JP2017104456A - 医療用ロボットシステム、データ解析装置、および、医療用ロボットの監視方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態のシステム構成の他の例を示す。図1のシステム200では、複数の外科手術システム100とデータセンタ201(この実施形態では、データ解析装置を含む)が、研究機関や医療機関等の施設204の外部に設けられた外部ネットワーク203を介して互いに接続される(通信可能)。データセンタ201は、複数の外科手術システム100を集中管理する。外部ネットワーク203は、例えば、インターネットである。各外科手術システム100は、外部ネットワーク203を介して、データセンタ201と外科手術システム100の動作状況に関するデータの送受信を行う。データセンタ201は、外部ネットワーク203を介して、サポートセンタ205と通信できる。
図3は、本発明の一実施形態に係る外科手術システム100の全体的な構成を示す概略図である。図3に示すように、外科手術システム100は、ロボット支援手術やロボット遠隔手術などのように、医師などの術者Oが患者側システム1を用いて患者Pに内視鏡外科手術を施すシステムである。
操作装置2は、外科手術システム100と術者Oのインターフェースを構成し、患者側システム1を操作するための装置である。操作装置2は、手術室内において手術台111の傍らに又は手術台111から離れて、或いは、手術室外に設置されている。操作装置2は、術者Oが動作指令を入力するための操作用マニピュレータアーム51や操作ペダル52などの操作入力部50と、内視鏡アセンブリ41で撮影された画像を表示するモニタ53とを含む。術者Oは、モニタ53で患部を視認しながら、操作入力部50を操作して操作装置2に動作指令を入力する。操作装置2に入力された動作指令は、有線又は無線により患者側システム1の後述するコントローラ6に伝達される。
患者側システム1は、外科手術システム100と患者Pとのインターフェースを構成する。患者側システム1は、手術室内において患者Pが横たわる手術台111の傍らに配置されている。手術室内は滅菌された滅菌野である。
ここで、ポジショナ7の構成について詳細に説明する。図4は、ポジショナ7の全体的な構成を示す側面図である。
・各サーボ制御部C71〜C76から出力された駆動指令値(トルク指令値)
・増幅回路から供給された駆動電流の電流値
・サーボモータM71〜M76にそれぞれ配置された温度センサで採取された温度
・駆動電流に対応するエンコーダE71〜E76のエンコーダ値
・各エンコーダE71〜E76用のバックアップバッテリの電圧値
・各関節J71〜J76内に設けられたハーネスの電気抵抗値
コントローラ6は、外科手術システム100に設けられた少なくとも1つのカメラ(図示せず)によって撮影されたポジショナ7の画像データをデータセンタ201に送信できる。コントローラ6は、カメラから画像データを取得し、取得してデータをデータセンタ201に送信する。カメラはポジショナ7の静止画を撮影し、コントローラ6は、撮影された静止画データをデータセンタ201に送信できる。また、カメラはポジショナ7の動作を動画として撮影し、コントローラ6は、撮影された動画データをデータセンタ201に送信できる。
ここで、アーム3の構成について詳細に説明する。図8では、患者側システム1が備える複数のアーム3のうちの1本の概略構成が示されている。図8に示すように、アーム3は、アーム本体30と、アーム本体30の先端部に連結された並進アーム35とを備え、基端部に対し先端部を3次元空間内で移動させることができるように構成されている。なお、本実施形態では、患者側システム1が具備する複数のアーム3はいずれも同様又は類似の構成を有するが、複数のアーム3のうち少なくとも1本が余と異なる構成を有してもよい。
アーム本体30は、プラットホーム5に着脱可能に取り付けられるベース80と、ベース80から先端部に向けて順次連結された第1リンク81〜第6リンク86とを含む。より詳細には、ベース80の先端部に、捩り関節J31を介して第1リンク81の基端部が連結されている。第1リンク81の先端部に、捩り関節J32を介して第2リンク82の基端部が連結されている。第2リンク82の先端部に、曲げ関節J33を介して第3リンク83の基端部が連結されている。第3リンク83の先端部に、捩り関節J34を介して第4リンク84の基端部が連結されている。第4リンク84の先端部に、曲げ関節J35を介して第5リンク85の基端部が連結されている。第5リンク85の先端部に、捩り関節J36を介して第6リンク86の基端部が連結されている。第6リンク86の先端部に、並進アーム35の基端部が連結されている。
・各サーボ制御部C31〜C36から出力された駆動指令値(トルク指令値)
・増幅回路から供給された駆動電流の電流値
・サーボモータM71〜M76にそれぞれ配置された温度センサで採取された温度
・駆動電流に対応するエンコーダE71〜E76のエンコーダ値
・各エンコーダE71〜E76用のバックアップバッテリの電圧値
・各関節J71〜J76内に設けられたハーネスの電気抵抗値
コントローラ6は、内視鏡アセンブリ41によって撮影された画像データを、データセンタ201に送信できる。コントローラ6は、内視鏡アセンブリ41によって撮影された静止画データをデータセンタ201に送信してもよい。コントローラ6は、内視鏡アセンブリ41によって撮影された動画データを、ストリーミングデータとしてデータセンタ201に送信してもよい。
プラットホーム5とアーム3との連結構造について説明する。
図14は、データセンタ201の構成例を示す。データセンタ201は、コンピュータ210、データベース213を含む。コンピュータ210は、データ管理部211、データ解析部212を含む。データ管理部211は、施設内ネットワーク202若しくは外部ネットワーク203を介して、外科手術システム100の外科手術ロボットと通信する。コンピュータ210が、データ解析装置となっている。
データ解析部212は、データベース213に格納されたデータを用いて、外科手術システム100の異常や故障等の予防措置のためのデータ解析を実行できる。データ解析部212は、手術中に逐次データベース213に格納されたデータを用いて、術中のバックアップサポートのためのデータ解析も実行できる。
・各サーボ制御部から出力された駆動指令値(トルク指令値)
・増幅回路から供給された駆動電流の電流値
・サーボモータにそれぞれ配置された温度センサで採取された温度
・駆動電流に対応するエンコーダのエンコーダ値
・各エンコーダ用のバックアップバッテリの電圧値
・各関節内に設けられたハーネスの電気抵抗値
・内視鏡アセンブリ41による画像や動画データ(内視鏡による内部の機器の状態画像)
・外科手術システム100に設置されたカメラで撮影された画像や動画データ
・消耗品に関する情報(使用回数や使用時間)
・レーザセンサで計測した距離
データ解析部212は、各コンポーネントのモニタデータ222と正常値とのずれが所定の閾値を超えた場合に、アーム3若しくはポジショナ7に異常や故障の予兆があると判断できる。例えば、データ解析部212は、サーボモータの温度データと正常値とを比較し、温度データと正常値とのずれが所定の閾値を超えた場合に、アーム3に異常や故障の予兆があると判断する。
データ解析部212は、データベース213に格納されたデータを用いて、術前の外科手術ロボットの点検やセットアップのための解析を実行する。
データ解析部212は、データベース213に格納されたデータを用いて、内視鏡アセンブリ41やインストゥルメント42の使用履歴、消耗品の使用状況を解析できる。
データ解析部212は、外科手術ロボットから取得したデータに基づいて、外科手術ロボット用のシミュレーションデータを作成できる。作成されたシミュレーションデータは、例えば、外科手術ロボットのユーザに対する教育や、医療機関や大学等の研究等に利用される。
以上のように、上記システム200によれば、外科手術ロボットが正常に動作するためのサポートを、ロボットの技術者による判断でネットワークを通じて遠隔で行うことが可能となる。
1 :患者側システム
2 :操作装置
3 :患者側マニピュレータアーム(アーム:可動部)
3A :カメラアーム
3B :インストゥルメントアーム
5 :プラットホーム(支持体)
6 :コントローラ
7 :ポジショナ
9 :滅菌ドレープ
30 :アーム本体
35 :並進アーム
36 :ホルダ
41 :内視鏡アセンブリ
42 :インストゥルメント
55 :取付ポート(マニピュレータアーム取付部の一例)
56 :ソケット
57 :検出センサ
91 :ICタグ(情報保持手段の一例)
92 :コネクタ
93 :リーダーライター(リーダー)
94 :取付ロック機構
95 :入力軸
96 :出力軸
97 :軸継手
O :術者
P :患者
200 :システム
201 :データセンタ
202 :施設内ネットワーク
203 :外部ネットワーク
204 :施設
205 :サポートセンタ
210 :コンピュータ
211 :データ管理部
212 :データ解析部
213 :データベース
220 :システムID
221 :コンポーネントID
222 :モニタデータ
223 :タイムスタンプ
224 :データID
230 :アームの個体識別番号
231 :アームの型番情報
232 :使用回数
233 :取付ポートID
240 :動作指令値
250 :顧客ID
Claims (24)
- 異なる場所に配置された複数の医療用ロボットと、データ解析装置とを備える医療用ロボットシステムにおいて、
前記医療用ロボットの各々は、
前記医療用ロボットの動作状況に関するデータを前記データ解析装置に送信するコントローラを有し、
前記データ解析装置は、
複数の前記医療用ロボットから送信された前記データに基づいて、前記医療用ロボットが正常な状態か否かを判定するための基準を生成するデータ解析部を有し、
前記データ解析部は、前記基準に基づいて、動作中の前記医療用ロボットから送信された前記データを監視する、
医療用ロボットシステム。 - 前記医療用ロボットの各々は、複数の可動部を有し、
前記コントローラは、前記複数の可動部の各々の動作状況に関する前記データを前記データ解析装置に送信する、請求項1記載の医療用ロボットシステム。 - 前記データ解析部は、複数の前記医療用ロボットから送信された前記データの統計的解析に基づいて、前記基準を生成する、請求項1又は2に記載の医療用ロボットシステム。
- 前記データ解析部は、動作中の前記医療用ロボットから送信された前記データと前記基準とのずれを監視する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の医療用ロボットシステム。
- 前記データ解析部は、前記基準を所定の周期で更新する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の医療用ロボットシステム。
- 前記データ解析部は、動作中の前記医療用ロボットから送信された前記データと前記基準とのずれに基づいて、前記医療用ロボットの異常及び/又は故障を示す警告情報を生成し、前記医療用ロボットの端末に前記警告情報を通知する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の医療用ロボットシステム。
- 前記データ解析部は、同種の前記可動部の動作状況に関する前記データに基づいて、前記基準を生成する、
請求項2乃至6のいずれか1項に記載の医療用ロボットシステム。 - 前記データ解析部は、同一の前記可動部の動作状況に関する前記データに基づいて、前記基準を生成する、
請求項2乃至6のいずれか1項に記載の医療用ロボットシステム。 - 異なる場所に配置された複数の医療用ロボットと通信可能なデータ解析装置であって、
前記複数の医療用ロボットの各々の動作状況に関するデータを蓄積するデータベースと、
複数の前記医療用ロボットから送信された前記データに基づいて、前記医療用ロボットが正常な状態か否かを判定するための基準を生成するデータ解析部と、を有し、
前記データ解析部は、前記基準に基づいて、動作中の前記医療用ロボットから送信された前記データを監視する、
データ解析装置。 - 前記データベースは、医療用ロボットの各々が有する複数の可動部の動作状況に関する前記データを蓄積する、請求項9記載のデータ解析装置。
- 前記データ解析部は、複数の前記医療用ロボットから送信された前記データの統計的解析に基づいて、前記基準を生成する、請求項9又は10に記載のデータ解析装置。
- 前記データ解析部は、動作中の前記医療用ロボットから送信された前記データと前記基準とのずれを監視する、請求項9乃至11のいずれか1項に記載のデータ解析装置。
- 前記データ解析部は、前記基準を所定の周期で更新する、請求項9乃至12のいずれか1項に記載のデータ解析装置。
- 前記データ解析部は、動作中の前記医療用ロボットから送信された前記データと前記基準とのずれに基づいて、前記医療用ロボットの異常及び/又は故障を示す警告情報を生成し、前記医療用ロボットの端末に前記警告情報を通知する、請求項9乃至13のいずれか1項に記載のデータ解析装置。
- 前記データ解析部は、同種の前記可動部の動作状況に関する前記データに基づいて、前記基準を生成する、
請求項10乃至14のいずれか1項に記載のデータ解析装置。 - 前記データ解析部は、同一の前記可動部の動作状況に関する前記データに基づいて、前記基準を生成する、
請求項10乃至14のいずれか1項に記載のデータ解析装置。 - 異なる場所に配置された複数の前記医療用ロボットの各々の動作状況に関するデータをデータ解析装置が受信し、
複数の前記医療用ロボットから送信された前記データに基づいて、前記医療用ロボットが正常な状態か否かを判定するための基準を生成し、
前記基準に基づいて、動作中の前記医療用ロボットから送信された前記データを監視する、
医療用ロボットの監視方法。 - 医療用ロボットの各々が有する複数の可動部の動作状況に関する前記データを前記データ解析装置が受信する、請求項17記載の医療用ロボットの監視方法。
- 複数の前記医療用ロボットから送信された前記データの統計的解析に基づいて、前記基準を生成する、請求項17又は18に記載の医療用ロボットの監視方法。
- 動作中の前記医療用ロボットから送信された前記データと前記基準とのずれを監視する、請求項17乃至19のいずれか1項に記載の医療用ロボットの監視方法。
- 前記基準を所定の周期で更新する、請求項17乃至20のいずれか1項に記載の医療用ロボットの監視方法。
- 動作中の前記医療用ロボットから送信された前記データと前記基準とのずれに基づいて、前記医療用ロボットの異常及び/又は故障を示す警告情報を生成し、
前記医療用ロボットの端末に前記警告情報を通知する、請求項17乃至21のいずれか1項に記載の医療用ロボットの監視方法。 - 同種の前記可動部の動作状況に関する前記データに基づいて、前記基準を生成する、請求項18乃至22のいずれか1項に記載の医療用ロボットの監視方法。
- 同一の前記可動部の動作状況に関する前記データに基づいて、前記基準を生成する、請求項18乃至22のいずれか1項に記載の医療用ロボットの監視方法。
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