JP2013034830A - 手術支援装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】操作者により操作入力が行われる操作部と、術具が取り付けられて操作入力により駆動される作用部とを備える手術支援装置は、操作部に設けられ、操作入力時の操作抵抗を修飾する駆動力を発生する駆動源70と、駆動力の大きさおよび向きを設定する制御部5とを備え、制御部は、操作部に対する操作入力に基づいて駆動力の大きさおよび向きを設定することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
ここで、前記スイッチは、前記操作者が手または足で操作するスイッチであってもよい。
また、前記術具が手技を行う際にアクティブ状態にされるものであり、前記スイッチは、前記術具をアクティブ状態にする機能を兼ねてもよい。
ここで、前記制御部は、前記動作量が所定の閾値以下となったときに前記駆動力を相対的に大きく設定してもよい。
ここで、前記制御部は、前記動作量が所定の閾値以上となったときに前記駆動力を相対的に大きく設定してもよい。
また、制御部5は、マスターアーム2への操作入力に基づいて、術者Opがマスターアーム2に操作入力を行う際に術者Opが受ける操作抵抗の調節を行う。この調節の詳細については後述する。
本実施例ではマスターアーム2とスレーブアーム3はアームの数がそれぞれ3本だが、実用上はそれぞれのアームの数は1本以上であればよく、マスターアーム2とスレーブアーム3が有するアームの数は同一でなくてもよく、回転軸の方向が異なっていてもよい。
検出部61および駆動源70は、制御部5に接続されており、検出部61の検出した軸部60の回転量は制御部5に送られ、駆動源70を駆動するための駆動信号が制御部5から駆動源70に送られる。
術者Opが第一アーム21を保持してマスターアーム2に操作入力を行うと、第一アーム21に固定された軸部60、第二関節部42、およびベース関節部43が回転する。軸部60の回転角速度および向きは、検出部61によって検出され、制御部5に送信される。並行して各関節部42、43の回転角速度および向きも制御部5に送信される。
図3(a)からわかるように、制御部5では、回転角速度ωの絶対値が小さくなるにつれて当該回転角速度と逆向きのより大きい駆動力が駆動源70で発生されるように、駆動力fの大きさおよび向きが設定される。すなわち、回転角速度ωの絶対値が小さい操作ほど、当該操作を行うときの操作抵抗は大きくなる。
駆動力fの設定および駆動信号の生成、送信は、例えば数十マイクロ秒等の所定間隔で繰り返し行われる。設定に用いる回転角速度ωは、直前の駆動力設定時における軸部60の状態からの差分として検出される。
また、図5(a)に示すように、回転角速度ωの絶対値が所定範囲R1外であるときに、駆動力fの値を、所定範囲R1内より小さいがゼロでない値に設定してもよい。
さらに、図示していないが、回転角速度ωの絶対値が所定値以上となったときに駆動力fの値が回転角速度ωと同じ向きに設定されてもよい。この場合、回転角速度ωの絶対値が所定値以上のときは、駆動力fが軸部60を操作入力と同方向に回転させるアシストとして働くため、操作抵抗が軽くなり、術者のすばやい操作を補助することができる。
制御部5に設定されるモードは、スイッチ81の操作により切り換えられる。すなわち、術者Opが手でスイッチ81を操作することで、現在設定されているモードがもう一方のモードに切り換わる。
また、モードの内容も、上述のような、常に決まった大きさの駆動力を発生するものに限られず、第一実施形態で示したような、回転角速度ωの向きおよび大きさ(絶対値)により駆動力の大きさが変化する駆動力設定パターンがモードとして用いられてもよい。このようなモードは、常に決まった大きさの駆動力を発生するモードと組み合わされて制御部5に準備されてもよい。
通電スイッチ144は、制御部5に接続されており、通電スイッチ144のオンオフ状態が制御部5に送られる。
図9(a)に示す態様は、例えば動作量が小さいときのもともとの動作抵抗が微細な操作等に鑑みて適切な程度であるような状況の場合に用いられ、図9(b)に示す態様は、例えばもともとの動作抵抗が大きい等の理由で、動作量が小さい場合にもある程度動作抵抗の軽減が必要な状況の場合に用いられる。図9(c)に示す態様では、ある動作量以下のときはあまり駆動力を発生させず、基本的に初期の操作抵抗を利用することで微細な操作が可能となり、動作量が大きいときは積極的に駆動力を発生させることにより操作抵抗を軽くすることで軽快に操作することが可能になる。また、駆動力増加の傾きが連続的に変化しているため、術者が違和感を覚えにくく、スムーズに操作可能となることも期待できる。
同様の手法で、スイッチの操作態様とモードの切換とを関連づけることも可能である。
2 マスターアーム(操作部)
3 スレーブアーム(作用部)
4 術具
5 制御部
61 検出部
70 駆動源
81、144 スイッチ
Claims (9)
- 操作者により操作入力が行われる操作部と、術具が取り付けられて前記操作入力により駆動される作用部とを備える手術支援装置であって、
前記操作部に設けられ、操作入力時の操作抵抗を修飾する駆動力を発生する駆動源と、
前記駆動力の大きさおよび向きを設定する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記操作部に対する操作入力に基づいて前記駆動力の大きさおよび向きを設定することを特徴とする手術支援装置。 - 前記操作部はスイッチを有し、
前記制御部は、複数のモードのうちの一つに基づいて前記駆動力を設定し、
前記操作者が前記スイッチを操作すると、前記制御部が前記駆動力を設定する際に用いるモードが切り替わることを特徴とする請求項1に記載の手術支援装置。 - 前記スイッチは、前記操作者が手または足で操作するスイッチであることを特徴とする請求項2に記載の手術支援装置。
- 前記術具は、手技を行う際にアクティブ状態にされるものであり、
前記スイッチは、前記術具をアクティブ状態にする機能を兼ねることを特徴とする請求項2または3に記載の手術支援装置。 - 前記操作入力による前記操作部の動作量を検出する検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記動作量が小さくなるにつれて前記駆動力が大きくなるように前記駆動力を設定することを特徴とする請求項1に記載の手術支援装置。 - 前記制御部は、前記動作量が所定の閾値以下となったときに前記駆動力を相対的に大きく設定することを特徴とする請求項5に記載の手術支援装置。
- 前記操作入力による前記操作部の動作量を検出する検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記動作量が大きくなるにつれて前記駆動力が大きくなり、かつ前記動作量の変化量と前記駆動力の変化量との関係を前記動作量の値に応じて変えるように前記駆動力を設定することを特徴とする請求項1に記載の手術支援装置。 - 前記制御部は、前記動作量が所定の閾値以上となったときに前記駆動力を相対的に大きく設定することを特徴とする請求項7に記載の手術支援装置。
- 前記術具は前記作用部に着脱可能に複数設けられ、各術具が識別情報を有しており、
前記制御部は、前記作用部に装着された術具の前記識別情報に基づいて前記駆動力の大きさおよび向きを設定することを特徴とする請求項1に記載の手術支援装置。
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