu Nakajima 32-1-1 Wakazonocho, Ibaraki City, Osaka Prefecture (72) Inventor Kenji Doi 2-6-30 Nakamachi, Setagaya-ku, Tokyo (72) Inventor Ichiro Sakuma 719-24 Kawashima-cho, Hodogaya-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (72) Inventor Yasuyuki Momoi 502 Kintatemachi, Tsuchiura City, Ibaraki Japan Tate Seisakusho Mechanical Research Center
Claims (8)
けるツールの位置を提示するツール位置提示システムで
あって、当該空間内の異なる点に位置し、当該点から平
面状に所定の広がりを有する光線を照射する少なくとも
２つの光源と当該少なくとも２つの光源から照射される
平面状の光線の照射角度を制御する制御装置とを備え、
当該少なくとも２つの光源からの平面状の光線を利用し
て当該ツールの位置を当該所定の空間内に提示すること
を特徴とするツール位置提示システム。1. A tool position presenting system for presenting the position of a tool on a work piece in a predetermined space, the tool position presenting system being located at different points in the space and extending a predetermined spread in a plane from the point. At least two light sources for irradiating the light beam and a control device for controlling the irradiation angle of the planar light beam emitted from the at least two light sources are provided.
A tool position presentation system characterized by presenting the position of the tool in the predetermined space by using planar light rays from the at least two light sources.
システムにおいて、前記ツールの先端部を、前記少なく
とも２つの平面状の光線の交差点によって提示すると共
に、前記少なくとも２つの平面状の光線の少なくとも一
つによって、当該ツールの方向を提示することを特徴と
するツール位置提示システム。2. The tool position presentation system according to claim 1, wherein the tip of the tool is presented by an intersection of the at least two planar light rays, and at least the at least two planar light rays. A tool position presentation system characterized by presenting the direction of the tool by one.
システムにおいて、前記所定の空間は手術室であり、か
つ、前記ツールは手術用具であることを特徴とするツー
ル位置提示システム。3. The tool position presentation system according to claim 1, wherein the predetermined space is an operating room, and the tool is a surgical tool.
システムにおいて、前記ツールは手術用ドリルであるこ
とを特徴とするツール位置提示システム。4. The tool position presentation system according to claim 1, wherein the tool is a surgical drill.
記載したツール位置提示システムを利用して、被作業体
上におけるツールの位置を設定するツール位置設定方法
であって、前記少なくとも２つの光源から照射される少
なくとも２つの平面状の光線を利用して提示される位置
に従って当該ツールの位置を設定することを特徴とする
ツール位置設定方法。5. A tool position setting method for setting the position of a tool on a work by using the tool position presentation system according to claim 1 in a predetermined space, the method comprising: A tool position setting method characterized by setting the position of the tool according to a position presented by using at least two planar light rays emitted from a light source.
方法において、前記ツールの先端部を、前記少なくとも
２つの平面状光線の交差点によって提示される点に設定
すると共に、前記少なくとも２つの平面状光線の少なく
とも一つによって提示される光線の直線状断面方向に、
当該ツールの軸方向を設定することを特徴とするツール
位置設定方法。6. The tool position setting method according to claim 5, wherein the tip of the tool is set to a point presented by an intersection of the at least two planar rays, and the at least two planar rays are set. In the linear cross-section direction of the ray presented by at least one of the rays,
A tool position setting method characterized by setting the axial direction of the tool.
システム、あるいは、前記請求項７に記載したツール位
置設定方法を利用して、所定の空間内における被作業体
上にその位置が設定されるツールであって、当該ツール
の外周面の一部に、前記少なくとも２つの平面状光線の
うち少なくとも一つの光線の直線状断面により提示され
る方向に当該ツールの軸方向を合わせるための手段を備
えていることを特徴とするツール。7. The tool position presentation system according to claim 1 or the tool position setting method according to claim 7 is used to set the position on a work piece in a predetermined space. A tool for aligning an axial direction of the tool with a part of an outer peripheral surface of the tool in a direction presented by a linear cross section of at least one of the at least two planar light rays. A tool characterized by having.
て、前記光線の直線状断面により提示される方向に当該
ツールの軸方向を合わせるための手段は、当該ツールの
軸方向に形成された直線状のマークであることを特徴と
するツール。8. The tool of claim 7, wherein the means for aligning the axial direction of the tool with the direction presented by the linear cross section of the light beam is formed in the axial direction of the tool. A tool characterized by a linear mark.
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