JP2016538006A5 - - Google Patents

Description

詳述された明細書から本発明の数多くの特徴及び利点が明らかであり、それゆえ、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨及び範囲に属する本発明の全てのそのような特徴及び利点に及ぶことを意図している。さらに、当業者には数多くの変更及び変形が容易に思い浮かぶことになるので、本発明を図示及び説明されたのと全く同じ構成及び動作に限定することは意図されておらず、それゆえ、本発明の範囲に属する、全ての適切な変更形態及び均等物を採用することができる。
なお、特願２０１６−５１８０７８の出願当初の特許請求の範囲は以下の通りである。
［請求項１］
外科手技の際に患者の解剖学的構造を操作するためのロボットシステムを制御する方法であって、前記解剖学的構造は支持体によって固定され、前記ロボットシステムは、ある器具を備え、前記器具を自律制御するものであり、ナビゲーションシステムは、前記解剖学的構造及び前記器具を追跡するものであり、
前記ナビゲーションシステムを用いて、前記解剖学的構造が前記支持体に対して動く範囲を表すデータを求めるステップと、
前記データに基づいて、前記解剖学的構造に対して前記器具を自律制御するステップと
を含む方法。
［請求項２］
前記求めるステップは、前記解剖学的構造の剛性を求めるステップを含むものである、請求項１に記載の方法。
［請求項３］
前記求めるステップは、前記解剖学的構造に対する、実際に追跡された前記器具の位置と、前記解剖学的構造に対する、意図された前記器具の位置とを比較するステップを含むものである、請求項１又は２に記載の方法。
［請求項４］
外科手技の際に患者の解剖学的構造を操作するためのロボットシステムを制御する方法であって、前記解剖学的構造はある特性を有し、前記ロボットシステムは、ある器具を備え、前記器具を自律制御するものであり、
前記解剖学的構造による反応を生じさせるために、前記解剖学的構造に力を加えるステップと、
前記解剖学的構造の反応を測定するステップと、
前記反応に基づいて前記解剖学的構造の特性を計算するステップと、
計算された特性に基づいて、前記解剖学的構造に対して前記器具を自律制御するステップと
を含む方法。
［請求項５］
前記器具を自律制御するステップは、計算された前記特性を利用して前記外科手技の際の前記解剖学的構造の動きを考慮するステップを含むものである、請求項４に記載の方法。
［請求項６］
前記器具を自律制御するステップは、計算された前記特性に基づいて、前記器具の送り速度を調整するステップを含むものである、請求項４又は５に記載の方法。
［請求項７］
前記器具を自律制御するステップは、前記外科手技の際に前記器具が前記解剖学的構造に当てられたときに前記器具の送り速度が、前記解剖学的構造が動く速度よりも速いものとなるように、計算された前記特性に基づいて前記器具の送り速度を上げるステップを含むものである、請求項６に記載の方法。
［請求項８］
前記器具を自律制御するステップは、計算された前記解剖学的構造の特性に基づいて前記器具の最大送り速度を設定するステップを含むものである、請求項４〜７のいずれか一項に記載の方法。
［請求項９］
前記器具を自律制御するステップは、プリロードされたデータと、ナビゲーションシステムからのデータと、エンコーダからのデータとを処理して前記器具を制御するステップを含むものである、請求項４〜８のいずれか一項に記載の方法。
［請求項１０］
前記器具を自律制御するステップは、自律動作モードにおいて前記器具を制御するステップを含むものである、請求項４〜９のいずれか一項に記載の方法。
［請求項１１］
前記器具を自律制御するステップは、半自律動作モードにおいて前記器具を制御するステップを含むものである、請求項４〜９のいずれか一項に記載の方法。
［請求項１２］
前記器具を自律制御するステップは、計算された前記特性を、前記解剖学的構造に対する前記器具の動きをモデル化するシミュレーションプログラムに適用するステップを含むものである、請求項４〜１１のいずれか一項に記載の方法。
［請求項１３］
前記解剖学的構造に力を加えるステップは、前記器具を利用して前記解剖学的構造に力を加えるステップを含むものである、請求項４〜１２のいずれか一項に記載の方法。
［請求項１４］
前記解剖学的構造に力を加えるステップは、前記器具以外のデバイスを利用して前記解剖学的構造に力を加えるステップを含むものである、請求項４〜１２のいずれか一項に記載の方法。
［請求項１５］
前記解剖学的構造に力を加えるステップは自律的に行われるものである、請求項４〜１４のいずれか一項に記載の方法。
［請求項１６］
前記解剖学的構造に力を加えるステップは手動で行われるものである、請求項４〜１４のいずれか一項に記載の方法。
［請求項１７］
前記解剖学的構造に力を加えるステップは、ステップ関数又はインパルス関数に従って力を加えるステップを含むものである、請求項４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
［請求項１８］
前記解剖学的構造に力を加えるステップは、較正処理の起動に応じて行われるものである、請求項４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
［請求項１９］
前記力を加えるステップは、前記較正処理全体を通して前記解剖学的構造との接触を維持するステップを含むものである、請求項１８に記載の方法。
［請求項２０］
前記反応を測定するステップは、前記解剖学的構造の変位を測定するステップを含むものである、請求項４〜１９のいずれか一項に記載の方法。
［請求項２１］
前記反応を測定するステップは、前記解剖学的構造の変位を時間に応じて測定するステップを含むものである、請求項２０に記載の方法。
［請求項２２］
前記反応を測定するステップは、力・トルクセンサを利用するステップを含むものである、請求項４〜２１のいずれか一項に記載の方法。
［請求項２３］
前記反応を測定するステップは、関節トルクを測定するステップを含むものである、請求項４〜２２のいずれか一項に記載の方法。
［請求項２４］
前記力を加えるステップと前記反応を測定するステップとは同時に行われるものである、請求項４〜２３のいずれか一項に記載の方法。
［請求項２５］
前記力を加えるステップと前記器具を自律制御するステップとは同時に行われるものである、請求項４〜２４のいずれか一項に記載の方法。
［請求項２６］
前記特性を計算するステップは、剛性特性と、減衰特性と、質量と、共振周波数と、減衰比と、周波数応答と、前記解剖学的構造に対する前記器具の実際の位置と前記解剖学的構造に対する前記器具の意図された位置との差とのうちの少なくとも１つを計算するステップを含むものである、請求項４〜２５のいずれか一項に記載の方法。
［請求項２７］
計算された前記特性に基づいて通知を行うステップを更に含む請求項４〜２６のいずれか一項に記載の方法。
［請求項２８］
計算された前記特性が最小しきい値よりも小さいことに応じて前記通知を行うステップを更に含む請求項２７に記載の方法。
［請求項２９］
計算された前記特性が最大しきい値よりも大きいことに応じて前記通知を行うステップを更に含む請求項２７又は２８に記載の方法。
［請求項３０］
計算された前記特性が所定範囲外にあることに応じて前記通知を行うステップを更に含む請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の方法。
［請求項３１］
計算された前記特性が所定範囲内にあることに応じて前記通知を行うステップを更に含む請求項２７〜３０のいずれか一項に記載の方法。
［請求項３２］
計算された前記特性を評価して前記解剖学的構造を物理的に調整する方法に関する示唆を導き出すステップを更に含む請求項２７〜３１のいずれか一項に記載の方法。
［請求項３３］
前記示唆を伴う前記通知を表示するステップを更に含む請求項３２に記載の方法。
［請求項３４］
外科手技の際に患者の解剖学的構造を操作するためのロボットシステムであって、前記解剖学的構造は、ある特性を有し、
前記解剖学的構造による反応を生じさせるために、前記解剖学的構造に力を加える加力デバイスと、
前記解剖学的構造の反応を測定する反応測定デバイスと、
生じた反応に基づいて前記解剖学的構造の特性を計算するコントローラと、
前記解剖学的構造を操作する器具と
を備え、前記コントローラは、計算された前記特性に基づいて、前記解剖学的構造に対して前記器具を自律制御するものである、ロボットシステム。

Claims (15)

1. 外科手技の際に患者（Ｐ）の解剖学的構造を操作するためのロボットシステム（１０）であって、前記解剖学的構造は、支持体（１４）により固定され、ある特性を有するものであり、
   前記支持体（１４）に対して前記解剖学的構造が動く範囲に関係した前記解剖学的構造による反応を生じさせるために、前記支持体（１４）により固定された前記解剖学的構造に力を加える加力デバイスと、
   前記解剖学的構造の反応を測定する反応測定デバイスと、
   生じた反応に基づいて、前記支持体（１４）に対して前記解剖学的構造が動く範囲を表すデータを含む前記解剖学的構造の特性を計算するコントローラ（３０）と、
   前記解剖学的構造を操作する器具（２２）と
   を備え、前記コントローラ（３０）は、計算された前記特性に基づいて、前記解剖学的構造に対して前記器具（２２）を自律制御するものである、ロボットシステム（１０）。
2. 前記器具（２２）を自律制御する前記コントローラ（３０）はさらに、計算された前記特性を利用して前記外科手技の際の前記解剖学的構造の動きを考慮するものである、請求項１に記載のシステム（１０）。
3. 前記器具（２２）を自律制御する前記コントローラ（３０）はさらに、計算された前記特性に基づいて、前記器具の送り速度を調整するものである、請求項１又は２に記載のシステム（１０）。
4. 前記器具（２２）を自律制御する前記コントローラ（３０）はさらに、前記外科手技の際に前記器具（２２）が前記解剖学的構造に当てられたときに前記器具（２２）の送り速度が、前記解剖学的構造が動く速度よりも速いものとなるように、計算された前記特性に基づいて前記器具（２２）の送り速度を上げるものである、請求項３に記載のシステム（１０）。
5. 前記器具（２２）を自律制御する前記コントローラ（３０）はさらに、計算された前記解剖学的構造の特性に基づいて前記器具（２２）の最大送り速度を設定するものである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
6. 前記器具（２２）を自律制御する前記コントローラ（３０）はさらに、計算された前記特性を、前記解剖学的構造に対する前記器具（２２）の動きをモデル化するシミュレーションプログラムに適用するものである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
7. 前記支持体（１４）により固定された前記解剖学的構造に力を加える前記加力デバイスはさらに、前記器具（２２）を利用して前記解剖学的構造に力を加えるか、又は前記器具（２２）以外のデバイスを利用して前記解剖学的構造に力を加えるものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
8. 前記加力デバイスは、較正処理の起動に応じて前記支持体（１４）により固定された前記解剖学的構造に力を加えるものである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
9. 前記解剖学的構造の反応を測定する前記反応測定デバイスはさらに、前記解剖学的構造の変位を測定するものである、請求項１〜８のいずれか一項にシステム（１０）。
10. 前記解剖学的構造の反応を測定する前記反応測定デバイスはさらに、前記解剖学的構造の変位を時間に応じて測定するものである、請求項９に記載のシステム（１０）。
11. 前記解剖学的構造の特性を計算する前記コントローラ（３０）はさらに、剛性特性と、減衰特性と、質量と、共振周波数と、減衰比と、周波数応答と、前記解剖学的構造に対する前記器具の実際の位置と前記解剖学的構造に対する前記器具の意図された位置との差とのうちの少なくとも１つを計算するものである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
12. 計算された前記特性に基づいて通知を行う請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
13. さらに、計算された前記特性が最小しきい値よりも小さいこと又は最大しきい値よりも大きいことに応じて前記通知を行う請求項１２に記載のシステム（１０）。
14. さらに、計算された前記特性が所定範囲外にあること又は所定範囲内にあることに応じて前記通知を行う請求項１２又は１３に記載のシステム（１０）。
15. さらに、計算された前記特性を評価して前記解剖学的構造を物理的に調整する方法に関する示唆を導き出し、任意選択的に、前記示唆を伴う前記通知を表示する請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のシステム（１０）。