JP2007111386A - 医療用ベッドおよび診断／治療システム - Google Patents

Abstract

【課題】
ロボットによる診断や治療に好適であり、かつプローブ等の操作がロボットにより行われることによる視覚的な患者不安を除去ないし低減できる医療用ベッドを提供する。
【解決手段】
ベッド床面２１の、患者が臥したときに胴体部が位置する領域の一部に、ベッド床下２２に連通する診断または治療用の孔が形成され、ベッド床下２２に診断用ロボット２が収容されている。診断用ロボットは、患者の臓器を超音波診断する超音波プローブとできる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、患者に横臥等の無理な体位を強いることなく伏臥体位での内臓の診断や治療が可能な医療用ベッドおよび診断／治療システムに関し、特にロボットによる診断や治療に好適であり、かつプローブ等の操作がロボットにより行われることによる視覚的な患者不安を除去ないし低減できる医療用ベッドおよび診断／治療システムに関する。

一般に、内臓の超音波診断においては、明瞭な撮影画像を得るために、患者に横臥や半立位（いわゆる四つ這い）の体位をとらせる。こうすることで、内臓は自重により垂下し超音波プローブは内臓により近づくので、医師等は、通常、明瞭な超音波画像を得ることができ、またプローブ操作が容易となる。
特願２００５−２６７７１８

しかし、特に体を自由に動かすことができない患者にとっては、横臥や半立位の体位をとることに苦痛を強いられることになる。また、横臥や半立位の体位でプローブ操作を腹部について行う場合に、患者の体型によっては、明瞭な超音波画像を得ることができないし、またプローブ操作も容易ではなくなる場合がある。

ところで、近年、治療や診断を行うロボットが開発されるようになっている（特許文献１参照）。この種のロボットにより患者の内臓の診断や治療を行う場合、患者には大きな視覚的な不安、すなわちプローブ等の操作が人間により行われないことの視覚的な不安が生じることは否めない。

本発明の目的は、患者に横臥等の無理な体位を強いることなくかつ伏臥体位での内臓の診断や治療ができる医療用ベッドを提供することにある。

本発明の他の目的は、特に治療用ロボットや診断用ロボットによる内臓の診断や治療に好適であり、かつプローブ等の操作がロボットにより行われることの視覚的な患者不安を除去ないし低減できる医療用ベッドおよび診断／治療システムを提供することにある。

本発明の医療用ベッドは、ベッド床面の、患者（必ずしも疾病を持つ者とは限らない）が臥したときに胴体部が位置する領域の一部に、ベッド床下に連通する診断または治療用の孔が形成されていることを特徴とする。

本発明の医療用ベッドでは、前記ベッド床下に、治療用ロボットまたは診断用ロボットを収容することができる。
この場合、前記診断用ロボットは、患者の臓器を超音波診断する超音波プローブを操作するように構成できる。また、前記診断用ロボットは、患者の臓器等に放射線を照射するための放射線照射ガンを操作するように構成できる。

本発明の医療用ベッドは、超音波診断用のプローブと、プローブ保持装置と、アーム装置と、アーム装置移動機構とを有する診断用ロボットを前記ベッド床下に収容したものであって、
前記アーム装置移動機構は、ベッド床下の両サイドに設けられたベッドの長さ方向に平行な２つのガイドを有し、前記アーム装置を前記ガイドに沿って移動する機構を有し、
前記アーム装置は、前記２つのガイドに取り付けられた２つのアームを有し、前記ベッド床下内で、前記２つのアームの先端に支持された装置を垂直方向およびベッド幅方向に移動する機構を有し、
前記プローブ保持装置は、前記孔の下部において前記２つのアームの先端に支持されてプローブを保持するとともに、当該プローブの方位を変更できる機構を有する、
ように構成できる。

本発明の医療用ベッドは、さらに、前記孔を撮影するビデオカメラを前記ベッド床下に備えたことを特徴とする。
本発明の診断／治療システムは、上記のロボットがベッド床下に収容された医療用ベッドを使用したものであって、
前記治療用ロボットまたは前記診断用ロボットを遠隔制御する外部装置における前記超音波プローブの制御が、当該超音波プローブの姿勢と天地逆転して行われることを特徴とする。

本発明の医療用ベッドによれば、患者に横臥等の無理な体位を強いることなくかつ伏臥体位で、内臓の診断や治療ができるようになる。これにより、体を自由に動かすことができない患者にとっては、苦痛を強いられることなく診断や治療を受けることができるし、医師等は、患者の体型に関わらず、内臓についての明瞭な超音波画像を得ることができ、プローブ等の操作も容易となる。
また、ベッド床下に診断用ロボットまたは治療用ロボットが収容された本発明の医療用ベッドおよび診断／治療システムでは、患者はロボットの動きを見ることはないので、プローブ等の操作がロボットにより行われることの視覚的な患者不安を除去ないし低減できる。

図１は本発明の医療用ベッドの第１実施形態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は横側面図、（Ｃ）はベッドの前側面図である。
図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）における医療用ベッド１は、ベッド床面１１の、患者Ｋ（必ずしも疾病を持つ者とは限らない）が臥したときに胴体部Bが位置する領域の一部に、ベッド床下１２に連通する診断または治療用の孔１３が形成されている。この孔１３には、孔を覆うようにゴム等の膜を張着することことができる。また、医療用ベッド１に油圧シリンダ等によるベッド高さ調節機構１４を設けベッド床面１１を適宜高さに調節することができる。

患者Ｋは、ベッド床面１１に、伏臥体位で、腹部，胸部等の治療・診断部位が孔１３に位置するように臥する。これにより、特に診断対象が胃、肝臓、胆嚢、腸等の臓器である場合には、これらの臓器は、重力により胴体部の下方に垂下する。

医師等は、ベッド床下１２側から孔１３に位置している診断部位に手を当てて触診をすることができるし、超音波診断用のプローブを当てて超音波診断のための操作をすることができる。ベッド床下１２に、ビデオカメラを設け、医師等は、当該ビデオカメラにより撮影した映像をディスプレイに表示しながら、上記の触診やプローブの操作をすることができる。

なお、医療用ベッド１を用いて、腎臓の診断を行う場合には、患者をベッド１に、仰臥体位で寝かせて、腎臓等の診断を行うこともできる。
図２は本発明の医療用ベッドの第２実施形態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は横側面図、（Ｃ）はベッドの前側面図である。

図２の医療用ベッド２でも、図１の医療用ベッド１と同様に、ベッド床面２１の、患者が臥したときに胴体部が位置する領域の一部に、ベッド床下２２に連通する診断または治療用の孔２３が形成されている。医療用ベッド２の、ベッド床面２１より下の側周は、図示しないが遮蔽板により囲うことができる。
医療用ベッド２では、ベッド床下２２に、超音波診断用のプローブ５１と、プローブ保持装置５２と、アーム装置５３と、アーム装置移動機構５４と、ビデオカメラ５５とを有する診断用ロボット５が収容されている。

この診断用ロボット５は、患者の臓器を超音波診断する超音波診断用のプローブ（後述する符号５１参照）を操作することができる。
アーム装置移動機構５４は、ベッド床下２２の両サイドに設けられたベッドの長さ方向に平行な２つのガイド５４１．５４１を有し、アーム装置５３をガイド５４１．５４１に沿って移動する機構を有している。この移動は、後述する駆動装置５０１により行われる。

アーム装置５３は、２つのガイド５４１．５４１に取り付けられた２つのアーム５３１，５３２を有している。アーム５３１，５３２の先端にはプローブ保持装置５２が支持されており、アーム装置５３は、ベッド床下２２内で、アーム５３１，５３２によりプローブ保持装置５２を垂直方向およびベッド幅方向に移動する機構を有している。この移動は後述する駆動装置５０２により行われる。

図２ではアーム５３１，５３２は、パンタグラフ機構をなしており、アーム５３１は、ガイド５４１に摺動できるように取り付けられている。
プローブ保持装置５２は、孔２３の下部においてアーム５３１，５３２の先端に支持されてプローブ５１を保持するとともに、プローブ５１の方位を変更できる機構を有している。本実施形態では、プローブ保持装置５２は、図３に示すようなジンバル機構を備えており、大リングＬR、中リングＭR、小リングＳRからなる。ジンバル機構は、プローブ５１を適宜の方向に向けるための機構である。

大リングＬRは、アーム（５３１，５３２）の二組によりｘｙ平面で回転することができる。また、中リングＭRは大リングＬRの内側に位置してｙ軸を中心に回転することができ、小リングＳRは中リングＭRの内側に位置してｙ軸と直交する軸（ｘ軸）を中心に軸回転することができる。本実施形態では、中リングＭRの大リングＬRに対する回転、および小リングＳRの中リングＭRに対する回転は、後述する駆動装置５０３により行われる。

中リングＭＲは、大リングＬＲに対してｙ軸回転することができ、小リングＳＲは、中リングＭＲは、ｘ軸回転することができる。これにより、プローブ５１は適宜の上向き方向にプローブ先端を向けることができる。さらに、本実施形態では、プローブ５１には、先端を、モータにより軸回転させる機構を備えることができる。プローブ５１にはモータ等の後述する駆動装置５０４が内蔵される。

ビデオカメラ５５は孔２３の全体を撮影する。ビデオカメラ５５の撮影画像は、ディスプレイに送られ、プローブ５１の次に述べる遠隔操作を補助することができる。

本発明の診断／治療システムは、診断用ロボット５をスレーブ機とし、このスレーブ機を次に述べるマスター機（本発明における外部装置）によりを制御するように構成できる。なお、本発明の診断／治療システムは、診断用ロボット５がマスター機により制御される態様に限定されない。たとえば、本発明は、診断用ロボット５が制御用ステックにより、ディスプレイに表示された患部を目視しつつ制御されるような態様を含む。

図４は、診断用ロボット５とマスター機６との関係を示すブロック図である。図４において、診断用ロボット５は、アーム装置５３をガイド５４１，５４１に沿ってｙ方向（ベッドの長さ方向）に移動させるモータ等の駆動装置５０１と、アーム装置５３の先端に設けられたプローブ保持装置５２をｘ方向（ベッドの幅方向）およびｚ方向（上下方向）に移動させる油圧装置等の駆動装置５０２と、ジンバル機構を駆動する（すなわち中リングＭＲ、小リングＳRを制御する）モータ等の駆動装置５０３と、プローブ６１を軸回転させる駆動装置５０４と、マスター機６の制御装置６０１からの動き情報を取得して駆動装置５０１，５０２，５０３，５０４を制御する制御装置５０５，５０６，５０７，５０８を備えている。

図５は、マスター機６の一例を示す説明図である。図５において、マスター機６は、マスタープローブ６１（超音波診断のための機能は備えていない）と、空間位置決定用ワイヤ６２1，６２２と、三角柱のフレーム６３と、プーリ６４と、アクチュエータ６５と、を有している。
なお、図５において、空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２は、アクチュエータ６５からプーリ６４を通って、マスタープローブ６１に接続されているが、アクチュエータ６５からプーリ６４までの部分を符号６２２（破線）で示し、プーリ６４からマスタープローブ６１までの部分を符号６２１（実線）で示している。

マスタープローブ６１は、軸部と軸受け部からなり、マスタープローブ６１には、その上端と下端とに３本ずつの空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２が接続されている。マスタープローブ６１は、略三角柱のフレーム６３により空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２で宙吊りされている。空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２は、マスタープローブ６１からプーリ６４を介して、アクチュエータ６５に接続されている。これにより、マスタープローブ６１をある方向に移動すると、当該マスタープローブ６１はその位置で停止できる。

マスタープローブ６１の上端および下端には、一方の端部に３本ずつ計６本の独立した空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２が接続され、マスタープローブ６１に設けられたピンに接続されており、摺動可能となっている。

図５において、空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２は、プーリ６４を介してアクチュエータ６５に接続されているが、プーリ６４を用いることなく、マスタープローブ６１とアクチュエータ６５とに直接接続してもよい。
プーリ６４を用いることによって、マスタープローブ６１の位置に関係なく、アクチュエータ６５に常に同一方向から、空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２の張力に基づく応力を加えることができる。

アクチュエータ６５は、空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２を巻き取るワイヤ巻き取り部と、ワイヤ巻き取り部を回転させるサーボモータと、ワイヤ巻き取り部の回転角を測定するポテンショメータと、ワイヤの張力が一定の大きさ以上になることを検出する力センサとからなり、空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２に常に一定の張力を与え、余分な空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２を巻き取る構造となっている。

アクチュエータ６５では、各空間位置決定用ワイヤ６２１，６２２の長さにより、マスタープローブ６１の位置情報を得ることができる。
マスタープローブ６１の軸部または軸受け部の回転速度は、回転検出装置により検出した回転角の変化を時間で微分することにより得られる。また、軸部または軸受け部の回転加速度は、回転速度の変化を時間で微分することにより得られる。

マスター機６におけるマスタープローブ６１の動きは、図４で説明したように、診断用ロボット５（スレーブ機）に伝えられる。
マスター機６のマスタープローブ６１の操作が、診断用ロボット５におけるプローブ６１の姿勢と天地逆転して行われるようにできる。これにより、患者が医療用ベッド２のベッド床面２１に伏臥体位で臥しているにもかかわらず、医師等は、マスター機６においてマスタープローブ６１を患者が仰臥しているかの如く操作することできる。

図１に示した医療用ベッド１、および図２に示した療養ベッド、図４，図５に示した診断／治療システムの全体またはスレーブ機を、車両（特に救急車）に搭載することで、車内での診断・治療等を効率よく行うことができる。

また本発明では、ベッド床下１２に連通する孔１３（図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）参照）、ベッド床下２２に連通する孔２３（図２（Ａ），（Ｂ）参照）を動かすようにできる。図６にこのような孔の例を示す。

図６では、ベッド床面７１は、患者が臥したときに腹部があたる部分がベッド床面７１の全幅にわたり欠落している。すなわち、ベッド床面７１は、頭部側板材７１１と、足部側板材７１１との２つの板材からなる。そして、これらの板材の間に、ベッド床面７の幅よりも長い板材７１０が架け渡されている。板材７１０には、診断用の孔７３が形成されている。また、図６の例では、板材７１０と、頭部側板材７１１および／または足部側板材７１２の間には隙間Ｃが形成されている。板材７１０は、もともと孔が開いているので、患者の胴体部と接する面積は小さい。したがって、患者への少ない負担で、比較的容易に、ベッドの幅方向および長さ方向に動かすことができる。

本発明の医療用ベッドの第１実施形態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は横側面図、（Ｃ）はベッドの前側面図である。 図２は本発明の医療用ベッドの第２実施形態を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は横側面図、（Ｃ）はベッドの前側面図である。 プローブ保持装置に用いるジンバル機構を示す図である。 診断用ロボット５とマスター機との関係を示すブロック図である。 図４におけるマスター機の一例を示す説明図である。 ベッド床下に連通する孔を動かす例を示す図である。

符号の説明

１，２ 医療用ベッド
５ 診断用ロボット
６ マスター機
１１，２１，７１ ベッド床面
１２，２２ ベッド床下
１３，２３，７３ 孔
１４ ベッド高さ調節機構
５１ プローブ
５２ プローブ保持装置
５３ アーム装置
５４ アーム装置移動機構
５５ ビデオカメラ
６１ マスタープローブ
６３ フレーム
６４ プーリ
６５ アクチュエータ
５４１．５４１ ガイド
５３１，５３２ アーム
５０１，５０２，５０３，５０４ 駆動装置
５０５，５０６，５０７，５０８ 制御装置
６２1，６２２ 空間位置決定用ワイヤ
７１０ 板材
７１１ 頭部側板材
７１２ 足部側板材
Ｋ 患者
Ｂ 胴体部

Claims (6)

1. ベッド床面の、患者が臥したときに胴体部が位置する領域の一部に、ベッド床下に連通する診断または治療用の孔が形成されていることを特徴とする医療用ベッド。
2. 前記ベッド床下に、治療用ロボットまたは診断用ロボットが収容されていることを特徴とする請求項１に記載の医療用ベッド。
3. 前記診断用ロボットは、患者の臓器を超音波診断する超音波プローブを操作することを特徴とする請求項２に記載の医療用ベッド。
4. 超音波診断用のプローブと、プローブ保持装置と、アーム装置と、アーム装置移動機構とを有する診断用ロボットを前記ベッド床下に収容した請求項３に記載の医療用ベッドであって、
   前記アーム装置移動機構は、ベッド床下の両サイドに設けられたベッドの長さ方向に平行な２つのガイドを有し、前記アーム装置を前記ガイドに沿って移動する機構を有し、
   前記アーム装置は、前記２つのガイドに取り付けられた２つのアームを有し、前記ベッド床下内で、前記２つのアームの先端に支持された装置を垂直方向およびベッド幅方向に移動する機構を有し、
   前記プローブ保持装置は、前記孔の下部において前記２つのアームの先端に支持されてプローブを保持するとともに、当該プローブの方位を変更できる機構を有する、
   ことを特徴とする医療用ベッド。
5. さらに、前記孔を撮影するビデオカメラを前記ベッド床下に備えたことを特徴とする請求項４に記載の医療用ベッド。
6. 請求項３から５の何れかに記載の医療用ベッドを使用した診断／治療システムであって、
   前記治療用ロボットまたは前記診断用ロボットを遠隔制御する外部装置における前記超音波プローブの制御が、当該超音波プローブの姿勢と天地逆転して行われることを特徴とする診断／治療システム。
   

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