JP2013510632A - 内視鏡支援ロボットのための人‐ロボット共用制御 - Google Patents
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Abstract
Description
a)"有する"という語はある請求項に列挙されたもの以外の要素若しくは動作の存在を除外しない。
b)ある要素に先行する"a"若しくは"an"という語はかかる要素の複数の存在を除外しない。
c)請求項における任意の参照数字は例示目的であってその保護範囲を限定しない。
d)複数の"手段"は同じ項目又はハードウェア若しくはソフトウェア実装構造若しくは機能によってあらわされ得る。
e)開示された要素の各々はハードウェア部分(例えば離散電子回路)、ソフトウェア部分(例えばコンピュータプログラミング)、若しくはその任意の組み合わせから構成され得る。
Claims (18)
- 手術システムであって、
外科手術中に手術道具の再配置を制御するための作動モードと、非作動モードとを持つロボットであって、非作動モードにおいて前記ロボットは実質的に不動であり、前記ロボットは外科手術中に実行されるべき所定タスクで予めプログラムされる制御手段を持つ、ロボットと、
ユーザが前記作動モードにおいて前記予めプログラムされたタスクの実行を開始するために前記制御手段と通信するユーザ入力と、
第1の端部と第2の遠位端を持つ細長い保持アームであって、前記第1の端部は前記ロボットへの接続用コネクタを持ち、前記第2の遠位端は前記手術道具への接続用コネクタを持ち、
前記保持アームは、柔軟な前記保持アームが前記ロボットと前記手術道具の間に接続されながら、人のオペレータが前記手術道具の新たな位置への再配置を巧みに制御することを可能にするよう、前記非作動モードにおいて十分な柔軟性を与えるために前記保持アームの柔軟性を増加させるため、並びに、前記ロボットが前記タスクを実行するように前記手術道具の再配置のために剛性の前記保持アームを再配置するために、前記作動モードにおいて十分な剛性を与えるために剛性固定形状にロックするために前記保持アームの柔軟性を減少させるための、柔軟性手段を含む、保持アームと、
前記保持アーム若しくは前記手術道具の機械的状態に応じて信号を生成するために前記制御手段と通信する状態センサと、
前記状態センサからの信号に応じて人のオペレータが前記保持アーム若しくは前記手術道具を手動操作するときを決定するため、並びに、人のオペレータが前記保持アームの前記第2の端部若しくは前記手術道具を手動操作することが決定されるときに前記ロボットの動作モードを前記作動モードから前記非作動モードへ変えることによって前記ロボットを直ちに動作停止するための、即時動作停止手段と、
前記手術道具の現在の位置において前記ロボットの動作モードを前記非作動モードから前記作動モードへ変えることによって前記ユーザ入力手段に応じて前記ロボットを作動させるため、並びに、前記ロボットに前記外科手術中に前記手術道具の再配置の制御を再開させるための、作動手段とを有する、手術システム。 - 前記状態センサが外科手術中に前記保持アームのおおよその形状を表示するための前記保持アーム上の形状センサを含み、前記制御手段が外科手術中にタスクを実行する間の前記保持アームの形状を予測するための形状予測手段を含み、前記即時動作停止手段が、人のオペレータが前記保持アームの第2の端部若しくは前記手術道具を手動操作するときを決定するための所定基準に従って、前記表示された形状が前記予測された形状から外れるときに前記ロボットを動作停止する、請求項1に記載の手術システム。
- 前記状態センサが外科手術中に前記保持アームのおおよその形状を表示するための前記保持アーム上の形状センサを含み、前記ロボットが作動されるときに柔軟な前記アームの初期形状が決定され、前記即時動作停止手段が、前記表示された形状と前記初期形状との差が、人のオペレータが前記保持アームの第2の端部若しくは前記手術道具を手動操作しているときを決定するための閾値を超えるときに前記ロボットを動作停止する、請求項1に記載の手術システム。
- 前記状態センサが外科手術中に前記手術道具若しくは前記保持アームの遠位端のおおよその直線若しくは回転変位を表示するための変位センサを含み、前記制御手段が外科手術中にタスクを実行する間の前記手術道具若しくは前記保持アームの遠位端の直線若しくは回転変位を予測するための変位予測手段を含み、前記即時動作停止手段が、人のオペレータが前記保持アームの第2の端部若しくは前記手術道具を手動操作するときを決定するための所定基準に従って、前記表示された変位が前記予測された変位から外れるときに前記ロボットを動作停止する、請求項1に記載の手術システム。
- 前記変位センサが電磁若しくは光学変位センサである、請求項1に記載の手術システム。
- 前記状態センサが外科手術中に前記手術道具若しくは前記保持アームの遠位端のおおよその直線若しくは回転変位を表示するための変位センサを含み、前記ロボットが作動されるときに前記手術道具若しくは前記保持アームの遠位端の初期直線若しくは回転変位が決定され、前記即時動作停止手段が、前記直線若しくは回転変位と前記初期直線若しくは回転変位との差が、人のオペレータが前記保持アームの第2の端部若しくは前記手術道具を手動操作していると決定するための閾値を超えるときに前記ロボットを動作停止する、請求項1に記載の手術システム。
- 前記状態センサが外科手術中に前記保持アームの第1若しくは第2の端部におけるおおよその力若しくはモーメントを表示するための力センサを含み、前記制御手段が外科手術中にタスクを実行する間の前記保持アームの該端部における力若しくはモーメントを予測するための力予測手段を含み、前記即時動作停止手段が、人のオペレータが前記保持アームの第2の端部若しくは前記手術道具を手動操作するときを決定するための所定基準に従って、前記表示された力若しくはモーメントが前記予測された力若しくはモーメントから外れるときに前記ロボットを動作停止する、請求項1に記載の手術システム。
- 前記状態センサが外科手術中に前記保持アームの第1若しくは第2の端部におけるおおよその力若しくはモーメントを表示するための力センサを含み、前記ロボットが作動されるときに前記保持アームの該端部における初期力若しくはモーメントが決定され、前記即時動作停止手段が、前記表示された力若しくはモーメントと前記初期力若しくはモーメントとの差が、人のオペレータが前記保持アームの第2の端部若しくは前記手術道具を手動操作するときを決定するための閾値を超えるときに前記ロボットを動作停止する、請求項1に記載の手術システム。
- 前記保持アームの遠位端若しくは前記保持アーム付近の前記手術道具、のうちの1つ以上に位置する把握感受性スイッチを有し、前記即時動作停止手段が、オペレータが前記保持アームの遠位端又は前記手術道具の把握端部を握るときに前記把握感受性スイッチが起動されるときに前記ロボットを動作停止する、請求項1に記載の手術システム。
- 前記柔軟性手段が前記保持アームの柔軟性を手動調節するための前記保持アーム上の柔軟性レバーを有する、請求項1に記載の手術システム。
- 前記保持アームの柔軟性を増加させるために前記柔軟性レバーが使用されるときに前記コントローラが前記ロボットを動作停止する、請求項9に記載の手術システム。
- 前記ロボットを作動させることは前記柔軟性手段に前記アームの剛性を増加させ、前記ロボットを動作停止することは前記柔軟性手段に前記保持アームの剛性を減少させる、請求項1に記載の手術システム。
- 前記即時動作停止手段が、前記状態センサの信号が所定閾値若しくは基準を超えさせるときに前記ロボットを動作停止し、前記閾値若しくは基準は前記ユーザ入力手段を用いて調節されることができる、請求項1に記載の手術システム。
- 手術道具を有し、前記手術道具が内視鏡である、請求項1に記載の手術システム。
- 前記ユーザ入力手段がマイクを含み、前記予めプログラムされるタスクの少なくとも1つの実行は前記マイクによって検出される言語命令によって開始されることができる、請求項1に記載の手術システム。
- 前記ユーザ入力手段がフットスイッチを含み、前記非作動モードから前記作動モードへ切り替えるように前記ロボットを再起動するための手段は前記フットスイッチによって開始される、請求項1に記載の手術システム。
- 前記即時動作停止手段が前記ロボットのモータへの全電力を止めることによって前記ロボットを動作停止する、請求項1に記載の手術システム。
- 手術システムを操作する方法であって、
ユーザ入力に応じて、ロボットを外科手術中にロボット動作の非作動モードから作動モードへ切り替えるステップと、
ロボットを作動状態にして前記手術システムを操作するステップであって、前記ロボットは所定タスクで予めプログラムされ、前記ロボットはユーザが前記作動モードにおいて前記タスクの実行を開始するためのユーザ入力手段を含み、前記開始されるタスクは前記作動モードにおいて実行され、前記手術システムは第1の端部と第2の遠位端を持つ細長い保持アームを含み、前記保持アームの第1の端部は前記ロボットに接続し、前記保持アームの第2の遠位端は手術道具に接続し、前記ロボットは外科手術中に前記手術システムの前記手術道具の再配置を制御するために前記保持アームの再配置を制御し、前記保持アームは、前記ロボットが外科手術中に前記タスクを実行するために前記保持アームを通じて前記手術道具へ十分な力とモーメントを加えることを可能にするために前記作動モードにおいて十分に剛性であり、前記保持アームは外科手術中に完全に非作動である、ステップと、
人のオペレータが前記手術道具若しくは前記保持アームの遠位端を操作するのに応じて、前記ロボット動作の作動モードから前記ロボット動作の非作動モードへ直ちに切り替え、前記ロボットは外科手術中に前記非作動モードであるとき実質的に不動である、ステップと、
前記非作動モードである間、前記保持アームが前記不動のロボットと前記手術道具の間に接続されながら、人のオペレータが前記手術道具の新たな位置への再配置を巧みに制御するために十分に前記非作動保持アームの柔軟性を増加させるステップと、
前記非作動モードである間、前記ロボットが外科手術中に前記作動モードにおいて前記タスクを実行するために前記保持アームを通じて前記手術道具へ十分な力とモーメントを加えるために十分に前記非作動保持アームの柔軟性を減少させるステップとを有する、方法。
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