JP2021522940A - 仮想フットペダル - Google Patents

Abstract

仮想フットペダルにより医療デバイスを制御するためのシステムが本明細書において開示される。システムは少なくとも１つの医療デバイス、医療デバイスへ結合されるディスプレイ画面、及び仮想フットペダルを含み得る。仮想フットペダルは医療デバイスへ接続され、さらに、追跡領域内の運動を捕捉するように動作可能であり得る。医療用コンソールを制御するための方法が本明細書において開示される。方法は医療用コンソール上に配置されるディスプレイ画面上に配置される１つ又は複数のアイコンを表示することを含み得る。方法はさらに、追跡領域を発射するために仮想フットペダルを起動すること、追跡領域内の足の運動を監視すること、及び足の運動に基づき少なくとも１つのアイコンの選択を受信することを含む。

Description

本発明は、仮想フットペダルに関する。

外科手術はしばしば多くの異なる特殊ツールを必要とする。特殊ツールは特定のやり方で機能及び／又は動作するように設計された複雑な機械を含み得る。さらに、ツールは他の制御デバイスと通信及び／又は連動しない個々の制御デバイスを有し得る。具体的には、制御デバイスは、外科医が自身の足によりツールを操作及び制御することを可能にし得るフットペダルの形式であり得る。これは、外科手術中に手術室において多くの難題を提示する。

例えば、外科医の足に配置される３個以上のフットペダルが存在し得る。これは、つまずく危険性につながり得、そして外科医が複雑な外科手術中に必要とし得る貴重な空間を塞ぎ得る。加えて、多数のフットペダルは手術中に外科医にとって分かりにくくなり得る。例えば、外科医は、外科手術の最中に問題になり得る誤った手術ツールのコントローラを偶然使用し得る。外科手術中に手術ツールを制御するための現在の技術は初歩的且つ厄介であり、そして、患者が負担する可能性がある高価なミスに至り得る。

例示的態様では、本開示はシステムに向けられる。本システムは少なくとも１つの医療デバイス、医療デバイスへ結合されるディスプレイ画面、及び仮想フットペダルを含み得る。仮想フットペダルは医療デバイスへ接続され、さらに、追跡領域内の運動を捕捉するように動作可能であり得る。

別の例示的態様では、本開示は医療用コンソールを制御する方法に向けられる。方法は医療用コンソール上に配置されるディスプレイ画面上に配置される１つ又は複数のアイコンを表示することを含み得る。方法はさらに、追跡領域を発射するために仮想フットペダルを起動すること、追跡領域内の足の運動を監視すること、及び足の運動に基づき少なくとも１つのアイコンの選択を受信することを含み得る。

様々な態様は以下の特徴のうちの１つ又は複数を含み得る。追跡領域は少なくとも１つの区域を含み得、少なくとも１つの区域は少なくとも１つの医療デバイスを制御する。ディスプレイ画面は、ヘッドアップディスプレイであり得、少なくとも１つの医療デバイスを制御する少なくとも１つのアイコンを含み、少なくとも１つのアイコンは副モードへアクセスするように動作可能であり得、副モードは少なくとも１つの医療デバイスの機能を制御するように動作可能である。医療デバイスはコンソールをさらに含み得、仮想フットペダルはコンソールへ無線で接続され得る。医療デバイスはコンソールをさらに含み得、仮想フットペダルはコンソールへ有線で接続され得る。仮想フットペダルはカメラを含み得、カメラは光源を含み得、光源はパルス化され得る。仮想フットペダルはカメラ及びマーカを含み得、マーカは足の上に配置され、カメラは追跡領域内のマーカの運動を追跡するように動作可能であり得る。仮想フットペダルは赤外光源を含み、赤外光源は赤外線光を追跡領域内へ発射するように動作可能であり得る。さらに、カメラは可視光を感知するように動作可能であり得る。仮想フットペダルは本体をさらに含み得、本体は仮想フットペダルを安定化することができ、本体は送信機及び受信機をさらに含み得る。送信機は音波を追跡領域内へ発射するように動作可能であり得る。受信機は追跡領域からの反射波を感知するように動作可能であり得る。加えて、送信機は電磁場を追跡領域内へ発射するように動作可能であり得る。仮想フットペダルは磁石をさらに含み得、磁石は追跡領域内で位置決め可能であり得、受信機は磁石に起因する電磁場に対する変化を感知するように動作可能であり得る。

さらに、方法は足により医療デバイスを操作することを含み得、仮想フットペダルは無線で医療用コンソールへ取り付けられ得る。少なくとも１つのアイコンが副モードへアクセスするように動作可能であり得、副モードは医療用コンソールの機能を制御するように動作可能であり得る。

別の例示的態様では、本開示は、に向けられる。前述の概説並びに以下の添付図面と詳細説明との両方は、本来、例示的であり説明のためのものであり、本開示の範囲を制限することなく本開示を理解するように意図されているということを理解すべきである。この点に関し、本開示の追加態様、特徴及び利点は以下のことから当業者に明らかになる。

これらの図面は、本開示の実施形態のいくつかの態様の例を示しており、したがって本開示を制限又は定義するために使用されるべきでない。

図１は、医療用コンソール及び位置追跡デバイスの例を示す。 図２は、光学追跡デバイスの例を示す。 図３は、光学追跡デバイスの別の例を示す。 図４は、音響追跡デバイスの例を示す。 図５は、磁気追跡デバイスの例を示す。 図６は、赤外線追跡デバイスの例を示す。 図７は、医療用コンソール及び位置追跡デバイスの概略レイアウトを示す。 図８は、ディスプレイ画面の例を示す。 図９は、医療デバイス制御方法を示す。

本開示の原理の理解を助ける目的のために、添付図面に示される実施形態が次に参照され、特定言語がこれら実施形態を説明するために使用されることになる。それにもかかわらず本開示の範囲のいかなる制限も意図されていないことが理解されることになる。説明されたデバイス、器具、方法に対する任意の変更及びさらなる修正、並びに本開示の原理の任意のさらなる応用は、当業者が通常思いつくように、十分に企図される。特に、１つ又は複数の実施形態を参照して説明される特徴、部品、及び／又は工程が本開示の他の実施形態を参照して説明される特徴、部品、及び／又は工程と組み合わせられ得るということが十分に企図される。簡単のために、いくつかの例では、同じ参照符号が、同じ又は同様な部分を参照するために添付図面を通して使用される。

本開示は一般的には外科手術の手術室に使用される手術器具制御に関する。以下に開示されるシステムは眼科外科処置を含む任意のタイプの医学的処置のための任意のタイプの手術室において利用され得るということに注意すべきである。手術中の複雑なワーク・フローの性質に起因して、ハンズフリー制御が望ましい場合がある。いくつかの実施形態では、手術は仮想フットペダルなどの様々なハンズフリー入力デバイスを含み得る。仮想フットペダルは、オペレータの位置を遠隔的に検出し得る機械的ハードウェアのないデバイスとして定義され得る。いくつかの例では、仮想フットペダルはオペレータの外肢（例えば足、手、脚、及び／又は腕）の運動を検出し得る。限定しないが、仮想フットペダルはオペレータの複数の外肢及び体の複数の運動を検出及び追跡し得る。各仮想フットペダルは手術室内の任意数の医療デバイスを制御し得る。機械的フットペダルは、特定デバイス上の識別された機能を制御するボタン、ジョイスティック、及び／又はロッカーの数により制限され得る。現在、制御選択肢は、機械的フットペダル上に配置される各ボタンへ割り当てられ得る利用可能ボタン及び行為の数により制限され得る。例えば、ボタンは単一行為だけ又はせいぜいいくつかの文脈依存選択を行い得る。したがって、複雑なシーケンスは実施するのが困難な場合がある。

図１は例示的実施形態による医療デバイス１００を示す。しかし、限定しないが、任意のタイプの手術システムが以下に開示されるいくつかの実施形態において使用され得る。いくつかの実施形態では、医療デバイス１００は医療用コンソール１０２及び器具１１２を含み得る。器具１１２は、眼科外科処置などの医療用途に使用され得る多様な医療機器（限定しないが眼科顕微鏡、超音波ハンドピース、手術誘導システム、手術中診断ユニット、硝子体切除術器具、注入カニューレ、眼内レンズ（ＩＯＬ：ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ）インサータ、トロカール・カニューレ、レーザ器具、適切な照明（例えばシャンデリア照明システム、眼内照明器などを含む））のうちの任意のものであり得る。示された実施形態では、器具１１２は、油圧駆動されるＩＯＬインサータの形式であり得る。図示のように、医療用コンソール１０２はディスプレイ画面１０４、洗浄ポート１０６、吸引ポート１０８及び位置追跡デバイス１１４を含み得る。位置追跡デバイス１１４は、フットペダルの代わりに使用され得、オペレータが、物理的スイッチ、ボタン、トリガ、タッチスクリーン素子、キーボード、マウスなど無しに、取り付けられたデバイスの機能を制御することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、医療用コンソール１０２は、移動式であるように設計され得、眼科外科処置を行うためにヘルスケア提供者などのユーザにより使用され得る。医療用コンソール１０２はまた、医療デバイス１００に関連する様々な機能を行うためにデータを処理、受信、及び格納するように構成され得る制御システム１１０を含み得る。

ディスプレイ画面１０４は情報をユーザへ伝達し得、いくつかの実施形態では、外科処置中にシステム運用及び性能に関係するデータを示し得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイ画面１０４は、オペレータがグラフィックユーザインターフェースを介し医療用コンソール１０２と相互作用することを可能にするタッチスクリーンであり得る。加えて、他の実施形態では、ディスプレイ画面１０４はヘッドアップディスプレイであり得る。ヘッドアップディスプレイは、オペレータにオペレータの視認領域から眼をそらすことを要求することなくデータを提示し得る透明ディスプレイであり得る。

いくつかの実施形態では、医療用コンソール１０２は様々な眼科外科処置中の使用のための様々な流体操作システムを含み得る。示された実施形態では、医療用コンソール１０２は洗浄ポート１０６を介し洗浄流体を供給し得る。医療用コンソール１０２は、吸引ポート１０８を介し流体及び組織を吸引し得る真空又は吸水力を生成し得るポンプを含み得る。いくつかの実施形態では、器具１１２は、器具１１２を駆動するためにこれらの流体操作システム又は他の流体操作システムを使用し得る。具体的には、器具１１２は、洗浄ラインを介し洗浄ポート１０６へ接続され得、吸引ラインを介し吸引ポート１０８へ接続され得る。以上の説明はＩＯＬインサータの形式の器具１１２と共に使用するために構成される医療用コンソール１０２へ向けられるが、本開示は例えば特定アプリケーションに依存して医療用コンソール１０２の他の構成を包含すべきであるということを理解すべきである。

位置追跡デバイス１１４は「仮想フットペダル」として説明され得る。仮想フットペダルは、機械的運動無しにデバイスの操作のための足の運動を捕捉し得る任意の機構として定義され得る。例えば、現在、フットペダルは物理的スイッチ、ボタン、トリガ、タッチスクリーン素子、キーボード、マウスなどを介し機械的運動を行い得る。これらの機械的運動のそれぞれは、フットペダルへ取り付けられるデバイスの機能及び／又は動作を制御し得る。フットペダルは、フットペダル上に配置され得る機械的運動の数により制限され得る。したがって、手術中、任意数のフットペダルが任意数の特定及び個々のデバイスを制御するために利用され得る。手術における多数のフットペダルは、煩わしくなり得、互いに極近傍に在り得るフットペダルの偶発使用に到り得る。空間制限により、多数のフットペダルは実現可能ではない場合がある。加えて、フットペダルは、フットペダルが行い得る機能の数により制限され得る。したがって、より多くの機能を行うことはより多くのフットペダルを必要とし得る。位置追跡デバイス１１４などの単一デバイスは、手術室を片付け得、デバイスの意図せぬ機能及び動作を防止し得る。

いくつかの実施形態では、位置追跡デバイス１１４はオペレータの足１１６の少なくとも一部分の運動を追跡し得る。位置追跡デバイス１１４は位置追跡デバイス１１４と共に働くように設計された体の任意の部分の少なくとも一部分の運動を追跡し得るということに注意すべきである。限定しないが、位置追跡デバイス１１４はオペレータの足１１６の回転（ピッチ、ヨー及びロール）の認識を介し足１１６の位置及び／又は運動を登録し得る。足１１６の位置及び／又は運動を測定することは、医療デバイスがデバイスの動作及び機能を識別及び判断することを可能にし得る。例えば、足１１６の位置及びこの位置の足１１６の所定運動は第１のデバイスとして動作し及び機能し得る。足１１６の第２の位置及び足１１６の第２の所定運動は第２のデバイスとして動作し及び機能し得る。

これは、位置追跡デバイス１１４が任意数のデバイスを制御することとそれらのデバイス上の任意数の機能及び／又は操作を行うこととを可能にし得る。任意数のデバイスを制御し任意数の機能及び／又は操作を行うために位置追跡デバイス１１４を利用することは、手術室を片付け得、外科手術中のデバイスの偶発使用を防止し得る。位置追跡デバイス１１４は、位置追跡を介し他のデバイスの機能及び／又は動作を制御することができ得る。位置追跡は任意数のセンサにより行われ得る。限定しないが、位置追跡センサは光学的センサ、音響センサ、磁気センサ、及び／又は熱センサを含み得る。様々なタイプのセンサが位置追跡デバイス１１４を形成するためにシステム内で一緒に働き得るということに注意すべきである。位置追跡センサはまた、足１１６の運動を追跡するために一緒に働き得る多くの異なる個々のデバイスを含み得る。

図２と図３は本開示の実施形態による光学追跡のための２つの異なるデバイスを示す。図２では、位置追跡デバイス１１４は足１１６の位置及び運動を追跡するためにカメラ２００を含み得る。カメラ２００内に配置されるのはセンサ２０２であり得る。センサ２０２はその面全体にわたる光の運動に敏感であり得る。加えて、カメラ２００はマスク２０４を含み得る。マスク２０４は、図２に示すようにカメラ２００内に配置され、センサ２０２に沿って及び／又はレンズ２０６に沿って配置され得る。手術中、カメラ２００は足１１６から反射される光２０８に晒され得る。足１１６が任意軸２１０に沿って移動するにつれて、足１１６から反射される光２０８はレンズ２０６を通過しカメラ２００へ入り得る。光２０８はまた、上に開示されたようにカメラ２００内の任意の好適な位置に配置され得るマスク２０４を通過し得るということに注意すべきである。レンズ２０６を通過する光２０８は、偏光され、センサ２０２上の焦点２１２に配置される。足１１６の運動中、光１１６は様々な角度でカメラ２００へ反射され得る。角度が変化すると、焦点２１２はセンサ２０２の面に沿って移動し得る。焦点２１２が移動するにつれて、足１１６の運動は医療デバイス１００上で追跡及び／又は記録され得る（例えば図１を参照）。このタイプの光学追跡はマーカ無し追跡及び／又は受動追跡として定義され得る。

図３は本開示の実施形態によるマーカ追跡及び／又は能動追跡として定義され得る光学追跡を示す。いくつかの実施形態では、位置追跡デバイス１１４は、マーカ３０２の位置及び／又は運動を記録するように設計され得るカメラ３００を含み得る。マーカ３０２は、カメラ３００により記録及び／又は捕捉され得る可視光及び／又は赤外線光を反射するのに好適な任意の材料を含み得る。いくつかの実施形態では、マーカ３０２は、これもカメラ３００により捕捉及び／又は記録され得る可視光及び／又は赤外線光を発射し得る。いくつかの例では、足１１６の上に配置される少なくとも１つのマーカ３０２が存在し得る。限定しないが、マーカ３０２は、任意の好適な位置において足１１６上に配置され得る及び／又は任意の好適なコネクタ３０４を介し足１１６へ取り付けられ得る。手術中、カメラ３００は、マーカ３０２を視認、捕捉、及び／又は記録するために任意の好適な位置に配置され得る。外科手術が開始し得る前に、カメラ３００は開始位置を判断するために足１１６を基準にして較正し得る。外科手術中、足１１６が移動するにつれて、カメラ３００は第１の位置から第２の位置へのマーカ３０２の運動を捕捉、記録、及び／又は追跡する。マーカ３０２（ひいては足１１６）の捕捉された運動は医療用コンソール１０２上で追跡及び／又は記録され得る（例えば図１を参照）。

図４は本開示の実施形態による音響追跡デバイス４００を示す。いくつかの実施形態では、位置追跡デバイス１１４は音響追跡デバイス４００を含み得る。足１１６の運動及び／又は位置を判断するために一緒に動作及び／又は機能する任意数の好適な音響追跡デバイス４００が存在し得る。音響追跡デバイス４００は、人間には殆ど聴こえ得ない低周波及び／又は高周波音波４０２を発射することにより動作し得る。いくつかの実施形態では、様々なタイプの音波４０２が音響追跡デバイス４００により、同時に及び／又は所定構造内で発射され得る。音波４０２は、音響追跡デバイス４００上の任意の好適な位置に配置されるスピーカ４０６により発射され得る。音波４０２が足１１６に当たると、反射波４０４が音響追跡デバイス４００に向かって送り返され記録され得る。図示のように、音響追跡デバイス４００は反射波４０４を記録するための１つ又は複数のセンサ４０８を含み得る。反射波４０４はエコーと考えられ得る。足１１６が移動するにつれて、反射波４０４は、音響追跡デバイス４００に対する足１１６の距離及び位置により変えられ得る。これは、音響追跡デバイス４００が足１１６の場所及び位置を判断することを可能にし得る。足１１６の運動は医療用コンソール１０２上で追跡及び／又は記録され得る（例えば図１を参照）。

図５は本開示の実施形態による磁気追跡デバイス５００を示す。いくつかの実施形態では、位置追跡デバイス１１４は磁気追跡デバイス５００を含み得る。足１１６の運動及び／又は位置を判断するために一緒に動作及び／又は機能する任意数の好適な磁気追跡デバイス５００が存在し得る。磁気追跡デバイス５００は、磁気追跡デバイス５００上に又はその中に配置され得る送信機５０８から電磁場５０２を発射することにより動作し得る。手術の前に、磁気追跡デバイス５００は電磁場５０２の基準を判断するために較正され得る。磁気追跡デバイス５００の上に又はその中に配置される受信機５１０は、電磁場５０２を感知すること及び電磁場５０２の変化を感知することができ得る。いくつかの実施形態では、足１１６は磁石５０４を含み得る。磁石５０４は電磁場５０２を変え得る。限定しないが、任意の好適なやり方で足１１６へ取りけられ得る磁石５０４は、足１１６上に及び／又は別の保持装置５０６上に個々に配置され得る。示された実施形態では、保持装置５０６はバンドの形式である。磁石５０４により電磁場５０２を変えることにより、受信機５１０は足１１６の場所及び／又は位置を判断することができ得る。足１１６が移動するにつれて、電磁場５０２は磁気追跡デバイス５００に対する足１１６の距離及び位置により変えられ得る。磁石は電磁場５０２を変えるために使用されなくてもよいということに注意すべきである。足１１６は、例えば血液中に配置される鉄及び水により個々に電磁場５０２を変え得る、又は足１１６上に配置される任意の他のタイプの金属物、デバイス、材料などが磁石５０４を使用することなく電磁場５０２を変え得る。これは、磁気追跡デバイス５００が足１１６の場所及び／又は位置を判断することを可能にし得る。足１１６の運動は医療用コンソール１０２上で追跡及び／又は記録され得る（例えば図１を参照）。

図６は本開示の実施形態による赤外線追跡デバイス６００を示す。いくつかの実施形態では、位置追跡デバイス１１４は赤外線追跡デバイス６００を含み得る。いくつかの実施形態では、赤外線追跡デバイス６００は光源６０２及びカメラ６０４を含み得る。赤外線追跡デバイス６００は光源６０２から非可視光６０６を発射することにより機能し得る。非可視光６０６は光スペクトル上の赤外線波長を含み得る。これは、赤外線追跡デバイス６００が暗い室及び／又は明るい室内で動作することを可能にし得る。手術中、光源６０２は非可視光６０６を指定領域へ発射し得る。足１１６は、反射光６０８を生成し得る非可視光６０６の経路内に配置され得る。反射光６０８はカメラ６０４により記録され得る。足１１６が第１の位置から第２の位置へ移動すると、反射光６０８は変えられ、カメラ６０４により記録され得る。これは、赤外線追跡デバイス６００が足１１６の場所及び位置を判断することを可能にし得る。足１１６の運動は医療デバイス１００上で追跡及び／又は記録され得る（例えば図１を参照）。

図７は、本開示の実施形態による位置追跡デバイス１１４により足１１６の運動及び／又は位置を記録及び／又は追跡するための医療デバイス１００の例を示す。上に論述したように、位置追跡デバイス１１４は、任意の好適な技術により足１１６を見出し追跡することができ得る任意の好適なデバイスを含み得る。位置追跡デバイス１１４は追跡領域７００内で機能及び／又は動作するように較正され得るということに注意すべきである。追跡領域７００は位置追跡デバイス１１４が動作し得る指定領域であり得る。例えば、足１１６が追跡領域７００の外部に在れば、位置追跡デバイス１１４は足１１６を記録及び／又は追跡しなくてもよい。位置追跡デバイス１１４は追跡領域７００の外側の足１１６を記録及び／又は追跡し得るがこの運動は医療デバイス１００により無視され得るということに注意すべきである。これは、オペレータが足１１６を追跡領域７００の外側へ移動することを可能にし得、医療デバイス１００が器具１１２を操作することについて心配しなくてもよいようにし得る（例えば図１を参照）。追跡領域７００はさらに区域へ分割され得る。図７に示すように、追跡領域７００は第１の区域７０２、第２の区域７０４、及び／又は第３の区域７０６を含み得る。追跡領域７００は外科手術のための任意数の好適な区域に関して較正され得るということに注意すべきである。区域は個々の外科デバイスを動作させ得る。したがって、オペレータは、様々な外科デバイスを操作するために足１１６を１つの区域から別の区域へ移動し得る。足１１６が識別された区域内に在ると、足１１６の位置及び運動は位置追跡デバイス１１４により記録され追跡され得る。この情報は、さらなる処理のために制御システム１１０により医療用コンソール１０２へ無線で又は有線接続を介し送信され得る（例えば図１を参照）。

いくつかの実施形態では追跡デバイスは可視スペクトル上の光を追跡し得るということに留意すべきである。この動作は運動追跡、飛行時間又は映像追跡として説明され得る。限定しないが、運動追跡又は映像追跡は単一カメラ及び／又は共に働く複数のカメラを利用し得る。１つのカメラ及び／又は複数のカメラのレンズ全体にわたる光の運動を検知することにより。オペレータの足１１６の運動を追跡することは、医療用コンソール１０２内へ送られ得るユーザ入力へ変換され得る。可視光を利用する方法の例は飛行時間追跡及び／又は３Ｄ追跡であり得る。

限定しないが、３Ｄ追跡は可視光により運動を記録するために複数のカメラを使用し得る。複数のカメラは空中でオペレータの足１１６の運動を判断するために互いに対し任意の角度でセットアップされ得る。複数のカメラはまた、オペレータの足１１６の運動を判断するために飛行時間追跡に使用され得る。限定しないが、飛行時間系におけるカメラは反射光の速度の差を時間の経過と共に記録し得る。いくつかの実施形態では、光源はカメラ内に配置されてもよいしカメラの外側の好適な領域内に配置されてもよい。いくつかの例では、カメラと光源は同期され得る。同期は、光源から発する光がカメラにより記録されるのにかかり得る時間をカメラが精密に記録することを可能にし得る。

いくつかの実施形態では、光は光源からパルス化され得る。光の各パルスが対象物で反射されると、光が光源から伝搬し、対象物で反射され、カメラにより記録されるのにかかり得る時間をカメラが記録し得る。各光パルスの時間の変化が対象物の運動を判断するために計算され得る。光源はレーザであり得るということに注意すべきである。

いくつかの実施形態では、位置追跡デバイス１１４は高感度表面パッドであり得、コンソール１０２内へのユーザ入力を制御し得る（例えば図１を参照）。高感度表面パッドは外科処置中オペレータの下に配置され得る。限定しないが、高感度表面パッドは、圧力、抵抗、容量、及び／又は誘導の変化を検出することができ得る。例えば、オペレータは足１１６により高感度表面パッドに接触し得る（すなわち、図１を参照）。高感度表面パッドは、圧力センサを介し、足１１６から高感度表面パッドにかかる圧力を検出し得る。他の実施形態では、電気的手段が、高感度表面パッド全体にわたる圧力変化及び／又は運動を検出するために利用され得る。例えば、高感度表面パッド全体にわたる足１１６の運動を追跡するために高感度表面パッド全体にわたる電気抵抗の変化、容量の変化、及び／又はインダクタンスの変化が測定され得る。高感度表面パッドは表面全体にわたって動く電位の変化だけを感知し得るので圧力が印加されることなく機能及び／又は動作し得るということに注意すべきである。これは、高感度表面パッドが高感度表面パッド全体にわたる位置及び位置の運動を判断することを可能にし得る。

医療用コンソール１０２はプロセッサ７０８を含み得る。プロセッサ７０８は、指示を処理するための任意の好適なデバイス（限定しないがマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、埋め込み型マイクロコントローラ、プログラマブルデジタル信号プロセッサ又は他のプログラマブルデバイスを含む）を含み得る。プロセッサ７０８はまた、又はその代わりに、特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイロジック、又は電気信号を処理するように動作可能なデバイスの組合せの任意の他のデバイス内に具現化され得る。プロセッサ７０８はまた、又はその代わりに、特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイロジック、又は電気信号を処理するように動作可能な任意の他のデバイス又はその組合せ内に具現化され得る。プロセッサ７０８は医療用コンソール１０２へ通信可能に結合され得る。プロセッサ７０８と医療用コンソール１０２との間の接続は特定アプリケーションの要望に応じて有線接続又は無線接続であり得る。プロセッサ７０８は、例えば器具１１２の動作及び／又は機能を開始及び／又は停止するためにユーザ入力７１４を受信するように構成され得る。

医療用コンソール１０２はまた、内部に在っても外部に在ってもよい例えばメモリ７１０を含み得る。メモリ７１０は、限定しないが（揮発性か不揮発性かにかかわらず）電子的、磁気的、又は光学的メモリを含む任意の好適な形式のデータストレージを含み得る。メモリ７１０は、プロセッサ７０８により実行可能であり得る指示を含むコード７１２を含み得る。コード７１２は、例えば、限定しないがプロセッサ７０８により実行可能であるように格納され、コンパイルされ又はインタープリートされ得るＣ＋＋又は任意の他のプログラミング言語（アセンブリ言語、ハードウェア記述言語及びデータベースプログラミング言語を含む）を含む任意の好適なプログラミング言語を使用して生成され得る。

手術中、医療用コンソール１０２は位置追跡デバイス１１４から足１１６の運動及び／又は位置に関する情報を受信し得る。例えば、足１１６の運動は位置追跡デバイス１１４により記録及び／又は追跡され得、この情報は医療用コンソール１０２へ送信され得る。位置追跡デバイス１１４からの足の位置はディスプレイ画面１０４（ヘッドアップディスプレイ又はモニタであり得る）上で可視化され得る。ディスプレイ画面１０４はまた、現在の状態を追跡すると共に選択肢を制御するために必要とされるフィードバックをオペレータへ提供し得る。医療用コンソール１０２は位置追跡デバイス１１４からこの情報を受信し得、この情報は次にプロセッサ７０８により処理され得る。示されないが、プロセッサ７０８（又は異なるプロセッサ）が代替的に、処理されたデータが医療用コンソール１０２へ提供され得るように位置追跡デバイス１１４内に組み込まれ得る。プロセッサ７０８はまた、情報をユーザ入力１２４から受信し得る。ユーザ入力１２４からの情報は、加えて又はその代わりに、位置追跡デバイス１１４からの情報であり得る。次に、プロセッサ７０８は、出力７１４を生成するために位置追跡デバイス１１４、ユーザ入力７１６、又は位置追跡デバイス１１４とユーザ入力７１６との両方からの情報を処理し得る。

出力７１４は器具１１２へ送信され得る一組の命令として定義され得る。出力７１４内の命令が、発生している外科手術に関係するいくつかの機能を器具１１２に行うように指示し得る。指示は、ライトをオン及び／又はオフするのと同じぐらい単純なものでであってもよいし患者の上で器具１１２を使用するのと同じぐらい複雑なものであってもよい。出力７１４内の命令は足１１６の運動又はユーザ入力７１６から生じ得る。例えば、ユーザ入力７１６は、ディスプレイ画面１０４を介しオペレータにより選択される機能及び／又は命令であり得る。

図８に示すように、ディスプレイ画面１０４は患者情報及び／又は器具１１２の状態を表示し得る（例えば図７を参照）。ディスプレイ画面１０４は、オペレータが医療用コンソール１０２と相互作用し得るように、ディスプレイ画面１０４上に表示され得るグラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ：Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を含み得る（例えば図１、７を参照）。一実施形態では、医療デバイス１００のＧＵＩは、オペレータが医療用コンソール１０２とモード的に相互作用することを可能にし得る。換言すれば、ＧＵＩは、医療用コンソール１０２のオペレータに、医療用コンソール１０２の機能又は医療用コンソール１０２へ接続された器具１１２の機能の全範囲に対応する一組のアイコン８００又はボタンを提示し得る。ディスプレイ画面１０４は、医療用コンソール１０２又は器具１１２の特定機能を利用するためにオペレータがこれらの機能アイコン８００から選択することを可能にし得る。例えば、オペレータは、カーソル８０２を介し外科デバイスを選択するために足１１６を使用し得る（例えば図７を参照）。カーソル８０２は、オペレータの足１１６が追跡領域７００内で追跡されると足１１６により指示されるように移動し得る（例えば図７を参照）。いくつかの実施形態では、第１の区域７０２、第２の区域７０４又は第３の区域７０６がカーソル８０２へアクセスするための領域として指示され得る。カーソル８０２へ結び付けられた特定区域内に配置される足１１６は、オペレータがカーソル８０２を移動することを可能にし、オペレータがディスプレイ画面１０４上の異なる機能を選択することを可能にし得る。

限定しないが、アイコン８００は器具１１２へ結び付けられ得る。アイコン８００へアクセスするために、オペレータは、アイコン８００へ結び付けられ得る第１の区域７０２、第２の区域７０４、又は第３の区域７０６内へ足１１６を配置し得る。アイコン８００はさらに器具１１２へ結び付けられ得る。これは、オペレータが指定区域内へ足１１６を配置することと、出力７１４（例えば図７を参照）を介し器具１１２を制御するための命令を発行することとを可能にし得る。アイコン８００を選択することは、選択された器具１１２に固有であり得る副命令を表示することによりディスプレイ画面１０４を変え得る。

次に、オペレータは、所望機能の任意のパラメータ又は副モードを構成し、この機能を器具１１２上で利用し得る。したがって、外科処置中、外科処置において利用される器具１１２毎に、オペレータは、外科処置に望ましい機能を選択すると共に器具１１２の任意のパラメータ又は副モードを構成するために、位置追跡デバイス１１４又はユーザ入力７１６を介し医療用コンソール１０２と相互作用し得る。例えば、医療用コンソール１０２及び／又は器具１１２は、硝子体切断（Ｖｉｔ：ｖｉｔｒｅｏｕｓ ｃｕｔｔｉｎｇ）、真空（抽出）、はさみ、粘性流体制御（ＶＦＣ：Ｖｉｓｃｏｕｓ Ｆｌｕｉｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）及び超音波水晶体除去、眼科顕微鏡、超音波ハンドピース、手術誘導システム、及び／又は手術中診断ユニットの機能を含み得る。医療用コンソール１０２及び／又は器具１１２を介し外科処置を実施するために、アイコン８００は、医療用コンソール１０２及び／又は器具１１２の所望機能並びに当該機能構成のための任意のパラメータ又は副モードを表し得る。

具体的には、医療用コンソール１０２との相互作用のモードの実施形態は、これらのモード相互作用が、調整され得る機能の範囲を制限又は削減するように提供され得る。特に、いくつかの実施形態は、オペレータが一組の予めプログラムされた選択肢から選択することを可能にし得るオペレータ相互作用のための１つ又は複数のインターフェースを提示し得る。ここで、インターフェース又は一組の予めプログラムされた選択肢、アイコン８００は、オペレータが医療用コンソール１０２と相互作用し得るモードに対応し得る。これらの予めプログラムされた選択肢のそれぞれは１つ又は複数のパラメータのセッティングに対応し得る。オペレータが多様な予めプログラムされた選択肢から選択することを可能にすることにより、誤り及び負傷の可能性が低減される。これは、予めプログラムされた選択肢群の各選択肢のセッティングは、パラメータ群の各パラメータのセッティングが他のパラメータのセッティングに対し適正であるということを保証し得、いくつかのパラメータの値がある範囲の外側に設定されなくてもよいということを同様に保証し得るためである。加えて、一組のパラメータは予めプログラムされたセッティングに従って並行して調整されるので、特定動作モードのインターフェースは、医者に各パラメータを個々に調整することを強いるインターフェースに比べて劇的に簡略化され得る。

いくつかの実施形態では、ディスプレイ画面１０４は、オペレータがユーザ入力７１６としてアイコン８００を選択することを可能にし得るタッチスクリーンであり得る（例えば図７を参照）。具体的には、オペレータは、ディスプレイ画面１０４に接触することにより動作モード及び／又は器具１１２を選択し得る。選択された動作モード及び／又は器具１１２に基づき、ＧＵＩは、オペレータに一組のパラメータの現在のセッティングの値を提示するインターフェースを提示し得る。インターフェースは、例えばタッチスクリーン、位置追跡デバイス１１４、及び／又は同様なものを使用することにより、オペレータが一組の予めプログラムされた選択肢を容易に周期的に繰り返すことを可能にし得、現在選択されている予めプログラムされた選択肢に対応する表示されたパラメータのセッティングに対する変更を反映する。

図９は本開示の実施形態による医療デバイス制御方法９００を示す。上に開示されたように、位置追跡デバイス１１４（例えば図１を参照）は器具１１２（例えば図７を参照）を制御するために使用され得る。医療デバイス制御方法９００において位置追跡デバイス１１４により器具１１２を機能させる及び／又は操作するために、第１の工程９０２は、医療用コンソール１０２と共に使用するために位置追跡デバイス１１４をセットアップすることであり得る。いくつかの実施形態では、これは、配置されるべき位置追跡デバイス１１４の合理的な領域を判断することを含み得る。位置追跡デバイス１１４は上述のような複数の部品を含み得るということに注意すべきである。例えば、位置追跡デバイス１１４は複数のカメラを含み得る。各部品は散乱物及び障害物が部品群と足１１６との間の視線を阻止し得ない領域内に配置され得る。

セットアップ後、第２の工程９０４は、位置追跡デバイス１１４を構成及び較正することであり得る。第２の工程９０４は、第１の工程９０２において選択された領域内で機能及び／又は動作するように位置追跡デバイス１１４を構成及び／又は較正し得る。例えば、較正及び／又は構成は、追跡領域７００に対する境界及び追跡領域７００内に配置される区域の数を識別し得る。各区域は医療デバイス１００の機能及び／又は動作を制御し得る。第２の工程９０４中、追跡領域７００内の区域の数が選択及び識別され得る。第２の工程９０４後、位置追跡デバイス１１４は外科手術中に利用され得る。特定位置追跡デバイス１１４に依存して、較正は必要とされてもよいし必要とされなくてもよい。

第３の工程９０６では、オペレータは位置追跡デバイス１１４を使用して器具１１２を選択し得る。例えば、オペレータは、動作及び／又は機能するべき器具１１２を識別し得る。オペレータは、足１１６を、識別された器具１１２を制御し得る追跡領域７００内及び規定区域内へ移動し得る。足１１６が区域内に配置されると、ディスプレイ画面１０４は、識別された器具１１２に関連付けられ得るアイコン８００を表示し得る。オペレータは、器具１１２を活性化するために足１１６を区域の指定領域内で移動及び／又は位置決めし得る。代替的に、オペレータはディスプレイ画面１０４上で特定の器具１１２を選択するために足１１６を使用し得る。足１１６のさらなる運動が器具１１２のいくつかの機能及び／又は動作を活性化し得る。

第４の工程９０８では、器具１１２は位置追跡デバイス１１４を介し足１１６により制御されるように機能及び／又は動作し得る。器具１１２の機能及び／又は動作は足１１６の運動を介し何回も繰り返され得る。加えて、他の医療デバイスが、足１１６を１つの区域から別の区域へ移動することにより又はディスプレイ画面１０４上で他の器具１１２を選択することにより選択され得る。ディスプレイ画面１０４はまた、現在の状態を追跡すると共に選択肢を制御するためにフィードバックをオペレータへ提供し得る。ディスプレイ画面１０４からの視覚的フィードバックは、足１１６がどの区域内に配置され得るかをオペレータへ指示し得る。

第５の工程９１０では、オペレータは足１１６を追跡領域７００から除去し得、これにより位置追跡デバイス１１４を介し器具１１２の動作及び／機能を防止し得る。位置追跡デバイス１１４は将来の手術における将来の使用のために医療用コンソール１０２と共に格納され得る。

本開示の動作及び構築はこれまでの説明から明らかになると考えられる。上に示され説明された装置及び方法は好みに応じて特徴付けられたが、以下の特許請求の範囲に定義されるような本開示の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変更及び置換が上記装置及び方法においてなされ得る。

Claims (15)

1. 少なくとも１つの医療デバイス；
   前記医療デバイスへ結合されるディスプレイ画面；及び
   仮想フットペダルを含むシステムであって、
   前記仮想フットペダルは、前記医療デバイスへ接続され、及び追跡領域内の運動を捕捉するように動作可能である、システム。
2. 前記追跡領域は少なくとも１つの区域を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの区域は前記少なくとも１つの医療デバイスを制御する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記ディスプレイ画面は副モードへアクセスするように動作可能な少なくとも１つのアイコンを含み、前記副モードは前記少なくとも１つの医療デバイスの機能を制御するように動作可能である、請求項１に記載のシステム。
5. 前記仮想フットペダルはカメラを含み、前記カメラは光源を含み、前記光源はパルス化される、請求項１に記載のシステム。
6. 前記仮想フットペダルはカメラ及びマーカを含み、前記マーカは足の上に配置され、前記カメラは前記追跡領域内の前記マーカの運動を追跡するように動作可能である、請求項１に記載のシステム。
7. 前記カメラは可視光を感知するように動作可能である、請求項６に記載のシステム。
8. 前記仮想フットペダルは赤外光源を含み、前記赤外光源は赤外線光を前記追跡領域内へ発射するように動作可能である、請求項１に記載のシステム。
9. 前記仮想フットペダルは本体を含み、前記本体は前記仮想フットペダルを安定化することができ、前記本体は送信機及び受信機をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
10. 前記送信機は音波を前記追跡領域内へ発射するように動作可能である、請求項９に記載のシステム。
11. 前記受信機は前記追跡領域からの反射波を感知するように動作可能である、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記送信機は電磁場を前記追跡領域内へ発射するように動作可能である、請求項９に記載のシステム。
13. 前記仮想フットペダルは磁石をさらに含み、前記磁石は前記追跡領域内に位置決め可能であり、前記受信機は前記磁石に起因する電磁場に対する変化を感知するように動作可能である、請求項１２に記載のシステム。
14. 医療用コンソールを制御するための方法であって、
    前記医療用コンソール上に配置されるディスプレイ画面上に配置される１つ又は複数のアイコンを表示すること；
    追跡領域を発射するために仮想フットペダルを起動すること、
    前記追跡領域内の足の運動を監視すること；及び
    前記足の運動に基づき少なくとも１つのアイコンの選択を受信することを含む方法。
15. 前記少なくとも１つのアイコンは副モードへアクセスするように動作可能であり、前記副モードは前記医療用コンソールの機能を制御するように動作可能である、請求項１４に記載の方法。

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