JP2019528838A - ロボット手術のためのユーザコンソールシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、参照により全体で本明細書に援用される、2016年9月21日に出願された米国特許出願番号第62/397,823号に対する優先権を主張する。
典型的に、図1Aに示されるように、ユーザコンソール100は、ロボットシステム112と連動するためのロボットを利用した手術システムの一部であってもよい。ロボットシステム112は、手術プラットフォーム(例えば、台、ベッドなど)に配置された1以上のロボットアーム114を備えていてもよく、エンドエフェクター又は手術用工具が、外科的処置を行うためにロボットアーム114の遠位端に接続している。ユーザ(例えば、外科医又は他の操作者)は、ユーザコンソール100を使用し、ロボットアーム114及び/又はエンドエフェクターを遠隔で操作してもよい(例えば、テレオペレーション)。ユーザコンソール100は、図1Aに示すように、ロボットシステム112と同じ手術室に配置されていてもよい。他の実施形態では、ユーザコンソール100は、隣接した部屋又は付近の部屋に配置されていてもよく、又は異なる建物、都市又は国で、離れた位置からテレオペレーションされてもよい。ユーザコンソール100とロボットシステム112との通信は、無線及び/又は有線であってもよく、種々のデータ通信プロトコルのいずれかを用いて専有されていてもよく、及び/又は実施されてもよい。
本明細書に記載するとおり、リモートロボット手術器具を制御するためのユーザコンソールは、ユーザがリモートロボット手術器具を快適に制御し得る、高度に人間工学的で調節可能なシステムを与え得る。例えば、ユーザコンソールは、ユーザに関連する着座プロフィール、外科的処置の種類及び/又は他のパラメータ又は設定に従って調節可能(例えば、自動的に、及び/又は手動で)であってもよい。さらに、ユーザコンソールは、ユーザによるユーザコンソールへの容易で迅速な参加及び/又は退出を容易にしうる。例えば、ユーザコンソールへの参加/退出について示されている要望について、ユーザコンソールは、ユーザが容易に中に入り、又は外に出ることができる配置(例えば、以下に記載される上昇配置)に自動的に調節されてもよい。さらに、ユーザコンソールは、滅菌使用(例えば、手術室での使用)に適していてもよい。
ユーザコンソールの台座は、シートアセンブリ及び/又はディスプレイ及び/又は他の構成要素の調節可能な相対的な位置決めのための支持器を与えるように機能してもよい。台座は、少なくとも1つの寸法(例えば、長さ及び/又は幅)で調節可能であってもよい。例えば、図28A及び29Bに示すように、台座2802は、前側−後側方向に沿って、拡張可能/伸長可能であり、奥に引っ込める/倒すことが可能であってもよい。例えば、図28Aに示す拡張/伸長した配置では(例えば、ユーザコンソールがユーザによって占められているか、又は他の様式でユーザによって使用されている間)、台座2802は、後側台座部分2807から延びる前側台座部分2809を備えていてもよい。図29Aに示されるような、奥に引っ込める/倒すことが可能な配置(例えば、保存及び/又は輸送のため)では、前側台座部分2809は、後側台座部分2807の方へ引っ込められ、又は倒されてもよく(又はその逆でもよい)、ディスプレイアセンブリ2808がシートアセンブリ2804に近づき、ユーザコンソールの全体的な占有面積が減る。例えば、前側台座部分2809は、ガイドレール又は他の適切なトラックシステムを介し、後側台座部分2807の内部の空洞部又は凹部へとスライドしてもよい。台座2802の伸長可能性及び/又は可倒性は、手動で操作されてもよく(例えば、ユーザが2つの台座部分を離れるように引っ張ることによって、又は2つの台座が合わさるように押すことによって)、及び/又は送りネジ機構又は他の適切なアクチュエーターアセンブリを用いて操作されてもよい。幾つかの変形形態では、倒れた配置(例えば、図29A)での台座の全体的な長さは、伸長した配置(例えば図28A)での台座の全体的な長さの約50%〜約100%、又は約65%〜約85%であってもよい。
ユーザコンソール中のシートアセンブリは、好ましくは、人間工学的であり、調節可能である。一実施形態では、図2A〜図2Gに示すように、シートアセンブリ204は、台座202に接続したシート支持器214と、シート支持器214に移動可能に連結する座面シェル216とを備えていてもよい。シートパン218(又は座面底部)及びシートバック220(又はバックレスト)は、座面シェル216に連結しているが、他の例では、座面シェルを利用することなく、シートパン又はシートバックは、互いに連結していてもよく、及び/又はシート支持器214に連結していてもよい。
ユーザコンソールは、ロボット器具を遠隔で制御し、及び/又はシステムの他の態様を制御するために、1以上の制御装置又はユーザインターフェースデバイスを備えていてもよい。制御装置は、例えば、ロボットアームを操作し、ロボットアームの末端に接続したエンドエフェクターを操作し、調節のためにユーザコンソールを操作し、グラフィカルユーザインターフェースを操作するか、又はナビゲーションするためなどに、ユーザによって操作されてもよい。
ユーザコンソールは、ユーザからの情報を与え、及び/又は受信するための1以上のディスプレイをさらに備えていてもよい。例えば、少なくとも1つのディスプレイは、リアルタイム又はリアルタイムに近い手術情報を受信するような構成であってもよい。例えば、ディスプレイは、患者の体腔に挿入されたカメラ器具からのビデオフィードを受信し、示してもよく、カメラ器具は、例えば、ユーザコンソールを介して制御されるエンドエフェクターを利用する外科的処置の間に、手術部位の視野を与えてもよい。さらに、ディスプレイは、ロボット器具の制御を可能にし(例えば、アイトラッキング、頭部追跡、姿勢追跡などによって)、及び/又はロボットアームを操作し、ロボットアームの末端に接続したエンドエフェクターを操作し、調節のためにユーザコンソールを操作し、グラフィカルユーザインターフェースを操作するか、又はナビゲーションするためにシステムの他の態様を制御してもよい。さらに、ディスプレイは、他の補助デバイス(例えば、ユーザの携帯電話又は携帯ミュージックプレイヤー)に接続可能であってもよく、その結果、ユーザは、ディスプレイによって補助デバイスと相互作用し得る。
幾つかの変形形態では、ディスプレイは、オープンディスプレイ(例えば、モニタディスプレイ又はスクリーン)を備えている。例えば、図2A〜2Fに示すように、ディスプレイアセンブリ208は、ディスプレイ柱状物又は支持器226、ディスプレイ取付部228、ディスプレイ取付部228に直接接続していてもよく、又はディスプレイシェル又はフレーム232を介して接続していてもよい1以上のオープンディスプレイパネル230を備えている。ディスプレイパネル230は、種々のいずれかの解像度(例えば、WXGA、SXGA、SXGA+、WXGA+、WUXGA、QWXGA、QXGA、QHD、QSXGA、QXGA+、4K UHD、DCI 4K、HXGA、WHXGA、HSXGA、WHSXGA)及びリフレッシュレート(例えば、24Hz、30Hz、50Hz、60Hz、120Hz、240Hz)を有していてもよく、水平方向又は垂直方向を有していてもよい。図2Aに示される特定の配置では、ディスプレイアセンブリ208は、中央の水平のディスプレイパネルと、中央の水平のディスプレイパネルのそれぞれの側に対して垂直のディスプレイパネルとを備えており、これらは、ディスプレイシェル232に取り付けられている。幾つかの変形形態では、1以上のパネル230は、3D視聴のために構成されていてもよい。3D視聴は、能動的なシャッター眼鏡又は受動的な偏光レンズを用いて視聴するように構成されていてもよい(例えば、特殊な眼鏡を必要とすることなく、受動的な3D画像を与える)。他の変形形態では、1以上のパネルは、眼鏡の使用を必要としないオートステレオスコピックレンズ技術を含んでいてもよい。オープンモニタディスプレイは、両面であってもよく、前側が、シートアセンブリ中のユーザに面していてもよく、一方、後側が、他の手術職員が、ディスプレイの前側でのユーザフィードと同時にビデオフィードを観察することができるように、部屋の残りを向いていてもよい。ペダルトレイを備えるいくつかの例(例えば、図9〜図11に示されるもの)では、ディスプレイ支持器は、並進で調節されるペダルトレイを収容するために、前側方向にペダルトレイのための大きな移動範囲を与え得る、柱状物の間に十分な空間を有する二重の柱状物の設計であってもよく、及び/又は柱状物の間にユーザの脚を伸ばすことができる(例えば、背の高いユーザのために、又はシートアセンブリが、さらに以下に記載するようにリクライニングした配置にある場合)。
幾つかの変形形態では、ユーザコンソールは、これに加えて、又はこれに代えて、没入型ディスプレイ、例えば、ペリスコープ又はユーザの顔又は頭部と接触して配置される他の頭部に取り付けるディスプレイを備えていてもよい。図3A及び図3Bに示すように、例えば、没入型ディスプレイ360は、没入型ディスプレイ360をシートアセンブリ310中にいるユーザの前側に配置する没入型ディスプレイ支持アーム362を介し、シートアセンブリ310に連結していてもよく、その結果、ユーザは、没入した様式で、没入型ディスプレイ360の内容を直接見てもよい(例えば、ユーザの周囲の視野からの注意散漫が少ない状態で、快適に、人間工学的に、ユーザは、ディスプレイ環境に没入する)。没入型ディスプレイは、外科的処置に関連する種々の情報(例えば、手術部位の内視鏡カメラ画像、静的画像、GUIなど)及び/又はロボット手術システム(例えば、状況、システム設定)及び/又は2D及び3Dのビデオ、画像、文字、グラフィカルインターフェース、警告、制御、指示光などの形態での他の適切な情報を表示してもよい。ディスプレイ内の画像を変えるために、頭部に取り付けたディスプレイの移動に完全に頼り、頭部の移動が他の器具を制御する能力を制限してしまう、頭部に取り付ける他の没入型のバーチャルリアリティデバイスとは異なり、この没入型ディスプレイは、ユーザは、没入型ディスプレイの制御及びロボット手術システムにおけるような他の器具の操作のために、頭部の姿勢及び他の頭部/目の動きを用い、表示されている内容と相互作用することができるだろう。
ユーザコンソールは、さらに第2オープンディスプレイ又は補助オープンディスプレイを備えていてもよい。例えば、第2オープンディスプレイ234は、図2A〜図2Fに示すように、支持アーム238を用い、シートアセンブリ204の座面シェル216の側に接続してもよいが、他の例では、1以上の第2オープンディスプレイは、これらの構成要素の中心線又は側面に取り付けられたシートパン、シートバック、ヘッドレスト、アームレスト、座面支持器、台座及び/又はディスプレイ支持器に連結していてもよい。別の例では、図15Aに示されるように、第2オープンディスプレイ1534は、ユーザインターフェースプラットフォーム1512上に配置されていてもよい。第2オープンディスプレイは、タッチスクリーンデバイスであってもよい。幾つかの変形形態では、ディスプレイアセンブリは、上述のものと同様の調節可能な機構を備えていてもよく、例えば、第2ディスプレイパネルの垂直方向の並進、第2ディスプレイパネルの横方向への回転、第2ディスプレイパネルの前側/後側の傾斜などを有していてもよい。
ユーザコンソールは、上述の構造の任意の組み合わせ又は部分的な組み合わせを含んでいてもよい。一実施形態では、図20A及び図20Bに示すように、ユーザコンソール2000は、下側セクションと前壁を有する台座2002と、シートアセンブリ2010と、台座の下側セクションに連結するペダルアセンブリ2040と、台座の前壁に(別個のディスプレイ支持取付部の代わりに)連結するディスプレイ2050とを備えていてもよいが、ユーザインターフェースデバイス又は没入型ディスプレイは備えていない。
人間工学的調節及び他の調節のためのユーザコンソールの調節及び設定を容易にするために、シートアセンブリ、ディスプレイアセンブリ、ペダルアセンブリを含むユーザコンソールの1以上の構成要素の具体的な配置を検出し、保存し、また、保存した具体的な配置にユーザコンソールを戻すために調節機構のモーターを制御することができる配置制御装置が与えられてもよい。それぞれの配置は、1人以上のユーザ、ユーザの特徴、患者又は患者の特徴(身長、体重)、手術チーム、ロボットシステムの配置、座席の好み及び/又は1つの手術の種類に関連していてもよい。配置制御装置は、ロボットシステムのロボット制御装置とは分離していてもよく、自身のプロセッサ、メモリ及びモーターに対する入力/出力インターフェース、インターロック、アクチュエーター及び/又はセンサーを有しているか、又は同じシステムの一部であってもよい。
ユーザコンソールは、さらに「ロックアウト」機構が設けられていてもよく、ユーザコンソールは、ユーザがユーザコンソール中におり、ユーザコンソールを介して外科的処置を行う準備ができているかどうかを自動的に判定することができる。この判定に応答して、ユーザコンソールは、制御装置を自動的に使用可能にするか、又は使用不能にすることができる。ユーザコンソールは、シートアセンブリ中のユーザの存在又は非存在を検出するように構成された1以上のセンサーを備えていてもよい。例えば、このようなセンサーは、シートアセンブリの中及び/又は周囲に(例えば、シートパン、シートバック、ヘッドレストの中などに)配置され、シートアセンブリ中の重量を測定するように構成された圧力センサーを備えていてもよく、閾値を超える圧力測定値は、ユーザコンソール中のユーザの存在を示す。別の例として、IRセンサーは、シートアセンブリに加えられる熱を測定するように構成されていてもよく、閾値を超える温度測定値は、ユーザコンソール中のユーザの存在を示す。別の例として、光学式センサーは、ユーザコンソールを通って進む光線中の中断又は中止を検出するような構成であってもよく、光線の中断は、ユーザコンソール中のユーザの存在を示す。このようなセンサーの別の例は、ユーザコンソールの制御装置を操作する準備ができたユーザの存在を判定するためのアイトラッキングアルゴリズムを適用するように構成された光学式センサー(例えば、ディスプレイモニタ、補助ディスプレイ、没入型ディスプレイなどの中の)である。さらに、幾つかの変形形態では、シートアセンブリ中のユーザの存在は、(例えば、権限を与えられたユーザによる)音声コマンドを受信し、音声又は顔認識を行い、承認されたユーザログイン識別などを受信することによって判定されてもよい。
Claims (29)
- リモートロボット手術器具を制御するためのユーザコンソールであって、
シートパンを備え、シートアセンブリが、着座配置と上昇配置との間に配置可能であり、シートパンが、前記着座配置よりも前記上昇配置で、より高い前傾した位置を有する、調節可能な人間工学的シートアセンブリと、
リアルタイムの手術情報を受信するような構成のディスプレイと、
ロボット器具を遠隔で制御するための1以上の制御装置とを備え、
前記ディスプレイ又は前記1以上の制御装置が、複数の位置を有しており、少なくとも1人のユーザと関連する着座プロフィールに従って自動的に位置を変える、ユーザコンソール。 - 前記ディスプレイ又は前記1以上の制御装置が、前記シートアセンブリが前記上昇配置にあるとき、前記シートアセンブリが前記着座配置にあるときよりも高い位置にある、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記シートアセンブリが、さらに、前記シートパンに対して複数の角度位置を有するシートバックを備える、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記シートアセンブリが前記上昇配置にあるとき、前記シートアセンブリが前記着座配置にあるときよりも、前記シートパンの後方端が、前記シートバックの下側端よりも後方にある、請求項3に記載のユーザコンソール。
- 前記シートバックに連結したヘッドレストをさらに備える、請求項4に記載のユーザコンソール。
- 前記シートアセンブリがさらに、リクライニングした配置に配置可能である、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記ディスプレイ又は前記1以上の制御装置が、複数のユーザに関連する複数の着座プロフィールのいずれか1つに従って自動的に位置を変える、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記1以上の制御装置が、手に持って操作可能なユーザインターフェースデバイスを備えている、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記手に持って操作可能なユーザインターフェースデバイスを着脱可能に保持するような構成のドッキングステーションをさらに備える、請求項8に記載のユーザコンソール。
- 前記1以上の制御装置が、足で操作される制御装置を備える、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記1以上の制御装置が、フットペダルアセンブリを備える、請求項10に記載のユーザコンソール。
- 前記フットペダルアセンブリが、後方に調節可能に傾斜するような構成である、請求項11に記載のユーザコンソール。
- 台座をさらに備え、ペダルアセンブリ及び前記シートアセンブリが、前記台座に取り付けられる、請求項10に記載のユーザコンソール。
- 前記ペダルアセンブリが、前記台座に沿って並進するような構成である、請求項13に記載のユーザコンソール。
- 前記シートアセンブリに連結する少なくとも1つのアームレストをさらに備える、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記アームレストが複数の位置を有し、前記着座プロフィールに従って自動的に位置を変える、請求項15に記載のユーザコンソール。
- 前記アームレストが、前記シートアセンブリが前記上昇配置にあるとき、前記シートアセンブリが前記着座配置にあるときよりも、前記シートパンに対してさらに上の位置にある、請求項15に記載のユーザコンソール。
- ユーザ情報を受信するための操作盤をさらに備える、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記ディスプレイが、オープンディスプレイを含む、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記ディスプレイが、没入型ディスプレイを含む、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記ディスプレイ又は前記1以上の制御装置が、外科的処置の種類に従って自動的に位置を変える、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記ディスプレイ又は前記1以上の制御装置の位置が、手動で調節可能である、請求項1に記載のユーザコンソール。
- ユーザコンソール中のユーザの存在又は非存在を検出するように構成されたコンソール制御装置をさらに備える、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記コンソール制御装置が、アイトラッキングアルゴリズムに基づいてユーザの存在又は非存在を検出する、請求項23に記載のユーザコンソール。
- 前記コンソール制御装置が、前記ユーザコンソール中の少なくとも1つのセンサーに基づいてユーザの存在又は非存在を検出する、請求項23に記載のユーザコンソール。
- 前記コンソール制御装置が、前記ユーザコンソール中の少なくとも1つの圧力センサーに基づいてユーザの存在又は非存在を検出する、請求項25に記載のユーザコンソール。
- ユーザの非存在を検出するコンソール制御装置に応答して、前記1以上の制御装置が操作不能状態になる、請求項23に記載のユーザコンソール。
- 前記シートアセンブリに連結するホイールをさらに備える、請求項1に記載のユーザコンソール。
- 前記シートアセンブリ及び前記1以上の制御装置のうち少なくとも1つが、前記ユーザコンソール中のユーザに対して触覚によるフィードバックを与える、請求項1に記載のユーザコンソール。
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